本發(fā)明涉及石油加工中的煉油廠焦化工藝，特別涉及一種采用提升管式反應(yīng)器加工劣質(zhì)重油的靈活焦化工藝方法及該方法所使用的裝置。

背景技術(shù)：

21世紀(jì)中國煉油工業(yè)將面臨發(fā)展和風(fēng)險共存的局面。由于不斷增長的油品以及為石油化工提供原料的需求將決定中國煉油工業(yè)在新世紀(jì)內(nèi)有一定的發(fā)展速度，但是受石油資源等因素的限制它將同時面臨巨大風(fēng)險。假如說，上世紀(jì)80、90年代中國煉油工業(yè)在含硫原油加工方面有重大突破的話，那么21世紀(jì)中國煉油工業(yè)的重要發(fā)展方向之一就是要大力發(fā)展重質(zhì)原油(超重質(zhì)原油)的加工，獨立自主地開發(fā)更高效的焦化工藝就是在這樣一個背景下提出的。

重油加工可分為催化加工和非催化加工。催化加工工藝包括重油催化裂化，渣油固定床加氫(VRDS)和正在開發(fā)的懸浮床加氫裂化等工藝。非催化加工包括減粘裂化、焦化和溶劑脫瀝青等工藝。

延遲焦化是煉油廠大量應(yīng)用的渣油轉(zhuǎn)化技術(shù)，是美國、中國、委內(nèi)瑞拉、印度、加拿大等國渣油輕質(zhì)化的主要手段，全球共有170余套渣油延遲焦化裝置在運行，總加工能力4億噸以上，我國2012年延遲焦化加工能力已達(dá)1.13億噸。美國和中國的大型石油公司都擁有自主的渣油延遲焦化成套技術(shù)。流化焦化是50年代由EXXON公司開發(fā)的一種焦化工藝技術(shù)。以后，在此基礎(chǔ)上又開發(fā)成功靈活焦化工藝。與延遲焦化工藝相比，這二個工藝具有原料和操作柔性化高，具有反應(yīng)溫度高、液體收率高，焦炭(流化焦化)及氣體收率較低等優(yōu)點，尤其是裝置清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護方面比延遲焦化有很大的改善。早期流化焦化生成大量沒有合適用途的焦粉，以及投資和加工費較高等原因，在工業(yè)上推廣和應(yīng)用少于延遲焦化工藝。靈活焦化由于配置有焦粉氣化設(shè)備，可將焦粉轉(zhuǎn)化成低熱值瓦斯，基本上不生成焦粉。但是，靈活焦化中也出現(xiàn)流化狀況不佳、流化床明顯晃動現(xiàn)象，已經(jīng)反應(yīng)器結(jié)焦速率快等問題。

提升管反應(yīng)器在重油催化裂化領(lǐng)域已有一些應(yīng)用，特別是為了提高輕質(zhì)油收率并直接生產(chǎn)清潔油品，近年來出現(xiàn)了不同形式反應(yīng)器系統(tǒng)的重油催化裂化工藝技術(shù)，如兩段提升管催化裂化技術(shù)(TSRFCC)、多產(chǎn)異構(gòu)烷烴催化裂化技術(shù)(MIP)以及催化裂化汽油輔助反應(yīng)器改質(zhì)技術(shù)等。例如，中國專利CN201020699182.3公開了一種有利于加工劣質(zhì)重油的單提升管反應(yīng)器。是將提升管以烯烴為界分成進料反應(yīng)區(qū)，烯烴反應(yīng)區(qū)，總反應(yīng)深度控制區(qū)，進料反應(yīng)區(qū)出口設(shè)計一段直徑比進料段小的喉管式縮徑喉管結(jié)構(gòu)，在喉管處連接有低壓蒸汽管；烯烴反應(yīng)區(qū)中下段的提升管冷卻段的直徑大于所述進料段的直徑，在提升管冷卻段上設(shè)有取熱管，該取熱管組的入口與低壓飽和蒸汽連接，出口與過飽和蒸汽線連接；總反應(yīng)深度控制區(qū)的入口為一段直徑比進料段喉管直徑小的喉管式縮徑喉管結(jié)構(gòu)，在喉管處連接有低壓蒸汽管。達(dá)到較大比例加工重質(zhì)原料油，優(yōu)化了產(chǎn)品分布，汽柴油收率高，汽油烯烴較低、異構(gòu)烷烴增加明顯，降低焦炭產(chǎn)率的目的。又如，中國專利CN1258562公開了一種用于流化催化轉(zhuǎn)化的提升管反應(yīng)器，該反應(yīng)器的橫截面圓的直徑隨反應(yīng)器高度不同而連續(xù)變化，最小直徑與反應(yīng)器總高度之比為0.003～0.1:1。該設(shè)計對于需要反應(yīng)時間較長、反應(yīng)空速較低的催化轉(zhuǎn)化工藝，如多產(chǎn)氣態(tài)烯烴工藝，保證了足夠的反應(yīng)時間和反應(yīng)空速，大大降低了反應(yīng)器的高度，節(jié)省了投資。然而，對于提升管反應(yīng)器在重油加工中，特別是非催化裂化的焦化工藝中的應(yīng)用，仍很少見于現(xiàn)有技術(shù)。

因此，如何設(shè)計一種靈活焦化工藝方法及裝置，使其可以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷，即成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種加工劣質(zhì)重油的靈活焦化工藝方法及裝置，使其可以改善靈活焦化常見的流化狀況不佳的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種加工劣質(zhì)重油的靈活焦化工藝方法，包括：

以一提升管式反應(yīng)器作為靈活焦化工藝中的反應(yīng)器來進行一焦化反應(yīng)，所述焦化反應(yīng)為：以劣質(zhì)重油為原料油，在所述提升管式反應(yīng)器中進行熱裂解，制取全餾分的油氣和焦炭。

其中，所述焦化反應(yīng)包括如下步驟：

1)將該提升管式反應(yīng)器與一沉降器及一再生器共同組成一靈活焦化反應(yīng)系統(tǒng)，使該沉降器設(shè)置于該再生器的上部，且該提升管式反應(yīng)器的上部出口伸入該沉降器內(nèi)；

2)從該提升管式反應(yīng)器的一下端開口輸入提升蒸汽，并從提升管式反應(yīng)器側(cè)下方的一第一焦炭載體入口輸入熱焦炭載體，使得熱焦炭載體在提升蒸汽的作用下以流體狀向該提升管式反應(yīng)器的上部行進；

3)從該提升管式反應(yīng)器中下部的一進料口輸入霧化蒸汽和原料油，使得原料油以噴霧形式進入該提升管式反應(yīng)器，并附著在熱焦炭載體表面，隨熱焦炭載體一起向上運動；

4)使原料油在該提升管式反應(yīng)器內(nèi)邊上升邊進行該焦化反應(yīng)，反應(yīng)過后原料油中的重?zé)N組分熱裂解為全餾分的油氣(包括氣相烴組分、石腦油、柴油和蠟油等)和焦炭粉末，熱焦炭載體為焦化反應(yīng)提供熱量后變?yōu)槔浣固枯d體；

5)將全餾分的油氣、焦炭粉末、冷焦炭載體以及原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分沿該提升管式反應(yīng)器的上部出口輸入該沉降器內(nèi)，而后將其中的全餾分的油氣沿沉降器上部出口排出，收集焦炭粉末，并使原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分落入該再生器并自該再生器的下部出口排出，以及使冷焦炭載體落入該再生器并自該再生器側(cè)下部的一第一焦炭載體出口排出。

其中，于步驟3)中，從該提升管式反應(yīng)器中下部的該進料口輸入霧化蒸汽和原料油時，是以與該提升管式反應(yīng)器呈30～45°的角度向上傾斜進料。

其中，于步驟4)中，具體而言，原料油以薄霧形式附著在熱焦炭載體表面，隨流態(tài)化的熱焦炭載體一起向上運動，在此過程中，依靠熱焦炭載體所攜帶的熱量進行焦化反應(yīng)(焦化反應(yīng)所生成的氣相烴組分，進一步促進了熱焦炭載體的流態(tài)化，即，附著了薄霧形式原料油的熱焦炭載體的流態(tài)化，是在提升蒸汽和反應(yīng)生成的氣相烴組分共同作用下產(chǎn)生的)。由此使得進料接近平推流，減少了返混，因而可以改善靈活焦化常見的流化狀況不佳、流化床明顯晃動的現(xiàn)象，以及改善反應(yīng)器結(jié)焦速率快等問題。

其中，于步驟5)中，原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分在沉降器和再生器中被冷卻(冷卻可以通過與另一股正待進入提升管式反應(yīng)器的冷原料油換熱而進行)，經(jīng)過該再生器的下部出口排出后，沿設(shè)置于該提升管式反應(yīng)器中部的 一循環(huán)油回流入口重新進入該提升管式反應(yīng)器，再次進行焦化反應(yīng)。

其中，于步驟5)中，全餾分的油氣沿該提升管式反應(yīng)器的上部出口輸入該沉降器內(nèi)后，首先經(jīng)旋風(fēng)分離器分離除去其中氣相烴組分中的焦炭粉末，而后再將該全餾分的油氣冷卻(冷卻可以通過與另一股正待進入提升管式反應(yīng)器的冷原料油換熱而進行)，最后再將該全餾分的油氣從該沉降器的上部出口排出，經(jīng)焦炭分餾塔分離成下游需要的烴組分。

其中，于步驟5)中，焦炭粉末分別位于兩處，一部分混于氣相烴組分中，另一部分沉積于冷焦炭載體上。焦炭粉末被收集后，一部分可燃燒后供焦化反應(yīng)所需的熱量，剩余部分焦炭可和水蒸氣進行水煤氣反應(yīng)生成水煤氣，進一步分離出氫氣供煉廠其它用氫裝置使用。

其中，于步驟5)中，冷焦炭載體自該再生器的第一焦炭載體出口排出后(此時冷焦炭載體的溫度為510～520℃)，進入一加熱器進行換熱，待冷焦炭載體被加熱為熱焦炭載體后，從該第一焦炭載體入口再次輸入該提升管式反應(yīng)器。

其中，該冷焦炭載體及該熱焦炭載體均為粒度在40～1000μm的石油焦。

其中，焦炭載體在該加熱器、該提升管式反應(yīng)器、該沉降器及該再生器之間的循環(huán)為通過提升蒸汽來維持，焦炭載體循環(huán)的推動力由再生器和加熱器的壓力平衡參數(shù)決定。并且，于該提升管式反應(yīng)器的第一焦炭載體入口與該加熱器的連接管路上設(shè)置有一滑閥，焦炭載體的循環(huán)量通過該滑閥來控制，滑閥的滑動接觸表面使用硬質(zhì)表面處理使磨損最小化，焦炭管線(包括煙道氣)使用獨特的耐熱/耐磨襯里。

其中，該加熱器的熱量由一氣化器提供，該氣化器具有一空氣入口及一蒸汽入口，將該焦化反應(yīng)所生成的焦炭粉末，與該空氣入口輸入的空氣和該蒸汽入口輸入的蒸汽進行反應(yīng)(反應(yīng)溫度為927～982℃，此溫度通過調(diào)節(jié)空氣和蒸汽的比例來控制，而氣化器內(nèi)的焦炭量可通過調(diào)整進入氣化器的空氣流速來控制)，生成含有CO₂、CO、H₂和惰性氣體的合成氣以及熱量。所述合成氣攜帶反應(yīng)所生成的熱量，與未反應(yīng)完全的焦炭粉末、空氣和蒸汽一并被送入到加熱器中，用于加熱器床層流化和熱量傳遞。由此，加熱器中的冷焦炭載體被加熱為熱焦炭載體，焦炭粉末大部分從加熱器下部的焦粉排出口排出，小部分焦炭粉末夾雜在氣體中，接下來，輸入加熱器中的空氣、蒸汽和合成氣和氣體中 夾雜的焦炭粉末則由加熱器上部被排入一回收系統(tǒng)中，依序通過該回收系統(tǒng)的一蒸汽發(fā)生器、一旋風(fēng)分離器、一焦粉收集裝置、一氣體脫硫設(shè)備及一硫磺回收裝置。焦炭粉末在旋風(fēng)分離器中被分離后，在焦粉收集裝置中被回收，通過焦粉分離裝置的焦粉排出口排出。而剩余的氣體部分(合成氣、空氣、蒸汽)則通過該氣體脫硫設(shè)備，從氣體脫硫設(shè)備的一酸性水出口排出酸性水，再通過硫磺回收裝置，最終生成清潔燃料氣，供煉廠其他設(shè)備或者第三方用戶使用。

其中，該劣質(zhì)重油為減壓渣油、常壓渣油、重質(zhì)原油、減壓蠟油、油砂瀝青、脫油瀝青、脫瀝青油、渣油加氫重油、熱裂化渣油、潤滑油精制的抽出油、催化裂化的循環(huán)油和澄清油、乙烯裂解渣油以及焦油瀝青中的至少一種。

其中，該提升管式反應(yīng)器上部設(shè)料位控制，以控制焦化反應(yīng)時間，滿足提升管焦化反應(yīng)時間的需要。

其中，該焦化反應(yīng)溫度為515～565℃，較佳為520～550℃。即，按照本發(fā)明的設(shè)計，以提升管式反應(yīng)器作為靈活焦化工藝中的反應(yīng)器來進行焦化反應(yīng)，所需反應(yīng)溫度比常規(guī)的延遲焦化反應(yīng)溫度要高30～50℃(常規(guī)的延遲焦化反應(yīng)溫度約為490～510℃)，控制本發(fā)明的焦化反應(yīng)溫度在這一范圍內(nèi)，才能實現(xiàn)本發(fā)明預(yù)期的技術(shù)效果，解決反應(yīng)器結(jié)焦速度快等問題，并且本發(fā)明的焦化反應(yīng)液收率較高，產(chǎn)品中烯烴含量高。

其中，于該焦化反應(yīng)中，該提升管式反應(yīng)器的炭油循環(huán)比為1：11～12(重量比)。即，本申請的焦炭循環(huán)比常規(guī)催化裂化劑油比要大。

其中，該焦化反應(yīng)過程不需要配置大型空分設(shè)備供給純氧。

其中，該焦化反應(yīng)的時間為15～30s。即，原料油在該提升管式反應(yīng)器內(nèi)邊上升邊進行該焦化反應(yīng)的過程約為15～30s。

其中，該提升管式反應(yīng)器的高度為10～20米，較佳為18米。該提升管式反應(yīng)器的高度是由反應(yīng)所需時間而確定的。

其中，該提升管式反應(yīng)器的直徑為150mm～200mm。該提升管式反應(yīng)器的直徑是由進料量確定的。本發(fā)明的提升管式反應(yīng)器采用的線速是進料口處為4～7m/s，提升管式反應(yīng)器的上部出口處為12～18m/s。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種加工劣質(zhì)重油的靈活焦化工藝裝置，包括：

一提升管式反應(yīng)器，該提升管式反應(yīng)器設(shè)置有一上部出口、一下端開口、一第一焦炭載體入口及一進料口，該上部出口及該下端開口分別設(shè)置于該提升管式反應(yīng)器的上下兩端，該第一焦炭載體入口設(shè)置于該提升管式反應(yīng)器的側(cè)下方，該進料口設(shè)置于該提升管式反應(yīng)器的中下部，并且，該進料口連接一霧化蒸汽入口及一原料油入口；

一沉降器，該提升管式反應(yīng)器的上部出口伸入該沉降器內(nèi)，并該沉降器具有一上部出口；

一再生器，該沉降器設(shè)置于該再生器的上部，并該再生器具有一下部出口及一第一焦炭載體出口，該第一焦炭載體出口設(shè)置于該再生器的側(cè)下部。

通過上述靈活焦化工藝裝置，本發(fā)明可以一提升管式反應(yīng)器作為靈活焦化工藝中的反應(yīng)器來進行一焦化反應(yīng)，所述焦化反應(yīng)為：以劣質(zhì)重油為原料油，在所述提升管式反應(yīng)器中進行熱裂解，制取全餾分的油氣和焦炭。具體而言，該靈活焦化工藝裝置使用方法如下：從該提升管式反應(yīng)器的一下端開口輸入提升蒸汽，并從提升管式反應(yīng)器側(cè)下方的一第一焦炭載體入口輸入熱焦炭載體，使得熱焦炭載體在提升蒸汽的作用下以流體狀向該提升管式反應(yīng)器的上部行進；從該提升管式反應(yīng)器中下部的一進料口輸入霧化蒸汽和原料油，使得原料油以噴霧形式進入該提升管式反應(yīng)器，并附著在熱焦炭載體表面，隨熱焦炭載體一起向上運動；使原料油在該提升管式反應(yīng)器內(nèi)邊上升邊進行該焦化反應(yīng)，反應(yīng)過后原料油中的重?zé)N組分熱裂解為全餾分的油氣(包括氣相烴組分、石腦油、柴油和蠟油等)和焦炭粉末，熱焦炭載體為焦化反應(yīng)提供熱量后變?yōu)槔浣固枯d體；將全餾分的油氣、焦炭粉末、冷焦炭載體以及原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分沿該提升管式反應(yīng)器的上部出口輸入該沉降器內(nèi)，而后將其中的全餾分的油氣沿沉降器上部出口排出，收集焦炭粉末，并使原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分落入該再生器并自該再生器的下部出口排出，以及使冷焦炭載體落入該再生器并自該再生器側(cè)下部的一第一焦炭載體出口排出。

其中，該進料口的管路與該提升管式反應(yīng)器呈30～45°的角度。

其中，該提升管式反應(yīng)器的中部設(shè)置有一循環(huán)油回流入口，與該再生器的下部出口連接。原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分在沉降器和再生器中被冷卻，經(jīng)過該再生器的下部出口排出后，沿循環(huán)油回流入口重新進入該提升管式反應(yīng)器，再次進行焦化反應(yīng)。

其中，該提升管式反應(yīng)器上部設(shè)料位控制。

其中，該提升管式反應(yīng)器的高度為10～20米，較佳為18米。

其中，該提升管式反應(yīng)器的直徑為150mm～200mm。

其中，還包括一加熱器，與該提升管式反應(yīng)器的第一焦炭載體入口及該再生器的第一焦炭載體出口相連接。該加熱器用于將該第一焦炭載體出口排出的冷焦炭載體加熱為熱焦炭載體，再從該第一焦炭載體入口輸入該提升管式反應(yīng)器。焦炭載體在該加熱器、該提升管式反應(yīng)器、該沉降器及該再生器之間的循環(huán)為通過提升蒸汽來維持，焦炭載體循環(huán)的推動力由再生器和加熱器的壓力平衡參數(shù)決定。

其中，于該提升管式反應(yīng)器的第一焦炭載體入口與該加熱器的連接管路上設(shè)置有一滑閥。焦炭載體的循環(huán)量通過該滑閥來控制，滑閥的滑動接觸表面使用硬質(zhì)表面處理使磨損最小化，焦炭管線(包括煙道氣)使用獨特的耐熱/耐磨襯里。

其中，還包括一氣化器，與該加熱器連接，并且該氣化器具有一空氣入口及一蒸汽入口。該氣化器用于將焦化反應(yīng)所生成的焦炭粉末，與該空氣入口輸入的空氣和該蒸汽入口輸入的蒸汽進行反應(yīng)，生成含有CO₂、CO、H₂和惰性氣體的合成氣以及熱量。所述合成氣攜帶反應(yīng)所生成的熱量，與未反應(yīng)完全的焦炭粉末、空氣和蒸汽一并被送入到加熱器中，用于加熱器床層流化和熱量傳遞。由此，加熱器中的冷焦炭載體被加熱為熱焦炭載體，焦炭粉末大部分從加熱器下部的焦粉排出口排出，小部分焦炭粉末夾雜在氣體中。

其中，還包括一回收系統(tǒng)，連接于該加熱器的上部，該回收系統(tǒng)包括順序連接的一蒸汽發(fā)生器、一旋風(fēng)分離器、一焦粉收集裝置、一氣體脫硫設(shè)備及一硫磺回收裝置。輸入加熱器中空氣、蒸汽和合成氣(以及氣體中夾帶的焦炭粉末)由加熱器上部被排入回收系統(tǒng)中，依序通過該回收系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生器、旋風(fēng)分離器、焦粉收集裝置、氣體脫硫設(shè)備及硫磺回收裝置。焦炭粉末在旋風(fēng)分離器中被分離后，在焦粉收集裝置中被回收，通過焦粉分離裝置的焦粉排出口排出。而剩余的氣體部分(合成氣、空氣、蒸汽)則通過該氣體脫硫設(shè)備，從氣體脫硫設(shè)備的一酸性水出口排出酸性水，再通過硫磺回收裝置，最終生成清潔燃料氣，供煉廠其他設(shè)備或者第三方用戶使用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用提升管式焦化反應(yīng)器，代替靈活焦化原有的大直徑反應(yīng)器，從而改善靈活焦化常見的流化狀況不佳、流化床明顯的晃動現(xiàn)象、反應(yīng)器結(jié)焦速率快等問題。可有效控制反應(yīng)器內(nèi)焦粉藏量，提高液體產(chǎn)品收率。

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一較佳實施例所提供的靈活焦化工藝裝置示意圖；

圖2是本發(fā)明一較佳實施例所提供的靈活焦化工藝裝置及其附屬裝置的組合示意圖；

其中，附圖標(biāo)記：

1 提升管式反應(yīng)器

11 上部出口

12 原料油入口

13 循環(huán)油回流入口

14 霧化蒸汽入口

16 第一焦炭載體入口

161 滑閥

17 下端開口

2 沉降器

21 上部出口

3 再生器

31 第一焦炭載體出口

32 下部出口

4 加熱器

41 焦粉排出口

5 氣化器

51 蒸汽入口

52 空氣入口

6 蒸汽發(fā)生器

7 旋風(fēng)分離器

8 焦粉收集裝置

81 焦粉排出口

9 氣體脫硫設(shè)備

91 酸性水出口

10 硫磺回收裝置

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

請參考圖1、圖2，為改善靈活焦化常見的流化狀況不佳的問題，本發(fā)明提供一種加工劣質(zhì)重油的靈活焦化工藝裝置，包括：

一提升管式反應(yīng)器1，該提升管式反應(yīng)器1設(shè)置有一上部出口11、一下端開口17、一第一焦炭載體入口16及一進料口，該上部出口11及該下端開口17分別設(shè)置于該提升管式反應(yīng)器1的上下兩端，該第一焦炭載體入口16設(shè)置于該提升管式反應(yīng)器1的側(cè)下方，該進料口設(shè)置于該提升管式反應(yīng)器1的中下部，并且，該進料口連接一霧化蒸汽入口14及一原料油入口12；

一沉降器2，該提升管式反應(yīng)器1的上部出口11伸入該沉降器2內(nèi)，并該沉降器2具有一上部出口21；

一再生器3，該沉降器3設(shè)置于該再生器3的上部，并該再生器3具有一下部出口32及一第一焦炭載體出口31，該第一焦炭載體出口31設(shè)置于該再生器3的側(cè)下部。

通過上述靈活焦化工藝裝置，本發(fā)明可以一提升管式反應(yīng)器1作為靈活焦化工藝中的反應(yīng)器來進行一焦化反應(yīng)，所述焦化反應(yīng)為：以劣質(zhì)重油為原料油，在所述提升管式反應(yīng)器1中進行熱裂解，制取全餾分的油氣和焦炭。具體而言，該靈活焦化工藝裝置使用方法如下：從該提升管式反應(yīng)器1的一下端開口17輸入提升蒸汽，并從提升管式反應(yīng)器1側(cè)下方的一第一焦炭載體入口16輸入熱焦炭載體，使得熱焦炭載體在提升蒸汽的作用下以流體狀向該提升管式反應(yīng)器 1的上部行進；從該提升管式反應(yīng)器1中下部的一進料口輸入霧化蒸汽和原料油，使得原料油以噴霧形式進入該提升管式反應(yīng)器1，并附著在熱焦炭載體表面，隨熱焦炭載體一起向上運動；使原料油在該提升管式反應(yīng)器1內(nèi)邊上升邊進行該焦化反應(yīng)，反應(yīng)過后原料油中的重?zé)N組分熱裂解為全餾分的油氣(包括氣相烴組分、石腦油、柴油和蠟油等)和焦炭粉末，熱焦炭載體為焦化反應(yīng)提供熱量后變?yōu)槔浣固枯d體；將全餾分的油氣、焦炭粉末、冷焦炭載體以及原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分沿該提升管式反應(yīng)器1的上部出口11輸入該沉降器2內(nèi)，而后將其中的全餾分的油氣沿沉降器2上部出口排出，收集焦炭粉末，并使原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分落入該再生器3并自該再生器3的下部出口32排出，以及使冷焦炭載體落入該再生器3并自該再生器3側(cè)下部的一第一焦炭載體出口31排出。

其中，該進料口的管路與該提升管式反應(yīng)器1呈30～45°的角度。

其中，該提升管式反應(yīng)器1的中部設(shè)置有一循環(huán)油回流入口13，與該再生器3的下部出口32連接。原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分在沉降器2和再生器3中被冷卻，經(jīng)過該再生器3的下部出口32排出后，沿循環(huán)油回流入口13重新進入該提升管式反應(yīng)器1，再次進行焦化反應(yīng)。

其中，該提升管式反應(yīng)器1上部設(shè)料位控制。

其中，該提升管式反應(yīng)器1的高度為10～20米，較佳為18米。

其中，該提升管式反應(yīng)器1的直徑為150mm～200mm。

其中，還包括一加熱器4，與該提升管式反應(yīng)器1的第一焦炭載體入口16及該再生器3的第一焦炭載體出口31相連接。該加熱器4用于將該第一焦炭載體出口31排出的冷焦炭載體加熱為熱焦炭載體，再從該第一焦炭載體入口16輸入該提升管式反應(yīng)器1。焦炭載體在該加熱器4、該提升管式反應(yīng)器1、該沉降器2及該再生器3之間的循環(huán)為通過提升蒸汽來維持，焦炭載體循環(huán)的推動力由再生器3和加熱器4的壓力平衡參數(shù)決定。

其中，于該提升管式反應(yīng)器1的第一焦炭載體入口16與該加熱器4的連接管路上設(shè)置有一滑閥161。焦炭載體的循環(huán)量通過該滑閥161來控制，滑閥161的滑動接觸表面使用硬質(zhì)表面處理使磨損最小化，焦炭管線(包括煙道氣)使用獨特的耐熱/耐磨襯里。

其中，還包括一氣化器5，與該加熱器4連接，并且該氣化器5具有一空 氣入口52及一蒸汽入口51。該氣化器5用于將焦化反應(yīng)所生成的焦炭粉末，與該空氣入口52輸入的空氣和該蒸汽入口51輸入的蒸汽進行反應(yīng)，生成含有CO₂、CO、H₂和惰性氣體的合成氣以及熱量。所述合成氣攜帶反應(yīng)所生成的熱量，與未反應(yīng)完全的焦炭粉末、空氣和蒸汽一并被送入到加熱器4中，用于加熱器床層流化和熱量傳遞。由此，加熱器4中的冷焦炭載體被加熱為熱焦炭載體，焦炭粉末大部分從加熱器4下部的焦粉排出口41排出，小部分焦炭粉末夾雜在氣體中。

其中，還包括一回收系統(tǒng)，連接于該加熱器4的上部，該回收系統(tǒng)包括順序連接的一蒸汽發(fā)生器6、一旋風(fēng)分離器7、一焦粉收集裝置8、一氣體脫硫設(shè)備9及一硫磺回收裝置10。輸入加熱器4中空氣、蒸汽和合成氣(以及氣體中夾帶的焦炭粉末)由加熱器4上部被排入回收系統(tǒng)中，依序通過該回收系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生器6、旋風(fēng)分離器7、焦粉收集裝置8、氣體脫硫設(shè)備9及硫磺回收裝置10。焦炭粉末在旋風(fēng)分離器7中被分離后，在焦粉收集裝置8中被回收，通過焦粉分離裝置8的焦粉排出口81排出。而剩余的氣體部分(合成氣、空氣、蒸汽)則通過該氣體脫硫設(shè)備9，從氣體脫硫設(shè)備9的一酸性水出口91排出酸性水，再通過硫磺回收裝置10，最終生成清潔燃料氣，供煉廠其他設(shè)備或者第三方用戶使用。

請續(xù)參考圖1及圖2，本發(fā)明還提供一種加工劣質(zhì)重油的靈活焦化工藝方法，包括：

以一提升管式反應(yīng)器1作為靈活焦化工藝中的反應(yīng)器來進行一焦化反應(yīng)，所述焦化反應(yīng)為：以劣質(zhì)重油為原料油，在所述提升管式反應(yīng)器1中進行熱裂解，制取全餾分的油氣和焦炭。

其中，所述焦化反應(yīng)包括如下步驟：

1)將該提升管式反應(yīng)器1與一沉降器2及一再生器3共同組成一靈活焦化反應(yīng)系統(tǒng)，使該沉降器2設(shè)置于該再生器3的上部，且該提升管式反應(yīng)器1的上部出口11伸入該沉降器2內(nèi)；

2)從該提升管式反應(yīng)器1的一下端開口17輸入提升蒸汽，并從提升管式反應(yīng)器1側(cè)下方的一第一焦炭載體入口16輸入熱焦炭載體，使得熱焦炭載體在提升蒸汽的作用下以流體狀向該提升管式反應(yīng)器1的上部行進；

3)從該提升管式反應(yīng)器1中下部的一進料口輸入霧化蒸汽和原料油，使得原料油以噴霧形式進入該提升管式反應(yīng)器1，并附著在熱焦炭載體表面，隨熱焦炭載體一起向上運動；

4)使原料油在該提升管式反應(yīng)器1內(nèi)邊上升邊進行該焦化反應(yīng)，反應(yīng)過后原料油中的重?zé)N組分熱裂解為全餾分的油氣(包括氣相烴組分、石腦油、柴油和蠟油等)和焦炭粉末，熱焦炭載體為焦化反應(yīng)提供熱量后變?yōu)槔浣固枯d體；

5)將全餾分的油氣、焦炭粉末、冷焦炭載體以及原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分沿該提升管式反應(yīng)器1的上部出口11輸入該沉降器2內(nèi)，而后將其中的全餾分的油氣沿沉降器2上部出口21排出，收集焦炭粉末，并使原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分落入該再生器3并自該再生器3的下部出口32排出，以及使冷焦炭載體落入該再生器3并自該再生器3側(cè)下部的一第一焦炭載體出口31排出。

其中，于步驟3)中，從該提升管式反應(yīng)器1中下部的該進料口輸入霧化蒸汽和原料油時，是以與該提升管式反應(yīng)器1呈30～45°的角度向上傾斜進料。

其中，于步驟4)中，具體而言，原料油以薄霧形式附著在熱焦炭載體表面，隨流態(tài)化的熱焦炭載體一起向上運動，在此過程中，依靠熱焦炭載體所攜帶的熱量進行焦化反應(yīng)(焦化反應(yīng)所生成的氣相烴組分，進一步促進了熱焦炭載體的流態(tài)化，即，附著了薄霧形式原料油的熱焦炭載體的流態(tài)化，是在提升蒸汽和反應(yīng)生成的氣相烴組分共同作用下產(chǎn)生的)。由此使得進料接近平推流，減少了返混，因而可以改善靈活焦化常見的流化狀況不佳、流化床明顯晃動的現(xiàn)象，以及改善反應(yīng)器結(jié)焦速率快等問題。

其中，于步驟5)中，原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分在沉降器2和再生器3中被冷卻(冷卻可以通過與另一股正待進入提升管式反應(yīng)器1的冷原料油換熱而進行)，經(jīng)過該再生器3的下部出口32排出后，沿設(shè)置于該提升管式反應(yīng)器1中部的一循環(huán)油回流入口13重新進入該提升管式反應(yīng)器1，再次進行焦化反應(yīng)。

其中，于步驟5)中，全餾分的油氣沿該提升管式反應(yīng)器1的上部出口11輸入該沉降器2內(nèi)后，首先經(jīng)旋風(fēng)分離器分離除去其中氣相烴組分中的焦炭粉末，而后再將該全餾分的油氣冷卻(冷卻可以通過與另一股正待進入提升管式反應(yīng)器1的冷原料油換熱而進行)，最后再將該全餾分的油氣從該沉降器2的 上部出口21排出，經(jīng)焦炭分餾塔分離成下游需要的烴組分。

其中，于步驟5)中，焦炭粉末分別位于兩處，一部分混于氣相烴組分中，另一部分沉積于冷焦炭載體上。焦炭粉末被收集后，一部分可燃燒后供焦化反應(yīng)所需的熱量，剩余部分焦炭可和水蒸氣進行水煤氣反應(yīng)生成水煤氣，進一步分離出氫氣供煉廠其它用氫裝置使用。

其中，于步驟5)中，冷焦炭載體自該再生器3的第一焦炭載體出口31排出后(此時冷焦炭載體的溫度為510～520℃)，進入一加熱器4進行換熱，待冷焦炭載體被加熱為熱焦炭載體后，從該第一焦炭載體入口16再次輸入該提升管式反應(yīng)器1。

其中，該冷焦炭載體及該熱焦炭載體均為粒度在40～1000μm的石油焦。

其中，焦炭載體在該加熱器4、該提升管式反應(yīng)器1、該沉降器2及該再生器3之間的循環(huán)為通過提升蒸汽來維持，焦炭載體循環(huán)的推動力由再生器3和加熱器4的壓力平衡參數(shù)決定。并且，于該提升管式反應(yīng)器1的第一焦炭載體入口16與該加熱器4的連接管路上設(shè)置有一滑閥161，焦炭載體的循環(huán)量通過該滑閥161來控制，滑閥161的滑動接觸表面使用硬質(zhì)表面處理使磨損最小化，焦炭管線(包括煙道氣)使用獨特的耐熱/耐磨襯里。

其中，該加熱器4的熱量由一氣化器5提供，該氣化器5具有一空氣入口52及一蒸汽入口51，將該焦化反應(yīng)所生成的焦炭粉末，與該空氣入口52輸入的空氣和該蒸汽入口51輸入的蒸汽進行反應(yīng)(反應(yīng)溫度為927～982℃，此溫度通過調(diào)節(jié)空氣和蒸汽的比例來控制，而氣化器5內(nèi)的焦炭量可通過調(diào)整進入氣化器5的空氣流速來控制)，生成含有CO₂、CO、H₂和惰性氣體的合成氣以及熱量。所述合成氣攜帶反應(yīng)所生成的熱量，與未反應(yīng)完全的焦炭粉末、空氣和蒸汽一并被送入到加熱器4中，用于加熱器4床層流化和熱量傳遞。由此，加熱器4中的冷焦炭載體被加熱為熱焦炭載體，焦炭粉末大部分從加熱器4下部的焦粉排出口41排出，小部分焦炭粉末夾雜在氣體中，接下來，輸入加熱器4中的空氣、蒸汽和合成氣和氣體中夾雜的焦炭粉末則由加熱器4上部被排入一回收系統(tǒng)中，依序通過該回收系統(tǒng)的一蒸汽發(fā)生器6、一旋風(fēng)分離器7、一焦粉收集裝置8、一氣體脫硫設(shè)備9及一硫磺回收裝置10。焦炭粉末在旋風(fēng)分離器7中被分離后，在焦粉收集裝置8中被回收，通過焦粉分離裝置8的焦粉排出口81排出。而剩余的氣體部分(合成氣、空氣、蒸汽)則通過該氣體脫硫設(shè) 備9，從氣體脫硫設(shè)備9的一酸性水出口91排出酸性水，再通過硫磺回收裝置10，最終生成清潔燃料氣，供煉廠其他設(shè)備或者第三方用戶使用。

其中，該劣質(zhì)重油為減壓渣油、常壓渣油、重質(zhì)原油、減壓蠟油、油砂瀝青、脫油瀝青、脫瀝青油、渣油加氫重油、熱裂化渣油、潤滑油精制的抽出油、催化裂化的循環(huán)油和澄清油、乙烯裂解渣油以及焦油瀝青中的至少一種。

其中，該提升管式反應(yīng)器1上部設(shè)料位控制，以控制焦化反應(yīng)時間，滿足提升管焦化反應(yīng)時間的需要。

其中，該焦化反應(yīng)溫度為515～565℃，較佳為520～550℃。即，按照本發(fā)明的設(shè)計，以提升管式反應(yīng)器1作為靈活焦化工藝中的反應(yīng)器來進行焦化反應(yīng)，所需反應(yīng)溫度比常規(guī)的延遲焦化反應(yīng)溫度要高30～50℃(常規(guī)的延遲焦化反應(yīng)溫度約為490～510℃)，控制本發(fā)明的焦化反應(yīng)溫度在這一范圍內(nèi)，才能實現(xiàn)本發(fā)明預(yù)期的技術(shù)效果，解決反應(yīng)器結(jié)焦速度快等問題，并且本發(fā)明的焦化反應(yīng)液收率較高，產(chǎn)品中烯烴含量高。

其中，于該焦化反應(yīng)中，該提升管式反應(yīng)器1的炭油循環(huán)比為1：11～12(重量比)。即，本申請的焦炭循環(huán)比常規(guī)催化裂化劑油比要大。

其中，該焦化反應(yīng)過程不需要配置大型空分設(shè)備供給純氧。

其中，該焦化反應(yīng)的時間為15～30s。即，原料油在該提升管式反應(yīng)器1內(nèi)邊上升邊進行該焦化反應(yīng)的過程約為15～30s。

其中，該提升管式反應(yīng)器1的高度為10～20米，較佳為18米。該提升管式反應(yīng)器1的高度是由反應(yīng)所需時間而確定的。

其中，該提升管式反應(yīng)器1的直徑為150mm～200mm。該提升管式反應(yīng)器1的直徑是由進料量確定的。本發(fā)明的提升管式反應(yīng)器1采用的線速是進料口處為4～7m/s，提升管式反應(yīng)器的上部出口11處為12～18m/s。

實施例1

在本實施例中，以一提升管式反應(yīng)器1作為靈活焦化工藝中的反應(yīng)器來進行一焦化反應(yīng)，所述焦化反應(yīng)為：以劣質(zhì)重油為原料油，在所述提升管式反應(yīng)器1中進行熱裂解，制取全餾分的油氣和焦炭。其中，所述焦化反應(yīng)包括如下步驟：

1)將該提升管式反應(yīng)器1與一沉降器2及一再生器3共同組成一靈活焦化 反應(yīng)系統(tǒng)，使該沉降器2設(shè)置于該再生器3的上部，且該提升管式反應(yīng)器1的上部出口11伸入該沉降器2內(nèi)；

2)從該提升管式反應(yīng)器1的一下端開口17輸入提升蒸汽，并從提升管式反應(yīng)器1側(cè)下方的一第一焦炭載體入口16輸入熱焦炭載體，使得熱焦炭載體在提升蒸汽的作用下以流體狀向該提升管式反應(yīng)器1的上部行進；

3)從該提升管式反應(yīng)器1中下部的一進料口輸入霧化蒸汽和原料油(以與該提升管式反應(yīng)器1呈30～45°的角度向上傾斜進料)，使得原料油以噴霧形式進入該提升管式反應(yīng)器1，并附著在熱焦炭載體表面，隨熱焦炭載體一起向上運動；

4)使原料油在該提升管式反應(yīng)器1內(nèi)邊上升邊進行該焦化反應(yīng)，反應(yīng)過后原料油中的重?zé)N組分熱裂解為全餾分的油氣(包括氣相烴組分、石腦油、柴油和蠟油等)和焦炭粉末，熱焦炭載體為焦化反應(yīng)提供熱量后變?yōu)槔浣固枯d體；

5)將全餾分的油氣、焦炭粉末、冷焦炭載體以及原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分沿該提升管式反應(yīng)器1的上部出口11輸入該沉降器2內(nèi)，而后將其中的全餾分的油氣沿沉降器2上部出口21排出，收集焦炭粉末，并使原料油中未反應(yīng)完全的重?zé)N組分落入該再生器3并自該再生器3的下部出口32排出，以及使冷焦炭載體落入該再生器3并自該再生器3側(cè)下部的一第一焦炭載體出口31排出。

其中，該焦化反應(yīng)溫度為515℃，焦化反應(yīng)時間為15s；提升管反應(yīng)器1的高度為10米，直徑為150mm，采用的線速是進料口處為4m/s、提升管式反應(yīng)器的上部出口11處為12m/s；以及，該提升管反應(yīng)器1的炭油循環(huán)比為1：11(重量比)。

實施例2

在本實施例中，以一提升管式反應(yīng)器1作為靈活焦化工藝中的反應(yīng)器來進行一焦化反應(yīng)，所述焦化反應(yīng)為：以劣質(zhì)重油為原料油，在所述提升管式反應(yīng)器1中進行熱裂解，制取全餾分的油氣和焦炭。其中，所述焦化反應(yīng)步驟與實施例1相同，不同之處在于：

其中，該焦化反應(yīng)溫度為565℃，焦化反應(yīng)時間為30s；提升管反應(yīng)器1的高度為20米，直徑為200mm，采用的線速是進料口處為7m/s、提升管式反應(yīng) 器的上部出口11處為18m/s；以及，該提升管反應(yīng)器1的炭油循環(huán)比為1：12(重量比)。

實施例3

在本實施例中，以一提升管式反應(yīng)器1作為靈活焦化工藝中的反應(yīng)器來進行一焦化反應(yīng)，所述焦化反應(yīng)為：以劣質(zhì)重油為原料油，在所述提升管式反應(yīng)器1中進行熱裂解，制取全餾分的油氣和焦炭。其中，所述焦化反應(yīng)步驟與實施例1相同，不同之處在于：

其中，該焦化反應(yīng)溫度為520℃，焦化反應(yīng)時間為20s；提升管反應(yīng)器1的高度為18米，直徑為165mm，采用的線速是進料口處為5m/s、提升管式反應(yīng)器的上部出口11處為14m/s；以及，該提升管反應(yīng)器1的炭油循環(huán)比為1：11(重量比)。

實施例4

在本實施例中，以一提升管式反應(yīng)器1作為靈活焦化工藝中的反應(yīng)器來進行一焦化反應(yīng)，所述焦化反應(yīng)為：以劣質(zhì)重油為原料油，在所述提升管式反應(yīng)器1中進行熱裂解，制取全餾分的油氣和焦炭。其中，所述焦化反應(yīng)步驟與實施例1相同，不同之處在于：

其中，該焦化反應(yīng)溫度為550℃，焦化反應(yīng)時間為25s；提升管反應(yīng)器1的高度為15米，直徑為180mm，采用的線速是進料口處為6m/s、提升管式反應(yīng)器的上部出口11處為16m/s；以及，該提升管反應(yīng)器1的炭油循環(huán)比為1：12(重量比)。

下面結(jié)合具體實驗數(shù)據(jù)對本發(fā)明的技術(shù)效果進行詳述。

本發(fā)明在實驗室對現(xiàn)有技術(shù)和采用提升管式反應(yīng)器加工劣質(zhì)重油的靈活焦化工藝進行了對比測試。該測試設(shè)備由提升管式反應(yīng)器1、加熱器4和汽化器5以及油氣的分離和低熱值氣體的脫硫等部分組成。提升管式反應(yīng)器1高度14m，內(nèi)徑為186mm。進料口為噴嘴并延周向均勻布置，噴嘴安裝角為30°，提升蒸汽采用蒸汽和氮氣。

通過控制提升管式反應(yīng)器1上部料位，使焦化反應(yīng)速度在20秒左右。反應(yīng) 溫度選擇530℃。炭油循環(huán)比為11～12(重)。載熱體－焦粒為粒度40～1000μm，中間粒度400μm的石油焦。物料平衡對比如下：

表1現(xiàn)有靈活焦化技術(shù)物料平衡

表2采用提升管反應(yīng)器靈活焦化技術(shù)物料平衡

從物料平衡對比可以看出：本發(fā)明可有效減緩反應(yīng)器結(jié)焦速率；同時，提高液體產(chǎn)品收率。

由此可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用提升管式焦化反應(yīng)器，代替靈活焦化原有的大直徑反應(yīng)器，確實可以改善靈活焦化常見的流化狀況不佳、流化床明顯的晃動現(xiàn)象、反應(yīng)器結(jié)焦速率快等問題。還可有效控制反應(yīng)器內(nèi)焦粉藏量，提高液體產(chǎn)品收率。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍。