專利名稱：一種重油輕質化加工方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種重質或劣質的原油、稠油、減壓渣油、熱解焦油、循環油、澄清油、 浙青、油砂、油石和油頁巖等原料油的輕質化加工方法，具體說是一種原料油熱裂化和焦炭 燃燒氣化耦合的工藝方法，屬于重油或煤、生物質熱解油加工和高值化利用的能源化工領 域。
背景技術：
社會經濟的快速發展對燃料油、氣資源的需求量急劇增大，而原油的可采儲量正 逐年下降，其重質化和劣質化程度逐步加深。因此，提高原油尤其是重質原油的深加工利用 程度，對于緩減油氣資源短缺現狀具有積極意義。從我國石油煉制的原料油特性分析，重質 原油產量逐年增大，品質逐漸下降。進口原油中以中東含硫或高硫原油、委內瑞拉稠油和哈 薩克斯坦含硫原油占主要部分，加拿大油砂浙青也是潛在的進口原油資源，均屬于含硫的 重質原油。概括而言，我國原料油的重質油所占的比重增加，原油中殘炭、硫、氮和金屬含量 增多，這必將對已有的石油煉制工藝技術提出更加苛刻的要求。通常來講，重油的輕質化是在一定條件下渣油大分子或高分子碳、氫元素的重新 分配，形成分子量相對較小、氫碳比較高的輕質組份的工藝過程，主要包括加氫和脫碳兩大 類技術手段。重油加氫反應較汽柴油加氫具有更加苛刻的工藝條件才能實現，其設備投資 巨大，工業化應用進度緩慢。重油的脫碳工藝工業應用成熟，其中催化裂化和延遲焦化是主 要的重油經脫碳而輕質化的工藝技術。催化裂化對原料油的要求相對苛刻，重質油較高的 殘炭值和含有的Ni、V等金屬均能導致催化裂化催化劑嚴重積碳失活甚至是永久性失活， 所以，催化裂化對上述原料油的適應性較差。相對而言，延遲焦化對含硫、氮、金屬和殘炭值 高的重質原料油適應能力更強，具有更好的適用性。值得注意的是含硫原料延遲焦化將副 產含硫甚至是高硫石油焦，其實用價值較低。目前只有少量延遲焦化工藝生產的石油焦可 作用冶金電極或其他功能材料，含硫石油焦需要高溫煅燒加工后才可提高其品質，而大多 數含硫石油焦均作為鍋爐燃料，其價格低廉，整體經濟性較差。相對于國內廣泛采用延遲焦化進行重油深度加工而言，國外在重油深度熱加工方 面具有更加靈活多樣的工藝模式，如美國埃克森工程公司從上世紀五十年代相繼公開了多 個有關渣油流化焦化的工藝技術。渣油流化焦化工藝實現了重油輕質化的連續生產，不需 要外置加熱爐，依靠熱裂化反應中產生的焦炭燃燒供熱，避免了已有焦化工藝中加熱爐管 的結焦問題。并且該工藝的重油裂解速率明顯加快，焦炭和殘炭的比值顯著降低，可獲得更 多低沸點輕質餾分油產物，在美國和加拿大等國建有多套工業化裝置。進入七十年代中后 期，隨著對環境污染的關注目益突出，流化焦化的燒焦過程中硫氧化物、氮氧化物的排放和 副產粉狀石油焦的高值化應用問題，逐漸限制了流化焦化工藝的發展。為了解決上述問題， 埃克森公司又開發了流化焦化和石油焦氣化的聯合工藝(即靈活焦化)，隨后在日本、美國 和委內瑞拉等國建成工業化生產裝置。該工藝技術拓寬了原料油的適用性，副產石油焦得 到更為合理的利用，但裝置的工藝流程較復雜，控制難度大，增大了設備投入，石油焦氣化所得燃氣的熱值低，其應用沒能得到持續快速發展。近年來，國內在重油熱轉化的流化床反應工藝方面正逐漸引起研究者的關注。專 利技術CN 1600831公布了一種重油固體熱載體循環裂解和氣化技術，該工藝中重油首先 經預熱后和高溫熱載體在下行床混合并完成熱解，產生的含焦熱載體先經上行提升管部分 燒焦升溫，剩余的含焦高溫熱載體導入氣化反應器并鼓入高溫蒸汽進行氣化反應，反應后 的高溫熱載體重新和重油下行混合熱解，進入下一個循環。中國石化石油化工科學研究院 的專利CN 101451073公開的一種熱裂解與氣化聯合加工重質油的方法，采用床內循環的 方式，通過調整反應器不同部位的直徑將整個反應系統自上而下分成氣固分離區、熱解區 和氣化區。重質原料油由反應器的氣固分離區底部噴入，和反應器底部完成氣化反應的高 溫熱煙氣和部分焦炭顆粒熱交換并進行熱解反應，產生的熱解輕質組份和上升氣流一起經 氣固分離后導出，熱裂解重質組份形成的焦炭和氣固分離的固體焦粉落入氣化區進行氣 化，由此實現了重質油的完全轉化。中國石油大學在油砂和油頁巖等非常規重質原料油的 加工方面提出了一種直接流化床焦化的專利技術CN101358136，該工藝直接將油砂等含固 體成分的原料供入焦化反應器，經反應器內來自燒焦后的高溫熱載體換熱升溫后完成焦化 反應，反應油氣汽提后進入分離和穩定系統，附著焦炭的熱載體輸送到燒焦器燃燒焦炭，為 反應系統提供熱量。產生的高溫熱載體部分循環利用到焦化反應器，另一部分排出系統，維 持裝置內固體熱載體的總量平衡。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種重油輕質化加工方法。本發明的另一個目的是提供一種用于實現所述重油輕質化加工處理的裝置。為實現上述目的，所述發明的技術方案主要包括兩個方面本發明的一個方面是提供了一種重油輕質化加工方法，包括以下步驟(1)首先將重質原料油或固態的油砂、油石和油頁巖等原料通過供料系統引入熱 裂化反應器；(2)所述熱裂化反應器的原料與來自燃燒(氣化)反應器輸送來的高溫固體熱載 體在流化狀態下快速完成熱量交換、達到預定的溫度，同時在固體熱載體表面進行原料油 熱裂化反應；(3)所述熱裂化反應達到平衡后的氣相和輕質烴類產物由流化介質氣體攜帶進入 后續的吸收穩定系統和分離系統；(4)所述的熱裂化反應達到平衡后，附著于固體熱載體表面的重質焦炭(石油焦) 由熱裂化反應器的固體載體溢流口進入汽提系統，待固體熱載體夾帶和吸附的輕質組份被 吹掃干凈后，經返料系統進入燃燒/氣化反應器；(5)所述的含焦固體熱載體在燃燒/氣化反應器中進行燃燒或氣化反應，若為燃 燒反應時，由反應器底部通入氧化和流化氣體，含焦固體熱載體在氣體的攜帶下流化提升， 并完成焦炭的燃燒反應；若為氣化反應時，由反應器底部通入氣化和流化氣體，含焦固體熱 載體在氣體的攜帶下流化提升，并完成焦炭的氣化反應；(6)所述的燃燒(氣化)反應氣相產物(煙氣或氣化氣)和固體熱載體由一級氣 固分離器實現分離后，高溫固體熱載體進入所述的熱裂化反應器進行下一個循環，夾帶灰
5分的氣相產物進入二級氣固分離器，實現灰分和氣相產物的分離，并將分離的氣相產物導 入余熱回收系統和氣體凈化系統。優選地，(1)中所述的供料方法，原料油為重質或劣質原油、稠油、減壓渣油、熱解 焦油、循環油、澄清油、浙青或它們的任意混合物時，原料油經預熱后由霧化噴嘴供料，供料 方式可以是向固體熱載體床層表面噴射供料，也可以是固體熱載體密相床內霧化供料或反 應器底部風室內霧化供料；原料油為油砂、油石和油頁巖等固態原料時，采用冷態螺旋給料 器供料，且原料需粉碎到0 IOmm的粒徑范圍；優選地，所述步驟⑵、(4)、(5)和(6)中采用的固體熱載體為石英砂、氧化鋁、催 化裂化廢催化劑、石灰石等，固體熱載體顆粒粒徑范圍為0. 02 5mm ；優選地，所述重油輕質化方法中用于固體熱載體流化、輸送及反應產物汽提所采 用的氣相介質為氮氣、水蒸汽或熱裂化反應干氣，為了便于后續產物分離，最優化采用水蒸 汽作為氣相介質；優選地，所述步驟(5)中燃燒(氣化)反應器通入的氣體為空氣、氧氣、水蒸氣、二 氧化碳、氧氣和水蒸氣的混合氣體。最優化的燃燒反應通入的氣體為空氣，氣化反應通入的 氣體為氧氣和水蒸汽的混合氣體；優選地，所述步驟( 熱裂化反應溫度控制在450 650°C ；優選地，所述步驟(5)在燃燒(氣化)反應器中若為燃燒反應時，控制床內溫度為 800 1000°C ；優選地，所述步驟(5)燃燒(氣化)反應器中若為氣化反應時，控制床內溫度為 900 1200 °C ；本發明的另一個方面是提供一種完成所述重油輕質化加工方法的系統裝置，包括 燃燒(氣化)反應器1、分配閥2、一級氣固分離器3、二級氣固分離器4、余熱回收換熱器5、 熱裂化反應器6、汽提系統7、返料系統8以及所述工藝系統中物料流入和流出各單元組件 的進出口設置，分別為原料油入口、熱裂化反應器流化氣體入口、熱裂化反應產物汽提氣入 口、返料輸送控制氣體入口、氧化/氣化和流化氣體入口、排■口、煙氣或氣化氣出口、熱裂 化反應產物出口、灰分收集口、余熱回收換熱水和對應蒸汽的進出口。反應系統的核心單元 設備燃燒(氣化)反應器1、分配閥2、一級氣固分離器3、熱裂化反應器6、汽提系統7和返 料系統8順次連接，構成循環回路，通過控制和調節物料熱裂化反應器流化氣體、產物汽提 氣體、返料輸送氣體、氧化/氣化和流化氣體等氣體的流量，保證固體熱載體在系統內循環 流化，并通過固體熱載體與反應原料的熱量傳遞使反應物達到所需的反應溫度，分別在熱 裂化反應器6和燃燒(氣化)反應器1中完成熱裂化和燃燒(氣化)反應。優選地，所述的燃燒(氣化)反應器1設置排渣口，為了保持系統中固體熱載體的 總量平衡，可將系統長周期運轉時累積的固體殘渣由此口排放到系統外。為了保證固體熱 載體有足夠的燒焦升溫時間，可調整反應器不同部位的橫截面積。優選地，所述的一、二級氣固分離器3、4為旋風分離器，通過一級氣固分離器可將 完成燃燒(氣化)反應的高溫固體熱載體與夾帶飛灰的氣體產物(煙氣或氣化氣)分離， 高溫固體熱載體和粒徑較大的飛灰由旋風分離器料腿經分配閥3部分返回燃燒(氣化)反 應器1，部分導入熱裂化反應器6，夾帶粒徑較小飛灰的氣體產物(煙氣或氣化氣)進入二 級氣固分離器，將小粒徑飛灰和氣體產物分離，分離出的氣體產物進入余熱回收和氣體凈化系統。余熱回收系統將高溫煙氣或氣化氣的熱量轉化為過熱蒸汽用于所述工藝系統或發 電。收集的飛灰中富集了原料油中含有的微量金屬Ni和V等高附加值重金屬物質，可進行 純化處理回收利用。優選地，所述的分配閥3為氣控閥或機械控制閥，用以調節/燃燒氣化反應器1產 生的高溫固體熱載體輸送到熱裂化反應器中的量，以滿足原料油熱裂化反應所需熱量。優選地，所述的熱裂化反應器6包含有原料油供料系統、熱裂化反應室、熱裂化反 應器風室和布風板。所述的原料油供料系統當供料為液相原料時優選為霧化噴嘴10，當供 料為固相原料時優選為螺旋供料器11。原料油熱裂化反應時間和汽提時間可以由流化氣和 汽提氣流速度和所述熱裂化反應器6和汽提系統7內固體熱載體的床層高度和寬度確定。優選地，所述工藝中的返料系統8、汽提系統7和熱裂化反應器6通過內部分隔擋 板隔離而底部連通的一體化結構或返料系統由返料滑閥9替代的返料單元，主要起到所述 系統中固體熱載體輸送流量控制和避免所述系統中燃燒(氣化)反應器1內氣體反串的料 封作用。優選地，所述的汽提系統7和返料閥系統8的氣相輸送氣體為水蒸氣。通過控制 汽提氣體和流化氣體流量和汽提、返料室大小來調節附著焦炭固體熱載體的移動速度和深 度汽提反應產物的速度。本發明技術的基本原理由附圖1所示。重油加工過程由原料油熱裂化和焦炭燃燒 (氣化)兩個反應器組成，并通過控制反應系統內部固體熱載體的循環流化來實現兩個反 應器中物料和熱量傳遞，最終使重油達到完全高值轉化的目的。具體來說，原料油首先進入 熱裂化反應器，與來自燃燒(氣化)反應器的高溫固體熱載體在流態化下快速換熱，并在固 體熱載體表面完成熱裂化反應，反應產物伴隨流化介質快速脫離反應體系，由此減少了反 應結焦，使熱裂化反應中輕質餾分油收率達到最大化。反應中析出的殘炭和反應結焦附著 于固體熱載體表面經返料裝置進入燃燒(氣化)反應器，通過鼓入含氧介質在流化狀態下 將焦炭氧化燃燒，為反應系統供熱，并副產高溫過熱蒸汽用于本工藝系統或用于發電；本發 明思想的另一種模式是經返料裝置進入燃燒(氣化)反應器的含焦固體熱載體在氣化氣體 作用下轉為氣化氣，進一步通過水汽變化反應調節H2和CO的比例作為合成氣原料氣或制 氫用于燃料油加氫精制。最終將高溫固體熱載體經氣固分離后輸送進入熱裂化反應器繼續 下一個循環。整個反應系統有機耦合，實現重油的完全轉化利用和廢棄殘渣的超低排放。本發明方法的有益效果是所述的重油輕質化加工方法，將重質或劣質的原油、 稠油、減壓渣油、熱解焦油、循環油、澄清油、浙青、油砂、油石和油頁巖等原料油轉化為裂化 氣、汽油、柴油和蠟油等輕質油品，以及將熱裂化反應中產生的焦炭和原料油本身存在的殘 炭燃燒或氣化。所述的發明方法通過燃燒和氣化所述反應系統中產生的石油焦炭后回收灰 分而將原料油中含有的微量金屬(如原油中通常含有Ni和V元素)得到富集。所述的重油 輕質化加工方法可實現原料油的完全轉化，熱裂化反應所得裂化氣直接并入煉廠氣相低碳 烴的分離系統；裂化汽油和柴油產品也可直接并入后續的加氫精制系統；裂化反應所得蠟 油殘炭顯著降低，可作為催化裂化的原料油作進一步深加工；熱裂化反應產生的石油焦炭 通過燃燒放熱制備過熱水蒸氣用于工藝系統或發電，或經氣化制得富含吐和CO的氣化氣 作為合成氣原料或通過水汽變換反應制備氫氣，用于加氫精制反應的原料氫；燃燒(氣化) 反應副產的飛灰富集有Ni和V等金屬，可通過進一步加工形成高附加值產品。
本發明所述的重油輕質化加工方法，是一種對重油高效轉化與高值化利用的方 法，具有如下優點1、所述的發明方法對原料油適應性廣，不僅適應于常規的催化裂化或加氫裂化等 輕質化手段采用的原料油，而且可適應于S、N、金屬和殘炭含量均較高或超高的重質和劣質 原料油，如減壓渣油、熱解焦油、循環油、澄清油、浙青、油砂、油石和油頁巖等原料油的輕質 化加工。2、所述的發明方法避免了已有延遲焦化工藝處理重油時焦化和水力除焦切換間 歇操作以及加熱爐管易結焦堵塞等方面的缺點，實現了連續進出料的重油輕質化工藝。3、所述的發明方法采用流化床熱裂化模式，原料油的傳熱和傳質速度快且均勻， 減少熱裂化反應的干氣產量，提高輕質油品的產率，降低焦炭和殘炭比值，同時避免了常規 流化焦化工藝產生粉狀焦炭難以利用的缺點，將熱裂化產生的石油焦炭燃燒供熱或氣化制 備合成氣。4、所述的發明方法采用原料油熱裂化和石油焦炭燃燒(氣化)耦合的工藝方法有 效集成并優化利用了熱裂化和燃燒(氣化)兩個反應過程的工藝條件，使得所述發明方法 的工藝較已有靈活焦化采用的重油焦化-石油焦燃燒供熱-石油焦氣化技術更加簡潔。5、所述的發明方法整個系統采用自熱式反應，不需要額外供熱。產生的高溫煙氣 或氣化氣體通過余熱回收鍋爐可副產高溫過熱蒸汽用于所述發明方法的工藝系統，具有較 好的節能效果。6、所述的發明方法氣化反應器產生的氣相產物中含有硫化氫等環境污染物和二 氧化碳溫室氣體，通過后續凈化系統可將硫化氫轉化為我國缺少的產品硫磺，而且通過與 變換反應組合為二氧化碳捕集提供最現實的途徑，有利于實現清潔生產。
附圖1 本發明技術重油輕質化加工方法原理示意圖；附圖2 實施本發明技術重油輕質化加工方法的裝置流程示意圖；附圖3 實施本發明技術重油輕質化加工方法的另一種裝置流程示意圖；附圖4 實施本發明技術重油輕質化加工方法熱裂化反應器與汽提、返料系統的 一種連接方式；附圖5 實施本發明技術重油輕質化加工方法熱裂化反應器與汽提、返料系統的 另一種方式；附圖6-8 實施本發明技術重油輕質化加工方法液態原料油的三種不同進料方 式；附圖9 實施本發明技術重油輕質化加工方法固態原料油的進料方式。其中，附圖標記如下1-燃燒(氣化)反應器；2-分配閥；3-—級氣固分離器；4-二級氣固分離器；5-余 熱回收換熱器；6-熱裂化反應器；7-汽提系統；8-返料系統；9-返料滑閥；10-霧化噴嘴； 11-螺旋供料器。
具體實施例方式所述發明方法的具體實施方式
不僅適用于常規的用于催化裂化和加氫裂化的原 料油，也可適用于高硫、氮、金屬和殘炭含量的重質或劣質原料油的加工處理，其中，附圖1 所示的工藝流程是集中體現本發明技術思想的基本原理，附圖2是表現該發明技術的一種 工藝裝置流程，它主要由燃燒(氣化)反應器1、分配閥2、一級氣固分離器3、二級氣固分離 器4、余熱回收換熱器5、熱裂化反應器6、汽提系統7、返料系統8構成。其中燃燒(氣化) 反應器1在本實施例中只用作燃燒反應。具體的實施方法是首先將重油經原料油供入系統 送入熱裂化反應器6，和導入的高溫固體熱載體接觸，來自熱裂化反應器流化氣體將高溫固 體熱載體和供入的原料油流化混合，伴隨原料油和固體熱載體快速傳熱和傳質，原料油均 勻附著于固體熱載體表面并迅速達到反應所需溫度450 650°C，進行熱裂化反應。裂化反 應生成的氣相裂化氣和輕質組分(包括石腦油、輕柴油、重柴油和蠟油)在熱裂化反應器內 以氣態形式存在，并通過流化氣體部分夾帶由熱裂化反應產物出口導出，附著石油焦炭的 固體熱載體夾帶和吸附少量氣相輕質組分通過溢流口進入汽提系統7將裂化產生的輕質 組份深度汽提，氣相組分一并進入后續的吸收穩定系統和餾分分離塔。完成汽提的附著石 油焦炭固體熱載體經返料系統8，通過調節返料輸送控制氣體的氣速為0. 1 1. Om/s,由返 料斜管送入燃燒反應器。返料閥是所述發明方法的系統得以連續運行的關鍵設備，不僅起 到控制固體熱載體流動的方向和速率，而且可防止燃燒反應器內氧化性氣體反串到熱裂化 反應器，具有料封作用。附著石油焦炭的固體熱載體在燃燒反應器中氧化燃燒，通過控制氧化氣體在反應 器內的表觀氣速在0. 3 6m/s，使燃燒反應溫度達到800 1000°C，使得焦炭在流化提升 過程中完成反應。完成反應的氣固混合物由一級氣固分離器3實現高溫固體熱載體和夾帶 飛灰小顆粒的氣相產物氣體分離。高溫固體熱載體由一級氣固分離器3的料腿引入分配閥 2，通過控制分配閥分配高溫固體熱載體進入熱裂化反應器6的量和返回燃燒反應器的量， 進入熱裂化反應器6的高溫固體熱載體和送入的原料油在流化狀態下迅速達到傳熱和傳 質平衡，由此進入下一個循環。由一級氣固分離器3分離的夾帶小顆粒飛灰高溫煙氣進入 二級氣固分離器4，分離得到的高溫煙氣進入余熱回收和氣體凈化系統，回收余熱用于制備 所述發明方法系統中需要的高溫過熱蒸汽，分離過程中捕集的飛灰富集了原料油中含有的 微量Ni和V等金屬，可通過進一步加工回收利用。附圖3所示重油輕質化加工方法的裝置流程與附圖2中的區別在于所述裝置流程 中的燃燒(氣化)反應器1主要用作熱裂化反應產生焦炭的氣化反應。完成熱裂化反應后 的附著石油焦炭的固體熱載體經汽提和返料后進入氣化反應器，然后由氣化反應器底部通 入富氧的氣化和流化氣體，控制氣體在反應器內的表觀氣速為0. 3 6m/s，氣化反應溫度 為900 1200°C，使得焦炭在流化提升過程中完成氣化反應。附圖4所示重油輕質化加工方法的裝置流程與附圖2中的區別在于熱裂化反應器 6和產物汽提系統7、返料系統8分離，由熱裂化反應器6溢流口流出的物料經下降管以移 動床的形式進入汽提系統7和返料系統8，下降管可以進一步起到料封的作用，防止氣流反串。附圖5所示重油輕質化加工方法的裝置流程與附圖2中的區別在于汽提系統7直 接設置了返料溢流口，流出的固體熱載體物料經返料滑閥后再進入燃燒(氣化)反應器1， 同樣可以起到料封以防止氣化氣體反串的作用。
附圖6-9所示重油輕質化加工方法的裝置流程是附圖2的補充說明，分別描述了 原料油的不同進料方式。當原料油為預熱后液體供料，采用霧化噴嘴供料，供料方式可以是 向固體熱載體的床表面噴射供料(附圖6)，也可以是固體熱載體密相床內霧化供料(附圖 7)或反應器底部風室內霧化供料(附圖8)；若原料油為油砂、油石和油頁巖等固態原料時， 采用冷態螺旋給料器供料(附圖9)。
權利要求
1.一種重油輕質化加工的方法及裝置，包括以下步驟a、首先將原料油通過供料系統引入熱裂化反應器，與來自燃燒(氣化)反應器的高溫 固體熱載體在流化狀態下迅速達到傳熱和傳質平衡，同時在固熱載體表面進行原料油熱裂 化反應；b、熱裂化反應達到平衡后的裂化氣和輕質組分產物由流化介質氣體汽提后攜帶進入 后續的吸收穩定系統和分離系統C、熱裂化反應達到平衡后經汽提后的重質焦炭(石油焦)附著于固體熱載體表面經汽 提和返料系統后進入燃燒(氣化)器；d、含焦固體熱載體在燃燒(氣化)反應器內與供入的燃燒(氣化)氣體進行反應，使 得附著石油焦炭的高溫固體熱載體在流化提升過程中完成燃燒(氣化)反應；e、燃燒(氣化)反應后的氣相產物(煙氣或氣化氣)和固體熱載體由氣固分離器實現 分離，氣相產物導入余熱回收系統和氣體凈化系統，富集飛灰進入后續精加工，高溫固體熱 載體經分配閥重新分配物料后進入熱裂化反應器和燃燒(氣化)反應器循環使用。
2.根據權利要求1所述的重油輕質化加工方法，適用的原料油可以為常壓渣油、減壓 渣油、重質或劣質原油、稠油、熱解焦油、循環油、澄清油、浙青或它們的任意混合物，也可以 為油砂、油石和油頁巖。
3.根據權利要求1所述的重油輕質化加工方法，采用的固體熱載體為石英砂、氧化鋁、 催化裂化廢催化劑、石灰石等，固體熱載體顆粒粒徑范圍為0. 02 5mm。
4.根據權利要求1所述的重油輕質化加工方法，用于固體熱載體流化、輸送及反應產 物汽提所采用的氣相介質為氮氣、水蒸汽或熱裂化反應干氣，優選采用水蒸汽作為氣相介 質。
5.根據權利要求1所述的重油輕質化加工方法，燃燒(氣化)反應器通入的氣體為空 氣、氧氣、水蒸氣、二氧化碳、氧氣和水蒸氣混合氣體。優選地，對于燃燒反應，通入的氣體為 空氣；對于氣化反應，通入的氣體為氧氣和水蒸汽的混合氣體。
6.根據權利要求1所述的重油輕質化加工方法，熱裂化反應器內溫度控制在350 800°C，優選反應溫度為450 650°C ；燃燒反應器的溫度為800 1200°C，優選溫度為 800 1000°C ；石油焦氣化溫度為900 1300°C，優選溫度為900 1200°C。
7.一種用于實現權利要求1-6中任一項所述方法的工藝系統裝置，包括燃燒(氣化) 反應器1、分配閥2、一級氣固分離器3、二級氣固分離器4、余熱回收換熱器5、熱裂化反應器 6、汽提系統7、返料系統8以及所述工藝系統中物料流入和流出各單元組件的進出口設置， 分別為原料油入口、熱裂化反應器流化氣體入口、熱裂化反應產物汽提氣入口、返料輸送控 制流化氣體入口、燃燒(氣化)與流化氣體入口、排渣口、氣相產物(煙氣或氣化氣)出口、 熱裂化反應產物出口、灰分收集口、余熱回收換熱給水和對應蒸汽的進出口。反應系統的核 心單元設備燃燒(氣化)反應器1、分配閥2、氣固分離器3和4、熱裂化反應器6、汽提系統 7和返料系統8順次連接，構成循環回路，通過控制裝置中流化和輸送氣體介質的流量和流 向，保證固體熱載體在系統內循環流化；所述工藝裝置的分配閥2可以是氣控分配閥，也可 以是機械分配閥，均能起到控制高溫固體熱載體分配于熱裂化反應器6和燃燒(氣化)反 應器1的量，調節反應所需的熱量，進而實現工藝裝置的連續運行。
8.根據權利要求7所述的重油輕質化加工方法所涉及的工藝裝置，原料油為重質或劣質原油、稠油、減壓渣油、熱解焦油、循環油、澄清油、浙青或它們的任意混合物時，采用的供 料器為霧化噴嘴，供料方式可以是固體熱載體床內供料，也可以是向固體熱載體的床表面 噴射供料；原料油為油砂、油石和油頁巖等固態原料時，采用冷態螺旋給料器供料，同樣可 以采用稀相區和密相區兩種方式供料。
9.根據權利要求7所述的重油輕質化加工方法所涉及的工藝裝置，所述的熱裂化反應 器6、汽提系統7和返料系統8是由分隔擋板將上部隔離而下部連通的一體化結構，有利于 固體熱載體輸送的流量控制和避免所述系統中燃燒(氣化)反應器內氣體反串的料封作 用。也可以是熱裂化反應器6和汽提系統7、返料系統8通過立管連接的分體結構，或者是 將返料系統8更改為返料滑閥9的結構，同樣可以起到物料輸送控制和料封的作用。
10.根據權利要求7所述的重油輕質化加工方法所涉及的工藝裝置，所述的氣固分離 器3、4為旋風分離器，可將完成氣化反應的高溫固體熱載體和夾帶飛灰的煙氣(氣化氣) 以及飛灰和煙氣(氣化氣)分離，高溫固體熱載體和較大顆粒的飛灰由旋風分離器料腿導 入熱裂化反應器循環使用，夾帶較小顆粒飛灰的氣化氣(合成氣)分離飛灰后進入余熱回 收和氣體凈化系統，余熱回收系統將高溫氣化氣的熱量轉化為過熱蒸汽用于所述工藝系 統，氣化氣凈化系統收集的飛灰中富集了原料油中含有的金屬M和V等，可進行純化處理 回收利用。
全文摘要
一種重油輕質化加工的方法及工藝，原料油通過供料系統引入熱裂化反應器，與來自燃燒(氣化)反應器的高溫固體熱載體混合、流化換熱和在固體熱載體表面進行熱裂化反應。熱裂化反應生成的裂化氣和輕質組分產物由流化介質氣體汽提后進入后續的吸收穩定系統和凈化分離系統，重質焦炭(石油焦)附著于固體熱載體表面經返料閥進入燃燒(氣化)反應器，通入氧化(氣化)與流化氣體使得石油焦炭在流化提升過程中實現燃燒(氣化)反應。反應產物(煙氣或氣化氣)和固體熱載體由氣固分離器分離后，煙氣(氣化氣)導入余熱回收系統和氣體凈化系統，高溫固體熱載體經分配閥分配分別進入熱裂化反應器和燃燒(氣化)反應器循環使用，收集的飛灰可進一步加工利用，由此實現了重油完全高值轉化利用。
文檔編號C10J3/86GK102115675SQ20091024421
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者張玉明, 李強, 汪印, 董利, 許光文, 高士秋 申請人:中國科學院過程工程研究所