CN103571519B - 一种重油的组合加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种重油的组合加工方法,劣质重油发生接触裂化后生产轻质油的同时,所得的待生剂送往气化器,气化器设置两个区,氧化区和还原区,待生剂从还原区的上部进入气化器,含氧气体从气化器底部进入气化器的氧化区,在氧化区,待生剂上的焦炭与含氧气体发生富氧燃烧,在还原区,待生剂上的焦炭主要和从氧化区来的气体中的CO2发生气化反应,生成烟气中的硫主要是羰基硫。烟气进入羰基硫脱除装置,脱硫后的烟气进入CO燃烧锅炉发生蒸汽或进入变换单元制氢气并富集CO2。所得再生接触剂返回接触裂化单元。该发明可以高效、绿色利用石油资源。
Description
技术领域
本发明属于一种劣质重油加工方法。更具体地说,是一种将重油接触裂化和气化再生有机结合的组合加工方法。
背景技术
近年来,石油资源日益变重,残炭、硫和金属含量增加。而渣油催化裂化原料要求(Ni+V)<25μg·g-1,一般为10μg·g-1左右,对硫含量也有限制,如石韦公司的渣油流化催化裂化(RFCC)工艺要求的原料油中硫含量在0.2~2.4%(质量),因此劣质重油或渣油加工问题日益突出。石油资源短缺、国际油价居高不下、石油资源劣质、重质化和环保要求日益严格为炼油技术提出了新的挑战,急需发展高效绿色的劣质油尤其是劣质重油的新型炼制技术。重质油的高效绿色转化,一方面要求对原料油尽可能的“吃干榨净”,另一方面就是要环保。
劣质重油给加工带来许多困难和问题。首先,劣质重油的密度大,氢碳比低,胶质、沥青质含量高,残炭高,导致轻油收率低,焦炭产率高。催化裂化加工重质、劣质原料油时,大量生焦导致整个装置热量过剩,同时也导致大量二氧化碳排放。延迟焦化工艺加工劣质重油时,液收较低,焦炭产率很高,约是原料残炭的1.5倍。如何将占原油40%~60%的重油(常压渣油和减压渣油)更多的转化为轻质油品,这既是世界炼油业关注的焦点和世界性技术难题,也是国内炼油工业急需解决的一个重大问题。其次,劣质重油的硫含量高,对催化裂化工艺来说,增加了再生部分脱SOx、NOx的成本。焦化工艺(包括延迟焦化和流化焦化)作为重油加工的主要手段之一,其加工能力逐年递增,不可避免的产生大量的石油焦,除了一部分优质石油焦可用作炼铝炼钢的电极等领域外,日益增多的含硫原油产生的高硫石油焦,例如,如国内加工进口高硫原油的企业生产的石油焦硫含量高达5.9重量%,如果将其作为燃料使用,势必又产生新的大气SOx、NOx排放问题。因此,加工劣质重油时的硫转化和硫排放问题亟待解决。
催化裂化加工高硫原料时,减少有害硫污染物排放的方法为:一种是将原料进行加氢预处理脱硫,另一种是将烟气中的硫转化为SOx形态,然后采取洗涤法进行减排,但是,气体中脱除SOx要比脱除H2S复杂得多。还有一种是在FCC催化裂化催化剂中加入硫转移剂,可以有效控制SOx的排放量。但随着原料的变重变差,催化裂化原料中硫含量逐渐升高,为了达到合格的排放标准,在催化裂化催化剂中加入的硫转移剂的比例会越来越高,这势必影响了催化裂化催化剂的整体的平衡活性。
此外,在催化裂化再生过程中工业再生烟气中的CO2/CO比值一般达1.0~1.3,经常要加入助燃剂促进CO燃烧,防止CO的“尾燃”。如果烟气中的含氧量超过某个数值,CO的燃烧就会失控而使温度大幅升高,又进一步加快了燃烧速率,最后把烟气中的氧全部耗尽为止。此时的温升可以高达400℃,造成操作波动甚至烧坏设备。
CN200910177441针对劣质重油的加工提出了裂化-气化-再生工艺,气化过程采用含氧和水的气化剂,氧含量在12~30%,空床气速优选0.08~2.0m/s,气化炉操作温度在600~1000℃,优选在700~900℃,控制气化反应所得气化气中合成气(CO+H2)的摩尔含量大于50%。
CN201010158103在气化单元采取了气化器设置两个区,一部分待生剂与气化剂I从气化器底部进入气化器的一区,剩余的待生剂与气化剂II从气化器中部进入气化器的二区,待生剂上的积炭在气化反应条件下发生气化反应,生成含有合成气的气体产物,待生剂成为半再生剂;但气化一区和二区的反应温度很高,气化器的一区温度800-1100℃气化器的二区温度740-1000℃。
对于上述以无机材料为接触剂上的焦炭气化,其与煤气化的最大不同是,待生剂上焦炭只有百分之几,而煤中碳一般含量达80%以上,因此待生剂上焦炭在有氧、且以制备CO、H2为目的进行气化反应时,气化气中氧含量不太容易控制。在CN200910177441中的气化炉操作温度很高,发生CO和H2尾燃的危险就更高。CN201010158103中气化一区和二区的反应温度很高,气化器的一区温度800-1100℃气化器的二区温度740-1000℃。在如此高的水热环境下操作,一是能耗很大,二是接触剂很容易失活。此外,劣质重油接触剂上焦炭气化的同时,焦炭中的硫也会发生气化,当气化剂中氧含量控制不好时,气化气中就会存在一定量的SOx,这也不利于硫的回收和减排。
发明内容
本发明目的在于克服现有接触裂化-气化制CO过程中气化温度高,存在尾燃的安全问题,以及加工劣质重油时的硫回收和硫排放问题。
本发明提供的方法,包括:
(1)在接触裂化单元,重油进入接触裂化反应器,在接触剂的存在下进行接触裂化反应,接触裂化反应器的流出物包括干气、液化气、汽油馏分、柴油馏分、蜡油馏分和带炭接触剂,所述的带炭接触剂进入气化单元;
(2)在气化单元,所述气化器设置氧化区和还原区,步骤(1)所得带炭接触剂经汽提后从还原区的上部进入气化器,含氧气体从氧化区的底部进入气化器,气化反应后得到烟气和再生接触剂,烟气中的硫以羰基硫形式存在;
(3)步骤(2)所得烟气进入羰基硫脱除装置,脱硫后的烟气进入CO燃烧锅炉发生蒸汽或进入变换单元制氢气并富集CO2,步骤(2)所得再生接触剂返回步骤(1)接触裂化单元。
所述重油的残炭在5重量%~40重量%,金属含量在1~1000μg/g。所述的重油可以是重质原油、含酸原油、超稠油、常压渣油、减压渣油、减压蜡油、焦化蜡油、脱沥青油、油砂沥青、加氢裂化尾油、煤焦油、页岩油、罐底油、煤液化残渣油或其它二次加工馏分油中的一种或几种的混合物。
所述步骤(1)中的接触裂化单元的工艺条件为:反应温度450~650℃,重时空速1~100h-1,接触剂与重油原料的质量比为1~30:1,水蒸气与重油原料的质量比为0.05~1:1。
所述步骤(1)中的接触剂为硅铝材料和/或气化催化剂。
在本发明其中一个实施方式中,所述步骤(1)中的接触剂为硅铝材料和气化催化剂,气化催化剂和硅铝材料是机械混合,或者是气化催化剂负载在硅铝材料上。
所述的硅铝材料选自含分子筛的催化剂和/或不含分子筛的硅铝材料催化剂。
优选所述含分子筛的催化剂为选自含X分子筛、Y分子筛、丝光沸石、ZSM-5、层柱粘土分子筛、SAPO中的一种或几种分子筛的催化剂。
所述不含分子筛的硅铝材料催化剂是指以无定型硅铝、白土、高岭土、蒙脱石、累托石、伊利石、绿泥石、拟薄水铝石、二氧化硅中的一种或几种的混合物为原料制备的催化剂。也可以是经过酸洗、焙烧、筛分处理的无定型硅铝、白土、高岭土、蒙脱石、累托石、伊利石、绿泥石中的一种或几种为原料制备的催化剂。还可以是经过酸洗、焙烧、筛分处理的无定型硅铝、白土、高岭土、蒙脱石、累托石、伊利石、绿泥石中的一种或几种与拟薄水铝石和/或二氧化硅为原料制备的催化剂。
所述气化催化剂为含有碱金属、碱土金属、和VIII族金属中单一金属或多种金属组合的天然矿石、合成材料、衍生化合物中的一种或几种。例如,含有碱金属、碱土金属、以及VIII族金属的碳酸盐、硫酸盐、氧化物、氯化物、氢氧化物中的一种或几种的混合物。还可以是钙钛矿型、尖晶石型等含有碱金属、碱土金属、VIII族金属的合成材料,以及天然矿石粉,如石灰石、白云石、橄榄石等。
在本发明其中一个实施方式中,所述气化催化剂中含有含钾活性组分,其中含钾活性组分的XRD物相图中主相峰2θ分别是21°、29°、35°。所述含钾活性组分包括氧化钾、碱土金属氧化物和硅铝组分,以含钾活性组分重量计,氧化钾为10~40重%,碱土金属氧化物与氧化钾的摩尔比为1:9~1:0.5,其余为硅铝组分。所述含钾活性组分是由含钾化合物、碱土金属化合物和硅铝组分打浆成湿料,然后烘干成干料,再焙烧后得到的,焙烧温度为900~1100℃,焙烧时间1~10h;所述含钾化合物为选自氧化钾、氢氧化钾和碳酸钾中的一种或几种,所述碱土金属化合物为选自碱土金属氧化物、碱土金属碳酸盐中的一种或几种。优选所述含钾活性组分中的硅铝组分为高岭土。
在步骤(2)中,带炭接触剂上的炭和含氧气体反应,得到再生接触剂和烟气。所述步骤(1)得到的带炭接触剂含炭量在0.5重量%~7.0重量%。步骤(2)得到的再生接触剂的含炭量小于0.5重量%。所述步骤(2)气化器自下向上垂直设置氧化区和还原区,带炭接触剂从气化器上部的还原区进入,含氧气体从气化器的底部进入氧化区,带炭接触剂与含氧气体逆向接触反应,在氧化区,带炭接触剂上的焦炭与含氧气体发生富氧燃烧,在还原区,带炭接触剂上的焦炭主要和从氧化区来的气体中的CO2发生气化反应,生成烟气,所得烟气从气化器顶部排出,所得再生接触剂从气化器的下部排出。
所述步骤(2)还原区中的气化温度为550~800℃,还原区的气体线速度0.05~0.6m/s,气体停留时间10~600秒;氧化区中的温度为550~800℃,氧化区的气体线速度0.1~2.0m/s,气体停留时间0.5~30秒。优选还原区中的气化温度为600~750℃,氧化区中的温度为600~750℃。
所述步骤(2)中所述含氧气体中氧气摩尔分数为5%~30%,其余为二氧化碳和/或氮气。进入还原区的气体中氧摩尔含量低于2%,所述烟气中氧摩尔含量低于0.5%。烟气中CO/CO2的摩尔比在0.5~5。
所述的步骤(2)中生成的烟气中的羰基硫(COS)占烟气中总硫的50%~99.9%(体积)。
所述步骤(2)中含氧气体中除氧气外,如果另一气体是CO2,烟气进入COS脱除装置,脱硫后的烟气可以进入变换单元制氢气并富集CO2,所得CO2可部分或全部返回气化单元。脱硫后的烟气也可以进入CO燃烧锅炉发生蒸汽,CO燃烧锅炉排放的烟气可以返回气化单元。
所述步骤(2)中含氧气体中除氧气外,另一气体是CO2和N2,烟气进入COS脱除装置,脱硫后的烟气进入CO燃烧锅炉发生蒸汽,CO燃烧锅炉排放的烟气可以返回气化单元。
所述COS脱除装置可以是将COS转化为H2S进一步回收硫磺,也可以是吸收COS并回收COS。COS脱除装置所采用的方法可以是有机胺吸收法、加氢转化法、水解转化法、氧化转化法、吸附法等。这些方法可以将COS转化为H2S。也可以采用多孔性固体材料吸附COS使其在固体表面富集,并进一步得到COS。从H2S回收硫磺的方法是指工业上常用的方法,如克劳斯工艺等。
本发明的优点:
(1)本发明所提供的方法集成了重油深加工和过剩炭质残余物合理利用两个方面,生产轻油的同时,将富余焦炭在气化器内气化,烟气中CO/CO2的摩尔比在0.5~50,变换后制氢,同时CO2可以回收,或者将烟气作为CO燃烧锅炉的燃料发生蒸汽,一方面合理利用重油加工的残余物,生产高经济价值的产品,另一方面可以减少碳排放。
(2)本发明通过控制气化炉氧化区和还原区不同操作条件,使烟气中的硫主要以COS形式存在,易于回收硫磺或COS,整个工艺过程环保。
(3)本发明采用了气化器设置两个区,氧化区和还原区,待生剂从还原区的上部进入气化器,含氧气体从气化器底部进入气化器的氧化区,在氧化区,待生剂上的焦炭与含氧气体发生富氧燃烧,在还原区,待生剂上的焦炭主要和从氧化区来的气体中的CO2发生气化反应。通过这种方式,一方面使烟气中氧含量低于0.5%(摩尔),避免了尾燃,另一方面使待生剂上焦炭可以完全再生而不用设置二次再生,减少了一个再生器。
(4)气化过程没有水,减少了对接触剂的水热破坏。
附图说明
图1是本发明提供的重油的组合加工方法的流程示意框图。
图2是本发明所述气化器的示意图。
具体实施方式
下面通过附图对本发明的方法,予以进一步地说明,但并不因此而限制本发明。
如图1所示,重油和雾化蒸汽通过管线4进入接触裂化单元1,补充的新鲜接触剂经管线9进入接触裂化单元1,来自气化器2的再生接触剂经管线3和管线18进入接触裂化单元1。重油在裂化反应器内与接触剂发生接触裂化反应后,产生的油气通过管线10进入后续分离系统,含炭接触剂(待生剂)通过管线5进入气化器2的还原区,含氧气体通过管线6从气化器底部进入气化器的氧化区。气化器内生成富含CO的烟气,烟气中的硫主要是COS。生成的烟气从管线7引出进入COS脱除装置8,当含氧气体是氧和氮气时,脱硫后的烟气通过管线11进入单元12的CO燃烧锅炉发生蒸汽,产生的不含水蒸气的烟气可以通过管线14返回气化单元;当含氧气体是氧和CO2时,脱硫后的烟气可以通过管线13进入单元15的变换单元,将CO与水发生变换反应生成CO2和H2,将CO2和H2分离后分别从管线16和17引出,从17引出的CO2可以部分返回气化单元,也可以部分捕集。得到再生后的接触剂通过管线3引出气化器。
如图2所示,气化器沿垂直方向从下至上依次为氧化区2、还原区4、沉降段7,氧化区2和还原区4之间是结合部分3,还原区4和沉降段7之间是结合部分6。在还原区4的上部设置是待生剂进料口5,在气化器氧化区2的下部设置再生剂出口10,气化器底部,也为氧化区的最下部设置气化剂入口1,在氧化区2,已发生部分气化反应的待生剂从还原区进入氧化区,与含氧气体发生富氧燃烧,在还原区,待生剂上的焦炭主要和从氧化区来的气体中CO2发生气化反应,并生成富含CO的烟气,烟气中的硫主要是COS。烟气在沉降段7内,经过1~4个旋风分离器8后经烟气出口9离开气化器,所述沉降段7的直径大于等于还原区4的直径。
下面用实施例来详细说明本发明,但是实施例并不因此而限制本发明的使用范围。
实施例中所采用的硅铝材料为以重量计,含10%氧化铝、80%高岭土的喷雾干燥后焙烧制得的不含分子筛的硅铝材料催化剂,记为MFC-1。硅铝材料为含90%氧化铝的喷雾干燥后焙烧制得的不含分子筛的硅铝材料催化剂,记为MFC-2。硅铝材料采用含5%累托土层柱粘土分子筛和5%ZSM-5分子筛,其余为90%高岭土,经喷雾干燥制得的催化剂记为MFC-3。硅铝材料采用5重量%SAPO分子筛和5重量%累托土层柱分子筛,其余高岭土,经喷雾干燥制得的催化剂,记为MFC-4。硅铝材料采用10%丝光沸石分子筛,其余高岭土,经喷雾干燥制得的催化剂,记为MFC-5。硅铝材料所采用的含Y分子筛的催化裂化催化剂的商品牌号为CRC-1。
实施例采用的气化催化剂为含85重量%K2CO3的催化剂,记为GC-1;气化催化剂为经过粉碎平均粒径在65μm的天然白云石,记为GC-2。气化催化剂GC-3为人工合成的含钾活性组分,其制备过程为:称取3.5公斤高岭土、0.42公斤K2O和0.028公斤CaO,将三者混合,加入适量去离子水,使浆液固含量在15~50%,搅拌至少20分钟,喷雾干燥,在950℃下焙烧4小时,制得含钾活性组分。该含钾活性组分XRD物相图中主相峰2θ分别是21°、29°、35°。
实施例1
将商品牌号为CRC-1的催化裂化催化剂与残炭值为15.10重量%、金属为50μg/g、硫含量为1.12%(质量)的重油在接触裂化单元发生接触裂化反应,接触裂化反应的工艺条件为:裂化温度460℃、空速10h-1,剂油比10,水油比0.1,所得待生剂的焦炭含量为1.8重量%。
待生剂经过汽提后从还原区的上部进入气化器,含氧气体从气化器底部进入气化器的氧化区。在氧化区,温度为680℃,氧气12.3%(摩尔)、CO287.7%(摩尔),气体线速度为0.3m/s,气体停留时间为20秒,待生剂上的焦炭与含氧气体发生富氧燃烧。在还原区,气化温度为664℃,气体线速度为0.3m/s,气体停留时间为120秒,氧气含量为0.85%(摩尔),待生剂上的焦炭主要和从氧化区来的气体中的CO2发生气化反应,气化生成的烟气中(CO+H2)/CO2的摩尔比为2.8,COS占烟气中总硫的90.2%(体积),O2含量为0.1%(摩尔)。烟气进入COS硫回收装置脱除硫后,脱硫后的烟气经水煤气变换分离得到氢气和CO2,氢气和CO2分离后,CO2可以捕集,也可返回气化单元。在气化单元,得到炭含量为0.1重量%的再生接触剂并返回接触裂化单元。
实施例2
将商品牌号为CRC-1的催化裂化催化剂与气化催化剂GC-1进行机械混合,两者质量比例为9:1,然后与残炭值为18.10重量%、金属为200μg/g、硫含量为1.12%(质量)的重油在接触裂化单元发生接触裂化反应,接触裂化反应的工艺条件为:裂化温度500℃、空速20h-1,剂油比7,水油比0.2,所得待生剂的焦炭含量为2.5重量%。
待生剂经过汽提后进入气化单元,待生剂从还原区的上部进入气化器,含氧气体从气化器底部进入气化器的氧化区。在氧化区,温度为650℃,氧气18.0%(摩尔)、CO282.0%(摩尔),气体线速度为1.0m/s,气体停留时间为2秒,待生剂上的焦炭与含氧气体发生富氧燃烧。在还原区,气化温度为640℃,气体线速度为0.12m/s,气体停留时间为10秒,氧气含量为0.47%(摩尔),待生剂上的焦炭主要和从氧化区来的气体中CO2发生气化反应,气体产物中(CO+H2)/CO2的摩尔比为1.5,COS占气化气中总硫的85.2%(体积),O2含量为0.1%(摩尔)。烟气进入COS硫回收装置脱除硫后,经水煤气变换分离得到氢气和CO2,氢气和CO2分离后,CO2可以捕集。在气化单元,得到炭含量为0.28重量%的再生接触剂并返回接触裂化单元。
实施例3
将硅铝材料MFC-1与残炭值为35.0重量%、金属425μg/g、硫含量为3.12%(质量)的重油在接触裂化单元发生接触裂化反应,接触裂化反应的工艺条件为:裂化温度520℃、空速50h-1,剂油比20,水油比0.5,所得待生剂的焦炭含量为2.8重量%。
待生剂经过汽提后进入气化单元,待生剂从还原区的上部进入气化器,含氧气体从气化器底部进入气化器的氧化区。在氧化区,温度为700℃,氧气10.0%(摩尔)、CO290.0%(摩尔),气体线速度为1.8m/s,气体停留时间为0.8秒,待生剂上的焦炭与含氧气体发生富氧燃烧。在还原区,气化温度为690℃,气体线速度为0.4m/s,气体停留时间为50秒,氧气含量为0.12%(摩尔),待生剂上的焦炭主要和从氧化区来的气体中CO2发生气化反应,气体产物中(CO+H2)/CO2的摩尔比为4,COS占烟气中总硫的95.3%(体积),O2含量为0.2%(摩尔)。烟气进入COS硫回收装置脱除硫后,经水煤气变换分离得到氢气和CO2,氢气和CO2分离后,CO2可以捕集。在气化单元,得到炭含量为0.4重量%的再生接触剂并返回接触裂化单元。
实施例4
将硅铝材料MFC-2与硅铝材料MFC-3按质量比2:1混合后,与残炭值为20.0重量%、金属含量为120μg/g、硫含量为3.12%(质量)的重油在接触裂化单元发生接触裂化反应,接触裂化反应的工艺条件为:裂化温度550℃、空速80h-1,剂油比28,水油比0.1,所得待生剂的焦炭含量为2.0重量%。
待生剂经过汽提后进入气化单元,待生剂从还原区的上部进入气化器,含氧气体从气化器底部进入气化器的氧化区。在氧化区,温度为750℃,氧气28.0%(摩尔)、CO2和N272.0%(摩尔),气体线速度为0.6m/s,气体停留时间为5秒,待生剂上的焦炭与含氧气体发生富氧燃烧。在还原区,气化温度为746℃,气体线速度为0.6m/s,气体停留时间为280秒,氧气含量为1.10%(摩尔),待生剂上的焦炭主要和从氧化区来的气体中的CO2发生气化反应,气体产物中(CO+H2)/CO2的摩尔比为4,COS占烟气中总硫的99.2%(体积),O2含量为0.2%(摩尔)。烟气进入COS脱除装置脱除硫后进入CO燃烧锅炉发生蒸汽,CO燃烧锅炉排放的烟气可以返回气化单元。在气化单元,得到炭含量为0.1重量%的再生接触剂并返回接触裂化单元。
实施例5
将硅铝材料MFC-2与气化催化剂GC-2按质量比1:1机械混合均匀,与残炭值为25.0重量%、金属含量为100.1μg/g、硫含量为3.12%(质量)的重油在接触裂化单元发生接触裂化反应,接触裂化反应的工艺条件为:裂化温度580℃、空速30h-1,剂油比15,水油比0.3,所得待生剂的焦炭含量为4.2重量%。
待生剂经过汽提后进入气化单元,待生剂从还原区的上部进入气化器,含氧气体从气化器底部进入气化器的氧化区。在氧化区,温度为620℃,氧气5.0%(摩尔)、CO295.0%(摩尔),气体线速度为0.1m/s,气体停留时间为30秒,待生剂上的焦炭与含氧气体发生富氧燃烧。在还原区,气化温度为615℃,气体线速度为0.32m/s,气体停留时间为580秒,氧气含量为1.50%(摩尔),待生剂上的焦炭主要和从氧化区来的气体中的CO2发生气化反应,气体产物中(CO+H2)/CO2的摩尔比为1,COS占烟气气中总硫的85.6%(体积),O2含量为0.1%(摩尔)。烟气进入COS硫回收装置脱除硫后,经水煤气变换分离得到氢气和CO2,氢气和CO2分离后,CO2返回气化单元。在气化单元,得到炭含量为0.22重量%的再生接触剂并返回接触裂化单元。
实施例6
气化催化剂GC-3与残炭值为18.1重量%、金属含量为200μg/g、硫含量为3.12%(质量)的重油在接触裂化单元发生接触裂化反应,接触裂化反应的工艺条件为:裂化温度530℃、空速60h-1,剂油比2,水油比0.8,所得待生剂的焦炭含量为6.4重量%。
待生剂经过汽提后进入气化单元,待生剂从还原区的上部进入气化器,含氧气体从气化器底部进入气化器的氧化区。在氧化区,温度为580℃,氧气21.0%(摩尔)、CO279.0%(摩尔),气体线速度为1.2m/s,气体停留时间为12秒,待生剂上的焦炭与含氧气体发生富氧燃烧。在还原区,气化温度为580℃,气体线速度为0.51m/s,气体停留时间为400秒,氧气含量为1.0%(摩尔),待生剂上的焦炭主要和从氧化区来的气体中CO2发生气化反应,气体产物中(CO+H2)/CO2的摩尔比为1.2,COS占烟气中总硫的70.7%(体积),O2含量为0.1%(摩尔)。烟气进入COS硫回收装置脱除硫后,经水煤气变换分离得到氢气和CO2,氢气和CO2分离后,CO2部分返回气化单元。在气化单元,得到炭含量为0.14重量%的再生接触剂并返回接触裂化单元。
对比例1
将硅铝材料MFC-2与残炭值为20.0重量%、金属含量为120μg/g、硫含量为3.12%(质量)的重油在接触裂化单元发生接触裂化反应,接触裂化反应的工艺条件为:裂化温度550℃、空速80h-1,剂油比28,水油比0.1,所得待生剂的焦炭含量为2.0重量%。
待生剂经过汽提后进入流化床气化器,待生剂和含氧气体均从气化器的底部进入。气化单元的气体线速度为0.6m/s,氧28.0%(摩尔)、CO2和N272.0%(摩尔),气体停留时间5秒,发生气化反应。气体产物中(CO+H2)/CO2的摩尔比为0.4,COS占烟气中总硫的10%(体积),其余为SOX。此时气化器稀相温度比气化前温升98℃,达到了780℃。气化结束后接触剂炭含量为1.2重量%。
将实施例4与对比例1相比,可以看出,通过采取本发明所提供的方法,避免了CO、H2的尾燃,使气化产物中(CO+H2)/CO2的摩尔比提高,气化产物中的硫主要为COS,利于回收硫磺。并且气化结束后再生剂上的炭含量很低,不用设置再生器。
Claims (16)
1.一种重油的组合加工方法,该方法包括:
(1)在接触裂化单元,重油进入接触裂化反应器,在接触剂的存在下进行接触裂化反应,接触裂化反应器的流出物包括干气、液化气、汽油馏分、柴油馏分、蜡油馏分和带炭接触剂,所述的带炭接触剂进入气化单元;
(2)在气化单元,所述气化器自下向上垂直设置氧化区和还原区,步骤(1)所得带炭接触剂经汽提后从还原区的上部进入气化器,含氧气体从氧化区的底部进入气化器,带炭接触剂与含氧气体逆向接触反应,气化反应后得到烟气和再生接触剂,所得烟气从气化器顶部排出,所得再生接触剂从气化器的下部排出,烟气中的硫以羰基硫形式存在;还原区中的气化温度为550~800℃,还原区的气体线速度0.05~0.6m/s,气体停留时间10~600秒;氧化区中的温度为550~800℃,氧化区的气体线速度0.1~2.0m/s,气体停留时间0.5~30秒;
(3)步骤(2)所得烟气进入羰基硫脱除装置,脱硫后的烟气进入CO燃烧锅炉发生蒸汽或进入变换单元制氢气并富集CO2,步骤(2)所得再生接触剂返回步骤(1)接触裂化单元。
2.按照权利要求1的方法,其特征在于所述重油的残炭为5重量%~40重量%,金属含量在1~1000μg/g。
3.按照权利要求1的方法,其特征在于所述步骤(1)中的接触裂化单元的工艺条件为:反应温度450~650℃,重时空速1~100h-1,接触剂与重油原料的质量比为1~30:1,水蒸气与重油原料的质量比为0.05~1:1。
4.按照权利要求1的方法,其特征在于所述步骤(1)中的接触剂为硅铝材料和/或气化催化剂。
5.按照权利要求4的方法,其特征在于所述步骤(1)中的接触剂为硅铝材料和气化催化剂,气化催化剂和硅铝材料是机械混合,或者是气化催化剂负载在硅铝材料上。
6.按照权利要求4或5的方法,其特征在于所述的硅铝材料选自含分子筛的催化剂和/或不含分子筛的硅铝材料催化剂。
7.按照权利要求6的方法,其特征在于所述含分子筛的催化剂为选自含X分子筛、Y分子筛、丝光沸石、ZSM-5、层柱粘土分子筛、SAPO中的一种或几种分子筛的催化剂。
8.按照权利要求6的方法,其特征在于所述不含分子筛的硅铝材料催化剂是指以无定型硅铝、白土、高岭土、蒙脱石、累托石、伊利石、绿泥石、拟薄水铝石、二氧化硅中的一种或几种的混合物为原料制备的催化剂。
9.按照权利要求4或5的方法,其特征在于所述气化催化剂为含有碱金属、碱土金属、和VIII族金属中单一金属或多种金属组合的天然矿石、合成材料、衍生化合物中的一种或几种。
10.按照权利要求4或5的方法,其特征在于所述气化催化剂中含有含钾活性组分,其中含钾活性组分的XRD物相图中主相峰2θ分别是21°、29°、35°。
11.按照权利要求1的方法,其特征在于所述步骤(1)得到的带炭接触剂含炭量在0.5重量%~7.0重量%。
12.按照权利要求1的方法,其特征在于所述步骤(2)还原区中的气化温度为600~750℃,氧化区中的温度为600~750℃。
13.按照权利要求1的方法,其特征在于所述步骤(2)所述含氧气体中氧气摩尔分数为5%~30%,其余为二氧化碳和/或氮气。
14.按照权利要求1的方法,其特征在于进入还原区的气体中氧摩尔含量低于2%,所述烟气中氧摩尔含量低于0.5%。
15.按照权利要求1的方法,其特征在于所述步骤(1)得到的带炭接触剂上含炭量在0.5重量%~7.0重量%;所述步骤(2)所得再生接触剂的含炭量低于0.5重量%。
16.按照权利要求1的方法,其特征在于所述的步骤(2)所得烟气中的羰基硫占烟气中总硫体积的50%~99.9%;烟气中CO/CO2的摩尔比在0.5~5。
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