[发明专利]一种重油轻质化-气化一体化的方法和装置

说明书

本发明提供一种重油轻质化‑气化一体化的方法和装置，采用内部具有通过降料系统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，方法包括：使重油原料进入裂解段与流化焦粉接触，生成轻质油气和焦粉颗粒，并分别引出反应器；轻质油气送入第一气固分离系统；将来自裂解段和第一气固分离系统的焦粉颗粒合并引入气化段，生成的合成气引出反应器送入第二气固分离系统进行第二气固分离，分离出的焦粉颗粒引回气化段，被加热并通过降料系统下行返回裂解段参与对重油原料的裂解。该方法通过对重油原料裂解反应中生成的焦粉颗粒的循环路径进行优化，提高了焦粉颗粒的利用率，降低了裂解反应的能耗。

技术领域

本发明涉及一种重油轻质化-气化一体化的方法和装置，尤其涉及一种将重油原料的轻质化与气化互相耦合处理的方法和装置，属于石油加工技术领域。

背景技术

随着原油重质化与劣质化，劣质重油(稠油、超稠油、油砂沥青、减压渣油、油浆、脱油沥青等)产量剧增。劣质重油通常具有H/C比低，硫、氮及重金属含量高，残炭值大等特点，内部富集的残炭与沥青质组分导致重油在加工过程中生焦倾向严重。由于催化剂失活、氢耗高与长周期操作等问题，直接采用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。采用溶剂脱沥青、减粘裂化、催化裂化、加氢处理与延迟焦化等技术组合的方式加工劣质重油，与一步法重油加工技术相比，总体工艺流程较长，投资成本也较高。

其中，延迟焦化工艺作为当前广泛应用的劣质重油加工技术，存在炉管结焦、除焦过程环保压力大、液收低等问题。此外，延迟焦化工艺副产大量的固体焦，特别是高硫焦的价值较低，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。国内部分炼厂将延迟焦化产生的石油焦用于循环流化床燃烧发电或气化多联产工艺，实现焦炭的转化利用。重油先转化为低活性的石油焦，然后通过冷却、研磨并再次加热转化，但总体工艺流程复杂，效率较低。

此外，由于劣质重油原料具有较低的H/C原子比，因此必须通过加氢过程才能最大化生产轻质油品，并满足清洁油品的质量要求，故而，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虽然可将重油直接转化为合成气等小分子，但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。

针对上述一系列问题，许多研究者提出相应的短流程技术方案用于劣质重油加工转化。Exxon公司开发的以流化焦粉作为重油裂解反应床料的灵活焦化系列工艺就是其中一种。

灵活焦化工艺以焦粉作为重油裂解反应热载体，生成的焦炭附着在焦粉表面，要输送到气化/燃烧反应器中去除，因此反应中焦炭物料要在焦化、燃烧与气化等反应器之间的返料，不仅增加了焦粉物料在多个反应器之间的返料操作难度，更是难以实现焦炭气化与重油焦化反应发生直接物流或热量交换，增加了裂解反应的能耗。

发明内容

本发明提供一种重油轻质化-气化一体化的方法，该方法通过对重油原料裂解反应中生成的焦粉颗粒的循环路径进行优化，不仅提高了焦粉颗粒的利用率，还降低了裂解反应的能耗，同时，低了工艺操作难度以及节约了设备占地面积。

本发明还提供一种实现上述方法的装置。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种重油轻质化-气化一体化的方法，采用内部具有通过降料系统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，所述方法包括以下步骤：

使重油原料进入所述裂解/气化耦合反应器下部的所述裂解段与流化焦粉接触发生裂解反应，生成轻质油气和焦粉颗粒，并分别引出反应器；所述轻质油气送入第一气固分离系统，分离出被油气夹带的焦粉颗粒；

将来自所述裂解段和第一气固分离系统的焦粉颗粒合并引入所述裂解/气化耦合反应器上部的所述气化段发生气化反应，生成的合成气引出所述裂解/气化耦合反应器送入第二气固分离系统进行第二气固分离，分离出的焦粉颗粒引回所述气化段，被加热并通过降料系统下行返回所述裂解段参与对重油原料的裂解；