石油蜡分离纯化方案

溶剂萃取法精制石油蜡

——实验方案

一、问题的提出

石油蜡是石油炼制过程中的副产品，由于我国原油中石蜡含量偏高，我国的石蜡资源丰富，同时我国也是世界上石蜡生产和出口最大的国家，石蜡成为我国很有竞争优势的产品。石蜡用途广泛，如用于包装工业、汽车防护防腐、炸药生产、板材生产、印刷油墨、橡胶工业、热熔胶、医药工业等，农业中植物保水、水果保鲜等，蜡烛及日化产品等。此外，由于石蜡本身所具有的特性，目前石蜡作为相变储能材料的研究已成为很多专家学者的热点。

因而，生产出高质量的石蜡，为石蜡的应用，特别是深加工方向的应用提供基础，具有重大意义。

石蜡主要来源于润滑油的生产过程，部分来自于航空煤油、柴油等燃料油的生产过程中，主要通过溶剂脱蜡得到。但由溶剂脱蜡和其他过程生产的石蜡原料，一般含油较多并有稠环芳烃，烯烃，硫、氮、氧化合物等杂质，必须进行精制，才能得到合格产品。

石油蜡的精制工艺有：石蜡发汗精制、溶剂脱油精制、白土吸附精制和加氢精制等。

石蜡发汗精制蜡发汗精制就是将固体蜡在温度逐渐上升的过程中，使其中的油和低熔点蜡逐渐液化排出，以提高蜡的凝固点。该工艺虽然具有投资少、操作简单、安全可靠、加工费用和加工成本低等优点。但对原料油的适应性差，石蜡收率低，劳动环境和工业卫生状况恶劣等原因，已逐步被淘汰。

溶剂脱油精制该工艺就是选用适当的溶剂，通常是酮苯混合溶剂，要求在低温下对石蜡溶解能力小，对油溶解能力大，有利于石蜡结晶析出，再经过滤以分离得到石蜡。该方法精制效果较好，目前应用较广。但由于精制过程中引入大量混合溶剂（通常溶剂比为3:1到6:1），且精制过程中涉及到冷冻过滤，这使得冷冻负荷及溶剂回收需要消耗大量能耗。

白土吸附精制该工艺利用活性白土吸附极性物质的方法除去石蜡中的极性物质。活性白土具有很强的吸附能力，吸附具有选择性，对极性物质吸附能力强，而对非极性的烷烃吸附能力弱，从而达到精制油品的作用。但该方法脱除杂质不彻底，精制损失较高，因而老式的白土精制已逐步被加氢精制所取代。

加氢精制这是目前生产时应用最多的石蜡精制工艺。该方法精制产品质量好，脱除含硫化合物效果好，非常适合产量大的企业使用。但该工艺脱氮效果

不理想，对催化剂要求高，操作条件严格，设备投资大，且生产过程中产生含硫气体等污染物。

由此看来，寻求一种精制产品质量好、能耗低、操作简单新型石蜡的精制工艺，对石蜡今后的开发和利用具有重要意义。

基于该目标，选择一种合适的溶剂，确定最佳的操作条件，通过溶剂萃取法对石蜡进行精制，希望得到合格的石蜡产品。该法跟目前生产上使用的溶剂脱蜡有相似之处，两者都使用有机溶剂，要求有机溶剂对油等具有良好的溶解能力，对石蜡溶解度小。但也有不同，溶剂脱蜡通过冷冻使石蜡结晶析出，再经过滤把蜡、油分离，过程中需要较大的溶剂比以降低体系黏度从而有利于石蜡的结晶，同时在过滤时需要添加溶剂对进行冷洗，整个过程溶剂消耗量大，回收耗能大，冷冻负荷大，同时过程耗时长；而溶剂萃取不需冷冻结晶分离，而是通过不互溶的液液两相实现分离，不需过滤，不用冷洗，溶剂耗量较小，整个过程操作简单，耗时较短。

石油蜡分离纯化方案

石油蜡的组成和性质

石油蜡的组成非常复杂，碳原子数在15~57之间，蜡主要由正构烷烃组成，但不同来源的蜡组成差别很大，正构烷烃含量差别极大。石蜡中碳原子是连续分布的，按碳原子数从少到多排列，其含量呈正态分布，且以几种正构烷烃为主，而随熔化温度升高，含量较多的正构烷烃原子数增加。一般来说，石蜡熔点越高，其碳原子分布越宽。

石蜡中碳原子数的分布不仅与原油来源有关，也与蒸馏切割工艺有关，还与

生产石蜡时的结晶条件有关，故石蜡中碳原子组成千差万别。

石蜡的沸点范围一般在350~500℃，分子中碳原子数一般在40以下，相对分子质量为300~500。固体石蜡主要由正构烷烃组成，其次还含有部分异构烷烃，少量环烷烃，芳香烃极少。石蜡中的异构烷烃主要是长链烷烃的一端带有一个甲基，高熔点石蜡中的异构烷烃侧链要多一些，但也多存在于主链的一端。石蜡中的环烷烃主要是环戊烷或环己烷上带一个较长的正构烷烃的取代基作为侧链，且与五元环为主，高熔点石蜡中含有少量缩合的双环环烷烃，低熔点石蜡中几乎不含芳烃，而高熔点石蜡中可能含有芳香烃，尤其是缩合的稠环芳香烃，而稠环芳香烃很多具有致癌性，因此芳香烃含量成为很多石蜡的一个质量指标，尤其是食品或包装用石蜡。同样石蜡中也存在少量的含氮、含氧、含硫化合物，一般含氮含硫化合物多是以杂环的形式存在，成为石蜡具有颜色、光安定性差、产生异味的原因，在石蜡中的含量越少越好。

石蜡相变材料的优点：

1）相变温度在40~70℃：相变潜热在低温相变材料中比较大；

2）无毒无腐蚀性，安全环保；

3）化学、物理安定性好，不易发生化学或物理变化；

4）相变循环过程重复性好，使用寿命长；

5）成本低，制备工艺简单

存在的缺点：相变温度不高，石蜡中最高相变温度也只有70℃；体积变化率较大（实验测得变化率为20%左右）。

萃取剂的选择

1）糠醛：主要用作溶剂，它可有选择性地从石油、植物油中萃取其中的不饱和组分，也可从润滑油和柴油中萃取其中的芳香组分。为无色至黄色液体，有杏仁样的气味，沸点161.1℃，微溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙醚、苯，相对密度(水=1)1.16；相对密度(空气=1)3.31 稳定性好，危险标记7(易燃液体)，属中毒物质。

2）N-甲基吡咯烷酮：无色透明液体，沸点202℃，闪点95℃，密度1.0260能与水混溶，溶于乙醚，丙酮及各种有机溶剂，稍有氨味，化学性能稳定，对碳钢、铝不腐蚀，对铜稍有腐蚀性。具有粘度低，化学稳定性和热稳定性好，极性高，挥发性低，能与水、醇、醚、酯、酮、卤代烃、芳烃互溶。

NMP 是高效选择性溶剂, 无毒性, 高沸点, 腐蚀性小、溶解度大, 粘度低, 挥发度低, 稳定性好, 易回收等优点。

3）N,N-二甲基乙酰胺：为无色液体，沸点166.1，相对密度0.9366，黏度0.92mPa.S。对多种有机、无机物质都有良好的溶解能力。能与水、醚、酯、酮、芳香族化合物混溶。可溶解不饱和脂肪烃，对饱和脂肪烃难溶。属低毒物质。