CN110791316A - 一种重稠油降黏生产合成原油的方法及装置 - Google Patents

一种重稠油降黏生产合成原油的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种重稠油降黏生产合成原油的方法及装置，通过引入介观尺度的微界面化学反应与传递过程协同强化新理念，在乳化床加氢反应中不仅实现了重稠油高效降黏，还能对重稠油进行改质。与其他重稠油降黏生产合成原油技术相比，本发明具有操作条件温和、高效清洁、资源利用率高、成本低等优势。

Description

一种重稠油降黏生产合成原油的方法及装置
技术领域
本发明属于石油化工领域，涉及一种重稠油降黏生产合成原油的方法及装置。
背景技术
世界重稠油资源比较丰富，如委内瑞拉稠油、加拿大油砂沥青等，在世界石油开采与加工中占有重要地位。因重稠油的黏度很大，在开采、集输和加工时非常不方便，一般都需要对其进行初加工，降低黏度，才能用管道或油轮销往世界各地。
当前，常用的降黏方法主要有掺稀法和热改质法等。掺稀法是使用大量轻油，掺入到重稠油中降低其黏度，再把轻油分离回收使用，不仅需要消耗大量的轻油，而且还受轻油油源的限制。热改质方面，减黏裂化技术、延迟焦化技术都能大幅降低重油黏度，原料适应性强，装置简单，在重稠油降黏中发挥了巨大作用。但是该方法生焦量大，液体收率低，资源浪费较大、成本也较高，而且还存在一定的环保问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不仅实现了重稠油高效降黏，还能对重稠油进行改质，而且操作温和、高效清洁、成本低的重稠油降黏生产合成原油的方法及装置。
为达到上述目的，本发明的装置包括与重稠油、催化剂及氢气管路相连的乳化床加氢反应装置，乳化床加氢反应装置的反应产物4品与气液分离器的入口相连，气液分离器分离的混合油经悬液分离器分离得到合成原油和尾油，气液分离器分离的混合轻烃进入到脱硫及硫回收装置脱除含硫物质，得到硫磺和以CH4、C2-C4烃组分、H2的净化气体，净化气体进入制氢装置生产氢气。
本发明的方法包括如下步骤：
a、重稠油先与催化剂均匀混合，再与氢气混合，经换热、加热后进入乳化床加氢反应装置进行转化降黏，乳化床加氢装置的操作压力2.0～4.0MPa、温度400℃～470℃、空速为0.5～1.5h-1、氢油比为定量供氢；
b、步骤a)所得反应产物送入在线分离系统的气液分离器分离成混合轻烃和混合油，混合油再经悬液分离器分离得到合成原油和尾油；
c、步骤b)所得的混合轻烃进入到脱硫及硫回收装置脱除含硫物质，得到硫磺和以CH4、C2-C4烃组分、H2的净化气体，净化气体进入制氢装置生产氢气。
所述的乳化床加氢反应装置中作为分散相的氢气微气泡尺寸介于10～1000μm，气-液相界面积2000～20000m2/m3。
所述的乳化床加氢装置能够加工高金属含量、高沥青质含量、高含固、高残炭、高硫氮含量的重油，重油中硫含量0.1～8wt％，氮含量0.1～1.0wt％，固含量0.01～1wt％，金属(Fe+Ni+V)含量10～2000ppm，沥青质含量0.1～25wt％，残炭含量1～40wt％。
所述的乳化床加氢反应装置脱硫率50～75wt％，脱氮率30～45wt％，脱金属率>80wt％。
所述的合成原油收率>90％，API°>16，气体产率3.0～5.0wt％，合成原油中含焦量＜0.03wt％，运动黏度≤350mm2·s-1。
所述的催化剂采用粒径为10～1000μm的载体和活性金属复配而成，所述的载体为烟煤、次烟煤、褐煤、石油基、煤基活性焦、活性炭颗粒、活性炭纤维、炭黑、泡沫炭中的一种或多种，所述的活性金属为氧化铁、赤泥、粉煤灰、高炉灰、铁矾土、氧化钼、二硫化钼、钼酸钙、仲钼酸铵、钼酸钠、六氟化钼、氧化镍、三氧化二镍、氢氧化镍、硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、羰基镍、钴氧化物、硫酸钴、氯化钴、硝酸钴中、黄铁矿、赤铁矿、辉钼矿、钴土矿、硫钴矿中的一种或多种。
本发明通过介观尺度的微界面化学反应与传递过程协同强化作用，实现了重稠油降黏，该方法不仅实现了重稠油高效降黏，还能对重稠油进行改质，具有操作温和、高效清洁、成本低等优势。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明的装置包括与重稠油1、催化剂2及氢气15管路相连的乳化床加氢反应装置3，乳化床加氢反应装置3的反应产物4品与气液分离器5的入口相连，气液分离器5分离的混合油6经悬液分离器7分离得到合成原油8和尾油9，气-液分离器5分离的混合轻烃10进入到脱硫及硫回收装置11脱除含硫物质，得到硫磺12和以CH4、C2-C4烃组分、H2的净化气体13，净化气体13进入制氢装置14生产氢气15。
本发明的方法如下：
a、重稠油1先与催化剂2均匀混合，再与氢气15混合，经换热、加热后进入乳化床加氢反应装置3进行转化降黏，乳化床加氢装置3的操作压力2.0～4.0MPa、温度400℃～470℃、空速为0.5～1.5h-1、氢油比为定量供氢；
催化剂采用粒径为10～1000μm的载体和活性金属复配而成，所述的载体为烟煤、次烟煤、褐煤、石油基、煤基活性焦、活性炭颗粒、活性炭纤维、炭黑、泡沫炭中的一种或多种，所述的活性金属为氧化铁、赤泥、粉煤灰、高炉灰、铁矾土、氧化钼、二硫化钼、钼酸钙、仲钼酸铵、钼酸钠、六氟化钼、氧化镍、三氧化二镍、氢氧化镍、硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、羰基镍、钴氧化物、硫酸钴、氯化钴、硝酸钴中、黄铁矿、赤铁矿、辉钼矿、钴土矿、硫钴矿中的一种或多种。
乳化床加氢反应装置3作为分散相的氢气微气泡尺寸介于10～1000μm，气-液相界面积2000～20000m2/m3。构建的介观反应体系中液膜扩散阻力大幅削减、相界面间大幅提高、溶氢传氢能力得到强化；
b、步骤a)所得反应产物4送入在线分离系统的气液分离器5分离成混合轻烃10和混合油6，混合油6再经悬液分离器7分离得到合成原油8和尾油9；
c、步骤b)所得的混合轻烃进入到脱硫及硫回收装置11脱除含硫物质，得到硫磺12和以CH4、C2-C4烃组分、H2的净化气体13，净化气体13进入制氢装置14生产氢气15。
本发明的乳化床加氢反应装置3原料的适应性强，可以加工高黏度、高金属含量、高沥青质含量、高含固、高残炭、高硫氮含量的重稠油，具体指标为API°<8、硫含量<8％，氮含量<1.0wt％，固含量<1.0wt％，金属(Fe+Ni+V)含量<2000ppm，沥青质含量<25wt％，残炭含量<40wt％；
乳化床加氢反应装置3脱硫率50～75wt％，脱氮率30～45wt％，脱金属率>80wt％；乳化床降黏加氢裂化装置4单套加工能力为200～500万吨/年。
本发明合成原油收率>90％，API°>16，气体产率3.0～5.0wt％，合成原油中含焦量＜0.03wt％，运动黏度≤350mm2·s-1。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中乳化床加氢反应装置中构建的介观反应体系中液膜扩散阻力大幅削减、相界面间大幅增加、溶氢传氢能力得到强化，显著提高了加氢反应效率。
2、本发明中不仅实现重稠油一步高效清洁转化，降低黏度生产出合格的合成原油，还能进一步对原料油进行脱硫、脱氮、脱金属等改质。
3、本发明与其他重稠油降黏技术相比，具有工艺流程短、操作条件温和、资源利用率高、成本低、清洁环保等优势。

Claims (7)

1.一种重稠油降黏生产合成原油的装置，其特征在于：包括与重稠油(1)、催化剂(2)及氢气(15)管路相连的乳化床加氢反应装置(3)，乳化床加氢反应装置(3)的反应产物(4)与气-液分离器(5)的入口相连，气-液分离器(5)分离的混合油(6)经悬液分离器(7)分离得到合成原油(8)和尾油(9)，气-液分离器(5)分离的混合轻烃(10)进入到脱硫及硫回收装置(11)脱除含硫物质，得到硫磺(12)和以CH4、C2-C4烃组分、H2的净化气体(13)，净化气体(13)进入制氢装置(14)生产氢气(15)。
2.一种重稠油降黏生产合成原油的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、重稠油(1)先与催化剂(2)均匀混合，再与氢气(15)混合，经换热、加热后进入乳化床加氢反应装置(3)进行转化降黏，乳化床加氢装置(3)的操作压力2.0～4.0MPa、温度400℃～470℃、空速为0.5～1.5h-1、氢油比为定量供氢；
b、步骤a)所得反应产物(4)送入在线分离系统的气液分离器(5)分离成混合轻烃(10)和混合油(6)，混合油(6)再经悬液分离器(7)分离得到合成原油(8)和尾油(9)；
c、步骤b)所得的混合轻烃进入到脱硫及硫回收装置(11)脱除含硫物质，得到硫磺(12)和以CH4、C2-C4烃组分、H2的净化气体(13)，净化气体(13)进入制氢装置(14)生产氢气(15)。
3.根据权利要求2所述的重稠油降黏生产合成原油的方法，其特征在于，所述的乳化床加氢反应装置(4)中作为分散相的氢气微气泡尺寸介于10～1000μm，气-液比相界面积2000～20000m2/m3。
4.根据权利要求2所述的重稠油降黏生产合成原油的方法，其特征在于，所述的乳化床加氢反应装置能够加工高金属含量、高沥青质含量、高含固、高残炭、高硫氮含量的重油，重油中硫含量0.1～8wt％，氮含量0.1～1.0wt％，固含量0.01～1wt％，金属(Fe+Ni+V)含量10～2000ppm，沥青质含量0.1～25wt％，残炭含量1～40wt％。
5.根据权利要求2所述的重稠油降黏生产合成原油的方法，其特征在于，所述的乳化床加氢反应装置(4)脱硫率50～75wt％，脱氮率30～45wt％，脱金属率>80wt％。
6.根据权利要求2所述的重稠油降黏生产合成原油的方法，其特征在于，所述的合成原油收率>90％，API°>16，气体产率3.0～5.0wt％，运动黏度≤380mm2·s-1。
7.根据权利要求2所述的重稠油降黏生产合成原油的方法，其特征在于，所述的催化剂采用粒径为10～1000μm的载体和活性金属组分复配而成，所述的载体为烟煤、次烟煤、褐煤、石油基、煤基活性焦、活性炭颗粒、活性炭纤维、炭黑、泡沫炭中的一种或多种，所述的活性金属组分为氧化铁、赤泥、粉煤灰、高炉灰、铁矾土、氧化钼、二硫化钼、钼酸钙、仲钼酸铵、钼酸钠、六氟化钼、氧化镍、三氧化二镍、氢氧化镍、硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、羰基镍、钴氧化物、硫酸钴、氯化钴、硝酸钴中、黄铁矿、赤铁矿、辉钼矿、钴土矿、硫钴矿中的一种或多种。
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