【文档说明】润滑油及其工艺教学第五章润滑油基础油传统生产工艺一课件.ppt，共(79)页，3.884 MB，由小橙橙上传

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第五章润滑油基础油的传统生产工艺概述•基础油＋添加剂＝润滑油•使用最多的润滑油是以石油馏分为原料生产的,通称为矿物润滑油。•矿物润滑油的原料充足、价格便宜，质量也较好，并且可以加入适当的添加剂提高其质量

，因而得到广泛的应用概述•常用的润滑油生产流程概述•不是所有原油都适宜作为生产润滑油的原料•润滑油生产受原油本身的烃类组成及其物理化学性质的限制很大。通常总是选择适宜的原油，从中提炼出质量高且收率大的馏分作为原料，

以达到经济合理性。•润滑油原料制备过程的工艺较固定，不因原油基属的不同而不同。概述工艺组成：•常压渣油减压蒸馏－馏分润滑油料•减压渣油溶剂脱沥青－残渣润滑油料第一节减压蒸馏一、常减压蒸馏的基本原理•热分离的物理

过程•精馏工业上这种传质传热过程是在多个接触单元组成的蒸馏塔中进行的•外压降低，液体沸点降低高沸点烃类在较低温度下蒸发，避免高温分解的条件下通过蒸馏进行分离二、减压蒸馏抽真空系统抽真空设备：蒸汽喷射器（蒸汽喷射泵或抽空

器）机械真空泵。蒸汽喷射器：结构简单，无运转部件，使用可靠而无需动力机械，而且水蒸气在炼厂中安全易得。因此，炼厂中广泛采用。但能量利用效率非常低，仅2%左右，其中末级蒸汽喷射器的效率最低。机械真空泵的能量利用效率一般

比蒸汽喷射器高8～10倍，还能减少污水量。蒸汽喷射器与其他机械真空泵的能耗对比1．抽真空系统流程2．蒸汽喷射器工作原理利用高压水蒸气在喷管内膨胀，使压力能转化为动能从而达到高速流动，在喷管出口周围造成真空。3．真空度

极限和增压喷射器(1)真空度的极限该处温度下水的饱和蒸气压减压塔顶残压＝上述理论极限值＋不凝气分压＋塔顶馏出管线压降＋冷凝器的压降减压塔顶残压比冷凝器中水的饱和蒸气压高得多，水温为20oC时，冷凝器所能达到的最低残压为2.3kPa，此时减压塔顶的残压就可能高于4.0kPa冷凝器中的水温决定于冷

却水的温度。在炼厂中，循环水的温度一般高于新鲜水的温度，因此，抽真空系统多采用新鲜水作冷却水。3．真空度极限和增压喷射器(2)增压喷射器20oC水温不易达到，二级或三级蒸汽喷射抽真空系统很难使减压塔顶的

残压达到4.0kPa以下。增压喷射器的上游没有冷凝器，与减压塔顶馏出线直接联接，所以塔顶真空度能摆脱水温的限制，减压塔的残压相当于增压喷射器所能造成的残压加上馏出线压降。三、湿式减压蒸馏•减压蒸馏过程是否

借助水蒸气的分压作用，将润滑油减压蒸馏分为湿式润滑油减压工艺和干式润滑油减压工艺。目前国内外大多数润滑油生产厂仍采用湿式工艺。•蒸馏中吹入水蒸气起到气化剂作用，由于水分子量小、冷凝温度高、来源广，经济安全，又与油品有很好的分离性，因此水蒸气是很好的气化剂。•深度减压和水蒸气汽提

，可大大降低蒸馏温度，使被分离的渣油尽可能地缓解分解。三、湿式减压蒸馏•水蒸气由3个部位吹入减压蒸馏系统，一是由汽提塔吹入；二是在加热炉炉管中吹入的；三是在减压塔提馏段吹入的。只有后二部分水蒸气对常压渣油的一次汽化产生直接的影响。湿式润滑油减压蒸馏工艺示意图四、干式减压蒸馏•水蒸气汽提可以

提高拨出率，但不利的结果有：•①消耗蒸汽量大。•②塔内气相负荷增大。•③增大塔顶冷凝器负荷。•④含油污水量增大。•应对措施：提高减压塔顶真空度，降低塔内压力降，在不使用汽提蒸汽的条件下提高减压拔出率1．实现干式减压蒸馏的技术措施(1)使用三级抽真空以提高减压塔顶真空度•可以用机械真空泵来代替蒸汽

喷射器(2)降低从汽化段至塔顶的压降•选用高效、低压降的塔板•新型填料部分或全部代替塔板。(3)降低减压炉出口至减压塔入口压力降•采用低速转油线1．实现干式减压蒸馏的技术措施(4)设洗涤和喷淋段•汽化段上方设洗涤段以减少携带的杂质•采用填料时

，在填料层上方设有适当设计的液体分配器，将回流液体均匀地喷淋到填料层以保证填料表面的有效利用率。2．干式减压蒸馏的效益•提高拔出率或提高处理量•降低能耗•降低加热油料的最高温度，使产品质量有所改善而不凝气量有所减小•减少含油污水量等。干式润滑油减

压蒸馏工艺示意图润滑油湿式减压蒸馏与干式减压蒸馏的比较比较项湿式干式分馏单元多采用板式塔采用填料塔或混合塔水蒸气应用使用汽提蒸汽和炉管注汽，降低烃分压不用汽提蒸汽和炉管注汽，烃类汽化靠很低的系统压力侧线汽提需要，设塔板设填料或闪蒸塔，或只设

真空受液罐真空系统一般不宜设辅助喷射器宜设辅助喷射器，提高真空度五、润滑油减压蒸馏工艺特点“高真空、低炉温、窄馏分、浅颜色”*高真空：馏分间的相对挥发度大，有利于分离，降低炉温，减少裂解；*低炉温：炉温高，裂解、缩合*窄馏分：馏分宽，则影响后续的精致，脱蜡（蜡晶大小不一影响过滤速度）*浅颜色：严

格控制。颜色深则硫氮氧含量高，给后续的加氢补充精制与白土精制带来困难。六、润滑油型与燃料型减压蒸馏的比较比较项目润滑油型燃料型分离任务润滑油原料催化裂化or加氢裂化原料分离精度窄馏分4～6个宽馏分2～3个分割深度原油实沸点535oC左右，不求深度切割希望深度切割，达565

oC，或更高，达585oC汽提汽提调整油料闪点与馏程无需雾沫控制控制重馏分颜色与残炭值控制催化原料残炭值与金属含量减压塔特征多用分馏塔板；理论塔板数多；塔高/塔径比较大多用填料；理论板数少；塔高/塔径比较小减压蒸馏

类型多用湿式减压蒸馏工艺，也有用二级减压蒸馏的多采用干式减压蒸馏工艺；一般不用二级减压蒸馏工艺加热炉温度较低，一般380～400oC较高，一般380～420oC处理规模较小较大•第二节溶剂脱沥青•目的：制取高粘度润滑油原料•深度减压蒸馏不可能分离残渣润滑油料。原因：•残渣润滑油料沸点高，馏出

50%温度高达550oC以上，即使在很高的工业真空下，也不可避免地会发生热分解；•深度蒸馏过程中，集聚在减压渣油中的胶质，将有很大一部分随馏出油一起被分出，馏出油料被胶质严重污染。•硫酸洗涤和白土吸附法脱除减压渣油中的胶质、沥青质•耗

费大量的硫酸，约11%~14%，渣油损失高达25%～30%，产生大量难处理的废酸渣，在工业上被淘汰。5.2溶剂脱沥青•用石油醚处理石油的渣油时发现•重质石油烃类溶于石油醚，沥青质则被凝聚并从石油醚溶液中沉淀下来。•石油醚的

沸点愈低，用量愈多，则分离出的沥青量愈多。•进一步研究发现，低分子烷烃作为溶剂时，利用溶剂对渣油中不同组分的选择性溶解，不仅可从渣油中分离出沥青，同时也可分离出胶质以及高分子烃类。•开发了用溶剂脱除胶质、沥青质的方法，实现了高沸点残渣润滑油

与胶质、沥青质的冷分离，成为现代矿物润滑油生产厂制备残渣润滑油料的不可缺少的、唯一的、而且是最有效的生产工艺。一、溶剂脱沥青原理•工艺机理的解释，基于两种理论：1、溶解理论•认为脱沥青是利用溶解性能差别的液-液抽提过程•渣油中的烃类和非烃类在非

极性溶剂石油醚和低分子液态烃中的溶解度不同。在一定温度范围内，溶剂对烷烃、环烷烃和少环芳烃等的溶解能力强，对多环芳烃的溶解能力较弱，对胶质的溶解能力更弱，对沥青质基本上不溶解。1、溶解理论•渣油中的石油烃类，在低分子液态烃中的溶解度，随温度的不同而不同，从而使符合质量要求的残渣润滑油料得以分离

。1、溶解理论•丙烷对渣油中各组分溶解度不同：烷烃>环烷烃>高分子多环烃类>胶质、沥青质温度越高，丙烷对胶质、沥青质的溶解度越小。2、凝聚理论•认为溶剂脱沥青过程属于解胶沉淀分离过程•胶质、沥青质等分子量很大的含硫、氮、氧的非烃类有机化合物不是溶解于渣油中，而是以高度

分散的胶体形态存在，当加入低分子烃时，胶体不稳定，特别是温度升高时产生聚结、沉淀、分离石油分散体系示意图丙烷脱沥青是一个复杂过程，两种理论都是从一个侧面对它进行解释，综合考虑：抽提－沉淀分离过程二、影响溶剂脱沥青的因素原料的性质抽提温度压力溶剂比溶剂组成等对实际操作影响最大的是

：抽提温度、溶剂组成、溶剂比1、抽提温度最重要、最敏感的因素工业溶剂脱沥青过程是在靠近临界点的温度条件下进行的，由于靠近临界点，溶剂的溶解度随温度变化非常大，所以调节温度对调整产品质量、收率及操作都是一个很重要的手段。1、抽提温度抽提塔内温度：塔顶最高，塔底最低。

上部温度高，溶解能力差，溶剂选择性强，利于脱除不利组分，保证脱沥青油的质量。底部温度低，溶解能力强，溶剂选择性差，利于溶剂从塔底沥青层中抽出更多的润滑油组分，以提高脱沥青油的收率，以及保证沥青的质量。塔内温度梯度变小，抽提效果往往变坏温度梯度太大，塔内产生过多的回流，形

成溢泛1、抽提温度丙烷脱沥青：50～90oC丁烷脱沥青：100～140oC戊烷脱沥青：150～190oC1、抽提温度温度对脱沥青油收率影响很大，65℃以上更显著原因：温度TcT密度丙烷液体密度：35～65℃，Δ＝0.05665～95℃，Δ＝0.129溶解

度脱沥青油收率近似的：溶解度∝1、抽提温度实际生产中，原料不变，调整生产方案时，往往对溶剂比不做调整；只调整抽提温度，说明温度对脱沥青过程影响的敏感性。下表为某润滑油厂丙烷脱沥青装置在不同生产方案下抽提温度的调整情况和脱沥青油质量、收率变化情况。1、抽

提温度抽提塔顶温度T油收率油粘度油残炭沥青软化点2、溶剂1）溶剂种类乙烷、丙烷、丁烷等低分子烷烃对分离沥青都很有效。小分子溶剂对油的溶解度选择性脱沥青油收率+粘度大分子溶剂

对油的溶解度选择性脱沥青油收率+质量溶剂的选择：根据脱沥青油用途而定润滑油原料—丙烷(保证基础油的质量)催化裂化和加氢原料—丁烷or丙/丁or丁/戊（提高脱沥青油收率）不同分子量烷烃脱沥青的效果2）溶剂纯度工业用丙烷溶剂，不是纯丙烷，一般含1%

~2.5%乙烷，还含有可观比例的丙烯，甚至含有1%~3%丁烷。乙烷可以充分沉淀胶质、沥青质，但对润滑油的溶解度很小，会影响脱沥青油产率，加之乙烷的临界温度32.3C，丙烷脱沥青温度已远高于乙烷的临界温度，影响系统压力和操作，并增加溶剂的排空损失，因此，溶剂中不应含有较多乙烷，通常限制在不

超过3%丙烷中含有丙烯，降低溶剂的选择性，使分离不清，所以，制备高质量残渣润滑油料时，丙烷中丙烯含量越少越好，保证溶剂中丙烷含量高于80%2）溶剂纯度丙烷中含有较多丁烷，降低丙烷脱沥青、脱胶质选择性，为控制脱沥青油的质量，必须采取较高的抽提温度。此外，含较多丁烷时，在丙烷压缩过程中产生较多的冷

凝液，造成过多的溶剂消耗。一般控制循环溶剂中丁烷含量<4%。丙烷中含有乙烷或丁烷时，对脱沥青油粘度的影响如图所示。对丙烷纯度的要求综上所述，对于润滑油型溶剂脱沥青，丙烷纯度十分重要，应满足以下指标：乙烷含量≯3%丙烷含量≮80%

丁烷含量≯4%若是生产催化裂化原料，使用丁烷、戊烷做溶剂，纯度可降低要求。3）溶剂比溶剂比是决定溶剂脱沥青过程经济性的重要因素，一般选用：4~8:1(v)丙烷脱沥青生产润滑油料，采用高溶剂比：6~8:

1(v)，3.5~4:1(W)丁烷，戊烷or混合溶剂生产裂化原料：4~5:1一定温度下，不同原料油与产品，有适宜溶剂比预稀释：降低原料油的粘度，利于分散和混合溶剂比对脱沥青油收率的影响溶剂比对脱沥青油残炭值的影响溶剂比对脱沥青油收率及性质的影响丙烷:油(m/m)收率(对残渣油)%脱沥青油

性质沥青性质脱沥青油沥青残碳值%颜色针入度25℃1/10mm软化点,℃原料油2:15:110:117:1-72335058-2867504212.63.851.551.912.60黑黑20.214.512.3-281262217-544551533、压力亚临

界抽提，操作压力保证物系处于液相状态抽提塔操作压力取决于一定组成的低分子烷烃在塔顶温度下的饱和蒸汽压。纯丙烷溶剂时，抽提塔操作压力3.5MPa工业丙烷含有较轻组份，压力要求~4.0MPa准临界回

收工艺的抽提过程，压力：4.3~4.5MPa亚临界丙烷脱沥青过程一般在一定压力下进行，不将压力视为操作变量。丙烷液体在不同压力和温度下的密度3、压力超临界抽提，压力对超临界流体密度的影响很大，在对比温度Tr=1.0~1.2，对比压力Pr由1.02.0，超临界丙烷的密度迅速增大，当Pr

＝3.5时，密度液体丙烷70℃的密度超临界抽提过程，压力作为操作变数超临界抽提最重要操作变数：温度、压力3、压力超临界抽提的优势：接近临界温度时(Tr=1.0-1.2)的超临界流体，有很大的可压缩性，超过Pc的

压力可使流体密度迅速增大到接近普通流体的密度，溶解能力≈液体的溶解能力，又因ηc＜＜η(L)，扩散系数大，有利于传质与相分离，溶剂的溶解能力可调。几种溶剂的临界参数名称常压沸点℃临界温度℃临界压力MPa丙烷－42.0796.814.26异丁烷－11.27134.983.65正丁烷－0.

5152.013.80异戊烷27.85187.803.32正戊烷36.07196.623.37超临界状态下丙烷的密度与温度、压力的关系亚临界与超临界抽提比较亚临界超临界压力，MPa温度，℃原料油干点，℃抽提塔底(占原料)，％抽出油性质Ni+V，g/g密度，g/cm3残炭，％3.

337957113.12.50.94022.013.316258710.50.20.94021.54、原料性质加入丙烷减弱了油对沥青溶解能力分离原料中的油分含量胶质、沥青质分离的最低丙烷用量（最小溶剂比）

油分含量溶剂比不利油分含量溶剂比处理量，沥青脱除也容易油分含量不同达到同样残炭值时，抽提温度不同原油拔出深度的影响项目一级减压蒸馏二级减压蒸馏抽提塔压力，MPa沉降段顶部温度，℃抽提段顶部温度，℃抽提段底

部温度，℃脱沥青油100℃粘度，mm2/s残炭，％收率，％3.5376665021.760.64243.1468442923.40.6521三、溶剂脱沥青工艺流程抽提-沉降系统、丙烷回收-循环系统构成1、抽提-沉

降系统抽提塔构成：塔下部－抽提段，上部－沉降段减压渣油于抽提塔中上部进入，密度：0.9～1.0丙烷于抽提塔下部进入，密度：0.35～0.4逆流接触。1、抽提-沉降系统•丙烷分三路主丙烷副丙烷稀释丙烷（有的有水力丙烷）原料稀释丙烷轻脱沥青油液重脱沥青油液脱油沥青液主丙烷副

丙烷一段抽提－沉降沥青液二段抽提沉降脱沥青油二段抽提沉降液二段抽提2、丙烷回收-循环系统丙烷回收方法：蒸发－冷凝临界回收1、脱沥青油的溶剂回收90%~95％的溶剂，（1）多效蒸发－冷凝工艺；（2）临界回收；（3）超临界回收多效蒸发实

质：重复利用高压蒸发的丙烷溶剂的冷凝热来蒸发中压丙烷溶剂脱沥青油溶液双效蒸发－冷凝回收轻脱沥青油溶液准临界回收超临界溶剂回收回收塔温度97~100℃压力4.3MPa抽提塔压力4.5MPa抽提塔顶温度：68℃(润滑油料)48

℃(催化裂化原料)准临界回收＋双效蒸发抽提塔4.3~4.5MPa准临界回收塔底减压至3.0~3.5MPa一级蒸发，2.0~2.2MPa二级蒸发器，换热到130~135℃分离器2、沥青液的溶剂回收多采用单效蒸发＋汽

提回收工艺3、典型工艺流程四、丙烷脱沥青的主要设备一）抽提塔筛孔板抽提塔百叶窗抽提塔转盘抽提塔（普遍应用）二）沉降器三）静态混合器（原料预稀释中应用）四）蒸发器和闪蒸塔五）双螺杆热油泵和磁力传动丙烷增压泵筛孔板抽提

塔中两相接触情况内驱动涡轮转盘塔示意图具有外驱动装置的转盘塔转盘塔内流动模式沉降分离器结构蒸发器的结构本章思考题1、润滑油原料生产的工艺要求？2、润滑油型减压蒸馏的工艺特点？3、溶剂脱沥青的原理？4、影响溶剂脱沥青的主要因素有哪些？5、溶剂脱沥青过程溶剂回收方式有哪些？6、溶剂

脱沥青中所用的溶剂有哪些？对脱沥青油的质量和收率有何影响？为什么？