羅 洋，高鴻博，郭緒強(qiáng)，劉愛(ài)賢，孫 強(qiáng)，楊蘭英

（1. 中國(guó)石油大學(xué)（北京）重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249； 2. 中國(guó)船舶燃料有限責(zé)任公司， 北京 100020）

活性白土對(duì)伊朗蠟的脫色研究

羅 洋1，高鴻博2，郭緒強(qiáng)1，劉愛(ài)賢1，孫 強(qiáng)1，楊蘭英1

（1. 中國(guó)石油大學(xué)（北京）重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249； 2. 中國(guó)船舶燃料有限責(zé)任公司， 北京 100020）

采用活性白土吸附法對(duì)伊朗蠟進(jìn)行脫色處理，利用賽波特比色計(jì)法對(duì)其脫色效果進(jìn)行了表征，探究活性白土加入量、吸附時(shí)間、吸附溫度等因素對(duì)其脫色效果的影響，并比較了脫色前后伊朗蠟的熔點(diǎn)和組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明活性白土吸附對(duì)伊朗蠟脫色的最佳工藝條件如下：活性白土用量為20%，吸附溫度為110 ℃，吸附時(shí)間為60 min，脫色后的伊朗蠟的賽波特顏色為+17，滿(mǎn)足半精煉石蠟的色度要求。脫色前后伊朗蠟的熔點(diǎn)由52.10 ℃降低到51.90 ℃，平均相對(duì)分子質(zhì)量降低了0.37。

賽波特比色計(jì)法；活性白土吸附；脫色；伊朗蠟

石蠟作為石油煉制過(guò)程中的副產(chǎn)品，在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。我國(guó)的石蠟資源十分豐富，目前是世界上最大的石蠟出口國(guó)，但我國(guó)出口的石蠟產(chǎn)品大多是初級(jí)產(chǎn)品，在石蠟深加工方面與國(guó)外相比還有很大的差距，形成了石蠟的出口數(shù)量居世界第一而高科技含量、高附加值的特種蠟產(chǎn)品主要依賴(lài)進(jìn)口的巨大反差。這一巨大反差不僅限制我國(guó)石蠟行業(yè)的發(fā)展，而且導(dǎo)致石蠟資源無(wú)法得到充分利用[1-3]。

石蠟的色度是衡量石蠟性能的重要指標(biāo)，其影響石蠟的安定性和使用性能。目前脫色技術(shù)主要包括化學(xué)精制脫色，加氫精制脫色和吸附脫色?；瘜W(xué)精制工藝十分復(fù)雜，而加氫精制設(shè)備投資大，成本較高，從經(jīng)濟(jì)可行性的角度考慮不適合石蠟脫色，相比較而言，吸附脫色雖然精制損失略高，但設(shè)備投資小，操作費(fèi)用低。因此吸附脫色是目前中小型企業(yè)廣泛采用的工藝技術(shù)。吸附脫色作為物理脫色方法，包括陰離子交換樹(shù)脂脫色法[4-8]、活性炭脫色法[9-11]、活性白土脫色法[12-17]等。在實(shí)際石蠟脫色過(guò)程中，活性白土脫色法在石油化工領(lǐng)域應(yīng)用更為普遍。

目前文獻(xiàn)報(bào)道的測(cè)量石蠟色度的方法主要有兩種。第一種是利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)量石蠟的脫色率[13]。第二種是利用石油產(chǎn)品賽波特比色計(jì)測(cè)量石蠟的賽波特顏色[18]。在本文的研究中對(duì)兩種方法都進(jìn)行了探索：第一種方法是利用石油醚作為溶劑，將石蠟溶解在石油醚中配成溶液，利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)石蠟進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，由于目前尚無(wú)參考文獻(xiàn)報(bào)道導(dǎo)致石蠟產(chǎn)生顏色的具體物質(zhì)，通常選擇在一定波長(zhǎng)下，不同百分含量石蠟溶液中，吸光度與石蠟溶液濃度之間的線(xiàn)性關(guān)系最好的一組作為基準(zhǔn)。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)在262 nm 的波長(zhǎng)下，吸光度與石蠟溶液之間的線(xiàn)性相關(guān)性最好。在262 nm 處測(cè)量使用不同用量的活性白土吸附后的石蠟溶液的吸光度，測(cè)量發(fā)現(xiàn)吸光度的變化規(guī)律不能準(zhǔn)確地反映石蠟的脫色效果。第二種方法的基本原理是逐一比色，把固體石蠟加熱變?yōu)橐后w后與不同的標(biāo)準(zhǔn)比色板進(jìn)行比對(duì)，然后確定石蠟的賽比特顏色號(hào)。此方法在石油化工領(lǐng)域廣泛采用，具有行業(yè)認(rèn)可度。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)此方法能夠準(zhǔn)確地測(cè)量石蠟的脫色效果。因此本文采用石油產(chǎn)品賽波特顏色測(cè)定法測(cè)量石蠟的色度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖1所示。該裝置主要由石蠟與活性白土吸附反應(yīng)裝置和石蠟與活性白土分離裝置兩部分構(gòu)成。前者由集熱式電磁攪拌恒溫加熱器和250 mL平底燒瓶以及帶鋁試管夾的鐵架臺(tái)構(gòu)成；后者由瓷漏斗、250 mL抽濾瓶、真空泵構(gòu)成。

圖1 石蠟脫色實(shí)驗(yàn)裝置Fig.1 Petroleum wax decoloring device

本實(shí)驗(yàn)所用實(shí)驗(yàn)儀器見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)儀器名稱(chēng)及生產(chǎn)廠(chǎng)家Table 1 Experimental instrument

1.2 實(shí)驗(yàn)材料和藥品

實(shí)驗(yàn)所用實(shí)驗(yàn)材料和藥品的純度及來(lái)源見(jiàn)表2。

表2 實(shí)驗(yàn)材料和藥品的純度及來(lái)源Table 2 The purity and source of experimental materials

1.3 伊朗蠟脫色實(shí)驗(yàn)的方法和步驟

對(duì)伊朗蠟進(jìn)行脫色處理的具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）用電子天平稱(chēng)量30.00 g的伊朗蠟，并加入一定量的活性白土；

（2）將兩者混合均勻后倒入250 mL平底燒瓶?jī)?nèi)，裝入用于電磁攪拌的轉(zhuǎn)子，并放入已達(dá)反應(yīng)溫度的恒溫磁力攪拌器內(nèi)，用帶有鋁試管夾的鐵架臺(tái)將燒瓶固定?。?/p>

（3）將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速調(diào)到350 r/min，同時(shí)開(kāi)始記錄吸附時(shí)間；

（4）到達(dá)吸附時(shí)間后，將伊朗蠟和活性白土全部轉(zhuǎn)移到已連接好的抽濾裝置內(nèi)，打開(kāi)真空泵進(jìn)行固液分離；

（6）稱(chēng)取3.0 g脫色后的伊朗蠟，將其加熱熔化為液體后倒入石蠟賽波特比色計(jì)的比色皿內(nèi)，使用賽波特比色計(jì)測(cè)定其賽波特顏色。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 活性白土的用量對(duì)脫色效果的影響

活性白土的用量定義見(jiàn)公式（1）：

首先考察了活性白土用量對(duì)伊朗蠟脫色效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。當(dāng)出吸附時(shí)間為40 min 時(shí)，脫色后伊朗蠟的賽波特顏色均為＜-16，說(shuō)明伊朗蠟和活性白土的吸附還夠不充分；當(dāng)吸附時(shí)間為60 min 時(shí)，脫色后伊朗蠟的賽波特顏色隨活性白土用量的增加先是明顯升高，而后不再變化。這表明當(dāng)活性白土用量達(dá)到20%時(shí)，在60 min 的吸附過(guò)程中，石蠟中能夠被吸附的物質(zhì)已經(jīng)完全被吸附。因此，可以確定最佳的活性白土用量百分比為20%。

注：1#，吸附溫度均為110 ℃，吸附時(shí)間為40 min；2#，吸附溫度均為110 ℃，吸附時(shí)間為60 min。

2.2 吸附時(shí)間對(duì)脫色效果的影響

在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考察吸附時(shí)間對(duì)伊朗蠟脫色效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4 所示。當(dāng)吸附時(shí)間為40 min 時(shí)，活性白土對(duì)伊朗蠟脫色不明顯，脫色后伊朗蠟的賽波特顏色仍為＜-16。當(dāng)吸附時(shí)間超過(guò)80 min后，伊朗蠟中的部分雜質(zhì)會(huì)發(fā)生了氧化，從而導(dǎo)致脫色效果變差。因此我們確定60 min為最佳的吸附時(shí)間。

表4 吸附時(shí)間對(duì)脫色效果的影響Table 4 The influence of adsorption time on decolorizing effect

2.3 吸附溫度對(duì)脫色效果的影響

為了進(jìn)一步確定活性白土和伊朗蠟的最佳吸附條件，考察了吸附溫度對(duì)脫色效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。當(dāng)吸附溫度為100 ℃時(shí)，脫色后伊朗蠟的賽波特顏色＜-16，表明此時(shí)活性白土和伊朗蠟的吸附不充分，沒(méi)有達(dá)到半精煉石蠟[19]的色度要求。當(dāng)吸附溫度為110 ℃時(shí)，脫色后伊朗蠟的賽波特顏色達(dá)到了+17，表明活性白土和伊朗蠟的吸附較為充分，其賽波特顏色滿(mǎn)足了半精煉石蠟的色度要求。當(dāng)吸附溫度超過(guò)110 ℃時(shí)，伊朗蠟的賽波特顏色先是維持在+17，而后又逐漸減小，分析原因可能是過(guò)高的溫度造成了石蠟的加速氧化。因此我們確定最佳吸附溫度為110 ℃。

表5 吸附溫度對(duì)脫色效果的影響Table 5 The influence of adsorption temperature on decolorizing effect

2.4 脫色前后的伊朗蠟的熔點(diǎn)和組成

按照GB/T 2539-2008[20]分別測(cè)定了脫色前后伊朗蠟的熔點(diǎn)，利用模擬蒸餾色譜儀分析了脫色前后伊朗蠟的組成，其組成見(jiàn)表6。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明脫色前后伊朗蠟的熔點(diǎn)由52.10 ℃降低到51.90 ℃，根據(jù)表7石蠟的各組分含量可以計(jì)算出脫色前后伊朗蠟的平均相對(duì)分子質(zhì)量，脫色前的平均相對(duì)分子質(zhì)量為394.46，脫色后的平均相對(duì)分子質(zhì)量為393.81，降低了0.37。脫色前后其的組成變化如圖2 所示，我們可以發(fā)現(xiàn)脫色后伊朗蠟中的碳數(shù)最高的n-C41H84，n-C42H86都均消失了，而其他組分的相對(duì)含量變化不大。

表6 伊朗蠟脫色前后的組成Table 6 The composition of Iranian wax before and after decolorating

圖2 脫色前后伊朗蠟的組成變化對(duì)比Fig.2 The composition variation of decolorized Iranian wax

3 結(jié) 論

本文采用活性白土吸附脫色工藝法探究了活性白土用量、吸附時(shí)間、吸附溫度等條件對(duì)伊朗蠟脫色效果的影響，比較了脫色前后伊朗蠟的組成和熔點(diǎn)變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明（1）活性白土對(duì)伊朗蠟的最佳脫色工藝條件如下：活性白土最佳用量為20%，吸附溫度為110 ℃，吸附時(shí)間為60 min。脫色后的伊朗蠟的賽波特顏色為+17，滿(mǎn)足半精煉石蠟的色度要求。（2）脫色前后伊朗蠟的熔點(diǎn)由52.10 ℃降低到51.90 ℃，熔點(diǎn)下降了0.2 ℃；脫色后伊朗蠟的平均相對(duì)分子質(zhì)量降低了0.37。

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Research on Adsorption Decolorizing of Activated Clay for Iranian Wax

LUO Yang1, GAO Hong-bo2, GUO Xv-qiang1, LIU Ai-xian1, SUN Qiang1, YANG Lan-ying1
（1. State Key Laboratory of Heavy Oil Processing, China University of Petroleum（Beijing）, Beijing 102249, China; 2. China Marine Bunker Supply Company, Beijing 100020, China）

Saybolt color method was used to determine the chromaticity of Iranian wax that was decolored by activated clay adsorption, and adsorption conditions were optimized. Through the studies of decoloration performance under various adsorption conditions, the optimum conditions were obtained as follows: activated clay dosage 20%, adsorption temperature 110 ℃, adsorption time 60 min. Under above conditions, the Saybolt color of decolorized Iranian wax is +17,which can meet the requirement of the chromaticity of the semi refined paraffin wax, the melting point of decolorized Iranian wax is decreased from 52.10 ℃ to 51.90 ℃, the average molecular weight is also decreased by 0.37.

Saybolt color method; Activated clay adsorption; Decoloration; Iranian wax

TQ 644

A

1671-0460（2015）08-1755-03

國(guó)家自然基金基金項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：21306226。

2015-06-29

羅洋（1989-），男，北京市朝陽(yáng)區(qū)人，中國(guó)石油大學(xué)(北京)博士生，研究方向：流體相平衡。E-mail：detective.cnn@gmail.com。

劉愛(ài)賢（1963-），女，副教授，研究方向:流體相平衡。E-mail：liuaixianshiyou@sina.com。