[发明专利]一种沥青质升级轻质化的方法

说明书

本发明公开了一种沥青质升级轻质化的方法，该方法在非加氢或临氢条件下，将富含沥青质的重质油进行轻质化生产轻质油品，将沥青质经济效益最大化。该沥青质低温轻质化方法不需要使用昂贵的氢气资源，而在天然气气氛(甲烷、乙烷、丙烷)下，利用催化剂在较低温度和较低压力的条件下，通过活化较小的烃类分子裂解重油沥青质分子，减小其分子量，在实现了较低焦炭产率的同时最大化轻质油品产率，改善了现有沥青质加工技术中能耗较高，工艺复杂，结焦严重，轻质油品收率低等一系列问题，为高效转化和利用沥青质等重、劣质油品提供了一种新的途径。

技术领域

本发明属于重、劣质原油加工领域，特别涉及一种沥青质升级轻质化的方法，该方法利用催化剂在非加氢或临氢条件下，将沥青质轻质化，在较低焦炭产率同时最大程度生产轻质石油产品。

背景技术

目前，原油重质化、劣质化的趋势越来越显著，随着轻质原油资源的日趋减少和重质原油勘探开采能力的逐渐提升，重油、超重油以及油砂等已逐渐成为各大石油公司的重要原油。这些重质油品中，也经常富含大量沥青或沥青质。通常而言，沥青是一种由多种复杂高分子碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂混合物，在常温下是黑色或黑褐色的粘稠液体、半固体或固体，其性质和组成随原油来源和生产方法的不同而不同，其结构主要为多环、稠环、杂环(氧、硫、氮、金属杂环)烃类及其衍生物的混合物，平均分子量为1,000～5,000g/mol。而沥青中主要有三个组成部分：1.油分，也即重质烃类；2.树脂(胶质)，也即稠环及杂环化合物，碳氢原子比约0.7；3.沥青质，也即高度缩合的稠环及杂环化合物，其碳氢原子比约0.8～0.85。其中仍亟待深入研究探索的是沥青质的结构、性能、高效转化和应用。

沥青质是根据溶解度和分离程度定义的一类物质，并没有特定的化学方程式可予以表述。沥青质是石油中具有最大相对分子量、最强极性和最复杂结构的组分，它由分散在重油体系中的不同尺度的超分子胶束结构组成。一般把石油中不溶于(C5-C7)正构烷烃，但能溶于热苯/甲苯的物质称为沥青质。沥青质，一般呈现深褐色或黑色，硬而脆，有光泽，其相对密度稍大于1，加热至300℃以上也不熔化，只分解为气体和焦炭，而且其残碳值较高，往往生成超过70％的焦炭，无任何馏分可得。基于沥青质的这些特点，实际操作中很难将其有效地转化为有用的目标产物。同时，沥青质极易生焦结垢的特性，还常常对装置的稳定运行造成不利影响。

目前最常用的高沥青质含量原油加工技术是溶剂脱沥青工艺。通过溶剂萃取的物理方法预先除去胶质和沥青质，从而得到重金属含量和残留碳值较低的脱沥青油。脱沥青油可用作催化裂化或加氢裂化装置的原料；而富含沥青质的脱油沥青则与部分减压渣油混合，进入延迟焦化单元。然而，为了防止在延迟焦化单元的加热炉中焦化量生产过快过高，沥青质的掺入量必须有一定的限制。此外，进入延迟焦化单元的大部分沥青质最终都转化为焦炭和部分低价值气体，而只有非常低的轻质油品收率，因此沥青质的这条转化途径并不是非常有经济价值。

实际上，在重油加工过程中，沥青质是其中最不易转化的组分，这不仅降低了流化催化裂化反应过程中轻油的收率，而且还容易引起催化剂表面积的快速下降，从而导致催化剂失活和生产不稳定。总之，沥青质对炼厂的整体运营和经济效益有不利影响。因此亟需发展新颖的沥青质转化途径和技术。

目前，重质油品的加氢工艺是非常成熟的技术，可以在一定程度下提高高沥青质含量油品的品质。但是，该方法需要消耗大量氢气。由于氢气是通过在高温和高压下甲烷和水蒸汽重整生产的，因此该方法会导致经济和环境不利的后果，例如运行成本增加和额外的二氧化碳排放。因此，亟需开发可替代氢气的新技术。例如CN104232158A专利提到，其沥青质轻质化方法中使用含有α氢的多环芳香化合物作为供氢溶剂，而仍需要加入部分氢气作为氢源。值得注意的是，在过去十年中，天然气的产量猛增，与原油相比，其价值被大大低估了。如果将某些天然气成分用作沥青质升级轻质化的氢源，不仅可以使该工艺在环境和经济上更加友好，而且可以极大地提高天然气的附加值，这对于降低成本和提高利润是非常有利的。

发明内容