CN1126698A - 输送中进行部分氧化的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

所公开的是一种将低值烃料流转化成氢和/或合成气的方法和一种用于该转化方法的输送中转化的反应器。在该输送中转化的反应器中，所产生的碳被沉积在循环惰性颗粒载体上。使沉积的碳部分氧化以供应吸热反应的热量。可将离开此输送中转化的反应器的反应流出气体进行处理以去除颗粒物料、硫化合物、以及酸性气体；冷凝水蒸汽；以及使氢与一氧化碳分离以产生提纯的氢和/或合成气产物。本方法具有连续处理所有类型低值烃供料，而基本上不中断工艺过程的适应性。

Description

输送中进行部分氧化的设备和方法
本发明涉及一种采用在较低温度和亚化学计量氧化条件下运行的输送中转化的反应器的，用以将低值烃料流转化成氢或合成气的方法和设备。
炼油厂和石油化工厂产生的低或负值废料和/或残油流一般都有再使用或处理的问题。通常的一种建议是利用废料流在燃烧过程中的发热值。废料流的例子包括含有烃类、二氧化碳、一氧化碳和蒸汽的排出气；含金属残渣和木馏油；烃的水乳液流(例如，由石油乳液破坏和脱水得到的)；含芳族溶剂流；废苛性液流；煤屑泥浆；除焦废气；焦炭固体等等。然而，典型地是将这些料流归类为有害废料。处理这样分类的料流常常需要彻底的控制处理以使有害于环境的影响降至最低。因而，由燃烧这些料流而得到的益处，受到由控制处理需要承担的成本的限制。
为了由废料流中得到洁净的，环境上可接受的发热价值，已知的是一种高温燃烧方法，该废料流用其他方法处理很难并很昂贵。以这一高温方法，供入高温火焰的料流与接近化学计算量的氧混合后再被喷入燃烧区，其中供料流中的烃类，在3000°F温度下燃烧，主要形成二氧化碳和水。然后回收产生的热以用于生产。
上述方法经实验有某些缺点。例如，工厂中产生的废料流就速率和组分而言有大范围的变化。在烃与氧的比例快速变动的场合下，过多的烃导致形成烟尘，而过少的烃造成火焰熄灭。通常必须进行复杂的测量以消除供料流中的变化，通常必须精心设置混合***和众多的供料***。
将烃原料转化成供生产甲醇的含一氧化碳的合成气和/或供生产氨，氢化和其他用途的氢在现有技术中是公知的。通常是在有料流存在时，于提高的温度下使烃料流转化，结果产生一氧化碳和氢。一氧化碳在转移反应中在升高的温度下与该料流反应从而产生额外的氢也是已知的。
有利的是，能将各种不同组成的低值烃工艺料流转化成一种或多种有价值的产物料流，如氢和/或合成气(H2+CO)，以避免产生废料流。此外，如果该转化工艺在没有干扰的连续作业中具有控制变化着的供料组成的变化性，则较为有利。另外，在较低温度下以降低了的氧消耗及增大的效率操纵一种输送中转化反应器是有利的。
在包括于低温，亚化学计算量氧化条件下运行的输送中转化反应器的过程中的，闭合回路处理装置中有效地进行对低值烃料流的处理，以产生有价值的合成气和/或氢产物，而该产物是可再循环至该过程，从此过程得到低值料流。通过利用过程中的低值料流可显著地减少需要随过程外处理的废料流的量。通过使用输送中转化的反应器(其中沉积在循环颗粒上的碳被部分氧化，以供应吸热反应，如蒸汽热解和CO转化的热)，该反应器具有连续操作的适应性，同时接收改变烃组成和水含量的供料，而不中断该部分氧化反应。此外，该反应器与现有技术的废料燃烧工艺相比可在较低温度下，以减少的氧供应和以改进的效率下运行。
对炼油厂的特别的优点包括，例如在脱焦工序中的工厂范围内的污染源的降低和所产生的废气和液体料流的减少。本发明的方法将低值烃料流转化成有用的产物，如氢和/或合成气，用此方法，这些低值烃可被减少和使用，低值料流是从此工艺得到的。结果，降低了所产生的二氧化碳量。此外，重金属的挥发显著减少(由于低得多的反应器操作温度)。
本发明的一个目的是提供一种将低值烃料流转化成氢或合成气的输送中进行部分氧化处理的装置。该装置包括为形成富氧料流的分离装置。设置管线(例如输送管或管道)以便将氧流和粗烃料流供至输送中进行的部分氧化的反应器，该反应器包括(1)亚化学计量地氧化沉积在循环颗粒上的碳的部分氧化区，(2)接收粗烃料流和来自部分氧化区的产物的混合物的立管，它产生包括氢、轻质烃、一氧化碳、和二氧化碳的流出物，以及将碳沉积在来自该立管流出物的颗粒上，以及(3)回收再循环至部分氧化区的颗粒并形成基本上无颗粒的气体产物的分离区。设置一个废热锅炉以便回收来自输送中转化的反应器的热并冷却来自该输送中转化的反应器的气体产物。
提供一个过滤器以回收来自经冷却的气体产物中的颗粒并产生基本上无颗粒的气体产物。提供再循环管线以便将水循环，致使无颗粒气体产物急冷的塔。提供一个氢分离装置以便将经急冷的气体产物分离为富氢料流和轻质烃料流。提供一个控制器以调节将氧料流供于部分氧化区的流量并根据粗烃料流量和碳组成的变化将立管流出物的温度基本上保持在约870℃(约1600°F)和约1090℃(约2000°F)之间，及在循环颗粒上沉积总量基本上为循环颗粒重量的约0.5和40％之间的碳。
供至该装置的粗烃料流可承受水含量基本上在粗烃料流重量的0和约40％之间，碳含量基本上在以干燥粗烃料流重量计的约75和95％之间，以及H∶C原子比基本上在约0.5和约4.0的间波动。粗烃料流较佳的是包括排出的烃气体、残余液体烃料流、炼油固体或它们的具有总的干燥的基本H∶C原子比约1-2的组合。按照一个较佳实施方案，本装置包括一个供排出烃气体用的通向部分氧化反应器的第一供料管线，和供液体烃和任何固体组分用的第二供料管线。较佳的是在该装置中提供一个管线以便将水蒸汽以水蒸汽和粗烃料流中的总水量与粗烃料流中的烃的重量比为约0.3-约0.5的比率供至该立管。
较佳的是输送中部分氧化反应器的氧化区适合于以亚化学计算量供给的氧流使沉积在循环颗粒上的碳氧化，以形成基本上无反应性氧的部分氧化产物料流。较佳的是使供料流注入区适合于将粗烃料流连续引入部分氧化产物的料流，以形成其混合物，并引入接纳由供料注入区来的该混合物的立管。该反应器最好包括一个颗粒贮存区以便容纳含有沉积在其上碳的被回收的颗粒、一个将颗粒由贮存区传递至该部分氧化区的输送管线、一批颗粒，它包括在颗粒贮存区中和经立管循环时沉积于其上的碳。以及以足以基本上保持氧化和供料注入区连续运行的输送管线和原料注入区。最好提供一条管线以便清洗从该移动氧化反应器的分离区回收来的一部分颗粒。可将金属浸取或凝固***用于处理清洗过的颗粒并产生固体或凝固的金属产物。
本发明的另一目的是提供一种将低值烃料流低温转化成氢或合成气的方法。步骤(a)，将粗烃料流引入含有细碎颗粒的部分氧化产物的连续料流中。步骤(b)，使由步骤(a)得到的混合物在输送条件下通过基本上绝热的热解区从而产生氢、轻质烃、一氧化碳和二氧化碳的流出物，并将碳沉积在此颗粒上。在步骤(c)中，由步骤(b)的产物中回收包复了碳的颗粒，从而得到基本上无颗粒的合成气。在步骤(d)中，将回收的颗粒的主要部分和亚化学计算量的反应性氧连续供入部分氧化区，从而为引入烃的步骤(a)形成部分氧化产物料流。在步骤(e)中，根据选自质量流速、水含量、烃的碳含量、烃中H∶C原子比、以其各种组合的粗烃料流中的实际波动调节供于部分氧化区的反应性氧量，以将步骤(b)中热解区的出口温度基本上保持在约870℃(约1600°F)和约1090℃(约2000°F)之间，并由回收步骤(C)得到平均碳沉积含量基本上在0.5和40％(重量)之间的颗粒。
作为本发明方法的一个实例，粗烃料流可含有一种来自油—水分离器或风选槽的乳液。该粗烃料流可含有金属，该金属在步骤(b)被吸附的颗粒上，而来自步骤(C)的合成气基本上无金属。
最好以约10-250倍于步骤(a)中粗烃料流的质量流量的速率于步骤(d)中将颗粒供入部分氧化区。最好在步骤(d)中将基本上无氮的氧供入部分氧化区。最好以比相对于供入部分氧化区的颗粒上的碳约少5％的化学计量的量于步骤(d)中将反应性氧供入部分氧化区。作为另外的步骤，将水蒸汽供入热解区以在步骤(b)中移动转化成氢以及气化某些碳。该粗烃料流含水为约0-约40％(重量)，含75-95％碳(以干燥计)，并且以干燥态计的H∶C原子比为0.5-4，较佳为1-2。以达到蒸汽和粗烃料流中的水与粗烃料流中烃的重量比为约0.3-约0.5的量将水蒸汽供入热解区。在步骤9(a)中引入的烃可含有芳环，而来自步骤(C)的合成气和沉积在无机颗粒上的碳基本上是无芳环化合物。步骤(a)中的颗粒可含有废的流化催化裂化催化剂或其他合适的可流化的颗粒。步骤(b)的混合物可包括少量苛性物。作为另一步骤，最好将来自步骤(C)的合成气骤冷以基本上抑制焦油形成。
图1是表示本发明的输送中低温部分氧化的反应器的示意图。
图2是使用图1反应器的本发明烃转化工艺的流程图。
图3是用于评价本烃转化工艺的本发明的小型输送中反应器的示意图。
通过以连续方式将烃引入本发明的输送中转动反应器的立管(在其中烃被裂化和热解，并产生固体碳，沉积在反应器中循环的颗粒载体上)，使低值烃料流，无论是固体、液体或气体、或其任意组合转化成合成气和/或烃产物料流。通过亚化学计量地部分氧化沉积的碳，得到吸热裂化和热解反应所需的能量。本发明的转化反应器可以与此反应流出物提纯装置一起运行，从而形成一种制备合成气和/或氢产物的过程内的，闭合回路方法，这方法适用于，例如，可从中得到低值烃料流的相同的生产厂(例如炼油厂)。以这样一种方式，低值烃料流可干净地转化成有价值产物。同时使用该过程内的，闭合回路转化方法，可实现在全厂中减少污染源。
参照图1，以传输流体动力学方式运行的本发明反应器10包括一个在混合区14上方的立管12。混合区14包括一个在下部的部分氧化区16，在其中，至少一部分沉积在循环颗粒载体上的碳被氧化，从而形成高速亚化学计量燃烧产物(主要是一氧化碳)和细碎颗粒的料流。
供应的氧通过管线18被加至部分氧化区16。氧的供应通常是以适于控制部分氧化区16和立管12的温度的速率供给并可包括空气、富氧空气、氧和惰性气体，如氮或氩的混合气、纯氧等等。氧与沉积在循环颗粒上碳的摩尔比保持在亚化学计量的比例，以促进在部分氧化区16中一氧化碳的形成大于二氧化碳形成。供应的氧最好比为将全部供入部分氧化区16的碳完全燃烧成二氧化碳所需的化学计算的氧量少5％，而得到的亚化学计量燃烧产物基本上无未反应的氧化剂。
供料注入区20最好设置在部分氧化区16上方的混合区14中。烃供料流通过管线22被注入供料注入区20并与来自部分氧化区16的高速流出物和颗粒的料流混合。在部分氧化区16中产生的热被用于混合区14和立管12，以便将供料中任何高分子量烃类裂化成低分子量产物，这包括低级烃类和碳。此外，通过与水蒸汽反应也产生包括氢、一氧化碳、二氧化碳和碳的热解产物。按照本发明的特色，由裂化和热解反应产生的大部分碳沉积在来自部分氧化区16的惰性颗粒上。
供料流22可包含烃排出气、残余烃液体、炼油固体和它们的组合。作为本发明的另一特色，供料流22在水含量、碳含量和氢与碳的比方面可根据待转化的残料和/或低值料流的类型和可利用性而变动。供料流22可包括浓度为0-约40％(重量)的水和浓度为约75％(重量)-约95％(重量)的碳。供料流22的氢∶碳原子量比(以干重计)可为约0.5-约4∶1，较佳为1-2∶1。
可按本发明转化的合适烃供料流的实例包括由石油生产工厂脱水装置产生的石油水乳液；来自石油化工厂的芳族溶剂、油脚液体、和木馏油固体；以及石油精炼中产生的排出气、脱焦废气、淤浆和油脚液体、以及焦炭固体。可使用的其他残余料或低值烃料流的实例包括油页岩、焦油、沥青、来自煤处理和塑料生产工厂的烟尘、废苛性料流等等。
供料流22可根据待转化的残余料流的状态，以固体、液体和气体的溶液、浆料、乳液、悬浮液等的形式加入。典型的是，将固体和气体组分溶解于和/或悬浮于烃载体液中以便于处理和泵送。可供选择的是，气体组分可通过单独的供料管线(未示出)单独加入。烃供料流22可在部分上根据供料组成、反应流出的气体组成和反应器10的工艺参数在所需的阶段中加入反应器混合区14，以保证其平稳运行。
蒸汽最好经由管线26注入供料注入区20上方的混合区14中。在靠近通往立管12中的基本上绝热的热解区30的入口处此蒸汽与上升的高速部分氧化和部***化的产物料流混合。可供选择的和/或另外方式是，特别是当粗供料含有挥发和/或气体烃组分的场合下，蒸汽可随烃供料注入。蒸汽也可随氧化剂料流18注入。蒸汽注入管线26和烃供料流22中总水量与烃供料流22中烃的重量比在0.3-0.5之间。
混合区14的流出物在还原条件下经立管12通过，在其中发生某些吸热反应过程。供料中存在的挥发性烃类被挥发。较高分子量的烃被裂化成较低分子量(C1-C4)的烃，如甲烷和乙烷，而脱去挥发份的碳被沉积在循环颗粒上。按照公知的转移转化反应，蒸汽与碳反应生成氢和一氧化碳，并与一氧化碳反应生成更多的氢和二氧化碳。由于供料烃未经受燃烧过程，故增加了轻质烃的生成。
高速的部分氧化产物导致在立管12中起类似热储能器作用的载体颗粒的内部循环流以便有效地将来自部分氧化区16(在其中这些颗粒被放热氧化反应加热)的热传至绝热的热解区30，以便为在反应器10中发生的吸热裂化、气化和转移反应提供热量。循环至部分氧化区16的载体颗粒的质量流量最好是约10-约250倍于通过管线22供入混合区14的供料的质量流量。适于用作在反应器10中的循环的载体颗粒的材料是细碎的耐火材料，这些材料具有大的表面积并通常在本发明的方法的反应条件下是惰性的。具体的实例为氧化铝、氧化硅、以及来自流化催化裂化(FCC)反应器的废催化剂。
由于是通过氧化沉积在载体颗粒上的碳，而不是裂化的烃产物(挥发物)供给部分氧化反应燃料，所以与现有技术方法比较，提高了反应流出物中轻质烃类和一氧化碳的浓度。此外，反应器10具有连续而不中断工艺过程地接受广泛原料如原料，和分的提高了的适应性。总的说来，沉积在循环颗粒上的碳总量占载体总重的约0.5和约40％之间。
热解、气化和转移反应的反应流出物由立管12通入分离区32，在其中由反应产物中回收包复了碳的颗粒，从而得到基本上无颗粒的氢和/或合成气流。分离区32最好包括一个或多个高效旋风分离器的分离阶段。将来自立管12载有颗粒的气体通过管线36供入旋风分离器34。如果需要，可使用另外二级旋风分离器(未示出)。
旋风分离器34包括一个具有为增加装载带碳的颗粒停留时间的颗粒贮存区40的浸入管38和一个以足够维持部分氧化和供料注入区16.20连续作业的速率将颗粒传送至部分氧化区16的输送管线42。分离区32另外还包括排放管线44，通过该管线，一部分来自贮存区40的固体可由反应器10放出，以保持在所需的固体上最低金属浓度。该床开始时经由管线48装载惰性载体以满足水力学运行的需要。在操作期间，添加配制的惰性载体以保持在所需的载体上的金属浓度并补偿来自***的循环载体的全部损失。经由管线46由旋风分离器34中回收含有减少颗粒含量的气体。
根据设计的运行压力，本发明的反应器10在适于促进热解、气化和转移反应的温度下运行，而不需要循环载体的任何催化活性。这些反应典型地可在低至788℃(1450°F)温度下开始。较佳的是，反应器10以在立管12的出口处测量的，范围在约870℃(约1600°F)-约1090℃(约2000°F)的温度下运行。与现有技术的方法比较，本发明的较低运行温度，减少了金属挥发量，而代之以使金属吸附在颗粒上。这避免了金属在工艺设备和管道的壁上的沉积和积累，并便于通过从循环固体中回收金属而将其回收。
通常通过规定供给部分氧化区16的氧化剂的速率和载体循环速率来控制操作温度。此外，任选地可在贮存区40中从载体回收热。由于立管的温度和碳沉积的速率(即碳总量)可因供料速率和烃料流22的碳组成的变化而波动，所以可使用一控制器(未示出)调节氧气流18向部分氧化区16的供应速率，以将立管12的运行温度保持在所希望的设定值并保证在反应器10中的合适碳总量。
该转化反应器可设计成在提高压力下，最高达约4.0MPa(约600psig)下运行，以提高每单位反应器截面积的处理能力。
管线36中的粗产物气体最好在例如，用于炼油厂或传送至甲醇或氨车间的上游工程之前在下游工程提纯装置(见图2)中被提纯。该粗产物气体可含有各种浓度的硫化氢。下游工程提纯可包括热回收，痕量颗粒分离、焦油抑制、脱硫、以及组分馏。
参照图2，示出了一种本发明的过程内的，闭合回路烃转化工艺100。该工艺100包括一个将烃供给上述本发明低温输送中转化反应器102的上游工艺流出物/剩余料流积累装置A。通过空气分离装置B提供了供于反应器102的氧化剂而后反应器流出气体被脱硫以及通过提纯装置C提纯，从而得到合成气和/或氢产物流。
该供料积累装置A包括一对或多对储存罐104a，104b，这些罐接受多种低值液体和/或固体烃料流106、108、110，这分别包括油类工艺流出的物料流、残余油料流、和其他炼油固体的料流。用泵112经由管线114将烃供料流106、108、110泵送至按照本发明在部分氧化条件下运行的反应器102。最好将罐104a、104b、泵112和管线114加热以保持合适的原料粘度。最好将气态的低值烃料流，如排出气直接经由管线116引入反应器102。必要时经由管线117将惰性载体颗粒装入反应器102。
空气分离装置B通过现有技术中已知的常规手段将引入的空气通过管线118分离成其组成成分N2和O2。可通过管线120将氮排出以供给各种精炼工艺。通过管线122排出基本上纯的氧流作为供于反应器102的氧化剂。经由管线124供给反应器102中热解、气化和转移反应所需的水蒸汽。如果希望，供入的水蒸汽可与供入的氧掺合经由管线122供给。
来自反应器102的流出物径上部通至颗粒分离装置(未示出)，以便将载体颗粒分离使之再循环。基本上无颗粒物质的热气体流出物从分离装置流出以便送至废热回收装置126。在热回收装置126中，可部分回收供给反应器102的热以产生有用的物质，这包括加热锅炉供水以便产生蒸气。冷却了的反应流出物料流通过管线128被送至高效过滤装置130，进一步由气体料流128中分离任何被夹带的颗粒。合适的过滤装置的例子包括旋风分离器。陶瓷过滤器、惯性分离器、静电沉积器等等。由过滤装置130回收的固体通过管线132排出以供如下所述的进一步处理。固体料流132包括在原油中存在的非挥发性的无机化合物，典型地是由炼油厂油脚料流中回收的不燃残渣(灰分)。固体料流132还可包括废FCC催化剂、氧化铝颗粒或用作碳沉积基体的其他合适颗粒。
来自滤器130的气体滤出物被送至骤冷回路133以使该反应流出物进一步冷却并基本上抑制焦油形成。该骤冷回路133包括一个包含一种含水骤冷液体的骤冷塔134。最好提供一个热交换器(未示出)以便通过与由骤冷塔134经过管线136分离出的骤冷用水进行热交换而使固体料流132冷却。加了热的骤冷用水流径由管线138由固体热交换器(未示出)通向骤冷罐140，以便消耗吸收的热。必要时，将离开骤冷罐140的冷却了的骤冷用水流142与来自管线144的补充水结合再经由管线146再循环至骤冷塔134。
可将经由管线148离开骤冷塔134的骤冷了的流出物料流送至任选的酸性转移(反应)装置150。酸性、转移(反应)装置150具有适于在硫化物存在时使一氧化碳和水反应，产生额外氢的催化剂。富氢的流出物料流经由管线152通向酸气分离装置153，在其中使用常规的手段从流出物流中吸附二氧化碳和硫化氢。被分离的硫化物经由管线154被排出，供入还原装置(未示出)作为供料，在其中该硫化物被还原成元素硫。由粗流出物料流分离出的二氧化碳经由管线156被排出以供进一步使用或排出。
由酸气分离装置153排出的洁净流出物料流经由管线156被送至氢分离装置158，在其中使用常规压力摆动吸收或薄膜分离装置使氢产物与流出物料流中的其他组分，主要是一氧化碳分离。提纯的氢产物流作为适用于，例如，炼油厂氢化装置或用于生产一系列化学品的经提纯的产物流，经由管线160由氢分离装置158排出。主要包含一氧化碳和/或轻质烃类的副产品料流经由管线162排出，以便用于例如，甲醇生产或作为实际生产中的燃料气体。
包含金属化载体颗粒、灰分、无机物等的工艺100的固体残渣经由排放管线164从反应器102放出，然后与在高效滤器130中，从粗流出气体分离出的固体在管线166中合并。然后将合并的固体料流166通过如上所述的与水的热交换而冷却，并任选地排放至金属浸出和/或固体固定装置168。在装置168中，金属化载体颗粒、灰分、和无机物中的金属可通过常规的浸取方法作为金属产物经由管线170被回收。在石油油脚料流中存在的常见的金属中有，镍、钒及类似的过渡元素。固体废料也可包括经由管线172回收以处理的无害固体。
实施例
为表明本发明方法中的将低值烃料流转化成氢和/或合成气产物输送中转化反应器的实用性和性能，在以下实施例中使用了一种研究规模的输送中转化流化床反应器试验装置(TRTU)。在这些被研究的因素中包括有：碳沉积速率、为支持吸热的热解反应所需的碳总量、所得产物的分析以及当使用芳族料时，芳环消耗的速率。
载体颗粒包含有在温度基本上在约870℃和约1090℃之间时具有刚性、永为固态的废FCC型氧化铝/氧化硅催化剂。
图3示出了TRTU的概括示意图。为研究规模运行而设计的本发明输送中转化反应器200包括一个具有内反应区204的中心立管202。该立管202被处于环状空间中的构成载体积累区208的立管206所包套。在立管202出口处的一个载体分离区210使流化载体与产物气体分离。该分离区210包括一个惯性撞击板212。产物气体通过管线214由分离区210分离出，以供分析。
在立管202入口处的载体流化区218设有一个颗粒流化床。通过流化气使这些颗粒流态化，流化气是通过在喷射气体管线224出口处的喷射器220被喷入流化区218的。通过一个喷射器226将流化的颗粒喷入立管202的入口。在其出口处具有一个可变的锥形阀230的入口管228，将烃供料以蒸气供至装置200。该供料蒸气也起着一种对喷射器226的喷射气体的作用。该喷射器226可以调节以控制通过立管202的气体流量。该装置包括包套立管206的电加热装置238，以及在立管202上的一个冷却水套(未示出)。
该反应器200由INCOLOY 800HT制得。立管202高为9.14米(30英尺)并具有流动面积1.95厘米2(0.0021英尺2)。立管206的环形流动面积为41.99厘米2(0.0452英尺2)。反应器200包括一个空载流动管线(未示出)，但无环隙截流阀。加热外套238包括六组加热元件。清洗和流化气体包含有压缩氮。
烃蒸气供料流包含一种用氮稀释的芳族橡胶溶剂。该橡胶溶剂通过泵240由罐242泵送。然后将溶剂料流244与通过管线246引入的水蒸汽混合并使此合并的料流通过加热器248以使溶剂蒸发。用经由管线250引入的氮稀释此蒸气并将此稀释的蒸气通过管线252供至反应器200。
由反应器200分离出流出气体以测定芳族烃供料的热解产物。使用一个滤尘器216使颗粒物料与产物气体分离。将滤过的产物气体在热分离器252中骤冷以防止形成焦油。用在包套管线254中的具有冷凝水的热交换器进一步冷却此骤冷过的蒸气并使之通过冷分离器256，以冷凝产物流中的含水组分。经由管线258由冷分离器256排出气体出口料流。将一部分出口气体258经由管线260供入气相色谱(GC)(未示出)。将残剩的出口气体258经由262直接送至一个锥形孔(未示出)。在上述水蒸汽热解反应后，将反应器200冷却并回收载体介质，以测定沉积在载体上的，来自烃原料的碳的重量百分比。实施例1
在反应器200中将此橡胶溶剂在温度900℃(1650°F)和压力0.34MPa(g)(50psig)下进行水蒸汽热解。通过加热套238供应反应的热量。积累含有沉积碳总量的载体颗粒供以后分析。立管接触时间小于2秒。使用水蒸汽失活的平衡FCC催化剂作为在900℃运行温度下的循环介质。氮稀释剂含有75％(体积)所得到的不凝产物。表中给出了气体产物的GC分析、沉积在载体上碳的重量百分比，以及计算的碳物料平衡。
          表
实施例试号                                组成(体积％)      碳物料平衡-公斤(磅)
  H2  CH4  C2+  CO  CO2   N2  Tar*   C*    进   出
    1  10.62  9.16  3.44  1.85  0.77  74.32   2.3   15.4    8.7(19.1)   8.2(18.0)
    2  -  -  -  3.2  3.5  93.7   -   -    -   -
    3  24.51  10.81  4.23  5.49  1.10  53.94   1.2   23.1    6.6(14.5)   6.3(13.6)
*烃原料重量百分比实施例2
在900℃(1650°F)和0.34MPa(g)(50psig)下使反应器200(无加热套238)运行以使积聚在实施例1中载体上的碳总量部分氧化。不供应额外的烃原料。将空气通过管线246供入反应器200以代替水蒸汽。然后如实施例1通过GC分析部分氧化反应的产物。该表中可见到部分氧化反应的结果。实施例3
以类似于实施例1所述的步骤使反应器200运行，所不同的是，橡胶溶剂原料中补充有20重量％的混合二甲苯，在950-980℃(1750-1800°F)和0.34MPa(g)(50psig)下进行水蒸汽热解反应，并使用来自实施例2的基本上无碳的水蒸汽失活的FCC催化剂作为载体介质。结果列于该表中。最后，基本上全部于烃蒸汽热解反应中所产生的碳(实施例1和3)沉积在此循环载体上。此外，芳环被破坏并且当碳总量被氧化时提供了足以弥补吸热反应所需热的发热量。从而，表明了在870-1100℃(1600-2000°F)下进行绝热操作是可行的。
通过上面的描述和实施例说明了本发明烃转化方法和输送中转化的反应器。上面的描述旨在作为一种非限定性的说明，因为考虑到许多变化对现有技术的普通技术人员来说都是显而易见的。从而力图将这些所有的变化都包括在所附权利要求的范围和精神之内。

Claims (23)

1.一种将低值烃料流转化成氢或合成气的在输送中进行部分氧化处理的装置，该装置包括：
一种形成富氧气流的空气分离装置；
将氧气流和粗烃料流供入输送中部分氧化的反应器的管线，所述反应器包括(1)亚化学计量氧化沉积在循环颗粒上的碳的部分氧化区，(2)接受粗烃料流和来自部分氧化区的产物的混合物的一个立管，该立管产生一种流出物，该流出物含有氢、轻质烃、一氧化碳、和二氧化碳、以及来自立管流出物的，在颗粒上沉积的碳，以及(3)容纳以便再循环至部分氧化区的颗粒并形成基本上无颗粒的气体产物的一个分离区；
一个回收该输送中部分氧化的反应器中热量并将来自该反应器的气体产物冷却的废热锅炉；
一个回收来自冷却气体产物中颗粒并产生基本上无颗粒气体产物的滤器；
一个将水循环至塔以便骤冷此无颗粒气体产物的循环管线；
一个将骤冷的气体产物分离成富氢料流和轻质烃料流的氢分离装置；
一个调节器，该调节器根据粗烃料流的流量和碳组成的变化，调节将氧气流供至部分氧化区的速率并保持立管流出物的温度基本上在约870°和约1090℃之间，以保持在循环颗粒上沉积的碳总量基本上为该循环颗粒重量的约0.5和约40％之间。
2.权利要求1的处理装置，其中使粗烃料流经受水含量基本上为粗烃料流重量的0和约40％之间，碳含量基本上在以干的粗烃料流重量计的约75和约95％之间，以及H∶C原子比基本上在约0.5和约4.0之间的波动。
3.权利要求2的处理装置，其中液体粗烃料流包括排出的烃气体、残余液体烃料流、炼油厂固体或它们的组合。
4.权利要求3的处理装置，该装置包括供排出的烃气体通向部分氧化反应器的第一供料管线，以及运送液体烃类和任何固体组分的第二供料管线。
5.权利要求2的处理装置，该装置包括将水蒸汽供至该立管的管线，其供应速率要使该水蒸汽和粗烃料流中总水与粗烃料流中烃的重量比为约0.3-0.5。
6.权利要求2的处理装置，其中此输送中部分氧化反应器包括：
适于以亚化学计量供给的氧流氧化其上有沉积碳的颗粒以形成基本上无反应性氧的部分氧化产物料流的部分氧化区；
适于连续地将粗烃料流引入部分氧化产物料流以形成其混合物的供料注入区；
适于容纳来自供料注入区的混合物的立管；
用于容纳其上面具有沉积碳的被回收颗粒的固体贮存区；
用于将颗粒由该贮存区向部分氧化区传送的输送管线；以及
其数量足以基本上保持部分氧化区和供料注入区连续运行的，包括固体贮存区中的并通过立管、分离区和输送管线循环的，其上面沉积有碳的颗粒料。
7.权利要求6的处理装置，其中该粗烃料流包含在总的干燥量为基的基础上，H∶C原子比约1-2的液体烃类。
8.权利要求1的处理装置，该装置包括，一条吹洗自该输送中部分氧化的反应器的分离区回收的一部分颗粒的管线。
9.权利要求8的处理装置，该装置包括用于处理清洗过的颗粒和产生固体或固定的金属产物的金属浸取或固定***。
10.一种将低值烃料流低温转化成氢或合成气的方法，该方法包括的步骤为：
(a)将粗烃料流引入含有细碎颗粒的亚化学计量氧化产物的连续料流中；
(b)使由步骤(a)得到的混合物在移动状态下，通过基本上绝热的热解区，以产生氢、轻质烃、一氧化碳和二氧化碳的流出物，并将碳沉积在颗粒上；
(c)由步骤(b)的流出物中回收包复碳的颗粒，得到基本上无颗粒的合成气；
(d)将回收颗粒的主要部分和亚化学计算量的反应性氧连续供入部分氧化区，以便为烃加入步骤(a)形成部分氧化产物料流；以及
(e)根据选自该烃的质量流量、水含量、碳含量、烃中的H∶C原子比、及它们的组合方面的粗烃料流的实际波动调节供于部分氧化区的反应性氧的量，以将步骤(b)中的热解区的出口温度基本上保持在约870℃和约1090℃之间，并由回收步骤(c)得到平均碳沉积含量基本上在0.5和40％(重量)之间的颗粒。
11.权利要求10的方法，其中此粗烃料流含有一种来自油水分离器或风选罐的乳液。
12.权利要求10的方法，其中此粗烃料流含有金属，该金属在步骤(b)被吸附的颗粒上，而来自步骤(c)的合成气基本上无金属。
13.权利要求10的方法，其中以约10-250倍于步骤(a)中的粗烃料流的质量流量的流量在步骤(d)中将颗粒供入部分氧化区。
14.权利要求10的方法其中将基本上无氮的氧于步骤(d)中供入部分氧化区。
15.权利要求10的方法，其中在步骤(d)中相对于供入部分氧化区的颗粒上碳约少5％化学计量的量将反应氧供入步骤(d)中的部分氧化区。
16.权利要求10的方法，该方法还包括在步骤(b)中将水蒸汽供入转移转化成氢的热解区。
17.权利要求10的方法，其中粗烃料流含水为约0-约40％(重量)，烃含有75-95％碳(以干燥态计)，并且该烃具有以干燥态计的0.5-4的H∶C。
18.权利要求17的方法，该方法还包括：以水蒸汽和粗烃料流中的水与粗烃料流中烃的重量比为约0.3-约0.5的量将水蒸汽供入热解区的入口。
19.权利要求16的方法，其中粗烃料流中的烃具有的以干燥计的H∶C原子比在1和2之间。
20.权利要求10的方法，其中在步骤(a)中引入的烃含有芳环，而来自步骤(c)的合成气和沉积在无机颗粒上的碳基本上为无芳环化合物。
21.权利要求10的方法，其中在步骤(a)中的颗粒包括废的流化的催化裂化催化剂。
22.权利要求10的方法，其中在步骤(b)中的混合物包括少量苛性物。
23.权利要求10的方法，该方法还包括将来自步骤(c)的合成气骤冷的步骤以基本上抑制焦油形成。
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