CN110669544A - 一种集油箱自冲洗结构及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集油箱自冲洗结构及其方法，用于对含有大量固体颗粒物系及高温操作等特殊条件下易结焦物料的塔设备内集油箱的冲洗。本发明是在塔外增加抽出冲洗流程，通过在塔内设置特殊冲洗结构，实现正常操作时对集油箱内特殊设计结构中集液环和底板及集液渠内的结焦或沉积固体进行连续或间断的在线冲洗，能够最大程度上消除或减缓集油箱内的结焦和沉积现象，从而保证装置的长周期操作和设备平稳运行。采用本发明的技术使得针状焦等工业装置的实际生产成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及石油工程领域的塔设备操作工艺及内构件，具体是一种集油箱自冲洗结构及基于该结构的冲洗方法。
背景技术
集油箱是一种炼油、化工、煤化工工业装置上广泛应用的塔设备内构件，是塔内设置的塔上部流至下部或进料等液体物料的收集装置。集油箱主要型式包括有盘式液体收集器、槽盘式液体收集器、翅片式液体收集等多种型式，其中盘式和槽盘式集油箱主要由抽出斗、集液渠、集液环和底板、升气管、升气帽等组成。一般地，升气管周边的集液环和升气管之间的底板以及集液渠等用于上部降液的收集，抽出斗用于液体的抽出；升气管用于气体的通过，升气帽用于挡液，防止液体短路。
在具体使用中，由于物料性质（如物料中含有胶质、沥青质，或物料中含有固体催化剂颗粒、粉尘等杂质）或特殊操作条件（如操作温度达到370℃甚至380℃以上）下的关系，在集油箱的集液环和底板、集液渠等地方，常会发生因物料裂解聚合而结焦、因物料中的固体沉积过多而堵塞的现象，这种结焦或沉积会影响液体流动，进而使集油箱丧失其本来功能，造成无法收集液体、无法正常抽出、无法导入下级分布器等，最终导致全塔可能无法正常操作；固体沉积也会带来内构件的垢下腐蚀，严重时也会影响装置的长周期操作和设备平稳运行。
当前，针对结焦的问题，工程上在设计时采用较缓和的操作条件，尽可能保证装置在一个生产周期内（3~4年）不因结焦而停工，这种做法往往会一定程度上牺牲装置的性能（如产品收率等）；针对固体沉积的问题，暂没有合适的解决办法。
对于操作中由于产生大量结焦或固体沉积的集油箱，实际操作中只能停工进行清除或者更换，如此不仅造成很大的经济损失，也给安全生产带来巨大的安全隐患。
尤其对于利用催化油浆作原料的生产优质针状焦的生产装置，由于催化油浆内含有大量的催化剂粉尘，并且具有比重大、粘度高，传热传质系数低和高温下易聚结结焦等特性，给提取针状焦原料的减压蒸馏带来极大的困难。工程设计中如果没有在线清除操作中产生的结焦和固体颗粒沉积的手段，实际操作将会不断的产生分馏塔及整个装置停车检修，根本无法实现真正意义上的连续操作，装置的良好经济效益也无从谈起。
近年来，我国煤化工、重油加工等行业的迅速发展，相关生产装置中物料中大量含有固体粉尘、物料比重大、粘度高、胶质含量高、易结焦等情况大量存在，装置中关键设备塔器内构件如何实现抗堵塞成为重要必须解决的关键问题。
发明内容
为了解决因物料性质和操作条件导致的集油箱结焦和沉积问题，本发明提出一种集油箱自冲洗结构及其方法，通过在集油箱内设置特殊结构，在塔外增加抽出冲洗流程，实现正常操作时在线对集油箱内结焦或沉积固体的连续或间断冲洗，消除或减缓集油箱内的结焦和沉积现象，从而保证装置的长周期操作和设备平稳运行。
本发明是按照以下技术方案实现的。
一种集油箱自冲洗结构，包括塔设备、塔设备内的集油箱，以及设置在塔设备外部的冲洗管路和循环泵，所述塔设备的塔体上形成相应的抽出和返回开孔，所述集油箱包括抽出斗、集液渠、集液环、底板、升气管和升气帽；所述集油箱沿塔壁设上下两层冲洗管，上层冲洗管用于冲洗集液环和底板，下层冲洗管用于冲洗集液渠。
进一步的，所述塔设备为分馏塔，吸收塔，或洗涤塔。
进一步的，所述上层冲洗管的端头采用封堵结构，上层冲洗管及其端头对正集油箱各集液环和底板方向开设喷射孔，喷射孔与水平方向夹角为0°~90°，并朝向正前方、斜前方或正下方。
进一步的，所述上层冲洗管朝向集油箱各集液环和底板方向的喷射孔上加设导管，所述导管为喷射导管或连接导管；喷射导管的方向与喷射孔方向相同，喷射导管的末端安装有堵板，堵板上开孔；连接导管的末端加设用于增强冲洗效果的冲洗喷嘴，冲洗喷嘴的方向与喷射孔方向相同。
进一步的，所述下层冲洗管朝向集液渠方向对应各集液渠开设冲洗喷射孔，冲洗喷射孔与水平方向夹角为0°~90°，并朝向正前方、斜前方或正下方。
进一步的，所述下层冲洗管朝向集液渠方向的冲洗喷射孔上加设喷射导管，喷射导管的方向与冲洗喷射孔方向相同；喷射导管的末端安装有堵板或用于增强冲洗效果的喷嘴，所述堵板上开孔，所述喷嘴的方向与喷射孔方向相同。
进一步的，所述上层冲洗管和下层冲洗管的喷射速度控制范围1m/s~5m/s。
所述集液渠一端与抽出斗相通，集液渠为水平方向或朝向抽出斗方向向下倾斜，倾斜角度设置为0°~15°。
一种集油箱自冲洗方法，利用塔设备外部的冲洗管路和循环泵以及塔内设置的冲洗结构，冲洗液从塔设备的集油箱抽出后，除用作工艺需要外，留有两根管线用于集油箱自冲洗，包括以下步骤：利用上部返回冲洗结构对集液环和升气管之间的底板内结焦或沉积固体进行冲洗，利用下部返回冲洗结构对集液渠内结焦或沉积固体进行冲洗。
进一步的，所述上下两层的冲洗操作采用间断进行或连续进行方式；所述上下两层的冲洗操作采用同时冲洗或单独一层冲洗的方式。
本发明的有益效果在于：本发明可以在集油箱正常操作时进行在线冲洗，上层冲洗集液环和底板，下层冲洗集液渠，可以间断或连续操作；冲洗油循环使用，不会造成物料的浪费；冲洗下来的杂质连续地排出，能够最大程度上避免结焦和沉积，对集油箱内结焦和固体沉积的冲洗、抽出塔外，也可减小塔内固体沉积对其它塔内构件的堵塞的可能，从而避免因结焦和固体过量沉积造成无法抽出、无法进行液体再分布等造成的装置非正常停车；冲洗操作简单，可以减少检修时的清理工作。
附图说明
图1是本发明中自冲洗集油箱流程及结构示意图；
图2是本发明中自冲洗集油箱结构示意图；
图3是本发明中自冲洗集油箱升气管型式结构示意图；
图4是本发明中上层冲洗管结构示意图；
图5是本发明中下层冲洗管结构示意。
其中，1.塔设备；2.集油箱；3.循环泵；4.上层冲洗管；5.下层冲洗管；6.底板；7.集液渠；8.抽出斗；9.升气管；10.升气帽；11.导管；12.堵板；13.喷嘴；F-流量，FC-阀事故关。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细的说明。
如图1~5所示，下面结合附图更详细地描述本发明的实施方式。
一种集油箱自冲洗结构及其方法，包括设置于分馏塔、吸收塔或洗涤塔等各类塔器内的集油箱2（由抽出斗8、集液环和底板6、集液渠7、升气管9、升气帽10等组成），塔外部的冲洗管路和循环泵3，以及塔体上的相应冲洗液抽出和冲洗液返回开孔。
洗涤油从集油箱2抽出后，除用作工艺需要外，留有两根管线用于集油箱2自冲洗。
集油箱2内沿着塔壁设上下两层冲洗管，上层用于冲洗集液环和底板，下层用于冲洗集液渠。
本发明中，上层冲洗管4的端头采用封堵结构，在各集液环和集液槽间的底板6方向对应开有多个喷射孔，喷射孔与水平夹角角度为0°~90°的向前方或斜前方及正下方。
本发明中，为增强冲洗效果，优选地，可在上层冲洗管4对应的朝向集液环和底板6方向开设的喷射孔处加设喷射导管，喷射导管的方向与喷射孔方向相同，即与水平夹角角度为0°~90°的向前方或斜前方、正下方，喷射导管的末端加堵板12，并根据喷射速度确定开喷射孔。
本发明中，为增强冲洗效果，可在上层冲洗管4对应的朝向集液环和底板6方向开设的喷射孔处加设冲洗导管，冲洗导管的末端加设各类增强冲洗效果的喷嘴13。冲洗导管及喷嘴13的方向与喷射孔方向相同，即与水平夹角角度为0°~90°的向前方或斜前方、正下方。
本发明中，为有利于集油箱2内结焦或沉积固体的排出，集油箱2应设置中间集液渠7，集液渠7一端对应与抽出斗8相通。为了更有利于固体颗粒的流动，集液渠7可以设置为朝向抽出斗8方向向下倾斜，倾斜角度可设置为0°~15°；根据塔直径尺寸的大小，集液渠7数量可设置为1个或多个。
本发明中，下层冲洗管5朝向集油箱2设置的集液渠7方向开设冲洗喷射孔，洗喷射孔与水平方向夹角角度为0°~90°的向前方或斜下前方及正下方。
本发明中，为增强冲洗效果，下层冲洗管5朝向集液渠7方向的冲洗喷射孔可以对应加设喷射导管，喷射导管的方向与喷射孔方向相同，喷射导管的末端加堵板12，并根据喷射速度确定开喷射孔。
本发明中，为增强冲洗效果，下层冲洗管5朝向集液渠7方向加设的喷射导管的末端可以加设各类增强冲洗效果的喷嘴13，喷射导管及喷嘴13的方向与喷射孔方向相同。
本发明中，上下两层的冲洗操作可不同时进行。
本发明中，上下两层的冲洗操作根据需要可以间断进行也可以连续进行。
所述集油箱2结构型式包括盘式液体收集器、槽盘式液体收集器、翅片式液体收集等各类塔内设置的用于物料收集的集油箱2。
所述冲洗流程除了可以设置上下两层的冲洗操作，也可以根据集油箱高度及需要设置两层以上的冲洗流程。
在分馏塔塔外对应的集油箱2处增加冲洗液抽出和冲洗液返回塔内对集油箱2进行冲洗的流程（见图1），利用塔外部的冲洗管路和循环泵3及塔内设置的冲洗结构，实现正常操作时在线对集油箱2内结焦或沉积固体的自冲洗。具体地，操作时利用上部返回冲洗结构对集液环和升气管9之间的底板6内结焦或沉积固体进行连续或间断冲洗，利用下部返回冲洗结构对集液渠7内结焦或沉积固体进行冲洗。
本发明结构可以适用塔内各种型式集油箱2。对于易结焦和含固体颗粒的物系，设计优先选用盘式和槽盘式集油箱。其升气管9可以设计为圆形升气管9，也可设计为长方形或多边形的升气管9（见图3）。
根据升气管9的不同结构特点，上层冲洗管4沿塔环形排布，对应集液环和升气管9之间的底板6方向开设多个冲洗口，冲洗口开口方向可以水平向前，也可以向斜前方及正下方；本发明中，为增强冲洗效果，优选地，可在上层冲洗管4对应各开口处设置冲洗接管，接管的末端开孔；为增强冲洗效果，可在接管的末端加设各类增强冲洗效果的喷嘴13。
本发明中，为有利于集油箱2内结焦或沉积固体的排出，集油箱2需设置一条或多条朝向抽出斗8并与抽出斗8连通的中间集液渠7，操作时利用下部返回冲洗液结构对集液渠7内结焦或沉积固体进行冲洗。集液渠7的数量根据塔径的大小进行设计；为了更有利于固体颗粒的流动，集液渠7可以设置为朝向抽出斗8方向向下倾斜，倾斜角度可设置为0°~15°。下部冲洗结构对应集液渠7方向开设冲洗口，冲洗口开口方向可以水平向前，也可以开孔向下或斜前方；本发明中，为增强冲洗效果，优选地，可在下层冲洗管5对应各开口处设置冲洗接管，接管的末端开孔；为增强冲洗效果，可在接管的末端加设各类增强冲洗效果的喷嘴13。
利用塔外部的冲洗管5路和循环泵3，通过对塔内集油箱2的集液环和升气管9之间的底板6及集液渠7内结焦或沉积固体进行冲洗，实现正常操作时在线对集油箱2内结焦或沉积固体的连续或间断自冲洗。从而消除或减缓集油箱2内的结焦和沉积现象，保证装置的长周期操作和设备平稳运行。
本发明实施用于利用催化油浆作原料的生产优质针状焦装置的减压蒸馏塔内，可有效解决本装置实际生产中的塔内件结焦堵塞问题。利用催化油浆作原料的生产优质针状焦的生产装置，由于催化油浆内含有大量的催化剂粉尘，并且物料具有比重大、粘度高，传热传质系数低及操作高温下易聚结结焦等特性，给提取针状焦原料的减压蒸馏塔操作带来极大的困难。工程设计中如果没有清除操作过程中产生的结焦和固体颗粒沉积的有效措施，实际操作将会不断的因为分馏塔内件的堵塞造成分馏塔及整个装置停车，根本无法实现真正意义上的连续操作。采用本发明结构对减压蒸馏塔内集油箱2进行合理设计，可以在操作时在线对集油箱2内结焦或沉积固体的连续或间断自冲洗，集油箱2内结焦和沉积固体可以在线及时抽出塔外，从而最大程度上避免结焦和固体沉积堵塞，避免因结焦和固体过量沉积造成的集油箱2无法抽出、液体分布器堵塞等造成的装置非正常停车。本发明的应用实施使得利用催化油浆作原料的生产优质针状焦的技术实施和长周期稳定运行成为可能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种集油箱自冲洗结构，包括塔设备（1）、塔设备（1）内的集油箱（2），以及设置在塔设备（1）外部的冲洗管路和循环泵（3），所述塔设备（1）的塔体上形成相应的抽出和返回开孔，其特征在于：所述集油箱（2）包括抽出斗（8）、集液渠（7）、集液环、底板（6）、升气管（9）和升气帽（10）；所述集油箱（2）沿塔壁设上下两层冲洗管，上层冲洗管（4）用于冲洗集液环和底板（6），下层冲洗管（5）用于冲洗集液渠（7）。
2.根据权利要求1所述的一种集油箱自冲洗结构，其特征在于：所述塔设备（1）为分馏塔，吸收塔，或洗涤塔。
3.根据权利要求1所述的一种集油箱自冲洗结构，其特征在于：所述上层冲洗管（4）的端头采用封堵结构，上层冲洗管（4）及其端头对正集油箱（2）各集液环和底板（6）方向开设喷射孔，喷射孔与水平方向夹角为0°~90°，并朝向正前方、斜前方或正下方。
4.根据权利要求3所述的一种集油箱自冲洗结构，其特征在于：所述上层冲洗管（4）朝向集油箱（2）各集液环和底板（6）方向的喷射孔上加设导管（11），所述导管（11）为喷射导管或连接导管；喷射导管的方向与喷射孔方向相同，喷射导管的末端安装有堵板（12），堵板（12）上开孔；连接导管的末端加设用于增强冲洗效果的冲洗喷嘴（13），冲洗喷嘴（13）的方向与喷射孔方向相同。
5.根据权利要求1所述的一种集油箱自冲洗结构，其特征在于：所述下层冲洗管（5）朝向集液渠（7）方向对应各集液渠（7）开设冲洗喷射孔，冲洗喷射孔与水平方向夹角为0°~90°，并朝向正前方、斜前方或正下方。
6.根据权利要求5所述的一种集油箱自冲洗结构，其特征在于，所述下层冲洗管（5）朝向集液渠（7）方向的冲洗喷射孔上加设喷射导管，喷射导管的方向与冲洗喷射孔方向相同；喷射导管的末端安装有堵板（12）或用于增强冲洗效果的喷嘴（13），所述堵板（12）上开孔，所述喷嘴（13）的方向与喷射孔方向相同。
7.根据权利要求1所述的一种集油箱自冲洗结构，其特征在于，所述上层冲洗管（4）和下层冲洗管（5）的喷射速度控制范围1m/s~5m/s。
8.根据权利要求1所述的一种集油箱自冲洗结构，其特征在于，所述集液渠（7）一端与抽出斗（8）相通，集液渠（7）为水平方向或朝向抽出斗（8）方向向下倾斜，倾斜角度设置为0°~15°。
9.一种集油箱自冲洗方法，其特征在于：利用塔设备（1）外部的冲洗管路和循环泵（3）以及塔内设置的冲洗结构，冲洗液从塔设备（1）的集油箱（2）抽出后，除用作工艺需要外，留有两根管线用于集油箱（2）自冲洗，包括以下步骤：利用上部返回冲洗结构对集液环和升气管（9）之间的底板（6）内结焦或沉积固体进行冲洗，利用下部返回冲洗结构对集液渠（7）内结焦或沉积固体进行冲洗。
10.根据权利要求9所述的一种集油箱自冲洗方法，其特征在于：所述上下两层的冲洗操作采用间断进行或连续进行方式；所述上下两层的冲洗操作采用同时冲洗或单独一层冲洗的方式。
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2019
- 2019-11-07 CN CN201911080243.XA patent/CN110669544B/zh active Active
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