活性白土对伊朗蜡的脱色研究

罗 洋，高鸿博，郭绪强，刘爱贤，孙 强，杨兰英

（1. 中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京 102249； 2. 中国船舶燃料有限责任公司， 北京 100020）

活性白土对伊朗蜡的脱色研究

罗 洋1，高鸿博2，郭绪强1，刘爱贤1，孙 强1，杨兰英1

（1. 中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京 102249； 2. 中国船舶燃料有限责任公司， 北京 100020）

采用活性白土吸附法对伊朗蜡进行脱色处理，利用赛波特比色计法对其脱色效果进行了表征，探究活性白土加入量、吸附时间、吸附温度等因素对其脱色效果的影响，并比较了脱色前后伊朗蜡的熔点和组成。实验结果表明活性白土吸附对伊朗蜡脱色的最佳工艺条件如下：活性白土用量为20%，吸附温度为110 ℃，吸附时间为60 min，脱色后的伊朗蜡的赛波特颜色为+17，满足半精炼石蜡的色度要求。脱色前后伊朗蜡的熔点由52.10 ℃降低到51.90 ℃，平均相对分子质量降低了0.37。

赛波特比色计法；活性白土吸附；脱色；伊朗蜡

石蜡作为石油炼制过程中的副产品，在生产和生活中有着广泛的应用。我国的石蜡资源十分丰富，目前是世界上最大的石蜡出口国，但我国出口的石蜡产品大多是初级产品，在石蜡深加工方面与国外相比还有很大的差距，形成了石蜡的出口数量居世界第一而高科技含量、高附加值的特种蜡产品主要依赖进口的巨大反差。这一巨大反差不仅限制我国石蜡行业的发展，而且导致石蜡资源无法得到充分利用[1-3]。

石蜡的色度是衡量石蜡性能的重要指标，其影响石蜡的安定性和使用性能。目前脱色技术主要包括化学精制脱色，加氢精制脱色和吸附脱色。化学精制工艺十分复杂，而加氢精制设备投资大，成本较高，从经济可行性的角度考虑不适合石蜡脱色，相比较而言，吸附脱色虽然精制损失略高，但设备投资小，操作费用低。因此吸附脱色是目前中小型企业广泛采用的工艺技术。吸附脱色作为物理脱色方法，包括阴离子交换树脂脱色法[4-8]、活性炭脱色法[9-11]、活性白土脱色法[12-17]等。在实际石蜡脱色过程中，活性白土脱色法在石油化工领域应用更为普遍。

目前文献报道的测量石蜡色度的方法主要有两种。第一种是利用紫外可见分光光度计测量石蜡的脱色率[13]。第二种是利用石油产品赛波特比色计测量石蜡的赛波特颜色[18]。在本文的研究中对两种方法都进行了探索：第一种方法是利用石油醚作为溶剂，将石蜡溶解在石油醚中配成溶液，利用紫外可见分光光度计对石蜡进行波长扫描，由于目前尚无参考文献报道导致石蜡产生颜色的具体物质，通常选择在一定波长下，不同百分含量石蜡溶液中，吸光度与石蜡溶液浓度之间的线性关系最好的一组作为基准。经测量发现在262 nm 的波长下，吸光度与石蜡溶液之间的线性相关性最好。在262 nm 处测量使用不同用量的活性白土吸附后的石蜡溶液的吸光度，测量发现吸光度的变化规律不能准确地反映石蜡的脱色效果。第二种方法的基本原理是逐一比色，把固体石蜡加热变为液体后与不同的标准比色板进行比对，然后确定石蜡的赛比特颜色号。此方法在石油化工领域广泛采用，具有行业认可度。经过研究发现此方法能够准确地测量石蜡的脱色效果。因此本文采用石油产品赛波特颜色测定法测量石蜡的色度。

1 实验部分

1.1 实验装置

实验装置示意图如图1所示。该装置主要由石蜡与活性白土吸附反应装置和石蜡与活性白土分离装置两部分构成。前者由集热式电磁搅拌恒温加热器和250 mL平底烧瓶以及带铝试管夹的铁架台构成；后者由瓷漏斗、250 mL抽滤瓶、真空泵构成。

图1 石蜡脱色实验装置Fig.1 Petroleum wax decoloring device

本实验所用实验仪器见表1。

表1 实验仪器名称及生产厂家Table 1 Experimental instrument

1.2 实验材料和药品

实验所用实验材料和药品的纯度及来源见表2。

表2 实验材料和药品的纯度及来源Table 2 The purity and source of experimental materials

1.3 伊朗蜡脱色实验的方法和步骤

对伊朗蜡进行脱色处理的具体实验步骤如下：

（1）用电子天平称量30.00 g的伊朗蜡，并加入一定量的活性白土；

（2）将两者混合均匀后倒入250 mL平底烧瓶内，装入用于电磁搅拌的转子，并放入已达反应温度的恒温磁力搅拌器内，用带有铝试管夹的铁架台将烧瓶固定住；

（3）将转子的转速调到350 r/min，同时开始记录吸附时间；

（4）到达吸附时间后，将伊朗蜡和活性白土全部转移到已连接好的抽滤装置内，打开真空泵进行固液分离；

（6）称取3.0 g脱色后的伊朗蜡，将其加热熔化为液体后倒入石蜡赛波特比色计的比色皿内，使用赛波特比色计测定其赛波特颜色。

2 实验结果及分析

2.1 活性白土的用量对脱色效果的影响

活性白土的用量定义见公式（1）：

首先考察了活性白土用量对伊朗蜡脱色效果的影响，实验结果如表3所示。当出吸附时间为40 min 时，脱色后伊朗蜡的赛波特颜色均为＜-16，说明伊朗蜡和活性白土的吸附还够不充分；当吸附时间为60 min 时，脱色后伊朗蜡的赛波特颜色随活性白土用量的增加先是明显升高，而后不再变化。这表明当活性白土用量达到20%时，在60 min 的吸附过程中，石蜡中能够被吸附的物质已经完全被吸附。因此，可以确定最佳的活性白土用量百分比为20%。

注：1#，吸附温度均为110 ℃，吸附时间为40 min；2#，吸附温度均为110 ℃，吸附时间为60 min。

2.2 吸附时间对脱色效果的影响

在上述实验的基础上，进一步考察吸附时间对伊朗蜡脱色效果的影响，实验结果如表4 所示。当吸附时间为40 min 时，活性白土对伊朗蜡脱色不明显，脱色后伊朗蜡的赛波特颜色仍为＜-16。当吸附时间超过80 min后，伊朗蜡中的部分杂质会发生了氧化，从而导致脱色效果变差。因此我们确定60 min为最佳的吸附时间。

表4 吸附时间对脱色效果的影响Table 4 The influence of adsorption time on decolorizing effect

2.3 吸附温度对脱色效果的影响

为了进一步确定活性白土和伊朗蜡的最佳吸附条件，考察了吸附温度对脱色效果的影响，实验结果如表5所示。当吸附温度为100 ℃时，脱色后伊朗蜡的赛波特颜色＜-16，表明此时活性白土和伊朗蜡的吸附不充分，没有达到半精炼石蜡[19]的色度要求。当吸附温度为110 ℃时，脱色后伊朗蜡的赛波特颜色达到了+17，表明活性白土和伊朗蜡的吸附较为充分，其赛波特颜色满足了半精炼石蜡的色度要求。当吸附温度超过110 ℃时，伊朗蜡的赛波特颜色先是维持在+17，而后又逐渐减小，分析原因可能是过高的温度造成了石蜡的加速氧化。因此我们确定最佳吸附温度为110 ℃。

表5 吸附温度对脱色效果的影响Table 5 The influence of adsorption temperature on decolorizing effect

2.4 脱色前后的伊朗蜡的熔点和组成

按照GB/T 2539-2008[20]分别测定了脱色前后伊朗蜡的熔点，利用模拟蒸馏色谱仪分析了脱色前后伊朗蜡的组成，其组成见表6。

实验结果表明脱色前后伊朗蜡的熔点由52.10 ℃降低到51.90 ℃，根据表7石蜡的各组分含量可以计算出脱色前后伊朗蜡的平均相对分子质量，脱色前的平均相对分子质量为394.46，脱色后的平均相对分子质量为393.81，降低了0.37。脱色前后其的组成变化如图2 所示，我们可以发现脱色后伊朗蜡中的碳数最高的n-C41H84，n-C42H86都均消失了，而其他组分的相对含量变化不大。

表6 伊朗蜡脱色前后的组成Table 6 The composition of Iranian wax before and after decolorating

图2 脱色前后伊朗蜡的组成变化对比Fig.2 The composition variation of decolorized Iranian wax

3 结 论

本文采用活性白土吸附脱色工艺法探究了活性白土用量、吸附时间、吸附温度等条件对伊朗蜡脱色效果的影响，比较了脱色前后伊朗蜡的组成和熔点变化。实验结果表明（1）活性白土对伊朗蜡的最佳脱色工艺条件如下：活性白土最佳用量为20%，吸附温度为110 ℃，吸附时间为60 min。脱色后的伊朗蜡的赛波特颜色为+17，满足半精炼石蜡的色度要求。（2）脱色前后伊朗蜡的熔点由52.10 ℃降低到51.90 ℃，熔点下降了0.2 ℃；脱色后伊朗蜡的平均相对分子质量降低了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

国家自然基金基金项目，项目号：21306226。

2015-06-29

罗洋（1989-），男，北京市朝阳区人，中国石油大学(北京)博士生，研究方向：流体相平衡。E-mail：detective.cnn@gmail.com。

刘爱贤（1963-），女，副教授，研究方向:流体相平衡。E-mail：liuaixianshiyou@sina.com。