一种煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法
【专利摘要】本发明涉及一种煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法，其通过煤焦油加氢处理、加氢产物的分馏、变压器馏分油的溶剂精制以及变压器馏分油的白土精制的步骤，得到了石脑油、柴油和变压器油基础油等高附加值产品，本发明延伸了煤焦油加氢产业链，合理利用了煤焦油资源，提高了煤焦油的利用价值，同时可以降低煤焦油加氢柴油的密度，获得高含量的环烷烃馏分油（300～360℃），保证了变压器油基础油的质量，获得变压器油基础油质优、收率高且符合国家GB2536-1990《变压器油》中45号变压器油的标准的。
【专利说明】一种煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤焦油生产【技术领域】，特别涉及一种用煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法。
【背景技术】
[0002]变压器油的主要用途是将变压器绝缘和冷却。自输电变压器发明以来，人们就一直在努力寻找一种既能满足变压器的绝缘、冷却等性能要求，又能够长期稳定工作、价格便宜的介质。经过长期的实际使用，环烷基基础油被公认为是一种最佳的选择，也是最安全、最经济的选择。目前，全球变压器制造商，特别是ABB、Alstom等大型跨国公司所生产的变压器，无一例外地采用以环烷基基础油生产的变压器油。
[0003]环烷基基础油在高温下黏度低，在极低温度下的溶解能力优良，并具有很高的氧化安定性、极好的电气特性以及良好的传热介质特性，从而使其成为变压器的最佳用油。但是，环烷基原油的储量仅占原油总储量的2%?3%，由于环烷基原油资源的短缺，在我国仍有相当数量的变压器油由非环烷基原油生产。
[0004]目前国内外有多种工艺方法生产变压器油。
[0005]郭槐等人公开了一种以常压馏分油为原料，采用碱洗精制、糠醛精制、加氢精制工艺生产超高压变压器油的方法(郭槐等，临氢工艺生产25号超高压变压器油，石油炼制与化工，1999年第2期，56-57)。但是，该方法的碱洗工艺会带来一定的污染，而且产品收率低、凝点未达到45号变压器油的标准。
[0006]美国专利US5167847以石蜡基原油为原料，通过加氢裂化、溶剂脱蜡工艺生产变压器油；美国专利US4018666以.石蜡基原油的310_400°C的馏分为原料，通过溶剂精制脱除芳烃和极性物质生产变压器油；CN1110709公开了一种用加氢裂化尾油生产变压器油的方法，该方法是通过向加氢裂化尾油中添加芳香烃(烷基苯、精制重烷基苯或烷基萘)和环烷基油以改善其光安定性，这些方法中的原料和产品中均含有脂肪烃，所以产品质量没有环烷基变压器油好。
[0007]中国专利CN100537722公开了一种超高压变压器油的生产方法，该方法采用环烷基原油的常压馏分油和减压馏分油的一种或几种为原料，对其进行加氢处理和加氢精制得到超高压变压器油。此方法所用原料为石油馏分油，而本方法的原料为更难处理的煤焦油，所以工艺方法和相关参数也存在较大的差异。
[0008]以上这些报道的工艺技术的原料均为石油馏分油，尚没有以煤焦油或其衍生产品为原料制备液体石蜡的工艺报道。发明人在进一步研发过程中发现，煤焦油加氢产品中具有大量的环烷烃和芳烃，可以作为制备环烷基变压器油的原料。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于为了实现煤焦油作为原料油制备出环烷烃馏分油含量高、质量好的环烷基变压器油，提供了一种工艺简单、成本低且合理利用煤焦油资源的煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法。
[0010]本发明实现上述目的所采用的技术方案由以下步骤组成:
[0011](I)煤焦油加氢处理
[0012]将煤焦油与氢气混合，在加氢反应器中加氢精制催化剂和催化脱蜡催化剂的催化作用下进行加氢处理，反应温度为300-400°C,压力为10-15MPa,氢油体积比为800-1500:1,相对于加氢精制催化剂的液体体积空速为0.3-0.δΙ1,相对于催化脱腊催化剂的液体体积空速为0.6-1.0tT1，得到加氢生成油；
[0013](2)加氢产物的分馏
[0014]将加氢生成油送入分馏塔内分馏，得到小于180°C的石脑油馏分、180-300°C的柴油馏分、300-360°C的变压器油馏分和大于360°C的渣油组分；
[0015](3)变压器馏分油的溶剂精制
[0016]用选择性溶剂对变压器油馏分在萃取塔内逆流传质传热萃取，萃取后的变压器油在溶剂回收装置中进行减压蒸馏脱除残余溶剂，变压器油馏分与选择性溶剂的体积比为1:1-2，萃取塔塔顶温度为80-90°C、塔底温度为40-50°C，完成溶剂精制；
[0017]上述选择性容积为苯酚或N-甲级吡咯烷酮或糠醛；
[0018](4)变压器馏分油的白土精制
[0019]在氮气保护下，将溶剂精制后的变压器油馏分与白土混合，白土加入量为溶剂精制后的变压器油馏分质量的7-10%，搅拌，130-150°C反应40-50min，冷却，过滤，得到变压器油基础油。
[0020]上述加氢精制催化剂是以三氧化二铝为载体的钥-镍型催化剂，其催化活性金属中三氧化钥含量至少为21wt%，氧化镍含量至少为6wt%，总孔体积至少为0.3mL/g,比表面积至少为150m2/g ；
[0021]上述催化脱蜡催化剂为负载镍的ZSM-5沸石催化脱蜡催化剂，催化活性金属中氧化镍含量为I-3wt%，总孔体积至少为0.lmL/g,比表面积至少为200m2/g。
[0022]上述步骤(I)将煤焦油与氢气混合，在加氢反应器中加氢精制催化剂和催化脱蜡催化剂的催化作用下进行加氢处理，反应温度优选350-380°C，较佳为380°C，压力优选12-14MPa，较佳为14MPa，氢油体积比优选900-1200:1，较佳为1000:1，相对于加氢精制催化剂的液体体积空速优选0.4-0.511，较佳为0.411，相对于催化脱蜡催化剂的液体体积空速优选0.8-0.911，较佳为0.811，得到加氢生成油。
[0023]上述步骤(3 )用选择性溶剂对变压器油馏分在萃取塔内逆流传质传热萃取后在溶剂回收装置中进行减压蒸馏脱除残余溶剂，变压器油馏分与选择性溶剂的体积比优选为1:
1.2-1.8，较佳为1:1.2，萃取塔塔顶温度为85-90°C、塔底温度为45°C，较佳塔顶温度为90°C、塔底温度为45°C，完成溶剂精制。
[0024]上述步骤(4)在氮气保护下，将溶剂精制后的变压器油馏分和白土混合，白土较佳加入量为溶剂精制后的变压器油馏分质量的8%，搅拌，140°C反应40min，冷却，过滤，得到变压器油基础油。
[0025]本发明所提供的一种煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法，将煤焦油加氢和馏分油溶剂精制、白土精制工艺进行了合理的耦合，充分利用活性白土具有吸附色素和有机分子的能力其对变压器油中带正电荷的杂质的吸附能力来脱除油品中残余溶剂及胶质、碱性氮等有害物质，提高油品的抗氧化安定性和改善油品的颜色，进而得到了石脑油、柴油和变压器油基础油等高附加值产品，延伸了煤焦油加氢产业链，合理利用了煤焦油资源，提高了煤焦油的利用价值，同时可以降低煤焦油加氢柴油的密度，获得高含量的环烷烃馏分油(300-360°C)，保证了变压器油基础油的质量，获得变压器油基础油质优、收率高且符合国家GB2536-1990《变压器油》中45号变压器油的标准的。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0027]现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施情形。
[0028]实施例1
[0029]以煤炭热解过程中产生的500-700°C低温煤焦油为原料，生产环烷基变压器油基础油的方法由以下步骤实现，参见图1:
[0030]( I)煤焦油加氢处理
[0031]将煤焦油与氢气混合送入加氢反应器中，依次在以三氧化二铝为载体的钥-镍型加氢精制催化剂和以负载镍的ZSM-5沸石催化脱蜡催化剂的催化作用下进行加氢处理，反应温度为380°C，压力为14MPa，氢油体积比为1000:1，相对于加氢精制催化剂的液体体积空速为0.41-1，相对于催化脱蜡催化剂的液体体积空速为0.81-1，得到加氢生成油；
[0032]上述三氧化二铝为载体的钥-镍型加氢精制催化剂是采用TOPSOE公司开发的TK-561 型催化剂(http://www.topsoe.com/products/CatalystPortfoli0.aspx),其催化活性金属中三氧化钥含量至少为21wt%，氧化镍含量至少为6wt%，总孔体积至少为0.3mL/g，比表面积至少为150m2/g ;上述负载镍的ZSM-5沸石催化脱蜡催化剂采用中国石油化工股份有限公司催化剂分公司的FDW-3型催化剂(http://sinopec_catalyst.com/product/detail/id/31, html),其催化剂活性金属中氧化镍含量为I-3wt%,总孔体积至少为
0.lmL/g,比表面积至少为200m2/g。
[0033](2)加氢产物的分馏
[0034]将加氢生成油送入分馏塔内分馏，得到小于180°C的石脑油馏分、180-300°C的柴油馏分、300-360°C的变压器油馏分和大于360°C的渣油组分；
[0035](3)变压器馏分油的溶剂精制
[0036]用N-甲级吡咯烷酮对变压器油馏分在萃取塔内逆流传质传热萃取，即N-甲级吡咯烷酮经预热后由泵从塔顶打入萃取塔内，变压器油馏分从塔底打入萃取塔内，进行逆流传质传热，萃取后的变压 器油进入溶剂回收装置中进行减压蒸馏脱除残余N-甲级吡咯烷酮，变压器油馏分与N-甲级吡咯烷酮的体积比为1:1.2，萃取塔塔顶温度为90°C、塔底温度为45°C，完成溶剂精制，得到溶剂精制后的变压器油馏分；
[0037](4)变压器馏分油的白土精制
[0038]在氮气保护下，将溶剂精制后的变压器油馏分与白土混合，白土占变压器油馏分的质量百分比为8%，搅拌，140°C反应40min，冷却，过滤，得到变压器油基础油，收率为78.5wt% (以加氢处理后的300?360°C的变压器馏分油为100%计)。
[0039]本实施例所得的石脑油馏分、柴油馏分以及变压器油馏分的收率以及产物变压器油基础油的性质分别见下表I?4。
[0040]表I实施例1所得到各种广品的收率
[0041]
【权利要求】
1.一种煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法，其特征在于由以下步骤组成: (1)煤焦油加氢处理 将煤焦油与氢气混合，在加氢反应器中加氢精制催化剂和催化脱蜡催化剂的催化作用下进行加氢处理，反应温度为300-400°C,压力为10-15MPa,氢油体积比为800-1500:1,相对于加氢精制催化剂的液体体积空速为0.3-0.δΙ 1,相对于催化脱腊催化剂的液体体积空速为0.6-1.0tT1，得到加氢生成油； (2)加氢产物的分馏 将加氢生成油送入分馏塔内分馏，得到小于180°C的石脑油馏分、180-300°C的柴油馏分、300-360°C的变压器油馏分和大于360°C的渣油组分； (3)变压器馏分油的溶剂精制 用选择性溶剂对变压器油馏分在萃取塔内逆流传质传热萃取，萃取后的变压器油在溶剂回收装置中进行减压蒸馏脱除残余溶剂，变压器油馏分与选择性溶剂的体积比为1:1-2，萃取塔塔顶温度为80-90°C、塔底温度为40-50°C，完成溶剂精制； 上述选择性容积为苯酚或N-甲级吡咯烷酮或糠醛； (4)变压器馏分油的白土精制 在氮气保护下，将溶剂精制后的变压器油馏分与白土混合，白土加入量为溶剂精制后的变压器油馏分质量的7-10%，搅拌，130-150°C反应40-50min，冷却，过滤，得到变压器油基础油。
2.根据权利要求1所述的煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法，其特征在于:所述加氢精制催化剂是以三氧化二铝为载体的钥-镍型催化剂，其催化活性金属中三氧化钥含量至少为21wt%，氧化镍含量至少为6wt%，总孔体积至少为0.3mL/g,比表面积至少为150m2/g ; 所述催化脱蜡催化剂为负载镍的ZSM-5沸石催化脱蜡催化剂，催化活性金属中氧化镍含量为I-3wt%，总孔体积至少为0.lmL/g,比表面积至少为200m2/g。
3.根据权利要求1所述的煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法，其特征在于:所述步骤(I)将煤焦油与氢气混合，在加氢反应器中加氢精制催化剂和催化脱蜡催化剂的催化作用下进行加氢处理，反应温度为350-380°C,压力为12-14MPa,氢油体积比为900-1200:1,相对于加氢精制催化剂的液体体积空速为0.4-0.δΙ 1,相对于催化脱腊催化剂的液体体积空速为0.8-0.91 1，得到加氢生成油。
4.根据权利要求1所述的煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法，其特征在于:所述步骤(I)将煤焦油与氢气混合，在加氢反应器中加氢精制催化剂和催化脱蜡催化剂的催化作用下进行加氢处理，反应温度为380°C，压力为14MPa，氢油体积比为1000:1，相对于加氢精制催化剂的液体体积空速为0.41 1，相对于催化脱蜡催化剂的液体体积空速为0.Sr1,得到加氢生成油。
5.根据权利要求1所述的煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法，其特征在于:所述步骤(3 )用选择性溶剂对变压器油馏分在萃取塔内逆流传质传热萃取后在溶剂回收装置中进行减压蒸馏脱除残余溶剂，变压器油馏分与选择性溶剂的体积比为1:1.2-1.8，萃取塔塔顶温度为85-90°C、塔底温度为45°C，完成溶剂精制。
6.根据权利要求1所述的煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法，其特征在于:所述步骤(3)用选择性溶剂对变压器油馏分在萃取塔内逆流传质传热萃取后在溶剂回收装置中进行减压蒸馏脱除残余溶剂，变压器油馏分与选择性溶剂的体积比为1:1.2，萃取塔塔顶温度为90°C、塔底温度为45°C，完成溶剂精制。
7.根据权利要求1所述的煤焦油生产环烷基变压器油基础油的方法，其特征在于:所述步骤(4)在氮气保护下，将溶剂精制后的变压器油馏分和白土混合，白土加入量为溶剂精制后的变压器油馏分质 量的8%，搅拌，140°C反应40min，冷却，过滤，得到变压器油基础油。
【文档编号】C10G67/06GK103436289SQ201310419392
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】王树宽, 杨占彪 申请人:王树宽