论文部分内容阅读
[摘 要]国内润滑油工业主要以糠醛溶剂精制装置为主，本文介绍了润滑油溶剂精制原理，以及糠醛続频墓ひ展蹋治隽擞跋炜啡┚频闹饕蛩亍？[关键词]润滑油、精制、溶剂、糠醛
中图分类号：TE624.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0178-01
前言
润滑油溶剂精制工艺使用的溶剂主要有糠醛、酚和N-甲基吡咯烷酮（NMP）三种，不同溶剂的精制原理相同，在工艺流程上也大同小异，糠醛是目前国内应用最为广泛的精制溶剂，本文以润滑油糠醛精制为例分别就其工艺流程及影响因素进得了简单介绍。
一、溶剂精制原理
溶剂精制的原理就是利用某些有机溶剂对润滑油原料中所含的各种烃类，具有不同溶解度的特性，非理想组分在溶剂中的溶解度比较大，而理想组分在溶剂中的溶解度比较小，在一定条件下，可将润滑油原料中的理想组分与非理想组分分开。这种分离过程属于液-液抽提（或萃取）过程，如同催化重整过程中的芳烃抽提。
二、溶剂精制工艺流程
糠醛精制的工艺过程包括：原料油脱气、溶剂抽提、精制液和抽出液溶剂回收及溶剂干燥脱水四部分。
（1）原料油脱气部分
原料油罐不用惰性气体保护时，原料油中会溶入50～100μg·g？1的氧气。这些微量的氧气足以使糠醛氧化产生酸性物质，并进一步缩合生成胶质，造成设备的腐蚀与堵塞，严重地影像装置的正常生产。因此，原料油在进入抽提塔之前必须经过脱气过程，脱气一般在筛板塔内进行，利用减压和汽提使溶入油中的氧气析出而脱除。影响脱气的主要因素是脱气塔的真空度和吹气量，脱气塔在13.3kPa压力下操作时，可将溶入原料油中的氧气大部分脱除。如果在塔吹入少量的水蒸气进行汽提，则可以脱除99%以上的氧气。脱气塔吹入水蒸气时，原料油进脱气塔前，必须预热到塔压力下、水的沸点以上若干度，以防止水蒸气在塔内凝结，造成原料油带水。
如脱气不彻底，系统中的糠醛仍有被缓慢氧化的可能，可以在回收系统注入适量的乙醇胺等碱性物质，以使溶剂经常保持中性，防止腐蚀。
（2）溶剂抽提部分
糠醛精制的抽提塔采用转盘塔。原料油自脱气塔底抽出，经换热或冷却到适当的温度后，从抽提塔中下部进入塔内，回收的溶剂经换热和冷却到适当温度从塔上部引入。由于抽提段两端间有一温度梯度，此温度梯度除由进塔溶剂与原料油间的温度差形成外，还可以将塔内部分物料抽出冷却后再返回塔内的方法加以调节。抽提塔在一定压力下操作，进入各自的溶剂回收系统。
（3）溶剂回收部分
溶剂回收的能耗可占到溶剂精制总能耗的75%～80%，溶剂回收部分有精制液和抽出液两个系统，精制液中含溶剂少，在一个蒸发汽提塔中即可完成全部溶剂回收。精制液蒸发汽提塔在减压下操作，塔底吹入水蒸气。蒸出的溶剂及水蒸气经冷凝冷却进入水溶液分层罐。塔底精制油与精制液换热及冷却后，用泵送入精制油罐。
抽出液中含大量糠醛，可达85%以上，这部分溶剂回收的能耗要占溶剂回收总能耗的70%，所以各炼厂均将抽出液的溶剂回收列为节能工作的重点。工业上主要采用二效或三效蒸发回收其中溶剂。抽出液换热后先进入低压蒸发塔蒸出部分溶剂，低压蒸发塔底的抽出液经与高压蒸发塔顶蒸汽换热后进入中压蒸发塔，蒸出另一部分溶剂，中压蒸发塔底抽出液再经加热炉进一步加热后，进入高压蒸发塔。最后在蒸发汽提塔中脱除残余溶剂，脱除溶剂后的抽出油经冷却送出装置。
（4）溶剂干燥及脱水部分
水对糠醛的溶解能力影响极大，因此通过汽提塔进入糠醛中的水分必须及时脱除，以保持溶剂的干燥，使其含水控制在0.5%以下。由于糠醛与水可形成低沸点共沸物，共沸物中含糠醛35%。共沸蒸汽经冷凝冷却后分为两层，在40℃时，上层为富水溶液，含糠醛6.5%，下层为富糠醛溶液，含水也约为6.5%。工业上采用双塔回收。分层罐中富水溶液可以用直接水蒸气汽提的方法，将其中的糠醛以共沸物的形式蒸出。水溶液从脱水塔顶进入，脱醛净水从塔底排入下水道，或者作为装置余热蒸汽发生器供水。脱水塔顶蒸出的共沸物经冷凝冷却后，再返回分层罐进行分层，分层罐中下层的富糠醛溶液则打入干燥塔进行干燥。干燥塔的热源由各级蒸发塔出来的经过部分换热及热回收后的热溶剂进入塔内提供。干糠醛从塔底抽出作为循环溶剂，干燥塔顶馏出的共沸物经冷凝冷却后再返回分层罐。
三、影响糠醛精制的主要因素
影响抽提过程的因素主要是抽提温度和溶剂比，还有原料油组成和性质、抽提塔的结构和效率等因素。
（1）抽提温度与温度梯度
抽提温度一般介于润滑油或溶剂的凝固点与润滑油和溶剂临界溶解温度之间，适宜的操作温度还需综合考虑。抽提温度对精制油的质量和收率的影响规律是：在溶剂比不变的条件下，随着温度的升高，溶解度增大，精制油收率下降；精制油的黏度指数则是随着温度的升高先增大后下降。在溶解度不太大时，溶解度随着温度升高而增大，非理想组分更多的溶于溶剂而被除去，精制油的黏度指数升高；当溶解度增大至一定程度后，溶剂选择性降低的过多，于是精制油黏度指数转而下降。在精制油黏度指数出现最高值对应的温度时，溶剂具有较高的溶解度和较好的选择性。
原料油不同，抽提温度也不同，对馏分重的、黏度大的、含蜡量多的原料油，选用的温度应高些。为保证精制油的质量和收率，溶剂精制的抽提塔有一温度梯度：塔顶温度高，塔底温度低，这一温度差称温度梯度。如糠醛精制约为20～50℃，酚精制约为20～25℃。塔顶温度较高，溶解度高，用以保证精制油的质量；塔底温度较低，溶解度低，可以使理想组分从抽出液分离出来返回塔顶，保证精制油的收率。
（2）溶剂的组成和溶剂比
由于糠醛的化学不稳定性而易生成糠醛，以及油品中的酸性物质被抽提进入循环糠醛溶剂等因素的影响，糠醛溶剂在循环使用过程中，其酸度呈增加趋势。严重时影响精制效果、引起设备腐蚀、增加剂耗和装置能耗，水的存在会加速对设备的腐蚀。因此，润滑油糠醛精制生产过程对循环糠醛溶剂的酸度及水分有较严格的要求。当循环糠醛溶剂的酸度超标时，主要采用在糠醛水溶液中加入无机碱或单乙醇胺碱性物质的办法，以降低溶剂酸度。
温度等条件一定时，溶剂的溶解度及选择性不变，提高溶剂比可提高溶解总量，因此精制油的质量提高，但其收率则降低。增大溶剂比也不会出现精制油黏度指数先提高后降低的现象。适宜的溶剂比应根据溶剂性质、原料油性质及精制油的质量要求，通过实验综合考虑。提高溶剂比或提高抽提温度都能提高精制深度。
（3）抽提塔循环回流
为加强分离效果并调节塔顶温度，从而提高精制油质量或降低溶剂比。塔顶精制液经冷却降温进入沉降罐，沉降罐底的糠醛及中间组分经换热升温返回抽提塔。
塔底部分抽出液经冷却后循环回抽提塔，用以降低塔底温度、提高塔底流体中非理想组分浓度，将理想组分和中间组分置换出去，从而提高分离精确度和精制油收率。但循环量过大会影响精制油的质量，以及抽提塔的处理能力。
（4）原料油中的沥青质含量
沥青质几乎不溶于溶剂中，相对密度介于溶剂与原料油之间，在抽提塔内容易聚集在界面处，增大了油与溶剂通过界面时的阻力。同时，油及溶剂的细小颗粒表面被沥青质所污染，不易聚集成大的颗粒，使沉降速度减小，严重时甚至使抽提塔无法维持正常操作。因此，对原料油中的沥青质含量应当严格限制。
参考文献
[1] 徐先盛.润滑油糠醛精制工艺的探讨[J].润滑油，1992（03）.
[2] 水天德.现代润滑油生产工艺[M].北京：中国石化出版社，1997.
中图分类号：TE624.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0178-01
前言
润滑油溶剂精制工艺使用的溶剂主要有糠醛、酚和N-甲基吡咯烷酮（NMP）三种，不同溶剂的精制原理相同，在工艺流程上也大同小异，糠醛是目前国内应用最为广泛的精制溶剂，本文以润滑油糠醛精制为例分别就其工艺流程及影响因素进得了简单介绍。
一、溶剂精制原理
溶剂精制的原理就是利用某些有机溶剂对润滑油原料中所含的各种烃类，具有不同溶解度的特性，非理想组分在溶剂中的溶解度比较大，而理想组分在溶剂中的溶解度比较小，在一定条件下，可将润滑油原料中的理想组分与非理想组分分开。这种分离过程属于液-液抽提（或萃取）过程，如同催化重整过程中的芳烃抽提。
二、溶剂精制工艺流程
糠醛精制的工艺过程包括：原料油脱气、溶剂抽提、精制液和抽出液溶剂回收及溶剂干燥脱水四部分。
（1）原料油脱气部分
原料油罐不用惰性气体保护时，原料油中会溶入50～100μg·g？1的氧气。这些微量的氧气足以使糠醛氧化产生酸性物质，并进一步缩合生成胶质，造成设备的腐蚀与堵塞，严重地影像装置的正常生产。因此，原料油在进入抽提塔之前必须经过脱气过程，脱气一般在筛板塔内进行，利用减压和汽提使溶入油中的氧气析出而脱除。影响脱气的主要因素是脱气塔的真空度和吹气量，脱气塔在13.3kPa压力下操作时，可将溶入原料油中的氧气大部分脱除。如果在塔吹入少量的水蒸气进行汽提，则可以脱除99%以上的氧气。脱气塔吹入水蒸气时，原料油进脱气塔前，必须预热到塔压力下、水的沸点以上若干度，以防止水蒸气在塔内凝结，造成原料油带水。
如脱气不彻底，系统中的糠醛仍有被缓慢氧化的可能，可以在回收系统注入适量的乙醇胺等碱性物质，以使溶剂经常保持中性，防止腐蚀。
（2）溶剂抽提部分
糠醛精制的抽提塔采用转盘塔。原料油自脱气塔底抽出，经换热或冷却到适当的温度后，从抽提塔中下部进入塔内，回收的溶剂经换热和冷却到适当温度从塔上部引入。由于抽提段两端间有一温度梯度，此温度梯度除由进塔溶剂与原料油间的温度差形成外，还可以将塔内部分物料抽出冷却后再返回塔内的方法加以调节。抽提塔在一定压力下操作，进入各自的溶剂回收系统。
（3）溶剂回收部分
溶剂回收的能耗可占到溶剂精制总能耗的75%～80%，溶剂回收部分有精制液和抽出液两个系统，精制液中含溶剂少，在一个蒸发汽提塔中即可完成全部溶剂回收。精制液蒸发汽提塔在减压下操作，塔底吹入水蒸气。蒸出的溶剂及水蒸气经冷凝冷却进入水溶液分层罐。塔底精制油与精制液换热及冷却后，用泵送入精制油罐。
抽出液中含大量糠醛，可达85%以上，这部分溶剂回收的能耗要占溶剂回收总能耗的70%，所以各炼厂均将抽出液的溶剂回收列为节能工作的重点。工业上主要采用二效或三效蒸发回收其中溶剂。抽出液换热后先进入低压蒸发塔蒸出部分溶剂，低压蒸发塔底的抽出液经与高压蒸发塔顶蒸汽换热后进入中压蒸发塔，蒸出另一部分溶剂，中压蒸发塔底抽出液再经加热炉进一步加热后，进入高压蒸发塔。最后在蒸发汽提塔中脱除残余溶剂，脱除溶剂后的抽出油经冷却送出装置。
（4）溶剂干燥及脱水部分
水对糠醛的溶解能力影响极大，因此通过汽提塔进入糠醛中的水分必须及时脱除，以保持溶剂的干燥，使其含水控制在0.5%以下。由于糠醛与水可形成低沸点共沸物，共沸物中含糠醛35%。共沸蒸汽经冷凝冷却后分为两层，在40℃时，上层为富水溶液，含糠醛6.5%，下层为富糠醛溶液，含水也约为6.5%。工业上采用双塔回收。分层罐中富水溶液可以用直接水蒸气汽提的方法，将其中的糠醛以共沸物的形式蒸出。水溶液从脱水塔顶进入，脱醛净水从塔底排入下水道，或者作为装置余热蒸汽发生器供水。脱水塔顶蒸出的共沸物经冷凝冷却后，再返回分层罐进行分层，分层罐中下层的富糠醛溶液则打入干燥塔进行干燥。干燥塔的热源由各级蒸发塔出来的经过部分换热及热回收后的热溶剂进入塔内提供。干糠醛从塔底抽出作为循环溶剂，干燥塔顶馏出的共沸物经冷凝冷却后再返回分层罐。
三、影响糠醛精制的主要因素
影响抽提过程的因素主要是抽提温度和溶剂比，还有原料油组成和性质、抽提塔的结构和效率等因素。
（1）抽提温度与温度梯度
抽提温度一般介于润滑油或溶剂的凝固点与润滑油和溶剂临界溶解温度之间，适宜的操作温度还需综合考虑。抽提温度对精制油的质量和收率的影响规律是：在溶剂比不变的条件下，随着温度的升高，溶解度增大，精制油收率下降；精制油的黏度指数则是随着温度的升高先增大后下降。在溶解度不太大时，溶解度随着温度升高而增大，非理想组分更多的溶于溶剂而被除去，精制油的黏度指数升高；当溶解度增大至一定程度后，溶剂选择性降低的过多，于是精制油黏度指数转而下降。在精制油黏度指数出现最高值对应的温度时，溶剂具有较高的溶解度和较好的选择性。
原料油不同，抽提温度也不同，对馏分重的、黏度大的、含蜡量多的原料油，选用的温度应高些。为保证精制油的质量和收率，溶剂精制的抽提塔有一温度梯度：塔顶温度高，塔底温度低，这一温度差称温度梯度。如糠醛精制约为20～50℃，酚精制约为20～25℃。塔顶温度较高，溶解度高，用以保证精制油的质量；塔底温度较低，溶解度低，可以使理想组分从抽出液分离出来返回塔顶，保证精制油的收率。
（2）溶剂的组成和溶剂比
由于糠醛的化学不稳定性而易生成糠醛，以及油品中的酸性物质被抽提进入循环糠醛溶剂等因素的影响，糠醛溶剂在循环使用过程中，其酸度呈增加趋势。严重时影响精制效果、引起设备腐蚀、增加剂耗和装置能耗，水的存在会加速对设备的腐蚀。因此，润滑油糠醛精制生产过程对循环糠醛溶剂的酸度及水分有较严格的要求。当循环糠醛溶剂的酸度超标时，主要采用在糠醛水溶液中加入无机碱或单乙醇胺碱性物质的办法，以降低溶剂酸度。
温度等条件一定时，溶剂的溶解度及选择性不变，提高溶剂比可提高溶解总量，因此精制油的质量提高，但其收率则降低。增大溶剂比也不会出现精制油黏度指数先提高后降低的现象。适宜的溶剂比应根据溶剂性质、原料油性质及精制油的质量要求，通过实验综合考虑。提高溶剂比或提高抽提温度都能提高精制深度。
（3）抽提塔循环回流
为加强分离效果并调节塔顶温度，从而提高精制油质量或降低溶剂比。塔顶精制液经冷却降温进入沉降罐，沉降罐底的糠醛及中间组分经换热升温返回抽提塔。
塔底部分抽出液经冷却后循环回抽提塔，用以降低塔底温度、提高塔底流体中非理想组分浓度，将理想组分和中间组分置换出去，从而提高分离精确度和精制油收率。但循环量过大会影响精制油的质量，以及抽提塔的处理能力。
（4）原料油中的沥青质含量
沥青质几乎不溶于溶剂中，相对密度介于溶剂与原料油之间，在抽提塔内容易聚集在界面处，增大了油与溶剂通过界面时的阻力。同时，油及溶剂的细小颗粒表面被沥青质所污染，不易聚集成大的颗粒，使沉降速度减小，严重时甚至使抽提塔无法维持正常操作。因此，对原料油中的沥青质含量应当严格限制。
参考文献
[1] 徐先盛.润滑油糠醛精制工艺的探讨[J].润滑油，1992（03）.
[2] 水天德.现代润滑油生产工艺[M].北京：中国石化出版社，1997.