CN102965139A - 组合式提升管和下行反应器耦合的重油热解和气化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供组合式提升管和下行反应器耦合的重油热解和气化装置，下行反应管通过返料器、汽提器和流量调节器与组合式提升管气化反应器连通组成一个循环反应体系；下行反应管上部设置有对称的高效雾化喷嘴，下部装有气固快速分离器，气固快速分离器气体出口为热解气出口，气固快速分离器固体出口通入汽提器，汽提器出口通过流量调节器与组合式提升管气化反应器下部连通；组合式提升管气化反应器下部设有蒸汽入口和氧化剂入口，上部设有合成气分离器；合成气分离器固体出口斜下通入返料器，返料器出口连接下行反应管顶部，合成气分离器气体出口通过换热器与合成气出口相连。
Description
1．技术领域
本发明提供组合式提升管和下行反应器耦合的重油热解和气化装置，属于石油加工领域。
2．背景技术
重油轻质化是当今世界各国石油加工的重要课题之一。我国大部分原油中渣油含量高，轻质油含量低，加之近年来一些重质油（稠油）产量不断增长和部分国外重质原油的引进使重油轻质化问题更为突出。重油加工方法常有催化裂化、溶剂脱沥青、减粘、焦化、热裂化、重油加氢等方法，总的说来，不外乎加氢和脱碳两大类，其中重油脱碳加工是当今石油炼制的主要方式，脱出碳的合理利用一直未得到很好解决。在重油固相载体循环裂解工艺中主要有重油催化裂解、灵活焦化、流化焦化、重油流化改质等。重油催化裂解除得到的目的产物（汽柴油和烯烃化工原料）外，脱除的残碳在再生器中燃烧放热，一部分加热催化剂作为裂解的热源，一部分用取热器取热产生蒸汽外送或发电，反应温度较低约500℃－650℃，对重油原料要求较高，未达到对石油资源的充分有效利用；灵活焦化和流化焦化反应温度低约450℃－600℃，主要是生产焦化汽油、柴油和用作催化原料的焦化蜡油，焦碳燃烧部分循环作为热载体、部分气化产生合成气，但裂解时间过长，轻质油收率较低；重油流化改质（如恩格哈德开发的ART工艺、洛阳石化设计院的HCC工艺等）采用与重油催化裂化工艺相似的循环流化床技术，反应温度约400℃－600℃，裂解时间短，轻质油收率较高，但脱除的残炭一直未得到有效利用。
另外由于国家环保要求越来越高，石油炼制企业又需要大量的氢气对轻质油品进行加氢精制以生产满足合格的车用燃料，但目前各炼化企业缺乏大量廉价的氢气源。
如何开发最经济、最清洁、最合理和最大化利用好重油的工艺和设备，实现无渣化，将已成为我国石油工作者迫待解决的重大课题。
3．发明内容
本发明的目的就是为了克服现有重油加工装置存在的不足而一种组合式提升管和下行反应器耦合的重油热解和气化装置，通过下行反应管和组合式提升管气化反应器耦合形成循环体系，下行反应管热解重油生产轻质油或烯烃，组合式提升管气化反应器气化生产合成气制取氢气，利用水蒸气气化吸热解决焦再生的热量过剩难题，利用组合式提升管强化气化反应、消除提升管底部难以起燃、降低反应器高度，既能生产轻质油或烯烃，又能得到大量廉价的氢气资源，实现重油加工低藏量高效无渣化。
本发明的技术方案：
组合式提升管和下行反应器耦合的重油热解和气化装置，由合成气分离器、返料器、高效雾化喷嘴、下行反应管、气固快速分离器、热解气出口、汽提器、流量调节器、蒸汽入口、氧化剂入口、组合式提升管气化反应器、换热器、合成气出口组成。下行反应管通过返料器、汽提器和流量调节器与组合式提升管气化反应器连通组成一个循环反应体系；下行反应管上部设置有对称的高效雾化喷嘴，下部装有气固快速分离器，气固快速分离器气体出口为热解气出口，气固快速分离器固体出口通入汽提器，汽提器出口通过流量调节器与组合式提升管气化反应器下部连通；组合式提升管气化反应器下部设有蒸汽入口和氧化剂入口，上部设有合成气分离器；合成气分离器固体出口斜下通入返料器，返料器出口连接下行反应管顶部，合成气分离器气体出口通过换热器与合成气出口相连。
下行反应管和组合式提升管气化反应器的中点在同一水平面，其当量直径之比为1:1~2.5，组合式提升管气化反应器长度为10-25m，下行反应管比组合式提升管气化反应器短3-12m。
组合式提升管气化反应器由下部的湍流流化床和上部的携带反应器组成，湍流流化床直径为提升管气化反应器当量直径的2-4倍，携带反应器是由直径为提升管气化反应器当量直径不同倍数的大小直管通过大小头管件连接而成，大小直管的直径比值为1.2~2：1。
返料器为L型返料器、U型返料器、J型返料器和N型返料器等非机械阀中的一种。
气固快速分离器和合成气分离器为立式旋风分离器、卧式旋分器、惯性分离器中的一种。
流量调节器为L型返料器、U型返料器、J型返料器和N型返料器等非机械阀和液压滑动塞阀、电动滑动塞阀等机械阀中的一种。
本发明将实施例来详细叙述本发明的特点。
4．附图说明
附图为本发明的结构示意图。
附图的图面说明如下：
1.合成气分离器,2.返料器,3.高效雾化喷嘴，4.下行反应管，5.气固快速分离器，6.热解气出口，7.流量调节器，8.蒸汽入口，9.氧化剂入口，10.组合式提升管气化反应器，11.换热器，12.合成气出口，13.汽提器。
下面结合附图和实施例来详述本发明的工艺特点。
5.具体实施方式
实施例，组合式提升管和下行反应器耦合的重油热解和气化装置，由合成气分离器（1）、返料器（2）、高效雾化喷嘴（3）、下行反应管（4）、气固快速分离器（5）、热解气出口（6）、汽提器（13）、流量调节器（7）、蒸汽入口（8）、氧化剂入口（9）、组合式提升管气化反应器（10）、换热器（11）、合成气出口（12）组成，下行反应管（4）通过返料器（2）、汽提器（13）和流量调节器（7）与组合式提升管气化反应器（10）连通组成一个循环反应体系；下行反应管（4）上部设置有对称的高效雾化喷嘴（3），下部装有气固快速分离器（5），气固快速分离器（5）气体出口为热解气出口（6），气固快速分离器（5）固体出口通入汽提器（13），汽提器（13）出口通过流量调节器（7）与组合式提升管气化反应器（10）下部连通；组合式提升管气化反应器（10）下部设有蒸汽入口（8）和氧化剂入口（9），上部设有合成气分离器（1），合成气分离器（1）固体出口斜下通入返料器（2），返料器（2）出口连接下行反应管（4）顶部，合成气分离器（1）气体出口通过换热器（11）与合成气出口（12）相连。
下行反应管（4）和组合式提升管气化反应器（10）的中点在同一水平面，其直径之比为1:1~2.5，组合式提升管气化反应器（10）长度为10-25m，下行反应管（4）比组合式提升管气化反应器（10）短3-12m。
组合式提升管气化反应器（10）由下部的湍流流化床和上部的携带反应器组成，湍流流化床直径为提升管气化反应器（10）当量直径的2-4倍，携带反应器是由直径为提升管气化反应器（10）当量直径不同倍数的大小直管通过大小头管件连接而成，大小直管的直径比值为1.2~2：1。
返料器（2）为L型返料器、U型返料器、J型返料器和N型返料器等非机械阀中的一种。
气固快速分离器（5）和合成气分离器（1）为立式旋风分离器、卧式旋分器、惯性分离器中的一种。
流量调节器（7）为L型返料器、U型返料器、J型返料器和N型返料器等非机械阀以及液压滑动塞阀、电动滑动塞阀等机械阀中的一种。
具体运行时，高效雾化喷嘴（3）将预热到180℃-350℃的重油从下行反应管（4）进料口喷入下行反应管（4）上部，油雾与从返料器（2）流下的800℃-1100℃高温固体载体混合，加热、汽化和热解；油气和结焦后固体载体向下高速顺流到下行反应管（4）底部的气固快速分离器（5）进行气固分离；油气从热解气出口（6）进分馏塔分离，油浆返回重油循环使用，其他作为产品输出；结焦后固体载体汽提后通过流量控制器（7）进入组合式提升管气化反应器(10)下部与从蒸气入口（8）和氧化剂入口（9）进入的氧气和蒸汽发生气化反应，反应温度850℃-1200℃后，生成的合成气和高温固体载体向上高速流到组合式提升管气化反应器（10）上部的合成气分离器（1）进行气固分离；分离的高温固体载体流入返料器（2）继续作为重油热解热源进行循环使用，合成气经过换热器（11）换热后从合成气出口（12）作为产品输出，实现重油无渣化加工。
氧化剂可以选择氧气、富氧空气和空气中一种。
本发明所提供的组合式提升管和下行反应器耦合的重油热解和气化装置，通过下行反应管和组合式提升管气化反应器耦合形成循环体系，下行反应管热解重油生产轻质油或烯烃，组合式提升管气化反应器气化生产合成气制取氢气，利用水蒸气气化吸热解决焦再生的热量过剩难题，利用组合式提升管强化气化反应、消除提升管底部难以起燃、降低反应器高度50%左右，设备投资降低20%以上，既能提高轻质油或烯烃收率5％－30％，又能得到大量廉价的氢气资源（成本降低约为50%），实现重油加工低藏量高效无渣化。
Claims (6)
1.组合式提升管和下行反应器耦合的重油热解和气化装置，由合成气分离器、返料器、高效雾化喷嘴、下行反应管、气固快速分离器、热解气出口、汽提器、流量调节器、蒸汽入口、氧化剂入口、组合式提升管气化反应器、换热器、合成气出口组成，其特征在于下行反应管通过返料器、汽提器和流量调节器与组合式提升管气化反应器连通组成一个循环反应体系；下行反应管上部设置有对称的高效雾化喷嘴，下部装有气固快速分离器，气固快速分离器气体出口为热解气出口，气固快速分离器固体出口通入汽提器，汽提器出口通过流量调节器与组合式提升管气化反应器下部连通；组合式提升管气化反应器下部设有蒸汽入口和氧化剂入口，上部设有合成气分离器；合成气分离器固体出口斜下通入返料器，返料器出口连接下行反应管顶部，合成气分离器气体出口通过换热器与合成气出口相连。
2.根据权利要求1所提述的组合式提升管和下行反应器耦合的重油热解和气化装置，其特征在于下行反应管和组合式提升管气化反应器的中点在同一水平面，其当量直径之比为1:1~2.5，组合式提升管气化反应器长度为10-25m，下行反应管比组合式提升管气化反应器短3-12m。
3.根据权利要求2所提述的组合式提升管气化反应器，其特征在于组合式提升管气化反应器由下部的湍流流化床和上部的携带反应器组成，湍流流化床直径为提升管气化反应器当量直径的2-4倍，携带反应器是由直径为提升管气化反应器当量直径不同倍数的大小直管通过大小头管件连接而成，大小直管的直径比值为1.2~2：1。
4.根据权利要求1所提述的组合式提升管和下行反应器耦合的重油热解和气化装置，其特征在于返料器为L型返料器、U型返料器、J型返料器和N型返料器等非机械阀中的一种。
5.根据权利要求1所提述的组合式提升管和下行反应器耦合的重油热解和气化装置，其特征在于气固快速分离器和合成气分离器为立式旋风分离器、卧式旋分器、惯性分离器中的一种。
6.根据权利要求1所提述的组合式提升管和下行反应器耦合的重油热解和气化装置，其特征在于流量调节器为L型返料器、U型返料器、J型返料器和N型返料器等非机械阀和液压滑动塞阀、电动滑动塞阀等机械阀中的一种。
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