（化学工程专业论文）重质酮苯脱油的工艺优化.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微晶蜡产品收率最大占 原油1 ，6 5 个百分点，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。 本文详细分析了南阳石蜡精细化工厂微晶蜡生产市场前景及重要 意义，总结了重质酮苯脱油装置生产不同原料的现状与效果，认真研 究了重质酮苯脱油装置在生产中存在的问题，提出了工艺优化及技术 改进方案。通过技术改造，对水回收系统进行优化改造，解决系统带 水对操作的影响，改善了微晶蜡的结晶效果，提高了操作平稳率；应 用流程模拟与夹点技术对蜡下油、蜡回收系统的换热流程进行优化， 提高系统的热回收利用率，节约了大量能源，降低了生产成本；采用 闭环优化控制系统对结晶系统的溶剂比进行跟踪优化，提高了装置运 行的可靠性和经济性，产品质量和产品收率得到有效提高，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：酮苯脱油微晶蜡啦术能源优化 a b s t r a c t t h ec r u d eo i lf r o mn a n y a n go i lf i e l di so fh i g hm i c r o c r y s t a l l i n e w a x ，s oi ti st h eh i g hq u a l i t yp e t r o l e u mw a xr a wm a t e r i a lt h en a n y a n g w a xf i n ec h e m i c a lp l a n tp r o c e s s e st h ec r u d eo i l ，s i n c et h ec r u d eo i li s s i m p l e ，t h e r ea r en os u c hd i s a d v a n t a g ea sc r u d eo i lm i xi n gr e f i n i n go r d 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 e r e c e i v i n gr a t eo 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 er e c e i v i n g r a t eo fm i c r o c r y s t a l l i n e ，m a yt o po u ta t1 6 5p e r c e n t a g ep o i n ti nt h e c r u d eo i l ，i sh i g h e s ti nc h i n a i ti sg o o df o rp r o d u c i n gh i g ha d d e dv a l u e p r o d u c t ss u c ha sp o l i s h i n go i la n dm i c r o c r y s t a l l i n ew a x a tt h es a m et i m e a n di tm a yr e d u c et h ep r o d u c t i o nc o s t ，t h u se n s u r et h a tm i c r o c r y s t a l i l n e w a xi sf i l l e dw i t hc o m p e t i t i v ep o w e rt od e v e l o pa n dp r o d u c e a n de x p l o i t h i g hw a xc r u d eo i la d v a n t a g e s ，t h er e s o u r c e ss u p e r i o r i t yf r o mn a n y a n g o i lf i e l d ，t ot h ef u l l t h i sa r t i c l ea n a l y s e st h em a r k e tp r o s p e c ta n dt h es i g n i f i c a n c eo ft h e m i c r o c r y s t a l l i n ef r o mn a n y a n gw a xf i n ec h e m i c a lp l a n ti nd e t a i ls a n d s u m m a r i z e st h ep r e s e n ts i t u a t i o na n dt h ee f f e c to nt h eh e a v yr a wm a t e r i a l b u t a n o n e t o l u e n ed a o i l e rw h e ni ta r ed e a l i n gw i t hd i f f e r e n tr a w m a t e r i a l s ，i t a l s os t u d i e st h ep r o b l e mo ft h e h e a v yr a w m a t e r i a l b u t a n o n e t o l u e n ed e o i l e ri np r a c t i c ea n dp r o p o s e st h e t e c h n i q u e o p t i m i z a t i o na n dt h et e c h n o l o g i c a li n n o v a t i o np l a n t h r o u g ht h e t e c h n o l o g i c a li n n o v a t i o nt h ew a t e rr e c o v e r ys y s t e mh a so p t i m i z e da n d t h ep r o b l e mh a ss o l v e dt h a tt h ew a t e ri nt h es y s t e mi n f l u e n c eo nt h e o p e r a t i o n a sar e s u l t ，t h ec r y s t a l l i z a t i o ne f f e c to ft h em i c r o c r y s t a l l i n e w a xh a si m p r o v e d ，t h eo p e r a t i o ns t e a d yr a t eh a se n h a n c e d t h ep r o c e s s o p t i m i z a t i o n c a r r i e do nt h ef o o t so i ia n dt h ew a xr e c o v e r y s y s t e m s t r a n s f e rh e a tf l o wa f t e ra p p l y i n gt h ef l o ws i m u l a t i o na n dt h ec l a m p s t e c h n o l o g yh a se n h a n c e dt h es y s t e mh e a tr e c o v e r yu s ef a c t o r ，s a v e dg r e a t e n e r g yr e s o u r c e sa n dr e d u c e dt h ep r o d u c t i o nc o s t u s i n gt h ec l o s e dl o o p o p t i m i z a t i o nc o n t r o ls y s t e mt ot r a c ka n do p t i m i z et h es o l v e n tr a t i oi nt h e c r y s t a l l i z a t i o ns y s t e mt h eo p e r a t i n gr e l i a b i l i t ya n dt h ee f f i c i e n c yo ft h e u n i th a v eb e e ne n h a n c e d ；t h ep r o d u c tq u a l i t ya n dp r o d u c tr e c e i v i n gr a t e h a v ei n c r e a s e de f f e c t i v e l y ，a l s ot 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 e a n dt h ec o m p e t i t i v ep o w e ri nt h em a r k e tm i g h te n h a n c e t h ew h o l e o 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 wm a t e r i a lb u t a n o n e - t o l u e n e d 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 rd o m e s t i cu n i t sa n d t 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 yw o r d s ：h e a v y r a wm a t e r i a l b u t a n o n e - t o l u e n ed e o i l e r m i c r o c r y s t a l i i n ew a x ，t e c h n o l o g y ，e n e r g yr e s o u r c e s ，o p t i m i z a t i o n 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 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得垂注盘 生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己在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。 学位论文作者签名蔫i 斋i 红字胁：州年。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨宣盘鲎 有关保留、使用学位论文 的规定。特授权苤鲞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) 学位论文作者娩劳砌2 瓢签名 概氛 签字日期；2 0 0 5 年6 月2 0 日签字日期：2 0 0 5 年6 月2 0 日 天津大学工程硕士学位论文 前言 前言 据统计，世界石蜡产量3 5 0 万吨年，其中中国1 4 0 万吨年( 出口7 0 万吨年) ， 中国是世界石蜡生产和出口最多的国家。世界微晶蜡需求量3 5 万吨年，缺口较大， 价格高昂。造成供需矛盾的主要原因是：世界上许多地区缺乏适合生产微晶蜡的原油， 随着世界石蜡基原油减产及国内外大量建设加氢异构脱蜡装置，蜡组分变为高档润滑 油，将使蜡产量不断下降，专家预言，2 1 世纪的前期将是石蜡基原油走俏的年代。我 国加入w t o 后，可享受w t 0 成员国关税减让、逐步取消关税壁垒的权利，将进一步增 加我国石蜡、微晶蜡出口竞争力，因此蜡产品已列为国家“十五”规划重点发展产品， 同时集团公司也将其列为产品结构调整的高附加值产品之一。与此同时，国内炼厂因 加工原油种类多，且同时适合于生产微晶蜡、光亮油的原油少，生产协调及操作难度 大，因此轻脱油加工少，目前每年产微晶蜡0 3 _ o 6 万吨，进口微晶蜡0 2 - o 2 5 万吨， 进口价1 3 0 0 - 1 4 0 0 美元吨；光亮油进1 3 约4 万吨年( 2 0 0 0 年4 2 万吨，2 0 0 1 年4 万 吨) ，其中长城润滑油公司年进口1 万吨，进口价6 0 0 美元吨，国内市场销售价 4 9 0 0 - 5 1 0 0 元吨。 南阳原油凝点3 5 c ，含蜡量2 4 7 8 ，微晶蜡潜含量3 4 5 ( 大庆油0 6 ，川中油 2 ) ，硫含量7 5 0 p p m ，属低疏石蜡基原油，蜡含量高，尤其是微晶蜡潜含量高，是优 质石油蜡原料。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，微晶蜡产品收率最大占原油1 6 5 个百分点，属 全国最高，利于实施同时生产光亮油及微晶蜡等高附加值产品，降f 氐其生产成本，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。 如何发挥重质酮苯装置的整体优势，提高装置生产经济运行的科技含量，刚氐能 源及化工原材料消耗，实现经济效益最大化，是我们当前必须认真研究的关键课题。 天津大学工程硕士学位论文 第一章文献综述 1 1 重质酮苯装置简介 1 1 1 酮苯脱油的原理 它是利用丁酉卜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， 并给蜡的结晶铷造了适宜的条件，使蜡形成均匀的结晶，便于用过滤的方结将浦蜡分 离。分离后的滤液和蜡膏，分别送至油、蜡回收系统，利用溶剂与油、蜡的沸点差别， 将溶剂进行回收循环使用，合格的油蜡分别送出装置“。 1 1 2 各溶剂在酮苯脱蜡中的性质与作用 丁酮又称甲基乙基酮或甲乙酮，简称岫( 。无色，透明液体，易燃，有丙目目气味， 密度0 。8 0 6 1 ，溶于水、乙醇、乙醚、苯、巍仿、油类等，蒸气与空气形成爆炸性混合 物。主要作为硝酸纤维索、乙烯基树脂和涂料等的溶剂，也用于制润滑油的脱腊剂等。 由仲丁醇经催化脱氢或选择氧化，或由丁烯在钯催化剂存在下经液相氧f 断礁0 得。 丁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，能使蜡的晶体 形成紧密的“聚集体”。棍合溶剂中的丁酮含量增加，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丁酮比甲苯的溶解能力低，因i 啪台溶剂中丁酮含量过 大时，会降低油的收率。正常生产中，加工轻脱油时，溶剂妇成酮含量4 5 5 0 ，加 工糠醛抽出油时为5 5 6 5 。 甲苯是种无色透明液体，易流动、易挥发、高度易燃，密度0 8 6 6 ，不溶于水、 易溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等。其气味与苯相似，有麻醉性及毒性，不溶于丙酮、 二硫化碳和粗汽油中。化学性质与苯相似，蒸气与空气形成爆炸性混合物。用于制造 糖精、染料、药物等炸药等并可作为溶剂使用。由煤焦油的轻油部分或催化重整轻 汽油馏分制得。 甲苯在低搞下对油的溶解能力比苯强对蜡的溶解能力比苯差“3 。 1 1 3 1 予稀释作用 润滑油脱蜡的原料粘度较大，当温度刚氐时，粘度迅速增加。由于枯度的增加阻 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 油料的粘度嘲氐，维持整个结晶过程利氏粘度区域进行。总之，溶剂在脱蜡过程中基 油料的粘度嘲氏，维持整个结晶过程在f 氏粘度区域进行。总之，溶剂在脱蜡过程中基 天津大学工程硕士学位论文第一章文献综述 1 1 重质酮苯装置简介 1 1 1 酮苯脱油的原理 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i 据中加入溶剂，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。分离后的滤液和蜡膏，分别送至油、蜡回收系统，利用溶剂与油、蜡的沸点差别， 将溶象隧行回收循环使用，合格的油蜡分别送出装置“3 。 1 1 2 各溶剂在圊日苯脱蜡中的性质与作用 丁酮又称甲基乙基酮或甲乙酮，简称洄( 。无色，透明液体，易燃，有丙目日气味， 密度08 0 6 1 ，溶于水、乙醇、乙醚、苯、氯仿、油类等，蒸气与空气形成爆炸性混合 物。主要作为硝酸纤维素、乙烯基树脂和涂料等的溶剂，也用于制润滑油的脱腊剂等。 由伸丁醇经催化脱氢或选择氧化，或由丁烯在钯催化剂存在下经液相氧化而制得。 丁酮选择性很强，对油有一定的溶解能力对蜡的溶解能力则很低，能使蜡的晶体 形成紧密的“聚集体”。混合溶剂中的丁酮含量增加，能够促使蜡结晶成易过滤的晶体， 从而提高过滤的速度，但由于丁酮比甲苯的溶解能力低，因此混合溶剂中丁酮含量过 大时，会降低油的收率。正常生产中，加工轻脱油时，溶剂组成酮含量4 5 5 0 ，加 工糠醛抽出油时为5 5 6 5 。 甲苯是一种无色透明液体，易流动、易挥发、高度易燃，密度0 8 6 6 ，不溶于水、 易溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等。其气味与苯相似，有麻醉性及毒性，不溶于丙酮、 二硫化碳和粗汽油中。化学性质与苯相似，蒸气与空气形成爆炸性混合物。用于制造 糖精、染料、药物等炸药等，并可作为溶剂使用。由煤焦油的轻油部分或催化重整轻 汽油馏分制得。 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。 1 1 3 混合溶剂的作用 1131 予稀释作用 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韵结晶，增加过滤阻力。加入足够j 霆合溶剂以后将脱蜡 油料的粘度降低，维持整个结晶过程在低粘度区域进行。总之，溶剂在脱蜡过程中基 天津大学工程硕士学位论文 第一章文献综述 本作用是降低脱蜡原料的粘度。 1 132 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 于蜡则应具有较小的溶解能力。如果蜡在溶剂中的溶解能力大，将有碍于从脱蜡原料 中充分地分离出地蜡来。因此，溶剂具有定向溶解作用。 1133 改善结晶的作用 由于降低脱蜡原料的温度，油的粘度降低，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，将有助与蜡的晶粒集结成大颗 粒的较紧密的积聚体。 1 1 4 结晶系统操作原理 将原料和溶剂分别送至换热器和套管结晶器中与滤液换热降温，待降到一定温度 时，将 备剂加到原料中，溶解原料中盼油，降低原料油的粘度，再让原料和溶剂混合 进入氨冷套管中，用氨继续降温。，使原料中的蜡在 氐温下不断地结晶析出，结晶温 度由产品质量的要求而定，为了减小过滤的阻力，提高脱蜡油的收率，在蜡结晶完毕 后，再加入事先经上、冷却的溶剂，进步降氐溶m 黼，同时嘞昔结晶分散后t 队穗 机进料罐，准备过滤。 1 1 5 过滤机工作原理 真空系统通过过滤机的分配头把滤机转鼓表面的格子抽真空成负压，并在i i 撼机 内保持稳定的密闭压力，形成压差，作为过滤的动力。滤鼓部分浸在油、蜡、溶剂的 混合物中，当滤鼓转动时，在滤鼓浸没部分滤液穿过滤布，由低部真空导入滤液罐。 蜡聚集在滤布上，随着转鼓的转动而蜡层增厚，当蜡层离开液面后，由中部真空抽干。 再进入滤鼓上方的冷洗区用冷洗溶剂洗涤蜡饼。冷洗溶齐蝴部分被洗下来的油液自吸 入转鼓由真空管导入滤液罐，蜡饼随着滤鼓转动而被吸干，当转到刮刀上方的反吹区 时，安全气将蜡饼咧蝴脯# 髟布，通过刮刀把蜡导川翕蜡陪内，由输蜡器扭虢，入输 蜡管。滤鼓继续转动过死区进入油蜡溶剂的混合液中，进行循环工作。 衡量过滤效果好坏主要有两方面： 过滤速度：即在单位时间内，在单位过滤面积e 通过的滤液量或原料量，它直接 影响到装置的处理量。 蜡饼的质量：主要指蜡饼中的含油量。含油量越小，脱蜡油的收率越高，生产的 蜡质量也高。 天津大学工程硕士学位论文第一章文献综述 1 1 6 制冷原理 冷冻是以氨作为制冷剂，氨在o i m p a 压力下。沸点是1 3 33 凝固点是- 7 7 ， 在- i o c 1 04 0 c 蒸发时汽化潜热在3 1 0 3 3 0 千卡睑斤之间。利用氨的沸点及冷凝压力 低、汽化潜热较大，即氨在 氐温下可汽化，汽化时又吸收大量的热量的性质，将原料 或溶剂中的热量带走，以降低他们的温度，蒸发后的气氨 佣压缩机压缩到定压力 后，再用于湿联合空冷，水冷器冷却，使氨在较高的温度下液化，液氨经过进步的 冷却后，再送到蒸发系统循环使用。 1 1 7 回收系统 1 1 7 1 闪燕 从滤液或蜡膏中回收溶剂是根据油、蜡与溶剂的沸点差，用加热的方法使溶剂与 油蜡分离的。由于油( 蜡) 同溶剂的沸点差很大，在操作温度下油( 蜡) 的汽化量很 小，所以可以采用闪蒸方法把溶剂、油( 蜡) 分开。闪蒸分离使多效蒸发成为可能。 多效蒸发就是利用后塔温度较高的溶剂蒸汽，加热前塔温度较低的进料，从而嘲氐加 热炉的负荷，使热量重复利用的过程。 1 1 7 2 汽提回收 经过多次闪蒸后的油( 蜡) 中、溶剂的含量已经彳少，溶剂汽液两相趋子平衡， 用闪蒸分离必须进步降低操作压力或提高温度，因此这些溶剂的回收方法般采用 水蒸汽汽提。水蒸汽汽提是根据蒸发出的溶剂几乎全部是甲苯，并在蒸发温度下，甲 苯不与水蒸汽发生化学反应，也不发生溶解的事实，将水蒸汽通入汽提塔后，使甲苯 的蒸汽分压得到降低，油中的微量溶剂汽化出来。从汽提塔顶出来的水溶剂气体经冷 凝后流入水溶剂罐中，e 自- t 水与甲苯不互溶，且水与甲苯的比重差大，因此在水溶莉 罐中分为两层，上层为甲苯，下层为水，上层的凇喃蒯罐，下层的含有微量丁酮的 水进入酮塔回收，用塔f 莨汽提蒸汽加热、蒸馏回收。蜡下油系统的次塔顶溶剂含水 量较大，需进入干燥系统脱水，干燥系统是一个较典型的蒸馏塔，气体和液体以一定 比侈! | = 谢a 塔中，塔顶用水溯j 罐中的甲苯做回流，黼有利于扣玻水_ 一丁酮形成的 共沸物，而且使其在溶剂中的溶解度犬幅度降低，由于水易挥发，所以水分子向塔顶 富集，流 塔底的是含水量较低的干燥溶剂。 1 ，1 7 3 脱水 含一定丁酮的水溶液进入脱水塔后，受到上升热气的加热，温度逐渐升高，加热 到8 0 时开始汽化，加热到最高温度如9 0 时，有较多的蒸汽蒸出在塔盘e 气液平 衡分为两相，汽相丁酮含量为0 2 5 ，液相丁酮含量为0 1 。汽相上升受到向下流的回流 掖体的冷凝，于是在上一层塔盘上建立新的气液平衡，如此不断进行，使汽相温度不 天津大学工程硕士学位论文 第一章文献综述 断下降，含丁酮浓度不断上升，直到接近共沸浓度为止，然后从塔顶蒸出。而液相不 断受到上升蒸汽的加热，温度不断上升不断建立新的平衡，不断得到分离，从而使水 中丁酮含量越来越少，达1 0 0 c 以上几乎以纯水从塔底排出。 1 2 酮苯脱蜡工艺技术的新进展 1 2 1 助滤剂在酮苯脱蜡装置上应用 捌顿石油化工公司石油二厂酮苯脱蜡车间以大庆减二线馏分油为原料，进行了加 h * 蜡助滤剂的试验研舡作。结果表明采用的5 种助滤剂对抚顺石油化工公司石油 二厂酮苯脱蜡车间的原料油都有好的助滤效果。助滤剂不同，其加入量不同，助滤效 果也不同。其中d 1 助滤剂在加入量为5 0 0 耀j g 时，可提高过滤速度9 8 0 , , , 脱蜡油收率增 加5 1 个百分点。复合助滤剂的效果好于单助滤剂，其中采用2 0 0 l 4 旭的d 5 和3 0 0 9 g g 的d 4 的复合助滤剂效果最好，脱蜡油收率提高7 个百分点，过滤速度提高5 0 。所选 择的5 种国产助滤剂对抚顺石油化工公司酮苯脱蜡装置的蜡及脱蜡油无任何不良影响 b f 4 1 2 2 异构脱蜡工艺技术的工业应用 大庆炼化公司为了生产高档润滑油，引进了美国雪佛龙( c h e v r o n ) 公司的异构脱蜡 技术。以大庆原油的减二线、减四线和轻脱沥青油为原料，通过加氢预精制、异构脱 蜡和加氢补充精制及分馏可以得到低倾点、高粘度指数、氧化安定性好的润滑油基础 油；选择不同的原料，调整异构脱蜡操作的苛刻度，经调合可生产变匪器油、白油和 铝箔 啸4 油等。 1 2 3 流化床溶剂脱蜡工艺的工业开发 兰卅i 石化公司在8 0k t a 流化床溶剂脱蜡工业试验装置e 对流化床溶剂脱蜡新工 艺进行了工业开发，取得了突破性进展，基本实现了工业化正常操作，在国内外首次使 该工艺实现工业化工业开发表明，流化床脱蜡工艺与现有脱蜡工艺相比具有设备总传 热系数高( 4 5 0 10 0 0w 甜k ) ) ，油收率高( 与冷点工艺比提高5 个百分点以b ，蜡 中油含量低( 与冷点工艺i z - - 段过滤蜡的油含量刚e4 5 个百分点) ，工艺和溶剂组成 对原制变化的适应性强等优点”。 1 2 4 闭环优化控制系统在酮苯脱蜡装置上的应用 计算机优化控制系统在北京燕山石油化工集团公司炼油厂5 2 0l a j a 酮苯脱蜡脱油联合 装置e 的开发应用情况。经过4 年多的工业应用证明，该系统能够较好地优化脱蜡系 天津大学工程硕士学位论文 第一章文献综述 统各次溶剂的加入比例，1 年f 氐总溶剂比，提高脱蜡油收率。采用计算机优化溶剂比操 作，在原料和产品性质及主要操作条件基本不变的前提下，轻油系统总溶剂比刚氐了 0 , 2 4 ，脱蜡油收率提高了0 9 个百分点，重油系统总溶剂比喇氐0 0 7 ，脱蜡油收率提高 0 8 6 个百分点。经济效益显著。 1 2 5 流程模拟与夹点技术在酮苯脱蜡工艺优化中的应用 应用流程模拟与夹点技术对酮苯脱蜡工艺中脱蜡油回收系统的三效蒸发回收溶剂 的操作压力的组合方案进行对比，结果显示，三效蒸发中三个蒸发塔的f 氐- 中一高压力方 案和低一高一中压力方案能量回收的最佳条件明显不同采用低一中高压力方案时，应有 较高的三效塔压力，二效塔压力可在较宽的范围内变化，同时总溶剂蒸出率应较高而 一效塔与二效塔的蒸出率应较低：采用低一高一中压力方案时，应有较高的二效塔压力， 但三效塔压力应较低，总蒸出率不应太高，蒸发塔蒸出率分布也应比较均衡若仅从能 量回收率考虑，低一中一高压力方案有一定的优觐但由于低一高一中压力方案蒸发塔的操 作i b 度较低可采用温位较f 氐的加热介质，加热成本较低o3 。 1 3 课题研究思路和内容 南阳石蜡精细化工厂加工的南阳原油，原油品种单一，凝点为3 5 c ，含蜡量 2 4 7 8 “, 6 ，微晶蜡潜含量3 4 5 ，硫含量7 5 0 p i m ，属低硫石蜡基原油，蜡含量高，尤其 是微晶蜡潜含量高，是生产优质石油蜡的资源。目前微晶蜡产品收率可实现占原油3 个百分点，属全国最高，资源优势明显。 本文在葩分析国内外徽晶蜡生产珊状及市场i 噪的基础上，针对本装置不同原料 生产的基本情况进行了认真分析，进步挖掘重质酮苯脱油装置的生产潜力，通过对 溶剂干燥与脱水系统进行优化设计改造和对操作系统进行优化控制，达到刚氐系统内 溶剂含水，提高溶荆调配效率，提高装置生产的灵活性，增加产品品种：提高系统操 惭的可靠性，提升产品控制能力，附氐溶剂比，阿瞒蹬自酵卿化工原材脊悄耗， 增加产品收率。 6 天津大学工程硕士学位论文第二章装置生产现状分析 2 1 生产工艺流程简介 2 1 1 结晶过滤系统 原料油自罐区经泵p 3 6 0 1 a b 抽出与预稀释溶剂混合后，经原料一蜡下油三次塔顶溶 剂二次抉热器e 3 6 0 1 加热至8 0 升温化蜡，然后进 原料一蜡下油液二次换热器e 3 6 0 2 冷却至6 0 6 5 、至原料换冷套管结晶器e 3 6 0 3 与蜡下油液进行换热冷却至3 5 4 0 ，在出口加入一次稀释溶剂，至原料氨冷套管结晶器e 3 6 0 4 冷至过滤温度1 0 1 5 ， 加入三次稀释溶剂，进入段口鲫进料罐v 3 6 0 1 。一e 蜕料由v 3 6 0 1 自流至一殴8 油 0 蹴v f 3 6 0 1 、v f 3 6 0 2 进行油蜡分离，一段脱油蜡膏进入一段蜡膏罐v 3 6 0 4 后，加入二 段脱油稀释溶剂，由一段蜡膏泵p 3 6 0 5 a b 输送至二段滤机进料罐v 3 6 0 5 ，二段进科由 v 3 6 0 5 自流进入= 段脱油滤机v f 3 6 0 3 、v f 3 6 0 4 。二段脱油蜡膏进入二段蜡膏罐v 3 6 0 8 ， 在v 3 6 0 8 中加入由蜡溶剂回收系统返还的热蜡，保证至回收蜡液温度在5 0 c 2 鼯。二 段脱油蜡液由二段蜡膏泵p 3 6 0 6 a b 送至蜡溶剂回收系统。 当装置按三段过滤生产级品、食品级微晶蜡时，二段脱油只开滤机v f 3 6 0 3 ，二 段脱油蜡膏进 = 段蜡膏罐v 3 6 0 8 ，加入三段脱油稀释溶剂，由二段蜡膏泵p 3 6 0 6 a b 输送至三段滤机进料罐v 3 6 0 6 ，三段进料由v 3 6 0 6 自流进入三段脱油滤机v f 3 6 0 4 。三 段脱油蜡液进入三段蜡膏罐v 3 6 0 9 ，蜡溶瓤回收系统的热蜡返还至v 3 6 0 9 中。三段脱 油蜡液由三段蜡膏泵p 3 6 0 7 a b 送至蜡溶剂回收系统。 段滤机v f 3 6 0 1 、v f 3 6 0 2 和二、_ - - - 黜鼽v f 3 6 0 3 、v f 3 6 0 4 低部含油滤液进入滤 液罐v 3 6 0 3 i 蜡下油部分，由蜡下油泵p 3 6 0 4 a b 抽出，分两路，路至原料换冷套管 结晶器e 3 6 0 3 与原料换热；一路至溶剂一蜡下油液换, 熟蟠e 3 6 0 s 与稀释冷洗溶剂换热后， 两路汇合，经原) e # - 蜡- f 油三次塔顶溶剂二次换热器e 3 6 0 2 与原料换热后，至蜡下油溶 剂回收系统。二、三段滤机v f 3 6 0 3 、v f 3 6 0 4 高、中部滤液进入滤液罐v 3 6 0 3 2 循环蜡 下油部分，由循环蜡下油泵p 3 6 0 2 c 抽出作为预碲释溶剂或三次稀释溶剂。 预稀释溶剂和一次稀释溶剂由一次稀释溶剂泵p 3 6 0 2 a b 抽自溶剂罐v 3 7 0 1 ，预稀 释溶剂直接加入原料泵出口，一次稀释溶剂在原料换冷套管结晶器出口及e 3 6 0 3 第五 根和的十一出口加入。 三次稀释溶热和一、二、三段过滤稀释冷洗溶剂，由稀释冷洗溶剂泵p 3 6 0 3 a b 抽 自溶剂罐v 3 7 0 2 ，经溶剂一蜡下油液换热器e 3 6 0 5 ，溶剂氨冷套管结晶器e 3 6 0 6 冷却至 1 5 ，送至各点。 加工轻脱油时，溶剂组成酮含量4 5 5 0 ，加工糠醛抽出油时为5 5 6 5 。 结晶过滤系统原则流程图如下： 目 引l 导导 避 “驴 攀 躯 。l ，善 l l 蓁| 薷 虱l | 彝 l l 目l 司 e譬0i_ort_0 ；品墨 e掌曹兰|s皇辐吐uii毛言事oodioliid i _ q 嚣i 匝骥薅蟊隧蟮峨爨超咯好 i _ 。匝 雏 貅 貔雏孰 一j一碍1；旦1。王黧q 一磁 0貔警蒙0骥， 0 l， 监隶嚣辞址州蹦样褂瓣 权嵇擎扑柏甚弹h非k特k 天津太学工程硕士学位论文 第二章凝置生产现状分析 21 2 蜡下油液溶剂回收系统 蜡下油液自结晶过滤部分来，经蜡下油一次塔进料一闪蒸塔顶溶剂换热器e 3 7 0 1 、 蜡下油一次塔进料一蜡下油一次塔项溶剂换热器e 3 7 0 2 a b 、蜡下油一次塔进料蜡下油 液换热器e 3 7 0 3 、蜡下油- 删 4 - 蜡下油二次塔顶溶剂换热器e 3 7 0 4 a b 分别与各闪 蒸塔顶溶剂、蜡下油一次塔顶溶剂、蜡下油、蜡下油二次塔顶溶剂换热升温至9 7 1 9 8 ，进 蜡下油一次蒸发塔t 3 7 0 1 ，塔顶溶剂经e 3 7 0 2 a b 换热，e 3 7 0 8 冷却后至溶剂罐 v 3 7 0 1 ；塔底液由蜡下油一次塔底泵p 3 7 0 1 a b 抽出，经蜡下油二次塔进料蜡下油三次 塔顶溶剂一次换热器e 3 7 0 5 a b 与蜡下油三次塔】耍溶剂换热后升温至1 2 8 - - 1 3 0 c 进入蜡 下油二次蒸发塔t 3 7 0 2 。蜡下油二次蒸发塔塔顶溶剂经e 3 7 0 4 a b 换热，e 3 7 0 9 冷却后至 溶剂罐v 3 7 0 2 ；塔底液由蜡下油二次塔底泵p 3 7 0 2 a b 抽出后，经蜡下油乏汽加热器e 3 7 0 6 和蜡下油2 5 m p a 过热蒸汽加热器e 3 7 0 7 加热升温至1 7 8 1 8 0 进入蜡下油三次蒸发 塔t 3 7 0 3 ，塔顶溶剂经e 3 7 0 5 a b 换热，e 3 7 i o 冷却后至溶女i j 缶v 3 7 0 2 ；塔底液进 蜡下 油闪蒸塔i 3 7 0 4 ，闪蒸出大部分残留溶剂，塔顶溶剂经e 3 7 0 1 、e 3 7 1 7 换热冷却进入溶 剂罐v 3 7 0 2 ；塔底液自流进入蜡下油汽提塔t 3 7 0 5 ，用水蒸汽汽提出残留在蜡下油中的 溶剂，塔底蜡下油由泵p 3 7 0 3 a b 抽出经e 3 7 0 2 换热至i 0 0 左右送至罐区储存。 蜡下油溶剂回收系统原则流程图见图22 ： 2 1 3 蜡液溶剂回收系统 自结晶过滤部分来的蜡液经蜡液一汽提塔顶换热器e 3 7 1 1 、蜡液一蜡液一次塔顶浴 齐愤热器e 3 7 1 2 、蜡液一次塔进料一粗蜡换热器e 3 7 1 3 、蜡液蜡液二次塔顶溶剂换热器 e 3 7 1 4 分别与各汽提塔顶溶剂、蜡液一次塔项溶剂、粗蜡、蜡液二次塔顶溶蠢嘣热升 温至1 0 0 1 0 2 进入蜡液一次蒸麓塔t 3 7 0 6 ，塔顶分离出的溶剂经e 3 7 1 2 换热，e 3 7 1 7 冷却后至溶剂罐v 3 7 0 1 ；塔底液由蜡液一次鞫芪泵p 3 7 0 4 a b 抽出，经e 3 7 1 5 与1 0 肿a 蒸汽换热升温至1 7 1 1 7 3 进刈暗液= 次蒸发塔t 3 7 0 7 ，塔顶分离出的溶剂经e 3 7 1 4 换热，e 3 7 1 9 冷却后至溶剂罐v 3 7 0 2 ：塔底液经e 3 7 1 6 与1 o m p a 蒸汽换热升温至1 7 1 1 7 3 c ，自流进入蜡液闪蒸塔 3 7 0 8 ，塔项分离出大部分残留的溶剂，塔顶溶齐崆e 3 7 0 2 换热、e 3 7 1 7 冷却进入溶剂罐v 3 7 0 1 ；蜡液闪蒸塔塔底液自流进 蜡液汽提塔t 3 7 0 9 ， 甩水蒸汽汽提残留在粗蜡中的溶剂，塔底的粗蜡经泵p 3 7 0 5 a b 抽出，经e 3 7 1 2 换热后 送至蜡白土装置。 蜡溶剂回收系统原则流程图见图2 - 3 ： o i eq苗曹斗器l蔷三盆iio口。盘uiii-o5岛。荟u声ld n 曲直山 匝舌!避吾唾螺礁娶目幕建是卜蛰孑_n匝 鬻。：!；l ，醮融”，秘滟 髂1 s静戥矿懿毪 雏雒 i o h n 乏= 裂霓r = ；0 _dn- * 兽h n = 嚣彘篓骞钆州疆辩甜精 “寻犁扑1-西罂h扑齄k 雒 i 蓥| 薹 量3苗正lo002岂qai宝誊事-o事ouidlog互厶cn吐一 匝罂蜡桐h螺帐擎回暴静餐c-n匝 。l擎噩噩 聚馥。 d高基* 碟嚣 !口高vj-1 0 #鲁一一| 蝽采#爵k州耻媒姗耩 议鞋掣扑卅臣嬖h扑k辛帐 墨堡垄兰三墼婴主兰垒婆兰 苎三圭墨兰圭芏墨鲨! ! ! i _ 214 水溶液回收系统 各汽提塔顶的溶剂，经e 3 7 1 1 换热后，进入e 3 7 1 8 冷却至4 0 4 c ，进入水溶剂罐 v 3 7 0 3 ，进行沉降分离，上层为富溶剂层，自流进 v 3 7 0 1 ，下层为富水层，由泵p 3 7 0 6 a b 抽出送至轻质酮苯水溶液回收系统进干亍溶剂回收，污水排入污水系统，回收溶剂进入 轻质酮苯水溶劫罐y 3 2 0 5 。 2 1 5 惰陧气真空压缩系统 以氨气为密闭循环气体，供设备密封及滤机反吹用。该部分在轻质的脱蜡、脱油 和重质脱油三个循环系统中，冷却、循环部分为三个系统，压缩部分台并为个系统。 两套装置同时运行时，现有三台真空压缩机c 3 3 0 1 、c 3 3 0 2 、c 3 3 0 3 同时运行。重质新 增真空泵入口流程，自结晶过滤部分循环回来的氮气，由真空泵压缩后，与轻质酮苯 脱蜡脱油装置真空泵出口流程汇合，经氮气水冷器e 3 3 0 1 ，氮气水冷器出口分液罐 v 3 3 0 3 分液后，分出一路氮气经彝气氨冷器e 3 1 1 3 冷却至1 0 1 5 c ，进 惰性气中间 罐v 3 6 1 0 ，部分供滤机v f 3 6 9 1 4 反畋用，反吹压力控制在0 0 3 o 0 5 i p a ，另部 分作为滤机进料罐v 3 6 0 1 、v 3 6 0 5 、v 3 6 0 6 、溶剂罐v 3 7 0 1 和v 3 7 0 2 以及滤机v f 3 6 0 1 - 4 的密闭气体用密闭压力控制在0 0 0 2 肝a ，氮气经安全气泡沫分离罐v 3 6 0 2 ，返回真 空泵入口。另两路维持现有流程。 当循环气体中氧含量过高( 般牛5 ) ，需置换部分，排放至油吸收罐v 3 2 1 3 、 惰性气吸收塔t 3 2 1 7 ，用脱蜡油、水洗涤后放空，含溶剂的水用吸收塔循环泵p 3 2 1 3 循环，定期送至水回收系统回收溶剂，含溶剂的油定期送至滤液溶剂回收系统回收溶 剂。 2 1 6 冷冻系统 重质酮苯与轻质酮苯共用冷冻系统，增加组干湿联合空冷e 3 4 0 1 e f 、e 3 4 啪， 增加一台储氨罐v 3 4 0 4 e 。新增一5 氨蒸发系统，液氨在e 3 6 0 4 、e 3 6 0 6 、e 3 11 3 等中蒸 发汽化，气氨进入分液罐v 3 4 1 0 ，分液后进入c m 0 4 、c 3 4 0 5 、c 3 4 0 8 进行压缩，c 3 4 0 4 、 c 3 4 0 5 、c 3 4 0 8 互为备用，正常开( ；3 4 0 4 或c 3 4 0 5 ，低处理量时开c 3 4 0 8 。自c 3 4 0 4 、c 3 4 0 5 、 c 3 4 0 8 出来的气氨与轻质酮苯氨压缩机出来的气氨汇合，经氨干空冷器e 3 4 0 1 a f ，氨 湿空冷器e 3 4 0 2 a f 冷却冷凝至4 0 以下，进入液氨贮罐v 3 4 0 4a e 贮存，再自液 氨贮罐至轻、重两套酮苯各氨冷器循环使用。 2 2 装置工艺特点 i ) 微晶蜡生产采用两段或三段等温脱油流程：脱蜡废油生产采用一段脱蜡流程。 】2 天津大学工程磺士学位论文 第二章装置生产现状分析 2 ) 溶剂回收部分用2 5 i v 口 a 过热蒸汽代替加热炉加热二次塔底物料，既节省了投 资、占地，也刚氐了装置能耗。 3 ) 采用多点稀释工艺，降低新鲜溶剂比。 4 ) 采用三效蒸发、热蜡循环、回收溶剂加热原料、滤液冷却原料等工艺，实现 高低温位物流的合理匹配进行热交换，减少电、蒸汽和循环水消耗，降低装置能耗。 5 ) 冷冻、真空、水溶液回收等系统与轻质酮苯装置共用，提高负荷率，5 科氐能源 消耗及溶剂损耗。 6 ) 本装置与柴油精制并用套d c s 控制系统，主机柜设在现精制二车间操作室内， 工作站设在联合车间主控室，预留柴油精制工作站，与柴油精制形成联合装置，以 减少工程投资。 7 ) 增加一台干湿联合空冷用于冷却高压气氨。在为重质酮苯装置提供足够冷量的 同时解决轻质酮苯装置因夏季制玲能力不足严重影响装置处理能力的“瓶颈”，提高轻 质酮苯装置的处理能力。 8 ) 过滤机主电机、蜡膏泵电机采用变频调速，降f 氐装置电耗。 2 3 徽晶蜡生产介绍及市场前景 微晶蜡是彘压渣油提炼润滑油时的脱出蜡是石油炼制的副产品，由减压渣油经 溶剂脱沥青、溶剂精制、溶剂脱蜡脱油、精制、成型、包装等工艺过程制备而成。 微晶蜡的基本化学组成除正构烷弪外，还含有大量高分子异构烷烃和长链环烷烃， 分子量愈高，异构烷烃和带长侧链的环烷烃含量愈高。碳原子数r 1 = 4 1 5 0 ，分子量较 大，约5 8 0 7 0 0 ，熔点6 0 1 0 0 ，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铰大， 收缩率和表面张力小。石蜡抗张强度高、脆性大，受力后易粉碎或断裂。微晶蜡硬度 小，柔韧性好，受力情况下倾向于塑性流动，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。 2 3 1 微晶蜡用途 微晶蜡由于有其独特的性质，它有着极为广泛的用途，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，具有广阔的市场 前景。 1 ) 橡胶行业 橡膨胁l k 中，轮面胶及传送带等黑色制品中微晶蜡用量占8 0 ，有色制品中占2 0 左右“，合格品即可，但要求碳分布( 即不能混 石蜡) ，只要严格生产即可满足要求。 天津大学工程硕士学位论文第二章装置生产现状分析 近年随着我国子午线轮胎生产加快，这方面需求量上升很快，霍尼威尔( 苏州) 特殊化 学品有限公司2 0 0 0 年投产，当年橡胶产量近2 0 0 0 吨，2 0 0 1 年达5 0 0 0 吨，今年估计 新线投产后可达1 2 0 0 0 吨产品，明、后年将形成2 _ 3 万吨年规模，其产品8 0 9 6 用于 工业橡胶行业，2 0 左右用于其它制品，其中出口占7 0 9 6 左右，今年前四个月该公司已 从该厂购买7 0 、8