环烷基原油的特性、加工及应用

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1、环烷基原油的特性、加工及应用摘 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。口 关键词：环烷基原油；特性；应用口1引言口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。口

2、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

3、述，对其使用价值进行了概括与小结。口2环烷基原油油的特性口原油种类繁多，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。口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CN%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

4、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。口3环烷基原油的加工口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。口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

5、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。口 图2环烷基油加氢工艺流程图4环烷基油的应用与发展口基于自身特性，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。口 4.1变压器油口变压器油按凝固

6、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 C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。口 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40C运动粘度 不大于13mm 口 2/s, 45号变压器油的40C运动粘度不大于11mm 口 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，

7、从而提高散热效果。口 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。口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

8、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。口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。口4.2橡胶填充油口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

9、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

10、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， R600

11、a 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。 12 4.4润滑脂类口环烷基基础油与金属皂类的亲合力较大，所生产的润滑脂不易析出油分；而且环烷基油凝固点低，是生产低温润滑脂不可缺少的原料。口 4.5其 它润滑油口苯胺点低、溶解度高、低芳烃含量也是环烷基油的特点，这些特点使得环烷基油在许多润滑油产品的应用中，有着其它基础油无法比拟的优势。如高溶解度使得制备 乳化型金属加工液更加容易，所配制的乳化液稳定性优良，不易分层。既具有芳烃的

12、部分性 能，又无芳烃的毒性，因此环烷基油又是一种环保、安全的产品，在橡胶行业和油墨制造中， 可替代芳烃油而解决环保问题。此外，环烷基油还可用于生产压缩机油、船用气缸油、低凝 液压油及车辆减震器油等产品。口高压加氢可有效地提高基础油粘度指数，由此可弥补环烷基油粘度指数偏低的缺点，如新疆克拉玛依石化公司的加氢环烷基基础油粘度指数能 达到80以上，满足大部分润滑油产品的要求，加氢光亮油KH150BS，通过在工业闭式齿轮 油中的应用证明，效果很好。口环烷基原油属于重质原油，是生产高粘度基础油的重要资源，为制备高粘度润滑油提供了丰富原料。如150BS及轻脱油,解决了 VG680及VG1000 高粘度的闭

13、式工业齿轮油、蜗轮蜗杆油，以及汽缸油和开式齿轮油等产品所需高粘度基础油 的来源问题。口5使用环烷基油应注意的问题口环烷基油的许多特点，是其它基础油所不具备的，因此使用环烷基油生产的润滑油产品，应尽量避免与使用其 它基础油生产的油品混合，以免产品优势性能受到影响。如石蜡基原油的混入对环烷基原油 低温性能的影响非常敏感。经试验得知，少量的石蜡基油混入会严重影响环烷基原油中轻质 和中质润滑油产品的低温性能。在石蜡基油混入量达到6时，轻质环烷基润滑油的凝点会 从-60 C迅速上升到-28 C,使产品的低温性能优势消失。口6结束语口综上所述，环烷基原油具有粘度高、沥青多、含蜡少、馏分油几乎不含蜡的特点，

14、是其它原 油所不具备的；馏分油凝固点低，低温流动性好，无需脱蜡就能够满足许多低温油品的要求， 更是其它原油无法比拟的；具有芳烃油的特点，但无芳烃油的毒性，可替代芳烃油使用而成 为环保型石油产品，又是其一大特性；富含环烷烃，是生产环烷基润滑油的唯一原料来源， 更显其珍贵性。通过高压加氢，可有效提高其馏分油的粘度指数，满足大部分润滑油产品的 要求，而且能够生产出无色油料，为橡胶行业提供了有力支持。总之，环烷基原油是非常宝 贵、使用价值极高的石油资源。环烷基原油因粘度大，不便于长途管道输送或运输，所以加 工环烷基油的炼油厂通常建在靠近开采原油的油田附近。新疆克拉玛依是中国环烷基原油的 富集区，储量丰

15、富，产量稳定，因此克拉玛依是当前国内最大的环烷基油生产基地，其稠油 加工手段处于世界先进水平，并建起了一座30万吨/年高压加氢装置。口我国的环烷基原油资源较为丰富，除了新疆，在近海地区所探明的石油储量也多为环烷基油，为我国经 济发展、以及石油产品参与国际竞争创造了十分有利的条件。合理开采环烷基原油，不断改 进炼油工艺，开发更多高附加值产品，同时从事废油回收以节约这一宝贵资源，已成为我国石油工业今后面临的重要任务。口参考文献口1 申宝武.环烷基基础油浅谈J.石油商技2007，25 (6), 46-48.2 熊良铨，柯友胜，藏明红. 国内外变压器油产品标准对比及其变化趋势 J . 润滑油， 2007， 22(6)：31-39.3 李雁秋，王鹏. 新型环保冷冻机油的研制 J . 润滑油， 2006， 21(4)：5-9. 4 熊春珠，何萍，蔡烈奎，等.高压加氢工艺生产冷冻机油研究J .润滑油， 2007， 22(1)：15-17. 5 张白玲，李铭，冯铱，等. KH150BS 加氢油在工业闭式齿轮油中的应用J.润滑油，2006, 21 (1)： 32-35.6 张洪.石蜡基原油对环烷基原油低温性能的影响J.新疆石油天然气，2007，3 (1)，87-89，97. 1 2