專(zhuān)利名稱(chēng)：抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油化工技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)聯(lián)煉油化工工藝及其設(shè)備，具體為一種抑制重油催化沉降器內(nèi)結(jié)焦的油氣快速引出方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
催化裂化(FCC)是我國(guó)煉油工業(yè)中最重要的二次加工過(guò)程，其目的是提高原油加工深度和產(chǎn)品質(zhì)量，增加輕質(zhì)油產(chǎn)量。隨著催化裂化工藝和催化劑技術(shù)的不斷發(fā)展，催化裂化原料油拓展到了常壓渣油、減壓渣油。原料油的重質(zhì)化導(dǎo)致重油催化裂化裝置反應(yīng)沉降器系統(tǒng)、油氣管線及分餾塔底、油漿系統(tǒng)中設(shè)備表面上的結(jié)焦問(wèn)題日益嚴(yán)重且普遍，并已成為影響催化裝置長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行的重要隱患之一。如果裝置操作壓力或溫度發(fā)生異常波動(dòng)，如進(jìn)料突然中斷、失流化、再生器悶床等，沉降器內(nèi)結(jié)焦塊一旦發(fā)生脫落，堵塞催化劑循環(huán)通道，導(dǎo)致循環(huán)不暢或中斷、催化劑跑損，直至裝置被迫停車(chē)清焦，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。油氣結(jié)焦的機(jī)理復(fù)雜。一般認(rèn)為油氣中的濕、重組分是造成結(jié)焦的根源。原料霧化，沉降器內(nèi)流動(dòng)狀況、溫度分布、油氣停留時(shí)間及操作方式等對(duì)結(jié)焦有重要影響。由于沉降器內(nèi)的空間比較大，油氣流動(dòng)速度比較小，油氣在沉降空間的停留時(shí)間比較長(zhǎng)，且存在油氣流動(dòng)死區(qū)，這不僅會(huì)增加油氣的二次過(guò)裂化反應(yīng)，同時(shí)也會(huì)增加油氣中重組分的冷凝，使得油氣中油液滴的比例上升，油氣結(jié)焦的可能性增加。生成的結(jié)焦物黏附在沉降器內(nèi)壁及設(shè)備外表面并不斷增加厚度，久而久之便成為嚴(yán)重危害裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的隱患。為了解決沉降器系統(tǒng)的結(jié)焦問(wèn)題，相關(guān)的專(zhuān)利公開(kāi)了不少技術(shù)方案。中國(guó)專(zhuān)禾IjZL92112441. 4、ZL96103419. X，美國(guó)專(zhuān)利 US5158669、歐洲專(zhuān)利 EP0593827A1等在提升管反應(yīng)器末端粗旋風(fēng)分離器下部直接連接了一個(gè)預(yù)汽提段，減少?gòu)拇中L(fēng)分離器料腿向下噴出的油氣量，縮短反應(yīng)油氣在沉降器內(nèi)的停留時(shí)間。中國(guó)專(zhuān)利ZL98102166. 2、ZL98204681. 2還將預(yù)汽提段的內(nèi)部擋板改為環(huán)流套筒， 并使粗旋風(fēng)分離器升氣管與頂旋風(fēng)分離器入口承插式導(dǎo)氣直連接。中國(guó)專(zhuān)利 ZL96103478. 5、ZL96103420. 3、ZL01228805. 5 則在提升管末端采用了幾
根向下傾斜一定角度的圓弧彎管作為氣固快速分離器，并在其外面加了一個(gè)封閉罩以實(shí)現(xiàn)油氣的快速引出。中國(guó)專(zhuān)利ZL 01100418. 5提出了一種用于提升管流化床反應(yīng)系統(tǒng)的多級(jí)串聯(lián)緊湊型氣固快速分離系統(tǒng)，用于提升管反應(yīng)后油氣與催化劑的快速分離，使油氣在沉降器內(nèi)的平均停留時(shí)間可降低到3 4秒，從而改善產(chǎn)品分布，減少沉降器內(nèi)的結(jié)焦現(xiàn)象。然而這些專(zhuān)利重點(diǎn)都在于提升管末端油氣與催化劑的快速分離、降低下排入沉降器底部汽提段的油氣量及使粗旋風(fēng)分離器升氣管上升的油氣快速導(dǎo)出沉降器，對(duì)于被催化劑顆粒夾帶和顆粒內(nèi)孔吸附進(jìn)入沉降器底部和汽提段的油氣沒(méi)有處理方案。在汽提段被蒸汽汽提出來(lái)的油氣，雖然量不多，但多是較重餾分，且需要經(jīng)過(guò)整個(gè)沉降器空間才能進(jìn)入頂旋風(fēng)分離器離開(kāi)沉降器，因而這部分油氣停留時(shí)間較長(zhǎng)，可達(dá)幾十秒，甚至上百秒，容易產(chǎn)生結(jié)焦；隨著裝置開(kāi)工時(shí)間的加長(zhǎng)，沉降器內(nèi)仍然會(huì)發(fā)生結(jié)焦。 針對(duì)汽提段的油氣，中國(guó)專(zhuān)利ZL200310121301. 1和ZL200510017707. 4提出引入
再生催化劑或高溫高活性的待生劑到汽提段。通過(guò)提高汽提段溫度和催化劑活性，創(chuàng)造環(huán)境使催化劑顆粒間和顆粒內(nèi)夾帶或吸附的油氣(常常是容易生焦的重組分)在汽提段內(nèi)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油氣，從而消除沉降器內(nèi)結(jié)焦的內(nèi)在因素，同時(shí)還可減少后續(xù)系統(tǒng)的結(jié)焦。顯然，這一措施對(duì)現(xiàn)有的沉降器反應(yīng)工藝和設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變動(dòng)較大，不易實(shí)施且風(fēng)險(xiǎn)較大。中國(guó)專(zhuān)利ZL200420037425. 1提出了一種主要針對(duì)底部汽提油氣的反應(yīng)沉降器油氣快速導(dǎo)出防結(jié)焦裝置。包括提升管、一級(jí)、二級(jí)旋風(fēng)分離器、汽提段和沉降器。提升管與一級(jí)旋風(fēng)分離器相連通，一級(jí)旋風(fēng)分離器(即粗旋風(fēng)分離器)升氣管與二級(jí)旋風(fēng)分離器(頂旋風(fēng)分離器)密閉連通，稀釋蒸汽管位于沉降器的頂部；其特征在于設(shè)一與一級(jí)旋風(fēng)分離器升氣管相連通的導(dǎo)流管，該導(dǎo)流管的下部設(shè)置一導(dǎo)流罩，用以將沉降空間的油氣快速導(dǎo)出，消除沉降器有害的油氣滯留空間，防止結(jié)焦。根據(jù)該專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中的描述，其導(dǎo)流管下部出口，即油氣進(jìn)導(dǎo)流管的入口，導(dǎo)流罩位置，位于二級(jí)旋風(fēng)分離器料腿下部排出口位置， 二級(jí)旋風(fēng)分離器料腿下口可以包裹于導(dǎo)流罩內(nèi)，也可以不包裹于其中。按照該專(zhuān)利方案雖可實(shí)現(xiàn)將沉降器底部汽提油氣快速導(dǎo)出沉降器，但該專(zhuān)利方案中導(dǎo)流管-導(dǎo)流罩的油氣引出入口與二級(jí)旋風(fēng)分離器的料腿排出口位置太近，因此，無(wú)論二級(jí)分離器料腿是否包裹于導(dǎo)流罩內(nèi)，二級(jí)旋風(fēng)分離器排出的較細(xì)的催化劑顆粒，都容易會(huì)隨油氣一起被導(dǎo)流管抽吸進(jìn)導(dǎo)流管，進(jìn)而進(jìn)入二級(jí)旋風(fēng)分離器，從而增加二級(jí)旋風(fēng)分離器的負(fù)荷和催化劑跑損、油漿固含量；導(dǎo)流管內(nèi)流速越高、抽吸力越大，催化劑跑損就越嚴(yán)重。此外，該專(zhuān)利方案還存在抗裝置波動(dòng)(壓力、流量、催化劑藏量等波動(dòng))能力差等缺陷。一旦汽提段料位升高，極易發(fā)生大量催化劑被抽吸進(jìn)導(dǎo)流管，導(dǎo)致油漿固含量升高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，提供一種可在保證油氣劑有效分離的前提下，用于抑制或減少重油催化裂化沉降器內(nèi)設(shè)備壁面結(jié)焦的技術(shù)，從而減少或避免因結(jié)焦引發(fā)的催化裂化裝置非計(jì)劃停工事故，減輕結(jié)焦對(duì)裝置安穩(wěn)長(zhǎng)生產(chǎn)的危害。本發(fā)明之一的一種抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出設(shè)備，包括沉降器中的粗旋風(fēng)分離器2、頂旋風(fēng)分離器8、油氣引流管5和沉降器下部的汽提段10 ；其特征在于所述的油氣引流管5下端開(kāi)口高于粗旋風(fēng)分離器2的料腿2排料口，同時(shí)也高于頂旋風(fēng)分離器8的料腿9排料口，其高度差大于粗旋風(fēng)分離器料腿2排出的催化劑的彈濺尚度。所述的粗旋風(fēng)分離器2與沉降器外部的提升管反應(yīng)器末端1相連，且粗旋風(fēng)分離器的升氣管通過(guò)連接管3匯集到油氣引流管5 ；油氣引流管5頂部與頂旋風(fēng)分離器8入口封閉直聯(lián)，頂旋風(fēng)分離器8升氣管連通沉降器頂部的內(nèi)或外集氣室11。在具體實(shí)施中，所述的油氣引流管5最好位于沉降器的中心部位；所述的油氣引流管5最好位于沉降器下部末端開(kāi)口，并且其開(kāi)口下端最好設(shè)有傘帽6;傘帽6呈傘形，位于管口。所述的沉降器空間頂部可以設(shè)有防焦蒸汽環(huán)12 ；防結(jié)焦蒸汽環(huán)為圓截面環(huán)形管，其上均布一定數(shù)目的小孔噴嘴，環(huán)管內(nèi)蒸汽由這些噴嘴噴出。所述的油氣引流管5可以分上、下兩段，上段與下段之間可以采用承插式柔性連接。本發(fā)明之二的抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引設(shè)備的使用出方法，包括如下步驟1)來(lái)自于提升管反應(yīng)器末端的油氣和催化劑進(jìn)入粗旋風(fēng)分離器進(jìn)行快速的離心分離，大部分油氣和少量夾帶的催化劑經(jīng)粗旋風(fēng)分離器升氣管進(jìn)入位于沉降器的中心部位的油氣引流管，再進(jìn)入頂部旋風(fēng)分離器；2)以上過(guò)程的產(chǎn)生的下面三部分沉降器底部油氣(1)、隨粗旋風(fēng)分離器料腿正壓排料進(jìn)入沉降器底部的油氣，(2)、頂旋風(fēng)分離器風(fēng)料腿排料夾帶進(jìn)入沉降器空間的油氣，(3)、催化劑顆粒間與顆粒內(nèi)孔夾帶、吸附的油氣，通過(guò)油氣引流管迅速離開(kāi)沉降器，同時(shí)頂部防焦蒸汽將從上而下壓迫沉降器底部油氣，使之快速?gòu)囊鞴芘懦觥１景l(fā)明所述的防焦蒸汽最好為250-500°C的過(guò)熱蒸汽。本發(fā)明的彈濺高度Z值通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出設(shè)備，包括沉降器中的粗旋風(fēng)分離器 (2)、頂旋風(fēng)分離器(8)、油氣引流管(5)和沉降器下部的汽提段(10)；其特征在于所述的油氣引流管(5)下端開(kāi)口高于粗旋風(fēng)分離器(2)的料腿(2)排料口，同時(shí)也高于頂旋風(fēng)分離器(8)的料腿(9)排料口，其高度差大于粗旋風(fēng)分離器料腿(2)排出的催化劑的彈濺高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出設(shè)備，其特征在于所述的粗旋風(fēng)分離器(2)與沉降器外部的提升管反應(yīng)器末端(1)相連，且粗旋風(fēng)分離器的升氣管通過(guò)連接管(3)匯集到油氣引流管(5)；油氣引流管(5)頂部與頂旋風(fēng)分離器 (8)入口封閉直聯(lián)，頂旋風(fēng)分離器(8)升氣管連通沉降器頂部的內(nèi)或外集氣室(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出設(shè)備，其特征在于所述的油氣引流管(5)位于沉降器的中心部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出設(shè)備，其特征在于所述的油氣引流管(5)下部末端開(kāi)口位于沉降器下部開(kāi)口，并且其開(kāi)口下端設(shè)有傘帽(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出設(shè)備，其特征在于所述的沉降器空間頂部設(shè)有防焦蒸汽環(huán)(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出設(shè)備，其特征在于所述的油氣引流管(5)分上、下兩段，上段與下段之間采用承插式柔性連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出設(shè)備，其特征在于所述的油氣引流管(5)下部末端開(kāi)口位于沉降器下部開(kāi)口，并且其開(kāi)口下端設(shè)有傘帽(6)；所述的沉降器空間頂部設(shè)有防焦蒸汽環(huán)(12)；所述的油氣引流管(5)分上、下兩段，上段與下段之間采用承插式柔性連接。
8.—種如權(quán)利要求1 7之一的抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出設(shè)備的使用方法，包括如下步驟1)來(lái)自于提升管反應(yīng)器末端的油氣和催化劑進(jìn)入粗旋風(fēng)分離器進(jìn)行快速的離心分離， 大部分油氣和少量夾帶的催化劑經(jīng)粗旋風(fēng)分離器升氣管進(jìn)入位于沉降器的中心部位的油氣引流管，再進(jìn)入頂部旋風(fēng)分離器；2)以上過(guò)程的產(chǎn)生的下面三部分沉降器底部油氣(1)、隨粗旋風(fēng)分離器料腿正壓排料進(jìn)入沉降器底部的油氣，(2)、頂旋風(fēng)分離器風(fēng)料腿排料夾帶進(jìn)入沉降器空間的油氣，(3)、催化劑顆粒間與顆粒內(nèi)孔夾帶、吸附的油氣，通過(guò)油氣引流管迅速離開(kāi)沉降器，同時(shí)頂部防焦蒸汽將從上而下壓迫沉降器底部油氣，使之快速?gòu)囊鞴芘懦觥?br> 9.如權(quán)利要求8的抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出方法，其特征在于 所述的防焦蒸汽為250-500°C的過(guò)熱蒸汽。
10.如權(quán)利要求8的抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出方法，其特征在于所述的彈濺高度Z值通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)抑制重油催化沉降器結(jié)焦的油氣快速引出設(shè)備及方法，其設(shè)備包括沉降器中的粗旋風(fēng)分離器(2)、頂旋風(fēng)分離器(8)、油氣引流管(5)和沉降器下部的汽提段(10)；其特征在于所述的油氣引流管(5)下端開(kāi)口高于粗旋風(fēng)分離器(2)的料腿(2)排料口，同時(shí)也高于頂旋風(fēng)分離器(8)的料腿(9)排料口，其高度差大于粗旋風(fēng)分離器料腿(2)排出的催化劑的彈濺高度。采用本發(fā)明技術(shù)可以使油氣和催化劑快速分離，油氣進(jìn)入沉降器空間就快速排出，避免擴(kuò)散到沉降器全部空間，消除油氣因長(zhǎng)時(shí)間滯留沉降空間而導(dǎo)致的結(jié)焦，延長(zhǎng)裝置開(kāi)工周期。
文檔編號(hào)C10G75/00GK102373087SQ20101026312
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者付烜, 盧松堅(jiān), 吳雷, 孫國(guó)剛, 時(shí)銘顯, 李華, 楊啟業(yè), 范聲, 閻濤 申請(qǐng)人:中國(guó)石化工程建設(shè)公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油大學(xué)(北京)