CN104998491A - 一种悬浮床加氢的热高压分离器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬浮床加氢的热高压分离器，包括壳体，该壳体为上下两端均封闭的筒形，该壳体的上部含有用于向该壳体内注入悬浮床反应产物的进料管(4)，该壳体的下部含有能够将该壳体内热高分液排出的热高分液出口(23)，该壳体的下部还含有用于向该壳体的下部内注入VGO的VGO注入管(11)。该悬浮床加氢的热高压分离器在热高分底部注入低温VGO，将分离下来的高温、高含固量的热高分液稀释成低温、低含固量的浆液，避免了热高分底部结焦或堵塞。

Description

一种悬浮床加氢的热高压分离器

技术领域

本发明涉石油化工与煤化工设备领域，具体的是一种悬浮床加氢的热高压分离器。

背景技术

悬浮床加氢反应器在高温、高压、临氢的条件下加工重油(煤焦油、常压渣油、减压渣油、催化油浆、燃料油等)及重油与煤粉的混合物(油煤浆)，悬浮床加氢的热高压分离器(简称热高分)则用于将悬浮床反应产物进行气相与液固相的分离，使未转化的渣油与固体添加剂等进入热高分底部，分离后的气相产物从热高分顶部进入第二级悬浮床热高分进行再次分离，最后，分离掉固体的悬浮床气相产物可以进入固定床加氢精制与裂化单元进行进一步加工。

目前，世界各国炼厂工业应用的渣油加氢技术有以下5种：一是焦化，约占32％；二是减粘裂化，约占30％；三是催化裂化，约占19％；四是固定床和沸腾床加氢，约占15％；五是溶剂脱沥青，约占4％。焦化和减粘裂化约占渣油总加工能力的2/3，其他3种加工技术约占1/3。

上述这几种渣油加工技术虽然已工业应用多年，但都存在一些局限性和问题，不能适应提高石油资源利用率的需要。而悬浮床加氢裂化技术不仅能加工全馏分劣质渣油，还可实现煤、油混炼，且转化率高，具有较强的原料适应性和经济性。

悬浮床加氢裂化采用“悬浮床+固定床”反应器的流程，原料油与固体添加剂的混合液经进料泵升压，与高压氢气混合并经加热后进入悬浮床反应器，由于不使用催化剂，所以在此发生的主要是高氢分压下的热裂化反应。反应过程中原料中的残炭、沥青质、金属等均吸附在添加剂上发生裂化等反应，重金属和生成的少量焦炭最终沉积到添加剂上，添加剂随后在热高压分离器底部分离，保证了悬浮床反应器的长周期运行。

由于悬浮床的反应产物为气、液、固三相的混合物，在进入固定床加氢单元进一步加工之前必须分离掉其中的固体及油渣等以防止固定床催化剂结焦，因此，悬浮床热高分成为气液固分离的关键设备。由于热高分操作温度高、含固量高，热高分底部易结焦堵塞，并且分离下来的含固热高分液极易磨损下游的减压阀组，导致装置无法运行。

发明内容

为了解决现有悬浮床加氢的热高压分离器的底部易结焦堵塞的问题，本发明提供了一种悬浮床加氢的热高压分离器，该悬浮床加氢的热高压分离器在热高分底部注入低温VGO，将分离下来的高温、高含固量的热高分液稀释成低温、低含固量的浆液，避免了热高分底部结焦或堵塞。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种悬浮床加氢的热高压分离器，包括壳体，该壳体为上下两端均封闭的筒形，该壳体的上部含有用于向该壳体内注入悬浮床反应产物的进料管，该壳体的下部含有能够将该壳体内热高分液排出的热高分液出口，该壳体的下部还含有用于向该壳体的下部内注入VGO的VGO注入管。

该壳体包括上封头、筒体和下封头，热高分液出口设置在下封头的下端，VGO注入管套设于热高分液出口内，VGO注入管和热高分液出口之间设有流体通道，VGO注入管的下端设置在热高分液出口外，VGO注入管的上端设置在该壳体内。

VGO注入管沿竖直方向设置，VGO注入管的上端位于下封头内，VGO注入管的上端为顶端朝上的锥形筒，沿该锥形筒的周向，沿该锥形筒的侧壁均有分布有多个喷射孔。

下封头内设有底部锥形挡板，底部锥形挡板为顶端朝下的锥形筒，该锥形筒的上端与下封头的上端固定密封连接，该锥形筒的下端设有导流管，导流管的上端与该锥形筒的下端密封连接，导流管的下端插接于热高分液出口内，导流管套设于热高分液出口和VGO注入管之间，导流管和热高分液出口之间设有隔热层，导流管的内径大于VGO注入管的外径，导流管的下端与该流体通道连通。

该壳体包括上封头、筒体和下封头，上封头的上端设有人孔，进料管套设于人孔内，进料管的上端设置于该壳体外，进料管的下端设置于筒体内。

人孔的上端连接有导流筒，导流筒套设于进料管外，进料管的上端设置于导流筒外，导流筒和进料管之间形成环形空间，该环形空间与该壳体的内部连通，导流筒的侧壁上设有与该环形空间连通的热高分气出口。

上封头上设有用于向该壳体内注入VGO的冲洗VGO注入口，上封头内设有冲洗VGO主管线和冲洗VGO支管线，该冲洗VGO主管线的一端与冲洗VGO注入口连接，该冲洗VGO主管线的另一端与冲洗VGO支管线连接，冲洗VGO支管线呈凹字形设置在进料管的周围，冲洗VGO支管线上设有多个喷头。

筒体的上端设有填料层，填料层为环形，填料层套设于进料管外，填料层的外径等于筒体的内径。

进料管包括从上向下依次连接的小径段和大径段，小径段和大径段之间通过过渡段连接，小径段的轴线沿竖直方向设置，过渡段位于填料层的下方，填料层套设于小径段外。

大径段包括从上向下依次连接的第一竖直段、第二倾斜段和第三倾斜段，第一竖直段的轴线沿竖直方向设置，第二倾斜段相对于水平面向下倾斜，第二倾斜段的轴线与第一竖直段的轴线之间的夹角为120°，第三倾斜段相对于水平面向下倾斜，第三倾斜段的轴线与第二倾斜段的轴线垂直，第三倾斜段的轴线与水平面之间的夹角为30°。

筒体内的中部设有中部锥形挡板，中部锥形挡板为顶端朝下的锥形筒，该锥形筒的上端与筒体的中部固定密封连接，该锥形筒的下端设有降液管，降液管的上端与该锥形筒的下端密封连接，中部锥形挡板及降液管受支撑且可拆卸，大径段位于中部锥形挡板的上端和填料层之间。

筒体的下部设有多个用于安装液位计的液位计口。

本发明的有益效果是，

1、在热高分底部注入低温VGO，将分离下来的高温、高含固量的热高分液稀释成低温、低含固量的浆液，避免了热高分底部结焦或堵塞；

2、大大简化了热高分底部为防止结焦所设计的内构件；

3、稀释后低温、低含固量的热高分液对下游减压阀组的磨损将大大减缓，低温时金属材料的耐磨性能也将大大提高；

4、稀释后的热高分液在进入减压塔分馏前可由加热炉升温，减缓了炉管结焦；

5、热高分液被稀释降温后其液位测量不易堵塞，更简单可靠；

6、顶部的填料层及冲洗VGO可进一步降低热高分气中携带的固体。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1为悬浮床加氢的热高压分离器的结构简图。

图2为进料管处的侧视示意图。

图3为图2中A部位放大示意图。

图4为进料管的俯视示意图。

图5为VGO注入管处的结构简图。

图6为图5中B部位放大示意图。

图7为冲洗VGO支管线的俯视示意图。

其中1.上封头，2.筒体，3.下封头，4.进料管，5.填料层，6.冲洗VGO支管线，7.喷头，8.中部锥形挡板，9.降液管，10.底部锥形挡板，11.VGO注入管，12.过渡段，13.隔热层，14.小径段，15.大径段，16.防护层；

21.悬浮床反应产物入口，22.热高分气出口，23.热高分液出口，24.补充VGO入口，25.冲洗VGO注入口，26.人孔，27.导流筒，28.环形空间；

31.液位计口，32.液位计口，33.液位计口，34.液位计口；

111.喷射孔，151.第一竖直段，152.第二倾斜段，153.第三倾斜段，154.矩形孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种悬浮床加氢的热高压分离器，包括壳体，该壳体为上下两端均封闭的筒形，该壳体的上部含有用于向该壳体内注入悬浮床反应产物的进料管4，该壳体的下部含有能够将该壳体内热高分液排出的热高分液出口23，该壳体的下部还含有用于向该壳体的下部内注入VGO的VGO注入管11，如图1和图5所示。

分离下来的高温含固浆液进入该悬浮床加氢的热高压分离器(简称热高分)的底部，被进料管4注入的VGO(减压柴油)稀释、降温，形成温度较低，含固量较低的浆液，避免了热高分底部结焦堵塞，简化了为防止结焦而设计的复杂的内构件，提高了液位测量的可靠性，同时减缓了热高分底部减压阀组的磨损。另外，该壳体的下部还含有用于向该壳体的下部内注入VGO的VGO注入管11还大大简化了热高分底部为防止结焦所设计的内构件；稀释后低温、低含固量的热高分液对下游减压阀组的磨损将大大减缓，低温时金属材料的耐磨性能也将大大提高；稀释后的热高分液在进入减压塔分馏前可由加热炉升温，减缓了炉管结焦；热高分液被稀释降温后其液位测量不易堵塞，更简单可靠。

在本实施例中，该壳体包括上封头1、筒体2和下封头3，热高分液出口23设置在下封头3的下端，VGO注入管11套设于热高分液出口23内，VGO注入管11和热高分液出口23之间设有流体通道，VGO注入管11的下端设置在热高分液出口23外，VGO注入管11的上端设置在该壳体内，如图5和图6所示。VGO注入管11沿竖直方向设置，VGO注入管11的上端位于下封头3内，VGO注入管11的上端为顶端朝上的锥形筒，沿该锥形筒的周向，沿该锥形筒的侧壁均有分布有多个喷射孔111。VGO注入管11为SWT管，该VGO注入管11的内表面或外表面设有SS321防护层。

具体的，热高分液出口23设置在下封头3的正下方，VGO注入管11的下端设置有补充VGO入口24，补充VGO入口24设置在热高分液出口23外接管道的正下方，VGO注入管11自补充VGO入口24经热高分液出口23中心由下向上插入热高分底部的下封头3，插入热高分内的深度以0.5m～1.5m为宜，内伸管末端呈45°圆锥状，圆锥顶部开孔，侧面开若干喷射孔111，使VGO向上及斜向上注入热高分底部，可与分离下来的热高分液进行更好地混合。热高分液自VGO注入管11和热高分液出口23之间设有流体通道流出。上述部件高分液出口23、补充VGO入口24、VGO注入管11的规格尺寸由热高分液的温度流量决定。

在本实施例中，下封头3内设有底部锥形挡板10，底部锥形挡板10为顶端朝下的锥形筒，该锥形筒的上端与下封头3的上端固定密封连接，该锥形筒的下端设有导流管12，导流管12的上端与该锥形筒的下端密封连接，导流管12的下端插接于热高分液出口23内，导流管12套设于热高分液出口23和VGO注入管11之间，导流管12和热高分液出口23之间设有隔热层13，导流管12的内径大于VGO注入管11的外径，导流管12的下端与该流体通道连通，如图1和图5所示。底部锥形挡板10的母线与水平面的夹角在30°～60°为宜，底部锥形挡板10的上缘与筒体2内部的不锈钢防护层焊接固定，底部锥形挡板10下端的导流管12自由插入热高分液出口23中，底部锥形挡板10和导流管12可自由膨胀伸缩，底部锥形挡板10内外压力一致，不承压。

在本实施例中，上封头1的上端设有筒形的人孔26，进料管4套设于人孔26内，进料管4的上端设置于该壳体外，进料管4的下端设置于筒体2内。人孔26的上端连接有导流筒27，导流筒27套设于进料管4外，进料管4的上端设置于导流筒27外，导流筒27和进料管4之间形成环形空间28，该环形空间28与该壳体的内部连通，导流筒27的侧壁上设有与该环形空间连通的热高分气出口22。上封头1上设有用于向该壳体内注入VGO的冲洗VGO注入口25，上封头1内设有冲洗VGO主管线和冲洗VGO支管线6，该冲洗VGO主管线的一端与冲洗VGO注入口25连接，该冲洗VGO主管线的另一端与冲洗VGO支管线6连接，冲洗VGO支管线6沿水平方向设置，冲洗VGO支管线6呈凹字形设置在进料管4的周围，冲洗VGO支管线6上设有多个喷头7，如图7所示。

具体的，进料管4进入热高分内部。热高分气出口22设置在人孔26法兰与悬浮床反应产物入口21法兰之间的导流筒27的管道壁上，热高分气经进料管4的外径与人孔26内径之间的环隙和该环形空间28流向热高分气出口22。该冲洗VGO主管线自上封头1进入热高分顶部，VGO经冲洗VGO支管线6均匀流向每个喷头7喷洒在填料层5上，对热高分气进行洗涤除去其中的固体。填料层5含有添加剂，该添加剂能够使原料中的残炭、沥青质、金属等发生裂化等反应。上述部件人孔26、悬浮床反应产物入口21、热高分气出口22、冲洗VGO注入口25、上封头1、进料管4、填料层5、冲洗VGO支管线6、喷头7的规格尺寸由悬浮床反应产物流量及热高分气流量决定，此处不做详细规定，且进料管4、填料层5、冲洗VGO支管线6应考虑支撑或固定，详细做法此处不做描述与规定。

在本实施例中，筒体2的上端设有填料层5，填料层5为环形，填料层5套设于进料管4外，填料层5的外径等于筒体2的内径。进料管4包括从上向下依次连接的小径段14和大径段15，小径段14的内径小于大径段15的内径，小径段14和大径段15之间通过过渡段12连接，小径段14的轴线沿竖直方向设置，过渡段12位于填料层5的下方，填料层5套设于小径段14外，如图1和图2所示。分离后的气相向上穿过填料层5，其携带的固体和液滴被填料层捕捉，并被上面冲洗VGO支管线6喷淋下来的VGO所洗涤，可以进一步提高气-固分离效果。分离后的气相流经人孔与进料管之间的环隙通道，最后自热高分气出口22流出。

在本实施例中，大径段15包括从上向下依次连接的第一竖直段151、第二倾斜段152和第三倾斜段153，第一竖直段151的轴线沿竖直方向设置，第二倾斜段152相对于水平面向下倾斜，第二倾斜段152的轴线与第一竖直段151的轴线之间的夹角α为120°，第三倾斜段153相对于水平面向下倾斜，第三倾斜段153的轴线与第二倾斜段152的轴线垂直，第三倾斜段153的轴线与水平面之间的夹角β为30°，如图2、图3和图4所示。进料管4自人孔26的中心垂直向下穿过填料层5，之后扩径以降低管内流速，扩径后的进料管4垂直向下一段距离，之后向筒体方向斜向下30°拐弯，在靠近内壁时再斜向下拐90°弯，使悬浮床反应产物沿器壁斜向下旋转进入热高分，可提高气-液固的分离效果。另外，在进料管斜向下段的管道侧面设置几个矩形154。

在本实施例中，筒体2内的中部设有中部锥形挡板8，中部锥形挡板8为顶端朝下的锥形筒，该锥形筒的上端与筒体2的中部固定密封连接，该锥形筒的下端设有降液管9，降液管9的上端与该锥形筒的下端密封连接，大径段15位于中部锥形挡板8的上端和填料层5之间。中部锥形挡板8的母线与水平面的夹角在30°～60°为宜，中部锥形挡板8的上缘与筒体内部的不锈钢防护层焊接固定，该上缘距进料管4的末端出口0.5m～1.5m为宜。中部锥形挡板8应考虑支撑问题，详细做法此处不做描述与规定。降液管9的直径由热高分液流量决定，其长度能插入热高分液位下即可。

在本实施例中，在筒体2的下部设有多个用于安装液位计的液位计口。具体的，如图1所示，筒体2下部液相区设置两组液位计口(液位计口31、液位计口32、液位计口33、液位计口34)，该液位计口用于对热高分底部液位的测量与控制。液位计口的大小及形式应满足含固浆液测量的要求，并不限于只设置两组。

为了满足高温、高压、临氢的要求，本热高分根据设计温度、设计压力的不同可以设计为热壁式热高分或冷壁式热高分，当为冷壁式热高分时推荐其材质为2.25Cr-1Mo-V并堆焊一层一定厚度的SS309和一层一定厚度的SS347，堆焊层内部设置一定厚度的隔热层，隔热层为耐火砖类物质，隔热层的具体材料、厚度及施工方法等此处不做详细规定。在隔热层内部设置一定厚度的SS321防护层，在隔热层和内部不锈钢防护层之间有一定的空隙。上述材质及施工方法仅为推荐，与其类似的方案均视为本专利保护范围。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (12)

1.一种悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，所述悬浮床加氢的热高压分离器包括壳体，该壳体为上下两端均封闭的筒形，该壳体的上部含有用于向该壳体内注入悬浮床反应产物的进料管（4），该壳体的下部含有能够将该壳体内热高分液排出的热高分液出口（23），该壳体的下部还含有用于向该壳体的下部内注入VGO的VGO注入管（11）。

2.根据权利要求1所述的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，该壳体包括上封头（1）、筒体（2）和下封头（3），热高分液出口（23）设置在下封头（3）的下端，VGO注入管（11）套设于热高分液出口（23）内，VGO注入管（11）和热高分液出口（23）之间设有流体通道，VGO注入管（11）的下端设置在热高分液出口（23）外，VGO注入管（11）的上端设置在该壳体内。

3.根据权利要求2所述的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，VGO注入管（11）沿竖直方向设置，VGO注入管（11）的上端位于下封头（3）内，VGO注入管（11）的上端为顶端朝上的锥形筒，沿该锥形筒的周向，沿该锥形筒的侧壁均有分布有多个喷射孔（111）。

4.根据权利要求2所述的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，下封头（3）内设有底部锥形挡板（10），底部锥形挡板（10）为顶端朝下的锥形筒，该锥形筒的上端与下封头（3）的上端固定密封连接，该锥形筒的下端设有导流管（12），导流管（12）的上端与该锥形筒的下端密封连接，导流管（12）的下端插接于热高分液出口（23）内，导流管（12）套设于热高分液出口（23）和VGO注入管（11）之间，导流管（12）和热高分液出口（23）之间设有隔热层（13），导流管（12）的内径大于VGO注入管（11）的外径，导流管（12）的下端与该流体通道连通。

5.根据权利要求1所述的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，该壳体包括上封头（1）、筒体（2）和下封头（3），上封头（1）的上端设有人孔（26），进料管（4）套设于人孔（26）内，进料管（4）的上端设置于该壳体外，进料管（4）的下端设置于筒体（2）内。

6.根据权利要求5所述的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，人孔（26）的上端连接有导流筒（27），导流筒（27）套设于进料管（4）外，进料管（4）的上端设置于导流筒（27）外，导流筒（27）和进料管（4）之间形成环形空间，该环形空间与该壳体的内部连通，导流筒（27）的侧壁上设有与该环形空间连通的热高分气出口（22）。

7.根据权利要求5所述的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，上封头（1）上设有用于向该壳体内注入VGO的冲洗VGO注入口（25），上封头（1）内设有冲洗VGO主管线和冲洗VGO支管线（6），该冲洗VGO主管线的一端与冲洗VGO注入口（25）连接，该冲洗VGO主管线的另一端与冲洗VGO支管线（6）连接，冲洗VGO支管线（6）呈凹字形设置在进料管（4）的周围，冲洗VGO支管线（6）上设有多个喷头（7）。

8.根据权利要求5所述的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，筒体（2）的上端设有填料层（5），填料层（5）为环形，填料层（5）套设于进料管（4）外，填料层（5）的外径等于筒体（2）的内径。

9.根据权利要求8所述的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，进料管（4）包括从上向下依次连接的小径段（14）和大径段（15），小径段（14）和大径段（15）之间通过过渡段（12）连接，小径段（14）的轴线沿竖直方向设置，过渡段（12）位于填料层（5）的下方，填料层（5）套设于小径段（14）外。

10.根据权利要求9所述的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，大径段（15）包括从上向下依次连接的第一竖直段（151）、第二倾斜段（152）和第三倾斜段（153），第一竖直段（151）的轴线沿竖直方向设置，第二倾斜段（152）相对于水平面向下倾斜，第二倾斜段（152）的轴线与第一竖直段（151）的轴线之间的夹角为120°，第三倾斜段（153）相对于水平面向下倾斜，第三倾斜段（153）的轴线与第二倾斜段（152）的轴线垂直，第三倾斜段（153）的轴线与水平面之间的夹角为30°。

11.根据权利要求9所述的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，筒体（2）内的中部设有中部锥形挡板（8），中部锥形挡板（8）为顶端朝下的锥形筒，该锥形筒的上端与筒体（2）的中部固定密封连接，该锥形筒的下端设有降液管（9），降液管（9）的上端与该锥形筒的下端密封连接，中部锥形挡板（8）及降液管（9）受支撑且可拆卸，大径段（15）位于中部锥形挡板（8）的上端和填料层（5）之间。

12.根据权利要求2～11中任意一项所述的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，筒体（2）的下部设有多个用于安装液位计的液位计口。