一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法和装置。该方法采用具有内部相互导通的裂解段和气化段的耦合反应器：使重油原料和加氢催化剂进入耦合反应器上部的裂解段内，重油原料与焦粉接触发生临氢加压催化裂解反应，生成轻质油气和焦炭；焦炭被焦粉携带进入耦合反应器下部的气化段内，发生气化反应生成合成气；再生焦粉返回裂解段；合成气进入裂解段与轻质油气合并进入气固分离器，顺序进行一级气固分离和二级气固分离，依次分离出一级固体颗粒和二级固体颗粒并收取净化油气产物，一级固体颗粒返回裂解段；二级固体颗粒返回气化段；对净化油气产物实施油气分馏，收取轻质油产物和合成气产物。该方法能够提高轻质油的收率和品质。

【技术实现步骤摘要】
一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法和装置
本专利技术涉及重油轻质化加工技术，尤其涉及一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法和装置。
技术介绍
重油是原油经分馏提取汽油、煤油、柴油后剩下的残余物；此外，地层中也有丰富的重油资源。重油具有组分重、氢碳比低等特点，通常还具有较高含量的硫、氮、重金属以及高残炭值。随着原油开采不断进行，原油的重质化和劣质化问题越来越严重，加之环保法规日益严格，如何对重油进行轻质化加工，将重油转化为汽油、柴油、液化气等合格清洁油品，是目前石油加工企业所面临的主要挑战。现阶段，重油的加工路线大致可分为加氢和脱碳两种。其中，加氢处理是通过重油与氢气反应而提高氢碳比。由于重油残炭值、重金属与杂原子含量都较高，直接采用加氢裂化方式，往往需要大量氢气，且多需高压以及高效催化剂，工艺实现难度相对较高。并且由于重油具有较低的氢碳比，重油轻质化过程中氢气缺乏的问题往往更加突出。脱碳加工总体上是对原料中碳氢资源在产物中的重新分配。目前国内外较为常用的脱碳技术主要有催化裂化和延迟焦化工艺。其中采用催化裂化工艺通常会造成催化剂快速积炭或者中毒失活，并且重油催化裂化过程中生焦量较大，若采用传统的烧焦方式进行催化剂再生，往往需要大量外置取热，同时在一定程度上也是对碳资源的极大浪费。延迟焦化工艺过程中由于不涉及催化剂，因此具有更强的原料适应性。但是延迟焦化工艺副产大量的固体焦，而最新出台的环保要求对硫含量>3％的高硫焦采取限制出厂措施，因此限制了延迟焦化工艺的应用。鉴于上述加氢和脱碳的优缺点，将重油首先裂解为轻质油品，然后对轻质油品进行加氢处理以获得合格产品，成为众多石油加工企业的选择。CN1504404A公开了一种炼油与气化相结合的工艺方法。石油烃首先与焦炭转移剂在反应器内接触反应，油气进入后续产品分离系统，积炭的焦炭转移剂送至气化炉，与水蒸气和含氧气体等反应生成合成气，并实现积炭的焦炭转移剂的再生。再生后的焦炭转移剂返回裂解段内循环使用。本专利技术实现了炼油与气化两个工艺过程的结合，工艺流程接近催化裂化过程，采用焦炭气化过程代替传统的烧焦再生过程。CN102234534A公开了一种加工劣质重油的方法，该方法选用低活性接触剂首先进行重油裂解反应，反应后的积碳接触剂输送到气化段不同反应区进行燃烧或气化再生，分别获得不同焦炭含量的半再生剂与二次再生剂，反应器内的多段再生反应一定程度上增加了工艺的操作难度。CN102115675A公开了一种重油轻质化加工方法及装置。原料油首先在热裂化反应器内与固体热载体进行反应获得轻质油气产物。重质焦炭附着在固体热载体表面经返料阀进入燃烧(气化)反应器去除表面焦炭，再生后高温固体热载体经过分配阀部分返回热裂化反应器用作反应床料。CN102965138A公开了一种重油双反应管半焦循环床热解气化耦合工艺，提出采用下行反应管用于重油裂解得到轻质油气产物。结焦后半焦进入提升管气化反应器与氧化剂和水蒸气发生气化反应生成合成气，反应后的高温半焦流入返料器继续进行循环，提供重油反应所需热量。以上方法中主要是通过重油裂解与焦炭气化或燃烧，实现重油轻质化而获得油气、合成气等产物，但是采用以上方法，轻质油产物收率和品质都较低。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术提供一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法，能够提高轻质油产物的收率和品质。本专利技术还提供一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的装置，用于实施上述方法，以提高轻质油产物的收率和品质。为实现上述目的，本专利技术的第一个方面是提供一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法，采用具有内部相互导通的裂解段和气化段的耦合反应器作为反应器，该方法包括如下步骤：使重油原料和加氢催化剂进入耦合反应器上部的裂解段内，在临氢条件下，使重油原料与流化焦粉接触并在加氢催化剂的催化下发生加压催化裂解反应，生成轻质油气和焦炭；焦炭被焦粉携带下行进入耦合反应器下部的气化段内，与气化剂发生气化反应，生成合成气并实现焦粉再生；得到的再生焦粉返回到裂解段内；合成气在耦合反应器内上行进入裂解段，与所述轻质油气合并引出耦合反应器进入气固分离器；轻质油气和合成气在气固分离器顺序进行一级气固分离和二级气固分离，依次分离出一级固体颗粒和二级固体颗粒并收取净化油气产物，将一级固体颗粒返回裂解段，形成一级循环；将二级固体颗粒返回气化段进行气化反应，形成二级循环；对净化油气产物实施油气分馏，收取轻质油产物和合成气产物。根据本专利技术提供的技术方案，重油原料和加氢催化剂进入耦合反应器上部的裂解段内，与流化状态的焦粉接触，发生临氢加压催化裂解反应，得到轻质油气和焦炭。焦炭附着在焦粉表面，生焦后的焦粉除了部分上行离开裂解段之外，相对较大粒径的生焦焦粉(可能夹带少量加氢催化剂)由于重力作用下行进入气化段或被输运至气化段内进行气化反应，得到合成气的同时实现了焦粉的再生。再生焦粉返回裂解段内循环利用，作为反应床料并提供临氢加压催化裂解反应所需的部分热量。合成气在耦合反应器内上行进入裂解段内，一方面提供临氢加压催化裂解反应所需热量并助于实现裂解段内焦粉的流化，另一方面，合成气中富含的氢气等活性组分，可以为重油裂解提供所需的富氢反应气氛，在高温加压以及加氢催化剂存在的条件下，能够与新生成的高活性轻质油气相互作用，抑制重油裂解过程中的生焦反应，提高轻质油产物的收率及品质。进入裂解段内的合成气并入轻质油气(合成气与轻质油气统称为高温油气)，高温油气携带着相对较小粒径的焦粉颗粒以及加氢催化剂颗粒上行并被引出耦合反应器后进入气固分离器。具体地，高温油气在气固分离器经历了两级气固分离，在一级气固分离过程去除其中携带的粗颗粒，即分离出一级固体颗粒；在二级气固分离过程中去除其中携带的细颗粒，即分离出二级固体颗粒。其中一级固体颗粒的粒径相对较大，返回裂解段，形成裂解段固体颗粒的一级循环，该一级固体颗粒可作为反应床料，提供气固反应所需场所以及裂解过程所需的部分热量；二级固体颗粒的粒径相对较小，返回到气化段内能够快速进行气化再生而转化为合成气和再生焦粉。从气固分离器收集得到的净化油气产物可进一步通过气液分馏塔与油气吸收稳定塔等系统，分别获得合成气、干气、液化气等气体产物以及轻质油产物。当然，所得轻质油产物可以进一步切割分离得到不同馏程组分的液体产物，合成气可作为炼厂氢气来源；重油可以与重油原料混合进行回炼加工。因此，本专利技术通过将裂解段与气化段集成在同一个耦合反应器内，重油裂解生焦作为气化段的反应原料，在气化段内气化反应生成高品质的合成气并实现焦粉再生，再生的焦粉返回到裂解段内循环利用并提供部分热量，而高品质的合成气上行进入裂解段内，不仅能够提供热量，而且既可以为重油的轻质化反应提供原料，用于油品的加氢提质反应，又为重油裂解反应提供临氢气氛，再配合以加氢催化剂，能够抑制重油裂解过程中的生焦反应，提高重油原料的轻质化深度，从而使轻质油产品的收率和品质都得以提升。因此，本专利技术提供的重油临氢加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法，其特征在于，采用具有内部相互导通的裂解段和气化段的耦合反应器作为反应器，所述方法包括如下步骤：/n使重油原料和加氢催化剂进入所述耦合反应器上部的所述裂解段内，在临氢条件下，使重油原料与流化焦粉接触并在加氢催化剂的催化下发生加压催化裂解反应，生成轻质油气和焦炭；/n所述焦炭被焦粉携带下行进入所述耦合反应器下部的所述气化段内，与气化剂发生气化反应，生成合成气并实现焦粉再生；得到的再生焦粉返回到裂解段内；所述合成气在耦合反应器内上行进入所述裂解段，与所述轻质油气合并引出耦合反应器进入气固分离器；/n所述轻质油气和所述合成气在所述气固分离器顺序进行一级气固分离和二级气固分离，依次分离出一级固体颗粒和二级固体颗粒并收取净化油气产物，将所述一级固体颗粒返回所述裂解段，形成一级循环；将所述二级固体颗粒返回所述气化段进行气化反应，形成二级循环；/n对所述净化油气产物实施油气分馏，收取轻质油产物和合成气产物。/n

【技术特征摘要】
1.一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法，其特征在于，采用具有内部相互导通的裂解段和气化段的耦合反应器作为反应器，所述方法包括如下步骤：
使重油原料和加氢催化剂进入所述耦合反应器上部的所述裂解段内，在临氢条件下，使重油原料与流化焦粉接触并在加氢催化剂的催化下发生加压催化裂解反应，生成轻质油气和焦炭；
所述焦炭被焦粉携带下行进入所述耦合反应器下部的所述气化段内，与气化剂发生气化反应，生成合成气并实现焦粉再生；得到的再生焦粉返回到裂解段内；所述合成气在耦合反应器内上行进入所述裂解段，与所述轻质油气合并引出耦合反应器进入气固分离器；
所述轻质油气和所述合成气在所述气固分离器顺序进行一级气固分离和二级气固分离，依次分离出一级固体颗粒和二级固体颗粒并收取净化油气产物，将所述一级固体颗粒返回所述裂解段，形成一级循环；将所述二级固体颗粒返回所述气化段进行气化反应，形成二级循环；
对所述净化油气产物实施油气分馏，收取轻质油产物和合成气产物。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加氢催化剂的进料方式选自以下方式中的至少一种：
所述加氢催化剂与所述重油原料混合后共同进入所述裂解段内；
所述加氢催化剂伴随着所述一级固体颗粒进入所述裂解段内；
所述加氢催化剂独立地进入所述裂解段内。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述重油原料的康氏残炭值不低于8wt％。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦粉的粒径范围为10～500μm；和/或，所述焦粉与所述加氢催化剂的质量比为1：0.01～0.3。


5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述一级固体颗粒的粒径大于20μm，所述二级固体颗粒的粒径小于50μm。


6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述重油原料预热至220～300℃后再进入...

【专利技术属性】
技术研发人员：高金森，李大鹏，张玉明，蓝兴英，王明峰，高亚男，黄勇，姚晓虹，王汝成，黄传峰，杨会民，石孝刚，王成秀，蒋中山，任健，孔少亮，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，南京中汇能源科技研发中心，
类型：发明
国别省市：北京;11