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环烷基原油的加工技术...

发布日期:2015-08-31 00:00 来源:http://www.huijiacompany.com 点击:

  环烷基原油属稀缺资源,储量只占世界已探明石油储量的2.2%,被公认为生产电气绝缘油和橡胶油的优质资源。全球目前只有中国、美国和委内瑞拉等国家拥有环烷基原油资源,中国存在于新疆油田、辽河油田、大港油田以及渤海湾等地区,较为丰富,对今后石油工业及相关用油行业的发展十分有利。为此,介绍了环烷基原油的特性并对其加工工艺及应用情况进行了系统介绍。


  环烷油是以环烷烃为主要组份的混合物,所以它没有统一的分子式,而只能用一个有代表性的模型来代表。环烷油是对饱和环状碳链结构烃类的一种通俗称呼,专业语汇中通常称为环烷基油。由于其主要特征是分子中有一个或多个饱和环状碳链,外观呈油状液体,所以称为环烷油。也可以用如下的方法来理解:环——指构成烃分子的碳链为环状,烷——烷烃的称谓,意指其碳链为饱和链,不含双键结构。油——对粘性液体状态的称呼。所以“环烷油”的名称是对环烷烃类混合物的一种简称,环烷油通常来自天然的矿物油


  环烷基的称谓是石油行业对某些具有特殊结构的天然矿物油的一种称呼,通常是指在这种石油中,含有大量的饱和环状碳链结构分子,它们可能是五元环、六元环,也可能是多种环连接在一起的多环结构。如果这种环状结构的分子达到一定的比例,石油行业就通常称它们属于环烷基,如环烷基原油、环烷基馏份油、环烷基润滑油、环烷基变压器油、冷冻机油、橡胶油等等。所以,“环烷基”乃一种属性称谓也。


  1 环烷基原油的加工


  环烷基原油具有蜡含量低、酸值高、密度大、粘度大、胶质、残炭含量高以及金属含量高等特点,其裂解性能很差,不能作为催化原料,然而是生产沥青的优质原料,所以环烷基原油的装置工艺设置是按照燃料—沥青—润滑油型路线安排的。其加工工艺流程为:常减压蒸馏、加氢脱酸、糠醛精制、络合脱氮、白土精制生产常三、减二、减三线及残渣基础油料,然后经过调合生产出润滑油产品。


  加氢反应也是当前石油炼制的重要技术手段,世界环烷基润滑油的生产,90%以上采用加氢工艺。根据油源的不同,加氢的目的不同,一般分为加氢处理,催化脱蜡和加氢补充精制。特别是多环芳烃含量推出标准IP346后,加氢技术在环烷基油品生产上的应用就变得不可取代。环烷基油通过加氢反应,可有效提高粘度指数,进一步降低凝点,降低色度、甚至达到无色,从而扩大了其应用范围。


  2 环烷基油的应用与发展


  基于自身特性,环烷基油在调制一些润滑油产品,如变压器油、橡胶填充油及冷冻机油等,有着其它种类基础油无法比拟的优势。许多用户,如国内外大型变压器制造商,都指定用环烷基油产品。


  2.1变压器油


  变压器油按凝固点分为10号、25号和45号3种牌号,环烷基油凝固点低,按上述工艺制备的基础油料,凝固点通常在-30℃以下,可直接生产25号产品,稍加处理就可以生产45号产品。而其它种类基础油需要脱蜡、甚至深度脱蜡才能满足要求,由此可见,用环烷基油生产低凝变压器油或其它低凝油品有着得天独厚的优势。


  变压器油的主要作用是绝缘和冷却散热,粘度对散热效果影响甚大,粘度越小流动性就越好,散热效果也越好。我国规定10号和25号变压器油的40℃运动粘度不大于13mm2/s,45号变压器油的40℃运动粘度不大于11mm2/s。由于环烷基油粘度指数低,在变压器温度升高时,粘度迅速下降而加快循环速度,从而提高散热效果。


  氧化安定性同样是变压器油的重要性能,为了提高油品的氧化安定性,通常加入氧化抑制剂,但氧化抑制剂的加入,也会影响到变压器油的耐电压和介损性能,因此抑制剂的加入量受到了严格限制。国外则有根据抑制剂加量对变压器油进行划分的,如IEC标准,将变压器油分为加抑制剂和未加抑制剂两大类。


  减少抑制剂加量或不加抑制剂,是变压器油的发展趋势,尤其是超高压变压器油,倾向于不含抑制剂。对于Ⅰ类和Ⅱ类变压器油,基础油就要求具有良好的氧化安定性,只有环烷基油经过适当处理或加入适量的芳烃类基础油,就可达到氧化安定性的要求,同时还可以满足超高压变压器油析气性的要求。         
  2.2橡胶填充油


  橡胶是富有弹性且具有韧性和相当强度的高聚物,系长分子链结构,要使橡胶具有良好的加工性能,须使分子间各链段彼此能容易滑动,为实现这个目的,一般采用添加橡胶油的方法。橡胶油是合成橡胶和橡胶制品行业的重要原材料或橡胶加工中的重要助剂,分为石蜡基、环烷基和芳香基三大类。理想的橡胶油应具备以下条件:相容性好,挥发性低,易加工性、抗损伤性和润滑性良好,对硫化胶的物理性能无不良影响,乳化性能好,污染少,无毒性,安定性好,来源充足和价格适中等。相比较而言,石蜡基橡胶油抗氧化、光安定性好,但石蜡基橡胶油的乳化性、相容性和低温性较差;芳香基橡胶油相容性最好,所得橡胶产品强度高,可加入量大,价格低廉,但它的颜色深、污染大、毒性大,随着环保要求的提高将逐步被淘汰;而环烷基橡胶油则兼具石蜡基、芳香基特性,乳化性、相容性好又无污染、无毒害,适应的橡胶品种较多,应用范围广泛,因此是理想的橡胶油品种。特别是通过加氢反应,能生产出无色的KN系列橡胶填充用油,为橡胶工业生产白胶及浅色胶提供了优质原料,从根本上解决了以往只能生产“黄胶”而不能生产“白胶”的问题。为此,从世界橡胶填充油的发展趋势来看,最终结果是环烷基橡胶填充油的需求量将越来越大,经过高压加氢的低芳烃环烷基橡胶油会受到欢迎,最终成为市场的主流产品。


  2.3冷冻机油


  冷冻机油是制冷压缩机专用润滑油,是制冷系统中决定和影响制冷功能和效果的至关重要的组成部分。高质量的冷冻机油不仅必须具备与制冷剂共存时优良的热化学安定性和相溶性,还必须兼有优良的低温流动性、润滑性及抗泡性,而且易于生产,原料来源可靠,对环境无污染。制冷压缩机所用制冷剂以R12、R134a和R600a三种为主,随着环保进程的推进,R600a制冷剂将成为主流,经实验表明,环烷基基础油与该制冷剂具有良好的相溶性及热化学安定性。以克拉玛依环烷基原油减压二线馏分油为原料,经过高压加氢反应,可制备出满足德国DIN51503 VG46标准的冷冻机油。


  2.4润滑脂类


  环烷基基础油与金属皂类的亲合力较大,所生产的润滑脂不易析出油分;而且环烷基油凝固点低,是生产低温润滑脂不可缺少的原料。


  2.5其它润滑油


  苯胺点低、溶解度高、低芳烃含量也是环烷基油的特点,这些特点使得环烷基油在许多润滑油产品的应用中,有着其它基础油无法比拟的优势。如高溶解度使得制备乳化型金属加工液更加容易,所配制的乳化液稳定性优良,不易分层。既具有芳烃的部分性能,又无芳烃的毒性,因此环烷基油又是一种环保、安全的产品,在橡胶行业和油墨制造中,可替代芳烃油而解决环保问题。此外,环烷基油还可用于生产压缩机油、船用气缸油、低凝液压油及车辆减震器油等产品。


  3 使用环烷基油应注意的问题


  环烷基油的许多特点,是其它基础油所不具备的,因此使用环烷基油生产的润滑油产品,应尽量避免与使用其它基础油生产的油品混合,以免产品优势性能受到影响。如石蜡基原油的混入对环烷基原油低温性能的影响非常敏感。经试验得知,少量的石蜡基油混入会严重影响环烷基原油中轻质和中质润滑油产品的低温性能。在石蜡基油混入量达到6%时,轻质环烷基润滑油的凝点会从-60℃迅速上升到-28℃,使产品的低温性能优势消失。


  综上所述,环烷基原油具有粘度高、沥青多、含蜡少、馏分油几乎不含蜡的特点,是其它原油所不具备的;馏分油凝固点低,低温流动性好,无需脱蜡就能够满足许多低温油品的要求,更是其它原油无法比拟的;具有芳烃油的特点,但无芳烃油的毒性,可替代芳烃油使用而成为环保型石油产品,又是其一大特性;富含环烷烃,是生产环烷基润滑油的唯一原料来源,更显其珍贵性。通过高压加氢,可有效提高其馏分油的粘度指数,满足大部分润滑油产品的要求,而且能够生产出无色油料,为橡胶行业提供了有力支持。总之,环烷基原油是非常宝贵、使用价值极高的石油资源。