用于提高基础油产率的工艺的制作方法

用于提高基础油产率的工艺
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求在2019年8月12日提交的美国临时专利申请62/885,359号的优先权权益，所述美国临时专利申请的公开内容全部并入本文中。
技术领域
3.本发明涉及通过将常压渣油原料与基础油原料组合以形成组合进料流和通过加氢而由所述组合进料流形成基础油产品来提高基础油产率的工艺。


背景技术：

4.优质的润滑基础油，例如黏度指数(vi)为120或更高的那些基础油(ii类和iii类)，通常可以由例如减压瓦斯油(vgo)的高沸点真空馏出物通过以下方式生产：加氢裂化以使vi升高，然后进行催化脱蜡以降低倾点和浊点，然后进行加氢精制以使芳烃饱和并且提高稳定性。在加氢裂化中，高沸点分子裂化为低沸点分子，这使vi升高，但是也降低了黏度。为了以高产率制造高vi和高黏度等级的基础油，加氢裂化器进料必须含有一定量的高沸点分子。典型地，由于温度和压力的实际限制，vgo在真空塔中从常压渣油(ar)回收高沸点分子的能力有限。将较高沸点分子进料到加氢裂化器的一种可能方式是直接进料ar，但这种方式通常是不可能或不可行的，因为ar通常含有对加氢裂化器催化剂极其有害的材料，包括例如镍、钒、微碳残渣(mcr)和沥青质。这些材料将加氢裂化器催化剂的寿命缩短到不可接受的程度，从而使得使用这种进料变得不切实际。
5.将困难的全原油和其他中间进料用于制造基础油的一种方法是首先在溶剂脱沥青(sda)装置中处理进料，例如ar或减压渣油(vr)。这种处理通常是必要的，以分离大部分不需要的材料，同时生产具有可接受的加氢裂化器进料质量的脱沥青油(dao)。然而，此类sda装置的非常高的资本要求和高工作成本以及总体处理方法使其成为不可取的替代品。已经实施试图最小化或消除对溶剂脱沥青步骤的需要的其他方法，但是在成本或其他工艺改进方面没有提供明显的好处。
6.iii类基础油和成品机油的生产通常需要使用昂贵且供应有限的黏度指数改进剂，例如聚α烯烃，或其他昂贵的加工技术，例如使用气液化(gtl)原料或例如，通过矿物油的多重加氢裂化处理。iii类基础油的生产通常还需要优质原料和高转化率的加工，以牺牲产品产率来满足vi目标。然而，尽管工业界不断努力，但是相对便宜和合适的原料以及制造此类产品的简化工艺仍有待开发和商业化。
7.尽管在由不同且具有挑战性的原料生产基础油方面取得了进展，但是仍需要改进工艺以利用不同的原料并且增加有价值的基础油产品的产率。


技术实现要素：

8.本发明涉及一种用于通过对基础油进料流加氢来制造基础油产品、特别是轻质等级基础油产品和重质等级基础油产品的工艺。虽然不一定限于此，但是本发明的目标之一
是提供增加的重质等级基础油产品的基础油产率和生产ii类和/或iii/iii+类基础油。
9.通常，根据本发明的第一种工艺包括通过以下步骤来制造基础油：将常压渣油原料和基础油原料组合以形成基础油进料流；在加氢裂化条件下使所述基础油进料流与加氢裂化催化剂接触以形成加氢裂化产物；将所述加氢裂化产物分离成气体馏分和液体馏分；在加氢异构化条件下使所述液体馏分与脱蜡催化剂接触，以生产脱蜡产物；以及，任选地，在加氢精制条件下使所述脱蜡产物与加氢精制催化剂接触，以生产加氢精制脱蜡产物。
10.本发明还涉及一种通过将常压渣油原料添加到常规基础油工艺中的基础油原料来修改基础油工艺的方法，所述方法包括使基础油进料流经受加氢裂化和脱蜡步骤以形成脱蜡产物，所述脱蜡产物包括轻质产物和重质产物。因而，所述修改后的基础油工艺包括将常压渣油原料和基础油原料组合以形成基础油进料流；在加氢裂化条件下使所述基础油进料流与加氢裂化催化剂接触以形成加氢裂化产物；将所述加氢裂化产物分离成气体馏分和液体馏分；在加氢异构化条件下使所述液体馏分与脱蜡催化剂接触，以生产脱蜡产物；以及，任选地，在加氢精制条件下使所述脱蜡产物与加氢精制催化剂接触，以生产加氢精制脱蜡产物。
11.根据本发明的第二种工艺包括通过以下步骤来制造黏度指数为120或更高的基础油：在加氢裂化条件下使黏度指数为约100或更高的基础油原料与加氢裂化催化剂接触以形成加氢裂化产物，所述基础油原料包括前端切割点为约700℉或更高并且后端切割点为约900℉或更低的中等减压瓦斯油(mvgo)；将所述加氢裂化产物分离成气体馏分和液体馏分；对所述液体馏分脱蜡以生产脱蜡产物；以及任选地，对所述脱蜡产物进行加氢精制以生产加氢精制脱蜡产物。
12.本发明还涉及一种用于由基础油原料制造基础油产品的组合工艺，所述工艺组合第一种工艺和第二种工艺以制造满足ii组和/或iii/iii+组规范的基础油。所述组合工艺通常用于由基础油原料或其馏分制造基础油，并且包括：使用来自基础油原料或其馏分的常压渣油馏分；将所述基础油原料或其馏分和/或所述基础油常压渣油馏分分离成前端切割点为约700℉或更高并且后端切割点为约900℉或更低的窄减压瓦斯油切割点馏分以形成中等减压瓦斯油(mvgo)馏分和残余重质vgo(hhvgo)馏分；以及将所述hhvgo馏分用作所述第一种工艺中的所述常压渣油原料；和/或将所述mvgo馏分用作所述第二种工艺中的所述基础油原料。
附图说明
13.本发明的范围不受伴随本公开的任何代表图的限制，并且应被理解为由本技术的权利要求限定。
14.图1是制造基础油产品的现有技术工艺的一般框图示意图。
15.图2a是根据本发明的使用vgo和常压渣油的共混物(vgo/ar)制造基础油产品的工艺的实施方案的一般框图示意图。
16.图2b是根据本发明的使用来自常压渣油的mvgo馏分制造iii/iii+类基础油产品和使用vgo和来自常压渣油的hhvgo渣油馏分的共混物(vgo/hhvgo)制造ii类基础油产品的工艺的实施方案的一般框图示意图。
17.图3a是根据本发明的制造基础油产品的工艺的实施方案的过程示意图，如实施例
中所描述。
18.图3b是根据本发明的制造基础油产品的工艺的实施方案的过程示意图，如实施例中所描述。
19.图4是根据本发明的制造基础油产品的工艺的实施方案的过程示意图，如实施例中所描述。
20.图5是根据本发明的制造基础油产品的工艺的实施方案的过程示意图，如实施例中所描述。
具体实施方式
21.尽管本文中提供了一个或多个方面的说明性实施方案，但是可以使用任何数量的技术来实现所公开的工艺。本公开不限于在此说明的说明性或特定实施方案、图式和技术，包括在此说明和描述的任何示例性设计和实施方案，并且可以在所附权利要求的范围及其等效物的全部范围内进行修改。
22.除非另有说明，否则以下术语、专门用语和定义适用于本公开。如果术语在本公开中被使用，但是未在本文中具体定义，则可以应用来自iupac化学术语总纲第2版(1997)的定义，前提是所述定义与本文中应用的任何其他公开或定义不冲突，或使应用所述定义的任何权利要求不明确或无效。如果通过引用并入本文中的任何文件所提供的任何定义或用法与本文中提供的定义或用法冲突，则应理解在此提供的定义或用法适用。
[0023]“api基础油类别”是符合表1所示的不同标准的基础油分类：
[0024]
表1：基础油原料性质(100℃下黏度为4cst的原料，无添加剂)
[0025][0026][0027]“api重度”是指石油原料或产品相对于水的比重，由astm d4052-11或astm d1298确定。
[0028]“iso-vg”是指推荐用于工业应用的黏度分类，如is03448:1992所定义。
[0029]“黏度指数”(vi)表示润滑剂的温度依赖性，如由astm d2270-10(e2011)确定。
[0030]“芳烃萃取”是用于生产溶剂中性基础油的工艺的一部分。在芳烃萃取期间，减压瓦斯油、脱沥青油或其混合物在溶剂萃取装置中使用溶剂萃取。在溶剂蒸发后，芳烃萃取产生含蜡的萃余液和芳烃萃取物。
[0031]“常压渣油”或“常压渣油”(ar)是原油在常压下蒸馏的产物，其中挥发性物质已经在蒸馏中被去除。ar馏分通常在650℉到680℉的切割点下衍生。
[0032]“减压瓦斯油”(vgo)是原油真空蒸馏的副产品，可被送到加氢装置或芳烃萃取装置以提质为基础油。vgo通常包括在0.101mpa下沸程分布在343℃(649℉)与538℃(1000℉)
之间的烃。
[0033]“脱沥青油”(dao)通常是指来自真空蒸馏装置的残油，所述残油已在溶剂脱沥青过程中脱沥青。炼油厂中的溶剂脱沥青在j.speight的synthetic fuels handbook,isbn 007149023x,2008,第64、85-85和121页中加以描述。
[0034]
当与油原料结合使用时，“处理”、“处理过的”、“提质”、“提质”和“经提质”描述正在或已经经受加氢的原料，或得到的材料或原油产品，所述材料或原油产品降低了原料的分子量、降低了原料的沸点范围、降低了沥青质的浓度、降低了烃自由基的浓度和/或降低了例如硫、氮、氧、卤化物和金属的杂质的量。
[0035]“溶剂脱蜡”是通过在低温下使石蜡结晶和进行过滤分离来脱蜡的过程。溶剂脱蜡产生脱蜡油和软蜡。脱蜡油可以进一步加氢精制以生产基础油。
[0036]“加氢”是指在较高温度和压力下使含碳原料与氢气和催化剂接触以去除不希望的杂质和/或将原料转化为所需产物的过程。加氢工艺的实例包括加氢裂化、加氢处理、催化脱蜡和加氢精制。
[0037]“加氢裂化”是指氢化和脱氢伴随烃的裂化/碎裂的过程，例如，将较重的烃转化为较轻的烃，或将芳烃和/或环烃(环烷烃)转化为非环状的支链烷烃。
[0038]“加氢处理”是指将含硫和/或氮的烃进料转化为硫和/或氮含量降低的烃产物的过程，通常与加氢裂化结合，并且(分别)产生硫化氢和/或氨作为副产物。
[0039]“催化脱蜡”或加氢异构化是指在氢气存在下并且在催化剂上将正烷烃异构化为其分支更多的对应物的过程。
[0040]“加氢精制”是指旨在通过去除痕量芳烃、烯烃、发色体和溶剂来提高加氢精制产品的氧化稳定性、uv稳定性和外观的过程。如本公开中所使用，术语uv稳定性是指被测试的烃在暴露于uv光和氧气时的稳定性。当形成可见沉淀物时表明不稳定，通常被视为hoc或混浊，或者在暴露于紫外线和空气时会出现更深的颜色。加氢精制的一般描述可以在美国专利3,852,207号和4,673,487号中找到。
[0041]
术语“氢气”或“氢”是指氢本身，和/或提供氢源的一种或多种化合物。
[0042]“切割点”是指达到预定分离程度时的真沸点(τβρ)曲线上的温度。
[0043]“tbp”是指含烃进料或产品的沸点，如通过astm d2887-13通过模拟蒸馏(simdist)所确定。
[0044]“含烃”、“烃”和类似术语是指仅含碳原子和氢原子的化合物。其他标识符可用于指示在烃中是否存在特定基团(如果有的话)(例如，卤代烃指示存在代替烃中的等量氢原子的一个或多个卤素原子)。
[0045]“iib族”或“iib族金属”是指呈元素、化合物或离子形式的锌(zn)、镉(cd)、汞(hg)及其组合。
[0046]“iva族”或“iva族金属”是指呈元素、化合物或离子形式的锗(ge)、锡(sn)或铅(pb)及其组合。
[0047]“v族金属”是指呈元素、化合物或离子形式的钒(v)、铌(nb)、钽(ta)及组合。
[0048]“vib族”或“vib族金属”是指呈元素、化合物或离子形式的铬(cr)、钼(mo)、钨(w)及其组合。
[0049]“第viii族”或“第viii族金属”是指呈元素、化合物或离子形式的铁(fe)、钴(co)、
镍(ni)、钌(ru)、铼(rh)、铑(ro)、钯(pd)、锇(os)、铱(ir)、铂(pt)及其组合。
[0050]
术语“载体”，特别在术语“催化剂载体”中使用时，是指通常为具有高表面积的固体的常规材料，催化剂材料附着于其上。载体材料可以是惰性的或参与催化反应，并且可以是多孔的或无孔的。典型的催化剂载体包括各种碳、氧化铝、氧化硅和氧化硅-氧化铝，例如无定形氧化硅铝酸盐、沸石、氧化铝-氧化硼、氧化硅-氧化铝-氧化镁、氧化硅-氧化铝-氧化钛以及通过向前述材料添加其他沸石和其他复合氧化物获得的材料。
[0051]“分子筛”是指在骨架结构内具有分子尺寸的均匀孔的材料，使得根据分子筛类型，只有某些分子可以接近分子筛的孔结构，而排除其他分子，例如，由于分子大小和/或反应性。沸石、结晶铝磷酸盐和结晶硅铝磷酸盐是分子筛的代表性实例。
[0052]
w220和w600是指含蜡的中等和重质ii类基础油产品等级，其中w220是指100℃下标称黏度为约6cst的含蜡中等基础油产品，w600是指100℃下标称黏度为约12cst的含蜡重质基础油产品。脱蜡后，ii类基础油的典型测试数据如下：
[0053][0054]
在本公开中，虽然通常按“包括”各种组分或步骤来描述组成和方法或工艺，但是组成和方法还可以“基本上由各种组分或步骤组成”或“由各种组分或步骤组成”。
[0055]
术语“一个”、“一个”和“所述”旨在包括复数备选方案，例如至少一个。举例来说，除非另有说明，否则“过渡金属”或“碱金属”的公开旨在涵盖过渡金属或碱金属中的一种，或多于一种的混合物或组合。
[0056]
具体实施方式和权利要求中的所有数值都被“约”或“大约”所指示的值修改，并且考虑到本领域普通技术人员预期的实验误差和变化。
[0057]
在一个方面，本发明是一种用于制造基础油产品的工艺，包括将常压渣油原料和基础油原料组合以形成基础油进料流；
[0058]
在加氢裂化条件下使所述基础油进料流与加氢裂化催化剂接触以形成加氢裂化产物；
[0059]
将所述加氢裂化产物分离成气体馏分和液体馏分；
[0060]
在加氢异构化条件下使所述液体馏分与脱蜡催化剂接触，以生产脱蜡产物；以及
[0061]
任选地，在加氢精制条件下使所述脱蜡产物与加氢精制催化剂接触，以生产加氢精制脱蜡产物。
[0062]
所述基础油原料通常满足以下一种或几种性质条件：
[0063]
api重度在15-40或15-30或15-25的范围内，或为至少15或至少17，任选地，小于所述常压渣油原料；
[0064]
vi在30-90或40-90或50-90或50-80的范围内，任选地，小于所述常压渣油原料的vi；
[0065]
100℃下的黏度在3-30cst或3-25cst或3-20cst的范围内，或为至少3cst或至少4cst；
[0066]
70℃下的黏度在5-25cst或5-20cst或5-15cst的范围内，或为至少5cst或至少6cst；
[0067]
热c7沥青质含量在0.01-0.3重量％或0.01-0.2重量％或0.02-0.15重量％的范围内，或小于0.3重量％，或小于0.2重量％；
[0068]
蜡含量在5-40重量％或5-30重量％或10-25重量％的范围内，或为至少5重量％或至少10重量％或至少15重量％，或任选地，大于所述基础油原料的蜡含量；
[0069]
氮含量小于2500ppm，或小于2000ppm，或小于1500ppm，或小于1000ppm，或小于500ppm，或小于200ppm，或小于100ppm；
[0070]
硫含量小于8000ppm，或小于6000ppm，或小于4000ppm，或小于2000ppm，或小于1000ppm，或小于500ppm，或小于200ppm，或在100-8000ppm或100-6000ppm或100-4000ppm或100-2000ppm或100-1000ppm或100-500ppm或100-200ppm的范围内；和/或
[0071]
1050+℉含量在5-50重量％或5-40重量％或8-40重量％的范围内，或任选地，大于所述基础油原料的1050+℉含量。
[0072]
合适的基础油原料可以来自任何原油原料或其馏分，包括加氢的中间流或其他进料。通常，基础油原料含有沸点在基础油范围内的材料。原料可包括来自各种来源的常压和真空渣油、全原油和石蜡基原油。
[0073]
常压渣油(ar)原料通常满足以下一种或多种性质条件：
[0074]
api重度在20-60或20-45或25-45的范围内，或为至少20或至少22，或任选地，大于所述基础油原料的api；
[0075]
vi在50-200或70-190或90-180的范围内，或为至少80，或任选地，大于所述基础油原料的vi；
[0076]
100℃下的黏度在3-30cst或3-25cst或3-20cst的范围内，或为至少3cst或至少4cst；
[0077]
70℃下的黏度在5-25cst或5-20cst或5-15cst的范围内，或为至少5cst或至少
6cst；
[0078]
热c7沥青质含量，在0.01-0.3重量％或0.01-0.2重量％或0.02-0.15重量％的范围内，或小于0.3重量％或小于0.2重量％；
[0079]
蜡含量在5-40重量％或5-30重量％或10-25重量％的范围内，或为至少5重量％或至少10重量％或至少15重量％，或任选地，大于所述基础油原料的蜡含量；
[0080]
氮含量小于2500ppm，或小于2000ppm，或小于1500ppm，或小于1000ppm，或小于500ppm，或小于200ppm，或小于100ppm；
[0081]
硫含量小于8000ppm，或小于6000ppm，或小于4000ppm，或小于2000ppm，或小于1000ppm，或小于500ppm，或小于200ppm，或在100-8000ppm或100-6000ppm或100-4000ppm或100-2000ppm或100-1000ppm或100-500ppm或100-200ppm的范围内；和/或
[0082]
1050+℉含量在5-50重量％或5-40重量％或8-40重量％的范围内，或任选地，大于所述基础油原料的1050+℉含量。
[0083]
在一些方面，具有本文所述的性质特性的ar原料可以有利地衍生自轻质致密油(lto，例如，典型地api》45的页岩油)。合适的原料可以是二叠纪盆地原料和其他地方，包括eagle ford、avalon、magellan、buckeye等。
[0084]
基础油原料和常压渣油原料都可以具有在任何上述宽范围和窄范围以及这些范围的组合内的任何上述性质。
[0085]
基础油进料流通常包括10
‑‑
60重量％的常压渣油原料和40-90重量％的基础油原料，或10-40重量％的常压渣油原料和60-90重量％的基础油原料，或10-30重量％的常压渣油原料和70-90重量％的基础油原料，或30-60重量％的常压渣油原料和40-70重量％的基础油原料，或40-60重量％的常压渣油原料和40
‑‑
60重量％的基础油原料。
[0086]
在某些实施方案中，基础油进料流不含添加的全原油原料，和/或不含减压渣油原料，和/或不含脱沥青油原料组分，和/或仅含常压渣油原料和基础油原料。
[0087]
虽然不限于直馏工艺，但是所述工艺不需要包括将液体原料再循环以作为基础油进料流的一部分或作为常压渣油原料和基础油原料中的一种或两种。然而，在某些实施方案中，可能需要一种或多种中间流的再循环。
[0088]
基础油原料可包括减压瓦斯油，或基本上由减压瓦斯油组成，或由减压瓦斯油组成。减压瓦斯油可以是从减压瓦斯油获得的重质减压瓦斯油，其被分割成轻质馏分和重质馏分，其中重质馏分的切割点温度范围为约950-1050℉。
[0089]
脱蜡产物和/或加氢精制的脱蜡产物通常作为轻质基础油产品和重质基础油产品获得。轻质基础油产品在100℃下的标称黏度通常在4-8cst或5-7cst的范围内，和/或重质基础油产品在100℃下的标称黏度通常在10-14cst或11-13cst的范围内。脱蜡产物可以进一步分离成至少一种在100℃下标称黏度为约6cst的轻质产品，和/或至少一种在100℃下标称黏度为约12cst的重质产品，或其组合。
[0090]
与在润滑油进料流中不包括常压渣油原料的相同工艺相比，与所述工艺相关联的优点之一是重质基础油产品相对于轻质基础油产品的产率可以增加至少约2lvol.％或至少约5lvol.％(液体体积％)。在一些实施方案中，与基础油进料流中不包括常压渣油原料的相同工艺相比，重质基础产物的产率可以增加至少约10lvol.％，或至少约20lvol.％，或至少约30lvol.％，或至少约40lvol.％。
[0091]
另一方面，本发明涉及一种用于修改常规或现有基础油工艺的方法。特别地，包括使基础油进料流经受加氢裂化和脱蜡步骤以形成包括较轻产物和较重产物的脱蜡产物的基础油工艺可以根据本发明通过以下步骤进行修改：将常压渣油原料与基础油原料组合以形成基础油进料流；以及使包含常压渣油原料的基础油进料流经受基础油工艺的加氢裂化和脱蜡步骤以生产脱蜡产物。任选地，可以在加氢精制条件下使所述脱蜡产物与加氢精制催化剂进一步接触，以生产加氢精制脱蜡产物。
[0092]
本发明还涉及一种用于制造基础油的工艺，包括：在加氢裂化条件下使黏度指数为约100或更高的基础油原料与加氢裂化催化剂接触以形成加氢裂化产物，其中所述基础油原料包括前端切割点为约700℉或更高并且后端切割点为约900℉或更低的减压瓦斯油；将所述加氢裂化产物分离成气体馏分和液体馏分；在加氢异构化条件下使所述液体馏分与脱蜡催化剂接触，以生产脱蜡产物；以及任选地，在加氢精制条件下使所述脱蜡产物与加氢精制催化剂接触，以生产加氢精制脱蜡产物；其中所述脱蜡产物和/或所述加氢精制脱蜡产物的黏度指数在脱蜡后为120或更高。所述脱蜡产物和/或所述加氢精制脱蜡产物的黏度指数在脱蜡后可为130或更高，或在脱蜡后为135或更高，或在脱蜡后为140或更高。所述加氢裂化产物的黏度指数可为至少约135或140或145或150。通过所述工艺制备的脱蜡产物可以是iii类或iii+类产品。
[0093]
与使用常规vgo原料相比，使用在本文中被称为中等减压瓦斯油(mvgo)的前端切割点为约700℉或更高并且后端切割点为约900℉或更低的减压瓦斯油在mvgo的4cst 100℃的iii类或iii+类黏度下提供改良的含蜡产品产率，这比不包括mvgo作为基础油原料的相同工艺高至少约3lvol.％。
[0094]
本发明还涉及结合两个工艺方面的工艺，即，其中原料用于获得窄切割点馏分，而相同或不同的原料用于常压渣油馏分。用于由基础油原料或其馏分制造基础油的组合工艺包括：从基础油原料或其馏分提供常压渣油馏分；将所述基础油原料或其馏分和/或基础油常压渣油馏分分离成前端切割点为约700℉或更高并且后端切割点为约900℉或低的窄减压瓦斯油切割点馏分，以形成mvgo馏分和残余hhvgo馏分；使用所述hhvgo馏分作为所述第一工艺中的常压渣油原料以制备脱蜡产物和/或加氢精制脱蜡产物；和/或使用所述mvgo馏分作为所述第二工艺中的基础油原料以制备脱蜡后黏度指数为120或更高的脱蜡产物和/或加氢精制脱蜡产物。在某些实施方案中，基础油原料可包括致密油，特别是轻质致密油，或其馏分。窄减压瓦斯油切割点馏分也可以衍生自常压渣油馏分，包括衍生自轻质致密油的常压渣油馏分。
[0095]
有利地，将ar原料分馏成mvgo馏分和hhvgo馏分提供生产iii/iii+类基础油产品的能力，同时仍然允许hhvgo馏分与常规vgo基础油原料一起使用以生产ii类基础油产品。在一些实施方案中，使用mvgo生产iii/iii+类基础油产品导致此类产品的更高产率。
[0096]
图2a中示意性地示出根据本发明的一个实施方案的方法或工艺的图示，其中使用了常规基础油加氢处理、加氢裂化、加氢脱蜡和加氢精制工艺步骤、条件和催化剂。通过与图1所示的现有技术基础油工艺示意图相比较，图2a示出vgo和常压渣油(ar)的进料共混合的使用，其中常规工艺通常使用vgo基础油原料。图2b进一步说明使用ar原料形成中等减压瓦斯油馏分(mvgo)和重质vgo馏分(hhvgo)，其中mvgo馏分进料流被用于生产iii/iii+类基础油产品，而hhvgo馏分进料流与常规vgo基础油原料组合以生产ii类基础油产品。
[0097]
适合用作在所述工艺和方法以及相关联工艺条件中的加氢裂化、脱蜡和加氢精制催化剂的催化剂描述于许多公开中，包括例如美国专利公开3,852,207号；3,929,616号；6,156,695号；6,162,350号；6,274,530号；6,299,760号；6,566,296号；6,620,313号；6,635,599号；6,652,738号；6,758,963号；6,783,663号；6,860,987号；7,179,366号；7,229,548号；7,232,515号；7,288,182号；7,544,285号；7,615,196号；7,803,735号；7,807,599号；7,816,298号；7,838,696号；7,910,761号；7,931,799号；7,964,524号；7,964,525号；7,964,526号；8,058,203号；10,196,575号；wo 2017/044210；以及其他公开。
[0098]
适用于加氢裂化的催化剂例如包括具有加氢-脱氢活性的材料，连同活性裂化组分载体。这种催化剂在许多专利和文献参考文献中有详细描述。示例性裂化组分载体包括氧化硅-氧化铝、氧化硅-氧化锆复合物、酸处理的粘土、结晶铝硅酸盐沸石分子筛(例如沸石a、八面沸石、沸石x和沸石y)及其组合。催化剂的加氢-脱氢组分优选包括选自viii族金属的金属及其化合物和vib族金属及其化合物。优选的第viii族组分包括钴和镍，特别是它们的氧化物和硫化物。优选的vib族组分是钼和钨的氧化物和硫化物。适用于加氢裂化工艺步骤中的加氢裂化催化剂的实例是镍-钨-氧化硅-氧化铝、镍-钼-氧化硅-氧化铝和钴-钼-氧化硅-氧化铝的组合。此类催化剂的氢化和裂化活性以及在长期使用期间维持高活性的能力取决于它们的组成和制备。
[0099]
典型的加氢裂化反应条件包括例如：温度，450℉到900℉(232℃到482℃)，例如650℉到850℉(343℃到454℃)；压力，500psig到5000psig(3.5mpa到34.5mpa表压)，例如1500psig至3500psig(10.4mpa到24.2mpa表压)；以液体时空速度(lhsv)计的液体反应物进料速率，0.1hr-1
到15hr-1
(v/v)，例如0.25hr-1
到2.5hr-1
；以h2/烃比计的氢气进料速率，液态基础油(润滑)原料的500scf/bbl到5000scf/bbl(89到890m3h2/m3原料)；和/或氢分压，大于200psig，例如500至3000psig；以及氢气再循环速率，大于500scf/b，例如在1000scf/b与7000scf/b之间。
[0100]
加氢脱蜡主要用于通过从基础油中去除蜡来降低基础油的倾点和/或用于降低基础油的浊点。典型地，脱蜡将催化过程用于处理蜡，而脱蜡进料通常在脱蜡前经提质以使黏度指数增大，降低芳烃和杂原子含量，并且减少脱蜡进料中的低沸点组分的量。一些脱蜡催化剂通过将含蜡分子裂化为较低分子量分子来完成蜡转化反应。其他脱蜡过程可以通过蜡异构化将烃进料中所含的蜡转化为工艺，以产生倾点低于非异构化分子对应物的异构化分子。如本文所用，异构化包括加氢异构化过程，用于在催化加氢异构化条件下在蜡分子的异构化中使用氢。
[0101]
脱蜡通常包括通过加氢异构化处理脱蜡剂原料以至少转化正烷烃并且形成包括异烷烃的异构化产物。用于脱蜡步骤的合适的异构化催化剂可以包括但不限于载体上的pt和/或pd。合适的载体包括但不限于沸石cit-1、im-5、ssz-20、ssz-23、ssz-24、ssz-25、ssz-26、ssz-31、ssz-32、ssz-32、ssz-33、ssz-35、ssz-36、ssz-37、ssz-41、ssz-42、ssz-43、ssz-44、ssz-46、ssz-47、ssz-48、ssz-51、ssz-56、ssz-57、ssz-58、ssz-59、ssz-60、ssz-61、ssz-63、ssz-64、ssz-65、ssz-67、ssz-68、ssz-69、ssz-70、ssz-71、ssz-74、ssz-75、ssz-76、ssz-78、ssz-81、ssz-82、ssz-83、ssz-86、suz-4、tnu-9、zsm-s、zsm-12、zsm-22、zsm-23、zsm-35、zsm-48、emt型沸石、fau型沸石、fer型沸石、mel型沸石、mfi型沸石、mtt型沸石、mtw型沸石、mww型沸石、mre型沸石、ton型沸石、其他基于结晶磷酸铝的分子筛材料，例如sm-3、sm-7、
sapo-ll、sapo-31、sapo-41、mapo-ll和mapo-31。异构化还可以涉及负载在酸性载体材料(例如β或沸石y分子筛、氧化硅、氧化铝、氧化硅-氧化铝及其组合)上的pt和/或pd催化剂。合适的异构化催化剂在专利文献中有详细描述，参见例如美国专利4,859,312号；5,158,665号；和5,300,210号。
[0102]
加氢脱蜡条件通常取决于所用的原料、所用的催化剂、催化剂是否硫化、所需的产率和所需的基础油性质。典型条件包括：500℉到775℉(260℃到413℃)的温度；15psig到3000psig(0.10mpa到20.68mpa表压)的压力；0.25hr-1
到20hr-1
的lhsv；2000scf/bbl到30,000scf/bbl(356到5340m
3 h2/m3进料)的氢气与进料比为。通常，氢气将从产品中分离并且再循环到异构化区。合适的脱蜡条件和工艺描述于例如美国专利5,135,638号；5,282,958号；和7,282,134号中。
[0103]
含蜡产品w220和w600可经过脱蜡以形成220n和600n产品，这些产品可能适合(或更适合)用作润滑基础油或用于润滑剂配方中。举例而言，脱蜡产物可以与现有的润滑基础油混合或掺合，以产生新的基础油或改进现有基础油的性质，例如，以满足如220n和600n的特定基础油等级的特定目标条件，例如黏度或noack目标条件。异构化和掺合可用于调节基础油的倾点和浊点并且将其维持在合适的值。正烷烃也可以在经历催化异构化之前与其他基础油组分掺合，包括将正烷烃与异构化产物掺合。可在脱蜡步骤中产生的润滑基础油可在分离步骤中处理以去除轻质产物。可以通过蒸馏、使用常压蒸馏和任选的真空蒸馏来进一步处理润滑基础油以生产润滑基础油。
[0104]
典型的加氢处理条件在很宽的范围内变化。一般而言，总lhsv为约0.25hr-1
到10hr-1
(v/v)，或者约0.5hr-1
到1.5hr-1
。总压力为200psig到3000psig，或者在约500psia到约2500psia的范围内。氢气进料速率，以h2/烃比计，典型地为500scf/bbl到5000scf/bbl(89到890m
3 h2/m3原料)，并且通常在1000scf/bbl与3500scf/bbl之间。反应器中的反应温度典型地在约300℉到约750℉(约150℃到约400℃)的范围内，或者在450℉到725℉(230℃到385℃)的范围内。
[0105]
在实践中，可以使用分层催化剂系统，包括加氢处理(hdt、hdm、demet等)、加氢裂化(hcr)、加氢脱蜡(hdw)和加氢精制(hfn)催化剂，以使用单一或多反应器系统来生产中间和/或成品基础油。典型的配置包括两个反应器，第一个反应器包括提供demet、hdt预处理、hcr和/或hdw活性的分层催化剂。执行类似功能的不同催化剂，例如不同水平的加氢裂化活性，也可以例如在单个反应器内的不同层中或在单独的反应器中使用。
[0106]
实例
[0107]
减压瓦斯油(vgo)和常压渣油(ar)的样品是从可商购的来源获得并且在图3a、图3b、图4和图5所示的工艺方案中使用。图3a和图3b示出通常用于评估大量可用的原料的较大的工艺研究装置配置。图4和图5示出用于评估较小原料量的较小实验室规模装置并且主要用于评估所有ar样品。
[0108]
所使用的研究装置工艺条件包括0.5lhsv-1
、1750psia的反应器h2分压、4500scfb的氢气进料瓦斯油(再循环)比以及在700-770+℉的范围内的反应器温度，下游反应器r2的温度保持比上游r1反应器高20℉。施加上升的温度曲线，对r1和r2分别120℉和40℉δt。
[0109]
含蜡产品目标黏度指数(vi)在109被设定为100℃下为6.0cst(w220)和100℃下为11.8cst(w600)。
[0110]
所使用的实验室规模工艺条件包括0.5lhsv-1
、1850psig的反应器压力、4500scfb的氢气进料瓦斯油比以及在700-770+℉的范围内的反应器温度，下游反应器r2的温度保持比上游r1反应器高20℉。含蜡产品目标黏度指数(vi)在109被设定为100℃下为6.1cst(220r)和100℃下为11.8cst(600r)。
[0111]
每个反应器r1和r2中的催化剂负载(根据图3a、图3b、图4和图5中的每一个)是用于基础油生产的常规方案，包括分层加氢金属化、加氢处理和加氢裂化催化剂。典型配置包括分层催化剂系统，所述分层催化剂系统包括用于r1和r2两者的一个或多个demet层、高活性hcr/hdt、hcr和低活性hcr催化剂。
[0112]
图3a、图3b、图4和图5各自示出每个反应器r1和r2的进料流10和h2入口11，以及其他的中间流料流20、30、h2再循环流31、全液体产物(wlp)流32，这些流被送到分离器和/或冷凝器(c1到c4、s1和v3)以提供在各图中示出并且在以下实例中说明的相应产品流c2b、c3b、c4o、c4b、sto、stb、v3o和v3b。
[0113]
实例1-减压瓦斯油(vgo)原料(比较原料)
[0114]
获得来自可商购来源的用于生产基础油产品的减压瓦斯油(vgo)原料样品并且对所述样品进行分析以作为对比基础案例。根据图3a、图3b、图4和图5所示的工艺配置，在以下实例中使用vgo原料。这种vgo原料(样品id 2358)的性质如表1所示。
[0115]
表1-减压瓦斯油(vgo)原料的性质
[0116][0117]
实例2-常压渣油(ar)原料的性质
[0118]
获得来自可商购来源的常压渣油(ar1到ar5)的样品并且对所述样品进行分析。用作根据本发明的原料组分的这些ar样品的性质示于表2中。
[0119]
表2-常压渣油(ar)原料的性质
[0120][0121][0122]
实例3-常压渣油(ar)原料与减压瓦斯油(vgo)原料的共混物的性质
[0123]
将实例2的常压渣油ar1到ar5的样品与实例1的减压瓦斯油(vgo)原料按重量比掺合，并且对共混物进行分析。用作根据本发明的说明性原料的这些ar/vgo共混物样品的性质示于表3。
[0124]
表3-常压渣油(ar)和减压瓦斯油(vgo)原料共混物的性质
[0125][0126][0127]
实例4-对来自常压渣油(ar)原料与减压瓦斯油(vgo)原料的共混物的ii类基础油生产的评估
[0128]
针对根据图3b代表的工艺的ii类基础油生产，评估实例3的常压渣油与减压瓦斯
油(vgo)的共混物原料样品ar1到ar5。使用实例1的vgo原料(根据图3a的过程)也获得ii类结果用于比较。
[0129]
所使用的实验室规模工艺条件包括0.5lhsv-1
、1850psig的反应器压力、4500scfb的氢气进料瓦斯油比以及在700-770+℉的范围内的反应器温度，下游反应器r2的温度保持比上游r1反应器高20℉。含蜡产品目标黏度指数(vi)在109被设定为100℃下为6.1cst(220r)和100℃下为11.8cst(600r)。
[0130]
与单独的vgo原料相比，ar1/vgo共混物的基础油生产结果示出于表4a中，ar2和ar3与vgo的共混物的结果示出于表4b中，ar4和ar5与vgo的共混物的结果示出于表4c中，每组结果使用实例3的ar/vgo共混物确定。
[0131]
如表4a所示，使用ar1/vgo共混物作为润滑油工艺进料示出重质基础油产品w600产率提高57.5vol％，而所述产率在进料不包括常压渣油ar1组分时为19.3vol％。尽管ar1/vgo共混物示出一定的加氢裂化损失(～15℉)和hdn活性损失(19℉或更高)，但是重质基础油产率的这种提高是显著的。高w600产率的优势表明，活性更高、更稳定的hdn催化剂系统也将是有益的，特别对于高含氮原料而言。
[0132]
表4a
–
ar1/vgo(wt/wt)共混物的基础油生产
[0133]
[0134]
[0135]
[0136][0137]
表4b示出关于常压渣油样品ar2和ar3获得的结果，这些样品各自与减压瓦斯油(vgo)掺合。如所示，如果以相同的w220 vi(109或接近)为目标，则ar2/vgo共混物(90-326-3242-3266)在实际含蜡w600产率和总实际含蜡产率两方面有显著提高：对于含蜡600r产率为36.6％对18.6，而对于总含蜡产率为69.4％对53.5％。虽然获得了较高的含蜡产品氮含量，但是高产品氮含量会降低，如90-326-3098-3122所示，代价是牺牲含蜡w600r产率和总体含蜡基础油产率(对于w600r，产率降低6％，对于总体含蜡基础油产率，产率降低2％)。
[0138]
从表4b看出，与单独的vgo进料相比，ar3/vgo共混物(88-342-3726-3750)示出显著的实际含蜡w600r产率提高，为31.9％对18.6％。实际总体含蜡基础油产率保持不变，而来自ar3/vgo共混物的含蜡产品示出略高的氮含量。
[0139]
表4c示出关于常压渣油样品ar4和ar5获得的结果，这些样品各自与减压瓦斯油(vgo)掺合。如所示，对于vgo对比进料和ar4/vgo和ar5/vgo共混物的每一种，在不同的加氢裂化严重度下执行两次单独试验。
[0140]
表4b-来自ar2/vgo和ar3/vgo(wt/wt)共混物的基础油生产
[0141]
[0142][0143]
表4c-来自ar4/vgo和ar5/vgo(wt/wt)共混物的基础油生产
[0144]
[0145][0146]
来自表4c的结果为在ar2/vgo、ar4/vgo和ar5/vgo共混物的w220的黏度指数(vi)为109时的含蜡基础油产率的比较提供基础，如表4d所示。在109w220 vi下，与单独的vgo进料相比，50％ar2/vgo共混进料的含蜡基础油产率与不包括常压渣油ar2组分的vgo进料的w600产率25.8％相比具有33.7％的w600产率提高。ar2/vgo共混物的总体含蜡基础油产率为68.7％，而进料不含ar2共混物组分时的总体含蜡基础油产率为66.1％。
[0147]
20％ar4/vgo共混物还示出以下方面：ar4/vgo共混物的w600产率与vgo进料本身相比有所提高(28.4％对25.8％)，ar4/vgo共混物的w220产率与vgo进料本身相比有所提高(42.9％对40.3％)，以及ar4/vgo共混物的总体含蜡基础油产率与vgo进料本身相比有所提
高(71.3％对66.1％)。
[0148]
类似地，20％ar5/vgo示出以下方面：ar5/vgo共混物的w220产率与vgo进料本身相比有所提高(44.4％对40.3％)，以及ar5/vgo共混物的总含蜡基础油w600产率与vgo进料本身相比有所提高(68.1％对66.1％)。
[0149]
表4d-常压渣油/减压瓦斯油(ar/vgo)共混物产率比较
[0150][0151]
实例5-评估常压渣油(ar)以提供用于iii/iii+类基础油生产的中级减压瓦斯油(mvgo)
[0152]
评估常压渣油(ar)样品以提供用于生产iii/iii+类基础油的中级减压瓦斯油(mvgo)。mvgo样品衍生自相应的ar样品，作为以下范围内的蒸馏馏分：ar2馏分宽度为717-876℉；ar4馏分宽度为725-882℉；并且，ar5馏分宽度为716-882℉。表5a呈现ar样品ar2、ar4和ar5以及相应的mvgo衍生馏分mvgo2、mvgo4和mvgo5的性质。还包括对比减压瓦斯油(vgo)的性质。
[0153]
将图4的工艺配置用于在不同的脱蜡严重度下生产iii类基础油来评估三种常压渣油(ar)衍生的mvgo，在100℃下约4cst的运动黏度(kv100)下具有不同的含蜡黏度指数(vi)。表5b概述vgo本身的对比案例和衍生自ar2、ar4和ar5进料的mvgo(分别指定为mvgo2、mvgo4和mvgo5进料)的产率。
[0154]
表5a-常压渣油(ar)和mvgo进料的性质
[0155][0156][0157]
表5b-用于iii类基础油生产的vgo和mvgo进料的产率的比较
[0158]
[0159]
[0160][0161]
实例6-对衍生自常压渣油进料ar3的中等减压瓦斯油(mvgo)馏分的评估
[0162]
评估常压渣油进料样品ar3的样品以提供用于生产iii/iii+类基础油的中级减压瓦斯油(mvgo)。mvgo样品衍生自相应的ar3样品以作为蒸馏馏分，在725-895℉范围内被指定为mvgo3b(宽温度范围馏分)，在725-855℉范围内被指定为mvgo3n(窄温度范围馏分)。
[0163]
表6呈现使用mvgo3b和mvgo3n进料以使用图3a的工艺配置生产iii类4cst基础油的结果。还包括对比减压瓦斯油(vgo)的性质。mvgo进料mvgo3b和mvgo3n都为4cst基础油生产提供增大的含蜡iii类产品产率，与使用减压瓦斯油(vgo)进料相比，宽馏分mvgo3b示出4.5lvol.％的增加，窄mvgo馏分mvgo3n示出6.6lvol.％的增加。
[0164]
表6-mvgo用于iii类4cst基础油生产
[0165]
[0166][0167]
实例7-对衍生自常压渣油(ar)的重质减压瓦斯油(hhvgo)馏分用以生产ii类基础油的评估
[0168]
如实例5所说明，将常压渣油(ar)样品用于提供中级减压瓦斯油(mvgo)以供生产iii/iii+类基础油时使用。剩余的馏分没有mvgo馏分，被指定为hhvgo馏分。评估这些hhvgo馏分以用作与减压瓦斯油(vgo)掺合以生产ii类基础油的进料组分。
[0169]
表7a呈现hhvgo样品hhvgo2、hhvgo4和hhvgo5以及9％hhvgo/vgo和9％hhvgo/vgo的共混物的性质。还示出对比vgo进料的性质。
[0170]
表7a-hhvgo馏分和hhvgo/vgo共混物的性质
[0171]
[0172][0173]
表7b呈现使用hhvgo/vgo共混物进料以使用图5的工艺配置生产ii类基础油的结果。对比减压瓦斯油(vgo)的结果也包括在内。结果在表7c中进一步概述。与单独使用vgo进料相比，两种hhvgo进料，即9％hhvgo2/vgo和9％hhvgo4/vgo，提供相当的含蜡ii类基础油产品产率。因此，与使用减压瓦斯油进料相比，使用mvgo馏分生产iii类基础油和使用剩余的hhvgo馏分生产ii类基础油的组合提供技术和经济优势。
[0174]
表7b-来自hhvgo/vgo共混物进料的含蜡基础油产率
[0175]
[0176][0177]
表7b(接续)-来自hhvgo/vgo共混物进料的含蜡基础油产率
[0178]
[0179]
[0180][0181]
表7c-hhvgo/vgo共混物进料在109vi w220下的产率比较
[0182][0183]
本发明的一个或多个实施方案的上述描述主要用于说明目的，应该认识到可以使用仍然包含本发明的本质的变化。在确定本发明的范围时应参考以下权利要求。
[0184]
出于美国专利实践的目的，以及在允许的其他专利局中，在本发明的上述描述中引用的所有专利和公开是通过引用并入本文，只要其中所含的任何信息与上述公开一致和/或补充上述披露。