[發明專利]一種重油輕質化與合成氣聯產的方法和裝置

有效

• 申請號: 201910901515.1
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN112538381B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 高金森;張玉明;李大鵬;藍興英;高亞男;霍鵬舉;黃傳峰;姚曉虹;楊會民;王成秀;石孝剛;黃勇;王汝成;張月明;蔣中山;任健
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）;南京中匯能源科技研發中心
• 主分類號: C10G47/02
• 分類號: C10G47/02;C10J3/48
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 黃健;劉芳

本發明提供一種重油輕質化與合成氣聯產的方法和裝置，該方法采用內部具有相互導通的裂解段和氣化段的裂解/氣化耦合反應器作為反應器，方法包括以下步驟：使重油原料進入裂解段與流化焦粉接觸發生裂解反應，生成輕質油氣和焦炭，焦炭被焦粉攜帶下行進入氣化段發生氣化反應，生成合成氣；合成氣上行進入裂解段與輕質油氣合并進入氣固分離系統；輕質油氣和合成氣在氣固分離系統至少經過第一級氣固分離，收取焦粉顆粒并分成兩部分，分別返回裂解段和氣化段，形成焦粉顆粒的一級循環和二級循環；對氣固分離系統輸出的凈化油氣產物實施油氣分餾，收取輕質油和合成氣產品。該方法不僅降低了重油裂解能耗，更提高了輕質油的品質和收率。

技術領域

本發明涉及一種重油輕質化與合成氣聯產的方法和裝置，尤其涉及一種將重油原料的輕質化與氣化互相耦合處理的方法和裝置，屬于石油加工技術領域。

背景技術

隨著原油重質化與劣質化，劣質重油(稠油、超稠油、油砂瀝青、減壓渣油、油漿、脫油瀝青等)產量劇增。劣質重油通常具有H/C比低，硫、氮及重金屬含量高，殘炭值大等特點，內部富集的殘炭與瀝青質組分導致重油在加工過程中生焦傾向嚴重。由于催化劑失活、氫耗高與長周期操作等問題，直接采用催化裂化或催化加氫等手段難以滿足大量劣質重油的直接加工處理需求。采用溶劑脫瀝青、減粘裂化、催化裂化、加氫處理與延遲焦化等技術組合的方式加工劣質重油，與一步法重油加工技術相比，總體工藝流程較長，投資成本也較高。

其中，延遲焦化工藝作為當前廣泛應用的劣質重油加工技術，存在爐管結焦、除焦過程環保壓力大、液收低等問題。此外，延遲焦化工藝副產大量的固體焦，特別是高硫焦的價值較低，最新出臺的環保要求對硫含量3％的高硫焦采取限制出廠措施。國內部分煉廠將延遲焦化產生的石油焦用于循環流化床燃燒發電或氣化多聯產工藝，實現焦炭的轉化利用。重油先轉化為低活性的石油焦，然后通過冷卻、研磨并再次加熱轉化，但總體工藝流程復雜，效率較低。

此外，由于劣質重油原料具有較低的H/C原子比，因此必須通過加氫過程才能最大化生產輕質油品，并滿足清潔油品的質量要求，故而，煉廠在加工劣質重油過程中氫源缺乏問題更加突出，催化重整等工藝過程產生的氫氣不足以滿足油品清潔化生產的氫氣需求。劣質重油的直接氣化雖然可將重油直接轉化為合成氣等小分子，但沒有充分利用重油中賦存的油氣分子與氫元素，也在一定程度上造成重油的資源浪費。

針對上述一系列問題，許多研究者提出相應的短流程技術方案用于劣質重油加工轉化。Exxon公司開發的以流化焦粉作為重油裂解反應床料的靈活焦化系列工藝就是其中一種。

靈活焦化工藝以焦粉作為重油裂解反應熱載體，生成的焦炭附著在焦粉表面，要輸送到氣化/燃燒反應器中去除，因此反應中焦炭物料要在焦化、燃燒與氣化等反應器之間的循環返料，不僅造成焦粉物料在多個反應器之間循環返料難度，更是難以實現焦炭氣化與重油焦化反應發生直接物流或熱量交換，增加了裂解反應的能耗。

發明內容

本發明提供一種重油輕質化與合成氣聯產的方法，該方法通過對重油原料裂解反應中生成的焦炭的循環路徑進行優化，不僅提高了焦炭的利用價值，降低了裂解反應的能耗，更是提高了輕質油的品質和收率，同時，降低了工藝操作難度。

本發明還提供一種實現上述方法的裝置。

為實現上述目的，一方面，本發明提供一種重油輕質化與合成氣聯產的方法，采用內部具有相互導通的裂解段和氣化段的裂解/氣化耦合反應器作為反應器，所述方法包括以下步驟：

使重油原料進入所述裂解/氣化耦合反應器上部的所述裂解段與流化焦粉接觸發生裂解反應，生成輕質油氣和焦炭，焦炭被焦粉攜帶下行進入所述裂解/氣化耦合反應器下部的所述氣化段發生氣化反應，生成合成氣；所述合成氣上行進入所述裂解段后，與所述輕質油氣合并引出所述裂解/氣化耦合反應器進入氣固分離系統；

所述輕質油氣和合成氣在所述氣固分離系統至少經過第一級氣固分離，收取焦粉顆粒并分成兩部分，分別返回所述裂解段和氣化段，形成所述焦粉顆粒的一級循環和二級循環；