CN103059887B - 卧式反应釜延迟焦化设备及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设备投资小、操作简便、工作环境安全系数高、原料来源适应面广的卧式反应釜延迟焦化设备及其工艺；卧式反应釜，省去了繁杂的配套设备、支撑设备，也无需建造地基，本发明所涉及的一个卧式反应釜的投资额在30-40万，总投资额相对于立式反应釜也大大降低，减轻了企业的经济负担；采用原料分配阀进行原料的传输和配给，使其能够连接多个卧式反应釜，通过控制原料的进出即可安排卧式反应釜的反应时间和铲焦时间，使整体的焦化加工量与原料分配阀连接的单个卧式反应釜的数量成正比；原料分配阀的环形内腔设计使原料持续处于顺时针或逆时针的流动状态，不易结焦，易于控制。

Description

卧式反应釜延迟焦化设备及其工艺

技术领域

本发明涉及石油化工技术领域，特别是涉及一种卧式反应釜延迟焦化设备及其工艺。

背景技术

早期的焦化工业装置为釜式焦化和平炉焦化。原料进入焦化釜或平炉后，在设备外部加热，现已淘汰。20世纪30年代开发了延迟焦化技术，50年代又开发了流化焦化技术，都使石油焦化的供热条件有很大改进(前者用管式加热炉供热，后者由燃烧一部分焦炭供热)。延迟焦化采用水力除焦，可显著提高装置的效率，目前应用最广泛。70年代末，将流化焦化和焦炭气化结合而构成的灵活焦化，目前也有一定应用。中国于40年代建成釜式焦化装置。50年代试验成功在焦化釜中通入少量空气，在设备内部燃烧供热的氧化焦化技术。60年代中期建成延迟焦化装置，以后又在延迟焦化装置中生产出晶形焦。80年代中国各炼油厂均采用延迟焦化技术。

延迟焦化工艺具体来说，用加热炉将原料加热到反应温度，并在高流速、短停留时间的条件下，使原料只发生少量反应，就迅速离开加热炉进入焦炭塔进行裂化和缩合生焦反应。它是目前世界上渣油深度加工的主要方法，占石油焦化总处理能力的四分之三。

延迟焦化为半连续操作，将原料油快速加热到比较高的温度（480～500℃），使重残油在管式加热炉中，来不及发生反应就被送到一个中空的容器（称焦炭塔），让加热的油品在其中进行裂化缩合反应，加热和焦化不同时发生，故称为延迟焦化。焦炭塔内裂解反应生成的415℃高温油气自焦炭塔顶逸出进入主分馏塔下段进料段，经过洗涤板洗涤所携带的焦炭颗粒后，从蒸发段上升进入蜡油集油箱以上蒸馏分离，分馏出富气、汽油、柴油和轻重蜡油馏分，而焦炭塔内缩合反应所生成焦炭留在焦炭塔内，当一台焦炭塔内的焦炭累积到一定高度后(约需24h)，切换到另一台焦炭塔继续进行焦化，原先的焦炭塔则进行清焦作业，通常一个焦化装置中常常要用2～4个焦炭塔。延迟焦化的主要操作条件为：加热炉出口温度495～505℃，焦炭塔压力0.18～0.28MPa（表压），分馏塔底温度不大于400℃。清焦采用水力除焦法，先在焦层中央用钻机打一个洞，从顶部一直打到底，然后自下而上通入压力为12-30MPa的高压水，利用水的冲击力，把焦炭打下来，并由底部排出。

具体来说，延迟焦化中的焦炭塔采用的是立式结焦反应釜，如图1所示，塔的顶部设有除焦口1、油气出口2；延迟焦化的化学反应主要是在焦炭塔内进行，生成的焦炭也都积存在此塔内。随着油料的不断引入进料管3，焦层逐渐升高；为了防止泡沫层冲出塔顶而引起油气管线及分馏塔的结焦，在焦炭塔的不同高度位置，装有能监测焦炭高度的料位计5、6，焦炭塔的底部为锥形，锥体底端为排焦口4，正常生产时用法兰盖封死，排焦时打开。

焦炭塔是用厚锅炉钢板制成的空筒状，根据加工量的不同设置其高度在30米左右，钢板结构导致其重量非常大，其工作时容易产生振动，为了维持其站立的稳定性往往需要建造辅助建筑设施，另外对其地基的要求也很高，增加了建造成本和运营费用，导致其建造成本居高不下，以100万吨的年加工量为例，其设备投资额在2.4亿元人民币左右；另外，焦炭塔采用立式方箱炉结焦反应釜对原料的质量要求较高，导致其原料来源适用面较窄。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种设备投资小、操作简便、工作环境安全系数高、原料来源适应面广的卧式反应釜延迟焦化设备及其工艺。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：卧式反应釜延迟焦化设备,包括加热炉、焦炭塔和分馏塔，其特征在于所述加热炉通过原料分配阀与焦炭塔连接，所述原料分配阀设置有环形内腔，所述环形内腔开有一个进料阀和多个出料阀，所述原料分配阀的进料阀连接加热炉的出口，所述原料分配阀的出料阀连接所述焦炭塔；所述焦炭塔为卧式反应釜，所述卧式反应釜的底端设置有进料口，所述卧式反应釜的顶端设置有油气塔，所述卧式反应釜的一侧开有铲焦口；所述油气塔连接分馏塔。

所述原料分配阀的进料阀的开口方向平行于环形内腔的切线方向，其目的在于使原料在环形内腔的流动更顺畅，不易结焦。

所述原料分配阀的出料阀数量为2-8个。

所述卧式反应釜的进料口数量为2-4个。

所述加热炉内设置有螺旋形无弯头式加热炉管，其目的在于使原料流动传输阻力变小，不容易结焦。

所述铲焦口的内部可伸入铲焦机，所述铲焦机安装有有与卧式反应釜的长度适应的铲焦臂。

使用上述卧式反应釜延迟焦化设备的延迟焦化工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）利用加热炉的过热蒸汽将卧式反应釜的温度预热至250-280摄氏度；将在分馏塔中进行常压换热后的原料通入加热炉，在加热炉的进口及炉管的中部进行高压微量注水，加大炉管内流速，缩短原料在炉管内的停留时间，防止原料在炉管内反应结焦；

（2）加热炉的出口与原料分配阀的进料阀连接，原料分配阀的出料阀各自连接一个卧式反应釜，打开进料阀和部分出料阀，原料通过进料阀进入原料分配阀的环形内腔，并在环形内腔内顺时针或逆时针流动，使原料持续保持流动状态不易结焦，原料通过处于打开状态的出料阀流出，直接进入卧式反应釜进行焦化缩合反应，生成焦炭聚积在卧式反应釜内，油气从卧式反应釜的油气塔排出进入分馏塔，通过常压分馏可得到汽油、柴油和蜡油；

（3）利用分馏塔中散发的热量与原料进行常压换热，将原料的温度提高至200℃—320℃后通入加热炉，加热到475℃—500℃后执行步骤（1）；

（4）步骤（2）中卧式反应釜内结焦完成，关闭步骤（2）中打开的出料阀，使连接出料阀的卧式反应釜停止进料，使用过热蒸汽先小吹一小时，再中吹一小时，最后大吹半小时，根据投料量进行注水使石油焦降温，降温到一定温度后打开铲焦口，通过铲焦机从塔内铲焦排出；

（5）在步骤（4）中关闭出料阀的同时，打开连接其他的出料阀，使原料在原料分配阀的环形内腔内处于持续流动状态，并进入其他的卧式反应釜继续进行焦化缩合反应，这样能够充分调配多个卧式反应釜的进料和铲焦，使得原料始终处于流动状态，不易结焦，合理安排各个反应釜的工作时间和除焦时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）现有技术中焦炭塔采用的立式反应釜由于体积大、重量大，所需要的配套设备多，地基要求严格，建造成本高，以100万吨的年加工量计算，采用立式反应釜的总投资额在2.4亿元人民币左右，另外立式反应釜高度大，不易维修，长时间使用会导致；本发明采用的是卧式反应釜，省去了繁杂的配套设备、支撑设备，也无需建造地基，本发明所涉的一个卧式反应釜的投资额在30-40万，总投资额相对于立式反应釜也大大降低，减轻了企业的经济负担。

（2）焦炭塔采用立式反应釜进行生产操作，其釜体由于长期处于冷、热交变的操作下，受热应力影响，易发生塔体鼓胀变形，变形部位多在釜体的下部，釜壁径向鼓凸，呈糖葫芦状；出现上述情况不易维修，若报废处理这会造成很大的资源浪费，使立式反应釜的制造成本、建设成本、运营成本、维修成本、报废成本均远远高于卧式反应釜。

（3）现有技术中，2个立式反应釜是通过三通阀与原料入口连接，容易导致结焦，且三通阀控制连接的立式反应釜的数量直接限制了整体的产能；本发明采用原料分配阀进行原料的传输和配给，使其能够连接多个卧式反应釜，通过控制原料的进出即可安排卧式反应釜的反应时间和铲焦时间，使整体的焦化加工量与原料分配阀连接的单个卧式反应釜的数量成正比；原料分配阀的环形内腔设计使原料持续处于顺时针或逆时针的流动状态，不易结焦，易于控制。

附图说明

图1所示为现有技术中延迟焦化中焦炭塔的结构示意图；

图2所示为本发明中卧式反应釜延迟焦化设备结构图；

图3所示为设有2个出料阀的原料分配阀的结构示意图；

图4所示为设有4个出料阀的原料分配阀的结构示意图；

图5所示为设有8个出料阀的原料分配阀的结构示意图；

图6所示为卧式反应釜的结构示意图。

图中：1是除焦口，2是油气出口，3是进料管，4是排焦口，5、6是料位计，7是原料泵，8是加热炉，9是原料分配阀，9.1是进料阀，9.2是出料阀，9.3是环形内腔，10是卧式反应釜，10.1是进料口，10.2是油气塔，10.3是铲焦口，11是分馏塔。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：

如图2所示，卧式反应釜延迟焦化设备,包括加热炉8、焦炭塔和分馏塔11，所述加热炉8通过原料分配阀9与焦炭塔连接，所述原料分配阀9设置有环形内腔9.3，所述环形内腔9.3开有一个进料阀9.1和多个出料阀9.2，所述原料分配阀9的进料阀9.1连接加热炉8的出口，即原料泵7将原料泵入加热炉8，加热到所需温度后通过进料阀9.1进入原料分配阀9。所述原料分配阀9的出料阀9.2连接所述焦炭塔；所述焦炭塔为卧式反应釜10，所述卧式反应釜10的底端设置有进料口10.1，所述卧式反应釜10的顶端设置有油气塔10.2，所述卧式反应釜10的一侧开有铲焦口10.3；所述油气塔10.2连接分馏塔11。

所述进料阀9.1的开口方向平行于环形内腔9.3的切线方向，其目的在于使原料在环形内腔9.3的流动更顺畅，不易结焦。

所述原料分配阀9的出料阀9.2数量为2-8个；图3、4、5所示分别为设有2、4、8个出料阀9.2的原料分配阀9的结构示意图，根据生产需要每个出料阀9.2都可以连接一个卧式反应釜10。

现有技术中，2个立式反应釜是通过三通阀与原料入口连接，容易导致结焦，且三通阀控制连接的立式反应釜的数量直接限制了整体的产能；本发明采用原料分配阀9进行原料的传输和配给，使其能够连接多个卧式反应釜10，通过控制原料的进出即可安排卧式反应釜10的反应时间和铲焦时间，使整体的焦化加工量与原料分配阀9连接的卧式反应釜10的数量成正比；原料分配阀9的环形内腔9.3设计使原料持续处于顺时针或逆时针的流动状态，不易结焦，易于控制。

所述卧式反应釜10的进料口10.1数量为2-4个，如图6所示卧式反应釜10的进料口10.1的数量为3个；所述进料口10.1的数量是与卧式反应釜10内部体积大小有关。而现有技术中立式反应釜仅需要1个进料管3，如图1所示。这是因为立式反应釜的进料管3设置反应釜的底部，焦化缩合反应自下而上发生；卧式反应釜10的横向长度较大，为了使焦炭均匀的生成在卧式反应釜10的内壁上，优选设置2个进料口10.1；如果卧式反应釜10的体积较大的话，就需要设置3个或4个进料口10.1。

所述加热炉8内设置有螺旋形无弯头式加热炉管，其目的在于使原料流动传输阻力变小，不容易结焦。

现有技术中的立式反应釜用100公斤以上的高压水枪在立式反应釜的除焦口1进入进行水割焦炭作业，如图1所示，其特点是除焦效率高，设备投入大，操作繁琐。本发明中的卧式反应釜10如果采用人工进入釜内进行除焦，其工作环境恶劣，危险系数高；另外一种除焦方式是采用大臂铲焦机进行除焦，具体来说，所述铲焦口10.3打开之后可伸入铲焦机，所述铲焦机安装有有与卧式反应釜10的长度适应的铲焦臂，机械出焦操作简便安全，无环境危险系数，一人即可操作。

使用上述卧式反应釜延迟焦化设备的延迟焦化工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）利用加热炉8的过热蒸汽将卧式反应釜10的温度预热至250-280摄氏度；将在分馏塔11中进行常压换热后的原料通入加热炉8，在加热炉8的进口及炉管的中部进行高压微量注水，加大炉管内流速，缩短原料在炉管内的停留时间，防止原料在炉管内反应结焦；

（2）加热炉8的出口与原料分配阀9的进料阀9.1连接，原料分配阀9的出料阀9.2各自连接一个卧式反应釜10，打开进料阀9.1和部分出料阀9.2，原料通过进料阀9.1进入原料分配阀9的环形内腔9.3，并在环形内腔9.3内顺时针或逆时针流动，使原料持续保持流动状态不易结焦，原料通过处于打开状态的出料阀9.2流出，直接进入卧式反应釜10进行焦化缩合反应，生成焦炭聚积在卧式反应釜10内，油气从卧式反应釜10的油气塔10.2排出进入分馏塔11，通过常压分馏可得到汽油、柴油和蜡油；

（3）利用分馏塔11中散发的热量与原料进行常压换热，将原料的温度提高至200℃—320℃后通入加热炉8，加热到475℃—500℃后执行步骤（1）；

（4）步骤（2）中卧式反应釜10内结焦完成，关闭步骤（2）中打开的出料阀9.2，使连接出料阀9.2的卧式反应釜10停止进料，使用过热蒸汽先小吹一小时，再中吹一小时，最后大吹半小时，根据投料量进行注水使石油焦降温，降温到一定温度后打开铲焦口10.3，通过铲焦机从塔内铲焦排出；

（5）在步骤（4）中关闭出料阀9.2的同时，打开连接其他的出料阀9.2，使原料在原料分配阀9的环形内腔9.3内处于持续流动状态，并进入其他的卧式反应釜10继续进行焦化缩合反应，这样能够充分调配多个卧式反应釜10的进料和铲焦，使得原料始终处于流动状态，不易结焦，合理安排各个反应釜的工作时间和除焦时间。

综上，本发明采用的是卧式反应釜，省去了繁杂的配套设备、支撑设备，也无需建造地基，本发明所涉的一个卧式反应釜的投资额在30-40万，总投资额相对于立式反应釜也大大降低，减轻了企业的经济负担。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.卧式反应釜延迟焦化设备,包括加热炉、焦炭塔和分馏塔，其特征在于所述加热炉通过原料分配阀与焦炭塔连接，所述原料分配阀设置有环形内腔，所述环形内腔开有一个进料阀和多个出料阀，所述原料分配阀的进料阀连接加热炉的出口，所述原料分配阀的出料阀连接所述焦炭塔；所述焦炭塔为卧式反应釜，所述卧式反应釜的底端设置有进料口，所述卧式反应釜的顶端设置有油气塔，所述卧式反应釜的一侧开有铲焦口；所述油气塔连接分馏塔。

2.根据权利要求1所述的卧式反应釜延迟焦化设备，其特征在于所述原料分配阀的进料阀的开口方向平行于环形内腔的切线方向。

3.根据权利要求1所述的卧式反应釜延迟焦化设备，其特征在于所述原料分配阀的出料阀数量为2-8个。

4.根据权利要求1所述的卧式反应釜延迟焦化设备，其特征在于所述卧式反应釜的进料口数量为2-4个。

5.根据权利要求1所述的卧式反应釜延迟焦化设备，其特征在于所述加热炉内设置有螺旋形无弯头式加热炉管。

6.根据权利要求1所述的卧式反应釜延迟焦化设备，其特征在于所述铲焦口可伸入铲焦机，所述铲焦机安装有与卧式反应釜的长度适应的铲焦臂。

7.上述权利要求1-6所述卧式反应釜延迟焦化设备的延迟焦化工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）利用加热炉的过热蒸汽将卧式反应釜的温度预热至250-280摄氏度；将在分馏塔中进行常压换热后的原料通入加热炉，在加热炉的进口及炉管的中部进行高压微量注水，加大炉管内流速，缩短原料在炉管内的停留时间，防止原料在炉管内反应结焦；

（2）加热炉的出口与原料分配阀的进料阀连接，原料分配阀的出料阀各自连接一个卧式反应釜，打开进料阀和部分出料阀，原料通过进料阀进入原料分配阀的环形内腔，并在环形内腔内顺时针或逆时针流动，使原料持续保持流动状态不易结焦，原料通过处于打开状态的出料阀流出，直接进入卧式反应釜进行焦化缩合反应，生成焦炭聚积在卧式反应釜内，油气从卧式反应釜的油气塔排出进入分馏塔，通过常压分馏可得到汽油、柴油和蜡油；

（3）步骤（2）中卧式反应釜内结焦完成，关闭步骤（2）中打开的出料阀，使连接出料阀的卧式反应釜停止进料，使用过热蒸汽先小吹一小时，再中吹一小时，最后大吹半小时，根据投料量进行注水使石油焦降温，降温到一定温度后打开铲焦口，通过铲焦机从塔内铲焦排出；

（4）在步骤（3）中关闭出料阀的同时，打开连接其他的出料阀，使原料在原料分配阀的环形内腔内处于持续流动状态，并进入其他的卧式反应釜进行焦化缩合反应；

（5）利用分馏塔中散发的热量与原料进行常压换热，将原料的温度提高至200℃—320℃后通入加热炉，加热到475℃—500℃后执行步骤（1）。

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