【概述】
白油，又名白色油或液體石蠟。一種無色透明、無臭、不發(fā)瑩光的液體油料。一般由粘度 (40℃) 的潤滑油餾分，經(jīng)深度硫酸精制加氫而成。廣泛應用于日化行業(yè)、藥品生產(chǎn)、食品加工、纖維和紡織、聚苯乙烯樹脂、石油化學工業(yè)、塑料和橡膠加工、皮革加工、儀表和電力、農(nóng)業(yè)等領域。
【理化性質(zhì)】
無色透明油狀液體。在日光下觀察不顯熒光。室溫下無味。無臭。相對密度0.860～0.905 (25/4℃)。粘度 (50℃) 7.5～18 MPa·s。著火點130～185℃，粘度指數(shù)90～125。凝固點-3～-30℃。酸價0.01～0.02mgKOH/g。色澤0°～3°。不溶于水、冷乙醇和甘油，能溶于二硫化碳、乙醚、氯仿、苯和熱乙醇。樟腦、薄荷油、麝香可在白油中溶解。
【制備方法】
1.磺化法
(1)發(fā)煙硫酸磺化法
發(fā)煙硫酸磺化法的原理是三氧化硫與原料中的含硫、氧、氮這些非烴類化合物反應，生成磺化油和酸渣等物質(zhì)?；腔ㄖ袃H有約20% 的硫酸參加反應，反應效率較低，而且酸渣難于處理，環(huán)境污染大。發(fā)煙硫酸磺化法生產(chǎn)白油的工藝流程如圖1 所示。以潤滑油餾分的脫蠟油為原料生產(chǎn)工業(yè)級白油一般得經(jīng)過4次磺化，而生產(chǎn)醫(yī)用食品級的白油需要經(jīng)過5 次以上的磺化。
圖1為發(fā)煙硫酸磺化法制取白油工藝流程
(2)三氧化硫氣相磺化法
國內(nèi)間歇三氧化硫氣相磺化法制取白油工藝流程為：磺化劑三氧化硫的制取過程為將硫磺進行熔硫，然后將熔化后的硫用泵打入到焚硫爐中與空氣燃燒生成二氧化硫，再將二氧化硫與空氣以一定比例進入轉(zhuǎn)化器，使二氧化硫氧化成三氧化硫。將冷卻后的三氧化硫磺化劑引入兩個串聯(lián)的磺化反應器進行磺化。原料油從磺化器進入，次磺化的原料進入沉降器分離出酸渣和磺化油，然后磺化油再進入第二磺化器繼續(xù)進行第二次磺化，第二次磺化后進入第二沉降器分離出酸渣后就得到酸性油(二次磺化油) 。最后經(jīng)過堿液中和、酒精萃取、水洗抽提、白土精制等步驟，就得到了合格的白油產(chǎn)品。三氧化硫尾氣經(jīng)氨水溶液吸收后放空。
2.溶劑萃取法
萃取法生產(chǎn)白油對原料的要求較高，一般用中性油( 用內(nèi)燃機油基礎油———滑油基礎油餾分) 做原料。工藝流程見圖2。生產(chǎn)時用己烷油稀釋原料( 按1∶1的百分質(zhì)量分數(shù)) ，再加入5% 的水，采用N，N－二甲基甲酰胺做溶劑，在常溫下進行分段萃取。通常需要經(jīng)過四段萃取就可以得到理想的粗白油，再經(jīng)過兩次白土補充精制即可得到成品白油。該法收率一般為89%～93%，質(zhì)量指標完全符合標準要求，而且可作為高品質(zhì)的壓縮機油，醫(yī)用白油和化妝級白油。
圖2為溶劑萃取法制取白油工藝過程
3.烯烴聚合法
由于食品工業(yè)的快速發(fā)展(盡可能地提高負荷、速度和操作溫度) ，因此需要提供更高質(zhì)量的食品級潤滑劑，以滿足越來越苛刻的要求。目前國外采用烯烴聚合法生產(chǎn)白油較多，其主要的原因是原料來源豐富、經(jīng)濟性高; 而且得到的產(chǎn)品質(zhì)量高，特適用于醫(yī)用、化妝品和食品級應用。α－烯烴聚合法合成白油的生產(chǎn)工藝過程如圖3所示。
圖3為α－烯烴聚合法制取白油生產(chǎn)工藝過程
4.白油加氫法
加氫法生產(chǎn)白油是指在一定溫度、較高氫氣分壓力的條件下，原料油和氫氣通過裝有催化劑的反應器時發(fā)生反應，原料油中的硫、氮、氧、金屬、烯烴和芳烴等雜原子或者化合物被加氫去除或加氫飽和，生成飽和烴和其他反應產(chǎn)物的過程。以不同原料(潤滑油基礎油和加氫裂化尾油為原料)的加氫法生產(chǎn)白油的工藝包括一段加氫、兩段加氫和三段加氫。
(1)一段白油加氫工藝
一段加氫法生產(chǎn)白油包括一段加氫(一個反應器)和一段串聯(lián)加氫(兩個或兩個以上反應器串聯(lián))。
a.一段加氫工藝(一個反應器)
一段白油加氫工藝對原料要求較為嚴格—要求原料的質(zhì)量較好(例如: 加氫裂化尾油經(jīng)過酮苯脫蠟后的脫蠟油、經(jīng)過糠醛精制－酮苯脫蠟－白土精制的潤滑油基礎油、加氫處理－臨氫降凝(異構(gòu)降凝) 基礎油或臨氫降凝后的加氫裂化尾油) ，原料的芳烴含量一般小于5%，還要有較低的硫含量和氮含量(防止白油加氫催化劑活性金屬(主要是Ⅷ族金屬元素) 成分失活) 。經(jīng)過一段加氫法可以得到化妝級或工業(yè)級白油。
b.一段串聯(lián)白油加氫工藝
當以常三線、減二線和減三線餾分為原料生產(chǎn)白油時，可以采用加氫精制—加氫飽和的一段串聯(lián)白油加氫工藝。主要的工藝流程為: 首先通過加氫精制催化劑脫除原料油中硫、氮、氧和金屬等雜質(zhì)，然后在高壓、臨氫和加氫催化劑存在的條件下使原料油中的芳烴深度飽和。該工藝可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的工業(yè)級白油。
以加氫生成油經(jīng)常壓分餾得到的塔底油為原料，采用加氫精制—臨氫降凝與芳烴精制的一段串聯(lián)白油加氫工藝。主要流程為: 原料油進入白油加氫裝置的反應器進行加氫精制，然后進入第二反應器進行臨氫降凝和脫芳精制，該反應器的壓力為10 MPa，生成油經(jīng)過高、低分后進入常壓塔進行蒸餾，塔頂產(chǎn)1 號精制油，常壓塔底油通過泵進入減壓塔，減壓塔頂產(chǎn)1 號精制油，減壓塔底產(chǎn)輕白油。
(2)兩段白油加氫工藝
二段白油加氫工藝對原料的適應性較強，該工藝的原料來源較為廣泛，如加氫裂化尾油、潤滑油餾分油( 減二、減三線) 、合成油、經(jīng)過溶劑精制與溶劑脫蠟的潤滑油基礎油和中性油等都可以作為二段白油加氫工藝的原料。段的主要作用是加氫精制，其目的是在高氫氣壓力和高溫條件下，脫除原料油中的硫、氮、氧等雜原子，從而避免第二段貴金屬催化劑中毒，同時還將原料油中的一部分芳烴加氫飽和。段加氫精制催化劑的金屬活性成分主要是W－Ni，Mo－Ni 等非貴金屬，其載體主要是氧化鋁、氧化鎂和活性白土等。段可得到工業(yè)級白油和硫與
氮含量很低的中間產(chǎn)品。第二段的主要作用是將段生成油中的芳烴進行加氫飽和。使用的是還原型催化劑，其主要活性成分為Ni、Pt 和Pd 等。第二段可得到化妝、食品和醫(yī)藥級白油。在段與第二段之間設立分餾系統(tǒng)來將段的反應產(chǎn)物進行汽提和分餾，將反應產(chǎn)物中的輕質(zhì)油品分離出去，將分餾后得到的低硫、低氮含量的重質(zhì)餾分油作為第二段的進料。
(3)三段白油加氫工藝
三段白油加氫工藝較二段白油加氫工藝對原料的適應性更強，三段白油加氫工藝的原料一般為減壓瓦斯油(VGO)或輕脫油( 渣油經(jīng)過丙烷脫瀝青后得到的一種油品) ，三段白油加氫工藝的簡化流程如圖4所示。
圖4為三段白油加氫工藝流程
【應用】
1.日化行業(yè)
白油作為基礎化妝品中的油性物質(zhì), 在皮膚上形成油膜, 除本身賦于滑爽感覺外, 還由于屏障效應能阻滯皮膚水分的蒸發(fā), 能提供保濕劑保持皮膚水分的效能。主要用于生產(chǎn)護膚、護發(fā)用品, 如潤膚油、防曬霜、防曬油、雪花霜、冷霜、發(fā)乳、發(fā)蠟、頭油、刮須膏、洗手、洗浴液、嬰兒擦身油、護發(fā)劑、牙膏等。白油在霜膏類產(chǎn)品中的用量一般在2 %～12 %, 在防曬油、頭油等產(chǎn)品中用量較高, 可達80 %左右。
2.藥品生產(chǎn)
在制藥工業(yè)中主要用于輕泄劑、藥片、膠囊加工的粘合劑, 青霉素、抗生素用防泡劑, 內(nèi)服潤滑劑、軟膏、軟化劑、麻醉劑以及醫(yī)用膠帶和藥品生產(chǎn)用防潮劑等。
3.食品加工
用于食品包裝紙、糖業(yè)生產(chǎn)的消泡劑, 造粒食品生產(chǎn)用防潮劑, 面包烘烤油、攪面機油等食品加工機油, 水果、蔬菜、雞蛋等涂敷保鮮劑, 熱食品表面涂層, 食用色素, 面包、糖果、通心粉、巧克力加工的脫模劑、防粘劑, 葡萄干洗滌劑以及食品包裝、啤酒及飲料加工機械的潤滑油、瓶蓋生產(chǎn)的沖壓油等。
4.纖維和紡織
在化學纖維加工過程中, 要提高加工效率、質(zhì)量及服務性能, 就必須使用化纖油劑。我國是化纖生產(chǎn)大國, 隨著化纖總量的增加, 將對油劑有更大的需求量?；w油劑按其應用可分為:滌綸油劑、腈綸油劑、丙綸油劑、錦綸油劑、維綸油劑和粘膠纖維油劑等;按照合成纖維的品種可分為:長絲油劑和短絲油劑。在短絲纖維的加工過程中, 含油量一般控制在0.1 %～0.5%之間;長絲的含油量一般控制在0.5 %左右, 后加工油劑一般控制在2 %左右?；w油劑主要由平滑劑、乳化劑和抗靜電劑等組成。白油作為開發(fā)較早而且廉價易得的一種原料, 在化纖油劑中主要用做平滑劑。因不同纖維加工過程中對油劑的要求不同, 其相應的油劑所需的平滑劑也不相同,白油在滌綸DTY油劑、滌綸FDY油劑、丙綸油劑、錦綸油劑、人造纖維油劑等中的用量較大, 其用量占油劑組成的30%～90%, 甚至更高。另外白油還應用于紡織機油、紡織纖維稀釋劑、編織機和縫紉機油等。
5.聚苯乙烯樹脂
聚苯乙烯生產(chǎn)使用高粘度白油, 其作用是提高注塑時的流動性并留在產(chǎn)品中做內(nèi)部潤滑劑, 其添加量一般為3%～5%。
6.石油化學工業(yè)
主要用于聚乙烯、聚丙烯、聚氨脂、聚苯乙烯及高壓壓縮機內(nèi)部潤滑油, 合成橡膠的填充劑, 聚氯乙烯的增塑劑、潤滑劑, 催化劑的載體劑, 染料及中間體的分散劑, 化學反應釜密封油劑、稀釋劑和熱載體。
7.塑料和橡膠加工
主要用做脫膜劑及配方中用做軟化劑及內(nèi)潤滑劑, 與其它軟化劑不同, 白油具有低污染性和良好的著色性能, 因此多用于淺色及較鮮艷的制品中。如淺色的塑料殼體等注射及模壓制品中, 淺色橡皮及其它工藝制品等。
8.皮革加工
主要用于調(diào)制加脂劑, 皮革制品需要加入油脂以改善皮革的加工性能。
9.儀表和電力
用做精密儀器儀表的潤滑、變壓器及電纜填充用油, 航空和星際航行做液壓油和潤滑油, 如電子元
件和計算機的潤滑等。
10.農(nóng)業(yè)
主要用于調(diào)劑動物飼料, 獸醫(yī)配方和交配潤滑劑, 殺蟲劑的基礎油或分散劑等。
【主要參考資料】
[1]馬世昌 主編.化工產(chǎn)品辭典.西安：陜西科學技術(shù)出版社.1990.第117頁.
[2]王大全 主編.精細化工辭典.北京：化學工業(yè)出版社.1998.第18頁.
[3]李立權(quán).白油及白油生產(chǎn)技術(shù).潤 滑 油.2003.18(4):1-6.
[4]江波等.白油生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與展望.潤 滑 油.2012.27(5):1-7.