CN103374381B - Fcc沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构 - Google Patents
Fcc沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构 Download PDFInfo
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Abstract
一种FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构，其特征是：渐扩段(2)的小直径一端与旋转来流管(1)同轴连接，排气管(4)与旋转来流管(1)、渐扩段(2)同心，排气管(4)末端深入渐扩段(2)或在渐扩段(2)的外部，限流罩(3)位于渐扩段(2)和排气管(4)外部。采用这种连接方式和构件后，粗旋出口的油气，能够进入顶旋而不进入沉降器空间，可以降低油气在沉降器内的平均停留时间，并抑制沉降器内结焦；同时在不消耗额外能量的前提下，利用粗旋排气管内的旋转动能，将进入顶旋的催化剂浓度降低一半以上，减少催化剂跑损，保证FCC平稳操作。同时，沉降器体积可以进一步减小。这种结构在所有具有旋转来流的场合都可以应用，例如以用于FCC沉降器粗旋(快分)和顶旋之间的连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于催化裂化沉降器内粗旋(快分)和顶旋之间的连接结构。沉降器是流化催化裂化(FluidCatlystCracking，简称FCC)加工过程的重要装置，由内部包含的两级旋风分离器(粗旋或快分、顶旋以及连接结构)、壳体结构以及汽提部件等组成。在沉降器中使用本发明的连接方式及构件，可以抑制沉降器内结焦，减少催化剂跑损，使FCC操作更为平稳。同时，沉降器体积可以进一步减小。
背景技术
目前沉降器的粗旋或快分与顶旋之间的联接方式分为敞式连接和直接连接等几种。使用敞式连接时，粗旋出口的油气先进入沉降器空间，然后进入顶旋，因此有相当大一部分油气不能直接进入顶旋，而是进入沉降器空间，在沉降器内停留的时间很长，造成沉降器内结焦。直接连接时，有密闭直连和承叉式连接方式，密闭直连的操作弹性差，在开停工阶段，或在操作有波动时，会引起催化剂的较大跑损；承叉式连接方式由美国UOP公司发明，可以使油气进入顶旋，而不进入沉降器空间，减少沉降器内结焦，但它不具备对催化剂的分离功能，在开停工阶段会引起催化剂的较大跑损。在以上的连接方式中，粗旋或快分排气管内的旋转动能没有得到利用，不能使分离系统的分离效率进一步提高。
发明内容
本发明提出一种用于催化裂化沉降器的粗旋和顶旋之间的连联接结构。这种连接方式，可以使粗旋出口的油气完全进入顶旋而不进入沉降器空间，因而可以减小油气停留时间，可以抑制沉降器内结焦；同时这个结构还具有对催化剂的再分离功能，可以利用粗旋排气管内油气及催化剂颗粒的旋转动能，将进入顶旋的催化剂浓度降低一半以上，大大减少催化剂的跑损，并且压降非常低，不消耗额外的能量；在主汽提段产生的汽提蒸汽和油气仍然可以通过这个连接装置进入顶旋，使整个操作过程平稳运行。
由于采用这种连接结构后，在粗旋出口与顶旋入口的连接处具有对催化剂的较强的再分离功能，使进入顶旋的气体含催化剂的浓度最低，并且不受沉降空间以及沉降器结构的影响和限制，因而可以设计出体积小、效率高、能耗低、操作简单的沉降器。而且，沉降器的高度下降后，提升管反应器的高度也可以降低，使目前普遍过长的提升管内的反应过程得到一定程度优化。这种连接方式制造安装容易，在工业应用中对装置改动很小。
本发明提出的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构，位于沉降器外壳12内部，由旋转来流管1、渐扩段2、限流罩3、排气管4、汽提蒸汽入口5、顶部缓冲分离空间6、环形衔接分离空间7和排尘口及汽提蒸汽入口8组成，其特征是：渐扩段2的小直径一端与旋转来流管1同轴连接，排气管4与旋转来流管1、渐扩段2同心，排气管4末端深入渐扩段2或在渐扩段2的外部，限流罩3位于渐扩段2和排气管4外部。
所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构件中，旋转来流管1同轴连接于旋风分离器的排气管或具有旋转含尘气流的管道，或者它本身就是旋风分离器的排气管或任何其它具有旋转含尘气流的管道，其直径为D1，其长度为0.5D1～200D1。
所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构中，渐扩段2的锥段长度L0为0.1D1～10D1，扩口直径D2为0.5D1～5.0D1。
所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构中，排气管4末端深入渐扩段2时，其插入深度为0～5.0D1；排气管4末端不伸入渐扩段2时，其与渐扩段2扩口处的距离L1为0～8.0D1，排气管4插入限流罩3内的深度L5为0～10D1，排气管4的直径D3和D4为0.3D1～2.5D1；当D3＝D4时，排气管4为直管；当D3＜D4时，排气管4带有缩口，缩口部分的长度L2为0.2D1～10D1；排气管(4)的直径D3小于渐扩段(2)的扩口直径D2。
所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接方式及构件中，限流罩3的上部直径D5为1.0D1～10D1，其下部直径D6和D7为1.0D1～15D1；当D6＝D7时，其下部为圆柱形，其上部高度L3为0～8.0D1，其下部高度L4为0～8.0D1；限流罩3的内部通过内部衬里作成折线形或弧线形，以利于颗粒向外的流动。
所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构中，汽提蒸汽入口5由位于排气管4上的沿圆周分布的2-20个圆孔组成，圆孔的直径D8为0.01D1～0.3D1，圆孔所在的圆周到限流罩3上沿的距离L6为0.1D1～5.0D1；汽提蒸汽入口5的圆孔沿高度方向上同一圆截面上或沿圆周高低错落分布，沿周向均布或非均布。
所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构中，环形衔接分离空间7由限流罩3内部空间组成，它的形状由限流罩3、排气管4和渐扩段2的形状和位置所决定，在其内的排气管4和渐扩段2之间的距离L1为-5.0D1～8.0D1，负值表示排气管4深入渐扩段2的深度。
所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构中，排尘及汽提蒸汽入口8位于限流罩3的下部，其外径就是限流罩3下部的直径D7，其内径是旋转来流管1的外径。
所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的新型连接结构适用于所有具有旋转来流的场合，例如FCC沉降器粗旋以及快分出口等。
因此，总结本发明的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构的优点包括：
(1)使粗旋(或快分)出口的油气全部进入顶旋，而不进入沉降器空间，大大降低油气在沉降器分离系统内的平均停留时间，消除沉降器内的结焦，并优化整个工艺的转化率；
(2)利用粗旋排气管内的旋转动能，使进入顶旋的含尘浓度下降一半以上，使分离系统的分离效率进一步提高，减少催化剂的跑损，而不增加压降；
(3)减小沉降器体积。
附图说明
图1是本发明提出的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构示意图。
图2是本发明提出的连接方式及构件在带有粗旋的FCC沉降器内的实施例示意图。
图1中，1.旋转来流管(粗旋排气管出口)，2.渐扩段，3.限流罩，4.排气管，5.汽提蒸汽入口，6.顶部缓冲分离空间，7.环形衔接分离空间，8.排尘及汽提蒸汽入口。
图2中，9.粗旋，10.本发明的新型连接构件，11.顶旋，12.沉降器外壳。
具体实施方式
参考图1和图2，本发明提出的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构，位于沉降器外壳12内部，由旋转来流管1、渐扩段2、限流罩3、排气管4、汽提蒸汽入口5、顶部缓冲分离空间6、环形衔接分离空间7和排尘及汽提蒸汽入口8组成，其特征是：渐扩段2的小直径一端与旋转来流管1同轴连接，排气管4与旋转来流管1、渐扩段2同心，排气管4末端深入渐扩段2或在渐扩段2的外部，限流罩3位于渐扩段2和排气管4外部。
参考图1，旋转来流管1同轴连接于旋风分离器的排气管或具有旋转含尘气流的管道，或者它本身就是旋风分离器的排气管或任何其它具有旋转含尘气流的管道，其直径为D1，其长度为0.5D1～200D1。
参考图1，渐扩段2的锥段长度L0为0.1D1～10D1，扩口直径D2为0.5D1～5.0D1。
参考图1，排气管4末端深入渐扩段2时，其插入深度为0～5.0D1；排气管4末端不伸入渐扩段2时，其与渐扩段2扩口处的距离L1为0～8.0D1，排气管4插入限流罩3内的深度L5为0～10D1，排气管4的直径D3和D4为0.3D1～2.5D1；当D3＝D4时，排气管4为直管；当D3＜D4时，排气管4带有缩口，缩口部分的长度L2为0.2D1～10D1；排气管(4)的直径D3小于渐扩段(2)的扩口直径D2。
参考图1，限流罩3的上部直径D5为1.0D1～10D1，其下部直径D6和D7为1.0D1～15D1；当D6＝D7时，其下部为圆柱形，其上部高度L3为0～8.0D1，其下部高度L4为0～8.0D1；限流罩3的内部通过内部衬里作成折线形或弧线形，以利于颗粒向外的流动。
参考图1，汽提蒸汽入口5由位于排气管4上的沿圆周分布的2-20个圆孔组成，圆孔的直径D8为0.01D1～0.3D1，圆孔所在的圆周到限流罩3上沿的距离L6为0.1D1～5.0D1；汽提蒸汽入口5的圆孔沿高度方向上同一圆截面上或沿圆周高低错落分布，沿周向均布或非均布。
参考图1，环形衔接分离空间7由限流罩3内部空间组成，它的形状由限流罩3、排气管4和渐扩段2的形状和位置所决定，在其内的排气管4和渐扩段2之间的距离L1为-5.0D1～8.0D1，负值表示排气管4深入渐扩段2的深度。
参考图1，排尘及汽提蒸汽入口8位于限流罩3的下部，其外径就是限流罩3下部的直径D7，其内径是旋转来流管1的外径。
参考图1，所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构适用于所有具有旋转来流的场合，例如FCC沉降器粗旋以及快分出口等。
本发明提出的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构的使用过程，例如可以是：经初级分离，从粗旋或快分的排气管排出的含尘气体仍然具有旋转动能，其中的含尘气体旋转向前运动，经过与上述粗旋或快分排气管同轴连接的较长的直管段——旋转来流管1后，固体颗粒被甩到旋转来流管1的内壁附近作旋转前进运动(螺旋前进运动)；经过渐扩段2时，固体颗粒进一步向前、向外运动，在颗粒和气体离开渐扩段2后进入环形衔接分离空间7，固体颗粒由于在径向失去限制，在旋转离心力作用下向外运动，而中心部位干净的气体则进入排气管4。由于排气管4外径小于渐扩段2的内径，旋转向外运动的固体颗粒不会进入排气管4，而向外运动进入排气管4外部、被限流罩3所包容的顶部缓冲分离空间6及环形衔接分离空间7；限流罩3将分离出的固体颗粒，以及旋转气流限制在一定的范围，并可以决定它们的流出方向，避免分离出的固体颗粒弥漫于整个外部空间，固体颗粒由惯性运动到限流罩3的内壁处，同时在重力的作用下旋转向下，沿限流罩3的内壁下落，经排尘及汽提蒸汽入口8排出，限流罩3同时使整个沉降器外部空间的流动较为有序。洁净的油气则直接进入排气管4，进而进入顶旋，大大减少了进入外部的沉降器空间的油气，并显著减小了油气在沉降器内的平均停留时间，因而减少了沉降器内结焦的可能；排气管4可以有一定角度的缩口，以控制分离效率和压降；5是汽提蒸汽入口，在实施本连接结构后整个沉降器压力最低的部位在排气管4和汽提蒸汽入口5处，在沉降器下部汽提段的汽提蒸汽和和汽提出来的油气，一部分可以通过汽提蒸汽入口5进入排气管4，进而进入顶旋，另一部分可以通过排尘及汽提蒸汽入口8，并经过环形衔接分离空间7进入排气管4，进而进入顶旋；环形衔接分离空间7由限流罩3内的空间组成，它的形状由限流罩3、排气管4和渐扩段2的形状和位置所决定；排尘及汽提蒸汽入口8兼具排尘和气体蒸汽入口的功能，分离出的固体颗粒从这里沿限流罩3内壁下落排出，气体则在靠近渐扩段2的外壁附近空间进入。由于在环形衔接分离空间7中的旋转运动，汽提蒸汽和油气与分离出的固体颗粒可以实现交错流动，沉降器主汽提段的部分汽提蒸汽和油气可以从这里进入排气管4。
由于颗粒沿限流罩3内壁下落，并且汽提蒸汽与总气量相比很少，在衔接分离空间6内气流的逆向(径向向内的)流速较低，由于固体颗粒的强烈旋转运动，所以固体颗粒依然可以沿限流罩3内壁顺利排出，而汽提蒸汽则可以在靠近渐扩段2的外壁附近空间进入顺利进入排气管4。全部汽提蒸汽和汽提出来的油气通过排气管4和汽提蒸汽入口5这两处排出沉降器，通过排气管4进入顶旋。
在新型连接结构中，气体流经区域从旋转来流管1到排气管4基本是一个直管，管径变化也不大，所以不会产生额外的压降。旋转来流管1中的来流中气体和固体颗粒的旋转动能得到了充分利用，因此可以在没有额外压降的条件下，将气流中的固体颗粒除去。由于分离系统内部空间与沉降器的外部空间通过环形衔接分离空间7和汽提蒸汽入口5相互连通，因此整个分离系统仍然具有较高的操作弹性，可以抵抗意外的操作波动。
这种新型连接结构实际是一种新型旋转来流分离器，它形成了在初旋和顶旋之间的一种新型连接方式，这种连接方式，可以使油气完全进入顶旋，而不进入沉降器空间，从而抑制沉降器内的结焦；同时，这种连接方式在没有任何附加能耗的条件下，可将油气中70％以上的催化剂颗粒去除，并可将小颗粒分离(由于有足够的沉降空间)，因而可以提高整个分离系统的分离效率，并且可以降低油浆固含量。
在FCC加工过程中使用旋风分离器粗旋或快分粗旋的沉降器中都可以应用此项发明，只要将旋风分离器粗旋或快分粗旋的出口与新型连接部件的旋转来流管1直接相连即可。
Claims (9)
1.一种FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构，位于沉降器外壳(12)内部，由旋转来流管(1)、渐扩段(2)、限流罩(3)、排气管(4)、汽提蒸汽入口(5)、顶部缓冲分离空间(6)、环形衔接分离空间(7)和排尘及汽提蒸汽入口(8)组成，其特征是：渐扩段(2)的小直径一端与旋转来流管(1)同轴连接，排气管(4)与旋转来流管(1)、渐扩段(2)同心，排气管(4)末端深入渐扩段(2)或在渐扩段(2)的外部，限流罩(3)位于渐扩段(2)和排气管(4)外部，排气管(4)的直径D3小于渐扩段(2)的扩口直径D2。
2.根据权利要求1所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构，其特征是：旋转来流管(1)同轴连接于旋风分离器的排气管或具有旋转含尘气流的管道，或者它本身就是旋风分离器的排气管或任何其它具有旋转含尘气流的管道，其直径为D1，其长度为0.5D1～200D1。
3.根据权利要求1所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构，其特征是：渐扩段(2)的锥段长度L0为0.1D1～10D1，扩口直径D2为0.5D1～5.0D1。
4.根据权利要求1所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构，其特征是：排气管(4)末端深入渐扩段(2)时，其插入深度为0～5.0D1；排气管(4)末端不伸入渐扩段(2)时，其与渐扩段(2)扩口处的距离L1为0～8.0D1，排气管(4)插入限流罩(3)内的深度L5为0～10D1，排气管(4)的直径D3和D4为0.3D1～2.5D1；当D3＝D4时，排气管(4)为直管；当D3＜D4时，排气管(4)带有缩口，缩口部分的长度L2为0.2D1～10D1。
5.根据权利要求1所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构，其特征是：限流罩(3)的上部直径D5为1.0D1～10D1，其下部直径D6和D7为1.0D1～15D1；当D6＝D7时，其下部为圆柱形，其上部高度L3为0～8.0D1，其下部高度L4为0～8.0D1；限流罩(3)的内部通过内部衬里作成折线形或弧线形，以利于颗粒向外的流动。
6.根据权利要求1所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构，其特征是：汽提蒸汽入口(5)由位于排气管(4)上的沿圆周分布的2-20个圆孔组成，圆孔的直径D8为0.01D1～0.3D1，圆孔所在的圆周到限流罩(3)上沿的距离L6为0.1D1～5.0D1；汽提蒸汽入口(5)的圆孔沿高度方向上同一圆截面上或沿圆周高低错落分布，沿周向均布或非均布。
7.根据权利要求1所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构，其特征是：环形衔接分离空间(7)由限流罩(3)内部空间组成，它的形状由限流罩(3)、排气管(4)和渐扩段(2)的形状和位置所决定，在其内的排气管(4)和渐扩段(2)之间的距离L1为-5.0D1～8.0D1，负值表示排气管(4)深入渐扩段(2)的深度。
8.根据权利要求1所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构，其特征是：排尘及汽提蒸汽入口(8)位于限流罩(3)的下部，其外径就是限流罩(3)下部的直径D7，其内径是旋转来流管(1)的外径。
9.根据权利要求1所述的FCC沉降器内粗旋与顶旋之间的连接结构，其特征是：适用于所有具有旋转来流的FCC沉降器粗旋以及快分出口。
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