润滑油基础油的生产工艺及发展趋势

润滑油基础油的生产工艺及发展趋势

杜明章

杜明章

烟台恒邦化工有限公司山东烟台264000

摘要：随着制造业的发展及环保形势的紧迫，对润滑油的质量要求越来越高。润滑油基础油在润滑油中所占比例为70%~99%，由于仅靠改变添加剂配方已无法满足更高的质量要求，因此对润滑油基础油的质量提出了新发展要求，需具有较高的粘度指数、良好的低温流动性、更高的抗氧化安定性、较低的挥发性等性能。为此，文章主要围绕润滑油基础油的生产工艺及发展趋势方面进行分析，希望能给相关人士提供重要的参考价值。

关键词：润滑油；生产现状；加氢；组合工艺

引言：近年来,随着科技进步和汽车工业的发展,新的机械设备不断出现,对高品质成品润滑油的需求量不断增加,质量要求也越来越高,产品等级的更新换代大大加快。为达到新的成品润滑油质量指标,润滑油基础油的生产工艺发生了巨大变化,已由过去的物理分离方法(溶剂萃取法),逐渐向化学转化方法(加氢法)过渡。

一、润滑油基础油生产现状

20世纪30年代，国内通过物理方法生产基础油，即“老三套”传统工艺，包括溶剂精制、溶剂脱蜡和白土补充精制，可去除原料中的胶质、石蜡、不饱和烃、水分等杂质，基础油的粘温性、抗氧化安定性、降低凝点等特性得到改善。进入21世纪，对润滑油基础油的质量要求更高，主要有热氧化安定性好、挥发性低、黏度指数高、黏度低、环境友好等，“老三套”传统工艺生产的I类基础油已不能达到润滑油的新要求，由加氢工艺生产的Ⅱ或Ⅲ类基础油逐渐占领市场，加氢工艺在改进技术、扩大原料来源、增加基础油收率、减少生产成本等方面取得了很大的进展。多年来，传统工艺生产高粘度指数基础油的产率高，且高熔点石蜡为副产品，生产成本较低，国内依据自身的基础油生产状况，在不断提高生产能力的同时，按照节能环保降耗、提高利润的原则对工艺及装置进行了多项技术改进，效果比较明显，因此，传统生产工艺仍被国内认同，一直拥有不错的市场。随着原油资源的不断减少，高质量基础油市场需求大以及环保法规的日趋严格，20世纪50年代以来，国内外陆续开发高质量基础油的生产工艺，并不断升级，国外一些大石油公司先后开发了润滑油加氢处理技术，并实现了该技术工业化，润滑油加氢技术的系统发展，为生产高质量润滑油基础油提供了技术基础，标志着现代润滑油生产工艺已发生转变，即由传统工艺向化学工艺延伸，润滑油工业将会实现新的跨越。

二、润滑油基础油生产传统技术与加氢技术组合工艺

（一）溶剂精制

该工艺是在一定条件下，利用具有选择性溶解的溶剂对原料油中不同烃类溶解度不同，将理想组份和非理想组份分离出来，一般理想组份在溶剂中溶解度小，保留在精制液中，非理想组份被抽出，保留在抽出液中。溶剂精制在生产润滑油过程中占居重要位置，该工艺可脱除原料油中的稠环芳烃、胶质、沥青质等，改善润滑油的粘温性、抗氧化稳定性、残炭值和油品的颜色等。现阶段较常用溶剂主要是糠醛、N一甲基砒咯烷酮或酚，国内糠醛精制仍占主导地位，NMP精制已在少量炼厂得到应用，在国外，新建的溶剂精制装置多采用NMP溶剂，由于NMP的热安定性比糠醛好，毒性比酚小，芳烃抽出比较好，因此NMP精制取代了糠醛和酚精制成为主流溶剂。除此，加入抗氧剂也是不错的方法。溶剂精制中溶剂回收能耗是整套装置主要的能耗，而溶剂回收中抽出液回收系统的能耗是溶剂回收的主要能耗，因此抽出液回收工艺成为国内外研究重点，提出了多效蒸发方法，多效蒸发能够有效减少装置能耗，能量充分利用，降低加热炉负荷，而且可避免部分加热处糠醛高温氧化分解，这是溶剂精制今后深入发展的一个方向。

（二）加氢处理

20世纪30年代国外就开始研究加氢工艺，50年代后逐渐发展，其最早是为了取代白土精制，在加拿大首次实现工业化。90年代后，由于润滑油市场扩大，加氢工艺受到重视。国内从90年代初通过国内自主开发和国外引进两种方式发展润滑油加氢技术，加氢处理工艺快速发展。加氢处理是1种生产高质量基础油的化学方法，工艺技术要求较严格，尤其是在较高温度下，给原料油中缓和加氢，利用催化剂来稳定基础油中的活跃成分，使原料油中的稠环化合物和高分子不饱和化合物形成多种裂化反应，将部分非理想组分转化为高质量的润滑油组分，脱除硫、氮，改善原料要求、氧化安定性、粘温性能和颜色等。传统工艺容易造成环境污染和能源损耗，生产成本高，将传统物理分离与加氢处理工艺相结合，不仅基础油收率和粘度指数高，并且具有溶剂使用减少，副产品价值高，成本降低，污染问题少的诸多优点[1]。

（三）溶剂脱蜡

润滑油脱蜡工艺开发了催化脱蜡、异构脱蜡等新工艺，在产品质量、经济成本和环保方面有明显特点，而溶剂脱蜡并没有较大改动，但其仍有存在的必要性，如原料较轻时，脱蜡油高收率，副产微晶蜡和石蜡，经济利润高。目前溶剂脱蜡在润滑油生产工艺中所占能耗比重大，因此该工艺发展方向主要集中在降低能耗、加强环保及多产品销售等方面。溶剂脱蜡工艺是利用溶剂对油蜡不同的溶解度及油蜡的熔点差将原料油、溶剂经过冷却、混合，使蜡结晶析出，通过过滤方法将油蜡分离，产物分别进入回收系统进行回收，主要包括结晶、过滤、溶剂回收、冷冻4部分，该工艺可去除原料中的石蜡，降低基础油的凝固点，提高低温流动性，具有高脱蜡油收率和粘度指数。大部分企业脱蜡溶剂一般采用甲乙酮-甲苯的混合溶剂，混合溶剂能起到稀释作用、溶解作用和选择性溶解。国内采用的酮苯脱蜡脱油联合装置是对该工艺的创新，可节约能耗、降低成本，该工艺主要特点：结晶系统采用多点稀释工艺；冷冻采用可靠安全螺杆压缩机；全滤液循环工艺；五塔三效回收溶剂；溶剂回收采用脱酮干燥方法；过滤采用转鼓式真空过滤机等等。

（四）白土补充精制

原料经过溶剂精制、加氢处理和溶剂脱蜡后，质量基本达到要求，但仍有微量不易分离的水分和其他的胶质、不稳定化合物等，还可能携带少量机械杂质，为提高润滑油质量，改善油品颜色，提高油品性能，可视情况补充精制，白土补充精制是最常用的方法。白土补充精制是混合白土与油品，利用活性白土的吸附能力，通过加热、蒸发、过滤等工序，去除工艺中残留杂质，使油品的碱氮含量降低，提高抗氧化安定性。国内基础油普遍存在氮含量高的问题，本来已不被重视的白土补充精制近年又逐渐使用[2]。

结论：

简而言之，润滑油基础油质量是保证润滑油质量最重要的一环，加速开展国内高质量润滑油基础油的生产及研发是争取润滑油市场的当务之急，特别是生产APIⅡ类、Ⅲ类的基础油，其中采用加氢工艺是提高润滑油基础油质量的有效方法。目前，“老三套”传统生产工艺及装置在国内仍处于主导地位，且历史悠久，而加氢工艺成本较为昂贵。因此，出于资源配置、经济成本等考虑，对现有“老三套”装置进行升级改造，采用传统“老三套”工艺与加氢工艺的组合工艺将会有广阔的发展空间，同时将大大提高润滑油的质量，满足不断变化的市场要求[3]。

参考文献：

[1]祖德光,郭庆州等.进一步发展我国基础油生产技术的意见.润滑油,2017,(09):123-124.

[2]王鲁强，郭庆洲，康小洪，等.润滑油基础油生产技术现状及发展趋势［J］.石油商技，2017，29（1）：14-17.［

[3]钱伯章.润滑油基础油生产技术进展［J］.润滑油与燃料，2013，23（3）：1-9.