F-T合成石蠟的研制

1、F-T合成石蠟的研制摘要：簡要介紹以F-T合成產(chǎn)品為原料制備石蠟產(chǎn)品的工藝過程及產(chǎn)品的性能特點. 關(guān)鍵詞：F-T合成石蠟工藝性能、八 刖百將合成氣經(jīng)催化反響轉(zhuǎn)化為液態(tài)燒的方法是1923年由德國科學家 Frans Fischer 和HansTropsch創(chuàng)造的,簡稱費-托合成F-T合成.F-T合成于1936年首先在德國實現(xiàn)工業(yè)化,其后的 開展起起伏伏.從技術(shù)成熟度及可靠性而言,目前國外F-T合成技術(shù)以Sasol、Shell、Exxon、BP的工藝較佳,其中南非 Sasol公司的技術(shù)水平和工業(yè)化程度處于領先地位.全世界在建及進行可行 性研究的GTL工程總產(chǎn)能超過 9750X 104 t/a,可以預

2、計在不久的將來,F-T合成產(chǎn)品將成為石油產(chǎn)品的重要補充.目前全球石油蠟市場供需根本平衡,但由于國際原油市場上石蠟基原油產(chǎn)量不斷減少,同時北 美及歐洲I類潤滑油根底油裝置的關(guān)停將使石油蠟的生產(chǎn)失去原料,世界石油蠟產(chǎn)量將因受資源限制而有所減少；與此相對應的是,根據(jù)過去25 a間的統(tǒng)計結(jié)果分析,全球石蠟市場需求是穩(wěn)定增長的,預計在今后 15a這種勢頭還將持續(xù)下去.按此推測全球石蠟市場石油蠟缺口將逐漸增大. F-T合成產(chǎn)品不含硫、氮、芳燒等雜質(zhì),經(jīng)精制容易到達很高的純度；低溫 F-T合成過程的主要產(chǎn) 品以正構(gòu)燒為主且分布很寬,是生產(chǎn)石蠟產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料.可以預計F-T合成石蠟將成為石蠟供應中逐漸增長的重

3、要局部.目前市場上銷售的F-T合成石蠟主要是 Shell公司和Sasol公司生產(chǎn)的,其質(zhì)量和顏色穩(wěn)定、碳分布窄,原那么上與石油蠟具有相同的應用領域.這些蠟產(chǎn)品的獨特的白色對 需要添加色彩的應用領域,如蠟燭等,是非常理想的,使用少量的染料就能到達鮮明的色彩.目前 國內(nèi)采用中國科學院山西煤炭化學研究所、兗州煤礦等技術(shù)建設的 CTL工業(yè)試驗裝置已投入生產(chǎn)運行；中國石油化工股份的GTL工業(yè)試驗裝置已經(jīng)歷長期平穩(wěn)運轉(zhuǎn).這些裝置為F-T合成石蠟的生產(chǎn)提供了可靠的原料.1加工方案研究1.1 原料性質(zhì)中國石化GTL工業(yè)試驗裝置產(chǎn)物主要包括合成輕油、合成蠟油2種組分.其中合成蠟油組分的主要性質(zhì)如表1所示.表1合

4、成蠟油組分主要性質(zhì) 項 目實測值密度20C /g cm30.7953含油量,6.71滴熔點/ C針入度(25 °C )/10 -1mm 顏色(Saybolt ) /號 光安定性/號熱安定性/號酸值 /(mg KOH - g-1)金屬硫含量 /( 11 g - g-1) 氮含量 /( 11 g - g-1)85.057+226+10.06對GTL合成蠟油進行碳分布和正異構(gòu)分析,說明其正構(gòu)燒含量高達 90%以上,碳分布較寬,在C9S之間,如以下圖所示：正構(gòu)炷異構(gòu)炷GTL合成蠟油碳數(shù)分布和正異構(gòu)1.2 合成蠟油的加氫從前述原料分析局部可知：中國石化GTL裝置產(chǎn)物的硫、氮含量很低；所含醇、酸

5、和烯燃等雜質(zhì)主要存在于低沸點組分中,高沸點組分較為潔凈,加氫過程相對容易.試驗中采用復原型催化劑 和硫化型催化劑分別對合成蠟油進行了加氫試驗.對合成蠟油全儲分,分別采用復原態(tài)催化劑MPa 200260 C、空速 1.0 h -1和氫油比 500和硫化態(tài)催化劑6 MPa, 280 C ,空速 1.0 h 和氫油比500進行加氫試驗.兩者產(chǎn)物性能相似.表2硫化態(tài)催化劑對GTL合成蠟油全熠分加氫產(chǎn)物性質(zhì)工程實測值賽波特顏色/號+30-光安定性/號3熱安定性/號+24正構(gòu)烷炷含量,%90.41從表2數(shù)據(jù)可以看出：加氫產(chǎn)物在色度、光安、熱安等方面可以滿足一般石蠟產(chǎn)品的要求.上 述結(jié)果說明：對生產(chǎn)石蠟產(chǎn)品

6、而言,采用硫化態(tài)催化劑或復原態(tài)催化劑對合成蠟油進行加氫,均可 得到理想的加氫結(jié)果.1.3 F-T合成石蠟的生產(chǎn)利用前述加氫的合成蠟油組分進行蒸儲別離,切取410500 C組分,其性質(zhì)見表3.如果將加氫合成蠟進行窄儲分切割,可以制取多牌號石蠟產(chǎn)品,其性質(zhì)見表 4.表3 410500 C組分的性質(zhì)熔點/ C含油,m %實測值59.401.2分析方法GB/T2539GB/T3554/+30GB/T3555光安定性/號2SH/T0404針入度(25 °C )/0.1mm16GB/T4985嗅味/號1SH/T0414水溶性酸或堿無SH/T0407機械雜質(zhì)及水無易炭化物通過重金屬 /( 11 g

7、 - g-1)無GB/T7364灼燒殘渣,V 0.001SH/T0129稠環(huán)芳炷,紫外吸光度/cm280289 不大于0.024GB/T7363290 299 不大于0.019300 359 不大于0.013360 400 不大于0.006表4加氫合成蠟窄幅分性質(zhì)熠程/熔點/%25/0.1mm顏色(賽波特)/410 47060.21.016+30470 53071.10.3512+30410 53063.40.7213+30目前石蠟是減壓e留分油經(jīng)溶劑脫蠟、脫油制備的.石蠟廣品主要包括半精煉石蠟(gb254-1998)、全精煉石蠟(GB 446-93)、粗石蠟(GB/T120287)、食品用石

8、蠟(GB718O 94)、 化裝用石蠟(SH000 90)等.將表3和表4數(shù)據(jù)與上述技術(shù)標準比照,可以看出：410470 C儲分可滿足60#化裝用石蠟的技術(shù)標準要求；470530留分可滿足70#優(yōu)級品全精煉石蠟的技術(shù)標準要求.如將 410530留分作為產(chǎn)品,可滿足62#一級品全精煉石蠟或 62#化裝用石蠟的技術(shù)標準要求.410500留分可以滿足 58#一級品全精煉石蠟或 58#妝用石蠟的技術(shù)標準要求.對照全精煉石蠟技術(shù)標準(GB 446-93),上述石蠟產(chǎn)品除含油量一項略高于或卡邊符合全煉蠟要求外,其余性質(zhì)完全滿足全煉蠟指標；對照食品用石蠟技術(shù)標準(GB718494),上述石蠟產(chǎn)品可滿足食品包

9、裝石蠟的指標要求,不能滿足食品石蠟的指標要求(要求含油量不大于0.5%).現(xiàn)有食品石蠟標準中對含油量有嚴格的要求,主要是考慮到非食品級物質(zhì)主要以油的形式存在,但該項指標對食品級石蠟并沒有實質(zhì)意義.F-T合成產(chǎn)物在芳燒、金屬等方面遠好于石蠟,因而可以考慮建立相應合成蠟標準出廠.1.4 F-T合成石蠟的應用實驗1.4.1 蠟燭用蠟國內(nèi)消費石蠟最多的就是蠟燭行業(yè).目前各蠟燭企業(yè)根據(jù)其產(chǎn)品要求將各種牌號的石蠟與天然蠟、添加劑等組分現(xiàn)場混合后使用.某些容器蠟燭產(chǎn)品需要參加油性物質(zhì)或低熔點蠟以減少脫壁現(xiàn)象,而這些異構(gòu)組分會引起冒煙等不利的情況.因而 F-T合成蠟非常適于生產(chǎn)蠟燭.將石蠟儲分用 于蠟燭方面的

10、試驗委托蠟燭廠進行.結(jié)果說明,410500留分(熔點59.40 C)適于用作蠟燭原料.國內(nèi)消費石蠟量最多的就是蠟燭行業(yè),各種蠟燭產(chǎn)量約50X 104 t/a,其中約90%A上出口.目前歐美等國對化學品使用平安的立法限制日趨嚴格.據(jù)悉歐盟將實施極其嚴格的標準限制苯系物的含量,對食品、化裝品、醫(yī)藥等化學品的要求不僅不能含有苯系物質(zhì),就連生產(chǎn)過程中都不能用到苯系物等致癌物.屆時國內(nèi)經(jīng)酮苯脫蠟脫油生產(chǎn)的石油蠟產(chǎn)品將無法滿足歐盟的相關(guān)要求,而F-T合成蠟生產(chǎn)過程不使用苯系物質(zhì),是目前唯一可以在蠟燭生產(chǎn)上替代石油蠟的產(chǎn)品.1.4.2氧化蠟原料對加氫后F-T合成組分的410500 留分熔點59.40 C和58#半煉蠟進行氧化改性比照 試驗,在相同的反響條件下催化劑20 mL反響溫度140 C、空氣流量4 m3/h、反響時間7 h,兩者生成物性能相近. 如表5所示.數(shù)據(jù)說明,F-T產(chǎn)物中的相關(guān)組分可以用作制備氧化蠟的原料.表5 58 '半煉蠟及F-T合成石蠟氧化產(chǎn)物性質(zhì)項 目測試方法58半煉蠟F-T 410 500酸值 /(mgKOH g-')20.8521.04GB/T264-83皂化值/(mgKO