尿素溶液中水含量與活化劑選擇對尿素脫蠟工藝的影響

王明路

摘 要：近年來，液體石蠟和低凝點(diǎn)軍用柴油產(chǎn)品用途廣泛、受到消費(fèi)者青睞。為保證兩種產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品收率，研究原料（尿液組分含量）和活化劑具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：尿素脫蠟工藝；絡(luò)合反應(yīng)；水含量；異丙醇

錦西石化公司尿素脫蠟裝置簡介尿素脫蠟裝置是我國自行研究、設(shè)計(jì)始建于1965年，于1966年6月份投產(chǎn)，占地11024平方米，原設(shè)計(jì)加工能力3.5萬噸/年，是中石油唯一的一套尿素濕法脫蠟裝置。裝置以大慶原油常壓二線為原料，生產(chǎn)-35#軍用柴油和300#液體石蠟，兩種產(chǎn)品均獲得了國家銀獎。在經(jīng)歷了6次重大的技術(shù)改造后，目前裝置的生產(chǎn)能力已達(dá)到10萬噸/年，采用了DCS系統(tǒng)控制，運(yùn)行平穩(wěn)，質(zhì)量穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均不斷進(jìn)步，特別是能耗由原設(shè)計(jì)的300kgEo/t降到110kgEo/t經(jīng)濟(jì)效益顯著增加，有著良好的發(fā)展前景。

近年來，液體石蠟產(chǎn)品廣受市場青睞，主要用于生產(chǎn)表面活性劑和蛋白維生素濃縮物、抗爆劑、增塑劑、化肥添加劑、合成高級脂肪酸、潤滑油添加劑。-35#軍用柴油低凝點(diǎn)適合軍民兩用，具有較好賣場。因此，深入研究異丙醇尿素水溶液脫蠟技術(shù)、探索新的尿素脫蠟途徑對生產(chǎn)高質(zhì)量的液體石蠟具有十分重要的效益。

1 尿素溶液中水含量的影響

尿素溶液中水的存在可以降低絡(luò)合物分解時(shí)的溫度，避免由溫度過高造成尿素分解，但尿素溶液水的含量要有一定范圍。實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)尿素溶液中的水含量低于10%時(shí)，僅僅有利于尿素溶液造粒，但絡(luò)合物分解溫度卻被提高到100℃以上，對反映不利；當(dāng)尿素溶液中含水量在15～18%時(shí)，不僅容易造粒，而且尿素溶液與原料油絡(luò)合反應(yīng)充分，同時(shí)絡(luò)合物的分解溫度可控制在90～100℃之間，有利于尿素溶液與蠟液沉降分層，便于尿素溶液回收；當(dāng)尿素溶液中的含水量達(dá)25%時(shí)，絡(luò)合物分解溫度為65℃左右，回收的尿素溶液難以造粒。此外，這樣的尿素溶液與原料油經(jīng)超-1后充分接觸后，生成類似糊狀的粘稠物，進(jìn)而影響與原料油再次充分接觸，對反應(yīng)不利。綜上所述，尿素溶液中的含水為15～18%時(shí)最合適。

2 活化劑的選擇

尿素脫蠟裝置長期平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵在于尿液的循環(huán)使用。尿液由異丙醇、尿素、水組成。由于尿素與油不互溶，尿素很難與油中的蠟發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。為提高反應(yīng)效率，需加入適宜的活化劑助力。已知醇類物質(zhì)對輕餾分的活化效果最為明顯。關(guān)于如何選擇醇類活化劑，工作人員進(jìn)行了一組對比實(shí)驗(yàn)。以含水量為15%的尿素溶液和一定量的原料油為原料，分別加入甲醇、乙醇和異丙醇三種活化劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1、表2所示：

2.1甲醇

甲醇活化劑的活化效果較好。不僅具有用量少的特點(diǎn)（用量僅占油相0.5%，占原料油2%～2.5%），與此同時(shí)，對脫蠟液和液蠟在蒸餾在過程中，冷卻器上無尿素結(jié)晶出現(xiàn)。可見以含水15%的尿素溶液為原料時(shí)，甲醇活化劑的脫蠟效果較為理想，甚至可取消水洗和稀醇水溶液的二元及三心共沸蒸餾。但是甲醇是無色有酒精氣味易揮發(fā)的液體，人口服中毒最低劑量約為100mg/kg體重，經(jīng)口攝入0.3～1g/kg可致死。因此，不便選用。

2.2乙醇

乙醇活化劑的活化效果最差，2小時(shí)后不見反應(yīng)進(jìn)行。因此，以含水15%的尿素溶液為原料，乙醇不適合做活化劑。

2.3異丙醇

異丙醇活化劑進(jìn)行尿素脫蠟時(shí)，油相中的異丙醇含量對反應(yīng)前誘導(dǎo)期影響很大；脫蠟后得到的脫蠟液和液可不經(jīng)水洗分別直接進(jìn)行蒸餾。但是，在蒸餾時(shí)，發(fā)現(xiàn)回收溶劑的冷卻器壁上有尿素結(jié)晶。因此，選用異丙醇作活化劑一定要有水洗和稀醇水溶液的二元及三元共沸、蒸餾過程。

在實(shí)際成產(chǎn)操作中，工作人員往往選擇異丙醇作為尿素脫蠟工藝的活化劑。經(jīng)長期實(shí)踐，不難發(fā)現(xiàn)，異丙醇作為活化劑，在絡(luò)合反應(yīng)過程中承擔(dān)著重要的作用。它能使油品很好地溶解，有助于尿素與正構(gòu)烷烴在油相、尿液相及固相絡(luò)合物，以及尿素結(jié)晶的表面充分接觸，便于分子重排，加快反應(yīng)速率；異丙醇還是尿素脫蠟工藝中的破乳劑，它能防止油、水、固三相粘附在一起，使絡(luò)合物呈現(xiàn)良好分散態(tài)勢，便于輸送，有利于冷分離；此外，異丙醇可以防止雜質(zhì)吸附在反應(yīng)物表面陰外，降低尿素水溶液飽和溫度、分解溫度，減少了尿素分解損失。

3 結(jié)論

在尿素脫蠟工藝中，以含水量為15～18%尿素溶液作原料，以異丙醇作活化劑最為合適。