重油流態(tài)化制氫方法、裝置和反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】重油流態(tài)化制氫的方法、裝置和反應(yīng)系統(tǒng)，一種重油流態(tài)化制氫方法，包括：重油和水蒸氣預(yù)熱后由底部進(jìn)入流化態(tài)反應(yīng)器，與平均粒徑50～80微米的含氧化鎳、氧化鎂的催化劑接觸，在溫度為900～980℃、壓力為0.1～3.0MPa的條件下反應(yīng)；產(chǎn)物氣和待生催化劑引出流化態(tài)反應(yīng)器進(jìn)行氣固分離，分離出的產(chǎn)物氣進(jìn)入后續(xù)分離提純裝置獲得高純度氫氣；分離出的催化劑經(jīng)料封閥后在920-1250℃的條件下與含氧氣體接觸燒焦再生，經(jīng)料封閥后返回流態(tài)化反應(yīng)器循環(huán)使用。本發(fā)明提供的方法重油原料轉(zhuǎn)化和產(chǎn)氫效率高、反應(yīng)溫度控制平穩(wěn)、系統(tǒng)熱量傳輸效率高、裝置和操作更加簡(jiǎn)化和安全，整套裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、并且不需要預(yù)先脫除原料中的硫。
【專利說明】重油流態(tài)化制氫方法、裝置和反應(yīng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油烴的催化轉(zhuǎn)化方法、裝置和反應(yīng)系統(tǒng)，更具體地，涉及一種將重油尤其是劣質(zhì)重油轉(zhuǎn)化成富含氫氣產(chǎn)物的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]清潔燃料的生產(chǎn)必然增加對(duì)氫氣的需求，以各種礦物質(zhì)包括以煤、石油和天然氣為原料的制氫技術(shù)得到氫氣產(chǎn)品是主要的氫氣來源，其中最成熟也最常用的仍然是烴類的蒸汽重整制氫工藝，水蒸汽重整制氫工藝自1926年已歷經(jīng)數(shù)十年的工藝改進(jìn)沿用至今，并得到了最為廣泛的應(yīng)用(Satterfild C.N., Heterogeneous Catalysis in IndustrialPractice:New York Mcgraw Hill, 1991),工業(yè)化規(guī)模的蒸汽重整制氫裝置的工藝流程大致相同，都由原料氣預(yù)處理、蒸汽轉(zhuǎn)化、變換和氫氣提純四大單元組成，其核心是蒸汽轉(zhuǎn)化單元ο
[0003]CN101190781A公開了一種傳統(tǒng)蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝，輕烴和氫氣按體積比5~10%混合后，加壓到0.5~5.0MPa,升溫至350~380°C，進(jìn)行烯烴飽和及有機(jī)硫轉(zhuǎn)化，將原料中的烯烴含量降至1%以下，硫含量降到0.2ppm以下；精制后的原料氣按水碳摩爾比3.0~
5.0與水蒸汽混合，再加熱至450~520°C發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)；出轉(zhuǎn)化爐780~860°C轉(zhuǎn)化氣冷卻降溫至340~380°C進(jìn)入中溫變換流程發(fā)生變換反應(yīng)；中變氣經(jīng)過余熱回收和循環(huán)水冷卻溫度降至40°C，然后經(jīng)過PSA氫氣提純工藝，生產(chǎn)出氫氣純度為99.9~99.9999 (V)的氫氣。
[0004]傳統(tǒng)蒸汽重整制氫工藝雖有轉(zhuǎn)化效率高的優(yōu)點(diǎn)，但只能采用輕烴作為原料，不能夠以重質(zhì)烴作為原料，并且原料必須經(jīng)過嚴(yán)格脫硫預(yù)處理。采用重油作為原料制氫的方法在現(xiàn)有技術(shù)中也有報(bào)道，但較多的是催化裂化裝置中利用待生催化劑部分氧化氣化生成富含一氧化碳的技術(shù)，生成的富含一氧化碳的煙氣降溫脫硫預(yù)處理后再通過變化反應(yīng)獲得氫氣。
[0005]CN1400159A公開了一種利用催化裂化再生煙氣制氫的方法，主要是將催化裂化反應(yīng)后積碳的催化劑在第一再生器中與含氧氣體500~600°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(xù)制氫過程，分離再生煙氣中的一氧化碳，使其與水蒸氣進(jìn)行變換反應(yīng)，并從所產(chǎn)生的氣體中分離氫氣，催化劑進(jìn)入第二再生器進(jìn)行常規(guī)的再生。其沒有公開所必須的煙氣降溫后脫硫預(yù)處理再進(jìn)行變換制氫等過程。
[0006]CN1504404A公開了一種煉油與氣化相結(jié)合的工藝方法，利用焦炭轉(zhuǎn)移劑在提升管反應(yīng)器里處理渣油，一方面進(jìn)行淺度催化裂化或熱裂化，生成以柴油或低碳烯烴類為主的輕質(zhì)組分；另一方面就是同步脫碳，是焦炭附著在焦炭轉(zhuǎn)移劑上，在氣化爐內(nèi)氣化焦炭轉(zhuǎn)移劑上的焦炭，同時(shí)使焦炭轉(zhuǎn)移劑再生。
[0007]CN102031140A公開了一種劣質(zhì)重油加工焦炭氣化的組合方法，主要包括重油原料與催化劑接觸，分離產(chǎn)物油氣和催化劑，油氣送入后續(xù)分離系統(tǒng)；待生劑經(jīng)汽提后送入氣化爐氣化獲取合成氣，催化劑活性組分為堿金屬和堿土金屬。[0008]CN101210197A公開了一種烴油轉(zhuǎn)化方法包括在裂化條件下將烴油與制氫催化劑接觸，分離后將制氫催化劑與水蒸氣和含氧氣體接觸獲得合成氣體，產(chǎn)物則進(jìn)一步與裂化催化劑接觸反應(yīng)。所述的制氫催化劑為耐熱無機(jī)氧化物載體上負(fù)載金屬。
[0009]這些現(xiàn)有技術(shù)都是在反應(yīng)器中催化裂化獲得一部分油氣產(chǎn)物，結(jié)焦后的催化劑在再生器中氣化獲得含一氧化碳和部分氫氣組分的煙氣再經(jīng)冷卻脫硫處理后去變換反應(yīng)獲得氫氣，實(shí)際上可以看作是催化裂化反應(yīng)器加上一個(gè)含焦炭催化劑氣化反應(yīng)器的簡(jiǎn)單組合，催化裂化再生器對(duì)生焦催化劑的再生，由普通的焦炭部分氧化氣化爐代替催化裂化裝置原來完全氧化的再生燃燒器，其制氫部分實(shí)質(zhì)上就是普通的焦炭部分氧化氣化，氣化后的高溫合成氣尚需 經(jīng)過冷卻后脫硫預(yù)處理才能進(jìn)入變換工序制氫，效率和熱量利用率都較低，這些現(xiàn)有技術(shù)一般都沒有包括和公開后續(xù)的變換制氫過程，所獲得的實(shí)際上只是氣化成富含一氧化碳的煙氣，并不是真正意義上的氫氣。如果催化劑中含分子篩則受氣化促進(jìn)劑堿金屬的污染就不能有效發(fā)揮其酸性催化功能，又會(huì)反過來影響其與原料油反應(yīng)的催化裂化過程。所以這些已有技術(shù)的缺點(diǎn)是既不能夠獲得好的裂化產(chǎn)物分布和產(chǎn)物質(zhì)量，又不能夠獲得高效率的制氫過程，難以在實(shí)際中得到應(yīng)用，并且采用部分氧化氣化的辦法，在高溫的再生器中既有氧氣又含有大量還原性氣體(氫氣和一氧化碳)，必須嚴(yán)格控制其爆炸范圍，安全上存在較大的隱患，進(jìn)一步限制了其在實(shí)際中的使用。
[0010]采用無氧再生的現(xiàn)有技術(shù)也有報(bào)道，如USP5362380公開了一種催化裂化制氫方法，使待生催化劑在無氧條件下與水蒸氣在537~649°C下反應(yīng)足夠長的時(shí)間，生成含有氫氣、二氧化碳、一氧化碳、甲烷的產(chǎn)物氣流，同時(shí)使待生催化劑上的碳含量降至0.3~0.8% ；產(chǎn)物氣與催化劑氣固分離，產(chǎn)物氣冷卻后進(jìn)一步分離為含有90~97%氫氣的富氫氣流。其缺點(diǎn)是再生效果較差，與前述現(xiàn)有技術(shù)相同，無論是催化劑與原料油反應(yīng)的催化裂化過程還是積碳后待生催化劑的再生制氫過程，效率和效果都不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明解決的技術(shù)問題之一是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供一種滿足連續(xù)化生產(chǎn)要求的重油流態(tài)化制備氫氣的方法，在實(shí)現(xiàn)蒸氣轉(zhuǎn)化制備氫氣同時(shí)，使得反應(yīng)過程中催化劑活性長期穩(wěn)定，平穩(wěn)控制溫度，裝置可以長期穩(wěn)定操作。
[0012]本發(fā)明解決的技術(shù)問題之二是提供一種用于重油蒸氣重整制備氫氣的反應(yīng)-再生裝置。
[0013]本發(fā)明解決的技術(shù)問題之三是提供一種重油蒸氣重整制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)，所述的反應(yīng)系統(tǒng)包括流化床反應(yīng)-再生裝置、反應(yīng)物料和催化劑。
[0014]一種重油流態(tài)化制氫方法，包括:
[0015]重油和水蒸氣預(yù)熱后由底部進(jìn)入流化態(tài)反應(yīng)器，與平均粒徑50~80微米的含氧化鎳、氧化鎂的催化劑接觸，在溫度為900~980°C、壓力為0.1~3.0MPa的條件下反應(yīng)；產(chǎn)物氣和待生催化劑引出流化態(tài)反應(yīng)器進(jìn)行氣固分離，分離出的產(chǎn)物氣進(jìn)入后續(xù)分離提純裝置獲得高純度氫氣；分離出的待生催化劑經(jīng)料封閥后在920-1250°C的條件下與含氧氣體接觸燒焦再生，經(jīng)料封閥后返回流化態(tài)反應(yīng)器循環(huán)使用。
[0016]一種用于重油流態(tài)化制氫的反應(yīng)-再生裝置，該裝置包括流化態(tài)反應(yīng)器、氣固分離器和再生器，流化態(tài)反應(yīng)器的出口連通氣固分離器，氣固分離器的氣相出口連通后續(xù)氫氣分離提純裝置，氣固分離器的催化劑出口經(jīng)料封閥后連通再生器，再生器的再生催化劑出口經(jīng)料封閥后與流化態(tài)反應(yīng)器催化劑入口連通；所述的流化態(tài)反應(yīng)器設(shè)置重油和水蒸氣原料入口。
[0017]一種重油流態(tài)化制氫的反應(yīng)系統(tǒng)，包括流化態(tài)反應(yīng)器、氣固分離器、再生器、反應(yīng)物料和催化劑，重油和水蒸氣與含有氧化鎳、氧化鎂的催化劑在流化態(tài)反應(yīng)器中接觸，在蒸汽重整條件下反應(yīng)；流化態(tài)反應(yīng)器頂部設(shè)置氣固分離設(shè)備，反應(yīng)產(chǎn)物由氣固分離設(shè)備的氣相出口排出反應(yīng)器，催化劑由流化態(tài)反應(yīng)器的固相出口經(jīng)料封閥進(jìn)入再生器中與含氧氣體反應(yīng)燒焦再生后，由再生器的再生催化劑出口經(jīng)料封閥后返回流化態(tài)反應(yīng)器中。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的重油流化態(tài)制氫的方法、反應(yīng)-再生裝置、以及包含裝置、反應(yīng)物料和催化劑的反應(yīng)系統(tǒng)具有以下有益效果:重油原料轉(zhuǎn)化和產(chǎn)氫效率高、反應(yīng)溫度控制平穩(wěn)、系統(tǒng)熱量 傳輸效率高、裝置和操作更加簡(jiǎn)化和安全，整套裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、并且不需要預(yù)先脫除原料中的硫。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]附圖為本發(fā)明提供的重油流態(tài)化制氫方法流程示意圖。
[0020]圖中:1、流化態(tài)反應(yīng)器；2、再生器；3、氣固分離器；4、5、催化劑下料管；6、6’劣質(zhì)重油原料；7、水蒸氣；8、空氣；9、產(chǎn)物氣；10、煙氣；11、控溫滑閥；12、重油流量控制閥；13、
空氣流量控制閥。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明提供的采用重油流化態(tài)制氫的方法、反應(yīng)-再生裝置、以及包含反應(yīng)裝置反應(yīng)物料和催化劑的反應(yīng)系統(tǒng)是這樣具體實(shí)施的:
[0022]一種重油流態(tài)化制氫方法，包括:
[0023]重油和水蒸氣預(yù)熱后由底部進(jìn)入流化態(tài)反應(yīng)器，與平均粒徑50~80微米的含氧化鎳、氧化鎂的催化劑接觸，在溫度為900~980°C、壓力為0.1~3.0MPa的條件下反應(yīng)；產(chǎn)物氣和待生催化劑引出流化態(tài)反應(yīng)器進(jìn)行氣固分離，分離出的產(chǎn)物氣進(jìn)入后續(xù)分離提純裝置獲得高純度氫氣；分離出的待生催化劑經(jīng)料封閥后在950-1250°C的條件下與含氧氣體接觸燒焦再生，經(jīng)料封閥后返回流化態(tài)反應(yīng)器循環(huán)使用。
[0024]一種用于重油流態(tài)化制氫的反應(yīng)-再生裝置，該裝置包括流化態(tài)反應(yīng)器、氣固分離器和再生器，流化態(tài)反應(yīng)器的出口連通氣固分離器，氣固分離器的氣相出口連通后續(xù)氫氣分離提純裝置，氣固分離器的催化劑出口經(jīng)料封閥后連通再生器，再生器的再生催化劑出口經(jīng)料封閥后與流化態(tài)反應(yīng)器催化劑入口連通；所述的流化態(tài)反應(yīng)器設(shè)置重油和水蒸氣原料入口。
[0025]一種重油流態(tài)化制氫的反應(yīng)系統(tǒng)，包括流化態(tài)反應(yīng)器、氣固分離器、再生器、反應(yīng)物料和催化劑，重油和水蒸氣與含有氧化鎳、氧化鎂的催化劑在流化態(tài)反應(yīng)器中接觸，在蒸汽重整條件下反應(yīng)；流化態(tài)反應(yīng)器頂部設(shè)置氣固分離設(shè)備，反應(yīng)產(chǎn)物由氣固分離設(shè)備的氣相出口排出反應(yīng)器，催化劑由流化態(tài)反應(yīng)器的固相出口經(jīng)料封閥進(jìn)入再生器中與含氧氣體反應(yīng)燒焦再生后，由再生器的再生催化劑出口經(jīng)料封閥后返回流化態(tài)反應(yīng)器中。
[0026]本發(fā)明提供的方法、反應(yīng)-再生裝置和反應(yīng)系統(tǒng)中，所述的流化態(tài)反應(yīng)器是指利用反應(yīng)物料氣體使固體催化劑顆粒處于懸浮運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并進(jìn)行氣固相反應(yīng)過程的反應(yīng)器。選自流化床反應(yīng)器、提升管反應(yīng)器或流化床和提升管反應(yīng)器結(jié)合的形式，優(yōu)選提升管反應(yīng)器。采用流化床反應(yīng)器或采用提升管反應(yīng)器時(shí)，流化床反應(yīng)器的進(jìn)料方式和操作方式同現(xiàn)有技術(shù)中流化床反應(yīng)器或提升管反應(yīng)器的常規(guī)方式，本發(fā)明對(duì)此沒有限制。
[0027]當(dāng)采用流化床反應(yīng)器時(shí)，重油和水蒸氣由底部進(jìn)入流化床反應(yīng)器，催化劑由上部進(jìn)入流化床反應(yīng)器，產(chǎn)物氣體由反應(yīng)器頂部引出，經(jīng)氣固分離后進(jìn)入后續(xù)分離提純系統(tǒng)。待生催化劑由流化床反應(yīng)器底部引出經(jīng)料封閥后進(jìn)入再生器中燒焦再生，來自再生器的再生催化劑可以經(jīng)催化劑提升管線提升后返回流化床反應(yīng)器循環(huán)使用。當(dāng)采用提升管反應(yīng)器時(shí)，重油、水蒸氣和催化劑由底部進(jìn)入提升管反應(yīng)器，在溫度為900~980°C、壓力為0.1~
3.0MPa的條件下反應(yīng)，并沿提升管反應(yīng)器向上運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)物氣體和待生催化劑由提升管反應(yīng)器出口進(jìn)入氣固分離設(shè)備分離，分離出的產(chǎn)物氣體進(jìn)入后續(xù)分離提純系統(tǒng)；分離出的待生催化劑經(jīng) 料封閥進(jìn)入再生器燒焦再生，來自再生器的再生催化劑直接返回提升管反應(yīng)器循環(huán)使用。
[0028]本發(fā)明提供的方法和系統(tǒng)中，所述的重油是指10%餾出溫度高于500°C、50%餾出溫度高于550°C的石油烴餾分，包括常壓蠟油、減壓蠟油、焦化蠟油、脫浙青油、加氫裂化尾油、常壓渣油、減壓渣油中的一種或其混合物。優(yōu)選劣質(zhì)重油，所述的劣質(zhì)重油是指比重在
0.92克/毫升以上、殘?zhí)?wt%以上的重油。
[0029]本發(fā)明提供的方法和系統(tǒng)中，以催化劑總重量為基準(zhǔn)，以氧化物計(jì)，所述的催化劑含有5~10wt%的氧化鎳、20~30wt%的氧化鎂和60~70wt%的氧化鋁。所述的催化劑中優(yōu)選情況下含有6~8wt%的氧化鎳。所述的催化劑中優(yōu)選情況下含有22~28wt%的氧化鎂。所述的催化劑的平均粒徑為50~80微米、優(yōu)選為60~70微米。
[0030]本發(fā)明提供的方法中，所述的重油和水蒸氣預(yù)熱至200~550°C、優(yōu)選260~350°C引入反應(yīng)器中。所述的重油和水蒸氣的重量比為1:(1~5)、優(yōu)選1:(1.1~1.8)。
[0031]本發(fā)明提供的方法中，所述的重油原料相對(duì)于流化態(tài)反應(yīng)器的體積空速為0.3~
0.8小時(shí)優(yōu)選情況下為0.4~0.6小時(shí)'
[0032]本發(fā)明提供的方法中，所述的流化態(tài)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度優(yōu)選為920~960°C。
[0033]本發(fā)明提供的方法中，所說的流化態(tài)反應(yīng)器的反應(yīng)壓力優(yōu)選為0.12~2.5MPa。
[0034]本發(fā)明提供的方法中，所述的來自氣固分離器的催化劑經(jīng)料封后由含氧氣體輸送進(jìn)入再生器中燃燒再生，再生器的溫度為920~1250°C、優(yōu)選950~980°C，壓力為0.1~
0.2MPa。再生完成后，再生催化劑經(jīng)料封后返回流化態(tài)反應(yīng)器重復(fù)使用，根據(jù)反應(yīng)溫度控制返回反應(yīng)器的再生催化劑的流量。
[0035]所述的再生器中優(yōu)選添加燃料補(bǔ)充熱量。所述的燃料包括燃料氣、輕質(zhì)燃料油和重質(zhì)燃料油，其中優(yōu)選添加重質(zhì)燃料油，所述的重質(zhì)燃料油包括常壓重油、減壓蠟油、焦化蠟油、浙青、常壓渣油、減壓渣油、水煤漿、煤粉等。
[0036]下面結(jié)合附圖以提升管反應(yīng)器為例對(duì)本發(fā)明提供的方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。
[0037]附圖為本發(fā)明提供的重油流態(tài)化制氫方法流程示意圖。如圖所示，反應(yīng)裝置包括流化態(tài)反應(yīng)器1、設(shè)置在流化態(tài)反應(yīng)器頂端的氣固分離器3和連通氣固分離器3固相出口的再生器2。預(yù)熱后的重油原料經(jīng)管線6經(jīng)重油流量控制閥12進(jìn)入流化態(tài)反應(yīng)器底部，來自管線4的再生催化劑經(jīng)控溫滑閥11在來自管線7的水蒸氣的提升下由底部進(jìn)入流化態(tài)反應(yīng)器I中。重油與水蒸氣、催化劑接觸在反應(yīng)溫度900~980°C、0.1~3.0MPa的條件下反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物和待生催化劑由流化態(tài)反應(yīng)器頂部進(jìn)入氣固分離器進(jìn)行氣固分離，分離出的產(chǎn)物氣體9進(jìn)入后續(xù)的氫氣分離提純裝置提純后進(jìn)入管網(wǎng)；分離出的固體催化劑經(jīng)上部下料管5經(jīng)料封閥鎖氣鎖壓后進(jìn)入再生器2 ;與來自管線8的空氣和來自管線6’及重油流量控制閥12’的輔助劣質(zhì)重油燃料燃燒除去焦碳和提高溫度，高溫?zé)煔饨?jīng)管線10出再生器2，可用來與水蒸氣進(jìn)行換熱；燃燒提溫后的再生催化劑經(jīng)下部下料管4經(jīng)料封閥鎖氣鎖壓后進(jìn)入流化態(tài)反應(yīng)器I的底部，經(jīng)控溫滑閥11根據(jù)反應(yīng)器溫度控制滑閥開度，調(diào)節(jié)返回流化態(tài)反應(yīng)器I的催化劑流量，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器溫度的自動(dòng)平穩(wěn)控制；新鮮催化劑可加入再生器中進(jìn)行添加補(bǔ)充。
[0038]下面結(jié)合本發(fā)明的較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但并不因此而限制本發(fā)明。[0039]實(shí)施例中，催化劑為氧化鎳/鎂鋁氧化物催化劑，制備方法如下:按照酸鋁重量比0.3，漿液固含量30被％將擬薄水鋁石粉(工業(yè)品，中國鋁業(yè)公司山東鋁廠生產(chǎn)，含量67wt%)、輕質(zhì)氧化鎂粉(工業(yè)品，石家莊金宇鎂業(yè)有限公司生產(chǎn)，純度95wt%)、36wt%的鹽酸和去離子水混合打漿，噴霧干燥，在800°C焙燒2小時(shí)，得到鎂鋁氧化物微球。
[0040]按鎳和鎂、鋁的比例，采用硝酸鎳溶液浸潰I小時(shí)，在120°C干燥2小時(shí)后，10000C焙燒2小時(shí)得到實(shí)施例的催化劑。經(jīng)分析所述的催化劑組成見表1，催化劑顆粒的平均粒徑為70微米，催化劑的表觀堆積密度為0.71克/毫升，磨損強(qiáng)度為1.5%。
[0041]實(shí)施例
[0042]實(shí)施例說明本發(fā)明提供的重油流態(tài)化制氫方法的效果。
[0043]試驗(yàn)流程如附圖所示，以大慶減壓渣油為原料和再生器輔助燃料，其性質(zhì)見表
2。重質(zhì)原料油預(yù)熱至260°C，與預(yù)熱至500°C的水蒸氣以及來自再生器的溫度在950°C~980°C的再生催化劑顆粒一起進(jìn)入流化態(tài)反應(yīng)器I中發(fā)生氣化和蒸汽重整反應(yīng)，體積空速為0.45小時(shí)水蒸氣與原料油的重量比為1.25，系統(tǒng)壓力0.15MPa，控制流化態(tài)反應(yīng)器的出口溫度為930°C，氣化率為2000Nm3/噸油(原料油+燃料油)，工藝過程條件和操作反應(yīng)結(jié)果見表3。從流化態(tài)反應(yīng)器I頂端流出的反應(yīng)產(chǎn)物和結(jié)焦的待生催化劑進(jìn)入氣固分離器3中進(jìn)行氣固分離，分離出的反應(yīng)氣體經(jīng)管線9進(jìn)入后續(xù)分離提純裝置，分離出的待生催化劑經(jīng)料封鎖氣鎖壓后經(jīng)下料管5進(jìn)入再生器2與空氣接觸燒焦再生，在熱量不夠的情況下再生燃燒器中補(bǔ)充噴入相同的劣質(zhì)重油輔助燃燒并通過流量的控制調(diào)節(jié)燃燒器的溫度；離開再生器2后的再生催化劑升溫到950°C~980°C，經(jīng)下料封鎖氣鎖壓后和下料管4進(jìn)入流化態(tài)反應(yīng)器I底部，根據(jù)反應(yīng)器的溫度經(jīng)控溫滑閥11調(diào)節(jié)流量后與原料和水蒸汽混合進(jìn)入流態(tài)化反應(yīng)器1，以平穩(wěn)控制反應(yīng)器出口溫度。
[0044]產(chǎn)物氣中含有62v%的氫氣,見表3。送入后段膜分離器分離可得90~92v%的中等純度氫氣，或送入PSA分離裝置獲得更高純度99.9999v%的高純氫氣。
[0045]需要說明的是，以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
[0046]表1、催化劑性質(zhì)
【權(quán)利要求】
1.一種重油流態(tài)化制氫方法，其特征在于，包括:重油和水蒸氣預(yù)熱后由底部進(jìn)入流化態(tài)反應(yīng)器，與平均粒徑50~80微米的含氧化鎳、氧化鎂的催化劑接觸，在溫度為900~980°C、壓力為0.1~3.0MPa的條件下反應(yīng)；產(chǎn)物氣和待生催化劑引出流化態(tài)反應(yīng)器進(jìn)行氣固分離，分離出的產(chǎn)物氣進(jìn)入后續(xù)分離提純裝置獲得高純度氫氣；分離出的待生催化劑經(jīng)料封閥后在920-1250°C的條件下與含氧氣體接觸燒焦再生，經(jīng)料封閥后返回流態(tài)化反應(yīng)器循環(huán)使用。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的重油包括常壓蠟油、減壓蠟油、焦化蠟油、脫浙青油、加氫裂化尾油、常壓渣油和減壓渣油中的一種或其混合物。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，以催化劑總重量為基準(zhǔn)，以氧化物計(jì)，所述的催化劑含有5~10wt%的氧化鎳、20~30wt%的氧化鎂和60~70wt%的氧化鋁。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于，所述的催化劑中含有6~8wt%的氧化鎳。
5.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于，所述的催化劑中含有22~28wt%的氧化鎂。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的催化劑的平均粒徑為60~70微米。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的重油和水蒸氣預(yù)熱至200~550°C引入流化態(tài)反應(yīng)器中。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其特征在于，所述的重油和水蒸氣預(yù)熱至260~350°C引入流態(tài)化反應(yīng)器中。
9.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的重油和水蒸氣的重量比為1:(1~5)。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于，所述的重油和水蒸氣的重量比為1:(1.1~1.8)。
11.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的重油相對(duì)于流化態(tài)反應(yīng)器的體積空速為0.3~0.8小時(shí)'
12.按照權(quán)利要求11的方法，其特征在于，所述的重油相對(duì)于流化態(tài)反應(yīng)器的體積空速為0.4~0.6小時(shí)'
13.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的流化態(tài)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度優(yōu)選為920 ~960。。。
14.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的流化態(tài)反應(yīng)器的反應(yīng)壓力為0.12~2.5MPa0
15.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的再生器中添加重質(zhì)燃料補(bǔ)充熱量。
16.一種用于重油流態(tài)化制氫的反應(yīng)-再生裝置，其特征在于，該裝置包括流化態(tài)反應(yīng)器、氣固分離器和再生器，流化態(tài)反應(yīng)器的出口連通氣固分離器，氣固分離器的氣相出口連通后續(xù)氫氣分離提純裝置，氣固分離器的催化劑出口經(jīng)料封閥后連通再生器，再生器的再生催化劑出口經(jīng)料封閥后與流化態(tài)反應(yīng)器催化劑入口連通；所述的流化態(tài)反應(yīng)器設(shè)置重油和水蒸氣原料入口。
17.一種重油流態(tài)化制氫的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，包括流化態(tài)反應(yīng)器、氣固分離器、再生器、反應(yīng)物料和催化劑，重油和水蒸氣與含有氧化鎳、氧化鎂的催化劑在流化態(tài)反應(yīng)器中接觸，在蒸汽重整條件下反應(yīng)；流化態(tài)反應(yīng)器頂部設(shè)置氣固分離設(shè)備，反應(yīng)產(chǎn)物由氣固分離設(shè)備的氣相出口排出反應(yīng)器，催化劑由流化態(tài)反應(yīng)器的固相出口經(jīng)料封閥進(jìn)入再生器中與含氧氣體反應(yīng)燒焦再生后，由再生器的再生催化劑出口經(jīng)料封閥后返回流化態(tài)反應(yīng)器中。
【文檔編號(hào)】C01B3/44GK103723680SQ201210385855
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】楊小明 申請(qǐng)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(xué)研究院