溶剂脱沥青抽提深度探讨

摘 要：过度抽提和混相是溶剂脱沥青装置常出现的问题之一，本文分析了影响抽提的主要因素是：原料性质、抽提温度、溶剂组成、压力。通过优化抽提条件能够最大限度的避免过度抽提和抽提混相，生产出质量优良的低残炭脱沥青油。

关键词：过度抽提 混相 抽提温度 溶剂组成 原料性质 压力

一、前言

溶剂脱沥青装置过程的主要作用是除去渣油中的沥青以降低其残炭值。该装置是利用混合C4为溶剂，以减压渣油为原料，在一定的压力和温度下，利用溶剂对原料中的饱和烃和芳烃有较大的溶解性而对胶质和沥青质几乎不溶的特性，达到脱沥青油和沥青分离的目的。但是溶剂脱装置在运行中会由于多方面因素导致过度抽提和混相，过度抽提会产出高软化点且很硬的沥青质，导致炉管压降很大，易造成炉管结焦。混相会堵塞低压冷却系统，降低冷却的效率，还会造成脱沥青油颜色发黑、残碳偏高。本文主要分析了抽提温度、溶剂组成、原料性质、压力等影响因素。通过优化抽提条件最大限度的避免过度抽提和混相，生产出质量优良的低残炭脱沥青油。所以选择适合的抽提条件变得非常重要。

二、装置工艺原则流程及主要工艺过程

本装置采用抽提工艺，即在一定压力和温度下，溶剂以液态形式与原料充分混合，液-液抽提，将脱油与沥青分离。富含溶剂的脱油，经脱沥青油溶液泵增压后进入加热炉升温至超临界状态后，在溶剂分离器内溶剂以气体状态与油分离。分离后的溶剂在高压下换热冷却至临界温度以下，成为液相溶剂使用。经汽提进一步回收残余溶剂后的脱油作为催化裂化原料。而沥青溶液则经沥青加热炉升温、汽提回收溶剂后作为半沥青送出装置。

三、抽提深度不当产生的现象

1.过度抽提现象

过度抽提从产品的外观表现为沥青呈现粉末状的黑色小颗粒，流动性能很差，延展度差，软化点高等特点。工艺上的表现为抽提器里的沥青很难通过加热炉，且从抽提器放料的沥青流量逐渐减小，在放料的同时会造成加热炉前的入口压力很高，几乎和抽提器本身的压力相差无几，且加热炉进出口的压降非常大，造成沥青无法正常的通过加热炉。

2.混相的现象

通常情况下由系统来的减压渣油在由原料油泵输送至装置抽提器的过程中与溶剂分级混合，进入抽提器后由于分相不充分或还没有来得及分相即被抽出，工艺表现为抽提器的界位和沉降器的界位失控，严重时甚至溶剂分离器的界位也不可控，从产品的外观表现为脱沥青油发黑，沥青不硬，软化点下降。混相还会使油分随汽提塔溶剂挥发量的加大而携带至低压冷凝冷却系统，堵塞空冷，降低冷换设备的工作效率。如果混相长时间得不到改善则会严重影响脱沥青油质量。

四、影响抽提深度的因素

1.抽提温度的影响

在原料性质、溶剂性质以及压力不变的条件下，改变抽提系统的操作温度可以用于控制脱油残炭、沥青的软化点。抽提器的内部存在着一定的温度梯度，自上而下。温度逐渐降低，正常生产时，油在萃取相中的浓度呈连续性变化。这样，可以使塔内介质流动状态更加稳定，分离效果更好。随着抽提温度的升高，溶剂的密度减小溶解度降低，脱沥青油残炭降低。但温度过高或过低都会对抽提产生不良的效果导致混相。

实验发现抽提温度的高低可以控制脱沥青油的残炭，还可以控制沥青的软化点，随着温度的升高，溶剂对减压渣油的溶解能力下降，沥青的软化点下降。所以合适的抽提温度不但可以解决过度抽提和混相而且也是控制产品质量的关键因素。

2.溶剂组成的影响

溶剂的溶解能力和选择性，对抽提的强度有着相应的影响。溶剂组成变轻，脱沥青油残炭降低，但系统压力增加，影响操作。溶剂组成变重，则脱沥青油残炭升高，产品沥青质量变差。研究发现溶剂和减压渣油在进入抽提器混合前先要进行分级混合，溶剂在混合器中已经溶解了大部分减压渣油，且大部分脱沥青油溶液和沥青就已经形成了分层，在抽提器里只是对减压渣油少量的溶解，更主要的是利用抽提器的空间结构进行分配。

实验表明C3、C4含量的多少直接影响脱沥青油残炭和沥青的软化点。在抽提温度、减压渣油性质不变的条件下，过度抽提时C4含量都在90%以上意味着溶剂很重，溶解能力强，选择性能变差。而在平稳运行时C4含量在70%-90%之间，溶剂组分相对变轻，在减压渣油性质，抽提温度等抽提条件不变的前提下，脱沥青油的残炭降低，沥青的软化点降低，不存在过度抽提的问题。针对减压渣油残炭值普遍偏低的特点，应该选择含有一定量C3组分的溶剂，且随着C4含量的升高脱沥青油的残炭升高，沥青软化点下降。

3.原料性质的影响

溶剂脱沥青的原料可近似分割成脱油、胶质和沥青质三个组份。胶质是介于脱油和沥青之间的一种组份，它把脱油组份和沥青质隔离开来，在抽提中起着一种中介的作用，原料中胶质量的多少，决定了抽提温度、沉降温度以及溶剂比等操作条件的调节范围，胶质量越大，操作弹性越大。

研究发现，减压渣油残炭的大幅波动直接影响到抽提器界位受控的难易程度。减压渣油的残炭大幅升高，而抽提温度没有及时的调整，会使得抽提器沥青质脱除率过高，造成F-2201炉管通过量大而显示出炉管压降大，导致抽提器的界位大幅上涨。这是因为原料变重，减压渣油的胶质和沥青质的比例占了很大的部分，导致溶剂的溶解性能变差，最终导致抽提界位不可控。

4.压力的影响

抽提系统的操作压力主要用于保证溶剂与油之间为液一液抽提，因此其压力必须高于溶剂的饱和蒸气压力，否则溶剂会汽化影响抽提效果，且产生的不凝气还会使增压泵发生抽空.进而造成事故。为了保证抽提操作是在双液相区内进行，对某种溶剂和某个操作温度都有一个最低线压力，此最低限压力由体系的相平衡关系确定，操作压力应高于此最低限压力。在近临界溶剂抽提或超临界溶剂抽提的条件下，压力对溶剂的密度有很大的影响，进而对其溶解力有很大的影响。在超临界溶剂抽提时，则采用比临界压力高得多的操作压力。压力升高溶剂变重，压力降低溶剂变轻，所以压力的平稳直接影响溶剂对减压渣油的溶解性能。

五、解决方法

首先要根据原料油性质提前做好预案，影响工艺效果的调节参数如抽提温度、溶剂组分、压力等敏感对象具有继承性，抽提操作要在继承参数的主导下，根据系统界位、液位、产品质量分析等情况进行微量适宜的调节， 为了生产低残炭的脱沥青油，防止过度抽提和混相的发生，严格的控制抽提温度（126℃～128℃），温度过高会造成溶剂汽化，线速过大，造成混相。导致油分会随着汽提塔溶剂的挥发量的加大而携带至低压系统冷凝冷却系统，导致堵塞空冷，降低冷换设备的工作效率，温度过低溶剂对减压渣油过度溶解存在过度抽提的风险。如果抽提器的界位迅速上涨，且放料相当困难，造成炉前压力很高，压降很大，这时应该预判是原料的变重导致抽提强度的相对降低，导致沥青的总量过大，组分过轻，造成炉管压降很大，这时应该根据抽提器界位上涨的幅度来相应的降低抽提温度，同时减小炉前入口压力，抽提器的界位最终才会可控。如发生混相现象应及时降低抽提温度和适度的降加工量。

六、结论

抽提不当的原因是因为抽提温度、溶剂组分、原料性质等因素造成的。因此在实际操作应该做到以下三点，保证产品质量良好。

1.首先应及时与常减压联系了解原料的性质，根据原料油性质提前做好预案，及时的调整操作。

2.为了生产低残炭的脱沥青油，确保装置的平稳运行和防止过度抽提和混相的发生，抽提温度不可大幅波动，严格的控制抽提温度（126℃～128℃）。

3.严格控制溶剂中C4含量（80%～90%），防止溶剂对减压渣油的过度溶解。

作者简介：韩振强（1985-），男，辽宁省铁岭市人，学士，助理工程师，长庆石化公司运行一部从事柴油加氢技术工作。