一种润滑油基础油的生产方法和生产系统与流程

本发明属于润滑油，特别是涉及一种润滑油基础油的生产方法和生产系统。

背景技术：

1、目前，世界范围的原油整体呈现劣质化发展趋势，使得适宜于生产润滑油的原油数量逐渐减少，传统的溶剂精制工艺生产的润滑油基础油已无法满足日益严格的环保法规和越来越高的性能要求，并且传统工艺能耗高、污染重的因素制约了其发展和应用。近些年来，加氢法生产润滑油技术发展十分迅速。加氢法工艺是指采用加氢裂化工艺或加氢处理-异构脱蜡-加氢精制联合工艺生产润滑油基础油的方法，其具有原料灵活性大、基础油收率高、性能好、副产品经济价值高等优点。

2、加氢异构脱蜡过程目前存在的技术问题是当采用全馏分或宽馏分的进料时，原料中的轻质和重质润滑油组分难以同时满足倾点和粘度指数的要求。一般情况下，为使重质润滑油组分倾点合格，会使轻质润滑油组分过度异构化，造成轻质润滑油组分粘度指数的损失，从而难以生产粘度指数高于120的api iii类轻质基础油产品。

3、现有方法中，为了制备高粘度指数润滑油基础油产品，有的采用将原料切割成窄组分，然后将窄馏分分别作为加氢异构脱蜡的进料，解决生产高粘度指数轻质润滑油基础油的问题。也有采用全馏分或宽馏分的进料，通过逐步异构脱蜡-产物分离的方法生产高粘度指数的润滑油基础油。

4、cn103289738a公开了一种加氢裂化尾油加氢生产高档润滑油基础油的组合方法，先对加氢裂化尾油进行减压分馏，得到终馏点≤430℃的4号基础油料和初馏点＞430℃的6号基础油料；再采用切换进料的方式或分别独立进料处理的方式，与氢气一起进行加氢异构脱蜡反应和补充精制反应；反应产物先经过气液分离，得到富氢气体和低分油；将低分油送入常减压蒸馏装置得到干气和高档润滑油基础油，所生产的基础油可以达到apiⅱ类和ⅲ类高档润滑油基础油的要求。

技术实现思路

1、本发明的发明人在研究过程中发现，长链异构烷烃和长侧链单环环烷烃是构成高粘度指数润滑油基础油的理想组分。除了费托合成油（f-t油）、聚酯等合成产物外，天然石油产物中生产润滑油基础油的原料如加氢裂化尾油、加氢处理蜡油、加氢精制蜡下油及加氢精制蜡膏等含蜡原料，一般除含有长链异构烷烃、长侧链单环环烷烃及长链单环芳烃外，同时含有一定含量的两环以上环烷烃以及芳烃等非理想组分，这些非理想组分在异构脱蜡降凝过程中无法转化为高粘度指数组分，它们的存在严重制约了异构降凝产物-润滑油基础油的粘度指数的提高。发明人提出，如果能够将原料中这部分非理想组分预先脱除，不进行后续异构降凝处理，一方面可以提高异构降凝产物-润滑油基础油的粘度指数，另一方面又可以大幅降低异构降凝过程的氢耗，降低装置操作和生产成本。

2、具体来说，本发明主要涉及如下几个方面的内容。

3、本发明第一方面提供一种润滑油基础油的生产方法，包括如下步骤：

4、（1）原料经分馏后得到轻质润滑油料和重质润滑油料；

5、（2）在接触条件下，轻质润滑油料进入第一反应区，与催化剂接触处理后得到第1料流，第1料流循环回第一反应区继续处理；

6、（3）当第1料流的折光率（20℃）比轻质润滑油料的折光率（20℃）高0.1～5%时，停止轻质润滑油料和第1料流进入第一反应区；

7、（4）向第一反应区引入氢气，使吸附物在催化剂和氢气的作用下发生异构降凝反应，反应产物经分离后得到4号基础油和6号基础油产品；

8、（5）重质润滑油料进入第二反应区，与催化剂接触处理后得到第2料流，第2料流循环回第二反应区继续处理；

9、（6）当第2料流的折光率（20℃）比重质润滑油料的折光率（20℃）高0.1～5%时，停止重质润滑油料和第2料流进入第二反应区；

10、（7）向第二反应区引入氢气，使吸附物在催化剂剂和氢气的作用下发生异构降凝反应，反应产物经分离后得到6号基础油和8号基础油产品。

11、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，原料为加氢裂化尾油、加氢蜡油、加氢蜡膏、加氢蜡下油中的一种或几种。

12、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，步骤（1）中原料分馏的要求为：轻质润滑油料和重质润滑油料的切割温度为400～460℃，优选为420～440℃。

13、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，所述第一反应区设置1个以上的反应器，优选设置2个反应器，2个反应器之间并联连接，切换使用，即当停止轻质润滑油料和第1料流进入第一反应区中的一个反应器时，将轻质润滑油料进入第一反应区的另一个反应器内；反应器可以采用现有固定床加氢反应器、流化床加氢反应器、浆态床加氢反应器中的一种或几种，优选采用固定床加氢反应器。

14、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，所述第二反应区设置1个以上的反应器，优选设置2个反应器，2个反应器之间并联连接，切换使用，即当停止重质润滑油料和第2料流进入第二反应区中的一个反应器时，将重质润滑油料进入第二反应区的另一个反应器内；反应器可以采用现有固定床加氢反应器、流化床加氢反应器、浆态床加氢反应器中的一种或几种，优选采用固定床加氢反应器。

15、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，步骤（2）中第一反应区的操作条件（吸附反应）为：温度为40℃～250℃，优选为60℃～200℃，压力为0.01mpa～0.5mpa，优选为0.08～0.1mpa，体积空速为0.05h-1～5.0h-1，优选为0.1h-1～2.0h-1。

16、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，步骤（3）中当第1料流的折光率（20℃）比轻质润滑油料的折光率（20℃）高0.5～2.5%时，停止轻质润滑油料和第1料流进入第一反应区。

17、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，步骤（4）中第一反应区的操作条件（异构降凝反应）为：反应温度为200～420℃，优选270～380℃，氢分压为1.0～20.0mpa，优选为3.0～15.0mpa，体积空速为0.1～10.0h-1，优选为0.5～3.0h-1，氢油体积比为100:1～1500:1，优选为100:1～400:1。

18、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，步骤（4）中所述分离一般包括气液分离和分馏，异构降凝反应产物首先进入气液分离区进行气液分离，分离后得到气相料流和液相料流，气相料流可以经净化处理后作为循环氢循环回第一反应区使用；液相料流进一步进入分馏塔进行分离，根据实际需要分离后可以得到4号基础油和6号基础油产品。

19、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，步骤（5）中第二反应区的操作条件（吸附反应）为：温度为40℃～250℃，优选为60℃～220℃，压力为0.01mpa～0.5mpa，优选为0.08～0.1mpa，体积空速为0.05h-1～5.0h-1，优选为0.1h-1～2.0h-1。

20、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，第二反应区的吸附反应的温度比第一反应区吸附反应的温度高1℃～50℃，优选为5℃～30℃。

21、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，步骤（6）中当第2料流的折光率（20℃）比重质润滑油料的折光率（20℃）高0.5～2.5%时，停止重质润滑油料和第2料流进入第二反应区。

22、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，步骤（7）中第二反应区的操作条件（异构降凝反应）为：反应温度为200～420℃，优选290～400℃，氢分压为1.0～20.0mpa，优选3.0～15.0mpa，体积空速为0.1～10.0h-1，优选0.5～3.0h-1，氢油体积比100:1～1500:1，优选200:1～800:1。

23、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，第二反应区的异构降凝反应的温度比第一反应区异构降凝反应的温度高1℃～50℃，优选为5℃～30℃。

24、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，步骤（7）中所述分离一般包括气液分离和分馏，异构降凝反应产物首先进入气液分离区进行气液分离，分离后得到气相料流和液相料流，气相料流可以经净化处理后作为循环氢循环回第二反应区使用；液相料流进一步进入分馏塔进行分离，根据实际需要分离后可以得到6号基础油和8号基础油产品。

25、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，第一反应区和第二反应区使用的催化剂相同或不同。

26、进一步的，上述润滑油基础油的生产方法中，所述催化剂包含ton结构分子筛与5a型分子筛的镶嵌式分子筛、活性金属组分和无机耐熔氧化物；优选所述ton结构分子筛以预定的表面覆盖率镶嵌在所述5a型分子筛的至少一部分表面上，合适的表面覆盖率可以是0.5%以上或1%以上，并且在50%以下或20%以下，但本发明并不限于此。

27、根据本发明的一个实施方式，所述镶嵌式分子筛的比表面积为300m2/g～600m2/g，孔容为0.15cm3/g～0.40cm3/g。

28、根据本发明的一个实施方式，所述催化剂的比表面积为200m2/g～550m2/g，孔容为0.25 cm3/g～0.60 cm3/g。

29、根据本发明的一个实施方式，所述5a型分子筛与所述ton结构分子筛的重量比为1：80-3：1，优选1：30-1：1。

30、根据本发明的一个实施方式，ton结构分子筛的含量为10wt%-80wt%，优选20wt%-60wt%，5a型分子筛的含量为1wt%-50wt%，优选2wt%-20wt%，相对于所述催化剂的总重量为100wt%计。

31、根据本发明的一个实施方式，以催化剂总重量为100wt%计，镶嵌式分子筛的含量为10wt%-90wt%，优选20wt%-70wt%，活性金属组分以金属元素计的含量为0.05wt%-5.0wt%，优选0.1wt%-1.0wt%。

32、根据本发明的一个实施方式，无机耐熔氧化物选自氧化铝、氧化钛、氧化硼、氧化硅、氧化锆和氧化镁中的一种或几种，优选氧化铝。

33、根据本发明的一个实施方式，活性金属组分选自元素周期表第ⅷ族贵金属中的至少一种，优选选自pt和pd中的至少一种，特别是pt。

34、根据本发明的一个实施方式，所述ton结构分子筛选自zsm-22、theta-1、isi-1、kz-2和nu-10中的一种或几种，优选zsm-22。

35、根据本发明的一个实施方式，所述5a型分子筛选自5a分子筛。

36、根据本发明的一个实施方式，所述催化剂的制备为将镶嵌式分子筛与无机耐熔氧化物、助挤剂、粘结剂混捏，进一步经挤条成型得到载体，然后负载活性金属后得到催化剂。

37、根据本发明的一个实施方式，所述助挤剂、粘结剂可以采用本领域现有常用的试剂，一般的助挤剂可以为田菁粉、淀粉中的任一种，粘结剂为无机酸水溶液，可以为硝酸溶液。

38、根据本发明的一个实施方式，所述催化剂具有吸附和加氢异构化的双重功能，可以选择性富集长侧链烃，然后对其进行进一步加氢异构化反应，避免过度异构现象的发生。

39、根据本发明的一个实施方式，所述镶嵌式分子筛的制备方法包括如下步骤：

40、（1）使硅源、铝源、碱源在模板剂、ton结构分子筛和水的存在下接触，得到凝胶混合物，和

41、（2）将所述凝胶混合物进行水热晶化，然后洗涤、干燥、焙烧，获得第一镶嵌式分子筛。

42、根据本发明的一个实施方式，所述制备方法还包括以下步骤：

43、（3）将所述第一镶嵌式分子筛进行钙交换，然后洗涤、干燥、焙烧，获得第二镶嵌式分子筛。

44、根据本发明的一个实施方式，在步骤（1）中，所述硅源选自水玻璃、硅酸钠、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯中的至少一种。

45、根据本发明的一个实施方式，在步骤（1）中，所述碱源选自碱金属氢氧化物中的至少一种，优选氢氧化钠。

46、根据本发明的一个实施方式，在步骤（1）中，所述铝源选自偏铝酸钠、异丙醇铝、硫酸铝、氢氧化铝、氧化铝、拟薄水铝石中的至少一种。

47、根据本发明的一个实施方式，在步骤（1）中，所述模板剂选自聚环氧乙烷三嵌段共聚物（p123）、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵（tpoac）中的至少一种。

48、根据本发明的一个实施方式，在步骤（1）中，所述ton结构分子筛选自zsm-22、theta-1、isi-1、kz-2和nu-10中的一种或几种，优选zsm-22。

49、根据本发明的一个实施方式，在步骤（1）中，所述接触的操作条件包括：在搅拌存在下，温度为15℃-30℃，时间为1h-4h。

50、根据本发明的一个实施方式，在步骤（1）中，所述碱源（以氧化物计）、所述硅源（以sio2计）、所述铝源（以al2o3计）、所述模板剂和水的摩尔比为（0.5-2.5）：1：（0.4-0.7）：（0.001-0.08）：（30-200），所述ton结构分子筛的用量为所述硅源加入量的0.3-8倍，优选1-7倍。

51、根据本发明的一个实施方式，在步骤（2）中，所述水热晶化温度为60℃-120℃，晶化时间为2h-16h。

52、根据本发明的一个实施方式，在步骤（2）中，干燥温度为80℃-200℃，干燥时间为2h-24h。

53、根据本发明的一个实施方式，在步骤（2）中，焙烧温度为400℃-600℃，焙烧时间为2h-12h。

54、根据本发明的一个实施方式，在步骤（3）中，所述钙交换的操作条件包括：交换温度为60℃-100℃，交换时间为1h-12h，钙交换溶液中的钙离子浓度为0.1mol/l-2.5mol/l。

55、根据本发明的一个实施方式，在步骤（3）中，干燥温度为80℃-150℃，干燥时间为2h-12h。

56、根据本发明的一个实施方式，在步骤（3）中，焙烧温度为300℃-500℃，焙烧时间为2h-8h。

57、本发明第二方面提供一种润滑油基础油的生产系统，包括：

58、分馏单元，其用于接收原料，原料经分馏后得到轻质润滑油料和重质润滑油料；

59、第一反应区，其用于接收来自分馏单元的轻质润滑油料，轻质润滑油料与第一反应区内装填的催化剂接触进行吸附反应，吸附处理后得到的第1料流循环回第一反应区处理，当第1料流的折光率（20℃）比轻质润滑油料的折光率（20℃）高0.1～5%，优选高0.5～2.5%时停止轻质润滑油料和第1料流进入第一反应区，同时向第一反应区通入氢气，在催化剂和氢气的作用下发生异构降凝反应；

60、第一分离单元，包括气液分离区和分馏塔，其用于接收来自第一反应区的反应产物，分离后得到4号基础油和6号基础油产品；

61、第二反应区，其用于接收重质润滑油料，重质润滑油料与第二反应区内装填的催化剂接触进行吸附反应，吸附处理后得到的第2料流循环回第二反应区处理，当第2料流的折光率（20℃）比重质润滑油料的折光率（20℃）高0.1～5%，优选高0.5～2.5%时停止重质润滑油料和第2料流进入第二反应区，同时向第二反应区通入氢气，在催化剂和氢气的作用下发生异构降凝反应；

62、第二分离单元，包括气液分离区和分馏塔，其用于接收来自第二反应区的反应产物，分离后得到6号基础油和8号基础油产品。

63、进一步的，上述润滑油基础油生产系统中，所述第一反应区设置1个以上的反应器，优选设置2个反应器，2个反应器之间并联连接，切换使用，即当停止轻质润滑油料和第1料流进入第一反应区中的一个反应器时，将轻质润滑油料进入第一反应区的另一个反应器内；反应器可以采用现有固定床加氢反应器、流化床加氢反应器、浆态床加氢反应器中的一种或几种，优选采用固定床加氢反应器。

64、进一步的，上述润滑油基础油生产系统中，所述第二反应区设置1个以上的反应器，优选设置2个反应器，2个反应器之间并联连接，切换使用，即当停止重质润滑油料和第2料流进入第二反应区中的一个反应器时，将重质润滑油料进入第二反应区的另一个反应器内；反应器可以采用现有固定床加氢反应器、流化床加氢反应器、浆态床加氢反应器中的一种或几种，优选采用固定床加氢反应器。

65、进一步的，上述润滑油基础油生产系统中，所述气液分离区可以采用本领域现有可以实现气液两相分离功能装置中的任一种，如可以采用气液分离器、闪蒸塔等。气液分离区用于接收来自于第一反应区或第二反应区的异构降凝反应产物，分离后得到气相料流和液相料流；分离得到的气相料流经净化处理后经管线与第一反应区、或第二反应区连通，作为循环氢循环使用；液相料流进入分馏塔，根据所需要的目的产品进行分离，分馏后得到不同粘度的润滑油基础油产品。

66、与现有技术相比，本发明提供的润滑油基础油的生产方法和生产系统具有如下优点：

67、1、本发明提供的高粘度指数润滑油基础油生产方法中，采用分段进料的方式，首先将原料进行分馏，使轻质润滑油料和重质润滑油料分别在各自适宜的条件下进行反应，解决了产品倾点和黏度指数无法兼顾的问题，避免较轻组分的过度异构化，提升了基础油产品的黏度指数和收率，可以同时生产满足api iii类要求的4号、6号和8号基础油产品。

68、2、本发明提供的润滑油基础油生产方法中，通过预先对原料进行吸附处理，将非理想组分分离出来，保证仅对富含长链异构烷烃、长侧链单环环烷烃及长链单环芳烃等理想组分的原料进行异构降凝反应，进而实现生成高粘度指数润滑油基础油产品，大幅度降低非理想组分参与加氢反应，即降低了异构降凝加工负荷，又减少了过程的氢耗，提高了装置经济性。而且申请人在研究过程中发现在目前使用的加氢异构脱蜡催化剂中添加5a型分子筛，在没有氢气存在条件下对润滑油基础油的原料具有选择性吸附作用，可以实现将原料中的低粘度指数的两环以上环环烷烃以及部分芳烃等非理想组分分出，从原料方面实现降低了润滑油基础油产品中低粘度指数组分含量，提高了润滑油基础油产品的粘度指数。

69、3、本发明提供的润滑油基础油生产方法中，利用所述催化剂同时具备对长链异构烷烃、长侧链单环环烷烃及长链单环芳烃的选择性吸附能力、及在氢气存在和适宜反应条件下对烷烃选择性异构化的能力，简化了润滑油基础油的生产过程，减少了装置投资，降低了过程氢耗。

70、4、本发明提供的润滑油基础油生产方法中，吸附分离效率通过吸附处理前后原料折光率的变化来表征，此参数测量简单、便捷，能够直观地反应出原料中富含长链异构烷烃、长侧链单环环烷烃及长链单环芳烃等理想组分的分离效果。

71、5、本发明提供的催化剂中的分子筛由5a型分子筛和ton结构分子筛通过彼此镶嵌的方式组合而成，其中5a型分子筛具有良好的吸附功能，可以富集烷烃，ton结构分子筛具有特定孔道结构和适宜的酸性，有利于烷烃选择性异构化，而本发明提供的分子筛组合物兼具以上的特定功能，并且在负载活性金属后，依然保持良好的吸附性能。以本发明提供的分子筛组合物为组分制备得到催化剂经异构化反应和再生后，分子筛依然保持良好的稳定性。