一种萃取分离常压重油减压渣油的方法

摘要

本发明提供了一种萃取分离常压重油减压渣油的方法。该方法包括采用极性非质子型溶剂对常压重油和/或减压渣油进行萃取的步骤，其中，在萃取过程中还加入降粘剂。本发明所提供的方法采用极性非质子型溶剂，利用极性力和氢键力的不同将渣油分成脱沥青油和脱油沥青，在一定程度上降低脱沥青油中的S、N和金属含量，降低了后续装置的工艺或设备要求，减少了杂原子和重金属对催化剂的影响，减少了环境污染；对常压重油和减压渣油进行了清晰分割，提高了对轻重组分的选择性，同时提高了脱沥青油的拔出率；在溶剂萃取过程中加入降粘剂，能够提高渣油的传质效果，同时降低了设备的能耗。

说明书

技术领域

本发明涉及一种萃取分离常压重油减压渣油的方法，属于石油加工技术领域。

背景技术

常压重油和减压渣油是常减压塔的塔底物料，分子量较大，沸点在350℃以上，稠环芳烃量较高，胶质和沥青质含量在40％以上，在温度较高时容易分解和缩合。由于其结构复杂，往往难以得到有效的利用。随着经济的不断发展和石油资源的不断开采，资源日益匮乏。随着分子炼油的提出，重质油的有效利用成为炼油行业的重点议题，而重质油的有效分离是重质油得到有效利用的前提。

在工业上处理常压重油和减压渣油的技术方法通常有四大类，即重质油催化裂化技术，重质油加氢转化技术，重质油溶剂脱沥青技术和重质油的热加工技术。其中，溶剂脱沥青过程是物理过程，其他三者是化学过程。

溶剂脱沥青利用了丙烷、丁烷、戊烷等小分子烷烃对沥青质的不溶解性使得沥青质从油品中沉淀下来。由于在近临界和超临界状态下，小分子烷烃发生变化，溶解度的差异实现溶剂的回收。其根本目的是为了从重质油品中提取轻油部分，然而除了沉淀沥青质时会携带部分胶质外，大部分的胶质和稠环芳烃并没有得到分离。而这些物质在后续加工过程中会使催化剂结焦和中毒，造成设备堵塞，增加了装置的运行成本。

CN1093395A公开了一种利用高含蜡原油的减压渣油生产优质普通石油沥青的方法，采用溶剂抽提的方法进行分离，溶剂主要为丙烷、丁烷和戊烷，可以得到优质的普通石油沥青。该方法得到的产品只是普通的道路沥青，产品附加值低，且得到的重脱沥青油质量较差。

CN1315490A公开了一种从常压重油生产针状石油焦的方法，是将常压重油和焦化过程的循环油一起进行缓和热处理，然后进入延迟焦化装置，进行低温长停留时间的液相反应来生产出符合规格的针状石油焦，该方法得到的针状焦产率较低，耗时长。

CN105176579A公开了一种减压渣油/煤焦油轻质化和生产重交沥青的方法及装置，该方法采用了重油催化裂化和溶剂抽提的联合工艺，溶剂采用的是混合C4。该方法分离时不够彻底，脱沥青油中依然含有大量的稠环芳烃，易生焦。沥青质中含有大量的胶质，直接用于调和生产道路沥青，附加值低。

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常压重油和减压渣油的方法，其是利用极性非质子型溶剂通过萃取的方式将常压重油和减压渣油分成脱沥青油和脱油沥青。

为达到上述目的，本发明提供了一种萃取分离常压重油和减压渣油的方法，其包括采用极性非质子型溶剂对常压重油和/或减压渣油进行萃取的步骤。

本发明所提供的方法采用极性非质子型溶剂，利用极性力和氢键力的不同将渣油分成脱沥青油和脱油沥青，其中脱沥青油主要含有饱和烃和轻芳烃；脱油沥青相主要含有稠环芳烃、胶质和沥青质，在一定程度上降低脱沥青油中的S、N和金属含量，降低了后续装置的工艺或设备要求，减少了杂原子和重金属对催化剂的影响，减少了环境污染。

在上述方法中，所采用的极性非质子型溶剂包括含S＝O的溶剂、C＝O含的溶剂和含P＝O的溶剂等中的一种或几种的组合，优选为含S＝O的溶剂。

上述含S＝O的溶剂优选包括环丁砜、二甲基亚砜、二甲基砜、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C＝O的溶剂优选包括N,N二甲基甲酰胺、2-吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、糠醛、乙酰胺、尿素、甲基丙酮、N-甲基丙酰胺、己内酰胺、N,N二乙基甲酰胺、N甲基吡咯烷酮、甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、2,5-己二酮、乳酸戊酯、1,3二甲基2-咪唑啉酮、2-糠酸甲酯、乙酰噻吩、双丙酮醇以及其它含有C＝O键的溶剂等中的一种或几种的组合。

上述含P＝O的溶剂优选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环丁砜、二甲基亚砜、二甲基砜、2,4二甲基环丁砜、N,N二甲基甲酰胺、2-吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、糠醛、乙酰胺、尿素、甲基丙酮、N-甲基丙酰胺、己内酰胺、N,N二乙基甲酰胺、N甲基吡咯烷酮、甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、2,5-己二酮、乳酸戊酯、1,3二甲基2-咪唑啉酮、2-糠酸甲酯、乙酰噻吩、双丙酮醇、六甲基磷酸酰三胺等中的一种或几种的组合。

上述含有S＝O、C＝O、P＝O等化学键的溶剂的化学结构式如下所示：

本发明的分离方法采用的极性非质子型溶剂能够将常压重油和/或减压渣油分成脱沥青油和脱油沥青，其中，脱沥青油主要含有饱和烃和轻芳烃；脱油沥青相主要含有稠环芳烃、胶质和沥青质。原因在于，极性非质子溶剂中包含了S＝O、C＝O和P＝O等化学键，具有很大的电负性，形成永久偶极矩，而渣油中的胶质和沥青质分子量大且含有大量的杂原子，也会形成永久偶极矩，溶剂通过偶极相互作用使得胶质和沥青质溶解。另一方面，S＝O、C＝O和P＝O等官能团会与胶质和沥青质中杂原子官能团发生氢键的酸碱作用形成氢键络合物，因此，胶质和沥青质能够选择性的被溶解。

在上述方法中，在萃取过程中优选加入降粘剂，能够降低渣油的粘度，提高传质效果；更优选地，所采用的降粘剂包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、烯酸长链酯-马来酸酐-醋酸乙烯酯三元共聚物、马来酸酐-苯乙烯-丙烯酸长链酯、乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇聚醚三元共聚物等中的一种或多种的组合。

在上述方法中，优选地，极性非质子型溶剂与常压重油和/或减压渣油的质量比为2:1-10:1，更优选为3:1-7:1。

在上述方法中，优选地，极性非质子型溶剂与常压重油和/或减压渣油进行混合时的温度控制为40-100℃，更优选为60-80℃；混合时的压力控制为0.1-8MPa，更优选为1-2MPa。

本发明所提供的方法的萃取过程具体如图1所示，来极性溶剂储罐1的极性非质子型溶剂由泵4通过加热器7进入萃取塔10上部，来自降粘剂储罐2的降粘剂由泵5通过加热器8进入萃取塔10中部，来渣油储罐3的渣油由泵6通过加热器9进入萃取塔10下部。渣油与极性非质子型溶剂、降粘剂在塔中逆流接触。萃取塔10的操作温度可以控制为40-100℃，压力可以控制为0.1-8MPa，剂油质量比可以控制为2:1-10:1。塔顶为萃余相，主要包含少量溶剂、饱和烃和轻芳烃，进入溶剂蒸发器11；塔底为萃取相，主要包括大量溶剂、大量稠环芳烃、胶质和沥青质，进入溶剂蒸发器12。极性非质子型溶剂可通过蒸发的方法进行回收。

在上述方法中，萃取所得到的组分包括脱沥青油和脱油沥青，该脱沥青油主要包括饱和烃和轻芳烃，该脱油沥青主要包括稠环芳烃、胶质和沥青质。脱沥青油经加氢处理可以进入催化裂化和加氢裂化装置生产燃料油和化工产品；脱油沥青可以生产高等级道路沥青、纺丝沥青、针状焦等高附加值产品或者作为气化料。

采用本发明所提供的方法降低的含S组分主要是硫醚和噻吩类物质；降低的含N组分主要是吡啶类、吡咯类和胺类物质；降低的含O组分主要是羰基、羧基和羟基类物质；降低的重金属为Ni、V、As、Mn等。

本发明的优点在于：

本发明的技术方案对常压重油和减压渣油进行了清晰分割，提高了对轻重组分的选择性，同时提高了脱沥青油的拔出率；在溶剂萃取过程中加入降粘剂，能够提高渣油的传质效果，同时降低了设备的能耗。

相较于现有的溶剂脱沥青装置，操作条件不苛刻，无须在超临界状态下操作，降低了真个装置的能耗，并且，溶剂便宜且环保，经济成本低。分离稠环芳烃时更为彻底，重组分和金属脱除程度更高，进一步提高了轻油的拔出率和净化程度。

脱沥青油中的S、N和金属含量较少，降低了催化裂化和加氢裂化装置的要求，减少了杂原子和重金属对催化剂的影响，减少了环境污染。对于加氢过程来说减少了氢耗，同时也减少了设备的腐蚀，污染气体的产生和水污染的排放。脱沥青油中稠环芳烃很少，减少了装置的结焦，延长了装置的运行周期，降低了能耗。

从油品质量来看，车用汽柴油标准已经对汽柴油中的硫和稠环芳烃的含量作了进一步要求，国V要求汽油中含硫小于10ppm，柴油中硫含量小于50ppm，这对脱硫装置提出了更高的要求，本发明通过对轻油中硫的有效处理，减小了脱硫的压力，使生产汽柴柴油更能符合新一代的车用燃料油标准。

降粘剂的存在降低了常压重油和减压渣油的粘度，提高了萃取过程中的传质效率，使其能够接近理想液液相平衡，对轻重组分分离的更加彻底，同时，降低了设备的能耗，也减少了机械动力损耗和设备堵塞，提高了安全系数。

附图说明

图1为本发明所提供的方法的萃取过程的示意图。

主要附图标号说明：

1极性溶剂储罐；2降粘剂储罐；3渣油储罐；4，5，6泵；7，8，9加热器；10萃取塔；11，12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重油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，使其进入萃取塔的上部，降粘剂进入萃取塔的中部，重油1进入萃取塔的下部，剂油质量比为3:1，温度为70℃，压力为1MPa，重油1与极性溶剂1、降粘剂在塔中逆流接触；萃取塔塔顶排出的是脱沥青油相，主要含有饱和烃和轻芳烃，进入溶剂蒸发器；萃取塔塔底排出的脱油沥青相，主要含有稠环芳烃、胶质和沥青质，进入溶剂蒸发器。

对重油1、脱沥青油相和脱油沥青相进行四组分分析和S、N、及金属Ni、V的含量进行检测，其结果分别如表1、2、3所示。

表1重油1的部分性质表

戊烷沥青质，m％11.3胶质，m％48.5芳香份，m％33饱和份，m％15.7S含量，m％2.93N含量，m％0.77Ni含量，μg/g42.2V含量，μg/g4.4

表2重油1的脱沥青油的部分性质表

戊烷沥青质，m％0胶质，m％1.14芳香份，m％53.36饱和份，m％45.53S含量，m％0.56N含量，m％0.08Ni含量，μg/g0V含量，μg/g0

表3重油1的脱油沥青的部分性质表

戊烷沥青质，m％14.58胶质，m％62.11芳香份，m％21.23饱和份，m％0S含量，m％3.56N含量，m％0.96Ni含量，μg/g54.44V含量，μg/g5.68

从表1可以看出，重油1中的胶质和沥青质的含量高，饱和分的含量低。极性溶剂1将重油1其萃取后分为脱沥青油和脱油沥青，从表2可以看出，脱沥青油中无沥青质，胶质含量很低，饱和份和芳香份各占比例为53.3％和45.5％，芳香份中主要为轻芳烃，并且硫、氮含量低，分别只有0.56％和0.08％，降低了催化裂化和加氢裂化装置的要求，很大程度上减少了催化剂的中毒。对于加氢过程来说减少了氢耗，同时也减少了设备的腐蚀，污染气体的产生和水污染的排放。脱沥青油中稠环芳烃很少，减少了装置的结焦，延长了装置的运行周期，降低了能耗，并间接提高了燃料油的质量。脱油沥青中则富集了沥青质和胶质以及稠环芳烃，无饱和份，硫、氮和金属组分都在其中，可以生产高等级道路沥青、纺丝沥青、针状焦等高附加值产品或者作为气化料。降粘剂的存在降低了渣油的粘度，提高了萃取过程中的传质效率，使其能够接近理想液液相平衡，对轻重组分分离的更加彻底；同时，也减少了机械动力损耗和设备堵塞，提高了安全系数。

综上所述，极性非质子型溶剂具有更好的选择性，分离稠环芳烃时更为彻底，重组分和金属脱除程度更高，进一步提高了轻油的拔出率和净化程度。

实施例2

本实施例提供了一种对重油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：

以环丁砜为溶剂2，使其进入萃取塔的上部，降粘剂进入萃取塔的中部，重油2进入萃取塔的下部，剂油质量比为3:1，温度为75℃，压力为1.2MPa，重油2与极性溶剂2和降粘剂在塔中逆流接触；萃取塔塔顶排出的是脱沥青油相，主要含有饱和烃和轻芳烃，进入溶剂蒸发器；萃取塔塔底排出的脱油沥青相，主要含有稠环芳烃、胶质和沥青质，进入溶剂蒸发器；对重油2、脱沥青油相和脱油沥青相进行四组分分析和S、N、及金属Ni、V的含量进行检测，其结果分别如表4、5、6所示。

表4重油2的部分性质表

戊烷沥青质，m％13.7胶质，m％47.9芳香份，m％32.4饱和份，m％19.5S含量，m％1.35N含量，m％0.85Ni含量，μg/g46V含量，μg/g2.2

表5重油2的脱沥青油的部分性质表

戊烷沥青质，m％0胶质，m％0.96芳香份，m％48.06饱和份，m％52.07S含量，m％0.22N含量，m％0.06Ni含量，μg/g0V含量，μg/g0

表6重油2的脱油沥青的部分性质表

戊烷沥青质，m％16.67胶质，m％57.93芳香份，m％21.3饱和份，m％0S含量，m％1.56N含量，m％1.01Ni含量，μg/g55.98V含量，μg/g2.68

从表4可以看出，重油2中的胶质和沥青质的含量高，饱和分的含量低。极性溶剂2将重油2其萃取后分为脱沥青油和脱油沥青。从表5可以看出，脱沥青油中无沥青质，胶质含量很低，饱和份和芳香份各占比例为48.06％和52.07％，芳香份中主要为轻芳烃，并且硫、氮含量低，分别只有0.22％和0.06％，降低了催化裂化和加氢裂化装置的要求，很大程度上减少了催化剂的中毒。对于加氢过程来说减少了氢耗，同时也减少了设备的腐蚀，污染气体的产生和水污染的排放。脱沥青油中稠环芳烃很少，减少了装置的结焦，延长了装置的运行周期，降低了能耗，并间接提高了燃料油的质量。脱油沥青中则富集了沥青质和胶质以及稠环芳烃，无饱和份，硫、氮和金属组分都在其中，可以生产高等级道路沥青、纺丝沥青、针状焦等高附加值产品或者作为气化料。降粘剂的存在降低了渣油的粘度，提高了萃取过程中的传质效率，使其能够接近理想液液相平衡，对轻重组分分离的更加彻底；同时，也减少了机械动力损耗和设备堵塞，提高了安全系数。

综上所述，极性非质子型溶剂具有更好的选择性，分离稠环芳烃时更为彻底，重组分和金属脱除程度更高，进一步提高了轻油的拔出率和净化程度。