一種煙氣汽提器的製作方法
2023-06-08 16:55:06
專利名稱：一種煙氣汽提器的製作方法
技術領域：
本發明屬於石油烴催化轉化設備，更具體地說，是一種脫除再生催化劑所夾帶煙氣的汽提器。
背景技術：
在催化裂化裝置中，隨著催化劑的循環流動，會有部分煙氣被再生催化劑攜帶到提升管反應器中。據文獻報導，這部分煙氣約佔催化劑循環量的1～3％。這部分煙氣經提升管、沉降器後，最後伴隨幹氣進入富氣壓縮機，使富氣壓縮機的負荷增大，影響裝置的處理能力及能耗，所以應該在再生催化劑進入提升管反應器之前將這部分煙氣脫除。
在煉油廠催化裂化裝置(FCC)中，尤其是在重油催化裂化(RFCC)中，近年來隨著摻渣比不斷增加，原料油越來越重，在裂化反應中的升焦量也不斷增加，這些焦炭燃燒，會在再生器中產生大量的熱量。由於催化裂化反再系統是熱平衡操作的，即再生產生的熱量要補償原料裂化反應所吸收的熱量，如果再生過程產生過剩熱量，將破壞反再系統熱平衡，因此必須採取措施取走一部分熱量，以保證工藝操作的平穩進行。設置外取熱器就是一種通用的做法，它不僅可以取走裝置中的過剩熱量，而且可以利用這部分熱量，產生蒸汽，從而成為裝置一項重要的節能措施。外取熱器由於取熱量大，操作靈便，工業應用十分廣泛。
CN1154400A中提出採用調溫脫氣罐對再生催化劑進行處理，調溫脫氣罐所用的汽提介質為催化幹氣。由於其主要目的是為了改變催化劑進入反應器的溫度，所以調溫脫氣罐內的構件為垂直取熱管。此種結構無法控制氣泡的長大，因而會導致氣固接觸變差，汽提效率不高，而且幹氣的競爭吸附能力不強，置換效率不夠高，要達到相同的汽提後再生催化劑含煙氣量，消耗的幹氣量較多，並且在使用過程中幹氣與再生煙氣混在一起，幹氣被稀釋了，無法進一步利用，經濟效益不夠好。
CN1311060A提出了一種帶有中心脫氣管的擋板式再生催化劑煙氣汽提結構，該結構中心設置了一根脫氣管，可以使部分已脫附的煙氣提前從脫氣管中排出，同時在擋板上開孔，使水蒸汽和催化劑形成逆流和錯流接觸，以提高其傳質效率。但這種結構也存在著操作彈性差和安裝不便的問題。中心脫氣管為了防止催化劑進入，一般採用具有微孔結構的陶瓷介質，要達到一定的排氣量，陶瓷管不僅要佔很大的體積，而且需要經常反吹，操作和控制比較複雜。另外在裝置安裝和運行過程中，陶瓷管易破裂，必須採用其他的強化措施。
CN2455355Y提出了一種氣固環流再生催化劑煙氣汽提器。該結構採取一定方法使內外環中具有不同的流化表觀線速，從而使內外環間流化床具有不同的密度，由此產生了催化劑內外環之間的環流流動。通過環流實現了催化劑和新鮮汽提蒸汽的多次接觸，可獲得較高的汽提效率，而且該型汽提器結構也比較簡單，尺寸比較緊湊。
USP 5,260,034中披露了一種具有多個環形套筒的汽提器結構，在該型汽提器中，多個不同半徑的環形擋板將汽提器分成體積不等的多個環形小室，其體積由內向外依次減小，在汽提器下部布置多個汽提分布器，使催化劑依次從內向外經過各個環形室，最終離開汽提器，通過這種方式實現了多級汽提。這種結構的缺點在於結構複雜，特別不適合用於催化劑循環量比較大的工況。
CN2515637Y中披露了一種具有釘頭傳熱管的催化裂化外取熱器。在該型外取熱器中，釘頭傳熱管置於圓柱形殼體之內，每一根釘頭傳熱管為一封閉式結構，由給水管和帶釘頭的蒸汽套管組成，構成一個具有獨立水汽迴路的傳熱元件。釘頭傳熱管的一端固定在封頭上，另一端定位在殼體內，可自由伸縮。這種新型的外取熱器不僅具有較高的傳熱效率，而且具有良好的耐磨性和可靠性。
USP5,209,287中介紹了類似管殼換熱器型式的外取熱器，其傳熱管較細，水和蒸汽走管程，沿管壁縱向下流，下部設有流化風將催化劑流化。這種外取熱器結構緊湊，傳熱面積大。缺點是傳熱管管壁較薄，很容易被催化劑磨穿，一旦一根傳熱管磨穿，整臺外取熱器失效，而且更換十分困難。
CN1045644A中介紹了一種單元管組聯箱式外取熱器，它由殼體和若干傳熱單元管組組成，傳熱管的直徑略大，每個單元管組包括多根傳熱管，由上聯箱和下聯箱匯集在一起，然後從上部引出殼體。這種外取熱器特點是催化劑流化狀態良好，每個單元管組各有閥門控制，可自行開啟和關閉，一個單元管組出了故障，不影響整臺取熱器的使用。缺點是上聯箱、下聯箱之間的傳熱管在高溫下容易發生永久性的扭曲而影響其使用壽命。
儘管在煙氣汽提和催化劑冷卻方面已經有很多專利技術，但具有催化劑冷卻功能的催化裂化再生劑煙氣汽提器尚未見報導。
發明內容
本發明的目的是提供一種兼有催化劑冷卻功能的催化裂化再生劑煙氣汽提器，不僅使再生劑儘可能地脫除其所夾帶的煙氣，而且還可以降低外取熱器的取熱負荷。
本發明所提供的煙氣汽提器主要包括以下構件再生催化劑導入管1、煙氣汽提器筒體2、汽提填料3、汽提介質分布器4、再生斜管5、汽提介質導出管6、取熱管7；其中，再生催化劑導入管1和汽提介質導出管6分別設置於該煙氣汽提器的上部，而再生斜管5設置於該煙氣汽提器的底部；一層或一層以上的汽提填料設置於該汽提器中；汽提介質分布器4位於汽提填料的下方；取熱管7的取熱介質導入端和導出端設置於該煙氣汽提器外部，其餘部分位於煙氣汽提器內部。
與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在以下方面1.FCC裝置採用本發明所述的催化劑冷卻功能的催化裂化再生劑煙氣汽提器，不僅可解決再生劑夾帶煙氣的問題，而且由於本發明具有催化劑冷卻的功能，因此可在一定程度上降低外取熱器的取熱負荷。
2.利用本發明所提供的具有催化劑冷卻功能的再生劑汽提器、通過合理的工藝計算，在FCC反再系統的設計過程中可以取消常規的外取熱器，替代以本發明所提供的汽提器，使該汽提器同時達到汽提再生劑和取出過剩熱量的雙重作用。
3.在FCC過程中，採用本發明可降低再生劑汽提器的操作溫度，避免催化劑在高溫下的水熱失活。
4.本發明所提供設備煙氣汽提效果好，且取熱靈活、操作可靠。
圖1是本發明所提供煙氣汽提器的結構示意圖。
圖2為圖1所示汽提器沿A-A向的剖面圖。
圖3是本發明所述取熱管的結構示意圖。
圖4是CN2515637Y所披露的釘頭取熱管的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖進一步說明本發明所提供的再生劑煙氣汽提器，但本發明並不因此而受到任何限制。
如圖1所示，與再生器相連的再生催化劑導入管1位於該汽提器的上部，並與汽提器的筒體2固定連接。汽提介質導出管6也位於該汽提器的上部，並與汽提器的筒體2固定連接。再生催化劑導入管1和汽提介質導出管6最好位於該汽提器的上部兩側。
本發明所述汽提器中設置一層或一層以上的汽提填料。當設置多層汽提填料時，各層汽提填料之間相互平行。本發明對於所採用的汽提填料並沒有特殊要求，任何現有技術中用以提高汽提效率的填料都可以採用。例如，本發明所述汽提器中可設置1-5層高效汽提填料，每層填料的高度可為100-400mm，填料開孔率優選40-80％。
汽提介質分布器4位於汽提填料3的下方，本發明對於所採用的汽提介質分布器的型式沒有特殊要求，任何現有技術中常用的分布器，例如，枝狀分布器、板式分布器、分布管等都可以採用。當採用枝狀分布器時，其開孔率優選0.05-3％，射流速度優選10-50m/s。
與反應部分相連的再生斜管5設置於該煙氣汽提器的底部，並與該汽提器的底部筒體固定連接。
圖2是圖1所示汽提器的A-A向剖面圖，其中，所示取熱管7垂直於汽提填料3且均勻地分布於汽提器中。
本發明所述取熱管7的取熱介質導入和導出端設置於該煙氣汽提器頂部，而取熱管的其餘部分位於煙氣汽提器內部。所述取熱管7優選垂直且均勻地設置於汽提器中。取熱管的數量可以是一根，也可以是多根，例如，3-40根，需根據裝置的催化劑流量、取熱負荷以及可利用的空間的大小等因素來確定。所述取熱管最好形成獨立的取熱介質循環迴路；取熱管可以採用如圖3所示的結構，也可以採用其它改進型的取熱管，如CN2515637Y中所披露的釘頭取熱管，參見圖4。
其中，圖3所示為一種可形成獨立的取熱介質循環迴路的取熱管示意圖，液態的取熱介質經入口管1a進入，沿取熱管的環形通道3a向下流動，在流動的過程中通過管壁間接地吸收汽提器內的高溫再生催化劑所攜帶的熱量，並逐漸由液態轉變為氣態。流動至取熱管底部的取熱介質改變流動方向，通過設置於取熱管內部的中心管4a向上流動，最後經出口管2a引出。
圖4為CN2515637Y中所披露的釘頭取熱管，其與圖3的不同之處在於取熱管外側固定了許多釘頭狀的強化換熱元件5a，以增大傳熱面積、提高傳熱效率。
本發明所提供的煙氣汽提器的工作流程如下再生催化劑經導入管1進入該汽提器中，並在經汽提介質分布器4分布於該汽提器中的汽提介質的作用下自上而下地流經多層汽提填料3，再生催化劑與汽提介質逆流接觸，使再生催化劑所夾帶的煙氣儘可能地被脫除；流動至該汽提器底部的再生催化劑通過再生斜管5輸送至反應部分循環使用；汽提介質及所汽提出的再生煙氣在該汽提器的頂部匯集，並通過汽提介質導出管6引出；在上述汽提過程中，取熱介質，例如，水，最好是經過必要處理的軟化水，經取熱管7的取熱介質入口注入取熱管中，通過取熱管的管壁吸收該汽提器中的熱量，使取熱介質由液態轉變為氣態；氣態的取熱介質由取熱管的頂部取熱介質出口引出。本發明所述的每一個取熱管最好形成單獨的控制迴路，以便當其中一個取熱管出現故障時不影響其它取熱管的工作。
在本發明所述汽提器中，當採用蒸汽作為汽提介質時，其汽提蒸汽的消耗量為1-10kg/噸催化劑；汽提線速優選0.05-0.5m/s；該汽提器中催化劑質量流率優選10-120kg.(m2.s)-1，其催化劑平均停留時間優選0.2-4min。下面的實施例將對本發明所提供的方法予以進一步的說明，但本發明並不因此而受到任何限制。
實施例該實施例說明在FCC裝置上採用本發明所述煙氣汽提器後所帶來的有益效果。
在處理能力為100×104噸/年的重油催化裂化裝置進行改造，增設本發明所述煙氣汽提器。該煙氣汽提器直徑為2400mm，高5650mm，內置三層USP6224833中所述的內構件，該填料開孔率為75％。該汽提器中共設置釘頭取熱管20根，取熱管長度5.1m，單管傳熱面積為5.6m2，總傳熱面積為112m2，熱負荷為1.56×107W。採用蒸汽作為汽提介質，汽提蒸汽的線速0.2m/s。經過工業應用試驗，再生器密相床層溫度由705°下降到698°，而幹氣中非烴氣體含量從原來的18％降低到1.68％。
權利要求
1.一種煙氣汽提器，其特徵在於該汽提器主要包括以下構件再生催化劑導入管(1)、煙氣汽提器筒體(2)、汽提填料(3)、汽提介質分布器(4)、再生斜管(5)、汽提介質導出管(6)、取熱管(7)；其中，再生催化劑導入管(1)和汽提介質導出管(6)分別設置於該煙氣汽提器的上部，而再生斜管(5)設置於該煙氣汽提器的底部；一層或一層以上的汽提填料設置於該汽提器中；汽提介質分布器(4)位於汽提填料的下方；取熱管(7)的取熱介質導入端和導出端設置於該煙氣汽提器外部，其餘部分位於煙氣汽提器內部。
2.按照權利要求1的煙氣汽提器，其特徵在於所述再生催化劑導入管(1)和汽提介質導出管(6)位於該汽提器的上部兩側。
3.按照權利要求1的煙氣汽提器，其特徵在於所述汽提器中設置1-8層用以提高汽提效率的汽提填料。
4.按照權利要求1的煙氣汽提器，其特徵在於所述汽提介質分布器採用枝狀分布器。
5.按照權利要求1的煙氣汽提器，其特徵在於所述汽提器中設置多根取熱管，且所述取熱管垂直且均勻地分布於汽提器中。
6.按照權利要求5的煙氣汽提器，其特徵在於所述取熱管為釘頭取熱管。
全文摘要
一種煙氣汽提器主要包括以下構件再生催化劑導入管(1)、煙氣汽提器筒體(2)、汽提填料(3)、汽提介質分布器(4)、再生斜管(5)、汽提介質導出管(6)、取熱管(7)；其中，再生催化劑導入管(1)和汽提介質導出管(6)分別設置於該煙氣汽提器的上部，而再生斜管(5)設置於該煙氣汽提器的底部；一層或一層以上的汽提填料設置於該汽提器中；汽提介質分布器(4)位於汽提填料的下方；取熱管(7)的取熱介質導入端和導出端設置於該煙氣汽提器外部，其餘部分位於煙氣汽提器內部。該煙氣汽提器具有使再生劑脫除煙氣和降低再生劑溫度的雙重功能。
文檔編號C10G11/00GK1754626SQ200410080230
公開日2006年4月5日 申請日期2004年9月28日 優先權日2004年9月28日
發明者張永民, 侯栓弟, 李松年, 許克家, 張佔柱, 張久順, 龍軍, 趙俊鵬 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院