提高塔河原油所產瀝青閃點的技術研究

柴志杰，郭皎河，王文博，高宏義

（1.中國石化煉油銷售有限公司，上海 200050；2.中國石化撫順石油化工研究院；3.中國石化西安石化分公司；4.中國石化塔河煉化有限責任公司）

塔河原油是含硫中間基原油，其蠟含量低、黏度大等性質有利于所生產瀝青產品的質量。但隨著原油開采時間的延長和產量的提高，原油逐漸變重、瀝青質含量不斷提高，導致由其生產的瀝青產品延度差、閃點低，給瀝青產品正常出廠帶來了困難。本課題通過對導致由塔河原油生產的瀝青閃點低的因素進行分析研究，為塔河原油生產高品質瀝青提供技術支撐。

1 塔河原油與科威特原油的性質比較

1.1 常規(guī)性質比較

表1列出了塔河原油與科威特原油的性質。從表1可以看出：兩種原油雖然均屬中間基原油，但理化性質有較大的不同，其中塔河原油的密度大、瀝青質含量高；餾程分析中塔河原油小于350℃餾分的餾出率偏低（29.09%），大于500℃的減壓渣油收率很高（47.27%），350～500℃蠟油餾分的餾出率與科威特原油相近。

表1 塔河原油與科威特原油的性質比較

1.2 減壓渣油性質比較

塔河減壓渣油與科威特減壓渣油（大于500℃）的性質見表2。從表2可以看出，與科威特減壓渣油相比，塔河減壓渣油的閃點低、瀝青質含量高、運動黏度大，其瀝青質含量約為科威特減壓渣油的4倍，運動黏度是科威特減壓渣油的13.7倍。

表2 塔河減壓渣油與科威特減壓渣油的性質

2 塔河原油與科威特原油的常減壓蒸餾操作條件比較

由于塔河原油的瀝青質含量非常高，使得常減壓蒸餾裝置的主要操作條件與其它原油的操作條件有較大的不同。塔河原油與科威特原油的常減壓蒸餾操作條件比較見表3。

表3 塔河原油與科威特原油的常減壓蒸餾主要操作條件比較

由表3可見，塔河原油比科威特原油減壓爐的出口溫度大幅度降低，降幅可達30℃左右。主要原因是塔河原油瀝青質含量過高。溫度過高時，一方面會導致爐管結焦加劇，影響正常工業(yè)生產，另一方面導致減壓渣油的針入度過小，不能生產出所要求牌號的瀝青產品。

3 塔河減壓渣油閃點偏低的原因分析

3.1 常減壓蒸餾裝置加熱爐出口溫度低

由于塔河原油瀝青質含量高，導致常壓渣油中瀝青質含量高達15.9%，使得減壓爐對常壓渣油的加熱受到了限制。

從表1和表3可以看出，塔河原油與科威特原油的減壓蠟油餾分含量相近。但由于塔河原油加熱爐出口溫度低，蠟油餾分汽化量減少，在減壓蒸餾塔提餾段氣相攜帶的輕組分量就會減少，導致減壓渣油中的輕組分不能最大限度地進入到氣相中，使渣油中含更多的輕組分，從而使減壓渣油的閃點變低。

3.2 減壓塔汽提蒸汽量小

塔底汽提蒸汽的目的是將渣油的輕組分攜帶出來，提高輕質油收率，同時也提高渣油閃點。提高汽提蒸汽量來提高減壓渣油閃點是便捷有效的方法，但提高閃點幅度有限。

3.3 減壓渣油中瀝青質含量高

瀝青質是由聚合芳環(huán)、環(huán)烷環(huán)和烷烴鏈組成的瀝青質結構，含有硫、氮和金屬等雜原子，是四組分中極性最強的組分，相對分子質量也最大。我國減壓渣油中瀝青質含量一般都很低，通常在3%以下［1］。但塔河減壓渣油的瀝青質含量高達27.5%。由于瀝青質相對分子質量大、極性強，有超大分子的引力，會吸附更多的小分子芳烴和烷烴。因此塔河減壓渣油會含更多的輕組分，從而使其閃點偏低。

由此可知，塔河原油中瀝青質含量高是導致減壓渣油閃點低的主要原因，應該從進料上進行優(yōu)化，降低進料中瀝青質含量。

4 強化蒸餾技術

4.1 強化蒸餾機理［2－3］

渣油（瀝青）是以瀝青質為中心，依次吸附膠質、芳香分、飽和分后形成的分散體系。在此體系中，吸附了部分膠質的瀝青質為分散相，而油分（芳香分和飽和分）為分散介質。當渣油中加入部分極性更強的芳烴后，渣油中瀝青質、膠質對芳烴的吸附溶解能力大于原渣油中的小分子芳香分與飽和分，由此削弱了對小分子芳香分和飽和分的吸附，在蒸餾時，使這些分子更容易脫離原體系。基于這一原理，強化蒸餾技術以富含芳烴的催化裂化油漿或抽出油作為強化劑，將其加入到常壓渣油中，通過蒸餾，改善渣油（瀝青）的化學組成及組分間的配伍性，提高減壓渣油的閃點。

4.2 強化劑的選擇

強化劑應選擇相對分子質量較大，碳鏈較長的富含芳烴的有機物；另外，還要求其有充足的資源供應。

基于上述原則，優(yōu)選催化裂化油漿，其次是潤滑油溶劑精制中的抽出油。

4.3 強化蒸餾技術的實驗室研究

選擇催化裂化油漿作為強化劑，摻煉到塔河原油中進行強化蒸餾試驗研究。催化裂化油漿性質見表4。強化蒸餾試驗結果見表5。由表5可以看出：摻煉催化裂化油漿比例越大，蒸餾所得瀝青的閃點越高；在塔河原油中添加10%～20%（w）的催化裂化油漿可以使減壓渣油閃點提高30～48℃。

表4 催化裂化油漿性質

表5 塔河原油摻煉催化裂化油漿的實沸點強化蒸餾試驗結果

實驗室調合的瀝青產品性質見表6。由表6可知，塔河原油摻煉不同比例的催化裂化油漿，進行強化蒸餾后，所得渣油可用于調制90A和70A道路瀝青產品。

表6 調合瀝青產品性質

5 強化蒸餾技術的工業(yè)應用

強化蒸餾技術在中國石化西安石化分公司進行了工業(yè)應用，其主要工藝操作條件見表7，強化蒸餾前后減壓渣油的主要性質對比見表8。

表7 強化蒸餾技術工業(yè)應用的主要工藝操作條件

表8 強化蒸餾前后減壓渣油的主要性質對比

由表8可知，采用強化蒸餾技術后，摻煉15%催化裂化油漿時，減壓渣油的閃點由244℃提高到268℃，增幅達24℃。

將催化裂化油漿按比例摻入塔河原油后進行強化蒸餾，再將所得減壓渣油按一定比例與含SBR的母液在一定溫度下調合成瀝青產品，其質量檢測分析結果見表9（樣品1）。由表9可知，瀝青產品的質量指標全部符合JTG F40—2004規(guī)范中90A瀝青質量要求。對該瀝青在120～135℃熱儲存，跟蹤60天，產品質量穩(wěn)定，并完全符合90A瀝青的質量要求（見表9中樣品2）。

表9 采用強化蒸餾技術生產的90A瀝青產品的性質

6 結 論

（1）塔河原油所產瀝青閃點低的原因為瀝青質含量過高、加工過程中減壓爐出口溫度低及塔底汽提蒸汽量低，其中瀝青質含量過高是最主要的原因。

（2）將塔河原油摻煉催化裂化油漿后進行強化蒸餾，除了與原油中小分子芳香分與飽和分置換外，還可提高減壓爐出口溫度、提高減壓蠟油收率等，因此強化蒸餾是大幅提高減壓渣油（基質瀝青）閃點的非常有效的措施。

（3）采用強化蒸餾技術得到的塔河減壓渣油（基質瀝青）可與SBR母液調合出符合交通部JTG F40—2004規(guī)范要求的高品質90A道路瀝青，且質量穩(wěn)定。

［1］任滿年，柴志杰.瀝青生產與應用技術問答［M］.北京：中國石化出版社，2005：126－129

［2］孫蕊，陳靜.原油及重油強化蒸餾研究進展［J］.江蘇化工，2005，33（1）：18－21

［3］張學佳，紀巍.原油強化蒸餾研究進展［J］.化工技術與開發(fā)，2009，38（9）：36－41，30