一種沉積含碳化合物的固體顆粒的處理方法技術

一種沉積含碳化合物的固體顆粒的處理方法，其特征在于該方法包括：由反應器產生的沉積含碳化合物的固體顆粒在氣化爐中與一種氣化劑在７００～９００℃接觸反應，使沉積的含碳化合物轉化率為６０～９０重量％，得到富含Ｈ２、ＣＯ的粗合成氣體和半再生固體顆粒，半再生固體顆粒在再生器中與含氧氣體接觸、燃燒得以完全再生，然后送入反應器循環使用，其中所說的氣化劑為水蒸氣和氧氣的混合氣體。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，更具體地說，是一種將 在重質油加工過程中形成的含碳化合物的固體顆粒用于氣化制合成氣或氫氣、并使固體顆 粒再生使用的方法。
技術介紹
隨著世界范圍原油性質重質化、劣質化程度加劇，同時市場對輕質、潔凈燃料油的 需求增加，環保要求日益嚴格，給煉油工業提出更高要求。重質油加工不外乎脫碳和加氫兩 類。脫碳工藝是重油加工的主要方法，主要包括重油催化裂化、溶劑脫浙青、焦化等。催化 裂化由于催化劑對原料要求較為嚴格，且對待生劑上積碳的合理應用有一定難度，尤其是 待生劑上焦炭含量高時尤其如此。焦化是一種重油熱加工方法，現在國外60%渣油采用這種方法，其缺點是液體產 品收率低。將催化裂化技術用于渣油熱分解的流化焦化技術，因粉焦硬且揮發分低，難以處 理，使其發展陷入停滯狀態。為了解決粉焦的問題，又發展了流化焦化和氣化聯合的靈活焦 化工藝方法，可大大減少焦炭產量并生產合成氣體，但由于用空氣和水蒸氣作為氣化劑，生 產的合成氣體中含有大量氮氣，使得其中有效氣體(H2+CO)含量較低，熱值也很低。另外，該 工藝以焦核為載炭顆粒，在焦化反應器、換熱器、氣化爐之間流動的固體顆粒為焦炭顆粒。 由于焦炭顆粒形狀不規則，且焦化反應器中易形成較大顆粒，所以焦炭出焦化反應器之前 需要高壓水打碎較大顆粒，這樣炭粒的粒度分布變化較大，使流態化難以維持穩定。煉油的加氫過程對于提高原油加工深度、改善產品質量、提高輕質油收率有重要 意義，但是加氫工藝需要大量的氫氣，原有煉油廠副產的氫量已不能滿足需求。現有技術還 提供了甲烷蒸汽重整制氫、重油制氫、煤氣化制氫等多種其他制氫方式，但這些方法生產氫 氣的成本較高，在整個加氫成本中占有相當大的比例，從而影響加氫過程的經濟效益，使得 氫氣來源問題一直困擾著煉油行業。因此，尋找煉油與制氫相結合的路線已為人們所關注。例如USP5362380公開了 一種催化裂化制氫方法，該方法是使待生催化劑首先在無氧的環境下與水蒸汽在537 649°C下反應足夠長的時間，以生成含有H2、C02、C0、CH4的氣體物流，同時使待生催化劑上的 碳含量降至0. 3 0. 8w% ；分離上述氣體物流和催化劑，氣體物流冷卻后進一步分離出含 有90 97v%氫氣的富氫物流。催化劑與含氧氣體接觸、再生，再生后的催化劑循環使用。 采用該方法制氫，水蒸汽與待生催化劑的接觸時間長、反應速率慢，不僅影響該方法的經濟 性，還會加速催化劑的水熱老化，使催化劑的活性和壽命受到影響，所以實用性很低。CN1400159A公開的一種利用催化裂化再生煙氣制氫的方法，主要包括以下步驟 (1).烴油原料與催化裂化催化劑接觸并反應；(2).分離反應油氣和積炭的催化劑，油氣送 入后續分離系統，積炭的催化劑經汽提后送至第一再生器；(3).在第一再生器中，積炭的 催化劑與含氧氣體在500 660°C、空床氣速0. 2 0. 8m/s的條件下接觸2 25秒后，再 生煙氣送至后續制氫過程；(4).分離來自步驟(3)的再生煙氣中的C0，使CO與水蒸汽進行3變換反應，并從所生成的氣體產品中分離氫氣；(5).來自步驟(3)的半再生催化劑進入第 二再生器，與含氧氣體接觸，并在常規的催化裂化再生條件下進行再生，再生后的催化劑返 回反應器循環使用。該方法不僅可使再生煙氣中的CO得到合理利用，還可使FCC裝置的熱 量過剩問題得到緩解。CN 1504404A提出了一種煉油與氣化相結合的工藝方法，該方法是使石油烴與焦 炭轉移劑在反應器內接觸、反應，分離的積炭焦炭轉移劑經汽提后送至氣化爐，在氣化爐 中，積炭的焦炭轉移劑與水蒸氣和含氧氣體在800 1100°C、0. 2 5. Om/s的條件下接觸 0. 5-25秒，以生產合成氣，同時使積炭的焦炭轉移劑得到再生，再生后的焦炭轉移劑返回反 應器中循環使用。在該方法中，積炭的焦炭轉移劑全部在氣化爐中再生，不適宜積碳含量高 的焦炭轉移劑再生，且高溫再生后的焦炭轉移劑需冷卻后方可返回反應器循環使用，能量 利用率低。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種有別于現有技術的沉積含碳化合物的固體顆粒的處理方法。本專利技術提供的沉積含碳化合物的固體顆粒的處理方法，其特征在于該方法包括 由反應器產生的沉積含碳化合物的固體顆粒在氣化爐中與一種氣化劑在700 900°C、空 床氣速0. 05 5. 0米/秒、接觸反應0. 5 30秒，使沉積的含碳化合物轉化率為60 90 重量％，得到富含H2、C0的粗合成氣體和半再生固體顆粒，半再生固體顆粒在再生器中與含 氧氣體接觸、燃燒得以完全再生，然后送入反應器循環使用，其中所說的氣化劑為水蒸氣和 氧氣的混合氣體。本專利技術提供的處理方法，具有下述特點1、所述的氣化過程在700 900°C下進行的，氣化溫度適中，對設備材質要求不 高，投資少；另外，該氣化溫度又高于常規催化裂化催化劑再生溫度，反應速度相對較快，所 生成的粗合成氣中C0+H2的含量將大于60體積％ (表1)，可以為后續制氫過程提供高品位 原料，是現有技術難以實現的。2、將固體顆粒上所沉積的含碳化合物在氣化爐中進行非完全氣化，控制碳轉化率 在60 90重量％之間，再將剩余的含碳化合物在再生器燃燒掉，可以降低氣化爐負荷、操 作靈活，而再生器溫度不超過80(TC，在燃燒過程中不會產生N0X，對環境友好。3、本專利技術提供的方法，可以針對含碳化合物含量在1 5重量％之間的固體顆粒， 適用于流化焦化、輕度催化裂化、加氫處理脫金屬等的熱載體/催化劑的再生過程，對煉廠 開辟新的煉化結合工藝提供一條可行之路。具體實施例方式本專利技術提供的方法中，所述的反應器可為流化焦化反應器或輕度催化裂化反應 器，二者的反應器類型及反應條件已為本領域技術人員所公知，這里不贅述。所述的固體顆粒可以是石英砂、高嶺土、酸洗白土、無定型硅鋁、半合成硅鋁、氧化 鋁、二氧化鈦、廢裂化催化劑中的一種或多種的混合物。為了便于流化系統的操作，所述固 體顆粒為經噴霧干燥成型的微球，平均粒徑50 100 u m,顆粒耐磨指數在0. 5 4. 0% IT1。所說的固體顆粒可含有含量不多于10重量％、優選2 8重量％的選自堿金屬、堿土金屬 和稀土金屬中一種或多種的混合物，例如Na或Ce。在反應器中，固體顆粒與重油接觸后，表 面沉積了 1 5重量％的含碳化合物，含碳化合物的主要元素組成為C、H、S、N，其中碳的含 量在86 96重量％。在固體顆粒上，所說的含碳化合物的分布可以是蛋殼型(包裹在固 體顆粒的外表面)或海綿型(沉積在固體顆粒的孔道內表面)或兩種分布形式并存。本專利技術提供的方法，所說的氣化劑中，水蒸汽和氧氣的摩爾比為(1 10) 1、優 選(2 6) 1。沉積含碳化合物的固體顆粒在氣化爐中與氣化劑接觸反應的優選條件為溫度 700-860°C，壓力100 500kPa、空床氣速0.2 2.0米/秒，反應時間為1 15秒，使沉積 的含碳化合物轉化率為75 85重量％。所述的氣化爐優選為流化床反應器，氣化爐的床層優選為氣固并流床層。本專利技術提供的處理方法中，沉積含碳化合物的固體顆粒經氣化后，得到的粗合成 氣體，富含H2、C0，還含有二氧化碳和少量甲烷和硫化氫，可以將上述粗合成氣體依次通過 換熱、除塵、變換單元、脫硫脫碳等單元成產本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種沉積含碳化合物的固體顆粒的處理方法，其特征在于該方法包括：　　由反應器產生的沉積含碳化合物的固體顆粒在氣化爐中與一種氣化劑在７００～９００℃、空床氣速０．０５～５．０米／秒、接觸反應０．５～３０秒，使沉積的含碳化合物轉化率為６０～９０重量％，得到富含Ｈ↓［２］、ＣＯ的粗合成氣體和半再生固體顆粒，半再生固體顆粒在再生器中與含氧氣體接觸、燃燒得以完全再生，然后送入反應器循環使用，其中所說的氣化劑為水蒸氣和氧氣的混合氣體。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：龍軍，汪燮卿，吳治國，王子軍，張久順，申海平，王衛平，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]