中壓加氫工藝制備變壓器油的研究

張海洪，徐巖峰，秦一鳴，郭莎莎

(中海油(青島)重質油加工工程技術研究中心有限公司，山東 青島 266555)

中壓加氫工藝制備變壓器油的研究

張海洪，徐巖峰，秦一鳴，郭莎莎

(中海油(青島)重質油加工工程技術研究中心有限公司，山東 青島 266555)

文章以中海油環(huán)烷基常二線和減一線餾分油的混合油為原料，采用中壓加氫工藝(加氫處理-加氫補充精制)制備變壓器油基礎油，加入已開發(fā)的添加劑復配體系，調合成品變壓器油。結果表明，在加氫處理反應溫度為基準+5℃，加氫補充精制反應溫度為基準溫度條件下，變壓器油基礎油收率90.2%，輕柴油收率9.0%，石腦油收率1.4%，氫耗1.38%，氣體損失0.78%；通過中壓加氫工藝生產調合的變壓器油成品性能滿足GB 2536-2011標準要求，相比直接銷售常二線和減一線餾分油，經濟效益明顯。

環(huán)烷基變壓器油；中壓加氫；添加劑

0 引言

隨著國民經濟的高速發(fā)展，輸變電線路日益增加及農網不斷增容擴建，與之配套的變壓器油需求量也呈逐年增加趨勢[1]。變壓器油由具有特定分子量的烷烴、環(huán)烷烴及芳香烴化合物組成，主要起到絕緣、散熱冷卻、信息載體和消弧作用。目前常見的變壓器油生產工藝主要是加氫脫酸-糠醛抽提-白土補充精制聯(lián)合工藝和全氫型工藝，兩種工藝各有利弊，隨著環(huán)保等法規(guī)日趨嚴格，加氫工藝成為近幾年研究的熱點[2]。目前加氫工藝主要為高壓加氫工藝和中壓加氫工藝，雖在高壓下芳烴更易飽和，但受制于高壓加氫工藝一次投資較大[3-4]，有部分煉廠更傾向于中壓加氫工藝生產變壓器油。

渤海灣沿線，中海油擁有豐富的環(huán)烷基原油資源，其中部分原油的常二線、減一線餾分油是生產變壓器油的良好原料。為充分利用此部分極為寶貴的環(huán)烷基原油資源，提高經濟效益，文章以環(huán)烷基常二線和減一線餾分油為原料，采用中壓加氫工藝生產變壓器油基礎油，加入優(yōu)選的高效復合添加劑配方調合滿足GB 2536-2011標準的變壓器油產品。

1 試驗部分

1.1主要分析方法及試驗裝置

本試驗采用的主要分析項目、分析方法和主要儀器裝置及生產廠家見表1和表2。

表1 分析項目及分析方法

表2 試驗裝置及廠家

1.2原料性質

采用中海油某煉廠常減壓裝置的常二線和減一線餾分油，并按照比例進行調合，調合后原料油性質如表3所示。

表3 調合原料油性質

表3(續(xù))

芳烴是變壓器油重要組分，能溶解變壓器油運行過程中產生的油泥和氣體，而且是一種天然的抗氧劑，適宜的芳烴含量和芳烴組成是優(yōu)質變壓器油的重要保證。由以上數據可知，調合原料油密度(20 ℃)為0.9162 g/cm3，碳型分布中CA值20.7%，屬于典型的環(huán)烷基油餾分油。由于芳烴含量較高，若采用傳統(tǒng)的糠醛抽提-白土補充精制工藝，則變壓器油基礎油收率低，芳烴含量高，影響產品的氧化安定性。為靈活控制變壓器油的芳烴含量及結構組成，更適宜采用全加氫工藝。

1.3催化劑裝填方案

采用400 mL固定床加氫試驗裝置進行中試試驗，因原料油芳烴含量較高，催化劑均采用稀釋法裝填。具體裝填步驟如下：

(1)對原料罐、反應器、產品罐、高低分緩沖罐、氣提塔等進行清洗，確認工藝流程；

(2)將處理劑、精制劑、惰性瓷球按照催化劑的分配比例進行反應器裝填，裝填示意圖如圖1所示。

圖1 催化劑裝填示意圖

2 結果與討論

2.1基礎油制備

硫化、鈍化結束后，更換為調合原料油，經過中壓加氫處理-加氫補充精制工藝制備變壓器油基礎油。試驗以催化劑A為加氫處理催化劑，催化劑B為加氫補充精制催化劑，試驗過程中采用氫氣一次通過工藝，按照既定條件進行試驗，工藝條件和產品典型性質分析如表4和表5所示。

表4 操作條件及產品分布

表5 ≥280℃餾分典型性質

由以上數據可知：

(1)從操作條件和產品收率分布來看，在目前的操作條件下，加氫反應較緩和，產品總收率在100%到100.6%之間。其中變壓器油基礎油收率在90%左右，≤180 ℃餾分收率不超過1.5%；

(2)改變反應溫度，油品性質呈現規(guī)律性的變化，即隨著溫度升高，油品密度(20 ℃)、折光(20 ℃)均降低，油品中芳烴含量也降低，同時產品的析氣性數值變大；

(3)空速為0.5 h-1，加氫處理反應溫度基準溫度和基準+5 ℃均可以得到不同芳烴含量且基本性質滿足GB 2536-2011標準要求的通用變壓器油基礎油；

(4)提高空速為0.8 h-1，同時提高加氫處理反應溫度為基準+10 ℃，產品基本性質依然滿足GB 2536-2011標準要求。

以工藝條件C進行物料衡算，數據如表6所示。

表6 物料衡算

2.2成品油調合及效益核算

綜合考慮反應溫度及處理量(空速)，以工藝條件C制備100 kg基礎油，加入開發(fā)的高效復合添加劑配方(加入量≯0.33%)，調合成品變壓器油分析產品性質并進行經濟效益核算，數據如表7和表8所示。

表7 變壓器油性質分析

表8 經濟效益核算 元/噸

由以上數據分析可知，調合的成品變壓器油滿足GB 2536-2011各項指標要求，按照90%的收率，扣除添加劑及調合、運輸成本，噸油收益約在1300元，且變壓器油屬于免消費稅的產品，總體經濟效益明顯。由于西電東送的國情及農村電網改造，國內已建成了多條世界電壓等級最高的輸變電線路并將進一步發(fā)展，變壓器油成為近年來產量增長較快、質量不斷提高、新品種不斷出現的特種潤滑油產品，因此本研究開發(fā)的生產技術及變壓器油產品有著良好的應用前景。

3 結論

(1)以環(huán)烷基常二線和減一線餾分油的調合油為原料，采用中壓加氫處理-加氫補充精制工藝可制備變壓器油基礎油；

(2)在加氫處理反應溫度為基準+5℃，加氫補充精制反應溫度為基準溫度條件下，變壓器油基礎油收率90.2%，輕柴油收率9.0%，石腦油收率1.4%，氫耗1.38%，氣體損失0.78%；

(3)相比直接銷售常二線和減一線餾分油，通過中壓加氫工藝生產、調合成品變壓器油后銷售，附加值較高，經濟效益明顯。

[1] 付玉娥.中國變壓器油市場研究[C]//2010大連潤滑油技術經濟論壇論文專輯，2010：9-12.

[2] 唐曉東，李林，崔盈賢，等. 糠醛精制變壓器油工藝優(yōu)化研究[J]. 潤滑油，2006，21(6)：24-27.

[3] 張海洪，郭莎莎，秦一鳴，等. 環(huán)烷基餾分油生產變壓器油的研究[J]. 潤滑油，2016，31(3)：46-49.

[4] 任建松，馬莉莉.環(huán)烷基潤滑油高壓加氫生產技術適應性分析[J]. 潤滑油，2015，30(4)：53-57.

[5] GB/T 7595-2008 運行中變壓器油質量[S].2009.

[6] GB 2536-2011 電工流體 變壓器和開關用的未使用過的礦物絕緣油[S].2012.

Study on Preparation of Transformer Oil by Medium Pressure Hydrogenation

ZHANG Hai-hong, XU Yan-feng, QIN Yi-ming, GUO Sha-sha

(CNOOC (Qingdao) Heavy Oil Process Engineering & Technology Research Center Co. Ltd., Qingdao 266555, China)

Using the medium pressure hydrogenation process (hydroteating - hydrofinishing), the base oil of transformer oil was prepared with the mixed oil of atmospheric cut 2 and vacuum cut 1 of CNOOC naphthenic base oil as raw material, transformer oil was blended by adding the developed mixed additives. The experimental results show that, with hydrotreating reaction temperature of(basis+5)℃ and hydrofinishing reaction temperature of(basis)℃, the products yields of base oil, light diesel, naphtha are 90.2%, 9%, 1.4%, respectively, hydrogen consumption is 1.38%, gas losses is 0.78%; The performance of transformer oil produced by the medium pressure hydrogenation process can meet the GB 2536-2011 standard requirement. Compared to direct saling distillates, there is much economic benefit by saling transformer oil.

naphthenic base transform oil; medium pressure hydrogenation; additive

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.05.014

1002-3119(2017)05-0061-04

TE624.431

A

2017-05-19。

張海洪，工程師，2011年畢業(yè)于中國石油大學(華東)化學工程與技術專業(yè)，獲工學碩士學位，主要從事潤滑油、重油催化劑及加氫工藝研究工作，2015年獲中海油氣開發(fā)利用公司科技進步獎特等獎，公開發(fā)表論文6篇。E-mail ：zhanghh3@cnooc.com.cn