[发明专利]一种加热炉炉管中重质油临界热裂解温度的测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加热炉炉管中重质油临界热裂解温度的测定方法，属于重质油加工领域。

背景技术

随着世界原油资源的劣质化和重质化，尤其是再加上加工重质原油所带来的成本优势，导致全球约有42％的石化炼制企业(美国：约有2/3炼制企业)倾向于提高加工原料中重质原油的比例。加工重质、劣质原油的比重不断增加(占总加工能力的15～20％)，尤其是非常规的委内瑞拉超稠油、哥伦比亚超重油、加拿大油砂沥青(其常压渣油属热稳定性差、高缩合指数的很难加工原料)等原料市场的开拓，重质非常规原油加工比例增长迅速。同时我国炼油年加工能力已达4亿多万吨，其中进口原油已达53％。因而国内炼油厂装置加工的原料日趋多样化、重质化。重质非常规原油和常规原油的化学组成、结构特性差异较大，炼制装置所用原料油的相容性、热稳定性也越来越差，极易在高温加热炉炉管内壁结垢结焦。在掺炼或全加工重质非常规原油时，介质的高结垢结焦倾向严重制约了炼制装置的深度加工能力，尤其是给加热炉的平稳长周期运行带来了巨大的挑战。为更好的加工劣质、重质非常规原油，需要根据这类原料物理特性和反应特性进行针对性的装置设计，以缓和结焦、延长加热炉在线运行周期。

炼制原料在加热炉炉管中是一个物理变化(例如，轻组分挥发)、化学反应(例如，热裂解)掺杂的混合反应多相(气、液、固)体系。体系轻质组分气化程度、液相热解/生焦趋势等物化特性对于炉管中物料的流变特性、传热性质有着至关重要的影响。临界热裂解温度是物料在受热过程中结构中碳键发生热解化学反应的最低温度。它是判断物料气化程度以及物料热解趋势的重要物性数据，其准确性对老旧装置改造以及新型装置的设计至关重要。但是目前通常都通过软件模拟计算获得，缺乏实测数据的支撑，结果可信度存疑，导致装置设计时保留的余量较大，限制了装置精细设计的可能。因此，迫切需要一种定量判断加热炉炉管中重质油临界热裂解温度的方法。

热分析是一种利用热力学参数或物理参数随温度变化的关系进行分析的方法，可以定性/定量地研究样品受热过程中物理变化、热解特性、热解动力学特性以及物理化学能量变化趋势等，可为化学工程放大、优化设计提供定量数据以及判定标准。与其他技术和仪器相比，热分析技术有着以下几点优势：(1)可测的试样范围大；(2)试样用量少。试样用量仅为毫克级别，贵重或者稀少的试样也能进行分析；(3)操作简单，快速；(4)试验条件选择灵活。试样量、升降温速率、气氛以及记录方式等试验条件均可以根据不同的试样灵活选择，使得试验更具有针对性。因此目前一般常采用热分析手段对生物质、煤炭、高分子材料以及石油系碳质大分子等的热解过程进行分析表征。浙江大学能源洁净利用与环境教育部重点实验室就曾以热分析方法对三种生物质的临界裂解温度进行了定量判断。加拿大拉瓦尔大学的Yang和Roy则利用DTA获得了高聚物的临界热解温度。由于受热裂解的生物质和高聚物都为高分子量炭质大分子体系，本身在受热过程中并不发生物理挥发，因而根据受热过程中失重率的变化趋势就能判断出临界裂解温度。但是这种方法对于本身在加热炉炉管中既存在物理挥发，又存在受热裂解的重质油并不适用。一般而言，石油基炭质大分子碳链热解所需的能量(约为300-425kJ/mol)远高于烃类物理挥发所需要的能量(约为10-60kJ/mol)，因而可采用热分析方法结合过程动力学计算表征的方法，通过表征不同馏程标准油在受热过程中的活化能大小和分布情况，建立起区分物理挥发与化学热解的参考体系，进而在此基础上判断重质油在受热过程中的临界热解温度。

发明内容

本发明的目的在于针对现有方法的不足，提供一种加热炉炉管中重质油临界热裂解温度的测定方法，解决重质油受热过程中挥发和热裂解混合存在情况下的临界热解温度判断问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种加热炉炉管中重质油临界热裂解温度的测定方法，包括步骤如下：

(1)任取一种原油，加热蒸馏，将其蒸馏切割成不同馏程的数个馏分段，馏分段不少于四个，500℃以上为一个馏分段，以各馏分段馏分油为测试样品，在热分析测试仪上以相同的实验条件进行线性升温扫描，分别得到油样随温度变化的失重曲线；