一种合成微晶蜡的生产方法与流程

1.本技术涉及微晶蜡合成领域，更具体地说，它涉及一种合成微晶蜡的生产方法。


背景技术：

2.微晶蜡是一种白色无定形非晶状固体蜡，在显微镜下可以明显的看出它的结晶比石蜡的结晶要小得多，在显微镜下一般是由较小的针状或粒状结晶构成。微晶蜡的颜色分布较为均匀，外观质量较好，可广泛应用于橡胶防护、电气绝缘、汽车上光、乳化炸药、热熔胶、水性蜡等领域。
3.目前，市面上常见的微晶蜡的制备通常是以减压蒸馏的渣油为原料，通过脱沥青油、糠醛溶剂精制、酮苯脱蜡脱油制备出微晶蜡的粗产品，接着通过白土精制，将脱蜡脱油的微晶蜡粗产品中非理想组分去除，如硫化物、氮化物、芳烃和胶质等颜色较深的极性物质，最终获得微晶蜡产品。
4.针对上述中的相关技术，申请人认为存在以下问题：1.微晶蜡粗产品中的稠环芳烃极较弱，白土吸附较为困难，影响产品的氧化安定性，使储存过程中发生黄变，因此，不适合生产对稠环芳烃含量要求严格的高品质微晶蜡；2.生产的微晶蜡含油量较高，对制备的微晶蜡的熔点影响较大，无法制备高熔点微晶蜡；3.只能生产固体牌号的微晶蜡，生产不同牌号的微晶蜡的切换周期长，无法满足市场的需求。
5.4.由于石油微晶蜡本身的固有特性，含有少量的环烷烃以及硫和重金属，虽然经过多个工艺进行加工提纯，但产品质量很难达到食品级，且加工成本也非常高，加工过程中能耗高。


技术实现要素：

6.为解决相关技术中存在的生产微晶蜡的质量较低、生产不同牌号的微晶蜡切换困难，加工成本高的问题，本技术提供一种合成微晶蜡的生产方法。
7.本技术提供的一种合成微晶蜡的生产方法采用如下的技术方案：一种合成微晶蜡的生产方法，包括以下步骤：s1、原料异构化处理，以c20-c120的长碳链正构烷烃为原料，对原料进行选择性异构化处理，获得异构化组分，生成的异构化组分以2、3、4、5位的单甲基支链异构烷烃为主；s2、加氢精制处理；将经过异构化物料中含有的一些烯烃和芳烃分子进行加氢反应变成饱和烷烃及含氧化合物分子发生氢解反应。通过加氢反应改善蜡的气味、颜色和安定性及针入度。
8.s3、脱轻处理，脱去碳范围≤c20的轻相组分，重相组分进入下一操作单元；s4、分割步骤s3的重相组分，获得70#、80#、90#、100#预制微晶蜡；s5、100#预制微晶蜡脱色处理；
s6、造粒，将步骤s4获得的70#、80#、90#和步骤s5中脱色后的100#预制微晶蜡送入成型单元，制得70#、80#、90#、100#成品微晶蜡。
9.通过采用上述技术方案，以c20-c120的长碳链正构烷烃为原料，对原料进行选择性异构化反应，使生成的产物以2、3、4、5位的单甲基支链异构烷烃为主，接着通过加氢精制处理，使微量的不饱和烃饱和，提高微晶蜡的氧化安定性，然后经过多级分子蒸馏，在多级分子蒸馏的过程中，通过调整工艺参数，切割成碳范围不同的微晶蜡，即滴熔点不同的微晶蜡，最后再经过加氢脱色，进一步的提高产品的储存性能；本技术具有生产的微晶蜡的光安定性和氧化安定性好，储存过程不易发生黄变，可通过改变工艺条件生产具有规定特性的，滴熔点完全可调的微晶蜡产品，实现定制化生产；对原料的充分利用，无副产物产出、高效、清洁。
10.优选的，步骤s1原料异构化处理，包括以下步骤：s1.1、在温度110-150℃下熔融原料；s1.2、使步骤s1.1中的熔融原料经过装有双功能催化剂的反应器，在氢气条件下进行选择性异构反应，选择性异构化反应在双功能催化剂的酸性中心和金属活性中心，选择性异构化反应在临氢条件下进行，获得异构化组分。
11.通过采用上述技术方案，对原料进行选择性异构化反应，即，进行如下反应，其生成的产物以2、3、4、5位的单甲基支链异构烷烃为主，双功能催化剂的酸性中心提供了较多的重强酸量，为异构化反应提供了更好的选择性。
12.优选的，步骤s1.2的异构化反应温度为280-350℃，压力为2.0-6.0mpa。
13.通过采用上述技术方案，在异构化反应的过程中，通过采用280-350℃的反应温度，2.0-6.0mpa的反应压力，所提供的反应条件较为温和，进行选择性异构化反应的同时，降低了催化剂表面烧结积碳和催化剂失活的可能性。
14.优选的，步骤s1.2中采用的双功能催化剂包括载体和活性金属，所述载体选用分子筛、氧化铝中的一种或多种，所述活性金属选用pt、pd、ni-mo，fe-ni中的一种或多种。
15.通过采用上述技术方案，采用双功能催化剂进行异构化反应时，需要具有加氢-脱氢功能的金属活性中心和具有异构化活性的酸性活性中心，通过脱氢-异构-加氢形成异构烷烃，选用特定的酸性载体和活性金属，两者的协同作用影响加氢异构化反应的表现，具有催化效率高，催化剂不易失活的优点。
16.优选的，步骤s1的异构化程度控制在30-90％，异构化组分除2、3、4、5位的单甲基支链异构烷烃外，还含有少量的二甲基烷烃和多甲基异构烷烃。
17.通过采用上述技术方案，控制异构化程度，从而使微晶蜡中含有长碳链正构烷烃和异构烷烃，通过调节异构化程度，进而调节长碳链正构烷烃和异构烷烃的含量，进而调节制备的微晶蜡的硬度和粘度，降低了制备的微晶蜡质地过硬难以被应用于特定的场合的可能性。
18.优选的，步骤s2中加氢精制处理，包括以下步骤：s2.1、使步骤s1.2中获得的异构化组分经过装有加氢精制催化剂的反应器，对含有的微量烯烃和芳烃进行加氢反应及含氧化合物分子发生氢解反应，加氢反应温度为200-300℃，压力为4.0-6.5mpa。
19.通过采用上述技术方案，由于加氢反应温度为200-300℃，加氢压力为4.0-6.5mpa，通过选择合适的加氢反应温度和加氢压力，即，降低了加氢过程中副产物产生的可能性，同时也避免了采用高压催化加氢加工难度大、设备损坏过快的可能性。
20.优选的，步骤s3中异构化组分进行脱轻处理，包括以下步骤：s3.1、将步骤s2加氢精制后的饱和烷烃进行降膜脱轻处理，处理温度为250-300℃，压力为500-2000pa，获得重相组分和轻组分，其中，轻组分为碳范围≤c20的油相。
21.通过采用上述技术方案，在加氢精制后，进行降膜蒸发处理，在物料流动的过程中，被壳程加热介质加热汽化，产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室，蒸汽进入冷凝器冷凝，液相则由分离室排出，从而实现物料浓缩，进而通过降膜蒸发脱去物料中的轻组分。
22.优选的，步骤s4分割s3的重相组分，包括以下步骤：s4.1、将步骤s3.1获得的重相组分进行刮膜蒸发处理，处理温度为250-300℃，压力为50-1000pa，获得一级轻相组分和一级重相组分，其中，一级轻相组分为50#预制微晶蜡，将50#预制微晶蜡和步骤s3.1中的油相混合精馏，在塔顶获得异构烃溶剂，在塔釜获得凡士林调和组分。
23.通过采用上述技术方案，被浓缩的物料经过刮膜蒸发，获得一级轻相组分和一级重相组分，且通过将50#预制微晶蜡和步骤s3.1中获得的油相混合精馏，从而获得异构烃溶剂和凡士林调和组分，实现了产物的多级利用，提高了能源利用率。
24.优选的，步骤s4分割s3的重相组分，还包括以下步骤：s4.2、对步骤s4.1中获得的一级重相组分进行一级分子蒸馏，调节导热油的温度为270-310℃，调节内冷器的温度为60-110℃，真空度为1-20pa，分离出二级轻相组分和二级重相组分，其中，二级轻相组分经过溶剂脱油获得溶剂油和70#预制微晶蜡；s4.3、将步骤s4.2中获得的二级重相组分进行二级分子蒸馏，调节导热油温度为290-320℃，控制内冷器的温度为80-110℃，真空度为0.5-15pa，分离获得三级轻相组分和三级重相组分，三级轻相组分为80#预制微晶蜡；s4.4、将步骤s4.3中获得的三级重相组分进行三级分子蒸馏，调节导热油温度为300-350℃，控制内冷器温度为100-130℃，真空度为0.01-2pa，分离出四级轻相组分和四级重相组分，四级轻相组分为90#预制微晶蜡，四级重相组分为100#预制微晶蜡。
25.通过采用上述技术方案，采用三级分子蒸馏，从而将一级重相组分切割形成不同滴熔点的微晶蜡，可通过改变工艺条件从而生产滴熔点完全可调的微晶蜡的产品，且微晶蜡中的非理想组分硫化物、氮化物、芳烃和胶质较少，同时不含有稠环芳烃，使最终制备的
微晶蜡产品的光泽好、质量高、储存稳定性好。
26.优选的，步骤s5中100#预制微晶蜡脱色处理，包括以下步骤：s5.1、使步骤s4.4中获得的100#预制微晶蜡通过装有加氢精制催化剂的反应器，对100#预制微晶蜡进行加氢处理，加氢温度为300-350℃，压力为4.5-6.5mpa，液时空速为1-4h-1
，氢油比为400-2000，获得100#脱色微晶蜡。
27.通过采用上述技术方案，采用加氢精制脱色的方法，进一步对获得的微晶蜡进行精制，从而制备出100#微晶蜡。
28.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用了以c20-c120的长碳链正构烷烃为原料，经过选择性异构化处理、加氢精制、脱轻、多级分子蒸馏、加氢精制脱色，从而获得滴熔点不同，质量较高的微晶蜡，且由于经过多级分子蒸馏的物料不含或仅含有微量的杂质，因此可通过调节工艺参数，将其切割成不同牌号的微晶蜡；2、本技术在加氢精制的过程中，通过采用中压加氢精制，既起到了较好的催化效果，又避免了高压加氢精制积碳堵塞双功能催化剂的孔道，降低了催化剂失活的可能性；3、在生产微晶蜡的过程中，实现了对产物的多级利用，其生产工艺清洁、高效、能源利用率高。
具体实施方式
29.原料和中间体的制备例原料c20-c120的长碳链正构烷烃选用费托蜡；双功能催化剂选用上海玖宜聚合物技术有限公司的牌号为jy-1013-01，外观为浅绿色固体细条，化学组成为al2o3、sio2、pto2，活性组分为pt，活性组分负载量为(0.325
±
0.005)％，载体组分为分子筛、氧化铝，载体化学组分为sio2&al2o3。
30.加氢精制催化剂选用上海玖宜聚合物技术有限公司的牌号为jy-1012-01，外观组成为灰色固体细条，化学组成为al2o3、sio2、pto2、pdo，活性组分为pt/pd，活性组分负载量(0.36
±
0.005)％，载体组分为无定型硅铝，载体化学组分为sio2&al2o3。
31.醋酸四氨合铂的cas号为127733-97-5；乙酸钯的cas号为3375-31-3；市面出售微晶蜡采用中石化生产的微晶蜡；制备例1，双功能催化剂的制备，包括以下步骤：a1、向容器中加入0.03g/ml氯铂酸的乙醇溶液，氯铂酸的乙醇溶液35ml，1.5g三烯丙基甲氧基硅烷，0.7g碳酸氢钠，氩气保护下搅拌回流40min,静置16h，过滤，滤液旋蒸，使沉淀析出，加入正己烷提取铂配合物，过滤，沉淀用正己烷洗，洗液合并，旋蒸去除正己烷，得催化液a；a2、向另一容器中加入25g邻苯二甲酸酐、300ml冰醋酸，搅拌均匀，待溶解后再加入13g烯丙基胺，反应1h，加热回流4h,冷却至室温，加入300ml水，加热至沸后冷却至室温，直至白色固体析出，抽滤后水洗，固体通过用氯仿重结晶，得b；a3、将12g步骤a2中制得的b和200ml苯搅拌均匀，加入2ml步骤a1制备的催化液a，在氩气充分置换后，在50℃活化30min，加入17g三乙氧基硅烷，升温至70℃，反应3h后，冷却
至室温，滤液旋蒸，旋去溶剂，甲醇/氯仿过柱，得耐高温硅烷偶联剂；a4、将3g四丙基溴化铵作为微孔模板剂，加入至150ml的聚四氟乙烯内衬中，加入去离子水搅拌20min，搅拌均匀后加入7ml硅酸钠，搅拌30min，缓慢滴加步骤a3中的耐高温硅烷偶联剂，使耐高温硅烷偶联剂作为第二结构导向剂，剧烈搅拌3h，滴加4mol/l的硫酸溶液，继续搅拌3h后将制备好的分子筛前驱体转移至水热反应釜中分段晶化，第一段晶化温度为110℃，第二段晶化温度为180℃，晶化后取出淬冷，使样品抽滤至中性，滤饼在110℃烘箱中干燥12h，采用马弗炉煅烧，煅烧温度为550℃，煅烧时间为6h，除去有机模板剂，制得酸性分子筛；a5、以醋酸四氨合铂和乙酸钯为金属前驱体，采用等体积浸渍的方法，使质量分数0.5％的pt和质量分数0.5％的pd负载在步骤a4中制备的酸性分子筛上，反应3h后，置于马弗炉中，在100℃下烘干，烘干后调节温度为550℃，焙烧6h，研磨，制得双功能催化剂。实施例
32.实施例1，一种合成微晶蜡的生产方法，包括以下步骤：s1、原料异构化处理，以费托蜡为原料，费托蜡是以c20-c120的长碳链正构烷烃为主，其中，费托蜡正构烷烃含量大于80％，对费托蜡进行选择性异构化处理，获得异构化组分，生成的异构化组分以2、3、4、5位的单甲基支链异构烷烃为主；s1.1、将费托蜡置于熔蜡罐内，调节温度为130℃，使费托蜡原料熔融；s1.2、使步骤s1.1中的熔融费托蜡经过装有双功能催化剂的固定床反应器中，双功能催化剂选用牌号为jy-1013-01，在固定床反应器内通入氢气，其中，脱氢-加氢在双功能催化的金属活性中心上进行，异构化反应在酸性中心上进行，异构化反应温度为340℃，压力为4.0mpa，异构化反应程度控制在30-90％，获得异构化组分，异构化组分除2、3、4、5位的单甲基支链异构烷烃外，还含有少量的二甲基烷烃和多甲基异构烷烃；s2、加氢精制处理；将经过异构化物料中含有的一些烯烃和芳烃分子进行加氢反应变成饱和烷烃及含氧化合物分子发生氢解反应。通过加氢反应可以改善蜡的气味、颜色和安定性及针入度；s2.1、使步骤s1.2中获得的异构化组分经过装有加氢精制催化剂的固定床反应器，加氢精制催化剂选用牌号为jy-1012-01的催化剂，对含有的微量的烯烃和芳烃进行加氢反应及含氧化合物分子发生氢解反应，加氢反应的温度260℃，压力为5.5mpa；s3、脱轻处理，脱去碳范围≤c20的轻相组分，重相组分进入下一操作单元；s3.1、使步骤s2.1中加氢精制的异构化组分经过降膜蒸发器，进行降膜脱轻处理，处理温度为260℃，压力为1000pa，获得重相组分和轻相组分，其中，轻相组分为碳范围≤c20的油相；s4、分割步骤s3的重相组分，获得70#、80#、90#、100#预制微晶蜡；s4.1、使步骤s3.1中获得的重相组分经过刮膜蒸发器，进行刮膜蒸发处理，处理温度为265℃，压力为500pa，获得一级轻相组分和一级重相组分，其中，一级轻相组分为50#预制微晶蜡，将50#预制微晶蜡和步骤s3.1中的油相混合后送入精馏塔，在精馏塔的塔顶获得异构烃溶剂，在塔釜获得凡士林调和组分；s4.2、对步骤s4.1中获得的一级重相组分进行一级分子蒸馏，调节导热油的温度为270℃，调节内冷器的温度为80℃，真空度为12pa，分离出二级轻相组分和二级重相组分，
其中，二级轻相组分经过溶剂脱油获得光亮油和70#预制微晶蜡；s4.3、将步骤s4.2中获得的二级重相组分进行二级分子蒸馏，调节导热油温度为300℃，控制内冷器的温度为90℃，真空度为8pa，分离获得三级轻相组分和三级重相组分，三级轻相组分为80#预制微晶蜡；s4.4、将步骤s4.3中获得的三级重相组分进行三级分子蒸馏，调节导热油温度为330℃，控制内冷器温度为110℃，真空度为1pa，分离出四级轻相组分和四级重相组分，四级轻相组分为90#预制微晶蜡，四级重相组分为100#预制微晶蜡；s5、100#预制微晶蜡脱色处理；s5.1、使步骤s4.4中获得的100#预制微晶蜡通过装有加氢精制催化剂的反应器，加氢精制催化剂选用牌号为jy-1012-01的催化剂，对100#预制微晶蜡进行加氢处理，加氢温度为320℃，压力为5mpa，氢油比为700，液时空速为2h-1
，获得脱色100#微晶蜡；s6、造粒，将步骤s4获得的70#、80#、90#和步骤s5中脱色后的100#预制微晶蜡送入造粒机中，制得70#、80#、90#、100#成品微晶蜡。
33.实施例2，实施例2与实施例1的不同之处在于：步骤s1.2中的双功能催化剂选用制备例1制备的催化剂。
34.性能检测试验滴熔点微晶蜡的滴熔点性能测试按照《gb/t 8026-2014石油蜡和石油脂滴熔点测定法》进行，对50#、70#、80#、90#、100#成品微晶蜡进行性能检测；含油量微晶蜡的含油量性能测试按照《sh/t 0638-1996微晶蜡含油量测定法》进行，对50#、70#、80#、90#、100#成品微晶蜡进行性能检测。
35.赛波特颜色测定微晶蜡的赛波特颜色测定按照《gb/t 3555-92石油产品赛波特颜色测定法》进行，对50#、70#、80#、90#、100#成品微晶蜡进行性能检测。
36.异构化催化剂比表面积和孔体积检测将异构化催化剂在100℃下干燥3h，取25g干燥样品，放入索氏抽提器中，加入300ml体积比为1:1的乙醚和乙醇混合溶剂，加热至90℃，进行抽提处理，抽提处理时间为24h，抽提结束后，将抽提的催化剂放入低温干燥箱中，控制温度为70℃，干燥3h，转入给高温干燥箱中，温度控制在120℃，干燥至恒重，得到催化剂样品；在反应装置分别运转3000h和7600h后卸下催化剂，新鲜的催化剂记为a1，运转3000h的催化剂样品记为a2，运转7600h后的催化剂样品记为a3；通过采用物理吸附仪测定样品的比表面积以及孔体积。
37.异构化催化剂元素组成分析采用与异构化催化剂比表面积和孔体积检测相同的方法获得催化剂样品，采用元素分析仪分析样品元素组成。
38.检测方法/试验方法表1是本技术实施例1的微晶蜡性能参数项目50#70#80#90#100#滴熔点,℃49.271.180.591.199.1
含油量,％0.10.10.10.10.1赛氏颜色，号 27 28 28 29 30光安定性，号 26 27 28 28 29热安定性，号 26 26 27 28 28表2是本技术实施例2的微晶蜡性能参数项目50#70#80#90#100#滴熔点℃49.870.580.390.199.6含油量％0.10.10.10.10.1赛氏颜色，号 29 29 30 30 30光安定性，号 28 29 30 30 30热安定性，号 27 28 29 30 30表3是市面出售的微晶蜡的性能参数表3是市面出售的微晶蜡的性能参数表4是本技术实施例1的异构化催化剂的孔结构及元素分析结果项目a1a2a3孔体积/cm3
·
g-10.480.400.37比表面积/m2
·
g-1298250223w(c)，％0.051.523.43w(h)，％0.731.012.16表5是本技术实施例2的异构化催化剂的孔结构及元素分析结果项目a1a2a3孔体积/cm3
·
g-10.500.470.45比表面积/m2
·
g-1302278259w(c)，％0.941.231.42w(h)，％0.870.981.27表6是市面出售的异构化催化剂的孔结构及元素分析结果项目a1a2a3孔体积/cm3
·
g-10.320.230.16比表面积/m2
·
g-123812387w(c)，％0.133.347.98w(h)，％1.041.232.87
结合实施例1并结合表1、3可以看出，通过对长碳链正构烷烃进行选择性异构化处理，接着进行加氢催化和降膜脱轻处理，从而将碳范围≤c20的轻相组分分离，然后对重相组分进行分割，从而获得牌号不同的微晶蜡，由于整个工艺的反应条件较为温和，所产生的低分子量杂质较少，因此，获得的不同牌号的微晶蜡纯度高、含油量少、光安定性和热安定性好，且采用此种工艺制备的微晶蜡，在重相组分分割的过程中，可通过调节工艺参数，生产不同牌号的微晶蜡，即，也可通过该工艺生产60#、65#、75#等不同牌号的微晶蜡。相对于市面上生产的石油微晶蜡，其工艺调节困难、不够灵活、工序复杂、能耗高、污染物排放大，而本技术具有较大的优势和发展前景。
39.结合实施例1、2并结合表1、2可以看出，采用制备例1制备的异构化催化剂通过负载pt-pd双金属，且在负载的同时，通过接枝缩短了pd金属活性中心和pt金属活性中心的距离，而产物烷烃是从酸性活性中心扩散到加氢-脱氢活性中心的烯烃加氢后生成，实施例2所采用的异构化催化剂通过降低异构正碳离子在酸性中心的停留时间，使在β-断裂之前就已经从酸性中心脱附，进而抑制了裂化反应和轻组分物质的生成，进而使分割前的重相组分的纯度更高、光安定性、热安定性更好。
40.结合实施例1、2并结合表4、5、6可以看出，市面上采购的异构化催化剂在经过3000h的催化后，由于副反应和连续反应以及小颗粒活性材料的“烧结”导致催化剂表面积碳，从而使a1到a2的过程中，c元素急剧增多，而积碳可能会堵塞催化剂的小孔，使异构化催化剂的比表面积急剧下降，使催化剂在使用一段时间过程后就需要更换或者进行再生处理，增加了工艺加工过程的能耗，降低了催化剂的利用率，而实施例1和实施例2所采用的催化剂由于积碳现象不明显，使用寿命长、不易失活，提高了在生产微晶蜡过程中的产品质量和工艺效率。
41.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。