轻质白油（Ⅱ）系列产品的研制

陶立新 董跃辉 宋鑫凯

中石油克拉玛依石化有限责任公司炼油化工研究院

“2030年前实现碳达峰[1]、2060年前实现碳中和[2]”是我国政府积极响应和应对全球环境与气候问题的重大战略部署，其实施将大力推动国内能源消费重大变革，对过剩石油燃料的高价值转化和利用研究具有重要意义[3]。同时，随着社会环保意识的逐步增强以及国内对轻质白油使用标准的日趋完善，尤其是对挥发性物质的限制，致使低硫(＜1 mg/kg）、低芳烃[＜0.05%(质量分数)]的轻质白油（Ⅱ）产品逐渐成为生产商竞相追逐的方向。另外，随着下游应用行业对轻质白油环保要求的不断提高，使得轻质白油（Ⅱ）产品的市场需求量逐年递增。但国内轻质白油（Ⅱ）产品的品质稳定性与国外进口产品存在明显的差异，在实际使用过程中不能满足一些行业日益苛刻的质量和产量要求。

由于轻质白油（Ⅱ）中链烷烃含量较高，体现出无色、无味、高纯的碳氢烃类流体的特点；品质稳定，绿色环保，凝点低，几乎无气味，毒性极低，已经广泛应用在皮肤直接接触的个人护理品配方、日常生活中的家居护理品、与食品直接接触的金属器皿成型加工等方面。其相对于环烷烃表现出很好的生物降解性，安定性好，产品质量一致性好，表面张力小，低密度，有着良好的低温性能和溶解力等。

轻质白油产品生产工艺一般分为石油基加氢异构降凝-精制工艺、煤基全馏分加氢精制工艺和煤基加氢异构降凝-精制工艺等。据隆众咨询统计，2022年全国轻质白油产量已达300万t，其中石油基轻质白油产品占80%，依然占主导地位。2023年7月，财政部、国家税务总局发布《关于部分成品油消费税政策执行口径的公告》对石油醚、粗白油、轻质白油、部分工业白油（5号、7号、10号、15号、22号、32号、46号）按照溶剂油征收消费税。煤制油产品的增加消费税，将使产品价格大幅度提升，这使得下游以煤制油产品为原料的溶剂油生产企业成本大大增加，使得煤基原料对比石油原料优势不在。

目前克拉玛依石化有限责任公司（以下简称克石化公司）高压加氢装置副产的煤、柴油馏分组成中链烷烃含量较低[＜50%（质量分数）]、环烷烃含量较高[＞45%（质量分数）]，气味较重，不能通过精密分馏工艺生产出符合轻质白油（Ⅱ）系列产品。克石化公司Ⅱ蒸馏装置的柴油馏分链烷烃含量在60%以上，可以通过高压加氢深度精制、精密分馏组合工艺，解决目前高压加氢装置副产的轻组分在组成上存在的不足，制备的样品性质得到较大改善，达到轻质白油（Ⅱ）标准（NB/SH/T 0913—2015）技术要求。

轻质白油（Ⅱ）技术指标要求

2016年颁布的轻质白油标准（NB/SH/T 0913—2015）按照产品的芳烃含量、颜色、硫含量、溴指数的不同，将产品分类为轻质白油（I）、轻质白油（Ⅱ）。轻质白油（I）、轻质白油（Ⅱ）技术要求见表1。

表1 NB/SH/T0913—2015轻质白油（I）类、（Ⅱ）类技术要求

轻质白油（Ⅱ）标准中的产品芳烃含量（质量分数）指标要求由轻质白油（I）标准中不大于0.2%和0.5%提升到不大于0.01%和0.05%；颜色由不低于+28提升到+30；硫含量由不大于2.0 mg/kg提升到1.0 mg/kg；溴指数由不大于100 mgBr/100g提升到50 mgBr/100g；同时增加易炭化物指标要求。

通过相关资料查询和油样检测国外A公司脱芳烃系列烃类流体产品以及国外B公司混合烃类流体系列产品的性质，具体见表2、表3。

表2 A公司脱芳烃系列烃类流体典型值

表3 B公司混合烷烃类流体系列产品

从国外A公司脱芳烃系列烃类流体和B公司混合烷烃烃类流体系列产品性质分析看：与轻质白油（Ⅱ）产品质量标准对比，芳烃含量降低到0.005%（质量分数），倾点降低到-18 ℃以下，同时，增加苯含量、20 ℃蒸气压、20 ℃表面张力、苯胺点和相对挥发速度的数值。

利用GC-MS分析从市场获取的A4产品的烃结构组成为链烷烃57.1%（其中正构烷烃11.6%），环烷烃42.9%，体现出石蜡基高纯碳氢烃类流体的特点。

结果及讨论

轻质白油洁净化的核心是降低硫、氮、芳烃等杂质的含量，采用加氢技术脱除上述杂质至安全允许值至为关键[4]。本试验采用三段高压加氢工艺试验。一段加氢处理工艺，目的是脱除硫、氮和部分芳烃饱和以及富集链烷烃；二段加氢异构工艺，目的是通过直链烷烃异构化反应来降低产品的凝点；三段加氢精制工艺，目的是烯烃加氢和芳烃的加氢饱和，从而得到纯净的轻质白油原料。再通过精密分馏工艺试验，制得轻质白油（Ⅱ）系列产品。

加氢试验

克石化公司Ⅱ蒸馏装置加工稀油，属于石蜡基原油，链烷烃含量较高（60%以上），是制备轻质白油（Ⅱ）产品的理想原料。综上所述，选取克石化公司Ⅱ蒸馏装置生产的柴油馏分油开展轻质白油（Ⅱ）系列产品的研制。同时与国外A公司和B公司对应产品进行性质比对。加氢工艺和加氢油的性质分析见表4、表5。

表4 Ⅱ套蒸馏柴油加氢阶段反应条件

表5 Ⅱ套蒸馏常二线原料和加氢油样性质分析数据

从表5中可以看出：Ⅱ套蒸馏柴油原料加氢处理基准温度、基准温度+15 ℃油样对比，加氢处理基准温度+15 ℃油样的20 ℃密度下降4个单位，黏度略有下降，硫含量下降60%，芳烃含量减低75%，链烷烃含量提升7个单位，说明加氢处理反应温度提高有利于提高油品精制深度，促进油品链烷烃含量提升；采用加氢处理基准温度+15 ℃油样进行异构和后精制加氢工艺试验，精制油芳烃降到0.01%，可作为轻质白油（Ⅱ）窄馏分产品的原料。

实沸点蒸馏试验

进行Ⅱ套蒸馏柴油馏分加氢压力15 MPa，加氢处理基准温度+15 ℃，加氢异构基准温度和加氢精制基准温度放大试验。同时，利用实沸点蒸馏仪以10～20 ℃馏程间隔对加氢精制放大试验油进行实沸点蒸馏试验，其窄馏分收率及窄馏分性质分析结果见表6。

表6 Ⅱ套蒸馏柴油加氢样实沸点蒸馏收率及窄馏分性质分析

从Ⅱ套蒸馏柴油加氢精制放大试验油的窄馏分收率看：其馏分主要集中在230～300 ℃。

样品调和和性质分析试验

以调和240～280 ℃组分作为W2-100小样，调和250～290 ℃组分作为W2-110小样，调和260～300 ℃组分作为W2-120小样，调和280～≥300 ℃组分作为W2-140小样。其性质分析见表7～表10。同时，对比了国外A公司和B公司混合烷烃烃类流体对应产品的基本性质。

表7 Ⅱ套蒸馏柴油加氢油窄馏分W2-100小样性质

表8 Ⅱ套蒸馏柴油加氢油窄馏分W2-110小样性质

表9 Ⅱ套蒸馏柴油加氢油窄馏分W2-120小样性质

从表7～表10可以看出，Ⅱ套柴油加氢工艺精制生成油调制的W2-100、W2-110、W2-120、W2-140小样均符合NB/SH/T 0913—2015 轻质白油（Ⅱ）对应的产品性能要求，与国外A公司和B公司对应的产品对比基本性能相近，倾点远低于A公司和B公司对应产品，具有良好的低温性能。

产品应用分析

轻质白油已在多个领域应用：

◇金属加工行业的珩磨、切削、电火花加工、磨削等加工工艺中的应用。产品具有芳烃含量低，无味不刺激；馏程窄，碳链集中，纯度高，不会在金属表面产生油斑，油品使用寿命长；苯胺点低，溶解性能好的特性。典型产品包括国外B公司B1、B2、B3产品。

◇硅酮密封胶填充。硅酮密封胶生产过程基于成本节约，采用轻质白油部分替代二甲基硅油。要求轻质白油相容性好，挥发速率低。B公司B3产品在道康宁、瓦克、凌志等企业中应用。

◇PVC糊树脂中的应用。作为PVC体系的填充油或操作油，部分替代增塑剂DOP、DINP、TXIB等，减少增塑剂用量。要求轻质白油相容性好。

◇电子驱蚊水和驱蚊片中的应用。产品挥发快、无色无味、环保无毒。B公司B1、B2产品得到广泛应用。

所研制的W2-100、W2-110、W2-120、W2-140小样与国外A公司和B公司对应的产品对比基本性能相近，可在以上领域替代国外产品。

结论

☆对国内外轻质油品进行了性质分析，混合烷烃产品的链烷烃（正构和异构烷烃）含量在60%左右，环烷烃含量在40%左右。

☆克石化公司Ⅱ套蒸馏柴油馏分的黏度、密度较小，链烷烃含量超过50%。加氢工艺条件放大的试验样品的性质分析表明，其可作为轻质白油（Ⅱ）窄馏分产品的原料。

☆窄馏分调制的W2系列轻质白油（Ⅱ）产品对标国外A公司和B公司系列脱芳烃烃类流体产品，其基本性质符合国外A公司的A1/A2/A3/A4以及B公司的B1/B2/B3高品质烃类流体产品。