硬质道路沥青的不同制备技术

以伊朗重质渣油为原料,对其采用减压深拔、溶剂脱沥青、溶剂脱沥青+调和组合工艺制备30#硬质道路沥青可行性进行考察。结果表明,减压深拔和溶剂脱沥青+调和工艺用来制备硬质道路沥青较为适宜。采用减压蒸馏工艺较为简单,适当提高蒸馏深度即可制备满足GB/T 15180—2010技术要求的30#硬质道路沥青,轻馏分油收率可增加8.1%;单独采用溶剂脱沥青工艺制备30#硬质沥青,尽管能制备出满足指标的30~#硬质沥青,但脱沥青油收率较低,仅为6.6%~16.0%,经济效益较差;采用溶剂脱沥青+渣油(高标号沥青)调和工艺,可以制备出高低温性能较优的30~#硬质沥青,适宜的操作条件为:丁烷为溶剂,抽提塔塔温度107℃,抽提压力3.8MPa,剂油质量比为2.9,此时脱沥青油收率为41.2%,残炭小于8%,金属含量小于30μg/g,满足催化裂化进料要求;硬质脱油沥青软化点为105.4℃,针入度为0,适宜的调和软组分选择春风渣油和90~#沥青。沥青混合料试验表明,相比70~#A级道路沥青,30~#硬质沥青混合料具有良好的抗车辙性能和水稳定性能,基本能够达到改性沥青的效果,可将其用于沥青路面的中下面层提高路面的抗车辙能力。

基于柱色谱分离的阿曼减压渣油结构表征与溶解度参数测定

采用液-固色谱分离方法将阿曼减压渣油分离成饱和分、轻芳烃、中芳烃、重芳烃、轻胶质、中胶质、重胶质和沥青质8个组分,对各组分烃类组成和分子结构进行表征;同时采用基团贡献法计算各组分溶解度参数并与各组分性质进行关联。结果表明,芳香分和胶质组分中S分布相对均匀,绝大部分N(85.05%)、残炭(91.95%)和镍钒金属(99.85%)分布在重芳烃、胶质和沥青质中,金属和残炭脱除率分别在流出组分累计收率为53.8%和43.8%时存在明显下降拐点,对溶剂脱沥青工艺操作有重要指导意义;从饱和分到沥青质,各组分的密度ρi、摩尔体积Vi和溶解度参数δi依次增加;阿曼减压渣油的溶解度参数δVR为17.29MPa1/2,介于轻芳烃和中芳烃之间。相对于S、N、残炭值、H/C比和芳香度fA,溶解度参数δ与密度、总环数RT和分子量关联性较好,尤其与对数ln M呈现良好线性关系,可以近似看成分子量的单值函数δ=4.7282ln M–14.639。

阿曼减渣溶剂脱沥青制备光亮油料和30#硬质道路沥青

以阿曼减渣为原料,对其丙烷脱沥青工艺的溶剂组成和操作条件进行优化,对制备的30#硬质沥青的混合料性能进行考察,并采用固定床催化裂化装置对重脱沥青油的催化裂化性能进行研究。实验结果表明,丙烷脱沥青工艺的最佳条件为:混合溶剂(20%(w)异丁烷、80%(w)丙烷),抽提塔塔顶温度68℃,沉降塔塔顶温度81℃,溶剂体积比5.0,抽提压力4.35MPa;在此条件下,轻脱沥青油收率为25.1%,其性质满足光亮油料指标要求;脱油沥青收率为46.0%,软化点61.7℃,采用沙中减渣为调和软组分可制备出合格的AH-30硬质沥青,30#沥青混合料具有良好的车辙动稳定度和浸水残留稳定度;重脱沥青油可作为重油催化裂化原料,轻油收率(汽油+柴油)为61.70%。

30号硬质道路沥青组成结构对使用性能影响的机理研究

30号硬质道路沥青对提高路面高温稳定性能有显著效果,为探索影响沥青质量的内在因素,以溶剂脱沥青工艺制备的阿曼30号沥青和沙中30号沥青为研究对象,研究组成结构对使用性能的影响机理。结果表明,两种30号沥青均满足GB/T 15180—2010的要求,相比沙中30号沥青,阿曼30号沥青具有较好的高低温性能、抗老化性能和感温性能。组成结构研究表明,沥青的使用性能与其组成结构有着重大关联,不仅与组成存在比例关系,同时也与其内部结构紧密相关。相对于沙中30号沥青,阿曼30号沥青中各组分相对分子质量分布较宽,同时平均相对分子质量较高,各组分之间f_A,H/C,R_A/R_N,H_(AU)C_A等结构参数的差异性较小,胶体稳定指标I_c较高,主要组分芳香分、胶质和沥青质具有较长的侧链。高胶体稳定系数、较宽的相对分子质量分布、较小的组分结构差异性和具有长侧链等特点有利于形成稳定的胶体结构,进而使30号沥青体现出良好的高低温性能和抗老化性能。

常压闪蒸-溶剂脱沥青组合工艺提高塔河原油加工中液体收率的研究

基于塔河原油高硫、高酸、高残炭、高沥青质、高金属以及低轻馏分油收率等特点,对塔河原油常压闪蒸-溶剂脱沥青与常压蒸馏-延迟焦化两种组合工艺进行了对比分析。结果表明:常压闪蒸-溶剂脱沥青组合工艺的总液体收率为78.77%,比常压蒸馏-延迟焦化组合工艺的总液体收率(69.30%)提高9.47百分点,可为催化裂化或加氢处理提供较高比例的优质原料。闪蒸-溶剂脱沥青组合工艺操作温度较低,可减缓常减压蒸馏等装置的石油酸腐蚀问题。从提高塔河原油液体收率、改善油品性质和缓解腐蚀等方面考虑,常压闪蒸-溶剂脱沥青组合工艺具有一定的发展前景。

柱色谱分离法预测塔河常压渣油脱沥青油杂质含量的研究

塔河原油是一种沥青质含量高、残炭高、金属含量高、酸值高的重质原油,为避免传统加工过程中的高温腐蚀和塔河渣油进催化裂化装置的高残炭、高金属含量等问题,考虑将塔河原油经常压闪蒸后的渣油直接作为溶剂脱沥青的原料。采用挂片失重试验对塔河原油的腐蚀性进行了研究,同时对适宜闪蒸温度下的常压闪蒸渣油进行了六组分分离,并对各组分的化学性质和结构参数进行了分析。结果表明:53.89%的硫、86.97%的氮、98%以上的镍、钒金属存在于胶质和沥青质组分中;随着组分加重,芳碳率fA增加,H/C原子比、环烷碳分率fN和芳香环系缩合度参数HAU/CA减小;将塔河常压闪蒸渣油在不同柱色谱馏出油收率下的杂质脱除率曲线与溶剂脱沥青中试结果对比发现,两者有较好的相似度,表明采用柱色谱分离方法可以在一定程度上来预测溶剂脱沥青过程不同脱沥青油收率时的杂质含量,可指导塔河常压闪蒸渣油溶剂脱沥青过程的操作。

塔河原油轻质化脱碳组合工艺的研究

塔河原油属于含硫中间基原油,酸值(KOH)达到2.46 mg/g,常减压装置难以获得较高收率的轻馏分油。针对塔河原油的特点,提出常压闪蒸-溶剂脱沥青轻质化脱碳组合工艺,以期避免石油酸高温腐蚀问题及常压渣油催化裂化加工的重金属含量高、残炭量高的问题。试验结果表明,适宜的常压闪蒸温度为260℃;适宜的溶剂脱沥青工艺条件为:异戊烷为溶剂、抽提塔塔顶温度175℃、压力3.7 MPa、溶剂与渣油的体积比5,在适宜的条件下,脱沥青油收率为75.2%,脱沥青油能满足催化裂化装置进料的要求,脱油沥青可作为沥青混合料添加剂;塔河原油常压闪蒸-溶剂脱沥青轻质化脱碳组合工艺的总液体收率为78.8%。

基于连续热力学分析的塔河常压渣油戊烷溶剂脱沥青

针对塔河原油高金属、高沥青质、高酸值等特点,为避免加工过程中的高温腐蚀问题,将其经常压闪蒸后直接作为溶剂脱沥青工艺的原料进行加工。基于连续热力学分析,建立了溶剂脱沥青过程的相对分子质量分布模型,以所建模型考察了塔河常压闪蒸渣油戊烷溶剂脱沥青过程的操作条件对脱沥青油和脱油沥青的相对分子质量分布和产率的影响,并与中试装置所得结果进行对比,绝对误差小于5%。溶剂脱沥青中试实验的适宜操作条件为压力3.7MPa、温度175℃、剂/油比5.0,此时脱沥青油产率为75.2%,平均相对分子质量440,其性质满足催化裂化装置的进料要求,同时,脱油沥青可以作为沥青混合料添加剂。

塔河稠油掺炼焦化蜡油改善道路沥青性能的研究

针对塔河稠油减压渣油调制90号A级道路沥青产品存在闪点和PI值不能满足JTG F40—2004规范A级道路沥青质量要求的问题,采用塔河稠油或塔河常压渣油掺炼焦化蜡油蒸馏工艺,对减压渣油及其调制道路沥青性能的影响进行了研究。结果表明,掺炼焦化蜡油有助于提高塔河减压渣油的蒸馏切割温度并改变其族组成,焦化蜡油的适宜掺炼比例为15%,此时塔河减压渣油调制的90号道路沥青闪点由237℃提高到258℃,PI值由1.33降低到0.57,也兼顾了沥青的高温性能和抗老化性质,满足了A级道路沥青产品质量要求,同时沥青混合料的高温性能和水稳定性能得到改善。

春风减渣改质塔河减渣制取60~#道路沥青效果

塔河减渣(THVR)直接生产合格道路沥青存在技术瓶颈。本文用调和工艺,以塔河减渣为基质沥青,在荆门油浆、荆门抽出油及春风减渣3种不同种类的调和组分中优选出新疆春风减渣(CFVR)为优质软组分,对THVR改质制备60~#道路沥青的效果进行考察,建立基于正庚烷沥青质含量的沥青热老化动力学模型,并对改质前后沥青四组分进行平均分子结构表征。结果表明:与THVR相比,CFVR热老化性能及低温性能较好,但感温性能较差,添加40%CFVR的调和沥青TH-CF-40可满足道路石油沥青60~#标准。TH-CF-40老化速率较小,老化反应活化能Ea为102.00kJ/mol,较THVR为高;其饱和分链长为14.44,较THVR短;芳香分、胶质及沥青质芳碳率fA分别为0.29、0.42、0.46,芳环与环烷环之比RA/RN分别为1.24、2.65、2.93,平均侧链长度L分别为6.78、6.09、5.40,均向CFVR趋近,从而使得调和沥青的抗热老化性能及低温延展性有所提高。采用该工艺有助于减少塔河减渣焦化处理量,提高塔河减渣的利用水平,研究结果为拓展春风优质沥青的更高效利用提供理论指导,具有学术意义和应用前景。

炼油结构转型下沸腾床加氢技术

STRONG技术是中国石油化工股份有限公司自主开发的沸腾床加氢技术,其创造性提出了气-液-固自分离的三相分离器替代高温高压沸腾泵,实现了气-液-固高效分离和自持流化;创制的适宜不同反应分区的球形催化剂,具有良好流化性能和较高的杂质脱除率,实现了劣质渣油的高效提质和产物分布的灵活调变,而且适应不同原料加工场景(如渣油、煤焦油等)和目标产物(如清洁油品、化工原料、低硫船用燃料油和低硫石油焦等)。目前已建成50 kt/a示范装置和500 kt/a工业装置,并完成百万吨规模的工艺包编制工作。为应对炼油结构转型,在STRONG沸腾床加氢技术基础上,开发出沸腾床-固定床复合床(SiRUT)技术。该新技术具有原料适应性强、装置运行周期长和加氢重油性质显著提升等优点,在现有及未来炼油企业提质增效方面具有竞争优势。

沸腾床加氢-焦化组合工艺制备低硫石油焦

对沸腾床加氢-焦化组合工艺制备高品质石油焦的工艺路线进行研究,探究沸腾床未转化油(UCO)的焦化规律。结果表明:渣油沸腾床加氢反应过程中,提高温度或降低空速有利于渣油转化率和杂质脱除率提高;同样的操作区间内,渣油转化率的变化明显大于杂质脱除率;随着渣油转化率增加,UCO硫含量先降低再升高。UCO焦化过程中原料中60%左右的硫转移到焦炭中,明显高于渣油焦化过程中硫转移到焦炭的比例(约42%);相比于渣油直接焦化得到的焦炭,较低硫含量的UCO制备的石油焦品质明显提升。UCO焦化所得石油焦收率和硫含量分别与UCO的残炭和硫含量呈现良好的线性关系,可根据所需低硫焦牌号来指导沸腾床加氢过程的工艺优化。

典型炼化一体化企业生产低硫船用燃料油的重油加工方案比较

基于低硫重质船用燃料油生产需要以及炼厂最大化生产重整原料和乙烯裂解原料转型升级背景,本文针对典型炼化一体化企业生产低硫船用燃料油,分别采用沸腾床和浆态床的不同重油加工方案从产品分布、产品性质及后续加工路线等进行经济性分析。结果表明,相比于浆态床加氢方案,尽管沸腾床渣油加氢转化率低于浆态床,但由于转化后的产品中干气收率低、各种馏分油的氮含量显著低于浆态床方案,且可以直接生产低硫船用燃料油、不存在废渣处理等优势,此外,耗氢较低,同时航煤、石脑油及芳烃产量增量明显,以50美元效益测算价测算,沸腾床方案扣消费税毛利较浆态床方案高16.13亿元。可见,对于有低硫船用燃料油生产需求的炼化企业,采用沸腾床重油加工路线在经济性方面更具竞争力。

基于多元逐步回归法的沸腾床加氢未转化油焦化的规律

沸腾床加氢未转化油(UCO)作为焦化原料制备低硫石油焦具有显著优势,本文采用多元逐步回归法建立UCO焦化产物收率和性质的预测模型,剖析UCO和渣油焦化规律差异。结果表明,UCO焦化过程中,焦炭收率和液体产品收率可表示成残炭(CCR)的单变量线性函数,液体产品硫含量为UCO中硫含量的单变量线性函数,而焦炭中硫含量为UCO原料硫含量和残炭的双变量函数。模型预测效果良好,各项指标相对误差的平均误差小于2.0%。与渣油焦化相比,UCO焦化过程焦炭中硫占比较高,基本保持在60%左右,同时UCO生焦倾向更高。基于多元逐步回归结果,采用线性规划方法,绘制出低硫石油焦制备过程UCO性质优选线性规划图,可推出不同石油焦收率和硫含量下的UCO关键性质的取值范围。

30^#道路石油沥青的复合改性及其性能研究

分析了石油原料与加工工艺对道路石油沥青性质的影响,并采用抗车辙剂和增延剂对其进行复合改性,制备出满足JTG F 40-2004的30^# A级道路石油沥青,考察了复合改性沥青混合料的路用性能。结果表明:通过优选合适的原料和工艺可制备出满足JTG F 40-2004的30^# B级、C级道路石油沥青,但难以制备出30^# A级道路石油沥青,主要存在高低温性能难以兼顾的技术难题;采用抗车辙母粒和增黏剂(Sasobit)复合改性可以制备出满足JTG F 40-2004的30^# A级道路石油沥青;Sasobit对沥青性能的影响程度明显大于抗车辙母粒,并且随着Sasobit用量增大,影响程度更加明显;组分差异性较小的原油比较适宜用来制备优质硬质基质沥青;复合改性30^#沥青混合料的马歇尔稳定度、车辙动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂残留稳定度等性能明显优于茂名70^#沥青混合料,其低温性能能够达到冬冷区改性沥青的要求,同时高温性能和抗水侵害性能也大幅提升。

基于分子管理的渣油溶剂脱沥青过程优化

采用液-固柱色谱分离法将渣油原料分离成若干亚组分,将分子管理理念植入到溶剂脱沥青(SDA)工艺制备光亮油料的过程中。实验结果表明,阿曼减压渣油和沙轻减压渣油的理论光亮油潜含量较高,分别为24.62%(w)和19.42%(w),适宜采用SDA工艺生产光亮油料;残炭(CCR)值为关键控制指标,脱沥青油(DAO)理论最大萃取收率分别为46.7%和40.5%;相同收率条件下,柱色谱分离与中试SDA过程的CCR脱除率具有良好的关联性,可推测渣油SDA过程中不同DAO收率下的CCR含量。

沸腾床加氢过程重油分子结构变化规律

考察了沸腾床加氢过程中,渣油转化率对杂质脱除率和未转化油(UCO)性质及其分子结构的影响,并探讨了加氢过程中重油分子结构的变化规律。结果表明:渣油转化率增加,UCO中杂质(硫、氮、金属)脱除率增加,密度、残炭值、氮质量分数升高,硫质量分数和含金属量降低;胶质沥青质转化率与渣油转化率呈现良好的线性关系,随着渣油转化率增大,胶质沥青质中芳香缩合度增加,侧链个数变少,平均链长变短,平均分子质量降低;在高转化率下,胶质沥青质平均分子结构基本是芳香环系结构。

沸腾床渣油加氢工艺中氮化物转化规律的研究

以管输减压渣油作为原料油,在中型沸腾床渣油加氢试验装置上开展加氢转化试验,采用静电场轨道阱质谱分析方法,考察原料油及不同工艺条件下制得的加氢生成油中氮化物的分子结构。结果表明:管输减压渣油中的氮化物包括碱性氮化物和中性氮化物,以N1,N1O1,N2,N2O1形式存在,以N1类化合物为主;原料油在加氢转化试验过程中,碱性氮化物的碳数分布向高碳数、等效双键数(DBE)分布向低DBE方向移动,反应温度越高,趋势越明显;随着反应温度的升高,中性氮化物的DBE降低,而由于热裂化反应加剧,碳数减小。

塔河渣油重溶剂脱沥青深度分离研究

针对塔河原油重质劣质化加剧,基于柱色谱分离预测的塔河渣油理论最大萃取收率为指导,对塔河渣油重溶剂脱沥青深度分离进行研究。结果表明,适宜操作条件为:异戊烷为溶剂,抽提塔塔顶温度175℃、压力3.7MPa、溶剂体积比5.0,DAO收率高达75.0%,DAO残炭值和金属(Ni+V)分别为7.15%和29.87μg/g,可满足重油催化裂化装置进料,取得了较好的溶剂脱沥青深度分离效果;高软化点DOA可作为沥青改性剂,与同类的沥青改性剂相比,塔河脱油沥青对道路沥青和混合料的改性效果具有用量少、效果明显的特点,具有较好的市场开发价值。

LM-S沥青改性剂提高沥青混合料黏附性能的分子模拟计算及路用性能考察

沥青与石料的黏附性大小直接影响沥青混合料的强度、稳定性、耐久性等性质。通过分子模拟计算的方法研究沥青与石料的黏附作用,计算比较沥青改性前后与石料间的黏附功,并与水煮法沥青黏附性实验结果及沥青混合料微观形貌研究结果进行比对;同时考察沥青改性剂LM-S对沥青混合料路用性能的改进效果。结果表明,采用LM-S改性后的沥青-石料体系的界面黏附功比基质沥青-石料体系提高了近26%,因而具有更好的黏附性;沥青混合料实验结果亦表明LM-S改性剂可显著提高基质沥青和SBS改性沥青混合料的高温稳定性能、低温稳定性能及水稳定性性能,其中动稳定度分别提高了162%和43%。