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2.2 试验设备
与催化剂本实验是在洛阳石化工程公司研究院开发生产的200 mL小型下流式加氢装置上进行,该装置能够程序升降温,自动控制反应温度、进氢量和进油量,自动放油,采用进口定压阀控制反应压力。芳烃饱和催化剂采用北京石科院开发的新型贵金属催化剂。
3 实验结果与讨论
3.1 原料油性质试验
所用原料油减二重润、减三重润、轻脱重润分别取自克石化公司30万t/a环烷基润滑油高压加氢装置。由表5可知:
① 三种原料油硫、氮杂环化合物基本除净,颜色浅,倾点低,是生产优质食品级白油的良好原料。
② 减二重润、减三重润两种原料除易炭化物、稠环芳烃紫外吸光度不能满足食品级白油要求外,其余指标都可满足要求,因此进行加氢精制的目的是脱除芳烃组分,使易炭化物、紫外吸光度合格。轻脱重润除易炭化物、稠环芳烃紫外吸光度不合格外,颜色也不能满足要求,因此进行加氢精制除需脱除芳烃组分外,还需脱色,以满足产品指标要求。
2 工艺条件考察及产品性质分析
通过前面对加氢脱芳反应机理的认识,我们知道白油加氢过程实际上是在催化条件下的芳烃加氢饱和过程。反应氢分压是影响产品质量的最重要因素,因为无论采用哪种工艺过程,重质馏分油都要进行脱硫、脱氮、烯烃和芳烃饱和等加氢反应,从而大大改善产品质量。尤其是芳烃饱和受热力学平衡的限制,只有在较高的压力下,在相对宽的温度范围内芳烃加氢饱和率不受热力学限制,可维持较高的水平。因此为保证加氢效果,加氢过程一般在高压、低温、低空速下进行。故本次实验在进行工艺条件设计时,采用的均为高压、低温的操作条件。减二重润、减三重润、轻脱重润加氢工艺条件及试验结果见表6~表8。
由表6、表7、表8可知:
① 使用新型贵金属催化剂,生成油的芳烃含量得到了有效降低,减二重润、减三重润、轻脱重润脱芳生成油的易炭化物、紫外吸光度都达到了食品级自油指标要求。其中轻脱重润脱芳生成油的颜色达到+30。
② 三种原料在试验条件下,均能得到满意的结果,说明催化剂对不同原料的适应性较好。
③ 通过以上对工艺操作条件的考察比选,评选出最佳操作条件分别如下:减二重润一压力:15.0 MPa,温度:基准一70℃、空速:基准,氢油比:基准;减三重润一压力:15.0 MPa、温度:基准一50℃、空速:基准,氢油比:基准;轻脱重润一压力:15.0 MPa,温度:基准一50℃、空速:基准,氢油比:基准。
4 产品性质分析
试验室根据筛选出的三种原料的最佳工艺操作条件,进行放大样并进行产品性质全分析。分析结果见表9。由表9可知:三种不同粘度级别的产品完全符合中高粘度食品级白油要求。
5 KFW46和KFWl50食品级白油产品作为橡胶油时的耐黄变性能评价
石油系橡胶油在合成橡胶过程占有重要的地位,在橡胶加工过程中加入橡胶油,可改善胶料的弹性、柔韧性、易加工性等性能,同时降低成本,通常需要加入10%~75%特定的橡胶油。近年来,随着我国橡塑行业的快速发展,人们对中高档次橡胶油的需求也逐年递增。克石化生产的减二、减三重润作为KN系列环烷基橡胶油具有:
(1) 外观好:无色、无味;
(2) 优异的稳定性:饱和烃含量高、260 IIlTI紫外吸光度小;
(3) 低温性能好:不含任何降凝剂、倾点低;
(4) 与橡胶的相容性好:碳型结构CN大于40%,可大比例充入橡胶中;
(5) 应用面广,用于大部分的合成橡胶生产及橡胶制品的加工中;
(6) 安全、环保:芳烃含量低,利于健康和环保等诸多优点,特别适用于合成橡胶中热塑性弹性体SBS的充油以及对颜色有严格要求的橡胶制品,也适用于丁苯橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶。
但采用克石化KN系列环烷基橡胶油生产的橡胶制品的耐黄变性能小于4级,达不到目前国际上对高档橡胶制品耐黄变性能不小于4级的技术要求。
因此,实验室选择KFW46和KFWl50两个食品级白油样品进行了耐黄变性能评价、日光安定性评价、紫外光安定性评价、热安定性评价、充油胶日光安定性评价、使用性能评价,以考察其能否达到国际上对高档橡胶制品耐黄变性能(不小于4级)的技术要求。
5.1 KFW46和KFWl50的耐黄变性能评价及日光安定性评价
表10为两样品的评价结果,KFW46和KFWl50的耐黄变性能评价等级达到5级,满足目前国际上对高档橡胶制品耐黄变性能不小于4的技术要求。并且两种样品具有很好的日光安定性。与采用传统磺化工艺生产的石蜡基食品级白油A,环烷基油B相比,KFW46的日光安定性优于两个参比油,KFWl50与两个参比油相当。
5.2 紫外光、热安定性评价
从表11可以看出,热安定性K硎¨6、KFWl50优于参比油A、参比油B,紫外光安定性KFW46较好,KFWl50与参比油A、参比油B相当。
5.3 KFW46和KFWl50的充油胶日光安定性评价
将KFW46和KFWl50分别与SBS混合,在60-706C条件下,充分搅拌至均一液体,充油量为33%,制得SBS充油胶,进行日光安定性定性测定,测定结果见表12。
5.4 使用性能评定
将两个样品送至某权威橡胶研究所,进行了使用性能评定,考察充油胶的物化性能。评定方法:在1000 mL烧杯中,加入一定量原胶液,水浴加热至60~70℃,不断搅拌,以充油率33%充入待测油样和参比样,继续搅拌20~35min,至油样在胶中完全均匀分散,充入原胶内,用蒸气凝析得充油胶块,现将充油胶物性评定结果汇总如下表13所示。从表13可以看出,KFW46、KFWl50充油胶与参比油充油胶相比,定伸、拉伸强度、硬度、熔融指数都优于参比油,伸长率、永久变形稍差。
6 结论
(1)以克拉玛依石化高压加氢环烷基润滑油基础油为原料,采用北京石科院开发的贵金属催化剂,生产中高粘度食品级白油的工艺技术可行。
(2)生产的高粘度食品级白油倾点低、低温下使用性能好,颜色水白,粘度大,闪点高,应用范围广。
(3)KFW46、KFWl50作为耐黄变橡胶油,耐黄变性能、紫外光、日光安定性均优于采用传统磺化工艺生产的食品级白油,且热安定性好。
(4)充油胶物性测定与传统磺化工艺生产的食品级白油商业参比油相比,定伸、拉伸强度、硬度、熔融指数均优于参比油。(5)KFW46、KFwl50中高粘度食品级白油适用于做优质耐黄变橡胶油。
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