溶剂抽提精制催化裂化油浆的研究

亓 越，李青松，黄小侨，张玉贞

（1.中国石油大学重质油国家重点实验室，山东 青岛 266580；2.中国石油燃料油有限责任公司研究院）

催化裂化油浆是催化裂化过程中沸点大于350℃的未转化烃类，呈黑色或黑棕色，常温下为流动性较差的非牛顿流体。由于这类产品属于非标准产品，加之没有进一步加工，只能作为廉价的重质原料油销售，经济效益低，且大部分作为低档产品充斥于市场，对正规的标准石油产品销售产生负面 影 响［1－4］。由于 油 浆 中 不 仅 含 有30% ～50%（w）的可以作为优质催化裂化原料的饱和烃，而且附加值较高的芳烃的质量分数也高达50%，因此其用途广泛，市场前景广阔［5－6］。开展催化裂化油浆的应用研究，制定综合加工利用工艺方案，可以提高这类资源的经济价值，给炼油企业带来良好的经济效益。利用溶剂对重质芳烃、胶质和沥青质较强的溶解能力，可以使油浆中的烷烃与重质稠环芳烃分离［7－9］；富含烷烃的抽余油是催化裂化的优质原料，可返回催化裂化装置；富含重芳烃的抽出油可根据其性质开发生产各类石油化工产品［10］。本课题以中国石油大连石化分公司第七生产厂的催化裂化油浆为原料，分别以糠醛、复配A作为萃取溶剂，对溶剂抽提精制催化裂化油浆进行研究，考察抽提温度、剂油比对单级抽提的精制效果，优选最佳的抽提条件进行多级逆流抽提试验。

1 实 验

1.1 原料与试剂

催化裂化油浆采自中国石油大连石化分公司第七生产厂（以下简称大连七厂），其理化性质见表1。

表1 催化裂化油浆性质

分别以糠醛（常压沸点161.8℃，相对密度1.1598）和复配A为萃取溶剂。糠醛具有选择性的溶解能力，对芳香族化合物的溶解能力大，对饱和化合物的溶解能力小；溶剂A能与芳香烃混溶，可以用于精制芳香族化合物。

1.2 分析仪器

采用上海上博玻璃仪器厂生产的广口型比重瓶测定油品的密度；采用江苏姜堰分析仪器厂生产的YN－F5黏度测定仪测定油品的运动黏度；采用合肥欧特仪器厂生产的SDK－IV型闪点测定仪测定油品的闪点；采用北京奥普伟业科技有限公司生产的TDS实沸点蒸馏仪测定油品的馏程。

1.3 试验方法

1.3.1 单级相平衡实验 在相平衡釜中按一定剂油比加入萃取剂和油浆，然后放入已调节至设定温度的恒温浴中充分搅拌1h后静置，进行两相分离。将两相中的溶剂除去，得到抽出油和抽余油，然后对抽出油和抽余油进行分析和测定。考察不同的抽提温度和剂油比对抽余油和抽出油的性质以及收率的影响，确定连续抽提工艺的最佳操作条件［11］。

1.3.2 多级逆流抽提 以萃取剂为连续相，油浆为分散相，在天津大学化工基础实验中心自制的脉冲填料萃取塔中进行多级逆流抽提，油浆和萃取剂分别从塔底和塔顶进入，使萃取剂与油浆逆向均匀接触。抽提后抽出相不断下降，抽余相不断上升，在低于临界温度的条件下，抽余液与抽出液因密度差在塔内分成两相并形成分界面，从而使轻、重组分得到很好的分离。

2 结果与讨论

2.1 原料性质分析

对催化裂化油浆进行实沸点蒸馏，各馏分油收率和族组成见表2。从表2可以看出，小于460℃的馏分累积收率约为17%，这部分馏分有较好的催化裂化性能，亦可用作燃料油调合组分；460～550℃的馏分累积收率约为52%，这部分馏分富含芳烃，可以制备高附加值的高芳烃含量橡胶油组分。另外各馏分的饱和分和芳香分含量差别不大，难以用蒸馏的方法将饱和分和芳烃分组分分离，因此采用溶剂抽提的方式对油浆中的饱和分和芳香分进行分离。

表2 催化裂化油浆不同馏分收率及组成

2.2 单级相平衡实验

2.2.1 抽提温度的选择 抽提温度影响萃取剂与催化裂化油浆的互溶度，从而影响萃取剂对芳香分的选择性［12］，因此抽提温度是直接影响所得油品性质的关键因素。

分别以糠醛、纯A、复配A为萃取溶剂，在剂油质量比为1的条件下，考察抽提温度对萃取剂的芳香分选择性的影响，结果见表3。从表3可以看出，3种萃取溶剂对芳香分的选择性从大到小的顺序为：复配A＞糠醛＞纯A。这是因为受到溶剂协同作用的影响，复配A的溶解能力较糠醛有了大幅度提高，因而可提高溶剂对油浆中芳香分（非理想组分）的溶解能力，提高传质推动力，有利于抽提，使饱和分与芳香分组分分离得更完全。从表3还可以看出，同一种萃取剂，温度越高，对芳香分的选择性越低，低温对抽提过程有利，但抽提温度降低时，会增大催化裂化油浆的黏度，不利于抽提的进行。因此确定最佳抽提温度为60℃。

表3 萃取剂对芳香分的选择性系数与抽提温度的关系

2.2.2 剂油比的选择 分别以糠醛、复配A为萃取溶剂，在抽提温度60℃的条件下，考察剂油比对油品性质和组成的影响，结果见表4。从表4可以看出：随着剂油比的增加，抽余油的收率、黏度、残炭均降低，说明增加剂油比可以提高抽余油的质量，加深精制深度；从族组成上看，抽余油中饱和烃含量随剂油比的增大呈先增大后降低的趋势，这是因为在某一温度下，芳香分（非理想组分）在溶剂中的浓度达到平衡时，继续增加溶剂的量，芳香分的浓度降低，原来的平衡被破坏，会使平衡向溶剂方向移动。因此剂油比越大抽余油质量越好，但剂油比增大会使回收溶剂的能耗增加。综合考虑，适宜的剂油质量比为2～3。

表4 剂油比对油品性质和组成的影响

2.3 多级逆流抽提

多级逆流抽提过程可在溶剂用量较少的情况下获得较大的分离程度。在通过单级相平衡确定的抽提条件（60℃、剂油质量比2～3）下，在脉冲填料萃取塔中进行多级逆流抽提，油浆和溶剂分别从塔底和塔顶进入，考察多级逆流抽提操作下的抽余油和抽出油的性质，结果分别见表5和表6。

表5 抽余油的性质

表6 抽出油的性质

从表5可以看出：经过多级逆流抽提后，与催化裂化油浆相比，抽余油的密度、残炭、胶质和沥青质的含量明显降低，饱和分含量明显提高，芳香分含量降低，各项指标符合RME（F）180系列船用残渣燃料油的指标要求，可以用作船用残渣燃料油RME（F）180的调合组分。

从表6可以看出，抽出油的密度、黏度大，芳烃含量高，可以提高橡胶的混溶性能；除闪点和密度外，其它性质符合KA8520橡胶填充油指标要求，可以考虑作橡胶填充油的调合组分。

3 结 论

（1）催化裂化油浆实沸点蒸馏各馏分的饱和分和芳香分含量差别不大，难以采用蒸馏切割的方法精制油品。而采用糠醛、复配A溶剂抽提的方法，可以有效地将油浆中的饱和分和芳香分组分分离。

（2）经单级相平衡实验确定最佳的抽提条件为抽提温度60℃，剂油质量比2～3。在该条件下经多级逆流抽提精制后得到的抽余油各项指标符合RME（F）180系列船用残渣燃料油的性质要求，可以作其调合组分；抽出油可作为KA8520橡胶填充油的调合组分。

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