食品级微晶蜡生产问题的探讨

闫明录，王 都，王建玲，贾铁汉

(河南油田南阳石蜡精细化工厂，河南南阳 473132)

0 前言

南阳石蜡精细化工厂微晶蜡高压加氢装置规模为3 000 t/a，主要用于生产微晶蜡和凡士林，其中食品级微晶蜡约占总生产量的40%，使用的催化剂为抚顺DFV-1型蜡加氢催化剂。本装置生产的产品有70#、85#工业级微晶蜡，用于调合橡胶防护蜡;85#食品级微晶蜡用于食品添加剂，医药级凡士林用于药用辅料。

1 生产情况

1.1 工艺流程

本装置由制氢工序、压缩工序、反应工序、分馏工序等部分组成。制氢工序采用的是甲醇制氢工艺，制氢工序制得纯度99.99%以上的氢气，至氢气储罐暂存，氢气储罐出来的氢气经压缩工序的氢气压缩机压缩至16.0 MPa，与循环氢压缩机送来的16.0 MPa循环氢气一起进入高压氢气混合器混合，然后送至原料加热器进口。

1.1.1 反应工序

罐区来的原料经计量泵加压到16.0 MPa，经二反换热器与反应产物换热，然后与高压氢气混合器来的高压氢气汇合进入氢油混合器进行混氢，混合物料再进入一反换热器与反应产物换热，预热至180～200℃后进入原料加热器加热至反应温度，进入第一反应器。在催化剂存在的条件下进行高压加氢反应;从第一反应器出来的气液混合物料与原料在一反换热器中进行热交换，降温至240℃后进入第二反应器进行深度加氢补充精制，从第二反应器出来的物料与原料在二反换热器中换热，降温至200℃以下，然后进入高压分离器进行气液相分离，气相氢气从高压分离器上部出来，经循环氢冷却器冷却至50℃后进入脱硫罐，用水吸收循环氢气中反应生成的H2S和NH3。从脱硫罐上部出来的净化氢气进入冷高分进一步分离挟带的轻油组分后经氢气循环压缩机压缩，送至高压氢气混合器循环使用。

1.1.2 分馏工序

从高压分离器底部出来的液相，经减压至0.6 MPa后进入低压分离器进一步分离，气体从低分上部排出，经低压尾气冷却器冷却后进入低压尾气分离器，分离后排空。低压分离器底部出来之液相经后处理塔真空汽提，分离出轻质馏分及其他气体后从塔底进入成品储槽进行真空脱气脱水，在此过程中除去的轻质馏分油保证了蜡产品的含油指标合格。

半成品用压缩空气压入板框过滤机进行过滤，携带出反应器的催化剂粉末及胶质沥青质、积炭等机械杂质被过滤出来，合格的加氢产品进入罐区成品储罐。本装置的食品级微晶蜡生产为间歇式生产，根据生产安排一般每个加工周期为20 d左右，切换线后稳定时间24 h馏出口质量分析合格。

1.2 催化剂

本装置每种产品方案都有不同的体积空速要求，同时对催化剂要求也比较高，要同时符合蜡产品、凡士林产品的生产要求。我厂选择的是DFV-1型催化剂，和FV-10催化剂物性对照见表1。

表1 催化剂物性表

1.3 工艺参数

影响产品质量的因素主要有压力、温度、氢油比等指标。反应压力是通过提高氢分压实现的。提高氢分压有利于加氢反应的进行，加快反应速度。一方面可以抑制结焦反应，降低催化剂的失活速率;另一方面可以提高硫、氮和金属杂质的脱除率，同时有促进稠环芳烃的加氢饱和反应。

反应温度也是加氢过程的重要参数，在加氢精制通常的操作温度下，硫、氮的氢解属于不可逆反应，提高温度可以促进反应速度和加氢精制深度，使产物中杂质含量减少。但是温度过高，容易产生过多的裂化反应。微晶蜡的含油要求比较严格，高温会使含油量上升，因此不同的生产方案有最佳的反应温度，并不是越高越好。

氢油比在实际生产中靠提高循环氢量实现，大量的循环氢可以提高反应系统的热容量，从而稳定反应器温度，缓和催化剂床层的温升，但是也会造成动力消耗。表2是2011年的部分典型工艺操作参数。

表2 主要工艺参数指标

2 产品质量

表3是我厂产品生产典型质量数据。由表中可以看出，产品各项指标完全符合质量标准。

表3 食品级微晶蜡质量数据

2.1 含油

加氢精制过程对微晶蜡含油量有一定影响，主要是第一反应器反应温度。加氢精制过程温度过高会加剧裂化程度，对于蜡产品来说会导致含油量上升，主要的控制方法为在脱气塔进行蒸汽汽提，塔釜通入适当的蒸汽通过气液相换质，从塔顶带出轻质馏分油，降低蜡产品中的含油量。从表3对比分析看，实际上升0.25% ～0.46%。

2.2 稠环芳烃和重金属

稠环芳烃和重金属含量是食品级蜡中一个关键质量指标，如果达不到要求只能降为工业级，目前国内外标准一致。稠环芳烃通过高压加氢可以有效去除，重金属主要是通过沉积在催化剂床层中得到去除。从表3可以看出，产品稠环芳烃全部合格，重金属含量远低于标准要求。

3 存在的问题和应对措施

3.1 催化剂失硫

加氢精制过程的含硫量主要是控制循环氢中的硫化氢浓度，不同的加氢产品控制指标也不同。凡士林原料由于含硫量比较高，含硫量标准在500～2 000 μg/g，微晶蜡的含硫量控制在200 ～1 500 μg/g。由于微晶蜡原料硫含量较低，催化剂的硫平衡被打破，整体生产过程中处于缓慢失硫状态。在生产一段时间后，循环氢的含硫量逐渐下降到控制方案的下限，甚至低于下限，一旦连续出现低于下限标准，基本可以判定催化剂局部短暂失硫。

对于短暂性可以恢复的失硫现象，采取的措施主要有:装置生产严格控制注水脱硫频次;安排生产方案时考虑油类产品如凡士林和蜡类产品有计划交叉进行，通过油类产品生产补硫;如果已经出现失硫现象，根据装置实测硫化氢浓度数据，可以在原料中注入硫化剂，短时间内将硫化氢浓度提高，从而达到补硫的目的。

3.2 稠环芳烃控制与比色的关系

生产中稠环芳烃的分析不能作为产品馏出口的项目，原因是此项目不但分析费用很高，而且分析时间比较长，熟练人员不间断需要7 h以上，故此只能作为批量检验或者生产抽查验证。经过对生产中的各项指标进行分析对比，在生产装置稳定时，馏出口的比色也能代表稠环芳烃的变化。当馏出口比色有明显加深且达到一定数值时，稠环芳烃不合格程度加大。

3.3 机械杂质

在食品级微晶蜡的标准中并没有机械杂质的分析项目，我厂内控指标将此项列入分析项目，一般人工直接目测。工业化生产很难达到100%“无”杂质，为此装置设置多道过滤，效果均不十分理想。工业用精密过滤器采取陶瓷滤芯或者金属烧结滤芯可以达到100 μm以下标准，由于微晶蜡高熔点、大黏度、过滤压力等因素，许多设备制造厂家无经验可借鉴，不敢冒然承担。

4 结束语

南阳石蜡精细化工厂3 000 t/a微晶蜡装置本周期已开工21个月，针对上游的原料性质，适当对加氢装置的工艺参数和空速进行调整，保证了食品级微晶蜡的产品质量，也保证了我厂口香糖专用蜡得以畅销国内外。根据市场需求，下一步还要进行食品级石蜡的生产试验，使我厂食品级产品系列化，同时为我厂5万t/a蜡加氢项目做好基础工作。