精细化工生产技术-第九章 石油化学品

5 1 第九章 石油化学品 一 概述 1 范围和分类 石油生产和油品消费需要多种多样的添加剂 用来改进和完善石油生产 提高采油 率 充分利用油品的热力量学性能和动为性能 其中符合小批量 多品种 高附加价值 的要求的 即属于精细化学品的范畴 因此统称为石油化学品 按用处分 包括钻井 采油气 油气集输 炼油和油品应用等各方面所用到的化学品 按其应用对象可分为油田化学品 石油炼制化学品 石油产品用化学品 油田化学品 指在原油和天然气的钻探采输 水质处理及提高采收率过程中所用的 一大类化学品 油田化学品按油田施工工艺又可分为 钻井泥浆处理剂 固井水泥添加剂 油气开采添加剂 油气集输添加剂 油田水处理剂 提高采收率添加剂等六类 石油炼制用化学品按其在炼制过程中所起的作用 可分为催化剂 溶剂和其他化学 品 石油产品用化学品 又称石油产品添加剂 它是一类能显著改进石油产品某些特性 的化学品 通常按其主要用途分为 润滑油添加剂 石油燃料添加剂 石油沥青 石油蜡的添加剂等四大类 二 具体类别和典型产品 1 钻井泥浆处理剂 应用背景 主要类别 无机处理剂 有机高分子处理剂 表面活性剂 典型品种 有机高分子处理剂 有机泥浆处理剂大多是水溶性高分子 对粘土悬浮体都有不同程度的护胶稳定作用 从其来源和发展上看 也可分为天然高分子及其加工产品和合成高分子两大类 前者来 源广 成本低 目前使用也较广泛 后者成本较高 但有一些特殊的效果和作用 随着 精细化工和泥浆钻井工艺的发展使用也逐渐增多 A 降失水剂 5 2 1 褐煤和腐植酸 2 磺甲基褐煤 3 硝基腐植酸 4 羧甲基纤维素钠 5 羧甲基淀粉钠 6 木质素磺酸盐 7 水解聚丙烯腈 8 磺甲基酚醛树脂 B 稀释剂 1 丹宁 丹宁又称鞣质 广泛存在于植物的根 茎 皮 叶 果壳或果实中 是一大类多元醇的衍生物 2 磺甲基丹宁 C 高聚物絮凝剂 1 聚丙烯酰胺 2 部分水解聚丙烯酰胺 2 油气开采添加剂 油气开采过程中 为了稳产 高产 常常在进行酸化 压裂和其他作业时 需要添 加一些化学品 可以去除粘土颗粒 沉淀物对地层地堵塞 达到扩大原油渗透率的目的 或者改变原油的物性如粘度 凝固点等 使油气增产 按油田作业可把油气开采用化学添加剂分为 压裂添加剂 酸化添加剂 压裂添加剂堵水剂 调剖剂 防蜡抑制剂 采油用其他化学添加剂 压裂添加剂压裂添加剂 压裂过程中所用的工作液称为压裂液 目前国内外使用的压裂液有水基压裂液 油 基压裂液 乳化型压裂液和特种压裂液 共计有三十多个品种 在压裂作业过程中 为 满足工艺要求 提高压裂效果 保证压裂液的良好性能所添加的化学剂称为压裂添加剂 压裂添加剂分 14 类 稠化剂 交联剂 破胶剂 缓蚀剂 助排剂 粘土稳定剂 减阻 剂 防乳化剂 起泡剂 降滤失剂 pH 值控制剂 暂堵剂 增粘剂 杀菌剂 酸化添加剂酸化添加剂 在酸化作业过程中 为满足工艺要求 提高酸化效果所用的化学剂称为酸化用添加 剂 酸化用添加剂分为以下 11 类 缓蚀剂 缓速剂 助排剂 乳化剂 防乳化剂 起 泡剂 降滤失剂 铁稳定剂 暂堵剂 稠化剂 防淤渣剂 堵水剂 调剖剂堵水剂 调剖剂 堵水剂是指用于油井堵水时由油井注入 能减少油井产水的化学处理剂 而调剖 剂则是用于注水井调整吸水剖面的化学剂 它是能调整注水地层吸水剖面的处理剂 这 两种剂各有特性 但共性更多 多数性况下两剂可以互相通用 为方便起见 有时把这 两种剂统称为堵水调剖剂 简称堵剂 3 强化采油用添加剂 4 油气集输用添加剂 5 3 我国原油含蜡量高 粘度大 凝固点也高 在生产中往往于井口或井底添加一些具 有特殊性能的化学剂 以利于原油的开采和输送 在油气集输过程中 为保证油气质量 保证生产过程安全和降低能耗所用的化学剂称为油气集输用添加剂 这类添加剂包括如 下 14 个类型 缓蚀剂 破乳剂 减阻剂 乳化剂 流动性改进剂 天然气净化剂 水 合物抑制剂 海面浮油清净剂 防蜡剂 清蜡剂 管道清洗剂 降凝剂 降粘剂 抑泡 剂 5 石油炼制催化剂 石油炼制催化剂是催化剂工业中一类重要产品 包括催化裂化 催化重整 加氢精 制 加氢裂化 异构化 烷基化 叠合等过程中所用的催化剂 其中催化裂化 催化重 整 加氢精制为三种主要石油炼制催化剂 6 石油燃料添加剂 近些年来燃料添加剂在国内外已受到越来越多的重视 我国的车用汽油 喷气燃料 柴油以及燃料油等也逐渐依靠各种添加剂来解决各种使用过程中出现的性能问题 通用的保护性添加剂通用的保护性添加剂 1 保护性添加剂 即主要解决燃料贮运过程中出现的各种问题的添加剂 包括抗氧化剂 金属钝化剂 分散剂等稳定剂 抗腐蚀剂或 防锈剂等 2 使用性添加剂 即主要解决燃料燃烧或使用过程中出现的各种问题的添 加剂 包括各种改善燃烧性能及处理或改善燃烧生成物特性 的添加剂 因燃料种类不同而各异 因此多属于各类燃料的 专用添加剂 车用汽油专用添加剂车用汽油专用添加剂 抗爆剂 抗爆剂主要用于改善汽油的燃烧特性 提高其辛烷值 抗表面引燃剂 汽化器清净剂 防冰剂 喷气燃料专用添加剂 抗静电剂 抗菌剂 抗冰剂 抗烧蚀剂 燃料油专用添加剂燃料油专用添加剂 7 润滑油添加剂 三 生产实例 润滑脂的生产技术 应用范围 实际性能 生产工艺 1 生产准备 润脂脂生产前的准备工作 要作到以下几点 各种原料组分应预先过滤或精制处理 以保证其杂质含量在允许范置内 各种原料均要经过质量检验 符合标准要求时才能选用 确定各种原料的组成及质量配比 5 4 各种原料要准确计量和详细记录 各种设备要清洗干净 工艺管线 阀门要畅通 2 皂基的制备 油脂的皂化 就是三脂肪酸甘油酯在金属氢氧化物的存在下首先水解为脂肪酸和甘 油 随即脂肪酸与各种金属氢氧化物进行中和反应 生成各种金属皂类 3 稠化成脂 皂化完成后 将反应器内皂基升温脱水 并分批加入润滑油 直至皂基加热到工艺 条件规定的最高温度 这时再加入冷油降温稀释 即完成稠化成脂工序 4 冷却研磨 冷却研磨也称冷却均化工序 是炼制成脂后的最后一道重要工序 按照润滑脂的种 类不同 可以采取多种冷却方式 例如 在反应器向夹层或蛇形管通入冷水 在搅拌下 利用齿轮泵打循环进行冷却 在反应器内静止冷却到一定温度后 用齿轮泵送入研磨设 备 将反应器内润滑脂在真溶液状态下直接打入五联辊和三联辊研磨机进行冷却研磨 使润滑脂在研磨机上得到速冷和均匀化 研磨次数对产品的针入度 分油量以及机械安 定性是有影响的 在适当的研磨条件下 产品的机械安定性随研磨次数的增加而发生变 化 它能增大产品的分油量和针入度 在冷却均化后 为使产品具有满意稳定的体系 还须进行均化脱气或冷却后再均化脱气 5 包装 润滑脂的成品包装是生产过程中的最后一道工序 成品包装之前 要采样按规格标 准进行一次全分析 在润滑脂包装时要避免混入机械杂质 桶装之前 必须将桶洗刷干 净 桶壁桶底缝隙应无杂质脏物 成品润滑脂在包装时要控制好温度 一般情况下 如 钙基脂等应在 75 以下 钠基脂以及复合皂基脂可在 100 以下包装 装桶温度太高会 影响成品质量 如易于析油 炼制成脂工艺流程炼制成脂工艺流程 由于设备不同 炼制成脂的工艺条件可以分成常压炼制反应器 加压炼制反应器 管式反应器炼制成脂等三种 一 常压反应器炼制成脂工艺流程 常压反应器炼制成脂 一般是间歇式生产 制造皂基和炼制成脂是在一个反应器内 进行的 皂化反应完成后 反应器内混合物尚含有大量水分 这时应逐步升温到 125 135 以蒸发水分 反应器内物脱水后 还应在搅拌下继续加温 并陆续加入余量润滑 油 保证反应器内皂油体系的均匀性 根据润滑脂的类型的不同还可加热至工艺条件规 定的最高温度 使之接近于真溶液 钙基皂等例外 然后采样测定稠度 并调整之 最后进行冷却 研磨和成品包装 其工艺流程如图 5 6 所示 二 加压反应器炼制成脂工艺流程 加压反应器的操作步骤是 将全部脂肪或脂肪酸和碱类以及与脂肪等量的润滑油投 入加压反应器中 在升温搅拌下加压皂化 皂化反应在短时间内即可完成 皂化完成后 将皂基移入常压开口反应器内 在移入开口反应器时大部分水分被闪蒸出去 器内物可 适当加热 以完成脱水 此后 炼制成脂阶段与常压反应器相同 工艺条件 最高压力 为 0 785MPa 最高温度为 180 一般为提高设备利用率 很少在加压反应器中成脂 加压反应器专供 2 3 个混合反应器制备高浓度的皂基 其工艺流程如图 5 7 所示 三 管式反应器炼制成脂工艺流程 采用管式反应器制造润滑脂要比常压 加压反应器简单得多 其过程是将脂肪 碱 5 5 类和大部分润滑油 除添加剂外 混合后 送入管式反应器中 在加压高温下 皂化反 应在管道内迅速进行 皂基从管式反应器出口进入闪蒸器 即开口反应器 此时 由 于压力突降 皂基内水分迅速蒸发 这一过程称闪蒸 闪蒸后 粘稠物在器内的温度即 已达到工艺条件要求的最高温度 此时可采样测定游离酸碱和针入度 根据其技术要求 立即进入下一工序即冷却研磨成脂 其工艺流程如图 5 8 所示 影响生产工艺的因素影响生产工艺的因素 在稀释皂基和稠化成脂过程中 加入的润滑油要事先预热到 70 80 还要注意缓 慢加入釜内 并在 135 160 时保持一定时间 使油能在皂化中充分膨化 以获得好的 胶体分散 炼制温度不宜过高 在炼制最高温度下 合成锂基脂的稠度仍较大 这是因为合成 脂肪酸锂皂部分低分子酸皂不能在润滑油中充分溶解之故 如果进一步升温 便分析出 沉淀 引起皂油分离 故一般控制