專利名稱：一種催化裂化汽提器內(nèi)構(gòu)件及其設(shè)置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于催化裂化過程的汽提器內(nèi)構(gòu)件及其設(shè)置方法。
背景技術(shù)：
流化催化裂化(FCC)是石油煉制工業(yè)中一種重要的二次加工過程，使用重質(zhì)原料油生產(chǎn)汽油、柴油、液化石油氣等輕質(zhì)油品。其主要步驟如下，烴類原料與熱的再生催化劑在提升管中接觸，在450℃～550℃下進行催化裂化反應(yīng)；反應(yīng)后油氣和待生催化劑的混合物進入沉降器，在沉降器中旋風(fēng)分離器將待生催化劑分離下來，進入到汽提器，油氣則進入到后續(xù)產(chǎn)品分離系統(tǒng)。待生催化劑在汽提器內(nèi)與水蒸汽逆流接觸，除去夾帶的烴類物質(zhì)后，進入到再生器內(nèi)進行燒焦再生，使催化劑恢復(fù)活性；再生后的催化劑重新進入提升管反應(yīng)器中，進行下一輪的反應(yīng)。
由于催化裂化催化劑為多孔的硅鋁氧化物，進入汽提段的催化劑中有一部分油氣吸附或夾帶在催化劑內(nèi)孔中或催化劑顆粒之間，據(jù)統(tǒng)計，這部分油氣約占產(chǎn)品總量的2～4％，所以必須采取措施先汽提出油氣后，再讓這部分催化劑進入到再生器中。否則不僅造成有用的輕質(zhì)油品的損失，而且由于這部分油氣的帶入，會增加再生器負(fù)荷；其次，由于這部分油氣中H/C比較高，燃燒后會導(dǎo)致大量水蒸汽的產(chǎn)生，在高溫的環(huán)境下，大大加劇了催化劑的水熱失活。隨著催化裂化原料日趨變重，原料的品質(zhì)的下降和雜質(zhì)含量的增加，會帶來諸如環(huán)保、再生負(fù)荷不夠、催化劑失活嚴(yán)重、產(chǎn)品分布變差等一系列問題，而改善待生催化劑的汽提是緩解上述問題的一條有效途徑。
傳統(tǒng)的催化劑汽提器是在汽提段中加入人字擋板或盤環(huán)形擋板來增強汽提效果，但兩種汽提擋板結(jié)構(gòu)除了汽提效率較低，在操作中還存在催化劑分布不均、局部失流態(tài)化以及由此導(dǎo)致的“架橋”等諸多問題，當(dāng)裝置中催化劑循環(huán)量的較大時，這些問題就更容易發(fā)生。隨著催化裂化原料油的變重，反應(yīng)產(chǎn)生的焦炭和所需的催化劑循環(huán)量也相應(yīng)的增加，這兩種結(jié)構(gòu)在汽提效率和操作彈性方面已不能滿足裝置在經(jīng)濟效益和穩(wěn)定操作的要求，所以需要開發(fā)新型的汽提器、采用新的汽提方法。
在新型汽提器方面，國內(nèi)外已提出了許多專利技術(shù)，其中一個重要方面就是采用填料式內(nèi)構(gòu)件，其思路是將床層均分為多個小的流動單元，用以減小流化床內(nèi)氣泡直徑，從而達到提高氣固傳質(zhì)效率，提高汽提效率的目的。這方面相關(guān)的專利技術(shù)有CN1335356A提出了一種具有交叉成菱形孔道的柵板填料，其菱形孔道與汽提器的軸向平行，據(jù)稱可以有效提高汽提器效率，若用于催化轉(zhuǎn)化制烯烴工藝，可以使再生劑中煙氣雜質(zhì)體積含量小于0.05％。但這種填料結(jié)構(gòu)易于造成汽提介質(zhì)分布不均，易造成氣體局部節(jié)涌或固體局部架橋等問題，操作彈性較差。
CN1403190A提出了一種用于氣液、氣固和氣液固系統(tǒng)強化傳質(zhì)的填料式內(nèi)構(gòu)件，它由一系列開有舌形斜孔的構(gòu)件板交叉而成，從而起到破碎氣泡的作用，達到提高傳質(zhì)效率的目的。
USP 5,716,585提出了一種用于流化催化裂化裝置的波浪形汽提填料，該汽提填料由波浪形的柵板交錯排列，分成幾層放置在汽提器中，氣固兩相在填料中迂回流動的過程達到了強化接觸和傳質(zhì)的目的。這種結(jié)構(gòu)的汽提填料有一個缺點就是局部區(qū)域容易形成流化死區(qū)，在催化劑質(zhì)量流率較大的情況下，催化劑容易產(chǎn)生流動不暢、“架橋”等問題。
USP 6,224,833提出了一種由多組互為交叉的板狀構(gòu)件組成的流化床內(nèi)構(gòu)件，據(jù)稱可以大大提高流化床內(nèi)氣固傳質(zhì)效率，當(dāng)用作催化劑汽提內(nèi)構(gòu)件時，汽提效率可以提高近20個百分點。但這種汽提填料結(jié)構(gòu)也存在局部流化死區(qū)，當(dāng)用于待生劑汽提時，易產(chǎn)生油氣結(jié)焦等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提供一種用于催化裂化過程的汽提器內(nèi)構(gòu)件，以提高汽提效果。
本發(fā)明的另一個目的是提供相應(yīng)的本發(fā)明所述汽提器內(nèi)構(gòu)件的設(shè)置方法。
本發(fā)明所提供的用于催化裂化過程的汽提器內(nèi)構(gòu)件包括兩片以上的輔助導(dǎo)流葉片以及與輔助導(dǎo)流葉片固定連接的呈八字型設(shè)置的兩片主導(dǎo)流葉片。
本發(fā)明提供的汽提器內(nèi)構(gòu)件的設(shè)置方法如下使所述內(nèi)構(gòu)件的主導(dǎo)流葉片的長邊與水平方向所形成的夾角β為25-60°，將兩個以上的所述內(nèi)構(gòu)件按照上述角度要求逐一地緊湊地平行排列在一起，并與另一組按照同樣方法排列的內(nèi)構(gòu)件交錯疊置，兩組內(nèi)構(gòu)件間的交錯角為60-120°，并且使相鄰的內(nèi)構(gòu)件之間固定連接。
本發(fā)明提供的汽提器內(nèi)構(gòu)件還可以采用以下方法設(shè)置將所需數(shù)量的內(nèi)構(gòu)件先加工成填料塊，然后用填料塊將汽提空間填充滿；在所述填料塊中，內(nèi)構(gòu)件的主導(dǎo)流葉片的長邊與水平方向所形成的夾角β為25-60°，將兩個以上的所述內(nèi)構(gòu)件按照上述角度要求逐一地緊湊地平行排列在一起，并與另一組按照同樣方法排列的內(nèi)構(gòu)件交錯疊置，兩組內(nèi)構(gòu)件間的交錯角為60-120°，并且使相鄰的內(nèi)構(gòu)件之間固定連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的汽提器內(nèi)構(gòu)件及其設(shè)置方法，具有以下特點采用本發(fā)明所述汽提器內(nèi)構(gòu)件及其設(shè)置方法可以有效地減小汽提段內(nèi)的氣泡的平均直徑，從而增強氣固兩相之間的接觸效果、提高汽提效率；采用本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件并按照所述設(shè)置方法設(shè)置的汽提器，沒有流化死區(qū)，即沒有任何可以讓催化劑停止流動的地方，從而避免了油氣的停留，避免了油氣的結(jié)焦，同時還可以避免催化劑質(zhì)量流率波動時產(chǎn)生的催化劑流動不暢等問題，提高了裝置的操作彈性；
由于本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡單且易于設(shè)置，避免了內(nèi)構(gòu)件占用過大的汽提段有效空間，因而具有更大的催化劑藏量，從而可以提高催化劑在汽提段中的停留時間，可達到提高汽提效率和增大處理量的目的。
本發(fā)明提供的內(nèi)構(gòu)件既可用于催化裂化待生催化劑汽提，又可用于再生催化劑汽提。該內(nèi)構(gòu)件不僅可以增強催化劑和汽提蒸汽之間的接觸效果，而且還具有不存在流化死區(qū)、防止油氣結(jié)焦、處理量大、操作彈性大的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件的正視圖。
圖2為本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件的A-A向的剖視圖。
圖3為本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件的立體示意圖。
圖4為本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件的設(shè)置方式示意圖。
圖5為采用本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件的FCC再生催化劑汽提器示意圖。
圖6為采用本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件的FCC待生催化劑汽提器示意圖。
圖7為實施例中所述冷態(tài)實驗裝置示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明所提供的汽提器內(nèi)構(gòu)件，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。
本發(fā)明所提供的汽提器內(nèi)構(gòu)件如圖1、圖2和圖3所示，該內(nèi)構(gòu)件由兩種葉片構(gòu)成，如圖所示，輔助導(dǎo)流葉片1和主導(dǎo)流葉片2，其中輔助導(dǎo)流葉片1的作用是使催化劑自上而下地沿該輔助導(dǎo)流葉片的方向流動；主導(dǎo)流葉片2是與輔助導(dǎo)流葉片1固定連接的兩片呈八字形設(shè)置的葉片，其作用是使催化劑自輔助導(dǎo)流葉片流下后在流經(jīng)主導(dǎo)流葉片的過程中再次改變流動方向，使部分催化劑沿主導(dǎo)流葉片流下時，同時向該內(nèi)構(gòu)件的兩邊流動。由于催化劑的水平運動有利于減少床層氣泡直徑，該內(nèi)構(gòu)件適當(dāng)強化催化劑的迂回流動，從而達到了減小氣泡直徑、增強氣固接觸傳質(zhì)的效果。
如圖1-3所示，本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件包含兩塊或兩塊以上的相互平行設(shè)置的輔助導(dǎo)流葉片1，優(yōu)選包含兩塊以上的相互平行設(shè)置的輔助導(dǎo)流葉片1。所述兩塊或兩塊以上的輔助導(dǎo)流葉片1最好是由尺寸基本相同的輔助導(dǎo)流葉片構(gòu)成。所述輔助導(dǎo)流葉片的寬度W1與高度H1的比值為0.1-10∶1，優(yōu)選0.8-5∶1。
本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件還包含兩片與輔助導(dǎo)流葉片1固定連接的呈八字形設(shè)置的主導(dǎo)流葉片2，這兩片主導(dǎo)流葉片最好是尺寸基本相同的葉片。所述主導(dǎo)流葉片的寬度W2與高度H2的比值為5-100∶1，優(yōu)選10-90∶1。所述主導(dǎo)流葉片的寬度W2應(yīng)具體根據(jù)汽提器的形狀及主導(dǎo)流葉片的長邊與水平方向所形成的夾角β的大小確定。所述的兩片主導(dǎo)流葉片之間的夾角γ(見圖2)為60-120°，優(yōu)選65-110°，進一步優(yōu)選70-100°。而這兩片呈八字形設(shè)置的主導(dǎo)流葉片與輔助導(dǎo)流葉片固定連接一側(cè)所形成的縫隙的寬度為輔助導(dǎo)流葉片寬度的5-30％，即0.05-0.3W1。
在本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件中，如圖1所示，所述輔助導(dǎo)流葉片1和主導(dǎo)流葉片2之間所形成的夾角α為60-120°，優(yōu)選65-110°，進一步優(yōu)選70-100°。
此外，本發(fā)明優(yōu)選輔助導(dǎo)流葉片的寬度W1等于呈八字形設(shè)置的兩片主導(dǎo)流葉片之間的最大垂直距離W3。本發(fā)明所述主導(dǎo)流葉片的寬度W2與汽提器/汽提段內(nèi)徑D的比值為1∶50-200，優(yōu)選1∶80-180。
本發(fā)明所提供的內(nèi)構(gòu)件在汽提器中的設(shè)置方法如下首先，如圖1所示，確保所述內(nèi)構(gòu)件的主導(dǎo)流葉片的長邊與水平方向所形成的夾角β為25-60°，優(yōu)選30-55°。然后，將兩個以上的上述內(nèi)構(gòu)件按照夾角β的角度要求逐一地緊湊地平行排列在一起，并與另一組按照同樣方法排列的內(nèi)構(gòu)件按照圖4所示方法交錯疊置。上述兩組內(nèi)構(gòu)件間的交錯角為60-120°，優(yōu)選70-110°，并且使相鄰的內(nèi)構(gòu)件之間固定連接。按照上述方法設(shè)置其它內(nèi)構(gòu)件，將汽提空間填充滿即可。這里所說的固定連接采用本領(lǐng)域常用的填料加工方法實現(xiàn)即可，本發(fā)明沒有特殊要求。而所說的汽提空間是指汽提器或汽提段中催化劑床層所占有的空間。
此外，本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件的設(shè)置還可以采用以下方法內(nèi)構(gòu)件的基本設(shè)置方法與上述方法相同，但可以將所需數(shù)量的內(nèi)構(gòu)件先加工成若干正方形或長方形或其它規(guī)則形狀的易于填裝的填料塊。使每一填料塊包含若干組交錯排列的內(nèi)構(gòu)件組，而每一組包含若干平行排列的內(nèi)構(gòu)件，并且相鄰的內(nèi)構(gòu)件之間固定連接。本發(fā)明對于上述填料塊的具體尺寸以及所包含的內(nèi)構(gòu)件的數(shù)量沒有特別要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸并結(jié)合汽提要求來確定，只要在滿足汽提要求的前提下，能夠方便施工和安裝即可。此外，上述填料塊還可以根據(jù)汽提空間填裝的要求加工成不同的形狀，以滿足裝填的要求。
圖5是采用本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件并按照上述設(shè)置方法設(shè)置的催化裂化再生催化劑汽提器示意圖。如圖所示，再生催化劑從斜管13引入到再生催化劑汽提器12中，在從分布器15出來的汽提蒸汽的作用下，再生催化劑自上而下流經(jīng)本發(fā)明所述的內(nèi)構(gòu)件14，最后經(jīng)再生斜管16進入到提升管反應(yīng)器中。汽提蒸汽和汽提出來的煙氣通過管道11排入再生器稀相空間中。
圖6是采用本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件并按照上述設(shè)置方法設(shè)置的催化裂化待生催化劑汽提器示意圖。如圖所示，從提升管反應(yīng)器21中出來的油氣和待生催化劑，經(jīng)過一級旋風(fēng)分離器25后，油氣和待生催化劑快速分離，催化劑從分離器料腿流出，進入汽提段；而油氣則僅從分離器頂部出來，進入第二級旋風(fēng)分離器27，分離出剩余的催化劑顆粒，最后通過集氣管28進入后續(xù)的工藝管道中。從兩級旋風(fēng)分離器中分離出來的催化劑則進入到汽提段中，并從上而下流經(jīng)由本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件構(gòu)成的汽提空間24，與從分布器23出來的汽提蒸汽逆流接觸，最終，催化劑從待生催化劑斜管22流入到再生器中，進行再生，恢復(fù)活性，而油氣和汽提蒸汽則進入沉降器26稀相空間，和油氣一起經(jīng)二級旋風(fēng)分離器27，進入后續(xù)的工藝管道中。
對于采用本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件的汽提器，在汽提過程中其主要操作條件與常規(guī)FCC汽提器基本相同，例如，汽提線速可控制在0.05-3m/s、催化劑質(zhì)量流率可控制在30-130kg.(m2.s)-1。
下面的實施例將進一步說明本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件的實施效果，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。
實施例該實施例說明本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件的實施效果。
圖7是該實施例所采用的冷態(tài)實驗裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。該裝置為一循環(huán)流化裝置，如圖所示，催化劑在提升管37中提升至沉降器32，經(jīng)旋流頭38和旋風(fēng)分離器31的兩級分離后，進入汽提段33，汽提完畢后，進入儲料倉34，經(jīng)螺旋加料器35定量加入預(yù)提升器36，再進入到提升管37，進行下一輪循環(huán)。實驗所采用的汽提段直徑為200mm，總高為1.5m，提升管直徑80mm，高4.5m。實驗中用二氧化碳氣體作為汽提段33的流化氣體，以從沉降器32流下的催化劑顆粒夾帶的空氣模擬工業(yè)汽提器中催化劑夾帶的的油氣或煙氣。催化劑夾帶的空氣中氮氣的初始濃度為78％，在經(jīng)過汽提后，氮氣濃度不斷降低，以汽提段33底部的催化劑中夾帶的氣體中的氮氣濃度的降低值作為汽提相對效率。在汽提線速為0.2m/s，催化劑質(zhì)量流率為90kg.(m2.s)-1的條件下，采用本發(fā)明所述內(nèi)構(gòu)件的汽提段的汽提效率為92％。
汽提效率的計算方法如下η=y0-yy0×100%]]>其中，η—汽提效率，％y0—從提升管出來的催化劑所夾帶的氣體中氮氣的百分濃度，％y—汽提段內(nèi)流化床乳化相間氣體中氮氣的百分濃度，％對比例采用與上述實施例相同的試驗裝置，但在汽提段采用傳統(tǒng)的盤環(huán)形擋板，試驗流程和其它操作條件均與實施例相同，汽提效率為67％。
權(quán)利要求
1.一種催化裂化汽提器內(nèi)構(gòu)件，其特征在于該內(nèi)構(gòu)件包括兩片以上的輔助導(dǎo)流葉片以及與輔助導(dǎo)流葉片固定連接的呈八字型設(shè)置的兩片主導(dǎo)流葉片。
2.按照權(quán)利要求1的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述的輔助導(dǎo)流葉片是相互平行的，且它們的尺寸相同。
3.按照權(quán)利要求1的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述主導(dǎo)流葉片的寬度W2與汽提器/汽提段內(nèi)徑D的比值為1∶50-200。
4.按照權(quán)利要求1的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述輔助導(dǎo)流葉片的寬度W1與高度H1的比值為0.1-10∶1。
5.按照權(quán)利要求4的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述輔助導(dǎo)流葉片的寬度W1與高度H1的比值為0.8-5∶1。
6.按照權(quán)利要求1的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述的兩片主導(dǎo)流葉片的尺寸是相同的。
7.按照權(quán)利要求1的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述主導(dǎo)流葉片的寬度W2與高度H2的比值為5-100∶1。
8.按照權(quán)利要求7的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述主導(dǎo)流葉片的寬度W2與高度H2的比值為10-90∶1。
9.按照權(quán)利要求1的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述兩片主導(dǎo)流葉片之間的夾角γ為60～120°。
10.按照權(quán)利要求9的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述兩片主導(dǎo)流葉片之間的夾角γ為65-110°。
11.按照權(quán)利要求1的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述呈八字形設(shè)置的兩片主導(dǎo)流葉片與輔助導(dǎo)流葉片固定連接一側(cè)所形成的縫隙的寬度為輔助導(dǎo)流葉片寬度的5-30％。
12.按照權(quán)利要求1的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述輔助導(dǎo)流葉片和主導(dǎo)流葉片之間所形成的夾角α為60-120°。
13.按照權(quán)利要求12的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述輔助導(dǎo)流葉片和主導(dǎo)流葉片之間所形成的夾角α為65-110°。
14.按照權(quán)利要求1的內(nèi)構(gòu)件，其特征在于所述輔助導(dǎo)流葉片的寬度W1等于呈八字形設(shè)置的兩片主導(dǎo)流葉片之間的最大垂直距離W3。
15.一種催化裂化汽提器內(nèi)構(gòu)件的設(shè)置方法，其特征在于使所述內(nèi)構(gòu)件的主導(dǎo)流葉片的長邊與水平方向所形成的夾角β為25-60°，將兩個以上的所述內(nèi)構(gòu)件按照上述角度要求逐一地緊湊地平行排列在一起，并與另一組按照同樣方法排列的內(nèi)構(gòu)件交錯疊置，兩組內(nèi)構(gòu)件間的交錯角為60-120°，并且使相鄰的內(nèi)構(gòu)件之間固定連接。
16.按照權(quán)利要求15的方法，其特征在于用所述內(nèi)構(gòu)件填充汽提空間。
17.一種催化裂化汽提器內(nèi)構(gòu)件的設(shè)置方法，其特征在于將所需數(shù)量的內(nèi)構(gòu)件先加工成填料塊，然后用填料塊填充汽提空間；在所述填料塊中，內(nèi)構(gòu)件的主導(dǎo)流葉片未的長邊與水平方向所形成的夾角β為25-60°，將兩個以上的所述內(nèi)構(gòu)件按照上述角度要求逐一地緊湊地平行排列在一起，并與另一組按照同樣方法排列的內(nèi)構(gòu)件交錯疊置，兩組內(nèi)構(gòu)件間的交錯角為60-120°，并且使相鄰的內(nèi)構(gòu)件之間固定連接。
18.按照權(quán)利要求17的方法，其特征在于所述填料塊為規(guī)則形狀的填料塊。
全文摘要
一種催化裂化汽提器內(nèi)構(gòu)件及其設(shè)置方法，所述內(nèi)構(gòu)件包括兩片以上的輔助導(dǎo)流葉片以及與輔助導(dǎo)流葉片固定連接的呈八字型設(shè)置的兩片主導(dǎo)流葉片。該內(nèi)構(gòu)件既可以逐一地填充于催化裂化汽提器中，也可以先加工成填料塊，然后再填充于汽提器中。采用該內(nèi)構(gòu)件及其相應(yīng)的設(shè)置方法可顯著提高汽提效率。
文檔編號B01J8/24GK1763150SQ20041008389
公開日2006年4月26日 申請日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者張永民, 龍軍, 侯栓弟, 張占柱, 張久順, 魯維民, 許克家 申請人:中國石油化工股份有限公司