异丙醇尿素脱蜡过程回收溶剂的方法
本发明涉及异丙醇尿素脱蜡过程回收溶剂的方法。
在石油炼制工业,为了得到液蜡和低凝点柴油,常采用异丙醇尿素水溶液处理柴油馏分,使液蜡脱出的方法。该方法是根据原料油含蜡量及对目的产品的要求,将原料油与一定浓度,一定数量的异丙醇尿素水溶液相混合,在络合反应器中边冷却边进行络合反应,在异丙醇活化剂作用下,原料油中的蜡(正构烷烃)与尿素形成不溶于油及异丙醇尿素水溶液的络合物。然后将油(脱蜡油)分出,再将络合物加热分解,蜡液便和尿素溶液分开,尿素溶液重复使用。在该过程中,由于络合物表面常常吸复附一定量的油,为了提高脱蜡油的收率和得到高纯度的液体石蜡,络合物在热分解之前,还要用轻质油(洗油,80-180℃馏分油)进行洗涤,正如Л.Γ.Сушко,В.А.Ли б е р м а н,М.А.Γалимов,В.А.Кокин,Совершенствование схемы регенерациикарбамида ииэопропиловогоспиртаиэ растворов реакции в Процессекарбамидной депарафиниэации. Нехтепереработкаи Нехтефимия.1986,(10):18所述,经过该过程的反应产物(脱蜡油.蜡液)以及洗涤络合物后的洗油中,溶有异丙醇6-20%,尿素0.1-0.8%。其溶解量与产品的馏分组成。脱蜡温度,络合物的热分解温度,洗油的馏分组成有关。在回收异丙醇和洗油时,反应产物及洗油中的尿素必须被除去,否则在用蒸馏法回收异丙醇和洗油时,尿素及其分解产物极易堵塞塔盘。导致周期性地中止脱蜡生产,进行停塔清洗。
该文献还谈到,为了避免堵塔,在所有的异丙醇尿素脱蜡装置上,都采用水或含异丙醇很少的水,从反应产物及洗油中先把尿素洗去,然后再蒸馏的工艺流程。
SU1070149A中也谈到在异丙醇尿素脱蜡工艺中,先用水洗掉反应产物及洗液中的尿素,然后再进行蒸馏,回收异丙醇和洗油及得到目的产品。用水洗涤反应产物及洗油后,得到含尿素的稀醇水溶液,然后,含尿素的稀醇水溶液用蒸馏方法回收异丙醇,得到含异丙醇80-85%的水溶液,如果要将这部分异丙醇循环使用,就必须进一步将共沸醇提浓到>96%,才能使脱蜡用的异丙醇尿素水溶液组成保持不变。
上述文献及专利都谈到异丙醇尿素脱蜡工艺中,先用水(或含少量异丙醇)洗掉反应产物及洗液中的尿素也把其中的异丙醇洗下来。从稀醇水溶液中回收异丙醇时,异丙醇与水形成共沸物,仅能得到浓度为80-85%的异丙醇。所以需要由三元共沸蒸馏进一步提浓后才能重复使用。这样不仅增大能耗,而且增加化学品的消耗,也使工艺过程和设备变得复杂,同时必需排放了大量的污水。
本发明的目的在于克服异丙醇尿素脱蜡溶剂回收能耗、化学品消耗大,以及工艺过程和设备复杂,同时必需排放了大量的污水的缺点,采用混合溶剂洗涤反应产物和洗油。
本发明采用混合溶剂作为反应产物和洗油的洗涤溶剂,洗涤反应产物(脱蜡油、蜡液)和洗油,该混合溶剂组成范围是:油0-25w%,异丙醇25-75w%,水5-75w%,其中所说的油可以是脱蜡油、蜡液或洗油,根据与被洗涤物组分一致的原则进行选择。
对于不同的被洗涤物,可以按表-1组成配制混合溶剂。
表-1洗涤不同反应产物的混合溶剂组成(w%)
|
油 |
异丙醇 |
水 |
溶剂0-1 |
0-10 |
60-75 |
15-40 |
溶剂-2 |
0-25 |
45-75 |
10-55 |
溶剂-3 |
0-15 |
25-65 |
20-75 |
表-1中 溶剂-1:用于洗涤脱蜡油的混合溶剂,
溶剂-2:用于洗涤蜡液的混合溶剂,
溶剂-3:用于洗涤洗油的混合溶剂,
(表中“油”分别指脱蜡油、蜡液及洗油,以下同)
洗涤条件:
反应产物与混合洗液比:1-30∶1
洗涤温度:30-70℃
搅拌速度:200-300转/分
洗涤时间:5-10分钟
静置时间:5-10分钟
用混合溶剂洗涤反应产物及洗油,只把反应产物及洗液中的尿素洗掉,而其他组成不变。经洗涤后的反应产物和洗油中尿素含量<40ppm,可直接加热进行蒸馏,得到目的产品及洗油的同时,也得到了可直接循环使用的异丙醇水溶液(其浓度与反应产物或洗油带出的异丙醇浓度相当或略高)。
洗涤反应产物和洗油后的混合溶剂中尿素含量在1-6w%(与目前工业装置排放污水时尿素的浓度相近)。用蒸馏的方法将此混合溶剂进行再生,分出尿素。经再生后的混合溶剂可重复使用。
实例1
实验用的反应产物是尿素异丙醇水溶液脱蜡得到的。原料为大庆220-310℃馏份,洗油为大庆120-160℃馏份。用洗油洗涤后的反应产物及洗油组成见表-2。
表-2 反应产物和洗油的组成(w%)
|
油 |
异丙醇 |
水 |
尿素 |
脱蜡油 |
96.58 |
3.30 |
0.10 |
0.02 |
蜡 液 |
95.20 |
4.56 |
0.20 |
0.04 |
洗 油 |
96.20 |
3.55 |
0.20 |
0.05 |
混合溶剂配制
取一定量异丙醇溶解在水中,使其成为均匀透明的溶液,混合溶剂组成见表-3,
表-3 混合溶剂组成(w%)
|
油 |
异丙醇 |
水 |
溶剂-1 |
0.00 |
60.90 |
39.10 |
溶剂-2 |
0.00 |
49.64 |
50.16 |
溶剂-3 |
0.00 |
28.80 |
71.20 |
表-4 洗涤条件
|
脱蜡液 |
蜡液 |
洗油 |
油剂比 |
30∶1 |
30∶1 |
30∶1 |
洗涤温度℃ |
50 |
65 |
40 |
搅拌时间 分 |
8 |
5 |
10 |
静置时间 分 |
8 |
5 |
10 |
按表-4中的洗涤条件,将反应产物或洗油和混合溶剂同时加入洗涤器中,匀速搅拌使其充分混合5-10分钟,然后静置5-10分钟,将分成的两相分别取样分析。分析结果在表-5和表-6中。
表-5 洗后反应产物和洗油组成(w%)
|
油 |
异丙醇 |
水 |
尿素 |
脱蜡油 |
96.55 |
3.35 |
0.10 |
24.6ppm |
蜡 液 |
95.23 |
4.57 |
0.20 |
23.2ppm |
洗 油 |
96.34 |
3.57 |
0.19 |
21.7ppm |
表-6洗涤后混合溶剂组成(w%)
|
油 |
异丙醇 |
水 |
尿素 |
溶剂-1 |
0.00 |
60.60 |
38.81 |
0.60 |
溶剂-2 |
0.00 |
48.96 |
49.85 |
1.19 |
溶剂-3 |
0.00 |
28.41 |
70.11 |
1.48 |
从表-5中数据看出,反应产物和洗油经混合溶剂洗涤后,尿素基本被除去,仅有20-30ppm,对蒸馏无影响,其他组分基本不发生变化。含尿素混合溶剂再生后重复使用。
混合溶剂再生实施例
将该待待再生混合溶剂在90-100℃条件下进行蒸馏,其异丙醇与水形成80-82%的共沸物馏出,釜中为尿素水溶液,可进入污水处理系统。蒸馏结果列于表-7。
表-7 再生混合溶剂的蒸馏结果(w%)
|
馏出物 |
釜中物 |
蒸馏损失 |
异丙醇 |
水 |
水 |
尿素 |
洗-1 |
59.30 |
13.91 |
23.63 |
0.60 |
2.56 |
洗-2 |
47.61 |
11.52 |
37.54 |
1.19 |
2.14 |
洗-3 |
27.89 |
6.55 |
63.45 |
1.48 |
1.57 |
用回收的异丙醇按表-3中混合溶剂组成配制新的混合溶剂洗涤反应产物和洗油。
实施例2
反应产物和洗油组成如表-8
表-8 反应产物和洗油组成(w%)
|
油 |
异丙醇 |
水 |
尿素 |
脱蜡油 |
92.41 |
7.24 |
0.30 |
0.05 |
蜡 液 |
79.85 |
18.99 |
0.98 |
0.18 |
洗 油 |
80.43 |
17.64 |
1.58 |
0.35 |
混合溶剂的配制同例1,其组成如表-9。
表-9 混合溶剂组成 (w%)
|
油 |
异丙醇 |
水 |
尿素 |
溶剂-1 |
4.34 |
74.76 |
20.90 |
0.00 |
溶剂-2 |
11.15 |
71.78 |
17.07 |
0.00 |
溶剂-3 |
23.19 |
67.28 |
9.52 |
0.00 |
洗涤条件:油剂比 脱蜡油 20∶1,蜡液 10∶1, 洗油 10∶1
其它条件与实例-1同。
表-10洗后反应产物和洗油组成(w%)
|
油 |
异丙醇 |
水 |
尿素 |
脱蜡油 |
92.44 |
7.26 |
0.30 |
26.0ppm |
蜡 液 |
79.98 |
19.03 |
0.98 |
29.1ppm |
洗 油 |
80.69 |
17.72 |
1.59 |
37.6ppm |
表-11 洗后混合溶剂组成(w%)
|
油 |
异丙醇 |
水 |
尿素 |
溶剂-1 |
4.32 |
74.00 |
20.69 |
1.00 |
溶剂-2 |
10.97 |
70.50 |
16.77 |
1.77 |
溶剂-3 |
7.15 |
61.16 |
28.31 |
3.38 |
混合溶剂再生
洗后混合溶剂用蒸馏方法进行再生,蒸馏结果如表-12
表-12 再生混合溶剂的蒸馏结果 (w%)
|
馏出物 |
釜 中 物 |
蒸馏损失 |
|
异丙醇 |
水 |
油 |
水 |
尿素 |
洗-1 |
72.47 |
16.79 |
4.52 |
3.33 |
1.00 |
1.89 |
洗-2 |
69.40 |
15.28 |
10.97 |
1.25 |
1.77 |
1.33 |
洗-3 |
59.89 |
14.51 |
7.15 |
13.49 |
3.38 |
1.58 |
实施例3
反应产物和洗油组成如表13
表-13 反应产物和洗油组成(w%)
|
油 |
异丙醇 |
水 |
尿素 |
脱蜡油 |
87.03 |
12.41 |
0.48 |
0.08 |
蜡 液 |
66.53 |
30.77 |
2.29 |
0.41 |
洗 油 |
72.15 |
25.48 |
1.90 |
0.47 |
混合溶解的配制。
混合溶解的配制方法同例1,其组成如表14。
表-14混合溶剂组成 (w%)
|
油 |
异丙醇 |
水 |
尿素 |
溶剂-1 |
9.67 |
73.25 |
17.08 |
0.00 |
溶剂-2 |
23.20 |
67.35 |
9.45 |
0.00 |
溶剂-3 |
14.36 |
62.54 |
23.10 |
0.00 |
洗涤条件:油剂比 脱蜡油 20∶1,蜡液 2.5∶1, 洗油 5∶1
其它条件同实例-1。
洗后反应产物和洗油组成如表15。
表-15 洗后反应产物和洗油组成(w%)
|
油 |
异丙醇 |
水 |
尿素 |
脱蜡油 |
87.09 |
12.43 |
0.48 |
28.6ppm |
蜡 液 |
66.78 |
30.92 |
2.30 |
32.0ppm |
洗 油 |
72.49 |
25.60 |
1.91 |
38.6ppm |
洗后混合溶剂组成如表16。
表-16 洗后混合溶剂组成(w%)
| 油 | 异丙醇 | 水 | 尿素 |
溶剂-1 |
9.57 |
72.07 |
16.79 |
1.57 |
溶剂-2 |
23.01 |
66.58 |
9.40 |
1.01 |
溶剂-3 |
14.13 |
61.01 |
22.56 |
2.30 |
混合溶剂的再生
再生混合溶剂的蒸馏结果如表17。
表-17 再生混合溶剂的蒸馏结果(w%)
|
馏出物 |
釜 中 物 |
蒸馏损失 |
|
异丙醇 |
水 |
油 |
水 |
尿素 |
洗-1 |
70.43 |
15.67 |
9.57 |
0.95 |
1.57 |
1.81 |
洗-2 |
64.74 |
9.25 |
23.00 |
0.00 |
1.01 |
2.00 |
洗-3 |
59.37 |
14.03 |
14.13 |
8.21 |
2.30 |
1.96 |
从上述实例的表5、10、15数据可以看出,反应产物和洗油经混合溶剂洗涤后,尿素含量<40ppm,对蒸馏无影响,其它组分基本不变。
含尿素的混合溶剂可以通过蒸馏进行再生,异丙醇以80-82%水溶液馏出,釜中残留物分为两相,油相可作为产品或配制混合溶剂的原料,水相(含尿素)进污水系统进行处理。
从表12、17数据看出,在混合溶剂再生过程中,将产生约10%的含尿素污水,以年处理6万吨原料计,每年排污400-800吨,仅为目前工业装置的20-40%。
其中实施例1中所需排放的污水量稍大,是因为所用的混合溶剂中“油”含量为0,是一种特例,如果希望减少排污则不宜采用。
用本发明的方法代替水洗工艺,可大大减少二元蒸馏量,省去三元共沸蒸馏。