分子篩脫蠟生產液蠟工藝研究

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優質液蠟，從分子篩脫蠟的生產工藝入手進行了詳盡的研究，工藝條件優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化了液蠟生產工藝，采用5A 分子篩脫蠟、10X分子篩精制聯合工藝，能夠生產出優質的液蠟產品，液蠟產品的純度可達94%，回收率在90%以上，液蠟的單程收率不小于25%。

關鍵詞：液蠟；分子篩脫蠟；正構烷烴；石油蠟；吸附溫度

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

伴隨化學洗滌劑工業的發展壯大，從煤油中獲取直鏈正構烷烴已經作為合成洗滌劑和工業表面活性劑的重要來源之一，同時還有日化產品中由于正構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的正構烷烴分子，而對其它非正構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

原料油為低硫柴油，餾程為210～310℃，該原料油的正構烷烴含量高，且主要集中在C12～C17范圍內，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，原料油經過氣化器，加熱呈氣相狀態后由吸附柱頂部進人，原料油中的大部分正構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。當吸附達到飽和狀態時停止進料，轉入吹脫中間餾份階段，氮氣從塔底部通入，經過短時間吹掃將殘存于吸附塔中的與原科油性質相當的中間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烷烴從塔頂帶出吸附和脫附流出物冷凝后經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入原料油循環使用。

2 實驗條件優化

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。可以看出，床層溫度較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的正構烷烴在分子篩上的吸附和脫附速度；應在保證原料油不發生裂解、聚合等反應的前提下，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，發現常壓下吸附時由于床層阻力較小，正構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填裝的分子篩質量與一次循環過程進入吸附塔內的原料油質量之比。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，脫蠟油的正構烷烴含量降低，液蠟的純度增高。篩油比應根據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量流量與吸附塔內添裝的分子篩質量之比。空速的大小主要決定了原料油與分子篩接觸時間的長短，同時要考慮內擴散的影響，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

對于正構烷烴餾份在分子篩上的吸附，高碳數正構烷烴是比較困難的，脫附是由液蠟內擴散及與水蒸氣競爭吸附共同作用產生的，為了選擇合適的工藝流程，必須了解脫附時分離正構烷烴的動力學。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l0～13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分壓的降低，迫使正構烷烴分子從分子篩孔穴內逸出向水蒸汽氣流中擴散。在這樣一個傳質過程中，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，對較高碳原子數的正構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 結束語

常壓柴油的硫含量低、C12～C17，正構烷烴含量大于50%，是生產液蠟的優質原料。采用5A 分子篩脫蠟、10X分子篩精制聯合工藝，能夠生產出優質的液蠟產品，分子篩脫蠟所采用的優化工藝條件如3所示，液蠟產品的純度可達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，作為低凝柴油調和組分。

參考文獻：

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[2]弗羅因等（匈）.石蠟產品的性質及應用[M].烴加工出版社，1998.

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