温度与塔底温度的算术平均值。标定试验具体条件见表2。
根据以往经验,我们按表2条件做了三、四两个相邻理论级的假逆流模拟萃取试验,得到三理论级精油和四理论级精油,并与车间精油一起进行分析,结果见表3和表4。 由表3我们可以看到,车间精制油其粘度指数、残炭、中和值、碱氮、色度等指标与三理论级精制油相近,S、N则略高,说明车间萃取的理论级数接近三理论级而不到三理论级。表4为一段萃取得到的精制油族组成结果。
由表4我们可以看到,车间精制油与三理论级精制油相比,族组成基本相当,相对来说,车间精制油饱和烃含量略低,而胶质含量略高,我们认为萃取的萃取效果相当于三个理论级略低的水平。 1.2.2 白土精制
白土精制在实验中操作程序如下:先将溶剂精制油倒入三口烧瓶,然后通过油浴加热并搅拌,期间往三口烧瓶中通氮气以避免油品的氧化。待油温升至控制温度后,按比例加入白土反应30 min后抽滤收集成品。实验室装置简图见图5。
2 溶剂精制及白土精制工艺条件优选结果与讨论
按照高桥石化的要求,本次试验的目的主要是对西江和尼尔1∶1减三线、减四线脱蜡油生产HVI基础油进行工艺研究,以确定溶剂精制的工艺条件及白土精制的工艺条件。其中减三线脱蜡油生产HVI250型号润滑油,减四线生产HVI500型号润滑油。在使润滑油基础油的粘度、粘度指数、凝点、闪点、色度达到要求时使生产润滑油基础油的综合收率最大。中国石化对HVI250、HVI500润滑油基础油的协议标准如表5所示。
2.1 减三线生产润滑油基础油加工工艺的研究 图6是减三线临界溶解温度曲线,由图6可观察到临界溶解温度随溶剂比先增后减,因而临界溶解温度有最高值。
溶剂精制的抽提过程在抽提塔内进行,其中的过程是连续逆流抽提过程,塔顶温度高,塔底温度低,其间有一温度梯度。塔底温度较高,溶解度高,可以保证提余油的质量;塔底温度较低,溶解度低,可以使理想组分从提取相中分离出来,保证提余油的收率。通常把临界溶解温度减去30 ℃作为塔顶温度,塔底温度按高桥石化的要求(减三线塔底温度为55~65 ℃),实验室精制温度取为塔底温度与塔顶温度平均值。
白土精制条件如表7所示。
根据以上操作条件进行实验,得到西江和尼尔1∶1减三线基础油性质结果如表8所示。
表8列出了这些精制油的粘度、收率和性质,从表8的数据可以看出,精制工艺大幅度提高了减三线馏分油的饱和烃含量,降低了润滑油馏分中非理想组分以及酸值的含量,有效地提高了馏分的粘度指数,改善了油品的色度,且随着糠醛溶剂比的增加和糠醛精制温度的提高这种趋势更加明显。我们可以看到精制前的脱蜡油凝点-14 ℃,精制后的润滑油的凝点回升了2~4 ℃,这表明按先脱蜡后精制加工工艺存在凝点回升的问题。
对表8数据进行分析处理,并参考表5中的标准,得出在精制温度90 ℃,溶剂比为3的条件下所得到的精制油粘度指数和凝点等物性都达到要求,其收率为64.8%,粘度指数为102.8,达到润滑油HVI250基础油的性质要求。本实验糠醛精制选择的最佳条件为:溶剂比为3,精制温度为90 ℃;白土精制条件:白土用量4%,精制温度155 ℃,精制时间30 min。
2.2 减四线生产润滑油基础油加工工艺的研究 图7是减四线临界溶解温度曲线,由图7可观察到临界溶解温度也是随溶剂比先增加后减小,因而临界溶解温度也有最高值。
我们把临界溶解温度减去30 ℃作为塔顶温度,塔底温度按高桥石化的要求(减四线塔底温度为60~70 ℃ ),精制温度为塔底温度与塔顶温度平均值。
综上所述,本次实验选择的精制温度:85 ℃、90 ℃、95 ℃、100 ℃,选择的溶剂比 :2、2.5、3、3.5,并且除去一些边缘的条件,本实验选取了10个条件进行实验,具体见表9。 白土精制条件如表10所示。
根据以上操作条件进行实验得到西江和尼尔1∶1减四线基础油性质分析结果如表11。
表11列出了减四线精制油的粘度、收率和性质,从表11的数据可以看出,在加工工艺中,精制工艺大幅度降低了润滑油馏分中非理想组分以及碱性氮的含量,有效地提高了馏分的粘度指数,改善了油品的色度;且随着糠醛溶剂比的增加和糠醛精制温度的提高这种趋势更加明显。将精制前后的凝点进行对比,我们可以看到精制前的脱蜡油凝点-11 ℃,糠醛精制后的润滑油凝点回升了3~5℃,这表明按先脱蜡后精制加工
工艺存在凝点回升的问题。
对表11数据进行分析处理,并参考表5中的标准,得出在精制温度85 ℃,溶剂比2.5的条件下所得到的精制油收率和粘度指数都很高,其收率为80.7%,粘度指数为92.5,并且它的性质除了酸值都能够达到润滑油HVI500基础油的性质要求。本实验精制选择的最佳条件为:糠醛精制溶剂比为2.5,精制温度为85 ℃;白土精制条件:白土用量4%,精制温度165 ℃,精制时间30 min。 3 结论
(1)本研究采用分液漏斗间歇模拟法作为实验室润滑油糠醛精制评定方法,由油品族组成、油品理化性能等质量数据确定糠醛精制装置二段萃取的第一段的理论级数为三级;用三级逆流萃取可以实验模拟生产中的糠醛精制过程。 (2) 精制工艺大幅度提高了减三线馏分油的饱和烃含量,降低了润滑油馏分中非理想组分以及酸值、碱性氮的含量,有效地提高了馏分的粘度指数,改善了油品的色度,且随着糠醛溶剂比的增加和糠醛精制温度的提高这种趋势更加明显。 (3)西江和尼尔(混合比为1∶1)减三线脱蜡油推荐采用的糠醛精制条件为溶剂比3、精制温度90 ℃,白土精制条件: