CN107974273A - 一种重油减粘的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及裂化领域，具体提供了一种重油减粘的方法，该方法包括：(1)将气体介质加热，然后脱除氧气得到脱氧热气体；(2)将脱氧热气体与重油原料接触换热至裂化所需温度并进行减粘裂化反应，得到油气产物和减粘渣油。本发明提供的重油减粘方法，通过将气体介质加热、脱除氧气然后用于与重油原料接触换热至裂化所需温度，克服了传统将重油原料直接在加热炉中加热至裂化所需温度导致的结焦严重等现象，不仅能够降低加热单元例如加热炉炉管内的结焦，而且还能够提高液体收率。

Description

一种重油减粘的方法
技术领域
本发明涉及一种重油减粘的方法。
背景技术
目前，在全球剩余石油资源中，70％以上是重油资源。而在我国，陆上重油、沥青资源约占石油资源总量的20％以上。油砂预计地质资源量超过60亿吨，可采资源量超过30亿吨。非常规石油(如各种稠油、油砂沥青等)的开采比例将会逐渐增加，并将成为我国重要的战略替代资源之一。
减粘裂化是一种轻度热裂化过程，目的主要是为了降低残渣燃料油粘度、改善油品倾点，以便于输送和后续加工，是重油加工的一项重要工艺过程。其常规工艺流程为：劣质重油经过加热炉加热到400-450℃，通过上流式反应塔反应后，在分馏塔中轻组分和裂化渣油被分开。
减粘裂化装置运行表明，限制减粘裂化反应深度、长周期运行的主要原因，就是减粘炉的结焦情况。结焦是炉管内的油品温度超过一定界限后发生热裂解，变成游离炭，堆积到炉管上的现象。炉管内发生结焦后，由于流通面积减小，使介质流动阻力增加，传热效率下降而导致装置能耗增加。与此同时，由于结焦而导致炉管内传热性能变差，热阻增加，在介质吸收相同热量时，结焦炉管管壁温度比未结焦炉管管壁温度高，炉管强度下降，氧化损耗量增加，炉管寿命缩短，严重时导致炉管穿壁等恶性事故的发生。
为了防止劣质重油减粘裂化室加热炉炉管结焦，CN103160308A和CN103160308B公开一种防止劣质重油减粘加热炉结焦的方法，该方法通过优化减粘炉炉管布置型式、炉出口温度、炉管内介质流动线速，增加蒸汽注入点，从而减低加热炉炉管内的生焦速度，延长了生产周期。但该方法仅通过优化工艺条件，来延长生产周期，并未从根本上解决减粘加热炉炉管结焦的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有重油减粘技术的不足，提出了一种新的重油减粘方法，该减粘方法改变了重油的加热方式，既可以增加轻质产品收率，还可以有效防止设备结焦。
为实现前述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种重油减粘的方法，该方法包括：
(1)将气体介质加热，然后脱除氧气得到脱氧热气体；
(2)将脱氧热气体与重油原料接触换热至裂化所需温度并进行减粘裂化反应，得到油气产物和减粘渣油。
本发明提供的重油减粘方法，通过将气体介质加热、脱除氧气然后用于与重油原料接触换热至裂化所需温度，克服了传统将重油原料直接在加热炉中加热至裂化所需温度导致的结焦严重等现象，不仅能够降低加热单元例如加热炉炉管内的结焦，而且还能够提高液体收率。
在本发明的优选实施方式，通过将细小液滴分散在脱氧热风中发生热裂化反应，可以大大提高单位体积液滴与热媒介的接触面积，使得整个热裂化过程的传热传质能力极大增强，液体产品收率增加；并且将加热方式改变为直热式，解决了原料油在加热炉炉管内结焦的问题，可以实现了重油减粘过程的长周期操作。
在本发明的优选实施方式中，本发明提供的重油减粘设备包括加热单元、脱氧单元、减粘单元。通过所述加热单元加热气体介质，然后通过脱氧单元脱除气体介质中的氧气，脱除氧气的气体介质进入减粘单元与重油原料换热至所需温度，不仅能够降低加热单元例如加热炉炉管内的结焦，而且还能够提高液体收率。
本发明提供的重油减粘设备通过新增所述脱氧单元和改变物料供应方式和物料加热方式，不仅能够降低加热单元例如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，将本发明提供的重油减粘设备用于重油减粘反应时，加热单元例如加热炉只起到提供反应所需高温气体的作用，而不需要像现有的重油减粘设备的加热炉一样将重油原料加热至减粘反应温度(通常为400-450℃)，本发明中减粘反应的热源通过高温气体携带进入，所述高温气体在减粘单元中直接与重油原料(可以适当预热)接触而达到减粘温度，因此，能够显著降低加热炉炉管的结焦。
另一方面，在本发明的优选实施方式中，所述减粘单元为喷雾减粘塔，所述喷雾减粘塔中设置的雾化喷嘴能够将重油原料分散成细小液滴，显著增大单位体积的重油原料与高温气体之间的接触面积，且喷雾减粘塔可以负压操作，从而能够使得整个减粘反应过程的传热能力极大增强、生焦量减少、液体收率增加，由此实现了重油减粘过程的长周期操作。此外，所述脱氧单元例如脱氧反应器能够尽快降低高温气体中的氧气含量，防止减粘单元例如喷雾减粘塔发生燃烧、爆炸的可能性，保证了使用的安全性。
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为使用根据本发明的一种具体实施方式提供的重油减粘设备的重油减粘方法的流程示意图；
图2为根据本发明的一种具体实施方式提供的喷雾减粘塔的结构示意图；
图3为根据本发明的一种具体实施方式提供的脱氧反应器的结构示意图。
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减粘设备在工作情况下的方向，也就是附图中所示的方向。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述，本发明提供了一种重油减粘的方法，该方法包括：
(1)将气体介质加热，然后脱除氧气得到脱氧热气体；
(2)将脱氧热气体与重油原料接触换热至裂化所需温度并进行减粘裂化反应，得到油气产物和减粘渣油。
根据本发明的方法，优选将气体介质加热至400-900℃，优选为450-700℃。由此可以进一步减少结焦，且能进一步提高液体收率。
根据本发明的方法，优选所述脱氧热气体中氧气含量为0.03-2体积％以下。
根据本发明的一种优选实施方式，减粘裂化的反应的温度为400-900℃，优选为450-700℃。
根据本发明的一种优选实施方式，减粘裂化的反应的压力为(-0.01)-(0.1)MPa。
根据本发明的一种优选实施方式，减粘裂化的反应时间为0.01-60min。
根据本发明的一种优选实施方式，减粘裂化的反应的条件包括：温度为400-900℃，压力为(-0.01)-(0.1)MPa，时间为0.01-60min。
根据本发明，优选该方法还包括：将所述重油原料预热至150-350℃，然后与脱氧热气体接触，优选将所述减粘渣油与所述重油原料换热使所述重油原料预热至所需温度，由此可以最大化节约能耗。
根据本发明，优选将所述重油原料雾化为液滴与所述脱氧热气体接触，更优选液滴直径为20-600μm。
根据本发明，优选该方法还包括：将所述油气产物进行分馏得到裂化富气、不稳定汽油和减粘柴油，将所述裂化富气作为步骤(1)的气体燃料燃烧供热。
所述裂化富气燃烧产生的烟气可以作为本发明所述气体介质原料。
根据本发明，优选该方法还包括：将气体介质经过气体分布后与重油原料接触换热至裂化所需温度并进行减粘裂化反应。
根据本发明，对所述重油原料的种类无特殊要求，本领域常用的需要减粘的重油均可采用本发明的方法进行减粘，具体地，所述重油原料可以为减压渣油、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、催化裂化的澄清油、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。
根据本发明的方法，按照前述技术方案进行均可以实现本发明的目的，对其使用的设备无特殊要求，针对本发明，优选该方法在重油减粘的设备中进行，该设备包括：沿物料走向，依次串联连接的气体加热单元a，气体脱氧单元b，重油减粘单元c；
其中，气体加热单元a用于加热所述气体介质以用于向重油减粘单元c供热；
其中，气体脱氧单元b用于脱除来自所述气体加热单元a的气体介质中的氧气；
其中，重油减粘单元c用于重油原料与来自于气体脱氧单元b的气体介质换热至裂化所需温度并进行减粘裂化反应。
根据本发明，所述重油减粘单元只要能够实现前述目的即可实现本发明的目的，根据本发明的方法，优选所述重油减粘单元c为喷雾减粘塔，所述喷雾减粘塔包括相互连通的上部直筒反应区21和下部锥体收集区22，原料入口，产物出口，以及设置在所述上部直筒反应区21顶部的且与所述原料入口连通的雾化喷嘴18；
其中，所述上部直筒反应区21用于重油原料与来自于气体脱氧单元b的气体介质换热至裂化所需温度并进行减粘裂化反应；
其中，所述下部锥体收集区22用于收集减粘渣油；
其中，所述雾化喷嘴18用于将重油原料雾化为液滴。
根据本发明，所述雾化喷嘴18的内口径优选为0.5-50mm，这样能够使得重油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18的数量可以根据所述喷雾减粘塔c的容积以及单位时间的处理能力进行合理地选择，例如，当所述喷雾减粘塔c的容积越大、单位时间的处理能力越强时，所述雾化喷嘴18的数量可以相应增加；当所述喷雾减粘塔c的容积越小、单位时间的处理能力越弱时，所述雾化喷嘴18的数量可以相应减少。通常来说，所述雾化喷嘴18的数量可以为2-12个。多个雾化喷嘴18优选均匀分布在所述上部直筒反应区21的顶部。此外，所述雾化喷嘴18可以垂直向下设置，也可以倾斜向下设置，且所述雾化喷嘴18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18的具体结构为本领域技术人员公知，在此不作赘述。
根据本发明的方法，所述原料入口包括：重油原料入口15和气体入口14，所述雾化喷嘴18与所述重油原料入口15连通。
根据本发明的方法，所述雾化喷嘴18为2-12个，均匀设置在所述上部直筒反应区21顶部；优选所述雾化喷嘴18的轴心线与水平面之间的锐角夹角为10-90℃，更优选内口径为0.5-50mm。
根据本发明的方法，所述喷雾减粘塔还包括设置在所述直筒反应区21顶部的且与所述气体入口14连通的气体分布板16，所述气体分布板16用于将来自气体脱氧单元b的气体介质引入所述喷雾减粘塔之前进行气体分布，这样能够使气体在喷雾减粘塔中分布均匀，从而进一步增大与雾化的重油原料之间的接触面积，并提高液体收率。所述气体分布板16的具体结构可以为本领域的常规选择，在此不作赘述。
根据本发明的方法，所述产物出口包括设置在所述喷雾减粘塔侧部的侧向出口19和设置在下部锥体收集区22底部的底部出口，其中，所述喷雾减粘塔还包括设置在所述侧向出口19正上方的人字形挡板20，且所述人字形挡板20的开口朝下，这样能够防止生成的减粘物料例如减粘渣油堆积在侧向出口19的引风管上。
本发明对所述人字形挡板20的夹角和长度没有特别地限定，只要能够防止生成的减粘物例如减粘渣油堆积在侧向出口19的引风管上即可。例如，所述人字形挡板20的夹角β可以为10-150°，优选为30-100°。此外，所述侧向出口19和人字形挡板20均可以设置在所述上部直筒反应区21和下部锥体收集区22的连接处。
在具体的操作过程中，所述喷雾减粘塔包括相互连通的上部直筒反应区和下部锥体收集区、设置在所述上部直筒反应区顶部的且与所述喷雾减粘塔的原料入口连通的雾化喷嘴、以及侧向出口；重油原料直接或经换热器预热后，经由所述原料入口引入所述喷雾减粘塔中并通过所述雾化喷嘴进行雾化，来自所述加热单元例如加热炉燃烧室的含氧高温气体通过所述脱氧单元例如脱氧反应器进行脱氧，经脱氧后的脱氧高温气体通过位于所述喷雾减粘塔顶部的热风入口(即气体入口)引入所述喷雾减粘塔中并与雾化态的重油原料接触，以使所述雾化态的重油原料达到预定温度并进行热裂化反应，反应产物中的减粘渣油从所述下部锥体收集区收集，反应产物中的油气从所述侧向出口引入后续分离系统例如分馏塔中进行馏分分离。
根据本发明的一种优选实施方式，所述人字形挡板20的夹角β为10-150°，优选为30-100°。
根据本发明的一种优选实施方式，所述下部锥体收集区22的锥角α为10-150°，优选为70-120°；更优选所述直筒反应区(21)的高径比为2-10:1，进一步优选为2-8:1。
本发明中，不仅限于该喷雾减粘塔形式，只要符合液滴与热风直接接触传热形式的重油减粘单元均可。
根据本发明的方法，该设备还包括与重油减粘单元c串联连接的分馏单元d，所述分馏单元d用于分离来自重油减粘单元c的减粘裂化产物。
根据本发明的方法，该设备还包括：换热器f用于重油原料预热，更优选所述换热器f用于重油原料与重油减粘单元c的产物换热使所述重油原料预热。
根据本发明的方法，该设备还包括：泵g，所述泵g设置在连通所述换热器f和重油减粘单元c之间的管线上，所述泵g用于将重油原料泵送至重油减粘单元。
根据本发明的方法，该设备还包括：压力调节器h，所述压力调节器h设置在连通重油减粘单元c与分馏单元d的管线上，所述压力调节器只要能够调节重油减粘单元c的压力即可，对其形式无特殊要求，例如为引风机或喷射泵。
根据本发明的一种优选实施方式，所述气体加热单元为加热炉。
根据本发明的一种优选实施方式，所述气体脱氧单元为脱氧反应器。
本发明对所述重油减粘设备的尺寸没有特别地限定。例如，所述喷雾减粘塔c的上部直筒反应区21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22的锥角α可以为10-150°，优选为70-120°。此外，所述气体入口14和侧向出口19直径均可以为本领域的常规选择，在此不作赘述。
根据本发明的一种优选实施方式，结合图1和图2(下面的介绍中，与前面部分相同附图标记的表示的是相同的物料或部件，均是在具体实施过程中，实验人员的一种经验称呼)，本发明所述的重油减粘设备包括气体加热单元a(加热炉a)、气体脱氧单元b(脱氧反应器b)、重油减粘单元c(喷雾减粘塔c)和分馏单元d(分馏塔d)。所述喷雾减粘塔c包括相互连通的上部直筒反应区21和下部锥体收集区22、设置在所述上部直筒反应区21顶部的且与所述喷雾粘塔的原料入口15连通的雾化喷嘴18、以及侧向出口19；重油原料2经过或不经过换热器f预热后，经由所述原料入口15引入所述喷雾减粘塔中并通过所述雾化喷嘴18进行雾化，来自所述加热炉a的燃烧室的含氧高温气体3通过所述脱氧反应器b进行脱氧，经脱氧后的脱氧高温气体4通过位于所述喷雾减粘塔c顶部的热风入口14(气体入口)引入所述喷雾减粘塔c中并与雾化态的重油原料接触，以使所述雾化态的重油原料达到预定温度并进行热裂化反应，反应产物中的减粘渣油7从所述下部锥体收集区22底部产物出口收集，反应产物中的油气6从所述侧向出口19引入所述分馏塔d中进行馏分分离。
根据本发明，所述气体加热单元的目的在于加热气体，因此所述加热炉主要起到在其燃烧室提供含氧高温气体的作用。例如如图1所示，重油原料2经过换热器f预热例如预热至150-350℃，该温度并未达到热裂化的反应温度，因此需要将所述重油原料与加热炉加热的气体在减粘单元进行进一步的换热达到反应所需温度，本发明中，重油原料仅需预热至较低的温度，因此在炉管中的结焦速度得以明显降低，操作周期能够明显延长。
根据本发明提供的重油减粘设备，将所述含氧高温气体在脱氧反应器b中进行脱氧的目的是为了防止重油原料在减粘过程中发生燃烧、爆炸的可能性，从而保证使用的安全性。所述含氧高温气体可以为现有的各种由加热炉a燃烧产生的气体，例如，可以为由裂化富气燃烧产生的烟气。此外，所述脱氧高温气体中的氧气含量可以为2体积％以下，优选为0.03-2体积％。
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原料的温度升高至热裂化温度。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原料的温度升至热裂化温度(通常为400-450℃)即可。例如，所述脱氧高温气体的温度通常可以为400-900℃，优选为400-800℃。
本发明对所述脱氧反应器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，所述脱氧反应器b可以为气固流化床反应器。
例如如图3所示，所述脱氧反应器b设置有顶部气体出口和底部气体入口，以及顶部固体入口25和底部固体出口28。
在具体操作过程中，所述脱氧反应器b中装填有流化态固体26，其可以为焦炭粉，所述含氧高温气体3从所述脱氧反应器b的底部气体入口引入所述脱氧反应器b中与所述流化态固体26接触以进行氧化还原反应(氧气与焦炭反应生成CO或CO2)，经反应后的脱氧高温气体4从所述脱氧反应器b的顶部气体出口引出。其中，所述氧化还原反应的条件包括反应温度可以为400-750℃，反应压力可以为0-0.15MPa，反应时间可以为0.1-5min。
其中，可以将所述焦炭粉通过所述脱氧反应器b的固体入口25引入所述脱氧反应器b中，所述含氧高温气体与这部分焦炭粉作用脱氧，经反应后的焦粉可以通过所述脱氧反应器b的固体出口28引出，也可以继续留在脱氧反应器b中反应。
更优选地，所述脱氧反应器b还包括设置在所述脱氧反应器b下方的且与底部气体入口连通的气体分布器27，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脱氧反应器b中的流化态固体26的作用。所述气体分布器27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。
在本发明中，所述压力均指表压。
根据本发明提供的重油减粘设备，优选地，所述喷雾减粘塔c还包括位于设置在所述直筒反应区21顶部的且与所述热风入口14连通的气体分布板16，所述气体分布板16用于将所述脱氧高温气体4引入所述喷雾减粘塔c之前进行气体分布，这样能够使得所述脱氧高温气体4在所述喷雾减粘塔c中均匀分布，从而进一步增大与雾化的重油原料之间的接触面积，并提高液体收率。所述气体分布板16的具体结构可以与所述减粘反应器b中的气体分布器27相同，并且均可以为本领域的常规选择，在此不作赘述。
根据本发明提供的重油减粘设备，优选地，所述喷雾减粘塔c还包括设置在所述侧向出口19正上方的人字形挡板20，且所述人字形挡板20的开口朝下，这样能够防止生成的减粘物例如减粘渣油堆积在侧向出口19的引风管上。本发明对所述人字形挡板20的夹角和长度没有特别地限定，只要能够防止生成的减粘渣油堆积在侧向出口19的引风管上即可。例如，所述人字形挡板20的夹角β可以为10-150°，优选为30-100°。此外，所述侧向出口19和人字形挡板20均可以设置在所述上部直筒反应区21和下部锥体收集区22的连接处。
本发明对所述重油减粘设备的尺寸没有特别地限定。例如，所述喷雾减粘塔c的上部直筒反应区21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22的锥角α可以为10-150°，优选为70-120°。此外，所述热风入口14和侧向出口19直径均可以为本领域的常规选择，在此不作赘述。
根据本发明提供的重油减粘设备，为了将经预热或不预热的重油原料2顺利输送至位于所述喷雾减粘塔c顶部的重油原料入口15，可以在连通所述换热器f和喷雾减粘塔c之间的管线上设置泵g。
本发明对分馏塔的结构和操作无特殊要求，可以与现有技术相同。例如，如图1所示，来自所述喷雾减粘塔c的油气6在分馏塔d中分馏成裂化富气10、不稳定汽油11和减粘柴油12。所述裂化富气可以作为加热炉a的燃料而返回至加热炉a的燃烧室中，也可外排并入管网中。优选地，所述裂化富气出口10与所述加热炉a的燃烧室连通，将分离出的裂化富气用作所述加热炉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。
本发明对所述减粘反应的条件没有特别地限定，例如，所述减粘反应的条件通常包括减粘温度可以为400-900℃，优选为400-600℃；减粘压力可以为-0.01MPa至0.1MPa，优选为-0.01MPa至0MPa；减粘时间可以为0.01-60min，0.01-20min，优选为0.1-5min。此外，所述喷雾减粘塔c的负压操作有利于产品液体收率的提高。其中，所述喷雾减粘塔c的内部压力可以通过设置在连通喷雾减粘塔c与分馏塔d的管线上的压力调节器h进行调节。所述压力调节器例如为引风机或喷射泵，其中引风机通过调节转速进行调节，而喷射泵优选以水蒸气作为动力介质进行压力调节。
下面结合图1、图2和图3，详细说明根据本发明的优选实施方式，具体地，本发明的重油减粘方法包括如下步骤：
1、原料重油2通过泵e进入换热器f预热至150-350℃后，通过泵g从喷雾减粘塔c的顶部进入，由雾化喷嘴18分散成20-600μm的小液滴；气体介质1进入气体加热单元a加热至400-900℃，然后加热气体3(高温含氧气体)进入气体脱氧单元b脱除氧气得到脱氧热气体4(也称高温脱氧热风4)进入喷雾减粘塔c；
2、小液滴在喷雾减粘塔c内与400-900℃高温脱氧热风4(本发明中也称脱氧热气体)接触至少0.01-60min，液滴在热风里迅速发生热裂化反应，反应后液相产物减粘渣油7落入塔底，塔底减粘渣油7经收集后与重油原料2换热，反应产生的油气6由喷雾减粘塔的侧向出口19进入分馏塔d分离，其中，喷雾减粘塔内的压力通过压力调机器h调节；
3、在分馏塔d中油气被分成裂化富气10、不稳定汽油11和减粘柴油12，分馏得到的裂化富气10通过脱硫，或直接输送到加热炉a燃烧供热；
4、喷雾减粘塔c内的热风(脱氧热气体)，由系统产生的裂化富气10燃烧产生的温度在400℃-900℃之间的烟气3提供，通过脱氧反应器b脱除氧气后，再通过塔顶气体分布器16送入喷雾减粘塔c内，喷雾减粘塔表压为-0.01-0.1Mpa。
参见图2，根据本发明的优选实施方式，步骤2所用的喷雾减粘塔c，设有一个圆筒形的减粘塔筒体(前述总称为上部直筒反应区21)。减粘塔筒体的顶部设有对称分布的雾化喷嘴18，下方设有倒置截头圆锥形的减粘重油收集锥体(简称减粘塔椎体，前述总称为下部锥体收集区22)，侧面设有侧向出口19。
减粘塔筒体的底部与减粘塔锥体的顶部相连，减粘塔锥体的底部设有减粘重油出口。在减粘塔筒体的上部，设有气体分布板16(也称热风分布板)，预热的原料重油2由泵g输送至减粘塔顶部入口15，由雾化喷嘴18分散成细小液滴。
减粘塔筒体底部与减粘塔锥体的连接处设有人字形挡板20，减粘塔筒体侧面设有侧向出口19，生成的油气由侧向出口19引出，进入分馏塔d中进行分离。
喷雾减粘塔c的主要结构参数一般如下：减粘塔筒体21的高径比为2-20:1；减粘塔锥体22的锥角α为10-150°。
本发明不仅限于该喷雾减粘塔形式，只要符合液滴与热风直接接触传热形式的设备均可。
减粘塔c在操作时，经预热后的原料重油2由泵g增压后，经喷雾减粘塔顶部的雾化喷嘴18分散成20-600μm的小液滴进入减粘塔c。小液滴在喷雾减粘塔内与来自加热炉a温度为400-900℃的脱氧热风4接触，液滴向下运动过程中进行气化并发生热裂化反应。
减粘塔c中大部分减粘渣油7可以自由沉降到下部锥体收集区22上，生成的油气由减粘塔的侧向出口19经换热后由压力调节器h例如引风机调节压力引至分流塔d。减粘塔c中人字形挡板20的作用是避免下落中的减粘渣油7直接被侧向出口引风带走。锥体22和人字形挡板20的角度设置要使减粘渣油在其表面可以顺利流动。引风机h还可由喷射泵代替，喷射泵优选以水蒸汽作为动力介质。
减粘塔c的主要操作条件如下：减粘塔筒体顶部的压力(表压)为-0.01～0.1Mpa，其温度与加热炉a的热风出口温度(400～900℃)基本相同。原料重油2在减粘塔c内的停留时间(指从原料重油2经喷雾减粘塔顶部的喷嘴进入减粘塔至减粘重油7落到减粘塔底部锥体22所经历的时间)为0.01～60min。
减粘塔c内部压力(表压)可以控制在(-0.01)-(0.1)Mpa，更优化的操作条件为(-0.01)-(0)Mpa，负压操作有利于产品液体收率的增加。减粘塔c内部压力可由引风机h的转速进行调节。
参见图3，本发明步骤4所用的脱氧反应器b为气固流化床反应器。脱氧反应器b中气相为经加热炉(加热单元)a燃烧后的烟气3，反应器中流态化固体26为经由反应器固体加入口25加入的焦炭粗粉。脱氧反应器b(气体脱氧单元b)下方设有一个气体分布器27，在开工初期起到支撑反应器中固体的作用。
本发明所述的脱氧热风(脱氧热气体)4可以由系统裂化富气10燃烧产生的温度在400℃～900℃之间的烟气，通过脱氧反应器b脱除氧气(即空气中的氧气与焦炭转化为CO)后提供，脱氧热风中的氧气含量优选要控制在0.03-2体积％以下。
脱氧反应器b的作用是为了减少热风中的氧气含量，防止单纯使用空气发生燃烧、爆炸的可能性，保证使用安全。
本发明对现有技术的改进，主要是在于改变供热方式以及脱氧单元b的使用和喷雾减粘塔c的结构及操作。其余的工艺流程、所使用的设备、操作条件等，与现有的重油减粘工艺基本相同。本领域的技术人员可以根据原料油性质、目的产品要求、企业的实际情况等灵活选择。简要说明如下：
例如重油原料可以是减压渣油、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等的一种或几种的混合物。
在减粘塔c内发生热裂化反应过程中，可挥发性组分(包括裂解气、轻烃、较重的可挥发性烃组分)与减粘渣油快速分离。减粘塔c反应生成的油气6(包括上述的裂解气、轻烃以及重油中较重的可挥发性烃组分)，经减粘塔侧向出口19进入分馏塔d内，分馏得到裂化富气10、不稳定汽油11和减粘柴油12。裂化富气10可以作为加热炉a的燃料也可外排并入管网。
本发明图1至图3中的箭头表示各种介质的流动方向。本发明以w％表示重量百分数，以v％表示体积百分数。
实施例
在重油减粘中型试验装置上进行3组试验，分别为实施例1、实施例2、实施例3。实施例的试验装置流程图参见图1。
按照以下步骤(如图1)：
1、重油经换热器f预热至150-350℃(实施例1为200℃，实施例2为250℃，实施例3为280℃)后，从喷雾减粘塔顶部进入，由雾化喷嘴分散成20-600μm的小液滴。
2、小液滴在喷雾减粘塔内与400-900℃高温脱氧热风(实施例1为450℃，实施例2为500℃，实施例3为600℃)接触0.01-60min(实施例1为10min，实施例2为8min，实施例3为5min)，液滴在热风里迅速发生热裂化反应，反应后剩余的减粘渣油落入塔底收集后排出，产生的油气由喷雾减粘塔的侧向出口进入分馏塔分离。
3、在分馏塔中油气被分成裂化富气、不稳定汽油和减粘柴油，分馏得到的富气通过脱硫，或直接输送到加热炉燃烧供热。
4、喷雾减粘塔内的热风，由系统产生的富气燃烧产生的温度在400-900℃之间的烟气提供，通过脱氧反应器脱除氧气后，再通过塔顶热风分布器送入喷雾减粘塔内，喷雾减粘塔表压为(-0.01)-0.1Mpa(实施例1为-0.01MPa，实施例2为-0.008MPa，实施例3为-0.005MPa)。
脱氧反应器b采用图3所示的设计，容积为0.8m3。喷雾减粘塔c采用图2的设计，喷雾减粘塔上部筒体21的内直径D为2.5m，高度为5m，喷雾减粘塔锥体22的锥角α为70度，人字形挡板20的夹角β为40°。喷嘴18的内口径为1.5mm，喷嘴的轴心线与水平面之间的夹角β为90度，共设置6个喷嘴(对称分布)。喷雾减粘塔c的各部件采用不锈钢管材或板材制造，管材或板材的厚度为2-5mm(其中喷雾减粘塔筒体21和喷雾减粘塔锥体22的厚度均为5mm)。分馏塔d内装填θ环型散装填料，填料床层高度为5m，直径为0.5m。
对比例1
采用传统的减粘工艺，重油原料经加热炉加热，为了避免炉管内结焦，向炉管内注人约l％的水。然后进入反应塔，使炉出口的油气进入反应塔继续反应一段时间。反应塔是上流式塔式设备，内设5块筛板。然后进入分馏塔分离。
对比例1、实施例1、实施例2和实施例3使用的原料油均为同一种重油进料，其100℃下的运动粘度为580mm2/s，进料量均为25kg/h。
操作过程详见本说明书具体实施方式部分结合附图所作的说明，主要操作条件参见表1。
各实施例中的产品分布见表2。
表1
项目名称 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3
加热炉出口原料油温度，℃ 430
喷雾减粘塔进口原料油温度，℃ 200 250 280
喷雾减粘塔进风口温度，℃ 450 500 600
喷雾减粘塔进风量，m3/min 30 25 20
喷雾减粘塔塔顶压力(表压)，MPa -0.01 -0.008 -0.005
停留时间，min 27 10 8 5
操作周期情况，天 25 320 320 320
表2
由表1和表2的结果可以看出，按照所述的重油减粘方法后，产品中轻质产品收率明显增加，并且加热炉炉管结焦的问题得到解决，装置的操作周期大幅提高。
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，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 (17)

1.一种重油减粘的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)将气体介质加热，然后脱除氧气得到脱氧热气体；
(2)将脱氧热气体与重油原料接触换热至裂化所需温度并进行减粘裂化反应，得到油气产物和减粘渣油。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将气体介质加热至400-900℃，所述脱氧热气体中氧气含量为0.03-2体积％以下。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，减粘裂化的反应的条件包括：温度为400-900℃，压力为(-0.01)-(0.1)MPa，时间为0.01-60min。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括：
将所述重油原料预热至150-350℃，然后与脱氧热气体接触，优选将所述减粘渣油与所述重油原料换热使所述重油原料预热。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将所述重油原料雾化为液滴与所述脱氧热气体接触，优选液滴直径为20-600μm。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括：
将所述油气产物进行分馏得到裂化富气、不稳定汽油和减粘柴油，将所述裂化富气作为步骤(1)的气体燃料燃烧供热。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述重油原料为减压渣油、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、催化裂化的澄清油、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。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法在重油减粘的设备中进行，该设备包括：沿物料走向，依次串联连接的气体加热单元(a)，气体脱氧单元(b)，重油减粘单元(c)；
其中，气体加热单元(a)用于加热所述气体介质以用于向重油减粘单元(c)供热；
其中，气体脱氧单元(b)用于脱除来自所述气体加热单元(a)的气体介质中的氧气；
其中，重油减粘单元(c)用于重油原料与来自于气体脱氧单元(b)的气体介质换热至裂化所需温度并进行减粘裂化反应。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述重油减粘单元(c)为喷雾减粘塔，所述喷雾减粘塔包括相互连通的上部直筒反应区(21)和下部锥体收集区(22)，原料入口，产物出口，以及设置在所述上部直筒反应区(21)顶部的且与所述原料入口连通的雾化喷嘴(18)；
其中，所述上部直筒反应区(21)用于重油原料与来自于气体脱氧单元(b)的气体介质换热至裂化所需温度并进行减粘裂化反应；
其中，所述下部锥体收集区(22)用于收集减粘渣油；
其中，所述雾化喷嘴(18)用于将重油原料雾化为液滴。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述雾化喷嘴(18)为2-12个，均匀设置在所述上部直筒反应区(21)顶部；优选所述雾化喷嘴(18)的轴心线与水平面之间的锐角夹角为10-90℃，内口径为0.5-50mm。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述原料入口包括：重油原料入口(15)和气体入口(14)，所述雾化喷嘴(18)与所述重油原料入口(15)连通。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述喷雾减粘塔还包括设置在所述直筒反应区(21)顶部的且与所述气体入口(14)连通的气体分布板(16)，所述气体分布板(16)用于将来自气体脱氧单元(b)的气体介质引入所述喷雾减粘塔之前进行气体分布。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述产物出口包括设置在所述喷雾减粘塔侧部的侧向出口(19)和设置在下部锥体收集区(22)底部的底部出口，其中，所述喷雾减粘塔还包括设置在所述侧向出口(19)正上方的人字形挡板(20)，且所述人字形挡板(20)的开口朝下，所述人字形挡板(20)用于防止生成的减粘裂化产物堆积在侧向出口(19)的引风管上。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述人字形挡板(20)的夹角(β)为10-150°，优选为30-100°。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述下部锥体收集区(22)的锥角(α)为10-150°，优选为70-120°；所述直筒反应区(21)的高径比为2-10:1，优选为2-8:1。
16.根据权利要求8所述的方法，其中，该设备还包括与重油减粘单元(c)串联连接的分馏单元(d)，所述分馏单元(d)用于分离来自重油减粘单元(c)的减粘裂化产物。
17.根据权利要求8-16中任意一项所述的方法，其中，该设备还包括：
换热器(f)，所述换热器(f)用于重油原料与重油减粘单元(c)的液体产物换热；
泵(g)，所述泵(g)设置在连通所述换热器(f)和重油减粘单元(c)之间的管线上；
压力调节器(h)，所述压力调节器(h)设置在连通重油减粘单元(c)与分馏单元(d)的管线上。
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