CN111117684B - 一种延迟焦化塔顶油气在线除焦装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种塔顶油气在线脱除焦粉的装置及方法，以有效减少焦粉进入分馏塔，堵塞塔盘，避免焦化产品携带焦粉进入下游装置，从而影响下游精制装置的催化剂活性和装置的长周期运行，包括旋流分离器和焦粉排料系统，所述旋流分离器包括分离器罐体和多个旋流单管，所述多个旋流单管通过支撑板连接安装在分离器罐体内部，所述焦粉排料系统包括焦粉仓和压力平衡管，所述焦粉仓顶部与旋流分离器的底部之间通过星型阀和第一闸阀连接，所述压力平衡管连接所述焦粉仓的上部，从而将焦粉仓与油气管线连接，所述焦粉仓底部连接卸料闸阀，所述焦粉仓上部还设置有带压进气口。

Description

一种延迟焦化塔顶油气在线除焦装置与方法

技术领域

本发明涉及石油化工设备中的分离、净化方面的环保设备领域，具体涉及一种延迟焦化塔顶油气在线除焦装置及方法。

背景技术

延迟焦化作为脱碳技术的一种，因其投资少、操作费用低、过程简单、原料适应性广、转换深度高等优点广泛应用于重质、劣质油加工。焦化馏分油(焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油)中烯烃以及硫、氮、硅等杂原子含量高，安定性差，不能直接作为产品使用。为使焦化馏分油满足终端产品标准，必须进行后续加工(加氢精制、催化裂化等)。

随着延迟焦化装置加工量的提高以及加工原料的重质化，装置长期处理满负荷运转，使得被油气携带的焦粉量急剧增加。而焦粉随高温油气进入油气线及分馏塔后，首先增加了分馏塔塔底循环过滤器清洗频次，其次焦粉会进入焦化汽油、柴油，甚至液化气和干气之中，影响下游装置的长周期运行。同时介质携带焦粉加剧了换热器、分馏塔等设备及管线的堵塞、磨损和腐蚀。另外，焦粉的携带还会加剧管线结焦问题。因此，脱除焦化馏分油中的焦粉显得十分重要。

在延迟焦化装置正常生产运行过程中，优化操作条件是减少焦粉携带的最直接措施，比如控制加热炉注水量、控制循环比、塔顶设置泡沫小塔或者消泡剂注入系统等，在一定程度上缓解了油气焦粉携带问题。然而，通过优化操作条件减少焦粉携带虽然操作简单，但脱除焦粉效果有限，不能彻底解决焦化油品焦粉携带的问题，还需进一步通过技术改造脱除焦化油品中携带的焦粉，以减小对本装置及下游装置的影响。除了优化操作条件，还可以通过采用反冲洗过滤器，或将焦化油品通过罐区沉降来降低焦粉的携带。前者存在清洗过滤网频率高，且过滤精度低(现有过滤器的过滤精度一般在20～25μm)的问题；后者存在两个问题，一是沉降分离去除细小焦粉效率低，二是焦化油品在沉降过程中性质发生变化，遇换热系统温度升高时易发生烯烃聚合等复杂反应，细小焦粉会吸附有机大分子而沉淀结焦堵塞换热器。旋流分离和膜分离法除焦粉，多用于冷焦水的除油除焦过程，在油品除焦方面的应用还不多，还未见适合于细小焦粉颗粒分离设备。

基于此，针对延迟焦化塔顶油气携带焦粉较多的问题，研发一种塔顶油气在线除焦装置意义重大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种塔顶油气在线脱除焦粉的装置及方法，以有效减少焦粉进入分馏塔，堵塞塔盘，避免焦化产品携带焦粉进入下游装置，从而影响下游精制装置的催化剂活性和装置的长周期运行。

本发明采用的技术方案如下：一种延迟焦化塔顶油气在线除焦装置，其特征在于，包括旋流分离器和焦粉排料系统，所述旋流分离器包括分离器罐体和多个旋流单管，所述多个旋流单管通过支撑板连接安装在分离器罐体内部，所述支撑板按照安装位置的从上至下分为第一支撑板、第二支撑板和第三支撑板；所述焦粉排料系统包括焦粉仓和压力平衡管，所述焦粉仓顶部与旋流分离器的底部之间通过星型阀和第一闸阀连接，所述压力平衡管连接所述焦粉仓的上部，从而将焦粉仓与油气管线连接，所述焦粉仓底部连接卸料闸阀，所述焦粉仓上部还设置有带压进气口。

所述旋流分离器内支撑板将旋流分离器罐体自上而下分为集油段、进料段、换热段和集焦段，所述集油段是由第一支撑板上表面与分离器罐体内表面构成的空间，所述集油段顶端设置有出油口，所述出油口连通油气管线，所述多个旋流单管的排气芯管出口设置在集油段；所述进料段由第一支撑板下表面、第二支撑板上表面和分离器罐体内壁面构成，所述进料段的切向进料口通过气动三通阀与油气管线连通，所述多个旋流单管的入口设置在进料段；所述换热段由第二支撑板下表面、第三支撑板上表面和分离器罐体内壁面构成，所述多个旋流单管的主筒体大部分位于换热段，所述分离器罐体构成换热段的侧壁面上设置有冷却水进口和冷却水出口；所述集焦段由第三支撑板下表面和分离器罐体内壁面构成，所述多个旋流单管的底部出料口设置在集焦段，所述集焦段底端设置有排焦口，排焦口通过星形阀控制开闭。

所述旋流单管为轴流式、切流式或涡壳式，旋流单管数量设置取决于处理量。

所述焦粉仓上部一侧设置用于加速排焦的带压进气口，带压气体为氮气或水蒸气，另一侧对称设置压力平衡管，所述压力平衡管连通油气管线，所述压力平衡管与油气管线之间设置有第二闸阀；所述焦粉仓自顶部三分之一处还设置有料位传感器。

所述焦粉仓底端设置排焦管，排焦管上设置所述卸料闸阀，所述排焦管通往焦粉池。

所述气动三通阀一端与焦化塔顶连通，第二端连通所述进料段切向进料口，第三端连通油气管线，所述油气管线通往分馏塔。

基于上述装置，本发明还涉及一种延迟焦化塔顶油气在线除焦方法，包括以下步骤：

1)将焦化塔塔顶油气引入旋流分离器，通过多个旋流单管完成油气与焦粉的气固分离，脱焦后油气汇至旋流分离器集油段，通过集油段出油口进入油气管线再送去分馏塔，焦粉则经星型阀和常开的第一闸阀控制进入焦粉仓；

2)焦粉仓内焦粉量达到一定仓位高度后，关闭第一闸阀，打开带压进气口和压力平衡管上的第二闸阀，带压气体将焦粉仓顶部聚集的油气压回油气管线后，关闭压力平衡管上的第二闸阀；

3)打开焦粉仓底部卸料闸阀，焦粉仓内焦粉在上部带压气体压力下完成排焦；

4)关闭带压进气口，关闭卸料闸阀，打开第一闸阀。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明提出的塔顶油气在线除焦装置包括旋流分离器和焦粉排料系统，结构紧凑，可直接在原有焦化装置的油气管线上开侧线，无需对原有装置进行大改造，通过气固旋流分离器有效控制进入分馏塔焦粉量，避免侧线产品携带焦粉进入下游装置，从而影响下游精制装置的长周期运行；

2、旋流分离器设置换热段，可以有效降低油品温度，改善大油气结焦问题；

3、可以实现对不同粒径焦粉的高效去除效果，可有效降低原有分馏塔塔底过滤器频繁清理的工作量，保证焦化系统生产平稳，降低了装置可能造成非计划停工的经济损失。

附图说明

图1是本发明延迟焦化塔顶油气在线除焦装置结构示意图；

图中：1、焦化塔，2、气动三通阀，3、分离器罐体，4、第一支撑板，5、冷却水进口， 6、第三支撑板，7、星形阀，8、第一闸阀，9、带压进气口，10、焦粉仓，11、卸料闸阀，12、料位传感器，13、压力平衡管，14、第二闸阀，15、冷却水出口，16、第二支撑板，17、旋流单管。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方法，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

图1是本发明延迟焦化塔顶油气在线除焦装置结构示意图，如图所示，本发明的延迟焦化塔顶油气在线除焦装置包括旋流分离器和焦粉排料系统，所述旋流分离器包括分离器罐体 3和多个旋流单管17，所述多个旋流单管17通过多个支撑板连接安装在分离器罐体3内部，所述多个支撑板按照安装位置的从上至下分为第一支撑板4、第二支撑板16和第三支撑板6；所述旋流分离器内支撑板将旋流分离器罐体3自上而下分为集油段、进料段、换热段和集焦段，所述集油段是由第一支撑板4上表面与分离器罐体3内表面构成的空间，所述集油段顶端设置有出油口，所述出油口连通油气管线，所述多个旋流单管17的排气芯管出口设置在集油段；所述进料段由第一支撑板4下表面、第二支撑板16上表面和分离器罐体3内壁面构成，所述进料段的切向进料口通过气动三通阀2与油气管线连通，所述气动三通阀的另外两接口分别连通焦化塔1顶部和油气管线，所述多个旋流单管17的入口设置在进料段；所述换热段由第二支撑板16下表面、第三支撑板6上表面和分离器罐体3内壁面构成，所述多个旋流单管17的主筒体大部分位于换热段，所述分离器罐体3构成换热段的侧壁面上设置有冷却水进口5和冷却水出口15，所述冷却水进口5、冷却水出口15和换热段构成多个旋流单管17的换热系统，有效降低油品温度，改善油气结焦问题；所述集焦段由第三支撑板6下表面和分离器罐体3内壁面构成，所述多个旋流单管17的底部出料口设置在集焦段，所述集焦段底端设置有排焦口，排焦口通过星形阀7控制开闭，星形阀7下方还设置有第一闸阀8，所述第一闸阀8属于常开型闸阀。

所述焦粉排料系统包括焦粉仓10和压力平衡管13，所述焦粉仓10顶部与旋流分离器的底部之间通过星型阀7和第一闸阀8连接，所述压力平衡管13连接所述焦粉仓10的上部，从而将焦粉仓10与油气管线连接，所述压力平衡管13与油气管线之间设置有第二闸阀14，所述焦粉仓10上部还设置有带压进气口9，焦粉仓自顶部三分之一处还设置有料位传感器12。所述焦粉仓10底端设置排焦管，排焦管上设置所述卸料闸阀11，所述排焦管通往焦粉池。

所述旋流单管17为轴流式、切流式或涡壳式，旋流单管数量设置取决于处理量。

具体运行过程如下：焦化塔1顶部油气经气动三通阀2进入旋流分离器进料段，并进入各旋流单管17内进行油气和焦粉的气固分离，分离后的油气经旋流单管17的排气芯管出口进入集油段并从集油段顶部出油口进入油气管线，分离后的焦粉从旋流单管17底部进入集焦段，在星形阀7的控制下经过常开的第一闸阀8进入焦粉仓10，分离过程中冷却水进口5、冷却水出口15和换热段构成的换热系统实现油品降温，改善油气结焦问题；

焦粉仓10内焦粉量不断增加，当仓位上升至料位传感器12所在高度后，料位传感器12 触发，控制关闭第一闸阀8，并打开压力平衡管13上的第二闸阀14和带压进气口的开关阀门，带压气体(例如氮气或水蒸气)进入焦粉仓10上部空间，将焦粉仓10上部空间集聚的油气压入压力平衡管13并最终进入油气管线，输往分馏塔；然后关闭第二闸阀14，并打开焦粉仓10底部的卸料闸阀11，在顶部带压气体的压力作用下，焦粉通过排焦管排往焦粉池。焦粉仓10排焦完成后，关闭卸料闸阀和带压进气口的控制阀门，并打开第一闸阀8，完成延迟焦化塔塔顶气在线脱焦全过程。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种等效结构或等效流程的修改或变形，或直接或间接运用到其他相关的技术领域，仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种延迟焦化塔顶油气在线除焦装置，其特征在于，包括旋流分离器和焦粉排料系统，所述旋流分离器包括分离器罐体和多个旋流单管，所述多个旋流单管通过支撑板连接安装在分离器罐体内部，所述分离器罐体侧部与焦化塔顶通过管线连接，所述分离器罐体顶部连通油气管线；

所述焦粉排料系统包括焦粉仓和压力平衡管，所述焦粉仓顶部与旋流分离器的底部连接，所述压力平衡管连接所述焦粉仓的上部，从而将焦粉仓与油气管线连接，所述焦粉仓底部设置排焦管，所述焦粉仓上部还设置有带压进气口；

所述旋流分离器内支撑板将旋流分离器罐体自上而下分为集油段、进料段、换热段和集焦段，所述支撑板按照安装位置的从上至下分为第一支撑板、第二支撑板和第三支撑板，所述集油段是由第一支撑板上表面与分离器罐体内表面构成的空间，所述集油段顶端设置有出油口，所述出油口连通油气管线，所述多个旋流单管的排气芯管出口设置在集油段；所述进料段由第一支撑板下表面、第二支撑板上表面和分离器罐体内壁面构成，所述进料段的切向进料口通过气动三通阀与油气管线连通，所述多个旋流单管的入口设置在进料段；所述换热段由第二支撑板下表面、第三支撑板上表面和分离器罐体内壁面构成，所述多个旋流单管的主筒体大部分位于换热段，所述分离器罐体构成换热段的侧壁面上设置有冷却水进口和冷却水出口；所述集焦段由第三支撑板下表面和分离器罐体内壁面构成，所述多个旋流单管的底部出料口设置在集焦段，所述集焦段底端设置有排焦口。

2.根据权利要求1所述的延迟焦化塔顶油气在线除焦装置，其特征还在于，所述焦粉仓顶部与旋流分离器的底部通过星形阀和第一闸阀连接。

3.根据权利要求1所述的延迟焦化塔顶油气在线除焦装置，其特征还在于，所述压力平衡管上设置有第二闸阀。

4.根据权利要求1所述的延迟焦化塔顶油气在线除焦装置，其特征还在于，所述旋流单管为轴流式、切流式或涡壳式。

5.根据权利要求1所述的延迟焦化塔顶油气在线除焦装置，其特征还在于，所述焦粉仓自顶部三分之一处还设置有料位传感器。

6.根据权利要求1所述的延迟焦化塔顶油气在线除焦装置，其特征还在于，所述排焦管通过卸料闸阀控制。

7.采用上述权利要求1-6中任一权利要求所述的延迟焦化塔顶油气在线除焦装置的除焦方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将焦化塔塔顶油气引入旋流分离器，通过多个旋流单管完成油气与焦粉的气固分离，脱焦后油气汇至旋流分离器集油段，通过集油段出油口进入油气管线再送去分馏塔，焦粉则经星型阀和常开的第一闸阀控制进入焦粉仓；

2)焦粉仓内焦粉量达到一定仓位高度后，关闭第一闸阀，打开带压进气口和压力平衡管上的第二闸阀，带压气体将焦粉仓顶部聚集的油气压回油气管线后，关闭压力平衡管上的第二闸阀；

3)打开焦粉仓底部卸料闸阀，焦粉仓内焦粉在上部带压气体压力下完成排焦；

4)关闭带压进气口，关闭卸料闸阀，打开第一闸阀。

8.根据权利要求7所述的延迟焦化塔顶油气在线除焦方法，其特征还在于，所述旋流分离器内部设置换热段。

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