7.8.4 丙烷脱沥青
高粘度润滑油（如航空发动机润滑油)必须用减压渣油制取。减压渣油中集中了原油中大部分胶质和沥青质,仅用溶剂精制工序难以除干净,过多的沥青质又将影响后续脱蜡过程的顺利进行。所以,必须在精制与脱蜡之前,将渣油中的胶质和沥青质除去。工业上目前广泛使用液体丙烷来脱除减压渣油中的沥青。
7.8.4.1 丙烷脱沥青的原理
在丙烷脱沥青装置中,以丙烷为溶剂,减压渣油为原料,利用丙烷在一定温度和压力下对减压渣油中的润滑油组分和蜡有较大的溶解度,而对胶质和沥青质几乎不溶的特性,将渣油和丙烷在抽提塔内进行逆流抽提分离。油和蜡溶于丙烷,沥青不溶于丙烷而沉降出来,从而得到脱除沥青的生产高粘度润滑油的原料油或用于裂化的原料油,同时还可得到沥青。沥青可直接作道路沥青或它的调合组分,若进一步氧化可生产建筑沥青。
裂化原料油对残炭值要求不严格,全部脱沥青油均可作为裂化原料,而润滑油原料的残炭值必须控制在0.7%以下。因此,丙烷脱沥青装置一般都生产两种脱沥青油;残炭在0.7%以下的轻油作为润滑油原料,残炭在0.7%以上的重油作为裂化原料。
在40℃以上,丙烷对脱沥青油的溶解能力随温度的升高而减小。当达到丙烷的临界状态（96℃,4.2MPa)时,溶解能力最小。利用这种特性,将脱沥青油升温至丙烷的临界状态,可以有效地使丙烷分离出来循环使用。临界回收比一般的蒸发回收可节省大量蒸汽和冷却水,同时可提高处理量和节省设备投资。
7.8.4.2 丙烷脱沥青的工艺流程
丙烷脱沥青装置的典型工艺流程有二次抽提和一次抽提两段沉降流程。二次抽提脱沥青流程如图7.19所示。
图7.19 二次抽提脱沥青工艺流程
Ⅰ—减压渣油;Ⅱ—脱沥青油;Ⅲ—残脱沥青油;Ⅳ—沥青;Ⅴ—丙烷
1—转盘抽提塔（一次抽提塔);2—临界分离塔;3—二次抽提塔;4—轻脱沥青油汽提塔;5—重脱沥青油汽提塔;
6—沥青蒸发塔;7—沥青汽提塔;8—残脱沥青油蒸发塔;9—残脱沥青油汽提塔;10—沥青加热炉;
11—丙烷压缩机;12—轻脱沥青油闪蒸罐;13—重脱沥青油闪蒸罐;14—升膜加热器;15—混合冷却器;
16—丙烷气体接收罐;17—丙烷罐;18—丙烷泵
减压渣油经加热到适宜温度进入转盘抽提塔（一次抽提塔)上部,经分散管进入抽提段。溶剂丙烷从抽提塔底部分3路进入塔内。主丙烷在最下层转盘处,副丙烷在沥青界面以下,另一路丙烷则用以推动转盘主轴下的水力涡轮。原料油和溶剂在塔内逆流接触。塔上部为沉降段,内有以蒸汽为热源的立式翅片加热管,升温沉降后的抽出液自塔顶引出,在管壳式加热器中加热到丙烷临界温度后,进入临界分离塔。在临界温度下,脱沥青油基本上全部自丙烷中析出,析出的脱沥青油称作轻脱沥青油。分油后的丙烷自临界分离塔顶引出,经冷却回到循环丙烷罐循环使用。轻脱沥青油中还含有少量丙烷,经加热后在蒸发塔中蒸出,再经汽提塔脱除残余丙烷。抽提塔底引出沥青液经加热炉加热后蒸发汽提,回收其中的丙烷得到脱沥青油。从集油箱引出的二段油含有较重的润滑油组分和胶质,将其送入二次抽提塔中上部进行二次抽提。二次抽提液在塔上部沉降段内加热沉降,再经蒸发、汽提回收丙烷后得到重脱沥青油。二次抽提塔底部的抽余物经蒸发汽提得到残脱沥青油。各蒸发塔顶蒸出的丙烷均经空冷器冷凝进入循环丙烷罐。各汽提塔顶的气体均经冷却、分水后进压缩机增压,再经冷凝送入循环丙烷罐。
该流程有以下特点:采用转盘塔增加处理量及操作灵活性,采用二次抽提提高润滑油原料的收率,采用临界回收工艺大幅度降低能耗并减少传热设备数量。
大庆原油减压渣油二次抽提丙烷脱沥青装置的工艺条件、产品收率及性质见表7.11。
表7.11 二次抽提脱沥青的工艺条件、产品收率及性质
一次抽提两段沉降脱沥青工艺流程如图7.20所示。该工艺将抽提与一段沉降在一个塔内进行,此塔除不设集油箱外与二次抽提工艺的一次抽提塔基本相同。一段沉降温度较低,沉降析出物全部作为回流返回抽提段。经一段沉降的抽出液与临界回收丙烷换热后进入二段沉降塔。二段沉降析出物含胶质较多,粘度大,称重脱沥青油。经两段沉降的抽出液与临界回收丙烷换热并加热后,在临界分离塔内回收丙烷。回收的丙烷冷却后由增压泵直接打回抽提塔循环使用。临界分离塔底物经蒸发及汽提后得轻脱沥青油。一次抽提塔底脱沥青液先与脱沥青油换热,再经加热炉加热后进行蒸发和汽提得到沥青。重脱沥青油中丙烷的蒸发是用脱油沥青和轻脱沥青油蒸发塔顶的过热丙烷气换热完成的。蒸出丙烷后再经汽提得到重脱沥青油。
图7.20 一次抽提两段沉降脱沥青工艺流程
Ⅰ—减压渣油;Ⅱ—轻脱沥青油;Ⅲ—重脱沥青油;Ⅳ—沥青;Ⅴ—丙烷
1—抽提沉降塔;2—临界分离塔;3—二段沉降塔;4—沥青加热炉;5—沥青蒸发塔;6—重脱沥青油蒸发塔;
7—丙烷蒸发塔;8—沥青汽提塔;9—重脱沥青油汽提塔;10—轻脱沥青油汽提塔;11—混合冷却器;
12—丙烷气接收罐;13—丙烷罐;14—丙烷压缩机;15—丙烷泵;16—丙烷增压泵
该流程有以下特点:用二段沉降塔顶温度控制轻脱沥青油的质量,用一段沉降温度控制重脱沥青油的质量,用抽提塔底温度及抽提段温度梯度再配合一段沉降温度来控制脱油沥青的质量,因此工艺操作灵活性大。沉降分两次进行,提高了分离效果,减轻了塔负荷,提高了处理能力。用增压泵直接将丙烷送回抽提塔,可减少压力损失和动力消耗,而且可减少溶剂丙烷进抽提塔前加热的热量消耗,能耗较低。
某厂原油减压渣油的两段沉降脱沥青工艺条件和产品收率及性质见表7.12。
表7.12 丙烷两段沉降脱沥青工艺条件、产品收率及性质