白土精制对变压器油基础油脱色作用的探讨及改进

于恩强　刘洪安　李军　冯涛　袁玉珍

摘要：开展了模拟白土补充精制过程的小试研究，考察并分析了白土精制过程中造成油品变色的影响因素。研究发现，适当降低精制温度有利于油品色度的改善，但精制温度降低过大，尤其是当精制温度低于100℃时，则无法使白土活化发挥精制作用，对油品的外观清澈性不利。根据小试研究的成果，提出对白土混合罐混合后的油浆进行升温前预脱气的改造方案。技改方案的实施取得了预期效果，大幅度地改善了变压器油基础油的色度。

关键词：白土精制；变压器油；氧化；脱色

中图分类号：TE624.5

文献标识码：A

文章编号：1002-3119（2015）02-0058-04

0 引言

颜色是变压器油基础油的一项重要指标，反映了油品的精制程度和老化程度。变压器油国家标准GB 2536-2011中对油品外观提出清澈透明、无沉淀物和悬浮物的要求，对颜色并没有提出具体要求。但在实际使用时，用户往往将颜色作为基础油性质的重要表征，使其成为一项报告单之外的隐性指标。白土精制是利用白土的吸附作用脱除基础油中的胶质、沥青质、多环芳烃、杂环化合物以及残余溶剂等。尽管该工艺存在多年，但由于工艺过程简单，精制效果好，目前仍是国内许多炼厂精制基础油的最后一道工序。近些年来随着国内技术进步，针对白土精制脱氮效果不理想的缺点，出现了以液相脱氮剂脱除油品中的碱性氮化物的技术，与白土精制结合，取得了很好的应用效果。

中海沥青股份有限公司润滑油白土精制装置于2007年5月投产，设计加工能力为200kt/a，主要原料为糠醛精制装置的精制油。为了提高脱氮效果，在白土精制装置前增设液相脱氮装置，采用WSQ-2脱氮剂在一定工艺条件下脱除精制油中的碱性氮化物，脱氮油再经白土精制后出装置。根据国内研究报道，在脱除大部分氮化物之后，白土精制对油品颜色有着明显的改善作用。但从变压器油基础油的实际精制效果来看，在设计条件下，尽管经过液相脱氮精制，氮化物尤其是碱性氮化物的脱除率接近98%，碱性氮化物含量达到2mg/kg以下，白土加量在2%～6%之间均曾进行优化尝试，白土精制后基础油的色度不降反升，由0.2号上升到了0.3号，严重时甚至达到0.4号，白土精制油呈现淡黄色，成为提高变压器油质量的瓶颈。

针对上述问题，本文就白土精制对油品颜色的作用进行了探讨并提出了改进措施，取得了非常显著的效果。

1 工艺流程

原工艺流程是将原料油由糠醛装置泵送至混合器与脱氮剂混合反应。反应后的油品进入电精制沉降罐，反应后形成的氮渣在强电场作用下聚集沉降排出装置。脱氮油由电精制沉降罐顶部自压进入白土混合罐，白土经加料器连续定量地加入白土混合罐，与脱氮油混合搅拌均匀。混合均匀的油浆经换热升温后再进入加热炉加热至140℃（设计温度）。经加热后的混合罐底油进入白土蒸发塔，油浆在塔内停留20～30min进行充分接触。蒸发塔底油经一段滤机（粗滤）和二段滤机（细滤）过滤后作为产品出装置。白土蒸发塔顶由机械真空泵抽真空。原白土精制工艺流程示意图如图1所示。

2 实验

2.1原料

试验所用原料油为中海油自产环烷基常二线馏分油的糠醛精制油，其碱性氮化物含量、颜色数据列于表1。

2.2试验方法

首先采用液相脱氮剂WSQ-2对糠醛精制油进行脱氮，滤掉氮渣后得到脱氮油；再在脱氮油中加入适量白土，升温至140℃后搅拌20min，滤掉白土后得到白土精制油。测定白土精制油的颜色和碱性氮化物含量。

2.3试验设计

试验设计如表2所示。在目前的白土精制装置中，白土混合罐属于非密闭设备，脱氮油与白土接触搅拌的过程中与外界大气接触。根据国内研究报道，白土精制过程中是否脱氧对润滑油基础油比色有直接影响，故而试验对由液相脱氮到白土精制中间升温过程是否有氮气保护进行了条件试验，以模拟当前白土精制装置的流程。由于工业装置液相脱氮效果比较理想，故没有进行条件试验。在白土精制的工业生产中，曾对白土加入量进行了优化，效果并不理想，油品色度没有明显改善，故也没有对白土加量进行调整。

3 试验结果与讨论

3.1白土精制温度对基础油脱色效果的影响

表3为中海油常二线糠醛精制油在不同温度下添加3%白土、反应20min的脱色效果。

从上述5个试验的结果来看，适当降低精制温度有利于油品色度的改善，但精制温度降低过大，尤其是当精制温度低于100℃时，则无法使白土活化发挥精制作用，对油品的外观清澈性不利。

3.2氮气保护对基础油脱色的影响

表4为中海油常二线糠醛精制油在是否氮气保护下添加3%白土、反应20min的脱色效果。

从上述4个试验的结果来看，脱氮油加入白土以后升温的过程中有无氮气保护对白土精制油色度的影响极为明显。尽管无氮气保护的升温过程仅为5min左右，但此间存留在油品中的氧气仍在高温搅拌精制时对油品造成显著的氧化，进而导致油品色度增大，外观不清澈。

3.3小结

（1）精制温度过低，尤其是低于100℃时，对改善白土精制油色度和油品清澈性不利。

（2）模拟试验的结果表明，工业装置中油品从混合罐泵送至加热炉（包括加热炉加热过程）的升温过程中发生了比较明显的氧化，若能在升温之前脱气，则对油品色度的改善效果将非常显著。

4 工业应用

4.1工艺流程改造

根据实验室研究的成果，对白土精制装置进行了技术改造，改造后的流程如图2所示，是将混合罐混合后的油浆在进加热炉前进行真空脱气，新增脱气塔与蒸发塔共用真空系统。操作温度为60～100℃，真空度大于70kPa。

4.2应用效果

技术改造完成后，在生产某种低黏度变压器油基础油时进行了工业试验，所产基础油性质如表5所示。

由表5所示产品数据可以看出，经过技术改造后，白土精制油色度有了极大的提高，油品呈现水白色，清澈透明，在外观上与国内某著名品牌变压器油无明显差别。

5 结束语

中海沥青股份有限公司润滑油白土精制装置通过在加热炉前增设脱气塔，实现了降低油品氧化、改善油品颜色、提高油品质量的目的，生产出高品质的变压器油基础油产品，取得了非常显著的效果。综上，通过真空脱氧是解决白土精制过程中油品氧化的有效途径，可以非常显著地改善油品的颜色。