专利名称：一种重油分离方法
技术领域：
本发明涉及一种分离烃类混合物的方法，特别是利用超临界萃取分离烃类混合物的方法。
背景技术：
原油的劣质化重质化已经成为近年来发展趋势，减压渣油含量高达40% 60%。为了充分利用有限的石油资源，满足对轻质油品日益增长的需要，重油的轻质化十分必要。由于各种重油的组成和性质差异很大，有必要对它们进行全面的研究，弄清它们在组成和性质方面的差异。石油重质油，如常压渣油、减压渣油及石油加工过程产生的其他重质产品等具有沸点高、热稳定性差、组成结构复杂的特点。要对重油进行组成结构评价，需要对其进行精细分离。目前，大部分采用液相冲洗色谱法作为主要手段，按族组成分离成饱和分、芳香份、胶质和浙青质四个或更多个组分，然后分别对这些组分的化学组成和平均结构进行研究。这种方法存在着两方面的问题一个是色谱分离方法繁琐，并且所得样品量很少，难以从中获得满足后续研究所需各种数据和信息；另一个是色谱法的分离原理与生产进程相差太远，由此得到的研究成果不便于用到生产实际。CN93117577.1公开了一种重油的超临界萃取分离方法。将重油送入超临界流体萃取分馏柱的萃取釜中，通过设置釜顶、釜中、釜底三段温度梯度，采用线性升压，增温增压高于其临界压力和临界温度，使超临界流体从萃取釜的底部与进入的原料油充分接触，进行萃取，形成两相；溶有部分原料的超临界流体向上流动，由于温度沿床层升高，使部分被溶解的原料析出回流，另一部超临界流体经过减压进入分离器，经过闪蒸后溶剂回流溶剂罐，随着压力的升高将原料油切割成十几个或若干个组分。上述的方法存在以下问题1、原料油随着超临界流体向上流经温度升高段，超临界流体温度升高密度变小，溶解能力降低，有部分原料油因此析出产生回流，但是原料油仍然难免夹带一些大分子量的 组分，造成萃取分离效果不好；2、在其他萃取条件固定的情况下，萃取的收率与萃取时间长短成正比，因此要获得较高的收率需要较长的萃取时间；3、单一溶剂萃取分离的窄馏分比较宽，造成萃取馏分分子量、组成结构不集中，分离不够精细。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于建立一种分离方法，将石油重质油在较低的温度下，大致按照分子量、组成结构切割成十几个或更多个所需要的窄馏分的方法及装置，为建立重质油特别是渣油的评价方法提供一种有效的分离手段。本发明的重油分离方法包括以下内容
以重质油为原料，在串联的两级萃取段中，以溶剂A与B为混合溶剂，进行重质油的萃取与分离，其特征在于，其中溶剂A的分子量高于B，所述一级萃取段的操作压力高于溶剂A和B的临界压力，操作温度亦高于溶剂A和B的临界温度；一级萃取段得到的超临界溶剂流体与萃取出的渣油窄馏分进入二级萃取段中继续进行萃取，二级萃取段的操作压力与一级萃取段相同(不计压力损失)，二级萃取段的操作温度高于溶剂B的临界温度而低于溶剂A的临界温度；二级萃取段流出的超临界流体及萃取出的馏分油经过减压后进入分离器进行分离，得到不同沸程的窄馏分，闪蒸后的溶剂经冷却回流至溶剂罐循环使用。通过调节一级与二级萃取段的操作压力，改变超临界溶剂的萃取能力，从而实现对重质油的萃取分离。根据本发明的重质油分离方法，其中所述的重质油为常压渣油、减压渣油或其他具有沸点高、热稳定性差、组成结构复杂等重质油，其中溶剂A的密度和分子量均高于溶剂B的密度和分子量，所述的溶剂A选自丁烷或戊烷，溶剂B选自丙烷或丁烷。混合溶剂中溶齐U A与溶剂B的体积比例为0.5 3 1，优选为0.5 2 I。溶剂A与溶剂B的具体比例可以根据重质油的性质和分离的精度要求按照本领域常识进行确定。本发明分离方法中，混合溶剂的体积空速一般为3 20 h'优选为6 12 h'所述混合溶剂的体积空速是指混合溶剂的体积流量与加入原料油的体积比，单位为h'本发明方法中，所述的一级萃取段和二级萃取段可以分别位于一个萃取塔内，或者分别位于一个或者多个萃取塔内。每个萃取段内均具有恒定的温度梯度，通常每个萃取段内设置2 5个操作温度区间。沿着循环溶剂流动的方向(自下而上)，各区间的操作温度依次升高，相邻区间的温度梯度为5 20°C。各萃取段的最低点温度一般应当高于溶剂临界温度10 40°C。二级萃取段内的温度最高点要低于溶剂A的临界温度。所述的调节一级与二级萃取段的操作压力，一般通过计算机程序控制调节减压阀，以实现操作压力的线性或分段升高，随着操作压力的升高超临界流体萃取能力增加，从而将重质油切割成若干个窄馏分。根据本发明的萃取方法，可在萃取段顶部填充磁环或不锈钢环等耐高温填料，防止夹带以增加分离效率。 本发明方法中用于分离重油的超临界萃取装置一般包括原料泵、溶剂泵、溶剂预热炉、超临界流体萃取塔、分离器、冷却器、气动减压阀等，系统的压力、温度由计算机系统控制，其中萃取塔分为两级串联的萃取段或包括两个串联的萃取塔。与现有技术相比较，本发明的重油分离方法具有如下优点和效果
本发明选用具有不同分子量的两种溶剂的混合溶剂作为萃取溶剂，同时采用两级萃取分离是区别现有技术的重要特点。因为溶剂轻烃的溶解能力是随着碳原子数的增加而增力口，而分离的选择性则随着碳原子数的增加而降低。单一的溶剂的能够实现重质油的萃取分离，但是分离的选择性比较差，而且单一溶剂并不能将渣油中每个窄馏分萃取干净，导致萃取的收率比较低。采用两级萃取段不仅能能够克服萃取效率低的缺陷，而且增加了溶剂对重油的选择性。一级萃取段内混合溶剂对整个重油按照分子量、组成结构大致进行筛选排序萃取分离；在二级萃取段内，在降低的温度和相对较低分子量溶剂作用下进一步进行精细分离，既增加了整个萃取的馏分油收率，同时还保证了分离的精细化。
图1为本发明分离重油方法的一种流程示意图。其中1_原料罐，2-原料泵，31、32、33_—级萃取段内的不同温度区间，4-二级萃取段，41、42、43_ 二级萃取段内的不同温度区间，5-减压阀，6-分离器，7、11_换热器，8-溶剂罐，9-溶剂泵，10-溶剂加热炉。
具体实施例方式为进一步阐述本发明的具体特征，将结合附图加以说明。如图1所示，本发明渣油超临界萃取工艺如下
将渣油加入原料罐I,通过原料油泵2将渣油一次性加入一级萃取段3中，一级萃取段包括一个萃取塔。以两种混合轻烃A与B为溶剂，其中A比B密度高，分子量大，A与B可以是C3、C4、C5等轻烃。一级萃取段内设置3个温度区间，分别记为区间31、区间32和区间33，3个温度区间的温度自下向上依次升闻，温度梯度5 20 C，区间3的温度闻于各剂A的超临界温度10 30°C。溶剂在萃取段底部进入一级萃取段3后，与渣油接触萃取，超临界流体与萃取出的馏分依次通过区间31、区间32和区间33，一级萃取段流出物经过换热器11后进入二级萃取段4。二级萃取段4包括一个萃取塔，同样设置3个温度区间，分别为区间41、区间42和区间43。自下而上，各区间的操作温度依次升高，所述的温度梯度为5 20°C。其中区间41的温度应高于溶剂B的超临界温度10 30°C ;区间43的温度低于溶剂A的超临界温度。二级萃取段4的超临界流体与萃取出的馏分经过减压阀5后进入分离器6，在分离器6内溶剂与馏分油实现分离，馏分油自分离器底部接收，而气化后的溶剂经过换热器7后进入溶剂罐8，并经过溶剂泵9和加热炉10后循环回一级萃取段3。通过计算机控制减压阀5的开度，逐渐升高一级萃取段3和二级萃取段4的操作压力至高于溶剂A的临界压力。进入一级萃取段的渣油与溶剂A+B充分混合，溶剂A与溶剂B均处于超临界状态，由于A的分子量大、碳数高，其萃取能力更强，萃取出的渣油与超临界流体向上流动，依次通过温度区间31、区间32和区间33，部分原料析出回流萃取釜；经过一级萃取段后，超临界流体A与B携带部分原料油进入二级萃取段，二级萃取段内的操作温度低于溶剂A的超临界温度，使得溶剂A处于非超临界状态，而B处于超临界状态，由于萃取能力的降低有部分原料油析出继续回流，同时超临界流体B对剩余的原料油进一步进行有选择的萃取与分离，这样经过溶剂A对原料油按照分子量大小、组成结构复杂程度筛选排序后，溶剂B在此基础上进一步进行萃取分离，获得的窄馏分更窄，组成结构更集中。经过二级萃取后的超临界流 体经过减压进入分离器，闪蒸后溶剂冷却回流至溶剂罐。随着一级萃取段和二级萃取段操作压力的逐渐升高，可将原料渣油切割成十几个或更多个窄馏分。以下结合具体实施例进一步对本发明的重油超临界萃取分离方法和装置效果进行描述。实施例1
将IOOOg伊朗减渣原料油送入一级萃取塔，以正戊烷与正丁烷按照1:1混合为溶剂，一级萃取塔萃取温度区间31、32、33温度别分为200°C、210°C、220°C、二级萃取塔萃取温度区间41、42、43温度别分为160°C、170°C、18(rC，混合溶剂体积空速为ΘΙΓ1，萃取初始稳定压力3. 9MPa，线性升压至12 MPa，升压速率为1. O MPa/hr,以10%作为窄馏分切割点，可将伊朗减渣切割成7个窄馏分，一个残渣。比较例I
比较例I与实施例1基本相同，不同之处在于采用CN93117577.1公开的方法。萃取溶剂为正丁烷。萃取条件和试验原料同实施例1，结果见表I。从表I的结果可以看出，实施例1方法萃取的窄馏分总收率为66. 9%，高于采用比较例I的萃取的窄馏分总收率；从对窄馏分组成的分析数据来看，本发明的萃取得到的窄馏分中饱和分大部分集中于前3个窄馏分，而比较例I饱和分较为分散。表I萃取试验结果
权利要求
1.一种重油分离方法，包括以下内容 以重质油为原料，在串联的两级萃取段中，以溶剂A与B为混合溶剂，进行重质油的萃取与分离，其特征在于，其中溶剂A的分子量高于B，所述一级萃取段的操作压力高于溶剂A和B的临界压力，操作温度亦高于溶剂A和B的临界温度；一级萃取段得到的超临界溶剂流体与萃取出的渣油窄馏分进入二级萃取段中继续进行萃取，二级萃取段的操作温度高于溶剂B的临界温度而低于溶剂A的临界温度；二级萃取段流出的超临界流体及萃取出的馏分油经过减压后进入分离器进行分离，闪蒸后的溶剂经冷却回流至溶剂罐循环使用；通过调节一级与二级萃取段的操作压力，从而实现对重质油的萃取分离。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的重质油为常压渣油、减压渣油或其他具有沸点高、热稳定性差、组成结构复杂的重质油。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溶剂A选自丁烷或戊烷，溶剂B选自丙烷或丁烷。
4.按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的混合溶剂中溶剂A与溶剂B的体 积比为0. 5 3 I。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合溶剂的体积空速为3 20h'
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的一级萃取段和二级萃取段位于一个萃取塔内，或者分别位于一个或者多个萃取塔内。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个萃取段内均设置2 5个操作温度区间，沿着溶剂流动的方向，各区间的操作温度依次升高，相邻区间的温度梯度为5 20。。。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，各萃取段的最低点温度高于溶剂临界温度 10 40°C。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二级萃取段内的温度最高点要低于溶剂A的临界温度。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在一级和二级萃取段的顶部填充磁环或不锈钢环填料。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节一级与二级萃取段的操作压力，是指通过计算机程序控制调节阀，实现操作压力的线性或分段升高。
全文摘要
本发明公开了一种分离重油的方法。以重油为原料，在串联的两级萃取段中，以不同分子量的两种溶剂A与B为混合溶剂进行萃取；首先在高于溶剂的临界压力与临界温度的一级萃取段进行萃取；一级萃取段得到的超临界流体与萃取出的馏分油进入二级萃取段，在压力不变，操作温度介于A与B的临界温度之间的条件下继续分离，二级萃取段流出的超临界流体及萃取出的馏分油经过减压后进入分离器；通过调整萃取压力，可以得到不同沸程的窄馏分。本发明方法既增加了萃取的馏分油收率，同时还保证了分离的精细化，具有分离精度高、选择性高等特点。
文档编号C10G53/04GK103059921SQ20111032135
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者葛海龙, 杨涛, 陈永光, 张富顺, 包洪洲 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院