产生燃料气的流化床焦化制造技术

一种FlexicokingTM装置，其保留了将重油进料转化为低沸点液体烃类产物的能力，同时使燃料气拒绝焦化，以仅提供最小的焦化产率。传统三部分装置(反应器、加热器、气化器)的加热器部分被取消，从反应器来的冷焦炭被直接送至气化器，气化器通过安装从产物气体中分离焦炭颗粒的分离器得到了改进，产物气体从气化器中排出以利用。从气化器来的热焦炭直接送至反应器的焦化区，以提供热量，支持吸热裂化反应和提供种核用于在反应器中形成焦炭。从气化器中排出焦炭，以除去多余的焦炭，并清除系统的金属和灰分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及流化床焦化方法，其中重油进料在流化床反应器中发生热裂化(焦化)，焦炭产物通过气化转化产生燃料气。专利技术背景重质石油油品和衍生自它们的残余馏分，相对于沸点较低的馏分如石脑油、汽油和馏分油，其特征在于综合性能，可以概括为高初馏点、高分子量和低氢含量；这些重油和高沸点馏分常常具有高密度(低API重度)、高粘度、高残碳、高氮含量、高硫含量、高金属含量。升级重质石油原料的技术大致可分为脱碳和加氢方法。脱碳在各组分之间重新分配氢，导致生成H/C原子比增加的馏分和产物，其包括H/C原子比较低的馏分和焦炭状的固体物料。相比之下，加氢方法涉及重质石油油品与外部氢源的反应，导致整体的H/C比增加。脱碳方法一般在中到高温和低压下操作，其液体运输燃料的收率要比加氢方法的低，由于原料的很大一部分作为固体焦炭被脱除；热裂化反应还产生轻的气体副产物，高的H/C比往往会降低更宝贵液体产物的量。液体的质量通常较差，一般必须加氢才可以作为生产运输燃料催化方法的进料。热裂化方法包括在相对温和条件下操作的减粘裂化等方法，并且主要旨在提高由残余馏分生产馏分油的收率。相比之下，焦化方法在显著更高的苛刻度下操作，并产生大量的副产物焦炭；焦炭的量通常为进料重量的三分之一。目前使用的主要焦化方法为延迟焦化，流化焦化及其变形-FlexicokingTM。本专利技术涉及Flexicoking。流化床焦化为一种石油炼制方法，其中通过热降解(焦化)将重质石油进料，通常为重油分馏产生的不可蒸馏的残渣(渣油)，转化为较轻的更有用产物，其在升高的反应温度下，一般为480℃至590℃(约900℉至1100°F)和在大多数情况下，从500℃至550℃(约930至1020°F)。流化焦化方法可加工的重油包括重质常压渣油、石油减压蒸馏塔底油、芳香族提取物、沥青和来自油砂、焦油坑和沥青湖的天然沥青，产地为加拿大(Athabasca，Alta)、特立尼达、加利福尼亚南部(LaBrea(洛杉矶)、McKittrick(Bakersfield，加利福尼亚)、Carpinteria(SantaBarbara县，加利福尼亚)、Bermudez湖(委内瑞拉)和类似的沉积物，如那些在德克萨斯、秘鲁、伊朗、俄罗斯和波兰发现的沉积物。所述方法在具有含有热焦炭颗粒的大型反应器的装置中进行，热焦炭颗粒保持在流化状态，所需温度由反应器底部注入的蒸汽提供，焦炭颗粒的平均运动方向为向下通过床层。重油进料与雾化蒸汽混合，加热到可泵送温度，范围通常为350℃至400℃(约660至750°F)，并送至和通过布置在反应器几个递次水平面上的多个喷嘴。蒸汽在反应器底部注入汽提段，并向上通过正在下降经过流化床密相的焦炭颗粒，流化床密相位于汽提部分上方反应器的主要部分。部分进料液体覆盖流化床中的焦炭颗粒料，然后裂化成固体焦炭层和更轻的产物，形成气体或液体的蒸气。反应器压力相对较低，以利于烃蒸气气化，所述烃蒸气由密相向上进入焦化区流化床稀相，然后进入焦化区顶部的旋风分离器，其中大部分夹带的固体在一个或多个旋风分离器中通过离心力与气相分离，并借助重力通过旋风分离器浸入管返回密相流化床。而反应器的蒸汽和烃蒸气混合物随后从旋风分离器气体出口排出，进入焦化区上部强制通风系统中的洗涤塔部分，并通过隔墙与其分离。其在洗涤区通过与顶部下落的液体接触而急冷。循环泵循环冷凝液至外部冷却器，并回到洗涤段顶部流出区为液态产品最重馏分的急冷和冷凝提供冷却。这种重馏分通常通过反馈至反应器的焦化区循环直至消除。焦化区内形成的焦炭颗粒在反应器中向下传递，并通过汽提部分离开反应器容器的底部，其中它们暴露于蒸汽，以除去吸着的烃类。反应器中的固体焦炭，其主要组成为含少量氢的碳、硫、氮，和痕量的钒、镍、铁和来自进料的其它元素，传递通过汽提器，从反应器容器出来至燃烧器或加热器，其在流化床中用空气部分燃烧，升高其温度从480℃至700℃(约900℉至1300℉)，为焦化吸热反应提供所需的热量，此后，部分热焦炭颗粒循环至流化床反应区，将热量传递至反应器，并作为焦炭的形成核。余下的作为焦炭产物排出。净焦炭收率仅为延迟焦化生产的65％左右。FlexicokingTM方法，也为Exxon研究和工程公司所开发，事实上为流化焦化方法的变形，其操作单元包括反应器和加热器，但也包括气化器，通过与空气/蒸汽的混合物反应气化焦炭产物，生成低热值燃料气。焦炭流从加热器送至气化器，其中通过在流化床中加入蒸汽和空气，在缺氧环境下生成含一氧化碳和氢气的燃料气，除小部分焦炭外，所有气化为低Btu的气体(～120Btu/标准立方英尺)。气化器出来的燃料气体产物，包含夹带的焦炭颗粒，返回到加热器，提供反应器热裂化所需的大部分热量，反应器所需热量的差额由加热器中的燃烧来提供。少量的净焦炭(约占进料的1％)从加热器中排出，以清除系统的金属和灰分。液体的收率和性能与流化焦化的类似。在通过其浸入管回收焦炭颗粒的内部旋风分离器中分离后，燃料气产物(flexigas)从加热器中排出。Flexicoking方法在Exxon研究和工程公司的专利中有描述，包括，例如，US3,661,543(Saxton)、US3,759,676(Lahn)、US3,816,084(Moser)、US3,702.516(Luckenbach)、US4,269,696(Metrailer)。一种变形在US4,213,848(Saxton)中有描述，其中反应器焦化区的热量需求通过将来自产物分馏塔的轻烃流引入反应器来满足，而不是来自加热器的热焦炭颗粒流满足。另一种变形在US5,472,596(Kerby)中有描述，利用注入热焦炭返回管线的轻石蜡烃，以生成烯烃。早期的工作推荐装置采用叠加式构型，但后来的装置已转变为并排布置。虽然在一些运行装置中，使用分开的反应器、加热器和气化器装置配置已经证明了它的能力和潜力，提供了有吸引力投资回报，但是自然希望降低投资成本，以提高回报。专利技术概述现在我们已经专利技术了一种新形式的Flexicoking装置，其保留了将重油进料转化为低沸点液体烃类产物的能力，只有最小量的焦炭产生，却可用较低的资本支出进行建设。在本专利技术中，传统三部分装置(反应器、加热器、气化器)的加热器被取消，从反应器来的冷焦炭被直接送至气化器，气化器通过安装从产物气体中分离焦炭颗粒的内部或外部旋风分离器得到了改进，产物气体通过旋风分离器气体出口从气化器中排出。从气化器来的热焦炭直接送至反应器的焦化区，以提供热量，支持吸热裂化反应和提供种核用于在反应器中形成焦炭。从气化器中排出焦炭，以便除去多余的焦炭，并清除系统的金属和灰分。根据本专利技术，在包括流化焦化反应器和气化反应器(气化器)的焦化工艺装置中，将重烃原料转化为沸点较低产品的焦化方法包括：(i)将所述重质烃原料引入到保持在焦化温度的包括固体颗粒流化床的流化焦化反应器的焦化区中，以产生通常包括液体烃的气相产物，而焦炭沉积在固体颗粒上；(ii)将具有沉积在它们上焦炭的固体颗粒直接送至气化器，(iii)将气化器中具有沉积在它们上焦炭的固体颗粒与蒸汽和含氧气体(通常空气或富氧空气)在氧气有限的气氛中在升高的温度下接触以加热固体颗粒，并形成燃料气，其包括一氧化碳和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在包括流化焦化反应器和气化器的流化焦化工艺装置中将重质烃原料转化为低沸点产物的焦化方法，其包括：(i)将所述重质烃原料引入到保持在焦化温度的包括固体颗粒流化床的流化焦化反应器的焦化区中，以产生通常包括液体烃的气相产物，而焦炭沉积在固体颗粒上；(ii)将具有沉积在它们上焦炭的固体颗粒直接送至气化器，(iii)将气化器中具有沉积在它们上焦炭的固体颗粒与蒸汽和含氧气体在氧气有限的气氛中在升高的温度下接触以加热固体颗粒，并由焦炭形成燃料气产物，其包括一氧化碳和氢气，(iv)将加热的固体颗粒直接从气化器循环至焦化区，为焦化区提供热量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.20 US 62/014,7621.一种用于在包括流化焦化反应器和气化器的流化焦化工艺装置中将重质烃原料转化为低沸点产物的焦化方法，其包括：(i)将所述重质烃原料引入到保持在焦化温度的包括固体颗粒流化床的流化焦化反应器的焦化区中，以产生通常包括液体烃的气相产物，而焦炭沉积在固体颗粒上；(ii)将具有沉积在它们上焦炭的固体颗粒直接送至气化器，(iii)将气化器中具有沉积在它们上焦炭的固体颗粒与蒸汽和含氧气体在氧气有限的气氛中在升高的温度下接触以加热固体颗粒，并由焦炭形成燃料气产物，其包括一氧化碳和氢气，(iv)将加热的固体颗粒直接从气化器循环至焦化区，为焦化区提供热量。2.根据权利要求1的方法，其中所述含氧气体包括空气或富氧空气。3.一种用于在包括流化焦化反应器部分和气化器部分的流化焦化工艺装置中将重质烃原料转化为低沸点产物和生产燃料气产物的流化焦化装置，其包括：(i)流化焦化反应器部分，其具有重质烃原料入口、位于反应器顶部的裂化烃蒸气出口、位于反应器底部的流化气体入口、加热的固体颗粒入口，和用于在其上沉积焦炭的固体颗粒的位于反应器底部的固体颗粒出口，(ii)气化器部分，其具有位于其底部的蒸汽和含氧气体的入口、用于在其上沉积焦炭的固体颗粒的固体颗粒入口、位于其顶部的燃料气出口，和用于在气化器中加热的固体颗粒的固体颗粒出口，(iii)转移管线，其用于将在其上沉积焦炭的固体颗粒从反应器固体颗粒出口直接送至气化器部分的固体颗粒入口，(iv)转移管线，其用于将在气化器部分中加热的固体颗粒从气化器部分的固体颗粒出口送至反应器部分的固体颗粒入口，用于将来自气化器部分的加热固体颗粒循环至反应器部分，为反应器的焦化区提供热量。4.根据权利要求3的流化焦化装置，其中气化器部分包括具有内部旋风...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉亚果帕兰，G·E·菲利普斯，M·N·哈兰迪，
申请(专利权)人：埃克森美孚研究工程公司，
类型：发明
国别省市：美国;US