重质油的高效加工利用一直是炼油工业的主题,渣油溶剂脱沥青工艺流程简单、能耗低,可得到质量较好的脱沥青油,其可作为二次加工的原料,但产生的软化点较高的硬沥青难以利用,同时存在着沥青排放过程中溶剂难以回收等问题。基于此,开发了重油梯级分离耦合流化热转化工艺技术,对含溶剂的萃余沥青相直接进行流化热转化,并从梯级分离行为与分离产物性质和溶剂选择之间的关系、后续加工效果评价、耦合工艺操作条件(梯级分离条件和流化热转化条件两部分)和原料组成对耦合工艺效果的影响等方面着手进行了深入的研究和探讨。以大港减压渣油(DGVR)为原料,分别以正丁烷和异丁烷为溶剂,在萃取温度90~120℃、压力4~6 MPa和溶剂比3~5(m/m)的范围内,研究了大港减渣梯级分离能力及梯级分离操作条件(温度、压力、溶剂比及溶剂组成)对分离产物收率和性质,如DAO密度、黏度、分子量、残炭、族组成以及DOA密度、残炭、族组成、软化点等的影响。对比了异丁烷和正丁烷两种溶剂的萃取选择性,发现异丁烷为溶剂时所得DAO具有更好的催化裂化反应性能。采用固定床催化裂化装置,用LDO-70催化剂,在典型催化裂化反应条件下,对异丁烷萃取DAO进行催化裂化反应性能的考察,获得DAO催化裂化产物收率与原料性质和组成,如残炭、H/C原子比、胶质和沥青质含量等的对应关系。发现DAO裂化反应性能优良,其收率在40~64%之间,催化裂化反应转化率接近90%,裂化产物以汽油为主,轻油收率达到70%,总液收率可达86%。对异丁烷溶剂萃余收率在36~69%的DOA和正丁烷溶剂萃余收率在28~51%的DOA,在520℃和60 min条件下进行焦化反应性能评价,获得焦化反应产物收率及分布与DOA收率和性质间的关系。发现随DOA收率增加,焦化液体收率增加,焦化气体及焦炭收率降低,其中柴油和蜡油(>350℃馏分油)收率显著提高(蜡油和柴油收率远高于汽油)。相同反应条件下,异丁烷DOA釜式焦化生焦量较正丁烷DOA少,液体及其各馏分油收率均较高,说明异丁烷为溶剂对耦合热转化也有利。并在500~540℃和40~80 min范围考察了反应条件对DOA焦化反应性能的影响,为耦合工艺流化热转化单元反应条件的选取提供了参考。采用连续式重油梯级分离耦合流化热转化装置,进行大港减压渣油梯级分离耦合流化热转化工艺的系统研究。获得耦合工艺分离单元工艺条件对耦合流化热转化产物收率及其液体产物性质组成的影响规律,发现萃取温度对耦合产物分布及性质组成的影响更为显著,为分离单元主要影响因素。考察了耦合工艺流化热转化单元的反应条件如温度、流化介质流速和热载体/沥青质量比等对耦合流化热转化产物收率及其液体产物性质组成的影响规律。并采用高分辨质谱研究了耦合热转化液体含氮杂原子化合物分子层次组成特点,采用气相色谱和质谱分析了耦合流化热转化汽油、柴油及蜡油的烃族组成。对比不同溶剂耦合工艺效果,相对正丁烷溶剂,以异丁烷作为溶剂时耦合热转化液体及蜡油收率较高,汽柴油收率较低,生焦量较低,液体残炭、密度、分子量及硫、氮含量等均较高,芳香环系缩合度较高。在萃取温度100℃、系统压力5 MPa、溶剂比4和热转化温度520℃、流化介质流速4 g/min、热载体/沥青质量比1:3的条件下,以大港减渣、华锦巴西减渣和大庆油浆为原料,对不同原料耦合工艺的效果差异进行系统对比,认识了DOA芳香分含量及类型与耦合流化热转化液体产物性质的相关性。对比延迟焦化,大港减渣梯级分离耦合流化热转化工艺总液体收率提高了7个百分点,轻油收率提高了10个百分点;对比减渣流化热转化,其总液体收率提高了14个百分点。