本发明涉及油品生产技术领域，特别涉及一种加氢精制生产润滑油基础油的方法。
背景技术：
美国石油协会(api)将润滑油基础油分成apii、ii、iii、iv和v类基础油，润滑油基础油加工工艺不同，生产的基础油质量也就不同。以溶剂精制、溶剂脱蜡、白土精制(加氢补充精制)为代表的老三套润滑油加工工艺生产的是apii类基础油其粘度指数低、硫含量高、饱和烃含量低，只能作为普通润滑油使用，无法满足高档润滑油要求。以加氢异构脱蜡为代表的加氢工艺生产的是apiⅱ和ⅲ类基础油，具有饱和烃含量高(≥90％)、硫含量低(≤0.03％)且粘度指数大于90和120，是制取高档润滑油的主要原料。随着环保和节能要求的日益苛刻，以及调配高等级润滑油油品的需要等，都使ll、iii类基础油的需求愈来愈旺盛。
随着炼油技术的进步，催化反应器大型化、标准化、强度化的发展趋势，生产润滑油基础油的过程中反应器热效率、压力降的重要影响因素越来越重要，不仅影响催化剂的装填量，而且直接影响到反应器的处理量，致使技术经济指标下降，严重影响产品的质量、催化剂的寿命和装置的损坏程度。良好的装填和加氢反应效果，是保证装置正常开工、稳定运转的重要因素，该因素质量的好坏将直接影响到催化剂性能的发挥及产品的处理效果。因此，做选用科学合理的反应器及反应条件和催化剂的装填方式等，降低床层塌陷的几率，使产品的色度得到改善，极大提高产品的质量。使基础油质量达到了国际apiii+标准，白油达到化妆级白油标准。
技术实现要素：
鉴以此，本发明提出一种加氢精制生产润滑油基础油的方法，提高产品的质量和色度、产品的芳烃饱和度极高和减少能源消耗。
本发明的技术方案是这样实现的：一种加氢精制生产润滑油基础油的方法，包括以下步骤：
原料油和氢气混合后，依次通过加氢补充精制反应器中的上床层和下床层；
所述加氢补充精制反应器的入口氢分压为10～20mpa，所述上床层和下床层均装填有催化剂，所述催化剂的进料量为25～30t/h，所述上床层的上端设有外径为2.5～5.0mm的瓷球，所述上床层的下端设有外径为5.0～7.0mm的瓷球，所述上床层的反应温度为210～230℃；所述下床层的下端设有外径为12.0～13.0mm的瓷球，所述下床层的反应温度为280～300℃。
优选地，所述原料油和氢气的体积比为550～650：1。
优选地，所述催化剂装填的体积为10～15cm3，催化剂的装填重量为5～8kg。
优选地，所述瓷球包括以下主要成分：sio2、al2o3、tio2和fe2o3，且质量比为1～3：5～8：5～6：2～3。
优选地，所述瓷球的堆积密度为1300～1500kg/m3。
优选地，所述加氢补充精制反应器的体积空速为1.5～2.2h-1，压力为10～20mpa。
优选地，所述上床层和下床层之间还设有冷氢箱，所述冷氢量为25～35nm3/h。
优选地，与原料油混合的氢气来源为循环氢，所述循环氢的组成为体积百分比为92～95％的h2，0.1～0.3μl/l的h2s和0.2～0.8μl/l的nh3。
优选地，所述催化剂的装填采用外径为90～110mm的钢丝管输送。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
补充精制反应器装入催化剂，具有加氢脱氮和芳烃饱和度、粘度指数、色度、氧化安定性均会明显提高和改善，得到高质量的白油、润滑油基础油，瓷球的分布不但能起覆盖支持催化剂，而且能分散汽液的作用。另一方面反应器内适宜的温度大大降低了装置的能源消耗，减少天然气、水蒸汽以及电量消耗。不仅产品的质量提高了，而且降低了企业的生产成本，对环境的影响也降低。反应器内各物质的均匀装填，提高催化剂的密度、装填效率和反应更高效。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种加氢精制生产润滑油基础油的方法，包括以下步骤：
原料油和氢气按体积比为550：1混合经过异构脱蜡后，依次通过加氢补充精制反应器中的上床层和下床层，所述加氢补充精制反应器的体积空速为1.5h-1，压力为10mpa。所述上床层和下床层之间还设有冷氢箱，所述冷氢量为25nm3/h。氢气来源为循环氢，增加系统的氢气量，保证催化剂表面的氢气浓度，可以加快反应速度，减少副反应，降低床温的作用，所述循环氢的组成为体积百分比为92％的h2，0.1μl/l的h2s和0.2μl/l的nh3。
所述加氢补充精制反应器的入口氢分压为10mpa，所述上床层和下床层均装填有催化剂，所述催化剂的装填采用外径为90mm的钢丝管输送，防止催化剂掉落污染地面，所述催化剂装填的体积为10cm3，催化剂的装填重量为5kg，所述催化剂的进料量为25t/h。所述上床层的上端设有外径为2.5mm的瓷球，所述上床层的下端设有外径为5.0mm的瓷球，所述上床层的反应温度为210℃；所述下床层的下端设有外径为12.0mm的瓷球，所述下床层的反应温度为280℃。所述瓷球包括以下主要成分：sio2、al2o3、tio2和fe2o3，且质量比为1：5：5：2，所述瓷球的堆积密度为1300kg/m3。
实施例2
一种加氢精制生产润滑油基础油的方法，包括以下步骤：
原料油和氢气按体积比为650：1混合经过异构脱蜡后，依次通过加氢补充精制反应器中的上床层和下床层，所述加氢补充精制反应器的体积空速为2.2h-1，压力为20mpa。所述上床层和下床层之间还设有冷氢箱，所述冷氢量为35nm3/h。氢气来源为循环氢，所述循环氢的组成为体积百分比为95％的h2，0.3μl/l的h2s和0.8μl/l的nh3。
所述加氢补充精制反应器的入口氢分压为20mpa，所述上床层和下床层均装填有催化剂，所述催化剂的装填采用外径为110mm的钢丝管输送，所述催化剂装填的体积为15cm3，催化剂的装填重量为8kg，所述催化剂的进料量为30t/h。所述上床层的上端设有外径为5.0mm的瓷球，所述上床层的下端设有外径为7.0mm的瓷球，所述上床层的反应温度为230℃；所述下床层的下端设有外径为13.0mm的瓷球，所述下床层的反应温度为300℃。所述瓷球包括以下主要成分：sio2、al2o3、tio2和fe2o3，且质量比为3：8：6：3，所述瓷球的堆积密度为1500kg/m3。
实施例3
一种加氢精制生产润滑油基础油的方法，包括以下步骤：
原料油和氢气按体积比为600：1混合经过异构脱蜡后，依次通过加氢补充精制反应器中的上床层和下床层，所述加氢补充精制反应器的体积空速为1.8h-1，压力为15mpa。所述上床层和下床层之间还设有冷氢箱，所述冷氢量为30nm3/h。氢气来源为循环氢，所述循环氢的组成为体积百分比为93％的h2，0.2μl/l的h2s和0.5μl/l的nh3。
所述加氢补充精制反应器的入口氢分压为15mpa，所述上床层和下床层均装填有催化剂，所述催化剂的装填采用外径为100mm的钢丝管输送，所述催化剂装填的体积为12cm3，催化剂的装填重量为7kg，所述催化剂的进料量为28t/h。所述上床层的上端设有外径为3.5mm的瓷球，所述上床层的下端设有外径为6.0mm的瓷球，所述上床层的反应温度为220℃；所述下床层的下端设有外径为12.5mm的瓷球，所述下床层的反应温度为290℃。所述瓷球包括以下主要成分：sio2、al2o3、tio2和fe2o3，且质量比为2：6：6：3，所述瓷球的堆积密度为1400kg/m3。
其中，填充的催化剂为icr-419精制催化剂，icr-419精制催化剂是雪佛龙-鲁姆斯全球公司第四代加氢精制催化剂。瓷球不但能起覆盖支持催化剂和分散汽液的作用。使能过滤油品中的杂质，根据不同程序的大不杂质，选用不同程度孔径的球。在反应器的上端、中端和下端装载有微孔过滤瓷球后，可将原料油中上一工序未过滤掉的杂质吸附在其孔中，达到保护催化剂，还可根据需要，附载钼、镍、钵等活性组分，防止催化剂的沉碳、结焦和中毒，发挥反应器内装瓷球及催化剂的使用的效果。
填充方法采用密相装填法进行填充，能使催化剂径向和纵向相对均匀的分布在一个平面上，反应器内装填催化剂，反应温度适宜使装置处理量增加，催化剂的运转周期延长，催化剂床层装填均匀，紧密一致，可避免床层径向温度均匀，提高反应的选择性，转速调整不同物料的下降及分布情况，使物料达到相对均匀分布。
为了验证本发明的有益效果，设置以下对比例实验：
对比例1
该对比例与实施例3的区别在于：所述加氢精制生产润滑油基础油的方法，包括以下步骤：
原料油和氢气按体积比为500：1混合经过异构脱蜡后，依次通过加氢补充精制反应器中的上床层和下床层，所述加氢补充精制反应器的体积空速为2.5h-1，压力为25mpa。
所述加氢补充精制反应器的入口氢分压为15mpa，所述上床层和下床层均装填有催化剂，所述催化剂的装填采用外径为100mm的钢丝管输送，所述催化剂装填的体积为12cm3，催化剂的装填重量为7kg，所述催化剂的进料量为28t/h。所述上床层的上端设有外径为3.5mm的瓷球，所述上床层的下端设有外径为6.0mm的瓷球，所述上床层的反应温度为220℃；所述下床层的下端设有外径为12.5mm的瓷球，所述下床层的反应温度为290℃。所述瓷球包括以下主要成分：sio2、al2o3、tio2和fe2o3，且质量比为2：6：6：3，所述瓷球的堆积密度为1400kg/m3。
对比例2
该对比例与实施例3的区别在于：所述加氢精制生产润滑油基础油的方法，包括以下步骤：
原料油和氢气按体积比为500：1混合经过异构脱蜡后，依次通过加氢补充精制反应器中的上床层和下床层，所述加氢补充精制反应器的体积空速为2.5h-1，压力为25mpa。
所述加氢补充精制反应器的入口氢分压为15mpa，所述上床层和下床层均装填有催化剂，所述催化剂的装填采用外径为100mm的钢丝管输送，所述催化剂装填的体积为20cm3，催化剂的装填重量为12kg，所述催化剂的进料量为20t/h。所述上床层的上端设有外径为6.0mm的瓷球，所述上床层的下端设有外径为6.0mm的瓷球，所述上床层的反应温度为250℃；所述下床层的下端设有外径为6.0mm的瓷球，所述下床层的反应温度为250℃。所述瓷球包括以下主要成分：sio2、al2o3、tio2和fe2o3，且质量比为2：6：6：3，所述瓷球的堆积密度为1200kg/m3。
一、利用上述实施例1～3和对比例1～2的填充方法，对10#化妆级白油进行技术改进，其实验数据如下表1所示：
由上表可知，通过本发明的加氢精制生产润滑油基础油的方法生产的白油质量比技术改造前的白油质量好，较对比例的实验效果较好，且实施例3生产的白油质量效果最优。产品的易碳化物、稠环芳烃、倾点、闪点、粘度指数得到了改善。
二、利用上述实施例1～3的填充方法，对150n基础油进行技术改进，其实验数据如下表2所示：
由上表可知，通过本发明的加氢精制生产润滑油基础油的方法生产的基础油质量比技术改造前的基础油质量好，较对比例的实验效果较好，且实施例3生产的白油质量效果最优。产品的闪点、倾点、硫含量、氧化安定性均得到大幅度的改善。
三、icr-419精制催化剂是雪佛龙-鲁姆斯全球公司第四代加氢精制催化剂，针对高品质白油、基础油加工油品而开发的超深度加氢精制催化剂。fhda-1加氢精制催化剂使用的是中国石化抚顺石油化工研究院(fripp)研制的。
本发明通过实施例3填充方法对不同催化剂进行级配实验，确定催化剂的操作条件，其实验结果如下表3所示：
由上表可知，通过研制加氢精制icr-419精制催化剂的装填方法以及反应器的反应条件，在生产高品质基础油、白油上显示了优越的性能，催化剂活性高、芳烃饱和度高和更好的色度，主要是降低了床层的温度、产品氧、氮含量等关键指标。
四、能效提升
能源单耗方面：技术改造后天然气单耗可减少17.38kgce/t，水蒸气可减少2.36kgce/t，用电量可减少2.85kgce/t，技改完后累计可减少能耗22.59kgce/t标煤。大大减少了企业的生产成本，减少能源消耗。产品质量提升方面，产品的芳烃饱和度可达到99.99％，产品的色度得到改善，其质量得到极大的改善。基础油质量达到了国际apiii+标准，白油达到化妆级白油标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。