一種高等級道路瀝青的生產方法
2023-09-24 12:52:05 4
專利名稱：一種高等級道路瀝青的生產方法
技術領域：
本發明屬於石油化工技術，主要提出一種高等級道路瀝青的生產方法。
背景技術：
道路瀝青的品質與原油的性質密切相關。一般來說，環烷基和中間基原油的蠟含量較低，採用傳統蒸餾、氧化、調合及其組合方法，可以生產出質量優良的高等級道路瀝青；而對於石蠟基原油而言，因其中含有大量的蠟，採用傳統的方法無法生產出合格的道路瀝青。
我國是一個以石蠟基原油為主的國家，石蠟基原油佔原油總產量80％以上，適合於生產道路瀝青(尤其是高等級道路瀝青)的原油資源有限。20世紀80年代以來，隨著原油性質不斷重質化和劣質化，以優化催化裂化原料為目的的丁烷脫瀝青技術在我國有了長足的發展。該技術在獲得低金屬、低殘炭的脫瀝青油作為催化裂化原料的同時，還副產了一部分軟化點高、針入度小的脫油硬瀝青。由於這種脫油硬瀝青中油分含量很少，針入度和延度幾乎為零，其性質與道路瀝青/建築瀝青的質量指標差距很大，無法直接加以利用，因此脫油硬瀝青的出路問題成為影響丁烷脫瀝青裝置開工率的關鍵因素。然而，丁烷脫瀝青過程可以脫除減壓渣油中絕大部分的飽和分和較低分子量的芳香分，所剩餘的脫油硬瀝青主要為高軟化點的膠質和瀝青質，只要能選擇合適的溶劑脫瀝青工藝及條件，就可以控制脫油硬瀝青的蠟含量，獲得較理想的道路瀝青調合硬組分，所以該技術使得大比例摻鍊石蠟基原油的混合原油生產高等級道路瀝青成為可能。
催化油漿是石油煉製過程中的副產品，其中芳香分含量達60％以上，是瀝青改質研究中經常使用的軟組分。但由於催化油漿中含有一定量的輕組分和蠟，這些組分是道路瀝青的有害組分，與脫油硬瀝青直接調合會對道路瀝青的使用性能產生不良的影響。US4459157是丙烷脫油瀝青、大於371℃的催化油漿和丁二烯-苯乙烯彈性體調合屋面防水材料。中國專利CN1102847A是將催化油漿加入FeCl3或P2O5催化劑，並通入空氣進行氧化改性，然後與減壓渣油調合生產道路瀝青產品。中國發明專利CN1094151C提供了一種對重油催化裂化油漿進行一般的減壓蒸餾，用重油漿與減壓渣油(25℃針入度為50dmm～350dmm，軟化點為30℃～50℃)或溶劑脫油瀝青(25℃針入度為5dmm～50dmm，軟化點為50℃～90℃)調合或氧化生產道路瀝青的方法。但是，該方法並未提出降低兩種瀝青調合組分蠟含量的措施，因而對石蠟-中間基、中間-石蠟基和含蠟量較高的中間基原油的適用性較差。
發明內容
本發明的目的是提出一種高等級道路瀝青的生產方法，即主要利用石蠟-中間基或中間-石蠟基混合原油的丁烷脫油硬瀝青，與廉價的催化裂化拔頭重油漿生產高等級道路瀝青的方法，以拓寬生產道路瀝青的原油資源，提高丁烷脫瀝青裝置的開工率。
本發明所提出高等級道路瀝青的生產方法為通過丁烷脫瀝青工藝獲得脫油硬瀝青，對催化裂化油漿進行拔頭即減壓分餾處理獲得拔頭重油漿和輕油漿，將脫油硬瀝青與拔頭重油漿進行在線調合生產高等級道路瀝青。
本發明所述的丁烷脫瀝青工藝是以減壓渣油為原料，在減壓渣油與溶劑丁烷混合前，先與來自膠質沉降器底部的丁烷與膠質混合物流進行一次混合，然後加入稀釋溶劑丁烷進行二次混合，再加入主溶劑丁烷進行第三次混合；經過三次混合的物流進入瀝青質抽提器使混合物流發生相分離，將仍溶解在丁烷溶劑中的飽和分和小分子的芳香分從抽提器頂部引出，經閃蒸、汽提分離出溶劑丁烷後得到脫瀝青油，作為原料送到催化裂化裝置進行催化裂化處理；在抽提器的底部打入副溶劑丁烷與下降的重組份在塔盤上逆向接觸，進一步抽提其中所夾帶的飽和分，達到再次降低蠟含量的目的；經過二次抽提的重組分從抽提器底部引出，經閃蒸、汽提分離出溶劑丁烷後，得到高軟化點、低蠟的脫油硬瀝青，其溫度為280～330℃。將沉積在膠質沉降器底部的膠質即含大量膠質成分的丁烷與膠質混合物流全部引出，再進入丁烷脫瀝青裝置，作為循環膠質使用。
在常規的超臨界丁烷脫瀝青工藝中，原料減壓渣油經溶劑(丁烷)脫瀝青後，可以獲得三種產品，即脫油瀝青、膠質和脫瀝硬青油。為了降低這種脫油硬瀝青的蠟含量，使其能夠滿足高等級道路石油瀝青對蠟含量的限制(一般要求蠟含量不大於3.0％)，以及提高脫瀝青油的收率和質量，本發明不將膠質單獨作為一種產品，而是將膠質沉降器底部的丁烷與膠質混合物流全部引入一級混合器，與石蠟-中間基或中間-石蠟基混合原油的減壓渣油進行一次混合後，再與溶劑丁烷進行混合，膠質在整個溶劑脫瀝青過程中循環使用，稱為循環膠質；在減壓渣油與溶劑混合之前，先與含大量膠質組分的丁烷與膠質混合物流進行混合，這樣可以大大地改善傳質效果，促使減壓渣油中更多的飽和分脫離「超分子結構」的束縛，溶解到丁烷溶劑中，達到削弱「超分子結構」溶劑化層的目的，這樣能夠使以瀝青質和膠質為主的「超分子結構」少吸附飽和分，降低脫油硬瀝青的蠟含量；同時，更多的飽和分溶解到丁烷溶劑中，也提高了脫瀝青油的收率和質量。
丁烷脫瀝青工藝中採用常規的丁烷脫瀝青裝置，將膠質沉降器底部與一級混合器連通，即將膠質沉降器底部出來的丁烷與膠質混合物流全部引出與減壓渣油混合。
丁烷脫瀝青工藝中所用的溶劑丁烷與減壓渣油的體積比為6～8∶1。
在二次混合中所加入的稀釋溶劑丁烷佔總溶劑重量的8％～16％，優選10％～14％，與膠質和減壓渣油的混合物流在二級混合器中進行二次混合。
在第三次混合中所加入的主溶劑丁烷佔總溶劑重量的70％～80％，優選74％～76％，與二級混合器來的物流在三級混合器中進行第三次混合。
在瀝青質抽提器的底部打入的副溶劑丁烷佔總溶劑重量的8％～16％，優選10％～14％。
本發明催化裂化油漿拔頭即減壓分餾工藝為加熱到290℃～360℃的催化裂化油漿連續進入油漿拔頭塔，在0.5Kpa～5Kpa的操作壓力下，汽化後分為輕、重兩個組分，輕組分從位於精餾段和提餾段之間的輕油漿收集器中全部抽出，冷卻後一部分作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料，另一部分經二級冷卻後作為塔頂冷回流；重組分在提餾段用過熱水蒸汽汽提後從塔底抽出，獲得拔頭重油漿，送到瀝青調合裝置與本發明丁烷脫瀝青工藝所獲得的脫油硬瀝青進行在線調合，獲得高等級道路瀝青。
本發明催化裂化油漿拔頭即減壓分餾工藝中，其油漿拔頭塔頂部設有三級高效抽空系統，可使塔頂殘壓達到0.5Kpa～5Kpa，以防止油漿在拔頭過程中發生熱裂解和縮合反應，影響拔頭重油漿的使用性能，油漿拔頭塔內設置了多層塔盤，如可為10層塔盤，精餾段為6層，提餾段為4層。其中位於進料口以上的塔盤構成精餾段、位於進料口以下的塔盤構成提餾段，在精餾段與提餾段之間設置了輕油漿收集器，以避免輕油漿從精餾段漏入提餾段，收集器由收集盤、升氣管和集油箱構成，集油箱中收集的輕油漿被全部抽出，經一級冷卻到140℃～160℃後分為兩路，一路送出該裝置，作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料，另一路經二級冷卻到70℃～100℃後，從精餾段的上部返回油漿拔頭塔作為塔頂冷回流，為了進一步降低塔底重油漿的輕組分和降低蠟含量，在提餾段的下部通入相當於催化裂化油漿進料重量1～3％的過熱水蒸汽，對塔盤上的重油漿進行汽提和攪拌，重油漿從油漿拔頭塔的底部抽出，過熱水蒸汽的溫度可為210℃～350℃，重油漿的溫度一般在270℃～320℃，冷卻到90℃～200℃、優選110℃～150℃後送到瀝青調合裝置。
上述工藝獲得的脫油硬瀝青和拔頭重油漿，按0.8～1.2∶1.0(重量)比例送到靜態混合器進行混合，為了提高混合效果，兩組分混合後的溫度應保持在200℃～230℃，調合瀝青經兩級冷卻到120℃～140℃，送入瀝青儲罐即為最終的高等級道路瀝青。
本發明提出的生產高等級道路瀝青的方法，可以降低高等級道路瀝青的生產對原油品種的苛刻要求，使石蠟基原油的減壓渣油可用於生產出符合要求的脫油硬瀝青，解決了丁烷脫瀝青裝置的開工率問題，並使低附加值的催化裂化油漿得到了合理的增值，提高了脫瀝青油的收率，對於煉廠優化操作、提高產品的附加值具有重要的意義。
附圖1給出本發明工藝流程圖。
附圖2為催化裂化油漿拔頭塔結構示意圖。
圖中，4、油漿拔頭塔，5a、一級冷卻器，5b、二級冷卻器，6、輕油漿泵，7、重油漿泵，8、重油漿冷卻器，27、升氣管，28、收集盤，29、集油箱，30、三級高效抽空系統，31、一級混合器，32、二級混合器，33、三級混合器，34、瀝青質抽提器，35、膠質沉降器，36、脫油硬瀝青脫溶劑處理單元，37、脫瀝青油脫溶劑處理單元，38、脫油硬瀝青泵，39、靜態混合器，40、瀝青冷卻器，41、瀝青儲罐。
圖中的物流為I、原料油漿，II、汽提蒸汽，III、中段抽出輕油漿，IV、塔頂冷回流輕油漿，V、塔頂混合氣，VIII、輕油漿，IX、重油漿A、減壓渣油，B、循環膠質，C、稀釋溶劑，D、主溶劑，E、抽提器進料，F、脫瀝青油，G、副溶劑，H、脫油硬瀝青，J、調合瀝青。
具體實施例方式
結合附圖給出的實施例對本發明作進一步說明如附圖所示，摻煉比例為45∶55(重量)的中原原油(石蠟基)和阿曼原油(中間基)的混合減壓渣油A，與來自膠質沉降器底部的丁烷與膠質混合物流即循環膠質B一起進入一級混合器31，進行充分混合以改善傳質；再打入佔總溶劑重量12％的稀釋溶劑丁烷C進入二級混合器32進行混合，以降低原料的粘度。然後打入佔總溶劑重量76％的主溶劑D進入三級混合器33，然後進入瀝青質抽提器34，進行液相抽離，沉降分離，利用溫控閥使溫度控制在110℃～115℃，該實施例為110℃；從抽提器頂部引出的物流進入脫瀝青油脫溶劑處理單元37，經閃蒸、汽提分離出溶劑丁烷後得到脫瀝青油F。為使抽提進行得更徹底，又從瀝青質抽提器34的下部打入佔總溶劑重量1 2％的副溶劑丁烷G，與不斷下沉的瀝青相在塔盤上作進一步抽提，以降低瀝青相的蠟含量。整個抽提過程中丁烷溶劑(稀釋溶劑+主溶劑+副溶劑)與減壓渣油的體積比為7∶1。從抽提器34底部抽出的瀝青溶液進入脫油硬瀝青脫溶劑處理單元36，經閃蒸、汽提分離出溶劑丁烷後，得到溫度為280～330℃的脫油硬瀝青H，該實施例為330℃，用脫油硬瀝青泵38送至靜態混合器39前。脫油硬瀝青的軟化點保持在100℃～130℃，優選110℃～115℃，蠟含量小於3％(重量)。膠質沉降器底部出來的含有大量膠質成分的丁烷與膠質混合物流B再引入一級混合器31，與減壓渣油A混合。
加熱到320℃的原料油漿I進入油漿拔頭塔4，在2KPa的壓力下進行精餾分離。精餾段因傳熱傳質作用冷凝下來的輕油漿，由輕油漿收集盤28的降液管流入集油箱29，並從集油箱底部全部抽出，其溫度一般為220～270℃左右，經一級冷卻器5a冷卻到140℃後分為兩路一路輕油漿VIII送出該裝置；作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料；另一路IV經二級冷卻器5b冷卻到70～100℃，該實施例中冷卻95℃，從精餾段的上部返回油漿拔頭塔作為塔頂冷回流。為了進一步降低重油漿中的輕組分和蠟含量，在提餾段的下部引入過熱蒸汽，其可佔催化裂化油漿進料重量的1％～3％，如1.8％，其溫度可為210～350℃，如為280℃，作為汽提蒸汽II。塔底重油漿IX用重油漿泵7抽出，其溫度一般在270～320℃，經重油漿冷卻器8冷卻到90℃左右後，送至靜態混合器39前。
脫油硬瀝青H與拔頭重油漿IX按比例0.8～1.2∶1.0(重量)，該實施例為0.9∶1(重量比)在靜態混合器39中充分混合後，混合溫度為210℃，其混合物即為高等級道路瀝青J，經瀝青冷卻器40冷卻到140℃左右進入瀝青儲罐41。
表1為混合減壓渣油的性質。
表1
表2為未拔頭油漿、拔頭重油漿和脫油硬瀝青的性質。
表2
表3為調合瀝青的性質。
表3
從表3可以看出，採用本發明所提供的技術，以石蠟-中間基的中原和阿曼混合原油的減壓渣油和催化裂化油漿為原料，分別經丁烷脫瀝青和油漿拔頭處理後，用脫油硬瀝青和拔頭重油漿可以生產出滿足GB/T15180-2000標準的高等級道路瀝青。
實施例2中原原油(石蠟基)和阿曼原油(中間基)摻煉比例為30∶70(重量)的混合減壓渣油A，與循環膠質B一起進入一級混合器31，進行充分混合，再打入佔總溶劑重量16％的稀釋溶劑丁烷C進入二級混合器32進行充分混合，然後打入佔總溶劑重量70％的主溶劑D，溫度控制為115℃，又從瀝青質抽提器34的下部打入佔總溶劑重量14％的副溶劑丁烷G，與不斷下沉的瀝青相在塔盤上作進一步抽提，以降低瀝青相的蠟含量，整個抽提過程中丁烷溶劑(稀釋溶劑+主溶劑+副溶劑)與減壓渣油的體積比為8∶1，從抽提器34底部抽出的瀝青溶液進入脫油硬瀝青脫溶劑處理單元36，經閃蒸、汽提分離出溶劑丁烷後，得到溫度為280℃的脫油硬瀝青H，脫油硬瀝青泵38送至靜態混合器39前。
本實施例提出的催化裂化油漿拔頭工藝是將催化裂化油漿加熱到350℃後連續進入拔頭塔，在0.5Kpa操作壓力下，汽化後分離為輕、重兩個組分，輕組分從位於精餾段與提餾段之間的輕油漿收集器中全部抽出，一次冷卻到140℃後一部分作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料，另一部分經二次冷卻到70℃後從精餾段的上部返回油漿拔頭塔作為塔頂冷回流；重組分在提餾段用過熱水蒸汽汽提後從塔底抽出，過熱水蒸汽用量為油漿進料量的3％(重量)，經重油漿冷卻器冷卻到170℃後送到瀝青靜態混合器前。
脫油硬瀝青H與拔頭重油漿IX按1.15∶1(重量比)，在靜態混合器39中充分混合後，混合溫度為230℃，其混合物即為高等級道路瀝青J，經瀝青冷卻器40冷卻到120℃左右進入瀝青儲罐41。
表4為該實施例所得到的拔頭重油漿和脫油硬瀝青的性質。
表4
表5為該實施例所得到的調合瀝青的性質。
表5
從表5可知，用實施例2中的脫油硬瀝青和拔頭重油漿可以生產出滿足GB/T15180-2000標準的高等級道路瀝青。
實施例3中原原油(石蠟基)和阿曼原油(中間基)摻煉比例為40∶60(重量)的混合減壓渣油A，與循環膠質B一起進入一級混合器31，進行充分混合，再打入佔總溶劑重量8％的稀釋溶劑丁烷C進入二級混合器32進行充分混合，然後打入佔總溶劑重量80％的主溶劑D，溫度控制為112℃，從瀝青質抽提器34的下部打入佔總溶劑重量12％的副溶劑丁烷G，與不斷下沉的瀝青相在塔盤上作進一步抽提，以降低瀝青相的蠟含量，整個抽提過程中丁烷溶劑(稀釋溶劑+主溶劑+副溶劑)與減壓渣油的體積比為6∶1，從抽提器34底部抽出的瀝青溶液進入脫油硬瀝青脫溶劑處理單元36，經閃蒸、汽提分離出溶劑丁烷後，得到溫度為300℃的脫油硬瀝青H，用脫油硬瀝青泵38送至靜態混合器39前。
其催化裂化油漿拔頭工藝與實施例1、2相同，催化裂化油漿加熱到290℃，操作壓力為3.0Kpa，對輕油漿的二次冷卻溫度為110℃，過熱水蒸汽用量為油漿進料量的1％(重量)，重油漿冷卻到150℃後送到瀝青調合設施。
脫油硬瀝青H與拔頭重油漿IX按1.0∶1.0(重量比)，在靜態混合器39中充分混合後，混合溫度為220℃，其混合物即為高等級道路瀝青J，經瀝青冷卻器40冷卻到130℃左右進入瀝青儲罐41。
表6為該實施例所得到的拔頭重油漿、脫油硬瀝青的性質。
表6
表7為該實施例所得到的調合瀝青的性質。
表7
從表7可知，用實施例3中的脫油硬瀝青和拔頭重油漿可以生產出滿足GB/T15180-2000標準的高等級道路瀝青。
權利要求
1.一種高等級道路瀝青的生產方法，其特徵是本發明分為三個步驟減壓渣油經丁烷脫瀝青工藝處理後，得到高軟化點、低蠟的脫油硬瀝青作為瀝青調和的硬組分；對催化裂化油漿進行拔頭處理即減壓分餾，得到高閃點、低蠟的拔頭重油漿作為瀝青調和的軟組分；將脫油硬瀝青與拔頭重油漿進行在線調合，得到高等級道路瀝青。
2.根據權利要求1所述的一種高等級道路瀝青的生產方法，其特徵是丁烷脫瀝青工藝是減壓渣油先與含大量膠質成分的丁烷與膠質混合物流進行混合，即將丁烷脫瀝青裝置中膠質沉降器底部的丁烷與膠質混合物流作為循環膠質全部引入一級混合器，與減壓渣油進行混合；再加入稀釋溶劑丁烷進行二次混合，然後加入主溶劑丁烷進行第三次混合；經過三次混合的物流進入瀝青質抽提器使混合物流發生相分離，從抽提器頂部得到脫瀝青油，在瀝青質抽提器的底部打入副溶劑丁烷以提高分離效果，經過二次抽提的重組分從抽提器底部引出經經閃蒸、汽提分離出溶劑丁烷後得到高軟化點、低蠟的脫油硬瀝青，將沉積在膠質沉降器底部的膠質即含大量膠質成分丁烷與膠質混合物流全部引出，再進入丁烷脫瀝青裝置，與減壓渣油混合，作為循環膠質使用。
3.根據權利要求1所述的一種高等級道路瀝青的生產方法，其特徵是所述的催化裂化油漿拔頭即減壓分餾工藝是加熱到290℃～360℃的催化裂化油漿連續進入油漿拔頭塔，在0.5Kpa～5Kpa的操作壓力下，汽化後分離為輕、重兩個組分，輕組分從位於精餾段和提餾段之間的輕油漿收集器中全部抽出，冷卻後一部分作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料，另一部分經二級冷卻作為塔頂冷回流；重組分在提餾段用過熱水蒸汽汽提後從塔底抽出，獲得拔頭重油漿，送到瀝青調合裝置與本發明丁烷脫瀝青工藝所獲得的脫油硬瀝青進行在線調合，獲得高等級道路瀝青。
4.根據權利要求1所述的一種高等級道路瀝青的生產方法，其特徵是所述的脫油硬瀝青與拔頭重油漿在線調合是將脫油硬瀝青與拔頭重油漿按0.8～1.2∶1.0(重量)比例送到靜態混合器進行混合，兩組分混合後的溫度保持在200℃～230℃，經兩級冷卻後得到高等級道路瀝青。
5.根據權利要求2所述的一種高等級道路瀝青的生產方法，其特徵是所述的丁烷脫瀝青工藝中其抽提溫度為110℃～115℃；稀釋溶劑丁烷、主溶劑丁烷、副溶劑丁烷總和與減壓渣油的體積比為6～8∶1。
6.根據權利要求2或5所述的一種高等級道路瀝青的生產方法，其特徵是所述稀釋溶劑丁烷佔總溶劑重量的8％～16％，主溶劑丁烷佔總溶劑重量的70％～80％，副溶劑丁烷佔總溶劑重量的8％～16％。
7.根據權利要求3所述的一種高等級道路瀝青的生產方法，其特徵是所述催化裂化油漿拔頭即減壓分餾工藝中其油漿拔頭塔頂部設有三級高效抽空系統，使塔頂殘壓達到0.5Kpa～5Kpa，油漿拔頭塔內設置多層塔盤，位於進料口以上的塔盤構成精餾段，位於進料口以下的塔盤構成提餾段，在精餾段與提餾段之間設置了輕油漿收集器，在提餾段的下部通入相當於催化裂化油漿進料重量1～3％的過熱水蒸汽，對塔盤上的重油漿進行汽提和攪拌，過熱水蒸汽的溫度為210℃～350℃，重油漿從油漿拔頭塔的底部抽出，冷卻到90℃～200℃。
8.根據權利要求6所述的一種高等級道路瀝青的生產方法，其特徵是所述稀釋溶劑丁烷佔總溶劑重量的10％～14％。
9.根據權利要求6所述的一種高等級道路瀝青的生產方法，其特徵是所述主溶劑丁烷佔總溶劑重量的74％～76％。
10.根據權利要求6所述的一種高等級道路瀝青的生產方法，其特徵是所述副溶劑丁烷佔總溶劑重量的10％～14％。
全文摘要
本發明屬於石油化工技術。提出的一種高等級道路瀝青的生產方法分為三個步驟減壓渣油經丁烷脫瀝青工藝處理後，得到高軟化點、低蠟的脫油硬瀝青作為瀝青調和的硬組分；對催化裂化油漿進行拔頭處理即減壓分餾，得到高閃點、低蠟的拔頭重油漿作為瀝青調和的軟組分；將脫油硬瀝青與拔頭重油漿進行在線調合，得到高等級道路瀝青。本發明主要利用石蠟－中間基或中間－石蠟基混合原油的丁烷脫油硬瀝青，與廉價的催化裂化拔頭重油漿生產高等級道路瀝青的方法，以拓寬生產道路瀝青的原油資源，提高丁烷脫瀝青裝置的開工率。
文檔編號C10C3/08GK101045872SQ20071005435
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月30日 優先權日2007年4月30日
發明者趙振輝, 任滿年, 楊書顯, 柴志傑, 楊志強, 黃建林, 李中新, 陳衛平, 王正, 嶽利梅 申請人:中國石油化工股份有限公司