11润滑油基础油的生产解析

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溶剂回收方法


按回收工艺机理的不同，分为两类： ①蒸发—冷凝回收 ②临界回收法（节能~30%） 临界回收工艺：基本原理是由于丙烷在40℃以上时 随着温度的升高溶解能力逐渐降低，当温度升高到 临界温度（96.84℃），压力大于临界压力时，丙烷 的溶解能力最小，几乎变为0，密度也最小，这时与 油的密度差最大，脱沥青油将很容易地从丙烷中分 离出来 。 临界回收又分两种： 亚临界回收：接近临界温度下回收 超临界回收：在稍高于临界温度、压力下回收
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基础油生产工艺过程简介
——溶剂精制工艺
减二 常压渣油 150N 糠 醛 精 制 装 置 酮 苯 脱 蜡 装 置
减 压 塔
减三 减四
轻脱油
白 土 400N 补 充 精 650N 制 装 120BS 置
减压渣油
丙烷 脱沥 青装 置
脱 氮 装 置
国内的溶剂精制工艺分正序及反序流程，先糠醛后
酮苯为正序，先酮苯后糠醛为反序。
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润滑油基础油生产---丙烷脱沥青
不溶物含量% 100
80 60 40 20 -40 80 温度℃ 丙烷--渣油溶解图 0 40
溶剂比（体）为2﹕1
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A
B
从40℃～96.84℃（丙 烷临界温度）渣油在 液体丙烷中的溶解度 由100%到0
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4．丙烷脱沥青的工艺流程
--1）抽提部分
抽提的任务是把丙烷溶剂和原料油充分接触而将原料 油的润滑油组分溶解出来，使之与胶质沥青质分离。
70N
150N 350N 650N 150BS 基 础 油 罐 区
氢气
保 护 反 应 器
加氢工艺流程示意图
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第一节 溶剂脱沥青
1．溶剂脱沥青过程在炼油工业中的作用

1）由渣油生产高粘度指数的重质润滑油。 2）由渣油生产轻质燃料油。


3）生产沥青。
Hale Waihona Puke Baidu
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2、溶剂脱沥青生产基本原理

渣油中的烃类和非烃类，在非极性溶剂(丙烷等)中 有差异非常明显的溶解度，在一定温度范围内，溶 剂对烷烃、环烷烃、少环的芳烃溶剂能力强，对胶 质、沥青几乎不溶解，在抽提塔中利用二种物质的 密度差，逆流接触，并在抽提塔中控制一定的温度 差，生产出质量合格的脱沥青油。
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图11-5 脱沥青油收率与溶剂比关系
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图11-6 脱沥青油的残碳与溶剂比关系
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4、原料油性质


渣油中油分含量多时，需较大的溶剂比，脱沥青 油收率也高，相应粘度较低。 原料中含油量少时，所得脱沥青油粘度高、收率 低。可采用较小的溶剂比，但必须提高抽提温度， 以提高丙烷的选择性，才能保证脱沥青油的质量。
加 氢 精 制 装 置
70N 常 减 500N 压 装 150BS 置 VHVI 150N
减压渣油
丙烷 脱沥 青装 置
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基础油生产工艺程简介 ——三段加氢工艺之二
常压渣油 减三 减 减四 压 塔 轻脱油 减压 渣油
丙烷 脱沥 青装 置 中 间 罐 区
汽柴油
加 氢 裂 化 装 置
75N
加 氢 异 构 装 置
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抽提塔的型式： 填料塔 挡板塔 多孔板塔 转盘塔
两段抽提流程
轻脱沥青油（残炭值＜0.7%）、重脱沥青油（残炭值＞0.7%）
2）溶剂回收部分


溶剂回收部分的任务: 从含油的丙烷溶液和沥青溶液中分出丙烷， 得到油和沥青。 溶剂回收由四部分组成： 轻脱沥青油中溶剂回收 重脱沥青油溶剂回收 沥青中溶剂回收 低压溶剂回收
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3．溶剂脱沥青常用溶剂
脱沥青常用溶剂： 丙烷、异丁烷、正丁烷、戊烷及其混合物。

当以丙烷为溶剂时，脱沥青选择性高，脱沥青油的 品质最好，残炭值最低，粘度适当（脱沥青油收率 低）。

溶剂烷烃分子增大，则脱沥青选择性降低，脱沥青油收 率提高。

对润滑油型溶剂脱沥青工艺，几乎都是采用丙烷脱 沥青工艺。
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基础油生产---糠醛精制
抽提溶剂的回收 1) 提取液和提余液中溶剂的回收：多效蒸发

抽余液中溶剂较少，约15%左右。 提取液中溶剂达90%以上。
糠醛精制装置能耗中溶剂回收占总能耗的75～85％。 精制液回收系统采用蒸汽汽提一次回收工艺。 抽出液回收占回收系统的70％，采用四塔三效工艺， 即三效蒸发加一效汽提回收。
乙烷对残渣油溶解度小，脱沥青油收率低， 丁烷以上的低分子烷烃对残渣油溶解能力强，选择 性差，脱沥青油质量差； 丙烷既具有一定的溶解能力，又有较好的选择性， 是良好的脱沥青溶剂，特别适合于用作生产润滑油 料。 当目的产品为催化裂化或加氢裂化原料时，多采用 丁烷或戊烷作溶剂。 为了调节溶剂的溶解能力和选择性，或受溶剂来源 限制，也可采用混合溶剂。
常 压 蒸 馏 装 置
加 氢 精 制 装 置
100N 常 减 150N 压 装 250N 置 120BS
同一装置区内
基 础 油 罐 区
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基础油生产工艺过程简介
——高压加氢工艺
氢气 润滑油料 加 氢 处 理 反 应 器 汽油、煤油 柴油 临 氢 降 凝 反 应 器 加 氢 精 制 反 应 器 常 减 压 塔
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第二节 润滑油的溶剂精制
1）润滑油粘度、粘温特性与组成的关系 润滑油的理想组分： 少环长侧链烃类及少分支异构烷。
润滑油的非理想组分： 正构烷、多环短侧链烃类和非烃化合物、 胶质等。

造成油品粘度指数低、抗氧化安定性差、酸值高、 腐蚀性强、颜色深。
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2）润滑油精制的目的 从润滑油原料中除去大部分多环短侧链环 状烃和含 S 、 N、 O化合物及胶质等，使粘 温性质、抗氧化安定性、残炭值、颜色等 性质得到改善，称精制。

选择操作压力时必须注意： ①为了保证抽提操作是在双液相区内进行，对 某种溶剂和某个操作温度都有一个最低限压力， 操作压力应高于此最低限压力。 ②在近临界溶剂抽提或超临界溶剂抽提的条件 下，压力对溶剂的密度有较大的影响，因而对 溶剂的溶解能力的影响也大。
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3、溶剂组成及溶剂比




非理想组分：多环短侧链环状烃和含S、N、O化合物 及胶质等
理想组分：单环长侧链环状烃和烷烃
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基础油生产---糠醛精制
精制油

糠醛 原料
底循环


这是装置萃取塔流程，由 于糠醛的比重大，由上部 进入，原料从底部进入。 通过控制原料和糠醛进塔 的温度及底部循环控制萃 取塔有一定的温度差。 以比色或残碳作馏出口控 制指标。
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基础油生产---糠醛精制
在操作中有如下几条规律： ⑴适宜的塔顶温度可改善油品质量，提高粘温性能。 ⑵适宜的塔底温度主要是保证产品的收率。 ⑶油品密度越大，在溶剂中的溶解度也越小，为了 获得质量好的精制油，抽提温度就要相应控高一点。 (4)溶剂比越大，精制深度加深，能提高质量，但 收率下降 。
抽出油
萃取系统示意图
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基础油生产---糠醛精制

控制抽提塔温度的原因：从塔底到塔顶，原料
中的理相组分逐渐减少，糠醛在混合液中的比重
相对增加，因而在溶剂中临界溶解温度也相应提
高，这就需要操作温度从下至上逐步提高，以保 证精制深度。而底部温度逐步降低，使溶剂中的 部分理想组分逐渐分离出来，回到精制液中去， 从而减少理想组分的损失，提高精制油收率 。
HVI150
减 压 蒸 馏
糠 醛 精 制
加 氢 精 制
糠醛抽出油
酮 苯 脱 蜡
蜡液
HVI500 150BS VHVI
加 氢 异 构
沥青 变压器油
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基础油生产工艺过程简介
——三段加氢工艺之一
常压渣油 减三 减 压 塔 减四 糠 醛 精 制 装 置
抽出油
VHVI料
轻脱油
加 氢 处 理 装 置 加 氢 异 构 装 置

生产基础油的过程是一个剔除非理想组分 的过程。 润滑油的理想组分——分支比较多的异构 烷烃；少环长侧链的环烷烃，少环长侧链 的芳烃。


非理想组分——多环短侧链的芳香烃，含 硫，含氮，含氧化合物及少量的胶质，高 凝点烃类。
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基础油生产过程
补充精制 合适的粘度 除去非理想组分 原 油 基础油
除去蜡烃组分
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润滑油的生产工序
①切取原料（蒸馏） ②脱沥青（对残渣原料） ③精制 ④脱蜡 ⑤补充精制和后处理 ⑥调合

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基础油生产工艺过程简介
——二段加氢工艺
轻油
125N
含蜡基 础油 润滑油料 加 氢 处 理 装 置 蒸 馏 装 置 加 氢 精 制 装 置 酮 苯 脱 蜡 装 置
200N 500N
150BS
馏分油
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基础油生产工艺过程简介
——混合加氢工艺
常压渣油 变压器油馏分 150N馏分 500N馏分 轻脱沥青油 丙 烷 脱 沥 青
脱去胶质、沥青质
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生产润滑油基础油的原料（润滑油料）： 常减压蒸馏切割得到各种馏程的润滑油馏分 减压渣油（经溶剂脱沥青得到残渣润滑油馏分） “老三套”工艺： ①溶剂精制除去各种润滑油馏分中的非理想组分 ②溶剂脱蜡以除去高凝点组分，降低其凝点 ③白土或加氢补充精制


该法受原油本身化学组成的限制很大，低硫石蜡基 原油是润滑油的良好原料。
石油炼制工程
第十一章 润滑油基础油的生产
基础油的主要性质要求及其与组成的关系

1）粘度 2）粘温特性 3）低温流动性


4）抗氧化安定性
5）残炭 6）溶解能力

7）闪点


馏分越重粘度越大。沸点相近时，烷烃粘度小，芳 烃粘度大，环状烃居中。 蒸馏切割馏程合适的馏分。 烷烃粘温特性好，环状烃粘温特性不好，环数越多 粘温特性越差。 脱除多环短侧链芳烃。 长链烃凝点高，低温流动性差。 脱除高凝固点的烃类。 非烃类化合物安定性差。 形成残炭主要物质是润滑油中的多环芳烃、胶质、 沥青质。 提高蒸馏精度，脱除胶质沥青质。 溶解能力指对添加剂和氧化产物的溶解能力。一般 来说，烷烃的溶解能力差，芳烃的溶解能力强。 安全性指标。馏分越轻闪点越低，轻组分含量越多 闪点越低。 2 蒸馏切割馏程合适的馏分，并气提脱除轻组分。
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图11-4 丙烷脱沥青工艺原理流程
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影响溶剂脱沥青的主要因素 1、温度



改变温度会改变溶剂的溶解能力，越靠近临界温度 则温度的影响越显著。 调整抽提过程各部位的温度是主要的操作调节手段。 抽提塔顶部温度提高，溶剂的密度减小、溶解能力 下降、选择性加强。脱沥青油中的胶质、沥青质少， 残炭值低，但收率降低。 抽提塔底部温度较低时，溶剂溶解能力强，沥青中 大量重组分被溶解，因而沥青中含油量减少，软化 点高，脱沥青油收率高。
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3）精制方法
①酸碱精制 ②溶剂精制 ③吸附精制 ④加氢精制
溶剂精制是目前我国最广泛采用的精制方法。
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溶剂精制----溶剂的选择
烃类在极性溶剂中的溶解能力：
烷烃<环烷烃<少环芳烃<多环芳烃<胶质
温度高溶解能力大
选择性与溶解能力是一对矛盾
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选择溶剂的主要依据
1.有良好的选择性； 2.对非理想组分溶解能力强； 3.密度较大，粘度小； 4.溶剂与油有较大的沸点差； 5.安定性好； 6.毒性小，无爆炸危险，腐蚀性小； 7.来源丰富，价格便宜。 常用的溶剂：
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塔顶、塔底的温度高低应根据原料性质、脱沥青 油及沥青质量要求而定。 溶剂不同，要求的抽提温度也不同： 丙烷50℃～90℃ 丁烷100℃～140℃ 戊烷150℃～190℃ 在最高允许温度以下，采用较高的温度可以降低 渣油的粘度，从而改善抽提过程中的传质状况。


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2、压力

操作压力一般不作为调节手段。

糠醛、苯酚、N-甲基吡咯烷酮（NMP）
（三种溶剂的性质及使用性能对比见P431表11-7/8）
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溶剂精制工艺原理
利用溶剂对润滑油中的非理想组份（多环短侧链的 芳烃和环烷烃、胶质、硫和氮的化合物）的溶解能 力强、而对理想组分（少环长侧链的烃类）溶解能 力差，在低于临界温度条件下比重差较大，在萃取 塔中使溶剂和原料两者逆流接触并分层，从而使润 滑油的理想组分和非理想组分分开。