采用工业异构脱蜡装置实际生产的大黏度润滑油基础油为原料油, 典型性质见表1。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 原料油性质 Table 1 Typical data of raw oil 样品 8#基础油 90BS 试验方法 40 ℃黏度/mm2· s-1 58.69 178.2 ASTMD445-2006 100 ℃黏度/mm2· s-1 8.28 18.73 ASTMD445-2006 VI 111 118 密度(20 ℃)/kg· m-3 848.3 857.6 SH/T0604-2000 倾点/℃ -30 -17 GB/T3535-2006 浊点/℃ 18 17 GB/T6986-2014 硫含量/mg· kg-1 < 1.0 < 1.0 ASTMD5453-2006 氮含量/mg· kg-1 < 1.0 < 1.0 ASTMD4629-2002 组成/% SH/T0753-2005 饱和烃 99.5 99.62 芳烃 0.5 0.38 胶质+沥青质 0 0 馏程/℃ ASTMD1160-2006 初馏点 403.1 424.5 5% 442.4 468 10% 449.3 485 20% 461.1 502 30% 470.4 523.5 40% 471.8 542.5 50% 471.8 562.5 60% 490.9 579 70% 499.3 592.5 80% 506.6 — 90% 518.6 — 95% 528.8 — 99% 535.7 — 终馏点 — —

表1 原料油性质 Table 1 Typical data of raw oil

从表1可以看出, 两种大黏度润滑油基础油倾点都较低, 特别是8^#基础油倾点已达-30 ℃, 但浊点仍有18 ℃, 浊点倾点温差达到48 ℃。两种基础油黏度指数较高, 饱和烃含量高, 硫和氮含量极低, 可知其为异构脱蜡装置的产品。

采用相同的中孔分子筛, 按一定比例加入三氧化二铝粉、黏合剂和助挤剂, 按一定程序拌合后挤条成型, 再经干燥、焙烧、水热处理后得到催化剂载体。按不同的钯含量制备6个催化剂, 分别标记为C1、C2、C3、C4、C5和C6。其中, C1未添加金属, 按催化剂浸渍程序浸渍, 焙烧; C2金属质量分数0.1%, 未焙烧; C3金属质量含量为0.1%, 500 ℃焙烧; C4金属质量含量为0.2%, 500 ℃焙烧; C5金属质量含量为0.4%, 500 ℃焙烧; C6金属质量含量为0.6%, 500 ℃焙烧。

C1、C2、C3、C4、C5和C6催化剂活性评价数据见表2~7。评价反应压力为15 MPa, 氢油体积比500: 1。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 C1催化剂反应条件及产品性质(原料油:8#基础油) Table 2 C1 catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil:8 # base oil) 反应温度/℃ 220 240 240 240 240 240 240 空速/h-1 1.0 1.0 1.5 2.0 1.0 1.0 1.0 运转时间/h 30 60 90 120 150 180 210 浊点/℃ 5 < -25 < -25 < -25 < -25 -10 5 收率/% 99.5 99.5 99.5 99.5 99.6 99.5 99.5

表2 C1催化剂反应条件及产品性质(原料油:8#基础油) Table 2 C1 catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil:8 # base oil)

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 C2催化剂反应条件及产品性质(原料油:8#基础油) Table 3 C2 catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil:8# base oil) 反应温度/℃ 240 240 空速/h-1 1.5 1.0 浊点/℃ 5 5 收率/% 99.5 99.5

表3 C2催化剂反应条件及产品性质(原料油:8#基础油) Table 3 C2 catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil:8# base oil)

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 C3催化剂反应条件及产品性质(原料油:90BS) Table 4 C3 catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil:90BS) 反应温度/℃ 240 260 280 300 320 空速/h-1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 浊点/℃ -5 -5 -5 -8 -10 收率/% 99.5 99.5 99.6 99.5 99.5

表4 C3催化剂反应条件及产品性质(原料油:90BS) Table 4 C3 catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil:90BS)

表5

Table 5

表5(Table 5)

表5 C3催化剂反应条件及产品性质(原料油:8#基础油) Table 5 C3 catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil: 8#base oil) 反应温度/℃ 220 240 240 260 280 300 320 空速/h-1 1.0 1.0 1.5 1.0 1.0 1.0 1.0 倾点/℃ — -42 -42 -42 -42 -42 -42 浊点/℃ 5 -31 -31 -34 -39 -45 -45 40 ℃黏度/mm2· s-1 — 61.25 — 61.70 61.95 62.03 62.09 100 ℃黏度/mm2· s-1 8.440 8.466 8.467 8.459 8.425 VI — 108 — 108 107 107 106 收率/% 99.5 99.5 99.5 99.5 99.4 99.3 99.1 旋转氧弹/min — — — — > 400 > 400 —

表5 C3催化剂反应条件及产品性质(原料油:8#基础油) Table 5 C3 catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil: 8#base oil)

表6

Table 6

表6(Table 6)

表6 C4催化剂反应条件及产品性质(原料油:8#基础油) Table 6 C4 catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil: 8# base oil) 反应温度/℃ 220 240 240 240 空速/h-1 1.0 1.0 1.5 2.0 浊点/℃ 5 < -25 < -25 < -25 收率/% 99.5 99.5 99.5 99.5

表6 C4催化剂反应条件及产品性质(原料油:8#基础油) Table 6 C4 catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil: 8# base oil)

表7

Table 7

表7(Table 7)

表7 C5催化剂反应条件及产品性质(原料油:8#基础油) Table 7 C5 Catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil: 8 # base oil) 反应温度/℃ 220 240 240 260 320 空速/h-1 1.0 1.0 1.5 1.0 1.0 浊点/℃ -5 < -25 < -25 < -25 -45 收率/% 99.5 99.5 99.5 99.5 96.5

表7 C5催化剂反应条件及产品性质(原料油:8#基础油) Table 7 C5 Catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil: 8 # base oil)

表8

Table 8

表8(Table 8)

表8 C6催化剂反应条件及产品性质(原料油:8#基础油) Table 8 C6 catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil: 8 #base oil) 反应温度/℃ 180 200 220 240 空速/h-1 1.0 1.0 1.0 1.0 浊点/℃ 5 5 -10 < -25 收率/% 99.5 99.5 99.5 99.5

表8 C6催化剂反应条件及产品性质(原料油:8#基础油) Table 8 C6 catalyst reaction conditions and product properties(Raw oil: 8 #base oil)

表2数据表明, 未负载活性金属, 只经过浸渍液浸渍过的载体, 在反应初期表现出良好的活性, 但活性维持200 h后稳定在一定水平, 说明浸渍液对载体有一定的改变, 但不稳定; 表3~5数据表明, 贵金属浸渍到载体上, 只经干燥未焙烧的催化剂活性较低, 经过高温焙烧再还原的催化剂活性较高; 表4~5数据表明, 只含有0.1%贵金属的催化剂在反应温度240 ℃以上, 可以得到满意的浊点; 相比原料油, 浊点达到要求其收率只少了0.5%, 黏度指数下降3个单位; 对于8^#基础油和90BS此催化剂都有明显效果。提高反应温度, 甚至油品凝固也未出现浊点; 表6~8数据表明, 继续提高催化剂贵金属含量, 催化剂初活性并没有大幅度增加, 反应温度约240 ℃就有明显的降浊点效果; 金属含量提高到0.4%以上时, 产品达到-5 ℃的浊点要求时其反应温度降低到220 ℃。

在反应压力15 MPa, 氢油体积比800: 1和体积空速1.5 h^-1的条件下, 对C5催化剂进行长周期寿命试验, 结果如表9所示。从表9可以看出, C5催化剂在1 400 h寿命试验中, 降浊点效果较好, 分别采用8^#基础油和90BS基础油为原料, 其产品浊点都可以达到-10 ℃及以下; 在1 000 h的寿命试验中, 达到同样的-15 ℃浊点, 反应温度提高了10 ℃。反应温度提高到320 ℃, 催化剂选择性依然较好(表7); 预计C5催化剂可以满足工业装置连续运行的要求。

表9

Table 9

表9(Table 9)

表9 C5催化剂寿命试验数据 Table 9 C5 catalyst life test data 样品编号 C5-101 C5-102 C5-104 C5-107 C5-110 C5-112 C5-115 C5-118 C5-1120 时间/h 180 390 525 675 840 950 1 115 1 265 1 365 反应温度/℃ 230 230 230 230 235 240 240 240 240 倾点/℃ -33 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -18 浊点/℃ -15 -11 -14 -13 -14 -19 -14 -15 -10 40 ℃黏度/mm2· s-1 55.45 55.56 — — — 54.56 55.37 55.35 175.2 100 ℃黏度/mm2· s-1 8.092 8.096 — — — 8.073 8.083 8.080 18.16 VI 114 114 — — — 117 114 114 114 除C5-1120原料为90BS外, 其余为8#基础油

表9 C5催化剂寿命试验数据 Table 9 C5 catalyst life test data

(1) 实验室自制的催化剂表现出良好的降浊点性能, 在反应温度高于230 ℃就有明显的降浊点效果;

(2) 对高黏度润滑油基础油和光亮油, 自制的催化剂均表现出同样的降浊点能力;

(3) 在1 400 h的寿命试验中, 保持相同的浊点, 催化剂反应温度提高了约10 ℃, 但实验室评价反应温度320 ℃时, 其选择性依然较好, 预计催化剂可以满足工业装置长周期运行的要求。