[發明專利]連續無催化氧化費托蠟系統及方法

在審

• 申請號: 202211336801.6
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115584284A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 金夢;桂建舟;黃浩;劉丹;邵光濤;潘世光;袁華
• 申請（專利權）人: 國家能源集團寧夏煤業有限責任公司
• 主分類號: C10G73/42
• 分類號: C10G73/42
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 金田蘊

本發明公開了一種連續無催化氧化費托蠟系統及方法。其中，該系統包括：原料單元，包括費托蠟儲罐和助劑儲罐，費托蠟儲罐和助劑儲罐的外部配備有用于將固相原料加熱為液相原料的加熱設備；分級氧化單元，包括至少兩級串聯的氧化反應器，每級氧化反應器下游設置有用于將氧化反應器流出物進行氣液分離的氣液分離器，第一級的氧化反應器與費托蠟儲罐和助劑儲罐經管線連通；尾氣處理單元，與各級氣液分離器的氣相出口連通。應用本發明的技術方案，設置固相原料預熱設備預先對固相原料進行預加熱可減少溫度較低的固相原料降低液相循環回路中液相原料的溫度，避免了回流液相原料溫度降低導致連續無催化氧化時間增長的可能性，進而提高了反應的效率。

技術領域

本發明涉及石油化工領域，具體而言，涉及一種連續無催化氧化費托蠟系統及方法。

背景技術

費托蠟可廣泛用于食品化妝品、油墨與涂料、橡塑加工、熱熔膠、熔模鑄造等領域，另外由于費托蠟易于與石油蠟、微晶蠟、聚烯烴等互溶，還可以用作石蠟和微晶蠟的改性劑，以提高其滴點和硬度。得益于自身的諸多優點，費托蠟可替代傳統石蠟制備氧化蠟，緩解石油資源短缺的壓力，提高煤制蠟的經濟附加值。由于費托蠟是非極性分子，可以通過化學方法向費托蠟中引入極性分子來改善費托蠟的性質，尋求更加廣闊的應用空間。費托蠟的氧化改性是通過化學方法引入-OH、-COOH、-CHO、-COC-、-COOR等極性基團的過程，使費托蠟的親和性、乳化性，溶解性，潤滑性以及顏料分散性等方面等從根本上得到改善。

目前，我國主要采用催化/無催化氧化法制備氧化蠟產品。在催化氧化法制備氧化蠟的過程中，蠟氧化所使用的催化劑主要為錳皂、鈷皂催化劑，其配合空氣、氧氣等含氧氣體來生產氧化蠟。該方法的缺點就是隨著催化劑的過多引入，蠟氧化過程中的副產物明顯增多，并且殘留的金屬離子致使氧化蠟的色澤受到影響，生產出的氧化蠟品質較差，主要體現在顏色深、氣味重，無法應用于日化行業。例如CN103468316A采用醋酸錳、硫酸錳作為催化劑，硬脂酸作為助劑，在氧氣的作用下氧化石蠟與微晶蠟，但在氧化反應進行過程中，會有醋酸錳或硫酸錳析出，不能夠很好的溶解在蠟中參與催化反應，產品的色澤、氣味也會受到影響。為了消除殘留金屬離子對產品品質的影響，研究者對催化氧化法進行了多方面的改進。CN102921447A設計了Co/SBA-15固載型催化劑對石蠟進行氧化改性，雖然SBA-15分子篩作為載體錨定了催化活性組分，提高了催化劑的比表面積，豐富了其大孔隙結構，但由于催化劑的活性位點主要由鈷氧化物組成，其催化活性仍需進一步提高。此外，由于引入了固相催化劑，因此氧化后催化劑分離技術的開發會提高實際應用的成本，并且目前尚未有比較成熟的工藝和設備。蠟的無催化氧化法也有相應的報道，CN105087068A在無催化劑的條件下借助氧氣和引發劑氧化費托煤制蠟，雖然該工藝未采用過渡金屬離子催化劑，不會影響產物的色澤、氣味，但氧化反應所使用的裝置為三口瓶，氧氣未能與熔融的費托蠟均勻地接觸導致氧氣在氧化裝置中的分散度較差，因此產品的酸值、皂化值仍有進一步提升的空間。此外，氧化反應中所使用氧氣使尾氣中的易揮發物質(VOCs)與氧氣接觸后達到爆炸極限的風險較大，因此該設計不利于大規模的開發、生產和應用。

雖然空氣的氧化能力較氧氣、臭氧等強氧化能力氣體弱，但其溫和性更有利于工業化應用。CN 113797867A采用連續微通道反應工藝，在空氣的作用下制備了氧化煤基費托蠟。雖然該工藝可大幅提升傳質效率，提高費托蠟-含氧氣體非均相反應混合效率，縮短反應時間，但由于微反應器微米級的通道尺寸以及十分復雜的內部結構，使得蠟凝固后反應器通道極易堵塞，清理會變得十分困難。此外，微反應器采用“數增放大”來擴大產能，雖然能有效降低放大成本，但處理能力也受到很大限制。當微反應器的數量增多的同時，微反應器監測和控制的復雜程度也會相應地提高，對于實際生產來說其運行成本也會提高。目前制備氧化蠟的技術多采用單個小型加氣鼓泡反應釜式裝置進行，空氣的流速、比消耗量、分散度均會對蠟氧化深度產生影響。并且，加料和出料及氧化過程是按批次間歇式操作的，一個批次蠟的氧化過程完成之后，需要停止氧化過程，將制成的氧化蠟從反應釜中泄出，然后重新加料，進行下一輪氧化。雖然這種間歇過程對設備裝置要求較低，但該工藝對于工業化的應用仍有提升的空間。

發明內容