CN102049223B - 一种气力输送催化剂在线加注装置及加注方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气力输送催化剂在线加注装置及加注方法。所述加注装置包括催化剂加注罐，所述加注罐包括锥形导流体、氮气分布器、喷射器和加热盘管。所述的锥形导流体位于设备筒体下封头内；加热盘管位于设备筒体中下部；喷射器位于锥形导流体底部，从上往下依次包括输气管、灰仓、收缩段、喉管、扩张段和接管。通过往喷射器中通入高压氢气，抽吸催化剂颗粒进入喷射器，并在氢气气流的带动下进入反应器，可以实现催化剂的在线加注。本发明催化剂在线加注装置结构简单、无需输送油、输送过程平稳、不会堵塞管道，适用于向沸腾床反应器连续或间断地在线加注新鲜催化剂。

Description

一种气力输送催化剂在线加注装置及加注方法

技术领域

本发明涉及一种气力输送催化剂在线加注装置及加注方法，属于石油化工领域，适用于向反应器内加注催化剂，特别是用于向沸腾床反应器内在线加注催化剂。

背景技术

石油化工、环保、矿山冶金、电力等领域均存在固体颗粒输送问题。一般地，固体颗粒输送方式有机械传送、气流输送和水力输送。

采用水力输送方式给密闭系统输送固体颗粒通常需进行制浆工序，并采用渣浆泵注入设备内，存在工序繁杂、设备台数多，动力消耗大、机泵磨损严重、运行周期短、检修量大、运行费用高等缺点。目前使用最多的离心式渣浆泵的过流件，如叶轮、护套轴、蜗壳等使用寿命一般为500～1000小时，不仅造成了人力、物力的极大浪费，而且影响装置的正常生产。采用气力输送通常以高速气流为载体，以风压为动力源，到达工位后采用旋风分离器将气固分离，实现粉体颗粒的输送。其优点是工艺流程短、结构简单、布置灵活、容易实现自动化；其缺点是管道磨损、物料的破碎、系统需防爆。

中国专利ZL200420086396.8(CN2764742Y)公开了一种涌流式气力输送装置，由储料仓、发送罐、气化喷嘴及多组阀门构成，结构复杂、可靠性差。中国专利200510059627.5(CN1686603A)、99104300.6(CN1259478A)公开了一种催化剂颗粒逆压输送方法及其装置，包括一个上部容器、一个中间容器和一个下部容器，由降压、装料、加压和卸料四个工序，工序较复杂。

沸腾床工艺技术可以处理高金属、高沥青质含量的重、劣质原料油，具有压力降小、温度分布均匀、可保持整个运转周期反应器内催化剂活性均一、可在运转中加入新鲜催化剂和取出废催化剂而无需停工等特点，特别是用于粘度大、杂质多的渣油加氢领域。该工艺需要催化剂在线加注，如果只实施水力冲送，需设置高温、高压泵，而且其输送浆液的固含率无法得到有效控制：冲送过程中固含率高时，容易堵塞管道、磨损阀门和设备，冲送过程固含率过低时，所需的冲送液液量大、对反应器沸腾状态及温度场影响较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种气力输送催化剂在线加注装置及方法。本发明的催化剂在线加注装置，可以氢气为输送动力源，实现催化剂的在线加注。

本发明的催化剂在线加注装置，包括催化剂加注罐，所述催化剂加注罐底部通过管路与反应器顶部连接；催化剂加注罐加热盘管入口与反应器气相出口连接；催化剂加注罐顶部通过管路与氢气管线、氮气管线、催化剂输送管线及放空管线连接。

所述的催化剂加注罐包括设备筒体、设备封头、锥形导流体、氮气分布器、喷射器、加热盘管和催化剂出口。所述的锥形导流体位于筒体下部，与筒体之间为密闭连接。在催化剂加注罐内设置氮气分布器，向催化剂加注罐内注入氮气，吹拂下落过程中的催化剂，将其含尘扬起，以实现催化剂粉尘的分离；所述的喷射器位于锥形导流体底部，与锥形导流体相连，喷射器从上往下依次包括输气管、灰仓、收缩段、喉管、扩张段和接管。所述喷射器采用高压氢气做输送介质，可以实现催化剂的加注；设置锥形导流体，便于固体颗粒滑落和在底部的聚集，便于催化剂的输送。

工作时，向加催化剂加注罐投加催化剂；同时利用氮气分布器向催化剂加注罐内注入氮气，吹拂下落过程中的催化剂，将其含尘扬起，设置放空口，氮气携带粉尘排出催化剂加注罐，实现催化剂粉尘的分离，完成催化剂投加。催化剂投加完成后将催化剂加注罐密闭，利用氮气放空口将催化剂加注罐抽到一定真空度后关闭氮气放空口，连通氮气管线，向催化剂加注罐内注入氮气，达到设定压力后关闭氮气管线；再次利用氮气放空口将催化剂加注罐抽到真空度，排除罐内氮气，达到一定真空度后氮气放空口；连通氢气入口，将催化剂加注罐升压，并实现与反应器等压，至此，完成气体置换。将反应器气相出口与加热盘管热媒入口连通，加热盘管热媒出口与去高分管线连通口连通，进行升温工序，温升达到设定值，实现催化剂预热。打开催化剂加注罐的催化剂出口阀，将催化剂加注罐与反应器连通，向催化剂加注罐加注高压氢气，抽吸催化剂颗粒进入喷射器，在氢气气流的带动下进入反应器，喷射器的灰仓段形成真空，导致催化剂颗粒连续下落，形成连续供料，催化剂加注罐设置料面计，指示加注进度，当加注完成后关闭催化剂加注罐和反应器间的阀门；打开油气放空口，实现催化剂加注罐的放空、卸压。至此完成一次催化剂加注工序。

本发明的催化剂加注装置结构简单，输送平稳，不会堵塞管道，无需输送油，不会对反应器床层温度产生影响，适用于向沸腾床反应器内连续或间断地在线加注新鲜催化剂。

附图说明

图1为本发明的催化剂在线加注装置示意图。

图2为本发明的催化剂加注罐结构示意图。

图3为本发明的氮气分布器结构示意图。

图4为本发明的氮气分布器喷嘴分布示意图。

图5为本发明的喷射器结构示意图。

其中01-催化剂加注罐，02-沸腾床反应器，1-催化剂加注口，2-氢气入口，3-油气放空口，4-氮气放空口，5-氮气入口，6-高压氢入口，7-加热盘管热媒入口，8-催化剂出口，9-加热盘管热媒出口，10-反应器顶气相出口，11-设备封头，12-氮气分布器，13-压力平衡管，14-设备筒体，15-锥形导流体，16-喷射器，17-加热盘管，18-接管，19-喷嘴，20-环形分布管，21-输气管，22-灰仓，23-收缩段，24-喉管，25-扩张段，26-接管。

具体实施方式

本发明的催化剂在线加注装置，可采用高压氢气为输送动力源，实现催化剂的在线加注。根据本发明提供的催化剂在线加注工艺，由催化剂投加、气体置换、催化剂预热及催化剂加注四步工序构成；催化剂投加同时，注入氮气进行催化剂粉尘的分离；催化剂加热升温热媒采用反应器气相生成物。

以下结合附图对本发明做进一步详述。

如图1所示，本发明的催化剂在线加注装置包括催化剂加注罐01，催化剂加注罐01和沸腾床反应器02呈上下布置。催化剂加注罐的催化剂出口8通过工艺管线与沸腾床反应器顶部管口连接；加热盘管热媒入口7通过工艺管线与反应器气相出口管线连接，加热盘管热媒出口9通过工艺管线引入高分系统。

如图1～5所示，所述的催化剂加注罐01包括设备筒体14、设备封头11、锥形导流体15、氮气分布器12、喷射器16、加热盘管17、压力平衡管13、催化剂加注口1、氢气入口2、油气放空口3、氮气放空口4、氮气入口5、高压氢入口6和催化剂出口8。

本发明的催化剂加注罐，所述的氮气分布器12由接管18、环管20和若干喷嘴19构成；喷嘴设置在环管的下表面，与催化剂加注罐筒体轴线平行；喷嘴总截面积为接管截面积的1/3～1倍。

所述的喷射器16由输气管21、灰仓22、收缩段23、喉管24、扩张段25和接管26构成。喷射器的输气管截面积为喉管截面积的0.3～0.9倍，优选0.5～0.7倍；扩张段的扩张角为5°～16°，优选6°～8°；收缩段的收缩角为20°～45°，优选23°～28°。

设置氮气分布器，向催化剂加注罐内注入氮气，吹拂下落过程中的催化剂，将其含尘扬起，设置放空口，氮气携带粉尘由此排出催化剂加注罐，实现催化剂粉尘的分离；在催化剂加注罐内设置喷射器，采用高压氢气做输送介质，实现催化剂的加注；设置锥形导流体，便于固体颗粒滑落和在底部的聚集；催化剂加注罐的锥形导流体位于筒体下部，与筒体之间为密闭连接；催化剂加注罐在距筒体边缘处设置压力平衡管，其下端与锥形导流体为密闭连接；上端为180°的弯头，或设置雨帽；设置压力平衡管，当设备需承压时，消除锥形导流体的承压，从而降低设备造价。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种气力输送催化剂在线加注方法，其使用了前面所述的催化剂在线加注装置，包括如下步骤：

(1)往催化剂加注罐内投加催化剂，同时用氮气吹扫扬尘，实现对催化剂粉尘的分离；

(2)催化剂加注罐依次进行氮气置换、氮气气密、氢气置换和氢气气密，并将催化剂加注罐的压力调整至与反应器等压；

(3)利用加热盘管对催化剂进行预热升温；

(4)打开催化剂加注罐与反应器的连通管，往喷射器的输气管中注入高压氢气，催化剂颗粒在氢气气流的带动下进入反应器，实现催化剂的在线加注。

本发明所述的催化剂在线加注方法一般为间歇操作。

步骤(1)中所述的催化剂投加：催化剂加注罐上封头设置放空口、筒体中上部设置氮气分布器，打开上述两路管线，向催化剂加注罐注入氮气，形成一定表观速度的上升气流，催化剂加注罐上封头设置催化剂投加口，通过该口向罐内投加催化剂；下落的催化剂和上升的氮气形成逆流流态，氮气吹拂下落过程中的催化剂，气量将其含尘扬起，实现催化剂粉尘的分离，净化的催化剂颗粒跌落罐内，夹带粉尘的氮气进入除尘系统；催化剂加注罐上封头设置料面计，达到设定料位后关闭催化剂进料工艺管线和氮气管线，至此完成催化剂的投加。

步骤(2)的气体置换过程：利用氮气放空口将催化剂加注罐抽到一定真空度后，关闭氮气放空口，连通氮气管线，通过氮气分布器向催化剂加注罐内注入氮气，达到设定压力后，关闭氮气管线；再次利用氮气放空口将催化剂加注罐抽到真空度，排除罐内氮气，达到一定真空度后关闭氮气放空口；连通氢气入口，将催化剂加注罐升压，并实现与反应器等压，至此完成气体置换。

步骤(3)中的催化剂预热：催化剂加注罐内设置加热盘管，引入高温热媒，例如可以引入部分反应器的气体产物，作为催化剂预热的热媒；将反应器气相出口与加热盘管热媒入口连通，加热盘管热媒出口与去高分管线连通口连通，进行升温工序，温升达到设定值后，关闭加热盘管进出口管线，实现催化剂预热升温。

步骤(4)中的催化剂加注：打开喷射器16的高压氢入口管线6及催化剂加注罐催化剂出口8，喷射器抽吸催化剂颗粒进入喷射器的灰仓，并在喉管处提速，催化剂颗粒在氢气气流的带动下进入反应器，喷射器的灰仓段形成真空，导致催化剂颗粒连续下落，形成连续供料，催化剂加注罐设置料面计，指示加注进度，当加注完成后关闭催化剂加注罐和反应器间的阀门及高压氢入口管线；打开催化剂加注罐的放空阀，实现放空和卸压。至此完成一次催化剂加注工序。

本发明的催化剂在线加注系统使用的催化剂粒径范围为0.04mm～3mm。

Claims (11)

1.一种气力输送催化剂在线加注装置，包括催化剂加注罐，所述催化剂加注罐和沸腾床反应器呈上下布置，催化剂加注罐的催化剂出口通过工艺管线与沸腾床反应器顶部管口连接；所述的催化剂加注罐包括设备筒体、设备封头、锥形导流体、氮气分布器、喷射器和加热盘管，所述的锥形导流体位于设备筒体下部，与设备筒体之间密闭连接，所述加热盘管位于设备筒体中下部；所述的喷射器位于锥形导流体底部，与锥形导流体相连，喷射器从上往下依次包括输气管、灰仓、收缩段、喉管、扩张段和接管。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的氮气分布器包括接管、环管和喷嘴。

3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的喷嘴设置在环管的下表面，喷嘴轴线与催化剂加注罐筒体轴线平行；喷嘴总截面积为接管截面积的1/3～1倍。

4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷射器的输气管截面积为喉管截面积的0.3～0.9倍，扩张段扩张角为5°～16°，收缩段收缩角为20°～45°。

5.按照权利要求1或4所述的装置，其特征在于，所述喷射器的输气管截面积为喉管截面积的0.5～0.7倍，扩张段扩张角为6°～8°，收缩段收缩角为23°～28°。

6.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在距设备筒体边缘处设置压力平衡管，其下端与锥形导流体为密闭连接，上端为180°的弯头，或者上端设置雨帽。

7.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的加热盘管包括加热盘管热媒入口和加热盘管热媒出口，加热盘管热媒入口通过工艺管线与反应器气相出口连接，加热盘管热媒出口通过工艺管线与高分系统相连。

8.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述催化剂加注罐还包括催化剂加注口、氢气入口、油气放空口和氮气放空口。

9.一种气力输送催化剂在线加注方法，其应用了权利要求1～8任一权利要求所述的加注装置，包括如下步骤：

(1)催化剂投加：往催化剂加注罐内投加催化剂，同时用氮气吹扫扬尘；

(2)催化剂加注罐依次进行氮气置换、氮气气密、氢气置换和氢气气密，并将催化剂加注罐的压力调整至与沸腾床反应器等压；

(3)利用催化剂加注罐中的加热盘管对催化剂进行预热升温；

(4)打开催化剂加注罐与沸腾床反应器的连通管，往喷射器的输气管中注入高压氢气，催化剂颗粒在氢气气流的带动下进入沸腾床反应器，实现催化剂的在线加入。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的加热盘管中采用沸腾床反应器的气体产物作为热媒。

11.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤(5)，催化剂加注完成后，关闭催化剂加注罐和沸腾床反应器间的阀门及喷射器的高压氢入口管线，打开催化剂加注罐的放空阀，放空、卸压。

Images