專利名稱：瀝青渣油的閃蒸工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的一般領域涉及瀝青渣油的高溫短接觸時間的加工。更具體地，本 發(fā)明是一種從渣油中除去瀝青物質的閃蒸加工方法。
背景技術：
最近的一篇綜述[Hulet (2005)]探討了過去二十五年中開發(fā)的短停留時間 裂解工藝的主要特點和配置布局。這篇文章扼要地總結了短停留時間工藝的允 諾、主要特點和面臨的挑戰(zhàn)"對短停留時間裂解工藝存在強烈的經(jīng)濟動機。 這種工藝不僅提高了有更高價值的液體和氣體產物的產率，而且更加緊湊的設 計也降低了投資費用。為了防止二次裂解以及能夠使進料最大程度地裂解，仔 細地控制氣體的停留時間是非常關鍵的。進料與熱源的迅速又充分的混合不僅 產生均勻的分散，還是設計上需要考慮的關鍵問題。最后，從熱平衡角度來看, 還必須認真研究迅速完全的分離；它也有助于控制產物的停留時間和避免發(fā)生 二次裂解。"
這些深入的洞察建議短停留時間裂解工藝應該快速加熱進料，迅速分離產 物以控制所有產物的停留時間，快速冷卻反應產物以避免二次裂解，以及充分 利用熱能提高產能。最成功的短停留時間工藝過程滿足所有這些標準。但是，沒 有一個處理瀝青渣油的工藝能完全滿足這些標準。瀝青渣油中標準沸點超過 524。C的物質的濃度很高(典型地，高于25重量％)，標準沸點超過524。C的物質 的庚烷不溶物濃度超過25重量％。完全符合這些判斷標準的瀝青渣油是效率更 高的脫瀝青，熱裂解和加氫裂解過程的目標。
流化催化裂化(FCC)無疑是最常見的和工業(yè)上最成功的短停留時間裂解工 藝。典型地，F(xiàn)CC工藝使柴油沸程的烴進料在一短停留時間的夾帶流提升管反 應器中與熱的催化劑顆粒密切接觸，生成價值更高的裂解產物，尤其是汽油和 烯烴類，以及不那么所希望的干氣和焦炭副產物。FCC工藝的開發(fā)者們已經(jīng)采 用改進的噴料嘴設計來提高進料加熱速度。FCC噴料嘴改進了碳質進料與熱的 再生催化劑之間的最初接觸的均勻性，這提高了進料加熱速度，降低了不那么所希望的干氣和焦炭副產物的產率。例如，美國專利第6，387，247號總結利用進 料噴嘴的改進以提高進料加熱速度和改善FCC反應器的整體性能的長期努力。
FCC工藝的開發(fā)者們也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了控制停留時間的途徑。例如，美國專利 第6,979,360號揭示了在一 FCC反應器中實施短接觸時間烴轉化的方法，采用 了氣體與FCC反應器固體產物的迅速慣性分離。美國專利第6,610,900號通過 采用分段的FCC提升管反應器和段間產物清除而擴展了該概念。美國專利第 5,762,882號揭示了通過汽化從用過的催化劑中除去反應產物的方法。用餾出物 進料時，副產物焦炭的產量大致與FCC工藝過程需要的熱量平衡。瀝青渣較高 的FCC進料中使焦炭產率較高，這對工藝性能有很大的負面影響。美國專利第 4,415,438號揭示了釆用熱穩(wěn)定的催化劑和高的催化劑再生溫度來提高重質油 進料的加熱速度并降低焦炭產率。美國專利第5，271，826號通過提高再生的催 化劑與進料的比例來實現(xiàn)提高的提升管初始溫度，然后加入急冷液體來調節(jié)提 升管溫度，得到了類似結果。加拿大專利第2,369,288號揭示了渣油進料與惰性 固體在FCC反應器型的短接觸時間反應器中熱裂解以解決催化劑失活難題，但 也導致了較差的產物產率分布，包括焦炭產量超過了工藝的熱量需求。美國專 利申請公開第2006/0042999號揭示了 FCC重質油進料脫瀝青以降低催化劑因 進料中存在的金屬和焦炭前體引起的失活速率。美國專利第6,171,471號揭示 了渣油FCC進料的適度加氫裂解和脫瀝青的結合以降低由于進料中存在的金 屬和焦炭前體引起的催化劑失活的速率。盡管有這些努力來降低用渣瀝青作進 料的FCC工藝的焦炭產率，焦炭的產量還是遠遠超過對再生的催化劑或惰性固 體預熱所需要的量。
結果，采用類似的原理成功地開發(fā)了短接觸時間流化焦化工藝，該工藝使 瀝青渣油轉化成餾出液的轉化率最大化。典型地，流化焦化工藝包括焦炭顆粒 的部分燃燒，通過與熱焦粒的流化床密切接觸快速加熱渣油進料，通過旋風分 離器將夾帶的副產物焦炭與氣相產物快速分離，以及急冷系統(tǒng)將氣相產物迅速 冷卻以使二次熱解降低至最低程度。美國專利第2,881,130號揭示了渣油進料
的霧化和分布以防止流化焦床的沉陷和提高渣油進料的加熱速度。流化焦化工 藝的開發(fā)者們也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了控制停留時間的途徑。例如，美國專利第4,816,136 號揭示了進料順序在提升管反應器然后在操作溫度較低的流化焦床中與較高 溫度的焦粒接觸以提高餾出物產率。美國專利第5,658,455號描述了一種用于 短氣相停留時間反應器的方法，它能將二次熱裂解反應降低到最低程度。美國
5專利第4,497,705號揭示了對再循環(huán)重質油進行溶劑精制，選擇地去除碳質較 少的物質的方法，它降低了這些有價值產物的不希望的二次裂解。美國專利第 4,587,010號揭示了在進行再生之前通過部分氧化將有價值的產物從焦炭中解 提出來的方法。流化焦化與FCC過程有不少共同的特點，對于處理碳質渣油進 料來說有好些優(yōu)點。流化焦化工藝排除了催化劑快速失活的難題，也不需要燒 掉像FCC處理瀝青渣油時產生的相當大數(shù)量的焦炭。由于流化焦化和FCC工 藝都要求所有的液體產物是通過蒸發(fā)產生，對于未轉化的瀝青渣油，這二種工 藝都不能在短停留時間下運作。
美國專利第3,393,133號揭示了高溫短停留時間蒸餾方法，該方法能使餾 出液產率最高，使渣油因熱裂解反應造成的降解最小。然而，溶劑萃取 [Altgdt(1994)]是一種優(yōu)選的方法，以制取具有高得多的等效標準沸點的渣油 餾份，而且基板上沒有熱裂化降解。已經(jīng)成功地開發(fā)出溶劑精制工藝，例如美 國專利第4,810,367號連續(xù)地從瀝青渣油進料中產出脫瀝青油、樹脂和瀝青物 料。這些過程需要許多個簡單又可靠的單元操作來使渣油與溶劑接觸和分離。 此外，溶劑與渣油的分離步驟需要大量的蒸汽加熱。因此，該工藝技術在煉油 廠特別有用，在煉油廠，所需要的溶劑、蒸汽和維修的基礎設施都容易得到。 美國專利第6,357,526號揭示了一種溶劑抽提現(xiàn)場提質裝置的方法來制取脫瀝 青油合成粗產物，以及一種瀝青燃料來產生用于瀝青提取的蒸汽。對于這種間 接的應用，閃蒸脫瀝青工藝具有許多潛在的理想的特征。溫度非常高，接觸時 間非常短的閃蒸單元操作有可能在緊湊單一的單元操作中制取脫瀝青油和瀝 青物流而毋須溶劑。輸入的熱能可用來分離脫瀝青油和瀝青產物，產生用于瀝 青提取的蒸汽，產生熱瀝青物流，該物流不需要再加熱或造粒就能被燒掉。遺 憾的是，早期的工藝未提供任何方法能加熱瀝青進料，分離脫瀝青油與瀝青質 產物，足夠迅速地冷卻分離的脫瀝青油和瀝青質產物以避免脫瀝青油產物的過 度熱裂解和降解。
渣油加氫裂化是最常設的將瀝青材料轉化成碳質較少的材料，并且降低在 未轉化的瀝青物質中金屬和焦炭前體濃度的方法。美國專利第2,987,465號首 次介紹了沸騰床加氫裂化反應器的概念。沸騰床氫化反應器利用碳質瀝青渣油 和氫氣進料的向上流動，與加氫處理催化劑顆?；驃A帶的膠態(tài)加氫處理催化劑 的膨脹床接觸。膨脹床加氫處理催化劑床層要遠比原來的固定床催化劑床層設 計不容易被堵塞。美國專利第5,164,075號揭示了制取膠體重質油催化劑的方法，該催化劑對瀝青物質的加氫特別有效。美國專利第6,511,937號揭示了回收和再循環(huán)膠體重質油加氫裂化催化劑的方法。所有這些渣油加氫裂化工藝都同時對渣油進行加氫和熱裂解。美國專利第4,427,535號確定了該方法的一個基本限度。熱裂解反應的活化能高于加氫反應的活化能。加氫反應延遲了產生焦炭前體并最終產生焦炭的聚合反應。因此，渣油加氫裂化器必須在比FCC或流化焦化裝置低得多的溫度下操作以維持可操作性。美國專利申請公開第2005241993號揭示了采用膠體硫化鉬催化劑來提高加氫反應速度，尤其是瀝青物質的加氫反應速度。這個創(chuàng)新提高了瀝青物質加氫反應的速度，而且使可操作的溫度放到最大，但它并未改變該加氫裂化器操作溫度限度的基本特性。供氫體稀釋裂化工藝基本上消除了該溫度限制，它通過對環(huán)烷基餾出物中溫加氫
產生供氫體溶劑，然后，在該供氫體溶劑存在下對渣油進行熱裂解，大大降低了焦炭前體生成的速度。美國專利第4,698,147號揭示了在提高供氫體稀釋裂化過程的溫度的同時減少接觸時間，單調提高渣油轉化成餾出液的最大轉化率。美國專利第4,002,556號揭示了高溫和短接觸時間供氫體稀釋裂化工藝大大地減少了為維持可操作性所需要的氫氣消耗量。這些高溫和短接觸時間的益處看來只是受制于實際的進料加熱速度和產物的冷卻速度的限制。供氫體稀釋裂化工藝要求有足夠高的壓力以使供氫體溶劑在高的熱裂化反應溫度下保持液相的狀態(tài)。
這些工藝過程中沒有一個能實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法能在高溫短接觸過程中制取液體瀝青產物的潛在優(yōu)越性。

發(fā)明內容
本發(fā)明是一種改善瀝青渣油質量的閃蒸方法，該方法利用燃燒氣體射流將渣油進料迅速霧化和加熱，采用慣性裝置將氣態(tài)和液態(tài)的反應物迅速分離，以及急冷物流將氣態(tài)輕質油產物和液態(tài)重質油產物迅速冷卻。
燃燒氣體經(jīng)過一漸縮-漸擴型噴嘴，也稱為de Laval型噴嘴發(fā)生膨脹而產生燃燒氣體射流。反應物在425。C以上的停留時間少于400毫秒，優(yōu)選少于IOO毫秒，最好少于50毫秒。由于瀝青碳質物質，即庚烷不溶物對于常規(guī)的煉油廠單元操作而言是最令人頭痛的物質，所以本發(fā)明注重瀝青物質的去除。從渣油中去除瀝青碳質物質可以通過將反應物在蒸發(fā)所需的最短停留時間內加熱至將庚垸可溶物蒸發(fā)的最低溫度，產生因熱裂解引起的降解程度最低的脫瀝青油
7和瀝青重質油產物。通過提高反應物溫度，同時又將425。C以上的實際停留時 間保持在最短可以顯著降低瀝青重質油產物的產率，使氣體和輕餾出液的得率 最低。瀝青重質油的產率還可以通過渣油進料的部分加氫，以及在更高的反應 物溫度下操作，同時又將425。C以上的實際停留時間保持在最短的條件下操作 來進一步地降低。
在本發(fā)明的一個實施例中，披露了一種改善瀝青渣油質量的方法，該方法 包括
a) 利用燃燒氣體在通過漸縮-漸擴形噴嘴時的膨脹產生燃燒氣體射流;
b) 使該燃燒氣體射流與瀝青渣油進料密切接觸；
c) 將通過該瀝青渣油與該燃燒氣體射流接觸所形成的氣相與液相產 物分離；
d) 將該氣相產物與液相產物冷卻，分別形成輕質油與重質油產物。 本發(fā)明方法的操作方式是將瀝青渣油加到所述燃燒氣體射流之前預熱到
約100°C至約425°C的溫度范圍。
氣相和液相產物被冷卻至低于400°C的溫度。 該瀝青渣油的表觀粘度一般低于IOOO厘泊(cP)。
該方法還提供對包括碳質渣油的部分加氫的預處理。該加氫可以在沸騰床 或固定床加氫處理反應器中，在催化劑存在下進行，所述催化劑選自擔載在活 性氧化鋁載體上的鉬酸鈷和鉬酸鎳。該催化劑也可以是一種膠體的加氫處理催 化劑，例如膠體硫化鉬類型的催化劑。
在渣油進料中氫的加入量為每桶渣油進料約100至約1500標準立方英尺 氫氣，優(yōu)選每桶渣油進料加入約150至約IOOO標準立方英尺氫氣。
通過使一種氧化劑與一種燃料反應產生燃燒氣體，燃料選自一氧化碳，氫 氣，氣態(tài)烴類和它們的混合物，氧化劑選自空氣，富氧空氣和基本上的純氧。蒸 汽也可用來控制燃燒溫度，阻止焦炭的生成，以及簡化產物回收系統(tǒng)。
典型地，燃燒氣體的溫度為約1250至約2000°C，壓力為約2至40巴。
漸縮-漸擴噴嘴可以是軸對稱的，碳質渣油可以從氣體射流的外圍與氣體 射流接觸。燃燒氣體射流也可以由一個圓錐形的漸縮-漸擴噴嘴來形成。渣油可 以沿著該圓錐形的漸縮-漸擴噴嘴的軸向與氣體射流接觸。
在本發(fā)明的方法中，慣性裝置可以是一個旋風分離器。反應物在425。C以 上的停留時間小于400毫秒。可以采用液體餾出物急冷劑來快速冷卻氣相和液相的反應物。在某個實例中，將液體餾出液急冷劑霧化?？梢圆捎么祾邭怏w使 在重質油產物中餾出液急冷劑的損失減少到最低程度，該吹掃氣體優(yōu)選蒸汽。


圖1為依照本發(fā)明的方法的瀝青渣油閃蒸工藝過程的示意圖。
圖2為霧化加熱噴嘴圖。 圖3為慣性氣-液分離裝置圖。
具體實施例方式
借助于這些附圖來描述處理瀝青渣油的閃蒸處理方法。圖l中，瀝青渣油 進料1典型地含有25重量％以上的標準沸點高于975°F (524。C)的物質，更優(yōu)選 50重量％以上，最好是75重量％以上。渣油進料典型地具有5-40重量％的蘭氏 殘?zhí)?Ramsbottom carbon)和庚垸不溶物。含碳較多的進料典型地表現(xiàn)出較高 的蘭氏殘?zhí)贾岛透椴蝗芪镏怠５湫偷脑瓦M料來源包括石油的常壓渣油或減 壓渣油，油砂，瀝青，焦油砂，煤焦油，熱解焦油或頁巖油。渣油進料l在進入 霧化-加熱噴嘴2之前也可以被部分加氫。可選的渣油進料加氫步驟的氫氣消耗 量通常為每桶石油100-1500標準立方英尺(SCF/bbl)或每立方米95-285克摩 爾，較優(yōu)選的為150-1000 SCF/bbl，最好為200-700 SCF/bbl?？蛇x的加氫步驟優(yōu) 選在沸騰床或固定床加氫處理反應器中進行，采用常規(guī)的擔載在活性氧化鋁載 體上的鉬酸鈷和鉬酸鎳加氫處理催化劑和/或膠體加氫催化劑系統(tǒng)，優(yōu)選硫化 鉬膠體催化劑。
經(jīng)加氫處理過或未處理過的渣油進料1在進料到霧化-加熱噴嘴之前通常 預熱至100-425°C的溫度范圍，更優(yōu)選地200-400°C，最好300-375°C的溫度范 圍。在進料溫度下，渣油進料的表觀粘度優(yōu)選低于1000厘泊(cP)或1Pa，s，更 優(yōu)選地，低于100 cP,最好是低于10cP。霧化-加熱噴嘴2利用燃燒氣體射流3 將渣油進料1迅速霧化和加熱，產生反應物流6。通過燃燒氣體4經(jīng)過漸縮-漸 擴噴管5的膨脹形成燃燒氣體射流3?？梢杂脴藴实姆椒?Green- 1999)來設 計該漸縮-漸擴噴嘴5以獲得理想的燃燒氣體射流3的動能含量和熱能含量。在 一隔熱9的燃燒室10里使燃料7和氧化劑8燃燒產生燃燒氣體4。燃料7可以 是一氧化碳，氫氣，固體碳質燃料，液態(tài)烴類，氣態(tài)烴類，或者它們的混合物。 優(yōu)選氣態(tài)和液態(tài)的燃料。煤，焦炭，石油焦是固體碳質燃料的例子。氧化劑可以是空氣，富氧空氣，或用蒸汽稀釋的基本上的純氧?；旧系募冄醯难鯘舛?br> 優(yōu)選高于0.7摩爾分數(shù)(g卩，氬和氮的摩爾分數(shù)小于0.3),更優(yōu)選地，高于0.S5 摩爾分數(shù)，最好高于0.9摩爾分數(shù)。當工藝的目標是使顯著部分的反應物流6 氣化，而又使熱裂化降解程度最低時，則空氣是優(yōu)選的氧化劑。如果工藝的目 標是使反應物流6氣化和熱裂解，則經(jīng)蒸汽稀釋的基本上純的氧是優(yōu)選的氧化 劑8。
釆用適當?shù)某Ｒ?guī)燃燒器11來混合和點燃燃料7與氧化劑8。調節(jié)氧化劑8 的流速，使該流速為將燃料7轉化成C02, H20， H2S和N2的理論所需值的 0.9-1.05倍，更理想的是0.95-1倍。調整燃料7和氧化劑8的性質，使燃燒氣體 4的溫度達到1000-2500°C，更優(yōu)選地，達到1250-2000°C,最好達到 1500-1750。C。燃燒氣體4的壓力優(yōu)選為反應物流6的壓力的2-20倍，更優(yōu)選地, 3-15倍。燃燒室IO的容積要足以使燃燒反應，通常在約l秒鐘內基本完成。
如圖2所示，霧化-加熱噴嘴2優(yōu)選地具有圓錐形的漸縮-漸擴噴嘴5,如圖 所示，渣油進料、l沿著圓錐形漸縮-漸擴噴嘴5的軸向進入。該漸縮-漸擴噴嘴 也可以是一種常規(guī)的軸對稱漸縮-漸擴噴管，渣油進料經(jīng)過其周圍進入?？梢圆?用漸縮-漸擴噴嘴陣列。優(yōu)選的圓錐形的漸縮-漸擴噴嘴5可以在內霧化-加熱 噴嘴體12與外霧化-加熱噴嘴體13之間方便地形成。內霧化-加熱噴嘴體12與 外霧化-加熱噴嘴體13的溫度都由噴嘴冷卻劑流15來控制。噴嘴冷卻劑流15 可以是例如液相的冷卻劑，水或者例如DowthermA熱載體。噴嘴冷卻劑流15 可以有利地含有液相和氣相以改善溫度控制，提高內和外霧化-加熱噴嘴體的 尺寸穩(wěn)定性，因而也提高了圓錐形漸縮-漸擴噴嘴5的尺寸穩(wěn)定性。兩相冷卻劑 壓力優(yōu)選設定為保持冷卻劑的溫度在100-350。C的范圍，更優(yōu)選地，在 200-300。C的范圍內。噴嘴冷卻劑15在環(huán)形冷卻劑進料通道16和冷卻劑返回 通道17中與霧化-加熱噴嘴的內體12和外體13密切接觸。進料通道16和返回 通道17可有利地設置以螺旋擋板，以提高冷卻劑的速度和確保冷卻劑流的均 勻分布。
燃燒氣體4通過氣體進料孔19進入霧化-加熱噴嘴2，并通過環(huán)形集管20 分配至環(huán)形漸縮-漸擴噴嘴5的進口處。燃燒氣體4通過圓錐形漸縮-漸擴噴嘴5 加速，產生燃燒氣體射流3。燃燒氣體射流3與渣油進料1之間的角度21優(yōu)選 為30-75°,更優(yōu)選為45-60°。調整燃燒氣體射流3與渣油進料1的流速比例， 對反應物流6獲得為500-850°C的絕熱溫度。導管22將霧化-加熱噴嘴2與慣
10性氣-液分離裝置23連接起來。優(yōu)選的慣性分離裝置23是具有幾個附加特征的
旋風分離器。確定旋風分離器的設計參數(shù)和評估旋風分離器的分離性能，以及 作為旋風分離器的操作條件和設計相關的變量的停留時間的方法是容易得到
的(Green- 1999)?？梢圆捎萌菀椎玫降臒崃呀鈩恿W模型(Gray - 2004)來評 估與操作條件相關的熱降解程度。
如圖3中進一步的描述，慣性裝置進料24經(jīng)過一矩形導管26切向進入慣 性裝置23的圓筒形段25。蒸氣組分27遵循螺旋流動方式至蒸氣排出圓筒28。 蒸氣組分27通過與急冷劑液流29密切接觸被迅速冷卻至低于400°C,更好的 是低于300。C的溫度，形成氣相產物流30。用常規(guī)的噴霧嘴30來增加急冷劑 液的界面面積，并且將急冷劑液的小液滴分散在圓筒形蒸氣排出導管28的截 面上。霧化器可以用急冷劑液流29作為移動流體或蒸氣移動流體。蒸氣或汽 化的急冷物流29是常規(guī)的蒸氣移動流體。餾出液急冷劑液流29的標準沸點優(yōu) 選比輕質油31的操作溫度低25-150°C,更好的是比輕質油31的操作溫度低 50-100oC。
物流24中的液體組分以螺旋流動方式向下流經(jīng)圓筒段25和錐形段32至 重質油排出口 33。錐形段32利用慣性力對重質油加速至重質油排出口 33的導 管，并且在重質油排出口 33的導管入口處增加了重質油膜的厚度。錐形段32 典型地采用一直線錐形，其底部半徑與頂部半徑之差大致等于重質油排出口 33 導管的寬度40。
采用一冷卻夾套35將圓筒段25和錐形段32的器壁溫度冷卻至400-200°C 是有利的，更好的是冷卻至350-250。C。從過程中獲得的烴物流或者導熱流體， 例如，Dowtherm A,可以方便的被用作旋風分離器夾套冷卻劑34。夾套冷卻劑 優(yōu)選沸程窄的烴類混合物，其泡點大致等于在合適的夾套操作壓力下理想的器 壁溫度，以改善圓筒段25和錐形段32的溫度控制。冷卻劑返回流36中的烴 類蒸氣可以被冷凝下來，產生蒸汽以及使夾套冷卻劑進料流34再生?？梢詫s 出液急冷劑液39加到旋風分離器23的圓筒段25或錐形段32或重質油排出導 管33中(如圖3所示)，以加速冷卻旋風分離器進料24的液體部分是有利的。 可以有利地把吹掃氣體37加到旋風分離器的錐形段32 (如圖3所示)來清掃旋 風分離器進料24的蒸氣組分，以使在旋風分離器的圓筒段25和錐形段32的壁 上的冷凝減少到最低程度。另外，通過控制蒸氣通過重質油排出導管33排出的 流速可以控制在錐形段32壁上的重質油膜的厚度。吹掃氣優(yōu)選蒸汽。圖1,2,3中的設備可以用三種模式來操作閃蒸脫瀝青，閃蒸熱解，閃蒸 供氫體裂解。閃蒸脫瀝青單元操作的工藝目的是，主要通過閃蒸從碳質渣油進 料生產所需數(shù)量的瀝青重質油，而且使輕質油產物和重質油產物的熱降解減少 到最低程度。要達到這個目的，操作的停留時間要最短，實現(xiàn)所需分離所需要 的操作溫度最低。
閃熱裂單元操作的工藝目的是，提高操作溫度，以通過將蒸發(fā)與重質油的 熱裂化結合，實現(xiàn)較高的輕質油產率。由于該工藝產生的低沸點烴類的產率很 高，優(yōu)選用蒸汽稀釋的基本上純的氧作為氧化劑。
通過用均相催化劑對渣油進料加氫處理以更有效地對瀝青物質加氫，產生 出供氫體溶劑，還可以進一步提高輕質油的產率。自加氫步驟夾帶的均相加氫 催化劑也能催化閃蒸過程中的氫轉移反應，以進一步降低焦炭前體生成的速 率。采用渣油預處理方法可以進一步提高輕質油的產率，該方法包括將膠體硫 化鉬催化劑加入到碳質渣油中去，將重質油產物的一部分循環(huán)，將渣油進料與 循環(huán)碳質重質油合并，將此混合物輸入到加氫處理反應器中，加入100-1500 SCF H2/bbl,更優(yōu)選地，加入150-1000 SCF H2/bbl,最好是加入200-700 SCF H2/bbl。反應物在425。C以上的停留時間優(yōu)選小于50毫秒，反應物溫度被設定 成使瀝青物質轉化成庚垸可溶物的轉化率低于85%,更好的是低于75%。
實施例1
本實施例說明了采用閃蒸處理方法從典型的油砂瀝青生產脫瀝青的油產 物，同時有足夠量的副產物蒸汽供釆用SAGD工藝的瀝青生產。在本實施例中, 油砂瀝青的進料流量是33.5公噸/小時。燃燒室燃料需求量為每小時1.7公噸輕 質油產物。燃燒室操作壓力為5.3巴。燃燒氣體溫度在缺氧10%下為為2000°C。 圓錐漸縮-漸擴形噴嘴的渣油進料-氣體射流的夾角為60°,狹道面積為130厘米 2。反應物平均溫度為約540°C，壓力2.2巴。旋風分離器有一 14x29 cm的進 料導管，圓筒段直徑58厘米，高36厘米，氣體出口直徑29厘米，高36厘米， 用于加壓霧化器的急冷劑液的流量為24.4公噸/小時，輕質油溫度為400。C，錐 形段最小直徑58厘米，最大直徑65厘米，高80厘米，重質油排出導管寬3.5 厘米，高7厘米，汽提蒸汽的流量為9.4公噸/小時，重質油產物流速5.7公噸/ 小時(大致上等于油砂瀝青進料中的瀝青質含量)。熱裂化反應導致約1%的瀝 青質轉化成較輕的產物。重質油的燃燒提供了蒸汽，其凈產量約2.65千克/千克油砂瀝青進料，該蒸汽產量是通過SAGD法的油砂生產的典型蒸汽需要量。 脫瀝青油產物的流量約為26.2公噸/小時。
實施例2
實施例2采用實施例1中描述的設備，將瀝青物質轉化為脫瀝青油和重質 餾份，同時使氣態(tài)的和焦炭前體物質生成得最少。在23千克/小時的溫度為 535°C以上的油砂減壓渣油(瀝青質含量約33重量％)配以1000 ppm的硫化鉬 膠體催化劑，并與10.4千克/小時的循環(huán)重質油摻混，在沸騰床加氫處理器中在 100巴下進行足夠的液體停留時間的加氫處理，向渣油中加入約640 SCF/bbl 的氫氣。3千克/小時的天然氣燃料在5.3巴壓力下被氧化劑氧化，該氧化劑包 含11.3千克/小時的純氧和蒸汽稀釋劑，蒸汽稀釋劑與氧氣的比例為1.2:1。產 生的燃燒氣體經(jīng)過一個圓錐形漸縮-漸擴形噴嘴從5.3巴膨脹至2.2巴，與部分 加氫的減壓渣油和循環(huán)重質油接觸。這一過程實現(xiàn)了約700°C的最高熱裂解溫 度，使減壓渣油進料中約93%的瀝青質的轉化率。未轉化的瀝青重質油副產物 包含除該過程產生的焦炭前體和任何焦炭之外在減壓渣油和催化劑進料中的 全部金屬。該物質最好加到氣化裝置中以產生氫氣并回收金屬。
雖然已就具體實施方式
描述了本發(fā)明，但是對本領域技術人員而言本發(fā) 明的許多其他的形式和變更是顯而易見的。本發(fā)明的權利要求書一般應被認為 包括了全部這些顯而易見的形式和變更，這些形式和變更在本發(fā)明的精神實質 和范圍之內。
1權利要求
1.一種瀝青渣油的改質方法，它包括a)利用燃燒氣體在通過漸縮-漸擴形噴嘴時膨脹產生燃燒氣體射流，b)使所述的瀝青渣油與所述的燃燒氣體射流接觸，c)將通過所述接觸形成的氣相與液相分離，d)將所述的氣相產物與液相產物冷卻，形成輕質油產物與重質油產物。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的冷卻是指冷卻至低于 400°C的溫度。
3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的瀝青渣油進料的表觀粘 度小于1000 cP。
4. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的瀝青渣油在與所述的燃 燒氣體射流接觸之前的溫度約為100-425°C。
5. 如權利要求l所述的方法，該方法還包括使所述瀝青渣油在與所述燃燒 氣體射流接觸之前與均相催化劑接觸以對該瀝青渣油進行加氫處理。
6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述均相催化劑是硫化鉬催化劑。
7. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述加氫處理是沸騰床或固定 床加氫處理反應器中進行。
8. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，向所述瀝青渣油中加入氫氣。
9. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，向所述瀝青渣油中加入氫氣量 為每桶瀝青渣油加入約100至約1500標準立方英尺的氫氣。
10. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，向所述瀝青渣油中加入氫氣 量為每桶瀝青渣油加入約150至約IOOO標準立方英尺的氫氣。
11. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述燃燒氣體射流是通過使 氧化劑與燃料反應形成。
12. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述氧化劑選自下組空氣、 富氧空氣以及基本上純的氧。
13. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述燃料選自下組 一氧化 碳、氫氣、氣態(tài)烴類以及它們的混合物。
14. 如權利要求l所述的方法，該方法還包括將蒸汽加入所述燃料中。
15. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃燒氣體與所述反應氣體物流的壓力比例范圍為2 - 20。
16. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃燒氣體射流的溫度為 約1250。C至約2000°C。
17. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述漸縮-漸擴形噴嘴是軸對 稱的。
18. 如權利要求l所述的方法，該方法還包括漸縮-漸擴形噴嘴的陣列。
19. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述瀝青渣油從所述燃燒氣 體射流的周圍與燃燒氣體射流接觸。
20. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述漸縮-漸擴形噴嘴是圓錐 形的。
21. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述瀝青渣油沿著所述圓錐 形漸縮-漸擴形噴嘴的軸向與所述燃燒氣體射流接觸。
22. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述分離在旋風分離器中進行。
23. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述反應物在425。C以上的停 留時間小于400毫秒。
24. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，采用餾出液急冷劑來迅速冷 卻所述的蒸汽相和氣相。
25. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，將所述急冷劑霧化。
26. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，采用吹掃氣使所述重質油中 的所述餾出液的損失減少到最低程度。
27. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，調整所述燃燒氣體射流與所 述瀝青渣油的流量比，以使所述反應物流的絕熱溫度范圍在500°C至850°C之 間。
全文摘要
一種對于未處理過的和部分加氫的瀝青渣油的改質方法，該方法利用熱的高速燃燒氣體射流將渣油迅速霧化和加熱，維持反應物在以最短的實際停留時間達到期望的渣油轉化率時所需要的溫度，迅速分離氣體和液體的反應物，并且將氣體和液體產物迅速冷卻。采用所需的最低溫度和最短的實際停留時間來生產脫瀝青油和瀝青質產物，同時使因熱裂解造成的降解減小到最低程度。通過將渣油進料與一部分重質油產物合并，并對該混合物進行部分加氫可顯著提高渣油的最大轉化率。
文檔編號C10C3/00GK101668831SQ200880013731
公開日2010年3月10日 申請日期2008年4月22日 優(yōu)先權日2007年4月24日
發(fā)明者D·P·薩切爾 申請人:琳德北美股份有限公司