第四章第七节重油评价新方法

学
液相色谱分离技术有较高的分离效率，得到的样品量非常少
问 研究方法
题
实验
在局部取得一定认识，需要全面综合深入认识
进一步借鉴化学研究的新技术、新方法
理论
结构－性质关系，理论模拟应用
背
景
重质油轻质化是国内外炼油界都十分重视的问题，国 产原油的减压渣油大多占40~50%， 目前我国石油渣 油产量约为每年八千万吨，重质油轻质化的任务更加 紧迫。
调节 分离柱温差可产生精馏效果 线性升压使渣油馏按分子量大小分离成
窄流份 渣油馏分拔出深度高达 80-90%
1. 超临界流体技术简介
1 .1 超临界流体的定义
Supercritical fluid, SCF
（1） 物质的临界点

Critical point, Tc, Pc, Vc或ρc
第七节 重质油分离评价新方法
1.渣油评价新方法的研究
国家自然科学基金委主任基金项目，属 重质油加工应用基础研究，由国家自然 科学基金委和中国石化集团公司联合资 助
获中国石化集团公司1998年度科技进步 一等奖
负责人： 杨光华 林世雄 王仁安
2.重油高效转化与优化利用的基础研究
重油高效转化与优化利用的化学基础 课题编号： 2004CB217801
重油分子的吸附、扩散、反应研究依据（课题2）
梯级分离判据（课题3）
残渣利用（课题8）
关键科学问题和主要研究内容
难点 — 重油组成、结构、性质的多层次性
关
键 106
科
分 子
学尺
问度
(
题
分 子
量
)
102
结构复杂性
重油性质－组成－结构复杂多层次结构
(1)复杂分子体系 分子量由数百到数十万，结构由较简单到非常复杂 从分子层面深入认识
(4) 催化转化条件下的存在状态 汽、液、固三相或多相共存状态的复杂性，影响反应历程
关键科学问题和主要研究内容
难点
— 重油组成、结构、性质的研究方法
关
高沸点复杂混合物的分离
蒸馏方法可以得到多个窄馏分，难以分离高沸点组分
键
液体萃取可以根据溶剂极性强弱分离较重的组分，难以像蒸馏
科
一样同时得到性质不同的多个馏分
1 3 104
3 9 104
扩散系数高
热导系数大
粘度低
原理
反常冷凝
降低温度，升高压力 重组分的含量提高， 与蒸馏相反
超临界流体萃取分馏仪流程
24 13
8
8-1 7 9
6-4
5 6-3
10
6-5
23
15
14
14 11
12
19
17
16
源自文库
18
6-2 6-6
3
1
20 6-1
2
4
22
（2）族组成，按分子极性强弱分类，同族分子依然是分子大小不同的混合物 四组分：饱和份、芳香份、胶质、沥青质 不同的催化转化行为 非烃： 含硫、含氮、含氧化合物 燃料中硫含量及SOx, NOx排放，影响催化转化过程 微量金属化合物： 严重影响催化剂寿命
（3）超分子层次的分子聚集体 胶质和沥青质构成的胶粒结构 ，浓缩含硫、氮、氧和金属化合物 严重影响催化转化过程的稳定性及生焦、催化剂失活等
在
．
主要研究内容
减压渣油 超临界流体萃取分馏(SFEF)
性质测定
窄馏分
宽馏分
性质、组成及结构研究
催化及热转化反应性能研究
性质组成与反应性能关系的研究 渣油特征化方法研究 渣油评价数据库
超临界流体萃取分馏
利用超临界流体的独特性质: 分离温度低(由流体的临界温度决定) 溶解能力可由流体密度(温度, 压力)灵活
分子量 元素组成(C,H,S,N,O,Ni,V), 族组成(饱和份,芳香份,胶质,沥青质) 密度, 折光率,残炭 平均结构参数
重油高效转化与优化利用的化学基础 课题编号： 2004CB217801
课题研究目标及意义
总体目标
研 获得对重油组成、结构、性质的新认识
指导重油梯级分离过程的开发、重油高效转化催化
究
剂的设计和重油残渣的高附加值利用
具体目标
目 发展重油非破坏性精细分离方法, 建立具有普适性
的重油特征化方法体系；
原油评价是制定原油合理加工方案的依据。原油评价 以实沸点蒸馏为基础，其最高切割温度约为500 度. 由于石油渣油沸点高(>500度), 组成十分复杂, 又易 受热分解, 目前国内外还没有找到一套合理的分离方法. 因此, 也就没有一套能用于指导制定渣油加工方案的评 价方法, 影响了重质油轻质化工业生产的优化和开发 新的重质油轻质化技术.
标 构建重油的特征分子群，定量描述重油的主要物理
化学性质和转化性能；
提出重油梯级分离利用的关键判据；
课题研究目标及意义
重油的高效转化利用－石油加工的前沿和挑战
重油组成、结构、性质的复杂多层次性
意 分离方法、分析技术、理论全面、深入、系统的研究
‘重油高效转化与优化利用的基础研究’项目
义
的重要基础
（2） 近临界区定义
Tr=T/Tc, 0.95~1.2, Pr=P/Pc >1, ρr=ρ/ρc
What is Supercritical Fluid Technology?
0.95<Tr<1.2, Pr>1
可压缩性强 溶解能力强 且易调节
性1质.2
超临单位界流体气、体液体、液气体 体主要性超临质界流比体较 1.0atm,25.0℃ 1.0atm,25.0℃ Tc Pc Tc 4Pc
21
Feed
AR VR
Yield,%
100
Oman
Saudi light
Liaohe
80
Dagang
Gudao
Shengli
60
Huabei
Daqing
Russian
40
Kalamay
20
0 5 6 7 8 9 10 11 12 Pressure,MPa
Narrow cuts
Endcut
减压渣油窄馏份性质分布
密度
gcm3
0.6 2 103
0.6-1.6
0.2-0.5
0.4-0.9
扩散系数
Dm cm2s1
1 4 101
0.2 2 105
0.5 4 103
0.1 1 103
粘度
gcm1s1
1 3 104
0.2 3 102
目前普遍采用的分离石油渣油的方法实色谱法, 按族 组成进行分离. 其分离原理与工业生产相差甚远, 研
究结果不便于应用于生产实际．
本室开发的专利技术 “重质油超临界流体萃取分馏”
可在较低温度（＜２５０度）下使减压渣油按分子量
的大小进行分离，总拔出出率达８０～９０％，为建
立石油评价方法奠定了基础, 这也是本研究的关键所