一种重油轻质化加工方法及装置，原料油通过供料系统引入热裂化反应室，与来自燃烧/气化反应器的高温固体热载体混合、流化换热和在固体热载体表面进行热裂化反应；热裂化反应生成的裂化气和轻质组分产物由流化介质气体汽提后导向产物出口，附着石油焦的固体热载体经返料阀进入燃烧/气化反应器，通入氧化/气化流化气体使得石油焦炭在流化提升过程中实现燃烧/气化反应；反应产物和固体热载体由气固分离器分离后，烟气/气化气进入换热器实现余热回收后导向产物出口，固体热载体经分配阀分配分别进入热裂化反应器和燃烧/气化反应器循环使用，收集的飞灰可进一步加工利用，由此实现了重油完全高值转化利用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于重油或煤、生物质热解油加工和高值化利用的能源化工领域；特别涉及一种重质或劣质的原油、稠油、减压渣油、热解焦油、循环油、澄清油、浙青、油砂、油石和油页岩等原料油的轻质化加工方法及装置，具体说是一种重油的热裂化和焦炭燃烧气化耦合的轻质化加工方法及装置。
技术介绍
社会经济的快速发展对燃料油、气资源的需求量急剧增大，而原油的可采储量正逐年下降，其重质化和劣质化程度逐步加深。因此，提高原油尤其是重质原油的深加工利用，对于缓减油气资源短缺现状具有积极意义。从我国石油炼制的原料油特性分析，重质原油产量逐年增大，品质逐渐下降。进口原油中以中东含硫或高硫原油、委内瑞拉稠油和哈萨克斯坦含硫原油占主要部分，加拿大油砂浙青也是潜在的进口原油资源，均属于含硫的重质原油。概括而言，我国原料油的重质油所占的比重增加，原油中残炭、硫、氮和金属含量增多，这必将对已有的石油炼制工艺技术提出更加苛刻的要求。通常来讲，重油的轻质化是在一定条件下渣油大分子或高分子碳、氢元素的重新分配，形成分子量相对较小、氢碳比较高的轻质组份的工艺过程，主要包括加氢和脱碳两大类技术手段。重油加氢反应较汽柴油加氢具有更加苛刻的工艺条件才能实现，其设备投资巨大，工业化应用进度缓慢。重油的脱碳工艺工业应用成熟，其中催化裂化和延迟焦化是重油经脱碳而轻质化的主要工艺技术。催化裂化对原料油要求相对苛刻，重质油较高的残炭值和含有的Ni、V等金属均能导致催化裂化催化剂严重积碳失活甚至是永久性失活，所以， 催化裂化对上述原料油的适应性较差。相对而言，延迟焦化对含硫、氮、金属和残炭值高的重质原料油适应能力更强，具有更好的适用性。值得注意的是含硫原料油延迟焦化将副产含硫甚至是高硫石油焦，其实用价值较低。目前只有部分延迟焦化工艺生产的石油焦可作用冶金电极或其他功能材料，含硫石油焦需要高温煅烧加工后才可提高其品质，而大多数含硫石油焦均作为锅炉燃料，其价格低廉，整体经济性较差。相对于国内广泛采用的延迟焦化进行重油深度加工而言，国外在重油深度热加工方面具有更加灵活多样的工艺模式，如美国埃克森工程公司从上世纪五十年代相继公开了多个有关渣油流化焦化的工艺技术，实现了重油轻质化的连续生产，不需要外置加热炉，依靠热裂化反应中产生的焦炭燃烧供热，避免了已有焦化工艺中加热炉管的结焦问题；并且该工艺的重油裂解速率明显加快，焦炭和残炭的比值显著降低，可获得更多低沸点轻质馏分油产物，在美国和加拿大等国建有多套工业化装置。其缺陷是该工艺过程中产生的粉状石油焦的利用受到限制进入七十年代中后期，随着对环境污染的关注日益突出，流化焦化的烧焦过程中硫氧化物、氮氧化物的排放和副产粉状石油焦的高值化应用问题，逐渐限制了流化焦化工艺的发展。为了解决上述问题，埃克森工程公司又开发了流化焦化和石油焦气化的联合工艺(即灵活焦化)，随后在日本、美国和委内瑞拉等国建成工业化生产装置；该工艺技术拓宽了原料油的适用性，副产石油焦得到更为合理的利用，但装置的工艺流程较复杂，控制难度大，增大了设备投入，石油焦气化所得燃气的热值低，其应用没能得到持续快速发展。近年来，国内在重油热转化的流化床反应工艺方面正逐渐引起研究者的关注。专利技术CN 1600831公布了一种重油固体热载体循环裂解和气化技术，该技术中重油首先经预热后和高温热载体在下行床混合并完成热解，产生的含焦热载体先经上行提升管部分烧焦升温，剩余的含焦高温热载体导入气化反应器并鼓入高温蒸汽进行气化反应，反应后的高温热载体重新和重油下行混合热解，进入下一个循环。该工艺将热裂化反应器和汽提器独立开来，燃烧和气化步骤分开进行，设置了多个反应器，增加了操作难度。中国石化石油化工科学研究院的专利CN101451073公开的一种热裂解与气化联合加工重质油的方法， 采用床内循环的方式，通过调整反应器不同部位的直径将整个反应系统自上而下分成气固分离区、热解区和气化区。重质原料油由反应器的气固分离区底部喷入，和反应器底部完成气化反应的高温热烟气和部分焦炭颗粒热交换并进行热解反应，产生的热解轻质组份和上升气流一起经气固分离后导出，热裂解重质组份形成的焦炭和气固分离的固体焦粉落入气化区进行气化，由此实现了重质油的完全转化，但在同一个反应器内同时完成热裂化和气化反应，反应系统中需要供入氧气，这在装置实际操作运行中的控制难度大，危险性高。中国石油大学在油砂和油页岩等非常规重质原料油的加工方面提出了一种直接流化床焦化的技术(CN 101358136)，该技术直接将油砂等含固体成分的原料油供入焦化反应器，经焦化反应器内来自烧焦后的高温热载体换热升温后完成焦化反应，反应油气汽提后进入分离和稳定系统，附着焦炭的热载体输送到烧焦器燃烧焦炭，为反应系统提供热量。产生的高温热载体部分循环利用到焦化反应器，另一部分排出系统，维持装置内固体热载体的总量平衡，该工艺只适合于非常规的固相原料油的加工过程，而且，在烧焦的热量匹配上具有局限性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种重油轻质化加工方法及装置；该重油轻质化加工方法及装置为重油的热裂化和焦炭燃烧/气化耦合的轻质化加工方法及装置。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下本专利技术提供的重油轻质化加工方法，其步骤如下(1)首先将原料油通过原料油供料器引入热裂化反应室；所述的原料油为常压渣油、减压渣油、重质原油、劣质原油、稠油、热解焦油、循环油、澄清油、浙青或它们的任意混合物；所述的原料油或者为油砂、油石或油页岩；(2)进入热裂化反应室的原料油与来自提升管式燃烧/气化反应器的固体热载体在流化状态下完成热量交换，达到350 800°C，同时在固体热载体表面进行原料油的热裂化反应；(3)所进行的热裂化反应达到平衡后的气相裂化气产物和轻质组分以气态形式存在，并通过由热裂化反应室底部进入的第一流化介质气体携带由所述热裂化反应室顶部的热烈化产物出口导出；附着于固体热载体表面的重质石油焦和部分轻质组分进入与所述热裂化反应室相通的汽提室，在汽提室底部进入的汽提气作用下轻质组分由所述汽提室顶部热裂化产物出口导出，附着于固体热载体表面的重质石油焦再进入与所述汽提室相连通的返料室；进入返料室的附着石油焦炭的固体热载体通过带有返料阀的返料器进入提升管式燃烧/气化反应器；(4)在提升管式燃烧/气化反应器中，附着石油焦炭的固体热载体在由提升管式燃烧/气化反应器底部进入的氧化气体作用下进行氧化燃烧；或在由提升管式燃烧/气化反应器底部进入的富氧气化气体作用下进行气化反应；所述提升管式燃烧/气化反应器内的温度为800 1200°C ；(5)步骤(4)所述的氧化燃烧或气化反应的气相产物和固体热载体一起进入一级气固分离器进行气固分离，之后固体热载体进入热裂化反应器进行下一个循环；夹带灰分的气相产物进入二级气固分离器，实现灰分和气相产物的分离，并将分离的气相产物经换热器回收余热后导向出口；所述的固体热载体为粒径0. 02 5mm的石英砂、氧化铝微球、硅胶微球、硅铝微球、催化裂化废催化剂、石灰石或粘土。所述汽提气为氮气、水蒸汽或热裂化反应干气；所述通入提升管式燃烧/气化反应器1内的氧化气体和富氧气化气体均为空气、 氧气、过热水蒸汽、二氧化碳或含氧水蒸汽混合气体。本专利技术提供的重油轻质化加工装置，其包括下本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种重油轻质化加工方法，其步骤如下：（１）首先将原料油通过原料油供料器引入热裂化反应室；所述的原料油为常压渣油、减压渣油、重质原油、劣质原油、稠油、热解焦油、循环油、澄清油、沥青或它们的任意混合物；所述的原料油或者为油砂、油石或油页岩；（２）进入热裂化反应室的原料油与来自提升管式燃烧／气化反应器的固体热载体在流化状态下完成热量交换，达到３５０～８００℃，同时在固体热载体表面进行原料油的热裂化反应；（３）所进行的热裂化反应达到平衡后的气相裂化气产物和轻质组分以气态形式存在，并通过由热裂化反应室底部进入的第一流化介质气体携带从所述热裂化反应室顶部的热烈化产物出口导出；附着于固体热载体表面的重质石油焦和部分轻质组分进入与所述热裂化反应室相通的汽提室，在汽提室底部进入的汽提气作用下轻质组分从所述汽提室顶部热裂化产物出口导出；附着于固体热载体表面的重质石油焦再进入与所述汽提室相连通的返料室；进入返料室的附着石油焦炭的固体热载体通过带有返料阀的返料器进入提升管式燃烧／气化反应器；（４）在提升管式燃烧／气化反应器中，附着石油焦炭的固体热载体在由提升管式燃烧／气化反应器底部进入的氧化气体作用下进行氧化燃烧；或在由提升管式燃烧／气化反应器底部进入的富氧气化气体作用下进行气化反应；所述提升管式燃烧／气化反应器内的温度为８００～１２００℃；（５）步骤（４）所述的氧化燃烧或气化反应的气相产物和固体热载体一起进入一级气固分离器进行气固分离，之后固体热载体进入热裂化反应器进行下一个循环；夹带灰分的气相产物进入二级气固分离器，实现灰分和气相产物的分离，并将分离的气相产物经换热器回收余热后导向出口。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李强，汪印，张玉明，董利，高士秋，许光文，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11
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