淺談尿素脫蠟裝置生產(chǎn)存在的問題及改進(jìn)對策

金喆楠

【摘 要】尿素脫蠟工藝是我國自行研究、設(shè)計(jì)建成的，隨著大慶油田的逐年減產(chǎn)，原油性質(zhì)不斷發(fā)生改變以及裝置老化，生產(chǎn)運(yùn)行過程中存在很多問題亟待解決。對此，結(jié)合裝置現(xiàn)狀，提出篩選合適的原料油，降低能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量和收率的目的。

【Abstract】Urea dewaxing process is self-research and design in China. With the decreasing production of Daqing oilfield， the changing nature of crude oil and the aging of the equipmentthe nature of the crude oil is changing constantly， there are many problems to be solved in the process of production and operation. Based on the present situation of the equipment， the paper puts forward the aim of selecting suitable raw oil， reducing energy consumption and improving product quality and yield.

【關(guān)鍵詞】尿素脫蠟工藝；存在問題； 改進(jìn)對策

【Keywords】 urea dewaxing process；existing problems； improvement countermeasures

【中圖分類號】TE624 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0156-02

1 引言

錦西石化尿素脫蠟裝置始建于上世紀(jì)60年代，是中石油唯一的尿素濕法脫蠟裝置。裝置以大慶原油常壓二線為原料，生產(chǎn)-35#軍用坦克柴油和300#液體石蠟，二者均為高附加值產(chǎn)品，其中300#液體石蠟可以作為精細(xì)化工的珍貴原料，用途非常廣泛，獲國家銀獎(jiǎng)。但由于近幾年大慶油產(chǎn)量減少，需要不斷摻煉外油，原料性質(zhì)不斷發(fā)生變化，這給生產(chǎn)帶來極大挑戰(zhàn)。

本文將從尿素脫蠟裝置實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中存在的問題以及改進(jìn)對策兩個(gè)方面進(jìn)行探討。

2 公司尿素脫蠟裝置生產(chǎn)運(yùn)行存在的問題

2.1 原料因素

2.1.1 原料性質(zhì)的影響

我公司尿素脫蠟工藝采用的原料是大慶常二線，大慶油是低硫石蠟基原油，含蠟量可以達(dá)到28.44%，是尿素脫蠟的理想原料[1]。但是隨著大慶油田逐年減產(chǎn)，原料的來源成了我們亟待解決的問題。近年來，在加工大慶原油時(shí)必須不定期地?fù)綗捦庥?，摻煉的外油中酸值和膠質(zhì)含量較高，導(dǎo)致柴油的酸度和膠質(zhì)含量不合格的現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，然而上游蒸餾裝置切割常二線餾分范圍時(shí)有變化，也給生產(chǎn)帶來影響。同時(shí)，原料中芳烴含量也會(huì)直接影響液蠟質(zhì)量。

2.1.2 尿液組成的影響

尿素脫蠟工藝中的尿液是由尿素、水、異丙醇按一定比例混合而成，隨著大慶常二線原料中摻煉外油比例上升，尿液配比更加不好把握。而且由于尿液循環(huán)使用，增加了尿素的損失。異丙醇是非常好的有機(jī)溶劑，可以防止雜質(zhì)吸附在反應(yīng)物表面，保證絡(luò)合反應(yīng)的進(jìn)行。然而尿液中的異丙醇含量過高對生產(chǎn)是不利的，因異丙醇能很好地溶解油品，使絡(luò)合物中的異丙醇溶解的油相組分增加，也會(huì)導(dǎo)致液蠟質(zhì)量變壞。

2.2 操作條件

2.2.1 尿料損失的影響

尿素在與水反應(yīng)生成氨和二氧化碳，氨與水反應(yīng)生成一水合氨，它不僅會(huì)腐蝕設(shè)備，還會(huì)影響96%醇的純度和尿液組成。因此，本裝置需要定期排放氨水，這樣氮元素就會(huì)有損失，而且在排放過程中，會(huì)夾帶少許異丙醇。同時(shí)，在醇水分離塔的塔底也會(huì)有微量醇損失。如果尿液系統(tǒng)中，尿素和異丙醇損失過大，將嚴(yán)重影響絡(luò)合反應(yīng)的進(jìn)行，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和收率。

2.2.2 反應(yīng)溫度

尿素脫蠟工藝本質(zhì)是利用原料中的正構(gòu)烷烴與尿素分子生成絡(luò)合物的方法，達(dá)到分離出正構(gòu)烷烴的目的，以生產(chǎn)出低凝點(diǎn)柴油。其化學(xué)方程式可視為：

m CO（NH2）2+CnH2n+2→CnH2n+2[CO（NH2）2]+△H

式中：m——尿素與進(jìn)入絡(luò)合物烷烴之摩爾比；

△H——絡(luò)合反應(yīng)生成熱，為放熱反應(yīng)。

反應(yīng)進(jìn)行的程度嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量。因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度有利于反應(yīng)向右進(jìn)行，這樣可以提高脫蠟深度。但反應(yīng)溫度過高，脫蠟深度過低，嚴(yán)重影響柴油的凝點(diǎn)。反應(yīng)溫度過低，雖然能提高脫蠟深度，但是絡(luò)合物狀態(tài)不好，容易堵塞設(shè)備，增加套管的溫洗次數(shù)。

2.3 設(shè)備方面影響

2.3.1 D-21/1（脫蠟液罐）

D-21/1中儲(chǔ)存脫蠟液和少量尿液，經(jīng)過一定時(shí)間的沉淀，脫蠟液進(jìn)入D-21中，而尿液則會(huì)繼續(xù)留在D-21/1底部定期送回沉-1段，繼續(xù)與原料反應(yīng)，這樣可以減少尿素的損失。但由于D-21/1的容積過小，脫蠟液在其中沉降時(shí)間短，分離不徹底，導(dǎo)致脫蠟液中含有尿液組分，會(huì)造成連通線堵塞，D-21/1冒頂?shù)痊F(xiàn)象，嚴(yán)重影響了柴油收率。

2.3.2 氨水罐

本裝置定期需要將D-16（C-7回流罐）底部氨水排放到氨水罐中，但現(xiàn)在使用的是膠帶連接，在連接處密封不好，經(jīng)常會(huì)有泄露現(xiàn)象發(fā)生。氨水具有刺激性氣味，不僅會(huì)對人體特別是呼吸道造成傷害，還會(huì)影響裝置區(qū)環(huán)保。同時(shí)在實(shí)際操作中，只能人為通過采樣的方式去判斷氨水是否排放干凈，非常容易造成異丙醇損失。

3 改進(jìn)對策

3.1 原料方面的改進(jìn)

考慮到未來大慶原油的不足，以及對現(xiàn)有原油資源的合理使用，同時(shí)要考慮各種原油在220-310℃餾分的收率，凝點(diǎn)，酸值，烷烴和芳烴含量，以此篩選出新品種尿素原料油。在大慶原油中可以完全摻煉陸豐原油，其次西江，白虎，惠州在合適的摻煉比例下，可以保證芳烴體積分?jǐn)?shù)為13%以下[2]。

3.2 操作條件的改進(jìn)

3.2.1 調(diào)整尿液組成

尿素脫蠟生產(chǎn)的關(guān)鍵在于尿液組成。根據(jù)多年裝置生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，醇含量應(yīng)控制在36%～39%，尿素含量在41%～43%，飽和度控制在54～58℃之間是最佳的操作條件。但在生產(chǎn)過程中不可避免地會(huì)損失尿料，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，要及時(shí)對其進(jìn)行補(bǔ)充，維持尿素、異丙醇、水三者之間的平衡關(guān)系，嚴(yán)格控制尿油比在6～10之間。及時(shí)進(jìn)行排放氨水，排油操作，保證96%醇的質(zhì)量。

3.2.2 控制反應(yīng)溫度

反應(yīng)溫度是影響脫蠟深度的主要因素。因此，控制反應(yīng)溫度就顯得尤為重要。在有利于絡(luò)合物輸送的前提下，應(yīng)盡量降低反應(yīng)溫度，這樣有利于提高脫蠟深度和液蠟收率。溴化鋰制冷劑是當(dāng)前比較常用的吸收式制冷機(jī)，制取0℃以上的低溫水，滿足尿素生產(chǎn)的工藝要求。此外，溴化鋰為白色晶體易溶于水和醇，無毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)變質(zhì)。這樣不僅解決冷卻水溫度過高的問題，有利于控制反應(yīng)溫度，還能降低能耗，節(jié)約水資源。

3.3 設(shè)備方面改進(jìn)

3.3.1 增大D-21（脫蠟液罐）容積

D-21/1與D-21都是脫蠟液儲(chǔ)罐，脫蠟液先進(jìn)入D-21/1中，沉淀出尿素結(jié)晶后再進(jìn)入D-21，而且二者之間只有一條連通線。若將D-21的容積從原來的30m3增大至50m3，脫蠟液和尿液能夠得到充分分離，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和收率，即使沉降段波動(dòng)過大，脫蠟液在D-21中也可以有足夠的緩沖時(shí)間，保證裝置平穩(wěn)生產(chǎn)。

3.3.2 放氨水線改為固定式管線

如果D-16去氨水罐的膠帶軟連接改為固定式管線連接可以解決泄露問題。此外，還可以在D-16處安裝一個(gè)玻璃液位計(jì)，這樣可以清楚看出氨水的多少，簡化操作，省時(shí)省力。

總之，只要公司認(rèn)真對待尿素脫蠟裝置生產(chǎn)運(yùn)行中存在的問題，并按本文中提出的改進(jìn)對策加以實(shí)施整改，尿素脫蠟裝置一定會(huì)是老裝置開出新水平，將會(huì)提高裝置的產(chǎn)品質(zhì)量和收率，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

【1】黃啟玉，張勁軍，高學(xué)峰，等.大慶原油蠟沉積規(guī)律研究[J].石油學(xué)報(bào)，2006，27（4）：125-129.

【2】潘大壯.原料變化對尿素脫蠟工藝的影響[J].沈陽化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，28（3）：220-221.