CN113318547A - 一种对延迟焦化急冷油气脱除焦粉的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对延迟焦化急冷油气脱除焦粉的方法与装置，该方法对反应油气进行降温换热、洗涤沉焦、气液分离、脱液脱焦等工艺处理，将油气中大部分焦粉洗涤至循环油，从而减少进入分馏塔反应油气的焦粉含量。循环油经过滤器除去携带的焦粉后，一部分回到洗涤循环油分布器继续洗涤油气，另一部分流入分馏塔重新进入循环。本发明由除焦罐、过滤器、流量计、液位计、温度计和自动调节阀，其中除焦罐由油气进口、油气出口、换热蜡油分布器、洗涤循环油分布器、内筒、隔板、旋流器、折流板除雾器、罐体、循环油出口组成。本发明可有效减少随油气进入分馏塔的焦粉量，进而改善延迟焦化装置的产品质量，延长延迟焦化装置及下游装置的运行周期。
Description
技术领域
本发明涉及石油炼制领域中的延迟焦化技术，具体为一种对延迟焦化急冷油气脱除焦粉的方法与装置，更具体来说，利用该装置对塔顶油气进行降温换热、洗涤沉焦、气液分离、脱液脱焦等工艺处理，将塔顶油气中大部分焦粉洗涤至循环油，从而减少进入分馏塔的焦粉含量。
背景技术
延迟焦化工艺为石油渣油等原料经管式加热炉加热到焦化反应所需要的温度后，使之迅速离开加热炉管，在焦炭塔内进行裂解和缩合反应，生成的油气由焦炭塔顶逸出，生成的焦炭则留在塔内。由于这一过程中的焦化反应不是在加热炉中，而是被推迟到焦炭塔中进行，因此称为延迟焦化。该技术投资少、转化率高，是渣油重油加工的重要手段。
焦炭塔逸出的油气进入分馏塔，在分馏塔中分馏出各类产品。然而分馏塔分离出的焦化汽油、柴油、蜡油及含硫污水中不可避免会携带一定量的焦粉，对延迟焦化装置和下游装置及产品均具有一定的危害。这是因为焦炭塔前往分馏塔的油气会携带大量焦粉，并在分馏过程中进入下流产品。在生产过程中优化操作条件是最基本的缓解焦粉携带的方法，如适当提高分馏塔底和加热炉出口温度，采用高循环比操作等。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及含硫污水焦粉携带的问题，还需进一步通过技术改造脱除焦化油品及含硫污水中携带的焦粉，以减小对延迟焦化装置和下游装置及产品的影响。
中国发明专利(CN111117684A)公开了一种塔顶油气在线脱除焦粉的装置及方法，包括旋流分离器和焦粉排料系统，旋流分离器包括分离器罐体和多个旋流单管，其中多个旋流单管通过支撑板连接安装在分离器罐体内部；焦粉排料系统包括焦粉仓和压力平衡管，其中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，压力平衡管连接焦粉仓的上部，从而将焦粉仓与油气管线连接，焦粉仓底部连接卸料闸阀；此外，焦粉仓上部还设置有带压进气口。此装置虽然可以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，但是由于仅依靠旋流除焦，除焦效果一般。
中国发明专利(CN104046386B)公开了一种延迟焦化的工艺方法，包括：来自焦炭塔顶的高温油气以切线方式进入旋风分离器，在旋风分离器的顶部注入洗涤油；旋风分离器顶油气去分馏塔分离焦化产品，旋风分离器底油通过重力或旋流沉降分成含焦粉较多的物流和含焦粉较少的物流，所述含焦粉较多的物流与加热炉出口的物流混合后进入焦炭塔反应，所述含焦粉较少的物流或者所述含焦粉较少的物流与焦化馏分油组成的混合油作为旋风分离器的洗涤油。采用本发明的方法和装置，能提高焦化产品质量、降低焦粉对焦化及下游工艺的影响，但是由于塔顶的高温油气和洗涤油一同进入旋风分离器，洗涤效果不佳，且缺乏缓冲空间，对处理速度要求高，大量雾化油滴与高温油气接触后，因吸热气化而起不到除焦效果。
因此，有必要设计一种对延迟焦化急冷油气脱除焦粉的方法与装置，同时采用洗涤除焦、重力沉焦、旋风除焦等工艺，并充分发挥洗涤沉焦的效果，同时为旋风除焦提供缓冲空间。
发明内容
本发明提供了一种对延迟焦化急冷油气脱除焦粉的方法与装置，此方法可有效减少随油气进入分馏塔的焦粉量，进而改善延迟焦化装置产品质量，延长延迟焦化装置及下游装置的运行周期。
本发明的目的之一是提供一种对延迟焦化急冷油气脱除焦粉的方法：
通过对塔顶油气1进行降温换热、洗涤沉焦、气液分离、脱液脱焦等工艺处理，将焦炭塔塔顶油气1中大部分焦粉洗涤至循环油4，从而减少进入分馏塔油气的焦粉含量。具体包括以下步骤：
(a)焦炭塔塔顶油气1从油气进口A进入除焦罐K的内筒E，与换热蜡油分布器C喷出的雾化油气换热蜡油3接触换热。换热过程中，雾化蜡油吸热气化，油气放热冷却，油气中重油组分冷凝。油气换热蜡油3为分馏塔馏出的蜡油分流，油气换热蜡油3进料流量由温度计P根据前往分馏塔的除焦后油气3的温度通过自动调节阀Q1调整；
(b)将步骤(a)中换热后的油气与洗涤循环油分布器D喷出的雾化洗涤循环油对冲洗涤。洗涤过程中，油气携带的泡沫焦被击破，焦粉被充分洗涤至循环油4中。洗涤循环油5为经过滤器L除焦后的循环油4分流，洗涤循环油5进料流量由流量计M根据自身流量通过自动调节阀Q2调整；
(c)将步骤(b)中洗涤后的油气通过折流板除雾器H初步脱除油气中的液相和固相，油气中液相和固相组成的雾沫在波形板表面上积聚成液滴，并最终在重力的作用下被分离至循环油4；
(d)将步骤(c)中初步气液分离后的油气从旋流器G侧边口进入旋流器G，进一步脱除油气中的液相和固相，除焦后油气上升从旋流器G上出口经罐体I上部的油气出口B流往分馏塔，含焦粉的循环油4下沉从旋流器G下出口充分沉降到罐体I底部，从循环油出口J流出，经过滤器L去除焦粉后，一部分流往洗涤循环油分布器D，另一部分流往分馏塔，循环油4流量由液位计N根据罐内液位通过自动调节阀Q3调整。
在一个优选地实施方式中，该方法还包括以下步骤：在步骤(a)中，油气进口A的塔顶油气1的气速为0.12-0.19m/s，换热蜡油分布器C喷出的雾化液滴直径为0.4-1mm，换热循环油3流量为塔顶油气1流量的0.6-0.9。
在另一个优选地实施方式中，在步骤(b)中，洗涤循环油分布器D喷出的雾化液滴直径为0.6-1.2mm，洗涤循环油5流量为塔顶油气1流量的1.1-1.5。
在另一个优选地实施方式中，在步骤(d)中，除焦罐K中蜡油液位高度不高于罐体I底部到内筒E底部高度的90％，且不低于罐体I底部到旋流器G底部高度的110％，除焦后油气2的温度为370℃-400℃。
本发明的目的之二是提供一种对油气换热洗涤的装置：
换热蜡油分布器C，用于雾化油气换热蜡油3，并与油气接触换热。换热过程中，蜡油吸热气化，油气进一步放热冷却，油气中重油组分冷凝；
洗涤循环油分布器D，用于雾化洗涤循环油5，并与接触换热后的油气对冲洗涤。洗涤过程中，油气携带的泡沫焦被击破，焦粉被充分洗涤至循环油4中；
折流板除雾器H，用于初步分离气相和液相。由于气体的惯性撞击作用，油气中液相和固相组成的雾沫在波形板表面上积聚成液滴，并最终在重力的作用下被分离至循环油4中；
旋流器G，用于进一步分离气相和液相。由于各相所受离心力不同，油气上升从旋流器G上出口通过罐体I上部的油气出口B流往分馏塔，含焦粉的循环油4下沉从旋流器G下出口充分沉降到罐体I底部；
内筒E，用于将油气导向罐体I下部，使油气依次经过换热蜡油分布器C、洗涤循环油分布器D。
所述的油气进口A设置在罐体I顶部，换热蜡油分布器C和洗涤循环油分布器D位于内筒E内部，折流板除雾器H下底面与内筒E底部相连，罐体I为立式压力容器，隔板F设置在罐体I柱段顶部，旋流器G阵列安装在隔板F上，旋流器G下出口伸入罐体I下部的循环油4内，旋流器G上出口穿过隔板F通向罐体I上部，旋流器G侧边进口位于隔板F下侧，油气出口B设置在隔板F上侧，循环油出口J设置在罐体I底部。
在一个优选地实施方式中，所述换热蜡油分布器C和所述洗涤循环油分布器D为喷嘴式分布器，换热蜡油分布器C距离油气进口A的距离为罐体I长度的0.2-0.23，洗涤循环油分布器D距离换热蜡油分布器C的距离为罐体I长度的0.12-0.16，距离内筒E底部的距离为罐体I长度的0.14-0.2。
在另一个优选地实施方式中，所述折流板除雾器H由屋脊式折流板组成，板片间距为30～40mm，脊高为45-60mm，折流板除雾器H厚度为罐体I长度的0.07-0.13。
在另一个优选地实施方式中，所述旋流器G分2-3圈均匀阵列安装，旋流器G下出口距离循环油出口J的高度为罐体I长度的0.2-0.23。
在另一个优选地实施方式中，所述罐体I与所述内筒E的直径比为2.3-2.8，长度比为1.5-2。
有效益处：
本发明的方法和装置的主要优点在于：
(1)本发明的换热、洗涤、折流除雾和离心分离等过程实现了油气与蜡油的混合传质，促进了油气中焦粉和重油组分向蜡油中富集。同时，换热蜡油分布器与洗涤循环油分布器的喷出方向与油气流动方向相反，产生的逆混合作用有效降低了油气的气速，强化了混合传质，有益于对油气充分的换热和洗涤；油气通过折流板除雾器初步除去油气中携带的液相和固相，又经旋流器进一步离心分离，油气充分脱液脱焦，经旋流器上出口从罐体上部的油气出口流往分馏塔，较只采用离心分离装置的情况明显降低了二次夹带。
(2)本发明的一种对油气换热洗涤的装置放在焦化塔之后、分馏塔之前来对塔顶油气深度除焦，结构紧凑，占地面积小。此外，携带焦粉的蜡油经过滤器除焦后循环利用，从而达到较好的经济效益。
(3)本发明的方法和装置适用于对延迟焦化急冷油气脱除焦粉，也适用于气体中有害物质去除等装置，适合在石油化工行业中大力推广。
附图说明
附图是用以提供对本发明的进一步理解的，它只是构成本说明书的一部分以进一步解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是根据本发明的一个优选实施方式的除焦罐内件截面示意图。
图2是根据本发明的一个优选实施方式的旋流器和分布器喷头的分布示意图。
图3是根据本发明的一个优选实施方式的对延迟焦化急冷油气脱除焦粉的方法与装置工艺流程示意图。
其中，附图标记字母分别代表以下设备和内件：
A：油气进口
B：油气出口
C：换热蜡油分布器
D：洗涤循环油分布器
E：内筒
F：隔板
G：旋流器
H：折流板除雾器
I：罐体
J：循环油出口
K：除焦罐
L：过滤器
M：流量计
N：液位计
P：温度计
Q1、Q2和Q3：自动调节阀
附图标记的数字分别代表以下物流：
1：塔顶油气
2：除焦后油气
3：油气换热蜡油
4：循环油
5：洗涤循环油
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现，通过接触换热、对冲洗涤、折流除雾和离心分离等工艺，能有效克服现有除焦工艺中除焦效果差、二次夹带等缺点；同时整个换热洗涤装置放在焦化塔之后、分馏塔之前来对塔顶油气深度除焦，设备结构紧凑，占地面积小，降低了改造成本。此外，携带焦粉的蜡油经过滤器除焦后循环利用，从而达到较好的经济效益。基于以上的构思和发现，本发明得以完成。
图片1是根据本发明的一个优选实施方式的除焦罐内件截面示意图。换热蜡油分布器C，用于雾化油气换热蜡油3，并与油气接触换热。换热过程中，蜡油吸热气化，油气进一步放热冷却，油气中重油组分冷凝；洗涤循环油分布器D，用于雾化洗涤循环油5，并与接触换热后的油气对冲洗涤。洗涤过程中，油气携带的泡沫焦被击破，焦粉被充分洗涤至循环油4中；折流板除雾器H，用于初步分离气相和液相。由于气体的惯性撞击作用，油气中液相和固相组成的雾沫在波形板表面上积聚成液滴，并最终在重力的作用下被分离至循环油4中；旋流器G，用于进一步分离气相和液相。由于各相所受离心力不同，油气上升从旋流器G上出口通过罐体I上部的油气出口B流往分馏塔，含焦粉的循环油4下沉从旋流器G下出口充分沉降到罐体I底部；内筒E，用于将油气导向罐体I下部，使油气依次经过换热蜡油分布器C、洗涤循环油分布器D。所述的油气进口A设置在罐体I顶部，换热蜡油分布器C和洗涤循环油分布器D位于内筒E内部，折流板除雾器H下底面与内筒E底部相连，罐体I为立式压力容器，隔板F设置在罐体I柱段顶部，旋流器G阵列安装在隔板F上，旋流器G下出口伸入罐体I下部的循环油4内，旋流器G上出口穿过隔板F通向罐体I上部，旋流器G侧边进口位于隔板F下侧，油气出口B设置在隔板F上侧，循环油出口J设置在罐体I底部。
图2是根据本发明的一个优选实施方式的的旋流器G和分布器喷头的分布示意图。图示中旋流器G为24个，以两圈均匀阵列分布在隔板上，分布器喷头为4个，均匀分布在内筒内。
图3是根据本发明的一个优选实施方式的对油气换热洗涤的方法与装置工艺流程示意图。焦炭塔塔顶油气1从油气进口A进入除焦罐K的内筒E，与换热蜡油分布器C喷出的雾化油气换热蜡油3接触换热。换热过程中，雾化蜡油吸热气化，油气放热冷却，油气中重油组分冷凝。油气换热蜡油3为分馏塔馏出的蜡油分流，油气换热蜡油3进料流量由温度计P根据前往分馏塔的除焦后油气3的温度通过自动调节阀Q1调整；换热后的油气与洗涤循环油分布器D喷出的雾化洗涤循环油对冲洗涤。洗涤过程中，油气携带的泡沫焦被击破，焦粉被充分洗涤至循环油4中。洗涤循环油5为经过滤器L除焦后的循环油4分流，洗涤循环油5进料流量由流量计M根据自身流量通过自动调节阀Q2调整；洗涤后的油气通过折流板除雾器H初步脱除油气中的液相和固相，油气中液相和固相组成的雾沫在波形板表面上积聚成液滴，并最终在重力的作用下被分离至循环油4；初步气液分离后的油气从旋流器G侧边口进入旋流器G，进一步脱除油气中的液相和固相，除焦后油气上升从旋流器G上出口经罐体I上部的油气出口B流往分馏塔，含焦粉的循环油4下沉从旋流器G下出口充分沉降到罐体I底部，从循环油出口J流出，经过滤器L去除焦粉后，一部分流往洗涤循环油分布器D，另一部分流往分馏塔，循环油4流量由液位计N根据罐内液位通过自动调节阀Q3调整。
某炼油厂延迟焦化装置，油气携带较多的焦粉进入分馏塔，导致分馏塔换热板大量结焦，换热器结垢堵塞，下游汽油加氢等装置床层压降较高，产品品质较低。该炼厂采用本发明所述的一种对延迟焦化急冷油气脱除焦粉的方法与装置后，随油气进入分馏塔的焦粉明显减少，油气中的大部分焦粉在进入分馏塔前被除去，蜡油、柴油、汽油等产品中的焦粉含量明显降低，下游产品加氢装置平稳运行。
Claims (9)
1.一种对延迟焦化急冷油气脱除焦粉的方法，该方法包括以下步骤：
(a)焦炭塔塔顶油气从油气进口进入除焦罐的内筒，与换热蜡油分布器喷出的雾化油气换热蜡油接触换热；换热过程中，雾化蜡油吸热气化，油气放热冷却，油气中重油组分冷凝；
(b)将步骤(a)中换热后的油气与洗涤循环油分布器喷出的雾化洗涤循环油对冲洗涤；洗涤过程中，油气携带的泡沫焦被击破，焦粉被充分洗涤至循环油中；
(c)将步骤(b)中洗涤后的油气通过折流板除雾器初步脱除油气中的液相和固相，油气中液相和固相组成的雾沫在波形板表面上积聚成液滴，并最终在重力的作用下被分离至循环油；
(d)将步骤(c)中初步气液分离后的油气从旋流器侧边口进入旋流器，进一步脱除油气中的液相和固相，除焦后油气上升从旋流器上出口经罐体上部的油气出口流往分馏塔，含焦粉的循环油下沉从旋流器下出口充分沉降到罐体底部，从循环油出口流出，经过滤器去除焦粉后，一部分流往洗涤循环油分布器，另一部分流往分馏塔。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，油气进口的塔顶油气的气速为0.12-0.19m/s，换热蜡油分布器喷出的雾化液滴直径为0.4-1mm，换热循环油流量为塔顶油气流量的0.6-0.9。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，洗涤循环油分布器喷出的雾化液滴直径为0.6-1.2mm，洗涤循环油流量为塔顶油气流量的1.1-1.5。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(d)中，除焦罐中蜡油液位高度不高于罐体底部到内筒底部高度的90％，且不低于罐体底部到旋流器底部高度的110％，除焦后油气的温度为370℃-400℃。
5.一种对延迟焦化急冷油气脱除焦粉的装置，该装置包括：
换热蜡油分布器，用于雾化油气换热蜡油，并与油气接触换热。换热过程中，蜡油吸热气化，油气进一步放热冷却，油气中重油组分冷凝；
洗涤循环油分布器，用于雾化洗涤循环油，并与接触换热后的油气对冲洗涤；洗涤过程中，油气携带的泡沫焦被击破，焦粉被充分洗涤至循环油中；
折流板除雾器，用于初步分离气相和液相。由于气体的惯性撞击作用，油气中液相和固相组成的雾沫在波形板表面上积聚成液滴，并最终在重力的作用下被分离至循环油中；
旋流器，用于进一步分离气相和液相。由于各相所受离心力不同，油气上升从旋流器上出口通过罐体上部的油气出口流往分馏塔，含焦粉的循环油下沉从旋流器下出口充分沉降到罐体底部；
内筒，用于将油气导向罐体下部，使油气依次经过换热蜡油分布器、洗涤循环油分布器；
所述的油气进口设置在罐体顶部，换热蜡油分布器和洗涤循环油分布器位于内筒内部，折流板除雾器下底面与内筒底部相连，罐体为立式压力容器，隔板设置在罐体柱段顶部，旋流器阵列安装在隔板上，旋流器下出口伸入罐体下部的循环油内，旋流器上出口穿过隔板通向罐体上部，旋流器侧边进口位于隔板下侧，油气出口设置在隔板上侧，循环油出口设置在罐体底部。
6.如权利要求5中所述的装置，其特征在于，所述换热蜡油分布器和所述洗涤循环油分布器为喷嘴式分布器，换热蜡油分布器距离油气进口的距离为罐体长度的0.2-0.23；洗涤循环油分布器距离换热蜡油分布器的距离为罐体长度的0.12-0.16，距离内筒底部的距离为罐体长度的0.14-0.2。
7.如权利要求5中所述的装置，其特征在于，所述折流板除雾器由屋脊式折流板组成，板片间距为30～40mm，脊高为45-60mm，除雾器厚度为罐体长度的0.07-0.13。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述旋流器分2-3圈均匀阵列安装，旋流器下出口距离循环油出口的高度为罐体长度的0.2-0.23。
9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述罐体与所述内筒的直径比为2.3-2.8，长度比为1.5-2。
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