石油加工工程II第6章-溶剂脱沥青

1、第六章溶剂脱沥青(Solvent Deasphalting)本章内容提要第一节 概述第二节 溶剂脱沥青原理第三节 溶剂脱沥青影响因素第四节 溶剂脱沥青工艺流程第五节 深度溶剂脱沥青技术第 1 节 概 述一、为什么溶剂脱沥青？裂化产物饱和烃沥青质芳烃胶质缩合裂化缩合裂化侧链断裂侧链断裂侧链断裂TIQI焦炭焦炭前身物中间相缩合/聚合低苛刻度高苛刻度高苛刻度第 1 节 概 述一、为什么溶剂脱沥青？减渣饱和份 wt%芳香份 wt%胶质 wt%沥青质 wt%Arab heavy17.643.525.313.6Orinoco12.123.040.524.4 渣油富集了原油中大部分的胶质、沥青质、重金属等非

2、理想组分，而这些非理想组分对重质油轻质化过程非常不利脱沥青！（改质、生产高粘度基础油）第 1 节 概 述二、溶剂脱沥青 通过溶剂作用把渣油中很难转化的沥青质和稠环化合物，以及对催化加工有害的重金属和S、N化合物脱除出去，而把质量较好的脱沥青油（DAO）作为催化加工原料。 劣质渣油的预处理方法！1、脱碳（分母减小）：催化裂化、热转化、 溶剂脱沥青2、加氢：加氢裂化重质油轻质化第 1 节 概 述三、溶剂脱沥青的作用 润滑油 30年代工业化，C3，C3/C4为溶剂 催化裂化原料 加氢裂化原料 道路沥青，建筑沥青 特别制品（制氢，燃料，碳纤维等） 脱残炭和脱金属能力强 灵活性大，不同拔出率可得到不同质

3、量DAO 先脱沥青后加氢，有利于直接加氢。 整体效益好于焦化【焦炭收率高于沥青收率】第 1 节 概 述四、技术特点【胜利：DOA的重金属：250ppm；CRC：35wt】减压渣油大庆阿拉伯L阿拉伯H阿拉斯加DAO，%(v)88.7836888DOA，%(w)11.3213614Coke，%(w)17343729coke/DOA1.51.621.032.07本章内容提要第一节 概述第二节 溶剂脱沥青原理第三节 溶剂脱沥青影响因素第四节 溶剂脱沥青工艺流程第五节 深度溶剂脱沥青技术 利用低分子烷烃对渣油中饱和分、芳香分有相当大溶解度，而对胶质、沥青质则难溶或几乎不溶的特性，使胶质、沥青质从渣油中脱

4、除。第2节 溶剂脱沥青原理溶剂【C3C5烷烃或其混合物】丙烷对渣油各组分溶解度大小次序：烷烃环状烃类高分子多环烃类胶状物质注意 丙烷对胶状物质和高分子多环烃类的溶解度很小，并且温度越高，其溶解度也越小！第2节 溶剂脱沥青原理以丙烷为例说明第1相区第2相区Tc=96.7 Pc=4.2 MPa 第1相区：胶质、沥青质不溶，蜡也不溶，沥青性质差 第2相区：溶剂脱沥青过程操作区，油/沥青/丙烷溶解度 关系复杂：温度，溶解能力油/沥青/丙烷溶解度关系图溶解度密度温度以丙烷为例说明温度是控制产品质量最灵敏的因素！ 温度升高，残炭值下降：38 72；3.8% 1.6%温度升高可改进DAO质量，但收率下降；高

5、温时，溶解能力降低，变为一个纯提纯过程。第2节 溶剂脱沥青原理本章内容提要第一节 概述第二节 溶剂脱沥青原理第三节 溶剂脱沥青影响因素第四节 溶剂脱沥青工艺流程第五节 深度溶剂脱沥青技术一基本工艺原料性质温 度溶 剂 比溶剂组成影响因素二影响因素1温度(Operating temperature)丙烷：5090丁烷：100140戊烷：150190 恒温区，温度低，选择性差，溶解能力强，保证DAO收率及DOA质量 升温区，温度高，选择性好，溶解能力弱，保证脱沥青油的质量。回流。接近溶剂临界点，溶解度随温度变化很大低温大溶解度，高温小溶解度，与常规相反二影响因素2溶剂比(Solvent-to-oi

6、l ratio) 决定溶剂脱沥青过程经济性的重要因素 反映了萃取能力。溶剂比越大，溶解能力越大。 生产润滑油料：8:1 生产催化裂化原料：4:1 原料进塔之前予稀释二影响因素3溶剂及溶剂组成(Solvent composition)乙 烷丙 烷丁 烷戊 烷溶 剂来自FCC气体分馏溶解度增大，脱沥青油收率提高，但选择性下降，性质下降。要根据原料性质及对脱沥青油的性质要求，选择合适的溶剂或混合溶剂组成。DAO的用途：(Deasphalted Oil) 润滑油基础油原料：性质要求高小分子溶剂 FCC进料：性质要求低大分子溶剂二影响因素4原料性质(Properties of feedstock)（1）

7、含油量对最低丙烷用量影响很大含油量高，用丙烷多 【对丙烷过程不利，减压渣油要深拔】沥青析出是因为丙烷加入改变了油对其溶解度减压渣油含油量对脱沥青油质量影响 减渣占原油，wt%DAO CRC，wt%521.90271.48231.23210.81（2）拔出深度不同的减压渣油，抽提温度不同 二影响因素4原料性质项 目一级VR二级VR渣油性质，200.91770.9328CRC7.829.18收率3632操作条件Pkg/cm23623顶温，7668萃取段顶温，6644萃取段低温，5029DAO性质CRC，wt0.640.65收率，wt2421（3）减压渣油掺和FCC油浆（澄清油） 二影响因素4原料性

8、质利用溶剂脱沥青，改善FCC油浆的可加工性能将油浆中的重芳烃、胶质、沥青质分离到沥青中提高DAO的收率 二影响因素小结理解的核心：溶解能力 温度：溶剂密度的影响 溶剂比：溶解总量 溶剂组成：对非极性组分（油）的溶解度 原料组成：极性组分的比例了解的关系：DAO收率与DAO性质的反比关系 溶解能力越强选择性越差性质越差 基于后续加工对原料性质要求，选择工艺条件 DAO性质要求：金属含量、CCR值 FCC进料：Ni+V20g.g-1,CCR150汽 提：23atm220250；1822 atm汽提临界回收溶剂的原理二溶剂回收恒温降压or恒压升温分子间距增大分子作用力下降溶剂密度减小对油的溶解能力下

9、降出现油相和溶剂相倒退冷凝三关键设备1抽提塔 混合沉降器：早期 静态混合器：70年代 挡板塔：大量使用 转盘塔：大量使用，轴承密封有困难三关键设备2主要设备（以Rose 为例）Feed System: Solvent/feed mixerAsphltent Seperator: temperature is used as the primary performance control variableDAO sepatator: supercritical phase separationStripping: to strip the remaining solvent using supe

10、rheated steam 本章内容提要第一节 概述第二节 溶剂脱沥青原理第三节 溶剂脱沥青影响因素第四节 溶剂脱沥青工艺流程第五节 深度溶剂脱沥青技术第5节 深度溶剂脱沥青技术一概念深度：脱除少量沥青目的：获取高DAO收率手段：选用较大分子溶剂，如C5第5节 深度溶剂脱沥青技术二深度脱沥青的优点 用C5溶剂，脱沥青油DAO收率高达8090； 有效脱除金属、重胶质和沥青质； 为催化裂化和加氢脱硫提供更多优质原料； 沥青产率低于延迟焦化焦炭产率。第5节 深度溶剂脱沥青技术三技术优势1催化裂化2加氢裂化可采取相对缓和的工艺条件，改善产品质量，降低烯烃含量产品结构分布会有改善，轻质油收率提高生焦量大

11、大降低，可减少能耗降低催化剂金属沉积减少系统结焦，有利于长周期运转脱除对加氢影响比较大的金属如Na,Ca, Fe等提高催化剂使用寿命，延长开工周期提高处理量降低操作的苛刻度，节能降耗第5节 深度溶剂脱沥青技术四技术难题及解决方案DAO收率高，必然使脱油沥青软化点升高（180220甚至更高）。不能采用常规沥青加热炉沥青汽提塔方法；向其中掺兑油浆以降低粘度和软化点的作法也有问题，油浆与沥青的混合问题，加热炉中油浆的结焦问题硬沥青的出路 中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室提出了创新技术：硬沥青喷雾造粒技术第5节 深度溶剂脱沥青技术四技术难题及解决方案减压渣油深度溶剂脱沥青第5节 深度溶剂脱沥青

12、技术五中试装置具有原创性的硬沥青喷雾造粒系统工艺-工程-装备结合【100吨/年深度溶剂脱沥青中试装置】第5节 深度溶剂脱沥青技术第5节 深度溶剂脱沥青技术六典型中试结果Mn残炭wt%Swt%Nwt%四 组 分，wt%饱和份芳香份胶质nC7沥青质nC5沥青质116015.30.31.133.734.029.81.920.7大港减渣性质金属含量（g/g）NiVNaFeCa81.41.323.18.937.51脱沥青油收率性质关系第5节 深度溶剂脱沥青技术1脱沥青油收率性质关系轻脱油重脱油总脱油沥青66.917.184.016.058.025.883.816.2典型操作条件下DAO的收率第5节 深度

13、溶剂脱沥青技术2脱沥青油性质项目分率，wt%分子量粘度残炭金属含量（g/g）MPaSwt%FeNiVNaCaMg原料100.0115915.278.984.11.323.137.5轻脱油66.9788245.76.922.534.80.30.31.00.358.0545.67.133.629.50.30.31.20.2重脱油17.19891411.513.9111.588.40.81.45.40.425.82043.314.8212.774.80.81.970.4总脱油84.08223518.344.345.70.40.51.90.383.88199.56.443.40.50.830.3金属脱

14、除率84.252.874.095.195.879.376.855.370.792.593.383.1典型操作条件下DAO性质第5节 深度溶剂脱沥青技术项目H/CS，wt%N，wt%四组分，wt%SatArRenC5沥青质原料0.3161.0733.734.029.820.7轻脱油1.9630.2550.72848.434.117.401.9190.2480.76949.434.116.30重脱油1.8610.2840.91535.435.628.701.8440.2820.94536.636.226.80总脱沥青油1.9440.2160.76645.734.419.701.8960.2580.

15、82345.534.819.50典型操作条件下DAO元素及四组分性质2脱沥青油性质第5节 深度溶剂脱沥青技术项 目软化点，残炭，wt%金属含量（g/g）FeNiVNaCaMgDgVR-1620045.1992391.555.11746.2DGVR-2320043.431182683.764.52228.5典型操作条件下DOA性质3脱油沥青性质第5节 深度溶剂脱沥青技术4超临界溶剂回收超临界溶剂回收溶剂相含油量及油相含溶剂量压力温度溶剂含油量油相含溶剂量沥青收率沥青相溶剂含量溶剂回收量/溶剂油循环量%MPa克油/100克溶剂克溶剂/100脱沥青油wt%克溶剂/100沥青4.02000.15846

16、9.5922.020852100.035054.7322.020882200.078841.1222.020905.02001.652215.0152100.278315.0152200.517347.9315.01589* 满足条件， 溶剂密度 0.15g/cm3第5节 深度溶剂脱沥青技术5硬沥青性质（1）颗粒大小分布第5节 深度溶剂脱沥青技术5硬沥青性质（1）颗粒大小分布第5节 深度溶剂脱沥青技术5硬沥青性质（2）颗粒形态【100X SEM】第5节 深度溶剂脱沥青技术5硬沥青性质（2）颗粒形态【500X SEM】第5节 深度溶剂脱沥青技术5硬沥青性质（3）堆积密度与平均粒径关系第5节 深度溶剂脱沥青技术PropertiesIn situ Athabasca BitumenOrinoco H