CN101952058A - 工艺设备的清理和/或疏通 - Google Patents

Abstract

一种清理工艺容器(10)内部部件(14)的方法，包括打开至少从容器进入口或进入管嘴(38)延伸到内部部件(14)的引导部(42)；通过引导部(42)将清理介质/装置引导到内部部件(14)；用清理介质/装置清理内部部件(14)；并关闭引导部(42)。然后在引导部(42)留在工艺容器(10)中的情况下操作工艺容器(10)。

Description

工艺设备的清理和/或疏通

技术领域

本发明涉及工艺设备的清理和/或疏通。本发明具体涉及一种清理工艺容器的内部部件的方法、一种改进包括内部旋流分离器的流化床工艺容器的方法、以及一种流化床工艺容器。

背景技术

申请人商业化操作称为萨索先进合成(Sasol Advanced Synthol，SAS)反应器的流化床反应器以将合成气转化为液体燃料和化学品。这些反应器利用位于反应器内的旋流分离器在产品气离开反应器之前从气体中去除夹带固体，通常为催化剂颗粒，去除的固体通过料腿被送回反应器内的流化床。旋流分离器阻塞已经造成无数次计划外的反应器停机。一般由人通过维修通道进入反应器并对旋流分离器实施手工清理来疏通旋流分离器。因此，应当理解，清理SAS反应器中的旋流分离器所需要的打开-清理-封闭式的停机时间可能需要很长一段时间，造成生产损失以及收入大幅减少。申请人认为，还存在带有需要定期清理或疏通的内部部件的其它工艺容器，尤其是很大的工艺容器，这些工艺容器需要比人进入容器并清理内部部件更安全、成本更低、耗时更少的清理或疏通过程。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种清理工艺容器内部部件的方法，该方法包括：

打开至少从容器进入口或进入管嘴延伸到内部部件的引导部；

通过所述引导部将清理介质/装置引导到内部部件；

用清理介质/装置清理内部部件；及

封闭所述引导部并在引导部留在工艺容器中的情况下操作工艺容器。

通常，将清理介质/装置引导到内部部件中。

该工艺容器可以是很大的工艺容器，例如，Fischer-Tropsch(费托)烃合成流化床容器或反应器，例如SAS反应器。在本说明书中，“很大的工艺容器”的本意是指具有这种尺寸的工艺容器：在没有所述清理介质/装置和所述引导部的情况下，为了进行清理，需要人进入容器并到达所述内部部件。通常，很大的工艺容器是内部高度至少为2米、且内径至少为2米的容器。因此本发明使得能够在无需人进入容器的情况下清理很大的容器的内部部件。

清理介质/装置可包括长度足以从工艺容器外部到达内部部件的清理喷枪或清理杆。在本发明的这种实施方式中，引导部通常为管道或套管的形式，例如，弯曲的金属管或柔性管，杆可沿其移动。杆可包括分段部分，并且/或者可由可回弹的柔性材料制成。因此用清理杆清理内部部件通常包括通过清理杆在引导部内移动而将物理性堵塞物质从内部部件清除。清理杆可手动移动。当清理介质/装置包括杆或喷枪时，打开引导部可包括移除诸如法兰的封盖以便能够进入引导部。

优选地，该方法包括在已经清理内部部件后，将杆从引导部、进而从工艺容器中移除。因此，通常在再次启动或操作工艺容器之前将杆移除。

替代地，清理介质/装置可以为清理流体，如压缩空气、加压水或蒸汽。应当理解，对于清理介质/装置为清理流体的一些本发明实施方式，引导部在容器进入点与内部部件之间限定出流体流动路径，或者引导部包括在容器进入管嘴与内部部件之间限定出流体流动路径的管道。通常情况下，清理流体的流动并不构成该工艺容器正常操作的一部分，因此重新启动或操作工艺容器之前停止清理流体的流动。当清理介质/装置是清理流体时，打开引导部可包括打开隔离阀以允许清理流体从工艺容器外部进入引导部。

而在另一种替代性实施方式中，清理介质/装置包括管道，该方法包括通过所述引导部将管道引导到内部部件，并用沿管道流动的清理流体来清理内部部件或辅助清理内部部件。

清理流体可如上文所述。在本发明的这些实施方式中，引导部通常为管道或套管的形式，如弯曲的金属管或柔性管，管道可沿其移动。

该方法可包括用通过上述引导部引导到内部部件的内孔窥视仪(boroscope)来在视觉上检查内部部件。在适当的情况下，内孔窥视仪可形成上述清理介质/装置的一部分，或可由清理介质/装置携带。

内部部件可以是旋流分离器。

该方法可包括引导清理介质/装置穿过专用清理管嘴进入内部部件。当内部部件是旋流分离器时，清理管嘴可位于旋流分离器的料腿上。

容器进入管嘴可位于工艺容器的壁上。然而优选地，容器进入管嘴位于工艺容器的进入口的封盖上。有利地，此封盖通常提供平坦表面，容器进入管嘴能够焊接在该平坦表面上。进入口的尺寸可足够大以允许人进入工艺容器，即该进入口可以是人孔。

容器进入管嘴可高于内部部件，但在水平方向上与内部部件错开。因此，引导部可在容器进入管嘴与内部部件之间限定出弯曲的引导路径。

用清理介质/装置清理内部部件可包括移除内部部件内容纳的沉淀物。具体来说，用清理介质清理内部部件可包括从内部部件中--更具体地说是从工艺容器内的旋流分离器中--清除催化剂颗粒堵塞物。催化剂颗粒堵塞物可能是费托反应催化剂颗粒堵塞物。

根据本发明的另一方面，提供了一种改进包括内部旋流分离器的流化床工艺容器的方法，该方法包括在容器进入管嘴与内部旋流分离器之间安装引导部，引导部构造成用于将清理介质/装置从工艺容器的外部引导到内部旋流分离器。

一旦安装后，引导部形成工艺容器的组成部分或永久性特征，从而能够在不需要人进入工艺容器的情况下清理内部旋流分离器。

该方法可包括将容器进入管嘴也安装到工艺容器上。虽然从原理上来说可以将容器进入管嘴安装在工艺容器的壁上，但这可能是比较困难和/或昂贵的，特别是在壁是弯曲的和/或需要对焊接区域进行热处理的情况下尤为如此。优选地，将容器进入管嘴安装在工艺容器的进入口的可拆卸封盖构件上。进入口可以如上文所述。

容器进入管嘴可以高于内部旋流分离器，但是在水平方向上与内部旋流分离器错开。

工艺容器可包括多个内部旋流分离器以及用于内部旋流分离器的环形清洁气体收集腔。引导部可为管道或套管的形式，如弯曲金属管或柔性管。引导部被安装成穿过在工艺容器的内部径向延伸环形壁中居中限定的开口，其中内部径向延伸环形壁限定出用于旋流分离器的环形清洁气体收集腔。旋流分离器可从环形壁悬垂。

该方法可包括将专用清理管嘴安装在内部旋流分离器上，使引导部在容器进入管嘴与位于内部旋流分离器上的专用清理管嘴之间延伸。专用清理管嘴可位于内部旋流分离器的料腿上。专用清理管嘴可包括自密封的封盖，当清理介质从引导部移除或不再引入引导部时，自密封的封盖关闭。

根据本发明的另一方面，提供了一种流化床工艺容器，该工艺容器包括内部部件、容器进入管嘴、以及引导部，引导部引导清理介质/装置从工艺容器的外部穿过容器进入管嘴到达内部部件，从而允许定期清理内部部件。

引导部形成工艺容器的组成部分或永久性特征。因而该引导部使得能够无需人进入工艺容器而清理内部部件。

此工艺容器可以是上文限定的很大的工艺容器。

内部部件可是旋流分离器。

引导部可构造成将喷枪或杆从容器进入管嘴引导到内部部件。在本发明的这种实施方式中，引导部通常为管道或套管的形式，例如，弯曲的金属管或柔性软管，杆可沿其移动。

作为替代或者附加地，引导部可在容器进入管嘴与内部部件之间限定出流体流动路径，或者引导部可包括在容器进入管嘴与内部部件之间限定出流体流动路径的管道。

但在另一替代性实施方式中，引导部可构造成用于引导清理介质/装置，该清理介质/装置限定出构造成用于将清理流体运送到内部部件的管道。在本发明的这种实施方式中，引导部通常为管道或套管的形式，例如，弯曲的金属管或柔性管，管道可沿其移动。

内部部件可包括位于内部部件上的专用清理管嘴。清理管嘴可如上文所述。

该容器进入管嘴可如上文所述。

工艺容器可包括旋流分离器形式的多个内部部件、环形清洁气体收集腔、以及多个引导部，每个引导部为管道或套筒的形式，管道或套筒穿过在工艺容器的内部径向延伸环形壁中居中限定的开口，其中内部径向延伸环形壁限定出用于旋流分离器的所述环形清洁气体收集腔。旋流分离器可从环形壁悬垂。

附图说明

现在将参照所附示意图以示例的方式描述本发明，在附图中

图1示出了根据如本发明的、适用于Fischer-Tropsch(费托)合成的流化床工艺容器的上部的竖向剖视图；

图2示出了图1所示容器的进入口封盖的俯视图；及

图3示出了用于流化床工艺容器的进入口封盖的另一种实施方式的俯视图。

具体实施方式

参见图1，参考数字10总体上指示根据本发明的适用于费托合成的流化床工艺容器的上部。为了清晰起见，已经通过省略容器10的部件或特征而对图1进行了简化。但是清楚地示出了容器10的创造性特征。

容器10包括反应器外壳12，只显示其上部，该上部容纳内部旋流分离器14形式的多个内部部件，只显示其中一个。旋流分离器14从径向延伸的环形壁16悬垂，环形壁16与内部圆筒形壁18以及反应器外壳12一起限定出用于旋流分离器的清洁气体收集腔20。

清洁气体出口22从清洁气体收集腔20延伸穿过反应器外壳12。反应器外壳12上还设有维修进入口24、26。维修进入口26是人孔，通常用来将旋流分离器降到容器10内。

旋流分离器14具有集尘杯28和从集尘杯28向下悬垂的料腿30。在图1所示的旋流分离器14的实施方式中，料腿30在其下端具有斜接的弯曲部32。料腿30的出口由翼阀33覆盖。进气口34通到集尘杯28中，出气口36从集尘杯28穿过环形壁16通到清洁气体收集腔20中。

容器10的内径通常大于8米。因此，它是大型工艺容器。

容器10用作用于将合成气转化成液体燃料和化学品的密相湍流流化床反应器。在使用中，合成气在反应器外壳12的底部进入反应器外壳12并穿过栅板或气体分配器(未示出)，并且使催化剂床层(未示出)流化，其以湍流流化形态操作。气体分配器用于将气体均匀地分配到整个催化床层上从而防止优势流态和滞流区域。其还充当催化剂床层塌落期间的催化剂床层支撑件。在流化床中发生费托反应和副反应，产生许多气态产物。这些反应是放热反应；因此容器10中设有冷却螺旋管(未示出)，以便通过在螺旋管中产生蒸汽而带走热。产品气离开流化床时在气体中夹带有一些催化剂颗粒。因此气体通过旋流分离器14以将夹带的固体从产品气中分离出来。因此，气体通过进气口34进入旋流分离器14，使得通过旋流动作将夹带的固体分离到集尘杯28中，清洁气体通过出气口36离开旋流分离器14。来自所有旋流分离器14的清洁气体被收集到清洁气体收集腔20中，并通过清洁气体出气口22离开容器10。

在旋流分离器14中通过离心力从产品气中分离出来的催化剂固体颗粒向下流入料腿30中。在分离过程中有压降，使得旋流分离器14内的压力小于容器10内的稀相段压力。因此，有必要在料腿30内进行压力恢复以将固体返回到流化床。这就需要料腿30中翼阀33的上方存在大量的固体。随着这些固体沿料腿30流下，翼阀33处的压力增加并且当此压力大于稀相段压力时，翼阀33打开，使固体流出到流化床中。

费托合成催化剂的粘着性质与通过料腿30的低固体流量共同使得翼阀33附近的不含气催化剂沉淀并随着时间压紧。当存在诸如斜接弯管32的斜接弯曲部时，加剧了该问题，不时造成旋流分离器堵塞。

为了确保不需要进入容器10来清除旋流分离器堵塞，如本发明所述的容器10设有容器进入管嘴38、旋流分离器14上的清理管嘴40以及在容器进入管嘴38与相关联的清理管嘴40之间延伸的引导部42。

容器进入管嘴38设置在维修进入口26的封盖44上。有利地，封盖44提供了用于焊接容器进入管嘴38的平坦表面，并且仅需要使封盖44和焊接容器进入管嘴38受到热处理。这种情况与将容器进入管嘴38焊接到反应器外壳12的情况相反，后者需要对反应器外壳12进行热处理，这将是极其昂贵的。

图2示出了用于诸如具有3个旋流分离器14的容器10之类的容器的、封盖44上的六个容器进入管嘴38的布置。图3示出了用于诸如具有6个旋流分离器14的容器10之类的容器的、封盖46上的容器进入管嘴38的布置。

引导部42为柔性管的形式，其在容器进入管嘴38与清理管嘴40之间限定出柔和平缓的弯曲。通常，容器进入管嘴38和清理管嘴40之间的距离在约15米至约20米之间变化。

当旋流分离器发生堵塞时，停止使用容器10，打开封闭的容器进入管嘴38，并将柔性清理杆或喷枪形式的清理介质/装置插入其中一个容器进入管嘴38，引导部42引导该清理介质/装置穿过相关联的清理管嘴40进入旋流分离器14的料腿30。然后用杆移除堵塞物。当已经清理完旋流分离器14后，将清理杆从引导部42中取出并重新封堵容器进入管嘴48。可以按照需要的容器进入管嘴38的数量重复进行这一过程。在清理旋流分离器14后并不移除引导部42，而是将其留在容器10内。因此，引导部42是容器10的组成部分或永久性特征。

应当理解，作为使用清理杆的替代，也可以迫使诸如压缩空气或水之类的流体通过引导部42来清理旋流分离器14。在这种情况下，引导部42可通过阀门(未示出)连接到容器10外部的管道，可通过打开阀门进而打开引导部42以允许加压的清理流体沿引导部42流到旋流分离器14来简单地实施清理。

如果引导部42本身并不限定流体流动路径，例如，如果引导部42上有孔或类似结构，则可以沿引导部42引导管道使管道在容器进入管嘴38与清理管嘴40之间延伸，从而能够利用流体进行清理。管道甚至可以为杆(rod)的形式，这样能够通过杆的物理位移以及通过迫使清理流体穿过杆来实施旋流分离器14的清理。

如果需要，可以在清理前、清理时和清理后使用由引导部42引导的内孔窥视仪以视觉方式检查旋流分离器14。有利地，内孔窥视仪可形成清理杆的一部分或者可以由清理杆携带。

使用本发明的方法，可以在约12小时内清理容器10，即在实施清理的过程中，需要使容器10停止工作约12小时。考虑到不包括容器进入管嘴38、引导部42和清理管嘴40的这种类型的常规容器通常所用打开-清理-封闭式的停机时间，这显著地减少了生产时间的损失。应当理解，由于实施根据本发明的清理操作需要的时间相对较短，所以也可以将清理工作作为预防性措施，例如，每周或每月清除如果不进行维护可能导致完全堵塞的催化剂颗粒。

Claims (19)

1.一种清理工艺容器的内部部件的方法，所述方法包括：

打开至少从容器进入口或进入管嘴延伸到所述内部部件的引导部；

通过所述引导部将清理介质/装置引导到所述内部部件；

用所述清理介质/装置清理所述内部部件；及

封闭所述引导部并在所述引导部留在所述工艺容器中的情况下操作所述工艺容器。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述工艺容器是具有以下尺寸的工艺容器：在没有所述清理介质/装置和所述引导部的情况下，为了进行清理，需要人进入容器以到达所述内部部件。

3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述清理介质/装置包括清理喷枪或清理杆，所述清理喷枪或清理杆的长度足以从所述工艺容器的外部到达所述内部部件，因此所述的用所述清理杆清理所述内部部件包括通过所述清理杆在所述引导部内移动而将物理性堵塞物质从所述内部部件清除。

4.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述清理介质/装置是清理流体，所述引导件在所述容器进入口或进入管嘴与所述内部部件之间限定出流体流动路径，或者所述引导部包括在所述容器进入口或进入管嘴与所述内部部件之间限定出流体流动路径的管道。

5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述清理介质/装置包括管道，所述方法包括通过所述引导部将所述管道引导到所述内部部件，并用沿所述管道流动的清理流体来清理所述内部部件或辅助清理所述内部部件。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述内部部件是旋流分离器，并且，所述方法包括引导所述清理介质/装置穿过设置在所述旋流分离器上的专用清理管嘴进入所述旋流分离器，所述清理管嘴位于所述旋流分离器的料腿上。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述容器进入管嘴位于所述工艺容器的进入口的封盖上。

8.一种改进包括内部旋流分离器的流化床工艺容器的方法，所述方法包括在容器进入管嘴与所述内部旋流分离器之间安装引导部，所述引导部构造成用于将清理介质/装置从所述工艺容器的外部引导到所述内部旋流分离器。

9.如权利要求8所述的方法，所述方法包括将所述容器进入管嘴也安装在所述工艺容器上，所述容器进入管嘴被安装在所述工艺容器的进入口的可拆卸封盖构件上。

10.如权利要求8或权利要求9所述的方法，其中，所述工艺容器包括多个内部旋流分离器和用于所述旋流分离器的环形清洁气体收集腔，所述引导部为管道或套管的形式，所述管道或套管安装成穿过在所述工艺容器的内部径向延伸环形壁中居中限定的开口，其中所述内部径向延伸环形壁限定出用于所述旋流分离器的所述环形清洁气体收集腔。

11.如权利要求8至10中任一项所述的方法，所述方法包括将专用清理管嘴安装在所述内部旋流分离器上，使所述引导部在所述容器进入管嘴与位于所述内部旋流分离器上的所述专用清理管嘴之间延伸。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述专用清理管嘴位于所述内部旋流分离器的料腿上，并包括自密封的封盖，当所述清理介质从所述引导部移除或不再引入所述引导部时，所述自密封的封盖关闭。

13.一种流化床工艺容器，所述工艺容器包括内部部件、容器进入管嘴、以及引导部，所述引导部引导清理介质/装置从所述工艺容器的外部穿过所述容器进入管嘴到达所述内部部件，以允许定期清理所述内部部件。

14.如权利要求13所述的流化床工艺容器，所述工艺容器是具有以下尺寸的工艺容器：在没有所述清理介质/装置和所述引导部的情况下，为了进行清理，需要人进入容器以到达所述内部部件。

15.如权利要求13或权利要求14所述的流化床工艺容器，其中，所述内部部件是旋流分离器。

16.如权利要求13至15中任一项所述的流化床工艺容器，其中，所述引导部构造成用于将喷枪或杆形式的清理介质/装置从所述容器进入管嘴引导到所述内部部件。

17.如权利要求13至15中任一项所述的流化床工艺容器，其中，所述引导部在所述容器进入管嘴与所述内部部件之间限定出流体流动路径，或者其中，所述引导部包括在所述容器进入管嘴与所述内部部件之间限定出流体流动路径的管道。

18.如权利要求13至16中任一项所述的流化床工艺容器，其中，所述引导部构造成用于引导清理介质/装置，所述清理介质/装置限定出构造成用于将清理流体运送到所述内部部件的管道。

19.如权利要求15至18中任一项所述的流化床工艺容器，其中，所述工艺容器包括旋流分离器形式的多个内部部件、环形清洁气体收集腔、以及多个引导部，每个所述引导部为管道或套管的形式，所述管道或套管穿过在所述工艺容器的内部径向延伸环形壁中居中限定的开口，其中所述内部径向延伸环形壁限定出用于所述旋流分离器的所述环形清洁气体收集腔。

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