[發明專利]一種通用型的重質原料加氫輕質化裝置

有效

• 申請號: 201410026276.7
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN104785171B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 金軍
• 申請（專利權）人: 北京金菲特能源科技有限公司
• 主分類號: B01J8/00
• 分類號: B01J8/00;B01J8/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 馮奕

技術領域

本發明提供了一種通用型的重質原料加氫輕質化裝置。該裝置適用于油基重質原料加工過程中的重質油加氫輕質化工藝，煤基與生物基重質原料的加氫直接液化工藝，以及混合基重質原料加氫共煉輕質化加工工藝，以及其它流體物料的高溫高壓化學反應工程。

現有技術

長期以來，化石能源被劃分為二個相對獨立的煤炭與石油天然氣工業體系。但對于化石能源中重質原料的輕質化、潔凈化工程，無論是煤直接液化，還是重油加氫改質、煤油共煉，反應過程均需在高溫高壓、氫氣環境中進行，使得上述工藝條件都十分苛刻。

重質原料的加氫輕質化的苛刻反應條件，造成它們的工業裝置系統十分繁雜，裝置制造本身就成為了一個巨大的工程。百萬噸級煤直接液化工程中，單臺沸騰床反應器的質量重達數千噸，不但給鋼材冶煉、鍛造、熱處理和組裝焊接、制造提出了高強度的技術工藝要求，并對交通運輸與制造成本帶來了巨大挑戰，限制了重質原料的加氫輕質化、潔凈化工程的發展。

煤的直接液化早于重油輕質化加工，已有近百年的歷史，二戰時期的德國產能達到近500萬噸/年產能。工藝過程為煤在溶劑與含鐵、鎳、鉬、鎢、錫、鉛、鈷等的氧化物或鹵化物催化劑下，與氫氣反應生成液體產物，其中的工藝條件為溫度400℃-500℃，壓力30MPa-70MPa。

現代煤直接液化工藝主要有美國H-coal工藝、日本NEDOL工藝、德國IGOR工藝和我國的神華工藝等，工藝條件雖有所緩和，但工作溫度在420℃-470℃，壓力為20MPa-25MPa，對于工藝裝置的要求仍顯得十分苛刻，除神華實現了工業示范工程外，其它工藝仍停留在工業試驗階段。

目前石油工業采用的渣油或重油加氫技術工藝主要有固定床、移動床、沸騰床(漿態床)以及懸浮床渣油加氫技術，其中重油固定床加氫技術的缺點是無法加工高金屬、高瀝青質含量的劣質油品。移動床、沸騰床重油加氫技術可以處理相對劣質的原料，但遭遇到了與煤直接液化相同的困難，即反應轉化裝置制造困難以及投資、操作費用高等。

煤油共煉工藝技術源于早期的重油加工改質與煤的直接液化工藝，國際上已研發了多套工藝加工線路，如：H-Oil、改進的SCR-II、CANMET等工藝，但進入示范工程階段的工藝僅為CANMET油砂油煤改質工藝；遼河油田和山西煤化所在上世紀八、九十年代中期分別于加拿大和美國HRT公司合作進行了工業試驗與煤油共煉的技術引進；同樣遭遇了與煤直接液化和重油懸浮床加氫技術相同的問題，即反應轉化裝置制造困難等，因此它們均未能實現工業裝置的運行。

CN101336282A公開了使用具有新型反應器分離系統的反應器對重油進行改質的方法，該方法采用內部具有分離器的上流式反應器，所述的分離器用來進行相分離。其中采用一個或多個這樣的串聯反應器，使加熱后的重油原料、活性漿料催化劑組合物和含氫的氣體混合，然后從反應器底部進入，在升高的溫度和壓力條件下進行加氫處理。加氫反應產物、氫氣、未轉化的油和漿料催化劑在反應器內分成兩股物流，由此將未反應的物料與轉化后的物料分開，然后送到下一個串聯反應器中。盡管采用串聯反應器的方法，減少了漿態床加氫反應器內的返混及反應物料短路的問題，但并未徹底解決該問題。

CN1488727A提供了一種適用于重油、渣油的加氫裂化反應，特別是劣質的重油、渣油的加氫裂化方法，其中采用管中管式反應器，并在內管頂部設置氣液分離器。原料與氫氣首先以上流式進入內管反應段，然后在上部的氣液分離器處分離，將氣相排出反應器，而液相與加入的含有較多重芳烴的烴油一起進入環管反應段，同時在環管反應段底部補入氫氣，以期實現反應器溫度均勻、焦炭沉積量少、減少干氣產量的目標。

CN1935943A公開了一種煤加氫反應裝置及其工業應用，所述煤加氫反應裝置由氣流床和鼓泡床以及煤漿循環泵和換熱器組成。氣流床及鼓泡床共含于同一圓筒形內襯耐火材料的殼體中，氣流床在上，鼓泡床在下。由氣流床和鼓泡床組成的復合床反應器使H2傳質表面積增加，加快了氫氣的反應速率，提高煤漿轉化率。煤漿可多次進入反應器，以此能夠防止沉淀發生，并且通過噴嘴自身的交叉射流和對置敷設噴嘴而形成的撞擊流能很好的實現漿體霧化和霧滴與H2的混合。然而，對于年產500萬噸油品上述反應裝置，反應器的體量非常龐大，其內直徑為6500mm，氣流床高48m，鼓泡床高40m，共計總高98m。