[发明专利]一种将低值烃料流部分氧化的方法

说明书

本发明涉及一种采用在较低温度和亚化学计量氧化条件下运行的输送中转化的反应器的，用以将低值烃料流转化成氢或合成气的方法和设备。    

炼油厂和石油化工厂产生的低或负值废料和/或残油流一般都有再使用或处理的问题。通常的一种建议是利用废料流在燃烧过程中的发热值。废料流的例子包括含有烃类、二氧化碳、一氧化碳和蒸汽的排出气；含金属残渣和木馏油；烃的水乳液流(例如，由石油乳液破坏和脱水得到的)；含芳族溶剂流；废苛性液流；煤屑泥浆；除焦废气；焦炭固体等等。然而，典型地是将这些料流归类为有害废料。处理这样分类的料流常常需要彻底的控制处理以使有害于环境的影响降至最低。因而，由燃烧这些料流而得到的益处，受到由控制处理需要承担的成本的限制。

为了由废料流中得到洁净的，环境上可接受的发热价值，已知的是一种高温燃烧方法，该废料流用其他方法处理很难并很昂贵。以这一高温方法，供入高温火焰的料流与接近化学计算量的氧混合后再被喷入燃烧区，其中供料流中的烃类，在1649℃温度下燃烧，主要形成二氧化碳和水。然后回收产生的热以用于生产。

上述方法经实验有某些缺点。例如，工厂中产生的废料流就速率和组分而言有大范围的变化。在烃与氧的比例快速变动的场合下，过多的烃导致形成烟尘，而过少的烃造成火焰熄灭。通常必须进行复杂的测量以消除供料流中的变化，通常必须精心设置混合系统和众多的供料系统。

将烃原料转化成供生产甲醇的含一氧化碳的合成气和/或供生产氨，氢化和其他用途的氢在现有技术中是公知的。通常是在有料流存在时，于提高的温度下使烃料流转化，结果产生一氧化碳和氢。一氧化碳在转移反应中在升高的温度下与该料流反应从而产生额外的氢也是已知的。

有利的是，能将各种不同组成的低值烃工艺料流转化成一种或多种有价值的产物料流，如氢和/或合成气(H₂+CO)，以避免产生废料流。此外，如果该转化工艺在没有干扰的连续作业中具有控制变化着的供料组成的变化性，则较为有利。另外，在较低温度下以降低了的氧消耗及增大的效率操纵一种输送中转化反应器是有利的。

在包括于低温，亚化学计算量氧化条件下运行的输送中转化反应器的过程中的，闭合回路处理装置中有效地进行对低值烃料流的处理，以产生有价值的合成气和/或氢产物，而该产物是可再循环至该过程，从此过程得到低值料流。通过利用过程中的低值料流可显著地减少需要随过程外处理的废料流的量。通过使用输送中转化的反应器(其中沉积在循环颗粒上的碳被部分氧化，以供应吸热反应，如蒸汽热解和CO转化的热)，该反应器具有连续操作的适应性，同时接收改变烃组成和水含量的供料，而不中断该部分氧化反应。此外，该反应器与现有技术的废料燃烧工艺相比可在较低温度下，以减少的氧供应和以改进的效率下运行。

对炼油厂的特别的优点包括，例如在脱焦工序中的工厂范围内的污染源的降低和所产生的废气和液体料流的减少。本发明的方法将低值烃料流转化成有用的产物，如氢和/或合成气，用此方法，这些低值烃可被减少和使用，低值料流是从此工艺得到的。结果，降低了所产生的二氧化碳量。此外，重金属的挥发显著减少(由于低得多的反应器操作温度)。

本发明的一个目的是提供一种将低值烃料流转化成氢或合成气的输送中进行部分氧化处理的装置。该装置包括为形成富氧料流的分离装置。设置管线(例如输送管或管道)以便将氧流和粗烃料流供至输送中进行的部分氧化的反应器，该反应器包括(1)亚化学计量地氧化沉积在循环颗粒上的碳的部分氧化区，(2)接收粗烃料流和来自部分氧化区的产物的混合物的立管，它产生包括氢、轻质烃、一氧化碳、和二氧化碳的流出物，以及将碳沉积在来自该立管流出物的颗粒上，以及(3)回收再循环至部分氧化区的颗粒并形成基本上无颗粒的气体产物的分离区。设置一个废热锅炉以便回收来自输送中转化的反应器的热并冷却来自该输送中转化的反应器的气体产物。

提供一个过滤器以回收来自经冷却的气体产物中的颗粒并产生基本上无颗粒的气体产物。提供再循环管线以便将水循环，致使无颗粒气体产物急冷的塔。提供一个氢分离装置以便将经急冷的气体产物分离为富氢料流和轻质烃料流。提供一个控制器以调节将氧料流供于部分氧化区的流量并根据粗烃料流量和碳组成的变化将立管流出物的温度基本上保持在约870℃(约1600°F)和约1090℃(约2000°F)之间，及在循环颗粒上沉积总量基本上为循环颗粒重量的约0.5和40％之间的碳。