[發明專利]一種瀝青質升級輕質化的方法

在審

• 申請號: 202010109008.7
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111234860A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 宋華
• 申請（專利權）人: 陜西華大驕陽能源環保發展集團有限公司
• 主分類號: C10G29/00
• 分類號: C10G29/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種瀝青質升級輕質化的方法，該方法在非加氫或臨氫條件下，將富含瀝青質的重質油進行輕質化生產輕質油品，將瀝青質經濟效益最大化。該瀝青質低溫輕質化方法不需要使用昂貴的氫氣資源，而在天然氣氣氛(甲烷、乙烷、丙烷)下，利用催化劑在較低溫度和較低壓力的條件下，通過活化較小的烴類分子裂解重油瀝青質分子，減小其分子量，在實現了較低焦炭產率的同時最大化輕質油品產率，改善了現有瀝青質加工技術中能耗較高，工藝復雜，結焦嚴重，輕質油品收率低等一系列問題，為高效轉化和利用瀝青質等重、劣質油品提供了一種新的途徑。

技術領域

本發明屬于重、劣質原油加工領域，特別涉及一種瀝青質升級輕質化的方法，該方法利用催化劑在非加氫或臨氫條件下，將瀝青質輕質化，在較低焦炭產率同時最大程度生產輕質石油產品。

背景技術

目前，原油重質化、劣質化的趨勢越來越顯著，隨著輕質原油資源的日趨減少和重質原油勘探開采能力的逐漸提升，重油、超重油以及油砂等已逐漸成為各大石油公司的重要原油。這些重質油品中，也經常富含大量瀝青或瀝青質。通常而言，瀝青是一種由多種復雜高分子碳氫化合物及其非金屬衍生物組成的復雜混合物，在常溫下是黑色或黑褐色的粘稠液體、半固體或固體，其性質和組成隨原油來源和生產方法的不同而不同，其結構主要為多環、稠環、雜環(氧、硫、氮、金屬雜環)烴類及其衍生物的混合物，平均分子量為1,000～5,000g/mol。而瀝青中主要有三個組成部分：1.油分，也即重質烴類；2.樹脂(膠質)，也即稠環及雜環化合物，碳氫原子比約0.7；3.瀝青質，也即高度縮合的稠環及雜環化合物，其碳氫原子比約0.8～0.85。其中仍亟待深入研究探索的是瀝青質的結構、性能、高效轉化和應用。

瀝青質是根據溶解度和分離程度定義的一類物質，并沒有特定的化學方程式可予以表述。瀝青質是石油中具有最大相對分子量、最強極性和最復雜結構的組分，它由分散在重油體系中的不同尺度的超分子膠束結構組成。一般把石油中不溶于(C5-C7)正構烷烴，但能溶于熱苯/甲苯的物質稱為瀝青質。瀝青質，一般呈現深褐色或黑色，硬而脆，有光澤，其相對密度稍大于1，加熱至300℃以上也不熔化，只分解為氣體和焦炭，而且其殘碳值較高，往往生成超過70％的焦炭，無任何餾分可得。基于瀝青質的這些特點，實際操作中很難將其有效地轉化為有用的目標產物。同時，瀝青質極易生焦結垢的特性，還常常對裝置的穩定運行造成不利影響。

目前最常用的高瀝青質含量原油加工技術是溶劑脫瀝青工藝。通過溶劑萃取的物理方法預先除去膠質和瀝青質，從而得到重金屬含量和殘留碳值較低的脫瀝青油。脫瀝青油可用作催化裂化或加氫裂化裝置的原料；而富含瀝青質的脫油瀝青則與部分減壓渣油混合，進入延遲焦化單元。然而，為了防止在延遲焦化單元的加熱爐中焦化量生產過快過高，瀝青質的摻入量必須有一定的限制。此外，進入延遲焦化單元的大部分瀝青質最終都轉化為焦炭和部分低價值氣體，而只有非常低的輕質油品收率，因此瀝青質的這條轉化途徑并不是非常有經濟價值。

實際上，在重油加工過程中，瀝青質是其中最不易轉化的組分，這不僅降低了流化催化裂化反應過程中輕油的收率，而且還容易引起催化劑表面積的快速下降，從而導致催化劑失活和生產不穩定。總之，瀝青質對煉廠的整體運營和經濟效益有不利影響。因此亟需發展新穎的瀝青質轉化途徑和技術。

目前，重質油品的加氫工藝是非常成熟的技術，可以在一定程度下提高高瀝青質含量油品的品質。但是，該方法需要消耗大量氫氣。由于氫氣是通過在高溫和高壓下甲烷和水蒸汽重整生產的，因此該方法會導致經濟和環境不利的后果，例如運行成本增加和額外的二氧化碳排放。因此，亟需開發可替代氫氣的新技術。例如CN104232158A專利提到，其瀝青質輕質化方法中使用含有α氫的多環芳香化合物作為供氫溶劑，而仍需要加入部分氫氣作為氫源。值得注意的是，在過去十年中，天然氣的產量猛增，與原油相比，其價值被大大低估了。如果將某些天然氣成分用作瀝青質升級輕質化的氫源，不僅可以使該工藝在環境和經濟上更加友好，而且可以極大地提高天然氣的附加值，這對于降低成本和提高利潤是非常有利的。

發明內容