潤滑油基礎(chǔ)油液相脫氮工藝的開發(fā)及工業(yè)化何國民袁修榮陳傳華荊門石油化工設(shè)計(jì)院（湖北省荊門市448039）比，該工藝堿性氮的脫除率可達(dá)90以上，硫的脫除率只有5～10，能起到保硫脫氮的作用，顯著改善油品的氧化安定性。該工藝流程簡單、操作方便、投資省，對(duì)國內(nèi)各種牌號(hào)的基礎(chǔ)油均有較好的適應(yīng)性，較純白土精制工藝和低壓加氫工藝具有加工成本低，精制效果好等優(yōu)點(diǎn)。

　　主題詞：潤滑油基礎(chǔ)油脫氮開發(fā)白土精制潤滑油基礎(chǔ)油氧化安定性與其化學(xué)組成有著密切的聯(lián)系，基礎(chǔ)油中硫化物的存在對(duì)氧化有一定的抑制作用即正作用，而氮化物尤其是堿性氮化物有很強(qiáng)的負(fù)作用。我國用以生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油的原油多為高氮低硫原油，采用傳統(tǒng)的溶劑精制及加氫（或白土）補(bǔ)充精制等方法難以將基礎(chǔ)油中的氮含量降到較低程度。因此，因氮化物含量高而導(dǎo)致潤滑油基礎(chǔ)油氧化安定性差的問題在我國潤滑油生產(chǎn)中比較突出。白土精制工藝不僅白土用量高，選擇性差，收率低，操作條件差，環(huán)保問題突出，而且氮化物只能脫除40 ～50 加氫精制具有收率高、產(chǎn)品無污染、顏色淺等特點(diǎn)，但缺點(diǎn)是脫氮率低，脫硫率高，抗氧化安定性差。所以，傳統(tǒng)的工藝均不適合氮硫比較高的基礎(chǔ)油精制。荊門石油化工總廠與武漢石油化工總廠合作，采用武漢石油化工科學(xué)研究所研制的高效保硫液相脫氮?jiǎng)╓SQ2），對(duì)南陽中間基潤滑油基礎(chǔ)油進(jìn)行了脫氮試驗(yàn)。中試與小試結(jié)果均表明WSQ2脫氮?jiǎng)┠苡行摮A(chǔ)油中的氮，硫含量基本不變，能顯著改變油品的氧化安定性。

　　荊門石油化工設(shè)計(jì)院在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上于1996年初設(shè)計(jì)完成了國內(nèi)首套連續(xù)式液相脫氮裝置的工業(yè)化設(shè)計(jì)。荊門石油化工總廠50 kt/a潤滑油基礎(chǔ)油液相脫氮工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)裝置于1996年9月建成投產(chǎn)。裝置生產(chǎn)及標(biāo)定結(jié)果表明，該工藝的工業(yè)化生產(chǎn)取得了成功裝置現(xiàn)已擴(kuò)建為100 kt/a的生產(chǎn)能力并在石化系統(tǒng)內(nèi)已得到推廣。該院又先后完成了大慶石油化工總廠煉油廠潤滑油脫氮裝置的初步設(shè)計(jì)和大連石油化工公司潤滑油脫氮裝置的工程設(shè)計(jì)，均一次投產(chǎn)成功。

　　1脫氮工藝主要技術(shù)特點(diǎn)（1）具有高的脫堿氮率。選擇合適的劑油比，堿氮的脫除率可達(dá)90 以上。

　?。?）具有很高的選擇性。在堿氮脫除率90 以上的條件下，硫的脫除率一般只有5 ～10 ，可達(dá)到保硫脫氮提高氧化安定性的目的。

　?。?）能顯著提高基礎(chǔ)油的氧化安定性。脫氮基礎(chǔ)油能達(dá)到深度精制油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

　　（4）有明顯的脫色作用。脫氮油在白土用量低的情況下其顏色優(yōu)于或相當(dāng)于高白土用量精制油的顏色。

　?。?）工藝簡單，投資省。對(duì)50～250 kt/a的潤滑油基礎(chǔ)油脫氮裝置，主要設(shè)備投資僅需要約（6）液相脫氮工藝可使白土用量減少80 左右，可大幅提高精制油收率，又可減少環(huán)境污染。

　?。?）操作靈活，可調(diào)性強(qiáng)。該工藝可通過調(diào)節(jié)劑油比即能得到不同深度精制的基礎(chǔ)油，進(jìn)一步提高基礎(chǔ)油質(zhì)量。

　?。?）WSQ2保硫脫氮?jiǎng)?，無毒無味，性能穩(wěn)定，使用安全，適應(yīng)范圍寬，對(duì)國內(nèi)各種牌號(hào)的基礎(chǔ)油均有較好的適應(yīng)性。

　　等?？茖W(xué)校，現(xiàn)任該院工藝一室副主任，一直從事煉油設(shè)計(jì)工作。

　　煉油設(shè)計(jì)2工藝流程介紹原料油由泵送入加熱器加熱（或換熱）后與計(jì)量泵抽送來的脫氮?jiǎng)┮煌M(jìn)入靜態(tài)混合器，混合、反應(yīng)，隨后進(jìn)入電精制沉降罐，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，反應(yīng)殘?jiān)c脫氮油分離，脫氮油從罐頂部自壓進(jìn)入白土精制系統(tǒng)，繼續(xù)補(bǔ)充精制。反應(yīng)殘?jiān)怨薜撞块g斷排入儲(chǔ)罐，用汽車槽車送出裝置，由脫氮?jiǎng)┥a(chǎn)廠家回收處理。流程見圖1.

　　基礎(chǔ)油堿性氮含量在500μg/g以下，選擇合適的劑油比即可有效脫除堿性氮化物?；A(chǔ)油堿性氮含量在500～1 000μg/g時(shí)，可以采用兩段加注兩段電精制的辦法，以降低劑的消耗，有效脫除堿性氮化物。

　　3電精制沉降罐電精制沉降罐是潤滑油基礎(chǔ)油液相脫氮工藝的關(guān)鍵設(shè)備，直接影響到基礎(chǔ)油脫氮的效果?；A(chǔ)油和脫氮?jiǎng)┰陟o態(tài)混合器中反應(yīng)后的油、劑混合物壓入電精制罐，在一定溫度下，通過電精制罐強(qiáng)電場(chǎng)的作用，帶有電荷的堿性氮絡(luò)合物粒子液滴發(fā)生變形，并向相反極性的極板運(yùn)動(dòng)，當(dāng)液滴在正、負(fù)極板之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，將因表面活性物質(zhì)作用使保護(hù)膜受到破壞而彼此結(jié)合起來，越聚越大，最后在重力和電場(chǎng)力的雙重作用下，聚集的渣粒子沿極板沉降至罐的底層，間斷排入廢渣罐，上層為脫氮基礎(chǔ)油。

　　電精制沉降罐的結(jié)構(gòu)主要包括：罐體組合式正、負(fù)電極板、電精制變壓器、聚四氟乙烯絕緣吊掛附件等（見圖2）。

　　電氣設(shè)計(jì)包括：電精制罐電極板的設(shè)計(jì)、電精制工作電流的監(jiān)視設(shè)計(jì)、電精制變壓器的設(shè)計(jì)三大部分，特別是對(duì)穩(wěn)定工作電壓，限制短路電流，電精制變壓器的保護(hù)及電極板吊掛的絕緣等方面進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)，充分保證了電精制沉降罐的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

　　4工業(yè)化設(shè)計(jì)4 .1主要技術(shù)特點(diǎn)（1）油與脫氮?jiǎng)┑姆磻?yīng)，在靜態(tài)混合器中進(jìn)行。靜態(tài)混合器的選型至關(guān)重要?；旌蠌?qiáng)度過高會(huì)造成電精制沉降分離困難，混合強(qiáng)度過低又會(huì)影響反應(yīng)深度，造成脫氮?jiǎng)┑睦速M(fèi)。通過摸索和實(shí)踐，在理論指導(dǎo)下計(jì)算選擇合適的混合強(qiáng)度，成功解決了靜態(tài)混合器的選型問題。

　　（2）為確保油與渣的沉降分離，提高脫渣率，通過計(jì)算和分析，將沉降時(shí)間確定為2 .5～3 h ，有效地將油和渣分離開。

　?。?）實(shí)驗(yàn)室中油與渣的分離采用的是間歇式的操作方法。工業(yè)化生產(chǎn)要實(shí)現(xiàn)油與渣的分離必需實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作。通過對(duì)電化學(xué)精制裝置的考察及對(duì)實(shí)驗(yàn)室電精制沉降分離過程的觀察，查對(duì)有關(guān)文獻(xiàn)資料，采用了與目前國內(nèi)普通電化學(xué)精制不盡相同的方法，圓滿地解決了實(shí)驗(yàn)室間歇式操作向工業(yè)連續(xù)化大生產(chǎn)轉(zhuǎn)化的難題。

　　（4）為減小油與渣分離的難度，電精制沉降罐的設(shè)計(jì)考慮到廢渣凝點(diǎn)高，粘度大的特點(diǎn)，采用立式罐結(jié)構(gòu)，便于流動(dòng)。

　　4 .2工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)裝置的改擴(kuò)建在50 kt/a工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)裝置擴(kuò)建至100 kt/a時(shí)，對(duì)工藝作了進(jìn)一步的完善。

　?。?）脫氮?jiǎng)┘皬U渣的腐蝕問題在原裝置生產(chǎn)中表現(xiàn)較為突出，在擴(kuò)建改造中，選用超低碳合金腐蝕問題得以減緩。

　?。?）脫氮?jiǎng)┖蛷U渣的輸送由原來的桶裝、人工搬運(yùn)改為汽車槽車和機(jī)泵輸送，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，也減少了劑的浪費(fèi)，消除了因泄漏破損引起的有關(guān)環(huán)保問題。

　　（3）電精制沉降罐的電極及內(nèi)構(gòu)件由原來的板式改為桿式結(jié)構(gòu)，不僅方便維護(hù)、維修，同時(shí)也杜絕了原來電精制罐電極棒時(shí)常泄漏的現(xiàn)象，沉降分離效果亦優(yōu)于原電精制沉降罐。

　　5應(yīng)用前景及效益分析荊門石油化工總廠采用液相脫氮工藝技術(shù)后，不僅實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)油從不達(dá)標(biāo)到生產(chǎn)出符合深度精制要求的基礎(chǔ)油的轉(zhuǎn)換，而且為產(chǎn)品調(diào)和帶來更為可觀的經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造了條件。用該技術(shù)生產(chǎn)MVI、HVI普通精制油比純白土精制工藝加工脫氮工藝在劑油比為400、白土用量1 條件下與純白土精制工藝5 白土用量產(chǎn)品質(zhì)量相當(dāng)，脫氮工藝減少白土用量80 ，加工費(fèi)用下降/t ，而脫氮?jiǎng)﹦┖脑黾淤M(fèi)用32 RMB/t ，三者綜合可增加效益46 RMB/t.

　　生產(chǎn)深度精制的MVIS、HVIS油，采用脫氮工藝，當(dāng)劑油比提高到140～200可滿足要求，此時(shí)加工成本與純白土工藝所得普通精制油MVI、HVI的成本大致相當(dāng)。而傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)深度精制油MVIS、HVIS的加工成本比普通精制油MVI、HVI增加100～150 RMB /t.由此可見，采用脫氮工藝生產(chǎn)深度精制油具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，如按總計(jì)算，采用脫氮工藝生產(chǎn)深度精制油，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

　　6結(jié)束語（1）潤滑油基礎(chǔ)油液相脫氮工藝屬國內(nèi)首創(chuàng)，該工藝流程簡單、技術(shù)可靠、投資省、工業(yè)化生產(chǎn)操作方便，可以推廣。

　　（2）實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)化生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，WSQ2高效保硫脫氮?jiǎng)?duì)南陽油，江漢油，西江油，大慶油及其它潤滑油基礎(chǔ)油均有較好的脫氮保硫性能。

　?。?）劑油比的變化直接影響基礎(chǔ)油的脫氮效果，工業(yè)化生產(chǎn)中，劑油比的選擇要根據(jù)基礎(chǔ)油的堿性氮含量作相應(yīng)的調(diào)整，不可片面追求脫堿氮率，造成產(chǎn)品質(zhì)量過剩，以獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益。

　?。?）采用脫氮工藝生產(chǎn)的基礎(chǔ)油達(dá)到了MVIS深度精制基礎(chǔ)油的標(biāo)準(zhǔn)。用此基礎(chǔ)油調(diào)制成品潤滑油時(shí)，可減少添加劑用量，并可調(diào)出SF、CD級(jí)內(nèi)燃機(jī)油。與傳統(tǒng)的白土精制工藝相比，該工藝可減少白土用量80 左右，提高精制油收率1 以上。脫氮工藝優(yōu)于傳統(tǒng)的白土補(bǔ)充精制工藝，經(jīng)濟(jì)效益顯著。