第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、合成蠟

我國科技人員經(jīng)過刻苦攻關(guān)，在CO+H2合成蠟技術(shù) 研究 方面取得新進(jìn)展。這一由中科院長春應(yīng)化所與青島金王集團(tuán)有限公司等共同承擔(dān)的“由CO+H2經(jīng)F-T合成技術(shù)的 研究 又引起高度重視，這種F-T合成蠟作為一種特殊用途的化工原料，以往需要從國外進(jìn)口。我國青島金王集團(tuán)有限公司是以生產(chǎn)蠟制品為主的企業(yè)，每年需要進(jìn)口F-T蠟大約有一萬噸，隨著金王公司生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)5年以后每年需要F-T蠟5萬噸。在這種情況下金王集團(tuán)公司提出需要盡快解決高選擇性生產(chǎn)F-T蠟技術(shù)的問題。從2000年10月開始，長春應(yīng)化所組織科研人員開展了“由合成氣(CO+H2)反應(yīng)合成蠟” 研究 科技攻關(guān)，他們在大量的實(shí)驗(yàn)工作基礎(chǔ)上選出了鐵系催化劑，通過考察不同助劑(K、Cu、Si、Ai等)對鐵系催化劑的調(diào)變作用，以及考察反應(yīng)溫度、空速、反應(yīng)壓力、原料氣配比因素對由CO和H2經(jīng)F-T反映合成的影響，開發(fā)出了具有較高選擇性穩(wěn)定性的鐵催化劑及優(yōu)化出最佳工藝條件，該催化劑通過了100小時穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。從而在不到一年的時間里，完成了由合成氣(CO+H2)經(jīng)F-T反應(yīng)合成蠟的相關(guān)技術(shù)，為今后實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

2、石蠟

由于各個油田的情況不同，蠟的性質(zhì)也會各異，在常規(guī)的原油開采過程中，除蠟的方法主要為：機(jī)械方法、熱力學(xué)方法及化學(xué)方法等。近年來，人們又摸索出一些新的除蠟方法。

有一種間接的除蠟方法，可利用太陽能進(jìn)行二次采油。它是在井口將采出的原油加熱，再將一部分加熱了的原油注回油層中去，從而降低了油層中剩余原油的黏度，使這部分原油易于開采、泵送和處理加工。首先，科技人員利用太陽能（也可以利用地?zé)岬绕渌蛢r能量）加熱原油儲罐內(nèi)密閉的換熱盤管中的循環(huán)工作液體，工作液體將熱能傳遞給儲罐中的原油；然后，再將已加熱的原油泵入油層，加熱油層中的剩余原油，使其黏度下降，提高原油采收率。需要指出的是，這種儲油罐通常位于一口或多口生產(chǎn)井附近，用于臨時儲存從油井輸出的原油。

在現(xiàn)階段，我國的油井大多數(shù)還使用傳統(tǒng)的刮蠟器方法除蠟，費(fèi)時又費(fèi)工，效率低下。而國外一些油田，目前已開始采用商品化的細(xì)菌制品，控制油井結(jié)蠟。在生產(chǎn)實(shí)踐中，人們將固態(tài)的或液態(tài)的細(xì)菌制品注入到適合的油井井底，使細(xì)菌在那里生長繁殖并不斷地氧化原油中的蠟質(zhì)組分，同時產(chǎn)生有機(jī)酸等中間代謝產(chǎn)物，減少原油中的蠟質(zhì)含量，增加蠟質(zhì)組分在原油中的溶解度，從而達(dá)到控制油井結(jié)蠟的目的。

由含蠟餾分油或渣油經(jīng)加工精制得到的一類石油產(chǎn)品，包括石蠟、地蠟、液體石蠟、石油脂等。目前，石油蠟占蠟的總耗量的90％，其余為動植物蠟（如蜂蠟、羊毛蠟等，主要組成為高級脂肪酸和醇化合成的酯類）。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

1、石蠟

石蠟是石油經(jīng)分餾后，包含在潤滑油餾分中的各種高分子飽和烴類的混合物。是白色至黃色、略呈半透明、無臭無味的固體。石蠟是結(jié)晶性的礦物蠟，主要由固態(tài)正構(gòu)烷烴所組成，還有一定量的固態(tài)異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴和少量芳烴。

石蠟生產(chǎn)工藝流程示意圖

石蠟在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的用途廣泛，主要用于造紙及紙制品加工(包裝用蠟紙)、蠟燭、上光蠟制品、橡膠制品、火柴、蠟筆、化妝品、油膏、電器絕緣和食品防潮等方面。

2、提純地蠟

提純地蠟也稱微晶蠟，其結(jié)晶很細(xì)，是從石油減壓蒸餾殘?jiān)刑崛〕鰜淼姆肿恿勘容^高的烴蠟。其主要成分是C40～C66的高分子量的有支鏈的異構(gòu)烷烴、帶長鏈的環(huán)烷烴、少量C38～C50的直鏈正構(gòu)烷烴和極少量芳烴。

提純地蠟生產(chǎn)工藝流程示意圖

提純地蠟和石蠟的主要區(qū)別在于石蠟的親油性比較差，提純地蠟的親油性特別強(qiáng)。另外，提純地蠟的化學(xué)穩(wěn)定性比石蠟差，地蠟質(zhì)地比較堅(jiān)韌，有較好的延展性、可塑性、黏附力及較高的抗拉強(qiáng)度。地蠟?zāi)芘c多種有機(jī)溶劑或油類相混合，形成細(xì)膩良好的油膏體。提純地蠟被廣泛用于冷霜、發(fā)蠟等化妝品，皮鞋油等上光蠟制品和藥膏體產(chǎn)品生產(chǎn)中。提純地蠟還可作為良好的電絕緣材料、防水防潮材料和紙張、織物等浸涂材料。

3、聚乙烯蠟及氧化聚乙烯蠟

聚乙烯蠟是純乙烯在催化劑及高溫高壓下聚合而成的分子量在2 000～4 000之間的白色、長碳鏈并帶有支鏈的固體烴，它是一種用途很廣的合成蠟。聚乙烯蠟經(jīng)適度氧化后，具有一定的酸值，即成為氧化聚乙烯蠟。

聚乙烯蠟及氧化聚乙烯蠟?zāi)芘c很多的動物蠟、植物蠟、礦物蠟及多種合成蠟相混溶。聚乙烯蠟及氧化聚乙烯蠟可用于皮鞋油、地板蠟、家具蠟、蠟燭、蠟筆、印刷油墨、濃縮顏料、化妝品、熱熔膠、紙張涂層及水果保鮮等許多方面。

4、費(fèi)歇爾—托普希蠟

費(fèi)歇爾—托普希蠟簡稱費(fèi)一托蠟，是由CO和氫合成石油時的副產(chǎn)品烴蠟經(jīng)再加工精制而得的各種不同熔點(diǎn)規(guī)格的商品費(fèi)—托蠟。費(fèi)—托蠟是由高分子量的長鏈正構(gòu)烷烴和很小一部分帶有短支鏈的異構(gòu)烷烴所組成。費(fèi)—托蠟廣泛用于皮鞋油、地板蠟、汽車蠟、化妝品、油漆、油墨、熱熔膠、蠟燭、蠟筆和電氣絕緣等方面。

5、氫化蓖麻油蠟

氫化蓖麻油蠟也叫蓖麻蠟，它是蓖麻油經(jīng)催化氫化而制得的蠟狀固體。必要時經(jīng)過脫色精制，得白色的商品蓖麻蠟。

蓖麻蠟廣泛用于皮鞋油、地板蠟等上光蠟制品生產(chǎn)中，耐高溫的潤滑脂、蠟燭、復(fù)寫紙、油膏、油墨、化妝品、熱熔膠、電氣絕緣、塑料和橡膠制品脫模劑、皮革、紙張及織物的涂層等方面。

6、S蠟

S蠟是蒙旦蠟經(jīng)鉻酸、硫酸深度氧化后所制得的酸型蠟。其主要成分為C26～C28的高碳蠟酸，含量約占85％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，尚含有15％未反應(yīng)的蠟酯。

S蠟適用于各種乳化型上光蠟制品，脂溶性染料基質(zhì)、塑料潤滑劑、紡織和造紙工業(yè)用蠟乳液、復(fù)寫紙、精密鑄造等方面。但其最重要的用途是作為OP蠟、o蠟、E蠟等一系列合成蠟的中間原料。

7、OP蠟和O蠟

OP蠟和O蠟都是S蠟的衍生物，OP蠟和O蠟吸油性和親油性好。

OP蠟和O蠟生產(chǎn)工藝流程示意圖

OP蠟和O蠟被廣泛用于皮鞋油、地板蠟、家具蠟、汽車蠟等上光蠟產(chǎn)品的生產(chǎn)，尤其適用于溶劑型硬膏體的上光蠟產(chǎn)品的生產(chǎn)。還可用于復(fù)寫紙和作為塑料的潤滑劑。

8、E蠟

E蠟是以S蠟為基礎(chǔ)原料而合成的酯蠟，是S蠟與乙二醇酯化而成的產(chǎn)品。

E蠟的生產(chǎn)工藝流程示意圖

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，礦物蠟和合成蠟制品的用量會日益增加，應(yīng)用將更廣泛。

第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

日化 行業(yè) 廣泛使用巴西棕櫚蠟、川蠟和褐煤蠟等天然蠟，這些蠟類具有熔點(diǎn)高、硬度大、光澤好、揩擦光亮度高和吸油量大等優(yōu)點(diǎn)。以這些蠟為原料生產(chǎn)的上光劑等日化產(chǎn)品質(zhì)量高，受到了廣大用戶的青睞，但是這些蠟價格均較昂貴，使生產(chǎn)廠家經(jīng)濟(jì)效益受到影響。解決此矛盾的有效途徑是開發(fā)質(zhì)高價優(yōu)的新一代乳化型OP合成蠟，以替代巴西棕櫚蠟、川蠟和褐煤蠟等，使其應(yīng)用于各種上光劑時，與巴西棕櫚蠟、川蠟和褐煤蠟具有同等效果。

國外 研究 與生產(chǎn)合成蠟的生產(chǎn)廠家主要有美國聯(lián)合化學(xué)公司(Allied Chemical Corporation)、德國Hoechst公司、德國巴斯夫(BASF)公司、韋伯(Veba Chem Corporation)公司、日本三洋化成(株)、日本三井石油化學(xué)工業(yè)株式會社、日本石油化學(xué)、日本三菱化成、安原油脂等公司。 研究 成功并得到應(yīng)用的主要合成蠟類產(chǎn)品有酯蠟、蒙旦蠟的衍生物、酰胺蠟、聚氧乙烯脂肪酸脂、費(fèi)—托合成蠟(Fischer—Tropsh)、端基帶有羥基或其它基團(tuán)的烯烴聚合物、含氟蠟和硅蠟等等。我國合成蠟的 研究 與開發(fā)則處于起步階段，從品種和數(shù)量方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其它國家。因此，該領(lǐng)域的 研究 與開發(fā)任務(wù)非常艱巨，但前景誘人。新一代乳化型OP合成蠟具有熔點(diǎn)高、硬度大、光澤好、揩擦光亮度高和吸油量大等與巴西棕櫚蠟、川蠟和褐煤蠟相似的許多優(yōu)點(diǎn)，而且價格較低。新一代乳化型OP合成蠟可以用于制造液體鞋油、自亮皮加克油、自亮汽車上光劑、液體地板蠟、皮革涂飾劑等免擦上光劑產(chǎn)品。除此之外，也可以用于制造紡織物的柔軟劑和整理劑、塑料橡膠加工助劑、熱熔膠粘結(jié)劑、染料分散劑、脫模劑等。

1、試驗(yàn)部分

1）試驗(yàn)原材料

長鏈烴類(石油蠟或合成高分子蠟)：工業(yè)品；活性氧化物：自制合成品；助劑；傳統(tǒng)催化劑；催化劑：WAX一2自制合成品；活性添加劑；精制劑。

2）試驗(yàn)工藝流程

合成新一代乳化型OP合成蠟原則流程如圖所示。

合成新一代乳化型OP合成蠟原則流程圍

經(jīng)過預(yù)處理的工業(yè)品長鏈烴類、活性氧化物、助劑、合成催化劑和助催化劑等放入反應(yīng)器I，在一定的條件下反應(yīng)一定的時間，轉(zhuǎn)入反應(yīng)器Ⅱ與活性添加劑反應(yīng)，反應(yīng)器Ⅱ中的未轉(zhuǎn)化物料循環(huán)至反應(yīng)器I進(jìn)一步反應(yīng)，反應(yīng)器Ⅱ反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過精制成型等工序可得成品乳化型OP合成蠟。

2、結(jié)果與討論

1）新型WAX—2型催化劑與其它催化劑的比

較催化劑可以降低反應(yīng)所需的活化能，因此可以顯著提高反應(yīng)的反應(yīng)速度。催化劑在化學(xué)反應(yīng)過程中具有重要的作用，需要仔細(xì)篩選催化劑。在相同的反應(yīng)條件下，考察了新型WAX—2型催化劑與其它催化劑對反應(yīng)的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，新型WAX—2型催化劑具有無毒、無味、不產(chǎn)生三廢、可以大幅度提高反應(yīng)速度，制備出性能優(yōu)異的乳化型OP合成蠟。因此，最后確定新型WAX—2型催化劑為本反應(yīng)最佳催化劑。

2）反應(yīng)溫度

以WAX一2為催化劑，催化劑加入量為2％，反應(yīng)時間為7 h，考察了反應(yīng)溫度對產(chǎn)品酸值的影響?？疾旖Y(jié)果見圖。

反應(yīng)溫度對產(chǎn)品性能的影響

由圖2可以看出，產(chǎn)品酸值隨著反應(yīng)溫度的提高而增加。溫度較低時，產(chǎn)品酸值隨著溫度的增加而增加，但增加幅度較小。當(dāng)溫度上升到140℃以后，隨著溫度的升高產(chǎn)品酸值增加幅度增大。

根據(jù)阿侖尼烏斯(S．Arrhenius)公式：

式中：K——反應(yīng)速度常數(shù)；

Z——頻率因子：

E——反應(yīng)的活化能；

R——摩爾氣體常數(shù)；

T——反應(yīng)溫度。

由上式可以看出，提高反應(yīng)溫度T，可以提高反應(yīng)速度常數(shù)K，使反應(yīng)速度提高，故產(chǎn)品酸值增大，但反應(yīng)溫度過高，產(chǎn)品顏色將會加深，增加后處理難度。

3）反應(yīng)時間

以WAX—2為催化劑，加入量為2％，反應(yīng)溫度為140℃，考察了反應(yīng)時間對產(chǎn)品酸值的影響，考察結(jié)果見圖。

反應(yīng)時間對產(chǎn)品酸值的影響

從圖3看出，隨著反應(yīng)時間的延長，產(chǎn)品酸值逐漸增加，當(dāng)反應(yīng)時間超過5h以后，產(chǎn)品的酸值增加緩慢。所以，反應(yīng)時間不宜超過6h，反應(yīng)時間太長，酸值增加較小，并且會使產(chǎn)品顏色加深，故應(yīng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡量縮短反應(yīng)時間。

3、乳化型OP合成蠟主要性能

乳化型OP合成蠟的主要性能指標(biāo)是根據(jù)用戶使用要求，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整最終確定的，因此完全可以滿足日化 行業(yè) 的要求。乳化型OP合成蠟主要性能指標(biāo)見表1。

上述乳化型OP合成蠟的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)適用于廣大普通用戶。對于一些對乳化型OP合成蠟有特殊要求的用戶，為了適應(yīng)其產(chǎn)品特殊配方，通過對乳化型OP合成蠟的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行必要的調(diào)整，可以滿足用戶的特殊要求。

4、在日化方面的應(yīng)用

我國日化 行業(yè) 大量使用巴西棕櫚蠟、川蠟和褐煤蠟等昂貴的天然蠟，生產(chǎn)自亮型免擦皮鞋油、皮夾克油、地板蠟和汽車蠟等上光劑產(chǎn)品。由于新一代乳化型OP合成蠟具有熔點(diǎn)高、硬度大、光澤好、乳化性能好、揩擦光亮度高和吸油量大等許多優(yōu)點(diǎn)，所以深受廣大用戶的歡迎。用新一代乳化型OP合成蠟制備的自亮型液體上光劑具有液體流動性好、噴涂均勻方便、節(jié)約噴涂時間、不粘污手指、涂膜干后自亮等優(yōu)點(diǎn)。




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