CN110523144A - 一种防结焦沉降器及防结焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防结焦沉降器及防结焦方法，该防结焦沉降器包括沉降器壳体、提升管、粗旋、单级旋分器、集气室和平衡管，其中集气室由集气室隔板分割成上、下两部分，下面部分为第一集气室，上面部分为第二集气室，平衡管连通防结焦沉降器下方空间与第一集气室，粗旋包括粗旋本体、粗旋升气管、粗旋料腿和补偿器，单级旋分器包括单级本体、升气管、单级料腿和料腿底部密封结构，提升管出口连接粗旋本体，粗旋本体经由粗旋升气管接入第一集气室，单级旋分器布置于第一集气室周围，单级本体与第一集气室相连通，单级本体经由升气管接入第二集气室。使用本发明可实现提升管出口油气与催化剂快速分离，有效避免沉降器结焦，消除开工过程以及操作波动带来的跑剂风险。

Description

一种防结焦沉降器及防结焦方法

技术领域

本发明属于催化裂化装置提升管出口气固分离技术领域，特别涉及一种防结焦沉降器及防结焦方法。

背景技术

催化裂化装置（FCCU））是炼油工业中重要的二次加工装置，随着催化原料重质化，催化装置饱受沉降器结焦问题的困扰。沉降器内的焦块一旦脱落，极可能堵塞催化剂循环线路，造成催化剂循环不畅甚至中断，装置被迫非计划停工，造成巨大的经济损失。沉降器结焦问题已经成为影响催化装置长周期安全平稳运行的重要隐患之一。

沉降器结焦的根源在于反应油气中的湿、重组分。油气中的湿、重组分冷凝产生的液滴黏附于催化剂颗粒，在器壁或内构件上沉积，厚度不断增加，经历脱氢、缩合等反应，最终成焦。从结焦机理可知，原料油雾化、油气流动状况、温度、油气停留时间对结焦有重要影响，因此沉降器防结焦，应从减少油气二次过裂化反应，实现油气、催化剂快速分离，提高油气路径壁温，减少热损失，减少油气停留时间等诸多方面着手。

催化装置提升管出口一般采用粗旋或者其它气固快分装置，后续采用单级旋分器实现催化剂与油气的分离。各相关研究院、工程公司、设计院等单位对沉降器内部结构提出了很多相关的专利结构。

申请号为201310288778.2的中国专利公开了一种多段提升管反应器的防结焦旋风分离装置。该防结焦旋风分离装置至少包括：粗旋风分离器、油气集合筒、顶旋风分离器、油气集合管、整流格栅。通过防结焦旋风分离装置,可将多段提升管反应器出口油气及沉降器内油气与催化剂进行气固快速分离及将沉降器内气体快速导出，减少反应油气的过裂化反应，进一步提高油气与催化剂分离的效果，但该技术存在以下问题：1.旋流快分一般为旋流臂结构，其角速度较低，特别是对于大型化装置，其分离效率不高；2.采用旋流快分，易引发单级旋分器催化剂入口浓度变化，造成 封闭罩内外压力产生“呼吸效应”，如果不能及时消除该效应，可能造成单级旋分器料腿排料不畅，易发生催化剂跑剂事故；3.该结构的应用具有局限性，适用于内提升管结构，不适用于外提升管结构。

申请号为201010263125.5的中国专利，公开了一种抑制重油催化沉降器结焦的油气快速引出设备及方法，其设备包括沉降器中的粗旋风分离器(2)、顶旋风分离器(8)、油气引流管(5)和沉降器下部的汽提段(10)；所述的油气引流管(5)下端开口高于粗旋风分离器(2)的料腿(2)排料口，同时也高于顶旋风分离器(8)的料腿(9)排料口，其高度差大于粗旋风分离器料腿(2)排出的催化剂的弹溅高度，该技术可以使油气和催化剂快速分离，但并不能阻断旋分料腿外排油气和汽提出的油气接触沉降器器壁，结焦趋势得到缓解，但不能根除。

申请号为CN201420053946.X的中国专利，公开了一种防结焦沉降器，其包括提升管（1）、粗旋（4）、粗旋料腿（5）、旋升气管（6）、顶旋（8）、顶旋料腿（9）、顶旋升气管（10）以及集气室（11），所述提升管（1）与所述粗旋（4）连接，所述粗旋（4）与所述粗旋料腿（5）连接，所述顶旋（8）与所述顶旋料腿（9）连接，所述顶旋升气管（10）连接所述集气室（11）；所述粗旋（4）连接粗旋升气管（6），所述粗旋升气管（6）由所述油气集合管（7）的侧壁接入，所述顶旋（8）入口与油气集合管（7）连接，形成提升管（1）、粗旋（4）、粗旋升气管（6）、油气集合管（7）与顶旋（8）的密闭直联结构。但该技术存在以下缺点：1.粗旋料腿处于正压条件下操作，约15%~30%的油气进入隔板下空间，隔板下空间存在结焦风险，一旦焦块脱落造成循环线路堵塞，装置作停工处理；2.粗旋与单级直联密封结构，失去了沉降器的缓冲作用，抗干扰能力低，开工阶段或者操作发生波动时，易发生跑剂事故。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供一种防结焦沉降器及该防结焦沉降器的防结焦方法，使用本发明技术可以实现提升管出口油气与催化剂快速分离，有效避免沉降器结焦，具备大操作弹性，消除开工过程以及操作波动带来的跑剂风险。

本发明提供一种防结焦沉降器，包括沉降器壳体、提升管、汽提段、粗旋和单级旋分器，其特征在于：该防结焦沉降器还包括集气室和平衡管，所述集气室设置在沉降器壳体内的顶部，由集气室隔板分割成上、下两部分，下面部分为第一集气室，上面部分为第二集气室，平衡管设置在第一集气室侧壁或下方，平衡管连通防结焦沉降器下方空间与第一集气室，粗旋包括粗旋本体、粗旋升气管、粗旋料腿和补偿器，单级旋分器包括单级本体、升气管、单级料腿和料腿底部密封结构，提升管出口连接粗旋本体，粗旋本体经由粗旋升气管接入第一集气室，单级旋分器布置于第一集气室周围，单级本体与第一集气室相连通，单级本体经由升气管接入第二集气室。

本发明所述防结焦沉降器还包括隔板，隔板设置在防结焦沉降器下部，单级料腿下端口位于隔板下方空间，平衡管连通隔板下方空间与第一集气室，优选粗旋料腿的下端口也位于隔板下方空间。

本发明所述粗旋料腿的下端口插入汽提段料位。

本发明所述防结焦沉降器还包括防油气逸出设施，防油气逸出设施设置在粗旋料腿出口。优选防油气逸出设施可以是单独设置的密封斗，也可以是相互连通的环形槽。

本发明所述单级旋分器的料腿底部密封结构可以为翼阀、重锤阀或者其它密封结构。

本发明所述粗旋升气管与第一集气室接入口位于第一集气室侧壁中下部，单级旋分器的单级本体与第一集气室的连通口位于第一集气室侧壁中上部。

本发明所述隔板的形状可以采用平面、凹面、凸面或其它型式。

本发明所述平衡管的形状为圆形管或其它形状管。

本发明所述提升管可以是单提升管或双提升管，可以设置在沉降器壳体内，也可以设置在沉降器壳体外。

本发明所述沉降器上部空间设置填充蒸汽环，填充蒸汽环上开孔或者采用槽口结构或者采用喷嘴结构。

本发明还提供一种上述防结焦沉降器的防结焦方法，其特征在于：油气携带大量的催化剂从提升管出口进入粗旋本体，粗旋将油气与催化剂快速分离，大部分的催化剂从粗旋料腿排出，而油气携带少量的催化剂经粗旋升气管进入第一集气室，经第一集气室缓冲后进入单级本体，单级旋分器将催化剂与油气进行二次分离，油气经由升气管进入第二集气室，而催化剂经单级料腿进入汽提段，部分油气跟随催化剂由粗旋料腿进入隔板下空间，粗旋料腿和单级料腿卸出的催化剂进入汽提段，在汽提段与汽提蒸汽逆流接触，将催化剂颗粒之间的油气汽提出来，然后经过平衡管进入第一集气室与油气混合。

本发明方法优选在粗旋料腿出口设置防油气逸出设施，对粗旋料腿底部形成密封，有效抑制油气外泄量；防油气逸出设施可以是单独设置的密封斗，也可以是相互连通的环形槽；本发明所述防结焦沉降器也可以不设置防油气逸出设施，此时粗旋料腿直接插入汽提段料位。

本发明特别适用于大型化装置及超大型化装置。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1、第一集气室布置于沉降器壳体内，器壁温度高，油气组分不易黏附于器壁，第一集气室内部不易于结焦。

2、第一集气室起到缓冲油气、平均分配油气进入单级旋分器的作用，避免了粗旋、单级旋分器以 1 对 1 或者 1 对 2 形式连接结构中旋分器数量固定的缺点，特别是对于大型化装置及特大型装置，单级旋分器数量可调，消除了因旋风分离器单体设备尺寸过大带来效率降低的不利因素。

3、蒸汽充满隔板以上的沉降器空间，彻底消除了结焦的风险；防油气逸出设施对粗旋料腿底部进行密封，抑制粗旋料腿的泄气量，基本消除隔板下的结焦风险。

4、沉降器隔板上部空间注入蒸汽占据空间，隔板下部空间利用粗旋料腿密封斗抑制油气外泄，汽提蒸汽携带少量油气通过平衡管快速送至第一集气室，少量油气局限在沉降器内的局部空间，停留时间大幅减少，有效解决沉降器结焦，延长装置开工周期。由于第二集气室起到缓冲并再分配油气的作用，避免了装置开工阶段跑剂的风险；单级旋分的油气入口条件更加稳定，旋分效率可有效提高；双集气室的设置，消除了粗旋与单级旋风固有的个数匹配，工程设计更加灵活。

下面用附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不限制对本发明的使用范围。

附图说明

图 1 为本发明一种防结焦沉降器结构示意图。

图 2 为发明第二种结焦沉降器结构示意图。

图 3 为本发明第三种防结焦沉降器结构示意图。

图 4 为本发明第四种防结焦沉降器结构示意图。

图5为本发明一种防油气逸出设施为粗旋料腿密封斗结构示意图。

图1～5中相同附图标记表示相同的技术特征。

其中，图1～5中：1、沉降器壳体；2、第一集气室；3、第二集气室；

4、提升管； 5、粗旋本体； 5-1、补偿器； 5-2、粗旋升气管；

5-3、粗旋料腿；6、单级本体； 6-1、单级升气管；

6-2、单级料腿； 7、防油气逸出设施；8、隔板；

9、平衡管；10、汽提段；11、填充蒸汽环。

具体实施方式

参见图1，本发明一种防结焦沉降器，其中提升管4为单提升管，隔板8为平面隔板。该结焦沉降器包括沉降器壳体 1、提升管 4、粗旋、单级旋分器、集气室、平衡管9和隔板8，其中集气室由集气室隔板分割成上、下两个部分，下面部分为第一集气室 2，上面部分为第二集气室3，平衡管9设置在第一集气室 2侧壁或下方，隔板8设置在防结焦沉降器下部，平衡管 9 连通隔板8下方空间与第一集气室2，粗旋包括粗旋本体5、粗旋升气管 5-1、粗旋料腿 5-3 和补偿器 5-3，单级旋分器包括单级本体6、升气管 6-1、单级料腿 6-2和料腿底部密封结构，提升管 4 出口连接粗旋本体5，粗旋本体5经由粗旋升气管 5-1 接入第一集气室 2，单级旋分器布置于第一集气室 2 周围，单级本体6与第一集气室 2 相连通，粗旋料腿 5-3、单级料腿 6-2下端口均位于隔板8下方空间，单级旋分器的单级本体6经由升气管6-1接入第二集气室 3，粗旋、单级旋分器与第一集气室2、第二集气室 3和沉降器壳体1组成双集气室直联防结焦结构沉降器。

本发明所述防结焦沉降器优选设置防油气逸出设施7，防油气逸出设施7设置在粗旋料腿 5-3出口。防油气逸出设施 7 可以是单独设置的密封斗，也可以是相互连通的环形槽。本发明所述防结焦沉降器也可以不设置防油气逸出设施7，此时粗旋料腿 5-3直接插入汽提段10料位。

本发明所述单级旋分器的料腿底部密封结构可以为翼阀、重锤阀或者其它密封结构。

本发明所述粗旋升气管 5-1与第一集气室 2接入口位于第一集气室 2侧壁中下部，单级旋分器的单级本体6与第一集气室 2的连通口位于第一集气室 2侧壁中上部。

本发明所述隔板8的形状可以采用平面、凹面、凸面或其它型式。

本发明所述平衡管9的形状为圆形管或其它形状管。

本发明所述提升管 4可以是单提升管或双提升管，可以设置在沉降器壳体 1内，也可以设置在沉降器壳体 1外。

本发明所述沉降器上部空间设置填充蒸汽环 11，填充蒸汽环11上开孔或者采用槽口结构或者采用喷嘴结构。

图 2 为本发明第二种防结焦沉降器结构示意图，与图1的区别在于隔板8为凸面。

图 3 为本发明第三种防结焦沉降器结构示意图，与图1的区别在于提升管4布置于沉降器壳体 1外。

图 4 为本发明第四种防结焦沉降器结构示意图，与图1的区别在于提升管4为双提升管，均布置于沉降器壳体 1外。

图5为本发明一种防油气逸出设施为粗旋料腿密封斗的结构示意图（即防油气逸出设施为密封斗的情况），密封斗底部设有蒸汽流化环，斗内形成稳定催化剂床层。粗旋料腿5-3末端置于密封斗内，利用催化剂床层密封防止油气外溢。

本发明单级旋分器均布于第一集气室2侧面并与第一集气室2相连通，单级旋分器经由升气管6-1与第二集气室3相连通。

本发明平衡管9自第一集气室2底部引出，其下端位于隔板8以下。

所述粗旋升气管5-1设置补偿器5-2，补偿器5-2的作用是吸收热膨胀，可以为膨胀节或者承插密封结构。粗旋料腿5-3下部设置粗旋料腿料位密封斗，底部设置流化环；单级料腿6-2下端设置翼阀。

所述隔板8的支撑方案可以但并不限于如下方式：

方案一，隔板8与粗旋料腿5-3或/与提升管4进行局部或全周长焊接并借以支撑，与单级料腿6-2、沉降器壳体1、平衡管9留有间隙；

方案二，隔板8与沉降器壳体1进行局部或全周长焊接并借以支撑，与粗旋 料腿5-3、提升管4、单级料腿6-2、平衡管9留有间隙；

方案三，隔板8与单级料腿6-2进行局部或全周长焊接 并借以支撑，与粗旋料腿5-3、提升管4、平衡管9、沉降器壳体1留有间隙。

本发明防结焦沉降器的防结焦方法是：油气携带大量的催化剂从提升管4末端进入粗旋本体5进行气固分离，分离后油气携带少量的催化剂通过粗旋升气管5-2进入第一集气室2；大量催化剂通过粗旋料腿5-3进入到隔板8下部空间；粗旋为正压操作，部分油气也会通过粗旋料腿5-3进入隔板8下部空间，利用防油气逸出设施7（图5中防油气逸出设施7为粗旋料腿密封斗）对粗旋料腿底部进行密封，密封斗底部设有蒸汽流化环，斗内形成稳定催化剂床层，料腿催化剂流动方向两次折流，油气外溢阻力增加，有效抑制油气外泄量，防止隔板8下部的沉降器空间结焦。油气在第一集气室2缓冲并平均分配，进入单级本体6进一步分离出催化剂后，油气通过单级升气管6-1进入第二集气室3，第二集气室3汇集各组单级旋分的油气并将油气送出沉降器；单级旋分器分离出的催化剂经过单级料腿6-2送至隔板8下部空间，单级料腿底部设有翼阀或重锤阀等类似设施；汽提段10的汽提蒸汽携带少量的油气通过平衡管9送至第一集气室2。通过填充蒸汽环11向隔板8上部沉降器空间注满蒸汽，彻底杜绝沉降器上部空间结焦的可能性。

Claims (14)

1.一种防结焦沉降器，包括沉降器壳体（1）、提升管（4）、粗旋、单级旋分器和汽提段（10），其特征在于：该防结焦沉降器还包括集气室和平衡管（9），其中集气室由集气室隔板分割成上、下两部分，下面部分为第一集气室（2），上面部分为第二集气室（3），平衡管（9）设置在第一集气室 （2）侧壁或下方，平衡管（9）连通防结焦沉降器下方空间与第一集气室（2），粗旋包括粗旋本体（5）、粗旋升气管（5-1）、粗旋料腿 （5-3）和补偿器 （5-3），单级旋分器包括单级本体（6）、升气管 （6-1）、单级料腿（6-2）和料腿底部密封结构，提升管（4）出口连接粗旋本体（5），粗旋本体（5）经由粗旋升气管 （5-1） 接入第一集气室（2），单级旋分器布置于第一集气室（2）周围，单级旋分器的单级本体（6）与第一集气室（2）相连通，单级本体（6）经由升气管 （6-1）接入第二集气室（3）。

2.根据权利要求1所述的一种防结焦沉降器，其特征在于：所述防结焦沉降器还包括隔板（8），隔板（8）设置在防结焦沉降器下部，平衡管（9）连通隔板（8）下方空间与第一集气室（2），单级料腿（6-2）下端口位于隔板（8）下方空间。

3.根据权利要求2所述的一种防结焦沉降器，其特征在于：所述粗旋料腿（5-3）的下端口位于隔板（8）下方空间。

4.根据权利要求1或2所述的一种防结焦沉降器，其特征在于：所述防结焦沉降器还包括防油气逸出设施（7），防油气逸出设施（7）设置在粗旋料腿（ 5-3）出口。

5.根据权利要求1所述的一种防结焦沉降器，其特征在于：所述粗旋料腿（5-3）的下端口插入汽提段（10）料位。

6.根据权利要求1所述的一种防结焦沉降器，其特征在于：所述单级旋分器的料腿底部密封结构为翼阀、重锤阀或者其它密封结构。

7.根据权利要求1所述的一种防结焦沉降器，其特征在于：所述粗旋升气管 （5-1）与第一集气室 （2）接入口位于第一集气室 （2）侧壁中下部，单级旋分器的单级本体（6）与第一集气室 （2）的连通口位于第一集气室 （2）侧壁中上部。

8.根据权利要求4所述的一种防结焦沉降器，其特征在于：所述防油气逸出设施 （7）是单独设置的密封斗，或是相互连通的环形槽。

9.根据权利要求1所述的一种防结焦沉降器，其特征在于：所述平衡管（9）为圆形管或其它形状管。

10.根据权利要求2所述的一种防结焦沉降器，其特征在于：所述隔板（8）的形状采用平面、凹面、凸面或其它型式。

11.根据权利要求1所述的一种防结焦沉降器，其特征在于：所述提升管（4）是单提升管或双提升管，设置在沉降器壳体（1）内部或外部。

12.根据权利要求1或2所述的一种防结焦沉降器，其特征在于：所述沉降器壳体（1）上部空间设置填充蒸汽环 （11），填充蒸汽环（11）上开孔或者采用槽口结构或者采用喷嘴结构。

13.权利要求1所述一种防结焦沉降器的防结焦方法，其特征在于：油气携带大量的催化剂从提升管（4）出口进入粗旋本体（5）进行气固分离，分离后油气携带少量的催化剂经由粗旋升气管（5-2）进入第一集气室（2）；大量催化剂通过粗旋料腿（5-3）进入到防结焦沉降器下部空间，部分油气也会通过粗旋料腿（5-3）进入到防焦沉降器下部空间；油气在第一集气室（2）缓冲并平均分配，进入单级本体（6），进一步分离出催化剂后，油气通过单级升气管（6-1）进入第二集气室（3），第二集气室（3）汇集各组单级旋分的油气并将油气送出沉降器；单级旋分器分离出的催化剂经过单级料腿（6-2）送至防结焦沉降器下部空间，汽提段（10）的汽提蒸汽携带少量油气通过平衡管（9）送至第一集气室（2）。

14.根据权利要求13所述的一种防结焦沉降器的防结焦方法，其特征在于：所述利用防油气逸出设施（7）对粗旋料腿（5-3）底部进行密封。