两套不同丙烷脱沥青装置的工艺技术及运转效果对比分析

潘从锦，范良学，侯丹丹，木合塔尔·买买提

(中国石油克拉玛依石化分公司，新疆 克拉玛依 834003)

两套不同丙烷脱沥青装置的工艺技术及运转效果对比分析

潘从锦，范良学，侯丹丹，木合塔尔·买买提

(中国石油克拉玛依石化分公司，新疆 克拉玛依 834003)

比较了某石化公司两套不同丙烷脱沥青装置的工艺流程、核心设备、技术特点及运转效果，在使用相同原料和相同溶剂的条件下，采用美国KBR公司ROSE技术的装置的丙烷脱沥青油收率明显高于采用传统丙烷脱沥青工艺的装置，主要是由于ROSE工艺采用高效规整填料构件、两段产品工艺和大剂油比操作方案；两套装置的脱沥青油性质差别不大。对于两套装置，均需要调整萃取塔塔顶温度和剂油比，兼顾脱沥青油质量与收率，使之达到良好的平衡。

丙烷脱沥青 脱沥青油 规整填料 萃取塔

丙烷脱沥青是重要的渣油改质工艺， 是以减压渣油为原料，将减压渣油中高黏度指数的脱沥青油组分萃取出来，作为高压加氢等润滑油基础油生产装置的原料进行二次加工，萃取后的重组分脱油沥青用来调合高等级道路沥青[1-4]。某石化公司以加工稠油为主， 已有一套以稠油减压渣油为原料的丙烷脱沥青装置，设计加工能力为250 kt/a，该装置的萃取塔转盘在实际操作中由于结焦严重，驱动水轮的丙烷对转盘无法实现冲转，降低了丙烷脱沥青的效率，使脱沥青油的收率较低。随着新疆油田公司环烷基稠油产量的不断提高，原有的一套丙烷脱沥青装置加工能力受到限制，已经不能满足对减压渣油进一步处理的需求，影响

全公司的物料平衡。近几年每年约生产优质低凝稠油2.0 Mt、减压渣油1.176 Mt，其中减压渣油中含有约300 kt的高品质重质润滑油组分，为了充分利用这部分优质资源，与稠油生产能力和加工深度配套，该公司新增一套800 kt/a的丙烷脱沥青装置。本文主要对比这两套丙烷脱沥青装置的生产工艺流程、核心设备、操作参数及运转效果。

1 两套装置的生产工艺流程对比

250 kt/a丙烷脱沥青装置(以下简称Ⅱ套装置)为1994年建成投产，以环烷基减压渣油为原料，采用传统的临界萃取和临界回收的工艺，其工艺原则流程见图1。产品分为3部分：萃取塔顶部为轻脱沥青油，中部侧线为重脱沥青油，底部为脱油沥青。临界塔为空塔，不设塔盘，采用临界回收的原理分离丙烷溶剂和脱沥青油。轻脱沥青油用于生产润滑油，重脱沥青油为催化裂化原料，脱油沥青用来调合道路沥青。

图1 Ⅱ套丙烷脱沥青装置的工艺原则流程

2007年10月800 kt/a丙烷脱沥青装置(以下简称Ⅲ套装置)建成投产，该装置采用美国KBR公司的ROSE工艺技术，同样以环烷基减压渣油为原料，产品有脱沥青油和脱油沥青，前者用于生产润滑油，后者调合道路沥青。

Ⅲ套装置工艺原则流程见图2。该装置采用单塔一段萃取工艺流程，与Ⅱ套装置相比较流程简单、设备少、操作难度降低。减压渣油进入沥青分离塔采用非临界萃取，而脱沥青油溶液进入脱沥青油分离塔采用超临界回收，脱沥青油中携带的丙烷溶剂由闪蒸塔和汽提塔回收，可降低后续处理脱沥青油装置的安全风险和减少溶剂消耗。从脱沥青油分离塔顶部回收的溶剂量占全部回收溶剂量的90%左右，因为这部分溶剂温度比较高，可以回收利用，因此能降低装置的能耗。

图2 Ⅲ套丙烷脱沥青装置的工艺原则流程

2 两套装置的核心设备及主要操作参数对比

2.1 核心设备

Ⅱ套装置的核心设备为萃取塔，顶部和中部设置1.0 MPa饱和蒸汽加热器，确保顶部、中部和底部必要的温度梯度；塔体内为8层水轮转盘，丙烷从水轮塔盘底部进入，冲动塔盘旋转，增强丙烷脱沥青的萃取效果；中部为集油箱，用于收集重脱油沥青和结焦；底部出口为脱油沥青溶液。轻脱沥青油分离塔在临界压力和温度下分离轻脱油和丙烷溶剂。Ⅱ套装置萃取塔和轻脱沥青油分离塔结构见图3。

图3 Ⅱ套装置萃取塔和轻脱沥青油分离塔的结构

Ⅲ套装置的沥青萃取塔和脱沥青油超临界分离塔是ROSE工艺过程核心设备，两塔的结构见图4。由图4可见，减压渣油和丙烷溶剂在沥青分离塔内进行逆流接触，脱沥青油溶液从塔顶流出、沥青溶液从塔底流出。脱沥青油和溶剂在超临界分离塔内分离。通过超临界分离，有90%左右的溶剂在超临界塔塔顶得到回收，而只有约10%的溶剂通过非临界回收，可大幅降低能耗。

图4 Ⅲ套装置萃取塔和脱沥青油分离塔的结构

Ⅲ套装置萃取塔和脱沥青油超临界分离塔使用高效规整填料(由KOCH-GLITSCH公司提供)和低压降进料分配器(ROSEMAX)，分别见图5和图6。规整填料外形呈现鱼鳞片状，每一层中进行不同的分布排列，各层之间填料厚度和排列方式各有不同。

图5 高效规整填料

图6 低压降进料分配器

2.2 主要操作参数

两套装置萃取分离系统的主要操作参数对比见表1。

表1 两套装置萃取分离系统的主要操作参数

从表1可以看出，两套装置的萃取塔塔底温度相同，萃取压力相差0.42 MPa，差别不大。而Ⅲ套装置剂油质量比则是Ⅱ套装置的1.5倍。一般来说，剂油比的大幅增加可以明显提高脱沥青油的收率。

在适当的温度范围内，萃取温度是另一个调节脱沥青油收率的灵敏和方便的手段，随着萃取温度的降低，丙烷溶剂对油的溶解度上升，Ⅲ套装置萃取塔塔顶温度比Ⅱ套装置低9 ℃，显示前者具有更大的油溶解度，其萃取量也会更大。

3 两套装置的脱沥青油收率和性质对比

两套装置的脱沥青油收率和性质对比见表2。

表2 两套装置的脱沥青油收率及性质

从表2可以看出，Ⅱ套装置脱沥青油收率为27%，Ⅲ套装置为35%，Ⅲ套装置比Ⅱ套装置提高8百分点。丙烷脱沥青是一个复杂的萃取过程。Ⅱ套装置萃取塔采用的是转盘塔，为单塔三产品方式，塔中部侧线抽出的是重脱沥青油。由于重质沥青结焦，转盘塔的转盘一直没有转动，影响了萃取效果。塔中部用饱和蒸汽加热盘管来改变萃取相温度，从而改变丙烷的溶解度，促使析出的重脱沥青油组分沉降到集油箱。因沉降段空间有限，物料在通过的过程中无法达到相平衡。加热盘管处的局部温度过高，导致析出的轻脱沥青油部分难以再溶入萃取相，使局部萃取相温度偏低，出现重组分未充分析出的情况。萃取塔侧线抽出重脱沥青油的方式对轻脱沥青油的收率会产生不利影响，已被工业实践证实是一种不成功的技术方案。

Ⅲ套装置采用的是不产重脱沥青油的二产品方案。萃取塔采用ROSE技术的高效规整填料及配套的塔内件，与传统的转盘塔相比，具有流通量大、效率高的特点。二产品方案和高效规整填料是Ⅲ套装置脱沥青油收率高于Ⅱ套装置的重要原因。

脱沥青油作为润滑油的基础油，有4个重要的技术指标：运动黏度(100 ℃)小于75 mm2s，C7不溶物质量分数小于100 μgg，残炭小于1%，重金属质量分数小于2 μgg。从表2可以看出，两套装置的丙烷脱沥青油性质差别不大，均满足作为润滑油基础油再次加工的技术指标要求。Ⅱ套装置的脱沥青油运动黏度大于Ⅲ套装置，色度优于Ⅲ套装置，C7不溶物含量和残炭均小于Ⅲ套装置，另外，Ⅱ套装置脱沥青油表现出黏度指数高、饱和烃含量高、芳烃含量低的特点。

在丙烷脱沥青的过程中，丙烷首先对减压渣油中饱和度高的馏分进行溶解。先将低沸点馏分中饱和组分溶解，从而相对降低对高沸点馏分中饱和分进行溶解的丙烷量，在剂油比小时就影响了整体的萃取深度。Ⅱ套装置脱沥青油的黏度和黏度指数较高，需要进一步提高萃取深度，在装置设计所允许的调整范围内，通过提高剂油比来提高收率。

丙烷脱沥青操作条件的变化，不但影响脱沥青油的收率，同时也影响脱沥青油的残炭。在其它操作条件不变的情况下，对于Ⅱ套装置，萃取塔塔顶温度较高，脱沥青油的收率下降，残炭、总金属含量和芳烃含量减少。对于Ⅲ套装置，萃取塔塔顶温度较低，脱沥青油的收率上升，残炭、总金属含量和芳烃含量增加；适当提高萃取塔塔顶温度，降低收率，可优化脱沥青油性质。

4 结束语

在使用相同原料和相同溶剂的条件下，采用ROSE技术的Ⅲ套装置的丙烷脱沥青油收率明显高于采用传统丙烷脱沥青工艺的Ⅱ套装置；对于Ⅲ套丙烷脱沥青装置，不能盲目提高收率而影响产品的质量；对于Ⅱ套丙烷脱沥青装置，需要适当调整操作条件，在保证脱沥青油性质合格的前提下提高脱沥青油的收率。

[1] 张志娥.国内外润滑油基础油生产技术与发展趋势[J].当代石油化工，2005，13(4)：25-30

[2] 危建波.溶剂脱沥青工艺条件对重交道路石油沥青质量的影响与对策[J].石油沥青，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。

潘从锦，高级工程师，工程硕士，主要从事炼油化工生产、设备技术管理工作，已公开发表论文20余篇。

潘从锦，E-mail：pcjksh@petrochina.com.cn。