CN105586079B

CN105586079B - 一种重油焦化方法

Info

Publication number: CN105586079B
Application number: CN201410564165.1A
Authority: CN
Inventors: 吕庐峰; 张翊; 侯栓弟; 王子军; 张久顺; 张哲民; 马力; 李学锋; 何金龙; 田志鸿; 刘亚林
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2017-11-03
Anticipated expiration: 2034-10-21
Also published as: CN105586079A

Abstract

本发明提供了一种重油焦化方法，该方法包括将重油焦化原料在加热炉的辐射加热区中预热至50‑400℃，然后引入喷雾焦化塔中进行雾化，接着将所述加热炉的燃烧室中产生的含氧高温气体进行脱氧，再将经脱氧后的脱氧高温气体与雾化态的重油焦化原料在所述喷雾焦化塔中接触，使所述雾化态的重油焦化原料达到焦化温度并进行焦化反应，然后从焦化反应产物中分离出焦炭粗粉、焦炭细粉和油气，再将所述油气进行馏分分离。本发明提供的重油焦化方法能够降低加热炉炉管内的结焦并提高液体收率，极具工业应用前景。

Description

一种重油焦化方法

技术领域

本发明涉及一种重油焦化方法。

背景技术

当前原油重质化、劣质化、高价位的趋势越来越明显，全球对轻质清洁燃料油的需求快速增长，再加上环保要求日趋严格，使得重油深度加工技术已成为当今世界炼油工业发展的重点。特别是劣质重油密度大、粘度高、重金属含量高、硫含量高、氮含量高、胶质和沥青质含量高等特点，给原油的加工(尤其是重油的二次加工)带来了较大的困难。目前提高重油转化深度、增加轻质油品产量的增值技术仍主要依靠焦化、渣油催化裂化和渣油加氢处理等工艺。其中，焦化是以脱炭工艺为主的劣质重油(特别是渣油)转化的首要手段。而延迟焦化工艺具有脱炭彻底、流程简单、技术成熟、装置投资较低等特点，已成为重油加工的重要工艺之一。

延迟焦化是一种深度热裂化的热加工工艺，能够将重油转化为焦化干气、液化气、焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油、焦炭等产品。通常把焦化汽油、焦化柴油与焦化蜡油的收率之和作为延迟焦化的液体收率，液体收率是焦化工艺最重要的技术经济指标。常规的延迟焦化工艺主要流程是：重油在加热炉辐射炉管内被快速加热升温到焦化温度(通常为490-515℃左右)后，从焦炭塔的底部进入焦炭塔，在焦炭塔中进行焦化反应，生成的焦炭留在焦炭塔中，生成的油气从焦炭塔顶逸出进入分馏塔中进行分馏，得到焦化气体(包括焦化汽油)、焦化柴油、焦化蜡油和塔底循环油。其中，焦炭塔一般为两个，两个焦炭塔轮流使用，其中一个充满焦炭后进行除焦，热物流切换至另一个焦炭塔进行焦化反应。焦炭塔内生成的焦炭为整块状，主要分为经济价值较高的针状焦、一般的海绵焦和较差的弹丸焦、过渡焦。除焦过程主要包括降低塔内焦炭温度的小吹汽、大吹汽、冷焦(注冷却水)、排水，清除塔内焦炭的卸顶盖和底盖、钻孔和切焦(用高压水枪)、上顶盖和底盖、暖塔(通蒸汽)等。

目前加工重油趋于劣质化，残炭值、沥青质及金属含量等的增加，给延迟焦化装置的操作带来了挑战，不仅产品分布变差、液体收率降低，而且原料在加热炉炉管内的结焦进一步加剧，直接影响到装置的长周期运转。此外，延迟焦化焦炭塔的除焦过程属于间歇操作，其程序多，耗时长，还会产生大量污水，不但增加了装置的能耗和操作成本，也对环境造成了巨大压力。

为了提高延迟焦化的液体收率并延长延迟焦化的开工周期，石油炼制研究者研究和开发了相关的工艺技术。

例如，CN1599784A公开了一种生产各向异性自由流动细粒焦炭的延迟焦化方法，该方法包括将减压渣油原料与氧化剂在约150-325℃的温度下接触，然后进入加热炉加热到焦化所需的温度，接着在焦炭塔内生成各向异性自由流动的细粒焦炭。虽然该方法可以得到细粒焦炭，并且省去了清焦步骤，但是由于减压渣油原料在进入加热炉之前需要先与氧化剂接触发生氧化反应以及缩合反应，因此会进一步加剧加热炉炉管的结焦，从而影响了连续生产，该工艺难以工业化。

CN101619237A和CN101619238A公开了将延迟焦化与减压蒸馏过程相结合的工艺，提高了延迟焦化装置的液体收率，改善了重焦化蜡油的性质。但是，该方法仍然需要将延迟焦化原料在加热炉炉管中直接加热至焦化温度，因此，加剧了炉管的结焦，从而会缩短装置的开工周期。

此外，为了减缓延迟焦化装置加热炉炉管的结焦，石油炼制研究者研究和开发了相关的工艺技术。研究表明，往延迟焦化原料中加入稀释剂、自由基抑制剂、芳香烃类结焦抑制剂、阻焦剂等能够在一定程度上抑制加热炉炉管的结焦，延长开工周期，但是加热方式通常都属于间接加热方式(通过加热炉炉管管壁换热加热)，热效率低，因此炉管生焦问题不能得以有效解决，并且液体收率没有本质提升，焦炭塔除焦环保问题依然突出。

综上所述，目前亟需开发一种既能够改善加热炉炉管的结焦性能、又能够提高液体收率的重油焦化方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的延迟焦化方法不能同时实现改善加热炉炉管的结焦性能并提高液体收率的缺陷，而提供一种新的重油焦化方法。

具体地，本发明提供的重油焦化方法包括将重油焦化原料在加热炉的辐射加热区中预热至50-400℃，然后引入喷雾焦化塔中进行雾化，接着将所述加热炉的燃烧室中产生的含氧高温气体进行脱氧，再将经脱氧后的脱氧高温气体与雾化态的重油焦化原料在所述喷雾焦化塔中接触，使所述雾化态的重油焦化原料达到焦化温度并进行焦化反应，然后从焦化反应产物中分离出焦炭粗粉、焦炭细粉和油气，再将所述油气进行馏分分离。

本发明的发明人经过深入研究后的发现，现有的重油焦化方法通常包括先将重油焦化原料在加热炉的辐射加热区中加热至焦化温度，之后再将加热后的液态的重油焦化原料从焦化塔底部注入焦化塔中并进行焦化反应，最后将焦化反应产物进行馏分分离，然而，采用这种间接加热(通过炉管管壁换热)方式以及直接将重油焦化原料一次性加热至焦化温度、并且重油焦化原料以液态的形式进行焦化的方式不仅容易导致加热炉炉管内的结焦，并且液体收率也较低。

而本发明提供的重油焦化方法不仅能够降低加热炉炉管内的结焦，而且还能够提高液体收率。具体原理如下：一方面，采用本发明提供的方法进行重油焦化反应时，加热炉只起到预热重油焦化原料的作用，而不需要像现有的重油焦化设备一样将重油焦化原料加热至焦化温度(通常为490-515℃)，焦化反应的热源通过脱氧高温气体携带进入，所述脱氧高温气体与预热后的重油焦化原料接触而达到焦化温度，因此，能够显著降低加热炉炉管的结焦；另一方面，在进行焦化反应之前，先将重油焦化原料进行雾化，这样能够将重油焦化原料分散成细小油滴，显著增大单位体积的重油焦化原料与脱氧高温气体之间的接触面积，从而不仅能够使得整个焦化反应过程的传热能力极大增强、生焦量减少、液体收率增加，而且生成的焦炭是具有一定粒度分布的可流化颗粒，易流化输送，省去了清焦步骤，节约了费用和时间成本，生产过程没有除焦废水，减少了后续废水的处理步骤和处理难度。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的一种具体实施方式提供的重油焦化设备的结构示意图；

图2为本发明的一种具体实施方式提供的喷雾焦化塔的结构示意图；

图3为本发明的一种具体实施方式提供的焦炭反应器的结构示意图；

图4为本发明的一种具体实施方式提供的重油焦化设备的部分结构示意图。

附图标记说明

a-加热炉；b-焦炭反应器；b27-气体分布器；b28-流化态固体；b29-固体加入口；b31-固体出料口；c-喷雾焦化塔；c18-雾化喷嘴；c19-侧向出口；c20-人字形挡板；c21-上部直筒反应区；c22-下部锥体收集区；c24-热风入口；c25-原料入口；c30-气体分布板；d-旋风分离器；e-分馏塔；e1-原料油入口；e11-焦化干气出口；e12-液化气出口；e13-焦化汽油出口；e14-焦化柴油出口；e15-焦化蜡油出口；n-管网；k-焦炭粗粉收集罐；m-焦炭细粉收集罐；g-泵；f-鼓风机；h-引风机；2-经预热的重油焦化原料；3-含氧高温气体；4-脱氧高温气体；6-油气和焦炭细粉的混合物；7-第一汽提蒸汽；9-第二汽提蒸汽；10-油气；16-塔底回流油；17-焦化原料。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指本发明的重油焦化设备在工作情况下的方向，也就是附图中所示的方向。

本发明提供的重油焦化方法包括将重油焦化原料在加热炉的辐射加热区中预热至50-400℃、优选预热至300-400℃，然后引入喷雾焦化塔中进行雾化，接着将所述加热炉的燃烧室中产生的含氧高温气体进行脱氧，再将经脱氧后的脱氧高温气体与雾化态的重油焦化原料在所述喷雾焦化塔中接触，使所述雾化态的重油焦化原料达到焦化温度并进行焦化反应，然后从焦化反应产物中分离出焦炭粗粉、焦炭细粉和油气，再将所述油气进行馏分分离。

本发明对所述雾化的条件没有特别地限定，只要能够使得所述重油焦化原料分散成为小液滴即可，优选地，所述雾化的条件使得到的雾化态的重油焦化原料的液滴大小为20-500μm，这样能够显著提高单位体积的重油焦化原料与热媒介脱氧高温气体之间的接触面积，增大传热传质能力，并进一步提高液体收率。此外，所述雾化可以采用现有的各种方法进行，例如，可以采用使所述重油焦化原料通过雾化喷嘴的方式进行。所述雾化喷嘴的内口径大小可以根据需要获得的液滴大小进行适当选择，例如，如上所述，倘若要使得到的雾化态的重油焦化原料的液滴大小为20-500μm，则所述雾化喷嘴的内口径可以为0.5-50mm。

根据本发明提供的重油焦化方法，使用脱氧高温气体的目的是为了防止重油焦化原料在焦化过程中发生燃烧、爆炸的可能性，从而保证使用的安全性。所述脱氧的方式和条件优选使得到的脱氧高温气体中的氧气含量为2体积％以下，更优选为0.03-2体积％。所述脱氧的方式可以按照现有的各种方法进行，例如，将所述含氧高温气体与所述焦炭粗粉和/或焦炭细粉进行氧化还原反应(氧气与焦炭反应生成CO或CO₂以及少量水)。其中，所述氧化还原反应的条件包括反应温度可以为450-750℃，反应压力可以为0-0.15MPa，反应时间可以为0.1-5min。在本发明中，所述压力均指表压。此外，所述含氧高温气体通常可以为由焦粉和/或焦化干气在所述加热炉的燃烧室燃烧产生的烟气。

所述脱氧高温气体主要起到热媒介的作用，将所述雾化态的重油焦化原料与脱氧高温气体接触之后，通过热交换作用能够将所述重油焦化原料的温度升高至焦化温度。因此，所述脱氧高温气体的温度和用量只要能够使得所述雾化态的重油焦化原料的温度升至焦化温度(通常为490-515℃)即可。例如，所述脱氧高温气体的温度通常可以为490-950℃，优选为550-850℃。

本发明对所述焦化反应的条件没有特别地限定，例如，所述焦化反应的条件通常包括焦化温度可以为490-515℃，优选为495-505℃；焦化压力可以为-0.01MPa至0.1MPa，优选为-0.01MPa至0MPa；焦化时间可以为0.01-20min，优选为0.1-5min。

当从焦化反应产物中分离出焦炭粗粉、焦炭细粉和油气时，所述焦炭粗粉由于自身重力较大通常可以进行沉降分离，而焦炭细粉和油气可以进一步通过旋风分离器分离，具体为本领域技术人员公知，在此不作赘述。其中，所述焦炭粗粉的粒径通常可以为0.01-1mm，优选为0.02-1mm；所述焦炭细粉的粒径可以为0.001-0.1mm，优选为0.001-0.05mm。

所述油气进行馏分分离之后，可以得到焦化干气、液化气、焦化汽油、焦化柴油和焦化蜡油。所述重油焦化方法还优选包括将从所述油气中分馏得到的焦化干气作为所述加热炉燃烧室的燃料。

在一种实施方式中，本发明提供的重油焦化方法在如图1和图2所示的重油焦化设备中进行，具体地，所述重油焦化设备包括加热炉a、焦炭反应器b、喷雾焦化塔c、旋风分离器d和分馏塔e，所述喷雾焦化塔c包括相互连通的上部直筒反应区c21和下部锥体收集区c22、设置在所述上部直筒反应区c21顶部的且与所述喷雾焦化塔c的原料入口c25连通的雾化喷嘴c18、以及侧向出口c19；重油焦化原料在所述加热炉a的辐射加热区中进行预热，经预热的重油焦化原料2经由所述原料入口c25引入所述喷雾焦化塔c中并通过所述雾化喷嘴c18进行雾化，来自所述加热炉a的燃烧室的含氧高温气体3通过所述焦炭反应器b进行脱氧，经脱氧后的脱氧高温气体4通过位于所述喷雾焦化塔c顶部的热风入口c24引入所述喷雾焦化塔c中并与雾化态的重油焦化原料接触，以使所述雾化态的重油焦化原料达到焦化温度并进行焦化反应，焦化反应产物中的焦炭粗粉从所述下部锥体收集区c22底部收集，焦炭反应产物中的油气和焦炭细粉的混合物6从所述侧向出口c19引入所述旋风分离器d中进行油气和焦炭细粉的分离，来自所述旋风分离器d的油气10引入所述分馏塔e中进行馏分分离。

所述加热炉a主要起到两个作用，一是在其辐射加热区预热重油焦化原料，二是在其燃烧室提供含氧高温气体。由于加热炉a的炉管只起到预热重油焦化原料的作用，而不需要将所述重油焦化原料加热至裂化反应温度，因此，重油焦化原料在炉管中的结焦速度能够得以明显降低，操作周期能够得以明显延长。所述加热炉a的具体结构可以与现有技术相同或相似，在此不作赘述。此外，为了促进加热炉a中燃料的燃烧，并使得在加热炉a中产生的含氧高温气体能够顺利供应至焦炭反应器b和喷雾焦化塔c，可以设置与所述加热炉a的燃烧室连通的鼓风机f。此外，当重油焦化原料(例如来自于分馏塔e塔底的焦化原料)的温度已经达到预热温度时，所述重油焦化原料也可不经所述加热炉a加热，而直接向喷雾焦化塔c进料。

本发明对所述焦炭反应器b的具体结构没有特别地限定，只要能够将含氧高温气体中的氧气基本去除即可。例如，所述焦炭反应器b可以为气固流化床反应器。如图3所示，所述焦炭反应器b中装填有流化态固体b28，其可以为所述焦炭粗粉和/或焦炭细粉，所述含氧高温气体3从所述焦炭反应器b的底部引入所述焦炭反应器b中与所述流化态固体b28接触以进行氧化还原反应，经反应后的脱氧高温气体4从所述焦炭反应器b的顶部引出。其中，所述氧化还原反应的条件包括反应温度为450-750℃，反应压力为0-0.15MPa，反应时间为0.1-5min。装填在所述焦炭反应器b中焦炭粗粉和/或焦炭细粉可以分别来自于所述喷雾焦化塔c底部和/或所述旋风分离器d底部。具体地，可以将所述焦炭粗粉和/或焦炭细粉通过所述焦炭反应器b的固体加入口b29引入所述焦炭反应器b中，所述含氧高温气体与这部分焦炭粉作用脱氧，同时焦炭粉中的挥发份进入气相，经反应后的所述焦炭粗粉和/或焦炭细粉可以通过所述焦炭反应器b的固体出料口b31引出，也可以继续留在焦炭反应器b中反应。更优选地，所述焦炭反应器b还包括设置在所述焦炭反应器b下方的且与含氧高温气体入口连通的气体分布器b27，这样不仅可以使得含氧高温气体实现更均匀地分布，从而将其中的氧气含量降至更低的水平，而且还能够在开工初期起到支撑所述焦炭反应器b中的流化态固体b28的作用。所述气体分布器b27可以为现有的各种能够实现气体均匀分布的进料分布器，具体结构为本领域技术人员公知，在此不作赘述。

所述雾化喷嘴c18的内口径优选为0.5-50mm，这样能够使得重油焦化原料经雾化之后获得大小合适(液滴大小约为20-500μm)的小液滴，从而显著提高单位体积的重油焦化原料与热媒介高温气体之间的接触面积，增大传热传质能力，并进一步提高液体收率。所述雾化喷嘴c18的数量可以根据所述喷雾焦化塔c的容积以及单位时间的处理能力进行合理地选择，例如，当所述喷雾焦化塔c的容积越大、单位时间的处理能力越强时，所述雾化喷嘴c18的数量可以相应增加；当所述喷雾焦化塔c的容积越小、单位时间的处理能力越弱时，所述雾化喷嘴c18的数量可以相应减少。通常来说，所述雾化喷嘴c18的数量可以为4-12个。多个雾化喷嘴c18优选均匀分布在所述上部直筒反应区c21的顶部。此外，所述雾化喷嘴c18可以垂直向下设置，也可以倾斜向下设置，且所述雾化喷嘴c18的轴心线与水平面之间的锐角夹角可以为10-90℃。所述雾化喷嘴c18的具体结构为本领域技术人员公知，在此不作赘述。

在上述重油焦化设备中，优选地，所述喷雾焦化塔c还包括位于设置在所述直筒反应区c21顶部的且与所述热风入口c24连通的气体分布板c30，所述气体分布板c30用于将所述脱氧高温气体4引入所述喷雾焦化塔c之前进行气体分布，这样能够使得所述脱氧高温气体4在所述喷雾焦化塔c中均匀分布，从而进一步增大与雾化的重油焦化原料之间的接触面积，并提高液体收率。所述气体分布板c30的具体结构可以与所述焦化反应器b中的气体分布器b27相同，并且均可以为本领域的常规选择，在此不作赘述。

在上述重油焦化设备中，优选地，所述喷雾焦化塔c还包括设置在所述侧向出口c19正上方的人字形挡板c20，且所述人字形挡板c20的开口朝下，这样能够防止生成的焦炭颗粒堆积在侧向出口c19的引风管上。本发明对所述人字形挡板c20的夹角和长度没有特别地限定，只要能够防止生成的焦炭颗粒堆积在侧向出口c19的引风管上即可。例如，所述人字形挡板c20的夹角β可以为10-150°，优选为30-100°。所述人字形挡板c20的角度设置要使得挡板表面与水平面之间的角度小于焦炭粗粉的休止角。此外，所述侧向出口c19和人字形挡板c20均可以设置在所述上部直筒反应区c21和下部锥体收集区c22的连接处。

此外，所述喷雾焦化塔c的负压操作有利于产品液体收率的提高。其中，所述喷雾焦化塔c的内部压力可以通过设置在连通旋风分离器d与分馏塔e的管线上的引风机h的转速进行调节，具体为本领域技术人员公知，在此不作赘述。

本发明对所述重油焦化设备的尺寸没有特别地限定。例如，所述喷雾焦化塔c的上部直筒反应区c21的高径比可以为2-10:1，优选为2-8:1。所述下部锥体收集区c22的锥角α可以为10-150°，优选为70-120°。此外，所述热风入口c24和侧向出口c19直径均可以为本领域的常规选择，在此不作赘述。

此外，所述喷雾焦化塔c和旋风分离器d的下方分别设置有焦炭粗粉收集罐k和焦炭细粉收集罐m，从所述喷雾焦化塔c通过自身重力沉降的焦炭粗粉落入焦炭粗粉收集罐k中，而通过旋风分离器d分离出的焦炭细粉落入焦炭细粉收集罐m中。此外，为了提高液体收率，优选地，可以在焦炭粗粉收集罐k和焦炭细粉收集罐m中分别通入第一汽提蒸汽7和第二汽提蒸汽9，这样可以对生成的焦炭颗粒进行吹扫，将其吸附的油气汽提出来，汽提后的焦炭粗粉和焦炭细粉一部分被输送至焦炭反应器b中作为流化态固体b28，剩余部分导出设备或者作为加热炉a的燃料。

在上述重油焦化设备中，为了将经预热的重油焦化原料2顺利输送至位于所述喷雾焦化塔c顶部的原料入口c25，可以在连通所述加热炉a和喷雾焦化塔c之间的管线上设置泵g。

本发明对所述旋风分离器d的种类没有特别地限定，只要能够将焦炭细粉和油气进行分离，从而在所述旋风分离器d的底部获得焦炭细粉，顶部获得油气即可，具体为本领域技术人员公知，在此不作赘述。

根据本发明的一种具体实施方式，如图4所示，所述焦炭反应器b、喷雾焦化塔c和旋风分离器d耦合连接，此时，所述焦炭反应器b为气固流化床反应器。来自喷雾焦化塔c和旋风分离器d底部的分别经过第一汽提蒸汽7和第二汽提蒸汽9汽提后的焦炭颗粒直接引入所述焦炭反应器b中作为流化态固体b28，含氧高温气体3从焦炭反应器b底部引入并与所述流化态固体b28接触以进行脱氧，经脱氧后的脱氧高温气体从所述焦炭反应器b的顶部引出，并进入喷雾焦化塔c中与经预热的重油焦化原料2进行换热。

本发明提供的上述重油焦化设备的主要改进之处在于新增了所述焦炭反应器b和旋风分离器d并对焦化塔c的内部结构进行了改进，而所述分馏塔e的结构和操作可以与现有技术相同。例如，如图1所示，来自所述旋风分离器d的油气10在分馏塔e中分馏成焦化干气、液化气、焦化汽油、焦化柴油和焦化蜡油，即，所述分馏塔e上分别相应设置有焦化干气出口e11、液化气出口e12、焦化汽油出口e13、焦化柴油出口e14和焦化蜡油出口e15。所述焦化干气可以作为加热炉a的燃料而返回至加热炉a的燃烧室中，也可外排并入管网n中。

在上述重油焦化设备中，优选地，所述分馏塔e还包括设置在所述分馏塔e底部的外循环管线，用于循环塔底回流油16，这样可以起到洗脱引入分馏塔e的油气中夹带的未被旋风分离器d分离出的焦炭细粉的效果。更优选地，所述外循环管线上还设置有换热器。

在上述重油焦化设备中，优选地，所述分馏塔e的侧下方设置有原料油入口e1，且所述分馏塔e的底部与所述加热炉a的辐射加热区连通，重油焦化原料从所述原料油入口e1引入并与塔底回流油16以及焦化油气接触以捕获油气中残留的焦炭细粉后，作为焦化原料17从所述分馏塔e的底部引出并进入所述加热炉a的辐射加热区中进行预热(如果焦化原料17的温度已经达到预热温度，则可以将所述焦化原料17直接向喷雾焦化塔c进料)，这样不仅能够防止分馏塔e中焦炭细粉的累积，而且还能够充分利用分馏塔中的热源对焦化原料进行加热，极具工业应用前景。

在上述重油焦化设备中，优选地，所述分馏塔e的顶部设置有焦化干气出口e11，且所述焦化干气出口e11与所述加热炉a的燃烧室连通，将分离出的焦化干气用作所述加热炉a燃烧室的燃料并生成所述含氧高温气体，这样能够实现原料的有效利用。

所述重油焦化原料可以为本领域常规使用的各种重油焦化原料，例如可以为减压渣油、常压渣油、重质原油、脱油沥青、渣油加氢重油、热裂化重油、润滑油精制的抽出油、催化裂化的循环油和澄清油、乙烯裂解的焦油、煤焦油、页岩油、油砂重油、天然沥青等中的至少一种。

所述喷雾焦化塔c产出的细小颗粒焦炭主要为圆球形的焦炭，焦炭颗粒的直径一般为0.001-1mm。这些圆球形焦炭的流动性较好，可以比较容易和快速地从喷雾焦化塔c排出。其中，能够通过自身重力沉积在所述喷雾焦化塔c底部的焦炭粗粉的粒径可以为0.01-1mm，优选为0.02-1mm；而需要通过旋风分离器d与油气分离的焦炭细粉的粒径可以为0.001-0.1mm，优选为0.001-0.05mm。所述喷雾焦化塔c的内壁上有可能粘附有少量的焦炭颗粒粘连物，可在停工检修时采用常规的水力除焦方法除去。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中所用的重油焦化设备如图1-3所示，包括：加热炉a、焦炭反应器b、喷雾焦化塔c、旋风分离器d和分馏塔e；所述焦炭反应器b为气固流化床反应器，其中装填的流化态固体b28为焦炭粗粉和焦炭细粉的混合物；所述喷雾焦化塔c包括相互连通的上部直筒反应区c21和下部锥体收集区c22、设置在所述上部直筒反应区c21顶部的且与喷雾焦化塔c的原料入口c25连通的垂直向下设置的雾化喷嘴c18(喷嘴内口径为1mm，数量为6个，在所述上部直筒反应区c21的顶部均匀设置)、设置在所述直筒反应区c21顶部的且与喷雾焦化塔c的热风入口c24连通的气体分布板c30、设置在上部直筒反应区c21和下部锥体收集区c22连接处的侧向出口c19、以及设置在侧向出口c19正上方且开口朝下的人字形挡板c20(夹角β为90°)，所述喷雾焦化塔c的上部直筒反应区c21的高径比为5:1(高度为10m，内径为2m)，下部锥体收集区c22的锥角α为60°，热风入口c24的直径为400mm，侧向出口c19的直径为300mm；所述分馏塔e的顶部设置有焦化干气出口e11，底部设置有外循环管线，侧下方设置有原料油入口e1，且所述分馏塔e的底部与所述加热炉a的辐射加热区连通，焦化干气出口e11与加热炉a的燃烧室连通。

以下实施例和对比例中：

原料油均为同一种渣油(其性质见表1)，进料量均为25kg/h；分馏塔e中将塔底常压沸点460℃以上的馏分抽出作为塔底回流油；循环比指在分馏塔底油中非新鲜原料油部分与新鲜原料油部分的重量比；喷雾焦化塔c和旋风分离器d下方的收集罐均通入汽提蒸汽对焦炭颗粒进行吹扫后再卸料。

实施例1-3

实施例1-3用于说明本发明提供的重油焦化方法。

将原料油从分馏塔e的原料油入口e1引入分馏塔e中，并进而从所述分馏塔e的塔底引入加热炉a的辐射加热区中进行预热，经预热的原料油经由原料入口c25引入所述喷雾焦化塔c中并通过雾化喷嘴c18进行雾化，得到20-500μm的雾化态小液滴，来自加热炉a的燃烧室的经燃烧焦化干气得到的含氧高温气体3通过焦炭反应器b进行脱氧，经脱氧后的脱氧高温气体4(其中氧气含量为0.1体积％)通过位于喷雾焦化塔c顶部的热风入口c24引入喷雾焦化塔c中并与上述雾化态小液滴接触，以使所述雾化态小液滴达到焦化温度并进行焦化反应，焦化反应产物中的焦炭粗粉(粒径为0.02-1mm)通过自身沉降从下部锥体收集区c22底部收集，焦炭反应产物中的油气和焦炭细粉(粒径为0.001-0.05mm)的混合物6从侧向出口c19引入旋风分离器d中进行油气和焦炭细粉的分离，来自旋风分离器d的油气10引入分馏塔e中进行馏分分离，将塔顶分离出的焦化干气用作加热炉a燃烧室的燃料并生成含氧高温气体3，在分馏塔e下部，来自喷雾焦化塔c的油气10与塔底回流油16和来自原料油入口e1的原料油换热后形成焦化原料17，该焦化原料17循环作为重油焦化原料从所述分馏塔e的塔底引入加热炉a的辐射加热区中进行预热。其中，反应条件如表2所示，结果如表3所示。

对比例1

该对比例用于说明参比的延迟焦化方法。

该对比例所用的延迟焦化设备包括：加热炉、焦化塔和分馏塔；所述焦化塔的内部为中空结构；分馏塔的底部设置有外循环管线，侧下方设置有原料油入口，且所述分馏塔的底部与所述加热炉连通。将原料油从分馏塔的原料油入口引入分馏塔中，并进而从所述分馏塔的塔底引入加热炉的辐射加热区中加热至焦化温度，之后引入焦化塔中进行焦化反应，然后将焦化反应产物在分馏塔中进行馏分分离。在分馏塔底部，来自焦化塔的油气与塔底回流油和来自原料油入口的原料油换热后形成焦化原料，该焦化原料循环作为重油焦化原料用于焦化反应。其中，反应条件如表2所示，结果如表3所示。表1

项目名称	指标
		密度(20℃)，kg/m³	1009
硫含量，重量％	3
		残炭含量，重量％	20.0
倾点，℃	>50℃
		组成，w％
饱和烃含量，重量％	17.0
		芳烃含量，重量％	55.1
胶质和沥青质总含量，重量％	27.6
		重金属含量，μg/g
Ni	57.1
		V	60.1

表2

项目名称	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					加热炉出口原料油温度，℃	300	400	350	491
加热炉出口气体温度，℃	830	620	650	-
					循环比	0.13	0.13	0.13	0.19
喷雾焦化塔进气体量，m³/min	30	20	25	-
					喷雾焦化塔进油量，kg/min	0.41	0.41	0.41	-
喷雾焦化塔热风入口温度，℃	829	618	649	-
					焦化温度，℃	504	490	491	491
喷雾焦化塔塔顶压力，MPa	-0.01	0.02	-0.005	-
					对比例1中焦炭塔塔顶压力，MPa	-	-	-	0.13
焦化原料在焦化塔中的停留时间	120s	120s	120s	15.9h

表3

注：表3中，液体收率为焦化汽油、焦化柴油和焦化蜡油的总收率。

从以上结果可以看出，本发明提供的重油焦化方法不仅能够降低加热炉炉管内的结焦，而且还能够提高液体收率，极具工业应用前景。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种重油焦化方法，该方法包括将重油焦化原料在加热炉的辐射加热区中预热至50-400℃，然后引入喷雾焦化塔中进行雾化，接着将所述加热炉的燃烧室中产生的含氧高温气体进行脱氧，再将经脱氧后的脱氧高温气体与雾化态的重油焦化原料在所述喷雾焦化塔中接触，使所述雾化态的重油焦化原料达到焦化温度并进行焦化反应，然后从焦化反应产物中分离出焦炭粗粉、焦炭细粉和油气，再将所述油气进行馏分分离；所述焦化反应的条件包括焦化温度为490-515℃，焦化压力为-0.01MPa至0.1MPa，焦化时间为0.01-20min。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述雾化的条件使得到的雾化态的重油焦化原料的液滴大小为20-500μm。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述雾化采用使所述重油焦化原料通过雾化喷嘴的方式进行。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述脱氧的方式和条件使得到的所述脱氧高温气体中的氧气含量为2体积％以下。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述脱氧的方式为将所述含氧高温气体与所述焦炭粗粉和/或焦炭细粉进行氧化还原反应。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述含氧高温气体为由焦粉和/或焦化干气在所述加热炉的燃烧室燃烧产生的烟气。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述脱氧高温气体的温度为490-950℃。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括将从所述油气中分馏得到的焦化干气作为所述加热炉燃烧室的燃料。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述重油焦化原料为减压渣油、常压渣油、重质原油、脱油沥青、渣油加氢重油、热裂化重油、润滑油精制的抽出油、催化裂化的循环油和澄清油、乙烯裂解的焦油、煤焦油、页岩油、油砂重油和天然沥青中的一种或多种。