CN116496810A - 一种耦合共炼和绿电的fcc装置碳中和方法 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法；该方法克服现有FCC技术碳排放量高的缺点，将生物质(原木)在催化热解装置中热解获得的生物质油与VGO在FCC装置中进行共炼，并以绿电供应和生物质气的发电量替代FCC装置共炼过程中的公用工程用电。该方法由FCC装置公用工程的碳排放量，计算出使FCC装置碳中和的原木用量，以确定生物质油与VGO的加入比例，最终达到FCC装置的碳中和效果。该方法大规模利用绿电，提出了一种实现FCC装置碳中和的方法，为炼厂的降碳提供思路。
Description
技术领域
本发明属于石油炼制领域，涉及一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法。
背景技术
为了确保资源的可持续发展，考虑到化石资源的缺乏和温室效应，开发CO2排放量较少的可再生燃料至关重要。开发生物燃料有助于解决资源短缺问题以及减轻环境负担。此外，随着原油变得越来越重要，对高级汽油和柴油的需求不断增加，开发具有较低硫杂质的生物燃料的可再生能源引起了人们的关注。
与柴油和石油衍生的汽油相比，生物柴油和生物汽油的价格要高得多，因为生物质比原油贵得多，生物精炼厂需要大量的资本投资。此外，生物柴油和生物汽油仅含有部分柴油馏分油和从石油中提取的汽油，因此需要进一步的混合工艺。因此，目前的研究热点在于如何显著降低两种生物燃料的生产成本，同时满足国家有关生物燃料的标准。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法，具体提供一种生物质通过催化热解后的生物质油与VGO在FCC装置生产汽、柴油的碳中和方法，以解决现有技术中碳排放量大的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法，FCC装置以生物质油和低压蜡油为原料共炼，FCC装置共炼过程中以绿色电源和生物质气进行供电；
所述生物质油用量的确定步骤为：确定原公用工程的总碳排放量，确定初始设定绿色电源代替常规电源时的二者碳排放量的差值，设定为碳排放量一；通过总碳排放量和碳排放量一的差值，确定生物质油的用量；
通过生物质油的用量确定生物质气发电量，通过初始设定绿色电源发电量和生物质气发电量的差值，确定最终引入的绿电量。
本发明的进一步改进在于：
优选的，所述生物质油通过原木获得。
优选的，步骤2中，通过总碳排放量和碳排放量一的差值，确定总原木的用量，通过总原木的用量和催化热解转化率，确定生物质油的用量，通过生物质油的用量确定蜡油的用量。
优选的，原木通过催化热解装置转化为生物质油。
优选的，原木通过催化热解装置转化为生物质油的过程为：将干燥的原木和热砂混合，在催化热解反应器中，经过催化热解得到生物气体、生物质油和生物炭。
优选的，原木催化热解转化为生物质油的转化率为26～35％，转化为生物质油的转化率为8～15％。
优选的，生物质油和蜡油的加入量中，生物质油加入质量占比≤20％。
优选的，所述原公用工程包括电、蒸汽和水。
优选的，所述绿色电源包括风电、水电和太阳能电。
优选的，FCC装置排出的焦炭在再生装置中生成烟气，烟气通过碳捕捉封存技术封存。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法；该方法克服现有FCC技术碳排放量高的缺点，将生物质(原木)在催化热解装置中热解获得的生物质油与VGO在FCC装置中进行共炼，并以绿电供应以及生物质气发电替代FCC装置共炼过程中的公用工程用电。该方法由FCC装置公用工程的碳排放量，计算出使FCC装置碳中和的原木用量，以确定生物质油与低压蜡油的加入比例，最终达到FCC装置的碳中和效果，同时因为生物质油能够产生一部分的生物质气，该生物质气能够发电且不产生碳排放量，因此该部分的生物质气能够进一步的替代绿电，进一步的减少碳排放量，该方法大规模利用绿电以及生物质气发电，提出了一种实现FCC装置碳中和的方法，为炼厂的降碳提供思路。
进一步的，除去产品外而同时产出的焦炭则进入再生装置中制成再生烟气，再生烟气经常规的CCS技术达到焦炭的零碳排放目的，再通过结合FCC烟气CCS技术和FCC装置生物质油共炼技术，进一步的实现碳中和的目的。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的实施例1的物料平衡图；
图3为本发明的实施例1的碳排放平衡图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
物质油和蜡油在流化催化裂化(FCC)装置共炼过程的碳中和方法，该方法以生物质油和低压蜡油为原料共炼，FCC装置共炼过程中以绿色电源进行供电；考虑到现有的FCC装置共炼中会产生一定的CO2，其主要来源是公用工程的碳排放量，因此针对该部分的碳排放量，在通过绿色用电以及生物质气发电去替换常规的电能以外，剩余部分产生的CO2均通过生物质油进行消解，因此生物质油用量的确定步骤为：确定原公用工程的总碳排放量，假设原常规的电能均通过绿电替代，然后计算出初始设定绿色电源代替常规电源时二者的碳排量差值，设定为碳排放量一；通过总碳排放量和碳排放量一的差值，确定生物质油的用量，此时因为生物质油产生的生物质气能够发电，且不产生碳排量，因此该生物质气能够进一步的替代一部分绿电，进而确定最终引入的绿电量。
更为具体的，首先在原有的FCC装置中，计算获得使用FCC装置公用工程(电、蒸汽、水)情况下的的碳排放量，设定为总碳排放量，同时计算出FCC装置更换电源为绿色电源的情况下，绿色电源生产出的碳排放量，将原电源产出的碳排放量与绿电产出的碳排放量之差设定为碳排放量一，总碳排放量与碳排放量一之差设定为碳排放量二，通过碳排放量二除以单位原木催化热解吸收的碳量计算出使FCC装置碳中和的总原木用量，最后将总原木用量乘以催化热解转化率以计算出步骤二中加入生物质油的量，从而确定步骤2中生物质油与VOG的加入比例，通过原木用量计算出催化热解中产生的生物质气量，确定该生物质气发电的发电量，最终确定需引入的绿电量。
参见图1，本发明的实施例之一为公开了生物质油和蜡油在流化催化裂化(FCC)装置共炼过程的方法，在计算出上述的生物质油的基础上，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，将生物质(原木)在催化热解装置中热解获得生物质油，原料在进入干燥机前先进入研磨机，以更高效地脱除额外的水；将干燥的生物质和热砂混合，然后进入催化热解反应器，经催化热解获得生物气体、生物质油和生物炭；进而在旋风分离器中分离，从底部获取砂和生物质炭，从顶部获取生物质气和生物质油；生物质油与生物质气体急冷分离；砂和炭重新进入热解反应器循环利用，并通过生物炭和部分生物质气的燃烧气体加热生物质原料；生物质(原木)催化热解转化率为26～35％，转化为生物质气的转化率为8～15％；
步骤2，将步骤1中得到的生物质油与VGO按生物质油加入比例小于20％的条件下在FCC装置中进行共炼，当生物质加入的比例小于20％时，生物质油和VOG共炼的汽油和柴油的收率与纯蜡油裂化相似。流化催化裂化(FCC)工艺中，原材料在高温和适当的压力下与流化粉末状的催化剂接触，催化剂打破了高沸点长链的烃分子，使之成为更短的分子，然后以蒸气的形态被收集反应产物的蒸气从反应器的顶部流出，进入分馏塔的底部。在主分馏塔中，反应产物蒸气被分馏为液化石油气、燃料油、干气等各种FCC终产物；生物质油及VGO均为常规工业用料；FCC为中国石油化工股份有限公司洛阳分公司Ⅰ套蜡油FCC装置用法；
步骤3，步骤2中FCC装置共炼过程中公用工程用电以绿电以及步骤1中的生物质气发电供应；
步骤4，步骤2产出的焦炭进入再生装置中制成再生烟气，再生烟气经现有的常规CCS技术(碳捕捉封存技术)，将焦炭燃烧时产生的CO2从工业或相关排放源中捕集分离出来，输送到封存地点，进行监测并长期与大气隔绝以大规模减少温室气体排放，达到碳封存目的。
实施例1
以某炼油厂在1年内120万吨蜡油催化裂化装置为例进行说明，其物料平衡图见图2：
(1)经过计算和分配，催化热解装置的进料流率为33.92t/h，经热解后获得11.19t/h的生物质油，收率为33％，3.6t/h的生物质气，收率为10％。FCC装置的进料流率为11.19t/h的生物质油和190.48t/h的VGO。
(2)生物质油与VGO经FCC装置后获得6.10t/h的干气，22.62t/h的液化石油气，92.38t/h的汽油，27.14t/h的柴油和11.43t/h焦炭。
(3)FCC装置公用工程消耗量如下，5333.33kW的电能其中包括生物质气发电量3330.89kW，20.0t/h的0.1MPa的蒸汽，8.34t/h的0.3MPa的蒸汽，37.14t/h的1.0MPa的蒸汽，5.00t/h的3.5MPa的蒸汽和5028.95t/h的水。
以上述炼油厂在1年内120万吨蜡油催化裂化装置为例进行说明，其碳排放平衡图见图3：
(1)原公用工程碳排放如下，电能5.64t/h的CO2，0.1MPa蒸汽4.12t/h的CO2，0.3MPa蒸汽2.06t/h的CO2，1.0MPa蒸汽10.56t/h的CO2，3.5MPa蒸汽1.65t/h的CO2，水1.88t/h的CO2。
(2)公用工程引入绿电中和2.01t/h的CO2，引入生物质气发电中和3.53t/h的CO2，引入生物质中和20.37t/h的CO2
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法，其特征在于，FCC装置以生物质油和低压蜡油为原料共炼，FCC装置共炼过程中以绿色电源和生物质气进行供电；
所述生物质油用量的确定步骤为：确定原公用工程的总碳排放量，确定初始设定绿色电源代替常规电源时的二者碳排放量的差值，设定为碳排放量一；通过总碳排放量和碳排放量一的差值，确定生物质油的用量；
通过生物质油的用量确定生物质气发电量，通过初始设定绿色电源发电量和生物质气发电量的差值，确定最终引入的绿电量。
2.根据权利要求1所述的一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法，其特征在于，所述生物质油通过原木获得。
3.根据权利要求2所述的一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法，其特征在于，步骤2中，通过总碳排放量和碳排放量一的差值，确定总原木的用量，通过总原木的用量和催化热解转化率，确定生物质油的用量，通过生物质油的用量确定蜡油的用量。
4.根据权利要求2所述的一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法，其特征在于，原木通过催化热解装置转化为生物质油。
5.根据权利要求4所述的一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法，其特征在于，原木通过催化热解装置转化为生物质油的过程为：将干燥的原木和热砂混合，在催化热解反应器中，经过催化热解得到生物气体、生物质油和生物炭。
6.根据权利要求4所述的一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法，其特征在于，原木催化热解转化为生物质油的转化率为26～35％，原木催化热解转化为生物质气的转化率为8～15％。
7.根据权利要求1所述的一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法，其特征在于，生物质油和蜡油的加入量中，生物质油加入质量占比≤20％。
8.根据权利要求1所述的一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法，其特征在于，所述原公用工程包括电、蒸汽和水。
9.根据权利要求1所述的一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法，其特征在于，所述绿色电源包括风电、水电和太阳能电。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种耦合共炼和绿电的FCC装置碳中和方法，其特征在于，FCC装置排出的焦炭在再生装置中生成烟气，烟气通过碳捕捉封存技术封存。
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