淺談尿素脫蠟裝置生產存在的問題及改進對策

金喆楠

【摘 要】尿素脫蠟工藝是我國自行研究、設計建成的，隨著大慶油田的逐年減產，原油性質不斷發生改變以及裝置老化，生產運行過程中存在很多問題亟待解決。對此，結合裝置現狀，提出篩選合適的原料油，降低能耗，提高產品質量和收率的目的。

【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.

【關鍵詞】尿素脫蠟工藝；存在問題； 改進對策

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

【中圖分類號】TE624 【文獻標志碼】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-35#軍用坦克柴油和300#液體石蠟，二者均為高附加值產品，其中300#液體石蠟可以作為精細化工的珍貴原料，用途非常廣泛，獲國家銀獎。但由于近幾年大慶油產量減少，需要不斷摻煉外油，原料性質不斷發生變化，這給生產帶來極大挑戰。

本文將從尿素脫蠟裝置實際生產運行中存在的問題以及改進對策兩個方面進行探討。

2 公司尿素脫蠟裝置生產運行存在的問題

2.1 原料因素

2.1.1 原料性質的影響

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，原料的來源成了我們亟待解決的問題。近年來，在加工大慶原油時必須不定期地摻煉外油，摻煉的外油中酸值和膠質含量較高，導致柴油的酸度和膠質含量不合格的現象頻繁出現，然而上游蒸餾裝置切割常二線餾分范圍時有變化，也給生產帶來影響。同時，原料中芳烴含量也會直接影響液蠟質量。

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。而且由于尿液循環使用，增加了尿素的損失。異丙醇是非常好的有機溶劑，可以防止雜質吸附在反應物表面，保證絡合反應的進行。然而尿液中的異丙醇含量過高對生產是不利的，因異丙醇能很好地溶解油品，使絡合物中的異丙醇溶解的油相組分增加，也會導致液蠟質量變壞。

2.2 操作條件

2.2.1 尿料損失的影響

尿素在與水反應生成氨和二氧化碳，氨與水反應生成一水合氨，它不僅會腐蝕設備，還會影響96%醇的純度和尿液組成。因此，本裝置需要定期排放氨水，這樣氮元素就會有損失，而且在排放過程中，會夾帶少許異丙醇。同時，在醇水分離塔的塔底也會有微量醇損失。如果尿液系統中，尿素和異丙醇損失過大，將嚴重影響絡合反應的進行，影響產品的質量和收率。

2.2.2 反應溫度

尿素脫蠟工藝本質是利用原料中的正構烷烴與尿素分子生成絡合物的方法，達到分離出正構烷烴的目的，以生產出低凝點柴油。其化學方程式可視為：

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

式中：m——尿素與進入絡合物烷烴之摩爾比；

△H——絡合反應生成熱，為放熱反應。

反應進行的程度嚴重影響了產品質量。因為該反應是放熱反應，降低溫度有利于反應向右進行，這樣可以提高脫蠟深度。但反應溫度過高，脫蠟深度過低，嚴重影響柴油的凝點。反應溫度過低，雖然能提高脫蠟深度，但是絡合物狀態不好，容易堵塞設備，增加套管的溫洗次數。

2.3 設備方面影響

2.3.1 D-21/1（脫蠟液罐）

D-21/1中儲存脫蠟液和少量尿液，經過一定時間的沉淀，脫蠟液進入D-21中，而尿液則會繼續留在D-21/1底部定期送回沉-1段，繼續與原料反應，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間短，分離不徹底，導致脫蠟液中含有尿液組分，會造成連通線堵塞，D-21/1冒頂等現象，嚴重影響了柴油收率。

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，但現在使用的是膠帶連接，在連接處密封不好，經常會有泄露現象發生。氨水具有刺激性氣味，不僅會對人體特別是呼吸道造成傷害，還會影響裝置區環保。同時在實際操作中，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 改進對策

3.1 原料方面的改進

考慮到未來大慶原油的不足，以及對現有原油資源的合理使用，同時要考慮各種原油在220-310℃餾分的收率，凝點，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數為13%以下[2]。

3.2 操作條件的改進

3.2.1 調整尿液組成

尿素脫蠟生產的關鍵在于尿液組成。根據多年裝置生產經驗，醇含量應控制在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。但在生產過程中不可避免地會損失尿料，為保證產品質量，要及時對其進行補充，維持尿素、異丙醇、水三者之間的平衡關系，嚴格控制尿油比在6～10之間。及時進行排放氨水，排油操作，保證96%醇的質量。

3.2.2 控制反應溫度

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

3.3 設備方面改進

3.3.1 增大D-21（脫蠟液罐）容積

D-21/1與D-21都是脫蠟液儲罐，脫蠟液先進入D-21/1中，沉淀出尿素結晶后再進入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，有利于提高產品質量和收率，即使沉降段波動過大，脫蠟液在D-21中也可以有足夠的緩沖時間，保證裝置平穩生產。

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處安裝一個玻璃液位計，這樣可以清楚看出氨水的多少，簡化操作，省時省力。

總之，只要公司認真對待尿素脫蠟裝置生產運行中存在的問題，并按本文中提出的改進對策加以實施整改，尿素脫蠟裝置一定會是老裝置開出新水平，將會提高裝置的產品質量和收率，帶來可觀的經濟效益。

【參考文獻】

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

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