正反序工艺原料对酮苯脱蜡装置的影响

摘要：影响酮苯脱蜡装置生产和产品质量的因素非常多且繁杂，从工业生产角度分析认为，正序和反序原料对酮苯脱蜡装置生产的影响主要体现在结晶工序中，其中最关键影响因素是溶剂和原料。结合装置生产，对正反序原料、产品、结晶工序关键参数设定情况进一步分析，认为正序对酮苯脱蜡装置的操作和产品质量更易于把握，更有利于操作条件优化。

关键词：油；酮苯脱蜡；正序；反序；溶剂

中图分类号：TE624.53文献标识码：A

0引言

传统的油和石蜡生产可以分为正序和反序工艺。正序工艺：常减压侧线的馏分油原料（以后简称馏分润原）先进行溶剂抽提精制，G得到的精制油（即抽余油）去酮苯脱蜡装置（以后简称酮苯装置）进行溶剂脱蜡；反序工艺：馏分润原先经酮苯装置溶剂脱蜡，得到脱蜡油再进行溶剂精制。两种工艺最终都得到油基础油和低含油蜡膏，简要工艺路线见图1。

正反序工艺对酮苯脱蜡装置的影响因素非常多且繁杂，酮苯装置本身也包含了结晶、过滤、冷冻、回收四个工序，因此要面面俱到分析该影响因素的工作量非常庞大。虽然酮苯原料对所有工序都有影响，但在实际生产中，在冷冻、回收能力足够的情况下，酮苯装置生产能力往往受过滤速度（以后简称滤速）影响，而滤速的最关键影响因素在结晶工序中，因此分析正反序工艺对结晶工序的影响是一条最为有效和简化的途径。当然提高滤速要建立在蜡膏含油指标合格和保证较高的脱蜡油收率基础上。

结晶工序控制良好是酮苯装置提高生产能力和保持操作优化的首要条件，结晶工序在套管结晶器中完成。酮苯原料从进料到结晶完成，要连续降温，在初始结晶温度附近加入一次稀释溶剂，随温度下降，在进入滤机前再分别加入二、三次稀释溶剂。结晶工序主要影响因素是溶剂和原料，具体包括溶剂稀释比、原料组成、溶剂组成、冷点温度、稀释溶剂温度、稀释注入点位置、冷却速度、套管运行等等。影响因素异常繁杂且相互作用，难以判断结晶操作条件的最佳组合模式。一般而言，在所有操作条件中，各类温度、组成、设备运行等条件尽量保持稳定，变化不大，用到最多的调节手段是溶剂稀释比。

1正反序工艺对结晶工序的影响

1.1溶剂的作用

溶剂注入原料进行稀释后，降低了结晶工序中“油-蜡-溶剂”混合液的黏度（以后简称油料黏度），以便提供良好的蜡结晶环境，同时要完全溶解油组分。控制好结晶工序是提高滤速的必要条件。

1.1.1结晶

所谓结晶工序良好，最基本的指标就是蜡晶生长速度要快，其公式[1]见式（1）。

1.1.2溶解

在酮苯脱蜡结晶工序中一般分三次加入溶剂稀释，分别称为一次、二次、三次溶剂稀释。其中一次溶剂稀释比与降低产品蜡含油的关系最紧密[2]：一次溶剂稀释比越小，初始蜡晶含油越低。初始蜡晶含油足够低是产品蜡含油量达标的必要因素，但一次稀释比过低，将引起套管积蜡堵塞，使生产无法正常进行，若低到无法全部溶解原料中的“油”，将出现第二相，此时蜡饼不成形，含油率不达标，油收率急剧下降。若一次稀释比若过高，不但结晶变差，而且对蜡的溶解量过大，脱蜡油产品中含蜡过多使脱蜡温差增大，不利于脱蜡油质量控制。因此相对其他溶剂稀释点，一次稀释比的上下限受到更多限制，是最关键的调节参数之一。

1.2原料的影响

1.2.1原料组分

酮苯装置原料来源主要是馏分润原，其中理想组分包括液态烷烃和带侧链环烷烃、芳香烃等；非理想组分包括胶质、多环短侧链芳香烃、原油降凝剂、环烷酸、含硫（或氮、或氧）化合物等。正序工艺时，酮苯装置原料经过溶剂精制抽提，去除了非理想组分；反序工艺时，酮苯装置原料含有非理想组分。

1.2.2正反序原料对结晶影响

根据资料论述[1]：原料油中含胶质较多时，会阻碍蜡晶连接成大颗粒晶体，只能生成微粒晶体，易堵塞滤布，降低过滤速度，使蜡的含油量偏大。但若含有少量的胶质或降凝剂、助滤剂等表面活性物质时，可有助于形成较大粒度的树枝状晶形的蜡晶，有利于油、蜡分离。例如[1]：某残渣油料提余油胶质含量在0.5%～2%之间才能得到满意的结晶状态。正序原料不含胶质，虽然蜡晶聚集生长速度会下降，但结晶不受非理想组分影响，结晶及聚集过程更容易操控。如果要弥补胶质缺少对结晶的负面影响，可适当加入助滤剂[3]。

1.3溶剂量的影响

1.3.1稀释所需溶剂量

结晶工序中冷点温度一般在15～45 ℃之间，相对于正序，反序原料黏度因降温而升高幅度非常大，对结晶速度有明显影响。从降低结晶工序黏度的目的而言，正序原料更有利于降低溶剂一次稀释比，从而有利于降低蜡含油量。一般而言，冷点温度附近的酮苯溶剂和原料黏度相差数十乃至上百倍，相对于温度下降因素，稀释溶剂比的变化对混合液黏度的影响更大。表1列出了脱蜡油黏度指数分别为12（极端低）和68（常规）时，结晶工序的主要操作条件。脱蜡油黏度指数与原料是成正相关的，为方便起见，以脱蜡油黏度指数来表征原料黏度指数情况。可以看出，结晶工序所需稀释溶剂量与原料黏度指数无显著关系。

1.3.2溶解所需溶剂量

一般而言，能适合作为老三套油生产要求的原油资源量少而贵，需要全部利用作酮苯原料。正序时，馏分润原通过溶剂精制抽提分离出非理想组分后，得到精制油，其收率因原料、方案不同而差异甚大，多数介于75%～82%范围内（见表2，数据来自2012年中国石化主要油生产装置主要数据汇编表，装置作匿名处理）。

2正反序关键操作参数及产品对比

2.1操作条件

因为酮苯脱蜡装置工艺流程、设备特性和性能、原料差别甚大，操作条件与产品的对应关系在不同装置间不具很好的重复性，但结晶工序内的关键操作参数（如冷点温度、一次溶剂比等）的设定是相差不大的。从正反序原料在同一套酮苯脱蜡装置的生产实践看，结晶工序多数关键操作条件（滤机进料温度、冷点温度、一次溶剂比）基本相同，其主要区别是结晶工序内总的溶剂稀释比：正序工艺要明显大于反序工艺。主要原因是正序工艺因含油组分的比例升高，溶剂比相应增大。从优化操作角度而言，尽量减少一次、二次溶剂比，可提供更好的结晶环境，因此正序工艺所需提高的溶剂比往往靠增加三次溶剂比来实现。一般而言，非理想组分越多，溶剂比上升幅度越大。表3、表4列举了正反序原料在同一装置不同线别原料的生产对比情况。主要产品指标都良好。

2.2操作性能

（1）由于正序工艺脱除了原油降凝剂等非理想组分，反序时常见的脱蜡油凝点回升（俗称“倒梯度”）现象消失，使正序脱蜡温差稳定，原料冷冻深度容易掌控，更有利于产品质量稳定和操作条件优化。

（2）正序工艺脱除了胶质、沥青质等非理想组分，使得结晶工序影响因素大幅减少，工况更稳定，有利于把控蜡结晶环节，使后道工序――过滤的操作稳定，平均滤速更快。虽然装置能耗随溶剂比增大而略有上升，但因冷冻温度稳定，可以降低冷冻深度的富余度来节约电能，总体上正反序工艺酮苯装置能耗相近。

（3）若异常带入原料的上游溶剂偏多，会引起酮苯装置溶剂回收系统的腐蚀（例如糠酸的腐蚀）。

2.3正序产品质量及产量

（1）正序产品脱蜡油凝点不会出现回升而造成质量意外不合格；

（2）正反序脱蜡油和蜡产品从质量指标分析数据看没有明显区别（见表5、表6、表7），但从滤机及包装现场观察，正序产品蜡更洁净，颜色更好；

（3）正序产品蜡可能因携带溶剂精制的微量溶剂，使嗅味变差；

（4）石蜡含芳烃，含量很少[4]，正序工艺会脱除短侧链芳烃，因此正序蜡产量会略有下降，但幅度不大；脱蜡油产量基本不变。

3结论

相对于反序，正序工艺对酮苯装置的影响主要有：

（1）消除了脱蜡油产品凝点回升的质量隐患；产品蜡外观更洁净，化学性能更稳定；

（2）操作条件易于把握和稳定，更有利于生产平稳和操作条件优化；

（3）结晶过滤速度的稳定性增加，有利于工业生产；

（4）产品脱蜡油和蜡的产量基本不变；

（5）若溶剂携带量偏高，则增加了产品蜡嗅味超标和回收系统局部腐蚀的风险。

参考文献：

[1] 水天德.现代油生产工艺＼[M＼].1版.北京：中国石化出版社，1997.[2]油专题培训教材＼[M＼].北京：中国石化总公司人事部培训处.1996：561.

[3]徐春明，杨朝合.石油炼制工程＼[M＼].4版.北京：石油工业出版社，2009：556.

[4]M 弗罗因德.石蜡产品的性质、生产及应用＼[M＼].北京：烃加工出版社，1988：22.