活性白土對伊朗蠟的脫色研究

羅 洋，高鴻博，郭緒強，劉愛賢，孫 強，楊蘭英

（1. 中國石油大學（北京）重質(zhì)油國家重點實驗室，北京 102249； 2. 中國船舶燃料有限責任公司， 北京 100020）

活性白土對伊朗蠟的脫色研究

羅 洋1，高鴻博2，郭緒強1，劉愛賢1，孫 強1，楊蘭英1

（1. 中國石油大學（北京）重質(zhì)油國家重點實驗室，北京 102249； 2. 中國船舶燃料有限責任公司， 北京 100020）

采用活性白土吸附法對伊朗蠟進行脫色處理，利用賽波特比色計法對其脫色效果進行了表征，探究活性白土加入量、吸附時間、吸附溫度等因素對其脫色效果的影響，并比較了脫色前后伊朗蠟的熔點和組成。實驗結(jié)果表明活性白土吸附對伊朗蠟脫色的最佳工藝條件如下：活性白土用量為20%，吸附溫度為110 ℃，吸附時間為60 min，脫色后的伊朗蠟的賽波特顏色為+17，滿足半精煉石蠟的色度要求。脫色前后伊朗蠟的熔點由52.10 ℃降低到51.90 ℃，平均相對分子質(zhì)量降低了0.37。

賽波特比色計法；活性白土吸附；脫色；伊朗蠟

石蠟作為石油煉制過程中的副產(chǎn)品，在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應用。我國的石蠟資源十分豐富，目前是世界上最大的石蠟出口國，但我國出口的石蠟產(chǎn)品大多是初級產(chǎn)品，在石蠟深加工方面與國外相比還有很大的差距，形成了石蠟的出口數(shù)量居世界第一而高科技含量、高附加值的特種蠟產(chǎn)品主要依賴進口的巨大反差。這一巨大反差不僅限制我國石蠟行業(yè)的發(fā)展，而且導致石蠟資源無法得到充分利用[1-3]。

石蠟的色度是衡量石蠟性能的重要指標，其影響石蠟的安定性和使用性能。目前脫色技術主要包括化學精制脫色，加氫精制脫色和吸附脫色。化學精制工藝十分復雜，而加氫精制設備投資大，成本較高，從經(jīng)濟可行性的角度考慮不適合石蠟脫色，相比較而言，吸附脫色雖然精制損失略高，但設備投資小，操作費用低。因此吸附脫色是目前中小型企業(yè)廣泛采用的工藝技術。吸附脫色作為物理脫色方法，包括陰離子交換樹脂脫色法[4-8]、活性炭脫色法[9-11]、活性白土脫色法[12-17]等。在實際石蠟脫色過程中，活性白土脫色法在石油化工領域應用更為普遍。

目前文獻報道的測量石蠟色度的方法主要有兩種。第一種是利用紫外可見分光光度計測量石蠟的脫色率[13]。第二種是利用石油產(chǎn)品賽波特比色計測量石蠟的賽波特顏色[18]。在本文的研究中對兩種方法都進行了探索：第一種方法是利用石油醚作為溶劑，將石蠟溶解在石油醚中配成溶液，利用紫外可見分光光度計對石蠟進行波長掃描，由于目前尚無參考文獻報道導致石蠟產(chǎn)生顏色的具體物質(zhì)，通常選擇在一定波長下，不同百分含量石蠟溶液中，吸光度與石蠟溶液濃度之間的線性關系最好的一組作為基準。經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)在262 nm 的波長下，吸光度與石蠟溶液之間的線性相關性最好。在262 nm 處測量使用不同用量的活性白土吸附后的石蠟溶液的吸光度，測量發(fā)現(xiàn)吸光度的變化規(guī)律不能準確地反映石蠟的脫色效果。第二種方法的基本原理是逐一比色，把固體石蠟加熱變?yōu)橐后w后與不同的標準比色板進行比對，然后確定石蠟的賽比特顏色號。此方法在石油化工領域廣泛采用，具有行業(yè)認可度。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)此方法能夠準確地測量石蠟的脫色效果。因此本文采用石油產(chǎn)品賽波特顏色測定法測量石蠟的色度。

1 實驗部分

1.1 實驗裝置

實驗裝置示意圖如圖1所示。該裝置主要由石蠟與活性白土吸附反應裝置和石蠟與活性白土分離裝置兩部分構成。前者由集熱式電磁攪拌恒溫加熱器和250 mL平底燒瓶以及帶鋁試管夾的鐵架臺構成；后者由瓷漏斗、250 mL抽濾瓶、真空泵構成。

圖1 石蠟脫色實驗裝置Fig.1 Petroleum wax decoloring device

本實驗所用實驗儀器見表1。

表1 實驗儀器名稱及生產(chǎn)廠家Table 1 Experimental instrument

1.2 實驗材料和藥品

實驗所用實驗材料和藥品的純度及來源見表2。

表2 實驗材料和藥品的純度及來源Table 2 The purity and source of experimental materials

1.3 伊朗蠟脫色實驗的方法和步驟

對伊朗蠟進行脫色處理的具體實驗步驟如下：

（1）用電子天平稱量30.00 g的伊朗蠟，并加入一定量的活性白土；

（2）將兩者混合均勻后倒入250 mL平底燒瓶內(nèi)，裝入用于電磁攪拌的轉(zhuǎn)子，并放入已達反應溫度的恒溫磁力攪拌器內(nèi)，用帶有鋁試管夾的鐵架臺將燒瓶固定?。?/p>

（3）將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速調(diào)到350 r/min，同時開始記錄吸附時間；

（4）到達吸附時間后，將伊朗蠟和活性白土全部轉(zhuǎn)移到已連接好的抽濾裝置內(nèi)，打開真空泵進行固液分離；

（6）稱取3.0 g脫色后的伊朗蠟，將其加熱熔化為液體后倒入石蠟賽波特比色計的比色皿內(nèi)，使用賽波特比色計測定其賽波特顏色。

2 實驗結(jié)果及分析

2.1 活性白土的用量對脫色效果的影響

活性白土的用量定義見公式（1）：

首先考察了活性白土用量對伊朗蠟脫色效果的影響，實驗結(jié)果如表3所示。當出吸附時間為40 min 時，脫色后伊朗蠟的賽波特顏色均為＜-16，說明伊朗蠟和活性白土的吸附還夠不充分；當吸附時間為60 min 時，脫色后伊朗蠟的賽波特顏色隨活性白土用量的增加先是明顯升高，而后不再變化。這表明當活性白土用量達到20%時，在60 min 的吸附過程中，石蠟中能夠被吸附的物質(zhì)已經(jīng)完全被吸附。因此，可以確定最佳的活性白土用量百分比為20%。

注：1#，吸附溫度均為110 ℃，吸附時間為40 min；2#，吸附溫度均為110 ℃，吸附時間為60 min。

2.2 吸附時間對脫色效果的影響

在上述實驗的基礎上，進一步考察吸附時間對伊朗蠟脫色效果的影響，實驗結(jié)果如表4 所示。當吸附時間為40 min 時，活性白土對伊朗蠟脫色不明顯，脫色后伊朗蠟的賽波特顏色仍為＜-16。當吸附時間超過80 min后，伊朗蠟中的部分雜質(zhì)會發(fā)生了氧化，從而導致脫色效果變差。因此我們確定60 min為最佳的吸附時間。

表4 吸附時間對脫色效果的影響Table 4 The influence of adsorption time on decolorizing effect

2.3 吸附溫度對脫色效果的影響

為了進一步確定活性白土和伊朗蠟的最佳吸附條件，考察了吸附溫度對脫色效果的影響，實驗結(jié)果如表5所示。當吸附溫度為100 ℃時，脫色后伊朗蠟的賽波特顏色＜-16，表明此時活性白土和伊朗蠟的吸附不充分，沒有達到半精煉石蠟[19]的色度要求。當吸附溫度為110 ℃時，脫色后伊朗蠟的賽波特顏色達到了+17，表明活性白土和伊朗蠟的吸附較為充分，其賽波特顏色滿足了半精煉石蠟的色度要求。當吸附溫度超過110 ℃時，伊朗蠟的賽波特顏色先是維持在+17，而后又逐漸減小，分析原因可能是過高的溫度造成了石蠟的加速氧化。因此我們確定最佳吸附溫度為110 ℃。

表5 吸附溫度對脫色效果的影響Table 5 The influence of adsorption temperature on decolorizing effect

2.4 脫色前后的伊朗蠟的熔點和組成

按照GB/T 2539-2008[20]分別測定了脫色前后伊朗蠟的熔點，利用模擬蒸餾色譜儀分析了脫色前后伊朗蠟的組成，其組成見表6。

實驗結(jié)果表明脫色前后伊朗蠟的熔點由52.10 ℃降低到51.90 ℃，根據(jù)表7石蠟的各組分含量可以計算出脫色前后伊朗蠟的平均相對分子質(zhì)量，脫色前的平均相對分子質(zhì)量為394.46，脫色后的平均相對分子質(zhì)量為393.81，降低了0.37。脫色前后其的組成變化如圖2 所示，我們可以發(fā)現(xiàn)脫色后伊朗蠟中的碳數(shù)最高的n-C41H84，n-C42H86都均消失了，而其他組分的相對含量變化不大。

表6 伊朗蠟脫色前后的組成Table 6 The composition of Iranian wax before and after decolorating

圖2 脫色前后伊朗蠟的組成變化對比Fig.2 The composition variation of decolorized Iranian wax

3 結(jié) 論

本文采用活性白土吸附脫色工藝法探究了活性白土用量、吸附時間、吸附溫度等條件對伊朗蠟脫色效果的影響，比較了脫色前后伊朗蠟的組成和熔點變化。實驗結(jié)果表明（1）活性白土對伊朗蠟的最佳脫色工藝條件如下：活性白土最佳用量為20%，吸附溫度為110 ℃，吸附時間為60 min。脫色后的伊朗蠟的賽波特顏色為+17，滿足半精煉石蠟的色度要求。（2）脫色前后伊朗蠟的熔點由52.10 ℃降低到51.90 ℃，熔點下降了0.2 ℃；脫色后伊朗蠟的平均相對分子質(zhì)量降低了0.37。

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Research on Adsorption Decolorizing of Activated Clay for Iranian Wax

LUO Yang1, GAO Hong-bo2, GUO Xv-qiang1, LIU Ai-xian1, SUN Qiang1, YANG Lan-ying1
（1. State Key Laboratory of Heavy Oil Processing, China University of Petroleum（Beijing）, Beijing 102249, China; 2. China Marine Bunker Supply Company, Beijing 100020, China）

Saybolt color method was used to determine the chromaticity of Iranian wax that was decolored by activated clay adsorption, and adsorption conditions were optimized. Through the studies of decoloration performance under various adsorption conditions, the optimum conditions were obtained as follows: activated clay dosage 20%, adsorption temperature 110 ℃, adsorption time 60 min. Under above conditions, the Saybolt color of decolorized Iranian wax is +17,which can meet the requirement of the chromaticity of the semi refined paraffin wax, the melting point of decolorized Iranian wax is decreased from 52.10 ℃ to 51.90 ℃, the average molecular weight is also decreased by 0.37.

Saybolt color method; Activated clay adsorption; Decoloration; Iranian wax

TQ 644

A

1671-0460（2015）08-1755-03

國家自然基金基金項目，項目號：21306226。

2015-06-29

羅洋（1989-），男，北京市朝陽區(qū)人，中國石油大學(北京)博士生，研究方向：流體相平衡。E-mail：detective.cnn@gmail.com。

劉愛賢（1963-），女，副教授，研究方向:流體相平衡。E-mail：liuaixianshiyou@sina.com。