潤滑油基礎油液相脫氮工藝的開發及工業化何國民袁修榮陳傳華荊門石油化工設計院（湖北省荊門市448039）比，該工藝堿性氮的脫除率可達90以上，硫的脫除率只有5～10，能起到保硫脫氮的作用，顯著改善油品的氧化安定性。該工藝流程簡單、操作方便、投資省，對國內各種牌號的基礎油均有較好的適應性，較純白土精制工藝和低壓加氫工藝具有加工成本低，精制效果好等優點。

　　主題詞：潤滑油基礎油脫氮開發白土精制潤滑油基礎油氧化安定性與其化學組成有著密切的聯系，基礎油中硫化物的存在對氧化有一定的抑制作用即正作用，而氮化物尤其是堿性氮化物有很強的負作用。我國用以生產潤滑油基礎油的原油多為高氮低硫原油，采用傳統的溶劑精制及加氫（或白土）補充精制等方法難以將基礎油中的氮含量降到較低程度。因此，因氮化物含量高而導致潤滑油基礎油氧化安定性差的問題在我國潤滑油生產中比較突出。白土精制工藝不僅白土用量高，選擇性差，收率低，操作條件差，環保問題突出，而且氮化物只能脫除40 ～50 加氫精制具有收率高、產品無污染、顏色淺等特點，但缺點是脫氮率低，脫硫率高，抗氧化安定性差。所以，傳統的工藝均不適合氮硫比較高的基礎油精制。荊門石油化工總廠與武漢石油化工總廠合作，采用武漢石油化工科學研究所研制的高效保硫液相脫氮劑（WSQ2），對南陽中間基潤滑油基礎油進行了脫氮試驗。中試與小試結果均表明WSQ2脫氮劑能有效脫除基礎油中的氮，硫含量基本不變，能顯著改變油品的氧化安定性。

　　荊門石油化工設計院在實驗室試驗成功的基礎上于1996年初設計完成了國內首套連續式液相脫氮裝置的工業化設計。荊門石油化工總廠50 kt/a潤滑油基礎油液相脫氮工業應用試驗裝置于1996年9月建成投產。裝置生產及標定結果表明，該工藝的工業化生產取得了成功裝置現已擴建為100 kt/a的生產能力并在石化系統內已得到推廣。該院又先后完成了大慶石油化工總廠煉油廠潤滑油脫氮裝置的初步設計和大連石油化工公司潤滑油脫氮裝置的工程設計，均一次投產成功。

　　1脫氮工藝主要技術特點（1）具有高的脫堿氮率。選擇合適的劑油比，堿氮的脫除率可達90 以上。

　　（2）具有很高的選擇性。在堿氮脫除率90 以上的條件下，硫的脫除率一般只有5 ～10 ，可達到保硫脫氮提高氧化安定性的目的。

　　（3）能顯著提高基礎油的氧化安定性。脫氮基礎油能達到深度精制油的質量標準。

　　（4）有明顯的脫色作用。脫氮油在白土用量低的情況下其顏色優于或相當于高白土用量精制油的顏色。

　?。?）工藝簡單，投資省。對50～250 kt/a的潤滑油基礎油脫氮裝置，主要設備投資僅需要約（6）液相脫氮工藝可使白土用量減少80 左右，可大幅提高精制油收率，又可減少環境污染。

　?。?）操作靈活，可調性強。該工藝可通過調節劑油比即能得到不同深度精制的基礎油，進一步提高基礎油質量。

　?。?）WSQ2保硫脫氮劑，無毒無味，性能穩定，使用安全，適應范圍寬，對國內各種牌號的基礎油均有較好的適應性。

　　等?？茖W校，現任該院工藝一室副主任，一直從事煉油設計工作。

　　煉油設計2工藝流程介紹原料油由泵送入加熱器加熱（或換熱）后與計量泵抽送來的脫氮劑一同進入靜態混合器，混合、反應，隨后進入電精制沉降罐，在強電場作用下，反應殘渣與脫氮油分離，脫氮油從罐頂部自壓進入白土精制系統，繼續補充精制。反應殘渣自罐底部間斷排入儲罐，用汽車槽車送出裝置，由脫氮劑生產廠家回收處理。流程見圖1.

　　基礎油堿性氮含量在500μg/g以下，選擇合適的劑油比即可有效脫除堿性氮化物。基礎油堿性氮含量在500～1 000μg/g時，可以采用兩段加注兩段電精制的辦法，以降低劑的消耗，有效脫除堿性氮化物。

　　3電精制沉降罐電精制沉降罐是潤滑油基礎油液相脫氮工藝的關鍵設備，直接影響到基礎油脫氮的效果。基礎油和脫氮劑在靜態混合器中反應后的油、劑混合物壓入電精制罐，在一定溫度下，通過電精制罐強電場的作用，帶有電荷的堿性氮絡合物粒子液滴發生變形，并向相反極性的極板運動，當液滴在正、負極板之間運動時，將因表面活性物質作用使保護膜受到破壞而彼此結合起來，越聚越大，最后在重力和電場力的雙重作用下，聚集的渣粒子沿極板沉降至罐的底層，間斷排入廢渣罐，上層為脫氮基礎油。

　　電精制沉降罐的結構主要包括：罐體組合式正、負電極板、電精制變壓器、聚四氟乙烯絕緣吊掛附件等（見圖2）。

　　電氣設計包括：電精制罐電極板的設計、電精制工作電流的監視設計、電精制變壓器的設計三大部分，特別是對穩定工作電壓，限制短路電流，電精制變壓器的保護及電極板吊掛的絕緣等方面進行了重點設計，充分保證了電精制沉降罐的安全平穩運行。

　　4工業化設計4 .1主要技術特點（1）油與脫氮劑的反應，在靜態混合器中進行。靜態混合器的選型至關重要。混合強度過高會造成電精制沉降分離困難，混合強度過低又會影響反應深度，造成脫氮劑的浪費。通過摸索和實踐，在理論指導下計算選擇合適的混合強度，成功解決了靜態混合器的選型問題。

　?。?）為確保油與渣的沉降分離，提高脫渣率，通過計算和分析，將沉降時間確定為2 .5～3 h ，有效地將油和渣分離開。

　?。?）實驗室中油與渣的分離采用的是間歇式的操作方法。工業化生產要實現油與渣的分離必需實現連續化操作。通過對電化學精制裝置的考察及對實驗室電精制沉降分離過程的觀察，查對有關文獻資料，采用了與目前國內普通電化學精制不盡相同的方法，圓滿地解決了實驗室間歇式操作向工業連續化大生產轉化的難題。

　?。?）為減小油與渣分離的難度，電精制沉降罐的設計考慮到廢渣凝點高，粘度大的特點，采用立式罐結構，便于流動。

　　4 .2工業應用試驗裝置的改擴建在50 kt/a工業應用試驗裝置擴建至100 kt/a時，對工藝作了進一步的完善。

　?。?）脫氮劑及廢渣的腐蝕問題在原裝置生產中表現較為突出，在擴建改造中，選用超低碳合金腐蝕問題得以減緩。

　?。?）脫氮劑和廢渣的輸送由原來的桶裝、人工搬運改為汽車槽車和機泵輸送，大大降低了勞動強度，也減少了劑的浪費，消除了因泄漏破損引起的有關環保問題。

　?。?）電精制沉降罐的電極及內構件由原來的板式改為桿式結構，不僅方便維護、維修，同時也杜絕了原來電精制罐電極棒時常泄漏的現象，沉降分離效果亦優于原電精制沉降罐。

　　5應用前景及效益分析荊門石油化工總廠采用液相脫氮工藝技術后，不僅實現了基礎油從不達標到生產出符合深度精制要求的基礎油的轉換，而且為產品調和帶來更為可觀的經濟效益創造了條件。用該技術生產MVI、HVI普通精制油比純白土精制工藝加工脫氮工藝在劑油比為400、白土用量1 條件下與純白土精制工藝5 白土用量產品質量相當，脫氮工藝減少白土用量80 ，加工費用下降/t ，而脫氮劑劑耗增加費用32 RMB/t ，三者綜合可增加效益46 RMB/t.

　　生產深度精制的MVIS、HVIS油，采用脫氮工藝，當劑油比提高到140～200可滿足要求，此時加工成本與純白土工藝所得普通精制油MVI、HVI的成本大致相當。而傳統工藝生產深度精制油MVIS、HVIS的加工成本比普通精制油MVI、HVI增加100～150 RMB /t.由此可見，采用脫氮工藝生產深度精制油具有明顯的經濟效益，如按總計算，采用脫氮工藝生產深度精制油，有明顯的經濟效益。

　　6結束語（1）潤滑油基礎油液相脫氮工藝屬國內首創，該工藝流程簡單、技術可靠、投資省、工業化生產操作方便，可以推廣。

　?。?）實驗室及工業化生產數據表明，WSQ2高效保硫脫氮劑對南陽油，江漢油，西江油，大慶油及其它潤滑油基礎油均有較好的脫氮保硫性能。

　?。?）劑油比的變化直接影響基礎油的脫氮效果，工業化生產中，劑油比的選擇要根據基礎油的堿性氮含量作相應的調整，不可片面追求脫堿氮率，造成產品質量過剩，以獲得最佳經濟效益。

　?。?）采用脫氮工藝生產的基礎油達到了MVIS深度精制基礎油的標準。用此基礎油調制成品潤滑油時，可減少添加劑用量，并可調出SF、CD級內燃機油。與傳統的白土精制工藝相比，該工藝可減少白土用量80 左右，提高精制油收率1 以上。脫氮工藝優于傳統的白土補充精制工藝，經濟效益顯著。