一種用于實現催化裂化再生劑的調溫和汽提的耦合設備的制作方法

專利名稱：一種用于實現催化裂化再生劑的調溫和汽提的耦合設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及在催化裂化反應中對催化裂化再生劑實施調溫和汽提的設備，尤其涉
及一種將再生劑的調溫和汽提設備結合為一體的調溫汽提耦合設備以及利用該耦合設備 對催化裂化再生劑實施溫度調節和煙氣脫除的工藝，本發明屬于石油化工技術領域。
背景技術：
在石油煉制行業，催化裂化工藝是最重要的石油二次加工過程之一，在催化裂化 過程中，在高溫環境下及催化劑的催化作用下，重質的大分子石油烴類被裂化成小分子烴 類，成為所需要的輕油產品。在我國，催化裂化是最重要的重質油輕質化手段，我國絕大多 數的商品汽油以及很大一部分的商品柴油和化工原料均來自對原料油的催化裂化過程。
劑油比(即催化劑的循環量與原料油進料量之比)是影響催化裂化產品分布的一 個重要工藝參數。劑油比大意味著單位質量原料所能接觸到的催化劑活性中心數目多，這 不僅有利于提高反應的轉化率，還可以進一步強化有利的催化裂化反應，改善產品的選擇 性。但是再生劑需在再生器中經過高溫燒焦實現再生，再生劑顆粒的溫度高達70(TC或更 高，受熱平衡限制，常規催化裂化裝置應用中的劑油比不能隨意提高。 關于提高劑油比的手段，目前已經被認可和應用的主要集中在通過設置再生取 熱設備來降低再生溫度、降低原料油的預熱溫度、設置再生劑調溫器來降低和調控再生劑 進入提升管反應器的溫度。實際生產過程證明，前二種方法對于劑油比提高的幅度十分有 限，而且，無論是降低再生溫度還是降低原料油的預熱溫度，分別會導致再生劑活性下降和 原料的霧化效果變差，都對反應及產品分布不利。設置再生劑調溫設備，使再生劑先經過調 溫器被適當冷卻，再進入反應器(或者與未被冷卻的高溫再生劑混合后進入反應器)，可以 使反應中的劑油比不受裝置熱平衡制約，創造一種"高劑油比、高再生溫度、高原料預熱溫 度"的"三高"操作環境，對改善再生效果和產品分布均具有十分顯著的效果。因此，設置再 生劑調溫設備的催化裂化體系也更加受到業內的關注和認同。 另一方面，由于催化裂化反應中催化劑需要不斷再生和循環再利用，所以，催化裂 化裝置通常包括反應器(普遍使用的是提升管反應器)和催化劑再生器，從提升管反應器 出來的失活催化劑在再生器中被燒焦再生(稱再生劑)，返回提升管反應器再次參與原料 油的催化裂化反應。再生劑在再生立管中流動會攜帶一部分煙氣到提升管反應器中，據報 道，這部分煙氣約占催化劑(再生劑)循環量的1_3%，這部分煙氣經提升管反應器、沉降器 后，最終進入富氣壓縮機，將增加富氣壓縮機的負荷，影響裝置的處理能力及能耗。必須采 取措施在再生劑進入提升管反應器之前將所攜帶的煙氣脫除掉。脫除再生劑中攜帶的煙氣 需要利用汽提設備，使再生劑在流化風(汽提蒸汽)作用下實現對所攜帶煙氣的脫除。
因此，在催化裂化體系中，在設法通過適當的手段和設備降低催化劑進入反應器 的溫度，提高催化裂化反應的劑油比的同時，采取有效措施在再生劑進入提升管反應器之 前盡可能脫除其所攜帶的煙氣，同樣是催化裂化的一個重要環節，也是石油煉制工業多年 來投入大量力量不斷探索和研究的重要課題。再生劑調溫設備和汽提設備也是實現催化裂化裝置高效運轉的關鍵設備，多年來，業內人士根據生產實際在調整工藝過程和參數以及 改進相關設備結構方面也有大量的研究投入。 中國專利99120517. 0和99120529. 4分別公開了 一種重油催化裂化催生劑
輸送管路取熱方法和再生劑輸送管路的催化劑冷卻方法。在此基礎上，中國專利申請 200710054737. 1、200710054738. 6、200710054739. 0和200710054772. 3則公開了四種再生 劑調溫設備，其主要特點是設置一個專門再生劑冷卻系統，將冷卻后的再生劑和一股熱再 生劑混合，冷卻后的再生劑流量可通過滑閥調節，其重點在于強調實現再生劑溫度的靈活 調節。這些在先技術由于采用傳統的取熱器設計，在工業生產都存在著劑油比提高幅度有 限的缺點，同時，由于再生劑調溫器一般需要保持在較高的操作氣速下，也會增加一部分空 氣夾帶在進入反應系統的再生劑中，這不僅增加富氣壓縮機的負荷，而且由于更多氧氣的 帶入，還會造成一部分產品的損失，甚至造成嚴重的安全隱患。 從工業化實施的角度，再生劑的冷卻和煙氣脫除都是不可缺少的過程，如果分別 考慮，在催化裂化(FCC)體系中同時設置取熱器來調控再生劑溫度和汽提器來脫除所攜帶 煙氣或其他引入氣體，需要使再生劑在進入反應器前經過兩個處理工序和設備，使生產中 的設備投資和能耗增加，另外也會增加裝置操作復雜度和操作費用。而如果操作控制不當， 再生劑的活性也會受到影響。因此，中國專利200410080230. x和200410083890. 3分別公開 了一種再生催化劑煙氣汽提器，是一種具有催化劑冷卻功能的催化劑再生劑煙氣汽提器， 可以達到使再生劑脫除煙氣和降低再生劑溫度的雙重功能。但是上述兩個在先專利技術 主要還是針對再生劑的汽提操作，主要解決的是再生劑夾帶煙氣問題。從其說明書的描述 可以看出，為了實現有效汽提，200410080230.x號專利提供的汽提器中需要設置多層汽提 填料，汽提介質分布器設置于汽提填料下方，脫煙氣和降溫的原理是再生劑進入汽提器中， 在汽提介質的作用下自上而下流經多層汽提填料，與汽提介質逆流接觸過程中使夾帶的煙 氣盡可能被脫除，同時與取熱介質發生熱交換而被降溫。利用該裝置操作時，在再生劑流 經多層汽提填料的過程中，為了實現再生劑的冷卻，需要使汽提蒸汽與再生劑接觸較長時 間(例如其平均停留時間可以達到4分鐘)，會加劇催化劑的失活。200410083890. 3號專 利提供的汽提器設置了直徑不同的內套筒，使催化劑在汽提器內迂回流動，實現水蒸汽與 催化劑的多次接觸，通過多段汽提提高汽提效率，同時實現催化劑與取熱介質間的熱交換。 可以看出，上述兩個在先專利為了在高效汽提的同時實現對催化劑的冷卻，催化劑需要的 汽提蒸汽用量較大，并要求催化劑的汽提過程貫穿于催化劑在汽提器中經過的全過程，會 使整個調溫和汽提過程的能耗過高；而且為了將煙氣汽提和再生劑調溫兩項功能結合于一 體，無論是設置汽提填料還是設置內套筒，汽提器的結構上都過于復雜，在工業生產中實施 的難度較大。 總之，改進和設計更加合理的調溫和汽提設備，也是進一步挖掘煉廠潛力，提高催 化裂化裝置的盈利能力的需要。

發明內容
本發明所解決主要技術問題是針對催化裂化工藝和裝置的現狀，研究提供一種可
實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設備，將對再生劑的調溫裝置與脫除煙氣的汽提裝 置有機結合為一體，成為一種耦合設備，而且該耦合設備中調溫段和汽提段的結構可以根據具體需要獨立調整，更利于提高催化裂化工藝的效率。 本發明還提供一種利用上述耦合設備實現對催化裂化再生劑的調溫和煙氣脫除 工藝，可以根據具體需要獨立確定對再生劑的冷卻和脫氣條件，可同時實現最佳的再生劑 調溫效果和再生劑煙氣脫除效果。 為達到上述目的，本發明提供了一種可實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設 備，該耦合設備由設置于上部的調溫段和下部的汽提段組合而成，所述調溫段具有一筒體， 筒體壁上分別開設有再生劑進口和混合氣體出口，筒體內設置有換熱構件，換熱構件的下 部設置至少一個空氣分布器；調溫段筒體向下延伸使流通面積縮小形成所述汽提段，底部 設有與反應器相連通的再生劑導出口 。 根據本發明的可實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設備，汽提段直接設置在 調溫段下部，且流通面積被降低，兩段結構有效耦合。在實施中，調溫段采用空氣作為流化 氣體，為保證換熱效果，其表觀氣速通常需要維持在0. 2m/s以上；汽提段采用水蒸汽作為 流化氣體，同樣只要采用0. 1 0. 2m/s的表觀氣速即可實現較好的汽提效果，再加上本發 明中汽提段的流通面積小于調溫段的設計，所以所需的汽提蒸汽量將大大減少，這樣就避 免了大量蒸汽和高溫再生劑的直接接觸，減少了對再生劑水熱失活的影響。優選地，所述汽 提段的流通面積與調溫段的流通面積之比為0.04-0. 5，且汽提段的高徑比為1-3。本發明 所述的"流通面積"可以理解為再生劑在調溫段和汽提段所經過的路徑上最小的橫截面面 積。 本發明提供了一種將調節再生劑溫度與脫除其攜帶煙氣功能結合的耦合設備，與 前面提及的中國專利200410080230. x和200410083890. 3記載方案不同的是，該耦合設備 是利用調溫段與汽提段(由于主要針對煙氣的脫除，也稱煙氣汽提段或煙氣脫氣段)的耦 合來達到上述目的的，使來自再生器的再生劑進入該耦合設備后，先經過調溫段冷卻后再 進入汽提段脫除煙氣。另外，上述兩個專利中調溫和汽提是在同一區域中實現的，兩個功能 之間相互影響甚至相互制約，為提高某一項往往不得不降低另一項功能，因此大大限制了 調節的靈活性和最佳綜合效果的實現。相反，在本發明中，則可以根據需要獨立控制調溫段 和汽提段的操作條件，例如，在兩段操作中可以分別控制不同的表觀氣速，調溫段由于設置 在汽提段上方，對汽提段操作無影響，而汽提段由于所需氣量很小，其調節也對調溫段影響 很小；而且調溫段和汽提段內的結構設計在也可以在上述范圍內獨立考慮。因此，本發明的 設備結構被簡化，實施難度降低。 本發明的具體方案，所述汽提段底部設有汽提蒸汽分布器，使該汽提段在汽提過 程中可形成流通面積小于調溫段的流化床。根據需要，汽提段中可設置有內構件，使該汽提 段在汽提過程中可形成流通面積小于調溫段的擋板流化床，該擋板內構件的設置方式可以 參照現有汽提設備的汽提擋板結構。 本發明耦合設備中的汽提段也可以不是流化床結構，僅為一個流通面積縮小的脫 氣室，底部設有氣體松動結構，且脫氣室內徑為調溫段簡體內徑的0. 2-0. 5倍，脫氣室的高 徑比為l-3。此時汽提段的底部可以不設汽提蒸汽分布器，不施加流化風或僅設少量松動氣 體，這樣，汽提蒸汽減少，對再生劑失活的影響也降低。 該耦合設備的調溫段結構可以采用已經有公開報道和使用的調溫設備或取熱設 備的結構，例如，設置多根取熱管作為換熱構件，該取熱管可以為各種常見的豎直翅片管、
6鼠籠式換熱管、釘頭換熱管等，取熱介質可以采用水，使再生劑在流化氣體(一般是空氣) 作用下流動，與取熱管壁接觸發生熱交換，實現降溫。 為了實現更高的換熱效率，本發明還提供了一種再生劑調溫汽提耦合設備，該調 溫汽提耦合設備在設置了一個流通面積較小的再生劑汽提器(或煙氣脫氣腔室)的同時， 在再生劑調溫段設置了環流結構，即，調溫段的簡體內設置有至少一段隔流套筒，使該調溫 段在設置了該隔流套筒的區域至少形成有外環流通區和中心流通區，中心流通區與外環流 通區的面積之比為0. 5-2，且該調溫段設置有至少兩個空氣分布器，分別向所形成的各流通 區提供流化氣體。該耦合設備在兼具再生劑調溫和煙氣脫除兩項功能的同時，不僅汽提蒸 汽用量少(甚至可以不用汽提蒸汽)，對再生劑失活影響小，而且取熱效率更高，可實現在 較小設備內再生劑更大幅度的降溫，可更大幅度地提高裝置的劑油比。例如，通過沿調溫段 簡體軸向設置所述至少一段隔流套筒，將調溫段的橫截面劃分為中心(內環)流通區和外 環流通區兩個區，分別設置兩個氣體分布器提供流化風，使內外環具有不同的表觀氣速，在 密度差的作用下，催化劑可在內外環間形成循環流動，因而可以提供一種在不增加流化風 總量的前提下大幅度強化催化劑混合強度的方法，從而顯著提高了催化劑顆粒與換熱構件 表面的換熱效率。 優選地，上述隔流套筒可以為鋼制筒節，在設置了隔流套筒區域中，中心流通區與 外環流通區的截面積之比為O. 5-2。更具體地，所述隔流筒為沿調溫段簡體的軸向設置的兩 段以上的圓環形鋼制筒節，且相鄰筒節間的間距(上段筒節底端與下段筒節頂端之間的軸 向距離)為該隔流筒筒徑的O. 1-1.0倍。所述隔流套筒可以是如上述的圓環形筒節，也可 以是利用環熱內構件(例如翅片取熱管)的特殊結構而形成。 從工業實施的角度考慮，本發明耦合設備中的調溫段和汽提段均可基本上圓筒 體，即調溫段的圓筒體向下延伸形成筒徑減小的立管，成為汽提段，使二者的流通面積之比 滿足本發明的定義，所以，本發明所說的"筒徑"，對于圓筒結構，是該筒體的直徑，而對非圓 筒結構，則指該筒體的最大內徑；同樣地，本發明耦合設備的汽提段的"高徑比"是指該汽提 段的高度與該汽提段立管的管徑之比，當汽提段的筒徑有變化時，則高徑比應指該汽提段 的高度與最小截面處的筒徑之比。 本發明可廣泛應用于煉油廠催化裂化裝置中，可以取代目前使用的再生劑調溫器 和再生劑汽提器。所以，本發明還提供了一種催化裂化反應裝置，其至少包括有提升管反 應器、催化劑再生器，其特征在于，該催化裂化反應裝置的再生劑循環管路上還設置有本發 明提供的實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設備，其調溫段的催化劑進口與再生器相 連，汽提段底部的催化劑出口與提升管反應器的再生劑入口相連。 在上述催化裂化裝置的一個具體實施方案中，所述提升管反應器下部經擴徑形成 預提升段，并分別設有與所述耦合設備相連的再生劑入口和與再生器相連的高溫再生劑入 □。 利用本發明的耦合設備對再生劑進行調溫和汽提脫除煙氣時，使來自再生器的高 溫再生劑從調溫段的再生劑進口進入該耦合設備，在流化氣體作用下與換熱構件發生熱交 換，實現溫度調節；使完成溫度調節的再生劑進入汽提段進一步脫除其中攜帶的煙氣，并使 被脫除的煙氣從混合氣體出口排出。 根據再生劑的性質以及催化裂化反應的設置需要，可以選擇具有不同結構的調溫
7段和汽提段設計，并控制再生劑在耦合設備中的流動狀態。如前面已經說明，可以采用僅設 有取熱管的耦合設備，即，在調溫段內僅設置有多根取熱管作為換熱內構件，反應中，可以 控制流化氣體的表觀氣速為0. 2-0. 7m/s。 也可以采用設置有所述隔流套筒的調溫段設計，控制所述至少二個空氣分布 器以不同的表觀氣速提供流化氣體，使外環流通區和中心流通區的表觀氣速分別為 0. 02-0. 15m/s和0. 3_1. 0m/s，使再生劑不同流通區間循環流動實現與環熱構件的熱交換。 此時，由于中心流通區和外環流通區具有不同的表觀氣速，再生劑在兩個流通區形成密度 差，從而在二個流通區域間形成循環流動，更可提高催化劑顆粒與換熱構件表面的換熱效 率。用于提供不同表觀氣速的氣體分布器本身沒有特別限定，例如，中心流通區設置的可以 為環狀管式氣體分布器，也可以為板式氣體分布器，控制表觀氣速0. 3-1. Om/s，外環流通區 設置的氣體分布器通常為環狀管式氣體分布器，表觀氣速可控制為0. 02-0. 15m/s。
同樣地，汽提段采用流化床設計，即，汽提段可為設置有擋板內構件的擋板流化 床，此時通常控制汽提段底部的汽體蒸汽分布器，使汽提段的表觀氣速為0. 02-0. 3m/s，使 再生劑在汽提段的停留時間為0. 1-1分鐘。 或者，汽提段僅設計成為_脫氣室，底部不設流化風而僅設少量松動氣體(以保持 床層實現平穩流動)，采用該耦合設備，使再生劑在汽提段的停留時間為0. 1-1分鐘。
本發明所說的汽提脫煙氣，是指脫除來自調溫段的再生劑顆粒所夾帶的氣體，包 括從再生器帶出的煙氣和換熱過程中可能形成的一些非烴氣體。 在對重質油原料的催化裂化中，將本發明的耦合設備設置在再生劑的循環管路 中，按照上述方法對再生劑實施調溫和脫除煙氣，使汽提段底部排出的再生劑直接進入提 升管反應器；或者，在提升管反應器下部經擴徑形成預提升段，并分別設有與所述耦合設備 相連的再生劑入口和與再生器相連的高溫再生劑入口 ，使所述經過調溫和脫除煙氣的再生 劑再該預提升段與先與來自再生器的另一股高溫再生劑混合后再進入提升管反應器。
總之，與現有技術相比，本發明方案的實施可以產生以下效果 本發明的耦合設備將實現再生劑的調溫和脫煙氣的結構耦合在一個設備中，但其 各自的結構和操作條件均可獨立調節，煙氣汽提段設置在下部，流通面積較小，可以不用或 僅用少量汽提蒸汽實現煙氣脫除的功能，在提高取熱換熱效率的同時，可最大限度抑制再 生劑在蒸汽氣氛下的失活效應，同時還可有效降低氣壓機負荷。 本發明所提供的再生劑調溫汽提耦合設備可直接安裝在催化裂化裝置的再生立 管上，再生劑經過調溫段被冷卻后進入煙氣汽提段脫除夾帶的煙氣，再直接進入到提升管 反應器或和另一股熱再生劑混合后進入提升管反應器，不僅可以顯著提高催化裂化裝置的 劑油比、再生溫度和原料預熱溫度，有利提高催化裂化裝置的整體效益和產品分布的改善， 而且可以兼具煙氣脫除的功能，降低富氣壓縮機的負荷和裝置的能耗。 使用本發明的耦合設備，在兼具煙氣脫除功能的同時，通過在調溫段設置隔流套 筒，通過控制不同的表觀氣速，實現再生劑在內外環之間的循環流動，強化顆粒與換熱構件 壁面之間的換熱效率，可在較小設備中實現更大幅度的再生劑調溫功能，有利于進一步提 高劑油比。 本發明的耦合設備可以設置在催化裂化裝置中，取代目前的外取熱器、再生劑調 溫器和再生劑煙氣汽提器，使設備更加簡化，在煉油工業中實施，更利于挖掘催化裂化裝置
8潛力，提高裝置的生產效率。


圖1為本發明提供的可用于實現再生劑調溫和汽提的耦合設備的一種實施方式 的結構以及工作流程示意圖。 圖2為本發明的可用于實現再生劑調溫和汽提的耦合設備的另一種實施方式的 結構以及工作流程示意圖。 圖3為圖2提供的耦合設備的A-A向截面結構示意圖。 圖4為本發明的可用于實現再生劑調溫和汽提的耦合設備的再一種實施方式的 結構以及工作流程示意圖。 圖5為本發明的可用于實現再生劑調溫和汽提的耦合設備設置于催化裂化裝置 中的一種實施方式的流程示意圖。 圖6為本發明的可用于實現再生劑調溫和汽提的耦合設備設置于催化裂化裝置 中的另一種實施方式的流程示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖進一步說明本發明的技術方案的實現以及所具有的效果和優點，以 幫助閱讀者更準確地理解本發明方案的實質，但本發明的可實施范圍并不能因此而受到任 何限制。 實施例一 圖1提供了一種可實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設備示意圖。如圖中所 示，該再生劑調溫汽提耦合設備包括兩段結構，上段為再生劑調溫段5，下段為再生劑汽提 段或稱煙氣脫氣段2。調溫段5具有一個圓筒體，其中設置有若干根取熱管4作為換熱構件， 筒體的上部分別設有再生劑進口 20和混合氣體出口 30。所述取熱管4的具體形式可以為常 用的豎直翅片管、鼠籠式換熱管或釘頭換熱管等，可以參考上述中國專利200410083890. 3 和200410080230.X中的描述和附圖，本實施例中以豎直翅片管為例，取熱介質為水。調溫 段5底部設置有一空氣分布器3，可以是環狀管式氣體分布器，也可以是板式氣體分布器。
該調溫段5筒體向下延伸使流通面積縮小形成所述汽提段2，底部設有與反應器 相連通的再生劑出口 40。如圖1所示，該調溫段5的圓筒向下延伸并縮徑為一個立管形成 汽提段2，其直徑為調溫段直徑的0. 3 0. 7，高徑比1 3，底部設置汽提蒸汽分布器l，該 汽提段為設置有汽提擋板的擋板流化床。 通過上述設置，來自再生器的高溫再生劑從再生劑進口 20進入調溫段5，控制空 氣分布器3的空氣供給量，使表觀氣速達到0. 2 0. 7m/s，驅動再生劑在流動過程中與取 熱管4接觸實現熱交換，并向下運動進入汽提段2，此時控制該汽提段的表觀氣速0. 02 0. 3m/s，使再生劑停留時間0. 1 1分鐘，冷卻后的再生劑經流化床作用脫除煙氣后從再生 劑出口排出，成為冷卻且脫除煙氣的再生劑，可直接送入提升管反應器。汽提蒸汽和調溫段 空氣穿過床層后通過該調溫汽提耦合設備頂部的混合氣體出口 30排出。
可以看到，本發明的上述再生劑調溫汽提耦合設備兼具了脫除煙氣的功能，可以 降低富氣壓縮機的負荷，降低裝置能耗。另外，由于汽提段的汽提蒸汽量低于調溫段，對再生劑失活的影響降低。 作為上述方案的一個變化，汽提段2也可以僅設置為一個空的脫氣腔室，在底部 不用設汽提蒸汽分布器l，而只設置氣體松動結構(圖中未示)，其直徑為調溫段直徑的 0. 2 0. 5，高徑比1 3。冷卻后的再生劑進入汽提段2后，僅在少量松動氣體作用下實現 脫煙氣，該過程對再生劑活性影響將進一步降低。
實施例二 參見圖2，本實施例方案與實施例一的不同在于，該再生劑調溫汽提耦合設備上部 調溫段5中設置了一段環形隔流套筒8，將調溫段5橫截面分割為中心流通區(內環區)和 外環流通區兩個區，圖3是沿A-向截面結構的示意圖，取熱管沿隔流套筒的筒壁設置，中心 流通區I與外環流通區II的面積比可以為0. 5 2。如圖2所示，調溫段5底部設置了兩 個空氣分布器，分別為中心環和外環區提供流化空氣。中心區空氣分布器6可以為環狀管 式分布器也可以為板式分布器(本實施例中為板式分布器)，外環空氣分布器7為環狀管式 分布器，用于分別控制二個流通區有不同的表觀氣速，在密度差的作用下，使再生劑顆粒在 二個區之間循環流動。 本實施例的耦合設備的其它部分均可與實施例一相同，不再重復。 參閱圖2，來自再生器的熱再生劑從再生劑進口 6進入調溫段，分別控制隔流套筒
8內的中心區I(內環)表觀氣速為0. 3 1.0m/s，外環流通區II的表觀氣速為0. 02
0. 15m/s，并使二個流通區內氣速不同。例如，控制內環區I的氣速較高，外環區II的氣速
較低，再生劑則會形成如圖2箭頭所示的循環流動，在中心區向上流動，而在外環區向下流
動，通過再生劑顆粒的循環流動，強化了再生劑顆粒與換熱構件4邊壁之間的換熱效率。 實施例三 本實施例方案參見圖4，與實施例二的不同在于，該再生劑調溫汽提耦合設備上部
調溫段5中設置了兩段環形的隔流筒套筒9和IO，兩段隔流套筒沿調溫段簡體的軸向上
下設置(截面結構參見圖3)，之間留有適當間隙d，并使該間隙為隔流套筒筒徑9和10的
0. 1 1. 0倍。其它參數設置以及工作流程均可與實施例二相同。 實驗研究表明，采用兩段隔流套筒設計對調溫段換熱效率的提高作用更佳。 同樣，本實施例也可以變化為三段或更多段隔流套筒結構。 實施例四 參見圖5，示意了本發明提供的再生劑調溫汽提耦合設備在催化裂化裝置中的一 種設置方式，所述再生劑調溫汽提耦合設備13可以為實施例一、二、三中的任何一種，也可 以是包含在本發明保護范圍內的任何一種。如圖5所示，再生劑調溫汽提耦合設備13設置 于提升管反應器16和再生器12之間，并直接安裝在與提升管反應器16的預提升段15相 通的再生立管14中。催化裂化反應中，從再生器12流出的熱再生劑首先經過調溫汽提耦 合設備13上部的調溫段5降溫后，再經過底部的汽提段或脫氣段2，脫除夾帶在再生催化劑 之間的空氣和煙氣后進入提升管反應器16的預提升段15(通過滑閥控制再生劑的量)，并 在提升氣作用下與原料油一起進入提升管反應器16發生催化裂化反應。由于再生劑的溫 度被降低，也利于在滿足裝置熱平衡的前提下，提高劑油比。
實施例五 參見圖6，與實施例四不同，本實施例中再生劑調溫汽提耦合設備13安裝在輔助
10再生立管18中，并與提升管反應器的預提升段17相通，并設置有控制再生劑流量的滑閥， 再生器12通過主再生立管14與提升管反應器預提升段17相通。該預提升段17經擴徑成 為快速床。 在提升氣作用下，使來自耦合設備13的冷卻再生劑與來自再生器12的高溫再生 劑按照確定比例在預提升段17中被混合，并與原料油一起進入提升管反應器16實施催化 裂化。 按照本實施例的方法，進入提升管反應器的再生催化劑溫度被降低，且提高了反 應的劑油比。由于此方法中可通過所設置的滑閥控制冷催化劑流量，因此一般調節范圍較 大，調節手段更加靈活。
對比例一 在某80萬噸/年的高低并列式催化裂化裝置上應用了本發明的再生劑調溫和汽 提的耦合設備，采用和實施例三相同的結構，其中，調溫段筒體內徑2. 8m，高5. 4m，內設10 根①250mm的套管式翅片取熱管，取熱管均勻布置在一直徑為2. lm、和調溫段筒體同心的 圓周上，并通過部分翅片延長搭接的方式，形成了兩段高1. 5m的隔流套筒，下部一段隔流 套筒底邊和取熱管底部平齊，兩段隔流套筒之間的間距d為0. 4m。隔流套筒的設置將調溫 段截面積分為內環和外環兩個流通區域，內環區(中心區)下部設置一板式空氣分布器，其 外緣直徑為1. 8m，外環區下部設置一環管空氣分布器，其直徑為2. 5m。下部再生劑煙氣汽 提段直徑1. 5m，高3m，內設四層盤環形擋板，其設計方法和再生汽提器中傳統盤環形汽提 擋板的設計方法相同。擋板下方設置一直徑為1.2m的環管蒸汽分布器。
在操作中，調溫段內環表觀氣速(內環氣量/內環流通面積)為0.4 0.9m/s，外 環表觀氣速(外環氣量/外環流通面積)為O. 05 0. lm/s。汽提段表觀氣速維持在0. 12m/ s。應用結果表明，本發明調溫段的取熱系數為800 950kJ/(m、K)之間，遠高于傳統取熱 器300 500kJ/(m2 *K)的取熱系數。另外，僅通過調節內環表觀氣速，就可以實現取熱量在 0. 5 1倍最大負荷間靈活調節，再結合床層料位調節，取熱量可在0. 2 1倍最大負荷間 調節，可見調節靈活度更大。進入反應器的再生劑溫度由原來的700°C降低到600 640°C ， 劑油比由原來的5 6提高7 9之間。綜合應用效果表明輕油收率提高1. 3個百分點， 干氣降低0. 6個百分點，焦炭降低0. 2個百分點，烯烴含量降低10個百分點，目的產品收率 和質量均得到有效的改善。干氣中非烴氣體含量從原來的15%降低到1%以下，表明具有 至少90%以上的汽提效率，對減少富氣壓縮機負荷和降低裝置能耗大有裨益。另外，裝置催 化劑消耗量基本維持不變，說明煙氣汽提功能的引入對催化劑的水熱失活影響不大。
以上試驗結果均與設置常規外取熱器和汽提器的裝置和操作相比較。
權利要求
一種可實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設備，該耦合設備由設置于上部的調溫段和下部的汽提段組合而成，所述調溫段具有一筒體，筒體壁上分別開設有再生劑進口和混合氣體出口，筒體內設置有換熱構件，換熱構件的下部設置至少一個空氣分布器；調溫段筒體向下延伸并縮小流通面積形成所述汽提段，底部設有與反應器相連通的再生劑出口。
2. 根據權利要求1所述的可實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設備，其中，所述 汽提段的流通面積與調溫段的流通面積之比為0. 04-0. 5，且汽提段的高徑比為1-3。
3. 根據權利要求1或2所述的可實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設備，其中，所 述汽提段底部設有汽提蒸汽分布器，汽提段中還設置有內構件，使該汽提段在汽提過程中 形成流通面積小于調溫段的擋板流化床。
4. 根據權利要求1所述的可實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設備，其中，所述 汽提段為一流通面積縮小的脫氣室，其內徑為調溫段內徑的0. 2 0. 5倍，高徑比1 3，該 脫氣室內的底部設有氣體松動結構。
5. 根據權利要求1所述的可實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設備，其中，調溫 段的筒體內設置有至少一段隔流套筒，使該調溫段在設置了該隔流筒的區域至少形成有外 環流通區和中心流通區，中心流通區與外環流通區面積之比為0. 5-2，且該調溫段設置有至 少二個空氣分布器，分別向所形成的兩個流通區提供流化氣體。
6. 根據權利要求5所述的可實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設備，其中，所述 隔流筒為沿調溫段套體的軸向設置的兩段以上的圓環形鋼制筒節，相鄰套筒間的間距為該 隔流套筒筒徑的O. 1-1. 0倍。
7. —種催化裂化反應裝置，其至少包括有提升管反應器、催化劑再生器，其特征在于， 該催化裂化反應裝置的再生劑循環管路上還設置有權利要求1-6任一項所述的實現催化 裂化再生劑的調溫和汽提的耦合設備，其調溫段的再生劑進口與再生器相連，汽提段底部 的再生劑出口與提升管反應器的再生劑入口相連。
8. —種實現對催化裂化再生劑的調溫并脫除其所攜帶煙氣的方法，該方法包括采用 權利要求1所述的可實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設備，使再生劑從調溫段的再 生劑進口進入該耦合設備，在流化氣體作用下與換熱構件發生熱交換實現溫度調節；使完 成溫度調節的再生劑進入汽提段進一步脫除其中攜帶的煙氣，并使脫除的煙氣從混合氣體 出口排出。
9. 根據權利要求8所述的實現對催化裂化再生劑的調溫并脫除其所攜帶煙氣的方 法，其中，調溫段的筒體內部設置有多根取熱管作為換熱內構件，流化氣體的表觀氣速為 0.2-0. 7m/s。
10. 根據權利要求8所述的實現對催化裂化再生劑的調溫并脫除其所攜帶煙氣的方 法，其中，采用權利要求5或6所述耦合設備，控制所述至少二個空氣分布器以不同的表 觀氣速提供流化氣體，使外環流通區和中心流通區的表觀氣速分別為0. 02-0. 15m/s和 0. 3-1. Om/s，使再生劑在不同流通區間循環流動實現與換熱構件的熱交換。
11. 根據權利要求l-5任一項所述的實現對催化裂化再生劑的調溫并脫除其所攜帶煙 氣的方法，其中，采用權利要求3所述的耦合設備，控制汽提段底部的汽提蒸汽分布器，使 汽提段的表觀氣速為0. 02-0. 3m/s，并使再生劑在汽提段的停留時間為0. 1_1分鐘。
12. 根據權利要求l-5任一項所述的實現對催化裂化再生劑的調溫并脫除其所攜帶 煙氣的方法，其中，采用權利要求4所述的耦合設備，并使再生劑在汽提段的停留時間為 0. 1-1分鐘。
13. —種重質油原料催化裂化方法，采用權利要求7所述的催化裂化裝置，包括使再生 劑先經過調溫和脫除煙氣后再進入提升管反應器的過程。
14. 根據權利要求13所述的重質油原料催化裂化方法，其中，所述提升管反應器下部 經擴徑形成預提升段，并分別設有與所述耦合設備相連的再生劑入口和與再生器相連的高 溫再生劑入口 ，使所述經過調溫和脫除煙氣的再生劑在該預提升段與先與來自再生器的另 一股高溫再生劑混合后再進入提升管反應器。
全文摘要
本發明提供了一種可實現催化裂化再生劑調溫和汽提的耦合設備，由設置于上部的調溫段和下部的汽提段組合而成，所述調溫段中設置有內設換熱構件和至少一個空氣分布器，調溫段向下延伸并縮小流通面積形成汽提段。本發明通過在調溫段下部耦合流通面積較小的汽提段，可以不用或僅用少量汽提蒸汽實現煙氣脫除的功能，可最大限度抑制再生劑在蒸汽氣氛下的失活效應。本發明的耦合設備可設置在催化裂化裝置的再生劑循環管路中，使再生劑經調溫并脫除煙氣后直接進入到提升管反應器，不僅可顯著提高催化裂化裝置的劑油比、再生溫度和原料預熱溫度，有利于產品分布的改善，而且可兼具煙氣脫除的功能，降低富氣壓縮機的負荷和裝置的能耗。
文檔編號C10G11/02GK101760229SQ20101003446
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月21日 優先權日2010年1月21日
發明者劉夢溪, 盧春喜, 張永民, 王祝安 申請人:中國石油大學(北京)