CN1060404C - 带有密相环流预汽提器提升管出口气固快分方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明为一种带有密相环流预汽提器的提升管出口气固快分方法和设备，设备包括初旋旋风分离器、顶旋旋风分离器、预汽提器及承插式导气管。

本发明采用全新的气固密相环流技术，这样即可实现密相汽提，同时又可使催化剂在内外环间环流过程中与新鲜预汽提蒸汽多次接触。从而获得了较高的提汽效果。

本发明以简单合理的结构，以及密相环流的科学方法，解决了油气和催化剂的快速分离和催化剂携带油气的快速预汽提问题。

Description

带有密相环流预汽提器提升管出口气固快分方法及设备

本发明属石油化工技术领域，尤其涉及气固分离，气固环流流化技术。

随着催化裂化反应原料的变重，裂化反应的深度不断增加，反应温度也逐渐提高，反应沉降空间内无选择性二次裂化和热裂化的趋势也越来越显著。其结果将引起轻油收率降低，干气和焦炭产率增加以及沉降器顶部严重结焦等情况。针对这些问题，必须设计出更加先进的提升管末端催化剂和油气快速分离装置，将油气和催化剂快速和高效地分离开来，然后快速引出反应沉降器以缩短油气在高温环境下的平均停留时间。同时为了进一步提高轻油收率，还要求有先进的预汽提系统高效地将催化剂颗粒间和孔隙中夹带的那部分油汽置换出来，并快速引出反应沉降器。

目前国内外较先进的带预汽提器的提升管出口快分系统主要有美国UOP公司的VDS和VSS系统(Maximizing Gasoline Yield，1995 UOP RefiningConference,1995)，国内石油大学(北京)开发的FSC(中国专利96103419．X)和VQS(中国专利96103478．5)系统。VDS系统的特点是在直联式初旋下部加了一个预汽提器。它通过将初旋的升气管与顶旋入口管直联来消除油气在沉降器内的返混。它的预汽提器的结构特点是在初旋的锥体下部设置一个圆筒，在圆筒内布置环形汽提蒸汽分布管，催化剂在筒体中下落的过程中得到汽提。VSS系统的特点是在提升管出口端有几个弯成一定角度的弯臂构成的旋流快分头，在此旋流快分头外罩了一个封闭罩，罩的上部是油剂旋风分离空间，下部是催化剂的预汽提段。油剂混合物从旋流头的弯臂中喷出后在封闭罩内快速旋转将催化剂分离下来，然后油气由上部升气管直接进入顶旋，催化剂沿边壁滑落到下部预汽提器中进行预汽提。旋流式快分预汽提器的特点是在封闭罩的下部设置几层环形挡板，催化剂在挡板上流动的过程中得到汽提。FSC系统采用了初旋与加设环形挡板的预汽提器相结合的提升管出口结构。由于在预汽提器中加设了环形档板，汽提效果比VDS系统有较大改善。VQS系统与VSS系统的主要区别是在旋流头结构和下部环形挡板结构的改进。

现有技术所存在的缺点：由于VDS系统的预汽提器是靠在初旋锥体下部设置的圆筒内布置环形汽提蒸汽分布管来实现的。固体在预汽提器内是以旋转的方式沿圆筒壁向下流落，因此汽提效果较差。VSS、FSC、VQS系统的预提汽器是通过加设不同结构的环形挡板的方式改善气固接触效果的。这种方法一方面由于在快分系统的有限空间内布置层层挡板，使得其结构复杂，不利于制造和检修，另一方面分离后的催化剂在预汽提器内是在稀相洒落的过程中得到汽提的，不仅不利于催化剂的脱气，同时催化剂与新鲜预汽提蒸汽仅有一次接触，因此汽提效果不理想。

本发明的目的是提供一种带有密相环流预汽提器的提升管出口气固快分方法及设备。该系统不仅实现了油气和催化剂快速分离，同时可使分离下来的催化剂在密相床层中及时得到汽提，而且通过环流还可实现催化剂与新鲜预汽提蒸汽多次接触，可获得较高的汽提效果。

本发明通过以下技术方案实现：本发明采用了全新的气固密相环流技术，

具体方法按以下步骤进行：(1)反应油气与催化剂的混合物经过一个初级旋风分离器或旋流快分头，实现气固离心快速分离；(2)分离下来的催化剂在密相环流预汽提器内进行预汽提；(3)在下一级汽提器进一步汽提；(4)反应油气与催化剂经初级旋风分离器或旋流快分头被分离，其中的油气和预汽提气合并；(5)合并后的混合气经初级旋风分离器的升气管再与下一级汽提气合并进入承插式导气管。

密相环流预汽提器的工作原理是调整内环气速高于外环气速，这样就使得内环密度低于外环密度，依靠内外环之间的密度差的不同实现固体的密相环流。调整内外环气速比可改变内外环密度差，从而可实现调节内外环间环流速率的目的。

基于上述全新气固密相环流技术原理设计了本发明设备，它主要由初旋旋风分离器、顶旋旋风分离器、预汽提器及承插式导气管组成，在结构上有以下特征：

(1)预汽提器设计成套筒式结构，即预汽提器外壁为外筒，其内设置一内筒，以形成环形空间；

(2)在预汽提器上部设置一个带有消涡板结构的环形挡板；

(3)预汽提器内筒底部设置一内环分布板或内环分布管；

(4)预汽提器内筒与预汽提器外壁之间设置外环分布管；

(5)承插式导气管呈罩形结构罩在初旋旋风分离器排气管上方。

本发明的积极效果：

本发明能较好地实现密相环流汽提，使催化剂在密相环流流动过程中与新鲜预汽提蒸汽多次接触，汽提效果极佳。一般环流比(环流量与系统催化剂循环量之比)可在2—4之间，并可灵活调节。预汽提气从初旋内部直接上升通过初旋升气管及承插式导气管进入顶旋入口，这样可缩短汽提油气的上升时间。本发明可实现油气在沉降器内的停留时间在5—6秒以下，油浆固含量2—4g／l，轻油收率提高一个百分点。

附图说明：

图1是按照本发明的第一种实施方案的主视图(实施例1)

图2是按照本发明的第二利实施方案的主视图(实施例2)

现结合附图说明实施例1：图1是按照本发明的第一种实施方案的主视图，

具体包括直管式料腿1，内环预汽提蒸汽进气管2，外环分布管3，内环分布板4，预气提器内筒5，密相环流预汽提器6，中心下料管7，环形挡板8，初级旋风分离器9，承插式导气管10，顶部旋风分离器11，外提升管12，初旋排气管13，弯管气控式料腿14，反应沉降器15，下部汽提段16。

参见图1：外提升管12位于反应沉降器15的外侧(通常称之为外提升管)。外提升管12的出口与初级旋风分离器9(简称“初旋”)的入口直联。在初旋排气管13的上方装有承插式导气管10，承插式导气管10的上端与顶部旋风分离器11的入口直联。初级旋风分离器9的下端装有密相环流预汽提器6。在密相环流预汽提器6内部装有环形挡板8、中心下料管7、预气提器内筒5、内环分布板4、外环分布管3及内环预汽提蒸汽进气管2等主要构件。环形挡板8装有消涡板，下部与中心下料管7直联，中心下料管7的下端出口距离内环分布板4一般为200～600mm。预气提器内筒5置于内环分布板4的上方，其间装有外环分布管3。密相环流预汽提器6的锥体下部装有直管式料腿1(或弯管气控式料腿14)。

参见图1，反应油气与催化剂混合物经外提升管12进入初级旋风分离器9，在初级旋风分离器9内形成气固混合物的旋转运动，混合物中的绝大部分催化剂在离心力场作用下沿初级旋风分离器9的内壁下落，与完成反应后的油气实现高效快速分离。分离下来的催化剂沿初级旋风分离器9的内壁下落到密相环流预汽提器6。在密相环流预汽提器6内，催化剂首先流经环形挡板8，再经中心下料管7后流入内筒5中，并由内筒5下部的内环分布板4喷出的预汽提蒸汽使下落的催化剂流化，流化后的催化剂经内筒5上端溢流到内筒与预汽提器外壁之间的环形空间，在此环形空间的底部少量预汽提蒸汽经外环分布管3喷出使进入此环形空间的催化剂流化并向下环流。催化剂在内、外环环流流动的过程中，颗粒间夹带的油气被预汽提蒸汽置换出来，置换出的油气在密相环流预汽提器6内上升。经环流汽提后的催化剂再经过密相环流预汽提器6下部的料腿1(或弯管气控式料腿14)进入下一级汽提段16，再经过进一步汽提，把催化剂颗粒微孔内夹带的残余油气尽可能汽提出来。并经初级旋风分离器或旋流快分头被分离，其中的油气和预汽提气合并，合并后的混合气经初旋旋风分离器的升气管再与下一级汽提气合并进入承插式导气管10。再经导气管10进入顶部旋风分离器11，在顶部旋风分离器11中，气体在强旋流场作用下，再次把其中夹带上去的催化剂细颗粒分离出来，分离出来的催化剂细颗粒沿料腿下落到下一级汽提段16内。分离掉催化剂细颗粒的气体则从顶部旋风分离器11的排气管进入油气管线。

由于初旋9的气固分离效率高达99％以上，故可实现气固快速分离。同时由于增设了预汽提器6可使初旋料腿1由于正压差排料而向下夹带的油气减少到最小程度。此外增设初旋9与顶旋11之间的承插式导气管10可把油气在沉降空间内的停留时间缩小到5秒以下。这三者的组合就可实现“三快”，即油气与催化剂的快速分离，催化剂中夹带油气的快速预汽提及油气的快速引出。

以下结合附图说明实施例2，图2是按照本发明的第二种实施方案的主视图，它包括以下部件：外环分布管17，预气提器内筒18，密相环流预汽提器19，承插式导气管20，顶旋21，内提升管22，旋流快分头23，内环分布管24，下级汽提器档板25，下级汽提器26。

参见图2，提升管22位于反应沉降器的内部(通常称之为内提升管)。内提升管22的出口接旋流快分头23。在旋流快分头23外部加一封闭罩，封闭罩排气管的上方装有承插式导气管20，承插式导气管10的上端与顶部旋风分离器21的入口直联。旋流快分头23的下端装有密相环流预汽提器19。在密相环流预汽提器19内部装有预气提器内筒18、内环分布管24、外环分布管17等主要构件。预气提器内筒18置于内环分布管24的上方，其间装有外环分布管17。密相环流预汽提器19的锥体下部装有环形料腿。

参见图2，催化剂与油气混合物经内提升管22进入旋流快分头23，经旋流快分头23的旋臂形成气固混合物的旋转运动，混合物中的绝大部分催化剂在离心力场作用下沿封闭罩的内壁下落，与完成反应后的油气实现高效快速分离。分离下来的大部分催化剂沿封闭罩的内壁下落到密相环流预汽提器19。在密相环流预汽提器19内，催化剂首先沿封闭罩的内壁流入预气提器内筒18与封闭罩之间的环形空间(简称外环)，并由外环下部的外环分布管17喷出的预汽提蒸汽使下落的催化剂流化，流化后的催化剂经外环上端溢流到预气提器内筒18中，在其底部少量预汽提蒸汽经内环分布管24喷出使进入预气提器内筒18的催化剂流化并向下环流。催化剂在外、内环环流流动的过程中，颗粒间夹带的油气被预汽提蒸汽置换出来，置换出的油气在密相环流预汽提器19内上升。经环流汽提后的催化剂再经过密相环流预汽提器19下部的环形料腿进入下一级汽提段26，再经过进一步汽提，把催化剂颗粒微孔内夹带的残余油气尽可能汽提出来。下一级汽提段的汽提气经沉降器及承插式导气管20的环形空间与经旋流快分头23分离掉绝大部分催化剂的油气流主体一并进入顶部旋风分离器21，在顶部旋风分离器21中，气体在强旋流场作用下，再次把其中夹带上去的催化剂细颗粒分离出来，分离出来的催化剂细颗粒沿料腿下落到下一级汽提段26内。分离掉催化剂细颗粒的气体则从顶部旋风分离器21的排气管进入油气管线。

由于旋流快分头23的气固分离效率高达99％以上，故可实现气固快速分离。同时由于增设了密相环流预汽提器19可使分离下来的催化剂向下夹带的油气减少到最小程度。此外增设承插式导气管20可把油气在沉降空间内的停留时间缩小到5秒以下。这三者的组合就可实现“三快”，即油气与催化剂的快速分离，催化剂中夹带油气的快速预汽提及油气的快速引出。

实施例2与实施例．1的主要区别在于：

实施例2适用于内提升管；

实施例2采用旋流快分头23取代实施例1的初旋旋风分离器；

实施例2预汽提器采用外环流区别于实施例1的内环流，外环流即指催化剂由内筒与预汽提器外壁之间的环形空间流到内筒的流动；

实施例2采用内环分布管24取代实施例1的内环分布板。

Claims (3)

1．一种带有密相环流预汽提器的提升管出口气固快分方法，包括气固离心分离，催化剂预汽提和油气的快速引出，其特征在于该方法按以下步骤：

(1)反应油气与催化剂的混合物经过一个初级旋风分离器或旋流快分头，实现气固离心快速分离；

(2)分离下来的催化剂在密相环流预汽提器内进行预汽提；

(3)在下一级汽提器进一步汽提；

(4)反应油气与催化剂经初级旋风分离器或旋流快分头被分离，其中的油气和预汽提气合并；

(5)合并后的混合气经初级旋风分离器的升气管再与下一级汽提气合并进入承插式导气管。

2．按照权利要求1所述的一种带有密相环流预汽提器的提升管出口气固快分方法，其特征在于分离下来的催化剂在密相环流预汽提器内筒被内环的预汽提蒸汽流化后，从预气换器内筒的顶部流入内筒与预汽提器外壁构成的环形空间，在该环形空间被少量预汽提蒸汽流化并向下密相环流；催化剂在密相环流的过程中与预汽提蒸汽多次接触；经预汽提后的催化剂经料腿进入下一级汽提器。

3．一种带有密相环流预汽提器的提升管出口气固快分设备主要由初旋旋风分离器、顶旋旋风分离器、预汽提器及承插式导气管组成，其特征在于：

(1)预汽提器设计成套筒式结构，即预汽提器外壁为外筒，其内设置一内筒，以形成环形空间；

(2)在预汽提器上部设置一个带有消涡板结构的环形挡板；

(3)预汽提器内筒底部设置一内环分布板或内环分布管；

(4)预汽提器内筒与预汽提器外壁之间设置外环分布管；

(5)承插式导气管呈罩形结构罩在初旋旋风分离器排气管上方。