CN1056817C - 用于对含烃燃料进行部分氧化的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于对含烃燃料进行部分氧化的方法，它包括以下步骤：在适宜的反应条件下，将含氧气体、含烃燃料以及(任选地)慢化剂气体供入气化区，其中将重质残油原料作为燃料使用。该重质残油原料是Cn-沥青，其中n为4或更大，通过共环状燃烧器将该Cn-沥青供入气化区。

Description

本发明涉及一种用于对含烃燃料进行部分氧化的方法。
本发明尤其涉及这样一种用于对含烃燃料进行部分氧化的方法，在该方法中，将含氧气体和含烃燃料供入气化区，并在适当的条件下自动地输入含有合成气体的气流。
在烃的自热式部分氧化中，由工艺过程本身通过原料的部分混合而提供必需的热能。
含氧气体通常是空气或纯氧，或是它们的混合物。为了控制气化区内的温度，可以向气化区供入慢化剂气体，例如蒸汽或二氧化碳。
更具体地说，本发明涉及一种上文所述的方法，其中超重质残油(very heavy residue)适宜作为燃料。
目前，需要对具有极高粘度和比重的超重质残油进行气化，因为它们比馏出液便宜，并且因为现在的去污染措施增加了不能用于其它目的的残油馏分。
在炼油厂残余烃油的脱沥青工序中可以得到超重质残油，所说的残余烃油可能是分馏处理产生的任何残油馏分并具有较高的沥青含量。
这种残余烃油可以是原油的真空蒸馏残渣，通常称为短程残油(Short residue)。
可以按照任何传统的方式对残余烃油进行脱沥青处理，例如使用陶瓷膜片或借助吸附技术进行的物理分离。然而，对于本发明目的来说，最好使用熟知的溶剂脱沥青法。在该方法中，使用一种通常含链烷烃化合物的轻烃溶剂的萃取介质来对需要脱沥青的残余烃油进行逆流式处理。通常应用的链烷烃化合物包括C3-8链烷烃，例如丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、己烷或者它们之中的两种或多种化合物的混合物。然而对于本发明来说，最好将丁烷、戊烷或它们的混合物用作萃取溶剂，其中优选使用戊烷。一般来说，萃取深度随萃取溶剂碳原子数的增加而加深。就此而论，应该注意，萃取深度越高，则从残余烃油中萃取的烃数量越大、沥青馏分的数量越少以及在上述沥青馏分中存在的沥青越重。
在溶剂脱沥青过程中，当在顶部输入残余烃油并在底部输入萃取溶剂时可以使用旋转盘接触器或板式蒸馏塔。在残余烃油中存在的具有链烷烃溶解性能的各种较轻的烃被溶解在萃取溶剂中，并从装置的顶部排出。在萃取溶剂中不能溶解的沥青组分从装置的底部排出。进行脱沥青操作所需的条件在本专业中是熟知的。适于进行脱沥青处理的条件是萃取溶剂总量对残余烃油之比为1.5～8wt/wt、压力为1～50巴与温度为40～230℃。如上所述，对于本发明的目的来说，对残余烃油进行脱沥青处理，以便在萃取深度至少为50wt％、优选60～90wt％，最佳60～85wt％的条件下获得脱沥青油(DAO)，物料平衡的余量部分由沥青补足100％(重量)。
因为提高溶剂脱沥青装置的萃取深度将产生更多的脆残油，从而对于提高由溶剂脱沥青装置从脆残油生产DAO的产率有着强烈的经济刺激。
然而，DAO高产率的操作将产生十分粘稠的沥青。
若干脱沥青的工艺方法可以用于商业用途，并已烃得到发证单位的认可。在此方面可以参考“Hydro—carbon Processing”，11，1992，P.159。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于对含烃燃料进行部分氧化的方法，在该方法中，可以对作为原料的超重质残油进行处理。
因此，本发明提供一种用于对含烃燃料进行部分氧化的方法，该方法包括以下步骤：在适宜的反应条件下，将含氧气体、含烃燃料，以及任选地将慢化剂气体输入气化区，其中重质残油料是作为燃料使用的，其特征在于，重质残油原料是Cn-沥青，其中n为4或更大，在适宜的条件下将Cn-沥青通过至少一个多喷嘴(共环状)燃烧器供入气化区。
现在参考附图按照实施例方式对本发明进行详细说明，在附图中该图形示意地表示本发明的原理。
现在参考附图，在已显示的方框图中，方框1代表用于处理原油的炼油厂。参考字母A代表原油的入口。
如同本专业的普通技术人员熟知的那样，通过蒸馏处理过程(为简明起见未示出)，利用不同的沸点将原油分离成其各种组分。
在经过本专业的普通技术人员熟知的高真空蒸馏等几个工艺过程(未示出)处理后，可得到一种粘稠的残油产物(例如短程残油)。
以任何适宜的方式将这些来自方框1的粘稠残油产物供入溶剂脱沥青装置(方框2)，其中以这样的方式对它们进行处理，以便生产出脱沥清油(DAO)和Cn-沥青[丁烷-沥青(C4-沥青)、戊烷-沥青(C5-沥青)等]。已如上述，脱沥青的工艺方法对于本专业的普通技术人员的熟知的，因此不进行详细说明。通常，它是指通过将油同溶剂混合以从残油中去除沥青组分。从而，将所得到的Cn-沥青(其中n为4或更大)作为具有很高粘度的超重质原料供入进行部分氧化的工艺过程中，方框3示意性地代表该工艺过程。参考字母B示意性地代表产品气体的出口。方框2中的参考字母C示意性地代表DAO的出口。为简明起见，在方框3中没有单独表示氧化剂和(任选地)慢化剂的输入。
按照各种已确定的工艺方法可以进行烃原料的部分氧化。
这些方法包括壳式气化法(Sheel Ga sification Pro-cess)。在“the Oil and Gas”Journal，9，6，1971，PP85-90中可以找到对这种方法的综合评价。
通常在温度约为1600℃，优选1500℃与压力最高为100巴，优选为5～100巴的条件下进行烃燃料的部分氧化。
为简明起见，燃烧炉、废热锅炉、气化器等设备没有在图中表示出来。
在上述气化工艺过程中使用至少一个多喷嘴燃烧器(共环状燃烧器)。多喷嘴(共环状)燃烧器包括同所述燃烧器纵轴同轴的N个管道或通道的同心装置，其中N是N≥2的整数。
使用三喷嘴燃烧器(N＝3)或四喷嘴燃烧器(N＝4)是有利的。经过燃烧器的各单独通道分配重质原料、氧化剂与(任选地)慢化剂是本专业的普通技术人员选择的事情。
在燃烧器工作时它的入口温度通常在280℃以上，当在该燃料器中使用超重质沥青作为燃料时，从可操作性和燃点的观点来看，燃烧器入口的沥青粘度应限制在1200cS以下，尤其是其最大粘度应限制在约1000cS(cS＝厘沲)。
本专业的普通技术人员将懂得，在降低的温度下沥青粘度将急剧增加，这将导致沥青在燃料器的供应管道中固化。
更有利地是，当在正常条件(即对于短程残油为60％的DAO产率)下运行溶剂脱沥青装置时，燃烧器入口处的沥青粘度在320cS以下，具体说是在约300cS。为达到300cS的粘度要求沥青温度约为280℃，当在溶剂脱沥青装置中将脆残油的DAO产率增加到67％时，必须将沥青加热到经约320℃以达到300cS的粘度。
本专业的普通技术人员将懂得，为了将超重质原料预热到最高约330℃，可以在燃烧器入口之前安装任何适宜的进料预热系统，以便在燃烧器入口处使沥青达到所要求的粘度。
可以通过适宜的热交换器(例如热油式热交换器)在沥青进入共环状燃烧器以前达到所要求的预热温度。
有利地是，将沥青热交换器设计成多壳形式以便能够进行在线清理。为了避免结块问题，从溶剂脱沥青装置到气化室的全部线路中的沥青温度应该保持在260℃(对于60％的DAO产率)以上或300℃(对于67％的DAO产率)以上。
操作步骤如下：将来自炼油厂1的残余烃油(有利的是短程残油)压入溶剂脱沥青装置2，对通过出口C得到的DAO进一步以任何适宜于热裂解等目的的方式进行处理，在适宜的条件下将所得到的沥青馏分供入进行部分氧化的工艺过程3中。可能有部分溶剂被夹带在沥青中；在该情况下，在沥青/溶剂混合物离开溶剂脱沥青装置后被供入一个沥青汽提塔(stripper)中，以便从沥青中回收溶剂。
有利地是，在上述溶剂汽提塔的再循环底部回路中通过汽提塔热交换器提供汽提热量。将高度粘稠的沥青从溶剂汽提塔供入到气化区的共环状燃烧器，并且有利的是被热油式热交换器(不是燃烧炉)所加热。可以包括一个平衡筒以补偿小的流量波动。
不难理解，在脱沥青过程中的萃取深度将决定沥青的粘度以及为了在燃烧器入口达到所要求的最大粘度所需的温度。
按照本发明可以有利地提供各种进料的下述实施例：
I.在脱沥青装置中使用异戊烷作为溶剂对短程残油进行处理。
短程残油进料的DAO产率为70wt％；短程残油进料的异戊烷沥青产率为30wt％。
从脱沥青装置到共环状燃烧器的管道中沥青流的粘度在235℃时为14,000cS。而在280℃时为1,400cS。
根据这种沥青得到的粘度—温度数据，可知在320℃以下时其粘度为300cS。
II.在脱沥青装置中使用异丁烷/丁烷(25/75wt％)溶剂对短程残油进行处理。
短程残油进料的DAO产率为50wt％；短程残油进料的异丁烷/丁烷沥青产率为50wt％。
从脱沥青装置到共环状燃烧器的管道中沥青流的粘度在235℃时为870cS，而在280℃时为170cS。
本发明的各种更改对于上述本专利的普通技术人员来说是显而易见的。这些更改属于权利要求书所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种用于对含烃燃料进行部分氧化的方法，它包括以下步骤：在适宜的反应条件下，将含氧气体、含烃燃料以及任选的慢化剂气体供入气化区，其中将重质残油原料作为燃料使用，其特征在于，重质残油原料是Cn-沥青，其中n为4或更大，在燃烧器入口温度高于280℃的适宜的条件下将该Cn-沥青通过至少一个多喷嘴(共环状)燃烧器供入气化区。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，将C5-沥青作为原料使用。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，从Cn-脱沥青工艺过程得到Cn-沥青。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，残余烃油在Cn-脱沥青工艺过程中进行转换，从而在至少50wt％(以残余烃油总量为基准)的萃取深度时得到脱沥青油(DAO)；以及沥青馏分。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，残余烃油在Cn-脱沥青工艺过程中进行转换，从而在60-90wt％(以残余烃油总重为基准)的萃取深度时得到脱沥青油(DAO)，以及沥青馏分。
6.根据权利要求4的方法，其特征在于，从高真空蒸馏装置得到用作短程残油的残余烃油。
7.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在共环状燃烧器入口处的重质残油原料的粘度在1,200cS以下。
8.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在共环状燃烧器和气化区之前安装进料预热系统以将重质原料预热到最高约330℃。
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