論尿素脫蠟裝置長周期運行和發(fā)展的生產(chǎn)工藝優(yōu)化及對策

宋琦

摘要：尿素脫蠟工藝曾被譽為石油工業(yè)的“五朵金花”之一，已有五十多年的歷史。裝置以大慶常二線餾分油為原料，生產(chǎn)300#重液體石蠟和-35#柴油，二者均為高附加值產(chǎn)品。每年至少需要向部隊提供4-5萬噸-35#軍備柴油，高純度的重液體石蠟更是國內(nèi)市場的緊缺產(chǎn)品。

最近兩年尿素脫蠟產(chǎn)品質(zhì)量不合格次數(shù)較多，不合格項目主要為液體石蠟芳烴含量和-35#柴油凝固點。2019年液體石蠟芳烴不合格140次，-35#柴油凝點不合格65次;2020年車間控制指標液體石蠟芳烴不合格（以大于0.8%計）227次，-35#柴油凝點不合格 221次;2021年1-10月份車間控制指標液體石蠟芳烴不合格（以大于0.9%計）420次，-35#柴油凝點不合格 224次;對產(chǎn)品效益有一定影響。

因此有必要對尿素脫蠟生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行分析，找到產(chǎn)品不合格原因，并優(yōu)化工藝條件。

一、影響液蠟收率和液蠟質(zhì)量的因素

1.1溫度

尿素脫蠟的優(yōu)點之一就是脫蠟過程可以在不高的溫度下進行，提高溫度會提高反應(yīng)產(chǎn)物的互溶性，降低其混合物的粘度，有利于輸送，但是由于過程平衡常數(shù)增大，絡(luò)合物發(fā)生了分解，使液蠟收率降低，因此為達一定的脫蠟深度，必須降低反應(yīng)溫度。

1.2異丙醇

異丙醇能很好地溶解油品，使尿素與正構(gòu)烷烴在反應(yīng)混合物中形成很好的分子接觸，便于分子重新排列，加快傳質(zhì)、傳熱，加快反應(yīng)速度，有利于輸送。異丙醇能減少絡(luò)合物固體表面被水覆蓋的面積，使絡(luò)合物呈良好的分散狀態(tài)，有利于絡(luò)合物與脫蠟液的分離;異丙醇能阻抑反應(yīng)的雜質(zhì)吸附在絡(luò)合物表面，有利于反應(yīng)進行，防止尿液老化;異丙醇還可以降低尿液飽和度，減少尿素分解損失?？刂坪媚蛞褐挟惐紳舛扔兄诎l(fā)揮其上述作用。異丙醇量過低時，則不能很好發(fā)揮其上述作用，容易使脫蠟油凝固點不合格;過高時會使液蠟芳烴不合格，并且使蠟液和脫蠟液中所夾帶的尿素和異丙醇量增加，也會造成尿素損失增大，異丙醇回收系統(tǒng)負荷增加，能耗升高。當異丙醇量超過一定程度時，尿液中尿素與異丙醇會分層，異丙醇不但起不到上述作用，還會抑制絡(luò)合反應(yīng)進行，同時使柴油和液蠟質(zhì)量不合格。因此，控制好異丙醇的含量是相當重要的，當尿液中尿素和異丙醇的濃度低時，應(yīng)按下面公式進行補濃，來保證尿素和異丙醇的濃度。

1.3尿油比

尿油比是尿液和原料的重量比，它是裝置參考的一個重要指標，合適的尿油比既能保證一定的脫蠟深度，又能降低能耗。尿油比過大時，由于尿液中提供的尿素分子多，脫蠟深度深，容易造成液蠟芳烴不合格，而且增加了反應(yīng)器的熱負荷，不利于反應(yīng)終溫的降低，尿素損失大，且不利于操作;尿油比過小時，由于尿液中提供的尿素分子少，脫蠟深度淺，容易造成脫蠟油凝固點不合格。選擇合適的尿油比要根據(jù)原料中的正構(gòu)烷烴的含量和尿液中的尿素濃度而定。

1.4原料

原料中膠質(zhì)、含硫化合物、環(huán)烷酸和原料被空氣氧化的產(chǎn)物和尿素分解產(chǎn)物，都是絡(luò)合反應(yīng)的阻化劑，特別是膠質(zhì)，阻化作用特別明顯。因此必須從原料中脫除或降低其含量。另外，決定液蠟收率最主要的指標就是正構(gòu)烷烴含量，表1為不同正構(gòu)烷烴含量下的液蠟收率。

1.5洗油

在實際脫蠟過程中，冷分離條件下，絡(luò)合物中含一定的脫蠟油（含芳烴），同時尿液中也溶解著一定的脫蠟油。絡(luò)合物的熱分解使較多的脫蠟油進入蠟液中，降低了液蠟質(zhì)量。因此必須用洗油對絡(luò)合物進行洗滌，除去脫蠟油，提高液蠟質(zhì)量。洗油量的調(diào)節(jié)要根據(jù)原料量調(diào)節(jié)，洗油量大，根據(jù)質(zhì)量作用定律，從而在不高的溫度下就能使絡(luò)合物分解，有時甚至使脫蠟油、尿液和絡(luò)合物三者形成穩(wěn)定的乳化液，使絡(luò)合物難以分離。洗油量小，接觸機會少，有的絡(luò)合物表面洗不到，洗滌效果變壞，而且對飽和尿液中醇的抽提量減少，液蠟芳烴含量增大。最佳的的洗油比為1：1。但目前我裝置加工量增大，相應(yīng)柴油產(chǎn)量也大，若按洗油比1：1的比例進行洗滌，則油蒸餾塔（未進行改造）根本不能滿足這么大的負荷，根據(jù)目前的實際情況洗油比控制在1：0.7--0.8。洗油的質(zhì)量對洗滌效果也有很大影響，洗滌餾分的初餾點越低，則洗滌的質(zhì)量越好，但這時夾帶的異丙醇量會增加，尿素損失大，因此初餾點也不能過低;洗滌餾分的終餾點越高，則絡(luò)合物洗滌越好，因而液蠟質(zhì)量也越高，但是洗滌餾分的終餾點受液蠟的初餾點限制，不能過高。合適的洗油應(yīng)該是HK≮125℃，KK≮165℃。

1.6-35#柴油凝固點不合格原因分析

-35號柴油凝點不合格一般是因為蠟含量高，脫蠟深度不夠;脫蠟深度與尿油比、反應(yīng)終溫、尿液組成中異丙醇和尿素濃度有關(guān)。尿液組成中尿素和異丙醇含量越高，尿油比值越大，反應(yīng)終溫越低，絡(luò)合反應(yīng)越深，柴油凝點越低。

每年反應(yīng)終溫變化趨勢一致，表4數(shù)據(jù)表明，尿油比變化不大。2014-2018年脫蠟深度大致相同，柴油凝點不合格項次少。2019-2021年尿液組成中尿素和異丙醇含量降低，脫蠟深度明顯變淺，柴油凝固點和液蠟芳烴不合格項次同時增多。

二、對策探討

2.1原料優(yōu)化

（1）尿素脫蠟裝置效益主要取決于原料正構(gòu)烷烴含量，原料正構(gòu)烷烴越高，生產(chǎn)液蠟質(zhì)量越好收率越高，尿素脫蠟裝置最好的生產(chǎn)原料為大慶原油。隨著分公司代煉外油逐年增加，大慶原油組分逐漸降低，原料中含蠟量下降，造成車間液蠟產(chǎn)量下降，效益降低;裝置優(yōu)化方向選擇含蠟量多的原油生產(chǎn)，或者對處理原料進行加氫精制，提高原料中正構(gòu)烷烴含量，不僅可以提高液蠟收率，還可以降低液蠟中易被氧化的不飽和烴類的組分，提高液蠟質(zhì)量。

（2）根據(jù)原料性質(zhì)、生產(chǎn)狀況及時調(diào)整尿液組成，抓住生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)，盡量減少生產(chǎn)波動。

（3）在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，適盡量加大脫蠟深度，提高液蠟收率。

2.2絡(luò)合物逆流洗滌優(yōu)化

低比例摻煉外油即原料中芳烴含量不太高時，車間調(diào)整尿液組成，降低脫蠟深度，在-35#柴油凝固點合格基礎(chǔ)上少產(chǎn)液體石蠟為代價，可以實現(xiàn)液體石蠟芳烴合格。

但原料油中芳烴含量超過裝置能力范圍，如2020年1月-2月15日，大慶油混輸俄油比例增加至20%，摻煉薩-馬原油比例36%時，現(xiàn)有裝置設(shè)備和工藝條件下，液蠟芳烴合格和柴油凝固點都不合格，芳烴洗滌工藝成為制約生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。

三、結(jié)論

通過以上的討論，在新的生產(chǎn)條件、新的原料下，應(yīng)采取以下措施來提高液蠟質(zhì)量和收率：（1）優(yōu)化原料，提高原料中正構(gòu)烷烴含量，最好的方法是原料加氫精制方法，它不僅能有效地提高液蠟收率，而且由于降低了液蠟中易被氧化的不飽和烴類的組分，提高了液蠟質(zhì)量。

（2）柴油凝固點與脫蠟深度正相關(guān);液體石蠟中芳烴含量與原料油中芳烴含量正相關(guān)性最強，即與摻煉原油品種及比例相關(guān)聯(lián)。原油品種變化后分罐儲存，做好摻煉原油品種和比例臺帳;并增加原料油芳烴和正構(gòu)烷烴含量分析，及時指導(dǎo)生產(chǎn);（3）合適的洗油比和洗油質(zhì)量是在現(xiàn)有工藝條件下保證洗油質(zhì)量的主要手段，合適的洗油應(yīng)該是HK≮125℃，KK≮165℃。（4）錦西石化尿素脫蠟裝置瓶頸問題為芳烴洗滌過程，借鑒沈陽蠟化廠經(jīng)驗，提高洗滌段數(shù)，增加絡(luò)合物在沉降洗滌系統(tǒng)中的停留時間，是錦西石化尿素脫蠟裝置面臨原料變化，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定最有效的手段之一。同時改造后車間提高處理量，能持續(xù)生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，一定會為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。