[发明专利]预测可由原油得到的渣油的物理性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及预测可通过蒸馏由原油得到的渣油的物理性能的方法。

背景技术

沥青(bitumen)是烃和烃衍生物的复杂混合物，包括脂肪族、脂环族和芳香族化合物。它是道路建设中的一种重要成分，并且还被用于盖屋顶、防水、粘合和密封。已经在自然界中发现沥青，但是它通常作为原油精炼产物而得到。在所述精炼工艺的第一步中，对原油进行常压蒸馏。由原油得到的馏分按照它们的沸点分离。最重的馏分是高分子量烃的复杂混合物，并且被称为久沸残渣。所述久沸残渣被在真空蒸馏塔中在减压下蒸馏，产生瓦斯油、馏出液和浓缩残油。所述浓缩残油可以被用于生产各种牌号的沥青。

沥青必须满足各种质量规格，然后才可以在市场上销售。可以通过沥青样品的实验室制备评估原油，以确保可由所述原油得到的沥青是可销售的。沥青样品的实验室制备是缓慢和费力的过程，要求将很大的原油样品送到实验室。本发明人试图提供一种更简单的方法，通过该方法可以估计原油用于沥青生产的适宜性。

发明概述

因此，本发明提供了一种预测可通过蒸馏工艺由原油得到的渣油的物理性能的方法，其中所述蒸馏工艺过程中的条件由一种工艺参数代表，所述方法包括以下步骤：

a)使用光谱技术来获得所述原油的光谱；和

b)应用基于所述光谱、所述物理性能和所述工艺参数间的关系的预测模型，其中所述关系通过如下方法确定：

i)选择一组原油，

ii)使用所述光谱技术来获得所述一组原油的一组光谱，

iii)通过蒸馏工艺由所述一组原油获得一组渣油，其中工艺条件是变化的；并记录代表所述工艺条件的一组工艺参数，

iv)测定所述一组渣油的一组物理性能，和

v)通过统计分析将所述一组光谱与所述一组物理性能和所述一组工艺参数相关联。

发明详述

本发明人开发了一种方法，其中原油样品的简单的光谱分析可以被用于预测渣油的性能。优选地，所述方法被用于预测可由原油通过常压蒸馏和真空蒸馏工艺获得的浓缩残油的物理性能。通过预测所述渣油，特别是浓缩残油的性能，可以估计原油是否适合于生产可销售的沥青。本发明的方法比其中在实验室中由原油样品制备沥青样品的已知方法显著更快和更便宜。

在本发明中使用的预测模型基于一组原油的光谱、由该组原油获得的渣油的物理性能和用于获得所述渣油的工艺的代表性参数的统计分析。

EP 859 952描述了通过测量原油渣油或沥青材料的近红外光谱并应用预测模型来预测所述原油渣油或沥青材料的物理性能的方法。与本发明不同，该方法不能通过原油的分析来预测性能。代之地，由原油获得渣油或沥青材料，并且使用所述渣油或沥青材料的光谱分析来预测所述渣油或沥青材料的性能。

US 6,477,516描述了通过测量烃样品的核磁共振谱、从所述光谱提取一个量和将所述提取的量应用于神经网络来预测所述烃的参数的方法。该专利讨论了沥青(asphalt)性能如形变敏感性和针入度等级的预测(美国术语被使用，因此所述术语沥青(asphalt)等价于本说明书中使用的术语沥青(bitumen))。但是，该专利没有公开预测模型可以包括用于获得渣油的工艺的代表性工艺参数。

EP 304232描述了通过测量烃的近红外光谱并应用相关性来在烃转化或分离方法中预测产品性能和/或产品收率的方法。该专利没有公开预测模型可以包括用于获得渣油的工艺的代表性工艺参数。

可被用于分析原油和获取光谱的光谱技术是本领域技术人员已知的。用于获取光谱的光谱技术优选是红外光谱、近红外光谱、¹H核磁共振光谱或¹³C核磁共振光谱。更优选地，所述技术是红外光谱或近红外光谱。最优选地，所述技术是红外光谱。因为原油中的挥发性组分在光谱测定过程中可能蒸发，优选在测定过程中将原油样品包含在密闭的样品池中。对于核磁共振光谱来说，优选将原油溶解在氘代溶剂如CDCl₃中，例如约50mg原油溶解在0.5ml CDCl₃中。

被预测的渣油的物理性能优选是密度、粘度、针入度或软化点。最优选地，所述物理性能是密度或粘度。密度通常按照ASTM D70标准在25℃测定。粘度通常按照ASTM D445标准在100℃，135℃或150℃测定。针入度通常按照ASTM D5标准在25℃测定。软化点通常按照ASTMD36标准使用环球法试验测定。通过预测这些物理性能中的一种或多种，技术人员可以评估原油是否适合于生产可以被用于制备商业上可接受的沥青的浓缩残油。