CN1059696C - 渣油精制改质工艺方法 - Google Patents

Abstract

提供一种渣油精制改质全新方法，根据中间相强烈极性吸附灰分、重金属的原理来吸附灰分等，然后进行连续分离中间相来改质，将渣油加热形成中间相，在有助分离剂存在情况及分离温度下将含与不含中间相颗粒的组分分离，不含中间相颗粒组分经分馏塔分馏后由其底部收集得改质后的主要目的产品，经本方法改质的渣油灰分、重金属大部被脱除，品质改善，成为供生产优质石油焦等多种用途的优质原料。本发明方法流程简单，无苛刻工艺要求，操作条件缓和，对原料无特殊要求。

Description

渣油精制改质工艺方法

本发明涉及渣油精制改质加工工艺，特别是涉及渣油中间相连续分离工艺方法。

渣油被广泛用于生产石油焦、作化肥气化炉原料及重油催化裂化原料，在原料渣油品质不理想(灰分及重金属含量高)的场合下，生产出来的石油焦灰分可偏高，不可能获得1^#、2^#石油焦；用作化肥气化炉时使其结渣情况严重，这是大化肥长期运行的一大隐患；重油催化裂化原料对残炭和重金属的含量指标要求苛刻，这样的渣油不可能符合此种要求。解决问题的办法之一是渣油改质。

现有的渣油改质技术随不同的目的而有不同，包括渣油加氢裂化、重油催化、渣油溶剂脱沥青、渣油水蒸汽热裂化、延迟焦化减粘等工艺，其中，对渣油脱重金属改质沥青的方法上采用了催化剂脱除工艺，以此改善渣油性能，用来为催化裂化提供原料。此种工艺受渣油本身灰分残炭及重金属含量制约，使用范围有限，且预处理操作费用较昂贵；至于溶剂脱沥青加工技术则将渣油用溶剂抽提，可溶于溶剂的饱和烃、芳烃被从渣油中抽提出来，这段组分用于催化裂化的进料，余下的沥青(一般占原料的40-50％)用作生产各种牌号的沥青或再减粘后用作燃料。此方法为纯物理变化过程，灰分、重金属仍留在抽余后的沥青中。

本发明的目的在于提供一种全新的渣油中间相连续分离方法，以改良(改质)渣油品质为目标，原料为渣油，目的产品仍为渣油，改质后的渣油用作生产优质石油焦原料或重油催化裂化原料等。

本发明人等通过长期研究发现，渣油沥青随温度升高由液相向中间相最后到固相石油焦转化，最早参加反应的烃类为非对称的极性分子(胶质沥青质)，由于其不对称性，与别的原子(S，N，O)化合其分子的负电性很强，在热转化的反应过程中，随脱氢反应的深入，这些分子便从液相中结晶出来最早进入中间相，这些有强烈极性的中间相一方面有效捕俘周围阳离子化合物(灰分)，另一方面使渣油中部分分子得以重新分布与排列，可以用控制渣油热转化温度的办法得到不同数量的这种中间相，再设法从渣油相中排除吸附了大量灰分杂质的中间相体，从而达到脱除渣油中灰分、杂质，改质渣油结构目的。

本发明的工艺方法由以下步骤组成(参见附图)：

1.渣油原料入加热炉1加热；

2.经加热的原料渣油在反应器2中在反应器温度下实行反应，生成液相和固相之间的中间相；

3.经反应后的沥青混合相在混合器3中与助分离剂混合；

4.经混合的沥青混合相和助分离剂送入分离器4，由于分离器的温度变化，中间相转变为固体，进行分离沉降作用；

5.不含中间相颗粒的液体从分离器上部溢流到分馏塔6；气体从分离器顶部进入分馏塔(在分馏塔6中物流被分割成气体、石脑油、助分离剂、柴油及分离液)；

6.含有中间相颗粒的组分从分离器4底部排入闪蒸器5，助分离剂被分出送入分馏塔；含中间相的残渣从闪蒸器5底部排出；

7.从分馏塔排出的助分离剂返回混合器3循环使用；从分馏塔底部排出的分离液是本发明方法的主要目标产品。

在以上步骤1之前增加预热步骤，将原料渣油在预热炉中预热也是可以的。

在本发明方法中使用的原料渣油无特别的要求，可以是一般炼厂减压渣油、稠油渣油和常压渣油等。

本发明的方法中形成中间相状况的条件最重要的是反应温度，它对分离效果的影响很明显，反应温度越高，中间相数量就越多，灰分吸附质数量也越多，脱灰分效果也越好，但渣油分离液收率会减少，反应器结焦可能增加，产品的沥青质也增加，因此有一个优选的反应温度范围，根据不同原料的分子、沥青质含量、和反应特性，反应温度应不低于400℃，最好选择在410-445℃，优化温度为430℃，而对应的反应时间选择在30-40分钟。

研究表明，原料本身的性质愈差(灰分、重金属含量高，沥青质高)，在同样条件下分离效果愈好，但分离(沉降)温度也是分离效果优劣的重要条件，高于某一特定温度，中间相会转变成液体，就不可能出现中间相分离，反之，沉降温度过低，分离器中渣油粘度变高，根据STORKES公式，这能大大影响中间相的沉降速度，可以选择分离温度为165-195℃，在分离器中渣油平均上升速度为0.01-0.05cm/sec，最佳值为0.03cm/sec，反应物在分离器中停留的时间为85-150分钟，最佳值为120分钟。

助分离剂的组成及其性质(馏程范围、密度指标等)以及它的加入量(剂料比)、加入方法也是有关条件，助分离剂可以降低沉降的粘度和密度，增大中间相与混合相密度差，增加加入量，显然提高了分离效率，但是过大则分离器空间要增加，要不然，沉降过程的时间要缩短，装置能耗增加，工程费用上升。助分离剂沸程范围选择，要考虑与中间相的粘度配伍及渣油本身的粘温性能、工程可能性、助剂来源及分离回收难易程度，合适的助分离剂最好是符合以下条件的任一种烃类：馏程150-280℃，密度0.77-0.83，例如，航空煤油，加剂量占原料15-40％，最佳量为23-33％，计算加入量(剂料比相应地为0.17-0.65，最佳值为0.3-0.5)。

通过比较作为本发明方法的原料渣油的性质(见表一)和利用本发明方法获得的产品性质(见表二)，可以证明，后者脱灰率已达到70-80％，说明本发明方法所依据的中间相吸附灰分及重金属的理论完全成立。

       表一  作原料的减压渣油主要性质

      表二  不同原料渣油中间相分离效果及产品性质

           表三  不同渣油原料生产的石油焦性能

注：表中所列CTEX10^-6M/℃为热膨胀系数数据表四  100kg减压渣油经中间相分离及焦化所得产品收率

此外，为进一步考察利用本发明方法获得的产品之脱灰效果和用它生产的石油焦之性能，将分离液进行焦化后测得的数据见表三、四。表三是不同性质渣油原料生产的石油焦性能数据。表四是100kg减压渣油经本发明方法中间相分离及焦化后所得产品收率的数据。此等数据取自从380-430℃每5℃一个反应条件的混合分离液试验样，其中损耗计入气体。结果也证明上面的结论：本发明方法脱除了渣油中大部灰分；当作焦化原料，性能已改善，所生产的石油焦已远远超出优质焦及1^#石油焦质量标准，以至达到针状焦的水平。

本发明方法工艺流程相对比较简单，整个流程无苛刻的工艺条件，操作条件缓和，对原料性能无特殊要求。经本发明方法改质的渣油作原料去生产石油焦，由于性质已有较大改善，可以生产出优质焦乃至针状焦；当作化肥气化炉原料，由于渣油品质有了改良，化肥气化炉结渣而导致停工的问题将会基本解决；改质的渣油可以进一步经过加氢裂化作为催化的掺兑料或催化裂化原料；由本发明方法取得的残渣由于沥青质含量提高近十倍，成为制备石油沥青的较好原料，例如经减压蒸馏氧化可制备出10^#、30^#建筑沥青和140^#、100^#道路沥青。此外，残渣还可利用其粘度减低而用作燃料或商品燃料油的掺兑组分。

附图是本发明方法的工艺流程图。

本说明书公布了使用本发明方法的三个实施例，表一是三个实施例所采用的原料渣油主要性质。第一实施例使用克拉玛依管输减压渣油；第二实施例使用乌鲁木齐石化总厂加工的新疆纯九区稠油；第三实施例使用的是东疆油。

表五是各实施例使用的本发明方法的主要参数。各例获得的分离液性质可见表二。

     表五  各实施例使用本发明方法流程的主要工艺参数

已如前述，从各例渣油改质结果数据可得到结论，本发明的目的和效果已经实现。

Claims (6)

1.一种渣油精制改质方法，其特征是属于中间相连续分离工艺，由以下步骤组成：

①渣油原料入加热炉(1)加热；

②经加热的原料渣油在反应器(2)中在反应温度为410-445℃，原料渣油在反应器中反应时间为30-40分钟条件下实行反应，生成液相和固相之间的中间相；

③经反应后的沥青混合相在混合器(3)中与助分离剂混合，所述助分离剂为一种馏程为150-280℃、密度为0.77-0.83的烃类，按剂料比为0.17-0.65的量加入；

④经混合的沥青混合相和助分离剂被送入分离器(4)，在分离器温度为165-195℃，在分离器中物流上升速度为0.01-0.05cm/sec，在分离器中物流停留时间为85-150分钟条件下作分离沉降；

⑤不含中间相颗料的液体从分离器上部溢流到分馏塔(6)；气体从分离器顶部进入分馏塔；

⑥含有中间相颗料的组分从分离器(4)底部排入闪蒸器(5)，助分离剂被分出送入分馏塔；含中间相的残渣从闪蒸器(5)底部被排出；

⑦从分馏塔排出的助分离剂返回混合器(3)循环使用；分离液由分馏塔底部排出。

2.根据权利要求1的渣油精制改质方法，其特征是所述步骤(3)中所述剂料比为0.3-0.5。

3.根据权利要求1或2所述的渣油精制改质方法，其特征是所述烃类为航空煤油。

4.根据权利要求1-2中任一个的渣油精制改质方法，其特征是在所述步骤(1)之前设对渣油原料预热的步骤。

5.根据权利要求4的渣油精制改质方法，其特征是所述加热温度为415-460℃，所述预热温度为280-300℃。

6.根据权利要求3的渣油精制改质方法，其特征是所述加热温度为415-460℃；在所述加热步骤(1)之前设对渣油预热的步骤，预热温度为280-300℃。

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