沥青质热等离子体裂解气中烃类的循环处理方法技术

一种沥青质热等离子体裂解气中烃类的循环处理方法，包括如下步骤：a)沥青质通过循环烃类气体带入雾化装置，喷入热等离子体反应器；b)沥青质和循环烃类与氢热等离子体射流混合反应，反应获得裂解产物；c)所述裂解产物通过气固快分装置，获得固相产品和气相产品；d)所述气相产品进入淬冷装置，获得裂解气体；e)所述裂解气体进一步进行提浓分离，获得乙炔、氢气和副产烃类；f)部分氢气作为热等离子体炬工作气体，重新循环使用；所述副产烃类作为沥青质原料的雾化气体，或者直接循环通入所述热等离子体反应器，重新裂解。该方法可以实现裂解产品气中副产的烃类的有效回收利用，同时大幅增加乙炔和氢气的产量。

Cyclic treatment method of hydrocarbons in asphaltene pyrolysis plasma

Circulation processing method for thermal plasma pyrolysis of asphaltene in hydrocarbon, which comprises the following steps: a) into the asphalt atomization device through the cycle of hydrocarbon gas, injected into a thermal plasma reactor; b) asphaltene and cyclic hydrocarbons and hydrogen plasma jet mixing reaction, the pyrolysis products of reaction; c) the pyrolysis products through a fast gas-solid separation device, solid products and products; d) into the quenching device of the gas phase products, obtain pyrolysis gas; E) the pyrolysis gas is further concentrated to obtain separation, acetylene, hydrogen and byproduct of hydrocarbons; F) as part of the hydrogen thermal plasma torch gas recycling the use of the by-product; hydrocarbon as the atomizing gas blacktop, or directly through the circulation into the thermal plasma reactor, re pyrolysis. The method can realize the effective recovery and utilization of the by-product hydrocarbon in the cracking gas, and greatly increase the yield of acetylene and hydrogen.

【技术实现步骤摘要】
沥青质热等离子体裂解气中烃类的循环处理方法
本专利技术涉及一种用于沥青质热等离子体裂解气中烃类的循环处理工艺，属于石油化工领域。
技术介绍
国际石油资源日益重质化和劣质化。重油作为一种非常规但储量丰富的石化资源，其高效利用越来越受到石化行业重视。溶剂脱沥青技术是重油轻质化利用的有效途径：通过溶剂分离重油原料中的残炭、沥青质和重金属等杂质，可以获得脱沥青油(DAO)，并可进一步高效处理。但是，该工艺同时得到的大量脱油沥青(DOA)。其利用成为制约现有工艺发展的一个重要瓶颈。沥青质是石油中最复杂的组分，一般被认为是“不可转化”的重油分子。值得注意的是，沥青质含有丰富的碳氢元素，可通过热化学转化的方法，生成乙烯、乙炔等石油工业的小分子原料。从而，使其成为一种具有工业应用潜力的重要资源，创造显著的经济价值。热等离子体裂解可以一步实现沥青质到高附加值化工产品的转化。借助于热等离子体高温高焓的特性，将富含碳氢的沥青质原料高效转化为乙炔并副产氢气、甲烷等气体产物，未转化完全的沥青质原料可以进一步制造沥青粉、碳材料等。由于中国炼油能力的迅速提升，产生的沥青质的量也大幅增长。利用热等离子体裂解沥青质的工艺过程，不仅可拓展重油沥青质的应用范围，还可以在消纳重油加工残余沥青质的同时，实现其高价值转化，补充以劣质重油为原料的石油炼制产业链，具有广泛的应用前景。然而，该工艺同时副产除乙炔外的小分子烃类，如甲烷、乙烷等。该部分副产的烃类各自产量小，若逐一分离，分离提浓成本显著增加。研究表明，甲烷、乙烷等小分子烃类在热等离子体中仍可实现向乙炔的定向转化，并且气相烃类分子的裂解难度远低于沥青质。本专利技术针对沥青质热等离子体裂解工艺，提出将该过程副产的烃类作为裂解原料，重新循环裂解的工艺。相较于原工艺，将副产的烃类循环通入热等离子体反应器，重新裂解的工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对沥青质热等离子体裂解产生的(除乙炔外)烃类，将其循环通入热等离子体裂解反应器，重新进行裂解，定向生成乙炔和氢气。基于该工艺，可以减少烃类进一步分离提浓的成本，并且大幅提高产品气中乙炔和氢气的产量。本专利技术提供一种沥青质热等离子体裂解气中烃类的循环处理方法，包括如下步骤：a)劣质重油溶剂脱沥青工艺产生的沥青质，通过循环烃类气体带入雾化装置，喷入热等离子体反应器；b)在所述热等离子体反器中，沥青质和循环烃类与氢热等离子体射流混合反应，反应获得裂解产物；c)所述裂解产物通过气固快分装置，获得固相产品和温度1600～2000K的气相产品；所述固相产品为固态碳材料；d)所述气相产品进入淬冷装置，获得裂解气体；e)所述裂解气体进一步进行提浓分离，获得乙炔、氢气和副产烃类；所述副产烃类包含甲烷和乙烯；f)获得的氢气中，部分氢气作为热等离子体炬工作气体，重新循环使用，剩余部分作为产品；所述副产烃类作为沥青质原料的雾化气体，即步骤a)中所述循环烃类气体，或者直接循环通入所述热等离子体反应器，重新裂解。本专利技术所述的沥青质热等离子体裂解气中烃类的循环处理方法，其中，所述热等离子体反应器优选为下行床的反应器形式。本专利技术所述的沥青质热等离子体裂解气中烃类的循环处理方法，其中，优选的是，所述淬冷装置采用化学淬冷或者物理淬冷；所述化学淬冷的物质为氢气及C5以下气态烷烃的单一或其混合气体；所述物理淬冷的物质为纯水、气相冷凝水或循环水。本专利技术所述的沥青质热等离子体裂解气中烃类的循环处理方法，其中，优选的是，所述沥青质直接以液态形式，通过输送气体或者循环烃类雾化，输送进入热等离子体反应器。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术所述工艺中，产品气中的氢气可以作为热等离子体炬的工作气体，循环使用，优化流程并且降低工作气体成本；同时仍有部分氢气富余，可作为产品气。(2)本专利技术所述的工艺中，产品气的烃类(除乙炔)，可以作为原料的雾化气体，或者直接通入热等离子体反应器进行裂解，降低了烃类进一步分离提浓的成本，并且大幅提高产品气中乙炔和氢气的产量。附图说明图1：用于沥青质热等离子体裂解气中烃类的循环处理工艺流程示意图。具体实施方式以下对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。热等离子体反应器：在本专利技术中，对热等离子体反应器并无特别限定，通常热等离子体反应器优选为下行床的反应器形式；选用下行床的反应器形式的优势是气固接触好，停留时间均匀易控。淬冷装置：在本专利技术中，对淬冷装置并无特别限定，通常所述淬冷装置采用化学淬冷或者物理淬冷；所述化学淬冷的物质为氢气及C5以下气态烷烃的单一或其混合气体；所述物理淬冷的物质为纯水、气相冷凝水或循环水。如图1所示，沥青质通过循环烃类进行雾化，通入热等离子体裂解反应器进行高温裂解反应，产生固态碳材料和富含乙炔、氢气和甲烷的气态产物；气固两相产品经过气固快分装置，分离得到固态的碳材料；气体产物通过物理淬冷或者化学淬冷的方式，进行气相产品的快速冷却和部分高位能量的回收，从而获得富含乙炔、氢气和甲烷等气体的裂解产品。气态产品进行提浓和分离，获得产品气乙炔和氢气。部分氢气作为热等离子体炬工作气体循环使用。副产的(除乙炔)烃类，可作为沥青质的雾化气体，或直接通入热等离子体反应器，重新裂解。实施例1原料沥青质以高温液相的形式，通过氩气12nm3/h雾化输送进入热等离子体反应器。沥青质进料量为400kg/h。同时，循环裂解的烃类通入热等离子体裂解反应器，流量为40kg/h。该反应器为下行床反应器，反应器直径100mm，长度600mm。热等离子体炬采用氢气作为工作气体，输入功率为2.5MW，氢气流量为70kg/h，氢等离子体的平均温度超过3000K，中心区域温度为5000K。裂解产物温度为1800K，裂解产物进入快速分离装置(已有技术中专利ZL00105781.2公开的气固分离装置)，气体停留时间为80ms，固相停留时间为分离效率75％。气体出口分离的气体即气相中间产品进入急冷装置，用循环水进行快速冷却，降至室温(从而终止产物的热分解，提高裂解气中乙炔含量，避免高温下乙炔发生分解反应)，得到体积含量为约25％的乙炔气体混合物(含C2H2、CH4和H2的裂解气)。提浓得到的乙炔产品为220kg/h，氢气90kg/h。部分氢气作为热等离子体炬工作气体循环使用，富余部分作为产品输出。剩余的烃类重新循环进入裂解反应器。实施例2原料沥青质以高温液相的形式，通过循环烃类9kg/h雾化输送进入热等离子体反应器。沥青质进料量为450kg/h。同时，循环裂解的烃类通入热等离子体裂解反应器，流量为45kg/h。热等离子体炬采用氢气作为工作气体，输入功率为2.5MW，氢气流量为80kg/h，氢等离子体的平均温度超过3000K，中心区域温度为6000K。裂解产物温度为1600K，裂解产物进入快速分离装置(已有技术中专利ZL00105781.2公开的气固分离装置)，气体停留时间为80ms，固相停留时间为分离效率75％。气体出口分离的气体即气相中间产品进入急冷装置，用冷凝水进行快速冷却，降至室温(从而终止产物的热分解，提高裂解气中乙炔含量，避免高温下乙炔发生分解反应)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青质热等离子体裂解气中烃类的循环处理方法，包括如下步骤：a)劣质重油溶剂脱沥青工艺产生的沥青质，通过循环烃类气体带入雾化装置，喷入热等离子体反应器；b)在所述热等离子体反器中，沥青质和循环烃类与氢热等离子体射流混合反应，反应获得裂解产物；c)所述裂解产物通过气固快分装置，获得固相产品和温度1600～2000K的气相产品；所述固相产品为固态碳材料；d)所述气相产品进入淬冷装置，获得裂解气体；e)所述裂解气体进一步进行提浓分离，获得乙炔、氢气和副产烃类；所述副产烃类包含甲烷和乙烯；f)获得的氢气中，部分氢气作为热等离子体炬工作气体，重新循环使用，剩余部分作为产品；所述副产烃类作为沥青质原料的雾化气体，即步骤a)中所述循环烃类气体，或者直接循环通入所述热等离子体反应器，重新裂解。

【技术特征摘要】
1.一种沥青质热等离子体裂解气中烃类的循环处理方法，包括如下步骤：a)劣质重油溶剂脱沥青工艺产生的沥青质，通过循环烃类气体带入雾化装置，喷入热等离子体反应器；b)在所述热等离子体反器中，沥青质和循环烃类与氢热等离子体射流混合反应，反应获得裂解产物；c)所述裂解产物通过气固快分装置，获得固相产品和温度1600～2000K的气相产品；所述固相产品为固态碳材料；d)所述气相产品进入淬冷装置，获得裂解气体；e)所述裂解气体进一步进行提浓分离，获得乙炔、氢气和副产烃类；所述副产烃类包含甲烷和乙烯；f)获得的氢气中，部分氢气作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡长禄，程易，张上，程炎，颜彬航，龚奇菡，李天阳，吕雉，李金，李知春，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11