王廣飛

(中國石油大慶煉化公司 煉油生產三部,黑龍江 大慶 163411)

近10年來中國石蠟產量呈持續(xù)上漲態(tài)勢,截至2019年底,國內產量達到152萬t左右。國內石蠟市場需求量在80萬t左右,石蠟資源供大于求凸顯,需要國際市場來平衡。近10年內中國石蠟出口量在45萬～65萬t,占國內產量的30%～40%。隨著國內各家企業(yè)石蠟擴能計劃實施完成,石蠟銷售市場競爭將不斷加劇。某煉油生產企業(yè)與其他幾家大型煉化企業(yè)在石蠟生產方面還存在較大的差距。石蠟品種單一,沒有食品添加劑石蠟等高附加值的產品,不具備出口國外的競爭力。根據(jù)市場需求生產食品添加劑石蠟,利用大慶原油是世界最高含蠟原油的優(yōu)勢[1],有助于該企業(yè)增強特色資源的有效開發(fā)和利用,提高產品質量。

1 國內外食品添加劑石蠟技術現(xiàn)狀分析

中國石蠟的表觀消費量在85萬t左右,其中食品添加劑石蠟大約占1%～1.5%,約為1萬t/a左右,目前食品添加劑石蠟市場還在初級階段,后續(xù)需求量持續(xù)增長。食品添加劑石蠟以含油蠟為原料,經溶劑脫蠟,再經加氫精制或白土精制所得。食品添加劑石蠟適用于食品口香糖膠基和泡泡糖膠基的生產[2],作用是調節(jié)口香糖和泡泡糖的硬度和分散度,使其更有咀嚼性,還可以作為藥物組分、脫模等直接接觸食品和藥物的用蠟。

食品添加劑石蠟適用于食品加工、包裝行業(yè),廣泛用于食品包裝材料的防潮、防黏合防油,比如國外早期就有用于糯米紙生產的防粘,用量6 g/kg。近五年我國食品加工生產線對食品添加劑石蠟的需求有所提升,食品添加劑石蠟等特種蠟、專用蠟的出口競爭趨勢日益激烈。目前國內食品添加劑石蠟需求總量約在1萬t/a左右,國內價格從7 500～10 000元/t不等,普通全精煉石蠟價格在6 200元/t左右,加工的利潤空間較大。

國外著名的特種蠟生產公司有加拿大IGI公司、荷蘭百瑞美特殊化學品公司、德國Shumann公司、美國霍尼韋爾公司、日本精蠟株式會社、英國Astor STAG公司等等。目前已知,國內主要在湖北荊門(最有代表性的是荊門市維佳化工)和河北滄州區(qū)域的調蠟廠生產銷售食品添加劑石蠟,這個區(qū)域大大小小的廠子都有生產所謂的食品添加劑石蠟,過程中采取分罐鑒定的措施。食品添加劑石蠟需要進行食品衛(wèi)生登記備案,撫順石化2017年進行過食品添加劑石蠟生產可行性研究,但因加工成本高、登記備案困難等原因最終放棄。

2 食品添加劑石蠟生產技術研究

某煉油企業(yè)生產的各類牌號的生產指標如表1所示,具備食品添加劑石蠟的生產條件。

表1 產品生產指標

2.1 工藝路線研究方向

經過研究該公司制定出以下的研究方向:

1)對食品添加劑石蠟的指標要求及產品應用關系進行剖析,找出影響食品添加劑石蠟組成和性質的因素,針對客戶所需的蠟料調整公司蠟產品的結構組成和分布指標;

2)保證原料性質穩(wěn)定的條件下,通過對加工過程進行詳細的考察對比,如酮苯脫蠟后含油控制,石蠟加氫反應溫度、壓力、抽真空效果,白油加氫反應溫度、壓力、汽提及抽真空效果等進行優(yōu)化,考慮反應溫度升高帶來裂解反應增加的因素[3],確定出最優(yōu)條件,為后續(xù)生產食品添加劑石蠟關鍵指標達標創(chuàng)造條件;

3)優(yōu)化石蠟加工流程,通過在白油加氫裝置試驗,摸索合適的操作條件,進一步除去石蠟中硫、氮和芳烴等影響嗅味的因素,從而使石蠟產品在食品添加劑石蠟嗅味指標達標;

4)結合原料變化和影響蠟結構組成和性質的影響因素調整工藝控制指標,對酮苯脫蠟、石蠟加氫、白油加氫精制進行針對的調整,制定出完善優(yōu)化的食品添加劑加工生產流程和生產方案。

2.2 工藝路線確定

根據(jù)GB 1886.26—2016《食品添加劑石蠟》標準的要求,在保證原料性質穩(wěn)定的前提下,通過“糠醛精制→酮苯脫蠟→石蠟加氫→白油加氫精制→液體石蠟罐區(qū)”流程,除去甲苯、丁酮、甲基環(huán)己烷、二甲苯、三甲苯、硫、氮和芳烴等影響嗅味的因素,解決嗅味指標不大于0號的技術難題;結合原料變化和影響食品添加劑石蠟嗅味指標的因素調整工藝控制指標,對酮苯裝置、石蠟加氫裝置、白油加氫裝置進行針對調整,制定食品添加劑石蠟專用生產工藝流程及生產方案,可以直接生產合格高質量的食品添加劑石蠟。

3 工業(yè)化生產情況

3.1 生產準備

1)2021年7月項目立項。2021年7月～9月,與設計院進行設計對接、技術協(xié)議簽訂、材料申報等工作。2021年10月～12月,現(xiàn)場工藝管線、電伴熱、保溫施工改造工作。

2)2022年2月17日至2月20日,加工HVIP6原料,生產2#食品添加劑白油,原料溫度提高至80 ℃,考察高速泵運行情況;高壓系統(tǒng)壓力降至14 MPa,氫氣系統(tǒng)改為閉路循環(huán),壓縮機入口溫度提高至70 ℃,考察壓縮機運行情況。

3)2022年2月21日至2月24日,加工56#半精煉石蠟原料,2月24日至2月25日加工58#半精煉石蠟原料。

3.2 原料情況

生產計劃統(tǒng)籌安排后,加工56#、58#半精煉石蠟原料進行生產驗證,指標見表2。

表2 56#、58#半精煉石蠟原料分析

3.3 工業(yè)化生產產品情況

該企業(yè)使用高壓加氫工藝成功工業(yè)化生產出了食品添加劑石蠟,產品指標見表3,石蠟原料與食品添加劑石蠟易碳化物試驗易碳化物指標有明顯改善結果見圖1,主要生產操作過程如下:

圖1 改善效果圖

表3 每批次生產產品指標

1)02月22日12:00,56#食品添加劑石蠟含油降低至0.62%,與原料基本持平,系統(tǒng)內油品已完成置換,68 t石蠟原料即可完成白油加氫裝置內油品置換。

2)02月22日12:00-02月24日12:00,56#食品添加劑石蠟含油在0.62%～0.84%、25 ℃針入度在20(1/10 mm)(以上兩項指標受原料性質影響),嗅味0號,稠環(huán)芳烴合格,易炭化物通過,光安定性穩(wěn)定在4.0,無水溶性酸或堿,賽波特比色+28,產品質量穩(wěn)定。

3)02月24日20:00,食品添加劑石蠟熔點升高至58 ℃,系統(tǒng)內原料已全部變?yōu)?8#半精煉石蠟原料。

4)02月24日20:00-02月25日12:00,58#食品添加劑石蠟含油在0.73%～0.95%、25 ℃針入度在20(1/10 mm)(以上兩項指標受原料性質影響),嗅味0號,稠環(huán)芳烴合格,易炭化物通過,光安定性穩(wěn)定在4.0,無水溶性酸或堿,賽波特比色+28,產品質量穩(wěn)定。

5)2022年02月21日09:06,白油加氫裝置原料由HVIP6基礎油原料切換至56#半精煉石蠟原料,09:33白油加氫裝置產品改至原料罐區(qū)215#罐,08:00至12:30白油加氫裝置汽提塔汽提蒸汽閥門開度由14%逐漸開至23%;02月22日06:30至09:50,白油加氫裝置汽提塔汽提蒸汽閥門開度由23%逐漸開至68%,10:20白油加氫裝置高分壓力由14.0 MPa提高至16.5 MPa;02月24日14:00,白油加氫裝置原料由56#半精煉石蠟原料切換至58#半精煉石蠟原料;02月25日11:58,白油加氫裝置原料由58#半精煉石蠟原料切換至HVIP3基礎油原料,15:00白油加氫裝置產品改至儲運罐區(qū),15:35白油加氫裝置處理量由2.5 Nm3/h提高至3.5 Nm3/h,22:08白油加氫裝置汽提塔汽提蒸汽閥門開度由68%逐漸關至46%;02月26日10:06,白油加氫裝置氫氣系統(tǒng)由閉路循環(huán)改至開路,高分氣返回至異構脫蠟裝置;02月27日08:05,白油加氫裝置處理量由3.5 Nm3/h降低至3.0 Nm3/h;02月28日18:35,白油加氫裝置處理量由3.0 Nm3/h降低至2.75 Nm3/h;03月01日15:07,白油加氫裝置產品改至白油罐區(qū)。

3.4 物料平衡及能源消耗

物料平衡:工業(yè)化試驗期間加工56#石蠟原料185.93 t,加工58#石蠟原料52.34 t,合計238.27 t,異構輕質基礎油置換白油加氫裝置石蠟原料333.89 t。其中產品送至215儲罐253.04 t,送至儲運部319.12 t。

能源消耗:循環(huán)水消耗4 212 t,工業(yè)用電4 950 kW·h,1.0 MPa 蒸汽37.8 t,燃料氣8.1 t,凈化風7 674 Nm3。工業(yè)化試驗期間白油加氫裝置綜合能耗由19.05 kgoe/t提升至35.67 kgoe/t。

3.5 主要工藝參數(shù)情況

主要工藝參數(shù)見表4。

表4 工藝參數(shù)

4 結論

1)高壓加氫工藝技術路線可以解決石蠟產品嗅味問題,同時提高石蠟產品賽波特顏色號,降低了稠環(huán)芳烴、硫氮、含量提升產品質量。

2)該公司的56#、58#精煉石蠟可以作為原料,配合高壓加氫技術生產符合國家標準的食品添加劑石蠟產品。