張小雨，段 猛，吳 昊

(中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834003)

潤滑油的基礎(chǔ)油是潤滑油使用性能的決定因素[1]。潤滑油基礎(chǔ)油的理想組分是支鏈烷烴(異構(gòu)烷烴)和帶有長烷基側(cè)鏈的單環(huán)環(huán)烷烴。潤滑油基礎(chǔ)油加氫處理(通常稱為潤滑油加氫)技術(shù)是通過深度加氫轉(zhuǎn)化的方法使多環(huán)烴類轉(zhuǎn)化為理想組分，同時幾乎完全脫除雜環(huán)化合物。RL-2催化劑是由中國石化石油化工科學(xué)研究院(簡稱石科院)開發(fā)、中國石化催化劑有限公司長嶺分公司生產(chǎn)的第二代潤滑油基礎(chǔ)油加氫處理催化劑，其活性組分為Ni-Mo-W體系，具有較強(qiáng)的脫硫、脫氮及稠環(huán)芳烴加氫飽和活性，同時兼具適當(dāng)?shù)拈_環(huán)及異構(gòu)化性能。已有的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明RL-2催化劑具有較強(qiáng)的原料適應(yīng)性、較高的加氫精制性能、較好的選擇性開環(huán)裂化功能以及活性穩(wěn)定性[2]。潤滑油加氫處理過程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有：脫除含硫、氧、氮等的雜環(huán)化合物；芳烴飽和、環(huán)烷烴開環(huán)及異構(gòu)化；正構(gòu)烷烴或低分支異構(gòu)烷烴臨氫異構(gòu)化為高分支異構(gòu)烷烴；烷烴的加氫裂化以及帶有長烷基側(cè)鏈的環(huán)烷烴加氫脫烷基反應(yīng)，而加氫裂化和脫烷基這類反應(yīng)通常容易導(dǎo)致輕油的產(chǎn)生，降低潤滑油收率[2-5]。

中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司(簡稱克拉瑪依石化)在2018年8月全廠大檢修期間將RL-2催化劑應(yīng)用于Ⅰ套潤滑油高壓加氫裝置第一段加氫反應(yīng)器。以下對此應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。

1 裝置簡介

克拉瑪依石化 Ⅰ 套高壓加氫裝置是國內(nèi)第一套全部采用國內(nèi)技術(shù)的潤滑油高壓加氫裝置。采用石科院開發(fā)的環(huán)烷基潤滑油基礎(chǔ)油兩段加氫工藝及催化劑技術(shù)，其工藝流程為加氫處理-臨氫降凝/加氫補(bǔ)充精制。第一段加氫處理采用較苛刻的反應(yīng)條件，對潤滑油基礎(chǔ)油進(jìn)行加氫改質(zhì)；第二段臨氫降凝單元采用專門的催化劑，在臨氫狀況下，降低潤滑油基礎(chǔ)油的凝點；第二段加氫補(bǔ)充精制單元用來改善潤滑油基礎(chǔ)油的氧化安定性和光安定性，反應(yīng)條件較緩和。

通過高壓催化加氫對潤滑油潤滑油進(jìn)行加氫改質(zhì)、臨氫降凝和加氫補(bǔ)充精制，選擇合適的原料、催化劑和工藝條件可生產(chǎn)出不同黏度等級的潤滑油基礎(chǔ)油，該裝置是屬于高溫、高壓、臨氫催化工藝過程的一套裝置，可加工環(huán)烷基原油的減壓餾分油和輕脫瀝青油，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的環(huán)保橡膠填充油、光亮油和變壓器油、冷凍機(jī)油等，其質(zhì)量水平達(dá)到國際先進(jìn)水平。

2 RL-2催化劑工業(yè)應(yīng)用

2.1 RL-2催化劑硫化

RL-2催化劑上的金屬活性組分通常以氧化態(tài)形式存在，使用前需進(jìn)行預(yù)硫化。催化劑的預(yù)硫化需要在一定溫度和氫分壓條件下在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，通常采用CS2、二甲基二硫醚(DMDS)等含硫化合物作為硫化劑。

整個硫化過程嚴(yán)格按照理論硫化曲線進(jìn)行，共歷時40 h，自硫化開始大致可以分為4個升溫段、4個恒溫段和1個降溫段。催化劑硫化期間的反應(yīng)器床層溫度變化曲線如圖1所示。

圖1 催化劑硫化期間反應(yīng)器床層溫度變化曲線

2.2 催化劑初期活性

RL-2催化劑硫化結(jié)束后引環(huán)烷基原油的減二線油原料進(jìn)行初活穩(wěn)定，結(jié)束后調(diào)整工藝參數(shù)正式轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)階段。裝置進(jìn)行了以環(huán)烷基原油的減二線油、減三線油、減四線油為原料的生產(chǎn)工作，以下以裝置加工此3種原料時的生產(chǎn)情況對RL-2催化劑的初期活性進(jìn)行評價。受市場需求影響，3種原料之間的切換較為頻繁且無固定順序。由于裝置采用兩段加氫工藝，第一段加氫反應(yīng)效果的好壞關(guān)系到整個裝置的平穩(wěn)運行。第一段加氫的評價指標(biāo)之一為其加氫生成油(簡稱中間油)的S、N含量，要求二者質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不大于5 μgg。第一段加氫中，催化劑脫S、N效果的好壞直接受反應(yīng)深度的影響，反應(yīng)程度越深則脫S、N的效果越好。此外，第一段加氫的輕油產(chǎn)率也是判斷反應(yīng)深度的重要參考，其計算方法如式(1)所示。為保證潤滑油收率，在保證中間油S、N含量合格的前提下，應(yīng)盡量降低輕油收率。

(1)

式中：輕油生成量為經(jīng)過第一段加氫反應(yīng)后冷高壓分離器分出的輕油量，th；總生成油量為經(jīng)過第一段加氫反應(yīng)后產(chǎn)出的油品總量，th。

2.2.1 以環(huán)烷基原油的減二線油為原料RL-2催化劑開工初期加工環(huán)烷基原油的減二線油時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表1所示。RL-2催化劑首次加工環(huán)烷基減二線原料時，在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下加工量快速提升至滿負(fù)荷生產(chǎn)狀態(tài)，催化劑在轉(zhuǎn)入活性穩(wěn)定期前經(jīng)歷了一個短暫的活性下降階段，此時裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶釡卣{(diào)整，彌補(bǔ)了活性損失。

表1 裝置開工初期加工環(huán)烷基原油減二線油時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)

由表1可以看出，RL-2催化劑加工環(huán)烷基原油的減二線油時，中間油的S、N含量穩(wěn)定合格，輕油收率逐漸下降并最終趨于穩(wěn)定?？梢?，RL-2催化劑首次應(yīng)用于克拉瑪依石化Ⅰ套高壓加氫裝置加工環(huán)烷基減二線原料時，加工負(fù)荷能夠快速提升至滿負(fù)荷以上，并表現(xiàn)出穩(wěn)定的催化性能，能夠為裝置的穩(wěn)定高效運行提供有力保障。

2.2.2 以環(huán)烷基原油的減三線油為原料RL-2催化劑加工環(huán)烷基原油的減三線油時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表2所示，加工量維持40 th不變，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量分析情況對反應(yīng)溫度進(jìn)行調(diào)整。

表2 裝置加工環(huán)烷基原油減三線油時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)

由表2可以看出：RL-2催化劑加工環(huán)烷基減三線原料時反應(yīng)溫度呈現(xiàn)出先小幅持續(xù)提升并最終趨于穩(wěn)定的變化趨勢，催化劑床層溫度由初始的353 ℃逐步提升至360 ℃并維持穩(wěn)定；中間油的S、N含量穩(wěn)定合格，輕油收率逐漸下降并最終也趨于穩(wěn)定，說明隨著生產(chǎn)的進(jìn)行催化劑活性逐步降低并最終轉(zhuǎn)入活性穩(wěn)定期，在此過程中床層溫度有小幅提升以彌補(bǔ)催化劑活性損失。由此可見，經(jīng)歷過加工環(huán)烷基減二線油以后，RL-2催化劑加工環(huán)烷基減三線原料時，在滿負(fù)荷生產(chǎn)的情況下，中間油穩(wěn)定合格，較好地適應(yīng)了原料切換。

2.2.3 以環(huán)烷基原油的減四線油為原料RL-2催化劑加工環(huán)烷基原油的減四線油時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表3所示，加工量維持35～36 th不變，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量分析情況對反應(yīng)溫度進(jìn)行調(diào)整。

表3 裝置加工環(huán)烷基原油減四線油時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)

由表3可以看出：RL-2催化劑加工環(huán)烷基原油減四線油時，在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下，催化劑反應(yīng)溫度呈現(xiàn)出小幅度持續(xù)提升的變化趨勢，由初始的365 ℃逐步提升至370 ℃并穩(wěn)定維持。說明RL-2催化劑對于環(huán)烷基減四線原料而言仍有一個高活性期，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行活性逐步降低并最終轉(zhuǎn)入活性穩(wěn)定期，在此過程中需將床層溫度小幅穩(wěn)步提升以彌補(bǔ)催化劑活性損失，待催化劑快速進(jìn)入活性穩(wěn)定期。由表3還可以看出，中間油的S、N含量穩(wěn)定合格，輕油收率穩(wěn)定。

綜上可見，RL-2催化劑經(jīng)歷環(huán)烷基原油的減二線油、減三線油、減四線油原料生產(chǎn)，表現(xiàn)出良好的催化活性和較強(qiáng)的原料適應(yīng)性。

2.3 RL-2催化劑的活性穩(wěn)定性

以2018年10月至2019年8月的生產(chǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù)對RL-2催化劑的活性穩(wěn)定性進(jìn)行考察。期間，裝置加工以上3種原料時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)分別見表4～表6。受市場銷售情況影響，各原料切換較為頻繁且無固定順序。

表4 2018-10—2019-08裝置加工環(huán)烷基原油減二線油時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)

表5 2018-10—2019-08裝置加工環(huán)烷基原油減三線油時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)

表6 2018-10—2019-08裝置加工環(huán)烷基原油減四線油時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)

由表4～表6可以看出：裝置加工環(huán)烷基原油減二線油時加工量維持在高負(fù)荷狀態(tài)，催化劑床層溫度穩(wěn)定維持在355 ℃，中間油的S、N含量穩(wěn)定合格；加工環(huán)烷基原油減三線油時加工量穩(wěn)定保持在高負(fù)荷狀態(tài)，中間油S、N含量穩(wěn)定合格，催化劑床層溫度穩(wěn)定維持在360 ℃；加工環(huán)烷基原油減四線油時加工量穩(wěn)定保持在高負(fù)荷狀態(tài)，中間油S、N含量穩(wěn)定合格，催化劑床層溫度穩(wěn)定維持在370 ℃。可見，在一年的生產(chǎn)周期考察中，RL-2催化劑表現(xiàn)出良好的活性穩(wěn)定性。

RL-2催化劑加工各原料油時的潤滑油收率變化趨勢見圖2。由圖2可以看出：RL-2催化劑加工環(huán)烷基原油的減二線油、減三線油、減四線油時均保持較高的潤滑油收率，在開工初期即可穩(wěn)定保持在公司業(yè)績指標(biāo)達(dá)標(biāo)值以上；經(jīng)過后續(xù)的優(yōu)化調(diào)整后，潤滑油收率穩(wěn)步提高，能夠較為穩(wěn)定地達(dá)到挑戰(zhàn)值以上。綜上可見，RL-2催化劑表現(xiàn)出優(yōu)良的活性穩(wěn)定性，同時潤滑油收率穩(wěn)定維持在較高水平。

圖2 RL-2催化劑加工各原料油時的潤滑油收率變化趨勢

3 結(jié) 論

(1)RL-2催化劑應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)初期加工環(huán)烷基原油的減二線油、減三線油、減四線油各原料時均能夠快速進(jìn)入催化活性穩(wěn)定狀態(tài)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定合格，說明其具有較強(qiáng)的原料適應(yīng)性。

(2)通過綜合分析裝置于2018年10月至2019年8月的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，RL-2催化劑長期加工上述各原料時反應(yīng)溫度無大幅調(diào)整，產(chǎn)品質(zhì)量合格，說明其具有良好的活性穩(wěn)定性。

(3)RL-2催化劑加工上述各原料時均保持較高的潤滑油收率，在開工初期即可穩(wěn)定保持在公司業(yè)績指標(biāo)達(dá)標(biāo)值以上，經(jīng)過后續(xù)的優(yōu)化調(diào)整后潤滑油收率穩(wěn)步提高，能夠較為穩(wěn)定地達(dá)到挑戰(zhàn)值以上。