CN1189539C - 催化反应油气热能的回收及冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种催化热裂解工艺反应的油气热能的回收及冷却方法，其特点是设置油气冷却器用于直接冷却催化热裂解工艺反应的高温油气，油气冷却器放置在反应沉降器顶，冷却器内设置有多层盘形和伞形挡板或人字形挡板，液体冷却介质在油气冷却器中与高温反应油气逆流直接接触，冷却后的油气从顶部去分馏塔下部，冷却介质是减压渣油，或是柴油，或是取热后的循环油浆，或是它们的共同使用，本发明用于催化热裂解工艺可回收580～670℃的高温位热能，提高换热效率，并防止油浆和油气系统结焦。
Description
技术领域
本发明属于催化反应油气的热能回收及冷却方法，更具体地说，是用于催化热裂解及相似工艺反应油气的热能回收及快速冷却方法。
背景技术
常规重油催化裂化工艺的反应油气不需冷却，直接进入分馏塔，靠分馏塔的油浆循环来取走油气的热量，反应油气系统没有热能回收及冷却措施，其油气管线和分馏塔均可采用碳钢材质。与常规重油催化裂化工艺不同，催化热裂解是以重油为原料生产乙烯和丙烯产品的工艺，其反应温度高达580～670℃，比常规催化裂化工艺高出100～150℃。如果采用常规工艺流程直接进入分馏塔将会带来以下一系列问题：(1)热壁油气管线和分馏塔下部材质等级需要升高为不锈钢材料；(2)高温油气的缩合导致油气管线和分馏塔下部系统的结焦，妨碍装置的长周期运转；(3)高温油气的热能回收效率低。以石脑油和其它轻质烃为原料生产乙烯和蒸汽裂解工艺，虽然在高温油气方面采用锅炉产气方案来对油气降温，但投资高，流程复杂，控制难度大，必须间断操作，同时产生的中高压蒸汽与炼油厂的公用工程系统难以匹配。
近年来，有一些专利介绍了有关催化热裂解的工艺方法，如名为“催化热裂解制取乙烯和丙烯的方法”的专利CN1218786A，名为“石油烃的催化热裂解的方法”的专利CN1083092A和名为“多种进料烃类直接转化制烯烃方法”的专利ZL97119048.8，均为各种石油馏分、烃类转化制取烯烃的工艺，包括详细叙述了各自采用的催化剂，反应条件和主要的反应再生流程等，但均没有提出本发明方法将要详细叙述的解决上述问题的具体技术方案。同时，相关专利还有名为“应用骤冷的催化裂解”的专利CN1055380A和名为“急冷器”的专利CN1254362A，前者属于常规催化裂化反应急冷减少热裂解增加目的产物的工艺，后者属于蒸汽裂解油气通过管壳式间壁换热发生蒸汽而达到降温目的的设备专利，同样均没有提出下面本发明方法将要详细叙述的解决上述问题的具体技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决上述问题的催化热裂解及相似工艺反应油气的热能回收及快速冷却方法，包括具体的工艺流程、冷却介质的选择和油气冷却器的结构特征等，使之可回收高温位热能，提高换热效率，防止油浆和油气系统结焦，降低分馏塔等设备材质的耐温要求。
本发明方法的具体技术方案是：设置油气冷却器，用于直接冷却催化热裂解工艺反应的高温油气；油气冷却器放置在反应沉降器顶；冷却器内设置有多层盘形和多层伞形挡板，挡板上开孔，并设置液体分配环，液体分配环位于盘形挡板之上和伞形挡板之下；液体冷却介质在油气冷却器中与高温反应油气逆流直接接触，冷却后的油气从顶部去分馏塔的下部；液体冷却介质是减压渣油或是柴油，或是取热后的循环油浆，或是上述介质的共同使用；油气冷却器底部液位通过安装在靠近分馏塔的调节阀控制，底部液体自流进入分馏塔底油浆循环换热系统。
下面结合附图详细描述本发明方法的特点。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程和油气冷却器结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，在催化热裂解装置的反应沉降器的顶部设置油气冷却器1，用于直接冷却来自反应沉降器的高温反应油气，在沉降器内加防焦蒸汽。油气冷却器1内设有2～10层盘形挡板3和2～10层伞形挡板4，挡板上开孔，并设置液体分配环2，液体分配环2位于盘形挡板3之上和伞形挡板4之下。冷却元件也可以是其它型式。油气冷却器1的壳体材质为普通碳钢，器内敷设隔热耐磨衬里。冷却介质可以是减压渣油，或常压渣油，或柴油，或冷却后的循环油浆，或外来油浆，这些介质可以单独使用，也可混合使用。具体的工艺流程如图1所示，来自反应沉降器的反应油气从油气冷却器1的底部进入，同时在油气冷却器的不同位置，从液体分配环2将上述冷却介质分层注入，也可以单层注入，与自下而上的高温油气逆流接触，同时起到换热和洗涤催化剂并稀释油浆中固体含量的作用，冷却后的油气穿过格栅5，从顶部经大油气管线6去分馏塔的下部；油气冷却器的底部液体的液位通过安装在靠近分馏塔的液位调节阀7控制，底部液体自流进入分馏塔底油浆循环换热系统，底部液体在油气冷却器底部的停留时间应小于5分钟，当冷却介质为减压渣油时，塔底油浆循环系统分出一股作为装置进料，进入提升管反应器。通过油气冷却器和上述工艺过程，将反应油气冷却后的温度控制为250～550℃，底部液体的温度控制为250～450℃。
由于采用以上描述的油气冷却器、冷却介质和工艺流程，本发明具有以下优点：(1)可回收反应油气的高温位580～670℃热能以直接加热装置的减压渣油进料，提高热能回收的效率；热减压渣油与油浆混合可以起到稀释作用，防止油浆系统结焦，而且还可以洗涤反应油气中夹带的催化剂。(2)可防止油气系统高温结焦，控制冷后油气温度，使易结焦的重质烃组分进入液相，在过冷条件下终止热裂解和缩合。(3)可降低分馏塔等设备材质的耐温要求。
下面通过实施例进一步描述本发明的特点。
实施例
将本技术方案用于5.5万吨/年的催化热裂解工业试验装置，试验运行了2个半月，在运行过程中冷却器压差为13～16KPa，最高不超过16.5KPa，反应温度为580～640℃，经油气冷却器冷却后的油气温度如表1所示。
表1油气冷却器试验数据
| 项目 | 第一组 | 第二组 | 第三组 | 第四组 |
| 提升管出口温度，℃ | 644 | 610 | 611 | 602 |
| 沉降器稀相温度，℃ | 618 | 578 | 582 | 580 |
| 冷却器上部温度，℃ | 245 | 237 | 230 | 228 |
| 冷却器中部温度，℃ | 251 | 233 | 231 | 266 |
| 冷却器下部温度，℃ | 295 | 302 | 296 | 321 |
| 冷却器出口油气温度，℃ | 276 | 277 | 274 | 313 |
| 冷却器差压，kPa | 14.3 | 15.5 | 16.5 | 11.9 |
| 分馏塔底温度，℃ | 315 | 320 | 319 | 316 |
(注：冷却器底部液相温度为380～430℃。)
由表1可以看出冷却器内反应油气温度不超过325℃，分馏塔底的液相温度也不大于325℃，冷却效果是良好的。
在试验装置停工后，对试验设备进行了检查，在反应沉降器顶部，油气冷却器底部，大油气管线及分馏塔底均没有发现结焦现象。在运行过程中，油气冷却器压差稳定，底部液位控制平稳。
试验还表明，本发明与催化热裂解工艺相结合，对降低装置能耗和设备投资，稳定装置运转是十分有益的，能为催化热裂解工艺的工业化应用提供有力的技术支持。
Claims (6)
1、一种催化热裂解工艺反应油气热能的回收及冷却方法，其特征在于设置油气冷却器，用于直接冷却催化热裂解工艺反应的高温油气；油气冷却器放置在反应沉降器顶，在沉降器内加防焦蒸汽；油气冷却器内设置有多层盘形和多层伞形挡板，挡板上开孔，并设置液体分配环，液体分配环位于盘形挡板之上和伞形挡板之下，从液体分配环将液体冷却介质注入；液体冷却介质在油气冷却器中与自下而上的高温反应油气逆流直接接触，冷却后的油气从顶部去分馏塔的下部；液体冷却介质是减压渣油，或常压渣油，或柴油，或取热后的循环油浆，或外来油浆，或上述介质的共同使用；油气冷却器底部液位通过安装在靠近分馏塔的调节阀控制，底部液体自流进入分馏塔底油浆循环换热系统。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于将反应油气冷却后的温度控制为250～550℃，底部液体的温度控制为250～450℃，且底部液体在油气冷却器内停留时间应小于5分钟。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的液体冷却介质采用分层或单层注入的方法。
4、如权利要求3所述的方法，当冷却介质为减压渣油时，塔底油浆循环系统分出一股作为装置热进料进入提升管反应器。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的油气冷却器设置有2～10层盘形和2～10层伞形挡板。
6、如权利要求1或5所述的方法，其特征在于所述的油气冷却器其壳体材质为普通碳钢，器内敷设隔热耐磨衬里。
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