专利名称：流化催化裂化沉降器油气预汽提设备及预汽提方法
技术领域：
本发明涉及石油加工烃类原料流化催化裂化过程的沉降器油气预汽提设备及预汽提方法。
我国天津石化公司炼油厂引进了UOP的VDS技术(类似于美国专利USP5,316,662)，经粗旋进入沉降器床层的油气量降到了反应油气总量的2重量％左右，由提升管进入沉降器的油气平均停留时间为4秒左右，仍然比较长。同时，由于粗旋下部无料腿，而是将粗旋锥体下部直接连在了预汽提设备顶部，粗旋内压力平衡较脆弱，粗旋的分离效率受沉降器料位的影响较大，增加了操作难度，而且容易产生催化剂跑损。
在中国专利ZL 99234342.9中，油气预汽提设备安装于粗旋料腿出口。粗旋料腿中的催化剂和油气进入顶部为敞口的油气预汽提设备筒体内，在筒体底部设有汽提蒸汽分布器，汽提蒸汽置换催化剂中的油气。油气与汽提蒸汽一部分进入沉降器上方，另一部分随催化剂进入沉降器汽提段。该设备明显的缺点是，预汽提后的油气仍然滞留在沉降器下部，其停留时间仍较长，没有解决沉降器油气停留时间过长而产生二次裂化的问题，特别是沉降器油气结焦的问题。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是一种流化催化裂化沉降器油气预汽提设备，包括一个筒体，筒体内设有预汽提蒸汽分布器和预汽提挡板，所述油气预汽提设备的顶部设有顶板，其特征在于油气预汽提设备设于沉降器的下部、沉降器汽提段的上方，油气预汽提设备设有油气升气管，油气升气管的一端连接于油气预汽提设备的顶板上，另一端与沉降器内粗旋的出口管或单旋的入口水平段相连，油气预汽提设备的底部为敞口结构的催化剂出口，油气预汽提设备筒体的外壁与沉降器下部的内壁之间形成环形空间，环形空间的下部与沉降器汽提段之间设有催化剂通道，沉降器内的粗旋带有料腿，料腿与油气预汽提设备相连通，料腿的出口位于油气预汽提设备内的密相催化剂床层。
一种采用本发明流化催化裂化沉降器油气预汽提设备进行油气预汽提的方法，来自沉降器内粗旋的催化剂在油气预汽提设备内与汽提蒸汽逆流接触进行预汽提，其特征在于预汽提出的油气经油气预汽提设备顶板上的油气升气管进入粗旋的出口管或沉降器内单旋的入口水平段，预汽提后的催化剂经油气预汽提设备底部的催化剂出口向下进入沉降器汽提段进行汽提，来自粗旋的催化剂经料腿进入油气预汽提设备内，料腿的出口位于油气预汽提设备内的密相催化剂床层。
采用本发明的流化催化裂化沉降器油气预汽提设备及预汽提方法，具有如下的有益效果(1)本发明的油气预汽提设备带有油气升气管；在油气预汽提设备进行预汽提时，油气升气管与油气预汽提设备的顶板相连的一端位于油气预汽提设备内的密相催化剂床层顶部的稀相区。由粗旋料腿携带下来的油气绝大部分被油气预汽提设备汽提掉，且该部分油气以及汽提蒸汽(还包括来自沉降器汽提段的油气及汽提蒸汽)被油气升气管导入粗旋的出口管、再经单旋的入口水平段迅速进入单旋。当油气升气管的另一端与单旋入口水平段相连时，油气以及汽提蒸汽还可直接导入单旋的入口水平段。与现有技术(如UOP的VDS技术，可参见美国专利USP5,316,662)相比，大大缩短了油气在沉降器内的停留时间(油气在沉降器内的平均停留时间降为2秒)，减少了提升管后的二次反应的发生及沉降器结焦，提高了目的产物收率。采用本发明，与现有技术相比，可使FCC装置的干气产率降低20体积％左右，提高轻质油收率0.5到1个重量百分点；(2)本发明的油气预汽提设备在预汽提过程中，粗旋料腿的出口位于油气预汽提设备内的密相催化剂床层，使粗旋的分离效率受沉降器料位的影响很小。由于油气预汽提设备内密相催化剂床层顶部的稀相区与粗旋的出口管或单旋的入口水平段之间设有油气升气管，使粗旋的压力平衡易于保持。由于以上两个因素，粗旋的分离效率可保持在较高水平上(将90重量％以上的催化剂分离)；粗旋的操作稳定性和操作弹性增加，操作难度降低，并且不易产生催化剂跑损。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图2是粗旋的料腿由油气预汽提设备的筒体侧壁与其连通的示意图。
图3是催化剂通道为槽口形、油气预汽提设备直径大于沉降器汽提段直径时的设置示意图。
图4是催化剂通道为槽口形、油气预汽提设备直径小于沉降器汽提段直径时的设置示意图。
图5是油气预汽提设备直径等于沉降器汽提段直径时所形成的环缝形催化剂通道的示意图。
图6是油气预汽提设备直径大于沉降器汽提段直径时所形成的环缝形催化剂通道的示意图。
图7是油气预汽提设备直径小于沉降器汽提段直径时所形成的一种环缝形催化剂通道的示意图。
本发明的油气预汽提设备4包括一个筒体401，其顶部设有顶板402。筒体401内设有预汽提蒸汽分布器8和预汽提挡板——内环挡板6和外环挡板7。预汽提蒸汽分布器8设于油气预汽提设备4的下部，用于引入汽提蒸汽。设置预汽提挡板(内环挡板6和外环挡板7)是用以提高预汽提效率。根据催化裂化沉降器13及粗旋1的尺寸，油气预汽提设备4内可设置多层预汽提挡板，一般推荐不少于一层。预汽提蒸汽分布器8和预汽提挡板(内环挡板6和外环挡板7)的结构及其在油气预汽提设备4内的安装布置与常用的流化催化裂化汽提器相同。
沉降器13内的粗旋1的料腿3与油气预汽提设备4的内部相连通。有两种连通方式。第一种方式如
图1所示，粗旋的料腿3穿过油气预汽提设备4的顶板402由上向下插入油气预汽提设备4之内；第二种方式如图2所示，油气预汽提设备4的筒体401的侧壁上设有开口，粗旋的料腿3的出口301与所述开口相连接。对上述两种连通方式，均应控制料腿3的出口301至油气预汽提设备4的底部平面的垂直距离H2，以保证在油气预汽提设备4的实际操作过程中，料腿3的出口301位于油气预汽提设备4内的密相催化剂床层5(参见图1、图2)。H2取决于油气预汽提设备4内的密相催化剂床层料位高度，而该料位高度是由沉降器13内的催化剂总藏量(包括沉降器汽提段藏量)所决定的。另外，粗旋料腿3的出口可以根据具体操作条件，按常规方式设置防冲挡板或倒锥。
油气预汽提设备4设有油气升气管2，油气升气管2的一端连接于油气预汽提设备4的顶板402上，另一端与沉降器13内粗旋1的出口管10相连，或与单旋11的入口水平段1101相连(参见图1中的虚线段201)。油气升气管2有两个方面的重要作用(1)将油气预汽提设备4汽提出的油气以及汽提蒸汽(还包括来自沉降器汽提段14的油气以及汽提蒸汽)导入粗旋1的出口管10，油气以及汽提蒸汽再经单旋的入口水平段1101迅速进入单旋11(当油气升气管2的另一端与单旋11的入口水平段1101相连时，还可将油气以及汽提蒸汽直接导入单旋的入口水平段1101)，从而大大缩短了油气在沉降器内的停留时间，减少了提升管后的二次反应的发生及沉降器结焦，提高了目的产物收率；(2)本发明的油气预汽提设备4在预汽提过程中，粗旋料腿3的出口301位于油气预汽提设备4内的密相催化剂床层5，使粗旋1的分离效率受沉降器料位的影响很小。由于油气预汽提设备4内密相催化剂床层5顶部的稀相区与粗旋的出口管10或单旋的入口水平段1101之间设有油气升气管2，使粗旋的压力平衡易于保持。由于以上两个因素，粗旋的分离效率可保持在较高水平上(将90重量％以上的催化剂分离)；粗旋的操作稳定性和操作弹性增加，操作难度降低，并且不易产生催化剂跑损。(说明在油气预汽提设4进行预汽提时，油气升气管2与油气预汽提设备4的顶板402相连的一端位于油气预汽提设备4内的密相催化剂床层5顶部的稀相区)。
油气预汽提设备4可设一根或多根油气升气管(图1、图2中均以一根为例)。油气升气管2的总横截面积As为油气预汽提设备4横截面积A1的0.02至0.2倍，即As＝(0.02～0.2)A1。油气升气管2的根数以及总横截面积根据油气预汽提设备4内的油气和水蒸汽的流量而定。当只设一根油气升气管时，总横截面积即为此单根油气升气管的横截面积。
油气预汽提设备4设有催化剂出口，为位于油气预汽提设备4底部的敞口结构，通往沉降器汽提段14的顶部。筒体401的底端连接在沉降器13的底部器壁上(即图1、图2所示的锥体段上)。
参见图1和图2，一般来说，本发明油气预汽提设备4的直径D1为沉降器下部1301直径D2的0.3至0.8倍，即D1＝(0.3～0.8)D2；油气预汽提设备4的高度H1为沉降器下部1301直径D2的0.3至1.5倍，即H1＝(0.3～1.5)D2。
在图1和图2中，油气预汽提设备4的顶板402为平板结构。顶板402还可以是锥形板或椭圆形板等结构；对于这些结构的顶板，粗旋的料腿3穿过顶板402由上向下插入油气预汽提设备4之内的方式以及油气升气管2的一端与顶板402的连接方式，均与图1所示的顶板402为平板结构的情况类同。
在图1和图2中，油气预汽提设备4的直径与沉降器汽提段14的直径相等。油气预汽提设备4的直径大于沉降器汽提段14的直径时，可采用如图3所示的设置，油气预汽提设备4的筒体401的底端连接在沉降器13的底部器壁上。油气预汽提设备4的直径小于沉降器汽提段14的直径时，可采用如图4所示的设置，在油气预汽提设备4筒体401的底端与沉降器13的底部器壁之间设置圆台形连接板17；圆台形连接板17的上端与油气预汽提设备4筒体401的底端相连，圆台形连接板17的下端与沉降器13的底部器壁相连。
油气预汽提设备筒体401的外壁与沉降器下部1301的内壁之间形成环形空间15，环形空间15的下部与沉降器汽提段14之间设有催化剂通道9。该催化剂通道9可使由沉降器13内单旋11的料腿1102流下来的位于环形空间15内的催化剂进入沉降器汽提段14。图1、图2和图3中，催化剂通道9均为在油气预汽提设备4的筒体401的下部沿圆周方向开设的槽口；而在图4中，在油气预汽提设备4筒体401的底端与沉降器13的底部器壁之间设有圆台形连接板17，催化剂通道9为在圆台形连接板17上开设的槽口。图1至图4中所示的槽口形状均为椭圆形；槽口形状还可以是圆形或矩形等(图略)。槽口的总面积应根据粗旋料腿中催化剂的流量和单旋料腿中催化剂的流量来确定，同时还应满足不使沉降器汽提段14中的油气和水蒸汽大量进入沉降器13。
催化剂通道9还可以是在油气预汽提设备4筒体401的底端与沉降器13的底部器壁或与沉降器汽提段14的筒体顶端之间所形成的环缝。下面举例加以说明。如图5所示，是在油气预汽提设备4的直径与沉降器汽提段14的直径相等时，将油气预汽提设备4由图1中的位置向上移动一段距离、油气预汽提设备4筒体401的底端与沉降器13的底部器壁之间所形成的环缝。图6是油气预汽提设备4的直径大于沉降器汽提段14的直径时，将油气预汽提设备4由图3中的位置向上移动一段距离、油气预汽提设备4筒体401的底端与沉降器13的底部器壁之间所形成的环缝。图7是油气预汽提设备4的直径小于沉降器汽提段14的直径时，在油气预汽提设备4筒体401的底端与沉降器汽提段14的筒体顶端之间所形成的一种环缝。环形空间15内的催化剂分别可以经上述的环缝形催化剂通道9进入沉降器汽提段14，与槽口形催化剂通道的情况相同。环缝的面积应根据具体的操作而定，与槽口形催化剂通道的选取原则相同。图5、图6和图7中，油气预汽提设备4的筒体401下部均不再开设槽口；筒体401均用筋板18连接于沉降器13的底部器壁上。
在油气预汽提设备筒体401的外壁与沉降器下部1301的内壁之间的环形空间15的下部(相应于沉降器下部1301的锥体段)，围绕油气预汽提设备4的筒体401的外壁设有流化蒸汽分布器12，经流化蒸汽分布器12通入流化蒸汽，可使环形空间15内沉降器底部的催化剂保持流化状态。如图1和图2所示，在油气升气管2的上部设有短管形的流化蒸汽入口202，用以导出由流化蒸汽分布器12流出的水蒸汽。流化蒸汽入口202还可以是在油气升气管2的上部开设的开口(图略)。短管或开口形的流化蒸汽入口202可以是一个或多个，其流通面积取决于流化蒸汽分布器12流出的流化蒸汽量。上述短管或开口形的流化蒸汽入口202还可设于粗旋1的出口管10或单旋11的入口水平段1101上(图略)。
下面以图1为例，说明采用上述的本发明流化催化裂化沉降器油气预汽提设备进行油气预汽提的方法。
如图1所示，提升管反应器中的催化剂和油气的混合物经提升管出口水平段16进入沉降器13内的粗旋1进行分离(说明粗旋1为提升管出口的快速分离设备)。少部分催化剂和大部分油气经粗旋1的出口管10和单旋的入口水平段1101进入单旋11，最后油气进入分馏塔。大约90重量％的催化剂夹带部分油气一起经粗旋的料腿3进入油气预汽提设备4。在油气预汽提设备4内，催化剂自上而下流动，来自设置在油气预汽提设备4下部的预汽提蒸汽分布器8的汽提蒸汽自下而上流动，催化剂与汽提蒸汽逆流接触进行预汽提，使蒸汽与催化剂及油气进行交换。预汽提出的油气(以及汽提蒸汽)经油气预汽提设备4的油气升气管2进入粗旋1的出口管10、再经单旋的入口水平段1101进入单旋11(在油气升气管2的另一端与单旋11的入口水平段1101相连的情况下，参见图1中的虚线段201，预汽提出的油气以及汽提蒸汽还可以由油气升气管2直接导入单旋的入口水平段1101，随后进入单旋11)。催化剂和油气预汽提后，催化剂经位于油气预汽提设备4底部的敞口结构的催化剂出口向下进入沉降器汽提段14，从而完成油气预汽提过程。
在以上预汽提过程中，料腿3的出口301位于油气预汽提设备4内的密相催化剂床层5(这由上述的料腿3的出口301至油气预汽提设备4的底部平面的垂直距离H2来保证)，以使粗旋1的分离效率受沉降器料位的影响较小。油气升气管2与油气预汽提设备4的顶板402相连的一端位于油气预汽提设备4内的密相催化剂床层5顶部的稀相区。
沉降器13内单旋11的料腿1102流下来的催化剂落入环形空间15。经流化蒸汽分布器12通入流化蒸汽，可使环形空间15内沉降器底部的催化剂保持流化状态。环形空间15内的催化剂经油气预汽提设备4筒体401下部沿圆周方向开设的槽口形催化剂通道9进入沉降器汽提段14。流化蒸汽分布器12流出的流化蒸汽由设于油气升气管2上部的短管形的流化蒸汽入口202导出。
由粗旋1的料腿3随催化剂携带下来的油气，绝大部分被油气预汽提设备4汽提掉，极少部分未被汽提的油气随催化剂向下进入沉降器汽提段14进行汽提(说明沉降器汽提段14汽提出的油气以及汽提蒸汽进入油气预汽提设备4，并由油气升气管2导走)。沉降器汽提段14为常规结构，其内设有内环挡板和外环挡板，以及第二级汽提蒸汽分布器和第三级汽提蒸汽分布器(图略)。来自沉降器内粗旋1的催化剂经过上述包括预汽提在内的三级汽提后，所含油气量可降低到反应油气总量的0.1重量％左右；最后经设于沉降器汽提段14下部的待生斜管送至再生器进行再生(图略)。
采用图2至图7的布置方式，催化剂油气预汽提方法与上述按图1所示的布置方式所采用的预汽提方法基本相同。采用图2的布置，不同之处只是催化剂经粗旋的料腿3由筒体401的侧壁进入油气预汽提设备4。采用图5、图6和图7的布置方式，环形空间15内的催化剂分别经环缝形的催化剂通道9进入沉降器汽提段14。图2至图7中，所有未说明的附图标记均与图1相同。此外，本发明所用的汽提蒸汽和流化蒸汽均为水蒸汽。
采用本发明的流化催化裂化沉降器油气预汽提设备进行预汽提的方法，基本操作参数为预汽提温度为450C至520℃，预汽提线速为0.05米/秒至0.5米/秒，油气预汽提设备4和沉降器汽提段14的总汽提蒸汽用量为2千克/吨催化剂至2.5千克/吨催化剂。经油气预汽提设备4进入沉降器汽提段14的油气含量大幅度降低，可降为反应油气总量的1重量％。
下面通过一个实施例对本发明进行举例说明。实施例一套流化催化裂化装置的处理量为40万吨/年。改造前，沉降器内无预汽提设备。外置提升管出口的快分设备为粗旋风分离器，其料腿位于沉降器下方，料腿中催化剂和油气直接流入沉降器汽提段上方，沉降器汽提段设有8层环形挡板。改造后，安装了本发明的沉降器油气预汽提设备，其结构及在沉降器内的布置参见图1。油气预汽提设备的直径为Φ1600毫米，高度为3500毫米，内置两层环形挡板。油气预汽提设备设有2根直径为Φ273毫米的油气升气管。沉降器油气预汽提(以及在沉降器汽提段中的汽提)过程与前文所述相同。操作条件及结果如下预汽提温度485℃；预汽提线速0.1米/秒；总汽提蒸汽用量(油气预汽提设备和沉降器汽提段)2.5千克/吨催化剂；而原来无预汽提时的汽提蒸汽用量为3.5千克/吨催化剂。
采用本发明后，焦炭中氢含量由8.4体积％减低到6.2体积％，干气产率降低21体积％，轻质油收率提高1.0个重量百分点。
权利要求
1.一种流化催化裂化沉降器油气预汽提设备，包括一个筒体(401)，筒体(401)内设有预汽提蒸汽分布器(8)和预汽提挡板，所述油气预汽提设备(4)的顶部设有顶板(402)，其特征在于油气预汽提设备(4)设于沉降器(13)的下部(1301)、沉降器汽提段(14)的上方，油气预汽提设备(4)设有油气升气管(2)，油气升气管(2)的一端连接于油气预汽提设备(4)的顶板(402)上，另一端与沉降器(13)内粗旋风分离器(1)的出口管(10)或单级旋风分离器(11)的入口水平段(1101)相连，油气预汽提设备(4)的底部为敞口结构的催化剂出口，油气预汽提设备筒体(401)的外壁与沉降器下部(1301)的内壁之间形成环形空间(15)，环形空间(15)的下部与沉降器汽提段(14)之间设有催化剂通道(9)，沉降器内的粗旋风分离器(1)带有料腿(3)，料腿(3)与油气预汽提设备(4)相连通，料腿(3)的出口(301)位于油气预汽提设备(4)内的密相催化剂床层(5)。
2.根据权利要求1所述的油气预汽提设备，其特征在于粗旋风分离器的料腿(3)穿过油气预汽提设备(4)的顶板(402)由上向下插入油气预汽提设备(4)之内。
3.根据权利要求1所述的油气预汽提设备，其特征在于油气预汽提设备(4)的筒体(401)的侧壁上设有开口，粗旋风分离器的料腿(3)的出口(301)与所述开口相连接。
4.根据权利要求1所述的油气预汽提设备，其特征在于油气升气管(2)有一根或多根，油气升气管(2)的总横截面积As为油气预汽提设备(4)横截面积A1的0.02至0.2倍。
5.根据权利要求1所述的油气预汽提设备，其特征在于油气预汽提设备(4)的直径D1为沉降器下部(1301)直径D2的0.3至0.8倍，油气预汽提设备(4)的高度H1为沉降器下部(1301)直径D2的0.3至1.5倍。
6.根据权利要求1所述的油气预汽提设备，其特征在于所述催化剂通道(9)为在油气预汽提设备(4)的筒体(401)下部沿圆周方向开设的槽口。
7.根据权利要求1所述的油气预汽提设备，其特征在于在油气预汽提设备(4)筒体(401)的底端与沉降器(13)的底部器壁之间设有圆台形连接板(17)，所述催化剂通道(9)为在圆台形连接板(17)上开设的槽口。
8.根据权利要求1所述的油气预汽提设备，其特征在于所述催化剂通道(9)为在油气预汽提设备(4)筒体(401)的底端与沉降器(13)的底部器壁或与沉降器汽提段(14)的筒体顶端之间所形成的环缝。
9.一种采用如权利要求1所述的流化催化裂化沉降器油气预汽提设备进行油气预汽提的方法，来自沉降器(13)内粗旋风分离器(1)的催化剂在油气预汽提设备(4)内与汽提蒸汽逆流接触进行预汽提，其特征在于预汽提出的油气经油气预汽提设备(4)顶板(402)上的油气升气管(2)进入粗旋风分离器(1)的出口管(10)或沉降器(13)内单级旋风分离器(11)的入口水平段(1101)，预汽提后的催化剂经油气预汽提设备(4)底部的催化剂出口向下进入沉降器汽提段(14)进行汽提，来自粗旋风分离器(1)的催化剂经料腿(3)进入油气预汽提设备(4)内，料腿(3)的出口(301)位于油气预汽提设备(4)内的密相催化剂床层(5)。
全文摘要
本发明公开了一种石油加工流化催化裂化过程的沉降器油气预汽提设备及方法，用于解决现有技术所存在的油气在沉降器中停留的时间过长而产生二次裂化、粗旋风分离器分离效率受沉降器料位的影响较大的问题。本发明，油气预汽提设备(4)设有油气升气管(2)，催化剂由粗旋风分离器(1)的料腿(3)进入油气预汽提设备，与汽提蒸汽逆流接触进行预汽提。料腿的出口(301)位于密相催化剂床层(5)。预汽提出的油气经油气升气管进入粗旋风分离器的出口管(10)或单级旋风分离器(11)的入口水平段(1101)，预汽提后的催化剂经敞口结构的催化剂出口进入沉降器汽提段(14)。本发明主要用于流化催化裂化过程的沉降器油气预汽提。
文档编号C10G11/18GK1403538SQ0213918
公开日2003年3月19日 申请日期2002年10月15日 优先权日2002年10月15日
发明者张振千, 侯越峰, 田耕 申请人:中国石油化工集团公司, 中国石化集团洛阳石油化工工程公司