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糠醛抽提回炼油浆的研究与应用

期刊:沈阳工业大学学报

academic report

本文是一篇类型a的研究论文,标题为“糠醛抽提回炼油浆的研究”,由作者王雷(Wang Lei)完成,隶属于辽宁石油化工大学(Liaoning University of Petroleum & Chemical Technology)石化学院(School of Petroleum & Chemical Technology)。论文发表于《沈阳工业大学学报》(Journal of Shenyang University of Technology)第27卷第3期,出版日期为2005年6月。


研究背景与目的

催化裂化技术是现代炼油工业的核心技术之一,尤其是在重油处理方面得到广泛应用。然而,催化裂化过程中产生的回炼油浆(cycle slurry oil)中含有大量的重芳烃,但这些芳烃在传统的催化裂化装置中往往转化为焦炭和气体,使得回炼油浆的经济利用价值大幅降低。同时,将回炼油浆直接作为催化裂化原料会降低装置加工能力、增加运营成本,且影响轻油收率。因此,如何有效利用回炼油浆成为炼油工业的重要研究课题。

糠醛(furfural)由于其对芳烃和胶质具有高度选择性的溶解能力而成为研究中的理想溶剂。近年来,尽管糠醛抽提工艺被广泛研究,但将糠醛用于回炼油浆加工的工业应用报道尚未见诸国内外。本研究的目标是通过糠醛抽提工艺,优化回炼油浆的利用方式,使其能够更加高效地作为催化裂化原料,同时开发高附加值的下游产品,为催化裂化装置带来显著经济效益。


研究方法与实验流程

本次研究分为以下几个主要步骤:

(1)实验原料与试剂的选择
  • 实验原料:来自石油二厂的催化裂化回炼油浆。表1给出了其组成,包含饱和烃(40.62%)、芳香烃(43.36%)和胶质(15.02%)。
  • 溶剂:采用工业糠醛,并蒸取160±1℃馏分以保证纯度。
  • 其他试剂:石油醚、苯、甲苯、氧化铝、乙醇等,用于性质分析和实验参数确认。
(2)实验条件与参数优化

实验重点考察了两项关键变量: 1. 抽提温度的影响:温度设定为60℃、65℃、70℃和75℃,固定剂油比为1.5:1,抽提时间20分钟,沉降时间20分钟。 2. 剂油比(溶剂/油比)的影响:考察0.5:1、1:1、1.5:1和2:1四种剂油比条件,固定抽提温度为65℃,抽提时间和沉降时间均为20分钟。

(3)实验流程

实验采用小试装置,按照预定的温度和剂油比条件进行实验(流程如图1所示)。糠醛与回炼油浆按一定比例混合,通过高效分相沉降获取抽提产物——抽出油(extract oil)和抽余油(raffinate oil)。分别测定抽提过程中两类油的收率及其组成,通过一系列物性和化学分析,全面评估不同变量对抽提效率和产品性质的影响。


实验结果与讨论

(1)温度对抽提效果的影响

实验分析了抽提温度在不同设置下对抽出油、抽余油收率及组成的影响,数据通过图表展示(图2、图3、图4)。结果表明: 1. 随着温度的提高,抽出油的收率提高,同时抽余油的收率下降。 2. 在抽出油中,芳烃和胶质的总含量随着温度提高先增大后减小,拐点出现在65℃附近,说明此温度点对芳烃抽提具有最佳选择性。 3. 在抽余油中,饱和烃含量随着温度升高显著增加,尤其在70℃后该增加趋势变缓。

综合考虑抽提效率和产物质量,实验确定最佳抽提温度为65℃。

(2)剂油比对抽提效果的影响

通过改变剂油比,考察其对抽提效率的影响,数据通过图表(图5、图6、图7)进行展示。结果显示: 1. 随着剂油比从0.5:1逐渐增加到2:1,抽出油收率显著提高,同时抽余油收率下降。 2. 当剂油比小于1.5:1时,抽余油中饱和烃含量变化较小;而在大于1.5:1后,饱和烃含量开始显著增加。 3. 在抽出油的组成中,芳烃加胶质的总百分含量始终大于90%,同时芳烃含量先随剂油比增加而提高,但在1:1后逐渐减小。

结合实验中观察到在较低剂油比条件下两相分层较差的现象,最终优化的剂油比确定为1:1。

(3)综合数据分析

在最佳条件(65℃,剂油比1:1)下: - 抽余油的饱和烃含量由原料油浆的40.62%升至62.16%,其收率为61.36%。 - 抽出油的收率为38.64%,且其中芳烃加胶质总含量超过90%。

根据实验计算,应用本研究提出的工艺方案可使催化裂化装置加工能力相对提高10%以上,同时显著增加轻油收率。


研究结论与意义

  1. 研究确定了纯糠醛作为溶剂处理催化裂化回炼油浆的最佳工艺条件,即抽提温度为65℃,剂油比为1:1。该优化条件不仅提高了抽提效率,还显著改善了产物质量。
  2. 糠醛抽提过程具有条件温和、流程简单的特点,其生产的抽余油可代替回炼油浆作为催化裂化原料使用,从而提高装置加工能力及轻油收率;而抽出油的芳烃含量较高,可开发为橡胶填充油等高附加值产品。
  3. 该工艺的推广应用对炼油工业的经济性和效益提升具有现实指导意义,极具应用价值。

研究亮点

  1. 提供了一种以糠醛为溶剂,通过简单工艺提升催化裂化回炼油浆经济效益的解决方案,适用于广泛工业场景。
  2. 一次性实现了回炼油浆的深加工与高附加值产品的开发,为其他类似油品优化提供了思路。
  3. 数据详实,优化过程具有逻辑连贯性和实操指导意义。

补充内容

作者在文中引用了多篇相关研究文献(参考文献1-8),为本研究的理论基础和方法选择提供了充分支持。例如,以糠醛抽出油综合利用(参考文献7)及糠醛抽提油生产橡胶芳烃油的研究(参考文献8)为背景拓展了研究的应用场景。因此,本研究成果不仅对学术界具有贡献,还为炼油工业的实践应用提供了创新思路。

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