用于冷卻產(chǎn)品氣體的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了用于冷卻產(chǎn)品氣體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于使循環(huán)固體與產(chǎn)品氣體接觸以便冷卻高溫產(chǎn)品氣體的氣固接觸器，設(shè)置有循環(huán)固體進(jìn)料口、高溫產(chǎn)品氣體進(jìn)料口和固氣混合物出料口；用于將離開所述氣固接觸器的所述循環(huán)固體和所述產(chǎn)品氣體分離的氣固分離器，設(shè)置有與所述氣固接觸器的所述出料口耦連的進(jìn)料口，循環(huán)固體出口和產(chǎn)品氣體出口；用于使用冷卻劑冷卻來自所述氣固分離器的循環(huán)固體的循環(huán)固體冷卻器，設(shè)置有與所述氣固分離器的循環(huán)固體出口耦連的循環(huán)固體入口、與所述氣固接觸器的循環(huán)固體進(jìn)料口耦連的循環(huán)固體出口、分布?xì)鈿怏w入口、分布?xì)鈿怏w出口、冷卻劑入口和冷卻劑出口。
【專利說明】
用于冷卻產(chǎn)品氣體的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本文描述的實(shí)施方案一般涉及流化催化裂化或煤的氣化。更具體地，這些實(shí)施方案涉及用于來自流化催化裂化或氣化工藝的產(chǎn)品冷卻的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]流體催化裂化(FCC)是生產(chǎn)運(yùn)輸燃料、氣態(tài)烴產(chǎn)品和包括來自低值原料的焦炭的副產(chǎn)品的技術(shù)。氣化是生產(chǎn)氣態(tài)混合物的技術(shù)，所述氣態(tài)混合物包括一氧化碳、二氧化碳、氫氣和來自含碳原料的甲烷。來自這兩種工藝的產(chǎn)品由于工藝要求都處于高溫中并且必須冷卻到低溫以便進(jìn)一步的產(chǎn)品處理。
[0003]目前冷卻熱產(chǎn)品氣體的方法是使用傳統(tǒng)的管殼式換熱器。通過與管中的冷卻劑換熱，熱產(chǎn)品氣體冷卻到設(shè)計溫度并流向下游工藝。
[0004]由于分離設(shè)備例如旋風(fēng)分離器的效率，熱產(chǎn)品氣體中存在痕量固體(催化劑或煤灰分)。取決于工藝的類型，一些副產(chǎn)品以不同濃度存在于熱產(chǎn)品氣體中，諸如二烯烴、煙灰分和焦油而。在用于高輕烯烴生產(chǎn)的FCC相關(guān)工藝的熱產(chǎn)品氣體中的高含量二烯烴將在傳統(tǒng)的管殼式換熱器中形成焦炭并沉積。這將導(dǎo)致?lián)Q熱器堵塞并在嚴(yán)重情況下導(dǎo)致單元關(guān)閉。由于煙塵和焦油副產(chǎn)品，可在煤的氣化工藝觀察到相似的現(xiàn)象。在管殼式換熱器中的高氣體速度會減少堵塞問題，但由于氣流中存在的固體，管腐蝕將顯著增加。
[0005]冷卻熱產(chǎn)品氣體的另一種方法是使用流化床冷卻器。產(chǎn)品的熱氣體進(jìn)入流化床冷卻器的底部并且與冷卻器中的流化固體交換熱量。流化固體之后將熱量傳給管內(nèi)的液體并完成傳熱過程。冷卻后的產(chǎn)品氣體離開流化床冷卻器的上部并向下游流動。
[0006]流化床冷卻器是小規(guī)模例如中試工廠冷卻產(chǎn)品氣體的有效裝置。對于大型單位或商業(yè)單元，這種方法由于冷卻器中所需表觀氣體速度導(dǎo)致散熱器尺寸巨大，由此在經(jīng)濟(jì)上是不適用的。
[0007]因此有對用于冷卻從FCC或煤的氣化工藝回收的產(chǎn)品氣體的新的設(shè)備、系統(tǒng)和方法的需要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型的目的在于提供冷卻熱的氣體產(chǎn)品的新型循環(huán)系統(tǒng)和設(shè)備，所述系統(tǒng)和設(shè)備主要用于I)使用重質(zhì)原料和/或輕質(zhì)/中質(zhì)原料的FCC。適合的FCC原料的實(shí)例包括但不限于任何碳?xì)浠衔锘蛱細(xì)浠衔锏慕M合，諸如C3/C4LPG，直餾輕質(zhì)石腦油、直餾重質(zhì)石腦油、焦化石腦油、FCC輕質(zhì)石腦油、FCC重質(zhì)石腦油、瓦斯油、真空瓦斯油、焦化瓦斯油、加氫處理的真空瓦斯油、常壓渣油、常壓塔釜?dú)堃骸⒄婵账獨(dú)堃夯蚱淙我饣旌衔?2)采用含碳材料的氣化器。適合的含碳材料的實(shí)例包括但不限于，生物質(zhì)(即，植物和/或動物物質(zhì)或植物和/或動物來源的物質(zhì))；煤(例如，高鈉和低鈉褐煤、褐煤、次煙煤和/或無煙煤)；油頁巖;焦炭;焦油;瀝青質(zhì);低灰分或無灰分聚合物;碳?xì)浠衔铩⑻細(xì)浠衔锘酆喜牧?生物質(zhì)衍生材料;或來自制造作業(yè)的副產(chǎn)品。
[0009]在本實(shí)用新型中，提供了一種用于冷卻產(chǎn)品氣體的系統(tǒng)，包括:
[0010]氣固接觸器，用于使循環(huán)固體與產(chǎn)品氣體接觸以便冷卻高溫產(chǎn)品氣體，所述氣固接觸器設(shè)置有循環(huán)固體進(jìn)料口、高溫產(chǎn)品氣體進(jìn)料口和固氣混合物出料口 ；
[0011]氣固分離器，用于將離開所述氣固接觸器的所述循環(huán)固體和所述產(chǎn)品氣體分離，所述氣固分離器設(shè)置有進(jìn)料口，循環(huán)固體出口和產(chǎn)品氣體出口，所述氣固分離器的進(jìn)料口與所述氣固接觸器的所述出料口耦連；
[0012]循環(huán)固體冷卻器，用于使用冷卻劑冷卻來自所述氣固分離器的循環(huán)固體，所述循環(huán)固體冷卻器設(shè)置有循環(huán)固體入口、循環(huán)固體出口、分布?xì)鈿怏w入口、分布?xì)鈿怏w出口、冷卻劑入口和冷卻劑出口，所述循環(huán)固體冷卻器的循環(huán)固體入口與所述氣固分離器的循環(huán)固體出口耦連，所述循環(huán)固體冷卻器的循環(huán)固體出口與所述氣固接觸器的循環(huán)固體進(jìn)料口耦連。
[0013]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述實(shí)施方案，所述氣固接觸器是向下/向上接觸器，所述向下/向上接觸器順次包括:
[0014]具有第一端和第二端的第一管道，所述第一管道與垂直方向成小于45°的夾角，并且所述所述第一管道的第一端設(shè)置有所述循環(huán)固體進(jìn)料口和所述高溫產(chǎn)品氣體進(jìn)料口；和
[0015]具有第一端和第二端的第二管道，所述第二管道與水平方向成小于45°的夾角，并且所述所述第二管道的第二端設(shè)置有所述固氣混合物出料口；
[0016]所述第一管道的第二端與所述第二管道的第一端流體連通。
[0017]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，所述氣固分離器為旋風(fēng)分離器、過濾分離器或固體沉降器。
[0018]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，所述循環(huán)固體冷卻器是流化床冷卻器或移動床冷卻器。
[0019]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，在所述循環(huán)固體冷卻器中，所述循環(huán)固體流經(jīng)所述循環(huán)固體冷卻器的殼程，所述冷卻劑流經(jīng)所述循環(huán)固體冷卻器的管程。
[0020]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，在所述循環(huán)固體冷卻器中，所述循環(huán)固體的至少一部分與所述循環(huán)固體冷卻器的管束接觸。
[0021]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，所述循環(huán)固體冷卻器是一個或多個循環(huán)固體冷卻器。
[0022]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，所述固氣分離器是一個或多個旋風(fēng)分離器。
[0023]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，所述產(chǎn)品氣體是來自石油化工工藝、煤化工工藝、精細(xì)化工工藝、有機(jī)化工工藝或制藥工藝的產(chǎn)品氣體。
[0024]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，所述石油化工工藝是催化裂化工藝或氣化工藝。
[0025]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，所述產(chǎn)品氣體在進(jìn)入所述固氣接觸器前處于約400°C至約I，400°C的溫度范圍。
[0026]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，所述產(chǎn)品氣體在離開所述固氣分離器時處于約250°C至約550°C的溫度范圍。
[0027]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，所述循環(huán)固體冷卻器的循環(huán)固體出口處設(shè)置有控制閥。
[0028]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，所述循環(huán)固體冷卻器上還設(shè)置有循環(huán)固體補(bǔ)充入口和循環(huán)固體卸載出口。
[0029]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，所述循環(huán)固體冷卻器和所述向下/向上接觸器之間設(shè)置有固體傳輸管道。
[0030]可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的上述任一實(shí)施方案，所述循環(huán)固體為砂、二氧化硅顆粒、催化劑顆粒、粉煤灰分，爐渣、金屬顆?；蚱淙魏谓M合。
[0031]有益效果:
[0032](I)本實(shí)用新型的冷卻系統(tǒng)將高溫氣體冷卻過程與循環(huán)固體的冷卻過程分離，從而使得高溫氣體的冷卻可以通過管線等方式實(shí)現(xiàn)，避免了對大體積散熱器的需要；
[0033](2)便于裝置的改造升級，由于能夠運(yùn)用循環(huán)固體返回溫度和循環(huán)量兩個變量控制冷卻效果，所以可調(diào)節(jié)范圍大；
[0034](3)可以與傳統(tǒng)的管-殼式換熱器串聯(lián)使用:高溫反應(yīng)氣先通過本實(shí)用新型的冷卻系統(tǒng)，然后再通過傳統(tǒng)的管-殼式換熱器，而作為冷卻劑的水先過傳統(tǒng)的管-殼式換熱器，再經(jīng)過本實(shí)用新型的冷卻系統(tǒng)，由此同時得到高溫高壓蒸汽，和冷卻的反應(yīng)氣，并且由于能夠?qū)⒋蟛糠忠捉Y(jié)焦的物質(zhì)及攜帶顆粒去除，因此使得串聯(lián)使用的管-殼式換熱器也能長期運(yùn)行。
【附圖說明】
[0035]圖1描繪了根據(jù)所描述的一個或多個實(shí)施方案的帶有向下固氣接觸器的循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)的具體示意圖。
[0036]圖2描繪了根據(jù)所描述的一個或多個實(shí)施方案的帶有向上固氣接觸器的循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)的具體示意圖。
[0037]圖3描繪了根據(jù)所描述的一個或多個實(shí)施方案結(jié)合圖1/圖2中描繪的循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)的不意性FCC系統(tǒng)的不意視圖。
[0038]圖4描繪了根據(jù)所描述的一個或多個實(shí)施方案結(jié)合圖1/圖2中描繪的循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)的示意性氣化系統(tǒng)的示意視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]提供了用于冷卻熱產(chǎn)品氣體的系統(tǒng)和設(shè)備。用于冷卻熱產(chǎn)品氣體的系統(tǒng)和設(shè)備，其特征在于，冷卻來自將重質(zhì)原料催化裂解為輕質(zhì)碳?xì)浠衔锏腇CC工藝，或者將含碳原料轉(zhuǎn)化為包括一氧化碳、二氧化碳、氫氣和甲烷等的氣態(tài)混合物的煤的氣化工藝的熱產(chǎn)品氣體。
[0040]圖1描繪了根據(jù)所描述的一個或多個實(shí)施方案的帶有向下固氣接觸器的循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)100的具體示意圖。循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)100可以包括向下固氣接觸器101、一個/多個旋風(fēng)分離器102、流化床冷卻器104、固體轉(zhuǎn)移管道106。
[0041]本實(shí)用新型的冷卻系統(tǒng)中所用的循環(huán)固體可以是不與冷卻系統(tǒng)中其他物質(zhì)(例如有待冷卻的熱產(chǎn)品氣體、分布?xì)鈿怏w等)發(fā)生反應(yīng)的任何固體。優(yōu)選地，循環(huán)固體為顆粒狀固體，包括但不限于砂、二氧化硅顆粒、催化劑顆粒、粉煤灰分，爐渣、金屬顆粒或其任何組合。因此，顆?？梢允菑娜我舛鄠€碳?xì)浠衔锕に囍猩a(chǎn)、使用或者回收而來。例如顆?？梢詮臍饣に?、催化裂化工藝諸如流化催化裂化器或類似工藝中生產(chǎn)、使用或者回收而來。
[0042]如本文所使用的，循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)中所用的固體是指具有從大于約30μπι、約40μm、約50μηι、約75μηι或約 10ym至小于約500μηι、約750μηι、約5 ,000ym(0.5cm)或約 10 ,OOOym(1.0 cm)的平均粒徑范圍的顆粒。例如固體顆?？梢跃哂屑s50μηι至約I，ΟΟΟμπι、約I ΟΟμπι至約750μπι、約125μπι至約500μπι或約150μπι至約250μπι的平均粒徑。
[0043]熱產(chǎn)品氣體在反應(yīng)器(圖中未顯示)中產(chǎn)生并且反應(yīng)器(諸如FCC提升管(riser)或煤氣化器)的操作溫度可以在約100 °C、約300 °C或約600 °C至約900 °C或約I，300 °C的范圍。例如產(chǎn)品氣體溫度可以在從約600°C至約I，3000C、從約700 °C至約I，200 °C、從800或約°C至約I，100°C的范圍。反應(yīng)器操作壓力可以在從約OkPa至約5 ,OOOkPa的范圍。例如反應(yīng)器可以在約10kPa至約5，0001^^、從約5001^^至約4，0001^^、或從約1，0001^^至約3，000吐a的壓力下操作。
[0044]向下接觸器101可以包括向熱產(chǎn)品氣體和冷卻循環(huán)固體提供足夠停留時間以便熱傳遞的第一管道101A和第二管道101B。第一管道101A可以耦連至反應(yīng)器產(chǎn)品出口管線，而第二管道10IB可以親連至第一管道10IA和一個/多個旋風(fēng)分離器102。第一和第二管道101A、101B之間的交叉部通?？梢允羌鞭D(zhuǎn)彎，如圖所示，或者交叉部可以是彎曲的。
[0045]在離開反應(yīng)器出口之后，熱產(chǎn)品氣體流入向下接觸器第一管道101A并接觸冷卻循環(huán)固體。產(chǎn)品氣體和循環(huán)固體之后通過第二管道101B流入一個/多個旋風(fēng)分離器102。
[0046]通過第一管道101A的中心線Yl可以以相對于通過第二管道101B的中心線Xl的角度α定向，所述角度可以在約10°、約20°或約30°和約130°、約150°或約170°之間。例如，第一管道101Α可以以相對于第二管道101Β的角度α定向，所述角度可以在約10°和約170°之間、約20°和約150°之間、約30°和約130°之間。90° (直角)的角α如圖1所示。第一和第二管道101Α、101Β的交叉部通?？梢允羌鞭D(zhuǎn)彎，如圖所示，或著交叉部可以是彎曲的。
[0047]經(jīng)由管道101Β的產(chǎn)品氣體和循環(huán)固體可以引入一個/多個旋風(fēng)分離器102。一個/多個旋風(fēng)分離器102可以配置成分離大部分循環(huán)固體。通常使用單級旋風(fēng)分離器并且可以加入第二級旋風(fēng)分離器以獲得滿足不同工藝要求的更高分離效率。冷卻的產(chǎn)品氣體可以流入旋風(fēng)分離器出口管道110至下游工藝。所分離的固體可以經(jīng)由旋風(fēng)分離器料腿103引入流化床冷卻器104。
[0048]流化床冷卻器104是傳統(tǒng)的工業(yè)裝備，諸如FCC工藝中所用的催化劑冷卻器。本實(shí)用新型的方法和單元可以包括不同類型的結(jié)構(gòu)，包括向上模式或向下模式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地理解不限于任何具體的實(shí)施結(jié)構(gòu)、連接、操作和控制工藝。
[0049]流化床冷卻器104主要用于去除循環(huán)固體在向下接觸器201中從反應(yīng)器流出物吸收的熱量。113是流化介質(zhì)，諸如空氣、蒸汽、回收合成氣、各煉廠干氣等。115是冷卻介質(zhì)，包括水、蒸汽、空氣和各種油，且116是返回冷卻介質(zhì)，包括水、蒸汽、空氣和各種油。
[0050]流化介質(zhì)移動通過管道109流出流化床冷卻器。
[0051]可選地，管道109可以通往旋風(fēng)分離器出口管道110，由此流化介質(zhì)可以通過旋風(fēng)分尚器出口管道110尚開系統(tǒng)。
[0052]流化床冷卻器104具有固體補(bǔ)充管道107以便保持冷卻器中的固體水平并且這通常根據(jù)需要定期使用。有另一管道108用于固體卸載，其定期使用以保持冷卻器中的固體水平。
[0053]冷卻至100到850°C，冷卻的循環(huán)固體可以通過流化床冷卻器出口管道105進(jìn)入固體轉(zhuǎn)移管道106 ο固體循環(huán)流量由控制閥111控制。
[0054]控制閥111可以是機(jī)械閥諸如催化劑控制閥，或非機(jī)械閥諸如密封罐或L閥等。
[0055]根據(jù)工藝的要求，流化冷卻器主要用于調(diào)節(jié)循環(huán)固體的溫度。循環(huán)固體的溫度可以通過調(diào)節(jié)循環(huán)固體的流量來控制。
[0056]也有其他控制裝備和控制方法，諸如調(diào)節(jié)流化介質(zhì)113的流速，包括空氣、蒸汽、回收合成氣等的流速，其未限制本實(shí)用新型的任何具體實(shí)施。
[0057]冷循環(huán)固體在固體轉(zhuǎn)移管道106中由提升介質(zhì)114運(yùn)送，諸如空氣、蒸汽、回收合成氣等，并進(jìn)入向下接觸器101和完成工藝周期。
[0058]固體轉(zhuǎn)移管道106可以包括垂直提升管道和短卸料腿。垂直提升管道可以與流化床冷卻器出口管道105耦連并且從流化床冷卻器出口管道105延伸，而卸料腿可以與垂直提升管道和向下接觸器101之間耦連并且在垂直提升管道和向下接觸器101之間延伸。垂直提升和卸料腿之間的交叉部通?？梢允羌鞭D(zhuǎn)彎，如圖所示，或著交叉部可以是彎曲的。
[0059]通過垂直提升管道的中心線Y2可以以相對于通過卸料腿的中心線X2的角度β定向，角度β可以在約10°、約20°或約30°和約130°、約150°或約170°之間。例如垂直提升管道可以以相對于卸料腿的角度β定向，角度β可以在約10°和約170°之間、約20°和約150°之間、約30°和約130°之間。90° (直角)的角β如圖1所示。垂直提升和卸料腿的交叉部通?？梢允羌鞭D(zhuǎn)彎，如圖所示，或著交叉部可以是彎曲的。
[0060]圖2描繪了根據(jù)所描述的一個或多個實(shí)施方案的帶有向上固氣接觸器的循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)200的具體示意圖。循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)200可以包括向上固氣接觸器201、一個/多個旋風(fēng)分離器202和流化床冷卻器204。
[0061]循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)中所用的固體可以包括但不限于砂、二氧化硅顆粒、催化劑顆粒、粉煤灰分，爐渣或其任何組合。因此，顆?？梢允菑娜我舛鄠€碳?xì)浠衔锕に囍猩a(chǎn)、使用或者回收而來。例如顆?？梢詮臍饣に?、催化裂化工藝諸如流化催化裂化器或類似工藝中生產(chǎn)、使用或者回收而來。
[0062]如本文所使用的，循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)中所用的固體是指具有從高于約30μπι、約40μm、約50μηι、約75μηι或約 10ym至低于約500μηι、約750μηι、約5 ,000ym(0.5cm)或約 10 , ΟΟΟμπι(1.0 cm)的平均粒徑范圍的顆粒。例如固體顆?？梢跃哂屑s50μηι至約I，ΟΟΟμπι、約I ΟΟμπι至約750μπι、約125μπι至約500μπι或約150μπι至約250μπι的平均粒徑。
[0063]熱產(chǎn)品氣體在反應(yīng)器(圖中未顯示)中產(chǎn)生并且反應(yīng)器(諸如FCC提升管或煤氣化器)的操作溫度可以在約100 °C、約300 °C或約600 °C至約900 °C或約I，300 °C的范圍。例如產(chǎn)品氣體溫度可以在從約600°C至約1300 0C、從約700 °C至約I，200 V、從約800°C至約I，100°C的范圍。反應(yīng)器操作壓力可以在從約OkPa至約5，OOOkPa的范圍。例如反應(yīng)器可以在約10kPa 至約 5，0001^^、從約5001^^至約4，0001^^、或從約1，0001^^至約3，0001^^的壓力下操作。
[0064]向上接觸器201可以包括向熱產(chǎn)品氣體和冷卻循環(huán)固體提供足夠停留時間以便熱傳遞的第一管道201A和第二管道201B。第一管道201A可以耦連至反應(yīng)器產(chǎn)品出口管線，而第二管道20IB可以親連至第一管道20IA和一個/多個旋風(fēng)分離器202。第一和第二管道201A、201B之間的交叉部通?？梢允羌鞭D(zhuǎn)彎，如圖所示，或者交叉部可以是彎曲的。
[0065]在離開反應(yīng)器出口之后，熱產(chǎn)品氣體流入向上接觸器第一管道201A并接觸冷卻循環(huán)固體。產(chǎn)品氣體和循環(huán)固體之后通過第二管道201B流入一個/多個旋風(fēng)分離器202。
[0066]通過第一管道201A的中心線Y2可以以相對于通過第二管道201B的中心線X2的角度α定向，角度α可以在約10°、約20°或約30°和約130°、約150°或約170°之間。例如第一管道201Α可以以相對于第二管道201Β的角度α定向，角度α可以在約10°和約170°之間、約20°和約150°之間、約30°和約130°之間。90° (直角)的角α如圖1所示。第一和第二管道201Α、201Β的交叉部通?？梢允羌鞭D(zhuǎn)彎，如圖所示，或著交叉部可以是彎曲的。
[0067]經(jīng)由管道201Β的產(chǎn)品氣體和循環(huán)固體可以引入一個/多個旋風(fēng)分離器202。一個/多個旋風(fēng)分離器202可以配置成分離大部分循環(huán)固體。通常使用單級旋風(fēng)分離器并且可以加入第二級旋風(fēng)分離器以獲得滿足不同工藝要求的更高分離效率。冷卻的產(chǎn)品氣體可以流入旋風(fēng)分離器出口管道210至下游工藝。所分離的固體可以經(jīng)由旋風(fēng)分離器料腿203引入流化床冷卻器204。
[0068]流化床冷卻器204是傳統(tǒng)的工業(yè)裝備，諸如FCC工藝中所用的催化劑冷卻器。本實(shí)用新型的方法和單元可以包括不同類型的結(jié)構(gòu)，包括向上模式或向下模式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地理解不限于任何具體的實(shí)施結(jié)構(gòu)、連接、操作和控制工藝。
[0069]流化床冷卻器204主要用于去除循環(huán)固體在向下接觸器201中從反應(yīng)器流出物吸收的熱量。213是流化介質(zhì)，諸如空氣、蒸汽、回收合成氣、各煉廠干氣等。215是冷卻劑，包括水、蒸汽、空氣和各種油，且216是返回冷卻劑，包括水、蒸汽、空氣和各種油。
[0070]流化介質(zhì)移動通過管道209流出流化床冷卻器。
[0071 ]可選地，管道209可以通往旋風(fēng)分離器出口管道210，由此流化介質(zhì)可以通過旋風(fēng)分尚器出口管道210尚開系統(tǒng)。
[0072]流化床冷卻器204具有固體補(bǔ)充管道207以便保持冷卻器中的固體水平并且這通常按需要定期使用。有另一管道208用于固體卸載，其定期使用以保持冷卻器中的固體水平。
[0073]冷卻至100到850°C，冷卻的循環(huán)固體可以通過流化床冷卻器出口管道205進(jìn)入向上接觸器206 ο循環(huán)固體流速由控制閥211控制。
[0074]控制閥211可以是機(jī)械閥諸如催化劑控制閥，或非機(jī)械閥諸如密封罐或L閥等。
[0075]根據(jù)工藝的要求，流化冷卻器主要用于調(diào)節(jié)循環(huán)固體的溫度。循環(huán)固體的溫度可以通過調(diào)節(jié)循環(huán)固體的流速來控制。
[0076]也有其他控制裝備和控制方法，諸如調(diào)節(jié)流化介質(zhì)213的流速，包括空氣、蒸汽、回收合成氣等的流速，其未限制本實(shí)用新型的任何具體實(shí)施。
[0077]圖3描繪了根據(jù)所描述的一個或多個實(shí)施方案結(jié)合圖1或圖2中描繪的循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)100或200的示例性FCC系統(tǒng)的示意視圖。
[0078]FCC系統(tǒng)300可以包括轉(zhuǎn)化器301、循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)302、主分餾器303、和廢氣處理單元304。經(jīng)由管道311的原料可以引入轉(zhuǎn)化器301以生產(chǎn)經(jīng)由管道312的目標(biāo)產(chǎn)品以便下游處理。
[0079]經(jīng)由管道311的原料可以是或包括任何碳?xì)浠衔餆N或碳?xì)浠衔锏慕M合，諸如C3/C4LPG、FCC輕質(zhì)石腦油、直餾輕質(zhì)石腦油、直餾重質(zhì)石腦油、焦化石腦油、FCC中質(zhì)石腦油、FCC重質(zhì)石腦油、瓦斯油、真空瓦斯油、焦化瓦斯油、加氫處理的真空瓦斯油，常壓渣油，常壓塔釜?dú)堃?，真空塔釜?dú)堃夯蚱淙魏位旌衔铩?br>[0080]在管道311中的碳?xì)浠衔锟梢允腔虬ㄊ炞寤蚓哂腥齻€或更多個碳原子的其他碳?xì)浠衔铩４嬖谟诠艿?11中的碳?xì)浠衔镏惺纠缘奶細(xì)浠衔锟梢园ǖ幌抻谑e族、環(huán)燒經(jīng)(。5^1<^3作€;1^11；[(3)、單稀經(jīng)、二稀經(jīng)、環(huán)稀經(jīng)、環(huán)燒經(jīng)(肪。111:11611；[(3)、芳香族碳?xì)浠衔铮跆細(xì)浠衔锘蚱淙魏位旌衔锘蚪M合。
[0081]取決于工藝要求，原料預(yù)熱單元(未顯示)可以是本領(lǐng)域中已知的任何制備單元，諸如爐或換熱網(wǎng)絡(luò)。
[0082]轉(zhuǎn)化器301可以包括一個或兩個提升管(反應(yīng)器)、沉降器(disengage)、汽提器、一個或兩個再生器。那些一個/兩個提升管、沉降器、汽提器、一個/兩個再生器如圖所示。催化劑在一個/兩個提升管、沉降器、汽提器、一個/兩個再生器中循環(huán)，以將原料裂化為最終產(chǎn)品成分和副產(chǎn)品。此外，催化劑上的焦炭在再生器中燃燒以產(chǎn)生提升管中裂化反應(yīng)需要的熱并且使得整個轉(zhuǎn)化器處于熱平衡。
[0083 ]轉(zhuǎn)化器301可以產(chǎn)生經(jīng)由管道312的反應(yīng)器流出物，同時來自轉(zhuǎn)化器301的廢氣(其是再生器中來自焦炭和空氣的燃燒氣(未示出))可經(jīng)由管道317去除。
[0084]經(jīng)由管道317的廢氣可引入下游處理單元304以便進(jìn)一步處理。
[0085]經(jīng)由管道312的反應(yīng)器流出物可以以約400°C至約700 °C的溫度范圍離開轉(zhuǎn)化器301。例如經(jīng)由管道312的反應(yīng)器流出物可以有具有低約425°C至約675°C、約500°C至約600°C、約510 °C至約590 °C，或約515 °C至約580 V的溫度范圍。
[0086]經(jīng)由管道312的反應(yīng)器流出物可以引入循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)302以提供經(jīng)由管道313的冷卻的產(chǎn)品氣體。經(jīng)由管道312的反應(yīng)器流出物可以在循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)302中利用經(jīng)由管道321引入的熱傳遞介質(zhì)來冷卻。例如經(jīng)由管道312的反應(yīng)器流出物可以通過約350°C至約500 0C的間接熱交換來冷卻。雖然沒有顯示，經(jīng)由管道321的熱傳遞介質(zhì)可以包括來自系統(tǒng)中或其他煉油廠的工藝蒸汽或冷凝水。經(jīng)由管道321的傳熱介質(zhì)可以是工藝水、鍋爐給水、過熱低壓蒸汽、過熱中壓蒸汽、過熱高壓蒸汽、飽和低壓蒸汽、飽和中壓蒸汽、飽和高壓蒸汽和類似物。來自經(jīng)由管道312引入至循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)302的反應(yīng)器流出物的熱量間接傳遞給經(jīng)由管道321引入的熱傳遞介質(zhì)。例如來自經(jīng)由管道312引入至循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)302的反應(yīng)器流出物的熱量可以間接傳遞至經(jīng)由管道321引入的鍋爐給水以提供經(jīng)由管道322引入的過熱高壓蒸汽。
[0087]經(jīng)由管道322來自循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)302的過熱或高壓過熱蒸汽可以在高于約2000C、約225°C、約250 0C、約270 °C、約290 °C、約315 °C、約325°C 或約335°C 至低于約340 °C、約345 0C、約350 0C、約355 °C、約360 V、約370 °C或約400 V的溫度范圍。例如經(jīng)由管道322的過熱或高壓過熱蒸汽可以在約320°C至約350°C、約315°C至約340°C、約330°C至約360°C或約345°C至約385°C的溫度范圍。經(jīng)由管道322的過熱或高壓過熱蒸汽可以在高于約2，000kPa、about 3，OOOkPa、約4，OOOkPa或約4，500kPa至低于約4，800kPa、約5，OOOkPa、約5，300kPa、約5，500kPa、約6，0001^&或約6，500砂&的壓力范圍。例如經(jīng)由管道322的過熱或高壓過熱蒸汽可以在2，500kPa 至約 5，600kPa、約3，200kPa 至約 4，500kPa、約 4，200kPa 至約 5，800kPa，或約3，500kPa至約5，300的壓力范圍。
[0088]經(jīng)由管道313的冷卻反應(yīng)器流出物可以引入主分餾器303以便分離或蒸餾。冷卻反應(yīng)器流出物可以在分餾器303中分離或分餾以提供經(jīng)由管道314的含燃?xì)?、汽油和LPG的第一塔頂，經(jīng)由管道315的含輕質(zhì)循環(huán)油(LCO)的第一側(cè)取排料和經(jīng)由管道316的含有油漿的塔底排料。
[0089]圖4描繪了根據(jù)所描述的一個或多個實(shí)施方案結(jié)合圖1/圖2中描繪的循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)100或200的示例性氣化系統(tǒng)的示意視圖。
[0090]氣化系統(tǒng)400可以包括一個或多個碳?xì)浠衔镏苽鋯卧?04、氣化器401、循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)402和顆?？刂蒲b置403。經(jīng)由管道410的原料可以被引入碳?xì)浠衔镏苽鋯卧?04以產(chǎn)生經(jīng)由管道411的氣化器進(jìn)料。
[0091]經(jīng)由管道411的原料可以包括一種或多種的碳質(zhì)材料，不論是固體、液體、氣體或其組合。碳質(zhì)材料可以包括但不限于生物質(zhì)(即，植物和/或動物物質(zhì)或植物和/或動物來源的物質(zhì))；煤(高鈉和低鈉褐煤、褐煤、次煙煤和/或無煙煤，例如)；油頁巖;焦炭;焦油;瀝青質(zhì);低灰分或無灰分聚合物;碳?xì)浠衔铩⑻細(xì)浠衔锘酆喜牧?生物質(zhì)衍生材料;或來自制造作業(yè)的副廣品。
[0092]經(jīng)由管道410的原料包括一種或更多種的碳質(zhì)材料的混合物或組合。例如經(jīng)由管道410的原料可以包括一種或更多種中灰分或無灰分聚合物、生物質(zhì)材料或來自制造作業(yè)的副產(chǎn)品的混合物或組合。在另一個實(shí)施例中，經(jīng)由管道410的原料可以包括與一種或多種廢棄消費(fèi)產(chǎn)品(諸如地毯和/或塑料汽車零/部件，包括保險杠和儀表板)組合的一種或多種碳質(zhì)材料。
[0093]取決于經(jīng)由管道410的原料和管道414中所期望的合成產(chǎn)品，碳?xì)浠衔镏苽鋯卧?04可以是本領(lǐng)域中已知的任何制備單元。例如碳?xì)浠衔镏苽鋯卧?04可以通過洗去污垢或其他不需要的部分從經(jīng)由管道410的原料去除污染物。經(jīng)由管道410的原料可以是干燥的進(jìn)料或可以作為漿體或懸浮液被送到碳?xì)浠衔镏苽鋯卧?04。原料經(jīng)由管道410可以被干燥并且之后在引入到碳?xì)浠衔镏苽鋯卧?04之前被一個或多個粉碎單位(未顯示)粉末化。例如經(jīng)由管道410的原料可以從約38 %水分干燥至約15 %水分。例如，流化床干燥器(未顯示)可以用來干燥經(jīng)由管道410的原料。經(jīng)由管道410的原料可以具有從約30微米、100微米或約300微米至約500微米或約800微米或更大的平均粒徑。經(jīng)由管道410的氣化器進(jìn)料，經(jīng)由管道409的一種或更多種氧化劑和/或經(jīng)由管道407的蒸汽可以引入氣化器401以產(chǎn)生經(jīng)由管道412的粗合成氣和經(jīng)由管道417的廢物，例如粗灰分。
[0094]經(jīng)由管道409的氧化劑可以通過空氣分離單元405供給氣化器401?？諝夥蛛x裝置405可以經(jīng)由管道409提供純凈的氧氣、幾乎純的氧、基本上純的氧氣或富氧空氣至氣化器401?？諝夥蛛x裝置405可以經(jīng)由管道409提供少氮富氧的進(jìn)料至氣化器401，從而最大限度地減少經(jīng)由管道412提供至循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)402的粗制合成氣的氮濃度。純的或幾乎純的氧氣進(jìn)料的使用使得氣化器401可以生產(chǎn)基本上不含氮的合成氣，例如，含有小于約1.0摩爾％的氮/氬?？諝夥蛛x單元405可以是高壓、低溫型分離器。空氣可以經(jīng)由管道408引入空氣分離裝置405。雖然沒有顯示，但來自空氣分離裝置405分離的氮?dú)饪梢氲饺紵郎u輪機(jī)?？諝夥蛛x單元405可以提供從約10 %、約30 %、50 %約、70 %、約90 %或約100 %的總氧化劑引入到氣化器401。
[0095]氣化器401可以產(chǎn)生經(jīng)由管道412的粗制合成氣，同時來自氣化器401的廢物諸如灰分或粗灰分，可以經(jīng)由管道417去除。經(jīng)由管道417去除的廢物或灰分可以在尺寸上大于經(jīng)由管道416的細(xì)灰分。經(jīng)由管道417的廢物或灰分可以處理或可以在其他應(yīng)用中使用。
[0096]氣化器401中生產(chǎn)的經(jīng)由管道412的合成氣可以包括一氧化碳、氫氣、氧氣、甲烷、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、硫、固體、其混合物、其衍生物或其組合。經(jīng)由管道412的粗制合成氣可含有85%或更多的一氧化碳和氫氣，余量為二氧化碳和甲烷。氣化器401可以將來自經(jīng)由管道411的氣化器進(jìn)料的約85 %、約90 %、約95 %、約98 %或約99 %的碳轉(zhuǎn)化為合成氣。
[0097]經(jīng)由管道412的粗制合成氣可以以約550°C至約2，100°C的溫度范圍離開氣化器401。經(jīng)由管道412的粗制合成氣可以具有高于約700 °C、約800°C、約900 °C或約1,000 °C至低于約I，200°C、約I，300°C、約I，400°C或約I，500 V的溫度范圍。
[0098]經(jīng)由管道412的粗制合成氣可以引入至循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)402，以提供經(jīng)由管道413的冷卻的合成氣。經(jīng)由管道412的粗制合成氣可以在循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)402使用經(jīng)由管道421引入的傳熱介質(zhì)冷卻。例如經(jīng)由管道412的粗制合成氣可以通過約260°C至約430 °C的間接熱交換來冷卻。雖然沒有顯示，經(jīng)由管道421的傳熱介質(zhì)可以包括來自合成氣凈化系統(tǒng)工藝蒸汽或凝析氣。經(jīng)由管道421的傳熱介質(zhì)可以是工藝水、鍋爐給水、過熱低壓蒸汽、過熱中壓蒸汽、過熱高壓蒸汽、飽和的低壓蒸汽、飽和中壓蒸汽、飽和高壓蒸汽和類似物。來自經(jīng)由管道412引入固體循環(huán)冷卻系統(tǒng)402的粗制合成氣的熱量間接傳遞給經(jīng)由管道421引入的傳熱介質(zhì)。例如來自經(jīng)由管道412引入固體循環(huán)冷卻系統(tǒng)402的粗制合成氣的熱量可以間接傳遞給經(jīng)由管道421引入的鍋爐給水，以提供經(jīng)由管道422的高溫高壓蒸汽。經(jīng)由管道422的過熱或高壓過熱蒸汽可用于給一個或多個蒸汽渦輪機(jī)(未顯示)提供動力，所述蒸汽渦輪機(jī)可以驅(qū)動直接耦連的發(fā)電機(jī)(未顯示)。從蒸汽渦輪機(jī)回收的凝結(jié)水(未顯示)可以作為經(jīng)由管道421的傳熱介質(zhì)，例如鍋爐給水，回收至循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)402。
[0099]來自循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)402經(jīng)由管道422的過熱或高壓過熱蒸汽可以處于高于約300 0C、約325 0C、約350 °C、約370 °C、約390 °C、約415 °C、約425 °C 或約435 °C 到低于約440 °C、約445 0C、約450 0C、約455 °C、約460 °C、約470 °C、約500 °C、約550 °C、約600 °C 或約650 °C 的溫度范圍。例如，經(jīng)由管道422的過熱或高壓過熱蒸汽可以處于約427°C至約454°C、約415°C至約433°C、約430°C至約460°C，或約420°C至約455°C的溫度。經(jīng)由管道422的過熱或高壓過熱蒸汽可處于高于約2，OOOkPa、約3, OOOkPa、約4, OOOkPa或約4,500kPa至低于約4，SOOkPaJt5，OOOkPa、約5，300kPa、約5，500kPa、約6，OOOkPa或約6，500kPa的壓力范圍。例如經(jīng)由管道422的過熱或高壓過熱蒸汽可處于約2，500kPa至約5，600kPa、約3，200kPa至約4，500kPa、約4，200kPa 至約 5，800kPa 或約 3，500kPa 至約 5，300 的壓力。
[0100]經(jīng)由管道413的冷卻的合成氣可以引入到一個或多個顆粒去除系統(tǒng)403以從經(jīng)由管道413的冷卻的合成氣部分或完全去除顆粒，以提供經(jīng)由管道414的分離的或“少顆粒的”合成氣，經(jīng)由管道416的分離的顆粒和經(jīng)由管道415的凝結(jié)水。
[0101]雖然沒有顯示，一個或多個顆粒去除系統(tǒng)403可用于在冷卻前從經(jīng)由管道412的粗制合成氣部分或原料完全去除顆粒。例如經(jīng)由管道412的粗制合成氣可以直接引入顆粒去除系統(tǒng)的403，進(jìn)行熱氣體微粒去除(例如從約550°C至約I，050°C )。雖然沒有顯示，可以使用兩個顆粒去除系統(tǒng)403。例如一個顆粒去除系統(tǒng)403可以在循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)402的上游而一個顆粒去除系統(tǒng)403可以在循環(huán)固體冷卻系統(tǒng)402的下游。
[0102]—個或多個顆粒去除系統(tǒng)403可以包括一個或多個分離裝置諸如常規(guī)沉降器和/或旋風(fēng)分離器(未顯示)。顆粒物控制裝置(“PCD”)能夠提供低于約0.1ppmw的可檢出限度的出口顆粒物濃度。示例性的PCD包括但不限于，燒結(jié)金屬過濾器、金屬濾燭和/或陶瓷濾燭(例如鐵鋁過濾材料)。少量的高壓回收合成氣可用于當(dāng)過濾器累積來自未過濾合成器的顆粒時脈沖清洗過濾器。
[0103]雖然沒有顯示，管道416中的灰分能夠與管道416中細(xì)灰分一起引入換熱器或流化床冷卻器。
[0104]已使用一組數(shù)值上限和一組數(shù)值下限來描述某些實(shí)施方案和功能。應(yīng)當(dāng)理解的是除非另有說明，從任一下限至任一上限的范圍都是可以設(shè)想到的。某些下限、上限和范圍出現(xiàn)在下文一個或多個權(quán)利要求中。所有的數(shù)值都是“約”、“大約”所指示的值并且考慮本領(lǐng)域一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)預(yù)計的實(shí)驗誤差和變化。
[0105]上文已定義不同術(shù)語。對于在權(quán)利要求中使用的未在上述進(jìn)行定義的術(shù)語，其應(yīng)給予由相關(guān)領(lǐng)域的人員在這個術(shù)語體現(xiàn)在至少一個出版或發(fā)行的專利中所給予的最寬泛的定義。此外，本申請引用的所有專利、測試程序和其他文獻(xiàn)通過引用完全結(jié)合在此，其程度是當(dāng)這些披露內(nèi)容不會與本申請不一致并且對于其中允許此種并入的所有司法管轄權(quán)。
[0106]雖然前述內(nèi)容是針對本公開的實(shí)施方案，但可以設(shè)計本公開的其他和另外的實(shí)施方案而不偏離其基本范圍，并且其范圍由下文權(quán)利要求所確定。
【主權(quán)項】
1.一種用于冷卻產(chǎn)品氣體的系統(tǒng)，包括: 氣固接觸器，用于使循環(huán)固體與產(chǎn)品氣體接觸以便冷卻高溫產(chǎn)品氣體，所述氣固接觸器設(shè)置有循環(huán)固體進(jìn)料口、高溫產(chǎn)品氣體進(jìn)料口和固氣混合物出料口； 氣固分離器，用于將離開所述氣固接觸器的所述循環(huán)固體和所述產(chǎn)品氣體分離，所述氣固分離器設(shè)置有進(jìn)料口，循環(huán)固體出口和產(chǎn)品氣體出口，所述氣固分離器的進(jìn)料口與所述氣固接觸器的所述出料口耦連； 循環(huán)固體冷卻器，用于使用冷卻劑冷卻來自所述氣固分離器的循環(huán)固體，所述循環(huán)固體冷卻器設(shè)置有循環(huán)固體入口、循環(huán)固體出口、分布?xì)鈿怏w入口、分布?xì)鈿怏w出口、冷卻劑入口和冷卻劑出口，所述循環(huán)固體冷卻器的循環(huán)固體入口與所述氣固分離器的循環(huán)固體出口耦連，所述循環(huán)固體冷卻器的循環(huán)固體出口與所述氣固接觸器的循環(huán)固體進(jìn)料口耦連。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述氣固接觸器是向下/向上接觸器，所述向下/向上接觸器順次包括: 具有第一端和第二端的第一管道，所述第一管道與垂直方向成小于45°的夾角，并且所述所述第一管道的第一端設(shè)置有所述循環(huán)固體進(jìn)料口和所述高溫產(chǎn)品氣體進(jìn)料口；和具有第一端和第二端的第二管道，所述第二管道與水平方向成小于45°的夾角，并且所述所述第二管道的第二端設(shè)置有所述固氣混合物出料口 ； 所述第一管道的第二端與所述第二管道的第一端流體連通。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述氣固分離器為旋風(fēng)分離器、過濾分離器或固體沉降器。4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述循環(huán)固體冷卻器是流化床冷卻器或移動床冷卻器。5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述循環(huán)固體冷卻器中，所述循環(huán)固體流經(jīng)所述循環(huán)固體冷卻器的殼程，所述冷卻劑流經(jīng)所述循環(huán)固體冷卻器的管程。6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述循環(huán)固體冷卻器中，所述循環(huán)固體的至少一部分與所述循環(huán)固體冷卻器的管束接觸。7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述循環(huán)固體冷卻器是一個或多個循環(huán)固體冷卻器。8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述固氣分離器是一個或多個旋風(fēng)分離器。9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述產(chǎn)品氣體是來自石油化工工藝、煤化工工藝、精細(xì)化工工藝、有機(jī)化工工藝或制藥工藝的產(chǎn)品氣體。10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述石油化工工藝是催化裂化工藝或氣化工藝。
【文檔編號】C10J3/82GK205590631SQ201520970357
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年11月27日
【發(fā)明人】李永超
【申請人】李永超