(一)润滑油加氢工艺润滑油基础油的生产，主要是利用原油中组分较重的油品。目前，在润滑油基础油的生产工艺中，溶剂精制工艺技术仍占首要地位，但是加氢技术的重要性也日益突出。①烷烃加氢裂化反应及环烷烃的加氢脱烷基反应，该类反应会降低基础油的收率，需在工艺过程中降低该类反应的发生概率。③芳烃饱和反应、烷烃异构化及环烷烃的开环反应，该类反应会提高油品的黏度指数。国内润滑油加氢处理装置的催化剂是RL-1型催化剂。......
2023-06-30
润滑油加氢脱蜡技术优化
【摘要】：进入异构化反应器的原料，其硫含量应低于10μg/g，氮含量应低于2μg/g，故在异构脱蜡装置之前，常建有原料油加氢处理装置，采用异构脱蜡技术生产润滑油基础油的工艺流程见图5-8。由于加氢处理的生成油经异构脱蜡后，其黏度指数损失比催化脱蜡及溶剂脱蜡小，故其加氢处理深度可低于一般采用催化脱蜡或溶剂脱蜡生产润滑油的加氢处理过程。
油品的低温流动性受其烃组成及结构的影响，尤其是高凝点长直链烷基结构烃类(蜡)分子的影响最大，油品中存在高凝点烃类(如长直链正构烷烃、短支链的长直链烷烃或长侧链的芳烃或环烷烃等)在低温下会析出形成网状结构包裹低凝点烃类，造成油品整体结构凝固，为了解决油品结构凝固带来的问题，改善油品的低温流动性，需尽可能地除去油品中的蜡。
脱蜡技术主要有溶剂脱蜡和加氢脱蜡。加氢脱蜡(临氢降凝)技术又包括择形裂化(催化脱蜡)和择形异构化(异构脱蜡)。
择形裂化是在含选择性分子筛的催化剂和氢气存在下，通过择形分子筛的形状选择作用，将原料油中高凝点正构烷烃及类正构烷烃裂解成低凝点烃分子，从而降低油品凝点或倾点的过程。择形异构化是在择形裂化的基础上发展而来的，主要是使高凝点烃分子的长直链发生异构化反应，生成低凝点的、含有2～3个侧链的异构烷烃，从而达到脱蜡、降低油品凝点/倾点的目的。
润滑油择形异构脱蜡技术不像溶剂脱蜡把油与蜡分开，也不像择形裂化把蜡裂化为气体和石脑油，而是通过采用高选择性的择形异构化催化剂，把油中的蜡转化为基础油最理想的组分异构烷烃。
(一)加氢脱蜡催化剂
润滑油基础油异构脱蜡的技术关键是需要有一种高选择性的异构脱蜡催化剂，通常在双功能催化剂上连续进行着异构化及加氢裂化反应，反应过程为：正构烷烃首先在催化剂的加氢-脱氢中心上生成相应的烯烃，此种烯烃迅速转移到酸性中心上得到一个质子生成正碳离子，生成的正碳离子极其活泼，只能瞬时存在，正碳离子一旦形成就迅速进行下列两种反应。
(1)异构化反应。正碳离子通过氢原子或甲基转移并进行重排，相继生成单支链、双支链、三支链的正碳离子，这些正碳离子将H+还给催化剂的酸性中心后变成异构烯烃，再在加氢-脱氢中心加氢，即得到与原料分子碳数相同的各种异构烷烃。
(2)裂化反应。大的正碳离子不稳定，容易在其邻近的位处发生C—C键断裂，生成一个较小的烯烃和一个新的正碳离子，所生成的烯烃是α-烯烃，在氢压下迅速加氢生成低分子烷烃，新生成的正碳离子则进一步进行裂解或异构化反应。
另外，有研究认为支链在直链中部或双支链的异构烷烃，具有较低的倾点，继续增加支链的数目，并不能使异构烷烃的倾点进一步降低，反而会导致其黏度指数下降，并且由于支链增加，将加剧产生不希望的加氢裂化反应，所以高选择性的异构脱蜡催化剂，一方面必须具有很强的加氢性能，使异构得到的烯烃迅速加氢生成异构烷烃，以避免进一步的异构化或加氢裂化，另一方面用于异构脱蜡催化剂的分子筛，其孔道应比催化脱蜡催化剂的分子筛小，其酸性中心的酸性强度也应较低，以限制多支链的异构烃的生成，从而避免过度的加氢裂化。
Mobil公司的异构脱蜡工艺MSDW使用的是一种载有贵金属、其分子筛约束指数(Constraint Index)比ZSM-5大的催化剂，例如Pt/ZSM-23。
约束指数的定义是：转化率为5%时，正癸烷异构反应生成的2-甲基壬烷与5-甲基壬烷之比，约束指数愈大，分子筛的孔径愈小，分子筛ZSM-5的孔径为(5.3×5.6)nm，而ZSM-23的孔径则为(4.5×5.6)nm。
Mobil公司近年来对其异构脱蜡催化剂进行了不断改进，Mobil公司通过改进催化剂的酸性功能及金属加入方法使其第二代异构脱蜡催化剂MSDW-2比第一代异构脱蜡催化剂MSDW-1具有更好的石蜡异构化选择性，更低的非选择性裂化活性，因而，既提高了产品黏度指数，又提高了脱蜡油的收率。此外，MSDW-2的抗硫、氮能力也比MSDW-1强，故能用于脱沥青油的加氢处理油的异构脱蜡，从而能生产100。C黏度为40mm2/s的光亮油。
(二)加氢脱蜡的工艺流程
因为异构脱蜡所用的催化剂都是以贵金属作为加氢-脱氢组分的双功能催化剂，因此此种工艺对原料中的硫、氮等杂质非常敏感，原料必须经深度加氢精制。进入异构化反应器的原料，其硫含量应低于10μg/g，氮含量应低于2μg/g，故在异构脱蜡装置之前，常建有原料油加氢处理装置，采用异构脱蜡技术生产润滑油基础油的工艺流程见图5-8。
图5-8 异构脱蜡的工艺流程
原料润滑油馏分首先进入加氢处理装置以提高进料的黏度指数并降低其硫、氮含量，该装置所用的催化剂通常为工业上用于生产润滑油或中间馏分的加氢裂化催化剂或具有深度脱硫、脱氮能力的加氢精制催化剂。
由于加氢处理的生成油经异构脱蜡后，其黏度指数损失比催化脱蜡及溶剂脱蜡小，故其加氢处理深度可低于一般采用催化脱蜡或溶剂脱蜡生产润滑油的加氢处理过程。
进料经加氢处理和异构脱蜡后，得到的脱蜡油的安定性往往并不理想，在光照下与空气接触容易变色并生成沉淀，故需在高压低温的条件下，进一步加氢以除去残留的少量稠环芳烃，因此从异构脱蜡反应器出来的流出物，经换热后需进入一后精制反应器进行加氢饱和。
异构脱蜡后精制通常采用贵金属加氢催化剂，由于钯具有高的加氢活性，故多被采用作为催化剂的金属组分，钯的缺点是抗硫性能差，铂具有高的抗硫性能，但加氢活性低，需要高的加氢温度，所得到的加氢油安定性不理想，因此新一代的异构脱蜡后精制催化剂，采用铂-钯双金属作为加氢组分，此种催化剂不但保留有铂催化剂的抗硫能力，而且其加氢性能也不低于钯催化剂，由于后精制催化剂抗硫性能提高，从而可降低原料加氢处理的苛刻度，使异构脱蜡过程收率得到进一步提高。
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