專利名稱：抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出設備及方法
技術領域：
本發明涉及石油化工技術領域，關聯煉油化工工藝及其設備，具體為一種抑制重油催化沉降器內結焦的油氣快速引出方法及設備。
背景技術：
催化裂化(FCC)是我國煉油工業中最重要的二次加工過程，其目的是提高原油加工深度和產品質量，增加輕質油產量。隨著催化裂化工藝和催化劑技術的不斷發展，催化裂化原料油拓展到了常壓渣油、減壓渣油。原料油的重質化導致重油催化裂化裝置反應沉降器系統、油氣管線及分餾塔底、油漿系統中設備表面上的結焦問題日益嚴重且普遍，并已成為影響催化裝置長周期平穩運行的重要隱患之一。如果裝置操作壓力或溫度發生異常波動，如進料突然中斷、失流化、再生器悶床等，沉降器內結焦塊一旦發生脫落，堵塞催化劑循環通道，導致循環不暢或中斷、催化劑跑損，直至裝置被迫停車清焦，給企業造成巨大的經濟損失。油氣結焦的機理復雜。一般認為油氣中的濕、重組分是造成結焦的根源。原料霧化，沉降器內流動狀況、溫度分布、油氣停留時間及操作方式等對結焦有重要影響。由于沉降器內的空間比較大，油氣流動速度比較小，油氣在沉降空間的停留時間比較長，且存在油氣流動死區，這不僅會增加油氣的二次過裂化反應，同時也會增加油氣中重組分的冷凝，使得油氣中油液滴的比例上升，油氣結焦的可能性增加。生成的結焦物黏附在沉降器內壁及設備外表面并不斷增加厚度，久而久之便成為嚴重危害裝置長周期運行的隱患。為了解決沉降器系統的結焦問題，相關的專利公開了不少技術方案。中國專禾IjZL92112441. 4、ZL96103419. X，美國專利 US5158669、歐洲專利 EP0593827A1等在提升管反應器末端粗旋風分離器下部直接連接了一個預汽提段，減少從粗旋風分離器料腿向下噴出的油氣量，縮短反應油氣在沉降器內的停留時間。中國專利ZL98102166. 2、ZL98204681. 2還將預汽提段的內部擋板改為環流套筒， 并使粗旋風分離器升氣管與頂旋風分離器入口承插式導氣直連接。中國專利 ZL96103478. 5、ZL96103420. 3、ZL01228805. 5 則在提升管末端采用了幾
根向下傾斜一定角度的圓弧彎管作為氣固快速分離器，并在其外面加了一個封閉罩以實現油氣的快速引出。中國專利ZL 01100418. 5提出了一種用于提升管流化床反應系統的多級串聯緊湊型氣固快速分離系統，用于提升管反應后油氣與催化劑的快速分離，使油氣在沉降器內的平均停留時間可降低到3 4秒，從而改善產品分布，減少沉降器內的結焦現象。然而這些專利重點都在于提升管末端油氣與催化劑的快速分離、降低下排入沉降器底部汽提段的油氣量及使粗旋風分離器升氣管上升的油氣快速導出沉降器，對于被催化劑顆粒夾帶和顆粒內孔吸附進入沉降器底部和汽提段的油氣沒有處理方案。在汽提段被蒸汽汽提出來的油氣，雖然量不多，但多是較重餾分，且需要經過整個沉降器空間才能進入頂旋風分離器離開沉降器，因而這部分油氣停留時間較長，可達幾十秒，甚至上百秒，容易產生結焦；隨著裝置開工時間的加長，沉降器內仍然會發生結焦。 針對汽提段的油氣，中國專利ZL200310121301. 1和ZL200510017707. 4提出引入
再生催化劑或高溫高活性的待生劑到汽提段。通過提高汽提段溫度和催化劑活性，創造環境使催化劑顆粒間和顆粒內夾帶或吸附的油氣(常常是容易生焦的重組分)在汽提段內反應轉化為輕質油氣，從而消除沉降器內結焦的內在因素，同時還可減少后續系統的結焦。顯然，這一措施對現有的沉降器反應工藝和設備系統結構變動較大，不易實施且風險較大。中國專利ZL200420037425. 1提出了一種主要針對底部汽提油氣的反應沉降器油氣快速導出防結焦裝置。包括提升管、一級、二級旋風分離器、汽提段和沉降器。提升管與一級旋風分離器相連通，一級旋風分離器(即粗旋風分離器)升氣管與二級旋風分離器(頂旋風分離器)密閉連通，稀釋蒸汽管位于沉降器的頂部；其特征在于設一與一級旋風分離器升氣管相連通的導流管，該導流管的下部設置一導流罩，用以將沉降空間的油氣快速導出，消除沉降器有害的油氣滯留空間，防止結焦。根據該專利說明書中的描述，其導流管下部出口，即油氣進導流管的入口，導流罩位置，位于二級旋風分離器料腿下部排出口位置， 二級旋風分離器料腿下口可以包裹于導流罩內，也可以不包裹于其中。按照該專利方案雖可實現將沉降器底部汽提油氣快速導出沉降器，但該專利方案中導流管-導流罩的油氣引出入口與二級旋風分離器的料腿排出口位置太近，因此，無論二級分離器料腿是否包裹于導流罩內，二級旋風分離器排出的較細的催化劑顆粒，都容易會隨油氣一起被導流管抽吸進導流管，進而進入二級旋風分離器，從而增加二級旋風分離器的負荷和催化劑跑損、油漿固含量；導流管內流速越高、抽吸力越大，催化劑跑損就越嚴重。此外，該專利方案還存在抗裝置波動(壓力、流量、催化劑藏量等波動)能力差等缺陷。一旦汽提段料位升高，極易發生大量催化劑被抽吸進導流管，導致油漿固含量升高。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的缺陷與不足，提供一種可在保證油氣劑有效分離的前提下，用于抑制或減少重油催化裂化沉降器內設備壁面結焦的技術，從而減少或避免因結焦引發的催化裂化裝置非計劃停工事故，減輕結焦對裝置安穩長生產的危害。本發明之一的一種抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出設備，包括沉降器中的粗旋風分離器2、頂旋風分離器8、油氣引流管5和沉降器下部的汽提段10 ；其特征在于所述的油氣引流管5下端開口高于粗旋風分離器2的料腿2排料口，同時也高于頂旋風分離器8的料腿9排料口，其高度差大于粗旋風分離器料腿2排出的催化劑的彈濺尚度。所述的粗旋風分離器2與沉降器外部的提升管反應器末端1相連，且粗旋風分離器的升氣管通過連接管3匯集到油氣引流管5 ；油氣引流管5頂部與頂旋風分離器8入口封閉直聯，頂旋風分離器8升氣管連通沉降器頂部的內或外集氣室11。在具體實施中，所述的油氣引流管5最好位于沉降器的中心部位；所述的油氣引流管5最好位于沉降器下部末端開口，并且其開口下端最好設有傘帽6;傘帽6呈傘形，位于管口。所述的沉降器空間頂部可以設有防焦蒸汽環12 ；防結焦蒸汽環為圓截面環形管，其上均布一定數目的小孔噴嘴，環管內蒸汽由這些噴嘴噴出。所述的油氣引流管5可以分上、下兩段，上段與下段之間可以采用承插式柔性連接。本發明之二的抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引設備的使用出方法，包括如下步驟1)來自于提升管反應器末端的油氣和催化劑進入粗旋風分離器進行快速的離心分離，大部分油氣和少量夾帶的催化劑經粗旋風分離器升氣管進入位于沉降器的中心部位的油氣引流管，再進入頂部旋風分離器；2)以上過程的產生的下面三部分沉降器底部油氣(1)、隨粗旋風分離器料腿正壓排料進入沉降器底部的油氣，(2)、頂旋風分離器風料腿排料夾帶進入沉降器空間的油氣，(3)、催化劑顆粒間與顆粒內孔夾帶、吸附的油氣，通過油氣引流管迅速離開沉降器，同時頂部防焦蒸汽將從上而下壓迫沉降器底部油氣，使之快速從引流管排出。本發明所述的防焦蒸汽最好為250-500°C的過熱蒸汽。本發明的彈濺高度Z值通過下式進行計算
權利要求
1.一種抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出設備，包括沉降器中的粗旋風分離器 (2)、頂旋風分離器(8)、油氣引流管(5)和沉降器下部的汽提段(10)；其特征在于所述的油氣引流管(5)下端開口高于粗旋風分離器(2)的料腿(2)排料口，同時也高于頂旋風分離器(8)的料腿(9)排料口，其高度差大于粗旋風分離器料腿(2)排出的催化劑的彈濺高度。
2.根據權利要求1所述的抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出設備，其特征在于所述的粗旋風分離器(2)與沉降器外部的提升管反應器末端(1)相連，且粗旋風分離器的升氣管通過連接管(3)匯集到油氣引流管(5)；油氣引流管(5)頂部與頂旋風分離器 (8)入口封閉直聯，頂旋風分離器(8)升氣管連通沉降器頂部的內或外集氣室(11)。
3.根據權利要求1或2所述的抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出設備，其特征在于所述的油氣引流管(5)位于沉降器的中心部位。
4.根據權利要求1或2所述的抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出設備，其特征在于所述的油氣引流管(5)下部末端開口位于沉降器下部開口，并且其開口下端設有傘帽(6)。
5.根據權利要求1或2所述的抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出設備，其特征在于所述的沉降器空間頂部設有防焦蒸汽環(12)。
6.根據權利要求2所述的抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出設備，其特征在于所述的油氣引流管(5)分上、下兩段，上段與下段之間采用承插式柔性連接。
7.根據權利要求3所述的抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出設備，其特征在于所述的油氣引流管(5)下部末端開口位于沉降器下部開口，并且其開口下端設有傘帽(6)；所述的沉降器空間頂部設有防焦蒸汽環(12)；所述的油氣引流管(5)分上、下兩段，上段與下段之間采用承插式柔性連接。
8.—種如權利要求1 7之一的抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出設備的使用方法，包括如下步驟1)來自于提升管反應器末端的油氣和催化劑進入粗旋風分離器進行快速的離心分離， 大部分油氣和少量夾帶的催化劑經粗旋風分離器升氣管進入位于沉降器的中心部位的油氣引流管，再進入頂部旋風分離器；2)以上過程的產生的下面三部分沉降器底部油氣(1)、隨粗旋風分離器料腿正壓排料進入沉降器底部的油氣，(2)、頂旋風分離器風料腿排料夾帶進入沉降器空間的油氣，(3)、催化劑顆粒間與顆粒內孔夾帶、吸附的油氣，通過油氣引流管迅速離開沉降器，同時頂部防焦蒸汽將從上而下壓迫沉降器底部油氣，使之快速從引流管排出。
9.如權利要求8的抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出方法，其特征在于 所述的防焦蒸汽為250-500°C的過熱蒸汽。
10.如權利要求8的抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出方法，其特征在于所述的彈濺高度Z值通過下式進行計算
全文摘要
本發明公開抑制重油催化沉降器結焦的油氣快速引出設備及方法，其設備包括沉降器中的粗旋風分離器(2)、頂旋風分離器(8)、油氣引流管(5)和沉降器下部的汽提段(10)；其特征在于所述的油氣引流管(5)下端開口高于粗旋風分離器(2)的料腿(2)排料口，同時也高于頂旋風分離器(8)的料腿(9)排料口，其高度差大于粗旋風分離器料腿(2)排出的催化劑的彈濺高度。采用本發明技術可以使油氣和催化劑快速分離，油氣進入沉降器空間就快速排出，避免擴散到沉降器全部空間，消除油氣因長時間滯留沉降空間而導致的結焦，延長裝置開工周期。
文檔編號C10G75/00GK102373087SQ20101026312
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月26日 優先權日2010年8月26日
發明者付烜, 盧松堅, 吳雷, 孫國剛, 時銘顯, 李華, 楊啟業, 范聲, 閻濤 申請人:中國石化工程建設公司, 中國石油化工股份有限公司, 中國石油大學(北京)