润滑油-1分解教案资料.ppt
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1、润滑油-1分解中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)概述概述润润滑滑剂剂是是一一类类重重要要的的石石油油产产品品,所所有有带带有有运运动动部部件件的机器都需要润滑剂,否则就无法正常运行的机器都需要润滑剂,否则就无法正常运行润润滑滑剂剂的的产产量量约约占占石石油油产产品品总总量量的的2%左左右右,数数量量不不大大,但但品品种种繁繁多多,数数以以百百计计,对对其其质质量量要要求求非非常常严严格格润滑剂包括润滑剂包括润滑油润滑油和和润滑脂润滑脂现现代代的的石石油油润润滑滑油油产产品品,几几乎乎都都是是由由润润滑滑油油基基础础油油和用以改善各种使用性能的和用以改善各种使用性能的添加剂添加剂调制而成调
2、制而成2中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)一、润滑油的构成一、润滑油的构成润滑油基础油润滑油基础油+添加剂添加剂1、基础油、基础油矿物油、合成油矿物油、合成油矿矿物物油油:以以原原油油的的减减压压馏馏分分或或减减压压渣渣油油为为原原料料,根根据据需需要经过要经过脱沥青、脱蜡和精制脱沥青、脱蜡和精制而得到的润滑油基础油而得到的润滑油基础油2、添加剂、添加剂抗抗氧氧抗抗腐腐蚀蚀添添加加剂剂,粘粘度度指指数数改改进进剂剂,清清净净分分散散剂剂,降降凝剂,油性剂,抗磨剂,极压剂,防锈剂,消泡剂等凝剂,油性剂,抗磨剂,极压剂,防锈剂,消泡剂等3中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)二、润滑油基础
3、油的生产目标二、润滑油基础油的生产目标生产生产高粘度指数高粘度指数润滑油润滑油尽可能除去尽可能除去胶质、沥青质胶质、沥青质等非烃化合物等非烃化合物尽可能除去尽可能除去多环短侧链的化合物多环短侧链的化合物尽可能保留尽可能保留少环长侧链的化合物少环长侧链的化合物4中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)三、润滑油基础油的生产三、润滑油基础油的生产溶剂脱沥青溶剂脱沥青溶剂精制溶剂精制溶剂脱蜡溶剂脱蜡补充精制补充精制润滑油老三套工艺润滑油老三套工艺正序及反序工艺正序及反序工艺5中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)三、润滑油基础油的生产三、润滑油基础油的生产除去非理想组分除去非理想组分低温易析出低温
4、易析出白土或加氢白土或加氢6中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)渣油溶剂脱沥青渣油溶剂脱沥青一、目的一、目的渣渣油油中中含含有有一一部部分分高高粘粘度度的的大大分分子子烃烃类,是调制高粘度润滑油的组分类,是调制高粘度润滑油的组分但但渣渣油油中中富富集集了了原原油油中中大大部部分分的的胶胶质质、沥沥青青质质、金金属属等等非非理理想想组组分分,这这些些非非理理想想组组分分在在后后续续的的溶溶剂剂精精制制过过程程中中难难以除去以除去溶溶剂剂脱脱沥沥青青的的目目的的就就是是除除去去渣渣油油中中的的沥青质及部分胶质沥青质及部分胶质7中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)二、溶剂脱沥青的基本原理二、
5、溶剂脱沥青的基本原理相似相溶原理相似相溶原理小小分分子子烃烃类类对对烷烷烃烃、环环烷烷烃烃及及低低分分子子芳芳烃烃有有相相当当大大的的溶溶解度解度小分子烃类对胶质、沥青质则难溶或几乎不溶小分子烃类对胶质、沥青质则难溶或几乎不溶利利用用小小分分子子烃烃类类为为溶溶剂剂,脱脱除除沥沥青青质质及及部部分分胶胶质质等等非非理理想组分想组分8中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)三、影响溶剂脱沥青的因素三、影响溶剂脱沥青的因素1、温度的影响、温度的影响脱脱沥沥青青操操作作过过程程的的温温度度接接近近溶溶剂剂的的临临界界点点,溶溶剂剂的的溶溶解解度度随随温温度度的的变变化化很很大大,与与常常规规的的变变
6、化化规规律律相相反反,即即低低温温时溶解度大,而高温时溶解度小时溶解度大,而高温时溶解度小9中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)1、温度的影响、温度的影响从从-60到到约约23温温度度区区内内,体体系系呈呈两两相相,分分离离出出的的不不溶溶物物随随温温度度增增高而减少,即溶解度增大高而减少,即溶解度增大当当温温度度在在约约23到到40左左右右时时,两两相完全互溶成为均相溶液相完全互溶成为均相溶液温温度度高高于于40后后,又又开开始始分分为为两两相相,有有不不溶溶物物析析出出,随随温温度度升升高高,析析出出物增加物增加当当达达到到丙丙烷烷的的临临界界温温度度(97)时时,析析出出的的不不溶溶
7、物物为为100%,溶溶解解度度为为零,渣油与丙烷完全分离成两相零,渣油与丙烷完全分离成两相丙烷与渣油的丙烷与渣油的体积比为体积比为2:1哪个相区操作?哪个相区操作?10中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)1、温度的影响、温度的影响脱脱沥沥青青油油收收率率和和选选择择性性随随温温度度变变化化是是相相反反的的:随随温温度度升升高,溶解能力降低,选择性提高,脱沥青油收率下降高,溶解能力降低,选择性提高,脱沥青油收率下降11中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)2、溶剂组成的影响、溶剂组成的影响乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及其混合组分乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及其混合组分溶剂溶剂DAO收率()收率()DO
8、A收率()收率()DAO残炭()残炭()乙烷乙烷11.0789.00.08丙烷丙烷75.025.02.35丁烷丁烷88.811.25.12戊烷戊烷95.24.86.23不同低分子烷烃脱沥青的效果不同低分子烷烃脱沥青的效果12中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)2、溶剂组成的影响、溶剂组成的影响溶溶剂剂选选择择的的原原则则:根根据据原原料料性性质质及及对对脱脱沥沥青青油油的的性性质要求,选择合适的溶剂或混合溶剂组成质要求,选择合适的溶剂或混合溶剂组成溶溶剂剂溶溶解解度度增增大大,脱脱沥沥青青油油收收率率提提高高,但但选选择择性性下下降,质量变差降,质量变差乙乙烷烷的的蒸蒸气气压压高高,必必须
9、须用用耐耐高高压压的的设设备备,工工业业上上很很少用少用丙丙烷烷既既有有一一定定的的溶溶解解能能力力,又又有有一一定定的的选选择择性性,是是良好的渣油脱沥青溶剂良好的渣油脱沥青溶剂13中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)2、溶剂组成的影响、溶剂组成的影响丁丁烷烷以以上上的的烷烷烃烃对对渣渣油油溶溶解解能能力力强强,对对油油和和胶胶质质、沥沥青青质质的的选选择择性性差差,一一部部分分胶胶质质、沥沥青青质质仍仍未未脱脱除除,致使致使DAO质量差质量差DAO作作润润滑滑油油料料,要要求求残残炭炭值值低低(1.51.8%),宜宜用丙烷为溶剂用丙烷为溶剂DAO作作催催化化裂裂化化或或加加氢氢裂裂化化
10、原原料料,可可用用丁丁烷烷、戊戊烷烷或丙或丙/丁烷、丁丁烷、丁/戊烷为溶剂戊烷为溶剂14中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)3、溶剂比的影响、溶剂比的影响在在一一定定温温度度下下,溶溶剂剂比比很很小小时时,渣渣油油与溶剂几乎完全互溶与溶剂几乎完全互溶溶溶剂剂比比逐逐渐渐增增大大至至一一定定值值时时,即即有有部部分分沥沥青青析析出出,溶溶液液分分为为脱脱沥沥青青油油和和沥沥青青两两相相;随随着着溶溶剂剂比比增增大大,脱脱出出的的沥沥青青量量增增加加,油油收收率率下下降降,油油的的残残炭炭值值降低,质量变好降低,质量变好当当溶溶剂剂比比增增大大到到一一定定值值后后,如如再再增增加加溶溶剂剂比比
11、,由由于于溶溶剂剂量量大大,溶溶剂剂溶溶解解部部分分胶胶质质而而使使油油收收率率开开始始缓缓慢慢回回升升,此此时时脱脱沥沥青青油油因因含含部部分分胶胶质质,其其残残炭炭值值随油收率增加而增大,油的质量下降随油收率增加而增大,油的质量下降15中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)3、溶剂比的影响、溶剂比的影响在在一一定定的的温温度度下下,对对于于不不同同的的原原料料与与产产品品,有有适适宜宜的溶剂比的溶剂比溶溶剂剂比比大大小小是是决决定定溶溶剂剂脱脱沥沥青青过过程程经经济济性性的的重重要要因因素,一般在素,一般在48:1(体积比)(体积比)丙丙烷烷脱脱沥沥青青生生产产润润滑滑油油料料,倾倾向向
12、采采用用高高溶溶剂剂比比,一一般为般为8:1丁丁烷烷、戊戊烷烷或或混混合合溶溶剂剂脱脱沥沥青青生生产产裂裂化化原原料料时时,溶溶剂比一般为剂比一般为45:116中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)四、溶剂脱沥青工艺流程四、溶剂脱沥青工艺流程溶溶剂剂脱脱沥沥青青工工艺艺流流程程主主要要分分为为抽抽提提部部分分、溶溶剂剂回回收收部分部分 抽提塔的效率决定装置的产品收率和质量抽提塔的效率决定装置的产品收率和质量溶剂回收系统决定装置的投资及消耗指标溶剂回收系统决定装置的投资及消耗指标17中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)四、溶剂脱沥青工艺流程四、溶剂脱沥青工艺流程丙烷脱沥青的典型工艺流程丙烷
13、脱沥青的典型工艺流程二次抽提脱沥青工艺二次抽提脱沥青工艺可生产更多的润滑油料大庆常渣提高可生产更多的润滑油料大庆常渣提高10%一次抽提两段沉降脱沥青工艺一次抽提两段沉降脱沥青工艺产品质量容易调节产品质量容易调节二段沉降可增加轻脱沥青油的收率二段沉降可增加轻脱沥青油的收率18中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)溶剂精制溶剂精制一、目的一、目的脱脱除除大大部部分分的的多多环环短短侧侧链链芳芳烃烃和和胶胶质质,以以提提高高润润滑滑油油的的质质量量,使使其其抗抗氧氧化化安安定定性性、粘粘温温特特性性、残残炭炭值值和和颜颜色色符符合标准合标准二、润滑油精制的方法二、润滑油精制的方法酸碱、溶剂、吸附、
14、加氢酸碱、溶剂、吸附、加氢我国广泛应用我国广泛应用溶剂精制溶剂精制方法方法19中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)三、溶剂精制的原理三、溶剂精制的原理利利用用润润滑滑油油馏馏分分中中不不同同烃烃类类在在溶溶剂剂中中的的溶溶解解度度不不同同这一特点,将理想组分与非理想组分分开这一特点,将理想组分与非理想组分分开一一般般地地,非非理理想想组组分分在在溶溶剂剂中中的的溶溶解解度度大大,理理想想组组分在溶剂中的溶解度小分在溶剂中的溶解度小一一般般是是把把非非理理想想组组分分萃萃取取出出来来,理理想想组组分分留留在在提提余余液液中中,然然后后分分别别蒸蒸出出溶溶剂剂,得得到到提提余余油油(精精制制油
15、油)和抽出油和抽出油物理过程物理过程,溶剂可循环使用,溶剂可循环使用20中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)三、溶剂精制的影响因素三、溶剂精制的影响因素1、溶剂性质的影响、溶剂性质的影响(1)烃类在极性溶剂中的溶解规律)烃类在极性溶剂中的溶解规律胶质胶质多环芳香烃多环芳香烃少环芳烃少环芳烃环烷烃环烷烃烷烃烷烃芳环上侧链数增多,在溶剂中的溶解度减小芳环上侧链数增多,在溶剂中的溶解度减小烃类碳原子数增加,在溶剂中的溶解度减小烃类碳原子数增加,在溶剂中的溶解度减小21中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)1、溶剂性质的影响、溶剂性质的影响(2)理想溶剂应具有下列性质)理想溶剂应具有下列性质较较
16、强强的的选选择择性性,对对非非理理想想组组分分(芳芳香香性性较较强强的的物物质质和和极极性较强的物质)溶解,对理想组分不溶或少溶性较强的物质)溶解,对理想组分不溶或少溶有有一一定定的的溶溶解解能能力力,溶溶解解能能力力大大,溶溶剂剂用用量量小小,回回收收溶溶剂负荷小剂负荷小稳定性好,不易分解、氧化或缩合稳定性好,不易分解、氧化或缩合与原料沸点、密度差别大,便于溶剂回收、传质和分离与原料沸点、密度差别大,便于溶剂回收、传质和分离毒性小,腐蚀性小,来源容易,价格便宜毒性小,腐蚀性小,来源容易,价格便宜22中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)1、溶剂性质的影响、溶剂性质的影响(3)常用溶剂)常用
17、溶剂糠醛糠醛、苯酚、苯酚、N-甲基吡咯烷酮(甲基吡咯烷酮(NMP)糠糠醛醛毒毒性性低低,费费用用低低,来来源源易易得得,适适用用的的原原料料范范围围宽宽,乳乳化化性性能能差差,与与油油非非常常容容易易分分离离,选选择择性性较较其其他他两两种种溶溶剂剂稍稍好好,工工业业应应用用经经验验多多,因因此此糠糠醛醛是是润润滑滑油油精精制制过过程程中应用最广的溶剂,称为中应用最广的溶剂,称为糠醛精制糠醛精制23中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)2、温度的影响、温度的影响抽抽提提操操作作温温度度有有一一个个允允许许的的范范围围,其其上上限限是是体体系系的的临临界界溶溶解解温温度度,即即体体系系成成为为
18、单单个个液液相相的的最最低低温温度度,下限则是润滑油和溶剂的凝固点下限则是润滑油和溶剂的凝固点润润滑滑油油中中理理想想组组分分和和非非理理想想组组分分分分离离的的必必要要条条件件是是,油油和和溶溶剂剂必必须须分分成成两两相相,实实际际操操作作中中,精精制制温温度度应应比临界溶解温度低比临界溶解温度低2030临界溶解温度取决于临界溶解温度取决于原料组成、溶剂种类及溶剂比原料组成、溶剂种类及溶剂比24中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)2、温度的影响、温度的影响相同溶剂比,不同溶剂,临界溶解温度不同相同溶剂比,不同溶剂,临界溶解温度不同同同一一种种原原油油中中分分割割出出的的各各润润滑滑油油馏
19、馏分分,沸沸点点越越高高,临界溶解温度也越高临界溶解温度也越高原料油中稠环芳香烃越多,临界溶解温度越高原料油中稠环芳香烃越多,临界溶解温度越高随着烃类侧链长度的增加,临界溶解温度升高随着烃类侧链长度的增加,临界溶解温度升高随随着着芳芳香香环环和和环环烷烷环环数数的的增增加加,临临界界溶溶解解温温度度急急剧剧下降下降对不同原料油进行精制时,精制温度不同,对不同原料油进行精制时,精制温度不同,馏分重的、粘度馏分重的、粘度大的、含蜡量高的,精制温度应高一些大的、含蜡量高的,精制温度应高一些25中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)塔顶:温度高,新鲜溶剂,塔顶:温度高,新鲜溶剂,溶解度大,保证非理想
20、组分溶解度大,保证非理想组分的除去的除去塔中:温度降低,原来溶塔中:温度降低,原来溶解的非理想组分析出,形解的非理想组分析出,形成内回流成内回流塔底:温度最低,溶解度塔底:温度最低,溶解度小,保证抽余油的收率小,保证抽余油的收率2、温度的影响、温度的影响26中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)3、溶剂比的影响溶剂比的影响溶溶剂剂比比的的大大小小取取决决于于溶溶剂剂和和原原料料油油的的性性质质以以及及产产品品要求和抽提的方法要求和抽提的方法溶溶剂剂比比增增加加时时,溶溶剂剂量量增增加加,非非理理想想组组分分与与理理想想组组分的溶解量都增加分的溶解量都增加27中国石油大学(北京)中国石油大学(
21、北京)3、溶剂比的影响溶剂比的影响溶溶剂剂比比增增大大,溶溶剂剂量量增增大大,溶溶解解量量增增大大,精精制制油油VI提提高高,但收率下降但收率下降提提高高温温度度和和增增大大溶溶剂剂比比均均可可以以提提高高精精制制深深度度,所所以以同同一一油油品品达达到到同同一一精精制制深深度度时时,可可采采用用低低温温、大大溶溶剂剂比比,或或高温、小溶剂比高温、小溶剂比低低温温、大大溶溶剂剂比比:精精制制油油收收率率高高,选选择择性性好好;但但处处理理能能力下降力下降28中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)精制重质润滑油料时,一般采用大的溶剂比精制重质润滑油料时,一般采用大的溶剂比精制轻质润滑油料时,采
22、用较小的溶剂比精制轻质润滑油料时,采用较小的溶剂比一一般般轻轻质质油油料料的的溶溶剂剂用用量量为为130%150%,中中质质油油料为料为250%350%,重质油料为,重质油料为350%600%3、溶剂比的影响溶剂比的影响29中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)3 3、提取物循环、提取物循环 提取理想组分和中间组分,提高分离度,增加精制液收提取理想组分和中间组分,提高分离度,增加精制液收率。率。303040404 4、原料油中的沥青质含量、原料油中的沥青质含量 取取决决于于减减压压塔塔的的分分离离效效果果。沥沥青青质质不不溶溶于于溶溶剂剂,密密度度介介于于溶剂和原料之间。溶剂和原料之间。(高
23、真空、低炉温、浅颜色、窄馏分)(高真空、低炉温、浅颜色、窄馏分)30中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)5 5、抽提塔的效率、抽提塔的效率 转盘塔、填料塔转盘塔、填料塔糠醛精制内容:糠醛精制内容:原理:液液溶解原理:液液溶解溶剂:特点溶剂:特点影响因素:温度、溶剂比、提取物循环、原料中沥青质影响因素:温度、溶剂比、提取物循环、原料中沥青质抽提设备:抽提设备:精精制制工工艺艺:抽抽提提,提提余余液液及及提提取取液液中中的的溶溶剂剂回回收收,糠糠醛醛水水溶液的处理溶液的处理31中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)四、糠醛精制的工艺流程四、糠醛精制的工艺流程抽抽提提部部分分:抽提部分:密度差
24、,逆流接触.糠糠醛醛从从塔塔顶顶进进入,原料油从塔底(或中下部)进入入,原料油从塔底(或中下部)进入溶溶剂剂回回收收部部分分:包包括括提提余余液液(溶溶剂剂量量少少)和和提提取取液液(溶剂量多)中溶剂回收(溶剂量多)中溶剂回收采采用用蒸蒸发发手手段段,糠糠醛醛的的沸沸点点是是161.7,苯苯酚酚的的沸沸点点是是181.2,NMP的沸点是的沸点是201.7 精制液溶剂回收:161.7,蒸发、汽提 提取液溶剂回收:90,多效蒸发、汽提32中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)水溶液部分溶剂回收:水溶液部分溶剂回收:共沸物:沸点共沸物:沸点97.45,含糠醛,含糠醛35.0 特特点点:40 分分相
25、相,一一相相含含糠糠醛醛6.5,一一相相含含糠糠醛醛9333中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)溶剂脱蜡溶剂脱蜡一、润滑油脱蜡的目的一、润滑油脱蜡的目的降低润滑油基础油的凝固点降低润滑油基础油的凝固点凝凝固固点点的的高高低低反反映映油油品品的的低低温温流流动动性性能能,凝凝固固点点高高,低温流动性差;凝固点低,低温流动性好低温流动性差;凝固点低,低温流动性好润滑油要求要有良好的低温流动性润滑油要求要有良好的低温流动性34中国石油大学(北京)中国石油大学(北京)二、润滑油脱蜡的方法二、润滑油脱蜡的方法1、冷榨脱蜡、冷榨脱蜡将将原原料料油油冷冷至至低低温温,然然后后用用压压滤滤机机把把蜡蜡结结
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