[发明专利]重油催化裂解联产合成气的一体化方法及装置

说明书

本发明提供一种重油催化裂解联产合成气的一体化方法及装置，方法采用内部具有相互导通的裂解段和气化段的裂解‑气化耦合反应器作为反应器；使重油原料进入耦合反应器上部的裂解段内，与包含有裂解催化剂的流化床料接触，发生催化裂解反应，得到轻质油气和焦炭，焦炭被床料携带下行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；合成气上行进入裂解段内后，与轻质油气合并引出耦合反应器进入气固分离系统，至少经过第一级气固分离，收取被分离出的床料颗粒并分成两部分，分别返回裂解段和气化段，形成一级循环和二级循环；对气固分离系统输出的净化油气实施油气分馏，收取轻质油和合成气产品。

技术领域

本发明涉及一种重油催化裂解联产合成气的一体化方法及装置，尤其涉及劣质重油催化裂解及其焦炭气化联产合成气的一体化方法及装置，属于石油加工技术领域。

背景技术

重油是原油经分馏提取汽油、煤油、柴油等后剩余的残余物；此外，地层中也有丰富的重油资源。重油通常具有组分重、H/C比低、硫/氮元素及重金属含量高、残炭值大等特点。随着原油重质化与劣质化，劣质重油与渣油(稠油、超稠油、油砂沥青、减压渣油、FCC油浆、脱油沥青等)的产量剧增，如何对重油进行加工，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。

重油中一般胶质、沥青质组分含量较高，导致重油在加工过程中生焦倾向严重。重油的加工路线大致可分为加氢和脱碳两种，目前有直接采用催化裂化或催化加氢等手段对重油进行加工处理，然而，由于加工过程中存在催化剂失活、氢耗高、操作周期长等问题的限制，使得一般的催化裂化或催化加氢等手段难以满足大量劣质重油的直接加工处理需求。延迟焦化工艺由于投资较低、技术成熟以及对于劣质原料的适应性，成为当前广泛应用的劣质重油及渣油加工技术，然而，延迟焦化工艺副产大量的固体石油焦，特别是加工高硫劣质原料产生大量高硫焦价值较低，并且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，在一定程度上对延迟焦化工艺提出了新的要求，限制了延迟焦化工艺的应用。

此外，由于劣质重油原料具有较低的H/C原子比，必须通过加氢过程才能满足清洁油品的生产质量要求，炼厂在加工劣质重油过程中氢源缺乏问题更加突出，催化重整等工艺过程产生的氢气不足以满足油品清洁化生产的氢气需求。劣质重油的直接气化可将重油直接转化为合成气等小分子，然而重油气化没有充分利用重油中赋存的油气分子与氢元素，也在一定程度上造成重油的资源浪费。

重油首先裂解获得轻质化油品，重质焦炭通过气化或部分燃烧等方式获得合成气或者燃气用于后续制氢，从而基于重油裂解与焦炭气化组合工艺实现重油的分级转化利用，能够避免大量焦炭生成，同时获得轻质油与合成气/燃气，具有较好的技术先进性。

US2881130公开了一种流化焦化技术，劣质重油在预热并与水蒸气混合后通过喷嘴进入床层反应器，与处于流化状态的高温焦粉在450-600℃范围内进行接触热裂化，重油在焦粉表面一方面发生轻质化反应生成油气并进入后续油气回收分馏系统，另一方面，重组分在焦粉表面缩合生焦并在后续的烧焦加热器中进行部分燃烧再生，再生后的高温焦粉返回裂解器内提供重油预热以及裂解反应所需的热量。与延迟焦化技术相比，该工艺在一定程度上能够提高劣质重油加工范围，同时具有连续性操作与液体收率高等优势。

US3072516公开了灵活焦化技术，来解决流化焦化过程产生大量粉焦的利用难题。灵活焦化工艺在流化焦化基础上增设气化器，将大部分焦炭在气化器内通过与空气和水蒸气反应生成灵活气。然而，由于焦炭气化过程引入较大量空气，造成灵活气热值较低，无法作为高品质合成气来补充炼厂氢源。此外，流化焦化与灵活焦化工艺以焦粉作为重油裂解反应热载体，需要对焦粉的粒径及其外形进行调控，操作过程中涉及到多个反应器之间的流化循环，同时要防止焦粉团聚影响，操作较为复杂。