[发明专利]一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法及装置

说明书

本发明提供一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法及装置。该方法采用具有内部相互导通的裂解段和气化段的耦合反应器作为反应器，包括：使重油原料和加氢催化剂进入裂解段内，重油与焦粉发生临氢加压催化裂解反应，生成轻质油气和结焦焦粉；结焦焦粉进入气化段内，发生气化反应生成合成气并得到再生焦粉；再生焦粉进入裂解段，合成气再经气固分离，其中携带的再生焦粉被分离出并返回裂解段，至少部分净化合成气进入裂解段内；轻质油气以及净化合成气再经气固分离，其中携带的结焦焦粉被分离出并进入气化段；净化油气再经油气分馏而得到轻质油产品和合成气产品。该方法和装置能够获得高收率与高品质的油气产物。

技术领域

本发明涉及重油轻质化加工技术，尤其涉及一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法及装置。

背景技术

重油是原油经分馏提取汽油、煤油、柴油后剩下的残余物；此外，地层中也有丰富的重油资源。重油具有组分重、氢碳比低等特点，通常还具有较高含量的硫、氮、重金属以及高残炭值。当前，世界生产原油中含硫和高硫原油占比超过70％，并且全球剩余可采储量原油中硫含量大于1.5％的高硫原油占比约占70％。随着环保法规日益严格，如何对重油进行轻质化加工，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。

现阶段，重油的轻质化加工路线大致可分为加氢和脱碳两种。其中，加氢处理是通过重油与氢气反应而提高氢碳比(H/C)。由于重油残炭值、重金属与杂原子含量都较高，直接采用加氢裂化方式，往往需要大量氢气，且多需高压以及高效催化剂，工艺实现难度相对较高。并且由于重油具有较低的氢碳比，重油轻质化过程中氢气缺乏的问题往往更加突出。

重油脱碳加工总体上是对原料中碳氢资源在产物中的重新分配，在生成轻质油气的同时，会生成焦炭等重质产物。延迟焦化工艺过程是典型的重油脱碳加工技术，由于过程中不涉及催化剂，因此具有更强的原料适应性，在劣质重油加工过程中获得广泛的应用。然而，延迟焦化工艺过程中，重油生焦在密闭焦炭塔中进行，液体收率较低，并且生焦、除焦的间歇操作过程中污染物排放等环保压力较大。此外，延迟焦化过程副产大量石油焦。最新出台的环保法规对硫含量3％的高硫焦利用采取了更加严格的措施，在一定程度上限制了将来延迟焦化工艺的推广应用。

鉴于上述加氢和脱碳的优缺点，将重油轻质化过程与焦炭气化过程耦合，获得燃气或合成气等气体产物来丰富炼厂燃气来源或后续制氢，得到国内外研究者的广泛关注。其中比较典型的是灵活焦化工艺，比如专利US3072516 公开了一种灵活焦化技术，劣质重油首先与高温流化焦粉进行接触热裂化，生成油气并进入后续回收分馏系统。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，多余焦炭在气化器内通过与空气和水蒸气反应生成灵活气。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，灵活焦化工艺具有连续性操作与液体收率高等优势，同时将石油焦转化为燃气，避免大量石油焦生成。但是，轻质油产品的收率和品质仍有进一步提升的空间。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法，能够提高轻质油产品的收率和品质。

本发明还提供一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的装置，用于实施上述方法，提高轻质油产品的收率和品质。

为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种重油临氢加压催化裂解耦合焦炭气化的方法，采用具有内部相互导通的裂解段和气化段的耦合反应器作为反应器，该方法包括如下步骤：

使重油原料和加氢催化剂进入耦合反应器下部的裂解段内，在临氢条件下，使重油原料与流化焦粉接触并发生加压催化裂解反应，得到轻质油气和结焦焦粉；

结焦焦粉被引出裂解段后被输运至耦合反应器上部的气化段内，与气化剂发生气化反应，生成合成气并实现焦粉再生而得到再生焦粉；