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20世紀90年代以來,由于環保和設備制造商對工業潤滑油規格要求日趨苛刻,以轎車用發 動機油和自動傳動液為先導,包括重負荷柴油機油、液壓油、壓縮機油等規格不斷更新換 代,推動著潤滑油基礎油的生產發展提高到了一個新階段。節能和環保作為21世紀可持續 發展的主題,正促進潤滑油向著低黏度化、低排放方向發展。由于潤滑油的低黏度化將導致 油品的揮發性增加,為保證油品的質量和使用性能,從安全和環保的角度考慮,要求油品具 有更低的揮發性,只有API(美國石油協會)n、DI類加氫油和聚a-烯烴合成油(PAO)才能 滿足要求。為滿足高檔潤滑油的髙質量、節能、延長換油期和低排放的需求,要求基礎油具 有低黏度、低揮發度、高黏度指數、良好的氧化安定性等特點。
(1)加氫基礎油特點
由于加氫油化學組成的變化,既給成品油帶來很多優點,也給添加劑帶來新的要求。與常 規溶劑精制油相比,加氫基礎油主要特點是:低硫、低氮、低芳烴含量、低毒性,較高的黏度 指數,優良的熱安定性和氧化安定性,揮發度較低,良好的黏溫性能和添加劑感受性等。與合 成油相比,加氫油在性能上已與其接近,但價格上卻比合成油低得多,僅為其1/3 ~ 1/2,具有 明顯的價格優勢。加氫油不足之處是對極性物質的劑解性不理想,與添加劑的配伍性也有待改 善,最明顯的一個缺點就是光安定性差。對這些問題,各國研究人員都采取了許多措施,也取 得了一定的效果,但仍需不斷完善。加氫基礎油與溶劑精制基礎油、PAO性能相比較,如表1-1-4所示。總體來說,加氫基礎油是一種性能優異、且具有成本優勢的基礎油。
另外,加氫基礎油優于普通基礎油的特性包括:更好的油水分離性、生物降解性以及更 低的殘炭和蒸發性。按CEC -133 - A - 93試驗,它與溶劑精制油品的可降解比為 660%:30%,更有利于環境保護。
(2)國外加氫法生產基礎油的工藝類型
隨著各種新的加氫法生產潤滑油基礎油工藝的成熟,形成了加氫改質+溶劑脫蠟、催化 脫蠟和異構脫蠟為代表的三大加氫法生產工藝。這三種新的基礎油生產工藝,生產過程和加 工原理不同,產品收率、產品質量和副產品也差別較大。能否將基礎油中不純(不穩定)分 子去掉,是提髙基礎油品質的關鍵。目前,國外擁有潤滑油加氫技術專利的公司主要有雪佛 龍Texaco公司、埃克森-美孚公司、殼牌公司、英國BP公司等。已工業化的加氫處理技術 主要有雪佛龍Texaco公司的加氫裂化-異構脫蠟生產II、El類基礎油技術,埃克森-美孚 公司的加氫裂化-選擇性脫蠟技術,殼牌公司加氫裂化-加氫異構化生產超髙黏度指數基礎 油技術。此外,日本日石三菱石油公司還開發了將加氫裂化裝置與傳統潤滑油精制工藝相結 合生產低、中黏度的超高黏度指數基礎油工藝技術。
①埃克森公司加氫處理-加氫異構化生產工藝。第一套工業裝置于1993年在埃索石油 公司的Faeley煉油廠投產。該工藝以軟蠟為原料,先進行加氫預處理脫除硫和氮,再進行 加氫異構化,將正構烷烴轉化為異構烷烴。最后進行加氫精制,脫除殘留的芳烴、烯烴,以 提高黏度指數、氧化穩定性和光穩定性。通過減壓蒸餾分出輕質產物,進行溶劑脫蠟,就可 得到傾點符合要求的基礎油產品,其性質與PA0基礎油接近。生產的很高黏度指數基礎油 具有熱氧化穩定性好、油泥和沉積物控制容易等優點。
②殼牌公司加氫裂化-加氫異構化生產工藝。第一套工業裝置于20世紀70年代末期, 在Petite Courorme煉油廠投產,后來在澳大利亞和馬來西亞相繼建設了同類裝置。該工藝以 軟錯為原料,通過加氫裂化-加氫異構化,生產出黏度指數為145的超高黏度指數基礎油。 黏度指數髙、揮發性低、氧化穩定性好,與聚a-烯烴性質相似。自20世紀80年代以來, 基礎油一直供應法國、德國、英國和日本市場。
③美孚(Mobil)公司加氫裂化-選擇性脫蠟(MSDW)生產工藝。第一套工業裝置于1997 年6月在新加坡裕廊煉油廠投產,采用重金屬分子篩催化劑MSDW - 1,以減壓重瓦斯油為 原料。產品為符合API標準的n類輕中性油(J150)和重中性油(J500),生產能力40萬噸/ 年。第二代催化劑MSDW-2提髙了異構化的選擇性,降低了非選擇性的裂化活性,使異構 化油的收率提高2%,黏度指數提高3個單位,同時適用范圍從只能生產100^黏度小于 15mm2/S的中性油,擴大到生產黏度為20~40mmVS的光亮油料。該廠生產的II類500N基 礎油的90%,已由設在我國天津、江蘇太倉、香港的調和廠調制成高檔油進入中國市場。
④雪佛龍公司加氫裂化-異構脫蠟生產工藝。第一套工業裝置于1993年在美國雪佛龍 公司的里奇蒙煉油廠投產。在其后8年時間里,向全世界轉讓了 16套工業裝置,其加工能 力已超過510萬噸/年。以減壓瓦斯油和脫瀝青油為原料,先經過加氫裂化(第一代催化劑 為ICR - 106、第二代催化劑為ICR - 142、第三代催化劑為ICR - 150),再經過異構脫蠟(第 一代催化劑為ICR-404、第二代催化劑為ICR-408、第三代催化劑為ICR-410)、最后經 過加氫后處理(第一代催化劑為ICR -403、第二代催化劑為ICR -407)得到符合API標準 n/皿類基礎油。通過降低溶劑抽提的苛刻度,增加了基礎油的收率。
⑤加拿大石油公司二段加氫工藝。加拿大石油公司自20世紀70年代起采用二段加氫 技術對潤滑油的基礎油進行精制,并通過技術更新,使基礎油的純度高達99. 9%,基礎油 的特性非常接近全合油品。因此,近年來,多家國內、外煉廠開始引人二段加氫工藝,以求 提高他們的潤滑油品質。目前,歐洲一些國家以生產HI類基礎油為主,主要采用Exxon和Shell公司的技術;北美 和亞洲生產n類基礎油,主要采用Chevron和Moba公司的技術。隨著市場對加氫基礎油需求的 增長,以上技術在潤滑油加氫處理的全球化進程中,將得到更大的發展和廣泛的應用。
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