一种润滑油基础油原料脱酸装置与方法
【专利摘要】本发明提供一种润滑油基础油原料脱酸装置与方法。该装置至少包括：原料油储罐、醇储罐、原料油泵、醇泵、混合器、反应蒸馏塔、冷凝器、醇水储罐、再沸器、脱酸油泵以及脱酸油储罐，其中，原料油储罐、原料油泵、醇储罐及醇泵均连接于混合器；混合器再连接于反应蒸馏塔中部；醇水储罐及冷凝器连接于反应蒸馏塔顶部；脱酸油储罐及脱酸油泵连接于反应蒸馏塔底部；再沸器连接于反应蒸馏塔底部。该方法采用该装置进行润滑油基础油原料的脱酸。本发明的脱酸装置设置于白土补充精制工艺之前，该方法能够使润滑油基础油原料中的石油酸转化为石油酸酯，降低油品的酸值，进而提升润滑油基础油的质量。
【专利说明】一种润滑油基础油原料脱酸装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种润滑油基础油原料脱酸装置与方法，尤其涉及一种在溶剂精制润滑油基础油工艺中的白土补充精制之前所增设的润滑油基础油原料的催化酯化蒸馏脱酸装置以及利用该装置进行润滑油基础油原料脱酸的方法，属于润滑油基础油脱酸【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着我国对石油产品需求量的不断增长，原油来源多元化，高酸原油所占比例逐年增加，造成炼油原料的质量下降。其中，包括润滑油基础油在内的馏分油酸值过高的问题日渐凸显。润滑油基础油中酸性组分的存在，会降低润滑油的品质，影响其使用性能，对发动机构件造成腐蚀等。加氢精制虽能脱除基础油中的石油酸，成功解决酸值过高的问题，但加氢装置投资大、运行费用高、需要大量氢源，且加氢油品的光稳定性较差。在此背景下，目前，我国许多炼厂的润滑油基础油精制依然走以溶剂精制为主的非加氢路线。然而，溶剂精制联合装置中的丙烷脱浙青、糠醛精制、酮苯脱蜡及白土精制等均不能实现基础油的高效深度脱酸，从而使基础油出厂时因酸值过高而不达标。
[0003]在现有技术中，也存在一些关于润滑油基础油脱酸工艺的报道。例如，CN1944583A公开了一种润滑油基础油脱酸工艺，其是一种利用固体脱酸剂与基础油中的环烷酸发生中和反应，再通过离心、蒸馏、吸附、过滤等过程分离出精制油的方法，但是该方法的工艺过程相对繁杂。CN101205481A公开了一种高酸值基础油的脱酸方法，该方法利用浓硫酸作为催化剂，利用醇类与润滑油基础油中石油酸的酯化反应进行脱酸，通过减压蒸馏脱出润滑油基础油中残留的醇，再通过电沉降分离出酸渣。该发明虽能有效脱除润滑油基础油中的环烷酸，但其所用的催化剂为浓硫酸等强酸，产生的酸渣难以处置，且部分浓硫酸等催化剂可能残留于基础油中。
[0004]润滑油基础油原料已经经过部分脱酸处理,酸值已大幅降至0.07-0.2mgK0H/g,但依然高于指标要求，需进一步进行深度脱酸，而这部分残存于基础油中的石油酸脱除难度相对较难大。
[0005]因此，研发出一种新的润滑油基础油原料非加氢脱酸装置与方法，仍是本领域亟待解决的问题之一。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种润滑油基础油原料脱酸装置与方法。该脱酸装置与方法能够使润滑油基础油原料中的石油酸转化为石油酸酯，降低油品的酸值，进而提升润滑油基础油的质量。
[0007]为达上述目的，本发明提供一种润滑油基础油原料脱酸装置，其至少包括:原料油储罐、醇储罐、原料油泵、醇泵、混合器、反应蒸馏塔、冷凝器、醇水储罐、再沸器、脱酸油泵以及脱酸油储罐；
[0008]其中，所述原料油储罐及醇储罐分别通过管线连接于所述混合器，所述原料油泵设置于原料油储罐与混合器连接的管线上，所述醇泵设置于醇储罐与混合器连接的管线上；所述混合器通过管线连接于所述反应蒸馏塔的进料入口 ；所述醇水储罐通过管线连接于所述反应蒸馏塔顶部的醇水冷凝液出口，所述冷凝器设置于该管线上，并且所述冷凝器通过一醇回流管线连接于所述反应蒸馏塔上部；所述脱酸油储罐通过管线连接于所述反应蒸馏塔底部的脱酸油出口，所述脱酸油泵和所述再沸器设置于该管线上，并且所述再沸器通过一醇蒸汽管线连接于所述反应蒸馏塔下部。
[0009]根据本发明的【具体实施方式】，优选地，上述润滑油基础油原料脱酸装置还包括真空泵，所述真空泵位于所述反应蒸馏塔和所述冷凝器连接的管线上。
[0010]在上述的装置中，优选地，所述混合器包括混合阀和静态混合器中的一种。
[0011]在上述的装置中，优选地，所述反应蒸馏塔自上至下分为精馏段、反应段与提馏段，所述反应段内装填有酯化脱酸催化剂，所述精馏段与所述提馏段内装填有填料。
[0012]在上述的装置中，优选地，所述酯化脱酸催化剂包括固体酸催化剂和/或固体碱催化剂。
[0013]在上述的装置中，优选地，所述填料包括各种不同形状的不锈钢金属网环和陶瓷填料等填料中的一种。
[0014]本发明还提供一种润滑油基础油原料脱酸方法，其为采用上述的润滑油基础油原料脱酸装置进行润滑油基础油原料脱酸的方法。
[0015]根据本发明的【具体实施方式】，优选地，上述润滑油基础油原料脱酸方法至少包括以下步骤:
[0016]将所述润滑油基础油原料脱酸装置设置于溶剂精制润滑油基础油工艺中的白土补充精制装置之前；
[0017]原料油储罐中的原料油和醇储罐中的醇，在原料油泵及醇泵的作用下，在混合器中混合均匀；
[0018]原料油和醇的混合物进入反应蒸馏塔进行酯化脱酸反应；
[0019]酯化脱酸反应中生成的水及未反应的醇在蒸馏作用下从反应蒸馏塔的塔顶蒸出，经冷凝器冷凝后进入醇水储罐(部分醇可通过醇回流管线回流进而继续参与反应);
[0020]酯化脱酸反应后得到的脱酸油在重力及脱酸油泵的作用下从反应蒸馏塔的塔底流出后进入再沸器，脱酸油被再沸器加热蒸发出其中的醇后，进入脱酸油储罐；同时，再沸器蒸发出的醇经醇蒸汽管线再次进入反应蒸馏塔进一步与原料油进行反应。
[0021]本发明的脱酸方法只要是于白土补充精制工艺之前进行即可，其可于丙烷脱浙青、糠醛精制或酚精制、酮苯脱蜡、络合脱氮等工艺之前或之后进行。
[0022]在本发明中，反应蒸馏塔可在常压或微负压条件下操作，本领域技术人员能够根据实际的进料温度及再沸器的加热负荷对反应蒸馏塔的操作压力进行调节。反应蒸馏塔塔顶的真空泵用于抽真空，实现操作所需要的真空度。当在负压条件下操作时，本发明的方法中包括真空泵的使用，本领域技术人能够对反应蒸馏塔的真空度进行适宜的调控，以保证分离与反应的相互匹配，避免醇未来得及反应便被分离出反应体系。
[0023]根据本发明的【具体实施方式】，优选地，上述方法还包括以下步骤:将醇水储罐中的醇水混合物进行分离，将分离出的醇循环至醇储罐进行再次利用。所述分离的技术可以为精馏等常规技术。
[0024]根据本发明的【具体实施方式】，优选地，上述方法还包括以下步骤:将醇储罐中的醇或混合器中的原料油和醇的混合物预热至一定温度，且该温度在该醇的沸点以下。
[0025]在上述的方法中，优选地，在混合器中混合的醇和原料油的重量比为0.5-2.0:100。
[0026]在上述的方法中，优选地，反应蒸馏塔中的反应温度为150-190°C (即反应段的反应温度)，反应蒸馏塔中的重时空速为0.1-2.0h^1 (通过重时空速可以确定酯化脱酸催化剂与原料油的用量关系)。
[0027]在上述的方法中，所述原料油可以为各种类型原油的基础油，如石蜡基、中间基、环烷基及其混合油品等。优选地，所述原料油为酮苯去蜡油、减压蜡油、丙烷脱浙青油或糠醛精制油等；这些油品均为润滑油基础油的原料，或直接称之为基础油馏分，其中，所述酮苯去蜡油的酸值为0.05-0.12mgK0H/g，所述减压蜡油、丙烷脱浙青油及糠醛精制油的酸值为0.12-0.6mgK0H/g。此外，水及溶剂会对酯化脱酸反应产生不良影响，所以原料油中的水及溶剂含量需严格控制。而且，当原料油较重时，其中的胶质及浙青质含量相对较高，胶质及浙青质会沉积于催化剂上，堵塞催化剂孔道，从而导致催化剂较快失活，所以原料油中的胶质及浙青质含量也需严格控制。本领域技术人员能够对原料油中水和溶剂的含量以及胶质和浙青质的含量进行常规的调控。
[0028]在上述的方法中，优选地，所述醇包括乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、乙二醇、丙二醇和丁二醇等中的一种或几种的组合。
[0029]本发明的润滑油基础油原料脱酸方法是一种行之有效的润滑油基础油原料非加氢深度脱酸方法。该方法是在传统润滑油基础油生产工艺中的白土补充精制工艺之前增加本发明的脱酸装置从而进行脱酸处理的方法。酮苯去蜡油、减压蜡油、丙烷脱浙青油或糠醛精制油等油品与醇混合后，进入反应蒸馏塔中部装填有催化剂的反应段进行酯化脱酸反应，使油品中的环烷酸转化为环烷酸酯，反应过程中生成的水及未反应的醇在蒸馏作用下从塔顶蒸出，经冷凝器冷凝后进行储存，以便进行醇的再次利用。酯化脱酸后的油品经提馏段流入塔低，在塔底部再沸器的加热作用下，残留于油品中的醇被蒸发出来，以气态形式重新进入塔釜，经提馏段上升至反应段，进一步与油品中的环烷酸发生酯化脱酸反应。脱酸油可经塔低引出，送入下一道精制工序。酯化脱酸反应生成的对油品有益的环烷酸酯则留于油品中。冷凝出塔的醇与水的混合物可通过精馏等手段进行分离，进而实现醇的循环利用。本发明的润滑油基础油原料脱酸方法可对不同酸值的油品进行处理，脱酸率在60%以上，脱酸油经白土补充精制等工序后得到的润滑油基础油的酸值可达到国内相关标准，且润滑油基础油的其它性能指标也不受影响，能够达标。
[0030]综上所述，本发明的润滑油基础油原料脱酸方法将催化酯化脱酸技术与蒸馏技术耦合起来，形成了催化蒸馏技术。该方法能够结合炼厂中润滑油基础油生产的特点，是一种行之有效的润滑油基础油原料非加氢深度脱酸工艺，能够有效降低润滑油基础油的酸值，进而提升润滑油基础油的质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为实施例1的润滑油基础油原料脱酸装置的结构示意图。
[0032]图2为实施例3的酯化脱酸率与时间的曲线图。
[0033]主要组件符号说明:
[0034]原料油储罐I 醇储罐2 原料油泵3 醇泵4静态混合器5
[0035]反应蒸馏塔6 真空泵7 冷凝器8醇水储罐9 再沸器10
[0036]脱酸油泵11 脱酸油储罐12
【具体实施方式】
[0037]为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0038]实施例1
[0039]本实施例提供一种润滑油基础油原料脱酸装置，如图1所示，其至少包括:原料油储罐1、醇储罐2、原料油泵3、醇泵4、静态混合器5、反应蒸馏塔6、真空泵7、冷凝器8、醇水储罐9、再沸器10、脱酸油泵11以及脱酸油储罐12 ；
[0040]其中，所述原料油储罐I和所述醇储罐2分别通过管线连接于所述静态混合器5，所述原料油泵3设置于原料油储罐I与静态混合器5连接的管线上，所述醇泵4设置于醇储罐2与静态混合器5连接的管线上；
[0041 ] 所述静态混合器5通过管线连接于所述反应蒸馏塔6的进料入口 ；
[0042]所述醇水储罐9通过管线连接于所述反应蒸馏塔6顶部的醇水冷凝液出口，所述真空泵7和所述冷凝器8设置于该管线上，并且所述冷凝器8通过一醇回流管线连接于所述反应蒸懼塔6的上部；
[0043]所述脱酸油储罐12通过管线连接于所述反应蒸馏塔6底部的脱酸油出口，所述脱酸油泵11和所述再沸器10设置于该管线上，并且所述再沸器10通过一醇蒸汽管线连接于所述反应蒸馏塔6的下部；
[0044]所述反应蒸馏塔6自上至下分为精馏段、反应段与提馏段，所述反应段内装填有固体碱催化剂，所述精馏段与所述提馏段内装填有填料，所述填料为Φ3Χ3πιπι的Θ型不锈钢网环。
[0045]实施例2
[0046]本实施例提供一种润滑油基础油原料脱酸方法，其为采用实施例1的润滑油基础油原料脱酸装置进行润滑油基础油原料脱酸的方法，该方法包括以下步骤:
[0047]将实施例1的润滑油基础油原料脱酸装置设置于溶剂精制润滑油基础油工艺中的白土补充精制装置之前；
[0048]使酮苯去蜡油(其温度为150_190°C，酸值为0.05-0.12mgK0H/g)进入原料油储罐I，使乙二醇进入醇储罐2 ;
[0049]在原料油泵3及醇泵4的作用下，酮苯去蜡油和乙二醇在静态混合器5中混合均匀，并预热至170°C，其中，乙二醇和酮苯去蜡油的重量比为0.5-2:100 ；
[0050]混合后的酮苯去蜡油和乙二醇进入反应蒸馏塔6的反应段进行酯化脱酸反应，反应蒸馏塔6中的反应温度为150-190°C，反应蒸馏塔6中的重时空速为0.1-2.0tT1 ；
[0051]酯化脱酸反应中生成的水及未反应的醇在蒸馏及真空泵7的作用下从反应蒸馏塔6的塔顶蒸出，经冷凝器8冷凝后进入醇水储罐9，部分醇通过醇回流管线回流进而继续参与反应；
[0052]将醇水储罐9中的醇水混合物进行精馏，将分离出的醇循环至醇储罐进行再次利用；
[0053]酯化脱酸反应后得到的脱酸油在重力及脱酸油泵11的作用下从反应蒸馏塔6的塔底流出后进入再沸器10，脱酸油被再沸器10加热蒸发出其中的醇后，进入脱酸油储罐12 ;同时，再沸器10蒸发出的醇经醇蒸汽管线再次进入反应蒸馏塔6，经提馏段上升至反应段，进一步与原料油进行反应。
[0054]实施例3
[0055]本实施例提供一种润滑油基础油原料脱酸方法，其为利用实验室小型装置进行减四线酮苯去蜡油的脱酸方法。该方法为基本采用实施例1的润滑油基础油原料脱酸装置进行润滑油基础油原料脱酸的方法，不同之处在于:本实施例的方法不采用真空泵。该方法的步骤与实施例2的润滑油基础油原料脱酸方法的步骤基本相同，不同之处在于:原料油为减四线酮苯去蜡油，其酸值为0.12mgK0H/g ;醇为乙二醇，其与减四线酮苯去蜡油的重量比为0.5:100 ;减四线酮苯去蜡油和乙二醇预热温度为170°C，反应蒸馏塔塔底再沸器的加热温度为210°C (由于乙二醇的沸点为197.3°C，在该加热温度下，残留于脱酸油中的乙二醇能够被蒸发出来并进入反应段继续参与反应)，反应蒸懼塔中的反应温度为150-190°C,反应蒸馏塔中的重时空速为lh—1，反应蒸馏塔在常压条件下进行操作；而且，由于原料油酸值较低，因此酯化脱酸反应过程中生成的水量较少，加之所加入的醇量较少，故采用零回流操作，实验过程中，塔顶冷凝管处的少量乙二醇与水的混合液滴全部冷凝出塔。
[0056]在本实施例中，为方便实验室组装及实验，所述反应蒸馏塔的塔身可以为玻璃制，塔身设有取样口，塔内径可以为18mm，塔外层可具有保温透明膜，其加热功率可以为200W;反应段的催化剂床层的高度可以为600mm，催化剂床层以上的精馏段的高度可以为550mm，催化剂床层以下的提馏段的高度可以为550_，精馏段和提馏段均装填满Φ3Χ3mm的Θ型不锈钢网环填料；塔釜的容积可以为500mL，塔釜加热功率可以为200W。
[0057]每隔一段时间，从反应蒸馏塔的塔釜取样口进行取样分析，测定脱酸油的酸值，结果如图2所示。由图2可知，在80h的实验周期内，酯化脱酸率一直保持在65%左右，脱酸油的酸值在0.04mgK0H/g左右。所得的脱酸油经白土补充精制后，其酸值可进一步降低。
【权利要求】
1.一种润滑油基础油原料脱酸装置，其至少包括:原料油储罐、醇储罐、原料油泵、醇泵、混合器、反应蒸馏塔、冷凝器、醇水储罐、再沸器、脱酸油泵以及脱酸油储罐； 其中，所述原料油储罐及醇储罐分别通过管线连接于所述混合器，所述原料油泵设置于原料油储罐与混合器连接的管线上，所述醇泵设置于醇储罐与混合器连接的管线上； 所述混合器通过管线连接于所述反应蒸馏塔的进料入口； 所述醇水储罐通过管线连接于所述反应蒸馏塔顶部的醇水冷凝液出口，所述冷凝器设置于该管线上，并且所述冷凝器通过一醇回流管线连接于所述反应蒸馏塔上部； 所述脱酸油储罐通过管线连接于所述反应蒸馏塔底部的脱酸油出口，所述脱酸油泵和所述再沸器设置于该管线上，并且所述再沸器通过一醇蒸汽管线连接于所述反应蒸馏塔下部。
2.根据权利要求1所述的装置，其还包括真空泵，所述真空泵位于所述反应蒸馏塔和所述冷凝器连接的管线上。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述混合器包括混合阀和静态混合器中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述反应蒸馏塔自上至下分为精馏段、反应段与提馏段，所述反应段内装填有酯化脱酸催化剂，所述精馏段与所述提馏段内装填有填料。
5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述酯化脱酸催化剂包括固体酸催化剂和/或固体碱催化剂；所述填料包括不锈钢金属网环和陶瓷填料中的一种。
6.一种润滑油基础油原料脱酸方法，其为采用权利要求1-5任一项所述的润滑油基础油原料脱酸装置进行润滑油基础油原料脱酸的方法。
7.根据权利要求6所述的方法，其至少包括以下步骤: 将所述润滑油基础油原料脱酸装置设置于溶剂精制润滑油基础油工艺中的白土补充精制装置之前； 原料油储罐中的原料油和醇储罐中的醇，在原料油泵及醇泵的作用下，在混合器中混合均匀； 原料油和醇的混合物进入反应蒸馏塔进行酯化脱酸反应； 酯化脱酸反应中生成的水及未反应的醇在蒸馏作用下从反应蒸馏塔的塔顶蒸出，经冷凝器冷凝后进入醇水储罐； 酯化脱酸反应后得到的脱酸油在重力及脱酸油泵的作用下从反应蒸馏塔的塔底流出后进入再沸器，脱酸油被再沸器加热蒸发出其中的醇后，进入脱酸油储罐；同时，再沸器蒸发出的醇经醇蒸汽管线再次进入反应蒸馏塔进一步与原料油进行反应。
8.根据权利要求7所述的方法，其还包括以下步骤:将醇水储罐中的醇水混合物进行分离，将分离出的醇循环至醇储罐进行再次利用。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，在混合器中进行混合的醇和原料油的重量比为0.5-2.0:100 ;反应蒸馏塔中的反应温度为150-190°C，反应蒸馏塔中的重时空速为0.1-2.0h'
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述原料油为酮苯去蜡油、减压蜡油、丙烷脱浙青油或糠醛精制油；其中，所述酮苯去蜡油的酸值为0.05-0.12mgKOH/g，所述减压蜡油、丙烷脱浙青油及糠醛精制油的酸值为0.12-0.6mgKOH/g ;所述醇包括乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、乙二醇、丙二醇和丁 二醇中的一种或几种的组合。
【文档编号】C10G53/00GK104342202SQ201310339472
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】朱建华, 黎小辉, 刘青柳, 武本成 申请人:中国石油大学(北京)