CN204122129U - 一种模拟待生剂在汽提条件下油气脱附的装置 - Google Patents

Abstract

一种模拟待生剂在汽提条件下油气脱附的装置，包括汽化炉、反应器、投料器、以及汽提油收集装置，其中，汽化炉通过蒸汽进料管与反应器内部连通，蒸汽进料管的一端靠近发生器内的中下部，投料器位于反应器的上方，投料器下部设有投料管，投料管穿过反应器顶端伸入发生器内部，反应器的出气口与汽提油收集装置相连通。本实用新型采用的投料方式利用了投料器内部与反应器内部的压力差，视汽提温度为自变量，待反应器温度达到要求后，将待生剂投入到反应器内，既可以实现待生剂与汽提蒸汽逆向接触，又可以满足汽提温度可控这一要求。

Description

一种模拟待生剂在汽提条件下油气脱附的装置

技术领域

本实用新型涉及一种待生剂油气脱附的装置，具体的，涉及一种模拟待生剂在汽提条件下油气脱附的装置。

背景技术

催化裂化是石油炼制工业中重要的二次加工过程，它将重质蜡油或渣油转化为价值更高的轻质产品，如柴油、汽油和液化气等。催化剂汽提器是催化裂化装置中重要的组成部件，通常人们指的是待生催化剂汽提器，其目的是通过水蒸气置换出吸附和夹带在待生催化剂间的油气。

在催化裂化装置中，催化剂经过提升管反应器进入到待生剂汽提器后，催化剂颗粒之间、颗粒孔中会夹带和吸附一定量的油气，这部分油气约占产品总量的2-4％，因此十分有必要采取措施汽提出这部分油气，然后再让其进入到再生器中进行烧焦再生，否则不仅造成轻质油品的损失，同时也会带来再生器烧焦负荷的增加、催化剂水热失活加剧等问题。在实际工业操作中，随着原料油性质、剂油比的变化，提升管出口处催化剂表面吸附油气的含量有所不同，反应后的催化剂夹带油气进入沉降器，并最终由汽提段的汽提蒸汽将其吸附的油气脱除。因原料油性质差异、剂油比不同，油气在催化剂表面的吸附能力不同，达到相同汽提效果所需要的汽提条件不同。

因此，需要研究开发出一种考察催化裂化待生剂汽提效果的实验装置，探讨进一步提高待生剂催化剂汽提效果的途径，达到增加轻质油收率和降低焦炭含量的目的。不管是工艺开发，还是催化剂研制，或者是原料油、催化剂的反应性能评价，都离不开试验装置。催化裂化领域常用的试验装置主要包括：轻油微反、重油微反、固定流化床、中型提升管催化裂化装置等。相比上述较为成熟的实验装置，汽提实验装置发展较晚，提升空间大，特别是汽提实验装置具有造价低，操作维修费用少等优点，会逐渐成为催化裂化实验领域的常备装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种模拟待生剂在汽提条件下油气脱附的装置，该装置用于考察催化裂化待生剂汽提的条件以及汽提效果。

本实用新型的另一目的提供一种模拟待生剂在汽提条件下油气脱附的方法。

为实现本实用新型的目的，采用的技术方案如下：

一种模拟待生剂在汽提条件下油气脱附的装置，包括汽化炉、反应器、投料器、以及汽提油收集装置，

其中，汽化炉通过蒸汽进料管与反应器内部连通，蒸汽进料管的一端靠近发生器内的中下部，

投料器位于反应器的上方，投料器下部设有投料管，投料管穿过反应器顶端伸入反应器内部，

反应器的出气口与汽提油收集装置相连通。

所述的汽提油收集装置包括集液瓶、集气瓶以及集水瓶。优选的，反应器的出气口依次与集液瓶、集气瓶以及集水瓶相连通。

所述集液瓶放置在冷阱内，用于将水蒸气液化。

所述的投料器的顶端是密封的。可以采用现有技术所有的密封方式。

所述的反应器包括壳体与盖体，其中壳体与盖体是密封连接。

在反应器出口装有过滤器。

在反应器内装有蒸汽分布板，且蒸汽分布板与反应器的中心轴线垂直。在蒸汽分布板的中心位置设有开孔。

优选的，所述的开孔的直径大于蒸汽进料管的外壁直径。

优选的，投料管的出口位于反应器内设的蒸汽分布板的上方。所述的蒸汽进料管的出口位于蒸汽分布板的下方。

优选的，所述投料管的下部端面距离蒸汽分布板的垂直距离为反应器顶部距离蒸汽分布板的垂直距离的10-20％。

所述的汽化炉与去离子水瓶通过管道连接，在汽化炉与去离子水瓶之间，设有水泵。

在汽化炉的蒸汽出口处设有单向阀。

在反应器的外壳外设有加热装置，反应器的内部设有压力计以及测温计。

优选的，所述的测温计为热电偶管，所述的热电偶管下部端面距离蒸汽分布板的垂直距离为反应器顶部距离蒸汽分布板的垂直距离的10-20％。

本实用新型的一种模拟待生剂在汽提条件下油气脱附的方法，包括如下步骤：

(1)利用惰性气体将汽化炉、蒸汽进料管、反应器、以及汽提油收集装置内的空气排出；

(2)排空以后，加热汽化炉以及反应器到设定温度，其中，反应器内的温度高于汽化炉的温度；

(3)当反应器的设定温度稳定以后，汽化炉内汽化的蒸汽通过蒸汽进料管进入反应器内；将集液瓶与集气瓶连通，集气瓶与集水瓶的连通断开，且集气瓶与外界相通，将集液瓶以及集液瓶与集气瓶之间的连接管线内的气体排出系统；记录集水瓶的质量为S1；

(4)将惰性气体充入投料器使其内部压力达到反应器内压力的2倍，集气瓶与外界的连通断开，集气瓶与集水瓶相连通，此时，投料器内的待生剂在压力作用下进入反应器内部，与汽提蒸汽充分接触进行汽提；

(5)待汽提完成后，向蒸汽进料管和反应器内通入惰性气体，将反应器内的水蒸气排出，并记录集水瓶的质量S2；然后，收集集气瓶中的气体，并用GC检测。

本实用新型所述的模拟待生剂在汽提条件下油气脱附的装置，采用的投料方式利用了投料器内部与反应器内部的压力差，视汽提温度为自变量，待反应器温度达到要求后，将待生剂投入到反应器内，既可以实现待生剂与汽提蒸汽逆向接触，又可以满足汽提温度可控这一要求。可以很好地为工业化石油催化裂化过程中的待生剂油气脱附提供可靠的工作参数。

附图说明

图1为汽提实验装置工艺流程示意图。

1—N₂瓶；2—去离子水瓶；3—水泵；4—汽化炉；5—压力表；6—上法兰盘；7—热电偶管；8—蒸汽进料管；9—反应器；10—蒸汽分布板；11—压力表；12—投料器；13—下法兰盘；14—过滤器；15—投料管；16—加热炉；17—投料管出口；18—集液瓶；19—集气瓶；20—集水瓶；21—电子天平；22-N₂进气管线；23—N₂吹扫管线；24—反应出口管线，26-管线，27-汽提油收集装置

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步详细叙述，并不限定本实用新型的保护范围，其保护范围以权利要求书界定。某些公开的具体细节对各个公开的实施方案提供全面理解。然而，相关领域的技术人员知道，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其他的部件、材料等的情况也可实现实施方案。

参考附图1，本实用新型的一种模拟待生剂在汽提条件下油气脱附的装置，包括汽化炉4、反应器9、投料器12、以及汽提油收集装置。在本实施方式中，所述的汽提油收集装置27包括集液瓶18、集气瓶19以及集水瓶20。

其中，汽化炉4通过蒸汽进料管8与反应器9内部连通，蒸汽进料管8的一端靠近发生器9内的中下部，投料器12位于反应器9的上方，投料器12下部设有投料管15，投料管15穿过反应器9顶端伸入发生器9内部，反应器9的出气口与汽提油收集装置27相连通。

在本实施方式中，所述投料器12主体包括圆柱体和圆锥体两段构造，所述的投料器12的顶端是密封的，锥体下部沿投料器12的中轴线设有开孔，且开孔与投料管15密闭连接。所述投料管15的中轴线与投料器12的中轴线重合，投料管15穿过反应器9的顶端至反应器内部，其投料管15的出口17位置在反应器9内的蒸汽分布板10之上。

优选的，所述投料管15下部端面距离蒸汽分布板10的垂直距离为反应器9顶部距离蒸汽分布板10的垂直距离的10-20％。

在投料器12与反应器9顶部上法兰盘6之间的投料管15上装有截止阀V9。

在本实施方式中，投料器12顶端开口的密封结构为法兰盘密封结构，在法兰盘和投料器顶部开口之间设置衬垫。投料器12顶端法兰上连有惰性气体(譬如N₂)进气管线22以及压力计11。

优选的，所述投料器12主体为石英材质，管线22采用透明的聚四氟乙烯材质，可以充分观察管线22内部情况，以便当催化剂反吹至管线22内时可以及时清理。

本实用新型所述的反应器9包括壳体与盖体，其中壳体与盖体是密封连接。

在本实施方式中，反应器9盖体为法兰盘，所述法兰盘包括上法兰盘6和下法兰盘13，且所述反应器9顶部为上法兰盘6。所述下法兰盘13安装在反应器9主体顶部开口的周壁上，所述下法兰盘13为不锈钢材质；或者下法兰盘与反应器主体是一体的。所述上法兰6盖在反应器主体的顶部，并通过螺栓使上法兰盘6与下法兰盘13固定连接，下法兰盘13的通孔与螺栓之间填充有缓冲材料。

在上法兰盘6上装有检测反应器9内压力的压力计5以及测温计。优选的，所述的测温计为热电偶管，所述的所述热电偶管下部端面距离蒸汽分布板的垂直距离为反应器顶部距离蒸汽分布板的垂直距离的10-20％。

反应器9的外壳设有加热炉16。

在反应器9出口装有过滤器14。在本实施方式中，反应器的出口设在反应器9的顶端，过滤器14装于反应器9顶端的上法兰盘，并与穿过法兰盘的管线24相接。

在反应器9内装有蒸汽分布板10，且蒸汽分布板10与反应器9的中心轴线垂直。在蒸汽分布板10的中心位置设有开孔。

在本实施方式中，蒸汽分布板10安装在反应器9的圆柱器壁与锥形器壁的结合处，并与反应器9的器壁间隙配合。蒸汽分布板10与反应器9的中心轴线垂直；分布板中心位置设有开孔，开孔直径大于蒸汽进料管8外壁直径。其蒸汽进料管8穿过分布板中心的开孔伸入到蒸汽分布板10下面，蒸汽进料管8穿过分布板开孔处与分布板是密封的，可以保证蒸汽大部分从蒸汽分布板的微孔处通过，而不是中心处的开孔。蒸汽分布板10的材质为不锈钢烧结板，可以使蒸汽均分布并使蒸汽与待生剂充分接触。

本实施方式中，蒸汽进料管8密闭穿过反应器9顶端的法兰并沿反应器9的中心轴线插入反应器9内，蒸汽进料管8的出口位于蒸汽分布板10以下。热电偶管7密闭穿过反应器9顶端的上法兰插入反应器9的内部，其末端位于蒸汽分布板10的上部。

本实施方式中，汽化炉4蒸汽出口处装有单向阀V8，防止反应器9内压力过大使蒸汽沿管线23逆向回流。N₂吹扫管线23，单向阀V6和汽化炉进口管线三者通过三通装置连接，三通装置与阀V7之间装有单向阀V6，防止吹扫的N2进入往复泵系统，从而确保吹扫N₂全部进入反应器9。

在本实施方式中，集液瓶18、集气瓶19以及集水瓶20的连接关系包括：集液瓶18通过管线25与集气瓶19连接，集气瓶19通过管线26与集水瓶20连接。其中，管线25在集液瓶的一端稍微伸出瓶口，管线25在集气瓶19的一端伸入排水瓶的瓶底；管线26在集气瓶19的一端伸入排水瓶的瓶底，管线26在集水瓶20的一端也伸入集水瓶的瓶底，且在排水瓶还插有与外界相通的管线以及控制管线关闭的阀门11。

下面结合附图1详细介绍模拟待生剂在汽提条件下油气脱附的方法：

在此的惰性气体采用氮气。

(1)装置加热前，关闭阀门V7、V9,开启阀门V1、V3，利用N₂瓶1的N₂吹扫管线23，在吹扫管线过程中，集液瓶18与集气瓶19断开管线连接。

(2)N₂吹扫完成后，关闭阀门V1、V3，设定汽化炉4与加热炉16的加热温度并开始加热，在设定温度时，须将加热炉16的加热终止温度设定值高于汽化炉4的设定温度值，这样可以实现在汽提过程中汽化炉4的蒸汽以较低温度进入高温反应器9，两者温度差异契合了工业装置中汽提蒸汽温度低于汽提段温度这一实际工况。

(3)利用热电偶管7中热电偶测量反应器9内实际温度，当测量温度达到加热炉16的设定温度并示数稳定后开启往复泵3，同时开始打开阀门V7，来自2的去离子水在往复泵3的作用下，首先在汽化炉4内汽化为蒸汽，随后沿蒸汽进料管线8进入反应器9内。

(4)在投料器12内放置待汽提的催化剂，投料器12顶端开口用法兰密封，使投料器12内部与外界大气隔绝。

(5)通过热电偶管7内热电偶测量反应器9内部的实际温度，当测量温度值与加热炉16设定值的温度值一致，且示数稳定后，将集液瓶18与集气瓶19用管线25连通，开启阀门V10、阀门V11，关闭阀门V12，将集液瓶18、管线25内的气体排出系统。

(6)当集气瓶19内的管线25出口处无气泡排出时，开启阀门V1、V2将N2充满投料器12内部，使投料器12内部测压表11的示数达到反应器9内部测压表5示数的2倍，随后关闭阀门V1、V2；按以下顺序操作阀门：关闭阀门V11，开启阀门V12，开启阀门V9，记录电子天平21示数S1。这时投料器12内的待生剂在N2压力作用下沿进料管15进入反应器9的内部，与汽提蒸汽充分接触，达到汽提的目的。通过观察投料器12内待生剂剩余情况，投料器12内部无待生剂时立即关闭阀门V9。

(7)汽提时间作为汽提实验的自变量因素，根据需要自行设定。汽提完成后，开启阀门V1、阀门V3，同时开启阀门V4、关闭阀门V7，利用N₂吹扫管线23和反应器9，将反应器9内水蒸气排出。

(8)汽提操作完成后，记录电子天平21示数S2。S2减去S1的差值为利用排水法得到水的质量。关闭阀门V10，打开阀门11，收集气体，并利用GC检测。将液集瓶18内油水分离后记录汽提油质量。

根据S2，S1可以计算出收集气体的体积，通过GC可以检测出各种气体的组分含量，即可获知相对应的各个组成的量。

下面实验例是对本实用新型实施例的方法具体实施效果。

考察不同汽提条件(蒸汽流量)对待生剂汽提后待生剂焦炭含量以及待生剂汽提油含量(汽提油质量/待生剂质量，w％)的影响，如表1所示。

表1 汽提条件对待生剂汽提效果的影响

蒸汽流量ml/min	1.5	2.0	2.5	3.0
					焦炭含量，w％	1.42	1.29	1.11	1.07
汽提油含量，w％	1.62	1.75	1.98	2.63

Claims (10)

1.一种模拟待生剂在汽提条件下油气脱附的装置，包括汽化炉(4)、反应器(9)、投料器(12)、以及汽提油收集装置(27)， 

其中，汽化炉(4)通过蒸汽进料管(8)与反应器(9)内部连通，蒸汽进料管(8)的一端靠近反应器内的中下部， 

投料器(12)位于反应器(9)的上方，投料器(12)下部设有投料管(15)，投料管(15)穿过反应器(9)顶端伸入发生器(9)内部， 

反应器(9)的出气口与汽提油收集装置(27)相连通。 

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的汽提油收集装置(27)包括集液瓶(18)、集气瓶(19)以及集水瓶(20)。 

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，反应器(9)的出气口依次与集液瓶(18)、集气瓶(19)以及集水瓶(20)相连通。 

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，在反应器(9)内装有蒸汽分布板(10)，且蒸汽分布板(10)与反应器(9)的中心轴线垂直，在蒸汽分布板(10)的中心位置设有开孔。 

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的开孔的直径大于蒸汽进料管的外壁直径。 

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，投料管(15)的出口位于反应器(9)内设的蒸汽分布板(10)的上方，所述的蒸汽进料管(8)的出口位于蒸汽分布板(10)的下方。 

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述投料管(15)的下部端面距离蒸汽分布板(10)的垂直距离为反应器(9)顶部距离蒸汽分布板(10)的垂直距离的10-20％。 

8.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，在反应器(9)的外壳外设有加热装置(16)，反应器(9)的内部设有压力计以及测温计。 

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的测温计为热电偶管(7)，所述的热电偶管(7)下部端面距离蒸汽分布板(10)的垂直距离为反应器(9)顶部距离蒸汽分布板(10)的垂直距离的10-20％。 

10.根据权利要求1-3、5-7任一项所述的装置，其特征在于，所述的投料器(12)的顶端是密封的；所述的反应器(9)包括壳体与盖体，其中壳体与盖体是密封连接；在反应器(9)出口装有过滤器(14)。