利用催化油浆生产沥青技术

利用催化油浆生产沥青技术

苏栋根

（中石化长岭分公司信息技术管理中心）

摘要：基质沥青生产质量的优劣和等级的高低在很大程度上取决于原油品种，国内对催化油浆的利用所做的研究工作较多，但利用催化油浆工业试生产及大批量生产沥青的案例很少，除生产工艺的成熟性因素外，很重要的一个因素是生产工艺的经济性问题。催化油浆作为沥青调合组分主要解决两方面的问题，一是油浆中所含轻组分的经济利用问题，二是油浆中蜡含量高影响沥青的使用性能问题。走油浆再次减压蒸馏工艺（增加拔头）可解决这两个问题。国内炼厂同行的许多试验表明，催化油浆与减渣混合深拔后可直接生产普通道路沥青，油浆单独拔头后与硬质沥青组分调合可生产普通道路沥青和重交沥青。

关键词：催化油浆沥青调合

1 前言

在中石化总部支持和长炼的努力下，沥青产业已成为资产长岭分公司的主打产业，改性沥青和乳化沥青的生产规模、沥青新产品的开发都呈快速发展之势，并产生了可观的经济效益。2008年长炼科技大会上，公司提出了催化油浆制沥青技术评议的计划，国内不少科研院所在此项技术的开发方面进行了许多工作，技术上取得了一定的进展。

基质沥青生产质量的优劣和等级的高低在很大程度上取决于原油品种，当然也可以通过后加工手段来提高质量和等级，只是经济上划不划算的问题。中石化长岭分公司现加工的管输原油是中间—石蜡基原油，该混合原油是以胜利原油为主，同时掺合进口阿曼原油等。生产石油沥青最好的油源为环烷基原油，其次为中间基原油，再次为石蜡基原油。用中间一石蜡基原油生产石油沥青虽有较大难度，但通过改变生产工艺也可生产出合格的石油沥青产品。

催化油浆是催化裂化装置的副产品，长岭分公司两套催化装置年产油浆10万吨以上。油浆的特点是密度高、氢含量低，残炭值高，主要由三环以上芳香烃组成。利用催化油浆生产沥青技术一般来说要与减压渣油结合进行，催化油浆生产沥青有多种工艺路线，最常见的是溶剂脱沥青工艺，催化油浆与减压渣油混合后进溶剂脱沥青装置，所产脱沥青油进催化裂化装置，脱油沥青则是道路沥青的理想组分。中石化下属的荆门、洛阳、高桥、广州、茂名等分公司都有溶剂脱沥青装置，长炼催化油浆利用走溶剂脱沥青路线不太现实。

催化油浆作为沥青调合组分主要解决两方面的问题，一是油浆中所含轻组分的经济利用问题，二是油浆中蜡含量高影响沥青的使用性能问题。走油浆再次减压蒸馏工艺（增加拔头）可解决这两个问题。国内炼厂同行的许多试验表明，催化油浆与减渣混合深拔后可直接生产普通道路沥青，油浆单独拔头后与硬质沥青组分调合可生产普通道路沥青和重交沥青。在生产工艺达到相应牌号质量指标的前提下，评价拔头工艺的可行性主要就是经济性指标。

2 沥青生产工艺及技术指标

2.1 沥青的基本技术指标

道路沥青应具有良好的流变性及持久的粘附性，以便能承受车辆高负荷的压力而不致使道路产生破裂现象。评价这种路用性能的主要指标是沥青的针入度、软化点和延度。沥青的延度是影响路面技术状况好坏的最重要指标。

一般认为,沥青是以分子量很大的沥青质为中心,在周围吸附了一些极性较大的可溶质所形成的称为胶团的复合物组成分散相,分散在脂肪族油类中形成的稳定的胶体体系，胶体体系的性质对沥青具有决定性的影响。只有当沥青中的各种组分的相对含量和性质相匹配时,沥青的胶体体系才能处于稳定状态。优质道路沥青要求饱和分、芳香分、胶质和沥青质之间必须有一个合理的搭配。沥青组成上的这种特点使沥青的性质受原料性质的影响很大,国内多数原油的天然成分使之通过常减压蒸馏生产优质道路沥青的选择余地不大〔1〕。

沥青胶体结构中各化学组分特别是沥青质含量与沥青的硬度有直接关系。沥青的软化点随着沥青质、胶质含量的增加而增加。随着芳香分和饱和分的增加而减少。蜡含量、沥青质含量与沥青的低温延度关系极为密切。随着沥青中蜡含量和沥青质含量的增加，低温延度减少。也就是说，蜡和沥青质含量高时，沥青在低温下易变脆，路面易开裂。

溶剂脱沥青装置的脱油硬沥青与糠醛或酚的精制抽出油调合生产道路沥青早已广泛采用，用催化油浆替代抽出油近十来年报导较多，原因主要是催化油浆有和抽出油相类似的“富芳低蜡”性质，是抽出油的理想替代物。

不经任何处理拿来即用的油浆存在许多弊端。首先是经济上不合理，油浆中仍有相当含量的重柴油等富含饱和烃的轻组分，应分离出来重新利用；再次这部分多以蜡的形式存在的饱和烃调合到道路沥青中会给其高低温性能带来不利的影响，这也正是的调合产品过不了重交指标关的症结所在。在利用催化油浆时，沥青中的蜡含量以低于6%为宜。

2.2 道路沥青生产技术

道路沥青的生产技术主要有如下几种方法。

⑴蒸馏法。原油经过常减压蒸馏后的减压渣油可以满足道路沥青规格要求时，减压渣油就是道路沥青产品，这种生产道路沥青的方法称为直馏法。该方法生产道路沥青的决定因素是原油的性质。

⑵氧化法。氧化法是在一定温度条件下，通过空气氧化使减压渣油和软沥青组成发生变化，软化点升高，针入度及温度敏感性降低，以达到道路沥青规格指标和使用性能的要求。

⑶溶剂脱沥青法。溶剂脱沥青是利用轻烃对渣油中各组分的不同溶解能力将渣油分离，得到不含沥青质的脱沥青油与富含胶质和沥青质的脱油沥青。

3 催化油浆生产沥青的技术路线

3.1 直接调合法生产高等级道路沥青

我国有一些原油象欢喜岭、辽河原油都可经过常减压蒸馏、氧化等简单加工手段来直接生产道路沥青,但多数原油生产出的道路沥青普遍存在延度不合格问题,调合法生产道路沥青就适合解决这类问题。

催化油浆含有大量的芳烃,其中的重芳烃组份可以作为优良的道路沥青改质剂。催化油浆中对沥青性质有益的组份加到沥青中,使得沥青的组成配伍合理,从而提高沥青的品质。催化油浆与脱油沥青、半氧化沥青及减压渣油按不同的比例调合可得到不同牌号的产品沥青,且油浆中所含少量催化剂对沥青的各项指标无影响，我国催化油浆资源十分广阔,故采用此方法生产道路沥青应具有很好的发展前途。中石化石油化工科学研究院在这方面做了大量的研究。

3.2 间接调事法生产道路沥青

⑴强化蒸馏工艺

强化蒸馏工艺是华东石油大学重质油研究所开发的改善道路沥青质量的新工艺，强化蒸馏就是通过改变蒸馏体系的性质对催化裂化油浆进行切割，提高拔出率。

石油大学的专家经过多年的研究认为,通过向渣油体系中加入芳香分可以对渣油的稳定体系造成很大的影响。含有较多芳香分的催化油浆澄清油就是一种很好的强化蒸馏所用的强化剂。经过研究,向常压渣油中注入强化剂后,再经减压蒸馏,由于减压塔底的液相体系已经发生了变化,原来经过减压蒸馏后,仍滞留在减压渣油中的部分蜡组分可以拔出,原来由于含蜡量而影响直馏法生产道路沥青的问题会得到缓解〔2〕。

在强化蒸馏过程中，其各组分进行重新组合，沥青中不良组分被蒸馏出去，而有用的重芳烃、胶质和沥青质富集在沥青中。其工艺过程见图1。