調(diào)整結(jié)晶系統(tǒng)操作對酮苯脫蠟裝置生產(chǎn)影響的分析

楊青松

摘 ? ? ?要：分析討論了調(diào)整結(jié)晶系統(tǒng)操作條件對酮苯脫蠟裝置生產(chǎn)的影響，同時(shí)結(jié)合酮苯脫蠟裝置的生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)具體進(jìn)行分析，以達(dá)到提高裝置經(jīng)濟(jì)效益的目的，為具備相應(yīng)條件的同類裝置增加產(chǎn)品收率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低運(yùn)行成本、增創(chuàng)效益提出了一個(gè)思路和一條充分利用資源的措施。

關(guān) ?鍵 ?詞：酮苯脫蠟;溶劑;結(jié)晶;收率

中圖分類號：TQ 062.1 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2019）12-2896-04

Abstract： The influence of adjusting the operating conditions of crystallization system on the production of ketobenzene dewaxing unit was analyzed and discussed based on the production data of ketobenzene dewaxing unit， in order to improve the economic benefit of the unit， increase the product yield， improve the product quality and reduce the operation cost for similar units with corresponding conditions. A measure to make full use of resources was put forward

Key words： Ketobenzene dewaxing; Solvent; Crystallization; Yield

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，潤滑油的應(yīng)用日益廣泛，生產(chǎn)潤滑油的工藝也變得多種多樣，溶劑脫蠟就是其中一種，與其它工藝相比，溶劑脫蠟有生產(chǎn)成本低、操作簡單等特點(diǎn)，一直被沿用至今。溶劑脫蠟多用于石蠟基或中間-石蠟基原油制取潤滑油，在生產(chǎn)過程中需要對其進(jìn)行脫蠟、降凝處理，以保證潤滑油在低溫環(huán)境的使用性能，生產(chǎn)過程中還可得到副產(chǎn)品石蠟。溶劑脫蠟技術(shù)發(fā)展過程中，人們試用過很多種溶劑，一般采用2～3種溶劑的混合物作為脫蠟溶劑，工業(yè)上采用的混合溶劑有丙酮-苯-甲苯、丙酮-甲苯、甲乙基酮-甲苯、甲基異丁基酮-甲苯、二氯乙烷-二氯甲烷、丙烯-丙酮等[1]，到目前為止，使用最多的是甲乙酮-甲苯二元混合溶劑。我國第一套溶劑脫蠟裝置于1954年建成，當(dāng)時(shí)采用的是丙酮-苯-甲苯三元混合溶劑進(jìn)行脫蠟降凝，隨著全國各地?zé)拸S相繼建成，溶劑多使用丁酮-甲苯二元溶劑，生產(chǎn)裝置有酮苯脫蠟及酮苯脫蠟脫油兩類流程。

1 ?溶劑脫蠟工藝原理

蠟在溫度較高時(shí)溶解在油中，當(dāng)溫度低于其熔點(diǎn)時(shí)，它在油中的溶解度降低，且隨著溫度的下降而降低。當(dāng)溶解度降到已不能完全溶解體系中的蠟時(shí)，蠟就會從溶液中析出。從溶液中先析出的蠟先形成結(jié)晶核，隨后析出的蠟再向結(jié)晶核擴(kuò)散，使結(jié)晶顆粒長大，由于脫蠟原料的黏度較大，溫度降低時(shí)，其黏度將迅速增加，需要加入溶劑降低原料的黏度，加入溶劑有利于形成大顆粒的蠟結(jié)晶，便于過濾分離，通過整個(gè)物理過程，得到不同牌號的蠟產(chǎn)品[2]。

2 ?裝置簡介

某廠酮苯脫蠟裝置是以生產(chǎn)石蠟為主的單脫裝置，加工原料以大慶原油減壓側(cè)線餾分油為主，先后加工過減二線、減三線、減四線餾分油，采用甲乙酮-甲苯二元混合溶劑及三段脫油工藝路線。裝置采用國內(nèi)成熟的酮苯脫蠟生產(chǎn)工藝，原料入套管前進(jìn)行預(yù)稀釋，隨著原料在套管中降溫，注入一次稀釋溶劑，進(jìn)入濾機(jī)前注入二次稀釋溶劑，稀釋溶劑來自循環(huán)濾液，三段過濾為等溫進(jìn)料，脫蠟油和粗石蠟經(jīng)過回收系統(tǒng)多效蒸發(fā)與溶劑分離后出裝置。

3 ?影響結(jié)晶系統(tǒng)因素分析與生產(chǎn)操作調(diào)整

酮苯脫蠟裝置雖然由五個(gè)系統(tǒng)組成，但操作原理也和其它石油化工裝置一樣，整個(gè)操作過程也是在不斷建立“物料平衡量”和“熱量平衡”中進(jìn)行[1]。在脫蠟裝置上，總是希望在保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上達(dá)到高處理量、高收率和低能耗，整個(gè)生產(chǎn)過程結(jié)晶系統(tǒng)是關(guān)鍵，影響蠟結(jié)晶的因素很多，但是其過程的實(shí)質(zhì)可以歸納為以下幾點(diǎn)：

（1）原料性質(zhì)

原料性質(zhì)的變化對酮苯脫蠟有很大影響，其中原料輕重、蠟含量多少、餾程變化對操作都有不同程度的影響。不同地區(qū)的原油操作條件不同，如含蠟量高的原油需要大稀釋比，氨壓機(jī)負(fù)荷大，裝置電耗高，回收系統(tǒng)蒸汽用量大，裝置能耗高，但過濾容易;原料蠟含量低則剛好相反，溶劑配比低，冷凍、回收系統(tǒng)都低于前者，蠟和油的收率也會相應(yīng)變化。

膠質(zhì)含量多少改變蠟結(jié)晶狀態(tài)，少量膠質(zhì)會改善蠟結(jié)晶，更易于過濾;但過多的膠質(zhì)，蠟結(jié)晶會由片狀變變成針狀，難于過濾，影響蠟含油指標(biāo)的控制。

酮苯對原料餾程要求不能太寬，餾程的2～97%餾出溫度應(yīng)小于100 ℃，餾程變寬，蠟結(jié)晶狀態(tài)難于控制，直接景響過濾效果及產(chǎn)品質(zhì)量。

由于過濾是在低溫下進(jìn)行的，溫度在0 ℃以下，如果原料帶水，水會結(jié)冰，造成套管壓力升高，化套周期縮短，水結(jié)冰還會影響過濾系統(tǒng)，縮短過濾機(jī)溫洗周期，所以要控制酮苯裝置原料的含水量低下0.02%。

（2）溶劑中丁酮、甲苯的比例

脫蠟過程中加入的溶劑為丁酮和甲苯的比例是由原料性質(zhì)、產(chǎn)品性質(zhì)、產(chǎn)品收率、裝置操作條件等決定的。

為提高過濾速度，可適應(yīng)增加混合溶劑中的丁酮含量，但丁酮比過大，由于丁酮沉析能力強(qiáng)，在脫蠟溫度下，使含蠟原料油中不該析出的組分也析出。呈粘稠的液體，過濾困難，目的產(chǎn)品收率降低，所以，為保證較高的產(chǎn)品收率及合適的操作條件，溶劑的配比至關(guān)重要[4]。

（3）溶劑注入量

酮苯脫蠟裝置的溶劑注入量應(yīng)達(dá)到以下幾點(diǎn)要求：

（a）隨著原料的降溫，蠟會析出，輸送中加入溶劑會降低管線凍凝的風(fēng)險(xiǎn)。

（b）由于原料在低溫狀態(tài)下黏度會升高，加入溶劑會稀釋原料油，黏度降低，易于過濾。

（c）稀釋溶劑能使蠟中的油能被量大程度的溶解。

溶劑比根據(jù)原料性質(zhì)加工方案不同而各異，具體情部如下：

處理減壓餾分油原料時(shí)，在不影響套管壓力的情況下，以減少溶劑量為原則。處理殘?jiān)驮蠒r(shí)，需增大一次溶劑注入量，這樣有利于調(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量[4]。

無論哪種情況，由于溶劑的加入都會產(chǎn)生脫蠟溫差，應(yīng)在溶劑使用的合理范圍內(nèi)，盡量減小脫蠟溫度，降低裝置各系統(tǒng)的負(fù)荷，降低裝置各項(xiàng)動力消耗。

（d）溶劑加入位置

溶劑加入位置是否合適，對結(jié)晶好壞和油品收率影響很大，目前處理減壓餾分已采用“冷點(diǎn)稀釋”，按原料油凝點(diǎn)不同控制原料油冷點(diǎn)溫度，加入一次溶劑一般在換冷套管第六、八、十根處加入[4]。

（e）原料冷卻速度

原料結(jié)晶的目的是為了過濾分離，實(shí)質(zhì)是在特定的工藝條件下，將蠟按照理想狀態(tài)形成結(jié)晶，以片狀結(jié)晶為主，減少針狀結(jié)晶，這就要控制原料的冷卻速度，如降溫速度過快，針狀結(jié)晶過多，過濾困難，產(chǎn)品質(zhì)量也受到影響，冷卻速度過慢影響裝置處理能力[4]。原料輕時(shí)，結(jié)晶以片狀為主，可以提高冷卻速度，原料變重時(shí)，針狀結(jié)晶變多，要降低冷卻速度。

4 ?蠟收率影響

4.1 ?原料油性質(zhì)的影響

4.1.1 ?不同原油的蠟含量

在原油的產(chǎn)地不同，蠟含量也不一樣，以大慶和沈北原油為例，是典型的石蠟基原油，一般含烷烴量超過50%，密度較小，含蠟量較高。

由于原油不同，經(jīng)過蒸餾裝置后的餾分油，酮苯裝置加工會得到不同的蠟收率，不同原料的含蠟量，如表1[3]。

一般來說，只有加工石蠟基含蠟量高的原油，才具備產(chǎn)蠟的基本條件，才會選擇建設(shè)后續(xù)產(chǎn)蠟的裝置，生產(chǎn)石蠟產(chǎn)品。

4.1.2 ?同種原油經(jīng)蒸餾裝置切割不同原料餾分的蠟收率

脫蠟原料的蠟結(jié)晶，隨著餾分的加重，先由大片狀變?yōu)樾∑瑺?，再由小片狀變?yōu)榧?xì)小的針狀。蠟結(jié)晶變細(xì)，易堵塞濾布孔隙，造成濾速降低，同種原油經(jīng)過蒸餾裝置后，得到不同的餾分組成，經(jīng)過酮苯裝置后會得到不同石蠟收率，而不同的收率意味著后續(xù)酮苯裝置具備不同的經(jīng)濟(jì)效益。

裝置加工蒸餾裝置不同餾程的原料，得到的不同收率數(shù)據(jù)如表2-4。

從表中實(shí)際生產(chǎn)的數(shù)據(jù)可以看到，過濾溫度不變的情況下，同種原油的減三線與減四線餾分，以及減三線餾程由輕變重，對酮苯裝置的蠟收率的影響是很大的，蠟收率與原料餾分變化關(guān)系密切。

4.2 ?蠟的結(jié)晶狀態(tài)的影響

原料餾分中蠟與油從原料的混合融化狀態(tài)通過降溫，蠟組分結(jié)晶出來，變成固體，通過液固分離才能被分出來，否則蠟組分處于溶解在溶劑或者油中不會被分離出來，而會被帶入油中，成為去蠟油的組成部分，一方面影響油凝點(diǎn)，另一方面影響蠟收率。

在原油和餾分基本固定的情況下，對蠟結(jié)晶狀態(tài)影響的因素主要是原料餾分的寬窄，如表5。

餾分窄，蠟收率高，證明蠟結(jié)晶狀態(tài)好，能結(jié)晶的蠟都結(jié)晶了，既提高了蠟收率也有利于降低蠟含油。

餾分過寬，還對適宜的工藝條件選擇帶來困難。不同餾分沸點(diǎn)范圍的油料各具不同特性，工藝條件也各有不同。

4.3 ?過濾溫度

原料性質(zhì)相同的情況下，低溫過濾與高溫過濾對蠟收率的影響如表6、7及圖1。

由于過濾溫度不同，蠟收率也會隨著變化。在裝置具備降溫能力的情況下，低溫過濾會得到更多的目的產(chǎn)品，降低過濾溫度會增大冷凍系統(tǒng)的負(fù)荷，裝置耗電量會隨之增加，在進(jìn)行低溫過濾生產(chǎn)時(shí)要匹配好冷凍系統(tǒng)的負(fù)荷。

4.4 ?裝置使用的溶劑不同組成的影響

裝置內(nèi)的溶劑組分已經(jīng)固定，溶劑組成也只是每日有微小變化，不能大幅度調(diào)節(jié)。根據(jù)相對穩(wěn)定的原料尋找到相對適應(yīng)的溶劑組成比例，進(jìn)行控制，如表8、9。

選擇溶劑組成中甲乙酮比例高一些，有利于蠟收率的提高。從理論上分析也是甲乙酮比例高對蠟收率有利，但不能過高，過高蠟含油會升高，影響蠟質(zhì)量[5]。

4.5 ?稀釋溶劑比例的影響

溶劑主要作用是降低油料溶液的黏度，以利于蠟晶生長和過濾分離。一般說來，溶劑比增大，一方面油料溶液黏度降低有利于蠟晶生長，另一方面蠟分子擴(kuò)散距離加大，又不利于蠟晶長大，二者一定程度上互相抵消，但極性溶劑濃度提高還有利于蠟形成聚集狀晶型，對提高濾速有利，同時(shí)濾液中脫蠟油濃度降低，將使蠟的含油量減少。但溶劑比例增大，蠟在溶液中的溶解度也有所增加，將降低蠟收率。

一般在保證過濾速度和油收率的前提下選用較小的溶劑比。

4.6 ?酮苯裝置特有的間斷性操作的影響

由于酮苯裝置有其特有的間斷性操作的影響，主要是過濾機(jī)定時(shí)溫洗和定期熱化套管結(jié)晶機(jī)的掛蠟。過濾機(jī)溫洗本裝置一般8 h進(jìn)行一次，熱化套管結(jié)晶機(jī)一般24 h進(jìn)行一次。

受過濾機(jī)溫洗方式的影響，過濾機(jī)溫洗時(shí)，需要使用熱溶劑，把過濾機(jī)體內(nèi)部的蠟組分融化，也使過濾機(jī)本體溫度升高，過濾介質(zhì)溫度升高，會造成蠟組分的損失，因此過濾機(jī)溫洗時(shí)需要盡可能回收過濾機(jī)殼體內(nèi)介質(zhì)中的蠟組分，而過濾機(jī)溫洗臺數(shù)和次數(shù)數(shù)量比較大，只有盡可能減少蠟損失，才能增加石蠟收率。

熱化套管結(jié)晶機(jī)時(shí)，也需要用熱溶劑升溫化蠟，造成蠟組分的損失。需要在熱化套管結(jié)晶機(jī)方面減少蠟損失。操作中需要一方面通過預(yù)稀釋、一次稀釋比例調(diào)整，減少套管結(jié)晶機(jī)上壓次數(shù)，來減少套管熱化次數(shù);另一方面，熱化套管結(jié)晶機(jī)時(shí)，減少溶劑置換時(shí)間，減少溶劑中石蠟溶解量，同時(shí)通過套管結(jié)晶機(jī)熱化后投用時(shí)的置換，減少石蠟的損失。

5 ?結(jié) 論

通過對結(jié)晶系統(tǒng)的原理及技術(shù)分析，將理論與實(shí)際操作相結(jié)合，總結(jié)出了調(diào)整結(jié)晶系統(tǒng)操作對蠟收率影響的各種因素，為實(shí)際生產(chǎn)提供了有效的可選擇的調(diào)整途徑。

以上論述只是酮苯裝置生產(chǎn)調(diào)整的一部分，在實(shí)際生產(chǎn)中，通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析，對不同的工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化協(xié)調(diào)各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，還能尋找出很多行之有效的提高裝置效益的途徑。在目前及以后石蠟利潤較高的市場行情下，進(jìn)一步提高高效產(chǎn)品石蠟的產(chǎn)量，裝置的效益也能相應(yīng)的提高。

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