梯级分离技术为我校国家重质油重点实验室自主研发的溶剂脱沥青技术,在继承传统溶剂脱沥青技术高液收,低运行成本的优势同时,利用超临界状态下溶剂性质随萃取体系温度、压力显著变化的特点,相较传统溶剂脱沥青工艺,能够大幅提高传质效率,灵活控制产物质量,降低溶剂回收功耗。本论文以加拿大油砂沥青减压渣油为原料,正戊烷为溶剂,在自行设计的逆流萃取塔上进行溶剂脱沥青实验,详细考察了流动形式,温度,压力,温差,剂油比对脱沥青油和脱油沥青性质与收率的影响。结果表明,在萃取体系温度为160°C,压力为5 MPa的情况下,采取逆流萃取的流动形式,可以在较低剂油比2.5下获得与原有工艺剂油比为4.0时相近的脱沥青油收率与性质,显著降低了剂油比与回收能耗。在最佳操作条件:压力5 MPa,塔顶温度170°C,塔底温度150°C,剂油比2.5,主副溶剂比2.25:0.25下,脱沥青油收率为64.2 wt%,其中残炭脱除率为47.9wt%,金属镍脱除率为76.95 wt%,金属钒脱除率为79.51 wt%,硫脱除率为47.12wt%,氮脱除率为55.81 wt%。使用Aspen Plus流程模拟软件对本实验进行模拟,进料使用模拟蒸馏数据输入得到虚拟组分,热力学方法选择PSRK。模拟结果表明,脱沥青油及脱油沥青产物收率的模拟值与实际值误差最大不超过6.1 wt%,较为良好的反映了整个过程的实际生产情况,同时根据现有模拟能耗分析得到,影响工艺能耗高低的关键是剂油比的选择,并对2.5,3.5,5.0,8.0四种剂油比进行收率与能耗的关系分析,可以作为实际生产中经济性判断依据。