[01653979]超临界轻烃萃取强化分离油浆制备针状焦技术与工业化

该项目针对催化裂化（FCC）油浆性质、组成结构特点,创新性地提出利用超临界流体萃取 “拔头去尾”的新工艺,制备性能优异的针状焦,实现FCC油浆高附加值利用。属于化工强化分离工程学科领域以及高附加值化工新材料制备战略新兴产业,符合国家绿色、环保、循环经济发展理念。 FCC油浆为重油经多次反应仍无法转化为产品的低价值副产物,产率约占5%（据统计我国每年FCC油浆产量约750万吨）。目前油浆大多作为锅炉燃料油或延迟焦化原料,但油浆中含有10-30%的胶质+沥青质以及催化剂粉末和金属等杂质,燃烧或焦化不但产生环境污染等问题,还浪费了宝贵的富含芳烃资源。而我国急需的高功率电极炼钢（较普通电极炼钢可节电30%,并可显著提高钢材质量）用优质针状焦长期以来主要依靠从美国、日本等少数国家进口;同时快速增长的锂离子电池负极材料正成为新的重大需求,也面临产品缺口大、受制于人的被动局面。其原因除针状焦生产技术工艺难度高以外,根本核心问题是无法获得满足优质针状焦生产要求的高品质原料! 自2004年开始,中国石油大学（北京）围绕超临界流体萃取分离重质油技术进行了系统的研究： （1）揭示了重油-轻烃高压相平衡的基本热力学特征,确定了此类复杂体系的相态类型,发现了相态（均相-液液两相-超临界流体及液体两相）之间的转变规律,提出了选取超临界萃取分离重质油工艺的预混合条件和萃取条件范围的判据。 （2）开发出分段部分逆流超临界连续萃取分离工艺技术。研究了高黏度重质油与轻烃溶剂混合传递工程基础,发现高压下含溶剂萃余相的黏度低于萃余物3～4个数量级,实现了萃余相连续逆流萃取,获得高萃取收率和较高的选择性。提出萃取相引入超临界溶剂,实现倒退冷凝产生内回流,提高萃取选择性,并确定了专用装备和内构件结构。 （3）定量认识了超临界轻烃中重油溶解度规律,确定了在高压下超（近）临界状态直接回收溶剂的条件判据,不需降压即可回收85%以上的循环溶剂,大幅度降低了溶剂回收装备的复杂性,显著降低能耗。 （4）获得油浆超临界分离优化工艺参数及其与分离产物收率性质规律深化认识,建立了萃取过程的状态方程模型,并在100吨级中试装置上成功放大!指导编制了工艺包,设计并建成2套20万吨/年工业装置,一次开车成功! 山东益大新材料有限公司20万吨/年油浆超临界连续萃取装置于2014年5月20日投产至今运行4年,装置运行平稳,达到国家安全、环保、节能减排等有关法规、规范及标准要求,能耗、剂耗指标优于工程设计水平;在原料性质波动较大情况下,确保针状焦原料收率和富芳烃组成结构特点,且完全脱除沥青质、灰分与金属等非理想组分。与焦化技术集成创新,已生产出5万多吨高质量针状焦产品用于负极材料及电极两个领域,得到下游客户的高度认可,客户评价“与国际最高水平的菲利普66针状焦相当”。超临界连续分离油浆“拔头去尾”技术得到的副产品催化原料和沥青调和组分,可分别生产汽油、柴油以及高等级道路沥青等产品,实现了“变废为宝、循环利用”,产品方案合理。 超临界连续分离油浆制备高性能针状焦,属于原创技术。专家鉴定认为：“大规模超临界连续分离油浆制备高性能针状焦技术处于国际领先水平”。本技术已获国际发明专利6件,中国发明专利5件,发表论文30余篇。