分子篩脫蠟生產(chǎn)液蠟工藝研究

閻峰

摘要：本文以低硫柴油為原料，采用分子篩脫蠟方法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)液蠟，從分子篩脫蠟的生產(chǎn)工藝入手進行了詳盡的研究，工藝條件優(yōu)化從吸附條件和脫附條件分別進行研究，吸附條件的考察包括吸附溫度、吸附壓力、篩油比、吸附空速，脫附條件的考察包括脫附的篩汽比、脫附溫度和脫附壓力，從這些工藝條件的考察中優(yōu)化了液蠟生產(chǎn)工藝，采用5A 分子篩脫蠟、10X分子篩精制聯(lián)合工藝，能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的液蠟產(chǎn)品，液蠟產(chǎn)品的純度可達94%，回收率在90%以上，液蠟的單程收率不小于25%。

關(guān)鍵詞：液蠟；分子篩脫蠟；正構(gòu)烷烴；石油蠟；吸附溫度

隨著石油化工技術(shù)的不斷發(fā)展，液體石油蠟的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大。以液體石蠟為原料，除了可以生產(chǎn)烷基苯、烷基苯磺酸鈉合成洗滌劑、氯化石蠟等產(chǎn)品以外，還可以生產(chǎn)高級脂肪醇、美容化妝品、合成石油蛋白、洗滌劑等一系列石油化工產(chǎn)品。

伴隨化學(xué)洗滌劑工業(yè)的發(fā)展壯大，從煤油中獲取直鏈正構(gòu)烷烴已經(jīng)作為合成洗滌劑和工業(yè)表面活性劑的重要來源之一，同時還有日化產(chǎn)品中由于正構(gòu)烷烴可生物降解的特性都使得液體石蠟的需求量急劇增加。分子篩脫蠟是利用5A分子篩能選擇性地吸附臨界直徑為4.9A的正構(gòu)烷烴分子，而對其它非正構(gòu)石油烴類只在分子篩晶粒外表面因非選擇性作用才略有吸附的原理，從柴油餾分中分離出液體石蠟的。

1 實驗

1.1 原料油性質(zhì)

原料油為低硫柴油，餾程為210～310℃，該原料油的正構(gòu)烷烴含量高，且主要集中在C12～C17范圍內(nèi)，硫含量不高，在110μg/g，無不飽和烴。

1.2 吸附與脫附

選用土紅色細條狀5A脫蠟專用分子篩，使用前在馬福爐500℃下活化2小時，正己烷吸附容量為87～95mg/g，比表面積為618m2/g。

吸附階段，原料油經(jīng)過氣化器，加熱呈氣相狀態(tài)后由吸附柱頂部進人，原料油中的大部分正構(gòu)烷烴被吸附于分子篩中，帶有部分置換水的脫蠟油從底部流出。當(dāng)吸附達到飽和狀態(tài)時停止進料，轉(zhuǎn)入吹脫中間餾份階段，氮氣從塔底部通入，經(jīng)過短時間吹掃將殘存于吸附塔中的與原科油性質(zhì)相當(dāng)?shù)闹虚g餾份從塔頂部吹掃出來。吹掃完畢后立即進入脫附階段。用水蒸氣把吸附于分子篩中的正構(gòu)烷烴從塔頂帶出吸附和脫附流出物冷凝后經(jīng)過簡單切水可得到粗液蠟和脫蠟油，吹掃所得的中間餾份切水后調(diào)入原料油循環(huán)使用。

2 實驗條件優(yōu)化

2.1 吸附溫度影響

表1篩油比為1：12，空速為0.3h，壓力為0.08MPa時不同吸附溫度下脫蠟油的收率與純度?？梢钥闯觯矊訙囟容^低時進料組份未完全汽化，液蠟收率較低；提高床層溫度，液蠟收率增大，但粗液蠟的純度下降。吸附溫度不僅應(yīng)保證進料組份完全氣化，而且為了加快進料組份的擴散速率，有效地提高柴油餾份中較高碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴在分子篩上的吸附和脫附速度；應(yīng)在保證原料油不發(fā)生裂解、聚合等反應(yīng)的前提下，盡量提高吸附溫度。實驗表明吸附溫度為380℃時，粗液蠟收率較高，且純度在95%以上是最佳吸附溫度。

2.2 吸附壓力影響

在篩油比、吸附溫度和空速一定時，改變吸附壓力，發(fā)現(xiàn)常壓下吸附時由于床層阻力較小，正構(gòu)烷烴分子不易被分子篩牢固吸附就迅速穿透床層，造成分子篩的吸附效率和粗液蠟的收率較低。提高壓力使得正構(gòu)烷烴分壓增大，吸附推動力增加；同時壓力的增加使得床層中氣相密度增大，有利于氣體分子進人分子篩孔道而被吸附，具體表現(xiàn)在粗液蠟的收率提高。為了避免原料油中的組份在床層中由于高壓而出現(xiàn)液相，因此試驗壓力選擇在0.05～0.1MPa。

2.3 篩油比影響

篩油比是指吸附塔內(nèi)填裝的分子篩質(zhì)量與一次循環(huán)過程進入吸附塔內(nèi)的原料油質(zhì)量之比。篩油比減小時，原料處理量增大，但液蠟純度降低，脫蠟油中的蠟含量增大。加大篩油比，脫蠟油的正構(gòu)烷烴含量降低，液蠟的純度增高。篩油比應(yīng)根據(jù)分子篩的吸附量及原料中液蠟的含量來決定，同時兼顧到液蠟的收率和純度，試驗選擇適宜的篩油比在l8～20。由于脫蠟油的收率很低，可將脫蠟油摻人中間餾份返煉。

2.4 吸附空速影響

吸附空速是指原料油質(zhì)量流量與吸附塔內(nèi)添裝的分子篩質(zhì)量之比?？账俚拇笮≈饕獩Q定了原料油與分子篩接觸時間的長短，同時要考慮內(nèi)擴散的影響，為了使吸附時間與脫附時間相匹配，選擇吸附空速在0.25h-1，控制吸附時間在l5～20分鐘。

2.5 脫附條件影響

2.5.1 篩汽比影響

對于正構(gòu)烷烴餾份在分子篩上的吸附，高碳數(shù)正構(gòu)烷烴是比較困難的，脫附是由液蠟內(nèi)擴散及與水蒸氣競爭吸附共同作用產(chǎn)生的，為了選擇合適的工藝流程，必須了解脫附時分離正構(gòu)烷烴的動力學(xué)。試驗做出液蠟脫附時，得到的脫附時間、篩汽比與脫蠟率的關(guān)系，見表2。由表可見，脫附速率是隨時間變化的，脫附初期較快，在脫附階段的前l(fā)0～13分鐘脫出的液蠟量占80%以上；脫附后期脫附出少量的液蠟，消耗大量的水蒸汽，致使能耗增加。由此可見，采用淺度脫附要比深度脫附具有優(yōu)越性。試驗選擇脫附篩汽比在8～10之間；控制脫附空速在0.4～0.5h-1，每個循環(huán)周期為3O～40分鐘。

2.5.2 脫附溫度和壓力影響

水蒸汽脫附時水分子由毛細孔進入分子篩顆粒內(nèi)部并向分子篩晶粒中擴散，由于分子篩對分子的吸附和吸附質(zhì)分壓的降低，迫使正構(gòu)烷烴分子從分子篩孔穴內(nèi)逸出向水蒸汽氣流中擴散。在這樣一個傳質(zhì)過程中，擴散速度是很重要的。脫附溫度的增大有利于擴散速度的提高，也就是有利于脫附速度的提高，對較高碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴的影響更為明顯。為了避免油品裂化，脫附溫度控制在380～400℃較好。脫附壓力通常低于吸附壓力20Kpa（近似于等壓操作）。如果系統(tǒng)壓力過高，特別是脫附壓力高于吸附壓力時，分子篩中吸附的各類烴分子不易脫出，從而加速分子篩的積碳。

3 結(jié)束語

常壓柴油的硫含量低、C12～C17，正構(gòu)烷烴含量大于50%，是生產(chǎn)液蠟的優(yōu)質(zhì)原料。采用5A 分子篩脫蠟、10X分子篩精制聯(lián)合工藝，能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的液蠟產(chǎn)品，分子篩脫蠟所采用的優(yōu)化工藝條件如3所示，液蠟產(chǎn)品的純度可達94%，回收率在90%以上，液蠟的單程收率不小于25%，脫蠟油可摻人低凝柴油組分中，作為低凝柴油調(diào)和組分。

參考文獻：

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