低温吸附技术在脱氮油精制中的应用

（中国石化荆门分公司，湖北 荆门 448002）

摘要：采用具有节能降耗的低温吸附剂代替白土，对荆门石化脱氮油进行较低温度下的补充精制，试验结果表明：减二线脱氮油加入0.5%低温吸附剂与加入2.5％白土的脱碱氮效果相当，减三线脱氮油加入0.5%低温吸附剂与加入3.0％白土的脱碱氮效果相当。在达到相当的精制效果情况下，脱氮―低温吸附技术与脱氮―白土精制工艺相比，减二线油和减三线油综合效益分别达到52.875元/吨和78.875元/吨。该工艺具有技术简单、能耗低、操作费用低、固体废物排放明显减少等优点。

关键词：低温吸附；白土精制；吸附剂；基础油

中图分类号：TE624.54 文献标识码：A

0 前言

油基础油是由烃类组成的复杂混合物。其氧化安定性不仅和烃类物质有关，还与非烃类物质（主要是含硫和氮的杂环化合物）有关。有人用多元逐步回归分析方法对实验数据进行处理，得出关联式表明：碱性氮对氧化安定性有负影响，而且碱性氮对氧化安定性的影响较大，因此补充精制工艺中脱除基础油中的碱性氮化物非常有必要。

采用不同补充精制工艺得到的基础油质量差异较大，在考虑基础油质量的同时，应兼顾生产成本、产品收率。脱蜡油的加氢补充精制产品收率高，生产成本低，但主要缺点表现在加氢补充精制工艺脱氮率低，脱硫率高，氧化安定性不好；而脱氮工艺大大地降低了基础油的碱氮含量，并相对保留了天然抗氧化的硫化合物，因此其氧化安定性大大提高。荆门石化现有的脱氮-白土精制工艺生产的产品质量好，但与加氢补充精制相比，基础油收率低，而且还易造成脱氮残渣和白土污染，同时生产成本较高。在现有的基础上稍加改进，利用简单易行的方法将脱氮基础油进行补充精制，同时达到产品质量好和加工成本低的目的，成为解决问题的根本。

1 脱氮基础油低温吸附剂技术

1.1 传统脱氮基础油精制技术存在的问题

荆门石化进行了脱氮油后补充精制工艺研究，脱氮油加氢补充精制产品质量较好，收率较高，但需增加脱氮油的沉降时间或采用过滤措施，以避免少量脱氮残渣沉积在反应器顶部，造成压降上升；脱氮油溶剂补充精制产品质量较好，收率较高，但产品油中的极性物质较难抽提干净[1]。

1.2 低温吸附剂吸附原理[1]

湖北武汉一家企业自主研发的一种低温吸附剂RUN－420吸附剂与白土类似，是一种粉状多孔物质，可对油品中的极性物质进行吸附分离，在40～90 ℃时对碱氮络合物具有更强的吸附选择性，其容量相当于白土的10~15倍。低温吸附剂专门针对液相脱氮工艺开发，吸附能力强而精制能力弱（与白土比），因此应用时可减少固体料的消耗。由于RUN-420低温吸附剂与白土的物性指标相近，所以在输送、贮运、操作调节方法等方面也与白土相同，装置改造投资较少。

1.3 低温吸附剂的质量指标和使用方法

低温吸附剂的质量指标见表1。

表1 RUN-420吸附剂质量指标

按照工艺指标要求，将该产品计量后加入到经液相脱氮后的脱氮油中，在温度80～90 ℃条件下，搅拌混合30 min后，经过滤机滤去吸附剂残渣，残渣回收再生进行无害化处理。

（注：作者简介：黄灏（1969-），男，高级工程师，1992年毕业于抚顺石油学院石油加工专业，主要从事油生产工艺技术服务和相关产品配方开发工作，已公开8篇。）

1.4 低温吸附技术工艺流程

液相脱氮低温吸附技术是在油基础油脱氮精制技术基础上发展起来的、更加完善的成套脱氮专利技术――“液相脱氮－低温吸附组合工艺”。采用保硫脱氮精制剂专利技术脱去大量碱性氮化物，再用新型低温吸附剂RUN-420完全取代液相脱氮－白土补充精制工艺中白土，在80～90 ℃温度下吸附脱氮油中的有害物质（可以不开加热炉）。RUN-420吸附剂使用温度低、加入量仅0.5％左右，具有节能、收率高、工艺简单、废渣较少、加工成本低等特点[2]。低温吸附技术能涵盖白土精制的各项精制功能，能有效脱除胶质、沥青质、溶剂、机杂和水分，对石蜡基、中间基和环烷基以及各种油混炼的基础油均适用。液相脱氮－低温吸附精制工艺可使白土过滤装置能力提高50％左右，并减少2/3滤纸和滤布用量，明显减轻操作人员的劳动强度。

原料油经过换热器后与来自脱氮剂罐的脱氮剂在静态混合器中充分混合反应，反应后混合油进入沉降罐中经过电场系统沉降精制，脱氮油从电精制罐顶部排出，经过白土或微量RUN-420吸附剂补充精制得到脱氮精制油。从电精制罐底部排出的脱氮酸渣、白土或吸附剂精制脱氮油后的含油废白土或吸附剂，分别采用专利回收技术回收相关产品。低温吸附剂技术工艺原则流程见图1。

图1 低温吸附剂技术工艺原则流程

1.5 低温吸附剂在国内炼厂应用情况

目前国内脱氮油后精制采用低温吸附技术代替白土精制的厂家主要有大庆石化、大连石化和燕山石化。

大连石化应用低温吸附工艺以后，油基础油精制生产的能耗、剂耗、产品质量等明显改善，主要体现在以下几个方面：①加热炉停运，节能效果明显，能耗降低45％；②产品收率提高，增加了企业效益；③减少白土废渣排量80％，而且吸附剂的废渣可以回收处理后再利用，实现“零”排放，具有较高的环保效益；④产品性质明显改善，满足油基础油的质量标准要求；⑤工艺流程改造范围小，投资少，回收周期短；⑥操作控制优化，生产运行平稳[3]。

燕山石化使用与RUN-420吸附剂同类型的低温吸附剂BLS-X100在油白土精制装置上进行应用。燕山石化对白土精制工艺进行改造，增设了以WSQ-2为脱氮剂的液相脱氮系统，先后应用了液相脱氮－白土联合工艺技术和液相脱氮－低温吸附技术。比较两种脱氮工艺条件和产品性能的情况可见：液相脱氮－低温吸附技术取代液相脱氮－白土联合工艺技术，即低温吸附剂替代白土后，得到的产品质量相当，固体料的加入量进一步减少，加热炉出口温度降低了45～65 ℃，从而降低了职工劳动强度，实现了节能减排[4]。

2 RUN-420低温吸附剂评价

随着低温吸附技术在国内同类装置上的成功应用，荆门石化希望采用该技术，首先就是要在实验室对RUN-420低温吸附剂的应用效果进行评价。

2.1 实验室评价

取荆门石化白土装置馏出口减二线脱氮油、减二线脱氮―白土油、减三线脱氮油和减三线脱氮―白土油，均分析颜色、碱氮和中和值。将减二线装置脱氮油、减三线装置脱氮油和实验室加0.5％荆门石化脱氮剂精制后的精制油分别加入不同剂量的白土或低温吸附剂，按照表2的吸附工艺条件，氮气保护，搅拌过滤，也均分析颜色、碱氮和中和值，部分样品分析旋转氧弹值（RBOT）。低温吸附剂评价试验结果见表3。

表2 吸附工艺条件

表3 低温吸附剂评价试验结果

从表3可见：(1)低温吸附剂和白土均能大幅降低脱氮油的中和值；(2)减二线装置脱氮油加入0.5%低温吸附剂与加入2.5％白土的脱碱氮效果相当，减三线装置脱氮油加入0.5%低温吸附剂与加入3.0％白土的脱碱氮效果相当；(3)减二线装置脱氮油加入0.5%低温吸附剂与加入2.5％白土的氧化安定性或生产装置加入2.79％白土的氧化安定性相当，减三线装置脱氮油加入0.5%低温吸附剂与生产装置加入3.5％白土的氧化安定性相当；(4)实验室加0.5％荆门石化脱氮剂精制后的精制油加入0.6％的低温吸附剂，得到的氧化安定性较好。

2.2 讨论

(1)由于减二线油低温吸附剂加入率只有白土加入率的1/5，最小达到1/8（装置曾经4％的白土加入率）左右，使得低温吸附剂对油品的脱色效果较白土有时会略差0.5个色号或以下。 (2)实验室加0.5％荆门石化脱氮剂精制后的精制油，由于比生产装置脱氮剂加入量0.3％要大，精制油的碱性氮下降明显。加入0.6％的低温吸附剂后，得到的氧化安定性较好，而中和值并不比装置脱氮油加入0.5％的低温吸附剂高。表明可以增大脱氮剂加入率，小幅增加低温吸附剂加入量，从而可以达到生产旋转氧弹值达到200 min以上减二线基础油的目的。

3 经济效益和社会效益分析

根据评价结果，荆门石化采用低温吸附技术与白土精制达到相当精制效果的技术经济性比较见表4。

表4 两种脱氮油精制工艺技术经济性比较

注：白土价格1050元/吨，基础油价格5500元/吨，燃料价格3000元/吨，吸附剂价格6500元/吨。废白土含油率按45％计，废吸附剂含油率按50％计，每千克标油成本按2.2元计。从表4可见：在达到相当的精制效果情况下，采用脱氮―低温吸附技术与脱氮―白土精制工艺相比，由于精制油收率的提高（基础油损失少）和精制温度的降低（节省燃料费），减二线油和减三线油脱氮―低温吸附工艺成本比脱氮―白土精制工艺成本分别减少52.875元/吨和78.875元/吨，即减二线油和减三线油综合效益分别达到52.875元/吨和78.875元/吨。如果按照年处理量10万t计，则直接经济效益达500万元以上。另外，由于吸附剂与白土相比用量减少70％以上，可以使滤机处理能力明显提高，为提高装置处理量解除了一个重大瓶颈。

脱氮油低温吸附工艺技术的社会效益主要体现在固体废料的减少方面。从固体料单耗看，荆门石化白土装置加入量达到3.5％，按年加工基础油10万t计，废白土量达到3500 t，采用脱氮油低温吸附工艺技术，固体废料将减少70％以上，社会效益显著。另外，滤布和滤纸的消耗量相应减少，职工劳动强度明显降低，装置环保压力减轻。

4 结论

(1)在中国石化荆门石化中间基油基础油的精制中，应用RUN-420吸附剂替代白土，在所得产品质量相当的情况下，固体料的加入量进一步减少，加热炉出口温度降低，甚至可以采用少量蒸汽加热，停掉加热炉，从而实现了节能减排。

(2) 在达到相当的精制效果情况下，采用脱氮―低温吸附技术与脱氮―白土精制工艺相比，减二线油和减三线油综合效益分别达到52.875元/吨和78.875元/吨。如果按照年处理量10万t计，则直接经济效益达500万元以上。还可以使滤机处理能力明显提高，滤布和滤纸消耗量相应减少，职工劳动强度明显降低，装置环保压力减轻。

参考文献：

［1］ 黄灏，苏光华，邱继军.脱氮基础油后精制方法研究［J］.油,2003,18(1):31-35.

［2］ 夏明桂.油基础油脱氮－低温吸附组合工艺［J］.炼油技术与工程,2006,36(6):38-42.［3］ 姚庆，屈清洲，刘学枕，等.低温吸附工艺在油精制生产中的节能应用［J］.中外能源,2006,11(2):82-86.

［4］ 楼剑常，李宏茂，张映旭.油基础油三种脱氮工艺的工业应用［J］.炼油技术与工程,2005,35(12):33-35.

THE APPLICATION OF LOW-TEMPERATURE ADSORPTION TECHNOLOGY IN THE REFINING OF DENITRIFIED OIL

HUANG Hao

(SINOPEC Jingmen Company, Jingmen 448002, China)

Abstract:The denitrified oil from SINOPEC Jingmen Company was refined by using the low-temperature adsorbent instead of clay. The test results indicated that the effect of removing the basic nitrogen compounds by using 0.5% low-temperature adsorbent is equal to that of using 2.5% clay for the vacuum cut 2 denitrified oil, and the effect of removing the basic nitrogen compounds by using 0.5% low-temperature adsorbent is equal to that of using 3.0% clay for the vacuum cut 3 denitrified oil. In case of the same refining effect, the benefits brought the low-temperature adsorption technology for the vacuum cut 2 denitrified oil and the vacuum cut 3 denitrified oil are 52.875 RMB percent ton and 78.875 RMB percent ton, respectively. This technology has the advantages of relatively simple technology, economized energy consumption, lower operation costs and reduced exhaust emission.

Key Words:low-temperature adsorption; clay treatment; adsorbent; base oil