兩套不同丙烷脫瀝青裝置的工藝技術及運轉效果對比分析

潘從錦，范良學，侯丹丹，木合塔爾·買買提

(中國石油克拉瑪依石化分公司，新疆 克拉瑪依 834003)

兩套不同丙烷脫瀝青裝置的工藝技術及運轉效果對比分析

潘從錦，范良學，侯丹丹，木合塔爾·買買提

(中國石油克拉瑪依石化分公司，新疆 克拉瑪依 834003)

比較了某石化公司兩套不同丙烷脫瀝青裝置的工藝流程、核心設備、技術特點及運轉效果，在使用相同原料和相同溶劑的條件下，采用美國KBR公司ROSE技術的裝置的丙烷脫瀝青油收率明顯高于采用傳統丙烷脫瀝青工藝的裝置，主要是由于ROSE工藝采用高效規整填料構件、兩段產品工藝和大劑油比操作方案；兩套裝置的脫瀝青油性質差別不大。對于兩套裝置，均需要調整萃取塔塔頂溫度和劑油比，兼顧脫瀝青油質量與收率，使之達到良好的平衡。

丙烷脫瀝青 脫瀝青油 規整填料 萃取塔

丙烷脫瀝青是重要的渣油改質工藝， 是以減壓渣油為原料，將減壓渣油中高黏度指數的脫瀝青油組分萃取出來，作為高壓加氫等潤滑油基礎油生產裝置的原料進行二次加工，萃取后的重組分脫油瀝青用來調合高等級道路瀝青[1-4]。某石化公司以加工稠油為主， 已有一套以稠油減壓渣油為原料的丙烷脫瀝青裝置，設計加工能力為250 kt/a，該裝置的萃取塔轉盤在實際操作中由于結焦嚴重，驅動水輪的丙烷對轉盤無法實現沖轉，降低了丙烷脫瀝青的效率，使脫瀝青油的收率較低。隨著新疆油田公司環烷基稠油產量的不斷提高，原有的一套丙烷脫瀝青裝置加工能力受到限制，已經不能滿足對減壓渣油進一步處理的需求，影響

全公司的物料平衡。近幾年每年約生產優質低凝稠油2.0 Mt、減壓渣油1.176 Mt，其中減壓渣油中含有約300 kt的高品質重質潤滑油組分，為了充分利用這部分優質資源，與稠油生產能力和加工深度配套，該公司新增一套800 kt/a的丙烷脫瀝青裝置。本文主要對比這兩套丙烷脫瀝青裝置的生產工藝流程、核心設備、操作參數及運轉效果。

1 兩套裝置的生產工藝流程對比

250 kt/a丙烷脫瀝青裝置(以下簡稱Ⅱ套裝置)為1994年建成投產，以環烷基減壓渣油為原料，采用傳統的臨界萃取和臨界回收的工藝，其工藝原則流程見圖1。產品分為3部分：萃取塔頂部為輕脫瀝青油，中部側線為重脫瀝青油，底部為脫油瀝青。臨界塔為空塔，不設塔盤，采用臨界回收的原理分離丙烷溶劑和脫瀝青油。輕脫瀝青油用于生產潤滑油，重脫瀝青油為催化裂化原料，脫油瀝青用來調合道路瀝青。

圖1 Ⅱ套丙烷脫瀝青裝置的工藝原則流程

2007年10月800 kt/a丙烷脫瀝青裝置(以下簡稱Ⅲ套裝置)建成投產，該裝置采用美國KBR公司的ROSE工藝技術，同樣以環烷基減壓渣油為原料，產品有脫瀝青油和脫油瀝青，前者用于生產潤滑油，后者調合道路瀝青。

Ⅲ套裝置工藝原則流程見圖2。該裝置采用單塔一段萃取工藝流程，與Ⅱ套裝置相比較流程簡單、設備少、操作難度降低。減壓渣油進入瀝青分離塔采用非臨界萃取，而脫瀝青油溶液進入脫瀝青油分離塔采用超臨界回收，脫瀝青油中攜帶的丙烷溶劑由閃蒸塔和汽提塔回收，可降低后續處理脫瀝青油裝置的安全風險和減少溶劑消耗。從脫瀝青油分離塔頂部回收的溶劑量占全部回收溶劑量的90%左右，因為這部分溶劑溫度比較高，可以回收利用，因此能降低裝置的能耗。

圖2 Ⅲ套丙烷脫瀝青裝置的工藝原則流程

2 兩套裝置的核心設備及主要操作參數對比

2.1 核心設備

Ⅱ套裝置的核心設備為萃取塔，頂部和中部設置1.0 MPa飽和蒸汽加熱器，確保頂部、中部和底部必要的溫度梯度；塔體內為8層水輪轉盤，丙烷從水輪塔盤底部進入，沖動塔盤旋轉，增強丙烷脫瀝青的萃取效果；中部為集油箱，用于收集重脫油瀝青和結焦；底部出口為脫油瀝青溶液。輕脫瀝青油分離塔在臨界壓力和溫度下分離輕脫油和丙烷溶劑。Ⅱ套裝置萃取塔和輕脫瀝青油分離塔結構見圖3。

圖3 Ⅱ套裝置萃取塔和輕脫瀝青油分離塔的結構

Ⅲ套裝置的瀝青萃取塔和脫瀝青油超臨界分離塔是ROSE工藝過程核心設備，兩塔的結構見圖4。由圖4可見，減壓渣油和丙烷溶劑在瀝青分離塔內進行逆流接觸，脫瀝青油溶液從塔頂流出、瀝青溶液從塔底流出。脫瀝青油和溶劑在超臨界分離塔內分離。通過超臨界分離，有90%左右的溶劑在超臨界塔塔頂得到回收，而只有約10%的溶劑通過非臨界回收，可大幅降低能耗。

圖4 Ⅲ套裝置萃取塔和脫瀝青油分離塔的結構

Ⅲ套裝置萃取塔和脫瀝青油超臨界分離塔使用高效規整填料(由KOCH-GLITSCH公司提供)和低壓降進料分配器(ROSEMAX)，分別見圖5和圖6。規整填料外形呈現魚鱗片狀，每一層中進行不同的分布排列，各層之間填料厚度和排列方式各有不同。

圖5 高效規整填料

圖6 低壓降進料分配器

2.2 主要操作參數

兩套裝置萃取分離系統的主要操作參數對比見表1。

表1 兩套裝置萃取分離系統的主要操作參數

從表1可以看出，兩套裝置的萃取塔塔底溫度相同，萃取壓力相差0.42 MPa，差別不大。而Ⅲ套裝置劑油質量比則是Ⅱ套裝置的1.5倍。一般來說，劑油比的大幅增加可以明顯提高脫瀝青油的收率。

在適當的溫度范圍內，萃取溫度是另一個調節脫瀝青油收率的靈敏和方便的手段，隨著萃取溫度的降低，丙烷溶劑對油的溶解度上升，Ⅲ套裝置萃取塔塔頂溫度比Ⅱ套裝置低9 ℃，顯示前者具有更大的油溶解度，其萃取量也會更大。

3 兩套裝置的脫瀝青油收率和性質對比

兩套裝置的脫瀝青油收率和性質對比見表2。

表2 兩套裝置的脫瀝青油收率及性質

從表2可以看出，Ⅱ套裝置脫瀝青油收率為27%，Ⅲ套裝置為35%，Ⅲ套裝置比Ⅱ套裝置提高8百分點。丙烷脫瀝青是一個復雜的萃取過程。Ⅱ套裝置萃取塔采用的是轉盤塔，為單塔三產品方式，塔中部側線抽出的是重脫瀝青油。由于重質瀝青結焦，轉盤塔的轉盤一直沒有轉動，影響了萃取效果。塔中部用飽和蒸汽加熱盤管來改變萃取相溫度，從而改變丙烷的溶解度，促使析出的重脫瀝青油組分沉降到集油箱。因沉降段空間有限，物料在通過的過程中無法達到相平衡。加熱盤管處的局部溫度過高，導致析出的輕脫瀝青油部分難以再溶入萃取相，使局部萃取相溫度偏低，出現重組分未充分析出的情況。萃取塔側線抽出重脫瀝青油的方式對輕脫瀝青油的收率會產生不利影響，已被工業實踐證實是一種不成功的技術方案。

Ⅲ套裝置采用的是不產重脫瀝青油的二產品方案。萃取塔采用ROSE技術的高效規整填料及配套的塔內件，與傳統的轉盤塔相比，具有流通量大、效率高的特點。二產品方案和高效規整填料是Ⅲ套裝置脫瀝青油收率高于Ⅱ套裝置的重要原因。

脫瀝青油作為潤滑油的基礎油，有4個重要的技術指標：運動黏度(100 ℃)小于75 mm2s，C7不溶物質量分數小于100 μgg，殘炭小于1%，重金屬質量分數小于2 μgg。從表2可以看出，兩套裝置的丙烷脫瀝青油性質差別不大，均滿足作為潤滑油基礎油再次加工的技術指標要求。Ⅱ套裝置的脫瀝青油運動黏度大于Ⅲ套裝置，色度優于Ⅲ套裝置，C7不溶物含量和殘炭均小于Ⅲ套裝置，另外，Ⅱ套裝置脫瀝青油表現出黏度指數高、飽和烴含量高、芳烴含量低的特點。

在丙烷脫瀝青的過程中，丙烷首先對減壓渣油中飽和度高的餾分進行溶解。先將低沸點餾分中飽和組分溶解，從而相對降低對高沸點餾分中飽和分進行溶解的丙烷量，在劑油比小時就影響了整體的萃取深度。Ⅱ套裝置脫瀝青油的黏度和黏度指數較高，需要進一步提高萃取深度，在裝置設計所允許的調整范圍內，通過提高劑油比來提高收率。

丙烷脫瀝青操作條件的變化，不但影響脫瀝青油的收率，同時也影響脫瀝青油的殘炭。在其它操作條件不變的情況下，對于Ⅱ套裝置，萃取塔塔頂溫度較高，脫瀝青油的收率下降，殘炭、總金屬含量和芳烴含量減少。對于Ⅲ套裝置，萃取塔塔頂溫度較低，脫瀝青油的收率上升，殘炭、總金屬含量和芳烴含量增加；適當提高萃取塔塔頂溫度，降低收率，可優化脫瀝青油性質。

4 結束語

在使用相同原料和相同溶劑的條件下，采用ROSE技術的Ⅲ套裝置的丙烷脫瀝青油收率明顯高于采用傳統丙烷脫瀝青工藝的Ⅱ套裝置；對于Ⅲ套丙烷脫瀝青裝置，不能盲目提高收率而影響產品的質量；對于Ⅱ套丙烷脫瀝青裝置，需要適當調整操作條件，在保證脫瀝青油性質合格的前提下提高脫瀝青油的收率。

[1] 張志娥.國內外潤滑油基礎油生產技術與發展趨勢[J].當代石油化工，2005，13(4)：25-30

[2] 危建波.溶劑脫瀝青工藝條件對重交道路石油瀝青質量的影響與對策[J].石油瀝青，2006，20(5)：47-51

[3] Zhang Xiaoying，Xu Chuanjie.The correlation between density and low-temperature creep property of asphalt[J].China Petroleum Processing and Petrochemical Technology，2012，14(2)：31-38

[4] Zhang Xiaoying，Xu Chuanjie.The mechanism of asphalt modification by crumb rubber[J].China Petroleum Processing and Petrochemical Technology，2012，14(3)：39-43

COMPARISON OF TWO PROPANE DEASPHALTING UNITS ON YIELD AND PROPERTIES OF DEASPHALTED OIL

Pan Congjin， Fan Liangxue， Hou Dandan， Muhtar Muhammat

(PetroChinaKaramayPetrochemicalCompany，Karamay，Xinjiang834003)

The process flowsheets and technical features of the core equipment of two different propane deasphalting units of a petrochemical company were analyzed and compared in terms of DAO yield and its quality under the conditions of the same feed and solvent. No large difference in properties of DAOs was found for the two devices. However， the temperature at the top of the extractor and solvent-oil ratio are all needed to be adjusted to get good balance of quality and yield. On the other aspect， the commercial results indicate that the device adopting ROSE technology from US KBR Company has a higher yield， as the ROSE technology uses high efficiency structured packing components， two stage process and larger solvent to oil ratio.

propane deasphalting； deasphalted oil； structured packing； extracting column

2014-06-03； 修改稿收到日期： 2014-07-10。

潘從錦，高級工程師，工程碩士，主要從事煉油化工生產、設備技術管理工作，已公開發表論文20余篇。

潘從錦，E-mail：pcjksh@petrochina.com.cn。