專利名稱：重質(zhì)油上流式減粘裂化工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重質(zhì)油熱裂解加工藝，屬于石油加工技術(shù)領(lǐng)域。
目前世界上已探明的原油貯量中重質(zhì)油占了很大的比例，在我國1986年到1990年間增產(chǎn)的2千萬噸原油中約有一半是重質(zhì)原油。由于重質(zhì)原油集輸技術(shù)復(fù)雜等原因，大部分重質(zhì)油將與其他原油混輸，相當(dāng)多的練油廠要混練重質(zhì)原油。重質(zhì)原油的粘度一般是102-105厘泊(50℃)，比重為0.934-1.000(60°F)。今后重油的比重、粘度還會(huì)進(jìn)一步增大，這給練油工業(yè)帶來了很大的困難。因此，對(duì)重油的減粘加工已得到廣泛重視。已公開的重油減粘工藝一般有三大類，加氫裂化，加催化劑裂化，熱裂解。不同的工藝有各自不同的特點(diǎn)，也有其不同的缺點(diǎn)，關(guān)于這方面的分析可以從CN 86102643B專利中找到詳細(xì)的說明。僅就熱裂解工藝而言，現(xiàn)有技術(shù)多采用下流式減粘裂化工藝，即原料油從反應(yīng)器頂部以單向流動(dòng)方式向下流動(dòng)，如上述的CN 86102643B專利和ZL 91106288.2專利。這兩個(gè)專利中，原料油從上往下流動(dòng)，同時(shí)又都于反應(yīng)器下部向器內(nèi)注過熱水蒸汽，蒸汽向上流動(dòng)，這樣很難避免原料油在下流過程中生成溝流及渦流，導(dǎo)致原料油在反應(yīng)器內(nèi)裂化不完全，使總轉(zhuǎn)化率下降，易產(chǎn)生結(jié)焦。CN 8610643B專利提出用篩板來解決上述問題，會(huì)產(chǎn)生一定的積極效果。為了改善渣油裂化的安全性，最大限度地避免油品在反應(yīng)器內(nèi)的返混現(xiàn)象，新的上流式減粘裂化工藝應(yīng)運(yùn)而生。將原料油從反應(yīng)器底部輸入反應(yīng)器，經(jīng)篩板保持紊流，裂解后油品從反應(yīng)器頂輸出進(jìn)行精餾。在這方面荷蘭的殼牌公司和美國的?？松咀鞒隽司薮蟮呐?，前者除上流式反應(yīng)器外，其他配套工藝及裝置多是采用常規(guī)的練油工藝，后者采用的雙室爐裂化使反應(yīng)單一在爐管內(nèi)進(jìn)行，很容易在爐管內(nèi)結(jié)焦，獲得的產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性、貯藏安全性都不很理想。
本發(fā)明的目的是提供一種重質(zhì)油上流式減粘裂化的新工藝，并提供一套安全經(jīng)濟(jì)的相關(guān)設(shè)備裝置。
本發(fā)明工藝分以下幾個(gè)步驟進(jìn)行。
1.重質(zhì)原料油經(jīng)加熱器1加熱至365℃±20℃輸入一常壓蒸餾塔2下部，其中的輕質(zhì)油氣向上流，至常壓塔上部進(jìn)行精餾，而渣油則從常壓塔的底部輸出，通過管線3b輸往減粘裂化加熱爐4。
2.在上述渣油進(jìn)入加熱爐4爐管前加注除鹽水，水溫不高于60℃為宜，注水量一般為0.5～2.5wot。采取這一措施的目的是，使低溫水在爐管內(nèi)受熱膨漲，以加大爐管內(nèi)介質(zhì)壓力，抑制爐管內(nèi)渣油汽化，破壞管壁液膜有規(guī)律有流動(dòng)，使渣油在爐管內(nèi)造成最大程度地返混流動(dòng)來沖刷管壁，防止管壁結(jié)焦和爐管縮徑。
3.加除鹽水后的渣油介質(zhì)在加熱爐爐管內(nèi)以高流速和高線速的方式流動(dòng)，目的是提高傳熱速度，降低管壁與介質(zhì)的溫差，本發(fā)明主張抑制這一溫差不大于45℃為好。為了保證這樣的溫差，可以控制冷油線速不小于1m/sec，一般情況下，可以控制冷油線速1.1-2.2M/sec。需要注意的是，為了保證上述溫差的穩(wěn)定性，保持爐管內(nèi)管壁受熱均勻十分重要，防止有“舔管”和“偏燒”現(xiàn)象發(fā)生。爐出口溫度是470-490℃。顯而易見在上述條件下，渣油在該加熱爐內(nèi)不僅被加熱到470-490℃出爐，同時(shí)在爐管內(nèi)的渣油不可避免地會(huì)發(fā)生部分裂解反應(yīng)，這對(duì)于下一步的上流式減粘裂化提高裂解完全性無異是十分有益的。
4.從上述加熱爐中輸出的介質(zhì)油控制溫度440±20℃輸入上流式減粘裂化反應(yīng)器，維持反應(yīng)器出入口溫差△T20-25℃。從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的角度出發(fā)，本發(fā)明采用的反應(yīng)器體積較傳統(tǒng)反應(yīng)器大為減少，以介質(zhì)在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間不大于30分鐘為宜。反應(yīng)器高徑比也有所提高以8-20為宜。反應(yīng)器內(nèi)壓力通常控制在0.6-0.8MPa。介質(zhì)從反應(yīng)器底部入口輸入，通過設(shè)于入口處的擋板阻止了介質(zhì)正面流入器內(nèi)，而是從擋板四周的間隙進(jìn)入器內(nèi)，這樣可以最大限度地沖刷入口處的器壁，以避免介質(zhì)流動(dòng)不暢的死角生焦。介質(zhì)以單向流動(dòng)方式向上流動(dòng)，經(jīng)反應(yīng)器內(nèi)所設(shè)的多孔篩板整流，形成紊流狀態(tài)。這樣可以降低反應(yīng)器內(nèi)的結(jié)焦率，減少器內(nèi)焦炭量，延長反應(yīng)器的開工時(shí)間。同時(shí)使介質(zhì)得到較為理想的裂解反應(yīng)。
5.上述裂解反應(yīng)生成物，一次性進(jìn)入低壓閃蒸塔。這一步驟改變了傳統(tǒng)的高壓閃蒸和低壓閃蒸的作法，可以減少一套閃蒸塔，即簡化了操作，又節(jié)省了動(dòng)力，人力和設(shè)備投資，本發(fā)明工藝設(shè)計(jì)閃蒸塔壓力0.06-0.1MPa，這一閃蒸過程實(shí)際上就是對(duì)裂解生成物進(jìn)行的一次性粗蒸餾，粗分離。分離出的油氣從塔頂輸出，渣油從塔底排出。需要說明的是，前一步驟中裂解生成物溫度較高430℃左右，直接進(jìn)入閃蒸塔有可能會(huì)繼續(xù)在塔內(nèi)進(jìn)行我們所不希望的反應(yīng)，為了防止這種情況的發(fā)生，可在裂解物進(jìn)塔前打急冷油控制溫度為410℃±5℃，這樣的溫度可以保證低壓蒸的正常進(jìn)行。急冷油可以選用冷渣油。
6.從上述閃蒸塔頂部輸出的油氣經(jīng)管線引入常壓塔2，與管線3a輸入常壓塔的原油輕質(zhì)油氣合流進(jìn)入精餾過程，最后分餾出裂解氣和汽油、柴油等不同規(guī)格的餾份油。這一步驟與傳統(tǒng)的工藝相比，節(jié)省了一套蒸餾分餾系統(tǒng)，節(jié)省了設(shè)備投資和操作費(fèi)用。
7.從閃蒸塔底部流出的殘?jiān)涂芍苯幼鞔笮痛鞍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃料油。為了盡量提高餾份油的提出率，前述塔底殘?jiān)?溫度410±5℃)可直接作減壓塔的進(jìn)料，進(jìn)一步進(jìn)行減壓精餾分餾，分餾產(chǎn)物除裂解氣外，就是不同型號(hào)的蠟油。減壓蒸餾塔塔底殘?jiān)歉缓瑸r青的膠質(zhì)流體，可作建筑之用。這一步驟與傳統(tǒng)工藝相比節(jié)省了一臺(tái)減壓預(yù)熱爐，節(jié)省了設(shè)備投資和操作費(fèi)用。
綜上所述，本發(fā)明的工藝特點(diǎn)是將原油的常壓蒸餾與上流式減粘裂化、減壓餾份油的蒸餾合理地聯(lián)合為一體，對(duì)所加工的重質(zhì)劣質(zhì)原油達(dá)到“吃干榨凈”提高餾份油收率之目的。與單一的常壓工藝相比，僅輕質(zhì)油收率即高出了15%-17%。本發(fā)明工藝中常壓蒸餾塔分餾出的汽油為自然調(diào)合油，汽油中辛烷值很高，加3-4%的MTBE可達(dá)70＃汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃料油的標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明工藝中所得的裂解氣經(jīng)簡易酸洗除硫后可直接作加熱爐1和4的燃料。同樣道理，所得產(chǎn)物汽油，柴油中的硫化物也可通過酸洗除硫后調(diào)配為成品油。
以上對(duì)本發(fā)明工藝的說明中不可避免地已對(duì)本發(fā)明的裝置作了一定的記述，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的裝置作進(jìn)一步的概括和補(bǔ)充。
本發(fā)明裝置有加熱爐1、常壓蒸餾塔2、加熱爐4、上流式反應(yīng)器5，低壓閃蒸塔6、減壓蒸餾塔7和依次將上述各設(shè)備相連通的管線3a-3e，此外，在加熱爐4前有向管線3b中加注除鹽水的管線3f，在低壓閃蒸塔前有向3d管線中注急冷油的管線3g，低壓閃蒸塔頂部油汽由3h管線引向常壓蒸餾塔2。在常壓蒸餾塔2和減壓蒸餾塔7上部均接有常規(guī)的回餾設(shè)備。當(dāng)然，在這一套裝置中，一些常規(guī)的控制閥、輸油泵是必不可少的，這些部件的使用可參照現(xiàn)有技術(shù)，在本發(fā)明圖1中，這些部件都用常規(guī)圖示予以標(biāo)出。
下面需要詳細(xì)說明的是本發(fā)明裝置中關(guān)鍵的一個(gè)設(shè)備，即上流式反應(yīng)器。它的全稱是重質(zhì)油上流式減粘裂化反應(yīng)器。與已有技術(shù)相比，它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)1.反應(yīng)器高徑比8-20，容積較小，介質(zhì)油在其間停留時(shí)間不超過30分鐘。
2.在介質(zhì)油入口處增設(shè)一擋板，擋板與反應(yīng)器器壁通過條柵型支腳連為一體，進(jìn)入反應(yīng)器的介質(zhì)只能從擋板四周空隙流入。擋板面積是反應(yīng)器截面積的0.3-0.4倍，擋板距入口間距離30-100mm。反應(yīng)器上部介質(zhì)出口處也可設(shè)同樣的擋板。
3.反應(yīng)器內(nèi)設(shè)橫向多孔篩板4-12塊，篩板與器壁間隙5-15mm。篩板中心開孔裝于一垂直豎立于上下兩擋板之間的管軸上，篩板等間距設(shè)置。篩板開孔率10-40%。
4.反應(yīng)器的兩端系法蘭式扣合于主體上，可方便地拆裝，器內(nèi)篩板可與管軸一起取出器外清理維修。
另外，本發(fā)明裝置中低壓閃蒸塔可以是一種上細(xì)下粗的直立式圓柱形結(jié)構(gòu)，上下兩部分的直徑比1∶1.5-1∶2，上下兩部分的高度比4∶5-4∶7。
其他各設(shè)備均參照已有技術(shù)。
以下是


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圖1是本發(fā)明工藝流程圖，其中，1.加熱爐，2.常壓蒸餾塔，2a-2c.回餾設(shè)備，3a-3h.管線，4.加熱爐，5.上流式反應(yīng)器，6.低壓閃蒸塔，7.減壓蒸餾塔，7a-7b.回餾設(shè)備，8.泵，9.抽真空設(shè)備，10.調(diào)節(jié)閥。
圖2是本發(fā)明上流式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖，其中，11.反應(yīng)器器壁，12.法蘭式接口，13.擋板，14.擋板固定支腳，15.入口，16.管軸，17a-17e.多孔篩板，18.篩板孔，19.出口。
圖3是本發(fā)明低壓閃蒸塔示意圖，其中，20.塔上部，21.塔下部，22.裂解物輸入口，23.油氣輸出口，24.渣油輸出口。
下面的例子用以說明本發(fā)明的工藝過程，所用裝置可參照附圖。在不偏離本發(fā)明范圍的條件下，還可以作出許多變化和修改。
實(shí)施例勝利油田重質(zhì)原油，比重為0.94-1.00(60°F)，粘度為102-105厘泊(50℃)，原油經(jīng)加熱爐1加熱至365℃，經(jīng)管線3a輸入常壓塔2，輕質(zhì)油氣上升，重質(zhì)油下落從塔底輸出，經(jīng)管線3b輸往加熱爐4，在入此爐之前，由管線3f向3b中重油注除鹽水(60℃)2%(wot)。冷油線速1.5M/sec，油出口溫度470℃。上述被加熱的介質(zhì)油經(jīng)管線3c輸往上流式反應(yīng)器5的底部，控制入口油的溫度450℃。介質(zhì)油在反應(yīng)器內(nèi)以紊流的方式單向從下往上流經(jīng)反應(yīng)器內(nèi)的篩板和器壁，進(jìn)行裂解反應(yīng)，介質(zhì)油在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間為20分鐘。裂解生成物從反應(yīng)器頂部輸出，由管線3d輸往閃蒸塔6的中部，為了降低裂解物的溫度，防止在閃蒸塔6內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)，通過管線3g向3d中注冷渣油，使裂解生成物溫度在405℃時(shí)進(jìn)閃蒸塔6，閃蒸塔內(nèi)壓力為0.08MPa。在閃蒸塔內(nèi)，輕質(zhì)油氣向塔上部流動(dòng)，從塔頂輸出，通過管線3h輸往常壓蒸餾塔中下部，與原油中第一次蒸餾的輕質(zhì)油合流進(jìn)入塔上部進(jìn)行精餾分餾，所得產(chǎn)物情況如下，塔頂排出的是裂解氣，含C1-C21.2%(Vol)，含C3-C41.8%(Vol);C5185℃餾出物是汽油，收率7.9%(Vol);180-300℃餾出物是輕柴油收率18%(Vol);230-350℃餾出物是重柴油，收率12%(Vol)。
上述低壓閃蒸塔底排出的是殘?jiān)涂芍苯幼鞔笮痛暗陌l(fā)動(dòng)機(jī)燃料油。也可將這部分油(410℃)經(jīng)管線3e直接輸入減壓蒸餾塔7中下部進(jìn)行減壓蒸餾，分餾產(chǎn)物塔頂是裂解氣，溫度在75±5℃以內(nèi)，一線抽出80-150℃一線蠟油，160-250℃為二線蠟油。減壓蒸餾塔底排出的是富含瀝青的膠質(zhì)流體殘?jiān)?br> 所用上流式減粘裂化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖2所示，高徑比為16，容積2.8m2，擋板是橫截面的1/3，擋板與入口距離40mm;篩板5塊，開孔率20%，篩板與器壁間隙8mm。
所用低壓閃蒸塔結(jié)構(gòu)如圖3所示，上下兩部的直徑比為1∶1.5，高度比為4∶6，總高度10m。其他設(shè)備均同已有技術(shù)。
本發(fā)明的效果在前面已有詳細(xì)的說明，在此總結(jié)一下，本發(fā)明工藝比傳統(tǒng)的常減壓蒸餾節(jié)省一套閃蒸塔、一套蒸餾分餾系統(tǒng)，和一臺(tái)減壓預(yù)熱爐，節(jié)省設(shè)備投資的同時(shí)節(jié)省了操作費(fèi)用，減少了場地占用。同時(shí)提高了餾份油的收率，延長了開工周期。
權(quán)利要求
1.重質(zhì)油上流式減粘裂化工藝，其特征在于，將重質(zhì)原油加熱到365±20℃，引入一常壓蒸餾塔中下部，原油中輕質(zhì)油汽化向上流動(dòng)進(jìn)入常壓塔上部，原油中重質(zhì)渣油從塔底輸出，輸往加熱爐4經(jīng)加熱爐爐前注除鹽水后的介質(zhì)油在此爐中被加熱至470-490℃出爐，輸往上流式減粘裂化反應(yīng)器的底部，控制介質(zhì)油在反應(yīng)器入口處溫度440±20℃，介質(zhì)油從下往上以紊流的方式單向流動(dòng)，維持出入口溫差△T20-25℃，介質(zhì)油在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行熱裂解；裂解生成物從反應(yīng)器頂部輸出，引入低壓閃蒸塔中下部，控制進(jìn)塔物溫度410±5℃，在較低的壓力下對(duì)裂解生成物進(jìn)行一次性閃蒸；閃蒸后輕質(zhì)油氣從塔頂輸出引入常壓蒸餾塔2的中下部，與第一次輸入該塔的原油中輕質(zhì)油合流進(jìn)入塔上部進(jìn)行蒸餾，分餾產(chǎn)物除裂解氣外，據(jù)餾分溫度從低到高依次是汽油，輕柴油，重柴油；閃蒸塔底部輸出的是殘?jiān)?，可直接作船舶發(fā)動(dòng)機(jī)燃料油。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，從低壓閃蒸塔塔底輸出的殘?jiān)椭苯幼鳒p壓蒸餾塔的進(jìn)料，進(jìn)一步減壓蒸餾，產(chǎn)物除裂解氣外，還有不同型號(hào)的蠟油。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述的爐前加注除鹽水的溫度不大于60℃，注水量0.5-2.5%(Wot)。
4.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述的加熱爐4中介質(zhì)油與管壁溫差不大于45℃。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，介質(zhì)油在上流式反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間不大于30分鐘。
6.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，低壓閃蒸塔內(nèi)壓力是0.06-0.1MPa。
7.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，通過向裂解物中加注冷渣油來控制閃蒸塔入口處裂解物溫度410±5℃。
8.用于權(quán)利要求1所述工藝的裝置，由加熱爐1、常壓蒸餾塔2、加熱爐4、上流式減粘裂化反應(yīng)器5、低壓閃蒸塔6、減壓蒸餾塔7及必要的管線和控制閥、泵等組成，其特征在于，管線3a-3e依次將上述設(shè)備作常規(guī)連通，管線3f向3b中加注除鹽水，管線3g向管線3d中注急冷油，管線3h從閃蒸塔6頂部引向常壓塔2中下部;所用上流式減粘裂化反應(yīng)器，在介質(zhì)油出入口處各設(shè)擋板一塊，在反應(yīng)器內(nèi)有多個(gè)多孔篩板橫向平行等間距設(shè)置。
9.如權(quán)利要求8所述裝置，其特征在于，所述上流式減粘裂化反應(yīng)器中篩板裝于一共用管軸上，管軸豎立于兩擋板之間。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述上流式減粘裂化反應(yīng)器，高徑比8-20，擋板面積是反應(yīng)器橫截面的0.3-0.4倍，距入口距離30-100mm;篩板4-12塊與反應(yīng)器器壁間隙5-15mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于石油加工技術(shù)領(lǐng)域。重質(zhì)原油經(jīng)預(yù)熱進(jìn)入常壓塔，塔底渣油引入加熱爐，爐前注除鹽水，出爐介質(zhì)油控溫440±20℃輸入上流式減粘裂化反應(yīng)器，器內(nèi)設(shè)多塊篩板并與器壁保持間隙，器內(nèi)壓力0.6—0.8MPa。裂解物控溫410℃±5℃輸入低壓閃蒸塔進(jìn)行一次性粗分離，塔頂油汽輸入常壓塔進(jìn)行精餾，分餾產(chǎn)物是裂解氣、汽油、柴油等；閃蒸塔底油可直接作船舶燃料，也可輸入低壓蒸餾塔提取蠟油。本發(fā)明餾份油收率高，設(shè)備投資少。
文檔編號(hào)F02B3/06GK1100746SQ9411042
公開日1995年3月29日 申請(qǐng)日期1994年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月24日
發(fā)明者楊華臣 申請(qǐng)人:楊華臣, 臨朐全力化工有限公司