摘要
费托蜡是煤间接液化产物，具有熔点高、针入度低、硬度高等特点。近几年，随着煤制油技术日趋成熟，费托蜡产能增大，市场接近饱和，初级费托蜡产品已远远不能满足工业发展需求。氧化改性后的费托蜡具有良好的乳化性、润滑性，广泛应用生物降解、油墨、PVC加工等行业，提高了产品附加值，受到企业的普遍重视。目前，国内费托蜡氧化改性主要采用催化氧化工艺，工艺复杂，产品颜色深气味大，无催化氧化工艺也仍处于实验室阶段，未进行大批量的生产，缺乏中试生产经验。因此，本文研究了费托蜡无催化氧化工艺放大过程，把搅拌放大和计算模拟相结合,解决了工艺中溶氧、传质等问题，生产出了性能优良的氧化蜡。 首先研究不同操作工况和搅拌器内构件在三层组合桨(HEDT-WHd-WHd)搅拌釜内对气液分散效果的影响。结果表明:增大搅拌转速和表观气速均会提高釜内的总体气含率和溶氧量。减小气速和增大转速能够减小釜内气泡尺寸，增大气液接触面积。管式分布器的总体气含率更高，比曝气头式高15％-20％;曝气头式分布器更有利于溶氧量的增加，比管式高约0.5 mg/L。 其次，根据Euler-Euler双流体模型和标准k-ε湍流模型，对三层组合桨搅拌釜进行CFD模拟，得到了釜内局部分散特性的结果。模拟结果表明，转速提高使中层桨和底层桨附近的局部气含率和传质系数提高。增大表观气速，釜内气体扩散范围增大，局部气含率提高。气体分布器结构对相分散有较大影响。管式分布器结构较大，影响底部流场循环，釜壁处局部气含率更高;曝气头式分布器气相分散更为均匀，传质更佳。对两种分布器模拟的结果相对误差在8％左右，趋势与冷态实验相近。 最后，在冷态实验和模拟的基础上，以费托蜡为原料，在搅拌反应釜内与空气进行无催化氧化反应。结果表明最佳工艺条件为:温度150℃、气体流量110L/min、反应时长6h,气体分布器选择曝气头式更为适宜。在该工艺条件下可制得酸值26.83 mgKOH/g,皂化值56.80 mgKOH/g,滴熔点96.3℃，针入度(25℃)≤12 mm的氧化蜡产品。与现有市场上酸值相近氧化蜡对比，本文实验样品具有皂化值高、颜色白、有淡淡酯香味等优势。
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