提高塔河原油所产沥青闪点的技术研究

2014-09-06柴志杰郭皎河王文博高宏义

石油炼制与化工 2014年1期

柴志杰，郭皎河，王文博，高宏义

（1.中国石化炼油销售有限公司，上海 200050；2.中国石化抚顺石油化工研究院；3.中国石化西安石化分公司；4.中国石化塔河炼化有限责任公司）

塔河原油是含硫中间基原油，其蜡含量低、黏度大等性质有利于所生产沥青产品的质量。但随着原油开采时间的延长和产量的提高，原油逐渐变重、沥青质含量不断提高，导致由其生产的沥青产品延度差、闪点低，给沥青产品正常出厂带来了困难。本课题通过对导致由塔河原油生产的沥青闪点低的因素进行分析研究，为塔河原油生产高品质沥青提供技术支撑。

1 塔河原油与科威特原油的性质比较

1.1 常规性质比较

表1列出了塔河原油与科威特原油的性质。从表1可以看出：两种原油虽然均属中间基原油，但理化性质有较大的不同，其中塔河原油的密度大、沥青质含量高；馏程分析中塔河原油小于350℃馏分的馏出率偏低（29.09%），大于500℃的减压渣油收率很高（47.27%），350～500℃蜡油馏分的馏出率与科威特原油相近。

表1 塔河原油与科威特原油的性质比较

1.2 减压渣油性质比较

塔河减压渣油与科威特减压渣油（大于500℃）的性质见表2。从表2可以看出，与科威特减压渣油相比，塔河减压渣油的闪点低、沥青质含量高、运动黏度大，其沥青质含量约为科威特减压渣油的4倍，运动黏度是科威特减压渣油的13.7倍。

表2 塔河减压渣油与科威特减压渣油的性质

2 塔河原油与科威特原油的常减压蒸馏操作条件比较

由于塔河原油的沥青质含量非常高，使得常减压蒸馏装置的主要操作条件与其它原油的操作条件有较大的不同。塔河原油与科威特原油的常减压蒸馏操作条件比较见表3。

表3 塔河原油与科威特原油的常减压蒸馏主要操作条件比较

由表3可见，塔河原油比科威特原油减压炉的出口温度大幅度降低，降幅可达30℃左右。主要原因是塔河原油沥青质含量过高。温度过高时，一方面会导致炉管结焦加剧，影响正常工业生产，另一方面导致减压渣油的针入度过小，不能生产出所要求牌号的沥青产品。

3 塔河减压渣油闪点偏低的原因分析

3.1 常减压蒸馏装置加热炉出口温度低

由于塔河原油沥青质含量高，导致常压渣油中沥青质含量高达15.9%，使得减压炉对常压渣油的加热受到了限制。

从表1和表3可以看出，塔河原油与科威特原油的减压蜡油馏分含量相近。但由于塔河原油加热炉出口温度低，蜡油馏分汽化量减少，在减压蒸馏塔提馏段气相携带的轻组分量就会减少，导致减压渣油中的轻组分不能最大限度地进入到气相中，使渣油中含更多的轻组分，从而使减压渣油的闪点变低。

3.2 减压塔汽提蒸汽量小

塔底汽提蒸汽的目的是将渣油的轻组分携带出来，提高轻质油收率，同时也提高渣油闪点。提高汽提蒸汽量来提高减压渣油闪点是便捷有效的方法，但提高闪点幅度有限。

3.3 减压渣油中沥青质含量高

沥青质是由聚合芳环、环烷环和烷烃链组成的沥青质结构，含有硫、氮和金属等杂原子，是四组分中极性最强的组分，相对分子质量也最大。我国减压渣油中沥青质含量一般都很低，通常在3%以下［1］。但塔河减压渣油的沥青质含量高达27.5%。由于沥青质相对分子质量大、极性强，有超大分子的引力，会吸附更多的小分子芳烃和烷烃。因此塔河减压渣油会含更多的轻组分，从而使其闪点偏低。

由此可知，塔河原油中沥青质含量高是导致减压渣油闪点低的主要原因，应该从进料上进行优化，降低进料中沥青质含量。

4 强化蒸馏技术

4.1 强化蒸馏机理［2－3］

渣油（沥青）是以沥青质为中心，依次吸附胶质、芳香分、饱和分后形成的分散体系。在此体系中，吸附了部分胶质的沥青质为分散相，而油分（芳香分和饱和分）为分散介质。当渣油中加入部分极性更强的芳烃后，渣油中沥青质、胶质对芳烃的吸附溶解能力大于原渣油中的小分子芳香分与饱和分，由此削弱了对小分子芳香分和饱和分的吸附，在蒸馏时，使这些分子更容易脱离原体系。基于这一原理，强化蒸馏技术以富含芳烃的催化裂化油浆或抽出油作为强化剂，将其加入到常压渣油中，通过蒸馏，改善渣油（沥青）的化学组成及组分间的配伍性，提高减压渣油的闪点。

4.2 强化剂的选择

强化剂应选择相对分子质量较大，碳链较长的富含芳烃的有机物；另外，还要求其有充足的资源供应。

基于上述原则，优选催化裂化油浆，其次是润滑油溶剂精制中的抽出油。

4.3 强化蒸馏技术的实验室研究

选择催化裂化油浆作为强化剂，掺炼到塔河原油中进行强化蒸馏试验研究。催化裂化油浆性质见表4。强化蒸馏试验结果见表5。由表5可以看出：掺炼催化裂化油浆比例越大，蒸馏所得沥青的闪点越高；在塔河原油中添加10%～20%（w）的催化裂化油浆可以使减压渣油闪点提高30～48℃。

表4 催化裂化油浆性质

表5 塔河原油掺炼催化裂化油浆的实沸点强化蒸馏试验结果

实验室调合的沥青产品性质见表6。由表6可知，塔河原油掺炼不同比例的催化裂化油浆，进行强化蒸馏后，所得渣油可用于调制90A和70A道路沥青产品。

表6 调合沥青产品性质

5 强化蒸馏技术的工业应用

强化蒸馏技术在中国石化西安石化分公司进行了工业应用，其主要工艺操作条件见表7，强化蒸馏前后减压渣油的主要性质对比见表8。

表7 强化蒸馏技术工业应用的主要工艺操作条件

表8 强化蒸馏前后减压渣油的主要性质对比

由表8可知，采用强化蒸馏技术后，掺炼15%催化裂化油浆时，减压渣油的闪点由244℃提高到268℃，增幅达24℃。

将催化裂化油浆按比例掺入塔河原油后进行强化蒸馏，再将所得减压渣油按一定比例与含SBR的母液在一定温度下调合成沥青产品，其质量检测分析结果见表9（样品1）。由表9可知，沥青产品的质量指标全部符合JTG F40—2004规范中90A沥青质量要求。对该沥青在120～135℃热储存，跟踪60天，产品质量稳定，并完全符合90A沥青的质量要求（见表9中样品2）。