CN106833720B - 一种萃取分离催化裂化油浆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种萃取分离催化裂化油浆的方法，包括采用极性非质子型溶剂对催化裂化油浆进行二级萃取的步骤。该方法通过二级萃取将催化裂化油浆分为饱和烃组分、芳香烃组分和胶质组分，改善了目前催化裂化油浆利用率低的现状，有选择性的将其分成多个组分，分级利用，以便有针对性地选择后续加工方案，有利于提高产品的附加值。此外，还能够在一定程度上脱除芳香烃组分中的硫、氮和重金属组分，避免了后续加工过程中的催化剂中毒或对装置的结焦要求等。
Description
技术领域
本发明涉及一种萃取分离催化裂化油浆的方法，属于石油加工技术领域。
背景技术
催化裂化是实现重质油轻质化的主要手段，目前我国大部分炼油厂都有催化裂化装置，其产品覆盖汽油、煤油、柴油和液化气。
催化裂化油浆中含有15-40％的饱和烃、40-60％的芳香烃，其余的为胶质和沥青质。芳烃组分占据了大部分，且大都为短侧链稠环芳烃，芳碳数为2-4的芳烃组分占到70％以上。这些芳烃组分存在于催化裂化油浆中，容易缩聚成炭，形成设备结垢，影响产品质量与分布。为了减少催化剂的积碳，炼厂一般将催化裂化油浆外甩，甩出量约占整个原料油的5％-12％。
催化裂化油浆一般作为燃料油、导热油使用，也常掺入到常减压渣油中作溶剂脱沥青的强化剂产品。近些年来，为了扩展产品的用途，催化裂化油浆用来生产改性沥青、针状焦、橡塑软化剂、增塑剂、导热油、炭黑、沥青基碳纤维、多环芳烃树脂、强化蒸馏剂等等。随着联合工艺的提出，催化裂化油浆往往溶剂脱沥青、延迟焦化和溶剂抽提装置联合来进一步提高产品的附加值。
溶剂萃取在石油化工行业中存在着广泛的应用，其主要根据的原理是溶质在溶剂当中的溶解性不同，根据相似相溶的原理，极性溶质能溶解在极性溶剂中，而非极性溶质能够溶解到非极性溶剂中。润滑油车间的溶剂精制就是通过糠醛、苯酚或N-甲基吡咯烷酮实现润滑油理想组分和非理想组分的分离，降低油品的残炭值和酸值；芳烃抽提车间的溶剂抽提就是通过环丁砜、四甘醇等溶剂实现芳烃与烷烃的分离，生产BTX。目前的研究结果表明，用溶剂萃取的方式来处理催化裂化油浆是切实可行的。
CN101260315A公开了一种用于催化裂化油浆的分离方法，通过一次萃取实现催化剂颗粒的脱除和饱和烃与芳烃之间的液液分离，采用的溶剂为酰胺。该方法的主要聚焦点在催化剂颗粒的去除上，并没有饱和烃组分、芳香烃组分乃至胶质组分的分离效果，采用的是一级萃取而不是多级萃取。
CN103387844A公开了一种分离催化裂化油浆的方法，该方法采用了二级萃取的方式，以糠醛、N-甲基吡咯烷酮、苯酚为极性溶剂，C5-C12烷烃和环烷烃为非极性溶剂，将催化裂化油浆分成饱和烃组分和芳香烃组分两部分。该方法并没有说明其对芳香烃中硫、氮和金属组分的脱除效果，而且没有对芳香烃组分中的沥青质和胶质进行进一步的分离。
CN102453503A公开了一种分离催化裂化油浆的方法，该方法采用了二级萃取的方式，第一溶剂为糠醛、环丁砜、亚砜、N-甲基吡咯烷酮或酰胺；第二溶剂为轻质油、C6-C10正构烷烃或C6-C10的环烷烃。从该方法的实施例结果来看，该方法分离的不够彻底，芳香烃组分中胶质和沥青质含量均在10％以上，不适合用来做高附加值的针状焦。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种萃取分离催化裂化油浆的方法，通过二级萃取将催化裂化油浆分为饱和烃组分、芳香烃组分和胶质组分，能够避免催化裂化油浆的资源浪费，提高产品的附加值。
为达到上述目的，本发明提供了一种萃取分离催化裂化油浆的方法，其包括采用极性非质子型溶剂对催化裂化油浆进行二级萃取的步骤。
本发明所提供的萃取分离催化裂化油浆的方法其是采用极性非质子型溶剂将催化裂化油浆中将催化油浆分成饱和烃组分、芳香烃组分和胶质组分三个部分；其中，二级萃取中的第一级萃取用于分离胶质组分与饱和烃组分、芳香烃组分，硫、氮和重金属富集在胶质组分中；二级萃取中的第二级萃取用于分离饱和烃组分与芳香烃组分，催化剂颗粒富集在饱和烃组分中。其中，饱和烃组分中富集了大量的催化剂颗粒，可以直接返回催化裂化；芳香烃组分的芳环数大多集中在2-4之间，且多为段侧链，可以生产针状焦；剩下的胶质组分含有少量的胶质和沥青质，可以与混入到减压渣油中。此外，在溶剂分离过程中，能够在一定程度上脱除芳香烃组分中的硫、氮、氧和重金属组分。
在上述方法中，极性非质子型溶剂能够选择性的溶解稠环芳烃、胶质和沥青质，而对饱和烃等非极性组分的几乎不溶解。溶剂密度较大，在与油品溶解后能够迅速分层实现相分离。优选地，所采用的极性非质子型溶剂包括含C＝O的溶剂、含S＝O的溶剂和含P＝O的溶剂等中的一种或几种的组合。
上述含C＝O的溶剂优选地包括糠醛、N,N二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、2-吡咯烷酮、N-甲基乙酰胺、乙酰胺、甲基丙酮、尿素、N-甲基丙酰胺、N,N二乙基甲酰胺、己内酰胺、N甲基吡咯烷酮、N,N二甲基乙酰胺、甲酰胺、2,5-己二酮、1,3二甲基2-咪唑啉酮、乳酸戊酯、2-糠酸甲酯、双丙酮醇、乙酰噻吩以及其它含有C＝O键的溶剂等中的一种或几种的组合。
上述含S＝O的溶剂优选包括二甲基亚砜、二甲基砜、环丁砜、2,4二甲基环丁砜以及其它含有S＝O键的溶剂等中的一种或几种的组合。
上述含P＝O的溶剂包括六甲基磷酸酰三胺以及其它含有P＝O键的溶剂等中的一种或几种的组合。
本发明所采用的极性非质子型溶剂可以包括糠醛、N,N二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、2-吡咯烷酮、N-甲基乙酰胺、乙酰胺、甲基丙酮、尿素、N-甲基丙酰胺、N,N二乙基甲酰胺、己内酰胺、N甲基吡咯烷酮、N,N二甲基乙酰胺、甲酰胺、2,5-己二酮、1,3二甲基2-咪唑啉酮、乳酸戊酯、2-糠酸甲酯、双丙酮醇、乙酰噻吩、二甲基亚砜、二甲基砜、环丁砜、2,4二甲基环丁砜、六甲基磷酸酰三胺等中的一种或几种的组合。
上述含有C＝O、S＝O、P＝O等化学键的溶剂的化学结构式如下所示：
在上述方法中，二级萃取不是指两个平衡级萃取，而是指利用二个萃取塔萃取，第一级萃取将胶质组分与饱和烃组分和芳香烃组分进行分离，硫、氮和重金属富集在胶质组分中；第二级萃取将饱和烃组分和芳香烃组分进行分离，催化剂颗粒富集在饱和烃组分中。第一级萃取采用的极性溶剂可以选包含C＝O、S＝O和P＝O等化学键的溶剂中的一种，优选含S＝O键的溶剂，第二级萃取采用的极性溶剂可以选包含C＝O、S＝O和P＝O等化学键的溶剂中的一种，优选含C＝O键的溶剂。
根据本发明的具体实施方案，优选地，二级萃取按照以下步骤进行：
使第一股极性非质子型溶剂经过换热进入到第一级萃取塔的上部，催化裂化油浆经过换热进入到第一级萃取塔的下部，两者逆流接触；第一级萃余相由第一级萃取塔塔顶排出，其中含有饱和烃组分和芳香烃组分，第一级萃取相由第一萃取塔塔底排出，其中含有极性溶剂、胶质和沥青质，进入溶剂蒸发器使溶剂和胶质、沥青质分离；
第一级萃取塔的萃取相进入第二萃取塔的下部，第二股极性非质子型溶剂经过换热进入第二级萃取塔的上部，两者逆流接触；第二级萃余相由第二级萃取塔塔顶排出，其中为饱和烃组分，饱和烃组分中含有大量的催化剂，而第二级萃取相由第二级萃取塔塔底排出，其中含有芳香烃组分和极性溶剂，进入溶剂蒸发器实现溶剂与芳香烃组分的分离。
本发明所提供的萃取分离催化裂化油浆的方法的萃取过程可以在两个萃取塔中进行，如图1所示，其过程包括以下部分：
第一极性溶剂通过泵4由极性溶剂罐1经过换热器7进入到第一萃取塔11的上部，催化裂化油浆通过泵6由催化裂化油浆储罐3经过换热器8进入到第一萃取塔11的下部，两者逆流接触；第一级萃余相由第一级萃取塔11塔顶排出，其中含有饱和烃组分和芳香烃组分，第一级萃取相由第一级萃取塔11塔底排出，其中含有极性溶剂、胶质和沥青质，进入溶剂蒸发器13使极性溶剂和胶质、沥青质进行分离；
第一级萃取塔11的萃取相经过换热器9进入第二级萃取塔12的下部，第二极性溶剂通过泵5由极性溶剂罐2经过换热器10进入第二级萃取塔12的上部，两者逆流接触；第二级萃余相由第二级萃取塔12塔顶排出，其中为饱和烃组分，饱和烃组分中含有大量的催化剂，而第二级萃取相由第二萃取塔12塔底排出，其中含有芳香烃组分和极性溶剂，进入溶剂蒸发器14实现溶剂与芳香烃组分的分离。
在上述方法中，优选地，二级萃取中的第一级萃取(即第一级萃取塔的操作条件)的操作温度为40-100℃(优选60-80℃)，压力为0.1-10MPa(优选0.5-1.5MPa)，剂油质量比为2:1-15:1(优选3:1-7:1)；二级萃取中的第二级萃取(即第二级萃取塔的操作条件)的操作温度为30-90℃(优选50-90℃)，压力为0.2-15MPa(优选1-2MPa)，剂油质量比为4:1-6:1。
本发明的优点在于：
本发明所采用的极性非质子型溶剂可以将催化油浆清晰地分割成饱和烃组分、芳香烃组分、胶质组分，采用二级萃取的方法来处理催化裂化油浆，先通过第一级萃取，将重金属以及硫、氮组分富集在胶质和沥青质中，并实现芳香烃组分与胶质组分的分离。通过第二级萃取将催化剂颗粒富集在饱和分中，并实现芳香烃组分与饱和烃组分的分离。通过采用本发明的技术方案能够改善目前催化裂化油浆利用率低的现状，有选择性的将其分成多个组分，分级利用，以便有针对性地选择后续加工方案，有利于提高产品的附加值。还能够在一定程度上脱除芳香烃组分中的硫、氮和重金属组分，避免后续加工过程中的催化剂中毒或对装置的结焦要求等。
饱和烃组分中富集了大量的催化剂颗粒，相较于直接从油浆中过滤，催化剂颗粒更容易从饱和烃组分中过滤出来，这在很大程度上解决了催化裂化油浆过滤难的问题。同时，催化裂化油浆中的催化剂颗粒约占总催化剂的2％左右，可以对催化剂进行回收利用。其次，如果不进行过滤，饱和烃组分中催化剂颗粒的活性也与平衡催化剂颗粒的活性相当，不影响循环。
饱和烃组分可以直接返回催化裂化，也可以进入加氢裂化装置。该组分中不存在稠环芳烃，不容易结焦积碳，有利于装置的平稳运行，延长了使用周期。而重金属组分的脱除，将减少催化剂中毒，提高催化剂的寿命，保证催化裂化产品的分配和收率。
芳香烃组分也得到了很好的净化，基本上不含重金属和沥青质，S、N含量少，残炭值低，大部分的芳香烃都是短侧链的稠环芳烃(芳碳数2-4的芳烃占70％以上)，符合生产高质量针状焦的原料条件，可以进入延迟焦化装置改变条件生产该产品。而富集了重金属和硫、氮组分的胶质组分则可以掺入到渣油中。
本发明在很大程度上缓解了催化裂化油浆外甩带来的资源浪费，将催化裂化油浆分离开来，对分离的每一个产物进行充分地利用，“吃干榨尽，物尽其用”提高了产品的附加值，增强了经济效益。
附图说明
图1为本发明所提供的萃取分离催化裂化油浆的方法的流程示意图。
主要附图标号说明：
1，2极性溶剂罐；3催化裂化油浆储罐；4，5，6泵；7，8，9，10换热器；11第一萃取塔；12第二萃取塔；13，14溶剂蒸发器
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种对催化裂化油浆进行萃取分离的方法，其是利用萃取塔进行的，具体流程如图1所示。该方法包括以下步骤：
以二甲基亚砜为溶剂1，使其进入第一级萃取塔11的上部，油浆1进入第一级萃取塔11的下部，剂油质量比为3:1，温度为70℃，压力为1MPa，两者在塔中逆流接触，第一级萃取塔11塔底排出的组分即为胶质组分，进入溶剂蒸发器13；
第一级萃取塔11的萃取相由塔顶进入第二级萃取塔12的底部，溶剂2为糠醛，进入第二级萃取塔12的上部，剂油质量比为4:1，温度为60℃，压力为0.5MPa，两者在塔中逆流接触；第二级萃取塔12塔顶排出的是饱和烃组分，塔底排出的是芳香烃组分，进入溶剂蒸发器14；
对油浆1、饱和烃组分和芳香烃组分进行四组分分析和S、N、Ni、V检测，其结果如表1、2、3所示。
表1 油浆1的部分性质表
| 戊烷沥青质，m％ | 4.63 |
| 胶质，m％ | 13.94 |
| 芳香份，m％ | 63.77 |
| 饱和份，m％ | 17.66 |
| S含量，m％ | 1.45 |
| N含量，m％ | 0.52 |
| V含量，μg/g | 4.4 |
| Ni含量，μg/g | 1.6 |
表2 油浆1的饱和烃组分的部分性质表
| 戊烷沥青质，m％ | 0 |
| 胶质，m％ | 0 |
| 芳香份，m％ | 29.98 |
| 饱和份，m％ | 70.02 |
| S含量，m％ | 0.25 |
| N含量，m％ | 0.08 |
| V含量，μg/g | 0 |
| Ni含量，μg/g | 0 |
表3 油浆1的芳香烃组分的部分性质表
| 戊烷沥青质，m％ | 0 |
| 胶质，m％ | 4.87 |
| 芳香份，m％ | 93.08 |
| 饱和份，m％ | 2.02 |
| S含量，m％ | 0.56 |
| N含量，m％ | 0.09 |
| V含量，μg/g | 0.11 |
从表1中的催化裂化油浆1的性质可以看出，芳香烃组分占据了60％以上，沥青质只有4.63％，含量较少。采用二级萃取的方式对催化裂化油浆1进行分离，将其分成饱和烃组分、芳香烃组分和胶质组分。从表2中的数据可以看出，饱和烃组分中只含有少部分的轻芳烃和大部分的饱和烃，S、N含量为0.25％和0.08％，基本不含金属组分，可以直接返回催化裂化，也可以进入加氢裂化装置。该组分中不存在稠环芳烃，不容易结焦积碳，有利于装置的平稳运行，延长了使用周期。而重金属组分的脱除，将减少催化剂中毒，提高催化剂的寿命，保证催化裂化产品的分配和收率。饱和烃组分中富集了95％以上的催化剂颗粒，这些催化剂颗粒利用机械即可简单过滤，这在很大程度上解决了催化裂化油浆过滤难的问题，同时也提高了催化剂的回收与利用。如果不进行过滤，饱和烃组分中催化剂颗粒的活性也与平衡催化剂颗粒的活性相当，也不影响循环。由表3可以看出，芳香烃组分中，芳香份占据绝大部分，为93.08％，不含沥青质，S、N和金属含量较低，得到了很好的净化，且大多为芳环数处于2-4之间的段侧链芳烃，符合高质量针状焦的原料条件，可以进入延迟焦化装置改变条件生产该产品，而富集了重金属和硫、氮组分的胶质组分则可以掺入到渣油中。
综上所述，利用极性非质子型溶剂对催化裂化油浆1进行二级萃取，具有很好的选择性，很大程度上缓解了催化裂化油浆外甩带来的资源浪费。将催化裂化油浆分离开来，对分离的每一个产物进行充分地利用，提高了产品的附加值，增强了经济效益。
实施例2
本实施例提供了一种对催化裂化油浆进行萃取分离的方法，其是利用萃取塔进行的，具体流程如图1所示。该方法包括以下步骤：
以二甲基亚砜为溶剂1，使其进入第一级萃取塔11的上部，油浆1进入第一级萃取塔11的下部，剂油质量比为3:1，温度为75℃，压力为1.2MPa，两者在塔中逆流接触，第一级萃取塔11塔底排出的组分即为胶质组分，进入溶剂蒸发器13；
第一级萃取塔11的萃取相由塔顶进入第二级萃取塔12的底部，溶剂2为糠醛，进入第二级萃取塔12的上部，剂油质量比为4:1，温度为65℃，压力为0.6MPa，两者在塔中逆流接触；第二级萃取塔12塔顶排出的是饱和烃组分，塔底排出的是芳香烃组分，进入溶剂蒸发器14；
对油浆1、饱和烃组分和芳香烃组分进行四组分分析和S、N、Ni、V检测，其结果如表4、5、6所示。
表4 催油浆2的部分性质表
| 戊烷沥青质，m％ | 1.97 |
| 胶质，m％ | 11.22 |
| 芳香份，m％ | 52.48 |
| 饱和份，m％ | 33.68 |
| S含量，m％ | 2.23 |
| N含量，m％ | 0.68 |
| V含量，μg/g | 7.2 |
| Ni含量，μg/g | 3.8 |
表5 油浆2的饱和烃组分的部分性质表
| 戊烷沥青质，m％ | 0 |
| 胶质，m％ | 0 |
| 芳香份，m％ | 11.88 |
| 饱和份，m％ | 88.12 |
| S含量，m％ | 0.45 |
| N含量，m％ | 0.12 |
| V含量，μg/g | 0 |
| Ni含量，μg/g | 0 |
表6 油浆2的芳香烃组分的部分性质表
从表4中的催化裂化油浆2的性质可以看出，方烃组分占据了50％以上，沥青质只有1.97％含量较少。采用二级萃取的方式对催化裂化油浆1进行分离，将其分成饱和烃组分，芳香烃组分和胶质组分。从表5中的数据可以看出，饱和烃组分中只含有少部分的轻芳烃和大部分的饱和烃，S、N含量只有0.45％和0.12％，基本不含由金属组分，可以直接返回催化裂化，也可以进入加氢裂化装置。该组分中不存在稠环芳烃，不容易结焦积碳，有利于装置的平稳运行，延长了使用周期。而重金属组分的脱除，将减少催化剂中毒，提高催化剂的寿命，保证催化裂化产品的分配和收率。饱和烃组分中富集了93％以上的催化剂颗粒，这些催化剂颗粒利用机械即可简单过滤，这在很大程度上解决了催化裂化油浆过滤难的问题，同时也提高了催化剂的回收与利用。如果不进行过滤，饱和烃组分中催化剂颗粒的活性也与平衡催化剂颗粒的活性相当，也不影响循环。从表6可以看出，芳香烃组分中，芳香份占据绝大部分，为93.00％，不含沥青质，S、N和金属含量较低，得到了很好的净化，且大多为芳环数处于2-4之间的段侧链芳烃，符合高质量针状焦的原料条件，可以进入延迟焦化装置改变条件生产该产品，而富集了重金属和硫、氮组分的胶质组分则可以掺入到渣油中。
综上所述，利用极性非质子型溶剂对催化裂化油浆2进行二级萃取，具有很好的选择性，很大程度上缓解了催化裂化油浆外甩带来的资源浪费。将催化裂化油浆分离开来，对分离的每一个产物进行充分地利用，提高了产品的附加值，增强了经济效益。
Claims (2)
1.一种萃取分离催化裂化油浆的方法，其包括采用极性非质子型溶剂对催化裂化油浆进行二级萃取的步骤；
该方法是采用极性非质子型溶剂将催化裂化油浆中将催化油浆分成饱和烃组分、芳香烃组分和胶质组分三个部分；其中，
所述二级萃取中的第一级萃取用于分离胶质组分与饱和烃组分、芳香烃组分，硫、氮和重金属富集在胶质组分中，所采用的极性非质子型溶剂为含S＝O的溶剂；
所述二级萃取中的第二级萃取用于分离饱和烃组分与芳香烃组分，催化剂颗粒富集在饱和烃组分中，所采用的极性非质子型溶剂为含C＝O的溶剂；
其中，所述二级萃取中的第一级萃取采用的极性非质子型溶剂为含S＝O的溶剂，所述含S＝O的溶剂为二甲基亚砜，所述二级萃取中的第二级萃取采用的极性非质子型溶剂为含C＝O的溶剂，所述含C＝O的溶剂为糠醛；所述二级萃取中的第一级萃取的操作温度为60-80℃，压力为0.5-1.5MPa，剂油质量为3:1-7:1；二级萃取中的第二级萃取的操作温度为50-90℃，压力为1-2MPa，剂油质量比为4:1-6:1。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述二级萃取按照以下步骤进行：
使第一股极性非质子型溶剂经过换热进入到第一级萃取塔的上部，催化裂化油浆经过换热进入到第一级萃取塔的下部，两者逆流接触；第一级萃余相由第一级萃取塔塔顶排出，其中含有饱和烃组分和芳香烃组分，第一级萃取相由第一级萃取塔塔底排出，其中含有极性溶剂、胶质和沥青质，进入溶剂蒸发器使溶剂和胶质、沥青质分离；
第一级萃取塔的萃取相进入第二萃取塔的下部，第二股极性非质子型溶剂经过换热进入第二级萃取塔的上部，两者逆流接触；第二级萃余相由第二萃取塔塔顶排出，其中为饱和烃组分，饱和烃组分中含有大量的催化剂，而第二级萃取相由第二级萃取塔塔底排出，其中含有芳香烃组分和极性溶剂，进入溶剂蒸发器实现溶剂与芳香烃组分的分离。
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