CN106635124A - 加工劣质重油的灵活焦化工艺方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加工劣质重油的灵活焦化工艺方法及装置，所述加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，包括：以一提升管式反应器作为灵活焦化工艺中的反应器来进行一焦化反应，所述焦化反应为：以劣质重油为原料油，在所述提升管式反应器中进行热裂解，制取全馏分的油气和焦炭。本发明可以改善灵活焦化常见的流化状况不佳的问题。

Description

加工劣质重油的灵活焦化工艺方法及装置

技术领域

本发明涉及石油加工中的炼油厂焦化工艺，特别涉及一种采用提升管式反应器加工劣质重油的灵活焦化工艺方法及该方法所使用的装置。

背景技术

21世纪中国炼油工业将面临发展和风险共存的局面。由于不断增长的油品以及为石油化工提供原料的需求将决定中国炼油工业在新世纪内有一定的发展速度，但是受石油资源等因素的限制它将同时面临巨大风险。假如说，上世纪80、90年代中国炼油工业在含硫原油加工方面有重大突破的话，那么21世纪中国炼油工业的重要发展方向之一就是要大力发展重质原油(超重质原油)的加工，独立自主地开发更高效的焦化工艺就是在这样一个背景下提出的。

重油加工可分为催化加工和非催化加工。催化加工工艺包括重油催化裂化，渣油固定床加氢(VRDS)和正在开发的悬浮床加氢裂化等工艺。非催化加工包括减粘裂化、焦化和溶剂脱沥青等工艺。

延迟焦化是炼油厂大量应用的渣油转化技术，是美国、中国、委内瑞拉、印度、加拿大等国渣油轻质化的主要手段，全球共有170余套渣油延迟焦化装置在运行，总加工能力4亿吨以上，我国2012年延迟焦化加工能力已达1.13亿吨。美国和中国的大型石油公司都拥有自主的渣油延迟焦化成套技术。流化焦化是50年代由EXXON公司开发的一种焦化工艺技术。以后，在此基础上又开发成功灵活焦化工艺。与延迟焦化工艺相比，这二个工艺具有原料和操作柔性化高，具有反应温度高、液体收率高，焦炭(流化焦化)及气体收率较低等优点，尤其是装置清洁生产和环境保护方面比延迟焦化有很大的改善。早期流化焦化生成大量没有合适用途的焦粉，以及投资和加工费较高等原因，在工业上推广和应用少于延迟焦化工艺。灵活焦化由于配置有焦粉气化设备，可将焦粉转化成低热值瓦斯，基本上不生成焦粉。但是，灵活焦化中也出现流化状况不佳、流化床明显晃动现象，已经反应器结焦速率快等问题。

提升管反应器在重油催化裂化领域已有一些应用，特别是为了提高轻质油收率并直接生产清洁油品，近年来出现了不同形式反应器系统的重油催化裂化工艺技术，如两段提升管催化裂化技术(TSRFCC)、多产异构烷烃催化裂化技术(MIP)以及催化裂化汽油辅助反应器改质技术等。例如，中国专利CN201020699182.3公开了一种有利于加工劣质重油的单提升管反应器。是将提升管以烯烃为界分成进料反应区，烯烃反应区，总反应深度控制区，进料反应区出口设计一段直径比进料段小的喉管式缩径喉管结构，在喉管处连接有低压蒸汽管；烯烃反应区中下段的提升管冷却段的直径大于所述进料段的直径，在提升管冷却段上设有取热管，该取热管组的入口与低压饱和蒸汽连接，出口与过饱和蒸汽线连接；总反应深度控制区的入口为一段直径比进料段喉管直径小的喉管式缩径喉管结构，在喉管处连接有低压蒸汽管。达到较大比例加工重质原料油，优化了产品分布，汽柴油收率高，汽油烯烃较低、异构烷烃增加明显，降低焦炭产率的目的。又如，中国专利CN1258562公开了一种用于流化催化转化的提升管反应器，该反应器的横截面圆的直径随反应器高度不同而连续变化，最小直径与反应器总高度之比为0.003～0.1:1。该设计对于需要反应时间较长、反应空速较低的催化转化工艺，如多产气态烯烃工艺，保证了足够的反应时间和反应空速，大大降低了反应器的高度，节省了投资。然而，对于提升管反应器在重油加工中，特别是非催化裂化的焦化工艺中的应用，仍很少见于现有技术。

因此，如何设计一种灵活焦化工艺方法及装置，使其可以解决现有技术中所存在的上述缺陷，即成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加工劣质重油的灵活焦化工艺方法及装置，使其可以改善灵活焦化常见的流化状况不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，包括：

以一提升管式反应器作为灵活焦化工艺中的反应器来进行一焦化反应，所述焦化反应为：以劣质重油为原料油，在所述提升管式反应器中进行热裂解，制取全馏分的油气和焦炭。

其中，所述焦化反应包括如下步骤：

1)将该提升管式反应器与一沉降器及一再生器共同组成一灵活焦化反应系统，使该沉降器设置于该再生器的上部，且该提升管式反应器的上部出口伸入该沉降器内；

2)从该提升管式反应器的一下端开口输入提升蒸汽，并从提升管式反应器侧下方的一第一焦炭载体入口输入热焦炭载体，使得热焦炭载体在提升蒸汽的作用下以流体状向该提升管式反应器的上部行进；

3)从该提升管式反应器中下部的一进料口输入雾化蒸汽和原料油，使得原料油以喷雾形式进入该提升管式反应器，并附着在热焦炭载体表面，随热焦炭载体一起向上运动；

4)使原料油在该提升管式反应器内边上升边进行该焦化反应，反应过后原料油中的重烃组分热裂解为全馏分的油气(包括气相烃组分、石脑油、柴油和蜡油等)和焦炭粉末，热焦炭载体为焦化反应提供热量后变为冷焦炭载体；

5)将全馏分的油气、焦炭粉末、冷焦炭载体以及原料油中未反应完全的重烃组分沿该提升管式反应器的上部出口输入该沉降器内，而后将其中的全馏分的油气沿沉降器上部出口排出，收集焦炭粉末，并使原料油中未反应完全的重烃组分落入该再生器并自该再生器的下部出口排出，以及使冷焦炭载体落入该再生器并自该再生器侧下部的一第一焦炭载体出口排出。

其中，于步骤3)中，从该提升管式反应器中下部的该进料口输入雾化蒸汽和原料油时，是以与该提升管式反应器呈30～45°的角度向上倾斜进料。

其中，于步骤4)中，具体而言，原料油以薄雾形式附着在热焦炭载体表面，随流态化的热焦炭载体一起向上运动，在此过程中，依靠热焦炭载体所携带的热量进行焦化反应(焦化反应所生成的气相烃组分，进一步促进了热焦炭载体的流态化，即，附着了薄雾形式原料油的热焦炭载体的流态化，是在提升蒸汽和反应生成的气相烃组分共同作用下产生的)。由此使得进料接近平推流，减少了返混，因而可以改善灵活焦化常见的流化状况不佳、流化床明显晃动的现象，以及改善反应器结焦速率快等问题。

其中，于步骤5)中，原料油中未反应完全的重烃组分在沉降器和再生器中被冷却(冷却可以通过与另一股正待进入提升管式反应器的冷原料油换热而进行)，经过该再生器的下部出口排出后，沿设置于该提升管式反应器中部的一循环油回流入口重新进入该提升管式反应器，再次进行焦化反应。

其中，于步骤5)中，全馏分的油气沿该提升管式反应器的上部出口输入该沉降器内后，首先经旋风分离器分离除去其中气相烃组分中的焦炭粉末，而后再将该全馏分的油气冷却(冷却可以通过与另一股正待进入提升管式反应器的冷原料油换热而进行)，最后再将该全馏分的油气从该沉降器的上部出口排出，经焦炭分馏塔分离成下游需要的烃组分。

其中，于步骤5)中，焦炭粉末分别位于两处，一部分混于气相烃组分中，另一部分沉积于冷焦炭载体上。焦炭粉末被收集后，一部分可燃烧后供焦化反应所需的热量，剩余部分焦炭可和水蒸气进行水煤气反应生成水煤气，进一步分离出氢气供炼厂其它用氢装置使用。

其中，于步骤5)中，冷焦炭载体自该再生器的第一焦炭载体出口排出后(此时冷焦炭载体的温度为510～520℃)，进入一加热器进行换热，待冷焦炭载体被加热为热焦炭载体后，从该第一焦炭载体入口再次输入该提升管式反应器。

其中，该冷焦炭载体及该热焦炭载体均为粒度在40～1000μm的石油焦。

其中，焦炭载体在该加热器、该提升管式反应器、该沉降器及该再生器之间的循环为通过提升蒸汽来维持，焦炭载体循环的推动力由再生器和加热器的压力平衡参数决定。并且，于该提升管式反应器的第一焦炭载体入口与该加热器的连接管路上设置有一滑阀，焦炭载体的循环量通过该滑阀来控制，滑阀的滑动接触表面使用硬质表面处理使磨损最小化，焦炭管线(包括烟道气)使用独特的耐热/耐磨衬里。

其中，该加热器的热量由一气化器提供，该气化器具有一空气入口及一蒸汽入口，将该焦化反应所生成的焦炭粉末，与该空气入口输入的空气和该蒸汽入口输入的蒸汽进行反应(反应温度为927～982℃，此温度通过调节空气和蒸汽的比例来控制，而气化器内的焦炭量可通过调整进入气化器的空气流速来控制)，生成含有CO₂、CO、H₂和惰性气体的合成气以及热量。所述合成气携带反应所生成的热量，与未反应完全的焦炭粉末、空气和蒸汽一并被送入到加热器中，用于加热器床层流化和热量传递。由此，加热器中的冷焦炭载体被加热为热焦炭载体，焦炭粉末大部分从加热器下部的焦粉排出口排出，小部分焦炭粉末夹杂在气体中，接下来，输入加热器中的空气、蒸汽和合成气和气体中夹杂的焦炭粉末则由加热器上部被排入一回收系统中，依序通过该回收系统的一蒸汽发生器、一旋风分离器、一焦粉收集装置、一气体脱硫设备及一硫磺回收装置。焦炭粉末在旋风分离器中被分离后，在焦粉收集装置中被回收，通过焦粉分离装置的焦粉排出口排出。而剩余的气体部分(合成气、空气、蒸汽)则通过该气体脱硫设备，从气体脱硫设备的一酸性水出口排出酸性水，再通过硫磺回收装置，最终生成清洁燃料气，供炼厂其他设备或者第三方用户使用。

其中，该劣质重油为减压渣油、常压渣油、重质原油、减压蜡油、油砂沥青、脱油沥青、脱沥青油、渣油加氢重油、热裂化渣油、润滑油精制的抽出油、催化裂化的循环油和澄清油、乙烯裂解渣油以及焦油沥青中的至少一种。

其中，该提升管式反应器上部设料位控制，以控制焦化反应时间，满足提升管焦化反应时间的需要。

其中，该焦化反应温度为515～565℃，较佳为520～550℃。即，按照本发明的设计，以提升管式反应器作为灵活焦化工艺中的反应器来进行焦化反应，所需反应温度比常规的延迟焦化反应温度要高30～50℃(常规的延迟焦化反应温度约为490～510℃)，控制本发明的焦化反应温度在这一范围内，才能实现本发明预期的技术效果，解决反应器结焦速度快等问题，并且本发明的焦化反应液收率较高，产品中烯烃含量高。

其中，于该焦化反应中，该提升管式反应器的炭油循环比为1：11～12(重量比)。即，本申请的焦炭循环比常规催化裂化剂油比要大。

其中，该焦化反应过程不需要配置大型空分设备供给纯氧。

其中，该焦化反应的时间为15～30s。即，原料油在该提升管式反应器内边上升边进行该焦化反应的过程约为15～30s。

其中，该提升管式反应器的高度为10～20米，较佳为18米。该提升管式反应器的高度是由反应所需时间而确定的。

其中，该提升管式反应器的直径为150mm～200mm。该提升管式反应器的直径是由进料量确定的。本发明的提升管式反应器采用的线速是进料口处为4～7m/s，提升管式反应器的上部出口处为12～18m/s。

为实现上述目的，本发明还提供一种加工劣质重油的灵活焦化工艺装置，包括：

一提升管式反应器，该提升管式反应器设置有一上部出口、一下端开口、一第一焦炭载体入口及一进料口，该上部出口及该下端开口分别设置于该提升管式反应器的上下两端，该第一焦炭载体入口设置于该提升管式反应器的侧下方，该进料口设置于该提升管式反应器的中下部，并且，该进料口连接一雾化蒸汽入口及一原料油入口；

一沉降器，该提升管式反应器的上部出口伸入该沉降器内，并该沉降器具有一上部出口；

一再生器，该沉降器设置于该再生器的上部，并该再生器具有一下部出口及一第一焦炭载体出口，该第一焦炭载体出口设置于该再生器的侧下部。

通过上述灵活焦化工艺装置，本发明可以一提升管式反应器作为灵活焦化工艺中的反应器来进行一焦化反应，所述焦化反应为：以劣质重油为原料油，在所述提升管式反应器中进行热裂解，制取全馏分的油气和焦炭。具体而言，该灵活焦化工艺装置使用方法如下：从该提升管式反应器的一下端开口输入提升蒸汽，并从提升管式反应器侧下方的一第一焦炭载体入口输入热焦炭载体，使得热焦炭载体在提升蒸汽的作用下以流体状向该提升管式反应器的上部行进；从该提升管式反应器中下部的一进料口输入雾化蒸汽和原料油，使得原料油以喷雾形式进入该提升管式反应器，并附着在热焦炭载体表面，随热焦炭载体一起向上运动；使原料油在该提升管式反应器内边上升边进行该焦化反应，反应过后原料油中的重烃组分热裂解为全馏分的油气(包括气相烃组分、石脑油、柴油和蜡油等)和焦炭粉末，热焦炭载体为焦化反应提供热量后变为冷焦炭载体；将全馏分的油气、焦炭粉末、冷焦炭载体以及原料油中未反应完全的重烃组分沿该提升管式反应器的上部出口输入该沉降器内，而后将其中的全馏分的油气沿沉降器上部出口排出，收集焦炭粉末，并使原料油中未反应完全的重烃组分落入该再生器并自该再生器的下部出口排出，以及使冷焦炭载体落入该再生器并自该再生器侧下部的一第一焦炭载体出口排出。

其中，该进料口的管路与该提升管式反应器呈30～45°的角度。

其中，该提升管式反应器的中部设置有一循环油回流入口，与该再生器的下部出口连接。原料油中未反应完全的重烃组分在沉降器和再生器中被冷却，经过该再生器的下部出口排出后，沿循环油回流入口重新进入该提升管式反应器，再次进行焦化反应。

其中，该提升管式反应器上部设料位控制。

其中，该提升管式反应器的高度为10～20米，较佳为18米。

其中，该提升管式反应器的直径为150mm～200mm。

其中，还包括一加热器，与该提升管式反应器的第一焦炭载体入口及该再生器的第一焦炭载体出口相连接。该加热器用于将该第一焦炭载体出口排出的冷焦炭载体加热为热焦炭载体，再从该第一焦炭载体入口输入该提升管式反应器。焦炭载体在该加热器、该提升管式反应器、该沉降器及该再生器之间的循环为通过提升蒸汽来维持，焦炭载体循环的推动力由再生器和加热器的压力平衡参数决定。

其中，于该提升管式反应器的第一焦炭载体入口与该加热器的连接管路上设置有一滑阀。焦炭载体的循环量通过该滑阀来控制，滑阀的滑动接触表面使用硬质表面处理使磨损最小化，焦炭管线(包括烟道气)使用独特的耐热/耐磨衬里。

其中，还包括一气化器，与该加热器连接，并且该气化器具有一空气入口及一蒸汽入口。该气化器用于将焦化反应所生成的焦炭粉末，与该空气入口输入的空气和该蒸汽入口输入的蒸汽进行反应，生成含有CO₂、CO、H₂和惰性气体的合成气以及热量。所述合成气携带反应所生成的热量，与未反应完全的焦炭粉末、空气和蒸汽一并被送入到加热器中，用于加热器床层流化和热量传递。由此，加热器中的冷焦炭载体被加热为热焦炭载体，焦炭粉末大部分从加热器下部的焦粉排出口排出，小部分焦炭粉末夹杂在气体中。

其中，还包括一回收系统，连接于该加热器的上部，该回收系统包括顺序连接的一蒸汽发生器、一旋风分离器、一焦粉收集装置、一气体脱硫设备及一硫磺回收装置。输入加热器中空气、蒸汽和合成气(以及气体中夹带的焦炭粉末)由加热器上部被排入回收系统中，依序通过该回收系统的蒸汽发生器、旋风分离器、焦粉收集装置、气体脱硫设备及硫磺回收装置。焦炭粉末在旋风分离器中被分离后，在焦粉收集装置中被回收，通过焦粉分离装置的焦粉排出口排出。而剩余的气体部分(合成气、空气、蒸汽)则通过该气体脱硫设备，从气体脱硫设备的一酸性水出口排出酸性水，再通过硫磺回收装置，最终生成清洁燃料气，供炼厂其他设备或者第三方用户使用。

与现有技术相比，本发明采用提升管式焦化反应器，代替灵活焦化原有的大直径反应器，从而改善灵活焦化常见的流化状况不佳、流化床明显的晃动现象、反应器结焦速率快等问题。可有效控制反应器内焦粉藏量，提高液体产品收率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例所提供的灵活焦化工艺装置示意图；

图2是本发明一较佳实施例所提供的灵活焦化工艺装置及其附属装置的组合示意图；

其中，附图标记：

1 提升管式反应器

11 上部出口

12 原料油入口

13 循环油回流入口

14 雾化蒸汽入口

16 第一焦炭载体入口

161 滑阀

17 下端开口

2 沉降器

21 上部出口

3 再生器

31 第一焦炭载体出口

32 下部出口

4 加热器

41 焦粉排出口

5 气化器

51 蒸汽入口

52 空气入口

6 蒸汽发生器

7 旋风分离器

8 焦粉收集装置

81 焦粉排出口

9 气体脱硫设备

91 酸性水出口

10 硫磺回收装置

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

请参考图1、图2，为改善灵活焦化常见的流化状况不佳的问题，本发明提供一种加工劣质重油的灵活焦化工艺装置，包括：

一提升管式反应器1，该提升管式反应器1设置有一上部出口11、一下端开口17、一第一焦炭载体入口16及一进料口，该上部出口11及该下端开口17分别设置于该提升管式反应器1的上下两端，该第一焦炭载体入口16设置于该提升管式反应器1的侧下方，该进料口设置于该提升管式反应器1的中下部，并且，该进料口连接一雾化蒸汽入口14及一原料油入口12；

一沉降器2，该提升管式反应器1的上部出口11伸入该沉降器2内，并该沉降器2具有一上部出口21；

一再生器3，该沉降器3设置于该再生器3的上部，并该再生器3具有一下部出口32及一第一焦炭载体出口31，该第一焦炭载体出口31设置于该再生器3的侧下部。

通过上述灵活焦化工艺装置，本发明可以一提升管式反应器1作为灵活焦化工艺中的反应器来进行一焦化反应，所述焦化反应为：以劣质重油为原料油，在所述提升管式反应器1中进行热裂解，制取全馏分的油气和焦炭。具体而言，该灵活焦化工艺装置使用方法如下：从该提升管式反应器1的一下端开口17输入提升蒸汽，并从提升管式反应器1侧下方的一第一焦炭载体入口16输入热焦炭载体，使得热焦炭载体在提升蒸汽的作用下以流体状向该提升管式反应器1的上部行进；从该提升管式反应器1中下部的一进料口输入雾化蒸汽和原料油，使得原料油以喷雾形式进入该提升管式反应器1，并附着在热焦炭载体表面，随热焦炭载体一起向上运动；使原料油在该提升管式反应器1内边上升边进行该焦化反应，反应过后原料油中的重烃组分热裂解为全馏分的油气(包括气相烃组分、石脑油、柴油和蜡油等)和焦炭粉末，热焦炭载体为焦化反应提供热量后变为冷焦炭载体；将全馏分的油气、焦炭粉末、冷焦炭载体以及原料油中未反应完全的重烃组分沿该提升管式反应器1的上部出口11输入该沉降器2内，而后将其中的全馏分的油气沿沉降器2上部出口排出，收集焦炭粉末，并使原料油中未反应完全的重烃组分落入该再生器3并自该再生器3的下部出口32排出，以及使冷焦炭载体落入该再生器3并自该再生器3侧下部的一第一焦炭载体出口31排出。

其中，该进料口的管路与该提升管式反应器1呈30～45°的角度。

其中，该提升管式反应器1的中部设置有一循环油回流入口13，与该再生器3的下部出口32连接。原料油中未反应完全的重烃组分在沉降器2和再生器3中被冷却，经过该再生器3的下部出口32排出后，沿循环油回流入口13重新进入该提升管式反应器1，再次进行焦化反应。

其中，该提升管式反应器1上部设料位控制。

其中，该提升管式反应器1的高度为10～20米，较佳为18米。

其中，该提升管式反应器1的直径为150mm～200mm。

其中，还包括一加热器4，与该提升管式反应器1的第一焦炭载体入口16及该再生器3的第一焦炭载体出口31相连接。该加热器4用于将该第一焦炭载体出口31排出的冷焦炭载体加热为热焦炭载体，再从该第一焦炭载体入口16输入该提升管式反应器1。焦炭载体在该加热器4、该提升管式反应器1、该沉降器2及该再生器3之间的循环为通过提升蒸汽来维持，焦炭载体循环的推动力由再生器3和加热器4的压力平衡参数决定。

其中，于该提升管式反应器1的第一焦炭载体入口16与该加热器4的连接管路上设置有一滑阀161。焦炭载体的循环量通过该滑阀161来控制，滑阀161的滑动接触表面使用硬质表面处理使磨损最小化，焦炭管线(包括烟道气)使用独特的耐热/耐磨衬里。

其中，还包括一气化器5，与该加热器4连接，并且该气化器5具有一空气入口52及一蒸汽入口51。该气化器5用于将焦化反应所生成的焦炭粉末，与该空气入口52输入的空气和该蒸汽入口51输入的蒸汽进行反应，生成含有CO₂、CO、H₂和惰性气体的合成气以及热量。所述合成气携带反应所生成的热量，与未反应完全的焦炭粉末、空气和蒸汽一并被送入到加热器4中，用于加热器床层流化和热量传递。由此，加热器4中的冷焦炭载体被加热为热焦炭载体，焦炭粉末大部分从加热器4下部的焦粉排出口41排出，小部分焦炭粉末夹杂在气体中。

其中，还包括一回收系统，连接于该加热器4的上部，该回收系统包括顺序连接的一蒸汽发生器6、一旋风分离器7、一焦粉收集装置8、一气体脱硫设备9及一硫磺回收装置10。输入加热器4中空气、蒸汽和合成气(以及气体中夹带的焦炭粉末)由加热器4上部被排入回收系统中，依序通过该回收系统的蒸汽发生器6、旋风分离器7、焦粉收集装置8、气体脱硫设备9及硫磺回收装置10。焦炭粉末在旋风分离器7中被分离后，在焦粉收集装置8中被回收，通过焦粉分离装置8的焦粉排出口81排出。而剩余的气体部分(合成气、空气、蒸汽)则通过该气体脱硫设备9，从气体脱硫设备9的一酸性水出口91排出酸性水，再通过硫磺回收装置10，最终生成清洁燃料气，供炼厂其他设备或者第三方用户使用。

请续参考图1及图2，本发明还提供一种加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，包括：

以一提升管式反应器1作为灵活焦化工艺中的反应器来进行一焦化反应，所述焦化反应为：以劣质重油为原料油，在所述提升管式反应器1中进行热裂解，制取全馏分的油气和焦炭。

其中，所述焦化反应包括如下步骤：

1)将该提升管式反应器1与一沉降器2及一再生器3共同组成一灵活焦化反应系统，使该沉降器2设置于该再生器3的上部，且该提升管式反应器1的上部出口11伸入该沉降器2内；

2)从该提升管式反应器1的一下端开口17输入提升蒸汽，并从提升管式反应器1侧下方的一第一焦炭载体入口16输入热焦炭载体，使得热焦炭载体在提升蒸汽的作用下以流体状向该提升管式反应器1的上部行进；

3)从该提升管式反应器1中下部的一进料口输入雾化蒸汽和原料油，使得原料油以喷雾形式进入该提升管式反应器1，并附着在热焦炭载体表面，随热焦炭载体一起向上运动；

4)使原料油在该提升管式反应器1内边上升边进行该焦化反应，反应过后原料油中的重烃组分热裂解为全馏分的油气(包括气相烃组分、石脑油、柴油和蜡油等)和焦炭粉末，热焦炭载体为焦化反应提供热量后变为冷焦炭载体；

5)将全馏分的油气、焦炭粉末、冷焦炭载体以及原料油中未反应完全的重烃组分沿该提升管式反应器1的上部出口11输入该沉降器2内，而后将其中的全馏分的油气沿沉降器2上部出口21排出，收集焦炭粉末，并使原料油中未反应完全的重烃组分落入该再生器3并自该再生器3的下部出口32排出，以及使冷焦炭载体落入该再生器3并自该再生器3侧下部的一第一焦炭载体出口31排出。

其中，于步骤3)中，从该提升管式反应器1中下部的该进料口输入雾化蒸汽和原料油时，是以与该提升管式反应器1呈30～45°的角度向上倾斜进料。

其中，于步骤4)中，具体而言，原料油以薄雾形式附着在热焦炭载体表面，随流态化的热焦炭载体一起向上运动，在此过程中，依靠热焦炭载体所携带的热量进行焦化反应(焦化反应所生成的气相烃组分，进一步促进了热焦炭载体的流态化，即，附着了薄雾形式原料油的热焦炭载体的流态化，是在提升蒸汽和反应生成的气相烃组分共同作用下产生的)。由此使得进料接近平推流，减少了返混，因而可以改善灵活焦化常见的流化状况不佳、流化床明显晃动的现象，以及改善反应器结焦速率快等问题。

其中，于步骤5)中，原料油中未反应完全的重烃组分在沉降器2和再生器3中被冷却(冷却可以通过与另一股正待进入提升管式反应器1的冷原料油换热而进行)，经过该再生器3的下部出口32排出后，沿设置于该提升管式反应器1中部的一循环油回流入口13重新进入该提升管式反应器1，再次进行焦化反应。

其中，于步骤5)中，全馏分的油气沿该提升管式反应器1的上部出口11输入该沉降器2内后，首先经旋风分离器分离除去其中气相烃组分中的焦炭粉末，而后再将该全馏分的油气冷却(冷却可以通过与另一股正待进入提升管式反应器1的冷原料油换热而进行)，最后再将该全馏分的油气从该沉降器2的上部出口21排出，经焦炭分馏塔分离成下游需要的烃组分。

其中，于步骤5)中，焦炭粉末分别位于两处，一部分混于气相烃组分中，另一部分沉积于冷焦炭载体上。焦炭粉末被收集后，一部分可燃烧后供焦化反应所需的热量，剩余部分焦炭可和水蒸气进行水煤气反应生成水煤气，进一步分离出氢气供炼厂其它用氢装置使用。

其中，于步骤5)中，冷焦炭载体自该再生器3的第一焦炭载体出口31排出后(此时冷焦炭载体的温度为510～520℃)，进入一加热器4进行换热，待冷焦炭载体被加热为热焦炭载体后，从该第一焦炭载体入口16再次输入该提升管式反应器1。

其中，该冷焦炭载体及该热焦炭载体均为粒度在40～1000μm的石油焦。

其中，焦炭载体在该加热器4、该提升管式反应器1、该沉降器2及该再生器3之间的循环为通过提升蒸汽来维持，焦炭载体循环的推动力由再生器3和加热器4的压力平衡参数决定。并且，于该提升管式反应器1的第一焦炭载体入口16与该加热器4的连接管路上设置有一滑阀161，焦炭载体的循环量通过该滑阀161来控制，滑阀161的滑动接触表面使用硬质表面处理使磨损最小化，焦炭管线(包括烟道气)使用独特的耐热/耐磨衬里。

其中，该加热器4的热量由一气化器5提供，该气化器5具有一空气入口52及一蒸汽入口51，将该焦化反应所生成的焦炭粉末，与该空气入口52输入的空气和该蒸汽入口51输入的蒸汽进行反应(反应温度为927～982℃，此温度通过调节空气和蒸汽的比例来控制，而气化器5内的焦炭量可通过调整进入气化器5的空气流速来控制)，生成含有CO₂、CO、H₂和惰性气体的合成气以及热量。所述合成气携带反应所生成的热量，与未反应完全的焦炭粉末、空气和蒸汽一并被送入到加热器4中，用于加热器4床层流化和热量传递。由此，加热器4中的冷焦炭载体被加热为热焦炭载体，焦炭粉末大部分从加热器4下部的焦粉排出口41排出，小部分焦炭粉末夹杂在气体中，接下来，输入加热器4中的空气、蒸汽和合成气和气体中夹杂的焦炭粉末则由加热器4上部被排入一回收系统中，依序通过该回收系统的一蒸汽发生器6、一旋风分离器7、一焦粉收集装置8、一气体脱硫设备9及一硫磺回收装置10。焦炭粉末在旋风分离器7中被分离后，在焦粉收集装置8中被回收，通过焦粉分离装置8的焦粉排出口81排出。而剩余的气体部分(合成气、空气、蒸汽)则通过该气体脱硫设备9，从气体脱硫设备9的一酸性水出口91排出酸性水，再通过硫磺回收装置10，最终生成清洁燃料气，供炼厂其他设备或者第三方用户使用。

其中，该劣质重油为减压渣油、常压渣油、重质原油、减压蜡油、油砂沥青、脱油沥青、脱沥青油、渣油加氢重油、热裂化渣油、润滑油精制的抽出油、催化裂化的循环油和澄清油、乙烯裂解渣油以及焦油沥青中的至少一种。

其中，该提升管式反应器1上部设料位控制，以控制焦化反应时间，满足提升管焦化反应时间的需要。

其中，该焦化反应温度为515～565℃，较佳为520～550℃。即，按照本发明的设计，以提升管式反应器1作为灵活焦化工艺中的反应器来进行焦化反应，所需反应温度比常规的延迟焦化反应温度要高30～50℃(常规的延迟焦化反应温度约为490～510℃)，控制本发明的焦化反应温度在这一范围内，才能实现本发明预期的技术效果，解决反应器结焦速度快等问题，并且本发明的焦化反应液收率较高，产品中烯烃含量高。

其中，于该焦化反应中，该提升管式反应器1的炭油循环比为1：11～12(重量比)。即，本申请的焦炭循环比常规催化裂化剂油比要大。

其中，该焦化反应过程不需要配置大型空分设备供给纯氧。

其中，该焦化反应的时间为15～30s。即，原料油在该提升管式反应器1内边上升边进行该焦化反应的过程约为15～30s。

其中，该提升管式反应器1的高度为10～20米，较佳为18米。该提升管式反应器1的高度是由反应所需时间而确定的。

其中，该提升管式反应器1的直径为150mm～200mm。该提升管式反应器1的直径是由进料量确定的。本发明的提升管式反应器1采用的线速是进料口处为4～7m/s，提升管式反应器的上部出口11处为12～18m/s。

实施例1

在本实施例中，以一提升管式反应器1作为灵活焦化工艺中的反应器来进行一焦化反应，所述焦化反应为：以劣质重油为原料油，在所述提升管式反应器1中进行热裂解，制取全馏分的油气和焦炭。其中，所述焦化反应包括如下步骤：

1)将该提升管式反应器1与一沉降器2及一再生器3共同组成一灵活焦化反应系统，使该沉降器2设置于该再生器3的上部，且该提升管式反应器1的上部出口11伸入该沉降器2内；

2)从该提升管式反应器1的一下端开口17输入提升蒸汽，并从提升管式反应器1侧下方的一第一焦炭载体入口16输入热焦炭载体，使得热焦炭载体在提升蒸汽的作用下以流体状向该提升管式反应器1的上部行进；

3)从该提升管式反应器1中下部的一进料口输入雾化蒸汽和原料油(以与该提升管式反应器1呈30～45°的角度向上倾斜进料)，使得原料油以喷雾形式进入该提升管式反应器1，并附着在热焦炭载体表面，随热焦炭载体一起向上运动；

4)使原料油在该提升管式反应器1内边上升边进行该焦化反应，反应过后原料油中的重烃组分热裂解为全馏分的油气(包括气相烃组分、石脑油、柴油和蜡油等)和焦炭粉末，热焦炭载体为焦化反应提供热量后变为冷焦炭载体；

5)将全馏分的油气、焦炭粉末、冷焦炭载体以及原料油中未反应完全的重烃组分沿该提升管式反应器1的上部出口11输入该沉降器2内，而后将其中的全馏分的油气沿沉降器2上部出口21排出，收集焦炭粉末，并使原料油中未反应完全的重烃组分落入该再生器3并自该再生器3的下部出口32排出，以及使冷焦炭载体落入该再生器3并自该再生器3侧下部的一第一焦炭载体出口31排出。

其中，该焦化反应温度为515℃，焦化反应时间为15s；提升管反应器1的高度为10米，直径为150mm，采用的线速是进料口处为4m/s、提升管式反应器的上部出口11处为12m/s；以及，该提升管反应器1的炭油循环比为1：11(重量比)。

实施例2

在本实施例中，以一提升管式反应器1作为灵活焦化工艺中的反应器来进行一焦化反应，所述焦化反应为：以劣质重油为原料油，在所述提升管式反应器1中进行热裂解，制取全馏分的油气和焦炭。其中，所述焦化反应步骤与实施例1相同，不同之处在于：

其中，该焦化反应温度为565℃，焦化反应时间为30s；提升管反应器1的高度为20米，直径为200mm，采用的线速是进料口处为7m/s、提升管式反应器的上部出口11处为18m/s；以及，该提升管反应器1的炭油循环比为1：12(重量比)。

实施例3

在本实施例中，以一提升管式反应器1作为灵活焦化工艺中的反应器来进行一焦化反应，所述焦化反应为：以劣质重油为原料油，在所述提升管式反应器1中进行热裂解，制取全馏分的油气和焦炭。其中，所述焦化反应步骤与实施例1相同，不同之处在于：

其中，该焦化反应温度为520℃，焦化反应时间为20s；提升管反应器1的高度为18米，直径为165mm，采用的线速是进料口处为5m/s、提升管式反应器的上部出口11处为14m/s；以及，该提升管反应器1的炭油循环比为1：11(重量比)。

实施例4

在本实施例中，以一提升管式反应器1作为灵活焦化工艺中的反应器来进行一焦化反应，所述焦化反应为：以劣质重油为原料油，在所述提升管式反应器1中进行热裂解，制取全馏分的油气和焦炭。其中，所述焦化反应步骤与实施例1相同，不同之处在于：

其中，该焦化反应温度为550℃，焦化反应时间为25s；提升管反应器1的高度为15米，直径为180mm，采用的线速是进料口处为6m/s、提升管式反应器的上部出口11处为16m/s；以及，该提升管反应器1的炭油循环比为1：12(重量比)。

下面结合具体实验数据对本发明的技术效果进行详述。

本发明在实验室对现有技术和采用提升管式反应器加工劣质重油的灵活焦化工艺进行了对比测试。该测试设备由提升管式反应器1、加热器4和汽化器5以及油气的分离和低热值气体的脱硫等部分组成。提升管式反应器1高度14m，内径为186mm。进料口为喷嘴并延周向均匀布置，喷嘴安装角为30°，提升蒸汽采用蒸汽和氮气。

通过控制提升管式反应器1上部料位，使焦化反应速度在20秒左右。反应温度选择530℃。炭油循环比为11～12(重)。载热体－焦粒为粒度40～1000μm，中间粒度400μm的石油焦。物料平衡对比如下：

表1现有灵活焦化技术物料平衡

表2采用提升管反应器灵活焦化技术物料平衡

从物料平衡对比可以看出：本发明可有效减缓反应器结焦速率；同时，提高液体产品收率。

由此可见，与现有技术相比，本发明采用提升管式焦化反应器，代替灵活焦化原有的大直径反应器，确实可以改善灵活焦化常见的流化状况不佳、流化床明显的晃动现象、反应器结焦速率快等问题。还可有效控制反应器内焦粉藏量，提高液体产品收率。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (25)

1.一种加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，包括：

以一提升管式反应器作为灵活焦化工艺中的反应器来进行一焦化反应，所述焦化反应为：以劣质重油为原料油，在所述提升管式反应器中进行热裂解，制取全馏分的油气和焦炭。

2.根据权利要求1所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，所述焦化反应包括如下步骤：

1)将该提升管式反应器与一沉降器及一再生器共同组成一灵活焦化反应系统，使该沉降器设置于该再生器的上部，且该提升管式反应器的上部出口伸入该沉降器内；

2)从该提升管式反应器的一下端开口输入提升蒸汽，并从提升管式反应器侧下方的一第一焦炭载体入口输入热焦炭载体，使得热焦炭载体在提升蒸汽的作用下以流体状向该提升管式反应器的上部行进；

3)从该提升管式反应器中下部的一进料口输入雾化蒸汽和原料油，使得原料油以喷雾形式进入该提升管式反应器，并附着在热焦炭载体表面，随热焦炭载体一起向上运动；

4)使原料油在该提升管式反应器内边上升边进行该焦化反应，反应过后原料油中的重烃组分热裂解为全馏分的油气和焦炭粉末，热焦炭载体为焦化反应提供热量后变为冷焦炭载体；

5)将全馏分的油气、焦炭粉末、冷焦炭载体以及原料油中未反应完全的重烃组分沿该提升管式反应器的上部出口输入该沉降器内，而后将其中的全馏分的油气沿沉降器上部出口排出，收集焦炭粉末，并使原料油中未反应完全的重烃组分落入该再生器并自该再生器的下部出口排出，以及使冷焦炭载体落入该再生器并自该再生器侧下部的一第一焦炭载体出口排出。

3.根据权利要求2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，于步骤3)中，从该提升管式反应器中下部的该进料口输入雾化蒸汽和原料油时，是以与该提升管式反应器呈30～45°的角度向上倾斜进料。

4.根据权利要求2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，于步骤4)中，原料油以薄雾形式附着在热焦炭载体表面，随流态化的热焦炭载体一起向上运动，在此过程中，依靠热焦炭载体所携带的热量进行焦化反应。

5.根据权利要求2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，于步骤5)中，原料油中未反应完全的重烃组分在沉降器和再生器中被冷却，经过该再生器的下部出口排出后，沿设置于该提升管式反应器中部的一循环油回流入口重新进入该提升管式反应器，再次进行焦化反应。

6.根据权利要求2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，于步骤5)中，全馏分的油气沿该提升管式反应器的上部出口输入该沉降器内后，首先经旋风分离器分离除去其中气相烃组分中的焦炭粉末，而后再将该全馏分的油气冷却，最后再将该全馏分的油气从该沉降器的上部出口排出，经焦炭分馏塔分离成下游需要的烃组分。

7.根据权利要求2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，于步骤5)中，冷焦炭载体自该再生器的第一焦炭载体出口排出后，进入一加热器进行换热，待冷焦炭载体被加热为热焦炭载体后，从该第一焦炭载体入口再次输入该提升管式反应器。

8.根据权利要求2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，该冷焦炭载体及该热焦炭载体均为粒度在40～1000μm的石油焦。

9.根据权利要求1或2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，该劣质重油为减压渣油、常压渣油、重质原油、减压蜡油、油砂沥青、脱油沥青、脱沥青油、渣油加氢重油、热裂化渣油、润滑油精制的抽出油、催化裂化的循环油和澄清油、乙烯裂解渣油以及焦油沥青中的至少一种。

10.根据权利要求1或2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，该提升管式反应器上部设料位控制，以控制焦化反应时间。

11.根据权利要求1或2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，该焦化反应温度为515～565℃。

12.根据权利要求1或2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，于该焦化反应中，该提升管式反应器的炭油循环比为1：11～12。

13.根据权利要求1或2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，该焦化反应的时间为15～30s。

14.根据权利要求1或2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，该提升管式反应器的高度为10～20米。

15.根据权利要求1或2所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺方法，其特征在于，该提升管式反应器的直径为150mm～200mm。

16.一种加工劣质重油的灵活焦化工艺装置，其特征在于，包括：

一提升管式反应器，该提升管式反应器设置有一上部出口、一下端开口、一第一焦炭载体入口及一进料口，该上部出口及该下端开口分别设置于该提升管式反应器的上下两端，该第一焦炭载体入口设置于该提升管式反应器的侧下方，该进料口设置于该提升管式反应器的中下部，并且，该进料口连接一雾化蒸汽入口及一原料油入口；

一沉降器，该提升管式反应器的上部出口伸入该沉降器内，并该沉降器具有一上部出口；以及

一再生器，该沉降器设置于该再生器的上部，并该再生器具有一下部出口及一第一焦炭载体出口，该第一焦炭载体出口设置于该再生器的侧下部。

17.根据权利要求16所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺装置，其特征在于，该进料口的管路与该提升管式反应器呈30～45°的角度。

18.根据权利要求16所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺装置，其特征在于，该提升管式反应器的中部设置有一循环油回流入口，与该再生器的下部出口连接。

19.根据权利要求16所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺装置，其特征在于，该提升管式反应器上部设料位控制。

20.根据权利要求16所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺装置，其特征在于，该提升管式反应器的高度为10～20米。

21.根据权利要求16所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺装置，其特征在于，该提升管式反应器的直径为150mm～200mm。

22.根据权利要求16所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺装置，其特征在于，还包括一加热器，与该提升管式反应器的第一焦炭载体入口及该再生器的第一焦炭载体出口相连接。

23.根据权利要求22所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺装置，其特征在于，于该提升管式反应器的第一焦炭载体入口与该加热器的连接管路上设置有一滑阀。

24.根据权利要求22所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺装置，其特征在于，还包括一气化器，与该加热器连接，并且该气化器具有一空气入口及一蒸汽入口。

25.根据权利要求22所述的加工劣质重油的灵活焦化工艺装置，其特征在于，还包括一回收系统，连接于该加热器的上部，该回收系统包括顺序连接的一蒸汽发生器、一旋风分离器、一焦粉收集装置、一气体脱硫设备及一硫磺回收装置。