溶剂脱沥青

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影响溶剂脱沥青的因素 温度
塔顶、塔底的温度高低应根据原料性质、脱 沥青油及沥青质量要求而定。 对胶质、沥青质含量多的原料,轻脱沥青油 残炭要求不大于0.7%时,塔顶、塔底温度都 相应高些,顶部温度高以保证轻脱沥青油的 质量,底部温度高主要考虑减少油品的粘度, 以保证抽提效率。

影响溶剂脱沥青的因素 温度
我国也有相当数量的装臵,约30套左右,单 套装臵的规模在0.25-0.4 Mt/a。
概述
溶剂脱沥青工艺是从减压渣油制取高粘度 润滑油基础油、催化裂化或加氢裂化原料油的 一个重要加工过程,也是生产微晶蜡必不可少 的关键环节。
概述
工艺概述
概 述
概 述
溶剂脱沥青过程所指的“沥青”并非一种严 格定义的产品或化合物,它是指减压渣油中 最重的那一部分,主要是沥青质和胶质,有 些情况下也会包括少量芳烃和饱和烃,其具 体组成因生产目的不同而异。


抽提塔内温度分布图(丙烷为溶剂)
影响溶剂脱沥青的因素 温度
可以看出, 处于A型温度分布时,操作时易产生固体沉积物, 出现堵塞,即使采用大溶剂比也避免不了。 B型温度分布是一种较合理的温度分布,在原料与 丙烷进料之间的抽提段几乎是恒温状态,不会引起 强烈的内回流,避免或减少了由于返混带来的不良 影响,有利于沥青的沉降。B型温度分布与工业塔 的温度分布很相似。 C型是美国伍德河炼油厂的丙烷脱沥青塔的温度分 布图。

溶剂脱沥青原理
渣油中的沥青质是以胶束状态存在,芳烃和 胶质对这种状态起着稳定作用。在加入低分 子烷烃后,这种稳定状态被破坏,沥青质也 可能沉淀出来。因此,有的作者也称渣油溶 剂脱沥青过程为“抽提-沉淀分离”过程。 但从广义上考虑,此过程仍属抽提过程。
溶剂脱沥青原理
一种物质在有机溶剂中溶解度变化的一 般规律是: 在低温时,溶解度较小,升高温度则溶解度 增大。 当温度升至一定程度后,二者完全互溶。 当温度升至临界温度,压力处于临界压力时, 溶剂已经具有气体的性质,这时它将不溶解 溶质而是把溶质全部析出。
影响溶剂脱沥青的因素
一、 温度
溶剂脱沥青的最重要与最敏感的因素是温度。 因为工业上溶剂脱沥青过程都是在第二个两相区 温度范围内靠近临界点温度条件下进行的,由 于靠近临界点,溶剂的溶解度随温度变化会发 生非常大的变化,所以在溶剂脱沥青过程中, 调节温度对调整产品质量、收率以及操作都是 一个很重要的手段。
溶剂脱沥青原理

但是这种情况并不是无限制的,因为丙烷毕 竟对胶状物质还有一定的溶解度,当加入的 丙烷量增大至一定数量时,溶液的溶解度就 接近丙烷的溶解度,此时若再加入丙烷,溶 液的溶解度降低得很少。但是由于溶液的总 量增加了,因此,总还能多溶解一些胶状物 质,于是,表现出来的现象是析出的胶状物 质随着溶剂用量的增加而减小。
不同的溶剂要求的抽提温度也不同。 用丙烷溶剂时抽提温度为50-90℃,用丁烷时为 100-140℃,用戊烷时为150-190℃。 在最高允许温度以下,采用较高的温度可以降 低渣油的粘度,从而改善抽提过程中的传质状 况。渣油入塔温度高,通常在120-I50℃之间。

影响溶剂脱沥青的因素 温度
溶剂脱沥青原理

这个变化并不是突然发生的,在靠近临界温 度而还未到临界温度的某个区域内,溶解度 就随着温度的升高而降低,等到临界温度时 溶解度等于零。
丙烷-渣油体系溶解度原理图 丙烷:渣油=2:1(体积比)
溶剂脱沥青原理

从零下若干度到稍高于20℃的范围内,分离 出的不溶物量随着温度升高而减少,也即溶 解度增大; 到温度稍高于20℃时,两相变为完全互溶的 一相。这就是说,在低于20℃前出现第一个 两相区。

溶剂脱沥青原理
渣油中的烃类和胶状物质本来是互溶的,或 者是有些呈溶胶均匀地分散在油中。 当丙烷加入到渣油中,温度在60-70℃或更低 时,由于丙烷对烃类的溶解度还很大,于是 丙烷与烃类形成均匀的溶液。

溶剂脱沥青原理

丙烷对胶状物质的溶解度很小,因此溶液对 胶状物质的溶解度比烃类的要小得多,所以 当加入的丙烷量增加时,溶液对胶状物质的 溶解度就会下降,当下降至不能溶解全部胶 状物质时它们就会从溶液中析出,并且随着 溶剂比的继续增大,胶状物质析出量也增大。

在第二个两相区内,溶解度随温度变化的规律与在 第一个两相区时是相反的,在讨论丙烷脱沥青时必 须记住这一点。
溶剂脱沥青原理
丙烷对渣油中各组分的溶解度是不同的,按 其大小次序排列依次为: 烷烃>环状烃类>高分子多环烃类>胶状 物质。 丙烷对胶状物质和高分子多环烃类的溶解度 很小,并且温度越高,其溶解度也越小。
影响溶剂脱沥青的因素 温度
以丙烷脱沥青为例, 温度较低时,丙烷对油有较大的溶解度。 随着温度升高,丙烷选择性提高,溶解能力 降低,因此,从丙烷溶解油的溶液中析出的 胶质、沥青质越多,脱沥青油的残炭值变小, 但收率降低;脱出的沥青的软化点也相应降 低。
温度对脱沥青油的质量及收率的影响(丙烷比10:l)
1-脱沥青油收率(%); 2-脱沥青油运动黏度(98.89℃厘斯); 3-脱沥青油残炭值(%); 4-沥青软化点(℃)
影响溶剂脱沥青的因素 温度
抽提塔内各点温度,以塔顶温度为最高,塔底温度 最低, 自上而下形成一个温度差,称为温度梯度。 上部温度高,溶剂选择性强,溶解能力弱,有利于 脱沥青原料中的重组分从溶剂中析出,保证脱沥青 油的质量; 而底部温度低,溶剂选择性差,溶解能力强,有利 于溶剂从塔底沥青层中抽出更多的润滑油组分,以 提高脱沥青油的收率以及保证沥青的质量。
溶剂脱沥青原理

前一种情况只是在较狭窄的条件范围内发生。 当后一种情况出现时,增加溶剂比能从油-胶 状物质相中提取出更多的油,成为一个纯提 取过程。此时,随着溶剂比的增大脱炭程度 降低。
溶剂脱沥青原理
综上所述,可以得到以下几点有用的结论:

在较低温度时,丙烷比对收率和质量的关系中有一
最低点和最优点;


影响溶剂脱沥青的因素
三、溶剂比 溶剂比为溶剂量与原料油量之比,有体积比 和质量比之分,上业上多用体积比。溶剂比 的大小对脱沥青过程的经济性有重大影响, 它对脱沥青油的收率、质量以及过程的能耗 等都有重要影响。
影响溶剂脱沥青的因素 溶剂比


以丙烷作溶剂为例,当少量丙烷加入到渣油中时, 完全互溶,这时只是降低了渣油的粘度,而无沥青 析出。 继续加入丙烷,渣油中油分的浓度就不断降低,胶 质和沥青质仍不会析出。其原因是靠渣油的油分对 它们溶解,当丙烷增加到一定量时,渣油中油分的 浓度更低了,以至不能溶解渣油中的全部胶质、沥 青质,于是它们就从溶液中分离出来。
溶剂脱沥青原理
温度由38℃ 升至72℃时,脱炭程度也随之加 深。由此可见,在丙烷脱沥青时,温度是控 制产品质量的最灵敏因素。 在温度升高至70℃以上或更高的温度时,不 仅降低了曲线的位臵,而且还改变了曲线的 形状。

溶剂脱沥青原理

原因:温度升高时,油和丙烷之间的溶解度 大为减小,油中只能溶解少量丙烷,这时, 或者只能析出少量胶状物质,形成分别以沥 青、油、丙烷为主的三个液相共存;或者油 中溶入的丙烷量较少,还不足以使胶状物质 析出,于是形成油-沥青和丙烷-油两个液相。
不同分子量的烷烃脱沥青的效果 (溶剂比10:1,27℃)
几种溶剂的正常沸点及临界参数
影响溶剂脱沥青的因素 溶剂
选择那种溶剂是根据脱沥青油的用途而定。 当用作润滑油料时,要求脱沥青油有较低的 残炭值(不得超过1.5-1.8%),所以一般需要 使用选择性高的丙烷作溶剂。 若用作催化裂化和加氢裂化原料时,则可使 用选择性低一点的溶剂如丁烷、戊烷或丙/ 丁烷、丁/戊烷混合溶剂,而混合溶剂对原 料多变有较大的适应性。

影响溶剂脱沥青的因素 溶剂

实际生产中工业溶剂不可能是单一的溶剂,而溶剂的组成直 接影响脱沥青的结果。
一般工业丙烷来源于催化裂化气体分馏装臵,丙烷中会含有 其他烃类,由于各种烃类的基本性质不同而影响抽提操作及 效果。因此对溶剂的其它组分含量要加以限制。 如对于生产重质润滑油为主的丙烷脱沥青装臵,为了保证脱 沥青油质量与收率,降低溶剂比,减少溶剂消耗,对丙烷溶 剂的要求是:丙烷含量不小于80% ,C2不大于2%,C4不大于 4%,丙烯含量也要尽量低。
溶 剂 脱 沥 青
溶剂脱沥青 目 录
概述 溶剂脱沥青原理 影响溶剂脱沥青的因素 溶剂脱沥青工艺流程
概述

溶剂脱沥青是以液态的丙烷等小分子烃类为 抽提溶剂,将渣油分离成残炭、重金属、硫 和氮含量均较低的脱沥青油和含“油分”较 少的脱油沥青的工艺过程。
概述
溶剂脱沥青工艺技术始于1930年,国外至今 已有近200套。

溶剂脱沥青原理

当温度升高至40℃后,又开始有不溶物析出,而且随 着温度的升高,析出的物质增加,至丙烷的临界温度 (97℃)时,油全部析出。 由此可见,从40℃到97℃又出现第二个两相区。 丙烷脱沥青过程就是在这第二个两相区温度范围内操 作的。

溶剂脱沥青原理

而第一个两相区温度范围内是不适宜脱沥青操作, 因为在-42℃-20℃温度下,不仅胶质、沥青质几乎 不溶于丙烷,而且固体烃(蜡)也只稍溶于丙烷,所 以在分出胶质、沥青状物质的同时,蜡也会被分出, 这样就会使蜡和沥青都不能应用。


影响溶剂脱沥青的因素 温度

如果抽提塔内温度梯度变小,抽提效果往往变坏,塔内分层 不清。 但温度梯度也不能过大,若抽提塔的顶部与底部温差过大, 塔内就会产生过分的内回流,形成溢泛。 可见,适宜的温度梯度是保证产品质量和收率的重要条件, 温度梯度通常为20℃左右。 顶部温度可通过改变顶部加热盘管蒸汽量来调节,而底部温 度由溶剂进塔温度决定。
概 述

沥青并不是沥青质,它包括沥青质、胶质、
某些大分子烃类、以及含有硫、氮的化合物, 甚至还含有Ni、V等金属的有机化合物。
溶剂脱沥青原理

溶剂:低分子烃类,如丙烷、丁烷、戊烷以及它 们的混合物。 溶剂脱沥青原理:以各种烃类在这些低分子烃类 中的溶解度不同作为基础,利用它们对环烷烃、 烷烃及低分子芳香烃有相当大的溶解度,而对胶 质沥青质则难溶或几乎不溶的特性,使胶质和沥 青质从渣油中脱除的。

溶剂脱沥青原理

当以低相对分子质量的烷烃(C3, C4, C5)作溶剂 时,根据溶解过程的分子相似原理,渣油中相对 分子质量较小的饱和烃和芳烃较易溶解,而胶质 及沥青质则较差,甚至不溶。
从分子的极性大小来看各组分的溶解度,也是饱 和烃最大,芳烃次之(其中的多环芳烃又差些), 胶质又次之,而沥青质则基本不溶。

在实际生产中,用同一原料生产不同目的产品 时,经常是只调控操作温度就能达到要求。
影响溶剂脱沥青的因素
二、溶剂
一般来说,乙烷、丙烷、丁烷等低分子烷烃对分离沥青都很
有效. 乙烷虽然分离沥青的能力大,但对油的溶解度小,因而脱沥 青油的收率和粘度低,同时,乙烷的蒸汽压高,必须用耐高 压的设备,所以工业上很少使用; 丁烷以上的低分子烷烃对残渣油溶解能力强,但对油和胶质、 沥青质的选择性差,一部分胶质、沥青质仍末被服除,脱沥 青油质量差; 而丙烷既具有一定的溶解能力,又具有一定的选择性。因此, 与其它低分子烷烃相比,丙烷是良好的脱沥青溶剂。

提高温度可以改进油的质量,但收率将会降低; 当温度较高时,由于油-丙烷溶解度的减小,丙烷 脱沥青成为纯提取过程,增加丙烷比使提取出的油 随之增多,但残炭值也随之增大。
影响溶剂脱沥青的因素
影响溶剂脱沥青的因素:
原料油的性质、温度、压力、溶 剂比、溶剂组成等。

但对实际操作影响最大的是温度、 溶剂组成和溶剂比。

溶剂脱沥青原理

因此,采用低相对分子质量烷烃作溶剂对渣 油进行抽提时,可以把渣油中的饱和烃及芳 烃(在炼厂常把这部分称为油分)提取出来, 从而分离出胶质及沥青质,也可以只分离出 重胶质及沥青质。 与原料渣油相比,提取所得的油分的残炭值 及金属含量较低、H/C原子比较高,达到生产 高粘度润滑油和改善催化裂化进料的要求。
溶剂脱沥青原理
由此可见,在油收率 -溶剂比曲线上就会 出现一个最低点,这 个点就是在一定温度 下能析出胶状物质的 最大量。此时,无论 怎样改变溶剂比都不 能超过这个数值。
溶剂比-油收率-油的残炭值之间的关系
溶剂脱沥青原理

如果要得到比上述曲线最低点的脱炭程度更高的油,只能采 用升高温度的办法,因为升高温度能降低溶解度,因而可使 曲线上最低点的位臵降低。
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