潤滑油溶劑脫蠟時(shí)，為了得到一定凝點(diǎn)的油品，需把溶劑和潤滑油料冷卻到比油品凝點(diǎn)更低的溫度，因此需要昂貴的冷凍設(shè)備，同時(shí)也較難得到凝點(diǎn)很低的潤滑油產(chǎn)品，因此發(fā)展了潤滑油加氫脫蠟技術(shù)。

 潤滑油加氫脫蠟的原理潤滑油加氫脫蠟一般可通過兩種途徑實(shí)現(xiàn)：一是催化脫蠟，二是異構(gòu)脫蠟。潤滑油催化脫蠟技術(shù)是在氫氣和有選擇性能的擇形分子篩催化劑的存在下，利用分子篩獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)和適當(dāng)?shù)乃嵝灾行?，將原料油中凝點(diǎn)較高的正構(gòu)烷烴和帶有短側(cè)鏈的異構(gòu)烷烴，在分子篩孔道內(nèi)選擇性地裂化成氣體和低凝點(diǎn)烴類分子，從而降低油品凝點(diǎn)或傾點(diǎn)的過程，因此又稱為選擇性催化加氫裂化脫蠟。異構(gòu)脫蠟的基本原理是在專用分子篩催化劑的作用下，將高傾點(diǎn)的正構(gòu)烷烴異構(gòu)化為低傾點(diǎn)的支鏈烷烴。即通過采用具有特殊孔結(jié)構(gòu)的雙功能催化劑，使蠟組分中的長鏈正構(gòu)烷烴異構(gòu)化為單側(cè)鏈的異構(gòu)烷烴和將多環(huán)環(huán)烷烴加氫開環(huán)為帶長側(cè)鏈的單環(huán)環(huán)烷烴，從而降低了潤滑油的傾點(diǎn)，改善潤滑油的低溫流動性。

正構(gòu)烷烴或低分支異構(gòu)烷烴通過異構(gòu)化，轉(zhuǎn)化為高分支異構(gòu)烷烴的反應(yīng)示意如下：

黏度指數(shù)約125 黏度指數(shù)約119

傾點(diǎn)19℃ 傾點(diǎn)-40℃

上述反應(yīng)是可以改善油品的低溫流動性的主要反應(yīng)，但有可能使其黏度指數(shù)降低。這種在雙功能催化劑作用下的正構(gòu)烷烴的反應(yīng)機(jī)理已作過許多研究，常采用Coonradt與Garwood提出的正碳離子反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行解釋。正構(gòu)烷烴首先在催化劑的加氫一脫氫中心上脫氫生成相應(yīng)的烯烴，烯烴迅速轉(zhuǎn)移到酸性中心，得到一個(gè)質(zhì)子而生成正碳離子。正碳離子是極其活潑的，只能瞬時(shí)存在，接著異構(gòu)化為更穩(wěn)定的正碳離子，其穩(wěn)定性順序?yàn)槭逄茧x子＞仲碳離子＞伯碳離子。正碳離子異構(gòu)后可能將質(zhì)子還給催化劑酸性中心，再在加氫中心加氫后生成異構(gòu)烷烴，也可能按照β-鍵斷裂原則，生成較小的烯烴（在氫壓下迅速加氫生成烷烴）和新的正碳離子?？梢姡龢?gòu)烷烴可以通過異構(gòu)化轉(zhuǎn)化為同碳數(shù)的異構(gòu)烷烴，也可以通過裂化轉(zhuǎn)化為比原料分子碳數(shù)少的異構(gòu)及正構(gòu)烷烴的系列混合物。調(diào)整雙功能催化劑中兩功能的相對活性，可以得到期望的產(chǎn)

品分布。幾種潤滑油脫蠟過程的比較。可見，盡管催化脫蠟通過蠟烴選擇性裂化，降低了油品的傾點(diǎn)，但脫蠟油的收率下降了，且產(chǎn)品的黏度指數(shù)低于溶劑脫蠟油；而異構(gòu)脫蠟主要通過蠟催化異構(gòu)來降低產(chǎn)品的傾點(diǎn)，脫蠟油的收率提高了，且產(chǎn)品的黏度指數(shù)也高于溶劑脫蠟油。異構(gòu)脫蠟技術(shù)比其他脫蠟技術(shù)有明顯的優(yōu)勢，自1993年Chevron公司將該技術(shù)工業(yè)化以來，應(yīng)用發(fā)展很快，目前，我國也已引進(jìn)該技術(shù)，并生產(chǎn)出了高質(zhì)量的潤滑油。

潤滑油加氫脫蠟催化劑

無論是催化脫蠟還是異構(gòu)脫蠟，工藝的關(guān)鍵是催化劑。

催化脫蠟工藝要求催化劑具有較高的選擇性，即能選擇性地從潤滑油餾分混合烴中，將高熔點(diǎn)石蠟（正構(gòu)石蠟烴及少側(cè)鏈異構(gòu)烷烴）裂解生成低分子烷烴從原料中除去或異構(gòu)成低凝點(diǎn)異構(gòu)石蠟烴，而使凝點(diǎn)降低，同時(shí)盡量保留潤滑油的理想組分不被破壞，以保征高的潤滑油收率。為了達(dá)到此目的，催化脫蠟所采用的催化劑都是雙功能催化劑。其中加氫組分，最常用的是鉑、鈀（用量約為0.1％～0.5％）等貴金屬，由于其價(jià)格昂貴，且對硫、氮等毒物較敏感，也常用鎳、鉬、鋅、鎳-錫等非貴金屬。而酸性組分，則大體上分為兩類，一類為含鹵素的氧化鋁，另一類為氫型沸石。異構(gòu)脫蠟催化劑用前者做載體，催化脫蠟催化劑者做載體。因?yàn)榉惺哂幸?guī)則的孔道，對正構(gòu)石蠟烴有較好的選擇性裂化性能，所以普遍作為催化脫蠟催化劑的載體。工業(yè)上催化脫蠟催化劑所用沸石主要有絲光沸石和ZSM型沸石，在有些脫蠟工藝中也有用鎂堿沸石的。但載體中最受重視的是ZSM型沸石（特別是ZSM-5沸石），ZSM型沸石是由Mobil研究開發(fā)公司研制的一類新型合成高硅沸石，并無天然的對應(yīng)物。ZSM型沸石晶體屬正交晶系，其典型晶胞組成為：（TPA，Na）2A12O2,5-105i00（TPA為四丙基銨陽離子），晶胞參數(shù)為a＝2.01mm、b＝1.9nm、c＝1.34mm。根據(jù)不同合成條件，當(dāng)制得硅鋁摩爾比在20至8000以上（甚至接近0，即純氧化硅）的ZSm-熱及酸穩(wěn)定性特高。按沸石孔道體系分類，ZSM-5沸石屬于十元氧環(huán)體系沸石。它有兩類由十元氧環(huán)開孔組成的孔道。一類是具有橢圓形開孔（0.51nmx0.55mm）的正弦孔道，平行于晶胞的a軸，另一類是具有近似于圓形開孔（0.54mmx0.56nm）的直線孔道，平行于晶胞的b軸。這兩類孔道交叉（交叉處晶穴為0.9nm）形成一個(gè)三維孔道空間體系。

催化脫蠟催化劑較成熟的生產(chǎn)商是Mobil公司，該公司在20世紀(jì)70年代中期開發(fā)了MLDW（Mobil Lube Dewaxing）工藝，并開出了四種MLDW催化劑。我國目前工業(yè)上應(yīng)用的催化脫蠟催化劑RDW-1是用具有較高選擇性的ZRP分子篩作載體，只有直鏈烷烴及少數(shù)少側(cè)鏈異構(gòu)烷烴能進(jìn)入其孔道內(nèi)部，所以催化劑穩(wěn)定性好，可在低壓下操作。催化劑的性質(zhì)見表3.19。

表3.19 RDW-1催化劑的性質(zhì)

商品名稱 活性組分 載體 形狀 堆密度／（g／cm3）

RDW-1 NiO ZRP-Al2O3 φ1.6mm三葉形 0.65

異構(gòu)脫蠟的關(guān)鍵技術(shù)也是催化劑。工業(yè)上有效的異構(gòu)脫蠟催化劑，要有合適的異構(gòu)化／裂化活性比，必須優(yōu)化金屬／酸的平衡和其他因素。比較理想的異構(gòu)脫蠟催化劑只催化烷烴異構(gòu)化，只改變烷烴的化學(xué)結(jié)構(gòu)、不破壞分子的大??；能大幅度降低傾點(diǎn)和提高黏度指數(shù)。但是其酸性組分總是有一些裂化活性，目前，還沒有完全異構(gòu)化的催化劑。

加氫脫蠟的工藝流程潤滑油催化脫蠟的典型。

原料與氫氣混合后，經(jīng)加熱、加入循環(huán)氫，進(jìn)入裝有催化劑的固定床反應(yīng)器進(jìn)行催化院油，塔底得到脫蠟油產(chǎn)物。蠟反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過分離器分離出氣體后，液體產(chǎn)物經(jīng)產(chǎn)品汽提塔汽提出副產(chǎn)物液態(tài)烴和汽

催化脫蠟的操作條件一般為：總壓在3.5～21MPa，氫分壓為2.1～10.6MPa，溫度在288～399℃，體積空速約0.5～1.5h1，氫油比約356～890Nm3／㎡3，氫耗量17.8～160Nm3／m3。與溶劑脫蠟相比，潤滑油催化脫蠟裝置的基建投資和操作費(fèi)用都低于溶劑脫蠟，大約只相當(dāng)于溶劑脫蠟的80％～85％，但該工藝將高凝點(diǎn)的正構(gòu)烷烴從油品中脫除，顯著減少了主要目的產(chǎn)品的收率，同時(shí)造成潤滑油餾分的黏溫性質(zhì)下降，除得到主產(chǎn)品基礎(chǔ)油外，副產(chǎn)品是價(jià)值相對不高的石腦油和液化氣?？傊呋撓炁c溶劑脫蠟相比有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有一些缺點(diǎn)，特別是基礎(chǔ)油的收率和黏度指數(shù)都低于溶劑脫蠟，難以滿足APIII／II類基礎(chǔ)油的要求。為此，Mobil、Chevron、Shell等公司和我國RIPP、FRIPP都先后開發(fā)了生產(chǎn)II／II類基礎(chǔ)油的異構(gòu)脫蠟技術(shù)。此技術(shù)可以把低溫流動性差、傾點(diǎn)高的石蠟烴組分異構(gòu)化，使其盡可能多地留在主要目的產(chǎn)品之中，既實(shí)現(xiàn)深度降凝，又能使目的產(chǎn)品收率增加，在副產(chǎn)品中除了少量汽油和液化氣外，還生產(chǎn)較多的低冰點(diǎn)、高煙點(diǎn)噴氣燃料和低凝點(diǎn)、高十六烷值柴油，因而價(jià)值也明顯提高，這也是異構(gòu)脫蠟替代催化脫蠟的原因之一。

異構(gòu)脫蠟的工藝流程與催化脫蠟類似，但由于異構(gòu)脫蠟所用的催化劑都是以貴金屬作為加氫一脫氫組分的雙功能催化劑，因此此種工藝對原料中的硫、氮等雜質(zhì)非常敏感，原料必須經(jīng)深度加氫精制。進(jìn)入異構(gòu)化反應(yīng)器的原料，其硫含量應(yīng)低于10μg／g，氮含量應(yīng)低于2μg／g，故潤滑油異構(gòu)脫蠟一般采用加氫處理-異構(gòu)脫蠟一加氫后精制加工流程。

異構(gòu)脫蠟的操作條件一般為：氫分壓為14.7MPa，氫純度為80％，溫度在360～430℃，空速約1.0～2.0h-，氫油體積比約（800～1000）：1。

自20世紀(jì)80年代末以來，先后推出的潤滑油異構(gòu)脫蠟技術(shù)有ExxonMobil公司的MSDW技術(shù)、Chevron的IDW技術(shù)、以及Shell、RIPP等開發(fā)的異構(gòu)脫蠟技術(shù)。圖3.41是大慶煉化公司的20x104t／a潤滑油異構(gòu)脫蠟裝置工藝流程示意圖，這是國內(nèi)第一套采用Chevron公司的IDW技術(shù)的裝置，于1999年10月正式投產(chǎn)。

該聯(lián)合裝置包括加氫處理、異構(gòu)脫蠟和加氫后精制三部分，加氫后精制反應(yīng)器與異構(gòu)脫蠟反應(yīng)器串聯(lián)。加工的原料為大慶石蠟基原油經(jīng)糠醛精制和酮苯脫蠟后的減二線油、經(jīng)糠醛精制的減四線油和糠醛精制的輕脫瀝青油。加氫處理反應(yīng)器裝入催化劑ICR134KAQ，可將進(jìn)料氮含量降至2μg／g以下，并使大部分芳烴飽和。加氫異構(gòu)脫蠟反應(yīng)器裝有ICR404L催化劑，可降低傾點(diǎn)，改進(jìn)黏度指數(shù)以及生產(chǎn)高收率、高質(zhì)量的基礎(chǔ)油。加氫后精制反應(yīng)器裝有ICR403L催化劑，它使殘余的芳烴飽和，生產(chǎn)幾乎無色、穩(wěn)定的基礎(chǔ)油。生產(chǎn)的部分基礎(chǔ)油的典型性質(zhì)見，該基礎(chǔ)油是生產(chǎn)高檔內(nèi)燃機(jī)油、液壓油、白油等的優(yōu)質(zhì)原料，填補(bǔ)了國內(nèi)生產(chǎn)加氫II類基礎(chǔ)油的一項(xiàng)空白。