专利名称：重质油上流式减粘裂化工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及重质油热裂解加工艺，属于石油加工技术领域。
目前世界上已探明的原油贮量中重质油占了很大的比例，在我国1986年到1990年间增产的2千万吨原油中约有一半是重质原油。由于重质原油集输技术复杂等原因，大部分重质油将与其他原油混输，相当多的练油厂要混练重质原油。重质原油的粘度一般是102-105厘泊(50℃)，比重为0.934-1.000(60°F)。今后重油的比重、粘度还会进一步增大，这给练油工业带来了很大的困难。因此，对重油的减粘加工已得到广泛重视。已公开的重油减粘工艺一般有三大类，加氢裂化，加催化剂裂化，热裂解。不同的工艺有各自不同的特点，也有其不同的缺点，关于这方面的分析可以从CN 86102643B专利中找到详细的说明。仅就热裂解工艺而言，现有技术多采用下流式减粘裂化工艺，即原料油从反应器顶部以单向流动方式向下流动，如上述的CN 86102643B专利和ZL 91106288.2专利。这两个专利中，原料油从上往下流动，同时又都于反应器下部向器内注过热水蒸汽，蒸汽向上流动，这样很难避免原料油在下流过程中生成沟流及涡流，导致原料油在反应器内裂化不完全，使总转化率下降，易产生结焦。CN 8610643B专利提出用筛板来解决上述问题，会产生一定的积极效果。为了改善渣油裂化的安全性，最大限度地避免油品在反应器内的返混现象，新的上流式减粘裂化工艺应运而生。将原料油从反应器底部输入反应器，经筛板保持紊流，裂解后油品从反应器顶输出进行精馏。在这方面荷兰的壳牌公司和美国的埃克森公司作出了巨大的努力，前者除上流式反应器外，其他配套工艺及装置多是采用常规的练油工艺，后者采用的双室炉裂化使反应单一在炉管内进行，很容易在炉管内结焦，获得的产品的热稳定性、贮藏安全性都不很理想。
本发明的目的是提供一种重质油上流式减粘裂化的新工艺，并提供一套安全经济的相关设备装置。
本发明工艺分以下几个步骤进行。
1.重质原料油经加热器1加热至365℃±20℃输入一常压蒸馏塔2下部，其中的轻质油气向上流，至常压塔上部进行精馏，而渣油则从常压塔的底部输出，通过管线3b输往减粘裂化加热炉4。
2.在上述渣油进入加热炉4炉管前加注除盐水，水温不高于60℃为宜，注水量一般为0.5～2.5wot。采取这一措施的目的是，使低温水在炉管内受热膨涨，以加大炉管内介质压力，抑制炉管内渣油汽化，破坏管壁液膜有规律有流动，使渣油在炉管内造成最大程度地返混流动来冲刷管壁，防止管壁结焦和炉管缩径。
3.加除盐水后的渣油介质在加热炉炉管内以高流速和高线速的方式流动，目的是提高传热速度，降低管壁与介质的温差，本发明主张抑制这一温差不大于45℃为好。为了保证这样的温差，可以控制冷油线速不小于1m/sec，一般情况下，可以控制冷油线速1.1-2.2M/sec。需要注意的是，为了保证上述温差的稳定性，保持炉管内管壁受热均匀十分重要，防止有“舔管”和“偏烧”现象发生。炉出口温度是470-490℃。显而易见在上述条件下，渣油在该加热炉内不仅被加热到470-490℃出炉，同时在炉管内的渣油不可避免地会发生部分裂解反应，这对于下一步的上流式减粘裂化提高裂解完全性无异是十分有益的。
4.从上述加热炉中输出的介质油控制温度440±20℃输入上流式减粘裂化反应器，维持反应器出入口温差△T20-25℃。从经济和技术的角度出发，本发明采用的反应器体积较传统反应器大为减少，以介质在反应器内停留时间不大于30分钟为宜。反应器高径比也有所提高以8-20为宜。反应器内压力通常控制在0.6-0.8MPa。介质从反应器底部入口输入，通过设于入口处的挡板阻止了介质正面流入器内，而是从挡板四周的间隙进入器内，这样可以最大限度地冲刷入口处的器壁，以避免介质流动不畅的死角生焦。介质以单向流动方式向上流动，经反应器内所设的多孔筛板整流，形成紊流状态。这样可以降低反应器内的结焦率，减少器内焦炭量，延长反应器的开工时间。同时使介质得到较为理想的裂解反应。
5.上述裂解反应生成物，一次性进入低压闪蒸塔。这一步骤改变了传统的高压闪蒸和低压闪蒸的作法，可以减少一套闪蒸塔，即简化了操作，又节省了动力，人力和设备投资，本发明工艺设计闪蒸塔压力0.06-0.1MPa，这一闪蒸过程实际上就是对裂解生成物进行的一次性粗蒸馏，粗分离。分离出的油气从塔顶输出，渣油从塔底排出。需要说明的是，前一步骤中裂解生成物温度较高430℃左右，直接进入闪蒸塔有可能会继续在塔内进行我们所不希望的反应，为了防止这种情况的发生，可在裂解物进塔前打急冷油控制温度为410℃±5℃，这样的温度可以保证低压蒸的正常进行。急冷油可以选用冷渣油。
6.从上述闪蒸塔顶部输出的油气经管线引入常压塔2，与管线3a输入常压塔的原油轻质油气合流进入精馏过程，最后分馏出裂解气和汽油、柴油等不同规格的馏份油。这一步骤与传统的工艺相比，节省了一套蒸馏分馏系统，节省了设备投资和操作费用。
7.从闪蒸塔底部流出的残渣油可直接作大型船舶发动机的燃料油。为了尽量提高馏份油的提出率，前述塔底残渣油(温度410±5℃)可直接作减压塔的进料，进一步进行减压精馏分馏，分馏产物除裂解气外，就是不同型号的蜡油。减压蒸馏塔塔底残渣是富含沥青的胶质流体，可作建筑之用。这一步骤与传统工艺相比节省了一台减压预热炉，节省了设备投资和操作费用。
综上所述，本发明的工艺特点是将原油的常压蒸馏与上流式减粘裂化、减压馏份油的蒸馏合理地联合为一体，对所加工的重质劣质原油达到“吃干榨净”提高馏份油收率之目的。与单一的常压工艺相比，仅轻质油收率即高出了15%-17%。本发明工艺中常压蒸馏塔分馏出的汽油为自然调合油，汽油中辛烷值很高，加3-4%的MTBE可达70＃汽车发动机燃料油的标准。本发明工艺中所得的裂解气经简易酸洗除硫后可直接作加热炉1和4的燃料。同样道理，所得产物汽油，柴油中的硫化物也可通过酸洗除硫后调配为成品油。
以上对本发明工艺的说明中不可避免地已对本发明的装置作了一定的记述，下面结合附图对本发明的装置作进一步的概括和补充。
本发明装置有加热炉1、常压蒸馏塔2、加热炉4、上流式反应器5，低压闪蒸塔6、减压蒸馏塔7和依次将上述各设备相连通的管线3a-3e，此外，在加热炉4前有向管线3b中加注除盐水的管线3f，在低压闪蒸塔前有向3d管线中注急冷油的管线3g，低压闪蒸塔顶部油汽由3h管线引向常压蒸馏塔2。在常压蒸馏塔2和减压蒸馏塔7上部均接有常规的回馏设备。当然，在这一套装置中，一些常规的控制阀、输油泵是必不可少的，这些部件的使用可参照现有技术，在本发明图1中，这些部件都用常规图示予以标出。
下面需要详细说明的是本发明装置中关键的一个设备，即上流式反应器。它的全称是重质油上流式减粘裂化反应器。与已有技术相比，它具有以下几个特点1.反应器高径比8-20，容积较小，介质油在其间停留时间不超过30分钟。
2.在介质油入口处增设一挡板，挡板与反应器器壁通过条栅型支脚连为一体，进入反应器的介质只能从挡板四周空隙流入。挡板面积是反应器截面积的0.3-0.4倍，挡板距入口间距离30-100mm。反应器上部介质出口处也可设同样的挡板。
3.反应器内设横向多孔筛板4-12块，筛板与器壁间隙5-15mm。筛板中心开孔装于一垂直竖立于上下两挡板之间的管轴上，筛板等间距设置。筛板开孔率10-40%。
4.反应器的两端系法兰式扣合于主体上，可方便地拆装，器内筛板可与管轴一起取出器外清理维修。
另外，本发明装置中低压闪蒸塔可以是一种上细下粗的直立式圆柱形结构，上下两部分的直径比1∶1.5-1∶2，上下两部分的高度比4∶5-4∶7。
其他各设备均参照已有技术。
以下是
。
图1是本发明工艺流程图，其中，1.加热炉，2.常压蒸馏塔，2a-2c.回馏设备，3a-3h.管线，4.加热炉，5.上流式反应器，6.低压闪蒸塔，7.减压蒸馏塔，7a-7b.回馏设备，8.泵，9.抽真空设备，10.调节阀。
图2是本发明上流式反应器结构示意图，其中，11.反应器器壁，12.法兰式接口，13.挡板，14.挡板固定支脚，15.入口，16.管轴，17a-17e.多孔筛板，18.筛板孔，19.出口。
图3是本发明低压闪蒸塔示意图，其中，20.塔上部，21.塔下部，22.裂解物输入口，23.油气输出口，24.渣油输出口。
下面的例子用以说明本发明的工艺过程，所用装置可参照附图。在不偏离本发明范围的条件下，还可以作出许多变化和修改。
实施例胜利油田重质原油，比重为0.94-1.00(60°F)，粘度为102-105厘泊(50℃)，原油经加热炉1加热至365℃，经管线3a输入常压塔2，轻质油气上升，重质油下落从塔底输出，经管线3b输往加热炉4，在入此炉之前，由管线3f向3b中重油注除盐水(60℃)2%(wot)。冷油线速1.5M/sec，油出口温度470℃。上述被加热的介质油经管线3c输往上流式反应器5的底部，控制入口油的温度450℃。介质油在反应器内以紊流的方式单向从下往上流经反应器内的筛板和器壁，进行裂解反应，介质油在反应器内停留时间为20分钟。裂解生成物从反应器顶部输出，由管线3d输往闪蒸塔6的中部，为了降低裂解物的温度，防止在闪蒸塔6内继续反应，通过管线3g向3d中注冷渣油，使裂解生成物温度在405℃时进闪蒸塔6，闪蒸塔内压力为0.08MPa。在闪蒸塔内，轻质油气向塔上部流动，从塔顶输出，通过管线3h输往常压蒸馏塔中下部，与原油中第一次蒸馏的轻质油合流进入塔上部进行精馏分馏，所得产物情况如下，塔顶排出的是裂解气，含C1-C21.2%(Vol)，含C3-C41.8%(Vol);C5185℃馏出物是汽油，收率7.9%(Vol);180-300℃馏出物是轻柴油收率18%(Vol);230-350℃馏出物是重柴油，收率12%(Vol)。
上述低压闪蒸塔底排出的是残渣油可直接作大型船舶的发动机燃料油。也可将这部分油(410℃)经管线3e直接输入减压蒸馏塔7中下部进行减压蒸馏，分馏产物塔顶是裂解气，温度在75±5℃以内，一线抽出80-150℃一线蜡油，160-250℃为二线蜡油。减压蒸馏塔底排出的是富含沥青的胶质流体残渣。
所用上流式减粘裂化反应器结构如图2所示，高径比为16，容积2.8m2，挡板是横截面的1/3，挡板与入口距离40mm;筛板5块，开孔率20%，筛板与器壁间隙8mm。
所用低压闪蒸塔结构如图3所示，上下两部的直径比为1∶1.5，高度比为4∶6，总高度10m。其他设备均同已有技术。
本发明的效果在前面已有详细的说明，在此总结一下，本发明工艺比传统的常减压蒸馏节省一套闪蒸塔、一套蒸馏分馏系统，和一台减压预热炉，节省设备投资的同时节省了操作费用，减少了场地占用。同时提高了馏份油的收率，延长了开工周期。
权利要求
1.重质油上流式减粘裂化工艺，其特征在于，将重质原油加热到365±20℃，引入一常压蒸馏塔中下部，原油中轻质油汽化向上流动进入常压塔上部，原油中重质渣油从塔底输出，输往加热炉4经加热炉炉前注除盐水后的介质油在此炉中被加热至470-490℃出炉，输往上流式减粘裂化反应器的底部，控制介质油在反应器入口处温度440±20℃，介质油从下往上以紊流的方式单向流动，维持出入口温差△T20-25℃，介质油在反应器内进行热裂解；裂解生成物从反应器顶部输出，引入低压闪蒸塔中下部，控制进塔物温度410±5℃，在较低的压力下对裂解生成物进行一次性闪蒸；闪蒸后轻质油气从塔顶输出引入常压蒸馏塔2的中下部，与第一次输入该塔的原油中轻质油合流进入塔上部进行蒸馏，分馏产物除裂解气外，据馏分温度从低到高依次是汽油，轻柴油，重柴油；闪蒸塔底部输出的是残渣油，可直接作船舶发动机燃料油。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，从低压闪蒸塔塔底输出的残渣油直接作减压蒸馏塔的进料，进一步减压蒸馏，产物除裂解气外，还有不同型号的蜡油。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的炉前加注除盐水的温度不大于60℃，注水量0.5-2.5%(Wot)。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的加热炉4中介质油与管壁温差不大于45℃。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，介质油在上流式反应器内停留时间不大于30分钟。
6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，低压闪蒸塔内压力是0.06-0.1MPa。
7.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，通过向裂解物中加注冷渣油来控制闪蒸塔入口处裂解物温度410±5℃。
8.用于权利要求1所述工艺的装置，由加热炉1、常压蒸馏塔2、加热炉4、上流式减粘裂化反应器5、低压闪蒸塔6、减压蒸馏塔7及必要的管线和控制阀、泵等组成，其特征在于，管线3a-3e依次将上述设备作常规连通，管线3f向3b中加注除盐水，管线3g向管线3d中注急冷油，管线3h从闪蒸塔6顶部引向常压塔2中下部;所用上流式减粘裂化反应器，在介质油出入口处各设挡板一块，在反应器内有多个多孔筛板横向平行等间距设置。
9.如权利要求8所述装置，其特征在于，所述上流式减粘裂化反应器中筛板装于一共用管轴上，管轴竖立于两挡板之间。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述上流式减粘裂化反应器，高径比8-20，挡板面积是反应器横截面的0.3-0.4倍，距入口距离30-100mm;筛板4-12块与反应器器壁间隙5-15mm。
全文摘要
本发明属于石油加工技术领域。重质原油经预热进入常压塔，塔底渣油引入加热炉，炉前注除盐水，出炉介质油控温440±20℃输入上流式减粘裂化反应器，器内设多块筛板并与器壁保持间隙，器内压力0.6—0.8MPa。裂解物控温410℃±5℃输入低压闪蒸塔进行一次性粗分离，塔顶油汽输入常压塔进行精馏，分馏产物是裂解气、汽油、柴油等；闪蒸塔底油可直接作船舶燃料，也可输入低压蒸馏塔提取蜡油。本发明馏份油收率高，设备投资少。
文档编号F02B3/06GK1100746SQ9411042
公开日1995年3月29日 申请日期1994年1月24日 优先权日1994年1月24日
发明者杨华臣 申请人:杨华臣, 临朐全力化工有限公司