論尿素脫蠟裝置長周期運行和發展的生產工藝優化及對策

宋琦

摘要：尿素脫蠟工藝曾被譽為石油工業的“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300#重液體石蠟和-35#柴油，二者均為高附加值產品。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市場的緊缺產品。

最近兩年尿素脫蠟產品質量不合格次數較多，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;對產品效益有一定影響。

因此有必要對尿素脫蠟生產數據進行分析，找到產品不合格原因，并優化工藝條件。

一、影響液蠟收率和液蠟質量的因素

1.1溫度

尿素脫蠟的優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產物的互溶性，降低其混合物的粘度，有利于輸送，但是由于過程平衡常數增大，絡合物發生了分解，使液蠟收率降低，因此為達一定的脫蠟深度，必須降低反應溫度。

1.2異丙醇

異丙醇能很好地溶解油品，使尿素與正構烷烴在反應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、傳熱，加快反應速度，有利于輸送。異丙醇能減少絡合物固體表面被水覆蓋的面積，使絡合物呈良好的分散狀態，有利于絡合物與脫蠟液的分離;異丙醇能阻抑反應的雜質吸附在絡合物表面，有利于反應進行，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。控制好尿液中異丙醇濃度有助于發揮其上述作用。異丙醇量過低時，則不能很好發揮其上述作用，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，還會抑制絡合反應進行，同時使柴油和液蠟質量不合格。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，而且增加了反應器的熱負荷，不利于反應終溫的降低，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原料中的正構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、含硫化合物、環烷酸和原料被空氣氧化的產物和尿素分解產物，都是絡合反應的阻化劑，特別是膠質，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烷烴含量，表1為不同正構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。絡合物的熱分解使較多的脫蠟油進入蠟液中，降低了液蠟質量。因此必須用洗油對絡合物進行洗滌，除去脫蠟油，提高液蠟質量。洗油量的調節要根據原料量調節，洗油量大，根據質量作用定律，從而在不高的溫度下就能使絡合物分解，有時甚至使脫蠟油、尿液和絡合物三者形成穩定的乳化液，使絡合物難以分離。洗油量小，接觸機會少，有的絡合物表面洗不到，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，相應柴油產量也大，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，根據目前的實際情況洗油比控制在1：0.7--0.8。洗油的質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，則絡合物洗滌越好，因而液蠟質量也越高，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、反應終溫、尿液組成中異丙醇和尿素濃度有關。尿液組成中尿素和異丙醇含量越高，尿油比值越大，反應終溫越低，絡合反應越深，柴油凝點越低。

每年反應終溫變化趨勢一致，表4數據表明，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原料優化

（1）尿素脫蠟裝置效益主要取決于原料正構烷烴含量，原料正構烷烴越高，生產液蠟質量越好收率越高，尿素脫蠟裝置最好的生產原料為大慶原油。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，造成車間液蠟產量下降，效益降低;裝置優化方向選擇含蠟量多的原油生產，或者對處理原料進行加氫精制，提高原料中正構烷烴含量，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，提高液蠟質量。

（2）根據原料性質、生產狀況及時調整尿液組成，抓住生產的主要環節，盡量減少生產波動。

（3）在保證產品質量的前提下，適盡量加大脫蠟深度，提高液蠟收率。

2.2絡合物逆流洗滌優化

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

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，現有裝置設備和工藝條件下，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的關鍵因素。

三、結論

通過以上的討論，在新的生產條件、新的原料下，應采取以下措施來提高液蠟質量和收率：（1）優化原料，提高原料中正構烷烴含量，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，提高了液蠟質量。

（2）柴油凝固點與脫蠟深度正相關;液體石蠟中芳烴含量與原料油中芳烴含量正相關性最強，即與摻煉原油品種及比例相關聯。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烷烴含量分析，及時指導生產;（3）合適的洗油比和洗油質量是在現有工藝條件下保證洗油質量的主要手段，合適的洗油應該是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，借鑒沈陽蠟化廠經驗，提高洗滌段數，增加絡合物在沉降洗滌系統中的停留時間，是錦西石化尿素脫蠟裝置面臨原料變化，保證產品質量穩定最有效的手段之一。同時改造后車間提高處理量，能持續生產出高質量的產品，一定會為企業帶來顯著的經濟效益。