一種測定石油餾分油餾程的方法
2023-10-11 12:06:09 2
專利名稱：一種測定石油餾分油餾程的方法
技術領域：
本發明涉及一種測定石油餾分油餾程的方法。
背景技術：
目前，我國減壓蒸餾裝置減壓渣油的切割溫度最高可達540°C左右，然而通過對減壓渣油的組成進行分析發現，減壓渣油還含有潛在的石油加工原料，如FCC原料等。適當提高拔出溫度不僅能增加原油輕質餾分的收率，減少低價值的渣油的產量，也能為二次加工提供更多的原料，在石油資源緊缺的今天有著重要的意義。因此，有必要對減壓渣油進行深拔(拔出溫度為680°C左右)，將減壓渣油中殘留的輕組分拔出，並對得到的深拔蠟油(HVGO)和深拔渣油(HVR)的組成進行分析，從而為減壓渣油的加工提供合理的建議。然而，HVGO和HVR的分析表徵問題一直是困擾研究人員深入研究重質油的一大難題，其中一個關鍵問題就是如何獲取HVGO和HVR的餾程數據。ASTM Dl 160-06提供了一種石油產品減壓蒸餾測定方法，儘管該方法能夠對重質餾分油進行減壓蒸餾，但是該方法理論上所能測定的樣品的最高常壓等同溫度為590°C。因此，亟需一種能夠獲取含有常壓等同溫度為590°C以上餾分的樣品的餾程數據的方法。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種測定石油餾分油餾程的方法，該方法能夠對含有常壓等同溫度為590°C以上的餾分的重質油進行減壓蒸餾，進而獲取這些重質油的餾程數據。本發明提供了一種測定石油餾分油餾程的方法，該方法使用一種真空蒸餾裝置對石油餾分油進行真空蒸餾，得到具有不同的常壓等同溫度的餾分，所述真空蒸餾裝置包括真空單元和蒸懼單元，所述真空單元與蒸懼單元之間通過管路連通，所述蒸懼單元包括蒸餾瓶和蒸餾柱，該方法包括將石油餾分油送入所述蒸餾瓶內，在所述真空單元對所述蒸餾單元進行抽真空的條件下進行蒸餾，其中，所述蒸餾單元內的壓力為0.1-lOPa，所述蒸餾瓶與所述蒸餾柱為一體結構。本發明的方法能夠對含有常壓等同溫度為590°C以上餾分的重質餾分油進行減壓蒸餾，進而獲取這些重質餾分油的餾程數據。本發明的方法特別適用於對深拔蠟油和深拔渣油的餾程進行測定。
附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中:圖1用於說明根據本發明的方法使用的蒸餾瓶和蒸餾柱；
圖2用於說明根據本發明的方法的蒸餾單元中的防回流管；圖3用於說明根據本發明的方法的蒸餾單元的一種實施方式；圖4用於說明根據本發明的方法的蒸餾單元的另一種實施方式；圖5用於說明根據本發明的方法使用的真空冷阱；以及圖6用於說明根據本發明的方法所使用的真空蒸餾裝置。
具體實施例方式本發明提供了一種測定石油餾分油餾程的方法，該方法使用一種真空蒸餾裝置對石油餾分油進行真空蒸餾，得到具有不同的常壓等同溫度的餾分。根據本發明的方法，所述真空蒸餾裝置包括真空單元和蒸餾單元，所述真空單元與蒸餾單元之間通過管路連通，所述蒸餾單元包括蒸餾瓶和蒸餾柱，其中，所述蒸餾單元內的壓力為0.1-lOPa，所述蒸餾瓶與所述蒸餾柱為一體結構。本發明中，所述蒸餾單元內的壓力是指蒸餾瓶與蒸餾柱內以及與蒸餾瓶和蒸餾柱相通的其它部件內的壓力。所述蒸餾單元內的壓力以絕對壓力計，可以由本領域的常規方法測得。根據本發明，所述真空單元包括真空泵，所述真空泵用於對蒸餾單元進行抽真空，使得所述蒸餾單元內的壓力為0.l-10Pa。根據本發明，所述真空單元可以採用各種真空泵對蒸餾單元進行抽真空，使得所述蒸餾單元內的壓力處於0.1-1OPa的範圍之內。在本發明的一種優選的實施方式中，可以通過將機械真空泵與油擴散泵串聯連接，並將所述機械真空泵作為所述油擴散泵的前級泵來對蒸餾單元進行抽真空，使得所述蒸餾單元內的壓力處於0.1-1OPa的範圍之內。本發明對於所述機械真空泵和所述油擴散泵的型號沒有特別限定，可以為常用的各種機械真空泵和油擴散泵。根據本發明，所述真空單元還可以包括本領域常用的其它元件，例如:所述真空單元還可以含有各種用於過程控制的控制閥和用於檢測蒸餾單元內的壓力的傳感器。上述元件是本領域所熟知的，本領域技術人員可以根據具體的應用場合進行適當的選擇，本文不再贅述。根據本發明，所述蒸餾單元包括蒸餾瓶和蒸餾柱。本發明的發明人在實踐過程中發現，降低真空蒸餾裝置內的壓力，一方面需要提高真空單元中的真空泵的抽真空的能力；另一方面則需要提高真空蒸餾裝置特別是蒸餾單元的氣密性。經過深入實驗，本發明的發明人發現，蒸餾單元內的蒸餾瓶與蒸餾柱之間的接口是影響真空蒸餾裝置的氣密性的主要因素，通過將蒸餾瓶與蒸餾柱形成為一體結構，能夠顯著提高真空蒸餾裝置的氣密性。因此，如圖1所示，根據本發明的方法使用的真空蒸餾裝置的蒸餾單元包括蒸餾瓶I和蒸餾柱2，且所述蒸餾瓶I與所述蒸餾柱2為一體結構。即，根據本發明，所述蒸餾瓶I與蒸餾柱2之間沒有接口，進而消除了高溫狀態下由於接口的存在而產生的漏氣現象。根據本發明，所述蒸餾柱2可以為本領域常用的各種蒸餾柱，沒有特別限定。優選地，所述蒸餾柱2包括豎管和從所述豎管的一側伸出的支管，所述支管向下傾斜。在蒸餾過程中，沿所述蒸餾柱2上升的蒸汽易於在蒸餾柱2的豎管內壁上凝結成為液滴，返回蒸餾瓶中，這樣不僅降低了蒸餾的效率，延長了蒸餾的時間；而且蒸餾液由於長時間受熱而易於發生裂解反應。本發明的發明人在實驗過程中發現，如果在蒸餾柱2中設置一個防回流裝置，則能夠起到減少回流液的量的作用，一方面縮短了蒸餾的時間，另一方面則降低了蒸餾液發生熱裂解反應的機率。本發明對於所述防回流裝置沒有特別限定，可以為各種能夠實現上述功能的裝置。在本發明的一種優選的實施方式中，如圖2所示，所述蒸餾柱2還包括設置在所述豎管4內的防回流管6，所述防回流管6的底端外壁與所述豎管4的內壁相接，所述防回流管6的頂端外壁與所述豎管4的內壁之間留有間距，用於將回流液體引導至所述支管5內。該優選的實施方式對於所述防回流管6在所述蒸餾柱2的豎管4內的位置沒有特另IJ限定，可以根據所述蒸餾柱2的支管5的位置進行適當的選擇，以能夠將回流液體引導至支管5內為準。優選地，所述防回流管6的底端外壁與所述支管5的內壁在所述豎管4的內壁處接合。進一步優選地，所述防回流管6的與所述支管5的內壁接合的底端至所述防回流管6的頂端面的最小距離與所述支管5的內徑的比值為0.1-0.5: 1，所述最小距離與所述內徑的計量單位相同，這樣能夠獲得更高的蒸餾效率。在本發明的一種更為優選的實施方式中，所述防回流管6傾斜設置，這樣能夠使得所述防回流管6內的回流液更為平穩順利地進入所述支管5內。在本發明的一種進一步優選的實施方式中，所述防回流管6的底端外壁與所述支管5的內壁在所述豎管4的內壁處接合，所述防回流管6傾斜設置，且以水平面為基準，所述防回流管6的底端面的傾斜角度與所述支管5的輪廓線的傾斜角度相同。在本發明的一種更進一步優選的實施方式中，所述防回流管6的底端外壁與所述支管5的內壁在所述豎管4的內壁處接合；所述防回流管6傾斜設置，且以水平面為基準，所述防回流管6的底端面的傾斜角度與所述支管5的輪廓線的傾斜角度相同；所述防回流管6的與所述支管5的內壁接合的底端至所述防回流管6的頂端面的最小距離與所述支管5的內徑的比值為0.1-0.5: 1，所述最小距離與所述內徑的計量單位相同。根據本發明的裝置，所述防回流管6可以具有各種形狀，只要該防回流管6能夠起到將回流液引導至所述支管5內的作用即可。例如，所述防回流管6的截面可以為L形或八字形。優選地，所述防回流管6的截面為八字形(如圖2所示)，這樣能夠進一步提高所述防回流管6的承受高溫的能力。從進一步提高所述防回流管6的承受高溫的能力的角度出發，所述防回流管6的側壁更優選為八字形，且所述防回流管6的側壁具有弧度。在本發明的一種最優選的實施方式中，如圖2所示，所述防回流管6的底端外壁與所述支管5的內壁在所述豎管4的內壁處接合；所述防回流管6傾斜設置，且以水平面為基準，所述防回流管6的底端面的傾斜角度與所述支管5的輪廓線的傾斜角度相同；所述防回流管6的與所述支管5的內壁接合的底端至所述防回流管6的頂端面的最小距離與所述支管5的內徑的比值為0.1-0.5: I (所述最小距離與所述內徑的計量單位相同)；所述防回流管6的截面為八字形，且所述防回流管6的側壁具有弧度。本發明的發明人在研究過程中發現，縮短蒸餾柱2的長度能夠縮短蒸餾柱2的蒸氣出口與蒸餾瓶I內的蒸餾液之間的距離，從而有利於蒸餾瓶I內的蒸餾液的蒸出，一方面能夠進一步提高根據本發明的裝置的效率，另一方面則能夠進一步降低蒸餾液在高溫下發生裂解反應的機率。因此，在本發明的一種優選的實施方式中，所述蒸餾瓶I的容積為0.1-1升，所述蒸餾柱2的長度(即，從蒸餾瓶頂至餾出液餾出位置之間的柱長度；也即，從蒸餾瓶與蒸餾柱相交的位置至蒸餾柱的支管的下沿之間的柱長度)為10-50_。所述蒸餾柱2的長度更優選為30-45mm。根據本發明的方法，如圖1所示，所述蒸餾柱2優選具有保溫夾套3，所述保溫夾套3將蒸餾柱2的外壁與外界環境隔離開來，能夠起到保溫的作用，進一步減少蒸氣冷凝回流的現象，進而能夠進一步縮短真空蒸餾的時間。所述保溫夾套可以為本領域常用的各種能夠實現上述功能的保溫夾套，沒有特別限定。根據本發明，所述真空蒸餾裝置的蒸餾單元優選具有用於對所述蒸餾瓶I內的蒸餾液進行攪拌的攪拌裝置，這樣可以使得蒸餾過程中，蒸餾液受熱均勻。根據本發明，所述攪拌裝置優選為磁力攪拌，這樣一方面能夠使得蒸餾液受熱均勻，另一方面還不會對蒸餾單元的氣密性產生不利影響。根據本發明的方法，所述蒸餾單元還可以包括用於測定蒸氣溫度和蒸餾液溫度的溫度傳感器。本發明對於所述溫度傳感器的種類和安裝位置沒有特別限定，可以為本領域的常規選擇。例如，可以通過將溫度傳感器從所述蒸餾柱2的豎管4上的接口插入至與所述蒸餾柱2的支管5的下沿平齊，從而檢測蒸氣溫度。再例如，在測定蒸餾瓶內的蒸餾液溫度時，可以通過在所述蒸餾瓶I上設置接口，將溫度傳感器通過該接口插入至蒸餾液中，從而檢測蒸餾液溫度。從進一步提高所述真空蒸餾裝置的氣密性的角度出發，所述真空蒸餾裝置的蒸餾單元中，優選採用能夠同時檢測兩個位置的溫度的雙溫度傳感器，同時檢測蒸餾瓶I中的蒸餾液溫度和蒸餾柱2的支管5下沿處的蒸氣溫度。根據本發明，所述蒸餾單元還可以含有蒸餾過程中通常使用的其它部件，例如:冷凝器、餾出液接收器和加熱器，本文不再贅述。圖3示出了本發明的方法中使用的真空蒸餾裝置的蒸餾單元的一種實施方式。根據該實施方式，所述蒸懼單元包括蒸懼瓶1、蒸懼柱2、保溫夾套3、位於所述蒸懼瓶I內的攪拌磁子7、能夠同時測定蒸餾液溫度和蒸氣溫度的雙溫度傳感器8、磁力攪拌器9、上加熱套
10、下加熱套11、冷凝管12和接收量筒13，其中，所述蒸餾瓶I與蒸餾柱2為一體結構，所述蒸餾柱2的豎管內設置有前文所述的防回流管(未示出)。圖4示出了本發明的方法中使用的真空蒸餾裝置的蒸餾單元的另一種實施方式。在該實施方式中，在蒸餾瓶I的側上方設置有溫度傳感器接口，溫度傳感器14通過該接口伸入蒸餾瓶I內的蒸餾液中，用於檢測所述蒸餾液溫度，溫度傳感器15通過蒸餾柱2的豎管上的接口伸入所述蒸餾柱2內，與蒸餾柱2的支管的下緣平齊，以檢測蒸氣溫度。根據本發明，所述真空單元與所述蒸餾單元之間的管路上優選設置真空冷阱，以捕集從所述蒸餾單元抽出的氣流中的可凝性油氣，一方面能夠進一步降低真空蒸餾裝置中的壓力，另一方面則能夠防止來自於蒸餾單元的油氣進入所述真空單元的真空泵中，縮短真空泵的使用壽命並降低真空泵的工作效率。根據本發明，所述真空蒸餾裝置對於所述真空冷阱沒有特別限定，可以為本領域的常規選擇。根據本發明，所述真空冷阱可以通過使用冷卻液體的方法來使真空冷阱保持為低溫，以捕集來自所述蒸餾單元的氣流中的可凝性油氣。本發明對於所述冷卻液體的種類沒有特別限定，可以為常用的各種冷卻液體，例如:液氮。本發明對於所述冷卻液的溫度也沒有特別限定，只要所述冷卻液的溫度足以確保能夠將可凝性油氣冷凝即可。優選地，所述冷卻液的溫度為_120°C至-60°C。本發明對於所述真空冷阱的構造也沒有特別限定，可以為本領域的常規選擇。例如，所述真空冷阱的真空阱體可以為U字型，真空阱體圍成的空間可以用於盛放冷卻液，在所述真空阱體的側壁上相對設置的氣體入口和氣體出口，其中，所述氣體入口與所述蒸餾單元相連，所述氣體出口與所述真空單元相連。再例如，所述真空冷阱的真空阱體可以為杯型，氣體入口可以設置在所述真空阱體的頂蓋上；氣體出口既可以設置在所述真空阱體的頂蓋上，也可以設置在所述真空阱體的側壁上，使用時將所述真空冷阱置於冷卻液中即可。本發明的發明人在研究過程中，儘管在所述真空單元與所述蒸餾單元之間設置真空冷阱能夠減少進入所述真空單元的可凝性氣體的量，但是由於根據本發明的方法的蒸餾單元內的壓力低且餾出的餾分的常壓等同溫度高，因而從蒸餾單元中抽吸出的氣流中的可凝性油氣的含量也較高，易於被抽吸到真空泵的腔體中，進而縮短真空泵的使用壽命。本發明的發明人通過大量實驗發現，通過在所述真空冷阱的真空阱體中設置一導流管，引導來自所述蒸餾單元的氣流沿所述真空阱體與冷卻液接觸的內壁進入真空阱體內，這樣使得氣流一進入真空阱體就能夠與真空冷阱的冷卻壁接觸，從而進一步提高真空冷阱的冷卻效率。在本發明的一種優選的實施方式中，如圖5所示，所述真空冷阱包括截面為U字型的真空阱體18、嵌套於所述真空阱體內的導流管16、氣體入口 19-1和氣體出口 19-2，所述導流管16吊接在所述真空阱體18的頂部並與所述真空阱體18的兩側內壁留有間距，所述導流管16的底部開口且與所述真空阱體18的底部內壁留有間距，所述氣體入口 19-1穿過真空阱體18的側壁設置在所述導流管16上，所述氣體出口 19-2設置在所述真空阱體18的側壁上，使氣流沿所述導流管16的外壁離開所述真空阱體18。根據本發明的方法對於連接所述蒸餾單元和所述真空單元的管路沒有特別限定，可以為本領域常規選擇，本文不再贅述。圖6示出了本發明的方法中使用的真空蒸餾裝置的一種布置方式。如圖6所示，真空單元採用串聯連接的機械真空泵和油擴散泵，其中機械真空泵作為所述油擴散泵的前級泵，工作時，首先將真空冷阱的溫度降低至-70°C以下；然後啟動機械真空泵，打開手動真空開關閥20、21和22，使得油擴散泵的腔體以及蒸餾單元內的壓力為IOOPa以下；接著關閉手動真空開關閥21，並啟動油擴散泵和自動控制真空電磁閥23，根據預定的蒸餾單元內的壓力來調節所述自動控制真空電磁閥23的開啟比例；當真空蒸餾裝置中的壓力處於0.1-1OPa時，對蒸餾瓶進行加熱，並控制加熱裝置的加熱程度，使得蒸餾瓶內的蒸餾液以6-80C /min的速率升溫；有餾出液餾出後，控制加熱的程度使得餾出液以5-10mL/min的速率餾出。根據本發明的方法包括將石油餾分油送入所述蒸餾瓶內，在所述真空單元對所述蒸餾單元進行抽真空的條件下進行蒸餾，並用餾分接收器分別接收具有不同的餾出溫度的餾分。具體地，將所述石油餾分油送入所述蒸餾瓶中，進行真空蒸餾測定其餾程的方式包括:將石油懼分油放入蒸懼瓶內，開啟真空單元，使蒸懼單元內壓力達到0.1-1OPa,加熱蒸餾瓶，收集初餾點、各餾出體積餾分及終餾點的餾出物。所述各餾出體積餾分優選包括體積百分數分別為 5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和 95% 的餾出物。所述餾出體積百分數為餾出物與蒸餾物的體積百分比。蒸餾時記錄各餾分餾出的蒸氣溫度和壓力，將蒸氣溫度換算成常壓等同溫度即得到該石油餾分油的餾程。可以釆用本領域常
用的各種方法將所述蒸氣溫度換算成為該餾分的常壓等同溫度，本發明是按表I將蒸餾過
程中觀察到的蒸氣溫度按蒸餾壓力換算成常壓等同溫度的。另外，對於表I中未給出的蒸
氣溫度，可以通過插值法或者ASTM D1160-06的附錄A7中給出的公式換算成常壓等同溫
度。本發明實施例中是通過ASTM D1160-06的附錄A7中給出的公式換算的。表I
權利要求
1.種測定石油餾分油餾程的方法，該方法使用一種真空蒸餾裝置對石油餾分油進行真空蒸餾，得到具有不同的常壓等同溫度的餾分，所述真空蒸餾裝置包括真空單元和蒸餾單元，所述真空單元與蒸懼單元之間通過管路連通，所述蒸懼單元包括蒸懼瓶和蒸懼柱，該方法包括將石油懼分油送入所述蒸懼瓶內，在所述真空單元對所述蒸懼單元進行抽真空的條件下進行蒸餾，其特徵在於，所述蒸餾單元內的壓力為0.1-lOPa，所述蒸餾瓶與所述蒸餾柱為一體結構。
2.據權利要求1所述的方法，其中，所述真空單元內的真空泵包括串聯連接的機械真空泵和油擴散泵，所述機械真空泵作為所述油擴散泵的前級泵。
3.據權利要求1所述的方法，其中，所述蒸餾瓶的容積為0.1-1升，所述蒸餾柱的長度為 10_50mm。
4.據權利要求1所述的方法，其中，所述蒸餾柱具有保溫夾套。
5.據權利要求1、3和4中任意一項所述的方法，其中，所述蒸餾柱包括豎管和從所述豎管的一側伸出的支管，所述支管向下傾斜。
6.據權利要求5所述的方法，其中，所述蒸餾柱還包括設置在所述豎管內的防回流管，所述防回流管的底端外壁與所述豎管的內壁相接，所述防回流管的頂端外壁與所述豎管的內壁之間留有間距，用於將回流液體引導至所述支管內。
7.據權利要求6所述的方法，其中，所述防回流管的底端外壁與所述支管的內壁在所述豎管的內壁處接合。
8.據權利要求7所述的方法，其中，所述防回流管傾斜設置。
9.據權利要求8所述的方法，其中，以水平面為基準，所述防回流管的底端面的傾斜角度與所述支管的輪廓線的傾斜角度相同。
10.據權利要求7所述的方法，其中，所述防回流管的與所述支管的內壁接合的底端至所述防回流管的頂端面的最小距離與所述支管的內徑的比值為0.1-0.5: I。
11.據權利要求6所述的方法，其中，所述防回流管的截面為八字形。
12.據權利要求1所述的方法，其中，所述蒸餾單元與所述真空單元之間的管路上設置有真空冷阱。
13.據權利要求12所述的方法，其中，所述真空冷阱包括截面為U字型的真空阱體、嵌套於所述真空阱體內的導流管、氣體入口和氣體出口，所述導流管吊接在所述真空阱體的頂部並與所述真空阱體的兩側內壁留有間距，所述導流管的底部開口且與所述真空阱體的底部內壁留有間距，所述氣體入口穿過所述真空阱體的側壁設置在所述導流管上，所述氣體出口設置在所述真空阱體的側壁上，使氣流沿所述導流管的外壁離開所述真空阱體。
14.據權利要求1所述的方法，其中，使用所述真空蒸餾裝置對石油餾分油進行真空蒸餾測定其餾程的方式包括:將石油餾分油放入蒸餾瓶內，開啟真空單元，使蒸餾單元內壓力達到0.1-lOPa，加熱蒸餾瓶，收集初餾點、各餾出體積餾分及終餾點的餾出物。
15.據權利要求1或14所述的方法，其中，所述餾分包括常壓等同溫度為540-720°C的餾分。
16.據權利要求1或14所述的方法，其中，所述石油餾分油為深拔蠟油和/或深拔渣油。
全文摘要
本發明提供了一種測定石油餾分油餾程的方法，該方法使用一種真空蒸餾裝置對石油餾分油進行真空蒸餾，得到具有不同的常壓等同溫度的餾分，所述真空蒸餾裝置包括真空單元和蒸餾單元，所述真空單元與蒸餾單元之間通過管路連通，所述蒸餾單元包括蒸餾瓶和蒸餾柱，該方法包括將石油餾分油送入所述蒸餾瓶內，在所述真空單元對所述蒸餾單元進行抽真空的條件下進行蒸餾，所述蒸餾單元內的壓力為0.1-10Pa，所述蒸餾瓶與所述蒸餾柱為一體結構。本發明的方法能夠對含有常壓等同溫度為590℃以上餾分的重質油進行減壓蒸餾，進而獲取這些重質油的餾程數據。本發明的方法特別適用於對深拔蠟油和深拔渣油的餾程進行測定。
文檔編號G01N33/28GK103091475SQ201110332569
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者王京, 範登利, 吳燕珍 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院