环烷基原油的特性、加工及应用(一)

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摘 要：介绍了环烷基原油的特性及分布情况，说明环烷基原油是性能独特而又十分缺稀的宝贵资源；对其加工工艺及应用情况进行了系统介绍，说明环烷基油是生产优质沥青、制备变压器油、冷冻机油和橡胶填充用油等产品的最佳原料，在润滑油领域有着不可替代的作用。?
　　关键词：环烷基原油；特性；应用?
　　
　　1 引言?
　　
　　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。?
　　由于环烷基原油性能独特而又稀少，其加工目的主要用来生产优质沥青和润滑油基础油料，不以生产燃料为主，因此能够创造更高的附加值。目前，全球对环烷基原油的需求量增长十分迅速，尤其是电力行业和橡胶行业的发展，对环烷基原油的依赖程度越来越大，已经呈现出供不应求的局面。以环烷基原油为原料生产的变压器油、冷冻机油、橡胶填充油、BS光亮油、重交通道路沥青等产品，在国内外市场上倍受青睐。尤其是超高压变压器油和45号变压器油，更是环烷基油独一无二的特色产品。通过高压加氢反应，可得到无色橡胶填充用油产品，从根本上解决了长期困扰橡胶制品的色泽问题。本文就关于环烷基原油的特性、加工工艺及应用等方面进行论述，对其使用价值进行了概括与小结。?
　　
　　2 环烷基原油油的特性?
　　
　　原油种类繁多，成分复杂，分类方法也多种多样。但按关键馏分的特性，即特性因数K值，以及碳型分析，可大致将原油分为石蜡基、中间基和环烷基三大类，如表1所示。?
　　
　　环烷基原油又称沥青基原油，是以含环烷烃较多的一种原油，如果环烷碳含量%≥50%，则是高纯度环烷基原油。环烷基原油所产的汽油辛烷值较高，柴油的十六烷值较低，润滑油馏分含蜡量少或几乎不含蜡、凝固点低，粘度指数较低，渣油中含沥青较多。环烷基原油虽然粘温性差，但低凝固点，可用来制备倾点要求很低而对粘温性要求不高的油品，如电器用油、冷冻机油等。虽然环烷基原油获得高附加值的轻质燃料油的收率低，生产低附加值沥青和重质燃料油的收率高，但其润滑油馏份具有良好的低温性能，是提高其产品在市场中的竞争力和提高加工收益的一个有效途径。?
　　
　　3 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，加工流程图如图1所示。?
　　
　　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。加氢工艺流程图如图2所示。?
　　图2 环烷基油加氢工艺流程图
　　
　　4 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。?
　　4.1 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13mm?2/s，45号变压器油的40℃运动粘度不大于11mm?2/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。最新推出的IEC60296-2003标准，将变压器油分为3类，如表2所示。?
　　
　　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。?
　　近年来中国石油润滑油公司依托克拉玛依油田得天独厚的环烷基稠油资源和先进的加工工艺，已先后研制开发了KI50X、KI50GX超高压交、直流通用变压器油、KI40AX长寿命变压器油（第三代超高压变压器油）、KI50AX特高压变压器油和KI45GX互感器专用油等系列新产品，产品质量已跻身于国际高端油品行列。?
　　4.2 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。?
　　4.3 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。