CN203653494U - 一种催化裂化汽提器 - Google Patents

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CN203653494U CN201320848483.1U CN201320848483U CN203653494U CN 203653494 U CN203653494 U CN 203653494U CN 201320848483 U CN201320848483 U CN 201320848483U CN 203653494 U CN203653494 U CN 203653494U
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李国智
马艳梅
张振千
王松江
田耕
夏金法
雷世远
张军
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Abstract

本实用新型公开了一种催化裂化汽提器。以解决现有催化裂化汽提设备所存在的汽提效率不高、催化剂流化时易出现大气泡和汽提装置空间利用率低的问题。该催化裂化汽提器包括垂直设置的汽提器筒体,汽提器筒体内设置汽提挡板和汽提蒸汽分布器,汽提挡板设置4~10层,分内环汽提挡板和外环汽提挡板,内环汽提挡板和外环汽提挡板交替安装,每层内环汽提挡板和每层外环汽提挡板上均有孔,孔上设有喷嘴,所述喷嘴分为两种结构,一种是内径为 的第II喷嘴,另一种是内径的第I喷嘴,两种喷嘴沿每层汽提挡板径向交替排列,每层汽提挡板上设置2~6圈喷嘴。

Description

一种催化裂化汽提器
技术领域
本实用新型属于石油化工流化催化裂化反应领域,特别涉及一种催化裂化汽提器。
背景技术
在流化催化裂化(FCC)沉降器汽提段(或称汽提器)内,由于催化剂是多孔性物质,催化剂颗粒之间和颗粒的微孔内部都充满着油气,这部分油气约占产品总量的2%~4%,若不除去相当于增加了2%~4%的焦炭,减少了轻质油收率;研究结果表明,如果从催化剂上汽提出全部可汽提的油气,焦炭量将减少20%~40%;由于汽提不完全而使焦炭产率升高,增加了再生器的烧焦负荷,特别是对于重油催化裂化,再生器的烧焦能力可能成为限制装置处理能力的控制因素。汽提蒸汽和催化剂之间的接触状况直接影响汽提的效率,而汽提蒸汽与催化剂之间的接触主要取决于汽提器的结构形式。自二十世纪九十年代以来,在新设计的催化裂化装置中,汽提器的高度有增加的趋势,其目的是为了延长汽固接触时间,改善汽提效果。
目前国内外使用的汽提器主要有两种结构形式,盘环形挡板和格栅填料式两种。国外汽提器的专利主要集中于UOP、Exxonmobil两家公司,UOP汽提器的特点是在内外环挡板的裙板上开有许多小孔或短管,用以加强汽固交换。例如美国专利USP6248298公开了一种内外环挡板,在挡板上开孔的汽提器,美国专利USP6224833提供了一种带网眼的板状格栅和一种波纹板填料。美国专利USP5531884采用了内外挡板沿筒体的轴线方向交替分布,分别固定在内提升管和筒体上,挡板上设有多个下料管,向下流动的催化剂一部分从空中通过,另一部分从内环挡板间隙通过。这几种内构件同样都可以减小汽提段内的气泡平均直径,在一定程度上提高流化床内气固传质效率。Exxonmobil的汽提器挡板形式与UOP基本雷同,但内外环挡板上的微观结构有所不同。美国专利USP5910240在内外环挡板上附加了许多三角形旋转板(叶片),对向下流动的催化剂有旋转导流作用,用以改善汽固接触。但它们共同的缺点是:汽提器的有效空间利用率较低,容易产生一股股的气流,因此汽提器的汽提效率尚不够理想,格栅填料式汽提器则存在结构复杂,安装、检修、维护较困难等问题。
国内FCC汽提器专利,参见中国专利CN202036974U,其采用了一种汽提器内构件,包括防焦格栅,锥形挡板和环形挡板,还有导流格栅,中国专利CN1485405A汽提器水平设置有4层或者4层以上的塔盘式汽提器、中国专利CN2370950Y采用了塔盘式汽提器,挡板上开孔,不设置喷嘴等。以上所述汽提器在有效空间利用率和挡板下方催化剂的填充率方面有一定改进,但也存在很多问题,仍需进一步提高。在现有的盘环形挡板式汽提器中,催化剂在流动时易出现沟流,在内环挡板和外环挡板之间的间隙易形成一股股的流体,产生大气泡,造成汽提气体分布不均,影响汽固接触效率。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种催化裂化汽提器,以解决现有催化裂化汽提设备所存在的汽提效率不高、催化剂流化时易出现大气泡和汽提装置空间利用率低的问题。
本实用新型提供一种催化裂化汽提器,其技术方案是:该催化裂化汽提器包括垂直设置的汽提器筒体,汽提器筒体内设置汽提挡板和汽提蒸汽分布器,其特征在于:汽提挡板分内环汽提挡板和外环汽提挡板,在汽提器筒体内从上至下设置多层内环汽提挡板和多层外环汽提挡板,一般设置4~10层汽提挡板。内环汽提挡板和外环汽提挡板交替安装,每层内环汽提挡板和外环汽提挡板上均有孔,孔上设有喷嘴,所述喷嘴分为两种结构,一种是内径为φ20~50mm的第II喷嘴,另一种是内径φ100~250mm的第I喷嘴,两种喷嘴沿每层汽提挡板径向交替排列,一圈第II喷嘴均布,接下来是一圈第I喷嘴均布,每层汽提挡板上设置多圈交替排列的第I喷嘴和第II喷嘴,第I喷嘴的中部安装有一层高度为10-100mm格栅。每层汽提挡板上设置2~6圈喷嘴。
本实用新型进一步技术特征在于:所述第I喷嘴和第II喷嘴均带有耐磨衬里或陶瓷衬里。
本实用新型进一步技术特征在于:所述格栅内孔可以是四边形或五边形等多边形,孔的内切圆的直径在φ30~80mm之间。
本实用新型具有实用性强、结构简单、易于实现、适用范围广、设备投资少等优点,可以广泛应用于石油炼制及石油化工中催化裂化装置的改造和新装置设计。
采用本实用新型,具有如下的有益效果:
与现有的汽提器相比,本实用新型采用多段汽提,在汽提器筒体内交替设置多层内环汽提挡板和多层外环汽提挡板。挡板上可设有两种尺寸的喷嘴,带耐磨衬里或陶瓷衬里的第I喷嘴内径为φ100~250mm,且中部设置有一层高度为10-100mm的格栅,格栅内孔可以是四边形、五边形等多边形,孔的内切圆的直径在φ30~80mm之间。带耐磨衬里或陶瓷衬里的第II喷嘴内径为φ20~50mm。两种喷嘴沿挡板径向交替排列,带油气的催化剂从第I喷嘴中通过,第I喷嘴中部设有格栅,可以更好的破碎催化剂中停留的大气泡,使流化更均匀,汽固接触更为充分。汽提蒸汽和汽提出的油气则从第II喷嘴中通过,被汽提出的油气能迅速离开汽提器,同时使挡板下方的汽提蒸汽通过第II喷嘴向上流动,增加了催化剂与汽提蒸汽间的错流流动,喷嘴将聚集在挡板下方的汽提蒸汽均匀的分配在向下流动的催化剂上,提升了汽提器挡板下方的空间利用率,有利于汽提效率的提升。
本实用新型采用两种喷嘴共同作用以增加催化剂和汽提蒸汽之间错流接触和交换,同时增大汽提器的有效利用空间。内环汽提挡板和外环汽提挡板均设有向下的裙板,汽提器内设有一段或两段汽提蒸汽分布器。
本实用新型用于沉降器汽提段夹带油气的待生催化剂汽提,可使汽提效率提高到96%以上,焦炭中的氢含量可降至6重量%;将本实用新型用于来自再生器的夹带气体杂质(烟气)的再生催化剂汽提,可使进入到提升管反应器的再生烟气量减少95重量%以上,裂解气中的非烃含量减少55重量%以上。同时,由于汽提效率提高,增加了汽提器的有效空间,可使汽提器的处理能力提高5~15重量%。有效的提高产品回收产率。
本实用新型既可提高汽提器的汽提效率,又能降低装置能耗5~10%(即降低汽提蒸汽用量)。本实用新型既可用于FCC、DCC、ARGG、FDFCC、MIP等工艺的沉降器汽提段夹带油气的待生催化剂的汽提,又可用于DCC、MTO等工艺的夹带气体杂质的再生催化剂的汽提,可达到多回收目的产品、降低干气产率、减少产品中杂质含量的目的。
下面结合附图、具体实施方式和实施例对本实用新型做进一步详细的说明。但附图、具体实施方式和实施例并不限制本实用新型要求保护的范围。
附图说明
图1是本实用新型的一种外提升管式汽提器沿轴向的剖视图;
图2是图1外提升管式汽提器中内环汽提挡板和外环汽提挡板沿轴向设置的局部放大图;
图3是图1中内环挡板的俯视图;
图4是图2中A-A剖视图,外环挡板的设置;
图5是挡板上的第II喷嘴的放大结构图;
图6是挡板上带格栅的第I喷嘴的放大结构图;
图7是图6中带格栅的第I喷嘴的俯视图;
图8是本实用新型的一种内提升管式汽提器沿轴向的剖视图;
图1至图8中的附图标记为:
1.汽提器,2.内环汽提挡板,3.外环汽提挡板,401.一段汽提蒸汽分布器,402.二段汽提蒸汽分布器,5.裙板,601.一段汽提蒸汽管,602.二段汽提蒸汽管,7.汽提器筒体,8.沉降器,9.待生立管,9`.待生斜管,10.提升管,11.第I喷嘴,12.格栅,13.第II喷嘴
具体实施方
Figure BSA0000099291310000041
如图1所示,本实用新型是一种催化裂化汽提器1,这种汽提器1是一种外提升管式汽提器1(提升管设于汽提器1的外部,图中未示出),用于沉降器8汽提段夹带油气的待生催化剂的汽提;如图1所示,该催化裂化汽提器1包括垂直设置的汽提器筒体7,汽提器筒体7内设置汽提挡板和汽提蒸汽分布器,汽提挡板分内环汽提挡板2和外环汽提挡板3,内环汽提挡板2和外环汽提挡板3由支撑架(未画出)焊接在汽提器筒体7的内壁上。汽提蒸汽分布器包括一段汽提蒸汽分布器401和二段汽提蒸汽分布器402,分别与一段汽提蒸汽管601和二段汽提蒸汽管602相连。在汽提器筒体7内从上至下设置多层内环汽提挡板2和多层外环汽提挡板3,内环汽提挡板2和外环汽提挡板2交替安装,每层内环汽提挡板2和外环汽提挡板3上均有孔,孔上设有喷嘴,所述喷嘴分为两种结构,一种是内径为φ20~50mm的第II喷嘴13,另一种是内径φ100~250mm的第1喷嘴11,两种喷嘴沿每层汽提挡板径向交替排列,一圈第II喷嘴13均布,接下来是一圈第I喷嘴11均布,每层汽提挡板上设置多圈交替排列的第I喷嘴11和第II喷嘴13,第I喷嘴11的中部安装有一层高度为10-100mm格栅12。
所述第I喷嘴11和第1I喷嘴13均可带有耐磨衬里或陶瓷衬里。
所述格栅12的内孔可以是四边形或五边形等多边形,孔的内切圆的直径在φ30~80mm之间。详图见图6和图7。
图1所示的汽提蒸汽分布器为环状的汽提蒸汽分布器,也可以采用树枝状的汽提蒸汽分布器。汽提器1的底部设有待生立管9或待生斜管9`。
汽提器筒体7内设置二组以上的汽提挡板,每组汽提挡板是由内环汽提挡板2和外环汽提挡板3组成。图1所示汽提器共设置了四组汽提挡板(即8层汽提挡板),内环汽提挡板上设置了5圈喷嘴,外环汽提器挡板上设置了2圈喷嘴。所述汽提器的汽提挡板中的锥形挡板与水平夹角为α(参见图2),α的变化范围为30°~50°,优选为35°~45°。相邻锥形汽提挡板之间的距离为H,H的变化范围为汽提器高度的0.05~0.3倍。
图1所示汽提器的操作过程是这样的:夹带油气的待生催化剂从沉降器8进入汽提器1,同时经一段汽提蒸汽管601、一段汽提蒸汽分布器401和二段汽提蒸汽管602、二段汽提蒸汽分布器402分别向汽提器1内通入一级汽提蒸汽和二级汽提蒸汽。待生催化剂首先在汽提器1的上方与顶部的内环汽提挡板2接触,然后自上而下由催化剂通道经过各层外环汽提挡板3和内环汽提挡板2,依次与上升的一、二级汽提蒸汽逆流接触,将催化剂中夹带的油气置换出来。置换出来的油气和汽提蒸汽向上流动进入沉降器8,再经沉降器8去分馏塔进行分离。汽提过的待生催化剂进入设于汽提器1底部的待生立管9或待生斜管9`,最后进入再生器进行再生。在上述汽提过程中,一部分待生催化剂经过汽提挡板上的带格栅12的第I喷嘴向下流动,另一部分从内外环挡板的间隙向下流动,汽提蒸汽则经过汽提喷嘴向上流动,这些交替排列的两种喷嘴使得待生催化剂与汽提蒸汽的逆流和错流接触更加充分,使得待生催化剂和汽提蒸汽在汽提器床层截面上的分布更加均匀,汽提挡板下方的空间得到了充分的利用。该过程减小了待生催化剂的返混程度,破碎了现有汽提器鼓泡床内的大气泡,大大提高了待生催化剂与汽提蒸汽的接触效率,从而使整个汽提器的汽提效率明显提高。如果汽提器的操作负荷不变,那么汽提蒸汽的用量就可以减少,从而节约能耗;如果汽提蒸汽用量不降低,那么汽提效率和汽提器有效使用空间的提高就可以增加汽提器内催化剂的循环量,相当于可提高汽提器装置的处理量。
图8所示,是本实用新型的一种内提升管的催化转化催化剂汽提器。与图1所示汽提器的主要不同之处是,提升管10设于汽提器1内;一段汽提蒸汽管601和二段汽提蒸汽管602由汽提器的外部直接伸入汽提器1内,分别与一段汽提蒸汽分布器401和二段汽提蒸汽分布器402相连。图8所述汽提器1的内环汽提挡板2是一个圆环状锥形挡板,可以直接焊接于内提升管上;外环汽提挡板3由支撑架固定于汽提器筒体7上。图8所示汽提器的操作过程与图1所示汽提器的操作过程基本相同,说明从略。
本实用新型的汽提器1及其内的内环汽提挡板2和外环汽提挡板3,均可采用各种金属材料制造;汽提器1内的内环汽提挡板2和外环汽提挡板3均可采用各种常用部件及方法固定于汽提器内。
本实用新型的各种汽提器,汽提器的高度为3~15m,直径(内径)为0.6~6m。在操作过程中,操作线速为0.1~0.3m/s,采用一段或两段汽提的方式,汽提介质采用水蒸汽。
本实用新型图1至图8中,所有未说明的附图标记的意义均参见本说明书“附图说明”部分的说明。
本实用新型汽提器适用于各种催化裂化工艺夹带油气的待生催化剂的汽提以及夹带气体杂质的再生催化剂的汽提,催化剂可以是各种类型的催化裂化催化剂。

Claims (9)

1.一种催化裂化汽提器,包括垂直设置的汽提器筒体,汽提器筒体内设置汽提挡板和汽提蒸汽分布器,其特征在于:汽提挡板分内环汽提挡板和外环汽提挡板,在汽提器筒体内从上至下设置多层内环汽提挡板和多层外环汽提挡板,内环汽提挡板和外环汽提挡板交替安装,每层内环汽提挡板和外环汽提挡板上均有孔,孔上设有喷嘴,所述喷嘴分为两种结构,一种是内径为φ20~50mm的第II喷嘴,另一种是内径φ100~250mm的第I喷嘴,两种喷嘴沿每层汽提挡板径向交替排列,一圈第II喷嘴均布,接下来是一圈第I喷嘴均布,每层汽提挡板上设置多圈交替排列的第I喷嘴和多圈交替排列的第II喷嘴,第I喷嘴的中部安装有一层高度为10-100mm格栅。
2.根据权利要求1所述的一种催化裂化汽提器,其特征在于:汽提器筒体内设置2~10层汽提挡板。
3.根据权利要求1所述的一种催化裂化汽提器,其特征在于:所述第I喷嘴和第II喷嘴均带有耐磨衬里或陶瓷衬里。
4.根据权利要求1所述的一种催化裂化汽提器,其特征在于:汽提挡板沿径向设置2~6圈喷嘴。
5.根据权利要求1所述的一种催化裂化汽提器,其特征在于:所述格栅内孔是多边形,孔的内切圆的直径在φ30~80mm之间。
6.根据权利要求1所述的一种催化裂化汽提器,其特征在于:所述格栅内孔是四边形或五边形。
7.根据权利要求1所述的一种催化裂化汽提器,其特征在于:所述汽提器的汽提挡板由锥形汽提挡板组成,锥形汽提挡板中的锥形挡板与水平夹角为α,α的变化范围为30°~50°。
8.根据权利要求7所述的一种催化裂化汽提器,其特征在于:所述α为35°~45°。
9.根据权利要求7所述的一种催化裂化汽提器,其特征在于:所述相邻锥形汽提挡板之间的距离为H,H的变化范围为汽提器高度的0.05~0.3倍。
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