PGSS法用于脱油沥青颗粒的制备

第２４卷第２期　２０１０年４月　高校化学工程学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ　Ｎｏ．２、纠．２４　

Ａｐｒ．　２０１０　

文章编号：１００３—９０１５（２０１０）０２－０２９０・０６　

ＰＧＳＳ法用于脱油沥青颗粒的制备　

孙显锋，孙学丈，许志明，赵锁奇，徐春明　（中国石油大学重质油国家重点实验室，北京１０２２４９）　

摘要：在超临界溶剂脱沥青装置上，以辽河稠油减渣为原料，得到脱沥青油的同时，用ＰＧＳＳ法直接对脱油沥青进　行造粒实验。在压力为５．０～７．０　ＭＰａ、温度为１５０￣１６５＂Ｃ的范围内考察了操作参数、喷嘴结构、脱油沥青性质对所得沥　青颗粒分布的影响。压力增加、温度减小，５０～１００目沥青颗粒的质量分数增大，５Ｏ目、４Ｏ目、３Ｏ目沥青颗粒质量分　数减小，其中５０～１００且沥青颗粒的质量分数大于６６％。喷嘴长度由１３　ｍｍ增加到４０　ｍｍ、内径由２．０　ｍ　ｍ减小到１．０　ｍｍ，５０￣１００目沥青颗粒的质量分数增大，５Ｏ目、４Ｏ目、３Ｏ目沥青颗粒质量分数减小。压力增加、温度减小，脱油　沥青的软化点增大。沥青性质的变化导致了沥青颗粒分布的变化。扫描电镜分析结果表明，所得沥青颗粒为不规则的　多孔性物质，沥青颗粒的范围主要在５０～１００目。　关键词：ＰＧＳＳ；超临界；脱油沥青：颗粒　中图分类号：ＴＥ　６２６．８６　文献标识码：Ａ　

Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｅ－Ｏｉｌｅｄ　Ａｓｐｈａｌｔ　Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｂｙ　ＰＧＳＳ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ＳＵＮ　Ｘｉａｎ—ｆｅｎｇ，ＳＵＮ　Ｘｕｅ－ｗｅｎ，ＸＵ　Ｚｈｉ—ｍｉｎｇ，ＺＨＡＯ　Ｓｕｏ－ｑｉ，ＸＵ　Ｃｈｕｎ－ｍｉｎｇ　（Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｈｅａｖｙ　Ｏｉｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｉｊ　ｉｎｇ　１　０２２４９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｕｓｉｎｇ　ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ　ｓｏｌｖｅｎｔ　ｔｏ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｄｅ—ａｓｐｈａｌｔｅｄ　ｏｉｌ，ｔｈｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｏｆ　ｄｅ－ｏｉｌｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ（ＤＯＡ）ｗｅｒｅ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＰＧＳＳ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗｉｔｈ　ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ　ｐｅｎｔａｎｅ　ａｓ　ｓｏｌｖｅｎｔ　ａｔ　１５５～１７０℃ａｎｄ　５．０－７．０　ＭＰａ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ｔｈｅ　ｎｏｚｚｌｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＤＯＡ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ａｎｄ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　５０　ｍｅｓｈ，４０　ｍｅｓｈ　ａｎｄ　３０　ｍｅｓｈ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈａｔ　ｏｆ　５０－１　００　ｍｅｓｈ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ；ｉｎ　ｅａｃｈ　ｃａｓｅ，ｔｈｅ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　５０－１００　ｍｅｓｈ，５０　ｍｅｓｈ，４０　ｍｅｓｈ　ａｎｄ　３０　ｍｅｓｈ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｉｎ　ｔｕｒｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　５０￣１００　ｍｅｓｈ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｉｓ　ｏｖｅｒ　６６％．Ａｓ　ｔｈｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｏｚｚｌｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｏｒ　ｔｈｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｏｚｚｌｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　５０－１００　ｍｅｓｈ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｏｓｅ　ｏｆ　５０　ｍｅｓｈ，４０　ｍｅｓｈ　ａｎｄ　３０　ｍｅｓｈ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｌｓｏ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＤＯＡ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｒｉｓｅ　ｏｒ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅ—ａｓｐｈａｌｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｎｃｅ　ｏｆ　ＤＯＡ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｗｉｌｌ　ｌｅａｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ＳＥＭ　ｉｍａｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ＤＯＡ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｓｐｈａｌｔ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ａｒｅ　ｉｒｒｅｇｕｌａｒ　ａｎｄ　ｐｏｒｏｕｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　５０－１００　ｍｅｓｈ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＰＧＳＳ；ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ；ｄｅ—ｏｉｌｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ；ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　

●－　‘・－Ｌ＿　１　月ＩＪ　舌　溶剂脱沥青是重油加工的重要技术之一，在超临界条件下，以重正构烷烃为溶剂对重油进行梯级分　离，得到较高收率的脱沥青油（ＤＡＯ）和高软化点的脱油沥青（ＤＯＡ），高软化点沥青的充分利用，有利于　

收稿日期：２００９．０６．０１：修订日期：２００９．Ｉｌ－ｌ４。　基金项目：国家自然科学基金（２０６７６ｌ４８）；国家重点基础研究发展计划（９７３）资助项目（２０１０ＣＢ２２６９０１．２０１０ＣＢ２２６９０２）：高等学校学科创新引智计划（Ｂ０７０１０）。　作者简介：孙显锋（１９７０．）．男，山东省荣成市人，中国石油大学博士生。通讯联系人：赵锁奇，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｑｚｈａｏ＠ｃｕｐ．ｅｄｕ．ｃｎ　第２４卷第２期　孙显锋等：ＰＧＳＳ法用于脱油沥青颗粒的制备　２９１　提高溶剂脱沥青技术的竞争力。　当前，造粒的方法主要有快速膨胀法Ｐ，２）（ＲＥＳＳ）、反溶剂法【３　Ｊ（ＳＡＳ）、气体饱和溶液法【４　］（ＰＧＳＳ）等，　普遍认为，影响成粒过程的主要因素有：温度、压力、喷嘴内径等，通过调整这些参数，可以得到不同　形状、不同粒径、不同粒径分布的颗粒。物质的性质也是影响颗粒大小的重要因素【７】。气体饱和溶液法　（ＰＧＳＳ）相对于快速膨胀法（ＲＥＳＳ）而言，需要较低的操作压力，较少的溶剂量【Ｂ．９】。　在本实验室的超临界溶剂脱沥青装置上，以正戊烷为溶剂，选取不同长度、内径的喷嘴，对稠油减　渣进行脱沥青和造粒实验，讨论体系压力、温度、喷嘴结构、脱油沥青性质的变化对沥青收率、对高软　化点沥青颗粒分布的影响，为辽河稠油减渣中试及工业实验提供数据，同时从沥青颗粒分布的角度探索　制备沥青水浆的可行性。　

２实　验　２．１实验材料　辽河稠油减渣：辽河稠油常渣经减压蒸馏到　４９０℃的萃余渣油。正戊烷：北京化工厂分析纯　试剂。　２．２实验装置及步骤　超临界溶剂脱沥青耦合造粒装置，主要由渣　油、溶剂进料系统，萃取分离系统，溶剂循环系　统，造粒系统，控制系统组成。造粒塔连接在萃　取塔下部。　首先打开主溶剂泵，调整主溶剂的流量，使　系统达到实验所需要的压力：打开副溶剂泵，调　整主、副溶剂流量为３：ｌ：升高体系温度至设定　值；体系平稳后，打开渣油泵，调整渣油流量，　至溶剂与渣油的质量比为４：ｌ，进油；进油结束　后，体系稳定３０　ｍｉｎ；喷嘴预热１０　ｍｉｎ，然后使　饱和沥青溶液经过喷嘴进入造粒塔。　２．３沥青颗粒分析方法　

图ｌ连续溶剂脱沥青装置原理图　Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｄｅ－ａｓｐｈａｌｔｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ　１．ｓｏｌｖｅｎｔ　ｔａｎｋ　２．ｓｏｌｖｅｎｔ　ｐｕｍｐ　３．ｓｉｄｅ　ｓｏｌｖｅｎｔ　ｐｒｅ－ｈｅａｔｅｒ　４．ｍａｉｎ　ｓｏｌｖｅｎｔ　ｐｒｅ－ｈｅａｔｅｒ　５．ｍｉｘｅｒ　６．ｒｅｓｉｄｕｅ　ｐｕｍｐ　７．ｒｅｓｉｄｕｅ　ｈｅａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　８．ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｏｗｅｒ　９．ｔｗｏ　ｓｔａｇｅ　ｈｅａｔｅｒ　１０．ｔｗｏ　ｓｔａｇｅ　ｓｅｐａｒａｔｏｒ　ｌ１．ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｒｅｇｕｌａｔｏｒ　１２．ｈｅａｖｙ　ｄｅ－ａｓｐｈａｌｔｅｄ　ｏｉｌ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ　１３．ｓｏｌｖｅｎｔ　ｓｅｐａｒａｔｏｒ　１４．ｓｏｌｖｅｎｔ　ｃｏｏｌｅｒ　ｌ５．ｐｒｉｌｌｉｎｇ　ｔｏｗｅｒ　

扫描电子显微镜（ＳＥＭ）进行形貌分析，将适量的沥青颗粒样品用双面导电胶带粘于观察板上，喷金，　利用ＳＥＭ（Ｈ本日立公司Ｓ－４８００型ＳＥＭ）观察颗粒形貌。　３０～１２０目筛网用于得到不同粒径大小的沥青颗粒。　

３结果与讨论　３．１膨胀压力、膨胀温度对沥青颗粒分布的影响　３．１．１膨胀压力对沥青颗粒分布的影响　为了研究预膨胀压力对辽河稠油减渣脱油沥青颗粒的影响，以超临界正戊烷为溶剂，采用内径为１．５　ｍｍ、长度为４０．０　ｍｍ的喷嘴，１６０℃的预膨胀温度，分别在５．０、５．５、６．０、６．５、７．０　ＭＰａ的压力下进行　脱油沥青的微粒化实验。　预膨胀压力对脱油沥青颗粒分布的影响如图２所示。在５．０　ＭＰａ至７．０　ＭＰａ之间讨论了压力对沥青　颗粒粒径分布的影响。在５．０ＭＰａ的实验压力下，５０－１００目颗粒的质量分数为６４．２４％，５０目、４０目、　３０目颗粒的质量分数依次减小，分别为ｌ１．Ｏ８％、６．９６％和４．４３％。在其它的压力下，脱油沥青颗粒的质　量分布表现了相似的规律，所得颗粒以５０一１００目的小颗粒为主。随着压力的增加，５０目、４０目、３Ｏ目