尿素脱蜡工艺在低凝点柴油生产中的应用研究

1.低凝点柴油生产

1.1 柴油的组成对凝点的影响

柴油主要由石油经过分馏、裂化等工艺制得，是多种烃类的混合物，主要组分包括烷烃、环烷烃、芳香烃、烯烃。柴油中含有的多种烃类组分中，正构烷烃的含量对凝点影响较大。正构烷烃分子结构规整，低温条件下易形成晶格，使柴油流动性降低，正构烷烃含量越高，柴油的凝点越高。含长链正构烷烃多的柴油，凝点就会相对较高。而环烷烃和芳香烃含量高的柴油，其分子结构相对复杂，不易形成规整的晶格，凝点则较低。

1.2 研究方法

尿素脱蜡是在常温常压下，利用尿素与正构烷烃形成络合物结晶的特性，将石油馏分中的高凝固点石蜡分离出来，从而得到低凝点脱蜡油品的一种工艺技术。

此次研究在实验室条件下，通过优化尿液组成和尿油比，进行尿素脱蜡优化试验。确定尿液组成和尿油比在不同条件下，柴油凝点所能达到的指标和柴油收率，以及液蜡中正构烷烃含量和液蜡收率，以模拟在生产过程，根据不同生产需求，通过调整生产工艺来获取最大效益。

2.尿素脱蜡工艺原理及其影响因

2.1 尿素脱蜡反应原理

尿素脱蜡是根据分子的大小和形状来分离不同烃类混合物中的某几种烃的。尿素分子互相作用，形成一个实心的螺旋，其内部有一个 定的有 六角形通道腔 径小于这个通道腔的正构烷烃才能与尿素分子生成络合物，其余的大于这个 分则不 更多机会、更稳固地排列在正构烷烃周围，装置使用异丙醇做活化剂， 水做溶 与尿素按 定比例在 定温度下配成的尿液与常二线中的正构烷烃发生络合反应，所生成的络合物在加热分解之后，便得到了液体石蜡和低凝固点的柴油，而且尿液循环使用，保证了装置连续生产。其化学反应方程式可视为：

式中： m —尿素与进入络合物烷烃之摩尔比

ΔH

H —络合反应生成热，为放热反应

2.2 反应温度对尿素脱蜡效果的影响

由上式可见：当尿素的含量提高时，络合反应加快向右进行，为保证由原料中完全回收正构烷烃，应使系统中的尿素量过剩。络合反应是一种放热反应， 因此降低络 温度有利于反应向右持续进行，提升脱蜡的效果。当反应温度升高时，络合 的络合物稳定性同时降低。不同的烃类与尿素在络合反应中生成络合 ，络合物开始停止生成，同时，在较低温度下生成的络合 并且分解过程容易引起设备设施的堵塞，不利于产品在设备中的输送，因此络合反应 度的一个极其重要的控制指标。

2.3 尿液组成对尿素脱蜡效果的影响

尿素脱蜡装置使用尿素湿法脱蜡工艺，尿素溶于水和异丙醇的溶液中，形成尿液，尿液与原料中的正构烷烃发生络合反应，生成络合物与脱蜡油。络合物脱蜡油与分离后，再次加热络合物使其分解成蜡液和尿液，脱蜡油和蜡液最后经蒸馏生产出柴油和液体石蜡。由此，控制尿液组成是尿素脱蜡生产的关键。

在尿液中，随着尿素量的增加，脱蜡油的凝固点逐渐降低，液蜡收率逐渐增加。整个络合反应过程中，尿液均需要达到饱和状态。但投入过量的尿素对进一步降低脱蜡油的凝固点作用却很小，仅有助于除去原料中的异构烷烃、环烷烃及烯烃，此种情况下，产生的络合物粘稠较难分离，会引起络合物中混合部分柴油，造成液

蜡质量降低，而且会降低尿液循环使用效率。

作为络合反应的活化剂，尿液中的异丙醇是一种有机溶剂，能很好地溶解油类，使尿液与油类中的正构烷烃形成分子接触良好，使分子易于重新排列， 使传质、 传热速度加快，反应速度加快；异丙醇是一种防止油、水和固相粘连的破乳剂，使配合物处 好分散状态 异丙醇能防止反应物表面吸附起阻抑反应的杂质，对络合反应的进行有利；异丙醇使尿液饱和度降低，使络合物分解温度降低，减少尿素分解损失。但尿液中的异丙醇含量过高对生产是不利的，因异丙醇能很好地溶解油品，使络合物中的油相组分增加，导致液蜡质量变坏。

水做为溶剂能很好的溶解尿素，水能迅速降低尿液的饱和度，降低络合物的分解温度。水与脱蜡油不溶，便于分离且价格便宜。但水做溶剂的缺点是可导致尿素水解。

3.实验处理过程

3.1 原料加氢处理及加氢馏分油切割

参照某石化企业-10 号军用柴油生产过程，他们精选硫含量低的原油，采用在 6MP 压力、280℃条件下饱和加氢直馏常二线馏分油，可以得到-10 号柴油产品。

实验室以加氢精制装置的工艺条件为基础，压力6.5MPa、氢油比450，空速0.8-1，在340-360℃下对220-305℃直馏馏分油进行了饱和加氢精制试验，加氢催化剂选择石科院 RTC-2 型精制剂。实验室对得到的加氢产品进行220-305℃馏分油实沸点切割。

3.2 尿素脱蜡试验

以加氢产品切割后的馏分油为原料，在实验室中优化尿素脱蜡条件，生产出合格的-35 号军用柴油和液体石蜡产品；深度脱蜡，开发-50 号军用柴油、-70 号军用柴油。试验结果见表 1。

表1尿素脱蜡条件试验

表 1 可见，尿油比 3：1 条件下，尿素：异丙醇：水为38：42：20 时，得到的柴油凝点较低的同时，液蜡正构烷烃含量达到最高；尿油比4：1 条件下，液蜡中正构烷烃含量也能达到合格标准，液蜡收率达到14%；尿油比5：1 条件下，柴油的凝点低于-70℃；尿素：异丙醇：水为38：44：18 时，尿油比4：1 条件下，柴油凝点小于 ～20% ，液蜡正构烷烃含量能够合格，液蜡收率达到 14.25% 。

4.总结

加氢后 220-305℃馏分油，经尿素脱蜡试验，液体石蜡收率在 11-14% ，其他为柴油。确定当尿液组成为尿素：异丙醇：水=38：42：20，根据不同的柴油产品需要来确定尿油比，可以得到低凝点柴油产品的同时，收获更高的液蜡比例，液蜡正构烷烃含量达到最高；当柴油凝点需达到-70℃以下时，保证液蜡中正构烷烃含量在 92% 时的脱蜡条件会变得苛刻。