第二節　物理法生產礦物潤滑油基礎油

礦物潤滑油基礎油的物理法生產工藝由溶劑精制、溶劑脫蠟和白土補充精制組成。

一、溶劑精制

來自常減壓蒸餾裝置減壓側線的餾分潤滑油原料和來自丙烷脫瀝青裝置的殘渣潤滑油原料中，含有大量的潤滑油非理想組分——多環短側鏈的芳香烴，含硫、含氮、含氧化合物及少量的膠質等。這些組分的存在使潤滑油顏色深、酸值高、殘炭值大，黏溫特性和抗氧化安定性差，腐蝕金屬設備。因此，潤滑油原料必須經過精制，除去所含的非理想組分，才能達到潤滑油基礎油標準，滿足成品潤滑油對基礎油的要求。

1.溶劑精制的原理

潤滑油溶劑精制過程是一個物理抽提分離過程，利用某些有機溶劑對潤滑油料中的理想組分和非理想組分具有不同的溶解度的性質，將理想組分和非理想組分分開。通過選擇對非理想組分溶解度大而對理想組分溶解度小的溶劑，將非理想組分大量溶于溶劑中而除去，從而降低了潤滑油料的殘炭值，提高油品的抗氧化安定性和黏溫性能，使潤滑油的顏色得到改善。

潤滑油溶劑精制過程中的溶劑可循環使用，一般情況下溶劑的消耗量約為處理原料油量的千分之幾。潤滑油溶劑精制不能使原料油中的非理想組分進行化學轉化，它只能處理那些原料中有足夠多的理想組分的油料。

2.溶劑的選擇

（1）理想溶劑的要求

①有機溶劑能大量溶解潤滑油原料中的非理想組分，而對理想組分則溶解得很少。

②在精制過程中，有機溶劑應不與潤滑油原料發生任何化學作用，以免影響潤滑油的質量和造成溶劑的損失。

③有機溶劑在受熱情況下應穩定，不易分解變質。

④有機溶劑的黏度要小，但和精制油品之間應具有盡可能大的密度差，這樣在精制時才容易分成兩相。

⑤有機溶劑應無毒性且不腐蝕設備。

⑥有機溶劑應具有合適的沸點，即不能過低或過高。若沸點過低，則精制須在高壓下操作，使生產過程復雜，操作費用增大；若沸點過高，從精制油和抽出油中回收溶劑困難，也會增加操作費用。

（2）常用溶劑的性質　在實際生產中，選用溶劑時應突出選擇性好、溶解能力大、易回收等主要性能而兼顧其他方面的要求。工業上，溶劑精制過程主要采用糠醛、N-甲基吡咯烷酮（簡稱NMP）以及酚作為溶劑。在工業上，這些過程分別被俗稱為糠醛精制、酚精制等。表2-3列出了常用精制溶劑的物理性質。表2-4列出了常用精制溶劑的使用性能。

從表2-4中數據可以看到，三種溶劑在使用性能上各有優缺點，選用時需結合具體情況綜合考慮。

糠醛的價格較低，來源充分（我國是糠醛出口國），適用的原料范圍較寬（對石蠟基和環烷基原料油都適用），毒性低，與油不易乳化而易于分離，是目前國內應用最為廣泛的精制溶劑。糠醛的選擇性比酚和N-甲基吡咯烷酮稍好，而溶解能力則較差。因此，在相同的原料和相同的產品要求時，需用較大的溶劑比。糠醛對熱和氧不穩定，使用中溫度不應超過230℃，而且應與空氣隔絕。糠醛中含水會降低其溶解能力，在正常操作時其含水量不得超過0.5％～1％（質量分數）。

N-甲基吡咯烷酮在溶解能力、熱穩定性及化學穩定性方面都比其他兩種溶劑強，選擇性則居中。它的毒性最小，使用的原料范圍也較寬。因此，近年來已逐漸被廣泛采用。對我國來說，它的主要缺點是價格高且必須進口。

酚的主要缺點是毒性大，適用原料范圍窄，近年來有逐漸被取代的趨勢。

在我國，采用糠醛作溶劑的裝置處理能力約占總處理能力的80％，其余的則采用酚，只有個別的裝置采用NMP。本書主要介紹糠醛精制的相關內容。

3.溶劑精制的工藝流程

圖2-10為糠醛精制的工藝原則流程。整個流程主要分為三部分：抽提、提余液和提取液中溶劑的回收、糠醛-水溶液的處理。

（1）抽提部分　原料油經換熱后從抽提塔的下部進入，循環溶劑糠醛從塔的上部進入，兩者在塔內進行逆流連續抽提。抽提塔一般在約0.5MPa壓力下操作，使提余液和提取液自動流入溶劑回收系統。有些裝置在抽提塔的下部設有抽出油循環，有的還在塔的中部使用中間冷卻。

（2）提余液和提取液中溶劑的回收　一般情況下，提余液中的溶劑量較少，而提取液中的溶劑量約占總溶劑回收量的90％。在溶劑的蒸發回收過程中多采用多效蒸發方法以減少能耗。從抽提塔上部流出的提余液經換熱及加熱爐加熱至約220℃后進入提余液汽提塔進行閃蒸和汽提，脫去溶劑后的提余油從塔底抽出送出裝置。塔頂的糠醛蒸氣與水蒸氣經冷凝冷卻后進入糠醛-水分層罐。提取液從抽提塔底流出，與由高壓蒸發塔來的糠醛蒸氣換熱后進入低壓蒸發塔進行第一次蒸發，然后經加熱爐加熱后進入高壓蒸發塔進行第二次蒸發。低壓蒸發塔的操作壓力稍高于常壓，高壓蒸發塔的操作壓力約為0.25MPa（絕對壓力）。提取液中的溶劑有35％～45％在低壓蒸發塔脫除，其余的溶劑則在高壓蒸發塔脫除。從高壓蒸發塔塔底出來的提取液中還含有少量溶劑，因此還需要通過汽提除去。脫除溶劑后的提取油從汽提塔塔底抽出送出裝置。提余液汽提塔和提取液汽提塔都是在減壓下操作，壓力約為13kPa。

（3）糠醛-水溶液的處理　糠醛與水部分互溶生成共沸物，不能用簡單的沉降分離或精餾方法來處理。工業上一般用雙塔流程來回收糠醛水溶液中的糠醛。

由汽提塔來的水蒸氣和糠醛蒸氣經冷凝冷卻后進入分層罐。上層含水多，稱水液，送入糠醛蒸發器，糠醛以共沸物組成從塔頂分出，冷凝后回到分層罐又分成兩層，水從塔底排出。分層罐的下層主要是糠醛，送入糠醛脫水塔，水以共沸物組成從塔頂蒸出，冷凝后進入分層罐。塔底得到含水小于0.5％的干糠醛，可以循環回抽提塔使用。

4.溶劑精制過程的影響因素

影響溶劑精制過程的因素主要有：抽提溫度、抽提方式、溶劑比、提取物循環、界面位置、原料中瀝青含量以及抽提塔內的液體流速等。

（1）抽提溫度　抽提系統保持兩相的關鍵是抽提溫度，即必須使抽提過程在臨界溶解溫度與潤滑油及溶劑的凝固點之間進行。在此溫度范圍內，溶劑的溶解能力隨溫度的升高而增強，而選擇性則隨溫度的升高而降低，因此，溫度變化必然會影響精制油的質量與收率。

溶劑精制的抽提操作溫度有一個允許的范圍，其上限是體系的臨界溶解溫度，即體系成為單個液相的最低溫度，其下限則是潤滑油和溶劑的凝固點溫度。在實際操作中，抽提溫度一般都應比臨界溶解溫度低20～30℃，以保證體系能保持兩個液相。

①臨界溶解溫度。臨界溶解溫度的高低決定于溶劑的種類、原料油的組成以及溶劑比。圖2-11是糠醛和N-甲基吡咯烷酮的臨界溶解溫度曲線，由圖可見，在其他條件相同時，糠醛的臨界溶解溫度比NMP高，表明糠醛的溶解能力相對較低。

原料油中含稠環芳烴越多，臨界溶解溫度就越低。隨著烴類側鏈長度的增加，臨界溶解溫度升高；隨著芳香環和環烷環環數的增加，臨界溶解溫度急劇下降。表2-5列出了某些脫蠟油對糠醛的臨界溶解溫度。

②抽提溫度對精制油質量和收率的影響。下面以溶劑比為3:1時，糠醛處理某潤滑油餾分為例來分析溫度對精制油質量與收率的影響，如圖2-12所示。

由圖2-12可以看出，精制油收率隨抽提溫度的升高而直線下降，黏度指數在開始升溫階段隨溫度升高而升高，但當達到某一最高值以后，繼續提高溫度，精制油黏度指數反而下降。該最高點說明溶劑在此溫度下具有最適宜的溶解能力，可以保證最大限度地溶解非理想組分，同時又具有恰當的選擇性，使理想組分不致因溶解能力提高而過多地進入提取相。低于這一溫度則由于溶劑溶解能力低，使相當數量的非理想組分不能進入提取相。而高于這一溫度，則會由于溶劑溶解能力過高，選擇性過低，使理想組分被抽走。

③抽提塔操作溫度。在逆流抽提過程中，原料油自塔下部進入，其中所含非理想組分隨著向上運動，不斷被自上而下來的溶劑抽提而逐漸減少，因此它在溶劑中的臨界溶解溫度就會逐步提高，故而應該使抽提溫度也逐步提高，所以抽提塔頂部應維持較高的溫度，但這樣難免有一定數量的理想組分和中間組分被溶解。為了減少理想組分的損失，提高精制油的收率，塔底則維持較低的溫度。溶劑自塔上部進入后，隨著它向下流動，溫度逐漸降低，選擇性提高，使開始被溶解的理想組分又將不斷釋放出來，這樣自塔底排出的提取液中，就不含有理想組分，從而保證了精制油的收率。

抽提塔頂部與底部的溫度差，稱為溫度梯度。糠醛精制時的溫度梯度為20～25℃。對于用酚作為溶劑的精制過程，由于酚對烴類的溶解能力較強，同時其熔點又較高，因此，用降低塔底溫度的方法來減少提取液中理想組分的含量，受到很大限制，工業上通常多用在抽提塔下部注入酚水的辦法來提高酚的選擇性。在處理殘渣油時，由于殘油在酚中的溶解度比餾分油低，所以注入的酚水量應比處理餾分油時少。

烴類在溶劑中的溶解度隨分子量的增高而降低，所以處理不同的原料時，采用的精制溫度也不一樣，餾分重的、黏度大的、含蠟量多的原料油采用的溫度應高些。各種油品糠醛精制較適宜的抽提溫度如表2-6所示。

原料的餾分范圍很寬時，不易選擇適宜的精制溫度，因此精制原料的沸點范圍以窄為宜。

（2）抽提方式　抽提方式有三種：一次抽提、多次抽提與逆流抽提。

一次抽提是全部溶劑一次和原料油相混，分離后得到提取油與提余油。一次抽提示意如圖2-13所示。

一次抽提所得的精制油質量不高，同時，在非理想組分溶解的過程中，一部分理想組分也溶解在溶劑里，因而精制油的收率也不高。

多次抽提的示意流程如圖2-14所示。

溶劑被分成的份數越多，抽提的效果就越好。多次抽提比一次抽提分離要完全些，達到同樣分離程度時，溶劑耗量要小，但操作復雜，設備增多，在兩相分離時，造成精制油的損失過多，因而收率降低。

逆流抽提是在塔中進行的，溶劑和原料油在塔中逆向流動，在接觸時，非理想組分就溶于溶劑。逆流抽提是連續過程，溶劑從上部進入，原料油從下部進入，由于油的相對密度比溶劑小，油從下向上升，溶劑從上向下沉降，兩者在逆向流動中接觸。為了增大接觸面積，改善抽提效果，常采用填料塔或轉盤塔。逆流抽提的示意過程如圖2-15所示。

不同抽提方式與溶劑消耗的關系如圖2-16所示。

結果表明，逆流抽提溶劑的消耗量最小，一次抽提的溶劑耗量最大。

不同抽提方式對精制油收率和質量的影響如圖2-17所示。

圖2-17的結果表明，在精制油質量相同時，逆流抽提可以得到最高收率的精制油產品。

（3）溶劑比　溶劑比是溶劑量與原料油量之比，可以用體積分數或質量分數來表示，通常多采用體積比。

濃度差是抽提過程的推動力。為了增大濃度差，除了采用逆流抽提外，還可以用增大溶劑比來達到。在恒定溫度下，當非理想組分在溶劑中的濃度達到平衡時，向體系中再加入溶劑，則使其中的非理想組分的濃度降低，平衡被破壞，非理想組分又繼續向溶劑中轉移，從而增大了非理想組分的抽出量。因此，當溶劑比增大時，精制油的質量提高，但其收率則降低。當溶劑比增大時，油中的理想組分在溶劑中的溶解量也增大了，這使精制油的收率進一步降低。表2-7列出了某糠醛精制過程中溶劑比對精制油質量和收率的影響。

從表2-7可見，增大溶劑比對精制油質量產生影響時并沒有出現像改變溫度時那樣的現象，即黏度指數變化曲線上有一最高點。其原因是在增大溶劑比時只是改變了提取液中油的總量而不是濃度，即增大溶劑比并沒有改變溶劑的溶解能力。

適宜的溶劑比應根據溶劑性質、原料油性質、精制油的質量要求通過實驗來綜合考慮。一般來說，精制重質潤滑油原料時采用較大的溶劑比，而在精制較輕質的原料油時則采用較小的溶劑比。例如在糠醛精制時，對重質油料采用溶劑比為3.5～6，對輕質油料則采用2.5～3.5。

提高溶劑比或提高抽提溫度都能提高精制深度。對于某個油品要求達到一定的精制深度時，在一定范圍內，可用較低的抽提溫度和較大的溶劑比，也可以用較高的抽提溫度和較小的溶劑比。由于低溫下溶劑的選擇性較好，采用前一種方法可以得到較高的精制油收率，故多數情況下選用前一個方案。但是也應當注意到，提高溶劑比會增大溶劑回收系統的負荷，增加操作費用，同時也會降低裝置的處理能力。因此，如何選擇最適宜的抽提溫度和溶劑比，應當根據技術經濟分析的結果綜合地考慮。

二、溶劑脫蠟

不含蠟的石油非常少。我國的石油多為含蠟石油，有的潤滑油餾分含蠟量超過40％，在低溫下油中的蠟就會析出，形成結晶。這些結晶會形成結晶網，阻礙油的流動，甚至“凝固”，所以含蠟的潤滑油料必須脫蠟才能生產出低溫流動性好的潤滑油。

1.溶劑脫蠟的原理

為使潤滑油在低溫條件下保持良好的流動性，必須將其中易于凝固的蠟除去。這一工藝叫脫蠟，脫蠟不僅可以降低潤滑油的凝固點，同時也可以得到蠟。常用的脫蠟方法有冷榨脫蠟、溶劑脫蠟和尿素脫蠟，其中最重要的是溶劑脫蠟。它是利用低溫下溶劑對油的溶解能力很大而對蠟的溶解能力很小而且本身低溫黏度又很小的溶劑去稀釋潤滑油料，使蠟能結成較大晶粒并使油的黏度因稀釋而大幅度降低，使油、蠟得到分離。

2.溶劑的選擇

（1）溶劑的作用

①稀釋作用。降低潤滑油料的黏度。

②選擇性溶解。在脫蠟溫度下油幾乎全部溶解于溶劑，而蠟在溶劑中則很少溶解。

（2）對溶劑的要求

①黏度足夠低。

②低溫下對蠟的溶解度小，使脫蠟溫差小；低溫下對油的溶解度大，使所需的溶劑比小。

③能使蠟結晶有良好的性狀，以便得到較高的過濾速度。

④沸點不應太高，也不能過低。

⑤化學安定性和熱穩定性好，不容易分解。

⑥能適應多種來源和各種餾分范圍的原料。

⑦冰點低，在脫蠟溫度下溶劑不會析出結晶。

⑧毒性小。

⑨不腐蝕設備。

⑩價格便宜。

在上述要求中，最主要的是選擇性和溶解性。但往往很難找到一種二者兼備的良好溶劑，為了取長補短，一般采用2～3種溶劑的混合物。在工業上采用的混合溶劑有丙酮-苯-甲苯、丙酮-甲苯、甲基乙基酮-甲苯、甲基異丁基酮-甲苯、二氯乙烷-二氯甲烷。

混合溶劑中，丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、二氯乙烷是極性溶劑，在低溫下對蠟的溶解度小，是蠟的沉淀劑。而苯、甲苯和二氯甲烷是非極性溶劑，在低溫下對油有較大的溶解度，是油的稀釋劑。

在酮類-苯類混合溶劑中，苯類的主要作用是溶解潤滑油。但是苯類對蠟的溶解度較大，故加入對蠟溶解度很小的酮類以減小對蠟的溶解度。

苯在高溫或低溫下對油都有較高的溶解能力，能保證脫蠟油的收率，但苯的結晶點較高，在低溫脫蠟時常會有苯的結晶析出，使脫蠟油的收率降低，因此，通常在酮-苯混合溶劑中要加入某種比例的冰點很低的甲苯。在低溫下，甲苯對油的溶解能力比苯強，對蠟的溶解能力比苯差，所以，它的選擇性比苯強。在混合溶劑中增加甲苯的含量對提高脫蠟油收率和降低脫蠟溫差都有好處。甲苯的沸點比苯的沸點高，混合溶劑中加入甲苯后會增大溶劑回收的困難。因此，在脫蠟溫度不太低時，混合溶劑中常常保留一定量的苯，但是也有一些工業裝置的實踐經驗表明，當采用甲基乙基酮時，混合溶劑中只需加入甲苯即可。

丙酮-苯-甲苯混合溶劑是一種良好的選擇性溶劑，其對油的溶解能力強，對蠟的溶解能力低，同時黏度小，冰點低，腐蝕性不大，沸點不高，毒性也不大，因此是潤滑油溶劑脫蠟較理想的溶劑。但其閃點低，應特別注意安全。幾種脫蠟溶劑的性質見表2-8。

3.溶劑脫蠟的工藝流程

現以當代國內外最廣泛應用的酮苯脫蠟裝置為主，介紹溶劑脫蠟的工藝流程及設備。酮苯脫蠟過程的工藝示意流程如圖2-18所示。

酮苯脫蠟工藝過程包括結晶系統、冷凍系統、過濾系統、安全氣系統和回收系統五部分。結晶系統是溶劑脫蠟（和蠟脫油）的核心部分，也是影響脫蠟過程效果的最關鍵部分。在這個系統中，油料和溶劑混合后被逐步冷卻到所需溫度，使蠟組分自油料溶液中析出成為具有一定晶形、粒徑的蠟晶，以便于下步通過過濾使蠟、油分離。冷凍系統的作用是制冷，去除結晶時放出的熱量。過濾系統的作用是將已冷卻好的溶液通過過濾使蠟與油進行分離。溶劑回收系統的作用是將油與蠟中的溶劑分離出來，包括從蠟、油、含水溶液中回收溶劑。安全氣系統的作用是為了防爆，對過濾系統以及溶劑罐用安全氣封閉。

原料油先經蒸汽加熱（熱處理），目的是使原來的結晶全部熔化，再在控制的有利條件下重新結晶。對殘渣油原料，通常是在熱處理前加入一次溶劑稀釋，對餾分油原料則可以直接在第一臺結晶器的中部注入溶劑稀釋，稱為“冷點稀釋”。通常在前面的結晶器中用濾液作冷源以回收濾液的冷量，后面的結晶器則用氨冷。原料油在進入氨冷結晶器之前先與二次稀釋溶劑混合。由氨冷結晶器出來的油-蠟-溶劑混合物與三次稀釋溶劑混合后去濾機進料罐。三次稀釋溶劑是經過冷卻的由蠟系統回收的濕溶劑。由于濕溶劑含水，在冷凍時會在傳熱表面結冰，因此在冷卻時也利用結晶器。若使用普通的管殼式換熱器，則需要用幾臺切換使用。氨冷結晶器的溫度通過控制液氨罐的壓力來調節。

（1）結晶系統　圖2-19是結晶系統的原則流程。

（2）過濾系統　過濾系統的主要功能是通過過濾使蠟與油進行分離。過濾系統的主要設備是過濾機。

從結晶系統來的低溫的油-蠟-溶劑混合物進入高架的濾機進料罐后，自流流入并聯的各臺過濾機的底部，濾機裝有自動控制儀表控制進料速度。

圖2-20是鼓式真空過濾機的示意圖。過濾機的主要部分是裝在殼內的轉鼓，轉鼓蒙以濾布，部分浸沒于冷凍好的原料油-溶劑混合物中（浸沒深度約為濾鼓直徑的1/3）。濾鼓分成許多格子，每格都有管道通到中心軸部，軸與分配頭緊貼，但分配頭不轉動。當某一格子轉到浸入混合物時，該格與分配頭吸出濾液部分接通，于是以殘壓20～40mmHg 的真空度將濾液吸出。蠟餅留在濾布上，經受冷洗，當轉到刮刀部分時接通惰性氣反吹，濾餅即落入輸蠟器，用螺旋攪刀送到濾機的一端落入下面的蠟罐。我國目前通用的每臺濾機的過濾面積為50m2。濾機的抽濾和反吹都用惰性氣體循環。濾機殼內維持1～3kPa（表壓）以防空氣漏入。惰性氣體中含氧量達到5％時應立即排空換氣，以保證安全。反吹壓力一般為0.03～0.45MPa（表壓）。

過濾后的蠟餅經冷洗后落入蠟罐，然后送去溶劑回收系統。冷洗液中含油量很少，經中間罐后可作稀釋溶劑，這樣可以減小溶劑回收系統的負荷。濾液被送回結晶系統進行換冷后進入溶劑回收系統。

過濾機在操作一段時間后，濾布就會被細小的蠟結晶或冰堵塞，需要停止進料，待濾機中的原料和溶劑混合物濾空后，用40～60℃的熱溶劑沖洗濾布，此操作稱為溫洗。溫洗可以改善過濾速度，又可減少蠟中帶油，但溫洗次數多及每次溫洗時間長則占用過多的有效生產時間。

（3）溶劑回收系統　由過濾系統出來的濾液（油和溶劑）和蠟液（蠟和溶劑）進入溶劑回收系統回收其中的溶劑。圖2-21是溶劑回收系統的工藝流程圖。

在此流程中，濾液和蠟液是分別進行溶劑回收的。回收的方法都是采用蒸發-汽提方法。在溶劑蒸發部分都是依次進行低壓蒸發、高壓蒸發，然后又進行低壓蒸發。高壓蒸發塔的操作壓力和溫度分別為0.3～0.35MPa及180～210℃，低壓蒸發塔在稍高于常壓下操作，蒸發溫度為90～100℃。為了減小能耗，蒸發過程都采用多效蒸發方式。由汽提塔底得到的脫蠟油和蠟中含溶劑量一般可低于0.1％。

由濾液蒸發塔出來的溶劑蒸氣經冷凝后進入溶劑罐，可作為循環溶劑使用。由蠟液蒸發塔出來的氣體含有水分，經冷凝后進入溶劑分水罐。兩個汽提塔頂出來的氣體經冷凝后都進入溶劑分水罐。在分水罐內，上層為含水3％～4％的濕溶劑，下層為含溶劑（主要是酮）約10％的水。由于甲基乙基酮與水會形成共沸物，因此溶劑與水的分離可以采用雙塔分餾方法，最后得到基本上不含溶劑的水和含水低于0.5％的溶劑。

4.溶劑脫蠟的影響因素

酮苯脫蠟過程的影響因素很多。在生產中應使工藝條件滿足下列兩個要求：一方面必須使含蠟原料油中應除去的蠟完全析出，使脫蠟油達到要求的凝固點；另一方面必須使蠟形成良好的結晶狀態，易于過濾分離，以提高脫蠟油收率，并提高處理量。

（1）原料性質

①原料輕重對脫蠟的影響。脫蠟原料油中所含的固體烴大致分成石蠟和地蠟兩種，石蠟主要存在于沸點較低的餾分中，而地蠟主要存在于重餾分及殘渣油料中。同一種原油，不同的餾分，蠟含量不同；不同原油，同一餾分范圍，其中蠟含量也不同。石蠟分子量較小，它的結晶是大的薄片狀，易于過濾分離；地蠟的分子量較大，但結晶為細小的針狀，易于堵塞濾布，不易于過濾。

脫蠟原料油中，隨著餾分沸點的增高，固體烴的分子量逐漸加大，晶體顆粒變得越來越小，生成蠟餅的間隙較小，滲透性差，難于過濾分離。因此，餾分重的油比餾分輕的油難于過濾，殘渣油比餾分油更難過濾。

②原料油餾分寬窄對脫蠟的影響。原料油餾分越窄，蠟的性質越相近，蠟結晶越好，否則大小分子不同的蠟混在一起，可能生成共熔物，生成細小的晶體，影響蠟晶體的成長，而使蠟結晶難于過濾。寬餾分油在操作上比較簡單，不用經常切換原料，但寬餾分對結晶不利，不易找到合適的操作條件。例如溶劑比對原料中的輕組分要求要小，若溶劑比大，輕組分中的蠟易于溶在溶液中，使脫蠟溫差大；若溶劑比小，對原料中重組分的油不能完全溶解，使蠟中帶油，脫蠟油收率降低。因此，溶劑脫蠟不希望處理寬餾分油。

③原料油中膠質與瀝青質含量對脫蠟的影響。原料油中膠質、瀝青質較多時，影響蠟結晶，使固體烴析出時不易連接成大顆粒晶體，而是生成微粒晶體，易堵塞濾布，降低過濾速度，同時易粘連，蠟含油量大。原料油中含有少量膠質，又可以促使蠟結晶連接成大顆粒，提高過濾速度。

④原料油組成對脫蠟的影響。當原料油中同時含有石蠟與地蠟時，其結晶狀態相互有影響。試驗證明，當有1％的地蠟存在時，并不能改變石蠟的結晶，蠟仍為片狀；當含有5％的地蠟時，片狀結晶的形成已非常不好；當含有10％～20％地蠟時，已完全成為針狀結晶，使過濾速度大大降低。

原料油產地不同，其組成常常不同，蠟的結晶大小和形狀也就不同。如果兩個餾分油的餾程、黏度和含蠟量基本相同，則所用的脫蠟工藝條件也基本一致。但含石蠟多時，生成共熔物較少，過濾速度快；而含環烷烴多時，容易與其中的正構烷烴形成共熔物，過濾速度較慢。

（2）溶劑組成　混合溶劑中丙酮（或甲基乙基酮）、苯、甲苯比例應根據原料油黏度大小、含蠟量多少及脫蠟深度而定。這里討論的主要是酮含量的變化對結晶的影響。

溶劑中的丙酮或甲基乙基酮是蠟的沉淀劑，對油有一定的溶解能力。具有一定組成的溶劑，隨著溫度降低，溶劑對油的溶解度下降。冷到某一溫度時，溶劑與油不互溶，析出的油附在濾餅上，使油收率降低。油和溶劑完全互溶的最低溫度稱為互溶溫度。對于不同組成的溶劑，互溶溫度越低，說明溶劑的溶解能力越大。

對于某一種原料油，在固定脫蠟溫度和溶劑比的條件下，改變溶劑中的酮含量時，隨著酮含量的增加，脫蠟油收率下降不多，但過濾速度提高，脫蠟溫差減小，繼續增大酮含量，一旦達到溶劑與油不完全互溶時，收率大大降低。

對于過濾速度和脫蠟溫差來說，酮含量越高越好，但如果不完全互溶，收率損失太大。而采用接近互溶點的最大酮含量的組成，能得到比較高的收率和比較合適的過濾速度以及脫蠟溫差。

（3）溶劑比　溶劑比是脫蠟溶劑量與脫蠟原料油量的比值。

從式（2-1）可知，溶劑比包括稀釋比與冷洗比。溶劑的稀釋比，要求在過濾溫度下充分溶解油，降低油的黏度，使之利于蠟的結晶，易于輸送和過濾，在生產裝置中，常以體積流率比來表示。

處理不同原料、不同餾分所需要的溶劑稀釋比不同。一般來說，餾分輕，含蠟少，脫蠟深度淺（過濾溫度高）所需溶劑稀釋比小，反之亦然。

處理同一原料，稀釋比過小會使蠟油黏度過大，套管壓降升高，不利于輸送和過濾，油收率也低。提高溶劑稀釋比可以提高油收率，降低蠟中含油量，同時也使蠟油黏度變小，對輸送和過濾有利。但是當稀釋比增大到某一數值后，繼續增大稀釋比對油收率的提高、蠟含油量的降低影響不甚顯著，反而會因大量溶劑存在而使蠟的溶解量增加，使脫蠟溫差變大。同時，大量的溶劑循環也會使冷凍負荷、溶劑回收負荷加大，增加能耗。因此，首先要考查溶劑稀釋比是否合適，在保證產品收率的前提下，應盡量選用較低的稀釋比。

（4）稀釋溶劑加入溫度　根據經驗，各次稀釋溶劑加入溫度應與加入點處原料油溫度相同或低1～2℃。若溶劑溫度比原料油溫度高，會將已形成的結晶熔化，加大套管結晶器的負荷；若溶劑溫度比原料低得太多，會產生“急冷”現象，生成細小的蠟結晶。

一次稀釋溶劑加入溫度在稀釋點后移法中稱為冷點溫度。根據操作經驗，冷點原料油溫度約低于含蠟原料油凝固點15～20℃。冷點溶劑溫度與冷點原料油溫度相同或略低。

蠟脫油稀釋溶劑加入溫度可以比加入點處含油蠟液的溫度高，高15～20℃而不會對脫油效果有不良的影響。

三、白土補充精制

潤滑油料經過溶劑精制、溶劑脫蠟或化學藥劑精制后，質量已基本達到要求，但其組成中仍殘留有少量的溶劑及一些有害物質。這些物質的存在，會影響油品的顏色、安定性、抗乳化性等性能。為此，還必須再經過一次補充精制，除去有害物質，以改善上述性能，從而得到合格的潤滑油基礎油。

補充精制是潤滑油基礎油和組分生產的最后一道工序。補充精制工藝常用的有白土補充精制和加氫精制。我國在20世紀60年代以前全部采用白土補充精制工藝。自1970年建成第一套加氫精制裝置后，各潤滑油生產廠陸續用加氫精制替代或部分替代白土補充精制。同白土補充精制工藝相比，加氫精制具有工藝簡單、操作方便、油品收率高、沒有廢白土污染等優點，而在產品質量及精制效果方面，兩者各有千秋，特別是某些特種油品的生產仍必須用白土精制才能滿足要求。目前我國各潤滑油生產中，兩種工藝仍處于共存狀態。

在國外，白土補充精制幾乎全部被加氫精制所取代，如美國1990年白土補充精制的能力僅占基礎油生產能力的1/3。

1.白土補充精制的原理

經過溶劑精制和脫蠟后的油品仍含有少量未分離掉的溶劑、水分及其他雜質，為去掉這些雜質，常需進一步精制處理。常用的方法是白土精制，其原理是利用活性白土的吸附能力使各類雜質吸附在活性白土上，然后濾去白土即可除去所有的雜質。

白土是一種結晶或無定形的多孔性物質，有很大的表面，1g白土的表面積達150～450m2，因而具有很大的吸附能力。利用白土的這種吸附能力可以將經精制和脫蠟的潤滑油料中殘留的少量膠質、瀝青質、硫化物、氮化物、有機酸（環烷酸）及微量溶劑、水分等有害成分吸附而除去，達到改善油品顏色和安定性的目的。白土精制是使各種基礎油的機械雜質、水分、酸值、抗乳化性能、安定性等理化指標符合規格要求的重要手段。

白土對不同物質的吸附能力各不相同，白土精制屬于物理吸附過程。潤滑油中的有害物質大部分為極性物質，白土對它們有較強的吸附能力，而對潤滑油的理想組分的吸附能力卻極其微弱，借白土的這種選擇吸附性能就可使潤滑油料得到精制。白土對油品中各組分的選擇吸附能力順序為：膠質、瀝青質>芳烴>環烷烴>烷烴。芳烴和環烷烴的環數越多，越容易被吸附。潤滑油料用白土吸附處理后，再經固液分離，便可得到合格的基礎油，吸附飽和的白土（廢白土）送去再生或處理。

由于被吸附物向吸附劑孔內滲透有一個過程，這個過程進行的速度與吸附劑顆粒的大小、被吸附物分子運動的速率有直接關系。白土精制時，必須采用較高溫度，目的在于降低潤滑油的黏度，使其進入白土吸附劑內孔的滲透作用加強，使白土表面利用得更完全，同時還需保持一定的接觸時間，以使吸附過程充分完成。影響白土精制效果的主要因素是白土用量、精制溫度和接觸時間等工藝條件，原料油質量和白土性質對精制油的質量也有很大影響。

白土本身又是一種酸性催化劑，在高溫下它能促進潤滑油的分解，它可除去潤滑油原有組分中的一些有害物，但同時也使潤滑油原有的理想組分發生化學變化，生成了一些不安定的分解產物，這是應盡量避免的。

2.白土精制的工藝流程

潤滑油白土補充精制原理流程如圖2-22所示，該法為接觸精制法，另外還有固定床滲透法與移動床滲透法。

原料油進入原料油緩沖罐1中，在此用蒸汽加熱到75～80℃，用泵抽送至混合罐3中。從白土罐2中按比例加入白土至混合罐3中，油與白土懸浮液抽送到混合罐4中再進行混合，然后用泵抽送至加熱爐5中，被加熱到規定的溫度（一般為220～270℃）后進入蒸發塔6中，在塔底吹入過熱水蒸氣，塔頂餾出物經冷凝冷卻后作為燃料油。蒸發塔底油與白土的懸浮液靠壓差流經冷卻器冷卻到140～160℃，進入史氏過濾機7進行過濾，濾油流入史氏過濾機濾油罐9，然后用泵抽出經冷卻器冷卻到80～110℃，進入板框過濾機8進行過濾，濾油流入板框過濾機濾油罐10，白土渣排入廢白土斗中。板框過濾機濾油抽送到脫氣罐11進行真空脫氣，以便除去殘存在油中的水分及一部分較輕的油氣，成品油自脫氣罐底抽送出裝置。

3.白土補充精制的影響因素

白土補充精制的主要影響因素為原料性質、白土用量、精制溫度和接觸時間等。

（1）原料性質　如果原料在前幾個加工過程中處理不當造成精制深度不夠或含溶劑太多等，就會增加白土精制的困難。一般來說，原料越重、黏度越大及產品質量要求越高，操作條件就越苛刻，而當白土活性高以及顆粒度和含水量適當時，在同樣操作條件下，產品質量會更好。

（2）白土用量　原料和白土性質確定后，一般白土用量越大，產品質量就越好，但油品質量的提高和白土用量并非成正比，即當白土用量提高到一定程度后，產品質量的提高則不顯著。在保證精制深度的前提下，白土用量要盡量少。因為白土用量過多，一方面浪費白土，另一方面，不加抗氧化添加劑的一般產品會因精制過度而將天然的抗氧化劑——少量膠質和瀝青質完全除掉，使油品安定性降低，而且，白土用量過多會降低潤滑油的收率。另外，白土用量過多對操作也有影響，會降低過濾速度，增加循環泵的磨損。白土還會在加熱爐管內沉降，堵塞管線，嚴重的還會使油局部過熱裂化結焦。實際操作中可根據實驗及實際經驗確定合適的白土用量，一般處理10～40號機械油，白土用量為3％～5％；處理10號汽油機油，白土用量為2％～3％；處理20號透平油，白土用量為5％～10％；處理19號壓縮機油，白土用量為5％～10％；處理20號航空潤滑油，白土用量為10％～15％。

（3）精制溫度　為了使非理想組分很快地全部吸附在白土活性表面上，要求這些分子能快速運動，以增加與白土活性表面的接觸機會，這就要提高精制溫度。白土的孔吸附潤滑油中不良組分的速度決定于所精制潤滑油的黏度，潤滑油的黏度越大則吸附速度越小。潤滑油與白土混合后加熱溫度越高，潤滑油黏度就越低，白土吸附不良組分的速度就越快。在實際操作過程中應以保持潤滑油的黏度盡量低為原則，混合物加熱到稍高于潤滑油的閃點時，白土的吸附能力達到最高，但也接近了分解溫度，這就限制了溫度的進一步提高。精制溫度一般宜選在180～320℃，處理重的油品時精制溫度應偏于上限，超過320℃時，由于白土的催化作用，油品易分解變質。

（4）接觸時間　一般是指在高溫下白土與油品接觸的時間，即在蒸發塔內的停留時間。為了使油品與白土充分接觸，必須保證有一定的吸附和擴散時間，所以，在蒸發塔內的停留時間一般為20～40min。