生产自由流动球状焦的延迟焦化方法技术

一种延迟焦化方法，用于生产基本上自由流动的焦炭，更适宜生产球状焦。焦化进料例如减压渣油，在一个加热区被加热到焦化温度，然后输送到焦化区在那里挥发物在顶部被收集，同时生成焦炭。原料在加热区被加热前，或者在被输送到焦化区之前，在原料中加入一种含金属或不含金属的添加剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种延迟焦化的方法，可用于大量生产自由流动的焦炭，更适宜生产球状焦。焦化器进料，例如减压渣油在加热区被加热到焦化温度，然后输送到焦化区，在那里挥发物在顶部被收集，同时生成焦炭。在原料中加入一种含金属或不含金属的添加剂，或者在原料在加热区被加热前，或者在被输送到焦化区之前加入，或者都加入。相关技术的描述 延迟焦化涉及石油残渣(渣油)的热分解以生产气体、各种沸程的液体物流和焦炭。通过使一部分渣油转化为更有价值的液体和气体产品，延迟焦化重的和高酸值(高硫)的原油残渣基本上作为一种是处理这些低价值原料的方法被应用。尽管得到的焦炭通常被认为是低价值的副产品，但其依赖于其等级，作为燃料(燃料品级焦)、生产铝的电极(阳极品级焦)等还是具有一些价值。在延迟焦化过程中，在火焰加热器或管式炉中原料被迅速加热。然后被送到焦炭鼓中，焦炭鼓保持在发生焦化的条件下，通常在温度高于400°C，超级大气压下。加热的渣油原料在焦炭鼓中分解形成挥发性组分，挥发性组分作为塔顶馏出物移出，并送入分馏器，焦炭鼓中剩下焦炭。当焦炭鼓中充满焦炭时，加热的原料被切换进入另外的焦炭鼓中，并用水蒸气从焦炭鼓中吹出烃蒸气。然后焦炭鼓中通入水使温度降低到100°c以下然后排干水。当冷却和排水步骤完成后，打开焦炭鼓，用高速水喷射进行钻和/或切割使焦炭排出。例如，通常使用位于钻探工具上的水喷射喷嘴，在焦炭床层的中央区钻孔。切割工具头部水平取向的喷嘴将焦炭从焦炭鼓中切出。焦炭的移出过程相当大程度的增加了整个工艺过程的生产处理时间。因此，希望在焦炭鼓中产生自由流动的焦炭，这样不需要常规移出焦炭相关的费用和时间。即使焦炭鼓表面上完全冷却，偶尔也会出现“热鼓”现象，当塔的表面不能被完全冷却时会发生这样的问题。这是焦炭鼓中焦炭形态不均一导致的结果。塔中有超过一种形式的固体焦炭产物组合，例如针状焦、海绵焦和球状焦。因为没有附聚的球状焦比另外的焦炭例如大的球状焦团或海绵焦可更快地被冷却，为了避免或最小化“热鼓”现象，也希望在延迟焦化器中主要生产基本上自由流动的球状焦。专利技术概要在一个实施方式中，本专利技术提供的延迟焦化方法，具体包括a)在第一个加热区，加热渣油，渣油被加热到一个温度，该温度低于焦化温度但要使渣油成为可以用泵抽送的液体；b)将所述加热的渣油送入到第二个加热区，在那里被加热到有效焦化温度；c)将所述加热的渣油从所述的第二个加热区送入到焦化区在那里挥发性产品在顶部被收集，同时形成焦炭；d)在所述的渣油组分中加入至少一种对生成基本上自由流动的焦炭有效的添加齐U，这种添加剂加入到所述渣油的地点，或在第二加热区上游，或在焦化区上游，或上述二处同时添加。本专利技术的一个优选实施方式中，焦化区是在延迟焦化塔中，在那里形成基本上自由流动的球状焦产品。在另一个实施方式中，添加剂是一种含金属的添加剂。在另一个实施方式中，这里提供一个延迟焦化过程，包括a)在从70°C到370°C的范围内，往减压渣油中加入至少一种含金属的添加剂，其加入量要保证其有效，接触时间要足够长以保证添加剂均匀分散到进料中； b)加热处理的渣油到达有效焦化上述渣油的温度；c)将所述加热的渣油送到压力为15 SOpsig的焦化区中保持足够的时间以形成热焦炭床层；和d)用水骤冷热焦层中的至少一部分焦炭。在另一个实施方式方式中，基本上自由流动的球状焦产品形成后被移出焦化区。这个焦化区优选是延迟焦化鼓。添加剂要么在原料进入到加热区这里是指焦化炉之前和原料混合和结合，要么在焦化炉和焦化鼓之间加入到原料中。本专利技术的范围也包括添加剂在上述两个位置中加入到原料中。相同的添加剂可以在每一个位置独立的被加入到原料中，或者不同的添加剂在每一个位置被加入。使用术语“结合”和“接触”有着广义的涵义，例如，在有些情况下添加剂和/或原料与添加剂、原料或者已有添加剂的原料会发生物理和/或化学变化。换句话说，本专利技术不仅仅局限于添加剂和/或原料在相互接触和/或结合的过程中不经历化学的和/或物理的变化的情况。添加剂的“有效量”是指当加入该数量的添加剂后，添加剂与原料接触使得在焦化区生成球状焦，优选为基本上自由流动的球状焦。有效量通常为100到100，OOOwppm。这个量对于含金属添加剂而言，是基于添加剂中的含金属和原料总重，对于不含金属的添加剂，是基于添加剂和原料总重。当然这也要取决于特定的添加剂和它的物理化学形态。同时不希望受到任何理论和模型的限制，对于在物理化学形态方面导致在原料中的更好分散的添加剂种类，其有效量小于较难分散的添加剂物种。这就是为什么添加剂选择为在有机物中至少部分溶解是最为重要的，尤其在渣油进料中，添加剂可从那些含金属的有机可溶化合物、有机不溶化合物或者是无机可分散化合物中选择。最差的添加剂是那些会导致生成大量泡沫的物质。具体例子为，添加剂是一种有机可溶金属化合物，例如一种金属环烷酸盐(酯)或者是一种金属乙酰基丙酮酸盐，或者是它们的混合物等。优选的金属是钾、钠、铁、镍、钒、锡、钥、锰、钴、钙、镁或它们的混合物等。可以选用在炼厂物料中自然存在的添加剂类型。对于这种添加剂，炼厂物料可以起到添加剂溶剂的作用，对添加剂分散在渣油进料中有帮助。在炼厂物料中自然存在的添加剂不限定的例子包括在某些渣油和渣油馏分(例如特定的原料物料)中自然存在的含有镍、钒、铁、钠和它们的混合物的卟啉、环烷酸盐等。添加剂和原料的接触可以通过混合包含添加剂组分(包括原料组分中自然含有的这些种类)的一小部分原料到原料中来完成。另外一个具体例子，添加剂是一种路易斯酸。优选的路易斯酸包括氯化铁、氯化锌、四氯化钛、氯化铝和类似的物质。另外一个具体例子，含有金属的添加剂是经过细磨后具有大表面积的固体，或是具有大表面积的天然物质，或是产生微粒/晶种添加剂。这种大表面积物质包括铝、催化裂化微粒、灵活焦化(FLEXIC0KER)循环微粒、硫酸镁、硫酸钙、硅藻土、粘土、硅酸镁、含钒的飞灰以及类似的物质，这种添加剂可以单独使用也可联合使用。优选的是，一种苛性碱物质添加到渣油焦化进料中。使用这种碱性添加剂时，可以在焦化炉加热之前、之中或之后加入。添加苛性碱可以降低渣油焦化进料中的总酸值(TAN)，也会将环烷酸转变为环烷酸的金属盐例如环烷酸钠。本专利技术的另一种实施方式是添加剂为基本上不含金属的添加剂。 添加剂在渣油原料中的均匀分散是希望避免非均相区域的焦炭形态的生成。也就是说，不希望焦炭鼓中有些地方生成的是自由流动焦炭而另外一些地方是不能自由流动的焦炭。添加剂的分散有多种途径，优选的是在一个合适的位置通过一路侧流将添加剂引入到进料物流中。添加剂的加入可以是将添加剂溶解到渣油原料中，或者是在混入添加剂之前通过加热或加入溶剂来降低渣油的粘度等。通过高能混合或使用静态混合设备都有助于添加剂的分散，特别是那些在进料中溶解度低的添加剂种类。优选的是，在焦化过程中生成的全部或大部分是基本上自由流动的焦，更优选的是基本上自由流动的球状焦。同时优选的是在焦炭鼓中至少一部分挥发组分在焦化过程中和焦化后被分离和并从焦炭鼓中导出，优选从焦炭鼓塔顶。附图简述图I是没有添加剂存在时的渣油原料(中东岩石山)焦化形成的海绵焦的光学微观结构。图中显示流动区域的尺寸范围为10 35微米(典型的海绵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备球状焦产物的延迟焦化方法，包括：（a）在第一个加热区将石油渣油加热到一定的温度，该温度低于焦化温度，但在此温度下渣油为可泵送的液体；（b）在50~550psig的压力下输送所述加热渣油到第二个加热区，在那里被加热到480℃～520℃的焦化温度；（c）将所述加热的渣油从第二个加热区输送到在410℃～475℃之间的温度和15~80psig的压力下操作的焦化区，其中在顶部收集蒸发的产物，并生成焦炭产物；（d）在第二个加热区的上游某处，或者在所述焦化区的上游，或者在上述两处，在所述渣油中加入至少一种对形成基本上自由流动的球状焦有效的含金属添加剂加入到所述渣油中，其中所述的含金属添加剂量的范围为100～100,000wppm（基于添加剂中的金属和原料总重），所述含金属的添加剂选自金属环烷酸盐、金属乙酰丙酮酸盐、金属硫化物、金属醋酸盐、氢氧化钾、氢氧化钙、甲酚钾、氢硫化钠和其混合物，以形成基本自由流动的球状焦的焦产物，所述球状焦具有1/16~3/8英寸的颗粒尺寸并且具有包括平均尺寸为0.5～10微米的离散微区域的微结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·希什金，克里斯多佛·P·艾皮希，马丁·L·戈尔巴蒂，利奥·D·布朗，西蒙·R·凯莱门，大卫·T·费鲁盖利，弗里茨·A·贝尔纳茨，
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：