冷榨脱蜡工艺因素分析及生产方案

程中达到制取具有一定熔点的蜡, 保证收率, 提高 处理量 , 关键在于根据蜡油的特性, 恰当掌握各种 有关的因素条件 , 是蜡油在所需的低温下析出的 蜡晶形成有利 于蜡、 油过滤分离的晶 形和粒度。 归纳起来如下: ( 1) 蜡油的组成和性质; ( 2) 脱蜡温度和冷却速度等。 2 . 1 蜡油组成性质的影响 蜡油组成和性质适应性是脱蜡工艺过程中的 一个基本因素, 蜡油中的蜡结晶 , 随着馏分沸点的 升高, 先由大片状变为小片状, 再由小片状变为细 小的针状。蜡结晶变细, 易堵塞滤布孔隙 , 造成滤 速降低 , 蜡收率下降。其二原料油产地不同, 蜡的 结晶大小和形状也就大不一样。蜡晶生长的粒度 是随沸程升高而逐渐变小的。属于环烷基原料, 环烷烃结晶颗粒小。因而过滤速度比石蜡基原料 慢。再则原料镏分越窄, 蜡的性质越相近 , 蜡结晶 就越好。否则大小不同的石蜡混在一起结晶时, 低分子的烷烃受到高分子的烷烃的影响, 能生成 一种熔点较低, 晶粒很小, 难于过滤。宽镏分油在 操作上虽然比较简单 , 不用经常切换原料 , 但宽镏 分对结晶不利, 不易寻找合适的操作条件。 就该厂蜡油而言 , 曾做过 - 10 号原料含蜡量 为 18 . 24 % , 究竟各种蜡油中含有多少低熔点的 蜡、 半精炼石蜡无从考究, 因而指导生产有一些盲 目性, 就 6月随机抽样分析如表 1 。
1 . 2 蜡在油中的溶解度 关于蜡在油中 的溶解度已有 足够的研 究结 果 , 发现除了温度是影响溶解度的主要生产条件 外 , 从蜡组分本身的特性来看, 主要是其分子量或 熔点对溶解度有直接的明显影响 , 而其烃类型的 化学组成则也有一定的影响。 一般来说, 随着温度降低, 蜡在油料中的溶解 度明显下降 , 随着蜡组分或分子量的升高 , 则其在 油料中的溶解度也较低。 1 . 3 蜡的晶形 在冷榨脱蜡过程中, 随着蜡油温度的降低 , 致 使其中的蜡组分含量超过该温度下的溶解度而析 出另相 , 并同时立即结晶, 其晶体结构和晶形对脱 蜡工艺效果有着极其显著的影响。 根据脱蜡实践和试验条件 , 发现石蜡有良好 的结晶 , 结晶大小随着石蜡的沸点上 升而变小。 较低沸点或较低粘度的蜡油, 含正构烷烃多, 易生 成较大粒度的纤维状或粒石蜡的结晶形状除与本 身性质有关外 , 结晶条件有很重要的影响。缓慢 的冷却有助于晶体的发育 , 可得到较大的结晶 ; 冷 却速度过快或骤冷 , 由于短时间内产生过多的晶 核 , 会使结晶变细。当石蜡从油中结晶时 , 在蜡浓 度低时 ( 如压榨前结晶 ), 是倾向于片 状结晶的; 在蜡浓度高时 (如发汗前结晶 ) , 则生成纤维状或 统称为针状的结晶。
/h 冷却速度 = 温度降 /冷却时间 ,
蜡油在原料预冷器中的冷却速度 = ( 70- 35 ) /2= 17 . 5 在套管结晶机中的冷却速度 = ( 35 13) /2= 11 /h
从显微镜下观察压滤机进料口样发现全是大 小不一的球状结晶 , 过出来的滤液发现很小的晶 核 , 表明冷却速度过快 , 一部分细小的晶核从滤布 孔隙中跑出。 ( 2) 原料预冷器出口控制在 35 结晶器出口控制在 16~ 17 。 左右, 套管
第 37 卷第 9 期 2008 年 9 月
辽 宁 化 工 L iaoning Che m ical Industry
V o. l 37 , No . 9 September , 2008
冷榨脱蜡工艺因素分析及生产方案
张 剑
( 中国石油庆阳石化公司 , 甘肃 庆阳 745115)
摘 关 键
要: 词:
/h
蜡油在原料预冷器中的冷却速度 = ( 70- 35 ) = 17 . 5 在套管结晶机中的冷却速度 = ( 35- 16) = 9. 5 /h
Hale Waihona Puke Baidu
从显微镜下观察压滤机进料口样发现全是球 形树枝状结晶体, 是小颗粒 , 正在生长的、 经常聚 集在一起的、 不稳定的晶体 , 滤液中很少发现很小 的晶核。 ( 3) 原料预冷器出口控制在 35 左右 , 套管 结晶器出口控制在 18~ 19 。
第 37 卷第 9 期
张
剑 : 冷榨脱蜡工艺因素分析及 生产方案
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1 . 4 蜡晶的生长和粒度 在脱蜡过程中, 当蜡油被冷却到温度低于其 中所含蜡组分的溶解饱和温度 , 而开始析出蜡晶 时 , 无论蜡组分是按何种晶形结构结晶或固化的, 蜡晶晶粒皆是按一定规律一定速度不断生长而达 到一定的粒度。 一般来说, 为 了使油、 蜡易于 有效地快 速分 离 , 要求蜡晶既要紧密而互不连结, 又要粒度尽量 粗大均匀, 这样才能保证过滤时在过滤表面上形 成的沉积滤层是多孔隙的 , 易于渗透的, 才能保证 较高的过滤速度 , 提高处理量, 同时也可以保证蜡 饼中含油较少, 从而提高石蜡收率。 关于石蜡的生长机理简要分析如下: 当蜡油 被冷却至开始析出蜡晶时 , 首先析出微小的晶核, 即结晶物质分子的最小聚合体 , 在给定的原料中 具有在其表面沉积结晶物质而继续生长的趋势。 然后继续析出的蜡有两种 : ﹙ 1 ﹚ 生成新的、 更多的晶核。 ﹙ 2 ﹚ 扩散在已有的晶核上, 使蜡晶长大。 第二种是所希望的。 此外, 蜡晶粒度的大小与蜡晶晶核数目成反 比 , 或与冷却速度有关外 , 还与蜡油中的含蜡量、 脱蜡温度成正比 , 并与蜡分子量或熔点, 蜡油中的 馏分沸点范围有关, 以及蜡油的粘度成反比。 这样, 上述所有对影响蜡的晶形和粒度的有 关因素的分析, 为下一步探讨各种影响脱蜡效果 的规律提供了基本的理论指导依据。
/h /h 蜡油在原料预冷器中的冷却速度 = ( 70- 35 ) /2= 17 . 5 在套管结晶机中的冷却速度 = ( 35- 18) /2= 8 . 5
从显微镜下观察压滤机进料口样发现全是球 形树枝状结晶体, 是小颗粒 , 正在生长的、 经常聚 集在一起的、 不稳定的晶体 , 滤液中很少发现很小 的晶核。 ( 4) 原料预冷器出口控制在 35 结晶器出口控制在 21~ 22 。
收稿日期 : 作者简介 : 2008 04 29 张 剑 ( 1969- ) , 男 , 助理工程师 。
1 冷榨脱蜡的基本原理
1 . 1 蜡的化学组成 蜡的种类有多种, 从石油中得到的蜡称为石 油蜡。石油蜡按结晶形状 分为粗晶石蜡 和微晶 蜡 , 习惯上又叫做石蜡和地蜡。二者的分界线以 沸点 450~ 500 。 石蜡是从石油 中提炼出来的 固体结晶 的产 品。它是多种碳氢化合物, 即不同分子量烃类的 混合物。主要是由正构烷烃组成, 此外, 还含有一 些固体异构烷烃、 环烷烃以及少量的芳烃。碳原 子数一般在 17~ 35 , 分子量范围为 300~ 450 ,熔 点在 30~ 70 , 如果干点太高 , 混入地蜡较多 , 脱 蜡速度和石蜡收率降低。
从石蜡的化学组成入手分析了石蜡的 结晶过程机 理 , 总 结了冷榨脱 蜡生产 方案 , 对冷榨 冷榨脱蜡 ; 工艺因素 ; 分析 TE 624 . 5+ 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 0935( 2008) 09 0634 04
脱蜡生产过程具有 现实的指导意义。 中图分类号 :
中国石油庆阳石化公司冷榨脱蜡厂是将常四 线蜡油通过液氨蒸发而降温, 使油中所含蜡呈结 晶析出、 再经压滤达到油蜡分离的过程。结晶和 压滤分别在套管结晶器和板框压滤机中进行, 其 中结晶过程是决定产品质量、 收率和压滤速度的 关键, 结晶应在较慢的速度下进行, 以便形成较大 的片状蜡结晶, 避免微小蜡粒生成堵塞滤布孔隙, 以提高压滤速度和降低蜡饼中的含油量。 因此, 研究蜡组分在油料溶液中的冷却结晶 的基本规律 , 将涉及蜡在油中的溶解度, 蜡晶形成 的晶形和粒度, 以及它们对脱蜡效果的影响, 而所 有这些又与蜡组分的化学组成结构密切关联, 为 此 , 须先对蜡组分的化学组成结构作一简介。
/h /h
左右, 套管
蜡油在原料预冷器中的冷却速度 = ( 70- 35 ) /2= 17 . 5 在套管结晶机中的冷却速度 = ( 35- 21) /2= 7
从显微镜下观察过滤机进料口样发现无晶体 析出, 滤液当然没晶核。 ( 5) 将原料预冷器甩出控制套管结晶机温度 发现压滤机进料口只有一部分细小的晶核。 通过以上实验观察: 第 3 种方案靠近我们所 需的冷却速度, 在此基础上将套管结晶机出口温 度控制在 15~ 16 。因为用测温仪检测 , 发现套 , 故而结晶 管结晶机原料进出口温度只有 5 、 6
冷却时间 = 冷却器体积 /原料体积流量 , h
温度下调 1 , 就此方案继续运行。 取得的效果是蜡膏收率比前 3个月的平均值 13 % 提高 4个百分点, 含油明显下降。 2 . 3 发汗脱油工艺 由压榨得到的蜡饼进一步脱油才能符合产品 蜡的含油量和熔点标准, 发汗就是油蜡的分离过 程 , 这种分离决定于过程中热传导和液相的排出。 随着温度的上升 , 液相在蜡结晶形成的毛细管中 进行, 流出速度取决于蜡结晶形成毛细管的大小
如上数据观察 , 蜡油馏分沸程相当过宽对选 择适宜的脱蜡工艺条件带来困难 , 因为不同馏分 沸点范围的油料各具不同特性 , 要求的最佳脱蜡
工艺条件互有不同。 。 2 . 2 脱蜡温度和冷却速度 通常的脱蜡工艺条件下 , 蜡从蜡油中结晶分
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离的速度和蜡油冷却速度大致成正比。生成蜡的 晶核数目与过饱和度有关, 也与从过饱到饱和的 时间长短有关。如果过饱和度越大 , 从饱和到过 饱和的时间越短 , 生成的晶核数目太多, 结晶也就 越小 (一定数量的石蜡, 颗粒越多, 粒度则越小 ), 因此, 在脱蜡冷却初期不能过快。此外, 过快导致 蜡油原料粘度增加较快, 对结晶不利。在晶核生 成之后 , 特别是在晶体已初步形成之后, 有了足够 较大的晶体表面和足够的晶体数目 , 因此继续析 出的蜡分子以易于扩散到这些晶核上 , 在冷却速 度不很快的条件下 , 蜡分离出来的速度小于或等 于蜡的扩散速度 , 蜡分子就可以扩散到晶核上 , 不 形成新晶核 , 这时就可以提高冷却速度。 起初考虑原料罐不用加温 , 让蜡油自然析出 蜡 , 后进原料预冷器和套管结晶器中生长发育 , 但 在显微镜下观察蜡的晶形 , 发现蜡包水、 蜡包油现 象严重。水蜡混合物在套管中降温时 , 达到一定 温度析出, 结成冰粒。不仅增加能耗 , 再带到压滤 机 , 堵塞滤布 , 使过滤速度降低 ; 蜡油混合物在套 管中降温 , 再到压滤机, 导致蜡饼中含油量升高, 加重了后期 发汗负担。因 此必须将原料 油热处 理 , 将原料加热至 60~ 70 , 融化掉自然形成的 蜡结晶 , 然后在人为控制的条件下结晶, 以便得到 好的晶体。还必须加强脱水, 严防带水进装置。 针对我厂蜡油在冷冻初期和冷冻末期冷却速 度控制多少 , 应看蜡的结晶情况而定。冷却初期 也就是在原料开始析出蜡晶时 , 应保持较慢的速 度 ; 后期由于原料中已形成相当多的蜡晶 , 新析出 的蜡分子扩散到已有的蜡 晶表面的距离 可以缩 短 , 蜡晶生长速度相对较快些, 因此冷却速度可以 适当加快。 冷却速度一般是以蜡油在单位时间内温度降 低的度数, 既以 /h 或 /m in 来表示。即:
2 冷榨脱蜡过程工艺因素分析
根据上述脱蜡原理可以看出 , 为了在脱蜡过
表 1 随机抽样分析数据
时间 1日 3日 4日 5日 7日 10 日 11 日 罐号 104# 103# 104# 103# 常压 常压 103# 865 . 6 867 . 8 865 . 6 密度 867 . 6 凝固点 / + 33 + 32 + 32 + 32 + 35 + 31 + 32 222 203 385 363 416 395 443 430 465 446 97. 0 96. 0 初馏点 / 232 233 257 10% 372 371 373 50 % 408 408 405 90 % 439 437 436 干点 / 464 465 466 全馏 , % 99. 0