[发明专利]一种劣质重油加工焦炭气化的组合方法

说明书

技术领域

本发明涉及重油的催化裂化过程或热裂化过程以及裂化产生的焦炭气化制氢过程，更具体地说，是一种利用催化裂化或热裂化过程加工处理重质油生产一定量的轻质燃油，同时生产氢气或合成气，将重质油的过剩碳质转化成附加值较高的产物。

背景技术

世界范围内原油重质化、劣质化的发展趋势以及有关环保法规的日益严格，给石油加工行业提出了许多新问题。例如，原料油中硫、氮、镍、钒等有害元素的含量较高，需要进行加氢预处理；原料油的氢碳比较低，为了提高汽、柴油等高价值产品的收率，必须进行加氢处理；原料的劣质化必然会影响到产品的性质，为了改善汽、柴油的品质，不得不进行加氢精制。因此，加氢过程已成为一种必不可少的二次加工手段，它在炼油企业中起着非常重要的作用。但是，“如何获得足够量的廉价氢源？”是困扰炼油企业的一个难题。虽然催化重整过程能副产高纯度的氢气，但这部分氢气量已远远不能满足加氢工艺的需求。现有技术还提供了甲烷蒸汽裂解制氢、重油制氢、煤制氢等多种其它的制氢方法，但这些方法所生产的氢气成本较高，在整个加氢成本中占有相当大的比例，这无疑会影响整个加氢过程的经济效益。因此，在发展加氢工艺的同时注重氢气，特别是廉价氢气的来源是一件很有意义的事情。

USP5,362,380披露了一种催化裂化制氢方法。该方法是使待生催化剂首先在不存在氧的情况下与水蒸气在537～649℃下反应足够长的时间，以生成含有氢气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷的气体物流，同时使待生催化剂上的碳含量降至0.3～0.8重％；分离上述气体物流和催化剂，气体物流冷却后进一步分离为含有90～97体积％氢气的富氢物流，催化剂与含氧气体接触、再生，再生后的催化剂循环使用。采用该方法制氢，水蒸汽与待生催化剂的接触时间长、反应速率慢，不仅会影响该方法的经济性，还会加速催化剂的水热老化，使催化剂的活性和寿命受到影响，所以实用性很低。这是限制此类技术工业化的主要因素，因为在实际操作中必须首先考虑催化裂化催化剂的水热稳定性。

CN1400159A披露的焦炭制氢方法是在第一再生器中，积炭的催化剂与含氧气体在500～660℃、空床气速0.2～0.8m/s的条件下接触2～25秒后，再生烟气送至后续制氢过程。该方法适宜于待生剂上焦炭含量较高的过程。然而，大多数催化裂化过程的待生剂上焦炭含量较低(小于1.2％)，在第一再生器或气化反应器里焦炭总量较低时，产物气体中的氧气含量偏高，即过剩氧量较多，这样会增加产物气体的后处理成本。

CN1504404A利用焦炭转移剂在提升管反应器里处理渣油，一方面进行浅度催化裂化或热裂化，生成以柴油或低碳烃类为主的轻质组分；另一方面就是同步脱碳，使焦炭与金属、硫氮等一起附着在焦炭转移剂上。然后，在气化炉内气化焦炭转移剂上的焦炭，产生合成气体，同时使焦炭转移剂再生。该方法可以在较高温度下实现气化反应，因此焦炭转移剂的催化活性较低。

发明内容

本发明目的是提供一种新的劣质重油加工焦炭气化的组合方法。

本发明提供的方法，包括下述的步骤：

(1)重油原料与催化剂在450℃～520℃下进行常规或浅度催化裂化反应或者520℃～600℃下进行催化裂化和热裂化反应，反应时间0.8～10秒，催化剂与原料的重量比为4～15∶1，水蒸汽与原料的重量比为0.02～0.20∶1，反应压力为130～450kPa，所说的催化剂包括载体、粘结剂、气化活性组分和裂化活性组分，其中所说的气化活性组分为碱金属和碱土金属，以催化剂总量为基准、氧化物计的含量为2～30％，碱金属与碱土金属的原子比为(0.05～1.1)∶1，裂化活性组分为硅铝比在20～200之间的择形分子筛；

(2)分离产物油气和焦炭的质量含量在0.8～5.0％的待生剂，油气送入后续分离系统；

(3)待生剂经汽提后送往气化炉，与含氧气体在600～1000℃、空床气速0.05～3.5m/s、床层压力110～450kPa的条件下接触反应0.5～30秒使焦炭发生气化反应，得到合成气和除去部分焦炭的半再生剂，所说反应床层为流化床或移动床，所说含氧气体为氧气含量为12～30％体积的氧气与水蒸汽的混合气；

(4)将步骤(3)气化反应后得到的合成气和除去部分焦炭的半再生剂分离，合成气送往水蒸汽变换单元进行制氢或者用做碳一化学合成原料气体；而除去部分焦炭的半再生剂送往再生器进行完全再生，然后重新导入反应器。