一種煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法
【專利摘要】本發明涉及一種煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法，其通過煤焦油加氫處理、加氫產物的分餾、變壓器餾分油的溶劑精制以及變壓器餾分油的白土精制的步驟，得到了石腦油、柴油和變壓器油基礎油等高附加值產品，本發明延伸了煤焦油加氫產業鏈，合理利用了煤焦油資源，提高了煤焦油的利用價值，同時可以降低煤焦油加氫柴油的密度，獲得高含量的環烷烴餾分油（300～360℃），保證了變壓器油基礎油的質量，獲得變壓器油基礎油質優、收率高且符合國家GB2536-1990《變壓器油》中45號變壓器油的標準的。
【專利說明】一種煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于煤焦油生產【技術領域】，特別涉及一種用煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法。
【背景技術】
[0002]變壓器油的主要用途是將變壓器絕緣和冷卻。自輸電變壓器發明以來，人們就一直在努力尋找一種既能滿足變壓器的絕緣、冷卻等性能要求，又能夠長期穩定工作、價格便宜的介質。經過長期的實際使用，環烷基基礎油被公認為是一種最佳的選擇，也是最安全、最經濟的選擇。目前，全球變壓器制造商，特別是ABB、Alstom等大型跨國公司所生產的變壓器，無一例外地采用以環烷基基礎油生產的變壓器油。
[0003]環烷基基礎油在高溫下黏度低，在極低溫度下的溶解能力優良，并具有很高的氧化安定性、極好的電氣特性以及良好的傳熱介質特性，從而使其成為變壓器的最佳用油。但是，環烷基原油的儲量僅占原油總儲量的2%?3%，由于環烷基原油資源的短缺，在我國仍有相當數量的變壓器油由非環烷基原油生產。
[0004]目前國內外有多種工藝方法生產變壓器油。
[0005]郭槐等人公開了一種以常壓餾分油為原料，采用堿洗精制、糠醛精制、加氫精制工藝生產超高壓變壓器油的方法(郭槐等，臨氫工藝生產25號超高壓變壓器油，石油煉制與化工，1999年第2期，56-57)。但是，該方法的堿洗工藝會帶來一定的污染，而且產品收率低、凝點未達到45號變壓器油的標準。
[0006]美國專利US5167847以石蠟基原油為原料，通過加氫裂化、溶劑脫蠟工藝生產變壓器油；美國專利US4018666以.石蠟基原油的310_400°C的餾分為原料，通過溶劑精制脫除芳烴和極性物質生產變壓器油；CN1110709公開了一種用加氫裂化尾油生產變壓器油的方法，該方法是通過向加氫裂化尾油中添加芳香烴(烷基苯、精制重烷基苯或烷基萘)和環烷基油以改善其光安定性，這些方法中的原料和產品中均含有脂肪烴，所以產品質量沒有環烷基變壓器油好。
[0007]中國專利CN100537722公開了一種超高壓變壓器油的生產方法，該方法采用環烷基原油的常壓餾分油和減壓餾分油的一種或幾種為原料，對其進行加氫處理和加氫精制得到超高壓變壓器油。此方法所用原料為石油餾分油，而本方法的原料為更難處理的煤焦油，所以工藝方法和相關參數也存在較大的差異。
[0008]以上這些報道的工藝技術的原料均為石油餾分油，尚沒有以煤焦油或其衍生產品為原料制備液體石蠟的工藝報道。發明人在進一步研發過程中發現，煤焦油加氫產品中具有大量的環烷烴和芳烴，可以作為制備環烷基變壓器油的原料。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于為了實現煤焦油作為原料油制備出環烷烴餾分油含量高、質量好的環烷基變壓器油，提供了一種工藝簡單、成本低且合理利用煤焦油資源的煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法。
[0010]本發明實現上述目的所采用的技術方案由以下步驟組成:
[0011](I)煤焦油加氫處理
[0012]將煤焦油與氫氣混合，在加氫反應器中加氫精制催化劑和催化脫蠟催化劑的催化作用下進行加氫處理，反應溫度為300-400°C,壓力為10-15MPa,氫油體積比為800-1500:1,相對于加氫精制催化劑的液體體積空速為0.3-0.δΙ1,相對于催化脫臘催化劑的液體體積空速為0.6-1.0tT1，得到加氫生成油；
[0013](2)加氫產物的分餾
[0014]將加氫生成油送入分餾塔內分餾，得到小于180°C的石腦油餾分、180-300°C的柴油餾分、300-360°C的變壓器油餾分和大于360°C的渣油組分；
[0015](3)變壓器餾分油的溶劑精制
[0016]用選擇性溶劑對變壓器油餾分在萃取塔內逆流傳質傳熱萃取，萃取后的變壓器油在溶劑回收裝置中進行減壓蒸餾脫除殘余溶劑，變壓器油餾分與選擇性溶劑的體積比為1:1-2，萃取塔塔頂溫度為80-90°C、塔底溫度為40-50°C，完成溶劑精制；
[0017]上述選擇性容積為苯酚或N-甲級吡咯烷酮或糠醛；
[0018](4)變壓器餾分油的白土精制
[0019]在氮氣保護下，將溶劑精制后的變壓器油餾分與白土混合，白土加入量為溶劑精制后的變壓器油餾分質量的7-10%，攪拌，130-150°C反應40-50min，冷卻，過濾，得到變壓器油基礎油。
[0020]上述加氫精制催化劑是以三氧化二鋁為載體的鑰-鎳型催化劑，其催化活性金屬中三氧化鑰含量至少為21wt%，氧化鎳含量至少為6wt%，總孔體積至少為0.3mL/g,比表面積至少為150m2/g ；
[0021]上述催化脫蠟催化劑為負載鎳的ZSM-5沸石催化脫蠟催化劑，催化活性金屬中氧化鎳含量為I-3wt%，總孔體積至少為0.lmL/g,比表面積至少為200m2/g。
[0022]上述步驟(I)將煤焦油與氫氣混合，在加氫反應器中加氫精制催化劑和催化脫蠟催化劑的催化作用下進行加氫處理，反應溫度優選350-380°C，較佳為380°C，壓力優選12-14MPa，較佳為14MPa，氫油體積比優選900-1200:1，較佳為1000:1，相對于加氫精制催化劑的液體體積空速優選0.4-0.511，較佳為0.411，相對于催化脫蠟催化劑的液體體積空速優選0.8-0.911，較佳為0.811，得到加氫生成油。
[0023]上述步驟(3 )用選擇性溶劑對變壓器油餾分在萃取塔內逆流傳質傳熱萃取后在溶劑回收裝置中進行減壓蒸餾脫除殘余溶劑，變壓器油餾分與選擇性溶劑的體積比優選為1:
1.2-1.8，較佳為1:1.2，萃取塔塔頂溫度為85-90°C、塔底溫度為45°C，較佳塔頂溫度為90°C、塔底溫度為45°C，完成溶劑精制。
[0024]上述步驟(4)在氮氣保護下，將溶劑精制后的變壓器油餾分和白土混合，白土較佳加入量為溶劑精制后的變壓器油餾分質量的8%，攪拌，140°C反應40min，冷卻，過濾，得到變壓器油基礎油。
[0025]本發明所提供的一種煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法，將煤焦油加氫和餾分油溶劑精制、白土精制工藝進行了合理的耦合，充分利用活性白土具有吸附色素和有機分子的能力其對變壓器油中帶正電荷的雜質的吸附能力來脫除油品中殘余溶劑及膠質、堿性氮等有害物質，提高油品的抗氧化安定性和改善油品的顏色，進而得到了石腦油、柴油和變壓器油基礎油等高附加值產品，延伸了煤焦油加氫產業鏈，合理利用了煤焦油資源，提高了煤焦油的利用價值，同時可以降低煤焦油加氫柴油的密度，獲得高含量的環烷烴餾分油(300-360°C)，保證了變壓器油基礎油的質量，獲得變壓器油基礎油質優、收率高且符合國家GB2536-1990《變壓器油》中45號變壓器油的標準的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0027]現結合附圖和實施例對本發明的技術方案進行進一步說明，但是本發明不僅限于下述的實施情形。
[0028]實施例1
[0029]以煤炭熱解過程中產生的500-700°C低溫煤焦油為原料，生產環烷基變壓器油基礎油的方法由以下步驟實現，參見圖1:
[0030]( I)煤焦油加氫處理
[0031]將煤焦油與氫氣混合送入加氫反應器中，依次在以三氧化二鋁為載體的鑰-鎳型加氫精制催化劑和以負載鎳的ZSM-5沸石催化脫蠟催化劑的催化作用下進行加氫處理，反應溫度為380°C，壓力為14MPa，氫油體積比為1000:1，相對于加氫精制催化劑的液體體積空速為0.41-1，相對于催化脫蠟催化劑的液體體積空速為0.81-1，得到加氫生成油；
[0032]上述三氧化二鋁為載體的鑰-鎳型加氫精制催化劑是采用TOPSOE公司開發的TK-561 型催化劑(http://www.topsoe.com/products/CatalystPortfoli0.aspx),其催化活性金屬中三氧化鑰含量至少為21wt%，氧化鎳含量至少為6wt%，總孔體積至少為0.3mL/g，比表面積至少為150m2/g ;上述負載鎳的ZSM-5沸石催化脫蠟催化劑采用中國石油化工股份有限公司催化劑分公司的FDW-3型催化劑(http://sinopec_catalyst.com/product/detail/id/31, html),其催化劑活性金屬中氧化鎳含量為I-3wt%,總孔體積至少為
0.lmL/g,比表面積至少為200m2/g。
[0033](2)加氫產物的分餾
[0034]將加氫生成油送入分餾塔內分餾，得到小于180°C的石腦油餾分、180-300°C的柴油餾分、300-360°C的變壓器油餾分和大于360°C的渣油組分；
[0035](3)變壓器餾分油的溶劑精制
[0036]用N-甲級吡咯烷酮對變壓器油餾分在萃取塔內逆流傳質傳熱萃取，即N-甲級吡咯烷酮經預熱后由泵從塔頂打入萃取塔內，變壓器油餾分從塔底打入萃取塔內，進行逆流傳質傳熱，萃取后的變壓 器油進入溶劑回收裝置中進行減壓蒸餾脫除殘余N-甲級吡咯烷酮，變壓器油餾分與N-甲級吡咯烷酮的體積比為1:1.2，萃取塔塔頂溫度為90°C、塔底溫度為45°C，完成溶劑精制，得到溶劑精制后的變壓器油餾分；
[0037](4)變壓器餾分油的白土精制
[0038]在氮氣保護下，將溶劑精制后的變壓器油餾分與白土混合，白土占變壓器油餾分的質量百分比為8%，攪拌，140°C反應40min，冷卻，過濾，得到變壓器油基礎油，收率為78.5wt% (以加氫處理后的300?360°C的變壓器餾分油為100%計)。
[0039]本實施例所得的石腦油餾分、柴油餾分以及變壓器油餾分的收率以及產物變壓器油基礎油的性質分別見下表I?4。
[0040]表I實施例1所得到各種廣品的收率
[0041]
【權利要求】
1.一種煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法，其特征在于由以下步驟組成: (1)煤焦油加氫處理 將煤焦油與氫氣混合，在加氫反應器中加氫精制催化劑和催化脫蠟催化劑的催化作用下進行加氫處理，反應溫度為300-400°C,壓力為10-15MPa,氫油體積比為800-1500:1,相對于加氫精制催化劑的液體體積空速為0.3-0.δΙ 1,相對于催化脫臘催化劑的液體體積空速為0.6-1.0tT1，得到加氫生成油； (2)加氫產物的分餾 將加氫生成油送入分餾塔內分餾，得到小于180°C的石腦油餾分、180-300°C的柴油餾分、300-360°C的變壓器油餾分和大于360°C的渣油組分； (3)變壓器餾分油的溶劑精制 用選擇性溶劑對變壓器油餾分在萃取塔內逆流傳質傳熱萃取，萃取后的變壓器油在溶劑回收裝置中進行減壓蒸餾脫除殘余溶劑，變壓器油餾分與選擇性溶劑的體積比為1:1-2，萃取塔塔頂溫度為80-90°C、塔底溫度為40-50°C，完成溶劑精制； 上述選擇性容積為苯酚或N-甲級吡咯烷酮或糠醛； (4)變壓器餾分油的白土精制 在氮氣保護下，將溶劑精制后的變壓器油餾分與白土混合，白土加入量為溶劑精制后的變壓器油餾分質量的7-10%，攪拌，130-150°C反應40-50min，冷卻，過濾，得到變壓器油基礎油。
2.根據權利要求1所述的煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法，其特征在于:所述加氫精制催化劑是以三氧化二鋁為載體的鑰-鎳型催化劑，其催化活性金屬中三氧化鑰含量至少為21wt%，氧化鎳含量至少為6wt%，總孔體積至少為0.3mL/g,比表面積至少為150m2/g ; 所述催化脫蠟催化劑為負載鎳的ZSM-5沸石催化脫蠟催化劑，催化活性金屬中氧化鎳含量為I-3wt%，總孔體積至少為0.lmL/g,比表面積至少為200m2/g。
3.根據權利要求1所述的煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法，其特征在于:所述步驟(I)將煤焦油與氫氣混合，在加氫反應器中加氫精制催化劑和催化脫蠟催化劑的催化作用下進行加氫處理，反應溫度為350-380°C,壓力為12-14MPa,氫油體積比為900-1200:1,相對于加氫精制催化劑的液體體積空速為0.4-0.δΙ 1,相對于催化脫臘催化劑的液體體積空速為0.8-0.91 1，得到加氫生成油。
4.根據權利要求1所述的煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法，其特征在于:所述步驟(I)將煤焦油與氫氣混合，在加氫反應器中加氫精制催化劑和催化脫蠟催化劑的催化作用下進行加氫處理，反應溫度為380°C，壓力為14MPa，氫油體積比為1000:1，相對于加氫精制催化劑的液體體積空速為0.41 1，相對于催化脫蠟催化劑的液體體積空速為0.Sr1,得到加氫生成油。
5.根據權利要求1所述的煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法，其特征在于:所述步驟(3 )用選擇性溶劑對變壓器油餾分在萃取塔內逆流傳質傳熱萃取后在溶劑回收裝置中進行減壓蒸餾脫除殘余溶劑，變壓器油餾分與選擇性溶劑的體積比為1:1.2-1.8，萃取塔塔頂溫度為85-90°C、塔底溫度為45°C，完成溶劑精制。
6.根據權利要求1所述的煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法，其特征在于:所述步驟(3)用選擇性溶劑對變壓器油餾分在萃取塔內逆流傳質傳熱萃取后在溶劑回收裝置中進行減壓蒸餾脫除殘余溶劑，變壓器油餾分與選擇性溶劑的體積比為1:1.2，萃取塔塔頂溫度為90°C、塔底溫度為45°C，完成溶劑精制。
7.根據權利要求1所述的煤焦油生產環烷基變壓器油基礎油的方法，其特征在于:所述步驟(4)在氮氣保護下，將溶劑精制后的變壓器油餾分和白土混合，白土加入量為溶劑精制后的變壓器油餾分質 量的8%，攪拌，140°C反應40min，冷卻，過濾，得到變壓器油基礎油。
【文檔編號】C10G67/06GK103436289SQ201310419392
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2013年9月13日
【發明者】王樹寬, 楊占彪 申請人:王樹寬