CN102382696A

CN102382696A - 一种由高软化点石油沥青颗粒制备沥青水浆的方法

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Publication number: CN102382696A
Application number: CN2011102813239A
Authority: CN
Inventors: 许志明; 高飞; 赵锁奇; 刘银东; 孙学文; 侯经纬; 张璐瑶; 于志敏; 刘晓燕; 杨利
Original assignee: China University of Petroleum Beijing; China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China University of Petroleum Beijing; China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2012-03-21

Abstract

本发明涉及一种由高软化点石油沥青颗粒制备沥青水浆的方法；将40～60m％的水、0.1～5.0m％的分散剂和0.01～2.0m％的稳定剂混合均匀，在室温下，将上述混合物分一次或多次加入至40～60m％的高软化点石油沥青颗粒中，在转速500～3000rpm机械剪切搅拌，制取沥青水浆；制得的沥青水浆粘度低，稳定性好，易泵送管输，可作为锅炉燃料、气化制合成气的原料或作为水蒸汽联合发电系统的燃料。

Description

一种由高软化点石油沥青颗粒制备沥青水浆的方法

技术领域

本发明涉及一种石油重质油深度加工副产物的规模利用的方法。具体涉及一种由高软化点石油沥青颗粒制备沥青水浆的方法。

背景技术

通过溶剂(丙烷、丁烷和戊烷)脱沥青过程，可以从减压渣油生产质量改善的脱沥青油用作残渣润滑油基础油或催化裂化、加氢裂化原料，同时得到高软化点的脱油沥青，后者的加工利用由于其高软化点而变得非常困难。如果将高软化点沥青制成浆液燃料如水乳液或水浆，可做为锅炉燃料、气化制合成气及氢气的原料或作为水蒸汽联合发电系统的燃料。

美国专利(USP6001886)公开了一种沥青水乳液制备方法，该方法将60m％～80m％的直馏沥青或丙烷溶剂脱沥青工艺的脱油沥青加热至115℃，与0.001m％～10m％的氧化乙烯-氧化丙烯-氧化乙烯的共聚物(或氧化乙烯-氧化丙烯-氧化乙烯共聚物、阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂)的水溶液通过均质器混合制成沥青含量为70m％的乳状液，沥青乳状液的平均粒径为30微米，用于锅炉燃料或生产合成气的原料。中国专利(ZL200310122459.0)公开了一种沥青水乳液及其制备方法，该方法将40m％～78.7m％的沥青原料与0～20m％的软组分调合，将该混合物升温至120～240℃，然后在20m％～50m％水中加入0.1m％～4m％的乳化剂、0.1m％～6m％的助剂和0.1m％～4m％的稳定剂得到水溶液，并将该水溶液加热至50～100℃，最后将上述混合物与水溶液经机械混合得到沥青水乳液产品。上述两种方法都需要将原料加热至较高温度后与其它添加剂混合，能耗较大。

本案申请人曾在先有专利(ZL01141462.6)公开了一种脱除石油渣油中高软化点沥青的溶剂萃取工艺及其设备。该专利采用碳原子数较高的轻烃(戊烷或戊烷馏分)作溶剂，以获得较高收率的脱沥青油(DAO)。溶剂按一定比例与渣油混合后，进入萃取塔分离得到脱沥青油相和沥青相，沥青相通过直接节流快速膨胀方法，使高软化点沥青喷雾分散为固体微粒，在特殊的气固分离器中实现沥青与溶剂分离。本案申请人曾在先有专利(ZL200510080799.0)公开了一种通过耦合萃余残渣造粒实现重质油梯级分离的方法及分离系统。溶剂萃取分离后的沥青相中通过引入分散溶剂，在气固分离器中快速相变被强化分散为固体微粒，而溶剂气化为气体，实现沥青与溶剂的低温分离，并且沥青微粒尺寸易调控。上述两个专利只提出了高软化点沥青颗粒的制备方法，而对沥青颗粒的后续输送方式没有涉及。

本案申请人曾在先有专利(ZL200610113843.8)公开了一种石油系及煤系沥青残渣的造粒制备沥青水浆的方法。该发明提供了一种石油重质油、沥青及残渣及煤系残渣的造粒及回收分离方法，使原料在主溶剂和分散溶剂的作用下，引入水中实现快速分散造粒，制备沥青颗粒水浆，而溶剂经气化或冷凝后与沥青颗粒水浆分离，同时，溶剂与水沉降分离后可分别循环使用。该方法通过将萃余沥青/残渣相或预混合沥青/残渣相直接引入水中分散造粒，沥青微粒尺寸易调控，也放宽了对造粒沥青的软化点的限制和所用溶剂的限制。但是上述方法中沥青水浆所含少量溶剂的分离比较困难，另外沥青水浆中沥青颗粒的质量分数不易控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种由高软化点石油沥青颗粒制备沥青水浆的方法，该沥青水浆能稳定储存，在常温下较好地流动，满足输送的要求。该沥青水浆可做为锅炉燃料、气化制合成气及氢气的原料或作为水蒸汽联合发电系统的燃料。

本发明提供的一种由高软化点石油沥青颗粒制备沥青水浆的方法，其包括以下过程：

按质量百分比，将40～60％的水、0.1～5.0％的分散剂和0.01～2.0％的稳定剂混合均匀，在室温下，将上述混合物分一次或多次加入至40～60％的高软化点石油沥青颗粒中，在一定转速下(500～3000rpm)机械剪切搅拌，制取沥青水浆。

上述过程所述的高软化点石油沥青颗粒是石油渣油包括常压渣油、减压渣油、减黏渣油、加氢尾油、催化油浆中的一种或一种以上的混合物，经深度溶剂脱沥青耦合喷雾造粒所得高软化点的石油沥青颗粒，沥青颗粒软化点在150～250℃，颗粒粒径范围10～1000μm，正庚烷可溶物质量含量在30～50％，正庚烷不溶物质量含量在50～70％。

上述过程所述的分散剂为石油磺酸盐(平均分子量350～2000)，油酸钠，萘磺酸盐甲醛缩合物，十二烷基硫酸钠，木质素磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基甲苯磺酸钠，硬脂酸钠，胺化木质素，壬基酚聚氧乙烯醚硫酸酯胺盐(C₉H₁₉C₆H₅(CH₂CH₂O)nSO₃HN(CH₂CH₂OH)₃，n＝4-30)，烷基酚聚氧乙烯醚(R(C₆H₅)O(CH₂CH₂O)nH)，R＝C₈H₁₇，C₉H₁₉，C₁₂H₂₅，n＝5-20)，聚氧乙烯(20)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温-20，C₅₇H₁₁₄O₂₆)，聚氧乙烯(4)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温-21，C₂₆H₂₈O₁₀)，聚氧乙烯(20)失水山梨醇单棕榈酸酯(吐温-40，C₆₂H₁₂₂O₂₆，HLB＝15.6)，聚氧乙烯(20)失水山梨醇单硬酸酯(吐温-60，C₆₄H₁₂₆O₂₆)，聚氧乙烯(4)失水山梨醇单硬酸酯(吐温-61，C₃₂H₃₀O₁₀)、聚氧乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯(吐温-85，C₁₀₀H₈₈O₂₈)等物质中的一种或一种以上的混合物。所述的稳定剂是聚乙烯醇、田菁粉、黄原胶等物质中的一种或一种以上的混合物。

本发明的技术特点之一是利用了石油渣油包括常压渣油、减压渣油、减黏渣油、加氢尾油、催化油浆中的一种或一种以上的混合物，经深度溶剂脱沥青耦合喷雾造粒所得高软化点的石油沥青颗粒，该沥青颗粒粒径分布在10～1000μm，无需粉碎，可直接与分散剂、稳定剂及水混合。

本发明的另一技术特点是将上述高软点石油沥青颗粒与分散剂、稳定剂在常温下机械剪切搅拌即可制备沥青水浆，无需加热至较高温度，能耗较低。

本发明可达到如下技术效果：在分散剂、稳定剂和机械剪切搅拌的作用下，高软化点的石油沥青颗粒在水中继续分散成为微粒，沥青水浆中的微粒粒径分布在1～300μm内，平均粒径＜75μm，粒径＜50μm的沥青颗粒占60％以上，可制成水含量30～50m％的的沥青水浆，且粘度＜500mPa.s，具有良好的流动性。该水浆储存稳定，放置7天无沉淀。本发明工艺简单，能耗较低，易于控制。沥青水浆可作为锅炉燃料、气化制合成气的原料或作为水蒸汽联合发电系统的燃料，对于石油重质油的深度加工具有重要意义。

具体实施方式

实施例1

在软化点为198℃的大港减压渣油脱油沥青颗粒中，一次性加入由分散剂、稳定剂与水组成的混合物。分散剂组成为木质素磺酸钠∶萘磺酸盐甲醛缩合物＝5∶5，质量分数(占沥青水浆)为0.5％。稳定剂为黄原胶，质量分数(占沥青水浆)为0.05％。在2500rpm转速下机械剪切搅拌，制成含水50m％的沥青水浆。沥青在水中分散成为微粒水浆，微粒的粒径分布为1～300μm，平均粒径＜75μm，粒径＜50μm的沥青颗粒占65％，30℃粘度为552mPa.s，具有良好的流动性。该水浆储存稳定性良好，室温下放置7天无沉淀。

实施例2

在软化点为170℃的辽河减压渣油脱油沥青颗粒中，分两次加入由分散剂、稳定剂与水组成的混合物。分散剂组成为聚氧乙烯(20)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温-20，C₅₈H₁₁₄O₂₆)∶萘磺酸盐甲醛缩合物＝7∶3，质量分数(占沥青水浆)为1m％。稳定剂为黄原胶，质量分数(占沥青水浆)为0.03％。在2500rpm转速下机械剪切搅拌，制成含水60m％的沥青水浆。沥青在水中分散成为微粒水浆，微粒的粒径分布为1～250μm，平均粒径＜70μm，粒径＜50μm的沥青颗粒占75％，30℃粘度为543mPa.s，具有良好的流动性。该水浆室温下稳定放置7天无沉淀。

实施例3

在软化点为175℃的加拿大油砂沥青渣油脱油沥青颗粒中，一次性加入由分散剂、稳定剂与水组成的混合物。分散剂组成为木质素磺酸钠∶萘磺酸盐甲醛缩合物＝7∶3，质量分数(占沥青水浆)为1.0％。稳定剂为田菁粉，质量分数(占沥青水浆)为0.03％。在1500rpm转速下机械剪切搅拌，制成含水50m％的沥青水浆。沥青在水中分散成为微粒水浆，微粒的粒径分布在1～300μm，平均粒径＜70μm，粒径＜50μm的沥青颗粒占70％，30℃粘度为490mPa.s，具有良好的流动性。该水浆储存稳定性良好，室温下放置7天无沉淀。

实施例4

在软化点为183℃的委瑞内拉稠油减压渣油脱油沥青颗粒中，分三次加入由分散剂、稳定剂与水组成的混合物。分散剂组成为木质素磺酸钠∶石油磺酸盐＝7∶3，质量分数(占沥青水浆)为2.0％。稳定剂为黄原胶，质量分数(占沥青水浆)为0.3％。在1500rpm转速下机械剪切搅拌，制成含水50m％的沥青水浆。沥青在水中分散成为微粒水浆，微粒的粒径分布在1～300μm，平均粒径＜75μm，粒径＜50μm的沥青颗粒占72％，30℃粘度为380mPa.s，具有良好的流动性。该水浆储存稳定性良好，室温下放置7天无沉淀。

实施例5

在软化点为168℃的委瑞内拉减黏渣油脱油沥青颗粒中，分两次加入由分散剂、稳定剂与水组成的混合物。分散剂组成为木质素磺酸钠∶聚氧乙烯(20)失水山梨醇单棕榈酸酯(吐温-40，C₆₂H₁₂₂O₂₆，HLB＝15.6)＝4∶6，质量分数(占沥青水浆)为0.8％。稳定剂为黄原胶，质量分数(占沥青水浆)为0.05％。在1500rpm转速下机械剪切搅拌，制成含水58m％的沥青水浆。沥青在水中分散成为微粒水浆，微粒的粒径分布在1～280μm，平均粒径＜75μm，粒径＜50μm的沥青颗粒占75％，30℃粘度为520mPa.s，具有良好的流动性。该水浆储存稳定性良好，室温下放置7天无沉淀。

实施例6

在软化点为175℃的VRDS加氢尾油脱油沥青颗粒中，分两次加入由分散剂、稳定剂与水组成的混合物。分散剂组成为木质素磺酸钠∶萘磺酸盐甲醛缩合物∶胺化木质素＝5∶4∶1，质量分数(占沥青水浆)为1.0％。稳定剂为聚乙烯醇，质量分数(占沥青水浆)为0.05％。在2000rpm转速下机械剪切搅拌，制成含水45m％的沥青水浆。沥青在水中分散成为微粒水浆，微粒的粒径分布在1～280μm，平均粒径＜75μm，粒径＜50μm的沥青颗粒占80％，30℃粘度为430mPa.s，具有良好的流动性。该水浆储存稳定性良好，室温下放置7天无沉淀。

Claims

1.一种由高软化点石油沥青颗粒制备沥青水浆的方法，其特征在于：包括如下过程：按质量百分比，

将40～60％的水、0.1～5.0％的分散剂和0.01～2.0％的稳定剂混合均匀，在室温下，将上述混合物分一次或多次加入至40～60％的高软化点石油沥青颗粒中，在转速500～3000rpm机械剪切搅拌，制取沥青水浆；

所述的高软化点石油沥青颗粒为石油重质油经深度溶剂脱沥青耦合喷雾造粒所得石油沥青颗粒，沥青软化点在150～250℃，颗粒粒径范围10～1000μm，正庚烷可溶物质量含量在30～50％，正庚烷不溶物质量含量在50～70％。

2.根据权利要求1所述的高软化点石油沥青颗粒制备沥青水浆的方法，其特征在于：所述石油重质油为石油加工过程中得到的常压渣油、减压渣油、减黏渣油、加氢尾油、催化油浆的一种或一种以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的高软化点石油沥青颗粒制备沥青水浆的方法，其特征在于：所述的分散剂选自：石油磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐、木质素磺酸盐、胺化木质素、烷基酚聚氧乙烯醚、吐温系列表面活性物质中的一种或一种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的高软化点石油沥青颗粒制备沥青水浆的方法，其特征在于：所述的稳定剂选自：聚乙烯醇、田菁粉、黄原胶等物质中的一种或一种以上的混合物。