專利名稱：溶劑精制－加氫處理潤滑油基礎(chǔ)油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加氫處理生產(chǎn)高粘度指數(shù)潤滑油基礎(chǔ)油的工藝過程。
傳統(tǒng)生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油的過程是“老三套”工藝，即溶劑精制、溶劑脫蠟和白土精制。但由于適宜用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油的原油產(chǎn)量越來越少，質(zhì)量愈來愈差；其次由于工藝技術(shù)的長足進步，各行業(yè)對潤滑油質(zhì)量要求逐年提高，導致傳統(tǒng)工藝難以滿足生產(chǎn)高粘度指數(shù)潤滑基礎(chǔ)油的要求。
基于上述原因，加氫法生產(chǎn)高粘度指數(shù)潤滑油基作為較佳的工藝過程之，由于其對原料適應(yīng)性強，操作靈活性大，潤滑油收率高，而被廣泛采用。加氫處理生產(chǎn)高粘度指數(shù)潤滑油工藝主分為兩類其一是以餾分油直接高壓加氫處理生產(chǎn)高粘度指數(shù)潤滑油，另一類是以餾分油為進料，采用溶劑精制-中壓加氫處理生產(chǎn)高粘度指數(shù)潤滑油。
本發(fā)明相關(guān)的典型技術(shù)是US 4,383,913、以重質(zhì)VGO和脫瀝青油(HVGO和DAO)為原料；其原料的粘度指數(shù)低于80，在總壓10.5～21.1MPa，反應(yīng)溫度360～427℃，液時空速0.4～2.5h-1的臨氫條件下加氫處理，上述原料經(jīng)過一種含沸石的裂化催化劑，將原料中的非理想組分轉(zhuǎn)化，再經(jīng)過一種不含沸石的催化劑進一步轉(zhuǎn)化。從而生產(chǎn)出高粘度指數(shù)的潤滑油基礎(chǔ)油。
US 4,383,913所描述的工藝過程，是在高壓的條件下實現(xiàn)的，存在著裝置的一次性投資高，操作費用大等缺陷。
在本發(fā)明的目的在于，開發(fā)一種在中壓下最大限度生產(chǎn)高粘度指數(shù)潤滑油基礎(chǔ)油的工藝技術(shù)，拓展?jié)櫥突A(chǔ)油原料來源，降低生產(chǎn)裝置投資和操作費用，增加產(chǎn)品收率，降低反應(yīng)溫度，并通過催化劑級配優(yōu)化，在較低的反應(yīng)溫度下保證高的產(chǎn)品粘度指數(shù)的同時獲得更高的產(chǎn)品收率。
本發(fā)明采用溶劑精制-中壓加氫處理工藝，特別是在中壓加氫處理過程中采用一種含沸石的加氫裂化催化劑與一種不含沸石的加氫處理催化劑進行級配，將潤滑油餾分經(jīng)溶劑精制后，原料中的非理想組分硫、氮、氧和稠環(huán)烴得到一定程度的脫除，進而降低了加氫轉(zhuǎn)化深度，可以中壓較緩和的條件下生產(chǎn)高粘度指數(shù)潤滑油基礎(chǔ)油?？梢岳脽拸S現(xiàn)有溶劑精制裝置，具有投資低、簡單易行的特點。
本發(fā)明可以采用常規(guī)的溶劑精制方法，除去部分非理想組分，以減輕加氫處理過程的負荷，使該過程在中壓下操作成為可能。
本發(fā)明的中壓加氫處理過程是以溶劑精制油為原料油，其粘度指數(shù)一般容許低于50，甚至容許低于20，在中壓臨氫的條件下，原料經(jīng)過種含沸石的催化劑，原料油中非理想組分裂化成潤滑油理想組分和部分輕質(zhì)組分，再經(jīng)過一種不含沸石的加氫催化劑進行進一步的加氫，從而生產(chǎn)出高粘度指數(shù)的潤滑油基礎(chǔ)油。
本發(fā)明的原料是重質(zhì)VGO和DAO的溶劑精制油，精制溶劑可以是糠醛、酚和N-甲基吡咯烷酮等。溶劑精制油粘度指數(shù)一般可以低于50，甚至可以在10～-20之間，沸點應(yīng)高于300℃，最好是大于350℃的餾分。
溶劑精制過程不能使原料中的非理想組分進行化學轉(zhuǎn)化，因此，它只能處理適宜生產(chǎn)潤滑油的原料。而對于不適宜生產(chǎn)潤滑油的原料，加氫法生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油是一標準工藝過程，加氫裂化催化劑選擇裂化低粘度指數(shù)的化合物，如多環(huán)芳烴、多環(huán)環(huán)烷烴及硫、氮、氮化合物。高粘度指數(shù)的化合物不發(fā)生裂化，進而改善了潤滑油基礎(chǔ)油的質(zhì)量。
由于適宜生產(chǎn)潤滑的原料，越來越少，不得不使用非潤滑油型的原料生產(chǎn)潤滑油；另外對潤滑油的質(zhì)量要求不斷提高。這些原料的粘度指數(shù)很低。這標志著和早期的原料生產(chǎn)高粘度指數(shù)的潤滑油基礎(chǔ)油相比，目前的原料將有更多低粘度指數(shù)化合物被轉(zhuǎn)化，加氫裂化轉(zhuǎn)化率將會更高，即可以較低的溫度和較大的空速下操作。當用無定型催化劑進行轉(zhuǎn)化時，需要非常低的空速和較高的反應(yīng)溫度。
用含有結(jié)晶沸石的催化劑，可以從原料中生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油。典型的結(jié)晶沸石化合物包括八面沸石、絲光沸石，分散于無定型的加氫裂化催化劑的載體上，這些催化劑比無定型的SiO2～Al2O3或Al2O3載體的裂化催化劑有更高的活性，對給定的體積的催化劑，可以使更多的原料裂化。然而含有沸石的催化劑有一個缺點，那就是不象不含沸石催化劑有良好的選擇性，也就是說催化劑裂化低粘度指數(shù)的化合物，而極少裂化高粘度指數(shù)的化合物。
本發(fā)明方法中，第一段加氫裂化催化劑用于除去非理想的雜原子、芳烴的飽和及對環(huán)烷烴的裂化。通過第一段催化劑有限的轉(zhuǎn)化，破壞鏈烷烴組分是有限的，因而可以保證目的產(chǎn)品的收率不致大幅度降低；然后從第一段流出的物流通過第二段不含沸石的加氫催化劑，在這里芳烴分子被飽和成環(huán)烷烴化合物，雜原子被除去，保留擁有高粘度指數(shù)的化合物。第二段催化劑趨于對高粘度指數(shù)的化合物不裂化，它不同第一段催化劑。
加氫處理轉(zhuǎn)化將在特定的條件下進行，溫度在350～420℃，體積空速在0.3～1.5h-1，總壓在4.0～10.0MPa；氫油體積比為400～1500。
用兩段催化劑的工藝過程，被描述成與一個反應(yīng)僅有沸石的催化劑的系統(tǒng)有高的潤滑油收率和粘度指數(shù)，同樣兩段法比單一的不含沸石的催化劑系統(tǒng)具有高的空速。
在這一發(fā)明中，對于新的原料，兩段的條件改變是必要的?？梢宰畲蟮南薅壬a(chǎn)高粘度指數(shù)產(chǎn)品。在煉廠中通過改變床層的溫度是最好的方法。
選擇一個反應(yīng)器中含有兩種催化劑是我們希望的，原料直接通過第一層催化劑，然后再通過第二層催化劑轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，兩層催化劑的總量是以體積配比來計算的。其比例，如果第一層含10～50v％的沸石催化劑，第二層含有90～50v％的無定型的催化劑，在這種情況下，不會使整個產(chǎn)品的粘度指數(shù)變低，而可以使反應(yīng)器的處理量大大增加。
含沸石的催化劑是在不含沸石的加氫處理催化劑載體上分散結(jié)晶沸石，其沸石含量可以是5～20w％，結(jié)晶沸石是八面沸石，無沸石的加氫處理催化劑的載體是典型的耐火的氧化物載體，如Al2O3,SiO2,B2O3,TiO2等或不同氧化物之間相結(jié)合，例如SiO2～Al2O3。
含沸石的催化劑也含有金屬組分，在實際上金屬的選擇是從ⅥB和Ⅷ族的金屬，其比例是10～25w％，金屬組分的重量百分比是指還原態(tài)的金屬與整個催化劑的重量配比。
無定型的催化劑可同樣含有催化金屬組分，在實際中，金屬組分可以聯(lián)合使用。如上，催化劑金屬組分的百分含量對Ⅷ族金屬可以2～10w％，對ⅥB族金屬可以2～25w％。
為提高兩種催化劑在中壓下的活性、選擇性和穩(wěn)定性，引入助劑是必要的。如氟化物，其含量在1～7w％。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明采用溶劑精制與加氫處理相結(jié)合的方法，可以最大限度生產(chǎn)高粘度指數(shù)潤滑油基礎(chǔ)油，拓展了潤滑油基礎(chǔ)油原料來源，降低了生產(chǎn)裝置投資和操作費用，增加產(chǎn)品收率，降低反應(yīng)溫度，并通過催化劑級配優(yōu)化，在較低的反應(yīng)溫度下保證高的產(chǎn)品粘度指數(shù)的同時，獲得更高的產(chǎn)品收率。
實例1本例用于論證僅用含沸石的催化劑與兩個層裝催化劑系統(tǒng)的比較，原料是溶劑精制油，沸點范圍在340～525℃，其性質(zhì)如下密度(20℃),kg/m3909.0S,μg/g 1200N,μg/g 278粘度指數(shù)(脫蠟油) -2原料通過兩個不同的試驗被裂化來比較催化劑的特性。在第一個試驗當中，見表1，原料與含有沸石的催化劑接觸；在第二試驗中，見表2，原料與層裝催化劑系統(tǒng)接觸，催化劑的組成是30v％含沸石的催化劑在上面，70v％的無定型催化劑在下面。
表1催化劑，沸石/無定型(V) 100/0反應(yīng)溫度，℃ 365 370375370+℃潤滑油收率，m％41.0 37.0 31.0粘度指數(shù)(Ⅵ) 7080 90傾點，℃ -12 -12-12表2催化劑，沸石/無定型(V) 30/70反應(yīng)溫度，℃ 375 380385370+℃潤滑油收率，m％41.0 37.0 31.0粘度指數(shù)(Ⅵ) 8292 102傾點，℃ -12 -12-12表1、2所列數(shù)據(jù)清楚地表明在相同370+℃潤滑油收率的條件下，試驗中的僅含沸石的催化劑給出的產(chǎn)品的粘度指數(shù)比試驗中層裝系統(tǒng)的催化劑給出的產(chǎn)品粘度指數(shù)低12個單位。前者反應(yīng)器溫度比后者低10℃。兩個反應(yīng)器的加氫處理條件是，體積空速0.5h-1，總壓8.0MPa，氫油體積比800。
實例2本例用于論證兩個催化劑系統(tǒng)的組成變化對反應(yīng)溫度和產(chǎn)品收率的影響。第一層含沸石催化劑體積變化從0～50v％，對產(chǎn)品的粘度指數(shù)沒有不利的影響，本例試驗原料同實例1。
這三種不同的催化劑系統(tǒng)組成情況列于下表中催化劑系統(tǒng) v％v％含沸石催化劑無定型催化劑A0 100B30 70C50 50每個系統(tǒng)的加氫裂化條件是體積空為0.5h-1，總壓為8.0MPa，氫油體積比為800。A、B和C催化劑系統(tǒng)的試驗結(jié)果見表2、3和4，從表2、3和4可知催化劑系統(tǒng)A、B和C比較，隨著第一層沸石催化劑含量的增加，反應(yīng)溫度在降低，使催化劑系統(tǒng)活性提高。而各催化劑系統(tǒng)370+℃潤滑油收率對應(yīng)的粘度指數(shù)并未發(fā)生變化。證明含有＜50v％含沸石催化劑用于反應(yīng)器系統(tǒng)，在產(chǎn)品質(zhì)量上沒有發(fā)生變化。
表3催化劑，沸石/無定型(V) 0/100反應(yīng)溫度，℃ 380385390370+℃潤滑油收率，m％41.0 37.0 31.0粘度指數(shù)(Ⅵ) 82 92 102傾點，℃ -12-12-12
表4催化劑，沸石/無定型(V) 50/50反應(yīng)溫度，℃370 375 380370+℃潤滑油收率，m％ 41.037.0 31.0粘度指數(shù)(Ⅵ)82 92 102傾點，℃-12 -12 -1權(quán)利要求
1．一種潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)方法，采用加氫處理工藝，其特征在于潤滑油基礎(chǔ)油原料在進行加氫處理之前首先經(jīng)過溶劑精制，所說的加氫處理是在反應(yīng)條件下，使原料依次通過第一段含沸石的加氫裂化催化劑床層和第二段不含沸石的加氫處理催化劑床層，含沸石的催化劑床層占總床層的10～50v％，加氫反應(yīng)條件是反應(yīng)溫度350～420℃，體積空速0.3～1.5h-1，壓力4.0～10.0MPa和氫油體積比400～1500。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所說的加氫裂化催化劑含有沸石5～20w％，含加氫金屬10～25w％。
3．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所說的加氫處理催化劑是一種無定型催化劑，含有Ⅷ族金屬2～10w％、Ⅵ族金屬2～25w％。
4．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于適用的原料為大于300℃石油餾分，其粘度指數(shù)低于50。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)方法,采用溶劑精制—中壓加氫處理工藝過程。在中壓加氫處理過程中,進料首先通過一段含沸石的加氫裂化催化劑床層,然后再通過一段不含沸石的加氫處理催化劑床層。本發(fā)明的方法不僅可以在中壓下大幅度提高潤滑油基礎(chǔ)油的粘度指數(shù),而且通過兩個催化劑床層的級配,達到保證產(chǎn)品收率的同時,降低反應(yīng)溫度的目的。
文檔編號C10G45/02GK1218087SQ97122140
公開日1999年6月2日 申請日期1997年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月24日
發(fā)明者劉平, 彭全鑄, 劉紀端, 王喜斌 申請人:中國石油化工總公司, 中國石油化工總公司撫順石油化工研究院