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本论文结合中石化高桥股份公司每年800万吨常减压蒸馏掺炼多种原油的现状,考察不同原油(多元)混炼其拔出率变化及产品分布变化,提出最佳拔出率的表征方法,同时考察活化剂的类型和添加量对于混合原油蒸馏效果的影响,分析活化剂与石油分散体系的作用方式,探讨掺炼蒸馏的胶体特性。
基于动态汽液平衡一次闪蒸试验,详细研究了卡宾达、阿曼和大庆3组掺炼原油不同掺炼比对应拔出率变化。阿曼原油与卡宾达原油掺炼最佳配比为3/7,其总拔出率为70.87%、高出理论值2.85%。马西拉和卡宾达原油最佳掺炼比为:马西拉和卡宾达原油配比3/7,其总拔出率为76.97%、高出理论值3.02%。马西拉和大庆原油最佳掺炼比为:马西拉和大庆原油配比3/7,其总拔出率为67.80%,比理论值增加1.6%。原油优化掺炼工业结果验证表明:实际掺炼效果优于实验室结果。
掺炼原油的粘度、表面张力、密度和凝点与混合油的总拔出率的正增趋势对应着这些性质的负增趋势。掺炼后不同配比拔出率变化幅度大,对应其粘度和表面张力变化幅度大;密度和凝点增减趋势和拔出率的增减趋势成反比但不能直接反映出最佳混合比。原油掺炼较明显影响柴油、蜡油及渣油性质。
在卡宾达和阿曼、卡宾达和马西拉混合油(7/3)常压渣油中分别添加4、5号具有长链和带强极性基团的高分子活化剂,能使轻蜡油(400℃~450℃)的收率增加较多。添加富芳烃糠醛抽出油时,仅在小于350℃的轻油馏分收率有相对较明显的增加。加剂后减压渣油饱和烃含量和胶质含量下降,沥青质含量略有增加,软化点上升,残炭、粘度、密度也都有所增加。添加新型活化剂后的油样饱和烃增加,芳烃、胶质减少,沥青质增加
卡宾达和阿曼混合油(7/3)常压渣油中添加0.005%(w)4号活化剂收率净增值为2.45%(w)。卡宾达和马西拉混合油(7/3)常压渣油中添加0.009%(w)5号活化剂收率净增值为3.78%(w)。
掺炼和加剂后,卡宾达/阿曼(7/3)混合原油总拔出率提高了5.14%。卡宾达/马西拉(7/3)混合原油总拔出率提高了5.58%。
掺炼和活化剂对石油体系的强化机理是胶体结构机理、表面张力机理、阻聚机理和三维网状结构等多种机理共同作用的结果。
3组掺炼油的NMR共同揭示了在最佳掺炼比条件下其胶质含量比理论值低或接近理论值,而最差配比时其胶质含量明显高于理论值。最佳配比掺炼后渣油沥青质含量增加,胶质含量减少。
最佳掺炼比下,渣油变绸、平均分子变小、S和N元素水平增高,渣油沥青沉淀点提前;支化度程度降低,临界胶束浓度提前。渣油胶体颗粒的缔和性增强。v
原油掺炼前后其分子相互作用具有相似性,但掺炼后混合油最佳活化状态下胶质氢键作用减弱,共轭芳香性环系的大小的峰强度也是减弱的。减压渣油沥青质和胶质中大分子芳香环(>4环)是相对稳定的。胶质芳环分布提示了胶质含有一定数量的大分子芳香环(>4环),所以胶质重组分同样会形成缔合胶团。
由关联度灰色系统分析发现,影响最佳活化状态重要因素最先为渣油沥青质、软化点、残碳对比性质3个参数,其次是原油的硫、氮、碳、氢及渣油的碳、氢元素对比性质变化。
论文提出4个掺炼原油拔出率增量的预测回归公式,公式相关系介于0.8620~0.9734之间,收率增值的平均误差均小于等于0.43。