（化学工程专业论文）重质酮苯装置工艺设计.pdf

摘要 南阳原油的微晶蜡潜含量高，是优质石油蜡原料。南阳石蜡精细化工厂加 工南阳原油，原油品种单一，不存在原油混炼或原油品种切换等影响润滑油、 蜡收率和质量的不利因素，从而保证微晶蜡开发生产的竞争力，充分发挥原油 含蜡高的资源优势。 本项目是依托现有轻质酮苯装置的公用系统，新建一套重质酮苯脱油装 置，采用两段等温过滤加工轻脱油生产微晶蜡，并兼顾加工劣质裂化原料、糠 醛抽出油生产道路沥青调合组分、橡胶填充油及优质催化原料。本项目优化重 质酮苯脱油装置及溶剂回收系统的工艺流程和装置平面布置，使之满足目前生 产，并留有今后扩建和发展余地。装置主要由结晶过滤系统、溶剂回收系统、 冷冻系统、安全气真空压缩系统等部分组成。装置采用两段或三段等温脱油流 程。溶剂回收部分用低压蒸汽、2 5 m p a 过热蒸汽代替加热炉加热二次塔底溶剂， 既节省了投资、占地，也降低了装置能耗。冷冻、真空、水溶液回收等系统与 轻质酮苯脱蜡脱油装置共用，充分利用现有生产和辅助设施，提高了负荷率， 降低能源消耗及损耗。同时也进一步优化了装置的平面布置和降低了工程投资。 装置的建成，充分依托了河南油田石蜡基原油的资源优势，可以提高微晶蜡产品 的市场占有率和市场竞争力。重质酮苯脱油装置的整体运行技术水平可以达到 国内同类装置的先进水平，经济效益能够大幅度提高。 关键词 优化重质酮苯脱油装置工艺流程工艺设计微晶蜡 资源优势经济效益 a b s t r a c t t h ec r u d eo i lf r o m n a n y a n g o i lf i e l dh a s 1 1 j g hp o t e n t i a l c o n t e n to f m i c r o c r y s t a l l i n ew a x ，w h i c hm a k e si tb e c o m et h eh i 曲q u a l i t yp e t r o l e u mw a xr a w m a t e r i a l a l lo fr a wm a t e r i a lb e i n gp r o c e s s e db yn a n y a n gw a xf i n ec h e m i c a lp l a n t c o m e sf r o mn a n y a n go i lf i e l d ，s ot h e r ea r en od i s a d v a n t a g es u c ha sc r u d eo i lm i x i n g r e f i n i n go rd i f f e r e n tc r u d eo i ls w i t c h i n gr e f i n i n gt oi n f l u e n c et h eq u a l i t ya n dt h ey i e l d o fl u b r i c a t i n go i la n dm i c r o c r y s t a l l i n ew a x t h u sc a ne n s u r et h ec o m p e t i t i v ea b i l i t yo f m i c r o c r y s t a l l i n e w a x s d e v e l o p i n g a n dp r o d u c t i o n ，a n dt h e n c o m p l e t e l y t a k e a d v a n t a g eo f t h er e s o u r c e ss u p e r i o r i t yo f n a n y a n gc r u d eo i lw h i c hc o n t a i n sh i g hw a x c o m p o s i t i o n ， b a s e do np r e s e n tp u b l i cs y s t e mo fl i g h tr a wm a t e r i a lm e kt o l u o lu n i t ，ah e a v y r a wm a t e r i a lm e kt o l u o lu n i tw i t ht w oo rt h r e ei s o t h e r m a lf i l t e r i n gs t a g e sw a s d e s i g n e dt op r o d u c em i c r o c r y s t a l l i n ew a xa n dp a t ha s p h a l tc o n c o c t i n gc o m p o n e n t f r o mf u r o le x t r a c t i n go i ls i m u l t a n e o u s l y t h ep r o c e s sf l o wa n dp l a n ed i s p o s a lo f h e a v yr a wm a t e r i a lm e kt o l u o lu n i ta n ds o l v e n tr e c o v e r ys y s t e mh a v e b e e n o p t i m i z e di nt h i sp r o j e c tt om e e tp r e s e n tp r o d u c t i o nd e m a n d ，m o r e o v e rt h e r es t i l li s s p a c el e f tt ob ee x t e n d e da n dd e v e l o p e d f u rt h ef u t u r e t h eu n i ti sm a i n l ym a d eu po f c r y s t a l l i n g ，f i l t r a t i n gs y s t e m ，s o l v e n tr e c o v e r ys y s t e m ，f r e e z i n gs y s t e ma n ds a f e t yg a s v a c u u i nc o m p r e s s i n gs y s t e me t c i ns o l v e n tr e c o v e r ys y s t e mi ti s 1 0 m p as t e a ma n d s t e a m g a sh a v eb e e nu s e di n s t e a do f h e a t e rt oh e a tu pt h es e c o n da f t e rb o r o ms o l v e n t t h a tn o to n l yi n v e s t m e n ta n dg r o u n dh a db e e ne c o n o m i z e db u ta l s ot h eu n i te n e r g y c o n s u m p t i o nh a db e e nr e d u c e d f r e e z i n gs y s t e m , v a c u u ms y s t e ma n ds o l v e n t r e c o v e r ys y s t e ma r es h a r e dw i t hl i g h tr a wm a t e r i a lm e k t o l u o ld e w a x i n ga n d d e o i l i n gu n i t s ，s om a n u f a c t u r ea n da s s i s t a n te s t a b l i s h m e n t sa r em a d ef u l lu s eo f , a l s o t h el o a do ft h eu n i th a sb e e ni m p r o v e d ，a n dt h eu n i te n e r g yc o n s u m p t i o na n dw a s t a g e h a sb e e nr e d u c e d ，a tt h es a m et i m et h ep l a n ed i s p o s a lo ft h eu n i t sh a v eb e e n o p t i m i z e da n dp r o j e c ti n v e s t m e n tw a sc u td o w n t h ec o n s t r u c t i o no ft h eh e a v yr a w m a t e r i a lm e kt o l u o lu n i td e p e n d e do nr e s o u r c e ss u p e r i o r i t yo fp a r a f f mb a s eo i li n h e n a no i lf i e l d ，t h em i c r o c r y s t a l l i n ew a xp r o d u c t ss h a r ea n dt h ec o m p e t i t i v ep o w e r i nt h em a r k e tm i g h te n h a n c e t h ew h o l eo p e r a t i n gt e c h n i c a ll e v e lo ft h eh e a v yr a w m a t e r i a lb u t a n o n e - t o l u e n ed e o i l e rm a yb et h ea d v a n c e do n ea m o n gt h es i m i l a r d o m e s t i cu n i t sa n dt h ee c o n o m i cb e n e f i t sc a nb ei m p r o v e dg r e a t l y k e y w o r d s ：o p t i m i z e d ，h e a v yr a wm a t e r i a lm e kt o l u o l t e c h n o l o g i c a ld e s i g n ，m i c r o c r y s t a l l i n ew a x ， e c o n o m i cb e n e f i t s u n i t ，p r o c e s sf l o w r e s o u r c es u p e r i o r i t y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁盗盘堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：勃杪慨字日期i f 年艿月循 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨注盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：爱仰 导师签名 券努够 签字臼期：莎歹年萝月莎日签字日期：o f 年g 月f0 日 天津大学工程硕= 学位论文 1 1 企业概况 第一章前言 南阳石蜡精细化工j ( 原名河南石油勘探局炼油厂) 始建于1 9 7 5 年，是针对 魏岗原油高含地蜡的特点，咀生产地蜡( 微晶蜡) 替代进口服务于国内军工产业， 以生产燃料产品服务于油田勘探开发建设为目的，由原国家燃化部批准建设的 燃料- 蜡产品型炼厂，当时规模为1 0 万吨年。“七五”期间，在南襄盆地泌阳凹 陷处发现了储量可观的稠油资源，经原石油部批准，油田与南阳石油化学工业 公司合资对稠油厂进行了改扩建( 2 0 0 1 年南阳石油化学工业公司撤股) ，实现了原 油一次加工能力由1 2 万屯年向6 2 万口屯年的改造。 近年来，为了充分发挥南阳原油高含蜡的资源优势，该厂提出了“利用资 源创特色，依靠特色求发展”的战略构想，并把发展方向定位在：以蜡为中心， 加快特种蜡的研制和开发，形成蜡系列产品，不断向下游产品扩展和延伸，走 精细化工发展之路，由燃料型向精细化工型转变，并于2 0 0 0 年正式更名为：南 阳石蜡精细化工厂。 1 2资源特点 南阳原油凝点3 5 c ，蜡含量2 4 7 8 。1 ，硫含量0 1 ，属低硫石蜡基原油。南 阳原油蜡含量高，特别是微晶蜻含量7 5 2 1 “，与大庆油微晶蜡含量0 6 川中 油微晶蜡含量2 相比，微晶蜡含量较高，是优质的石油蜡一微晶蜡生产原料。 此外，南阳石蜡精细化1 厂加工南阳原油，原油品种单一，不受原油混炼等因 素影响，如果是高含微晶蜡原油区块能够做到单采单输，南阳轻脱沥青油中8 0 号、8 5 号和9 0 号微晶蜡的潜含量分别为4 0 6 、2 2 7 和9 5 0 1 ，微晶蜡产品 收率最大可实现占原油3 个百分点，属全国最高，这为发挥原油高含蜡的资源 优势，生产微晶蜡提供了较好的条件。 1 3 微晶蜡基本特点阳3 微晶蜡的基本化学组成为带有一定支链度的正构烷烃，碳原子数n - 4 1 - - 5 0 ， 分子量较大，约5 8 0 7 0 0 ，熔点6 0 1 0 0 。c ，化学性质稳定。与石蜡相比，在 硬度( 针入度) 相同的情况下，微晶蜡的熔点和分子量高，折光指数、相对密度和 熔化后粘度都较大，收缩率和表面张力小。因此，石蜡抗张强度高、脆性大， 受力后易粉碎或断裂，而微晶蜡硬度小，柔韧性好，受力情况下倾向于塑性流 受力后易粉碎或断裂，而微晶蜡硬度小，柔韧性好，受力情况下倾向于塑性流 1 天津大学工程硕士学位论文 1 1企业概况 第一章前言 南阳石蜡精细化工厂( 原名河南石油勘探局炼油厂) 始建于1 9 7 5 年，是针对 魏岗原油高含地蜡的特点，以生产地蜡( 微晶蜡) 替代进口服务于国内军工产业， 以生产燃料产品服务于油田勘探开发建设为目的，由原国家燃化部批准建设的 燃料一蜡产品型炼厂，当时规模为1 0 万吨年。“七五”期间，在南襄盆地泌阳凹 陷处发现了储量可观的稠油资源，经原石油部批准，油田与南阳石油化学工业 公司合资对稠油厂进行了改扩建( 2 0 0 1 年南阳石油化学工业公司撤股) ，实现了原 油一次加工能力由1 2 万吨年向6 2 万吨年的改造。 近年来，为了充分发挥南阳原油高含蜡的资源优势，该厂提出了“利用资 源创特色，依靠特色求发展”的战略构想，并把发展方向定位在：以蜡为中心， 加快特种蜡的研制和开发，形成蜡系列产品，不断向下游产品扩展和延伸，走 精细化工发展之路，由燃料型向精细化工型转变，并于2 0 0 0 年正式更名为：南 阳石蜡精细化工厂。 1 2资源特点 南阳原油凝点3 5 。c ，蜡含量2 4 7 8 ”1 ，硫含量0 1 ，属低硫石蜡基原油。南 阳原油蜡含量高，特别是微晶蜡含量7 5 2 。1 ，与大庆油微晶蜡含量0 6 ，川中 油微晶蜡含量2 相比，微晶蜡含量较高，是优质的石油蜡一微晶蜡生产原料。 此外，南阳石蜡精细化工厂加工南阳原油，原油品种单一，不受原油混炼等因 素影响，如果是高含微晶蜡原油区块能够做到单采单输，南阳轻脱沥青油中8 0 号、8 5 号和9 0 号微晶蜡的潜含量分别为4 0 6 、2 2 7 和9 5 ”。，微晶蜡产品 收率最大可实现占原油3 个百分点”1 ，属全国最高，这为发挥原油高含蜡的资源 优势，生产微晶蜡提供了较好的条件。 1 3微晶蜡基本特点哺。 微晶蜡的基本化学组成为带有一定支链度的正构烷烃，碳原子数n = 4 1 5 0 ， 分子量较大，约5 8 0 7 0 0 ，熔点6 0 1 0 0 。c ，化学性质稳定。与石蜡相比，在 硬度( 针入度) 相同的情况下，微晶蜡的熔点和分子量高，折光指数、相对密度和 熔化后粘度都较大，收缩率和表面张力小。因此，石蜡抗张强度高、脆性大， 受力后易粉碎或断裂，而微晶蜡硬度小，柔韧性好，受力情况下倾向于塑性流 歪望查兰三矍翌主兰竺丝奎 苎= 兰萱童 动，延伸度大，挠性好。此外，微晶蜡还有对油品的凝胶强度大等特点。 1 4 微晶蜡主要用途 微晶蜡作为助剂可用于乳化炸药、橡胶助剂、热熔胶、文教用品( 蜡笔、橡 皮泥、蜡纸) 、医药、化妆品、食品及食品包装、油墨、润滑剂、涂料、上光、 纺线涂蜡、铸模、电子电器绝缘等方面哺3 。 1 4 1 橡胶防护 石油蜡在橡胶制品中用作物理防老剂已有很久的历史，这是因为石油蜡能 迁移到橡胶表面形成蜡膜，起到屏障臭氧、延缓橡胶臭氧氧化的作用。 1 4 2 作石蜡改质剂 向石蜡中添加少量微晶蜡，即可改变石蜡的晶型，改善石蜡的透水透湿性， 增加耐弯曲强度，提高塑性和挠性，从而使石蜡更适用于防水、防潮、铸模、 造纸等领域。 1 4 3在润滑脂中用作增稠剂 由于微晶蜡具有凝胶强度大、粘附性和防护性好等特点，因此它可制造数 种仪表用和密封用的润滑脂和凡士林增稠剂。 1 4 4在化妆品和医药方面 用微晶蜡与其它成份配制成的软膏、清凉油、润面膏、唇膏等质地细腻， 柔润性好。 1 4 5 电力、电子元器件哺1 在电器工业中，利用微晶蜡特性，可作封装调配物和涂层剂，如电容器中 电解质纸的浸渍，电池的密封层，电缆的绝缘纸的浸渍和电镀中金属表面没有 特殊要求的电镀掩蔽部分的涂料等。 1 4 6 在食品方面 在食品方面微晶蜡主要用作口香糖组分、食品涂料、牛奶纸盒、面包包装 纸涂层、纸质容器等。 1 4 7 在其它方面的应用 微晶蜡可作为衬里用于桶、纸箱；用于制造蜡纸；在纺织上用作纺线涂蜡； 用于复写纸、蜡笔、粘土、橡皮泥、热熔胶、钝感炸药、脱蜡助剂、上光剂等。 天津大学工程硕士学位论文 1 5 微晶蜡生产工艺现状 我国用各种高蜡原油的减渣油为原料，结合残渣润滑油的生产，经丙烷脱 沥青和溶剂精制后再经溶剂脱蜡脱油制取微晶蜡。微晶蜡的生产工艺与石蜡的 生产工艺相同。但脱沥青油分子量大，溶解度低，为了获取低含油的微晶蜡产 品，混合溶剂的组成需降低酮含量，同时由于渣油蜡的微晶结构，油蜡分离比 较困难，溶液粘度大，过滤速度慢。需采取比石蜡生产时较大的溶剂比。 1 6酮苯脱蜡脱油的原理 1 6 1 酮苯脱蜡脱油的目的”叫 酮苯脱蜡脱油的目的是从润滑油料中除去高熔点的蜡组份，降低油品的凝 固点，以满足润滑油在各种机械条件下的使用要求，同时生产原蜡为石蜡生产 提供原料。 1 6 2 脱蜡后油品性质的变化 蜡主要由正构烷烃组成，正构烷烃是烃类中相对密度小、粘度低、残炭小 而凝点最高；当把这些成分脱除后，去蜡油的凝点下降、相对密度升高、粘度 增大、残炭上升。一般情况下，在相同蜡深度下，油品由轻到重其脱蜡油的密 度、粘度、残炭的增大幅度依次增大。 它是利用丁酮一甲苯二元混合物对原料中的油、蜡具有不同的溶解能力和油 与蜡的熔点差，使原料在冷却过程中加入溶剂，降低了原料的粘度，增加了原 料的流动性，并给蜡的结晶创造了适宜的条件，使蜡形成均匀的结晶，便于用 过滤的方法将油蜡分离。分离后的滤液和蜡液，分别送至油蜡回收系统，利用 溶剂与油蜡的沸点差别，将溶剂进行回收使用，合格的油蜡分别送出装置。 1 6 3 溶剂脱蜡中溶剂的选择及作用 1 6 3 1 溶剂脱蜡中所用溶剂要具备的条件” 1 ) 选择性好，在脱蜡温度下对油的溶解能力大，对蜡的溶剂能力小。 2 ) 粘度小凝固点低，在脱蜡过程中能够降低原料的粘度和不至于凝固。 3 ) 无腐蚀无毒，不起化学反应不影响产品质量。 4 ) 沸点不应过高，其热容量和蒸发潜热要低，成本低，易取得和回收循环使用。 1 6 3 2 各溶剂在酮苯脱蜡脱油中的作用 1 ) 甲乙酮 选择性很强，对油有一定的溶解能力对蜡的溶解能力则很低，能使 天津大学工程硕士学位论文 第一章前言 蜡的晶体形成紧密的“聚集体”。混合溶剂中的甲乙酮含量增加，能够促 使蜡结晶成易过滤的晶体，从而提高过滤的速度，但由于甲乙酮比甲苯 的溶解能力低，因此混合溶剂中甲乙酮含量过大时，会降低油的收率。 正常生产中，一般控制甲乙酮含量在5 5 6 5 。 2 ) 甲苯： 在低温下对油的溶解能力比苯强，对蜡的溶解能力比苯差，选择性 优于苯。利用其溶解性，在脱油过程中，溶解蜡表面的油。 3 ) 混合溶剂的作用 ( 1 ) 预稀释作用：润滑油脱蜡的原料粘度较大，当温度降低时，粘度迅速增 加。由于粘度的增加阻碍了蜡分子的扩散而形成细小的结晶，增加过滤 阻力。加入足够混合溶剂以后将脱蜡油料的粘度降低，维持整个结晶过 程在降低粘度区域进行。总之来说，溶剂在脱蜡过程中基本作用是降低 脱蜡原料的粘度。 ( 2 ) 定向稀释的作用：溶剂对脱蜡原料的溶解稀释作用，只是对脱蜡原料中 的低凝固点组分而言，而对于石蜡则具有较小的溶解能力。如果石蜡在 溶剂中的溶解能力大，将有碍于从脱蜡原料中充分地分离出石蜡来。因 此，溶剂具有定向溶解作用。 ( 3 ) 改善结晶的作用：降低脱蜡原料的温度，油的粘度降低到某一数值后， 用溶剂稀释后可减小扩散的阻力，从而改善蜡的结晶，同时由于溶剂中 的极性组分的作用，有助于石蜡的晶粒集结成大颗粒的较紧密的聚集体。 1 7脱蜡后油品性质的变化 蜡主要由正构烷烃组成。正构烷烃是烃类中相对密度小、粘度低、残炭小 而凝点最高。当把这些成分脱除后，去蜡油的凝点下降、相对密度升高、粘度 增大、残炭上升。一般情况下，在相同蜡深度下，油品由轻到重其脱蜡油的密 度、粘度、残炭的增大幅度依次增大。 1 8微晶蜡生产装置及工艺现状 南阳石蜡精细化工厂经过多年的发展，目前形成了具有燃料油、润滑油、 石油蜡等生产系统。润滑油蜡系统包括丙烷脱沥青、糠醛精制、酮苯脱蜡 脱油、润滑油白土精制、润滑油调合及包装，蜡白土精制及蜡成型等装置。2 0 0 1 年集团公司批准微晶蜡原料挖潜工程实施后，将原1 5 万吨，年的丁烷脱沥青装置 改造为1 8 万吨年的丙烷脱沥青装置，实现了全部减渣进丙烷脱沥青装置生产微 晶料、催化料及道路沥青料。其中微晶蜡原料最大处理能力由1 万吨年提高至 4 天津大学工程硕士学位论文 4 2 8 了j 吨年。 为了充分发挥南阳原油含蜡量高的资源优势，南阳石蜡精细化工厂提出了 “利用资源创特色、依靠特色创发展”的企业发展战略，把企业发展方向和效 益增长点定位在增产特色蜡产品上，以蜡产品为中心，加快特种蜡产品的研制 开发，向下游产品扩展和延伸，走石蜡精细化工发展的产品结构调整之路。加 工南阳原油生产微晶蜡收率属全国最高，有利于实施同时生产光亮油及微晶蜡 等高附加值产品，降低其生产成本，保证微晶蜡开发生产的竞争力，充分发挥 原油含蜡高的资源优势。消除润滑油一蜡系统酮苯瓶颈，拟依托现轻质酮苯装 置的公用系统，新新建一套重质酮苯脱油装置，加工重质原料轻脱油生产微晶 蜡，顺利完成南阳石蜡精细化工厂向蜡精细化工厂转型的目标。 现有微晶蜡生产采用国内自行开发技术，其工艺流程为：减渣经丙烷脱沥青 装置生产出轻脱沥青油( 作为微晶蜡生产原料) ，酮苯脱蜡脱油装置后，进入白土 精制装置、然后成型、包装。 1 9微晶蜡生产与经营情况 南阳精细化工厂从1 9 8 2 年开始生产微晶蜡，经过2 0 年的生产实践、技术 开发，在国内微晶蜡生产方面具有一定的经验和优势。他们开发并成功生产出 9 0 # 微晶蜡，填补了国内生产空白并占据了一定的市场。河南时石蜡精细化工厂 微晶蜡生产主要以8 5 # 产品为主，其次为8 0 # 产品，同时根据市场需求生产9 0 # 产品。近年来该厂微晶蜡产品产量逐年增加，详见表1 1 。 表1 - 1近年南阳石蜡精细化工厂微晶蜡产品产量 t a b l e1 - 1 m i c r o c r y s t a lw a xo u t p u to fn a n y a n gw a x f i n ec h e m i c a lp l a n ti n r e c e n ty e a r s * 2 0 0 2 年丙烷脱沥青装鬣改造，微晶蜡生产缺乏原料，微晶蜡减产。 天津大学工程硕士学位论文 第一章 前言 1 1 0 微晶蜡市场分析 1 1 0 1 国外微晶蜡市场概况 1 1 0 1 1 生产能力 目前全世界石蜡年耗量3 5 0 0 万吨，微晶蜡目前消费量占石蜡消费量的1 1 1 8 ，美国微晶蜡消耗量最大接近l o 万吨年。据专家预测微晶蜡与石蜡的 合理消费比例应为l ：1 0 ，一预计今后几年微晶蜡需求量将以每年2 - - 3 的速度递增 i s o 仅美国和日本每年就需进口6 万7 万吨，目前世界上主要生 产微晶蜡的国家有美国、巴西英国、法国、德国、俄罗斯、捷克荷兰、西班 牙、埃及、日本、中国等“。由于国外适合于生产微晶蜡的资源缺乏，专家预 言，2 l 世纪的前期将是石蜡基原油走俏的年代，美国、中东等地所产的原油是 贫蜡原油，因而北美、欧洲原有的石蜡及润滑油装置纷纷停工。润滑油生产改 用加氢异构脱蜡工艺，世界微晶蜡将出现地区性的减产和短缺。 1 1 0 1 2 消费概况 1 9 9 9 年世界主要国家和地区石油蜡消费为：美国1 2 0 万吨，西欧5 8 万吨， 日本6 8 万吨。其中美国微晶蜡消费量最大约1 0 万吨，日本消费约1 万吨，法 国消费约0 , 7 万吨。1 9 9 9 年世界微晶蜡消费构成为包装占2 8 ，化妆、医药占 1 8 ，粘合剂占1 0 ，蜡烛占1 0 ，塑料占8 、橡胶占7 ，其它占1 9 ( 如 图1 1 所示) 。 图1 1 世界微晶蜡消费结构 f i g 1 - 1 w o r l d w i d ec o n s u m p t i o np a t t e r no f m l c r o c r y s t a lw a x 据估计在美国、西欧、日本石蜡总产量、销售量及消费量中，特种蜡一般占 2 5 3 5 ；微晶蜡作为石蜡品质改进剂，在特种蜡中所占比例一般为2 0 - 3 0 。由 于微晶蜡的不可替代性以及良好的应用前景，未来几年世界微晶蜡消费市场将 以2 3 的速率增长。 天津大学工程硕士学位论文 1 1 0 2 国内微晶蜡市场 1 1 0 2 1 我国微晶蜡生产状况 目前我国国内石蜡的年需求量大约是7 0 0k t ，微晶蜡的年需求量仅为1 3h 左右，按国际微晶蜡与石蜡平均消费比例1 ：1 0 推算，微晶蜡将来的需求量将 十分可观。预计2 0 0 5 年微晶蜡消费量将比2 0 0 1 年增长1 5 。“” 我国微晶蜡生产企业共有五家，生产能力为1 1 2 万吨，由于资源限制，2 0 0 0 年实际产量为3 0 8 3 吨，开工率分别为2 7 5 。微晶蜡生产企业主要是南充炼油 厂、南阳石蜡精细化工厂、锦西炼化总厂、荆门炼油厂和独山子炼油厂。2 0 0 0 年除南充炼油厂开工率相对较高外，其它企业的微晶蜡生产装置开工率较低， 国内市场开发不好，一方面国内装置开工率不足，另一方面每年需要进口相当 数量的微晶蜡。2 0 0 0 2 0 0 1 年我国微晶蜡企业生产情况见表1 2 。 2 0 0 1 年微晶蜡装置开工率为4 3 ，微晶蜡产量5 8 7 0 吨，主要品种为7 0 # 、 7 5 # 和8 0 # 产品，8 5 # 产品几乎全部由南阳石蜡精细化工厂生产，其余几家工厂由 于受资源限制，不能生产市场需求量较大的8 5 # 微晶蜡以及代表微晶蜡最高水平 的9 0 # 微晶蜡。另外，因微晶蜡生产的阶段性及国内市场品种不全、供货不足、 质量满足要求等，只能依靠进口或代用品满足下游需求。 表1 22 0 0 0 2 0 0 1 年我国微晶蜡生产装置概况“5 t a b l e1 - 2g e n e r a ls i t u a t i o no fc h i n am i c r o c r y s t a lw a l tp r o d u c t i o nu n i t s i n2 0 0 0 2 0 0 1 1 1 0 2 2 我国微晶蜡进出口状况分析 近年来随着国外公司如霍尼威尔、莱茵公司等世界特种蜡生产基地在中国 天津大学工程硕士学位论文 第一章 前言 落户，原料本土化增加，i 司i e - 其科学用蜡、蜡产品专用化的市场概念也促进了 国内用户的观念转变，国内微晶蜡需求量逐年增长，微晶蜡进口量不断增加， 1 9 9 9 2 0 0 2 年国内微晶蜡进出口情况见表1 - 3 。 表1 3 1 9 9 9 2 0 0 2 年我国微晶蜡进出口情况“5 t a b l e1 - 3 i m p o r ta n de x p o r ts i t u a t i o no fc h i n am i c r o c r y s t a lw a xi n 1 9 9 9 2 0 0 2 2 0 0 2 年我国微晶蜡进口量达到3 3 8 6 7 吨，主要来自西班牙、法国、德国、 美国、日本等。上述5 国家微晶蜡合计进口量为2 8 3 8 7 吨，分别占进口总量的 2 0 1 、1 8 5 、1 7 2 、1 6 和1 2 ，其余来自1 7 个国家或地区的进口微晶蜡 只占总量的1 6 2 。在主要进口5 国家中，来自德国的微晶蜡价格最高为1 3 1 8 5 美元吨，日本最低为1 0 4 6 美元吨，西班牙、法国及美国所进口的微晶蜡价格 则分别为11 5 6 4 美元吨、11 5 4 5 美元吨和11 6 2 2 美元吨。 进i = 1 微晶蜡产品平均价格1 2 2 6 5 美元吨( 不包括关税等) ，折人民币约 1 0 4 2 5 6 元( 按1 美元= 8 5 元) ，远高于同期国内市场微晶蜡价格。进口数量约 占全国在消费量的4 0 以上。这些进口产品主要应用于食品及化妆品等对微晶 蜡消费质量要求较高的产业，目前国内微晶蜡无论从数量上还是从质量上均不 能满足相关产业需求。由此，对国内微晶蜡生产提出了提升质量的要求，以及 替代进口的市场空间与所得到的丰厚回报的市场前景。 2 0 0 2 年我国微晶蜡出口6 2 7 吨，是上一年出口量的7 8 倍。出口详情如表 卜3 所示。我国微晶蜡主要出口单位有抚顺石化研究院、南阳石蜡精细化工厂、 荆门石化总厂等，由于各厂所拥有的微晶蜡精制手段不同，因此所出口的产品 质量上有一定差距，出口价格有所不同。从表中看，出口微晶蜡平均价格为4 7 0 9 美元吨，最高价格为1 2 0 0 美元吨，最低价格为3 2 9 4 美元吨。1 2 0 0 美元 吨的微晶蜡是抚顺石化研究院高压1 6 0 m p a 加氯精制后的产品，其质量经过认证 天津大学工程硕士学位论文 与进口产品质量基本相同；3 2 9 4 美元吨与5 5 0 美元吨的产品估计是含有微晶 蜡、有待进一步加工的微晶蜡浓度有所不同的原料：荆门石化总厂微晶蜡生产 具有中压加氢装置，其产品质量高于没有加氢手段的南阳南阳石蜡精细化工厂， 两家出口产品价格差为2 l o 美元吨。 我国近年微晶蜡出口有较大幅度的提高，可以预计随着我国微晶蜡产量增 加，生产手段完善，特别是产品质量提高，微晶蜡出口将不断增加，其出口去 向也将转向贫蜡的、石蜡装置减少的北美、欧洲等发达国家以及贫蜡的中东地 区等，以补充由于微晶蜡减产所造成的短缺。可以预计未来出口微晶蜡的价格 也将由于质量的提高而较大幅度提高。 1 1 0 3 微晶蜡消费状况分析 微晶蜡以其独特的性质，在我国主要用于生产橡胶防护蜡、乳化炸药、电 子电器元件用蜡、热熔胶、养蜂、工艺蜡烛、文教用品及医药、食品包装、化 妆品、油墨等领域。2 0 0 1 年我国微晶蜡表观消费量8 3 1 5 吨，表观消费结构如下： 图1 - 2 我国微晶蜡消费结构 f i g 1 2c o n s u m p t i o np a t t e r no fc h i n am i c r o c r y s t a lw a x 其中食品及医药行业消费微晶蜡占3 1 7 , ，橡胶防护蜡占1 6 ，蜂础蜡1 3 ， 热熔胶6 ，乳化炸药蜡9 6 ，工艺文教用品5 ，上光蜡2 ，其它1 7 。见图 l 一2 。 1 1 0 4 我国微晶蜡供需分析与预测 根据微晶蜡在建装置情况估计， 万吨年。考虑原料限制等因素影响 产量将达到1 3 万吨左右。 到2 0 0 5 年我国微晶蜡生产能力将达到2 5 6 如果微晶蜡装置开工率达到5 0 ，则国内 据专家和有关部门估计，未来几年我国微晶蜡市场消费仍将呈现增长趋势 天津大学工程硕士学位论文第一章前言 在2 0 0 1 2 0 0 5 年期间国内微晶蜡消费量增长率为1 5 ，微晶蜡下游产品的发展前 景看好，预计到2 0 0 5 年橡胶行业、养蜂业、乳化炸药、食品行业对微晶蜡需求 将分别达到5 5 0 0 、1 5 0 0 、1 4 0 0 、3 2 0 0 吨，其它行业对微晶蜡的需求达到2 9 0 0 吨，届时全国微晶蜡需求将达到1 4 5 万吨。此外，微晶蜡在热溶胶和电子封固 等行业中使用一定数量的代用品聚乙烯蜡，如果考虑微晶蜡潜在市场开发成功 则需求量将达到2 万吨，微晶蜡仍需要进口。 微晶蜡潜在市场分析：目前国内微晶蜡潜在市场较大，这部分市场主要是 靠进口微晶蜡和聚乙烯蜡、e v a 与石蜡的调合产品来弥补。据统计，上海每年 进口以微晶蜡为主要成份的终端产品约7 0 0 1 0 0 0 吨，如中美合资上海西艾爱电 子有限公司每年进口滤波器专用封固蜡达3 0 0 盹。上海三家聚乙烯蜡生产企业 年产量在1 0 0 0 1 5 0 0 吨，全国聚乙烯蜡的产量在2 0 0 0 吨左右，另外我国每年进 口聚乙烯蜡6 0 0 1 0 0 0 吨左右。2 0 0 1 年我国进口微晶蜡及代用品品种、数量和价 格如表1 - 4 。 表1 - 4微晶蜡潜在市场 t a b l ei - 4p o t e n t i a lm a r k e td e m a n ds i t u a t i o nt om i c r o c r y s t a lw a x 代用品由于性能缺陷突出，其韧性及光泽性差、粘度太大、抗氧化能力弱 等方面，限制了它的应用范围和用量，也为微晶蜡占据该部分市场提供的条件。 此外代用品e v a 耐候性较好，但价格较高。估计微晶蜡代用品的部分市场将会 由于微晶蜡产量上升和质量提高而被微晶蜡取代。 另外，由于石油蜡的可降解性，使它比其它替代品具备更优越的环保性能， 随着环保要求的日益提高，微晶蜡的需求量将稳中有升，估计微晶蜡在包装、 医药、餐饮等行业具有广泛的应用前景，微晶蜡市场前景看好。 一1 0 天津大学工程硕士学位论文 综上所述，国内微晶蜡生产不仅有一定的市场空间，而且也有效益空间。 1 1 1 小结 根据上述市场研究结果，结合南阳石蜡精细化工厂生产微晶蜡的各种优势 与经验，微晶蜡生产调整与发展应充分利用原料、装置等资源和条件，对微晶 蜡产品精耕细作，提高产品质量，向下游产品扩展和延伸，提高产品附加值， 克服存在的问题和不足，实现产品结构调整，做大做精特色蜡产品，使企业成 为国内石蜡、微晶蜡等基础蜡以及特种蜡生产基地。 增产微晶蜡改造工程重质酮苯脱油装置的实施可使精蜡厂实现石蜡、微 晶蜡等基础蜡及特种蜡、专用蜡、凡士林等特色产品系列化、规模化生产，成 为年产能力达1 万吨全国最大的微晶蜡生产基地。该装置的建成，不仅是 实现精蜡厂特色发展战略的基础，而且消除了润滑油蜡系统因酮苯脱蜡脱 油装置加工能力不足的瓶颈，最大限度地增产了石蜡、微晶蜡、光亮油等高附 加值特色产品。 天津大学工程硕士学位论文 第二章文献综述 2 1润滑油脱蜡的方法 第二章文献综述 2 1 1 结晶脱蜡 结晶脱蜡是根据原料油中的蜡，在低温下能够从溶液中结晶析出的性质， 通过过滤除去已析出的蜡，使润滑油凝点降低的过程，属于这类的有冷榨脱蜡、 溶剂脱蜡。冷榨脱蜡适用于低粘度润滑油，而溶剂脱蜡适用于不同粘度的各种 润滑油，溶剂脱蜡的深度可达一3 0 以下。 2 1 2 尿素脱蜡副 尿素脱蜡是根据尿素与直链烷烃即低分子石蜡在2 0 - - 3 5 。c 下生成固体络合 物，然后用过滤的方法将固体络合物与油分开，从而使油品的凝点得到降低。 此法只适用于煤油、柴油、轻质润滑油料。脱蜡凝点可达到一6 2 。国内外尿素 脱蜡的方法可分为3 种类型：溶液尿素一过滤型：固体尿素一过滤型；溶液尿 素一沉降型。这三种方法，我国分别在南充炼油厂、兰州炼油厂、锦西炼化总 厂建立。 2 1 3 催化脱蜡n ” 传统的润滑油溶剂脱蜡工艺复杂， 油品比较困难。因此，自6 0 年代以来， 艺研究工作。 投资多，低温冷冻费用高，生产低凝点 国外许多公司开展了润滑油催化脱蜡工 催化脱蜡是采用分子筛催化剂，其孔径只能允许润滑油馏份中的正构烷烃 和少侧链烷烃进入孔道，并与催化剂密切接触，进而发生选择性裂化，达到润 滑油脱蜡降凝的目的。 2 1 。4 异构脱蜡口们 加氢异构脱蜡是生产i i 类润滑油基础油的一项新技术，与溶剂脱蜡和 催化脱蜡工艺相比。其润滑油基础油收率高、粘温性能好。异构脱蜡技术是美 国雪佛龙公司在9 0 年代初研究开发的，目前是作为生产高档润滑油基础油的重 要生产工艺。 天津大学工程硕士学位论文 2 2 溶剂脱蜡的发展概况 2 3 1 国际溶剂脱蜡的发展 随着石油用于润滑油的需要提出了脱蜡的要求。人们采用的第一个脱蜡办 法是冷冻沉降法，让冬季冷却的原料油在罐中生成蜡的结晶，这种结晶沉降在 罐底，可取得上层含蜡较少的低凝点油。这种脱蜡法后来发展为冷榨脱蜡。即 将原料油放入设备内用冷冻剂冷却代替天然冷冻，用压榨过滤代替自然沉降。 随着生产的发展，人们需要粘度较高的润滑油。生产这种润滑油，由于原 料油粘度比较大，就不能用上述的脱蜡方法。于是人们又在生产实践中寻找新 的途径，后来人们发现，粘度高的润滑油料，加入粘度低的溶剂进行稀释后， 蜡的结晶颗粒增大，过滤介质的粘度降低，含油溶剂是以蜡易于分离，于是出 现了溶剂脱蜡。1 9 2 7 年美国建立了世界上第一套溶剂脱蜡装置，使用的溶剂是 丙酮和苯的混合溶剂，蜡的分离采用了回转式过滤机。以后的改进是以丁酮代 替丙酮、甲苯代替苯，这就是德士古专利的溶剂脱蜡过程，是现代用得最广泛 的脱蜡工艺。 酮苯脱蜡还发展了使用甲基丙基酮、甲基丁基酮、甲乙基酮、甲基异丁基 酮为溶剂的脱蜡工艺。这种工艺由于用了1 0 0 的酮，脱蜡温差最小，但高酮溶 剂的分子量大，粘度增加，过滤困难。 在酮法溶剂脱蜡发展的同时，还发展了其他的溶剂脱蜡法。1 9 3 0 年出现了 用二氯甲烷与苯的混合溶剂的巴利索过程进行脱蜡；6 0 年代德国采用二氯乙烷 与二氯甲烷混合溶剂的笛麦过程。但由于这两种过程的溶剂具有麻醉性和毒性、 腐蚀性等问题，进而限制了它们的发展。1 9 3 2 年还出现了丙烷脱蜡，蜡结晶颗 粒大，过滤速度快。但由于丙烷对油、蜡的溶解度都很大，故脱蜡温差达2 0 ， 因而也限制了它的发展。为了缩小脱蜡温差，1 9 7 4 年出现了丙烷一丙烯法脱蜡， 但迄今为止只有一套装置。 为了克服酮苯脱蜡工艺中，套管结晶器内冷却速度不均匀，结晶破裂，形 成二次晶核、晶粒尺寸宽等缺点，埃克森研究发展公司在6 0 7 0 年代发展了一 种新型设备一一稀冷塔。世界上第一套稀冷脱蜡工业化装置于1 9 7 4 年投产。但 它不适合用于高含蜡原料油，因为这部分原料油结晶颗粒大，不需要用稀冷塔 来改善结晶，用了反而会造成冷冻费用上升。限制了它的应用范围。 自1 9 2 7 年溶剂脱蜡工艺出现以来，到目前为止，溶剂脱蜡仍然是最常用的 工艺，所用溶剂主要是丁酮一甲苯。 天津大学工程硕士学位论文 第= 章文献综述 2 _ 3 _ 2 我国溶剂脱蜡的发展 我国第一套溶剂脱蜡装置于1 9 5 4 年在大连石化公司炼油厂建成投产，采用 溶剂为丙酮一苯一甲苯，后来在上海、兰州、锦西、北京、茂名、大连、独山 子、玉门、南充、南阳、抚顺、大庆、克拉玛依、荆门、济南等地相继建成了 润滑油脱蜡装置。脱蜡溶剂已从1 9 7 7 年逐步改为丁酮一甲苯溶剂，现已广泛使 用。在工艺技术上开发了稀释点后移，多效蒸发，溶剂干燥，蜡膏冷量利用， 稀冷脱蜡，滤液循环等新工艺。由于这些新工艺的改进和操作水平的提高，脱 蜡装置的能耗、溶剂消耗大幅下降。 近年来抚顺石油化工研究还开发了m e l ( _ m t b e 脱蜡工艺，工艺研究表明， m t b e 的性质满足溶剂脱蜡过程对脱蜡溶剂的要求，5 0 0 n 料m e k m t b e 脱蜡滤速 较m e k t o l 脱蜡提高2 8 9 。 2 3 酮苯脱蜡脱油装置新工艺和新设备 2 3 1 酮苯脱蜡脱油新工艺 2 3 1 1 热处理工艺的运用” 处理重质润滑油料一般采用热处理工艺，好处是可以熔化原料中已形成的 晶核，使其在控制的条件下重新结晶，形成较理想的结晶状态。温度控制的原 则是比原料的熔点赂高。太高则加重冷冻负荷，太低又达不到热处理的目的。 目前，一般将脱油原料加热器出口温度控制在7 0 c 左右。 2 3 1 2 二段过滤和滤液循环。” 二段过滤和滤液循环是国外8 0 年代发展起来的新工艺。所谓二段过滤就是 将一段蜡膏过滤后的用新鲜溶剂稀释，在一定的设备( 如日本流程中的冷冻套 管结晶器) 中，充分混合，浆化并控制温度，保持二段过滤温度与一段过滤温 度相等。二段过滤时，所得滤液中含溶剂量大，全部返回结晶系统，以多点稀 释方式加入。每一点稀释时还要补充恰当的新溶剂，控制稀释用量、稀释温度 与稀释液组成。 这种工艺提高了溶剂的利用率。本工艺先用含油溶剂一二段含油滤液稀释， 从而使溶剂稀释比降低，节能3 7 6 2 ，油收率提高3 4 。 上述工