兩套不同丙烷脫瀝青裝置的工藝技術(shù)及運(yùn)轉(zhuǎn)效果對(duì)比分析

潘從錦，范良學(xué)，侯丹丹，木合塔爾·買(mǎi)買(mǎi)提

(中國(guó)石油克拉瑪依石化分公司，新疆 克拉瑪依 834003)

兩套不同丙烷脫瀝青裝置的工藝技術(shù)及運(yùn)轉(zhuǎn)效果對(duì)比分析

潘從錦，范良學(xué)，侯丹丹，木合塔爾·買(mǎi)買(mǎi)提

(中國(guó)石油克拉瑪依石化分公司，新疆 克拉瑪依 834003)

比較了某石化公司兩套不同丙烷脫瀝青裝置的工藝流程、核心設(shè)備、技術(shù)特點(diǎn)及運(yùn)轉(zhuǎn)效果，在使用相同原料和相同溶劑的條件下，采用美國(guó)KBR公司ROSE技術(shù)的裝置的丙烷脫瀝青油收率明顯高于采用傳統(tǒng)丙烷脫瀝青工藝的裝置，主要是由于ROSE工藝采用高效規(guī)整填料構(gòu)件、兩段產(chǎn)品工藝和大劑油比操作方案；兩套裝置的脫瀝青油性質(zhì)差別不大。對(duì)于兩套裝置，均需要調(diào)整萃取塔塔頂溫度和劑油比，兼顧脫瀝青油質(zhì)量與收率，使之達(dá)到良好的平衡。

丙烷脫瀝青 脫瀝青油 規(guī)整填料 萃取塔

丙烷脫瀝青是重要的渣油改質(zhì)工藝， 是以減壓渣油為原料，將減壓渣油中高黏度指數(shù)的脫瀝青油組分萃取出來(lái)，作為高壓加氫等潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)裝置的原料進(jìn)行二次加工，萃取后的重組分脫油瀝青用來(lái)調(diào)合高等級(jí)道路瀝青[1-4]。某石化公司以加工稠油為主， 已有一套以稠油減壓渣油為原料的丙烷脫瀝青裝置，設(shè)計(jì)加工能力為250 kt/a，該裝置的萃取塔轉(zhuǎn)盤(pán)在實(shí)際操作中由于結(jié)焦嚴(yán)重，驅(qū)動(dòng)水輪的丙烷對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)無(wú)法實(shí)現(xiàn)沖轉(zhuǎn)，降低了丙烷脫瀝青的效率，使脫瀝青油的收率較低。隨著新疆油田公司環(huán)烷基稠油產(chǎn)量的不斷提高，原有的一套丙烷脫瀝青裝置加工能力受到限制，已經(jīng)不能滿足對(duì)減壓渣油進(jìn)一步處理的需求，影響

全公司的物料平衡。近幾年每年約生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低凝稠油2.0 Mt、減壓渣油1.176 Mt，其中減壓渣油中含有約300 kt的高品質(zhì)重質(zhì)潤(rùn)滑油組分，為了充分利用這部分優(yōu)質(zhì)資源，與稠油生產(chǎn)能力和加工深度配套，該公司新增一套800 kt/a的丙烷脫瀝青裝置。本文主要對(duì)比這兩套丙烷脫瀝青裝置的生產(chǎn)工藝流程、核心設(shè)備、操作參數(shù)及運(yùn)轉(zhuǎn)效果。

1 兩套裝置的生產(chǎn)工藝流程對(duì)比

250 kt/a丙烷脫瀝青裝置(以下簡(jiǎn)稱Ⅱ套裝置)為1994年建成投產(chǎn)，以環(huán)烷基減壓渣油為原料，采用傳統(tǒng)的臨界萃取和臨界回收的工藝，其工藝原則流程見(jiàn)圖1。產(chǎn)品分為3部分：萃取塔頂部為輕脫瀝青油，中部側(cè)線為重脫瀝青油，底部為脫油瀝青。臨界塔為空塔，不設(shè)塔盤(pán)，采用臨界回收的原理分離丙烷溶劑和脫瀝青油。輕脫瀝青油用于生產(chǎn)潤(rùn)滑油，重脫瀝青油為催化裂化原料，脫油瀝青用來(lái)調(diào)合道路瀝青。

圖1 Ⅱ套丙烷脫瀝青裝置的工藝原則流程

2007年10月800 kt/a丙烷脫瀝青裝置(以下簡(jiǎn)稱Ⅲ套裝置)建成投產(chǎn)，該裝置采用美國(guó)KBR公司的ROSE工藝技術(shù)，同樣以環(huán)烷基減壓渣油為原料，產(chǎn)品有脫瀝青油和脫油瀝青，前者用于生產(chǎn)潤(rùn)滑油，后者調(diào)合道路瀝青。

Ⅲ套裝置工藝原則流程見(jiàn)圖2。該裝置采用單塔一段萃取工藝流程，與Ⅱ套裝置相比較流程簡(jiǎn)單、設(shè)備少、操作難度降低。減壓渣油進(jìn)入瀝青分離塔采用非臨界萃取，而脫瀝青油溶液進(jìn)入脫瀝青油分離塔采用超臨界回收，脫瀝青油中攜帶的丙烷溶劑由閃蒸塔和汽提塔回收，可降低后續(xù)處理脫瀝青油裝置的安全風(fēng)險(xiǎn)和減少溶劑消耗。從脫瀝青油分離塔頂部回收的溶劑量占全部回收溶劑量的90%左右，因?yàn)檫@部分溶劑溫度比較高，可以回收利用，因此能降低裝置的能耗。

圖2 Ⅲ套丙烷脫瀝青裝置的工藝原則流程

2 兩套裝置的核心設(shè)備及主要操作參數(shù)對(duì)比

2.1 核心設(shè)備

Ⅱ套裝置的核心設(shè)備為萃取塔，頂部和中部設(shè)置1.0 MPa飽和蒸汽加熱器，確保頂部、中部和底部必要的溫度梯度；塔體內(nèi)為8層水輪轉(zhuǎn)盤(pán)，丙烷從水輪塔盤(pán)底部進(jìn)入，沖動(dòng)塔盤(pán)旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)丙烷脫瀝青的萃取效果；中部為集油箱，用于收集重脫油瀝青和結(jié)焦；底部出口為脫油瀝青溶液。輕脫瀝青油分離塔在臨界壓力和溫度下分離輕脫油和丙烷溶劑。Ⅱ套裝置萃取塔和輕脫瀝青油分離塔結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 Ⅱ套裝置萃取塔和輕脫瀝青油分離塔的結(jié)構(gòu)

Ⅲ套裝置的瀝青萃取塔和脫瀝青油超臨界分離塔是ROSE工藝過(guò)程核心設(shè)備，兩塔的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn)，減壓渣油和丙烷溶劑在瀝青分離塔內(nèi)進(jìn)行逆流接觸，脫瀝青油溶液從塔頂流出、瀝青溶液從塔底流出。脫瀝青油和溶劑在超臨界分離塔內(nèi)分離。通過(guò)超臨界分離，有90%左右的溶劑在超臨界塔塔頂?shù)玫交厥?，而只有約10%的溶劑通過(guò)非臨界回收，可大幅降低能耗。

圖4 Ⅲ套裝置萃取塔和脫瀝青油分離塔的結(jié)構(gòu)

Ⅲ套裝置萃取塔和脫瀝青油超臨界分離塔使用高效規(guī)整填料(由KOCH-GLITSCH公司提供)和低壓降進(jìn)料分配器(ROSEMAX)，分別見(jiàn)圖5和圖6。規(guī)整填料外形呈現(xiàn)魚(yú)鱗片狀，每一層中進(jìn)行不同的分布排列，各層之間填料厚度和排列方式各有不同。

圖5 高效規(guī)整填料

圖6 低壓降進(jìn)料分配器

2.2 主要操作參數(shù)

兩套裝置萃取分離系統(tǒng)的主要操作參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 兩套裝置萃取分離系統(tǒng)的主要操作參數(shù)

從表1可以看出，兩套裝置的萃取塔塔底溫度相同，萃取壓力相差0.42 MPa，差別不大。而Ⅲ套裝置劑油質(zhì)量比則是Ⅱ套裝置的1.5倍。一般來(lái)說(shuō)，劑油比的大幅增加可以明顯提高脫瀝青油的收率。

在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，萃取溫度是另一個(gè)調(diào)節(jié)脫瀝青油收率的靈敏和方便的手段，隨著萃取溫度的降低，丙烷溶劑對(duì)油的溶解度上升，Ⅲ套裝置萃取塔塔頂溫度比Ⅱ套裝置低9 ℃，顯示前者具有更大的油溶解度，其萃取量也會(huì)更大。

3 兩套裝置的脫瀝青油收率和性質(zhì)對(duì)比

兩套裝置的脫瀝青油收率和性質(zhì)對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 兩套裝置的脫瀝青油收率及性質(zhì)

從表2可以看出，Ⅱ套裝置脫瀝青油收率為27%，Ⅲ套裝置為35%，Ⅲ套裝置比Ⅱ套裝置提高8百分點(diǎn)。丙烷脫瀝青是一個(gè)復(fù)雜的萃取過(guò)程。Ⅱ套裝置萃取塔采用的是轉(zhuǎn)盤(pán)塔，為單塔三產(chǎn)品方式，塔中部側(cè)線抽出的是重脫瀝青油。由于重質(zhì)瀝青結(jié)焦，轉(zhuǎn)盤(pán)塔的轉(zhuǎn)盤(pán)一直沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)，影響了萃取效果。塔中部用飽和蒸汽加熱盤(pán)管來(lái)改變萃取相溫度，從而改變丙烷的溶解度，促使析出的重脫瀝青油組分沉降到集油箱。因沉降段空間有限，物料在通過(guò)的過(guò)程中無(wú)法達(dá)到相平衡。加熱盤(pán)管處的局部溫度過(guò)高，導(dǎo)致析出的輕脫瀝青油部分難以再溶入萃取相，使局部萃取相溫度偏低，出現(xiàn)重組分未充分析出的情況。萃取塔側(cè)線抽出重脫瀝青油的方式對(duì)輕脫瀝青油的收率會(huì)產(chǎn)生不利影響，已被工業(yè)實(shí)踐證實(shí)是一種不成功的技術(shù)方案。

Ⅲ套裝置采用的是不產(chǎn)重脫瀝青油的二產(chǎn)品方案。萃取塔采用ROSE技術(shù)的高效規(guī)整填料及配套的塔內(nèi)件，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)盤(pán)塔相比，具有流通量大、效率高的特點(diǎn)。二產(chǎn)品方案和高效規(guī)整填料是Ⅲ套裝置脫瀝青油收率高于Ⅱ套裝置的重要原因。

脫瀝青油作為潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油，有4個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)：運(yùn)動(dòng)黏度(100 ℃)小于75 mm2s，C7不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于100 μgg，殘?zhí)啃∮?%，重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2 μgg。從表2可以看出，兩套裝置的丙烷脫瀝青油性質(zhì)差別不大，均滿足作為潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油再次加工的技術(shù)指標(biāo)要求。Ⅱ套裝置的脫瀝青油運(yùn)動(dòng)黏度大于Ⅲ套裝置，色度優(yōu)于Ⅲ套裝置，C7不溶物含量和殘?zhí)烤∮冖筇籽b置，另外，Ⅱ套裝置脫瀝青油表現(xiàn)出黏度指數(shù)高、飽和烴含量高、芳烴含量低的特點(diǎn)。

在丙烷脫瀝青的過(guò)程中，丙烷首先對(duì)減壓渣油中飽和度高的餾分進(jìn)行溶解。先將低沸點(diǎn)餾分中飽和組分溶解，從而相對(duì)降低對(duì)高沸點(diǎn)餾分中飽和分進(jìn)行溶解的丙烷量，在劑油比小時(shí)就影響了整體的萃取深度。Ⅱ套裝置脫瀝青油的黏度和黏度指數(shù)較高，需要進(jìn)一步提高萃取深度，在裝置設(shè)計(jì)所允許的調(diào)整范圍內(nèi)，通過(guò)提高劑油比來(lái)提高收率。

丙烷脫瀝青操作條件的變化，不但影響脫瀝青油的收率，同時(shí)也影響脫瀝青油的殘?zhí)?。在其它操作條件不變的情況下，對(duì)于Ⅱ套裝置，萃取塔塔頂溫度較高，脫瀝青油的收率下降，殘?zhí)?、總金屬含量和芳烴含量減少。對(duì)于Ⅲ套裝置，萃取塔塔頂溫度較低，脫瀝青油的收率上升，殘?zhí)俊⒖偨饘俸亢头紵N含量增加；適當(dāng)提高萃取塔塔頂溫度，降低收率，可優(yōu)化脫瀝青油性質(zhì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在使用相同原料和相同溶劑的條件下，采用ROSE技術(shù)的Ⅲ套裝置的丙烷脫瀝青油收率明顯高于采用傳統(tǒng)丙烷脫瀝青工藝的Ⅱ套裝置；對(duì)于Ⅲ套丙烷脫瀝青裝置，不能盲目提高收率而影響產(chǎn)品的質(zhì)量；對(duì)于Ⅱ套丙烷脫瀝青裝置，需要適當(dāng)調(diào)整操作條件，在保證脫瀝青油性質(zhì)合格的前提下提高脫瀝青油的收率。

[1] 張志娥.國(guó)內(nèi)外潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)[J].當(dāng)代石油化工，2005，13(4)：25-30

[2] 危建波.溶劑脫瀝青工藝條件對(duì)重交道路石油瀝青質(zhì)量的影響與對(duì)策[J].石油瀝青，2006，20(5)：47-51

[3] Zhang Xiaoying，Xu Chuanjie.The correlation between density and low-temperature creep property of asphalt[J].China Petroleum Processing and Petrochemical Technology，2012，14(2)：31-38

[4] Zhang Xiaoying，Xu Chuanjie.The mechanism of asphalt modification by crumb rubber[J].China Petroleum Processing and Petrochemical Technology，2012，14(3)：39-43

COMPARISON OF TWO PROPANE DEASPHALTING UNITS ON YIELD AND PROPERTIES OF DEASPHALTED OIL

Pan Congjin， Fan Liangxue， Hou Dandan， Muhtar Muhammat

(PetroChinaKaramayPetrochemicalCompany，Karamay，Xinjiang834003)

The process flowsheets and technical features of the core equipment of two different propane deasphalting units of a petrochemical company were analyzed and compared in terms of DAO yield and its quality under the conditions of the same feed and solvent. No large difference in properties of DAOs was found for the two devices. However， the temperature at the top of the extractor and solvent-oil ratio are all needed to be adjusted to get good balance of quality and yield. On the other aspect， the commercial results indicate that the device adopting ROSE technology from US KBR Company has a higher yield， as the ROSE technology uses high efficiency structured packing components， two stage process and larger solvent to oil ratio.

propane deasphalting； deasphalted oil； structured packing； extracting column

2014-06-03； 修改稿收到日期： 2014-07-10。

潘從錦，高級(jí)工程師，工程碩士，主要從事煉油化工生產(chǎn)、設(shè)備技術(shù)管理工作，已公開(kāi)發(fā)表論文20余篇。

潘從錦，E-mail：pcjksh@petrochina.com.cn。