[发明专利]一种水热条件下利用碱改质重油制备轻质油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种重油的改质方法，尤其是涉及一种水热条件下利用碱改质重油制备轻质油的方法。

背景技术

目前，石油仍是人类社会发展不可替代的主要能源之一，随着原油的(超)重质化和对轻质油需求的增长，发展重油深度转化、增加轻质油产量将是21世纪我国炼油行业重要的发展方向之一。

已开发的重油处理技术包括：延迟焦化技术、催化裂化技术、溶剂脱沥青技术、减粘裂化技术和重油加氢技术等方法或其组合工艺。其中，延迟焦化工艺由于其对原料的适应性强、投资成本低、可增产柴油等优点，成为世界上主要的重油改质手段。但该工艺的缺点是污染环境，产品质量差。上个世纪根据我国国产原油的特点，我国多采用催化裂化工艺改质重油(产品仍需加氢精制)，但随着石油原料的重质化和劣质化，高的残炭值和重金属含量使该工艺面临严峻的挑战。溶剂脱沥青技术操作灵活、能耗低，但该技术的不足之处是副产物硬沥青的出路未能很好解决。而减粘裂化技术只能降低重油的粘度，并不能直接得到轻质化的产品。与前几种工艺相比，加氢工艺最大的好处就是能够炼制出高品质的油品，因此，成为重油轻质化的重要发展方向。

高温、高压水除了具有价廉、无毒、无二次污染等优点外，还具有一些独特的性质，如：随着压力的增大密度可连续地变到类似于液体的密度，相对介电常数在低密度的超临界高温区内，其数值降低了一个数量级，这时的超临界水类似于非极性的有机溶剂，且超临界水的粘度低，表现出溶剂化特征，且扩散系数增大，传质阻力减小，能与非极性的油类物质以任意比互溶，各种气体均能与之互溶。近年来，水热技术以其独特的优点，作为反应媒介在许多领域得到研究和应用。

有关水热技术在重油改质方面的应用，中国专利CN 200610026906.6公开了一种超临界水改质减压渣油制备轻质油的方法，该方法与热裂化相比基本避免了重油的结焦反应，但由于反应体系中氢分压较低，对其它劣质重油的处理，效果仍不理想。

中国专利CN 200810228351.2公开了一种在供氢溶剂的超临界或亚临界条件下改质重油的方法，由于使用供氢溶剂，生产成本较高，降低了该方法实际应用的可行性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高了轻质油的产量，杂质去除效果好的水热条件下利用碱改质重油制备轻质油的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种水热条件下利用碱改质重油制备轻质油的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将碱溶于水中制得重油改质碱液；

(2)然后将碱液和重油按1∶0.5～1∶10的体积比混合并预热；

(3)预热后的混合物送入水热反应器中，控制温度为280～480℃，压力为10～35MPa，处理0.2～8h；

(4)对处理后的产物进行分离，包括气体组分、水组分和油组分，气体组分中包含的氢气回收利用；

(5)水组分和油组分分离后，对油组分进行分馏处理，得到轻质油产品。

所述的碱为Ca(OH)₂、NaOH或KOH。

所述的重油改质碱液的浓度为0.1～2.5mol/L。

所述的重油为重质原(稠)油、油砂、油母页岩或渣油中的一种或几种。

所述的水热反应器为高压釜式反应器或连续流管式反应器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)在水热条件下，水可以和反应体系中产生的焦碳反应产生氢气，但该反应所需的能量较多，而碱的参与可显著降低该反应的ΔH值，有利于该反应的进行。298K下，水碳和碱参与的水碳反应的标准ΔH数据如下所示(数据来源：David R Lide，CRC Handbook of Chemistry and Physics，80th ed，1999-2000)：

C+H₂O＝CO+H₂               ΔH₂₉₈＝+131.3kJ/mol  (1)

2C(s)+2NaOH(aq)+3H₂O(g)＝Na₂CO₃(aq)+4H₂(g)+CO₂(g)

ΔH₂₉₈＝+114.8kJ/mol  (2)