CN107523348B - 生产皂用蜡和低熔点石蜡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产皂用蜡和低熔点石蜡的方法。该方法在普通发汗脱油工艺的基础上，优选将原料与两种以上可反应生成气体的物质的水溶液分别乳化后进行发汗，并在发汗过程中利用气流通过蜡层携带出液态的油以强制分离蜡和油，从而提高了目的产品收率同时缩短生产周期。本发明方法具有生产设备投资低、生产过程简单且操作费用低、无溶剂污染等优点。

Description

生产皂用蜡和低熔点石蜡的方法

技术领域

本发明属于石油蜡生产技术领域，特别是涉及一种生产皂用蜡和低熔点石蜡的方法。

背景技术

石油蜡是原油经过炼制加工后从含蜡馏分油中制得的各类蜡产品的总称，包括液体石蜡、皂用蜡、石蜡和微晶蜡。皂用蜡和石蜡是原油中润滑油馏分经脱蜡、脱油、精制和成型等步骤生产的，一般含有正构烷烃、少量异构烷烃和环烷烃等组分，通常皂用蜡的熔点在40℃～52℃之间，石蜡的熔点在50℃～74℃之间。

脱蜡是以润滑油馏分为原料制备含油量为10～30%左右的蜡膏的过程，脱蜡工艺主要有压榨脱蜡和溶剂脱蜡。脱油是以蜡膏为原料制备含油量2%以下的粗石蜡的过程，脱油工艺主要有发汗脱油和溶剂脱油。粗石蜡再经白土精制或加氢精制及成型、包装等步骤，既可得到商品石油蜡。

溶剂脱油方法是根据蜡与油在选择性溶剂（丙酮、苯和甲苯混合物；或丙酮、甲苯；或甲乙酮、甲苯）中溶解度不同的性质进行分离的。溶剂脱油工艺具有生产过程连续、蜡收率高、成品蜡含油量可以很低、生产成本较低等优点，是目前大规模生产石油蜡产品的主流脱油工艺。但溶剂脱油工艺生产设备投资大；生产过程中需要大量使用溶剂，回收溶剂需要消耗大量的能量；溶剂中含有苯系物，会对环境造成影响；溶剂易燃，容易造成生产事故。

发汗脱油方法是利用蜡和油熔点不同的性质进行分离的。石油蜡中各种组分的分子量和结构的不同都会使其熔点不同。同为正构烷烃结构时，分子量较大的正构烷烃的熔点较高，而分子量较小的正构烷烃的熔点较低；分子量相同时，异构烷烃和环烷烃的熔点要低于正构烷烃，且异构程度越高熔点就越低，甚至在常温下就呈液体状态，即通常所说的油。发汗脱油方法在生产过程中不使用溶剂，而且生产过程中只需要将原料加热到熔点以上的温度。

普通的发汗脱油工艺主要包括以下步骤：（1）准备工作：垫水（用水充满发汗装置皿板下部空间）后装料（原料加热至熔点以上呈液态时装入发汗装置）；（2）结晶：将原料以不大于4℃/h的降温速率缓慢冷却到其熔点以下10℃～20℃。在冷却过程中，各种组分按熔点由高到低的顺序依次结晶形成固体；（3）发汗：当蜡层温度达到预设的降温终止温度之后，放掉垫水；再将原料缓慢地加热到预设的发汗终止温度。在发汗过程中，各种组分按熔点由低到高的顺序先后熔化成液态并流出（蜡下），最后得到的蜡层剩余物（蜡上）就是高熔点、低含油的蜡；（4）精制：收集粗产品（发汗过程结束后继续升高温度，以熔化取出蜡上，即为粗产品），经白土精制（将粗产品熔化后升温至预定温度，加入白土并恒温搅拌至预定时间后过滤）后，再成型、包装即为目的产品。

对普通发汗脱油方法，在发汗过程中蜡和油两类组分虽然分别处于固体和液体状态，但是也很难完全分离。为使最终产品的含油量符合要求，通常采用延长发汗时间（降低升温速度）并提高发汗终止温度的方法。延长发汗时间会导致生产周期延长；提高发汗终止温度会使部分蜡随油一起脱除，导致产品收率下降。

普通的发汗脱油方法可以生产熔点在40℃～60℃的皂用蜡和低熔点石蜡。与溶剂脱油方法相比，发汗脱油是间歇操作，且产品收率较低、生产周期较长，但是发汗脱油方法具有投资少、生产过程简单、操作费用低等优点，目前仍有部分厂家在使用该方法生产皂用蜡和低熔点石蜡产品。

多年来，发汗方法在生产设备和工艺方面得到了一些发展，如CN89214332（立式方形多段隔板发汗罐）、CN94223980.6（皿式发汗装置）、CN98233254.8（石蜡发汗罐）、CN200920033500.X（新型石蜡发汗罐）、CN201210508905.0（一种高效石蜡发汗装置）、CN201320127680.4（管式石蜡脱油装置）等，在发汗脱油生产设备上作了改进；CN91206202（一种高效石蜡发汗罐）在发汗脱油工艺上作了改进。但这些方法仍存在着产品收率较低、生产周期较长等缺点。

发汗脱油方法是目前已知用于工业规模生产皂用蜡和低熔点石蜡产品的唯一无溶剂脱油方法，在提倡绿色环保、低碳节能的今天日益受到人们的关注。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种生产皂用蜡和低熔点石蜡的方法。具体地说是采用发汗装置，在普通发汗脱油工艺的基础上，优选将蜡膏原料与两种以上可反应生成气体的物质的水溶液分别乳化后进行发汗，利用水溶液和反应生成的气体在蜡层中形成微小空间，有利于发汗阶段液态油的排出。同时在发汗过程中利用气流通过蜡层携带出液态的油以强制分离蜡和油，增强了分离效果并加快了分离速度。本发明方法提高了目的产品的收率并缩短了生产周期，并具有装置投资低、生产过程简单且操作费用低、无溶剂污染等优点。

本发明的生产皂用蜡和低熔点石蜡的方法，包括以下内容：

A：乳化

（A1）油相材料制备：以含油量小于30%、熔点为25℃～55℃的蜡膏为原料，加热熔化；加入油溶性乳化剂，搅拌均匀，形成油相材料；

（A2）水相材料制备：将组分Ⅰ和组分Ⅱ分别溶于水并加热，形成组分Ⅰ的水相材料和Ⅱ的水相材料；

（A3）乳化液制备：将组分Ⅰ的水相材料和组分Ⅱ的水相材料分别在搅拌条件下加入到油相材料中，继续搅拌5～60分钟，以形成组分Ⅰ的乳化液和组分Ⅱ的乳化液；

B：发汗

（B1）准备工作：将（A3）过程制备的组分Ⅰ的乳化液和组分Ⅱ的乳化液在压力条件下混合均匀，再将混合乳化液装入发汗装置；

（B2）结晶：在压力条件下先以5.0℃/h～75.0℃/h的速率将混合乳化液冷却至原料蜡膏熔点+2℃～熔点+15℃，再以1.0℃/h～4.0℃/h的速率降温至原料蜡膏熔点以下5℃～20℃的预定温度；

（B3）恒温：在结晶预定温度恒温一段时间，同时降低压力至常压；

（B4）发汗：以0.5℃/h～3.5℃/h的速率升温；在升温过程中强制气流通过蜡层；蜡层达到预定温度后停止发汗；

（B5）精制：收集蜡上，经精制后即为目的产物。

本发明的方法中，所述原料蜡膏的含油量（以质量计）小于30%，其熔点范围一般为25℃～55℃。原料蜡膏可以为常三线、常四线、减一线、减二线、减三线馏分油经脱蜡制得的蜡膏。

本发明的方法中，将原料蜡膏在油溶性乳化剂存在下分别与组分Ⅰ的水溶液和组分Ⅱ的水溶液乳化制备成组分Ⅰ乳化液和组分Ⅱ乳化液，再在压力下混合后作为发汗原料。

所述的油溶性乳化剂选自非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性型表面活性剂中的一种或几种。油溶性乳化剂的HLB值为1～10，优选为3～8。所述表面活性剂的凝固点或熔点低于步骤（B4）发汗的最高温度。所述的油溶性乳化剂优选为两种以上表面活性剂构成的复合乳化剂。

其中，所述的非离子型表面活性剂选自失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、二乙二醇脂肪酸酯、二乙二醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、四乙二醇单硬脂酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯构成的一组物质；阴离子型表面活性剂选自脂肪醇硫酸酯单乙醇胺盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、油酰胺基羧酸钠、烷基苯磺酸钠、N-甲基油酰基牛磺酸钠、丁基萘磺酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、顺丁二酸单酯磺酸钠构成的一组物质。所述的阳离子型表面活性剂选自苄基季铵盐、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、三乙酰胺油酸酯构成的一组物质；两性型表面活性剂选自十二烷基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化铵、脂肪烃基咪唑啉衍生物、烷基咪唑啉衍生物、脂肪酸衍生物、两性型改性环氧乙烷加成物构成的一组物质。

本发明的方法中，步骤（A2）所述的组分Ⅰ和组分Ⅱ是可溶于水、并能互相反应生成气体的一组对应物质。如，组分Ⅰ可以选自水溶性酸中的至少一种，组分Ⅱ可以选自碳酸盐、碳酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、金属硫化物中的至少一种；或者，组分Ⅰ也可以选自无机碱中的至少一种，组分Ⅱ可以选自无机铵盐中的至少一种；或者，组分Ⅰ选自盐酸，组分Ⅱ选自高氯酸盐、氯酸盐、次氯酸盐中的至少一种；或者，组分Ⅰ也选自盐酸，组分Ⅱ选自尿素。

其中，所述的水溶性酸包括无机酸和/或有机酸。无机酸选自高氯酸、氢碘酸、硫酸、氢溴酸、盐酸、硝酸、碘酸、亚硫酸、磷酸、亚硝酸、氢氟酸构成的一组物质；有机酸选自甲磺酸、苯磺酸、十二烷基苯磺酸、三氟甲磺酸、氨基磺酸、甲亚磺酸、苯亚磺酸、硫代乙酸、甲硫醇、苯硫酚、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、正庚酸、正辛酸、草酸、丙二酸、酒石酸、琥珀酸、己二酸、柠檬酸、丙烯酸、丁烯酸、油酸、富马酸、马来酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、水杨酸、咖啡酸、乙醇酸，乳酸、苹果酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、全氟丁酸、全氟辛酸构成的一组物质。

本发明中，组分Ⅰ和组分Ⅱ的水溶液中组分Ⅰ和组分Ⅱ的质量浓度为0.1%～10.0%，优选0.5%～3.0%。所述的组分Ⅰ和组分Ⅱ优选为价格低廉、来源广泛、自身及反应产物无毒、无刺激性气味的酸与碳酸盐（碳酸氢盐）。如组分Ⅰ优选为盐酸和/或硫酸，组分Ⅱ优选为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的至少一种。

本发明的方法中，步骤（A3）所得到乳化液的组成为：原料蜡膏质量百分数为60.0%～90.0%，组分Ⅰ和组分Ⅱ的水溶液的质量百分数之和为9.9%～30.0%，油溶性乳化剂的质量百分数为0.1%～10.0%。优选乳化液的组成为：原料蜡膏质量百分数为65.0%～84.0%，组分Ⅰ和组分Ⅱ的水溶液的质量百分数之和为15.0%～30.0%，油溶性乳化剂的质量百分数为1.0%～5.0%。

所述乳化的条件为：在60℃～98℃下，以50～1500转/分钟的搅拌速度混合5～60分钟；优选为在65℃～90℃下，以100～1000转/分钟的搅拌速度混合10～30分钟。

本发明的方法中，所述的发汗装置优选为发汗皿，并在蜡层以上增加可拆卸的密封系统及加压装置，用于在步骤（B1）和（B2）过程中在蜡层上方施加气压以抑制在准备工作和结晶过程中反应生成的气体逸出蜡层。所述的压力（表压）为0.5～50.0个大气压，优选为10.0～30.0个大气压的气压。

本发明的方法中，步骤（B2）过程中优选先以10.0℃/h～50.0℃/h的速率冷却至原料蜡膏熔点+2℃～熔点+8℃范围内，再以1.5℃/h～3.5℃/h的速率冷却至原料蜡膏熔点以下8℃～15℃的预定温度。

本发明的方法中，步骤（B3）所述恒温的时间为0.1～3.0h，优选1.0～3.0h，同时逐渐降低压力至常压。所述压力降低的速率一般为0.1～150.0个大气压/小时，优选为5.0～50.0个大气压/小时。

本发明的方法中，所述的发汗皿在蜡层以上增加加压装置和/或在蜡层以下增加真空装置，用以在步骤（B4）过程中使蜡层上下形成压力差。所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层上方增加压力（气压）和/或在蜡层下方降低压力（气压），使蜡层上、下方（侧）形成压力差实现。所述的压力差一般为0.1～5.0个大气压，优选为0.2～2.0个大气压，以强制气流通过蜡层。

本发明的方法中，步骤（B4）中所述升温的速率优选为1.0℃/h～3.0℃/h，升温的预定温度为低于目的产品的熔点2℃～10℃。

本发明的方法中，所述蜡层的升温速度和降温速度，可以通过空气浴、水浴、油浴或者其他可行的方式进行控制，优选采用水浴或油浴。采用水浴或油浴方式控制蜡层升温速率和降温速率时，可在发汗皿外增加夹套，夹套与可移动盘管及循环系统相连，循环系统具有程序降温/加热功能，循环系统加入水或导热油等物质作为循环介质；装料后将盘管浸没并固定在蜡层中，可使蜡层升/降温过程更快、蜡层温度更均匀。

本发明的方法中，步骤（B4）所述的强制气流通过蜡层可以在发汗过程任意阶段实施，优选在发汗初期实施。

本发明的方法中，步骤（B4）所述的强制气流通过蜡层是采用在蜡层上方增加气压实现的，如可在蜡层上方施加0.2～2.0个大气压的表压压力，而蜡层下方保持为常压。

本发明的方法中，步骤（B4）所述的强制气流通过蜡层是采用在蜡层下方降低气压实现的，如可在蜡层上方保持常压，而在蜡层下方维持-0.2～-1.0个大气压的表压压力。

发汗脱油方法是利用蜡和油熔点不同的性质进行分离以生产皂用蜡和低熔点石蜡产品的，但是在发汗过程中，蜡层中固态的蜡和液态的油很难完全分离，这是由于蜡和油两种组分都是非极性的烃类分子，分子间作用力较大；同时固态的蜡结晶形成毛细管结构，对油有较强的吸附作用，这就造成仅靠重力自然分离的普通发汗过程中蜡和油难以完全分离。通常采用延长发汗时间、提高发汗终止温度等方法使最终产品的含油量符合要求，但是这又会导致生产周期延长、蜡产品收率降低。这些影响了发汗脱油方法的广泛应用。

本发明通过对普通发汗过程的深入研究，针对蜡和油难以完全分离原因，在发汗过程中采用气流通过蜡层携带出液态油的方法强制蜡和油的分离，增强了分离效果并加快了分离速度。同时还优选将原料蜡膏与两种可反应生成气体的组分分别乳化后形成W/O型乳化液，再在0.5～50.0个大气压（表压）的压力条件下混合后作为发汗原料。混合乳化液中的水溶液以微小粒子形态均匀分布在原料蜡层中；由于是W/O型乳化液，可反应的两种组分由于油膜的隔离作用而不反应或以较慢的速度反应；在压力条件下将乳化液冷却至熔点以下8℃～20℃，在步骤（B1）和（B2）过程中在蜡层以上施加压力，可以抑制在准备工作和结晶等过程中反应生成的气体逸出蜡层。蜡层降温至预定温度后恒温0.1h～3.0h以使蜡层结晶更充分；同时在恒温过程中逐渐降低压力至常压。原料降温至熔点以下后到发汗过程终止的时间里蜡层处于较软的固体状态，此过程中两种可反应的组分逐渐发生化学反应而释放出气体，在原料蜡层中形成均匀分布的微小气泡；在发汗过程中利用气流通过蜡层，一方面可携带出可反应物质的水溶液以在蜡层内形成微小空间，这些微小空间和气泡产生的微小空间在发汗过程中易于在蜡层中形成若干细小的通道，有利于发汗过程中油的排出；另一方面携带出液态的油以强制分离蜡和油，从而增强了分离效果并加快了分离速度。所选表面活性剂熔点或凝固点低于发汗过程的最高温度，并含有官能团，与原料蜡膏的相溶性较差，能在发汗过程中随液态油一起排出。

本发明方法的优点是：在发汗过程中采用气流通过蜡层携带出液态油的方法强制蜡和油的分离，增强了分离效果并加快了分离速度，同时利用可反应物质产生微小气泡形成的微小空间和水溶液排出后产生微小空间在发汗过程中形成若干细小的排油通道，以利于油的快速排出，从而达到了提高蜡产品收率并缩短生产周期的目的。本发明的方法装置投资低、生产过程简单且操作费用低、无溶剂污染环境等优点，使得发汗脱油这种无溶剂生产皂用蜡和低熔点石蜡的方法更加高效实用。

具体实施方式

发汗皿上部连接可拆卸的密封装置并与加压缓冲罐和压缩机连接，和/或在发汗皿下部连接减压缓冲罐和真空泵；原料加热熔化并优选在乳化剂条件下与两种可反应生成气体的组分的水溶液分别乳化再在压力条件下混合均匀后装入发汗皿；以水浴控制蜡层升、降温速度；在压力条件下冷却至预定温度，恒温一段时间同时降低压力至常压；在发汗过程中，启动压缩机以在蜡层以上形成正压，和/或启动真空泵以在蜡层以下形成负压，用以强制气流通过蜡层；蜡层温度达到预设温度后停止发汗过程；蜡上经白土精制后即为目的产品。通过这些手段可在发汗阶段的时间减少30%～50%的情况下，使目的产品收率提高5～15个百分点。

以下通过实施例1-4具体说明本发明生产皂用蜡和低熔点石蜡的方法。如无特别注明，以下所涉及的%均为质量百分数，所述压力均为表压。

实施例1

本实施例包括：A：乳化和B：发汗两部分。

A：乳化

本部分包括（A1）油相材料制备、（A2）水相材料制备、（A3）乳化液制备三个步骤。

（A1）油相材料制备

取大庆原油常四线蜡膏（熔点41.5℃，含油量13.2％）68.0Kg，加热至70℃熔化后加入2.3 Kg的失水山梨醇单油酸酯、0.7 Kg的失水山梨醇单月桂酸酯和0.5 Kg的十二烷基甜菜碱，搅拌均匀后分成两份，每份35.75Kg。

（A2）水相材料制备

组分Ⅰ水相材料制备：配制浓度为0.2%的盐酸溶液，取14.3Kg并加热至75℃；

组分Ⅱ水相材料制备：配制浓度为4.6%的碳酸钠溶液，取14.2Kg并加热至75℃。

（A3）乳化液制备

组分Ⅰ乳化液制备：以700r/min的速度搅拌前述油相材料中的一份，并将组分Ⅰ水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌15min，形成油包水型的组分Ⅰ的乳化液。

组分Ⅱ乳化液制备：以700r/min的速度搅拌前述油相材料中的另一份，并将组分Ⅱ水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌15min，形成油包水型的组分Ⅱ的乳化液。

B：发汗

本部分包括（B1）准备工作、（B2）结晶、（B3）恒温、（B4）发汗、（B5）精制五个步骤。

（B1）准备工作

将发汗皿的密封系统与加压缓冲罐和压缩机连接好；在发汗皿下部安装减压缓冲罐并连接真空泵；将发汗皿夹套和可移动盘管与循环系统连接，将盘管固定在发汗皿上；以水为加热介质；启动循环系统的加热功能，使循环水升温至45℃。发汗皿皿板下方垫水。安装发汗皿上部的密封系统并加压至18.1～18.3个大气压；在18.1～18.3个大气压下将（A3）中制备的组分Ⅰ的乳化液与组分Ⅱ的乳化液混合均匀后加入发汗皿。

（B2）结晶

在18.1～18.3个大气压下，乳化液静置1.0h。启动循环系统的制冷功能，控制蜡层温度以2.0℃/h的降温速率下降至30.0℃以使蜡层结晶形成固体。

（B3）恒温

在30.0℃恒温1.0h以使蜡层结晶更充分，同时通过排空系统控制加压缓冲罐内压力以30个大气压/h的速率逐渐降低至常压。关闭循环系统的制冷功能。

（B4）发汗

排出发汗皿垫水。发汗皿出口连接中间储罐Ⅰ以接收蜡下；启动压缩机并保持加压缓冲罐内压力稳定在1.2～1.4个大气压（表压），发汗皿皿板下方保持常压。启动循环系统的加热功能，以1.5℃/h的升温速率使蜡层温度升高到36.0℃；停压缩机。

启动真空泵并保持减压缓冲罐内压力稳定在-0.5～-0.7个大气压（表压），蜡层上方气压保持常压；继续以1.5℃/h的升温速率使蜡层温度升高到42.0℃进行发汗。停真空泵，终止发汗过程（发汗阶段时间为8小时）。

发汗皿出口改为连接粗产品储罐（Ⅰ）；继续加热循环水升温至60℃以熔化取出蜡上，即为粗产品（Ⅰ）。

（B5）精制

粗产品（Ⅰ）经白土精制后即为目的产品（Ⅰ）。目的产品（Ⅰ）性质：熔点46.2℃、含油量1.28％，满足商品皂用蜡优级品的相关技术要求。皂用蜡产品收率为46.3％（相对原料常四线蜡膏）。

实施例2

本实施例包括：A：乳化，和B：发汗两部分。

A：乳化

本部分包括（A1）油相材料制备、（A2）水相材料制备、（A3）乳化液制备三个步骤。

（A1）油相材料制备

取大庆原油常四线蜡膏（同实施例1）80.0Kg，加热至80℃熔化后加入1.6Kg的失水山梨醇单油酸酯和0.4 Kg的聚氧乙烯脂肪酸酯，搅拌均匀后分成两份，每份41.0Kg。

（A2）水相材料制备

组分Ⅰ水相材料制备：配制浓度为1.0%的盐酸溶液，取9.0Kg并加热至85℃；

组分Ⅱ水相材料制备：配制浓度为2.6%的碳酸氢钾溶液，取9.0Kg并加热至85℃。

（A3）乳化液制备

组分Ⅰ乳化液制备：以300r/min的速度搅拌前述油相材料中的一份，并将组分Ⅰ水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌30min，形成油包水型的组分Ⅰ的乳化液。

组分Ⅱ乳化液制备：以300r/min的速度搅拌前述油相材料中的另一份，并将组分Ⅱ水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌30min，形成油包水型的组分Ⅱ的乳化液。

B：发汗

本部分包括（B1）准备工作、（B2）结晶、（B3）恒温、（B4）发汗、（B5）精制五个步骤。

（B1）准备工作和（B2）结晶过程中压力为25.2～25.4个大气压，其余同实施例1。

本实施例生产的目的产品（Ⅱ）性质：熔点46.3℃、含油量1.26％，满足商品皂用蜡优级品的相关技术要求。皂用蜡产品收率为46.8％（相对原料常四线蜡膏）。

实施例3

本实施例包括：A：乳化，和B：发汗两部分。

A：乳化

本部分包括（A1）油相材料制备、（A2）水相材料制备、（A3）乳化液制备三个步骤。

（A1）油相材料制备

取大庆原油减二线蜡膏（熔点50.6℃，含油量21.4％）72.0Kg，加热至65℃熔化后加入2.1Kg的失水山梨醇单硬脂酸酯、0.6Kg的聚氧乙烯脂肪酸酯和0.3Kg的三乙酰胺油酸酯，搅拌均匀后分成两份，每份37.5 Kg。

（A2）水相材料制备

组分Ⅰ水相材料制备：配制浓度为2.4%的硫酸溶液，取12.5Kg并加热至70℃；

组分Ⅱ水相材料制备：配制浓度为3.0%的碳酸钠溶液，取12.5Kg并加热至70℃。

（A3）乳化液制备

组分Ⅰ乳化液制备：以900r/min的速度搅拌前述油相材料中的一份，并将组分Ⅰ水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌10min，形成油包水型的组分Ⅰ的乳化液。

组分Ⅱ乳化液制备：以900r/min的速度搅拌前述油相材料中的另一份，并将组分Ⅱ水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌10min，形成油包水型的组分Ⅱ的乳化液。

B：发汗

本部分包括（B1）准备工作、（B2）结晶、（B3）恒温、（B4）发汗、（B5）精制五个步骤。

（B1）准备工作

将发汗皿的密封系统与加压缓冲罐和压缩机连接好；在发汗皿下部安装减压缓冲罐并连接真空泵；将发汗皿夹套和可移动盘管与循环系统连接，将盘管固定在发汗皿上；以水为加热介质；启动循环系统的加热功能，使循环水升温至55℃。发汗皿皿板下方垫水。安装发汗皿上部的密封系统并加压至15.4～15.6个大气压；在15.4～15.6个大气压下将（A3）中制备的组分Ⅰ的乳化液与组分Ⅱ的乳化液混合均匀后加入发汗皿。

（B2）结晶

在15.4～15.6个大气压下，乳化液静置1.0h后启动循环系统的制冷功能，控制蜡层温度以2.0℃/h的降温速率下降至37.0℃以使蜡层结晶形成固体。

（B3）恒温

在37.0℃恒温1.0h以使蜡层结晶更充分，同时通过排空系统控制加压缓冲罐内压力以30个大气压/h的速率逐渐降低至常压。关闭循环系统的制冷功能。

（B4）发汗

排出发汗皿垫水。发汗皿出口连接中间储罐（Ⅲ）以接收蜡下；启动压缩机并保持加压缓冲罐内压力稳定在1.3～1.5个大气压（表压），发汗皿皿板下方保持常压。启动循环系统的加热功能，以1.5℃/h的升温速率使蜡层温度升高到43.0℃；停压缩机。

启动真空泵并保持减压缓冲罐内压力稳定在-0.6～-0.8个大气压（表压），蜡层上方气压保持常压；继续以1.5℃/h的升温速率使蜡层温度升高到49.0℃进行发汗。停真空泵，终止发汗过程（发汗阶段时间为8小时）。

发汗皿出口改为连接粗产品储罐（Ⅲ）；继续加热循环水升温至70℃以熔化取出蜡上，即为粗产品（Ⅲ）。

（B5）精制

粗产品（Ⅲ）经白土精制后即为目的产品（Ⅲ）。目的产品（Ⅲ）性质：熔点54.5℃、含油量1.32％，满足商品54#半炼蜡相关的技术要求。54#半炼蜡产品收率为51.2％（相对原料减二线蜡膏）。

实施例4

本实施例包括：A：乳化，和B：发汗两部分。

A：乳化

本部分包括（A1）油相材料制备、（A2）水相材料制备、（A3）乳化液制备三个步骤。

（A1）油相材料制备

取大庆原油减二线蜡膏（同实施例3）76.0Kg，加热至75℃熔化后加入1.7Kg的失水山梨醇单硬脂酸酯和0.5Kg的失水山梨醇单月桂酸酯和0.3Kg的烷基苯磺酸钠，搅拌均匀后分成两份，每份39.25 Kg。

（A2）水相材料制备

组分Ⅰ水相材料制备：配制浓度为1.5%的盐酸溶液，取10.75Kg并加热至80℃；

组分Ⅱ水相材料制备：配制浓度为2.7%的碳酸钾溶液，取10.75Kg并加热至80℃。

（A3）乳化液制备

组分Ⅰ乳化液制备：以500r/min的速度搅拌前述油相材料中的一份，并将组分Ⅰ水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌20min，形成油包水型的组分Ⅰ的乳化液。

组分Ⅱ乳化液制备：以500r/min的速度搅拌前述油相材料中的另一份，并将组分Ⅱ水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌20min，形成油包水型的组分Ⅱ的乳化液。

B：发汗

本部分包括（B1）准备工作、（B2）结晶、（B3）恒温、（B4）发汗、（B5）精制五个步骤。

步骤（B1）准备工作和（B2）结晶过程中压力为22.0～22.2个大气压，其余同实施例3。

本实施例生产的目的产品（Ⅳ）性质：熔点54.4℃、含油量1.35％，满足商品54^#半炼蜡相关的技术要求。54^#半炼蜡产品收率为51.8％（相对原料减二线蜡膏）。

对比例1

本对比例包括：（1）准备工作、（2）结晶、（3）恒温、（4）发汗、（5）精制等过程。

（1）准备工作

将发汗皿的密封系统与加压缓冲罐和压缩机连接好。在发汗皿下部安装减压缓冲罐并连接真空泵。将发汗皿夹套和可移动盘管与循环系统连接，将盘管固定在发汗皿上；以水为加热介质；启动循环系统的加热功能，使循环水升温至45℃。发汗皿皿板下方垫水。

常四线蜡膏（同实施例1）加热至45℃熔化后加入发汗皿；安装发汗皿上部的密封系统；启动压缩机并保持加压缓冲罐内压力稳定在18.1～18.3个大气压。

过程（2）至（5）同实施例1。

本对比例生产的目的产品（Ⅴ）性质：熔点46.5℃、含油量1.42％，满足商品皂用蜡优级品的相关技术要求。皂用蜡产品收率为41.8％（相对原料蜡膏）。

对比例2

以常四线蜡膏（同实施例1）为原料，加热熔化后加入普通发汗罐。以2.0℃/h的降温速率使蜡层温度下降至30.0℃；以1.0℃/h的升温速率使蜡层温度升高到42.0℃进行发汗脱油（发汗阶段时间为12小时）。蜡上经白土精制后即为目的产品（Ⅵ）。

本对比例生产的目的产品（Ⅵ）性质：熔点47.3℃、含油量1.71％，满足商品皂用蜡的技术要求。皂用蜡产品收率为34.1％（相对原料常四线蜡膏）。

对比例3

本对比例包括：（1）准备工作、（2）结晶、（3）恒温、（4）发汗、（5）精制等过程。

（1）准备工作

将发汗皿的密封系统与加压缓冲罐和压缩机连接好。在发汗皿下部安装减压缓冲罐并连接真空泵。将发汗皿夹套和可移动盘管与循环系统连接，将盘管固定在发汗皿上；以水为加热介质；启动循环系统的加热功能，使循环水升温至55℃。发汗皿皿板下方垫水。

减二线蜡膏（同实施例3）加热至55℃熔化后加入发汗皿；安装发汗皿上部的密封系统；启动压缩机并保持加压缓冲罐内压力稳定在15.4～15.6个大气压。

过程（2）至（5）同实施例3。

本对比例生产的目的产品（Ⅶ）性质：熔点54.8℃、含油量1.45％，满足商品54#半炼蜡相关的技术要求。54#半炼蜡产品收率为43.9％（相对原料减二线蜡膏）。

对比例4

以减二线蜡膏（性质同实施例3）为原料，加热熔化后加入普通发汗罐。以2.0℃/h的降温速率使蜡层温度下降至37.0℃；以1.0℃/h的升温速率使蜡层温度升高到51.0℃进行发汗脱油（发汗阶段时间为14小时）。蜡上经白土精制后即为目的产品（Ⅷ）。

本对比例生产的目的产品（Ⅷ）性质：熔点55.6℃、含油量1.75％，满足商品54#半炼蜡相关的技术要求。54#半炼蜡产品收率为37.4％（相对原料减二线蜡膏）。

通过实施例1-4和对比例1-4可以看出，本发明生产皂用蜡和低熔点石蜡的方法，通过将原料与可反应的两种组分分别进行乳化，利用反应生成的气体在蜡层中形成微小气泡和水溶液排出后形成的微小空间，易于发汗过程中在蜡层中形成了均匀分散的孔道，有利于液态油的排出，同时采用气流通过蜡层携带出液态油的方法强制蜡和油的分离，增强了分离效果并加快了分离速度，从而提高了目的蜡产品收率并缩短了生产周期。实施例1、实施例2与对比例1在发汗时间相同的情况下，目的产品收率分别增加了4.5、5.0个百分点；与对比例2（普通发汗）相比，目的产品收率分别增加了12.2、12.7个百分点，同时升温发汗阶段的时间降低了33%；实施例3、实施例4与对比例3在发汗时间相同的情况下，目的产品收率分别增加了7.3、7.9个百分点；与对比例4（普通发汗）相比，目的产品收率分别增加了13.8、14.4个百分点，同时升温发汗阶段的时间降低了42%。

Claims (22)

1.一种生产皂用蜡和低熔点石蜡的方法，包括以下内容：

A：乳化

（A1）油相材料制备：以含油量小于30%、熔点为25℃～55℃的蜡膏为原料，加热熔化；加入油溶性乳化剂，搅拌均匀，形成油材料相；

（A2）水相材料制备：将组分Ⅰ和组分Ⅱ分别溶于水并加热，形成组分Ⅰ的水相材料和Ⅱ的水相材料；所述的组分Ⅰ和组分Ⅱ是可溶于水，并能互相反应生成气体的一组对应物质；

（A3）乳化液制备：将组分Ⅰ的水相材料和组分Ⅱ的水相材料分别在搅拌条件下加入到油相材料中，继续搅拌5～60分钟，以形成组分Ⅰ的乳化液和组分Ⅱ的乳化液；

B：发汗

（B1）准备工作：将（A3）过程制备的组分Ⅰ的乳化液和组分Ⅱ的乳化液在压力条件下混合均匀，再将混合乳化液装入发汗装置；

（B2）结晶：在压力条件下先以5.0℃/h～75.0℃/h的速率将混合乳化液冷却至原料蜡膏熔点+2℃～熔点+15℃，再以1.0℃/h～4.0℃/h的速率降温至原料蜡膏熔点以下5℃～20℃的预定温度；

（B3）恒温：在步骤（B2）所述的预定温度下恒温一段时间，同时降低压力至常压；

（B4）发汗：以0.5℃/h～3.5℃/h的速率升温；在升温过程中强制气流通过蜡层；蜡层达到预定温度后停止发汗；所述预定温度为低于目的产品的熔点2℃～10℃；

（B5）精制：收集蜡上，经精制后即为目的产物。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的油溶性乳化剂选自非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性型表面活性剂构成的一组物质；油溶性乳化剂的HLB值为1～10，油溶性乳化剂的凝固点或熔点低于步骤（B4）发汗的最高温度。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的非离子型表面活性剂选自失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、四乙二醇单硬脂酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯构成的一组物质；所述的阴离子型表面活性剂选自脂肪醇硫酸酯单乙醇胺盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、油酰胺基羧酸钠、烷基苯磺酸钠、N-甲基油酰基牛磺酸钠、丁基萘磺酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、顺丁二酸单酯磺酸钠构成的一组物质；所述的阳离子型表面活性剂选自苄基季铵盐、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、三乙酰胺油酸酯构成的一组物质；所述的两性型表面活性剂选自十二烷基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化铵、脂肪烃基咪唑啉衍生物、脂肪酸衍生物、两性型改性环氧乙烷加成物构成的一组物质。

4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的油溶性乳化剂为两种以上表面活性剂构成的复合乳化剂。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的组分Ⅰ选自水溶性酸中的至少一种，组分Ⅱ选自碳酸盐、碳酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、金属硫化物中的至少一种；或者，组分Ⅰ选自无机碱中的至少一种，组分Ⅱ选自无机铵盐中的至少一种；或者，组分Ⅰ选自盐酸，组分Ⅱ选自高氯酸盐、氯酸盐、次氯酸盐中的至少一种；或者，组分Ⅰ选自盐酸，组分Ⅱ选自尿素。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的水溶性酸包括无机酸和/或有机酸。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的无机酸选自高氯酸、氢碘酸、硫酸、氢溴酸、盐酸、硝酸、碘酸、亚硫酸、磷酸、亚硝酸、氢氟酸构成的一组物质；所述的有机酸选自甲磺酸、苯磺酸、十二烷基苯磺酸、三氟甲磺酸、氨基磺酸、甲亚磺酸、苯亚磺酸、硫代乙酸、甲硫醇、苯硫酚、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、正庚酸、正辛酸、草酸、丙二酸、酒石酸、琥珀酸、己二酸、柠檬酸、丙烯酸、丁烯酸、油酸、富马酸、马来酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、水杨酸、咖啡酸、乙醇酸，乳酸、苹果酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、全氟丁酸、全氟辛酸构成的一组物质。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的组分Ⅰ为盐酸、硫酸中的至少一种，组分Ⅱ选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的至少一种。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的组分Ⅰ和组分Ⅱ的水溶液中组分Ⅰ和组分Ⅱ的质量浓度为0.1%～10.0%。

10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（A3）中所述搅拌的速度为50～1500转/分钟，制备乳化液的温度为60℃～98℃。

11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B1）得到的混合乳化液的组成为：原料蜡膏质量百分数为60.0%～90.0%，组分Ⅰ的水溶液和组分Ⅱ的水溶液的质量百分数之和为9.9%～30.0%，油溶性乳化剂的质量百分数为0.1%～10.0%。

12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤（B1）得到的混合乳化液的组成为：原料蜡膏质量百分数为65.0%～84.0%，组分Ⅰ的水溶液和组分Ⅱ的水溶液的质量百分数之和为15.0%～30.0%，油溶性乳化剂的质量百分数为1.0%～5.0%。

13.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B1）和（B2）过程中在蜡层上方施加表压压力为0.5～50.0个大气压的气压，以抑制在准备工作和结晶过程中反应生成的气体逸出蜡层。

14.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B3）中所述恒温的时间为0.1～3.0h。

15.按照权利要求14所述的方法，其特征在于，在恒温的同时逐渐降低压力至常压，降压速率为0.1～150.0个大气压/小时。

16.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B4）中所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层上方增加气压和/或在蜡层下方降低气压，使蜡层上下方形成压力差实现，所述的压力差为0.1～5.0个大气压。

17.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B4）中所述强制气流通过蜡层在发汗初期实施。

18.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层上方增加气压实现，在蜡层上方施加0.2～2.0个大气压的表压压力，而蜡层下方保持为常压。

19.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层下方降低气压实现，在蜡层上方气压保持常压，而在蜡层下方维持-0.2～-1.0个大气压的表压压力。

20.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的组分Ⅰ和组分Ⅱ的水溶液中组分Ⅰ和组分Ⅱ的质量浓度为0.5%～3.0%。

21.按照权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的表压压力为10.0～30.0个大气压。

22.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，所述的压力差为0.2～2.0个大气压。