CN102453514B - 减少催化裂化烟气中二氧化碳排放量的方法 - Google Patents

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本发明涉及一种减少催化裂化烟气中二氧化碳排放量的方法，属于石油炼制的催化裂化技术领域。将催化裂化原料经均质乳化设备在常压、乳化温度45～90℃、加水量1％～10％、多功能复合乳化剂加入量0.01％～2％、搅拌速度15000～20000r/min的条件下进行乳化，将乳化后的原料油作为催化原料直接进行催化反应。重油催化裂化原料经乳化后，改善了催化进料的雾化程度，提高了催化进料的分散性，大幅度降低了进料油滴的粒径，可以达到提高轻质油收率和总液收，降低焦炭产率进而降低烟气中二氧化碳含量的目的。

Description

减少催化裂化烟气中二氧化碳排放量的方法
技术领域
本发明涉及一种减少催化裂化烟气中二氧化碳排放量的方法，属于石油炼制的催化裂化技术领域。
背景技术
由于二氧化碳等温室气体排放量的大量增加，导致全球气候急剧恶化。对人类的生存环境造成极大威胁。削减二氧化碳排放量，缓解温室效应，已成为国际社会的广泛共识。据国际能源署(IEA)《2007年世界能源展望》统计，2005年全世界通过消费石油、天然气和煤炭以及放空燃烧天然气排放的二氧化碳总量达到270×108t。其中美国、中国、俄罗斯、日本和印度是5个最大的二氧化碳排放国。占世界二氧化碳排放总量的50％。预计随着能源需求增长，到2030年二氧化碳排放总量将达到420×108t，比2005年增长56％。
炼化行业中炼油二氧化碳排放所占比例为5％，美国石油工业协会(API)编制的《石油和天然气工业温室气体排放估算方法概要》将炼油和石化行业的二氧化碳来源分为3类：燃烧排放、生产过程排放和泄漏排放。催化裂化装置则根据原料具体情况，生焦的待生剂在再生器中与再生空气充分燃烧，排放出浓度为15％～2O％的二氧化碳。近年来炼油和石化行业逐渐开始关注温室气体排放问题。
从烟气中脱除二氧化碳，是一种末端解决方案，通常指燃烧后脱碳，即从燃烧后产生的烟气中将二氧化碳分离以实现减排，减排最高可达90％以上。但由于分离过程需要输入能量而导致额外的二氧化碳排放，另外还存在捕集二氧化碳的问题，这种方案仅对规模较大的单一排放源最为有效，而炼厂和石化厂的二氧化碳排放源多且分散，集中排放的减排效果不理想。催化裂化装置是炼油厂重要的二氧化碳排放源，以106t/a催化装置计算，每年二氧化碳排放量约3×105t。
公开日期为2002年1月的中国专利CN1189541公开了一种使用过冷水喷雾喷射FCC进料以提高进料雾化的方法，雾化后液滴直径为200-300微米，未说明降低催化烟气中二氧化碳含量的效果；公开日期为2008年6月的欧洲专利EP1935966公开了一种减少催化裂化装置二氧化碳排放量的方法，在反应和再生过程中引入另一种原料气，并在再生过程提供的高温下，烧掉反应过程中催化剂上的积碳，提高了一氧化碳的含量，反过来降低了烟气中二氧化碳的含量，该方法由于要引入另一种原料气，实施起来较困难，而且没有从根本上解决二氧化碳排放问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减少催化裂化烟气中二氧化碳排放量的方法，减少了烟气中二氧化碳排放量。
本发明所述的减少催化裂化烟气中二氧化碳排放量的方法，将催化裂化原料经均质乳化设备在常压、乳化温度45～90℃、加水量1％～10％、多功能复合乳化剂加入量0.01％～2％、搅拌速度15000～20000r/min的条件下进行乳化，将乳化后的原料油作为催化原料直接进行催化反应。
其中：
乳化温度优选65～85℃。
多功能复合乳化剂由司盘35-60％、醇胺类表面活性剂25-60％和助溶剂5-15％混合制成，司盘为司盘80、醇胺类表面活性剂为三乙醇胺，助溶剂为轻柴油，多功能复合乳化剂加入量优选0.05～0.2％。
搅拌速度控制为15000-20000r/min适宜。
本发明重油催化裂化的乳化式进料方法，采用独特的二次“爆破”雾化技术，提高了雾化效果，极大的改善了原料与催化剂的接触；通过乳化的方式改变催化裂化原料油在进入提升管反应器前的物理性质，以使其在进入提升管反应器后与高温催化剂充分接触，并产生二次爆破雾化，从而达到提高反应深度、改善产品分布和提高目的产品收率的目的。以106t/a催化装置计算，每年可减少二氧化碳排放约4×104t，经济效益和环保效益十分显著。
本发明乳化设备采用多级高速剪切，耐温耐压的转定头结构，使得分散、溶解、乳化、粉碎同时完成，可实现渣油和沥青的油水乳化；多功能复合乳化剂采用非离子表面活性剂，不会引起催化剂中毒或设备腐蚀，通过加入助溶剂，具有良好的乳化功能和效果。重油催化裂化原料经乳化后，改善了催化进料的雾化程度，提高了催化进料的分散性，大幅度降低了进料油滴的粒径，可以达到提高轻质油收率和总液收，降低焦炭产率进而降低烟气中二氧化碳含量的目的。
生产中，在提升管进料喷嘴前增设均质乳化装置，将催化裂化原料与乳化剂和水混合并乳化，乳化后的催化裂化原料不需要原料罐直接由原料泵打入提升管反应器，乳化后的催化裂化原料为油包水型乳化油，经喷嘴雾化后的油滴内包含着许多0.5～5μm的水珠微粒，每个小水滴被油相包围着。当油滴喷出被加热时，乳化油被一次雾化，由于水和油的沸点相差较大，水先汽化，体积急剧膨胀，产生了巨大的压力，瞬间把油滴爆开，变成许多小油滴，这一过程称之为“微爆”或二次雾化。二次雾化提高了催化裂化原料的雾化效果，极大的改善了原料与催化剂的接触，提高原料油的汽化率，从而提高催化裂化反应效果。
实验结果表明：乳化工艺条件为加水量8％、乳化剂加入量0.05％、乳化温度75℃的条件下制得的乳化油，进入催化裂化装置，在反应温度505℃、再生温度700℃、剂油比5.0的工艺条件下，与未经乳化的催化裂化原料相比较，干气收率减少0.16个百分点，液化气收率增加0.24个百分点，汽油收率增加0.95个百分点，柴油收率增加0.56个百分点，重油收率减少0.52个百分点，焦炭产率减少1.07个百分点，轻质油收率增加1.51个百分点，总液收增加1.75个百分点，转化率增加0.52个百分点，烟气中二氧化碳含量降低24.55％。说明催化裂化原料油乳化后可明显提高轻质油收率和总液收，烟气中二氧化碳含量有显著降低。且催化裂化原料乳化后对产品性质影响不大。
催化裂化原料经乳化连续进料后，改善了催化进料的雾化程度，提高了催化进料的分散性，大幅度降低了进料油滴的粒径，可以达到提高轻质油收率和总液收，减少烟气中二氧化碳排放量的目的，经济效益和环保效益十分显著。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
将多功能复合乳化剂、水和催化原料送入乳化机，在45～90℃下进行乳化，最好是在65～85℃下进行乳化，制备成油包水型的乳化原料；将该乳化原料预热到120～250℃，使其在催化裂化反应条件下与催化剂接触、反应。
本发明对于催化裂化原料油、乳化剂和水的混合方式没有特别要求。
实施例中所使用的催化原料性质列于表1。
实施例1
多功能复合乳化剂由司盘8045％、三乙醇胺表面活性剂45％和轻柴油助溶剂10％混合制成。
生产中，在加水量8％、乳化剂加入量0.05％、乳化温度75℃、搅拌速度20000r/min条件下制得了FCC原料乳化油，其性质列于表2。
分别用FCC原料和乳化原料在提升管装置上进行催化裂化试验。工艺条件为：反应温度505℃，再生温度700℃，剂油比5.0。试验均为连续进油10小时，进油量为8kg；乳化原料进料方式为连续进料，在提升管喷嘴前加装均质乳化设备，搅拌速度可调，乳化油处理量为0～50L。所得生成油进行实沸点蒸馏切割得到汽油、柴油和重油组分。
所得生成油进行油样积累，生成油在实沸点蒸馏装置上经蒸馏切割得到催化汽油和催化柴油(其中催化汽油馏分为初馏点～200℃，催化柴油馏分为200℃～350℃)，对切割所得催化汽油和催化柴油进行性质分析。
所得产品分布、汽柴油性质及烟气中二氧化碳含量对比列于表3。
实施例2
多功能复合乳化剂由司盘8050％、三乙醇胺表面活性剂35％和轻柴油助溶剂15％混合制成。
生产中，在加水量2％、乳化剂加入量0.01％、乳化温度45℃、搅拌速度16000r/min条件下制得了FCC原料乳化油，其油性质分析见表2。
分别用FCC原料和乳化原料在提升管装置上进行催化裂化试验。工艺条件为：反应温度505℃，再生温度700℃，剂油比5.0。试验均为连续进油10小时，进油量为8kg；乳化原料进料方式为连续进料，在提升管喷嘴前加装均质乳化设备，搅拌速度可调，乳化油处理量为0～50L。所得生成油进行实沸点蒸馏切割得到汽油、柴油和重油组分。
将所得生成油进行油样积累，生成油在实沸点蒸馏装置上经蒸馏切割得到催化汽油和催化柴油(其中催化汽油馏分为初馏点～200℃，催化柴油馏分为200℃～350℃)，对切割所得催化汽油进行和催化柴油性质分析。
所得产品分布、汽柴油性质及烟气中二氧化碳含量对比列于表3。
实施例3
多功能复合乳化剂由司盘8050％、三乙醇胺表面活性剂42％和轻柴油助溶剂8％混合制成。
生产中，在加水量10％、乳化剂加入量2％、乳化温度90℃、搅拌速度18000r/min条件下制得了FCC原料乳化油，其油性质分析见表2。
分别用FCC原料和乳化原料在提升管装置上进行催化裂化试验。工艺条件为：反应温度505℃，再生温度700℃，剂油比5.0。试验均为连续进油10小时，进油量为8kg；乳化原料进料方式为连续进料，在提升管喷嘴前加装均质乳化设备，搅拌速度可调，乳化油处理量为0～50L。所得生成油进行实沸点蒸馏切割得到汽油、柴油和重油组分。
将所得生成油进行油样积累，生成油在实沸点蒸馏装置上经蒸馏切割得到催化汽油和催化柴油(其中催化汽油馏分为初馏点～200℃，催化柴油馏分为200℃～350℃)，对切割所得催化汽油和催化柴油进行性质分析。
所得产品分布、汽柴油性质及烟气中二氧化碳含量对比列于表3。
(接下页)
表1、原料性质表
Figure BDA0000029193470000051
表2、实施例中乳化油的性质表
  项目   实施例1   实施例2   实施例3
  密度，20℃，g/cm3   0.9166   0.9147   0.9181
  残炭，％   6.02   6.13   5.85
  凝点，℃   22   23   20
  硫，mg/L   6078   6149   5971
  运动粘度，100℃，mm2/s   21   22   21
(接下页)
表3、产品分布、汽柴油性质及烟气中二氧化碳含量对比表

Claims (3)

1.一种减少催化裂化烟气中二氧化碳排放量的方法，其特征在于将催化裂化原料经均质乳化设备在常压、乳化温度45～90℃、加水量1%～10%、多功能复合乳化剂加入量0.01%～2%、搅拌速度15000～20000r/min的条件下进行乳化，将乳化后的原料油作为催化原料直接进行催化反应，其中：
多功能复合乳化剂由司盘35-60%、醇胺类表面活性剂25-60%和助溶剂5-15%混合制成；
司盘为司盘80，醇胺类表面活性剂为三乙醇胺和助溶剂为轻柴油。
2. 根据权利要求1所述的减少催化裂化烟气中二氧化碳排放量的方法，其特征在于乳化温度为65～85℃。
3. 根据权利要求1或2所述的减少催化裂化烟气中二氧化碳排放量的方法，其特征在于多功能复合乳化剂加入量为0.05～0.2%。
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