CN115305108A - 一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了石油化工技术领域中的一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，包括再生器，主风分布管，主风管线，其特征在于：还包括内外补热电加热器，所述内补热电加热器设置于再生器床层，所述外补热电加热器通过将电加热器设置于电加热器壳体内，所述电加热器壳体设置于再生器外；所述电加热器壳体包括壳体入口管、壳体出口管和流化环；通过壳体入口管将电加热器壳体的上部与再生器连接，壳体出口管连接电加热器壳体的下部与再生器；流化环设置在电加热器壳体的下部。采用本发明后，再生器烟气后续处理设施(烟气脱硝单元、烟气脱硫单元)规模可大幅缩小，甚至可以不设。为装置改造提供了一种供选择的方案,采用本发明；改造内容少，改造费用低。

Description

一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备
技术领域
本发明属于石油炼制技术领域，具体涉及一种流化床轻烃加工装置的再生器补热设备。
技术背景
近年来流化床轻烃加工装置发展迅速，逐渐成为丙烯、乙烯等化工原料重要的生产工艺。流化床轻烃加工装置主要包括流化床轻烃催化裂解装置、丙烷脱氢装置。
流化床轻烃催化裂解装置根据原料不同，可分为C3～C4裂解、石脑油裂解、重整抽余油裂解、柴油裂解或者混合轻烃裂解。与传统的催化裂化装置(FCC)相比，轻烃催化裂解装置主要特点如下：加工原料为轻质原料，主要包括低碳烷烃、烯烃或者轻质油，加工原料含S、N等污染物少；反应生焦量少，一般生焦率小于4w％；轻烃催化裂解装置反应所需热量大，剂油比一般大于20。由于生焦率低，反应需热量大，再生器往往不能实现热平衡。FCC装置的再生器热量过剩，需要设取热器将过剩热量取出；而轻烃催化裂解装置再生器热量欠缺，需要设置补热设备补充欠缺的热量。
中国专利CN106753511B提供了一种向轻烃和轻质油催化裂解装置再生器补热的补热器，在再生器旁设置补热器，补热器内设置燃料分布器与预燃烧介质分布器。从再生器引催化剂进入补热器，补热器内注入燃料油，燃料油在贫氧与低温条件下转为焦炭附着在催化剂上，催化剂携带焦炭返回再生器进燃烧，满足再生器热平衡要求。
美国KBR公司的SuperFlexTM工艺、ACO工艺、K-COT工艺均为流化床轻烃裂解工艺，都采用了正流式两器结构。三种工艺依靠反应的生焦量均不能以满足热平衡要求，再生器需要外补热量。而其解决方案是通过燃料油喷枪向再生器催化剂井以及密相床喷入燃料油。
同样的，流化床丙烷脱氢装置，脱氢反应生成的焦炭较少，送至再生器燃烧产生的热量不足以维持装置热平衡，目前主要的解决方案也是向再生器注入燃料油以补充热量。
上述专利以及现有再生器补热的解决方案，都是补引燃料油，将燃料油直接或者间接注入再生器，利用燃料油燃烧放热满足热平衡要求。外补燃料油一般选用柴油、蜡油、回炼油等，利用燃料油补燃有以下缺点：
1.装置处理原料低S、低N，由于生焦量少，转移至焦炭的S、N更少，焦炭燃烧后的再生烟气中SOx、NOx含量很少，后续可不设烟气脱硫、烟气脱硝设施。而外补燃料油为劣质油，S、N含量高，补燃后再生烟气需配套设置脱硫、脱硝设施，投资、操作成本增加。
2.外补燃料油燃烧的温度不易控制，存在局部温度过高的问题；燃料油燃烧生成H2O，催化剂水热失活的风险增高。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种流化床轻烃加工装置的内外补热设备，以解决现有技术中再生器补热技术的弊端。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，包括再生器，主风分布管，主风管线，其特征在于：还包括内外补热电加热器，所述内补热电加热器通过将电加热器设置于再生器床层或主风管线，所述外补热电加热器通过在再生器外设置电加热器壳体，电加热器壳体内设置电加热器；所述电加热器壳体包括壳体入口管、壳体出口管和流化环；通过壳体入口管将电加热器壳体的上部与再生器连接，壳体出口管连接电加热器壳体的下部与再生器；流化环设置在电加热器壳体的下部。
本发明一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，其进一步特征在于：所述电加热器包括高温电热丝、耐磨套管、耐磨套管支撑件、防爆电缆和电源；高温电热丝安装在耐磨套管内；防爆电缆在耐磨套管的一端与高温电热丝连接，防爆电缆另一端连接电源，电源为高温电热丝供电。
本发明一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，其进一步特征在于：所述的电加热器至少包含一根高温电热丝与耐磨套管。最多设置100根。
本发明一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，其进一步特征在于：所述耐磨套管，外衬耐磨衬里，可经受流化催化剂的冲蚀。耐磨套管可以为光管结构，可以为T型翅片管结构，可以为肋片管结构，可以为光管表面布置传热钉结构，优选为肋片管结构，强化传热。
本发明一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，其进一步特征在于：所述电加热器耐磨套管竖直布置于电加热器壳体内部，电加热器壳体横截面孔隙率为0.4～0.9。
本发明一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，其进一步特征在于：所述电加热器壳体还包括壳体平衡线、缓冲凸台和滑阀；所述壳体平衡线从壳体入口管入口位置以上的壳体上引出连接至再生器，电加热器壳体内的流化气体可通过壳体平衡线送至再生器；缓冲凸台设置在壳体入口管与电加热器壳体接口位置，避免催化剂直接冲击电热丝的耐磨套管；滑阀安装在壳体出口管上，用以调节催化剂流量。
本发明一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，其进一步特征在于：所述电加热器壳体还可以设置有催化剂分布器，壳体出口管进入再生器后，连接催化剂分布器。催化剂分布器的作用是将返回的催化剂在再生器内进行均匀分配。
本发明一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，其进一步特征在于：所述催化剂分布器的两种典型结构：第一种结构为直管结构，在直管底部或者侧面开槽口；第二种结构为“Y”型管结构，在分配管底部或者侧面开槽口。
本发明一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，其进一步特征在于：所述电加热器壳体还设置有提升竖管，所述壳体出口管通过提升竖管连接再生器。在提升竖管底部引入提升介质，催化剂沿提升竖管提升至再生器。优选的方案为，壳体出口管通过提升竖管进入再生器后，连接催化剂分布器，通过催化剂分布器的作用是将返回的催化剂在再生器内进行均匀分配。采用提升立管结构可实现从再生器某一床层引出催化剂，经外补热设备加热后，再返回同一床层。
本发明一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，其进一步特征在于：通过电加热器壳体内的电加热器与流化态催化剂接触，利用电加热器加热催化剂，向再生器补充热量，维持再生器温度为650℃～800℃，优选温度685～720℃。
本发明一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，其进一步特征在于：所述流化环的流化介质可以为压缩空气、氮气、蒸汽，优选压缩空气。
本发明一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，其进一步特征在于：所述内加热电加热器还设置在主风管线上，加热注入再生器的主风，然后经过主风分布管或主风分布板进入再生器。
本发明与现有技术相比的优点是：
1.本发明为采用流化床技术的轻烃催化裂解、丙烷脱氢等装置再生器提供一种新的可供选择补热设备以及补热方法。
2.采用本发明后，再生器烟气后续处理设施(烟气脱硝单元、烟气脱硫单元)规模可大幅缩小，甚至可以不设。
3.本发明为装置改造提供了一种供选择的方案。如果老旧装置再生器的补燃能力不足，或者由于补燃油劣质化，烟气处理系统能力不足，或者装置主风机能力不够，均可采用本发明；当再生器热量欠缺较少，可考虑只对主风进行升温，改造内容少，改造费用低。
4.本发明提供的补热器如果采用绿电资源，可大幅降低装置的碳排放指标。
5.本发明提供的外补热设备，通过调节壳体出口管上的滑阀，可更好的控制补热量，进而更好的控制再生器温度，电加热的寿命更长，维护检修更方便。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的使用范围。
附图说明
图1为本发明一种电加热器结构示意图；
图2为本发明流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备示意图；
图3为本发明另一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备示意图；
图4为本发明另一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备示意图。
其中所示附图标记为：1-电加热器，2-再生器，3-主风分布管,4-主风管线,1-1-电热丝,1-2耐磨套管；1-3肋片；1-4支撑件；1-5防爆电缆；1-6电源，5-电加热器壳体，5-1壳体入口管；
5-2壳体出口管；5-4壳体平衡管；5-5缓冲凸台；5-6催化剂分布器；5-7流化蒸汽环；5-8提升竖管；6-滑阀。
具体实施方式
下面结合附图1-4对本发明作进一步说明。
本发明提出的一种流化床轻烃加工装置再生器外补热设备与方法，将电能转化为热能，再将热能传递给再生器。电能转化为热能的设备为电加热器1，如附图1所示，电加热器1由电热丝1-1、耐磨套管1-2、肋片1-3、支撑件1-4、防爆电缆1-5、电源1-6组成，电源1-6优先选用6000V或10000V高压AV电，电源通过防爆电缆1-5连接电热丝1-1，电热丝1-1选用高温电热丝，可产生约1000℃的高温；电热丝1-1安装在耐磨套管1-2内，耐磨套管1-2一方面保温电热丝，一方面用于传递热量，肋片1-3附着于耐磨套管1-2表面，起到强化传热作用。电源1-6可同时为多组电热丝1-1供电。
如附图2所示，再生器2的催化剂床层为一段床层与二段床层，再生器外部设置电加热器壳体5，电加热器壳体5包括壳体入口管5-1、壳体出口管5-2、流化环5-7；壳体入口管5-1将电加热器壳体5的上部与再生器2一段床层连接，壳体出口管5-2将电加热器壳体5的下部与再生器2二段床层连接；流化环5-7设置在电加热器壳体的下部，。电加热器耐磨套管1-2依托支撑件1-4与其它焊接件垂直安装于电加热器壳体5内部，防爆电缆1-5位于电加热器壳体5外，壳体出口管5-2设置滑阀6。
电加热器壳体5还包括壳体平衡线5-4、缓冲凸台5-5和滑阀6；壳体平衡线5-4从壳体入口管5-1入口位置以上的壳体上引出连接至再生器2；缓冲凸台5-5设置在壳体入口管5-1与电加热器壳体5接口位置；滑阀6安装在壳体出口管上。
再生器2一段床层的冷催化剂通过壳体入口管5-1进入电加热器壳体5，能够高温电加热器加热，温度可升高至675℃～740℃，然后通过壳体出口管5-2返回再生器2二段床层，利用滑阀6控制热催化剂流量，进而更好的控制再生器温度。流化环5-7通入增压空气，维持电加热器壳体5内催化剂的流化状态，电加热器壳体5内流化气体可通过壳体平衡线5-4送至再生器。
另外，除再生器外部设置外补热设备外，可将部分的耐磨套管1-2(含电热丝1-1)安装在主风管线4中，将热量传递给主风，再通过主风将热量传给再生器的催化剂床层。该方案作为辅助补热手段：(1)主风的温度不宜高于700℃，目的是控制主风分布管3不选用过高材质(一般选用304)；电加热器1将主风温度升高20～40℃是合理的选择。
附图3在附图2基础上，在壳体出口管5-2进入再生器2后连接催化剂分布器5-6，催化剂分布器5-6两种典型结构：第一种结构为“直管”结构，在直管底部或者侧面开槽口；第二种结构为“Y”型管结构，在分配管底部或者侧面开槽口。催化剂分布器的作用是将返回的热催化剂在再生器内进行均匀分配。
附图4相对于附图3，增加了提升竖管5-8，壳体出口管5-2末端连接提升竖管5-8，提升竖管5-8连接催化剂分布器，利用提升风将热催化剂提升至再生器2。采用提升竖管5-8的作用是实现从再生器2内某一床层引出催化剂，经外补热设备加热后，再返回同一床层，更容易实现压力平衡。

Claims (10)

1.一种流化床轻烃加工装置的再生器内外补热设备，包括再生器，主风分布管，主风管线，其特征在于：还包括内外补热电加热器，所述内补热电加热器通过将电加热器设置于再生器床层或主风管线，所述外补热电加热器通过在再生器外设置电加热器壳体，电加热器壳体内设置电加热器；所述电加热器壳体包括壳体入口管、壳体出口管和流化环；通过壳体入口管将电加热器壳体的上部与再生器连接，壳体出口管连接电加热器壳体的下部与再生器；流化环设置在电加热器壳体的下部。
2.根据权利要求1所述的再生器内外补热设备，其特征在于：所述电加热器包括高温电热丝、耐磨套管、耐磨套管支撑件、防爆电缆和电源；高温电热丝安装在耐磨套管内；防爆电缆在耐磨套管的一端与高温电热丝连接，防爆电缆另一端连接电源，电源为高温电热丝供电。
3.根据权利要求2所述的再生器内外补热设备，其特征在于：所述的电加热器至少包含一根高温电热丝与耐磨套管，最多设置100根。
4.根据权利要求2所述的再生器内外补热设备，其特征在于：所述耐磨套管外衬耐磨衬里，为光管结构、T型翅片管结构、肋片管结构或光管表面布置传热钉结构。
5.根据权利要求2所述的再生器内外补热设备，其特征在于：所述电加热器耐磨套管竖直布置于电加热器壳体内部，电加热器壳体横截面孔隙率为0.4～0.9。
6.根据权利要求1所述的再生器内外补热设备，其特征在于：所述电加热器壳体还包括壳体平衡线、缓冲凸台和滑阀；所述壳体平衡线从壳体入口管入口位置以上的壳体上引出连接至再生器，电加热器壳体内的流化气体可通过壳体平衡线送至再生器；缓冲凸台设置在壳体入口管与电加热器壳体接口位置，避免催化剂直接冲击电热丝的耐磨套管；滑阀安装在壳体出口管上，用以调节催化剂流量。
7.根据权利要求1所述的再生器内外补热设备，其特征在于：所述电加热器壳体还设置有催化剂分布器，壳体出口管进入再生器后，连接催化剂分布器。催化剂分布器的作用是将返回的催化剂在再生器内进行均匀分配。
8.根据权利要求1所述的再生器内外补热设备，其特征在于：所述催化剂分布器为直管结构时，在直管底部或者侧面开槽口；所述催化剂分布器为“Y”型管结构时，在分配管底部或者侧面开槽口。
9.根据权利要求6或7所述的再生器内外补热设备，其特征在于：所述电加热器壳体还设置有提升竖管，所述壳体出口管通过提升竖管连接再生器；在提升竖管底部引入提升介质，催化剂沿提升竖管提升至再生器。
10.根据权利要求1所述的再生器内外补热设备，其特征在于：通过电加热器壳体内的电加热器与流化态催化剂接触，利用电加热器加热催化剂，向再生器补充热量，维持再生器温度为650℃～800℃。
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