润滑油基础油液相脱氮工艺的开发及工业化何国民袁修荣陈传华荆门石油化工设计院（湖北省荆门市448039）比，该工艺碱性氮的脱除率可达90以上，硫的脱除率只有5～10，能起到保硫脱氮的作用，显著改善油品的氧化安定性。该工艺流程简单、操作方便、投资省，对国内各种牌号的基础油均有较好的适应性，较纯白土精制工艺和低压加氢工艺具有加工成本低，精制效果好等优点。
主题词：润滑油基础油脱氮开发白土精制润滑油基础油氧化安定性与其化学组成有着密切的联系，基础油中硫化物的存在对氧化有一定的抑制作用即正作用，而氮化物尤其是碱性氮化物有很强的负作用。我国用以生产润滑油基础油的原油多为高氮低硫原油，采用传统的溶剂精制及加氢（或白土）补充精制等方法难以将基础油中的氮含量降到较低程度。因此，因氮化物含量高而导致润滑油基础油氧化安定性差的问题在我国润滑油生产中比较突出。白土精制工艺不仅白土用量高，选择性差，收率低，操作条件差，环保问题突出，而且氮化物只能脱除40 ～50 加氢精制具有收率高、产品无污染、颜色浅等特点，但缺点是脱氮率低，脱硫率高，抗氧化安定性差。所以，传统的工艺均不适合氮硫比较高的基础油精制。荆门石油化工总厂与武汉石油化工总厂合作，采用武汉石油化工科学研究所研制的高效保硫液相脱氮剂（WSQ2），对南阳中间基润滑油基础油进行了脱氮试验。中试与小试结果均表明WSQ2脱氮剂能有效脱除基础油中的氮，硫含量基本不变，能显著改变油品的氧化安定性。
荆门石油化工设计院在实验室试验成功的基础上于1996年初设计完成了国内首套连续式液相脱氮装置的工业化设计。荆门石油化工总厂50 kt/a润滑油基础油液相脱氮工业应用试验装置于1996年9月建成投产。装置生产及标定结果表明，该工艺的工业化生产取得了成功装置现已扩建为100 kt/a的生产能力并在石化系统内已得到推广。该院又先后完成了大庆石油化工总厂炼油厂润滑油脱氮装置的初步设计和大连石油化工公司润滑油脱氮装置的工程设计，均一次投产成功。
1脱氮工艺主要技术特点（1）具有高的脱碱氮率。选择合适的剂油比，碱氮的脱除率可达90 以上。
（2）具有很高的选择性。在碱氮脱除率90 以上的条件下，硫的脱除率一般只有5 ～10 ，可达到保硫脱氮提高氧化安定性的目的。
（3）能显著提高基础油的氧化安定性。脱氮基础油能达到深度精制油的质量标准。
（4）有明显的脱色作用。脱氮油在白土用量低的情况下其颜色优于或相当于高白土用量精制油的颜色。
（5）工艺简单，投资省。对50～250 kt/a的润滑油基础油脱氮装置，主要设备投资仅需要约（6）液相脱氮工艺可使白土用量减少80 左右，可大幅提高精制油收率，又可减少环境污染。
（7）操作灵活，可调性强。该工艺可通过调节剂油比即能得到不同深度精制的基础油，进一步提高基础油质量。
（8）WSQ2保硫脱氮剂，无毒无味，性能稳定，使用安全，适应范围宽，对国内各种牌号的基础油均有较好的适应性。
等专科学校，现任该院工艺一室副主任，一直从事炼油设计工作。
炼油设计2工艺流程介绍原料油由泵送入加热器加热（或换热）后与计量泵抽送来的脱氮剂一同进入静态混合器，混合、反应，随后进入电精制沉降罐，在强电场作用下，反应残渣与脱氮油分离，脱氮油从罐顶部自压进入白土精制系统，继续补充精制。反应残渣自罐底部间断排入储罐，用汽车槽车送出装置，由脱氮剂生产厂家回收处理。流程见图1.
基础油碱性氮含量在500μg/g以下，选择合适的剂油比即可有效脱除碱性氮化物。基础油碱性氮含量在500～1 000μg/g时，可以采用两段加注两段电精制的办法，以降低剂的消耗，有效脱除碱性氮化物。
3电精制沉降罐电精制沉降罐是润滑油基础油液相脱氮工艺的关键设备，直接影响到基础油脱氮的效果。基础油和脱氮剂在静态混合器中反应后的油、剂混合物压入电精制罐，在一定温度下，通过电精制罐强电场的作用，带有电荷的碱性氮络合物粒子液滴发生变形，并向相反极性的极板运动，当液滴在正、负极板之间运动时，将因表面活性物质作用使保护膜受到破坏而彼此结合起来，越聚越大，最后在重力和电场力的双重作用下，聚集的渣粒子沿极板沉降至罐的底层，间断排入废渣罐，上层为脱氮基础油。
电精制沉降罐的结构主要包括：罐体组合式正、负电极板、电精制变压器、聚四氟乙烯绝缘吊挂附件等（见图2）。
电气设计包括：电精制罐电极板的设计、电精制工作电流的监视设计、电精制变压器的设计三大部分，特别是对稳定工作电压，限制短路电流，电精制变压器的保护及电极板吊挂的绝缘等方面进行了重点设计，充分保证了电精制沉降罐的安全平稳运行。
4工业化设计4 .1主要技术特点（1）油与脱氮剂的反应，在静态混合器中进行。静态混合器的选型至关重要。混合强度过高会造成电精制沉降分离困难，混合强度过低又会影响反应深度，造成脱氮剂的浪费。通过摸索和实践，在理论指导下计算选择合适的混合强度，成功解决了静态混合器的选型问题。
（2）为确保油与渣的沉降分离，提高脱渣率，通过计算和分析，将沉降时间确定为2 .5～3 h ，有效地将油和渣分离开。
（3）实验室中油与渣的分离采用的是间歇式的操作方法。工业化生产要实现油与渣的分离必需实现连续化操作。通过对电化学精制装置的考察及对实验室电精制沉降分离过程的观察，查对有关文献资料，采用了与目前国内普通电化学精制不尽相同的方法，圆满地解决了实验室间歇式操作向工业连续化大生产转化的难题。
（4）为减小油与渣分离的难度，电精制沉降罐的设计考虑到废渣凝点高，粘度大的特点，采用立式罐结构，便于流动。
4 .2工业应用试验装置的改扩建在50 kt/a工业应用试验装置扩建至100 kt/a时，对工艺作了进一步的完善。
（1）脱氮剂及废渣的腐蚀问题在原装置生产中表现较为突出，在扩建改造中，选用超低碳合金腐蚀问题得以减缓。
（2）脱氮剂和废渣的输送由原来的桶装、人工搬运改为汽车槽车和机泵输送，大大降低了劳动强度，也减少了剂的浪费，消除了因泄漏破损引起的有关环保问题。
（3）电精制沉降罐的电极及内构件由原来的板式改为杆式结构，不仅方便维护、维修，同时也杜绝了原来电精制罐电极棒时常泄漏的现象，沉降分离效果亦优于原电精制沉降罐。
5应用前景及效益分析荆门石油化工总厂采用液相脱氮工艺技术后，不仅实现了基础油从不达标到生产出符合深度精制要求的基础油的转换，而且为产品调和带来更为可观的经济效益创造了条件。用该技术生产MVI、HVI普通精制油比纯白土精制工艺加工脱氮工艺在剂油比为400、白土用量1 条件下与纯白土精制工艺5 白土用量产品质量相当，脱氮工艺减少白土用量80 ，加工费用下降/t ，而脱氮剂剂耗增加费用32 RMB/t ，三者综合可增加效益46 RMB/t.
生产深度精制的MVIS、HVIS油，采用脱氮工艺，当剂油比提高到140～200可满足要求，此时加工成本与纯白土工艺所得普通精制油MVI、HVI的成本大致相当。而传统工艺生产深度精制油MVIS、HVIS的加工成本比普通精制油MVI、HVI增加100～150 RMB /t.由此可见，采用脱氮工艺生产深度精制油具有明显的经济效益，如按总计算，采用脱氮工艺生产深度精制油，有明显的经济效益。
6结束语（1）润滑油基础油液相脱氮工艺属国内首创，该工艺流程简单、技术可靠、投资省、工业化生产操作方便，可以推广。
（2）实验室及工业化生产数据表明，WSQ2高效保硫脱氮剂对南阳油，江汉油，西江油，大庆油及其它润滑油基础油均有较好的脱氮保硫性能。
（3）剂油比的变化直接影响基础油的脱氮效果，工业化生产中，剂油比的选择要根据基础油的碱性氮含量作相应的调整，不可片面追求脱碱氮率，造成产品质量过剩，以获得最佳经济效益。
（4）采用脱氮工艺生产的基础油达到了MVIS深度精制基础油的标准。用此基础油调制成品润滑油时，可减少添加剂用量，并可调出SF、CD级内燃机油。与传统的白土精制工艺相比，该工艺可减少白土用量80 左右，提高精制油收率1 以上。脱氮工艺优于传统的白土补充精制工艺，经济效益显著。
1羊依智等。石油炼制与化工，1998， 29（7）：1～3（编辑漆萍）