尿素溶液中水含量與活化劑選擇對尿素脫蠟工藝的影響

王明路

摘 要：近年來，液體石蠟和低凝點軍用柴油產品用途廣泛、受到消費者青睞。為保證兩種產品質量，提高產品收率，研究原料（尿液組分含量）和活化劑具有十分重要的意義。

關鍵詞：尿素脫蠟工藝；絡合反應；水含量；異丙醇

錦西石化公司尿素脫蠟裝置簡介尿素脫蠟裝置是我國自行研究、設計始建于1965年，于1966年6月份投產，占地11024平方米，原設計加工能力3.5萬噸/年，是中石油唯一的一套尿素濕法脫蠟裝置。裝置以大慶原油常壓二線為原料，生產-35#軍用柴油和300#液體石蠟，兩種產品均獲得了國家銀獎。在經歷了6次重大的技術改造后，目前裝置的生產能力已達到10萬噸/年，采用了DCS系統控制，運行平穩，質量穩定，各項指標均不斷進步，特別是能耗由原設計的300kgEo/t降到110kgEo/t經濟效益顯著增加，有著良好的發展前景。

近年來，液體石蠟產品廣受市場青睞，主要用于生產表面活性劑和蛋白維生素濃縮物、抗爆劑、增塑劑、化肥添加劑、合成高級脂肪酸、潤滑油添加劑。-35#軍用柴油低凝點適合軍民兩用，具有較好賣場。因此，深入研究異丙醇尿素水溶液脫蠟技術、探索新的尿素脫蠟途徑對生產高質量的液體石蠟具有十分重要的效益。

1 尿素溶液中水含量的影響

尿素溶液中水的存在可以降低絡合物分解時的溫度，避免由溫度過高造成尿素分解，但尿素溶液水的含量要有一定范圍。實驗證明：當尿素溶液中的水含量低于10%時，僅僅有利于尿素溶液造粒，但絡合物分解溫度卻被提高到100℃以上，對反映不利；當尿素溶液中含水量在15～18%時，不僅容易造粒，而且尿素溶液與原料油絡合反應充分，同時絡合物的分解溫度可控制在90～100℃之間，有利于尿素溶液與蠟液沉降分層，便于尿素溶液回收；當尿素溶液中的含水量達25%時，絡合物分解溫度為65℃左右，回收的尿素溶液難以造粒。此外，這樣的尿素溶液與原料油經超-1后充分接觸后，生成類似糊狀的粘稠物，進而影響與原料油再次充分接觸，對反應不利。綜上所述，尿素溶液中的含水為15～18%時最合適。

2 活化劑的選擇

尿素脫蠟裝置長期平穩運轉的關鍵在于尿液的循環使用。尿液由異丙醇、尿素、水組成。由于尿素與油不互溶，尿素很難與油中的蠟發生絡合反應。為提高反應效率，需加入適宜的活化劑助力。已知醇類物質對輕餾分的活化效果最為明顯。關于如何選擇醇類活化劑，工作人員進行了一組對比實驗。以含水量為15%的尿素溶液和一定量的原料油為原料，分別加入甲醇、乙醇和異丙醇三種活化劑，實驗結果如表1、表2所示：

2.1甲醇

甲醇活化劑的活化效果較好。不僅具有用量少的特點（用量僅占油相0.5%，占原料油2%～2.5%），與此同時，對脫蠟液和液蠟在蒸餾在過程中，冷卻器上無尿素結晶出現。可見以含水15%的尿素溶液為原料時，甲醇活化劑的脫蠟效果較為理想，甚至可取消水洗和稀醇水溶液的二元及三心共沸蒸餾。但是甲醇是無色有酒精氣味易揮發的液體，人口服中毒最低劑量約為100mg/kg體重，經口攝入0.3～1g/kg可致死。因此，不便選用。

2.2乙醇

乙醇活化劑的活化效果最差，2小時后不見反應進行。因此，以含水15%的尿素溶液為原料，乙醇不適合做活化劑。

2.3異丙醇

異丙醇活化劑進行尿素脫蠟時，油相中的異丙醇含量對反應前誘導期影響很大；脫蠟后得到的脫蠟液和液可不經水洗分別直接進行蒸餾。但是，在蒸餾時，發現回收溶劑的冷卻器壁上有尿素結晶。因此，選用異丙醇作活化劑一定要有水洗和稀醇水溶液的二元及三元共沸、蒸餾過程。

在實際成產操作中，工作人員往往選擇異丙醇作為尿素脫蠟工藝的活化劑。經長期實踐，不難發現，異丙醇作為活化劑，在絡合反應過程中承擔著重要的作用。它能使油品很好地溶解，有助于尿素與正構烷烴在油相、尿液相及固相絡合物，以及尿素結晶的表面充分接觸，便于分子重排，加快反應速率；異丙醇還是尿素脫蠟工藝中的破乳劑，它能防止油、水、固三相粘附在一起，使絡合物呈現良好分散態勢，便于輸送，有利于冷分離；此外，異丙醇可以防止雜質吸附在反應物表面陰外，降低尿素水溶液飽和溫度、分解溫度，減少了尿素分解損失。

3 結論

在尿素脫蠟工藝中，以含水量為15～18%尿素溶液作原料，以異丙醇作活化劑最為合適。