全精煉石蠟影響因素及改進(jìn)措施研究

王 曉，宗 軍，吳艷萍

（中國(guó)石化濟(jì)南煉化公司，山東 濟(jì)南 250101）

我國(guó)石蠟基原油資源得天獨(dú)厚，高石蠟原油質(zhì)量在世界上獨(dú)一無(wú)二，石蠟產(chǎn)量占到世界石蠟總產(chǎn)量的1/3 以上。盡管石蠟是潤(rùn)滑油或燃料油生產(chǎn)過(guò)程的副產(chǎn)品，但卻成為重要的出口盈利產(chǎn)品，以至于石蠟是中國(guó)在海外市場(chǎng)銷(xiāo)售的所有石化產(chǎn)品中市場(chǎng)占有率最高、分布最廣的一項(xiàng)產(chǎn)品[1]。

目前，國(guó)內(nèi)大部分石蠟的生產(chǎn)仍采用糠醛精制-酮苯脫蠟脫油-白土處理和/或加氫精制工藝流程。該流程與I 類(lèi)潤(rùn)滑油生產(chǎn)密切關(guān)聯(lián)。早些年，酮苯脫蠟裝置的技術(shù)改進(jìn)主要圍繞節(jié)能降耗-提高潤(rùn)滑油質(zhì)量方面進(jìn)行，在蠟脫油單元和蠟的后處理單元?jiǎng)t有不足，全煉蠟標(biāo)準(zhǔn)提高后，部分廠(chǎng)家蠟中溶劑過(guò)高，石蠟嗅味不達(dá)標(biāo)[2]。

1 石蠟生產(chǎn)概況

2012 年濟(jì)南煉化進(jìn)行了潤(rùn)滑油系列改造，改造后原料利用臨盤(pán)原油減三、減四線(xiàn)蠟油和丙烷脫瀝青的輕脫油，生產(chǎn)工藝為：“糠醛精制→30 萬(wàn)t·a-1潤(rùn)滑油加氫→酮苯脫蠟脫油裝置的脫油蠟→白土精制→石蠟成型”。其中石蠟白土精制裝置在原2.5 萬(wàn)t·a-1規(guī)模基礎(chǔ)上，改造后達(dá)到6 萬(wàn)t·a-1；石蠟成型裝置在原3 萬(wàn)t·a-1規(guī)模基礎(chǔ)上，改造后達(dá)到6 萬(wàn)t·a-1。改造后的目標(biāo)石蠟產(chǎn)品為62#～70#全精煉石蠟和80#微晶蠟[3]。

2012 年11 月15 日，石蠟精制單元引HVIⅡ10#脫油蠟進(jìn)裝置，25 日出產(chǎn)第一塊精煉板蠟，陸續(xù)生產(chǎn)出了62#～70#半精煉蠟、80#微晶蠟板蠟，產(chǎn)品質(zhì)量符合項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)全精煉蠟國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB446-93[4]。

2010 年9 月2 日國(guó)家發(fā)布全精煉石蠟新標(biāo)準(zhǔn)GB446-2010，2010 年12 月1 日實(shí)施，代替GB446-93，其中最大的變化是嗅味由原來(lái)的“不大于2”提高至“不大于1”[1]。生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)多次摸索調(diào)整，石蠟產(chǎn)品質(zhì)量仍存在嗅味不合格的問(wèn)題，達(dá)不到全精煉石蠟新質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T446-2010 的要求，產(chǎn)品的具體性質(zhì)見(jiàn)表1～3。

表1 HVI Ⅱ6、脫油蠟白土精制產(chǎn)品性質(zhì)Tab.1 Properties of HVI Ⅱ6 deoiling wax clay refined products

表2 HVI Ⅱ10 脫油蠟白土精制產(chǎn)品性質(zhì)Tab.2 Properties of HVI Ⅱ10 deoiling wax clay refined product

表3 150BS 脫油蠟白土精制產(chǎn)品性質(zhì)Tab.3 Properties of 150BS deoiling wax clay refined product

2 石蠟產(chǎn)品質(zhì)量影響因素分析

2.1 現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的局限性

石蠟是烴類(lèi)及其衍生物的混合體，在生產(chǎn)中混入芳香烴、少量不飽和烴、微量鐵、硫、氧、氮等非理想組分的雜質(zhì)就會(huì)使石蠟產(chǎn)品產(chǎn)生嗅味。石蠟產(chǎn)品生產(chǎn)流程長(zhǎng)，嗅味的產(chǎn)生原因較多。

針對(duì)石蠟白土精制工藝，活性白土對(duì)石蠟中的膠質(zhì)，瀝青質(zhì)的脫除非常有效；對(duì)含硫、含氮化物及芳烴吸附能力較弱，很難提高產(chǎn)品嗅味等級(jí)。白土精制過(guò)程是石蠟的脫色過(guò)程，也是提高石蠟安定性的過(guò)程。因此，要解決石蠟嗅味問(wèn)題，還要在石蠟白土精制以外的工藝流程中考慮。

2.2 儲(chǔ)罐中雜質(zhì)的影響

（1）在石蠟生產(chǎn)過(guò)程中，原料本身攜帶少量的糠醛、甲苯、丁酮、水、鐵銹等雜質(zhì)，無(wú)法完全脫除，逐步帶到脫油蠟及精制蠟儲(chǔ)罐中。白土精制過(guò)程中的濾布、濾紙會(huì)損壞，或者濾紙被打濕，也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品蠟中含有少量的雜質(zhì)。

（2）在吹掃管線(xiàn)使用蒸汽，會(huì)帶來(lái)少量的水；管線(xiàn)本身就有銹及其他雜質(zhì)，使蠟在進(jìn)成品罐時(shí)含有少量的雜質(zhì)與水。

（3）外部因素會(huì)給蠟產(chǎn)品帶來(lái)少量的雜質(zhì)與水，例如：下雨天取樣口、透光口未蓋，雨水等進(jìn)入成品罐；大風(fēng)天取樣口、透光口未蓋，粉塵等進(jìn)入成品罐等一些外部因素都會(huì)影響蠟產(chǎn)品的質(zhì)量。

（4）在清罐過(guò)程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)未進(jìn)行防腐處理的儲(chǔ)罐內(nèi)壁存在大面積銹皮，若沉淀時(shí)間不夠或不能沉淀就會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 白土精制裝置操作條件影響

2.3.1 精制溫度 石蠟白土精制裝置擴(kuò)能改造前主要生產(chǎn)54#白石蠟，熔點(diǎn)較低，改造時(shí)對(duì)熱量核算考慮不足，未增加新加熱器。在生產(chǎn)高熔點(diǎn)石蠟和80#微晶蠟時(shí)，與白土接觸溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值，影響精制效果。

2.3.2 接觸時(shí)間 為保證精制效果，白土必須與石蠟充分混合接觸，在合適的接觸時(shí)間內(nèi)促使石蠟向白土滲透。接觸時(shí)間太短不能充分發(fā)揮作用；時(shí)間太長(zhǎng)就會(huì)降低處理量，并增加石蠟的氧化，也可能發(fā)生解吸，引起含油量回升。實(shí)際操作中，白土加料器加料很不平穩(wěn)，下料波動(dòng)很大，需要手動(dòng)及時(shí)調(diào)節(jié)；同時(shí)白土在混合罐內(nèi)快速沉降，不能保證合適的接觸時(shí)間，又影響平穩(wěn)生產(chǎn)。

2.3.3 過(guò)濾機(jī)因素 一級(jí)過(guò)濾采用PG 型盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)，真空泵形成負(fù)壓將機(jī)內(nèi)蠟液吸入濾液罐，白土濾餅被刮下，通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)內(nèi)液位來(lái)控制整個(gè)裝置加工量。此型號(hào)濾機(jī)為敞口，在生產(chǎn)高熔點(diǎn)石蠟特別是微晶蠟時(shí)，溫度達(dá)到140℃。石蠟氧化和熱量散失較大。二級(jí)過(guò)濾采用板框式過(guò)濾機(jī)，利用一層雙面滌綸濾布和兩層濾紙作為過(guò)濾層。投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)真空?qǐng)A盤(pán)機(jī)（一級(jí)過(guò)濾）、板框過(guò)濾機(jī)（二級(jí)過(guò)濾）白土穿透率過(guò)高。原因在于原料粘度增大，過(guò)濾溫度升高，過(guò)濾壓差增加，原真空度0.025～0.036MPa，現(xiàn)0.045～0.052MPa，原濾液泵揚(yáng)程80m，現(xiàn)濾液泵揚(yáng)程124m，導(dǎo)致白土穿透量增大，嚴(yán)重影響精制蠟質(zhì)量。

2.3.4 生產(chǎn)波動(dòng) 加工150BS 脫油蠟生產(chǎn)80#微晶蠟時(shí)，混合溫度在170～175℃、放料溫度約155～160℃，板機(jī)進(jìn)料罐D(zhuǎn)-805 溫度120℃，板框過(guò)濾機(jī)進(jìn)料溫度100℃，白土加入比例1.5%（w），真空度一般為0.045～0.052MPa。真空系統(tǒng)閃蒸罐、濾液罐等泡沫夾帶嚴(yán)重，每隔8h 清理1 次真空泵過(guò)濾網(wǎng)，5～7d 就需要徹底清理1 次真空泵。生產(chǎn)的波動(dòng)對(duì)控制產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)很大負(fù)面影響。

2.3.5 滴蠟回收的影響 板框過(guò)濾機(jī)接蠟盤(pán)為電加熱平板式，接蠟盤(pán)表面因長(zhǎng)期受熱變形影響滴蠟流淌速度，造成停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和局部過(guò)熱，高溫氧化后顏色變?yōu)樯铧S色，最后通過(guò)真空吸管進(jìn)入濾液罐D(zhuǎn)-805 重新進(jìn)入板框過(guò)濾機(jī)，嚴(yán)重影響石蠟產(chǎn)品質(zhì)量。

3 改進(jìn)措施

在深入分析全精煉石蠟影響因素的基礎(chǔ)上，分公司綜合考慮實(shí)施了一系列改進(jìn)措施。

3.1 在酮苯脫蠟單元增設(shè)氣提除嗅單元

針對(duì)全精煉生產(chǎn)存在的色號(hào)、嗅味不合格的問(wèn)題，委托石科院、撫順研究院的專(zhuān)家完成全工藝改進(jìn)試驗(yàn)研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在加熱石蠟至200℃，采用真空操作+汽提的工藝可以脫出脫油蠟中影響石蠟嗅味的物質(zhì)，達(dá)到解決石蠟嗅味問(wèn)題的目的，決定在酮苯脫蠟單元增設(shè)氣提除嗅單元。

蠟除嗅單元于3 月24 日開(kāi)工，投用蒸汽加熱器，開(kāi)真空泵，投汽提蒸汽，按高真空操作條件控制；3 月25 日蠟除嗅單元升至正常工藝指標(biāo)，引脫油蠟進(jìn)裝，26 日脫油蠟質(zhì)量合格，改進(jìn)合格罐。

圖1 新增脫油蠟出裝脫嗅單元流程圖Fig.1 Flow chart of new deoiling wax unloading and deodorizing unit

3.2 石蠟白土精制裝置改造

在現(xiàn)有工藝流程基礎(chǔ)上，對(duì)石蠟白土精制裝置部分設(shè)備進(jìn)行改造、更新，提高裝置平穩(wěn)率；進(jìn)出裝管線(xiàn)之間設(shè)立內(nèi)外循環(huán)，生產(chǎn)發(fā)生異常或蠟液夾帶白土?xí)r可及時(shí)進(jìn)行原料循環(huán)，防止不合格產(chǎn)品污染成品罐。

3.2.1 新增加熱器 在原料閃蒸之后，新增一臺(tái)蒸汽加熱器E-811，可以滿(mǎn)足在生產(chǎn)高熔點(diǎn)石蠟和微晶蠟產(chǎn)品時(shí)的接觸溫度的設(shè)計(jì)要求，在生產(chǎn)不同牌號(hào)石蠟時(shí)可視情況靈活運(yùn)用。

3.2.2 混合罐改造 對(duì)白土下料口進(jìn)行改造，增加斜擋板，避免白土粉末隨氣流上升；同時(shí)為提高混合效果，防止白土聚集，在混合罐內(nèi)部新增一臺(tái)立式攪拌器，轉(zhuǎn)速62r·min-1，有利于保證混合時(shí)間和效果，并且有利于罐底混合泵操作，防止泵上量不暢、影響平穩(wěn)生產(chǎn)。

3.2.3 濾機(jī)更新 一級(jí)過(guò)濾PG 型盤(pán)式過(guò)濾機(jī)改為廂式自動(dòng)壓濾機(jī)，降低廢白土含油量，減少石蠟加工損失。濾機(jī)出入口設(shè)置正反吹風(fēng)，將濾機(jī)內(nèi)殘液吹掃進(jìn)入滴蠟回收罐。

二級(jí)過(guò)濾選用強(qiáng)度較好的Scs-101 型電鍍液紙，防止原料帶水造成濾紙穿透。濾板使用新型濾板，濾紙保護(hù)墊層由濾布?jí)|層改為不銹鋼篩板墊層。過(guò)濾廠(chǎng)房增加保溫層，減少冬季熱量散失，確保濾機(jī)過(guò)濾面積得到充分運(yùn)用。

3.2.4 緩沖罐更新和增加N2汽提 原緩沖罐D(zhuǎn)-804 更新，內(nèi)設(shè)3 層塔板，增設(shè)N2汽提分布器，頂部增加破沫網(wǎng)。作為除嗅的二次補(bǔ)充，在進(jìn)一步降低石蠟嗅味的同時(shí)也能減少泡沫夾帶，穩(wěn)定真空泵的運(yùn)行。

3.2.5 滴蠟回收罐 設(shè)置滴蠟專(zhuān)用回收罐D(zhuǎn)-808，收集一級(jí)濾機(jī)和二級(jí)濾機(jī)切換時(shí)吹掃的蠟液和二級(jí)濾機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的滴蠟。回收罐罐內(nèi)蠟液待一定量后用泵送至不合格罐，不再送入精制裝置重新精制，避免對(duì)石蠟質(zhì)量的二次污染。

3.3 石蠟罐區(qū)清理及流程變更

3.3.1 加強(qiáng)罐區(qū)管理，定期清理 對(duì)一罐區(qū)、七罐區(qū)石蠟成品罐進(jìn)行防腐處理，以減少機(jī)雜產(chǎn)生。定期對(duì)石蠟中間產(chǎn)品罐、產(chǎn)品罐進(jìn)行清洗，避免長(zhǎng)期附著在管壁上的膠粘物及罐底的污物等雜質(zhì)對(duì)石蠟原料及產(chǎn)品的污染，影響石蠟精制深度和產(chǎn)品嗅味。

合理控制儲(chǔ)罐溫度，加強(qiáng)石蠟罐區(qū)切水，消除水對(duì)石蠟質(zhì)量影響。明確切水三原則：收油前、封罐后、移動(dòng)前。

加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)罐的檢查和維護(hù)，尤其是雨天或者是大風(fēng)天氣，對(duì)每個(gè)罐要及時(shí)檢查取樣口和透光口是否蓋好，減少雨水和空氣中的粉塵進(jìn)入儲(chǔ)罐。

3.3.2 合理變更流程，減少嗅味影響因素 對(duì)石蠟裝置一、七罐區(qū)流程進(jìn)行改造，增加4 個(gè)跨線(xiàn)閥和2個(gè)隔斷閥，使得各儲(chǔ)罐都能夠根據(jù)實(shí)際情況收粗蠟或精煉蠟。

更改罐區(qū)流程，實(shí)現(xiàn)酮苯脫油蠟直供白土精制，減少原料儲(chǔ)罐環(huán)節(jié)，消除原料因高溫氧化影響顏色和嗅味；相應(yīng)地，改變DCS 控制方式，重新組態(tài)，適應(yīng)直供生產(chǎn)狀態(tài)下的液位、溫度控制。

4 改進(jìn)措施實(shí)施后產(chǎn)品質(zhì)量情況

（1）在實(shí)施一系列措施后，在沒(méi)有添加白土的情況下，生產(chǎn)出合格的全精煉石蠟產(chǎn)品，顏色基本在28～30 號(hào)，嗅味也穩(wěn)定在1 及以下，各項(xiàng)指標(biāo)均能夠滿(mǎn)足全精煉石蠟質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T446-2010 要求，各產(chǎn)品質(zhì)量見(jiàn)表4；生產(chǎn)出80#微晶蠟，各項(xiàng)指標(biāo)均能夠滿(mǎn)足微晶蠟行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH/T0013-2008 質(zhì)量要求，見(jiàn)表5。

表4 62#、64#、66#全精煉蠟產(chǎn)品性質(zhì)Tab.4 Properties of 62#64#and 66#refined wax products

表5 80#微晶蠟產(chǎn)品性質(zhì)Tab.5 Properties of 80#microcrystalline wax products

（2）所有改造措施實(shí)施完畢投用后，石蠟白土精制裝置運(yùn)行平穩(wěn)，全精煉石蠟生產(chǎn)比例大幅提高，由原來(lái)的0%提高至87%（月平均），其中最高可達(dá)100%。具體見(jiàn)表6。

表6 2015～2018 年全精煉石蠟產(chǎn)品比例情況Tab.6 Proportion of refined paraffin products in 2015～2018

由表6 可見(jiàn)，從2016 年～2018 年除生產(chǎn)波動(dòng)等不可抗因素影響外，石蠟生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，可全部達(dá)到生產(chǎn)全精煉石蠟產(chǎn)品的目標(biāo)要求。

5 結(jié)論

（1）石蠟白土精制生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，較石蠟加氫精制裝置投資小、單位加工費(fèi)用低、具有較強(qiáng)的脫氮能力、精制后蠟含油量的回升小、黏度下降小，對(duì)提高蠟及油品的顏色和光安定性有很強(qiáng)的作用，在石蠟以及其他油品的質(zhì)量提升中可以發(fā)揮重要的作用。

（2）采取增上蠟除嗅單元及石蠟白土精制裝置改造等一系列措施后，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，成功生產(chǎn)出合格的全精煉石蠟及微晶蠟產(chǎn)品。

（3）實(shí)施一系列措施后，全精煉石蠟質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)比例大幅提高，由原來(lái)的0%提高至87%（2015年月平均），最終可達(dá)到全年100%的目標(biāo)要求（2018 年月平均）。