尿素溶液中水含量与活化剂选择对尿素脱蜡工艺的影响

王明路

摘 要：近年来，液体石蜡和低凝点军用柴油产品用途广泛、受到消费者青睐。为保证两种产品质量，提高产品收率，研究原料（尿液组分含量）和活化剂具有十分重要的意义。

关键词：尿素脱蜡工艺；络合反应；水含量；异丙醇

锦西石化公司尿素脱蜡装置简介尿素脱蜡装置是我国自行研究、设计始建于1965年，于1966年6月份投产，占地11024平方米，原设计加工能力3.5万吨/年，是中石油唯一的一套尿素湿法脱蜡装置。装置以大庆原油常压二线为原料，生产-35#军用柴油和300#液体石蜡，两种产品均获得了国家银奖。在经历了6次重大的技术改造后，目前装置的生产能力已达到10万吨/年，采用了DCS系统控制，运行平稳，质量稳定，各项指标均不断进步，特别是能耗由原设计的300kgEo/t降到110kgEo/t经济效益显著增加，有着良好的发展前景。

近年来，液体石蜡产品广受市场青睐，主要用于生产表面活性剂和蛋白维生素浓缩物、抗爆剂、增塑剂、化肥添加剂、合成高级脂肪酸、润滑油添加剂。-35#军用柴油低凝点适合军民两用，具有较好卖场。因此，深入研究异丙醇尿素水溶液脱蜡技术、探索新的尿素脱蜡途径对生产高质量的液体石蜡具有十分重要的效益。

1 尿素溶液中水含量的影响

尿素溶液中水的存在可以降低络合物分解时的温度，避免由温度过高造成尿素分解，但尿素溶液水的含量要有一定范围。实验证明：当尿素溶液中的水含量低于10%时，僅仅有利于尿素溶液造粒，但络合物分解温度却被提高到100℃以上，对反映不利；当尿素溶液中含水量在15～18%时，不仅容易造粒，而且尿素溶液与原料油络合反应充分，同时络合物的分解温度可控制在90～100℃之间，有利于尿素溶液与蜡液沉降分层，便于尿素溶液回收；当尿素溶液中的含水量达25%时，络合物分解温度为65℃左右，回收的尿素溶液难以造粒。此外，这样的尿素溶液与原料油经超-1后充分接触后，生成类似糊状的粘稠物，进而影响与原料油再次充分接触，对反应不利。综上所述，尿素溶液中的含水为15～18%时最合适。

2 活化剂的选择

尿素脱蜡装置长期平稳运转的关键在于尿液的循环使用。尿液由异丙醇、尿素、水组成。由于尿素与油不互溶，尿素很难与油中的蜡发生络合反应。为提高反应效率，需加入适宜的活化剂助力。已知醇类物质对轻馏分的活化效果最为明显。关于如何选择醇类活化剂，工作人员进行了一组对比实验。以含水量为15%的尿素溶液和一定量的原料油为原料，分别加入甲醇、乙醇和异丙醇三种活化剂，实验结果如表1、表2所示：

2.1甲醇

甲醇活化剂的活化效果较好。不仅具有用量少的特点（用量仅占油相0.5%，占原料油2%～2.5%），与此同时，对脱蜡液和液蜡在蒸馏在过程中，冷却器上无尿素结晶出现。可见以含水15%的尿素溶液为原料时，甲醇活化剂的脱蜡效果较为理想，甚至可取消水洗和稀醇水溶液的二元及三心共沸蒸馏。但是甲醇是无色有酒精气味易挥发的液体，人口服中毒最低剂量约为100mg/kg体重，经口摄入0.3～1g/kg可致死。因此，不便选用。

2.2乙醇

乙醇活化剂的活化效果最差，2小时后不见反应进行。因此，以含水15%的尿素溶液为原料，乙醇不适合做活化剂。

2.3异丙醇

异丙醇活化剂进行尿素脱蜡时，油相中的异丙醇含量对反应前诱导期影响很大；脱蜡后得到的脱蜡液和液可不经水洗分别直接进行蒸馏。但是，在蒸馏时，发现回收溶剂的冷却器壁上有尿素结晶。因此，选用异丙醇作活化剂一定要有水洗和稀醇水溶液的二元及三元共沸、蒸馏过程。

在实际成产操作中，工作人员往往选择异丙醇作为尿素脱蜡工艺的活化剂。经长期实践，不难发现，异丙醇作为活化剂，在络合反应过程中承担着重要的作用。它能使油品很好地溶解，有助于尿素与正构烷烃在油相、尿液相及固相络合物，以及尿素结晶的表面充分接触，便于分子重排，加快反应速率；异丙醇还是尿素脱蜡工艺中的破乳剂，它能防止油、水、固三相粘附在一起，使络合物呈现良好分散态势，便于输送，有利于冷分离；此外，异丙醇可以防止杂质吸附在反应物表面阴外，降低尿素水溶液饱和温度、分解温度，减少了尿素分解损失。

3 结论

在尿素脱蜡工艺中，以含水量为15～18%尿素溶液作原料，以异丙醇作活化剂最为合适。