提高塔河原油所產(chǎn)瀝青閃點(diǎn)的技術(shù)研究

柴志杰，郭皎河，王文博，高宏義

（1.中國(guó)石化煉油銷售有限公司，上海 200050；2.中國(guó)石化撫順石油化工研究院；3.中國(guó)石化西安石化分公司；4.中國(guó)石化塔河煉化有限責(zé)任公司）

塔河原油是含硫中間基原油，其蠟含量低、黏度大等性質(zhì)有利于所生產(chǎn)瀝青產(chǎn)品的質(zhì)量。但隨著原油開采時(shí)間的延長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高，原油逐漸變重、瀝青質(zhì)含量不斷提高，導(dǎo)致由其生產(chǎn)的瀝青產(chǎn)品延度差、閃點(diǎn)低，給瀝青產(chǎn)品正常出廠帶來了困難。本課題通過對(duì)導(dǎo)致由塔河原油生產(chǎn)的瀝青閃點(diǎn)低的因素進(jìn)行分析研究，為塔河原油生產(chǎn)高品質(zhì)瀝青提供技術(shù)支撐。

1 塔河原油與科威特原油的性質(zhì)比較

1.1 常規(guī)性質(zhì)比較

表1列出了塔河原油與科威特原油的性質(zhì)。從表1可以看出：兩種原油雖然均屬中間基原油，但理化性質(zhì)有較大的不同，其中塔河原油的密度大、瀝青質(zhì)含量高；餾程分析中塔河原油小于350℃餾分的餾出率偏低（29.09%），大于500℃的減壓渣油收率很高（47.27%），350～500℃蠟油餾分的餾出率與科威特原油相近。

表1 塔河原油與科威特原油的性質(zhì)比較

1.2 減壓渣油性質(zhì)比較

塔河減壓渣油與科威特減壓渣油（大于500℃）的性質(zhì)見表2。從表2可以看出，與科威特減壓渣油相比，塔河減壓渣油的閃點(diǎn)低、瀝青質(zhì)含量高、運(yùn)動(dòng)黏度大，其瀝青質(zhì)含量約為科威特減壓渣油的4倍，運(yùn)動(dòng)黏度是科威特減壓渣油的13.7倍。

表2 塔河減壓渣油與科威特減壓渣油的性質(zhì)

2 塔河原油與科威特原油的常減壓蒸餾操作條件比較

由于塔河原油的瀝青質(zhì)含量非常高，使得常減壓蒸餾裝置的主要操作條件與其它原油的操作條件有較大的不同。塔河原油與科威特原油的常減壓蒸餾操作條件比較見表3。

表3 塔河原油與科威特原油的常減壓蒸餾主要操作條件比較

由表3可見，塔河原油比科威特原油減壓爐的出口溫度大幅度降低，降幅可達(dá)30℃左右。主要原因是塔河原油瀝青質(zhì)含量過高。溫度過高時(shí)，一方面會(huì)導(dǎo)致爐管結(jié)焦加劇，影響正常工業(yè)生產(chǎn)，另一方面導(dǎo)致減壓渣油的針入度過小，不能生產(chǎn)出所要求牌號(hào)的瀝青產(chǎn)品。

3 塔河減壓渣油閃點(diǎn)偏低的原因分析

3.1 常減壓蒸餾裝置加熱爐出口溫度低

由于塔河原油瀝青質(zhì)含量高，導(dǎo)致常壓渣油中瀝青質(zhì)含量高達(dá)15.9%，使得減壓爐對(duì)常壓渣油的加熱受到了限制。

從表1和表3可以看出，塔河原油與科威特原油的減壓蠟油餾分含量相近。但由于塔河原油加熱爐出口溫度低，蠟油餾分汽化量減少，在減壓蒸餾塔提餾段氣相攜帶的輕組分量就會(huì)減少，導(dǎo)致減壓渣油中的輕組分不能最大限度地進(jìn)入到氣相中，使渣油中含更多的輕組分，從而使減壓渣油的閃點(diǎn)變低。

3.2 減壓塔汽提蒸汽量小

塔底汽提蒸汽的目的是將渣油的輕組分?jǐn)y帶出來，提高輕質(zhì)油收率，同時(shí)也提高渣油閃點(diǎn)。提高汽提蒸汽量來提高減壓渣油閃點(diǎn)是便捷有效的方法，但提高閃點(diǎn)幅度有限。

3.3 減壓渣油中瀝青質(zhì)含量高

瀝青質(zhì)是由聚合芳環(huán)、環(huán)烷環(huán)和烷烴鏈組成的瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)，含有硫、氮和金屬等雜原子，是四組分中極性最強(qiáng)的組分，相對(duì)分子質(zhì)量也最大。我國(guó)減壓渣油中瀝青質(zhì)含量一般都很低，通常在3%以下［1］。但塔河減壓渣油的瀝青質(zhì)含量高達(dá)27.5%。由于瀝青質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量大、極性強(qiáng)，有超大分子的引力，會(huì)吸附更多的小分子芳烴和烷烴。因此塔河減壓渣油會(huì)含更多的輕組分，從而使其閃點(diǎn)偏低。

由此可知，塔河原油中瀝青質(zhì)含量高是導(dǎo)致減壓渣油閃點(diǎn)低的主要原因，應(yīng)該從進(jìn)料上進(jìn)行優(yōu)化，降低進(jìn)料中瀝青質(zhì)含量。

4 強(qiáng)化蒸餾技術(shù)

4.1 強(qiáng)化蒸餾機(jī)理［2－3］

渣油（瀝青）是以瀝青質(zhì)為中心，依次吸附膠質(zhì)、芳香分、飽和分后形成的分散體系。在此體系中，吸附了部分膠質(zhì)的瀝青質(zhì)為分散相，而油分（芳香分和飽和分）為分散介質(zhì)。當(dāng)渣油中加入部分極性更強(qiáng)的芳烴后，渣油中瀝青質(zhì)、膠質(zhì)對(duì)芳烴的吸附溶解能力大于原渣油中的小分子芳香分與飽和分，由此削弱了對(duì)小分子芳香分和飽和分的吸附，在蒸餾時(shí)，使這些分子更容易脫離原體系。基于這一原理，強(qiáng)化蒸餾技術(shù)以富含芳烴的催化裂化油漿或抽出油作為強(qiáng)化劑，將其加入到常壓渣油中，通過蒸餾，改善渣油（瀝青）的化學(xué)組成及組分間的配伍性，提高減壓渣油的閃點(diǎn)。

4.2 強(qiáng)化劑的選擇

強(qiáng)化劑應(yīng)選擇相對(duì)分子質(zhì)量較大，碳鏈較長(zhǎng)的富含芳烴的有機(jī)物；另外，還要求其有充足的資源供應(yīng)。

基于上述原則，優(yōu)選催化裂化油漿，其次是潤(rùn)滑油溶劑精制中的抽出油。

4.3 強(qiáng)化蒸餾技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室研究

選擇催化裂化油漿作為強(qiáng)化劑，摻煉到塔河原油中進(jìn)行強(qiáng)化蒸餾試驗(yàn)研究。催化裂化油漿性質(zhì)見表4。強(qiáng)化蒸餾試驗(yàn)結(jié)果見表5。由表5可以看出：摻煉催化裂化油漿比例越大，蒸餾所得瀝青的閃點(diǎn)越高；在塔河原油中添加10%～20%（w）的催化裂化油漿可以使減壓渣油閃點(diǎn)提高30～48℃。

表4 催化裂化油漿性質(zhì)

表5 塔河原油摻煉催化裂化油漿的實(shí)沸點(diǎn)強(qiáng)化蒸餾試驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)室調(diào)合的瀝青產(chǎn)品性質(zhì)見表6。由表6可知，塔河原油摻煉不同比例的催化裂化油漿，進(jìn)行強(qiáng)化蒸餾后，所得渣油可用于調(diào)制90A和70A道路瀝青產(chǎn)品。

表6 調(diào)合瀝青產(chǎn)品性質(zhì)

5 強(qiáng)化蒸餾技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

強(qiáng)化蒸餾技術(shù)在中國(guó)石化西安石化分公司進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用，其主要工藝操作條件見表7，強(qiáng)化蒸餾前后減壓渣油的主要性質(zhì)對(duì)比見表8。

表7 強(qiáng)化蒸餾技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的主要工藝操作條件

表8 強(qiáng)化蒸餾前后減壓渣油的主要性質(zhì)對(duì)比

由表8可知，采用強(qiáng)化蒸餾技術(shù)后，摻煉15%催化裂化油漿時(shí)，減壓渣油的閃點(diǎn)由244℃提高到268℃，增幅達(dá)24℃。

將催化裂化油漿按比例摻入塔河原油后進(jìn)行強(qiáng)化蒸餾，再將所得減壓渣油按一定比例與含SBR的母液在一定溫度下調(diào)合成瀝青產(chǎn)品，其質(zhì)量檢測(cè)分析結(jié)果見表9（樣品1）。由表9可知，瀝青產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)全部符合JTG F40—2004規(guī)范中90A瀝青質(zhì)量要求。對(duì)該瀝青在120～135℃熱儲(chǔ)存，跟蹤60天，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，并完全符合90A瀝青的質(zhì)量要求（見表9中樣品2）。

表9 采用強(qiáng)化蒸餾技術(shù)生產(chǎn)的90A瀝青產(chǎn)品的性質(zhì)

6 結(jié) 論

（1）塔河原油所產(chǎn)瀝青閃點(diǎn)低的原因?yàn)闉r青質(zhì)含量過高、加工過程中減壓爐出口溫度低及塔底汽提蒸汽量低，其中瀝青質(zhì)含量過高是最主要的原因。

（2）將塔河原油摻煉催化裂化油漿后進(jìn)行強(qiáng)化蒸餾，除了與原油中小分子芳香分與飽和分置換外，還可提高減壓爐出口溫度、提高減壓蠟油收率等，因此強(qiáng)化蒸餾是大幅提高減壓渣油（基質(zhì)瀝青）閃點(diǎn)的非常有效的措施。

（3）采用強(qiáng)化蒸餾技術(shù)得到的塔河減壓渣油（基質(zhì)瀝青）可與SBR母液調(diào)合出符合交通部JTG F40—2004規(guī)范要求的高品質(zhì)90A道路瀝青，且質(zhì)量穩(wěn)定。

［1］任滿年，柴志杰.瀝青生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)問答［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2005：126－129

［2］孫蕊，陳靜.原油及重油強(qiáng)化蒸餾研究進(jìn)展［J］.江蘇化工，2005，33（1）：18－21

［3］張學(xué)佳，紀(jì)巍.原油強(qiáng)化蒸餾研究進(jìn)展［J］.化工技術(shù)與開發(fā)，2009，38（9）：36－41，30