一种重质石油烃气化生产合成气的方法技术

一种低灰碳氢化合物气化方法，是将石油烃与气化剂混合，然后由上流式气化炉的底部喷入气化炉中，并在气化反应条件下进行反应；引出所生成的反应产物，并将其送入后续处理过程。该方法可使所生成的碳黑的数量得到有效控制，并在一定程度上减轻后续水洗过程的负荷。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种低灰碳氢化合物气化方法
本专利技术涉及一种将重质石油烃气化生产合成气的方法。
技术介绍
原油重质化的一个明显特征就是H/C比例逐步降低。随之而来的问题是碳质组分过剩，需要补充氢元素或有效利用过剩碳质组分。在炼油工业，石油焦和沥青是过剩碳质的主要去向，由于技术和市场等方面的原因，预计在今后很长时间里石油焦和沥青的供应将大于需求，即炼油工业的过剩碳质问题会长期存在。近几年国外已经启动了IGCC技术，该技术的核心就是利用炼油厂的过剩碳质生产燃气推动燃气透平发电，同时可供应合成气或氢气。上述过程产生的水蒸汽也可以发电。由于该技术用能合理，环境危害小，所以很受业内人士推崇。IGCC技术是将过剩碳质经过气化炉气化生成以(CO+H2)为主的合成气或燃气，目前采用的气化炉大都是美国德士古公司开发的下行式气流床气化炉。早在1948年美国就开始开发德士古气化炉。该炉型可以气化重油和水煤浆，操作简单。我国于20世纪90年代引进了数套德士古气化炉，用以气化水煤浆。在以前重油气化过程里也曾运用过该炉型，随着重油价格的上扬，多数装置以水煤浆替代了重油原料。大家知道，煤中含有相当数量的灰份，因煤种或产地的不同煤中灰份的含量在5～90重％之间变化，一般煤的灰份含量在10～50重％之间。煤灰的组成主要是二氧化硅(33.9～59.7％)和三氧化二铝(16.5～35.4％)，还含少量Fe2O3(1.5～19.7％)、CaO(0.8～10.4％)、MgO(0.7～1.9％)、Na2O(0.2～1.1％)、K2O(0～1.1％)等。煤灰组成不同，其灰熔点也有较大差别，一般在1000～1300℃-->之间。由于灰份含量较高，煤气化过程不可避免地形成为数可观的灰渣。煤气化包括固定床、移动床、流化床、气流床以及熔融床等，固定床和流化床等要求原料煤的灰熔点较高，其操作温度在原料煤灰熔点之下；气流床操作温度在原料煤灰熔点之上，一般希望煤的灰熔点较低。气流床主要有德士古炉、K-T炉、Shell炉、德士泰炉等，其中德士古和德士泰炉以水煤浆形式进料。德士泰炉进料方法是两个喷嘴水平对喷，德士古炉进料则是下喷式。参见《中国洁净煤技术》第九章第八节“气流床煤炭气化”(第374～391页)。采用德士古炉气化重油时气化剂与油一起从炉顶喷入炉内，油滴边气化边往下落。由于油滴密度大于气体密度，所以其下落的速度大于气体流速，从而造成油滴在炉内的停留时间小于气体在炉内的停留时间，油滴反应难以进行完全，从而形成少量碳黑。这部分碳黑占原料重油的1～3重％，在水洗过程中形成黑水和灰水，需要场地或增添设备来处理，这给企业带来一定的经济负担。下喷式气流床的操作状况还过分依赖喷嘴的设计，因为物料经喷嘴喷出后就很难控制其运动状况，这给操作造成极大不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用重质石油烃生产合成气的方法，以便使重质石油烃得到更有效的加工和利用。本专利技术提供的气化方法如下：石油烃与气化剂混合后由上流式气化炉的底部喷入气化炉中，并在气化反应条件下进行反应；引出所生成的反应产物，并将其送入后续处理过程。与现有技术相比，本专利技术提供方法的有益效果主要体现在以下方面：本专利技术所提供的气化方法采用上流式气化炉，使重油油滴与气化剂一起由气化炉的底部喷出，并在气化剂的提升作用下向上运动，油滴在气化炉内的停留时间长、反应充分，因此，所生成碳黑的数量得到有效控制，可在一定程度上-->减轻后续水洗过程的负荷。本专利技术所采用的上流式气化炉结构简单，无论是已有设备的改造，还是新设备的建设都易于实施。本专利技术所提供的低灰碳氢化合物的气化方法为重质石油烃的加工提供了一条可行的工艺路线。本专利技术所提供的上流式气化方法可改善气化反应的产品分布，同时减少CO2等温室气体的排放。附图说明图1-3是本专利技术所提供上流式气化炉的结构示意图。图4是本专利技术所提供上流式气化炉的工作流程图。具体实施方式下面首先结合附图对本专利技术所采用的上流式气化炉的结构进行说明，但本专利技术并不因此而受到任何限制。如图1-3所示，本专利技术所采用的上流式气化炉包括以下构件：石油烃原料和气化剂喷嘴1、炉体2、反应产物引出管3；其中石油烃原料和气化剂喷嘴位于该气化炉的底部，且与炉体同轴设置。炉体包括：燃烧区4、气化区5和气体出口区6三部分，且这三部分的内径可以相等，也可以不等，优选内径不等。炉体的总高度与其平均内径之比为1-20∶1，优选2-10∶1。为了进一步说明上流式气化炉的结构，下面列举几种具体的实施方式来进行说明。实施方式一：如图1所示，石油烃原料和气化剂喷嘴垂直设置在气化炉的底部，本专利技术对喷嘴的形式没有具体的要求，例如，可以选用双流式喷嘴，也可以选用三流式喷嘴。喷嘴与石油烃原料和气化剂的供应管线相连，例如，喷嘴-->1的底部与石油烃原料供应管线7、氧气管线8、水蒸汽管线9相连。气化炉的燃烧区、气化区和气体出口区三部分的内径不等。其中，气化区5为一中空的圆柱形，其高径比为2-10∶1，优选3-5∶1。气化区的上部最好设置与加速气体供应管线11相连的气体分布环10，使气化反应的气体产物或水蒸汽等介质作为加速气体，经该气体分布环后均匀地向上排出，以提高气化炉上部的气体速率。气体出口区6为一中空的球形封头或圆台形，封头下沿内径与气化区内径相等，顶部设反应产物引出管3；当气体出口区为圆台形时，其下沿内径与气化区内径相同，而上沿内径小于下沿内径，收缩角a为10-60°，优选15-55°。燃烧区由自下而上的三个小区构成，它们分别是圆台形区12、圆柱形燃烧区13和扩径区14。其中，圆柱形燃烧区的内径小于气化区的内径，其高径比为1-8∶1，优选2-5∶1。而扩径区为一中空倒置圆台形，其上沿内径与气化区的内径相等，而其下沿内径与圆柱形燃烧区的内径相等。圆台形区也是一中空倒置圆台形，其上沿内径与圆柱形燃烧区的内径相等，而其下沿的内径小于上沿内径，倾斜角β为10-60°，优选15-55°。圆台形区的下部可沿圆周方向设置气化剂喷嘴15一个或多个，用于调整燃烧区内的火焰。实施方式二：如图2所示，石油烃原料和气化剂喷嘴垂直设置在气化炉的底部，本专利技术对喷嘴的形式没有具体的要求，例如，可以选用双流式喷嘴，也可以选用三流式喷嘴。喷嘴与石油烃原料和气化剂的供应管线相连，例如，喷嘴1的底部与石油烃原料供应管线7、氧气管线8、水蒸汽管线9相连。气化炉的燃烧区、气化区和气体出口区三部分组成的内径不等。其中，气化区5为一中空的圆柱形，其高径比为2-10∶1，优选3-5∶1。气体出口区6为一中空的球形封头或圆台形，封头下沿直径与气化区内径相等，顶部设反应产物引出管3；当气体出口区为圆台形时，其下沿内径与气化区内径相同，而上沿内径小于下沿内径，收缩角a’为10-60°，优选15-55°。燃烧区4由自下而上的三个小区构成，它们分别是圆台形区12、圆柱形燃烧区13和扩径区14。其中，圆柱-->形燃烧区的内径小于气化区的内径，R气化区/R燃烧区＝1.05～2.3，优选1.2～1.8。圆柱形燃烧区的高径比为1-8∶1，优选2-5∶1。而扩径区为一中空倒置圆台形，其上沿内径与气化区的内径相等，而其下沿内径与圆柱形燃烧区的内径相等。圆台形区也是一中空倒置圆台形，其上沿内径与圆柱形燃烧区的内径相等，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低灰碳氢化合物气化方法，其特征在于：石油烃与气化剂混合后由上流式气化炉的底部喷入气化炉中，并在气化反应条件下进行反应；引出所生成的反应产物，并将其送入后续处理过程。

【技术特征摘要】
1、一种低灰碳氢化合物气化方法，其特征在于：石油烃与气化剂混合后由上流式气化炉的底部喷入气化炉中，并在气化反应条件下进行反应；引出所生成的反应产物，并将其送入后续处理过程。2、按照权利要求1的方法，其特征在于所述石油烃选自：重油、渣油、稠油、沥青中的一种或一种以上的混合物。3、按照权利要求1的方法，其特征在于所述气化剂为包含水蒸汽和氧气在内的混合气体。4、按照权利要求3的方法，其特征在于所述气化剂为包含水蒸汽、氧气和二氧化碳在内的混合气体。5、按照权利要求3或4的方法，其特征在于所述气化剂为含有水蒸汽、氧气和二氧化碳的混合气体，或含有水蒸汽、空气和二氧化碳的混合气体，或含有水蒸汽、富氧空气和二氧化碳的混合气体。6、按照权利要求1的方法，其特征在于所述气化反应条件为：气化炉内的操作温度800～1400℃，操作压力0～10.0MPa，燃烧区气体空速0.6～20m/s，气化区气体空速1.0～10m/s，且石油烃在所述气化反应过程中的氧-油比为0.2～2.0m3/kg，汽-油比为0.1～2kg/kg。7、按照权利要求6的方法，其特征在于所述气化反应条件为：气化炉内的操作温度1000～1300℃，操作压力0.5～8.0Mpa，燃烧区气体空速2～15m/s，气化区气体空速1.2～8m/s，且石油烃在所述气化反应过程中的氧-油比为0.6～1.0m3/kg，汽-油比为0.2～0.8kg/kg。8、按照权利要求1的方法，其特征在于所述上流式气化炉主要包括以下构件：石油烃原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴治国，张瑞驰，谢朝钢，张久顺，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]