酮苯脱蜡生产工艺2 1

1、2014年6月,润滑油生产流程,脱蜡目的和原理,脱蜡目的：除去润滑油原料中大分子的正构烷烃、异构烷烃（即蜡），降低油品的凝固点，改善油品的低温流动性能，使油品满足低温下的使用要求。 脱蜡原理：利用蜡熔点高及丁酮-甲苯混合溶剂对油的溶解能力强，对蜡的溶解能力弱的性质，降低原料油温度使蜡在溶液中的溶解度降低结晶析出，同时加入稀释溶剂降低原料油的粘度和蜡晶体的浓度，使蜡形成好的结晶，然后用过滤的方法使油、蜡分离。,脱油目的和原理,脱油目的：除去含油蜡膏中的油和低熔点的蜡，降低蜡膏含油量，满足石蜡产品质量要求。 脱油原理：利用丁酮-甲苯混合溶剂对油的溶解能力强，对蜡的溶解能力差的性质，提高蜡膏温度并加

2、入稀释溶剂使蜡膏中的油和低熔点的蜡溶解出来，然后用过滤的方法使油和低熔点的蜡与高熔点的蜡分离。,脱蜡溶剂的作用,润滑油脱蜡时由于温度降低使油溶液粘度升高，不利于蜡结晶扩散。因此脱蜡时在油中加入溶剂，使溶液粘度减小，以利于生成良好的蜡结晶,并容易过滤。 加入的溶剂应当能在脱蜡温度下对油基本上完全溶解，而对蜡则很少溶解，保持溶剂脱蜡过程较小的脱蜡温差。 脱蜡温差脱蜡油的凝点脱蜡温度,脱蜡过程对溶剂的要求,在脱蜡温度下粘度小，有利于蜡的结晶。 具有良好的选择性，对油有很好的溶解能力，对蜡则很难溶解。 沸点较低，热容和蒸发潜热低，以便于蒸馏回收。 凝点较低，在脱蜡温度下不会凝固。 热安定性和化学安定性

3、好。 毒性低，不腐蚀设备。,溶剂的主要性质,酮苯脱蜡装置各系统作用,结晶系统：利用丁酮一甲苯混合溶剂对油和蜡具有选择溶解性以及冰点低、黏度小的特点，将原料油与溶剂以一定比例混合，送到换冷套管和氨冷套管中，按一定的冷却速度使蜡形成良好的晶体析出。 冷冻系统：利用液氨在低温下的挥发性，让液氨在氨蒸发器中汽化，取走原料油、溶剂、安全气中的热量，使被冷物质冷却到所需要的温度，氨气经氨压机压缩，冷却冷凝及节流降温后变为低温液氨，循环使用。 真空过滤系统：利用真空压缩机提供的过滤动力，通过真空过滤机，使油、蜡分离，滤液与蜡液分别进入各自的溶剂回收单元。 回收系统：利用油、蜡与溶剂之间的沸点差，通过多效蒸发

4、，使溶剂与油、蜡分离后循环使用。,结晶工艺,溶剂稀释方式 目前多采用3点或4点稀释。 第一次加入的溶剂称为一次稀释，加入的位置因原料而异。对馏分油，在换冷套管结晶器的中部加入，称为“冷点稀释”。对残渣油则是加在原料泵的出口，经加热后，再冷却结晶，称为“热处理”。 第二次加入的溶剂称为二次稀释，加入的位置在换冷套管的出口，因为这时温度已进一步降低，溶液的黏度上升较大，对蜡的结晶和输送不利，需要用溶剂进一步稀释。 第三次加入的溶剂叫三次稀释，加入的位置在二次氨冷套管的出口，也就是在结晶完成后。因为这时溶液温度更低，黏度进一步增加，需要加入溶剂进一步稀释，使溶液的黏度降低，同时使蜡晶体分散，表面上的

5、油得到溶解。以便提高过滤速度和油的收率。,结晶工艺,进行第一、第二、第三次稀释时，加入的溶剂温度应与加入点的油温(或溶液温度)相同或稍低。溶剂温度过高，会把蜡晶体局部溶解或熔化；溶剂温度过低，溶液受到急冷，会出现较多的细小晶体，不便过滤。 采用4点稀释时，其中有3点与上述相同，所不同的是：对馏分较重、含蜡较多的减三、减四线油，在原料被冷冻结晶之前加入溶剂稀释(称为预稀释)，以降低黏度，减小蜡分子的扩散阻力，为结晶创造良好的环境。,结晶工艺,热处理 就是将原料油与溶剂混合，然后加热到混合液浊点以上510，之后再进行降温结晶。是用升温的方法，熔化掉原料中自然形成的蜡结晶，然后在人工控制的条件下结晶

6、，以便得到好的晶体。 该工艺得到的蜡结晶发松，滤速较快，但溶剂稀释比大，油收率低。因此除残渣油还使用外，馏分油均不采用。,结晶工艺,冷点稀释 就是使原料油不经升温，直接进入套管结晶器中降温结晶，让部分蜡从油中析出后，再加入溶剂稀释。 冷点稀释的优点 蜡结晶含油少，较紧密，滤速快，油收率高，其中轻质料提高较多，重质料提高较少。 由于蜡结晶变紧密，较坚实，不黏稠，套管输送阻力下降，溶剂稀释比降低。,结晶工艺,冷点稀释的工艺条件 加入溶剂点的原料温度应比自身的凝点低15-20，该点温度称为冷点温度； 加入点的溶剂温度应比加入点的油温低2或相同。如果超过油温则细小的蜡结晶很容易被熔化或溶解，然后在溶液

7、中重新结晶(同“热处理”工艺)，就起不到冷点稀释的作用； 一次溶剂加入量不宜过大。,结晶工艺,冷点稀释的适用范围 对石蜡基原料油效果最好，环烷基油次之； 对石蜡基原料油的减二减四线油均有效果，轻质油比重质油效果明显； 残渣油不适用冷点稀释工艺。比如某种压缩机油料，当原料降至浊点以下3加入一次溶剂稀释，则过滤速度由“热处理”工艺时的139kg(m2h)下降到55kg (m2h)。,结晶工艺,冷点稀释的机理 有溶剂结晶蜡晶形大而松散，无溶剂结晶蜡晶形小而紧密，并结合成大小不同的凝聚体。 从蜡饼的变化上来说明：当采用“冷点稀释”后，在相同条件下，蜡饼变薄，蜡结晶的颗粒变得紧密，蜡饼的减薄主要是由于含

8、油量的减少。 蜡饼所含油分为蜡表面带油和内部包油，“冷点稀释”后蜡饼含油量的下降主要是由于晶体内部含油量减少的结果。,结晶工艺,“冷点稀释”解决晶体内部包油是因为正构烷烃从油中析出时，晶体内部是不包油的，而在选择性溶剂析出时，是包油的。用这个观点可以解释生产中遇到的问题： “冷点稀释”工艺对轻馏分油效果好，而对重馏分油较差。这是因为随着馏分油的加重，所含蜡中正构烷烃的相对含量逐渐减少，因而“冷点稀释”效果差。 黏度相近的石蜡基馏分油与环烷基馏分油比较，前者含正构烷烃比后者多，因而“冷点稀释”所引起的效果，对石蜡基馏分油要比对环烷基馏分油好。,结晶工艺,由于正构烷烃的凝点一般来说是较高的，冷冻开

9、始结晶时，主要是析出正构烷烃，因此“冷点稀释”温度如果过高，从油中析出的正构烷烃少，而从溶剂中析出的正构烷烃多，就会导致蜡含油上升；当冷点稀释温度下降后，正构烷烃从油中析出的数量增多，蜡含油下降；当“冷点稀释”温度过低时，低温下析出的正构烷烃的相对比例减小，而异构烷烃等固体烃增多，因而冷点温度降到一定程度后再往下降时，蜡含油下降变得不明显。,结晶工艺,晶核的形成过程 蜡在溶剂中具有一定的溶解度，该溶解度是随温度的变化而变化的。在高的温度下，当溶解度的数值大于溶液中石蜡的浓度时，溶液是不饱和的，从溶液中不析出固相。溶液逐渐冷却，溶解度逐渐下降，到某一时刻时，蜡的溶解度等于浓度，溶液达到饱和。这时

10、蜡结晶并不开始，因为开始结晶要求溶液是过饱和的，也就是说，溶液中蜡的浓度要稍稍大于其溶解度，溶液中才开始出现晶核。,结晶工艺,蜡从溶液中生成晶核的数目由下述条件所决定： 过饱和溶液中溶质和溶剂的物理性质。例如，当溶液中的溶质为粗晶石蜡时，它的晶核微粒比地蜡大，当析出相同数量的蜡时生成的晶核数目就比较少。 冷却速度的大小。急冷晶核数目较多，缓慢冷却晶核数目较少。,结晶工艺,晶核的成长 如果析出的固体速度小于或等于扩散速度，则不生成新晶核，析出的石蜡扩散到晶核上使晶体长大。反之，将出现部分新晶核。 蜡结晶颗粒成长的速度与固相表面积、结晶绝对温度、浓度差成正比，与石蜡分子半径、介质的黏度、扩散距离的

11、平均长度成反比。,结晶工艺,冷却速度的影响 蜡从溶液中结晶析出的速度与溶液的冷却速度大致成正比。 在通常的脱蜡工艺条件下，生成蜡的晶核数目主要与过饱和程度的大小、从过饱和达到饱和的时间长短有关。如果过饱和度越大，从过饱和到饱和的时间越短，生成的晶核数目就越多，结晶越细小。因此，在脱蜡过程的冷冻初期不能冷却过快。冷却速度过快，溶液黏度增加较快，对结晶也是不利的。 在晶核生成后，特别是在晶体已初步形成后，有了足够大的晶体表面和足够的晶体数目，继续析出的蜡分子已易于扩散到这些晶核或晶体上，在冷却速度不快的条件下，蜡分离出来的速度小于或等于蜡的扩散速度，蜡分子扩散到晶核或晶体上，不生成新晶核，就可以适

12、当提高冷却速度了。,结晶工艺,总溶剂比的影响 脱蜡过程所用溶剂与脱蜡原料油之比称为总溶剂比，它包括一、二、三次稀释比和冷洗比。溶剂的稀释比应满足以下条件： 在过滤温度下充分溶解油，对蜡几乎不溶解。 降低油的黏度，利于结晶、过滤和输送。 润滑油脱蜡时，溶剂加入量是随着油品黏度增大、含蜡量增多、脱蜡深度加深而加大。溶剂加入量增大，对蜡结晶生长较好，易于过滤，使蜡中含油量减少，提高了油的收率。但同时也增加了蜡在溶剂中的溶解量，即增大了脱蜡温差。另外，溶剂加入量增大，也增加了冷冻、过滤、回收的负荷。因此溶剂比在满足以上两个条件后，应取较小值为宜。,结晶工艺,一次稀释比的影响 当一次稀释比增大时，滤速加

13、快，油收率下降，脱蜡温差上升。降低一次稀释比，油收率上升，蜡含油下降，当一次稀释比下降为零时，成为无溶剂结晶，蜡含油最少。,结晶工艺,二次稀释比的影响 加大二次稀释比，对脱蜡温差影响不大，但脱蜡油收率上升。 三次稀释比的影响 增大三次稀释比，能进一步降低溶液黏度，进一步溶解蜡晶体表面的油。这时，蜡晶体已经成长为大颗粒，溶剂的增加，对蜡的溶解增加很小，即脱蜡温差不变或变化很小，因而反映出的效果是使油收率得到提高。,结晶工艺,溶剂组成的选择： 溶剂组成根据脱蜡原料油的性质、脱蜡深度来选取。增加溶剂中的酮含量，可提高溶剂的选择性，改善蜡结晶，增加滤速，降低脱蜡温差。但是随着酮含量的增加，溶剂的溶解能

14、力逐渐下降，油收率逐渐降低。当酮含量高到某一数值时，溶剂已不能将油全部溶解，分出一部分油(出现第二相)，此点的温度称为分相温度(又称互溶温度)。反之，当酮比小到某一数值时，蜡的结晶主要是在甲苯中进行，结晶细小，滤速大幅度降低，脱蜡温差成倍上升。因此，过高或过低的酮比都是不可取的。 深度脱蜡时，提高丁酮比例，会降低溶剂的溶解能力，使脱蜡油收率明显下降。,脱油工艺,脱油系统主要是利用溶剂的选择性和溶解度随温度的变化关系来降低蜡含油。 结晶效果对油含量影响明显，包括脱蜡稀释溶剂的大小和组成、脱油稀释溶剂的大小和温度。 脱油温度 温度在操作调整的正常范围内对溶剂、对油的溶解度影响不大，但温度上升使软蜡

15、熔化，表现为溶剂对蜡的溶解度上升，同时使石蜡的针入度变好，但过高的温度会降低石蜡的收率，而且在过滤时蜡饼发软、发黏，造成过滤效果变差。选择合适的一段脱油和二段脱油的温度特别重要。温度过低，低熔点蜡组分析出进入精蜡内，使蜡收率提高，但降低了蜡熔点，增加了蜡的含油量；温度过高，蜡的质量提高，但影响蜡产品的收率。,真空过滤工艺,过滤是以某种多孔性物质作为介质来处理悬浮液的操作。 过滤操作处理的悬浮液称为滤浆，用的多孔物质称为过滤介质。通过介质孔道的液体称为滤液，被截留的物质称为滤饼。 过滤原理：在压力差的作用下，悬浮液中的液体(或气体)透过可渗性介质(过滤介质)，固体颗粒被介质所截留，从而实现液体和

16、固体的分离。,真空过滤工艺,滤饼层通常也具有一定的微孔，可以起到过滤材料的作用，滤液经滤饼时，也要损失一部分动力。 如果滤布微孔没有被堵塞，滤饼层厚度较薄，孔隙较多，过滤阻力较小，滤液就易于流过。,真空过滤工艺,实现过滤具备的两个条件 具有实现分离过程所必需的设备； 过滤介质两侧要保持一定的压力差(推动力)。 在脱蜡装置上，如果蜡的结晶颗粒较大，比较紧密，在过滤时，就不易堵塞滤布，生成的蜡饼孔隙较多，过滤阻力小，单位时间内通过的滤液多，蜡饼易于吸干，反映在生产上是滤速快，处理量大，油收率高，蜡饼含油少。,真空过滤工艺,过滤动力 过滤机中的密闭压力和真空度在滤布内外形成一个压差，使滤布具有过滤原

17、料溶剂混合物及吸附、吸干蜡饼的功能，因此密闭压力和真空度的差是过滤过程的动力。 在处理同一原料、密闭压力不变的情况下，过滤压差小(即真空度小)，过滤速度就慢，蜡饼脱离液面和经过冷洗区时不易被吸干，会增加蜡饼中的含油量，使脱蜡油的收率下降；如果过滤压差过大(真空度过大)，蜡饼会很快压紧，使滤布小孔堵塞，对吸干、洗涤都不利，反吹也很困难，同样会使蜡饼含油量增加，油收率和处理量下降。 生产中，应根据不同的原料性质保持好适当的真空度，以控制过滤动力。,真空过滤工艺,反吹压力也要严格控制，反吹压力太小不能使蜡饼吹松；太大将使绕线受力过大而断线，易损坏设备。 过滤机中冷洗的目的是洗涤蜡饼，使蜡结晶体表面及

18、各晶体缝隙间的油进一步溶解进入滤液中，降低蜡含油，提高油收率。,真空过滤工艺,安全气密闭 脱蜡溶剂易燃、易爆，需在隔绝空气的条件下密闭贮存。由于溶剂在常温下的蒸气压小于大气压，因此贮存器内的压力小于大气压，易进人空气，形成爆炸性混合气体，并且为防止密闭溶剂罐抽负压，消除真空，脱蜡溶剂的各个贮罐和滤机均用惰性气体(又称安全气)密闭。,真空过滤工艺,真空过滤安全气循环量的大小，理论上取决于过滤面积的大小。实际生产中，安全气循环量的大小取决于滤机液面的高低、蜡饼的厚薄、裂纹的多少、冷洗量大小等诸因素。当滤机液面高、蜡饼裂纹少或冷洗量大，完全密封了蜡饼裂纹时，安全气循环量下降。,回收工艺,混合液的组成

19、与饱和蒸气压 对于理想溶液，即假设溶液中不同分子间的引力与同种分子间的引力相等，且在互溶时既不吸收热量也不放出热量，溶液的总体积等于各组分体积的总和。对于这种溶液的气液平衡关系是：在一定温度下，稀溶液中溶剂的蒸气压等于同一温度下纯溶剂的饱和蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数。用公式表示为： PA=P0纯XA 式中 PA稀溶液中A物质的蒸汽压； P0纯纯溶剂A在该温度下的饱和蒸汽压； XA纯溶剂A在稀溶液中的摩尔分数。 这就是通常所说的拉乌尔定律。,回收工艺,混合溶液的饱和蒸气压与组成有关，溶液的沸点与组成也有关系。为了与纯物质的沸点区别起见，将混合溶液开始沸腾时的温度叫泡点，将蒸气开始变为液体时的

20、温度叫露点。 在相同压力下，溶液的泡点与它们全部汽化后所生成的气体的露点是不相等的。而纯物质的泡点与它们的蒸气的露点是相同的。,回收工艺,将溶液在一定压力下的汽化百分数与温度的关系作成曲线，称为一次平衡汽化曲线，如图315所示。 如果提高溶液汽化时的压力，则溶液的沸点也随之升高。在平衡汽化曲线上，随压力的增高，平衡汽化曲线逐渐上升。,回收工艺,混合气体中总压与分压 混合气体对器壁施加的压力，是各种气体共同对器壁产生作用的结果，这个压力称为总压力，其中，每种气体对器壁的作用压力是混合气体总压力的一部分，此力称为分压。对理想气体，即假想分子体积可忽略，分子之间也不存在相互作用力，它们的混合物的总压

21、，等于各个组分的分压之和。,回收工艺,式中P1、P2、Pn每种气体组分在同一温度下单独占有相同容积时所具有的压力； P总混合气体的总压。 这是通常所说的分压定律，也叫道尔顿定律。,回收工艺,当分压定律用于液面上的蒸气时可以用下列方式来叙述：在一定温度下，与液体混合物处于平衡状态的饱和蒸气总压力，等于在同一温度下的混合物中各个组分的蒸气分压之和。 根据分压定律可以推出一个重要的结论，即混合气体中，每个气体的分压等于混合气体的总压乘以该气体在混合气体中所占的摩尔分数。例如丁酮与甲苯的混合气体，其中丁酮的分压可以用下式表示： P丁=P总Y丁 式中P丁丁酮蒸气的分压； P总混合气体的总压； Y丁丁酮蒸

22、气在混合气体中占有的摩尔分数。,回收工艺,闪蒸原理 丁酮、甲苯的蒸气压比润滑油料蒸气压大得多。当加热滤液时蒸气压大的溶剂首先汽化，蒸气压小的油很难汽化。因此，在加热时就会得到含油量很小的溶剂蒸气。把滤液送入加热器或加热炉加热，升高温度后进入塔内闪蒸，让溶剂在塔内汽化，进行气液分离，就达到了溶剂与油（蜡）的分离。,回收工艺,气液混合物在塔的进料口一般以切线方向进入，让气液在离心力和重力的作用下得到初步分离。使大颗粒的液滴分离下来，剩下小颗粒的雾状液滴随气流上升。雾状液滴碰上挡板或金属破沫网同时进行凝聚沉降，使小颗粒的液滴也分离下来。从塔顶出来的蒸气就变为较纯的溶剂气体。气体经冷凝冷却后变为液体，

23、使大部分溶剂得到回收。,回收工艺,多效蒸发原理 将溶剂分多次进行蒸发，利用溶剂在不同压力下有不同的泡点和露点的特性，通过控制不同的蒸发压力，控制蒸发温度的不同，用高温蒸发的溶剂气加热低温位蒸发段的进料，提供蒸发所要的热源，从而实现热量的多级回收利用，降低能量消耗。,回收工艺,多效蒸发的优点 在多效蒸发中，由于外供能量直接和间接地得到多次利用，因而提高了它的利用率，即经济性。工业生产的数据表明，汽化1 kg的水，采用不同蒸发效数的实测耗汽量如下： 单效 双效 三效 四效 五效 1.1kg 0.57kg 0.4kg 0.3kg 0.27kg,回收工艺,回收溶剂多采用多效蒸发操作。通过热源加热的溶剂

24、首先在高压塔汽化，汽化的溶剂作为热源去加热中压塔的物料，使中压塔的溶剂汽化，中压塔的溶剂作为热源去加热低压塔的物料，使低压塔的溶剂汽化，在这个过程中溶剂共汽化三次，叫三效蒸发。,回收工艺,油、蜡回收系统均采用多级闪蒸和一级汽提。如果采用一次加热，闪蒸出绝大多数溶剂，则需要加热到很高的温度，这将造成物料的分解，并且蒸出率不高，能耗较大，因此采用多级闪蒸。闪蒸后，油(蜡)中尚含有少量的溶剂，采用水蒸气汽提将微量溶剂蒸出。由于使用了水蒸气汽提，会使溶剂中混有水，需用干燥塔和脱丁酮塔将水脱除。,回收工艺,水蒸气汽提原理 滤液或蜡膏经加热在塔内闪蒸以后，剩余的油或蜡中总是残存有微量的溶剂，这些溶剂的回收

25、方法，一般不采取闪蒸，而是采用水蒸气汽提。 按照拉乌尔定律，溶剂的分压为： P剂=P0纯X剂 由于X剂很小，因而X剂与P0纯的乘积很小，即混合液中溶剂的蒸气压很小，溶剂很难汽化出来，若要使它们汽化，就必须提高P0纯的数值即提高蒸发温度，但是温度过高，润滑油就会发生裂解。如果采用抽真空的办法降低设备中的压力，使溶剂沸点降低，让溶剂蒸发出来。该办法虽然不会引起油品的裂解，但投资较大。采用水蒸气汽提则是较经济且安全方便的分离方法。,回收工艺,吹入水蒸气之前，进入汽提塔的油和溶剂是相互溶解的，塔内蒸气压为： P总=P油+P剂 由于在200以下，润滑油的蒸气压很小，可以忽略不计，故： P总=0+P剂 吹

26、入水蒸气之后，塔内溶剂蒸气的分压能得到降低。通过加大蒸汽冷凝器的面积或水的流量等方法，使系统的压力P总保持基本不变。则此时蒸汽中溶剂的分压为： P剂+P水=P总 即：P剂=P总-P水 如果吹入水蒸气后，塔内的温度不变，则： P剂=P0纯X剂 可得： X剂=（ P总-P水）/ P0纯,回收工艺,由X剂=（ P总-P水）/ P0纯可以说明： 当温度升高时， P0纯上升，油中含溶剂(X剂)下降； 向系统中吹入水蒸气越多， P水越大，则油中含溶剂(X剂)也就越小。,回收工艺,生产中采用如图3一18所示的汽提塔结构，塔内有十几块塔盘，含溶剂的油从上数第24块塔盘下进入，水蒸气从最下面一块塔盘下吹入，使油

27、与蒸汽分别在各层塔盘上接触，每一块塔盘上溶剂的汽化可以近似地看为平衡汽化。因此，从上往下每一块塔盘上都有新溶剂蒸出，使上升的蒸气中溶剂的浓度逐渐增大，占有的分压增大，水蒸气的分压则逐渐减小，当油离开最后一块塔盘时，直接与吹入的新鲜蒸汽接触，溶剂蒸气的分压降到很小。同时，当塔内水蒸气的温度始终比油的温度高时，油从上往下流的过程中受到蒸汽的加热，如果蒸汽给予的热量比溶剂汽化吸收的热量还多，那么油的温度就会逐渐上升，油离开最后一块塔盘时的温度也最高。由于油温高，气体中溶剂占有的分压很小，油中含溶剂量就很小，一般可达到0.02-0.06，这样就使残存在油中的溶剂得到回收。,回收工艺,从汽提塔顶出来的水

28、和溶剂的混合蒸气经冷凝冷却后流入水溶液罐中，由于蒸出的溶剂主要含甲苯，水对甲苯的溶解度小于l，水与甲苯的密度差又较大，因此在水溶液罐内分为两层，上层为甲苯层，下层为水层。水层含有少量的丁酮，含丁酮的水溶液送到水回收系统回收丁酮。,回收工艺,溶剂含水的危害 溶剂含水会降低溶剂对油的溶解能力，增加化套管的次数，降低过滤速度，增大脱蜡能耗，破坏平稳操作。 溶剂脱水深度 溶剂脱水深度首先应能满足在最低温度下传热面上不结冰的要求。由于溶剂含水降低了溶剂对油的溶解能力，溶剂与油的互溶温度升高，所以溶剂脱水的深度还要满足不析出油相的要求。,回收工艺,不同含水量时溶剂的浊点和冰点数据如表3-15所示。在一般的

29、脱蜡装置上，溶剂中的丁酮含量通常为5070，如果溶剂含水小于0.5即可满足生产要求；如果生产低凝油时，脱水深度还应增大。,回收工艺,活度与活度系数 前面讲过，理想溶液遵守拉乌尔定律，即： PA=P0纯XA 实际溶液将对上述定律发生偏离，于是用活度ai代替上式中的摩尔浓度XA，活度表示修正后的浓度数值，故得： P实A=P0纯 ai 令ai =rA XA 代人上式后得:,回收工艺,P实A=P0纯 ai= (P0纯 XA) rA =PArA 则rA= P实A /PA = ai / XA 式中P实A 真实溶液中A组分的蒸气压； PA 理想溶液中A组分的蒸气压； rA A组分的活度系数。 由上式可知，活

30、度系数表示实际状态对理想状态的偏离程度。,回收工艺,活度系数对蒸发的影响 当溶液为理想溶液时： P实A = PA 故rA= P实A /PA = 1.0。 当溶液为非理想溶液时： 如P实A PA ，则rA 1.0 ，蒸气压产生正偏差，即溶液的实际蒸气压大于按理想溶液计算得到的蒸汽压。 如P实A PA ，则rA 1.0 ，蒸气压产生负偏差。 在酮苯脱蜡装置溶剂回收系统中，丁酮、甲苯、水三种组分的活度系数均大于1.0,具有正偏差，见表3-16。,回收工艺,水的活度系数最大。比如含水溶剂丁酮:甲苯约为5:5，水含量0.041.92时，水的活度系数是丁酮活度系数的9.3614.98倍。 由于水的活度系数

31、很大，因此含水溶剂平衡汽化后，水在气相中的浓度远远大于它在液相中的浓度。,回收工艺,水在溶剂中的溶解度 常温时丁酮最大溶解水量为10左右。当芳烃引入此系统后，可以大大降低溶剂中水的溶解度。水在丁酮-甲苯混合物中的溶解度如图322所示。 由图可知，当溶剂中甲苯含量增加时，水的溶解度迅速下降。温度对水的溶解度也有一定的影响。,回收工艺,一般常用的溶剂(丁酮:甲苯=60:40)在常温下对水的溶解度约为2。 汽提塔顶回收的溶剂中，甲苯含量为65-70。其中水在常温下的饱和溶解量约为0.5以下。,回收工艺,脱水原理 丁酮-甲苯-水系统中水的活度系数最大，因此在精馏塔中，分馏此三元系混合物的时候，水将向塔

32、顶馏出物中富集，利用这性质，该混合物溶剂的干燥可以用分离非均相共沸系统的双塔流程来完成，如图323。,回收工艺,待干燥的溶剂以气液混相状态从干燥塔的下部进入，由于水的活度系数很大，当气相量达到一定比例时，则液相中含水量已极少，可直接流入塔底。含水较多的气相沿塔上升与塔内下降的回流液在塔盘上密切接触，传质传热。由于水的活度系数很大，回流液受热后，水部分汽化，而上升的热蒸气得到冷却，溶剂部分冷凝，这样经过多次接触后，使上升的气相中含水量越来越多，水从塔顶带出；下降的回流液含水量越来越少，流入塔底的回流液得到干燥。,回收工艺,塔顶含水较多的溶剂冷凝冷却后进入分离罐，在罐中分为两个液相，上层为富溶剂相

33、，打入干燥塔顶作回流；下层为富水相，经换热升温后打入脱酮塔内汽提，溶剂从塔顶蒸出，含微量溶剂的废水从塔底排出。脱酮塔蒸出的溶剂冷凝冷却后也进入分离罐。这使富溶剂层中的酮含量上升，对水的溶解度增大。为了降低富溶剂中的酮含量，将蜡、油汽提塔顶回收的溶剂引入分离罐。因为这部分溶剂中甲苯含量高，引入后增大了富溶剂层的甲苯含量，可使它的含水量从34降低到千分之几，从而大大降低了干燥塔的负荷，提供了含水0.5左右的回馏液，使干燥工艺得以完成。,回收工艺,水回收 水溶液罐中，下层水溶液在4045下含丁酮约10，加热后打入脱丁酮塔进行蒸馏。首先进入塔顶塔盘上，分为气液两相，液相向塔底流动，在塔盘上不断被上升的

34、汽提蒸汽加热，温度不断升高，溶剂不断汽化。当升至100，常压下酮含量几乎降为0，水从塔底排出；而含丁酮的水蒸气上升到上部，从塔顶排出，经冷凝后回到水溶液罐内，在水溶液罐又分为两层，丁酮绝大部分进入甲苯层，与甲苯混合后流入湿溶剂沉降罐。于是水溶液中的丁酮便得到了回收。 由于脱丁酮塔无足够的塔盘，故不存在共沸精馏问题，塔顶温度不按共沸温度控制，即常压下不按73.45控制，而控制为8590。,冷冻工艺,气体的压缩与膨胀 当向一个密闭的容器中装入液体时，容器的容积将减小，如图327所示，显然V1V2，这时会看到罐上的压力表指针上升了。说明罐内气体分子的密度增加了，因而压力得到上升，气体受到了压缩。相反

35、，如将罐内气体抽出，则罐内气体分子密度减小，压力降低，甚至形成负压(真空)，这说明气体得到膨胀。,冷冻工艺,理想气体在受到压缩与膨胀时其温度、压力和体积之间遵循下列关系式： P1V1/T1=P2V2/T2 式中P1、V1、T1第一种状态下的压力、体积和绝对温度； P2、V2、T2 第二种状态下的压力、体积和绝对温度。 由上式可知，当扩大体积V1时，则压力P下降；相反，如将气体体积V2缩小，则压力P2上升。,冷冻工艺,传热和传热温差 传热的方式有传导、辐射和对流。 在固体物质的内部，只要各点间有温度差的存在，热量就可以从高温点向低温点传导，这种过程叫热传导。热传导时，只发生热流，其质点不发生移动

36、。对流传热则相反，是由于质点的移动，将热量从流体中的某一处传递到另一处。这两种传热方式在工业上常常是联合进行的。,冷冻工艺,在套管结晶器内，温度较高的原料和溶剂的混合液中，某一质点B1随液体流动，移动至B2点，与冷管壁接触，受到冷却，温度下降，而后又随液体流动，可能移动至B3点，将冷量传递给周围质点，形成对流传热。 B2点与管壁接触受到冷却时，将热量传递给管壁内侧。由于管壁外侧受到氨的冷冻，温度很低，与管壁内侧形成了温差，于是热量从内壁传导至外壁，外壁再将热量传递给周围液氨，形成热传导。,冷冻工艺,节流 流体在管道中流动，通过阀门、孔板等设备时，由于局部阻力，使液体压力损失，造成压力下降，这种

37、现象称为节流现象。 在制冷工程上，液体制冷剂通过节流阀的过程是一个节流过程。液体制冷剂从高压常温节流成为低压、低温液体，伴随产生一部分气体。,冷冻工艺,冷冻原理 由图330可知，温度较高的脱蜡溶液经过汽化器时，受到低温制冷剂的冷冻，温度下降。制冷剂吸收脱蜡溶液放出的热量后汽化，将热量带走。汽化的蒸气经压缩机压缩后，压力升高，在此压力下，制冷剂气体在一般水温下即可冷凝成液体。冷凝时制冷剂把从汽化器中吸收的热量以及受压缩后得到的“热全部释放给水。冷凝后的液体制冷剂经节流膨胀，温度和压力降低，进入汽化器内冷冻脱蜡溶液，形成制冷循环。,冷冻工艺,制冷过程的实质是一个热量的传递过程；水取走氨的冷凝热，氨

38、取走被冷物质的热量，这样循环往复达到冷冻的目的。可以用图331表示。,图331,冷冻工艺,制冷剂 制冷剂又称为制冷工质。在蒸气压缩式制冷机中，都是利用制冷剂的物态变化来转移热量的，所以要求制冷剂必须具备这样一些特性：在常温下能液化；冷凝压力不高；单位容积制冷量大；临界温度高；冰点低；汽化潜热大；气体的比容小；不易燃易爆；无毒；无腐蚀性；与水及润滑油不起化学变化；价格低廉等。 完全满足上述所有特性要求的制冷剂是不存在的。因此，选用时应根据实际情况，只要大部分条件符合，或主要条件符合即可作为制冷剂。在酮苯脱蜡装置上绝大多数是采用氨。氨基本性质如表318所示。,冷冻工艺,氨的汽化潜热大，传热性能好，

39、黏度较小，流动阻力小，容易得到，价格低廉，爆炸界限浓度大，具有刺激性臭味，泄漏容易发现，比较安全，所以广泛地用作制冷剂。 氨的缺点：绝热指数大，压缩时温度升高；相对分子质量小，只适宜于容积式压缩，如用离心式压缩，需要较多的压缩级数。对人体有刺激性。只能用于中温制冷，一般不低于一40。含水时腐蚀铜、锌等金属。,轻质酮苯脱蜡脱油装置,装置于1976年12月建成投产，原处理能力23万吨/年，经扩能改造，现处理能力33万吨/年。 装置主要以减二、减三线糠醛精制油为原料，生产脱蜡油、脱油蜡和蜡下油。 化工原材料：丁酮、甲苯、氨。 装置采用一段脱蜡，二段脱油工艺，由结晶、冷冻、真空过滤、回收系统组成。,轻

40、质酮苯脱蜡脱油装置原则流程,轻质酮苯脱蜡脱油装置工艺流程,结晶系统：脱蜡结晶、一段脱油结晶、二段脱油结晶 冷冻系统：-20系统、-35系统 真空过滤系统：脱蜡过滤、一段脱油过滤、二段脱油过滤、安全气系统 回收系统：油回收、蜡下油回收、蜡回收、溶剂干燥,脱蜡结晶系统工艺流程,脱油结晶系统工艺流程,真空过滤系统工艺流程,冷冻系统工艺流程,油回收、蜡下油回收系统工艺流程,蜡回收、溶剂干燥系统工艺流程,专用设备套管结晶器,酮苯脱蜡装置原料溶液的冷却和结晶过程都是在套管结晶器内完成。原料溶液在沿着具有旋转刮刀的内套管向前流动中逐步降温和形成蜡结晶，刮刀是用以防止蜡粘附在管壁上，以免传热效率降低和溶液输送

41、压降增大。 套管结晶器在工艺过程中分为换冷和氨冷两种，前者为在外套管内以冷滤液作冷却剂取热；后者为在外套管内以液氨作冷却剂吸热汽化取热，二者结构型式基本相同，但在氨冷套管结晶器的上方设有液氨罐 。,套管结晶器,氨冷套管结晶器主要由以下四大部份组成： 氨冷部份由氨蒸发器、进入套管壳程液氨管线及从壳程出来的气氨管线组成。 换热结晶部分由十二根套管组成。套管分内管（管程）、外管（壳程）。 刮蜡部份由刮刀、弹簧、空心轴、方头轴、链轮等组成。 传动部份由电机、减速机、链条、滚动轴承、安全销、填料、传动体等组成。,换冷套管结晶器,氨冷套管结晶器,套管结晶器,套管结晶器,专用设备真空转鼓过滤机,真空转鼓过滤

42、机主要由滤鼓、减速机，分配头、输蜡器、注油器、刮刀、下壳体、大盖等组成。 过滤机的主体是圆筒形的滤鼓，滤鼓的外壳被纵向分成若干格子，每一格子中安装有格栅作为支架，上面敷有滤布，用铅条将滤布压在两格中间的燕尾槽中，以固定滤布，再用钢丝绕在滤布外面，使滤布紧贴在金属网上。在滤鼓的每个格子中，沿鼓长方向装有两排连通的短管，经连通管与分配头相连。,真空转鼓过滤机,安装在滤机一端的分配头，是滤机中控制低、中、高部真空及反吹和隔离区五个部分的位置，也是控制各个过程时间长短的一个部件。分配头不随滤鼓转动，但和滤鼓轴用弹簧压紧，由于它既连真空又连反吹，所以在滤鼓轴转到不同位置时，分别与真空、反吹相连，并通过滤

43、鼓轴上的很多连接管把真空度和反吹压力传递到滤鼓表面上从而实现滤鼓吸滤、吹脱蜡饼的能力。,真空转鼓过滤机,真空转鼓过滤机,真空转鼓过滤机,真空转鼓过滤机,专用设备真空压缩机,真空压缩机的任务是进口抽负压，使真空过滤机形成压差进行过滤，同时将所吸入安全气从出口压出，送去真空过滤机进行反吹作业及少部分降压作滤机壳体密封气，形成安全气循环。可以说真空压缩机是给过滤机正常过滤提供总动力，这个总动力就是反吹压力、真空度和密闭压力。,真空压缩机,液环真空压缩机体结构如图-1所示，主要部件包括：泵壳、泵盖、叶轮、轴承、轴封、进气口、排气口。 工作原理：叶轮在泵壳内偏心安装，它的转动会迫使工作液沿泵壳内壁形成一个与其同方向的液环。此时，会在两相邻叶片、叶轮毂和液环内表面之间形成一个被工作液密闭的“气腔”。随着叶轮的旋转，此气腔在泵的吸气区体积逐渐增大，其内部压力下降，从而将气体吸入泵内，在吸入端管道上形成一定真空度。与此相反气腔在排气区体积逐渐减小，其内部压力上升，从而将气体排出泵外。,真空压缩机,液环式真空压缩机结构图,真空压缩机,真空压缩机,氨压机,氨压机的作用是制冷，为结晶系统提供冷量，使结晶系统原料及溶剂温度降低至工艺指标要求。装置使用螺杆式氨压机属于容积式制冷压