专利名称：一种煤裂解和重质油裂解的联合生产方法
技术领域：
本发明涉及一种煤裂解和重质油裂解的联合生产方法。
背景技术：
我国是贫油富煤的国家，原油日趋重质化、劣质化，有些原油中的重质组分残炭和金属含量均很高，用传统的加工方法很难高效地对其进行综合利用；同时，我国的煤炭资源极为丰富，其可开采储量占世界的49.6%，而其中烟煤产量约占全国煤炭总产量的75%。目前我国能源消费量的76%是煤炭，主要用于直接燃烧。从而使其中所含的化工资源无法得到有效利用。煤气化和煤液化是由煤制得气体燃料、合成气以及液体燃料的重要方法，此外还有一种更经济的方法煤干馏法。干馏终温低于700°C为低温干馏，干馏终温高于900°C称为炼焦或高温干馏。低温干馏可以获得焦油、煤气和半焦。高温干馏主要获得焦炭。与原煤相比，半焦含有的污染物少于原煤，对环境保护有利。对于单位热量来说，煤焦油和煤气比半焦具有更高的经济价值。低温干馏煤焦油和煤直接加氢液化第一阶段所得油料的性质大致相似，煤焦油再加氢精制可得燃料油，与液化相比，成本相对较低。我国煤炭资源丰富，原煤除部分用于炼焦、转化加工外，绝大部分用于直接燃烧。将煤直接燃烧不但热效率低、对环境的破坏严重，而且煤中具有较高经济价值的富氢组分得不到合理利用。因此，开发出把煤炭转化为洁净燃料和多种化工产品的工艺过程具有重要的现实意义。中国石油资源短缺，煤的高效、综合利用在一定程度上可以减少对进口石油、天然气的依赖。因此，在将原煤燃烧之前，使其在较温和的条件下提取出部分液体燃料和精细化学品具有重要的意义。例如，CN 101016482A中公开了一种以热解为第一级的粉煤分级洁净多联利用技术，包括原煤加工制备、热解、燃烧或气化，热解工序上设有煤化工分离净化系统，其中，原煤经加工制备后以一定粒度的粉煤进入热解工序进行热解，热解后的气相产物进入煤化工分离净化系统，获得高附加值的烃类化工产品、净煤气；热解后的固相产物半焦粉的后续工艺如下选择(1)进入燃烧工序燃烧，利用热能发电、供热；( 进入气化工序气化，生产合成原料气；C3)同时分别进入燃烧工序燃烧、气化工序气化。目前处理重质油常用的工艺是延迟焦化，该工艺通过使重质油热裂化得到部分焦化汽油、焦化柴油、焦化馏分油、气态烃及焦炭等产品。该工艺中，由于重质油需要在高温下经过较长的时间通过热裂化生成较轻的油品，当原料残炭很高时，生焦量很大。为了解决这一问题，已经开发了反应温度较高、停留时间较短的重质油裂解工艺。例如，CN 1504404A公开了一种炼油与气化相结合的工艺方法，其中，该方法包括以下步骤(1)石油烃与焦炭转移剂在反应器内接触、反应；(2)分离生成的反应油气和反应后积炭的焦炭转移剂，反应油气送入后续烃类产品分离系统，积炭的焦炭转移剂经汽提后送至气化炉；(3)在气化炉内，积炭的焦炭转移剂与水蒸汽和含氧气体在气化条件下接触，以生成合成气体，同时使积炭的焦炭转移剂得到再生；(4)经步骤C3)再生后的焦炭转移剂返回步骤(1)所述的反应器中循环使用。
然而，在上述两篇专利文献中公开的煤裂解和重质油裂解的方法都需要外部供热，而且，所述煤裂解和重质油裂解过程中产生的固体产物的热量不能循环利用，从而导致热量回收效率不高。
发明内容
本发明为了克服现有的煤裂解方法和重质油裂解方法各自存在的上述缺陷，提供了一种煤裂解和重质油裂解的联合生产方法，采用该方法能够同时实现煤裂解和重质油裂解，同时使得煤裂解和重质油裂解过程中各自产生的固体产物能够作为热载体而循环使用，从而大大节省了能耗。本发明提供了一种煤裂解和重质油裂解的联合生产方法，该方法包括(1)在煤裂解的条件下，使煤炭与第一热载体接触，得到第一固体产物和第一气体产物；( 在重质油裂解的条件下，使重质油与第二热载体接触，得到第二固体产物和第二气体产物，第二热载体包括第一固体产物；C3)使第二固体产物燃烧，得到第三固体产物和第三气体产物；并且，第一热载体和/或第二热载体包括第三固体产物和/或第三气体产物。根据本发明的所述煤裂解和重质油裂解的联合生产方法，通过将煤裂解、重质油裂解和焦粉燃烧三个过程结合起来，并形成循环的传质系统，使得煤裂解产生的固体产物能够进入重质油裂解反应器中，作为重质油裂解反应的热载体；而重质油裂解产生的固体产物能够进入所述燃烧器中进行燃烧，能够产生具有高热量的气体产物和/或固体产物，使该气体产物和/或固体产物循环至所述煤裂解反应器和/或所述重质油裂解反应器中，以对所述煤裂解反应器和/或重质油裂解反应器提供热量。因此，根据本发明提供的方法成功实现了煤裂解和重质油裂解的联合生产，同时，使得各自在煤裂解和重质油裂解过程中产生的固体产物能够作为热载体循环使用，从而大大节省了生产能耗。
图1表示根据本发明实施例1的生产过程的流程图；图2表示根据本发明实施例2的生产过程的流程图；图3表示根据本发明实施例3的生产过程的流程图。
具体实施例方式根据本发明的煤裂解和重质油裂解的联合生产方法包括以下步骤(1)在煤裂解的条件下，使煤炭与第一热载体接触，得到第一固体产物和第一气体产物；(2)在重质油裂解的条件下，使重质油与第二热载体接触，得到第二固体产物和第二气体产物，第二热载体包括第一固体产物；(3)使第二固体产物燃烧，得到第三固体产物和第三气体产物；并且，第一热载体和/或第二热载体包括第三固体产物和/或第三气体产物。在步骤(1)中，煤炭在第一热载体的作用下，所述煤炭的温度升高并且发生裂解，释放出其中的大部分挥发分，从而得到的裂解产物中包括气体产物和固体产物，也即第一气体产物和第一固体产物。所述第一固体产物主要包括半焦和焦粉，所述半焦主要由煤裂解反应产生，所述焦粉主要来自进入所述第一反应器中的热载体。所述第一气体产物主要包括煤焦油和煤气。根据本发明提供的方法，步骤(1)可以在各种常规的反应器中实施，只要该反应器能够实现煤裂解反应即可，因此，该反应器可以称为煤裂解反应器。所述煤裂解反应器例如可以为流化床反应器、提升管反应器、下行式反应器、移动床反应器或者它们的组合形式的反应器。在本发明中，所述第一固体产物是指从煤裂解反应器中排出的固体产物，所述第一气体产物是指从煤裂解反应器中排出的气体产物。在步骤O)中，重质油在第二热载体的作用下，所述重质油的温度迅速升高，发生雾化，同时雾化后的重质油发生热裂解反应，从而得到的裂解产物中包括气体产物和固体产物，也即第二气体产物和第二固体产物。所述第二固体产物主要包括焦粉颗粒，所述第二气体产物主要包括裂解气、汽油馏分、柴油馏分和重油馏分。根据本发明提供的方法，步骤(2)可以在各种常规的反应器中实施，只要该反应器能够实现重质油裂解反应即可，因此，该反应器可以称为重质油裂解反应器。所述重质油裂解反应器例如可以为流化床反应器、提升管反应器、下行式反应器或者它们的组合形式的反应器。在本发明中，所述第二固体产物是指从重质油裂解反应器中排出的固体产物，所述第二气体产物是指从重质油裂解反应器中排出的气体产物。在步骤(3)中，通过将第二固体产物燃烧，从而产生高温气体和吸收了大量的燃烧产生的热量的未充分燃烧的固体，也即第三气体产物和第三固体产物，并将燃烧后产生的灰渣(充分燃烧产生的固体)排出燃烧器。而且，通过使第一热载体和/或第二热载体包括第三固体产物和/或第三气体产物，可以补充步骤⑴和/或步骤⑵的反应过程中的热量损失，从而可以将步骤(1)的煤裂解反应的温度和/或步骤O)的重质油裂解反应的温度调节至稳定的范围内，使得所述煤裂解和重质油裂解过程能够循环实施。在本发明中，步骤(3)的燃烧的温度可以为800-1500°C，优选为800-1200°C。所述燃烧产生的第三固体产物的颗粒直径可以为0.01-3毫米。根据本发明提供的方法，步骤C3)可以在常规的燃烧器中实施。在本发明中，所述第三固体产物是指从燃烧器中排出的未充分燃烧的固体产物，所述第三气体产物是指从燃烧器中排出的气体产物。根据本发明的一种优选实施方式，所述第一热载体为第三固体产物和/或第三气体产物，所述第二热载体为第一固体产物；更优选的情况下，所述第一热载体为第三固体产物，所述第二热载体为第一固体产物。根据本发明提供的方法，所述煤裂解的条件可以在常规的煤裂解反应条件中适当地选择。优选情况下，所述煤裂解的条件包括煤炭与第一热载体接触的温度为450-700°C，更优选为450-650°C。在这种情况下，第一热载体的温度为600-1500°C，且煤炭与该第一热载体的重量比为1 1-10，优选为1 2-8。在进一步优选情况下，所述煤裂解的条件还包括煤炭与第一热载体接触的压力为0. 1-0. 6MPa，更优选为0. 1-0. 4MPa。在本发明中，所述压力是指绝对压力；所述煤炭与第一热载体接触的温度是指煤炭与第一热载体接触时所处环境的温度，也即煤炭与第一热载体混合后，二者发生热传递并达到平衡时的温度。在一种优选实施方式中，为使煤炭能够更充分地裂解，根据本发明提供的方法还包括使煤炭在与第一热载体接触之前加热至100-350°C。在本发明中，所述煤炭可以为具有常规的颗粒直径的各种煤炭，优选情况下，所述煤炭的颗粒直径为0. 05-2毫米。所述煤炭例如可以为泥炭、褐炭和烟煤中的至少一种。根据本发明提供的方法，所述重质油裂解的条件可以在常规的重质油裂解反应条件中适当地选择。优选情况下，所述重质油裂解的条件包括重质油与第二热载体接触的温度为450-650°C，更优选为450-550°C。在这种情况下，第二热载体的温度为450-700°C，所述重质油与第二热载体的重量比为1 4-50，优选为1 5-20。在进一步优选情况下，所述重质油裂解的条件还包括重质油与第二热载体接触的压力为0. 1-0. 6MP，更优选为0. 1-0. 4MPa。所述重质油与第二热载体接触的温度是指重质油与第二热载体接触时所处环境的温度，也即重质油与第二热载体混合后，二者发生热传递并达到平衡时的温度。在一种优选实施方式中，为使重质油能够更充分地裂解，根据本发明提供的方法还包括使重质油在与第二热载体接触之前加热至150-500°C，更优选加热至200-450°C。在本发明中，所述重质油可以为各种常规的重质油，例如可以为重质原油、常压渣油、常压蜡油、减压渣油、焦化蜡油、罐底油、脱浙青油、稠油和加氢裂化尾油中的至少一种。根据本发明的一种实施方式，所述方法还可以包括对所述第一气体产物和所述第二气体产物进行分离，以分离成重油馏分、柴油馏分、汽油馏分、水和气体。所述分离的方法可以采用常规的方法实施，例如可以根据各个不同组分的冷凝温度的不同，采用控温冷凝的方式进行分离。在本发明中，对所述第一气体产物和所述第二气体产物的分离可以各自单独实施，也可以将二者汇合后再一起实施分离。考虑到生产成本，优选将二者汇合后再一起实施分离。根据本发明的一种实施方式，所述方法还可以包括将部分所述第二固体产物排出，并冷却以得到的焦粉产品，同时使其它部分的所述第二固体产物进行燃烧。排出并进行冷却的所述第二固体产物的量可以为所述第二固体产物的总重量的5-60重量％，优选为20-50 重量 ％。以下通过实施例对本发明作进一步详细的说明。实施例1本实施例用于说明本发明提供的所述煤裂解和重质油裂解的联合生产方法。如图1所示，将100重量份的颗粒直径为0. 05-2毫米的煤粉(组成如下表1所示)加热至200°C，然后加入煤裂解反应器中，并与来自燃烧器中燃烧产生的气体(温度为1000°C)混合，使煤粉与燃烧产生的气体的重量比为1 2，从而将所述煤裂解反应器的温度调节为580°C，压力调节为0. 3MPa。经过煤裂解反应器处理后得到气体产物和固体产物，即第一气体产物和第一固体产物。将10重量份的重质原油(组成如下表2所示)加热至200°C，然后加入重质油裂解反应器中，并与来自煤裂解反应器中的第一固体产物(温度为560°C )混合，使所述重质油裂解反应器中的重质原油与所述第一固体产物的重量比为1 8，从而将所述重质油裂解反应器的温度调节为500°C，压力调节为0. 3MPa。经过重质油裂解反应器处理后得到气体产物和固体产物，即第二气体产物和第二固体产物。对所述第二固体产物进行汽提，并将部分经过汽提的所述第二固体产物排出并进行冷却以获得焦粉产品，将剩余部分经过汽提的所述第二固体产物作为燃料加到燃烧器中，并向所述燃烧器中注入空气，以使所述燃烧器内发生燃烧，并将所述燃烧器内的温度控制为1100°C，同时使所述燃烧器中燃烧产生的气体(即第三气体产物)循环至所述煤裂解反应器中，将充分燃烧产生的灰渣排出燃烧器。为方便操作，将所述第一气体产物和所述第二气体产物汇合，并采用控温冷凝的方式进行分离。表3为煤裂解反应和重质油裂解反应达到物料平衡时的产物及其收率，且表3中从煤裂解反应和重油裂解反应的产物中分离出的气体的组成如下表4所示。表 权利要求
1.一种煤裂解和重质油裂解的联合生产方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)在煤裂解的条件下，使煤炭与第一热载体接触，得到第一固体产物和第一气体产物；(2)在重质油裂解的条件下，使重质油与第二热载体接触，得到第二固体产物和第二气体产物，第二热载体包括第一固体产物；(3)使第二固体产物燃烧，得到第三固体产物和第三气体产物；并且，第一热载体和/或第二热载体包括第三固体产物和/或第三气体产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一热载体为第三固体产物和/或第三气体产物，所述第二热载体为第一固体产物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述煤裂解的条件包括煤炭与第一热载体接触的温度为450-700°C。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，第一热载体的温度为600-1500°C，且煤炭与该第一热载体的重量比为1 1-10。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述煤裂解的条件还包括煤炭与第一热载体接触的压力为0. 1-0. 6MPa。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述煤炭的颗粒直径为0.05-2毫米，第三固体产物的颗粒直径为0. 01-3毫米。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述重质油裂解的条件包括重质油与第二热载体接触的温度为450-650°C。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，第二热载体的温度为450-700°C，所述重质油与第二热载体的重量比为1 4-50。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述重质油裂解的条件还包括重质油与第二热载体接触的压力为0. 1-0. 6MPa。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述重质油为重质原油、常压渣油、常压蜡油、减压渣油、焦化蜡油、罐底油、脱浙青油、稠油和加氢裂化尾油中的至少一种。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述燃烧的温度为800-1500°C。
全文摘要
一种煤裂解和重质油裂解的联合生产方法，该方法包括(1)在煤裂解的条件下，使煤炭与第一热载体接触，得到第一固体产物和第一气体产物；(2)在重质油裂解的条件下，使重质油与第二热载体接触，得到第二固体产物和第二气体产物，第二热载体包括第一固体产物；(3)使第二固体产物燃烧，得到第三固体产物和第三气体产物；并且，第一热载体和/或第二热载体包括第三固体产物和/或第三气体产物。采用本发明提供的方法实现了煤裂解和重质油裂解的联合生产，从而大大节省了煤裂解和重质油裂解过程中的能量消耗。
文档编号C10J3/46GK102382669SQ20111007458
公开日2012年3月21日 申请日期2011年3月24日 优先权日2010年9月1日
发明者侯栓弟, 张占柱, 朱丙田, 武雪峰, 王亚民, 王卫平, 申海平 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院