CN105879794A - 一种外提升管旋流快分设计方法及反应器 - Google Patents

Abstract

一种外提升管旋流快分设计方法，属于石油化工、流态化、烯烃芳烃生产设备技术领域，用于解决外提升管反应沉降器停留时间长、结焦问题。包括外提升管、油气与催化剂流出、气固快速分离、催化剂排出、净化气排出，其特征是：采用上进气及上排气的多股旋流快速分离系统，与外提升管反应器上端有机连接，并与顶旋及汽提段形成密闭连接系统。还提供了实现本发明方法的进气套管、直插进气管、旋流器、中心排气管设备。该方法及反应器结构紧凑、效率高，可实现全密闭快速分离、解决沉降器结焦问题，并降低干气产率、提高产品收率。应用于外单或双提升管催化裂化装置等。

Description

一种外提升管旋流快分设计方法及反应器

技术领域

本发明属于流态化、石油化工、烯烃生产、芳烃生产设备技术领域，特别涉及一种外提升管旋流快分设计方法及反应器。

背景技术

炼油厂催化裂化装置提升管反应器出口都设有气固快速分离装置，用于实现油气与催化剂快速分离、终止裂化反应。如同轴式催化裂化装置(外提升管反应器)通常采用粗旋，其效率可达95％以上，粗旋料腿是在正压差条件下排出催化剂，同时排出15％～30％油气，这部分油气在沉降器下部慢速上升到上部停留时间在30～90秒，在500℃高温下存在明显的过度热裂化、缩合等反应，干气产率增加、轻质油收率降低，加工重质油时甚至导致沉降器结焦。有的装置将粗旋排气管向上延伸到顶旋入口附近，这种方案油气主流停留时间缩短，但粗旋料腿排出的油气在沉降器停留时间更长(达100秒)，沉降器有结焦更严重的趋势。

为降低油气在沉降器停留时间，专利ZL200420037425.1适用于外提升管反应器，其出口采用粗旋快分，将粗旋与顶旋密闭连接，设置油气导管将沉降器下部的油气(粗旋料腿排出油气、汽提气体、防焦蒸汽混合气体)导流至顶旋人口，降低油气停留时间。这种方案在一定程度上可减轻过度热裂化及结焦，但粗旋料腿仍是正压差排料，仍会有油气从料腿排出，沉降器下部有结焦机会，另外粗旋料腿排出的油气速度较高，对沉降器下部催化剂扰动，使该区域催化剂密度增大，在此区域引出油气会使顶旋入口催化剂密度增加，导致催化剂带出量增加，另外该方案设计不当容易导致催化剂大量跑损。目前迫切需要一种密闭快速分离技术，解决同轴式催化裂化装置(外提升管反应器)沉降器结焦问题，并避免沉降器过度热裂化、缩合等反应，降低干气产率、提高轻质油收率。

发明内容

本发明的目的是提供一种外提升管旋流快分设计方法，解决同轴式催化裂化装置外提升管沉降器结焦问题，并避免沉降器过度热裂化、缩合等反应，降低干气产率、提高轻质油收率。

本发明解决其技术问题所采用的方法是：包括外提升管、油气与催化剂流出、气固快速分离、催化剂排出、净化气排出，其特征是：采用上进气及上排气的多股旋流快速分离系统，与外提升管反应器上端有机连接，并与顶旋及汽提段形成密闭连接系统。

一种外提升管旋流快分反应器，包括沉降器、外提升管、顶旋、料腿、翼阀、汽提段及上进排气旋流快速分离器，上进排气旋流快速分离器由进气管、中心排气管、旋流器、密封罩组成；进气管是1根进气套管，自上向下沿轴心伸到密封罩内部与多流道旋流器连接，或是若干直插进气管，分别自上向下伸到密封罩内部与单流道旋流器连接；中心排气管下端与密封罩顶部连接或伸到其内部，上端与顶旋密闭连接；外提升管上端折叠与进气套管上端连接，或是经三通管或进气室与若干直插进气管上端连接。

进一步，进气室是圆筒结构设置在密封罩上方，进气室底部经隔离板与密封罩顶部连接，其侧面开口与外提升管出口连接，若干直插进气管上端伸入其内。

进一步，密封罩下端位于沉降器下部；或是密封罩下端与汽提段上端或沉降器底部连接，在密封罩下部设置气窗。

进一步，还可以在沉降器下部设置密封板；或设置导流管，其下端与密封罩下部连接，其上端将翼阀包裹。

进一步，还可以另1外提升管反应器上端同时与进气套管上端或进气室连接，或单独与1根直插进气管及其单流道旋流器连接。

进一步，还可以应用于无沉降器方案。

本发明创新点和积极效果：

本发明创新点是：1、采用上进气及上排气的多股旋流快速分离系统，与外提升管反应器上端有机连接，并与顶旋及汽提段形成密闭连接系统。2、设计了进气套管、直插进气管、多流道旋流器连接、单流道旋流器、中心排气管设备，与外提升管反应器及其相互间有机衔接。

本发明积极效果是：1、适用于外提升管反应器，结构紧凑、效率高，可实现全密闭快速分离、解决沉降器结焦问题，降低干气产率、提高轻质油收率；2、解决了双外提升管反应器的快速分离系统难题。

附图说明

图1是一种外提升管旋流快分设计方法及反应器示意图。

1-顶旋，2-中心排气管，3-进气套管，4-多流道旋流器，5-外提升管，6-密封罩，7-料腿，8-翼阀，9-气窗，10-汽提段，12-沉降器，13-密封板，14-蒸汽环管。

图2是另一种外提升管旋流快分设计方法及反应器示意图。

1-顶旋，2-中心排气管，3-进气套管，4-多流道旋流器，5-外提升管，6-密封罩，7-料腿，8-翼阀，9-气窗，10-汽提段，11-另1外提升管，12-沉降器，13-密封板，14-蒸汽环管。

图3是另一种外提升管旋流快分设计方法及反应器示意图。

1-顶旋，2-中心排气管，3A-直插进气管，4A-单流道旋流器，5-外提升管，6-密封罩，7-料腿，8-翼阀，9-气窗，10-汽提段，12-沉降器，13-密封板，14-蒸汽环管，15-三通管。

图4是另一种外提升管旋流快分设计方法及反应器示意图。

1-顶旋，2-中心排气管，3A-直插进气管，4A-单流道旋流器，5-外提升管，6-密封罩，7-料腿，8-翼阀，9-气窗，10-汽提段，12-沉降器，13-密封板，14-蒸汽环管，16-进气室，17-隔离板。

图5是另一种外提升管旋流快分设计方法及反应器示意图。

1-顶旋，2-中心排气管，3A-直插进气管，4A-单流道旋流器，5-外提升管，6-密封罩，7-料腿，8-翼阀，9-气窗，10-汽提段，11-另1外提升管，12-沉降器，13-密封板，14-蒸汽环管，16-进气室，17-隔离板。

图6是另一种外提升管旋流快分设计方法及反应器示意图。

1-顶旋，2-中心排气管，3A-直插进气管，4A-单流道旋流器，5-外提升管，6-密封罩，7-料腿，8-翼阀，9A-导流管，10-汽提段，16-进气室，17-隔离板。

具体实施方式

见图1，密封罩6下端与汽提段10上端或沉降器12底部连接，其下部设有若干气窗9。进气套管3自上向下伸入密封罩6内与多流道(推荐2～4)旋流器4连接，外提升管5上端折叠与进气套管3上端连接；中心排气管2自上向下沿中心线穿过进气套管3伸入密封罩6内，上端与顶旋1入口连接，顶旋1下端与料腿7、翼阀8连接。沉降器12下部设有密封板13、顶部设有蒸汽环管14，料腿7下部及翼阀8伸到密封板13下方。

见图2，密封罩6下端与汽提段10上端或沉降器12底部连接，其下部设有若干气窗9。进气套管3自上向下伸入密封罩6内与多流道(推荐2～4)旋流器4连接，外提升管5及另1外提升管11上端折叠与进气套管3上端连接；中心排气管2自上向下沿中心线穿过进气套管3伸入密封罩6内，上端与顶旋1入口连接，顶旋1下端与料腿7、翼阀8连接。沉降器12下部设有密封板13、顶部设有蒸汽环管14，料腿7下部及翼阀8伸到密封板13下方。

见图3，密封罩6下端与汽提段10上端或沉降器12底部连接，其下部设有若干气窗9。2根直插进气管3A对称布置自上向下伸入密封罩6内与2只单流道旋流器4A连接，外提升管5上端折叠经三通管15与2根直插进气管3A上端连接；中心排气管2下端与密封罩6顶部连接或伸入密封罩6内，上端与顶旋1入口连接，顶旋1下端与料腿7、翼阀8连接。沉降器12下部设有密封板13、顶部设有蒸汽环管14，料腿7下部及翼阀8伸到密封板13下方。

见图4、图5，密封罩6下端与汽提段10上端或沉降器12底部连接，其下部设有若干气窗9。进气室16是圆筒结构设在密封罩6上方，进气室16底部经隔离板17与密封罩6顶部连接。3～4根直插进气管3A沿截园对称布置自上向下穿过隔离板17伸入密封罩6内与3～4只单流道旋流器4A连接，其上端伸入进气室16内。外提升管5上端(图5另1外提升管11上端同时)折叠与进气室16侧面连接并连通；中心排气管2沿中心线自上向下穿过进气室16、隔离板17伸入密封罩6内部，其上端与顶旋1入口连接，顶旋1下端与料腿7、翼阀8连接。沉降器12下部设有密封板13、顶部设有蒸汽环管14，料腿7下部及翼阀8伸到密封板13下方。

见图6，密封罩6下端与汽提段10上端连接，其下部与导流管9A连接。进气室16是圆筒结构设在密封罩6上方，进气室16底部经隔离板17与密封罩6顶部连接。3～4根直插进气管3A沿截园对称布置自上向下穿过隔离板17伸入密封罩6内与3～4只单流道旋流器4A连接，其上端伸入进气室16内。外提升管5上端折叠与进气室16侧面连接并连通；中心排气管2沿中心线自上向下穿过进气室16、隔离板17伸入密封罩6内部，其上端与顶旋1入口连接，顶旋1下端与料腿7、翼阀8连接，料腿7下部及翼阀8伸到导流管9A内部。

参见图1、图2，反应油气与催化剂混合物从外提升管5上端流出，经进气套管3进入多流道(推荐2～4)旋流器4(图2，另1外提升管11的反应油气与催化剂同时进入)，多股旋流(推荐2～4)切线方向流出在密封罩6内形成强力旋流、产生超强离心力，在超强离心力作用下进行气固分离，分离效率达98.5％～99.9％。初级净化油气经中心排气管2引入顶旋1，在顶旋1进行2次离心分离，净化油气从顶旋1气体出口排出。初级分离下来的催化剂沿密封罩6内壁落入下方的汽提段10。顶旋1分离下来的催化剂从料腿7、翼阀8排出经气窗9进入下方的汽提段10。蒸汽环管14进入的防焦蒸汽、翼阀排出的少量油气从气窗9进入与汽提蒸汽一起从下口进入密封罩6。

参见图3～图6，反应油气与催化剂混合物从外提升管5上端流出，图3经三通管15及2根直插进气管3A进入2只单流道旋流器4A，图4～图6经进气室16及3～4根直插进气管3A进入3～4只单流道旋流器4A(图5，另1外提升管11的反应油气与催化剂同时进入)，2～4股旋流切线方向流出在密封罩6内形成强力旋流、产生超强离心力，在超强离心力作用下进行气固分离，分离效率达98.5％～99.9％。初级净化油气经中心排气管2引入顶旋1，在顶旋1进行2次离心分离，净化油气从顶旋1气体出口排出。初级分离下来的催化剂沿密封罩6内壁落入下方的汽提段10。顶旋1分离下来的催化剂从料腿7、翼阀8排出经气窗9(图6经导流管9A)进入下方的汽提段10。图3～图5蒸汽环管14进入的防焦蒸汽、翼阀排出的少量油气从气窗9进入与汽提蒸汽一起从下口进入密封罩6，图6翼阀排出的少量油气从导流管9A进入与汽提蒸汽一起从下口进入密封罩6。

Claims (7)

1.一种外提升管旋流快分设计方法，包括外提升管、油气与催化剂流出、气固快速分离、催化剂排出、净化气排出，其特征是：采用上进气及上排气的多股旋流快速分离系统，与外提升管反应器上端有机连接，并与顶旋及汽提段形成密闭连接系统。

2.一种外提升管旋流快分反应器，包括沉降器、外提升管、顶旋、料腿、翼阀、汽提段及上进排气旋流快速分离器，上进排气旋流快速分离器由进气管、中心排气管、旋流器、密封罩组成；进气管是1根进气套管，自上向下沿轴心伸到密封罩内部与多流道旋流器连接，或是若干直插进气管，分别自上向下伸到密封罩内部与单流道旋流器连接；中心排气管下端与密封罩顶部连接或伸到其内部，上端与顶旋密闭连接；外提升管上端折叠与进气套管上端连接，或是经三通管或进气室与若干直插进气管上端连接。

3.根据权利要求2所述的外提升管旋流快分反应器，其特征是：进气室是圆筒结构设置在密封罩上方，进气室底部经隔离板与密封罩顶部连接，其侧面开口与外提升管出口连接，若干直插进气管上端伸入其内。

4.根据权利要求2所述的外提升管旋流快分反应器，其特征是：密封罩下端位于沉降器下部；或是密封罩下端与汽提段上端或沉降器底部连接，在密封罩下部设置气窗。

5.根据权利要求2所述的外提升管旋流快分反应器，其特征是：还可以在沉降器下部设置密封板；或设置导流管，其下端与密封罩下部连接，其上端将翼阀包裹。

6.根据权利要求2所述的外提升管旋流快分反应器，其特征是：还可以另1外提升管反应器上端同时与进气套管上端或进气室连接，或单独与1根直插进气管及其单流道旋流器连接。

7.根据权利要求2所述的外提升管旋流快分反应器，其特征是：还可以应用于无沉降器方案。