[发明专利]一种劣质渣油裂化与焦炭气化的反应系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及劣质油处理领域，更进一步说，是涉及一种劣质渣油裂化与焦炭气化的反应系统及方法。

背景技术

目前，国外劣质重油主要通过延迟焦化和流化焦化、灵活焦化来加工。延迟焦化由于具有投资和操作费用低、流程简单、技术成熟、原料适应性强等优点，是当今炼油厂渣油特别是劣质渣油加工的主要手段之一。国内劣质重油轻质化的主要途径之一是延迟焦化工艺。随着国内外石油资源日趋变重变差，石油焦产品质量也在变差——硫和金属含量显著增加，不能象低硫石油焦一样适宜作炼铝炼钢等行业的煅烧原料，价格大幅降低，因此急需解决大量劣质石油焦的出路问题。尽管延迟焦化工艺近年来也取得了一些新的进展，但是仍存在加热炉易结焦、难以处理特别劣质的原料、需间歇操作等问题，因此其它焦化工艺的开发和应用逐渐受到重视，如针对劣质渣油加工的流化焦化、灵活焦化工艺（ExxonMobil）、ART（恩格尔哈德公司）、FTC（日本富士标准研究株式会社和富士石油公司）、HTL（Ensyn公司）等。除了劣质渣油加工外，针对劣质原油的加工研究也越来越多，针对劣质原油改质的技术如CUU(Catalytic Crude Upgrading)技术。其中有代表性的工艺包括：

（1）流化焦化、灵活焦化工艺——Exxon公司开发，发展历程较长，应用于渣油转化，提高加工深度和资源利用率。在生产液体石油产品的同时生产合成气的双气化灵活焦化装置尚未见到工业化。

（2）ART工艺——沥青渣油处理（ART，Asphalt Residual Treating）工艺由恩格哈德（Engelhard）公司开发的工艺技术，其主要目的是为催化转化过程提供较低残碳值及较低金属含量的原料油。ART工艺是热加工过程。在提升管中使用一种高温固体“接触剂”使一部分原料油汽化，除去其中的硫、氮、重金属和残炭，ART的工艺流程、工艺设备和操作方式基本上与催化裂化过程相似。反应生成的焦炭燃烧产生的热用在ART系统之内，剩余的热量以蒸汽或电能的形式回收。不生产焦炭产品。ART工艺曾经在Ashland Petroleum Refinery运行几年，但是由于积垢问题最后停止使用。

（3）FTC工艺——日本富士石油公司和富士标准研究公司从1981年开始共同开发流化热裂化（FTC）工艺。FTC过程是一种深度加工劣质渣油以增产中间馏分油和有效利用焦炭以生产氢气的先进热裂化技术。该工艺未见工业化报道。

（4）HTL技术——HTL（Heavy oil to Light oil）是由Ensyn公司发明的一种将重油转化为轻质油的工艺，其核心是在反应器内将重质油与热载体（通常为硅砂）接触，发生热裂化和缩合反应，将重质原料转化为轻质馏分的过程。结焦的硅砂送去加热炉，循环烧去生成的焦炭，产生的热量一部分用来供反应用热，另一大部分热量和烟气产生的能量就地产汽或发电。该技术对焦炭生产合成气的高效利用未有涉及。

（5）原油催化改质技术（CUU）——UOP公司于2005年开发CCU工艺，作为改质重质原油和由沥青生产的原油的低成本方案。该技术建成中型试验装置，尚未见到工业化应用。

(6)ROP工艺——由洛阳石化工程公司发展的与ART类似的工艺，称为ROP过程。该工艺未见中型和工业报道。

上述工艺仅涉及劣质重油的转化反应和焦炭的燃烧热利用，对制氢与合成气制备方面的综合利用未见具体方案。由于焦炭的燃烧氧化反应、焦炭气化后气体组分的不同还原反应之间存在着一系列复杂的顺序、并行、逆向反应的相互关系，各自所需的最佳反应条件有的相同或相似，有的则相互矛盾，伴随着不同的吸热或放热热效应，对上述多种反应的控制、选择成为较为复杂的技术难题。上述技术中，焦炭的气化（包括氧化与还原）反应在一个反应器（或再生器）内进行，对目标反应的最优化选择与控制成为困难。

发明内容

为了解决现有技术中存在的氧化、还原反应最优化选择与控制问题，本发明提供了一种劣质渣油裂化与焦炭气化的反应系统及方法。本发明从反应的根本机理出发，将氧化与还原分别独立控制，并配套以相应的取热、供热措施，使各自的最优反应条件得以达成。

本发明的目的之一是提供一种劣质渣油裂化与焦炭气化的反应系统。

包括：裂化反应器、载体再生器、焦炭气化器，

裂化反应器和载体再生器之间设置有载体冷却器；

所述载体再生器内设置有再生器内取热器，载体再生器外部设置有再生器外取热器；

所述焦炭气化器内设置有气化器内取热器，焦炭气化器外部设置有气化器外取热器。