氧化沥青装置原料的最佳选择
摘要：近年来，由于重油催化技术的不断发展和成熟，氧化沥青装置所需的原料减压渣油越来越少，因此我们有必要对氧化 沥青的原料进行重新选择。本文对氧化沥青的生产原料减压渣油掺炼重油催化裂化油浆的可行性做了实验室研究，结果表明： 渣油掺兑油浆氧化，不仅可以有效的改善沥青延度，同时也为油浆的合理利用开辟了一条新的途径。
1 减压渣油与催化裂化油浆的比较 重油催化裂化油浆具有与减压渣油相似的性质（比重大、 富含芳烃），而油浆中所含的少量催化剂对氧化沥青的各项 指标无影响，是氧化沥青装置的一种较好原料。 2 试验方案 2.1 原料及性质 原料分别为减压渣油、1 号重油催化油浆和 2 号重油催 化油浆。减压渣油的软化点低、针入度大，表明通过氧化才 能提高针入度及延度。两种油浆中稠环芳香组分的含量均较 高，这部分组分是道路沥青的优质调合组分，将油浆加入到 渣油中氧化，油浆中的这些组分可能会对改善道路沥青的性 质有益。 2.2 试验装置及流程 氧化反应在实验室小型间歇式沥青氧化反应装置上进 行，装置主要由空气分布器、空气预热、空气流量计、氧化 反应釜和温度控制系统组成。空气预热由缠绕在氧化反应釜 上的加热盘管完成，空气流量计为浮子流量计，氧化反应釜 内径 4.9cm，高 32cm，有效体积 600mL。对氧化反应装置的 测试结果表明，适宜的渣油加入量为 400mL 左右。 2.3 试验方法 渣油的氧化是气—液反应过程，先将氧化反应釜预热到 一定温度（200℃左右） ，然后将加热到一定温度的渣油混合 料加入到氧化反应釜中，关闭进油阀，打开排气阀，继续加 热氧化反应釜。当釜内的油料达到预定的反应温度后，以一 定的流量向釜内通入预热的空气，同时氧化反应开始计时， 达到要求的反应时间后，停止通气，由放油阀取样，分别测 定氧化沥青的针入度、软化点、延度等。 2.4 试验结果 2.4.1 减压渣油直接氧化试验结果 为考察渣油掺兑油浆后氧化对氧化沥青的改性作用，在 实验室小型氧化反应装置上对渣油直接氧化反应进行了对 比研究，氧化反应条件与渣油掺兑油浆后氧化的反应条件一 样：氧化温度 220℃和 230℃，风量 8.0L/kg/min。试验结果 表明，渣油在氧化过程中，由于胶质、沥青质等稠环芳烃缩 合为更大的分子，氧化沥青的软化点升高，针入度降低。随 着氧化时间的延长，针入度逐渐降低，软化点逐渐升高。实 际生产中，通过控制氧化的反应时间控制氧化沥青的针入度， 以获得不同规格的产品。对减压渣油，在一定的氧化条件下 氧化沥青可以满足道路沥青的要求。 在220℃、 90min和230℃、 70min 时，氧化沥青的针入度可以满足道路沥青的要求， 25℃ 延度均大于 100cm，但此时氧化沥青 15℃的延度太小。 2.4.2 掺兑 1 号油浆氧化反应试验结果 为改善减压渣油氧化后的延度，在渣油中掺兑一定比例 的油浆后进行氧化反应研究。氧化反应条件为：温度 220℃ 和 230℃，风量 3.0L/min，通过改变氧化反应时间得到不同 针入度的氧化沥青，当减压渣油中掺入一定量的 1 号油浆后 再进行氧化改性时，氧化沥青的性质得到了一定的改善。如 氧化时间都为 60～85min 时，掺兑 10%与 20%油浆的氧化沥青的延度远大于减压渣油直接氧化时的延度；氧化时间为 55min，掺兑 30%油浆的氧化沥青延度远大于减压渣油直接氧 化时的延度；但是当氧化时间过长或所掺兑的油浆过多时， 这一规律并不成立。优良的道路沥青需要形成稳定的胶体体 系，胶体体系的稳定性与沥青的组成有直接的关系。当渣油 中加入过高比例的催化油浆时，因催化油浆中存在相当比例 的饱和分，过多的饱和分有碍于渣油胶体体系的稳定，对改 善氧化沥青的性质会产生不良影响。而氧化反应时间延长对 氧化沥青性质带来的不利影响则因为氧化反应中同时存在 许多其他反应，这些反应是竞争反应，在一定的温度下，反 应时间的延长会对不同的反应产生不同的结果。因此，在氧 化沥青生产中反应温度和反应时间的优化组合，是能否获得 预期结果的一个重要前提条件。 2.4.3 掺兑 2 号油浆氧化反应试验结果 2 号油浆原料性质含有更高比例的芳香分，当其加入到 渣油中进行氧化反应时，氧化沥青的软化点、针入度与氧化 反应时间、油浆加入比例等关系与 1 号油浆掺兑到减压渣油 中氧化时的变化规律一致，即在一定的油浆掺兑比下，随着 氧化反应时间的延长，氧化沥青的软化点提高，针入度降低； 掺兑催化油浆的比例对氧化沥青的影响规律也与大港渣油 掺兑 1 号油浆的结果接近，即提高催化油浆的掺兑比例，在 一定的氧化反应条件下，随着油浆掺兑比的提高，氧化沥青 的软化点降低，对应的针入度增大。 较之掺兑 1 号油浆氧化结果，掺入一定比例的 2 号油浆 后进行氧化，对氧化沥青的性质有更明显的改善，尤其是沥 青的低温延度。在本研究的掺兑比例范围内（10%～30%）， 当氧化沥青的针入度在道路沥青的范围内时，掺兑 2 号油浆 的氧化沥青 15℃延度几乎都大于 150cm，究其原因，主要是 由于 2 号油浆的芳香分含量高达 65.92%，而油浆中的芳香分 含量越高，制备的沥青产品更具有较好的储存稳定性和较优 良的低温延度。 3 两种油浆对道路沥青性质的影响 参照道路沥青产品标准，根据本研究所得的几个试样对 比几组道路沥青的分析结果可知，在渣油中掺兑一定比例的 油浆后氧化获得的道路沥青，其性质均要优于减压渣油直接 氧化得到的氧化沥青，尤其是 15℃延度改善更明显，TFOT 后的性质也优于直接氧化的结果.对比掺兑两种油浆氧化的 结果，掺兑 2 号油浆要优于掺兑 1 号油浆。 结语：在减压渣油日趋紧张的今天，为合理利用有效的 石油资源，并提高氧化沥青装置的经济效益，在减压渣油中 掺炼油浆生产氧化沥青，既解决了原料不足的问题又提高了 经济效益，具有重要的现实意义。因此说，在减压渣油中掺 炼重油催化裂化油浆，是今后氧化沥青装置原料的最佳选择。
1 减压渣油与催化裂化油浆的比较 重油催化裂化油浆具有与减压渣油相似的性质（比重大、 富含芳烃），而油浆中所含的少量催化剂对氧化沥青的各项 指标无影响，是氧化沥青装置的一种较好原料。 2 试验方案 2.1 原料及性质 原料分别为减压渣油、1 号重油催化油浆和 2 号重油催 化油浆。减压渣油的软化点低、针入度大，表明通过氧化才 能提高针入度及延度。两种油浆中稠环芳香组分的含量均较 高，这部分组分是道路沥青的优质调合组分，将油浆加入到 渣油中氧化，油浆中的这些组分可能会对改善道路沥青的性 质有益。 2.2 试验装置及流程 氧化反应在实验室小型间歇式沥青氧化反应装置上进 行，装置主要由空气分布器、空气预热、空气流量计、氧化 反应釜和温度控制系统组成。空气预热由缠绕在氧化反应釜 上的加热盘管完成，空气流量计为浮子流量计，氧化反应釜 内径 4.9cm，高 32cm，有效体积 600mL。对氧化反应装置的 测试结果表明，适宜的渣油加入量为 400mL 左右。 2.3 试验方法 渣油的氧化是气—液反应过程，先将氧化反应釜预热到 一定温度（200℃左右） ，然后将加热到一定温度的渣油混合 料加入到氧化反应釜中，关闭进油阀，打开排气阀，继续加 热氧化反应釜。当釜内的油料达到预定的反应温度后，以一 定的流量向釜内通入预热的空气，同时氧化反应开始计时， 达到要求的反应时间后，停止通气，由放油阀取样，分别测 定氧化沥青的针入度、软化点、延度等。 2.4 试验结果 2.4.1 减压渣油直接氧化试验结果 为考察渣油掺兑油浆后氧化对氧化沥青的改性作用，在 实验室小型氧化反应装置上对渣油直接氧化反应进行了对 比研究，氧化反应条件与渣油掺兑油浆后氧化的反应条件一 样：氧化温度 220℃和 230℃，风量 8.0L/kg/min。试验结果 表明，渣油在氧化过程中，由于胶质、沥青质等稠环芳烃缩 合为更大的分子，氧化沥青的软化点升高，针入度降低。随 着氧化时间的延长，针入度逐渐降低，软化点逐渐升高。实 际生产中，通过控制氧化的反应时间控制氧化沥青的针入度， 以获得不同规格的产品。对减压渣油，在一定的氧化条件下 氧化沥青可以满足道路沥青的要求。 在220℃、 90min和230℃、 70min 时，氧化沥青的针入度可以满足道路沥青的要求， 25℃ 延度均大于 100cm，但此时氧化沥青 15℃的延度太小。 2.4.2 掺兑 1 号油浆氧化反应试验结果 为改善减压渣油氧化后的延度，在渣油中掺兑一定比例 的油浆后进行氧化反应研究。氧化反应条件为：温度 220℃ 和 230℃，风量 3.0L/min，通过改变氧化反应时间得到不同 针入度的氧化沥青，当减压渣油中掺入一定量的 1 号油浆后 再进行氧化改性时，氧化沥青的性质得到了一定的改善。如 氧化时间都为 60～85min 时，掺兑 10%与 20%油浆的氧化沥青的延度远大于减压渣油直接氧化时的延度；氧化时间为 55min，掺兑 30%油浆的氧化沥青延度远大于减压渣油直接氧 化时的延度；但是当氧化时间过长或所掺兑的油浆过多时， 这一规律并不成立。优良的道路沥青需要形成稳定的胶体体 系，胶体体系的稳定性与沥青的组成有直接的关系。当渣油 中加入过高比例的催化油浆时，因催化油浆中存在相当比例 的饱和分，过多的饱和分有碍于渣油胶体体系的稳定，对改 善氧化沥青的性质会产生不良影响。而氧化反应时间延长对 氧化沥青性质带来的不利影响则因为氧化反应中同时存在 许多其他反应，这些反应是竞争反应，在一定的温度下，反 应时间的延长会对不同的反应产生不同的结果。因此，在氧 化沥青生产中反应温度和反应时间的优化组合，是能否获得 预期结果的一个重要前提条件。 2.4.3 掺兑 2 号油浆氧化反应试验结果 2 号油浆原料性质含有更高比例的芳香分，当其加入到 渣油中进行氧化反应时，氧化沥青的软化点、针入度与氧化 反应时间、油浆加入比例等关系与 1 号油浆掺兑到减压渣油 中氧化时的变化规律一致，即在一定的油浆掺兑比下，随着 氧化反应时间的延长，氧化沥青的软化点提高，针入度降低； 掺兑催化油浆的比例对氧化沥青的影响规律也与大港渣油 掺兑 1 号油浆的结果接近，即提高催化油浆的掺兑比例，在 一定的氧化反应条件下，随着油浆掺兑比的提高，氧化沥青 的软化点降低，对应的针入度增大。 较之掺兑 1 号油浆氧化结果，掺入一定比例的 2 号油浆 后进行氧化，对氧化沥青的性质有更明显的改善，尤其是沥 青的低温延度。在本研究的掺兑比例范围内（10%～30%）， 当氧化沥青的针入度在道路沥青的范围内时，掺兑 2 号油浆 的氧化沥青 15℃延度几乎都大于 150cm，究其原因，主要是 由于 2 号油浆的芳香分含量高达 65.92%，而油浆中的芳香分 含量越高，制备的沥青产品更具有较好的储存稳定性和较优 良的低温延度。 3 两种油浆对道路沥青性质的影响 参照道路沥青产品标准，根据本研究所得的几个试样对 比几组道路沥青的分析结果可知，在渣油中掺兑一定比例的 油浆后氧化获得的道路沥青，其性质均要优于减压渣油直接 氧化得到的氧化沥青，尤其是 15℃延度改善更明显，TFOT 后的性质也优于直接氧化的结果.对比掺兑两种油浆氧化的 结果，掺兑 2 号油浆要优于掺兑 1 号油浆。 结语：在减压渣油日趋紧张的今天，为合理利用有效的 石油资源，并提高氧化沥青装置的经济效益，在减压渣油中 掺炼油浆生产氧化沥青，既解决了原料不足的问题又提高了 经济效益，具有重要的现实意义。因此说，在减压渣油中掺 炼重油催化裂化油浆，是今后氧化沥青装置原料的最佳选择。
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