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隨著環(huán)保意識的提髙與機械工業(yè)的進步,對工業(yè)潤滑油產品質量提出了更加苛刻的要求。潤滑油要有高的抗氧化安定性、更好的黏溫性、好的低溫流動性以及優(yōu)良的剪切穩(wěn)定性與抗磨 性,且環(huán)境污染小。這時單純依靠調整添加劑配方來提高潤滑油使用性能的辦法,已無法達 到要求,需要從潤滑油基礎油質量上去解決問題。傳統(tǒng)工藝生產的礦物潤滑油質量很難有進 一步的提髙,而世界范圍內適合生產潤滑油的原油資源日益減少,潤滑油生產必須面對劣質 的重質原油,這對于傳統(tǒng)加工工藝也是一道難題。因此,開發(fā)了新的加氫工藝。
傳統(tǒng)工藝 潤滑油基礎油加工的目的是為了得到所期望的產品性能,然后得到最大的基礎油產率。 傳統(tǒng)工藝是用減壓餾分油按順序經過溶劑精制、溶劑脫蠟、加氫或白土補充精制,用減壓渣 油則先經過丙烷脫瀝青、脫瀝青油在按上述流程加工生產。工藝流程簡圖見圖1 _1 _1。潤 滑油加工從減壓渣油和脫瀝青油生產基礎油典型的三個主要步驟:①精制以提高黏度指數; ②脫蠟以降低傾點;③補充精制以改善穩(wěn)定性和色度。另外,為調整黏度、閃點和揮發(fā)度, 在精制、脫蠟以及補充精制步驟的前、后或中間過程中,常采用蒸餾裝置。這些過程的優(yōu)劣 決定產品質量。
(1)溶劑精制
溶劑精制是物理分離過程,它是利用餾分油中所含非理想組分在某些極性有機溶劑中的 溶解度,比在理想組分溶解度大這一性質,來把非理想組分從餾分油中分離出去的一種加工 方法。溶劑精制主要采用糠醛或iV-甲基-2-砒咯烷酮(NMP),.除去不期望的組分,如低 黏度芳烴、環(huán)烷烴和一些雜原子,從而得到具有較好的黏度指數的精制油和較高芳烴的抽出 4 L減壓渣油_1_
燃料-潤滑油型煉油工藝簡圖 油。這樣的工藝一般要求原料性質比較好,但是近年來適應直接生產潤滑油的好原料正在逐 漸減少。我國大慶和蘭州兩個石化企業(yè)建設了加氫工藝,加氫工藝通過芳烴飽和、開環(huán)以及 除去雜質原子,將低黏度指數成分轉化為較髙黏度指數基礎油,精制水平有顯著提髙。
(2)溶劑脫蠟
溶劑脫蠟是利用一種在低溫下對油溶解能力很大,而對蠟溶解能力很小,并且本身低溫 黏度很小的溶劑稀釋原料,使蠟結成較大晶粒,用結晶和過濾的方法脫除蠟達到期望的傾 點。傳統(tǒng)工藝采用溶劑如甲基乙基酮,產品是脫蠟基礎油和含油蠟。
(3)補充精制
潤滑油經溶劑精制、溶劑脫蠟后,還會含有大量膠質、瀝青質、環(huán)烷酸以及氧、硫、氮 的化合物和微量溶劑等雜質。國內潤滑油補充精制現有三種工藝。第一種為白土補充精制, 第二種為加氫補充精制,第三種為液相脫氮-白土補充精制。
?、侔淄辆?。白土精制是物理吸附過程,雜質大部分屬于極性物質,易被活性白土吸 附除去。擇吸附能力的j頓序是:膠質-瀝青質-芳香烴-環(huán)烷烴-烷烴。我國基礎油普遍 氮含量高/用低壓加氫精制不能解決問題,使本來已逐漸淘汰的白土精制近年又開始復蘇。 但是,白土精制對于500N以上的重組分油精制,白土使用量太大,經濟性較差。
②加氫補充精制。加氫補充精制普遍采用緩和條件下加氫,能脫除油品中殘余溶劑、 部分硫化物、氧化物、少量氮化'物,改善油品的中和值、殘?zhí)俊馕?,同時對添加劑的感受 性方面也有較好效果,但是加氫補充精制對脫堿性氮化物效果較差,其精制油氧化安定性難 以達到基礎油標準要求。在國外,加氫法取代了大部分白土精制裝置。由于我國原料油的特 殊情況,加氫精制油光安定性和儲存穩(wěn)定性不如白土精制油,這些都有待進一步改進。
?、垡合嗝摎?白土補充精制。我國原油含氮量在0.1% ~〇. 5%之間,含氮量偏高。石油 中氮化物分堿性氮化物和非堿性氮化物兩類,堿性氮化物是指用髙氯酸(HC104)在醋酸溶液中 滴定的氮化物,非堿性氮化物則不能用此方法滴定。堿性氮化物在油品的氧化過程起促進劑作5
用,因而必須除去。堿性氮化物多存在于芳烴、多環(huán)芳烴中,相對分子質量較大的堿性氮化物 多存在于膠質、瀝青質中。堿性氮化物極性較大,尤其是取代的吡啶和喹啉化合物,選擇一種 脫堿氮劑,在適當的條件下使之反應生成新的化合物,生成物在電場作用下富集與精制油分離, 或利用其比重較大與精制油的比重差自然沉降富集與精制油分離,達到脫去堿性氮化物的目的。
液相脫氮-白土補充精制工藝,在液相脫氮過程中針對堿性氮化物的脫氮劑能脫去大量 堿性氮化物,白土補充精制則進一步吸附部分膠質、瀝青質中的氮化物、水分等,顯著提高 精制油在高溫苛刻條件下的氧化安定性。液相脫氮與白土精制結合,既有效脫除了堿性氮化 物,又大大降低了白土用量,收率損失小。脫氮精制油再經白土補充精制,脫除油品中殘余 的溶劑、微量脫氮殘渣,改善顏色,降低中和值等,達到進一步精制油品的目的。精制油除 調制汽輪機油、液壓油外,尤其適于調制內燃機油、齒輪油等。
(4)丙烷脫瀝青
渣油中除了高分子的烴以外,還含有大量的膠質和瀝青質,必須除去。利用丙烷、丁焼 等輕烴溶劑對渣油中的烷烴、環(huán)烷烴、單環(huán)芳烴等溶解能力強,對稠環(huán)芳烴溶解能力弱,對 膠質溶解能力更弱,對瀝青基本不溶解的性質,將雜質除去。
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