CN112999815A - 一种对油气换热洗涤的装置与方法 - Google Patents

一种对油气换热洗涤的装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种对油气换热洗涤的装置与方法，该装置包括：油气换热洗涤罐、过滤器、流量计、液位计、温度计和自动调节阀，油气换热洗涤罐由油气进口、蜡油进口、蜡油喷管、油气喷管、油气出口、内筒、换热喷头、洗涤喷头、旋流板、罐体、循环油出口组成。该方法包括：对塔顶油气进行混合、降温换热、洗涤沉焦、气液分离等工艺处理，将塔顶油气中大部分焦粉洗涤至循环油中，从而减少进入分馏塔的焦粉含量。循环油经过滤器除去携带的焦粉后，一部分回到洗涤喷头继续洗涤油气，另一部分流入分馏塔重新进入循环。本发明可有效减少随油气进入分馏塔的焦粉量，进而改善延迟焦化装置的产品质量，延长延迟焦化装置及下游装置的运行周期，节省操作费用。

Description

一种对油气换热洗涤的装置与方法
技术领域
本发明涉及石油炼制领域中的延迟焦化技术，具体为一种对油气换热洗涤的装置与方法，更具体来说，利用该装置对塔顶油气进行混合、降温换热、洗涤沉焦、气液分离等工艺处理，将塔顶油气中大部分焦粉洗涤至循环油，从而减少进入分馏塔油气的焦粉含量。
背景技术
延迟焦化工艺具有对原料适应性好、脱碳彻底、装备投资和操作费用较低等优点，目前已成为炼厂处理重质、劣质原油的重要手段。就其生产特点来讲，这是一种连续生产，间断操作的工艺。以两个焦炭塔作为一组，当一个焦炭塔处于在线生焦状态时，对另外一个焦炭塔进行冷焦、除焦等操作，通过两个焦炭塔的交替运行实现连续生产。
随着生焦状态进行，焦炭在焦炭塔内积聚导致料位逐渐升高，当料位过高或油气发泡现象严重时，焦粉会被油气从塔顶带走。其次，在焦炭塔吹汽冷焦的过程中，具有一定速度的蒸汽在高料位下也会夹带焦粉进入分馏塔。焦粉进入分馏塔后，易与二烯烃等不饱和烃类聚合反应过程中生成的有机大分子化合物黏结在一起，使得焦垢颗粒逐渐长大，从而沉淀结焦堵塞设备；易使换热器结垢堵塞，影响换热效果，甚至需停工清洗，严重影响装置的长周期运行；随馏分油进入下游汽油加氢等装置时，在催化剂表面沉积，导致反应器床层压降升高、催化剂失活等。因此，在保证原油原料性质、设定符合设施装置性能的处理量、有效控制加热炉出口温度的基础上，还需要在料位达到焦炭塔高度的三分之二时就停止进料，并切换焦炭塔。但油气仍难免会携带焦粉进入分馏塔，所以有必要在塔顶油气进分馏塔前，进一步设置专门的设备对油气中的焦粉进行去除。
中国实用新型专利(CN208762454U)公开了一种减缓焦炭塔顶出口油气管线结焦的装置，通过在竖直大油气管线内设置入塔急冷油管线，在入塔急冷油管线的外缘面上间隔设置复数个喷头，喷头喷出的液滴轮廓线覆盖焦炭塔内油气管线与焦炭塔相交的相贯面下方区域，喷射范围覆盖该区域焦炭塔油气管线入口，与油气接触、降温和洗涤，可以减缓塔顶油气出口管线的结焦，延长延迟焦化装置的开工周期等，但由于管线接触距离短，且大量雾化油滴与高温油气接触后，因吸热气化而起不到除焦效果。
中国发明专利(CN106244189A)公开了一种含灰高温油气洗涤分离装置及洗涤分离方法，包括洗涤塔，洗涤塔的侧壁上连接有洗涤气导入管；其特征在于洗涤塔的下部为洗涤区，洗涤塔的中部为冷却区，洗涤塔的上部为油气分离区；洗涤塔的塔顶出口连接有轻油气排出管线，轻油气排出管线连接冷凝分离器的入口，冷凝分离器的液相出口同时连接轻油循环管线和轻油回收管线；轻油循环管线的出口连接第一喷淋装置；洗涤塔的塔底出口通过重油循环管线连接第二喷淋装置；重油循环管线上设有冷却器、重油过滤器和油泵；第一喷淋装置和第二喷淋装置设置在冷却区内，第一喷淋装置位于第二喷淋装置的上方；导入管伸入到洗涤区的下部。该装置除焦效果好、节能低耗且不易出现设备堵塞，但第一喷淋装置到油气出口间路线过短，仅靠冷凝分离器去除洗涤油会导致油气中携带一定量洗涤油。
因此，有必要设计一种油气被充分接触吸热、洗涤除焦并气液分离的方法与装置。
发明内容
本发明提供了一种对油气换热洗涤的装置与方法，此方法可有效减少随油气进入分馏塔的焦粉量，进而改善延迟焦化装置产品质量，延长延迟焦化装置及下游装置的运行周期。
本发明的目的之一是提供一种对油气换热洗涤的装置：
油气换热洗涤罐、过滤器、流量计、液位计、温度计和自动调节阀，其中油气换热洗涤罐由油气进口、蜡油进口、蜡油喷管、油气喷管、油气出口、内筒、换热喷头、洗涤喷头、旋流板、罐体、循环油出口组成。
所述的油气换热洗涤罐12设置在焦化塔之后，油气换热洗涤罐12上部为蜡油喷管3包裹油气喷管4，油气进口1设置在油气喷管4顶部，蜡油进口2位于蜡油喷管3柱段上部，蜡油喷管3下部出口连接内筒6，内筒6内从上到下设置换热喷头7和洗涤喷头8，旋流板9设置在内筒6底部，罐体10为立式压力容器,循环油出口11设置在罐体10底部，油气出口5设置在罐体10锥段；
塔顶油气管道18连接油气进口1，管道上设置流量计14-1；来自分馏塔的冷却蜡油管线19具有两路分支管道，一路为喷混蜡油管道20连接蜡油进口2，管道上设置自动调节阀17-1，另一路为换热蜡油管道21连接换热喷头7，管道上设置自动调节阀17-2；循环油出口11通过过滤器13连接循环油管道23，管道上设置自动调节阀17-4，在过滤器13的下游有一分支管道为洗涤循环油管道22，洗涤循环油管道22连接洗涤喷头8，管道上设置自动调节阀17-3和流量计14-2，油气出口5与油气出口管道24连接通往分馏塔，管道上设置温度计16，液位计15设置在罐体10下部。
在一个优选地实施方式中，所述的蜡油喷管上部为锥状，锥面与中轴线的夹角为37-52°。所述的油气喷管和蜡油喷管下部设计为锥状，锥面与中轴线的夹角为24-37°。
在另一个优选地实施方式中，所述换热喷头和所述洗涤喷头为喷嘴式分布器，换热喷头距离喷管出口的距离为罐体长度的0.1-0.18，洗涤喷头距离换热喷头距离为罐体长度的0.07-0.12。
在另一个优选地实施方式中，所述旋流板连接内筒底部，距离洗涤喷头的距离为罐体长度的0.12-0.2，旋流板的厚度为罐体长度的0.02-0.05。
在另一个优选地实施方式中，所述罐体与所述内筒的直径比为1.2-1.5。
本发明的目的之二是提供一种对油气换热洗涤的方法：
(a)焦炭塔塔顶油气和油气喷混蜡油分别从油气进口1和蜡油进口2进入油气换热洗涤罐12，使焦炭塔顶油气与油气喷混蜡油在内筒6内充分混合，得到混合油气。油气喷管3内的油气喷混蜡油为分馏塔冷却蜡油分流，油气喷混蜡油进料流量由流量计14-1根据塔顶油气流量通过自动调节阀17-1调整，分馏塔冷却蜡油为分馏塔馏出的蜡油分流；
(b)将步骤(a)中获得的混合油气与换热喷头7喷出的雾化油气换热蜡油接触换热。油气换热蜡油为分馏塔冷却蜡油分流，油气换热蜡油进料流量由温度计16根据前往分馏塔的换热洗涤后油气的温度通过自动调节阀17-2调整；
(c)将步骤(b)中换热后的混合油气与洗涤喷头8喷出的雾化洗涤循环油对冲洗涤。洗涤循环油为经过滤器13除焦后的循环油分流，洗涤循环油进料流量由流量计14-2根据自身流量通过自动调节阀17-3调整；
(d)将步骤(c)中洗涤后的混合油气通过旋流板9进行气液两相高效旋流分离；
(e)将步骤(d)中气液分离后的油气经重力沉降后，经罐体10锥段的油气出口5流往分馏塔，含焦粉的循环油沉降到罐体10底部，由循环油出口11经过滤器13去除焦粉后，一部分流往洗涤喷头8，另一部分流往分馏塔。循环油流量由液位计15根据罐内液位通过自动调节阀17-4调整。
在一个优选地实施方式中，该方法还包括以下步骤：在步骤(a)中，油气进口1的塔顶油气温度为380-420℃，塔顶油气与油气喷混蜡油的流量比为0.3-0.7。
在另一个优选地实施方式中，在步骤(b)中，换热喷头7雾化的液滴直径为0.5-1mm，平均粒径为0.7-0.8mm，换热循环油流量为油气流量的0.8-1.2。
在另一个优选地实施方式中，在步骤(c)中，洗涤喷头8雾化的液滴直径为0.6-1.2mm，平均粒径为0.8-0.9mm，洗涤循环油流量为油气流量的1.3-1.8。
在另一个优选地实施方式中，在步骤(e)中，油气换热洗涤罐12中蜡油液位高度不高于罐体10底部到旋流板9底部高度的90％，罐体10锥段流出换热洗涤后油气的温度为370℃-400℃。
有效益处：
本发明的方法和装置的主要优点在于：
(1)本发明的混合、换热、洗涤、离心分离和重力沉降过程实现了油气与蜡油的混合传质，促进了油气中焦粉和重油组分向蜡油中富集。同时，蜡油喷管3上部为锥形，起到消除死区的作用；蜡油喷管3和油气喷管4下部设计为锥形，起到增加出口流速强化混合的作用；换热喷头7与洗涤喷头8喷出方向与混合油气流动方向相反，逆混合作用有效降低了混合油气的气速，有益于对油气充分的换热和洗涤；混合油气通过旋流板9气液分离后经重力沉降，油相携带焦粉沉降，气相从罐体10上部的油气出口5流往分馏塔，较只采用离心分离结构情况的二次夹带明显降低。
(2)本发明的一种对油气换热洗涤的装置放在焦化塔之后、分馏塔之前来对塔顶油气深度除焦，结构紧凑，占地面积小。此外，携带焦粉的蜡油经过滤器13除焦后循环利用，从而达到较好的经济效益。
(3)本发明的方法和装置适用于对延迟焦化急冷油气的换热洗涤，也适用于气体中有害物质去除等装置，适合在石油化工行业中大力推广。
附图说明
附图是用以提供对本发明的进一步理解的，它只是构成本说明书的一部分以进一步解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是根据本发明的一个优选实施方式的对油气换热洗涤装置及内件截面示意图。
其中，附图标记的数字代表以下设备和内件：
1：油气进口
2：蜡油进口
3：蜡油喷管
4：油气喷管
5：油气出口
6：内筒
7：换热喷头
8：洗涤喷头
9：旋流板
10：罐体
11：循环油出口
12：油气换热洗涤罐
13：过滤器
14-1和14-2：流量计
15：液位计
16：温度计
17-1、17-2、17-3和17-4：自动调节阀
18：塔顶油气管道
19：冷却蜡油管道
20：喷混蜡油管道
21：换热蜡油管道
22：洗涤循环油管道
23：循环油管道
24：油气出口管道
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现，通过高效混合、接触换热、对冲洗涤、离心分离和重力沉降等工艺，能有效克服现有除焦工艺中除焦效果差、二次夹带等缺点；同时整个换热洗涤装置放在焦化塔之后、分馏塔之前来对塔顶油气深度除焦，设备结构紧凑，占地面积小，降低了改造成本。此外，携带焦粉的蜡油经过滤器13除焦后循环利用，从而达到较好的经济效益。基于以上的构思和发现，本发明得以完成。
图片1是根据本发明的一个优选实施方式的对油气换热洗涤装置及内件截面示意图。其中，所述的油气换热洗涤罐设置在焦化塔之后，油气换热洗涤罐上部为蜡油喷管包裹油气喷管，油气进口设置在油气喷管顶部，蜡油进口位于蜡油喷管柱段上部，蜡油喷管下部出口连接内筒，内筒内从上到下设置换热喷头和洗涤喷头，旋流板设置在内筒底部，罐体为立式压力容器,油气出口设置在罐体锥段，循环油出口位于罐体底部；
塔顶油气管道连接油气进口，管道上设置流量计；来自分馏塔的冷却蜡油管线具有两路分支管道，一路为喷混蜡油管道连接蜡油进口，管道上设置自动调节阀，另一路为换热蜡油管道连接换热喷头，管道上设置自动调节阀；循环油出口通过过滤器连接循环油管道，管道上设置自动调节阀，在过滤器的下游有一分支管道为洗涤循环油管道，洗涤循环油管道连接洗涤喷头，管道上设置自动调节阀和流量计，油气出口与油气出口管道连接通往分馏塔，管道上设置温度计，液位计设置在罐体下部。
焦炭塔塔顶油气和油气喷混蜡油分别从油气进口1和蜡油进口2进入油气换热洗涤罐12，使焦炭塔顶油气与油气喷混蜡油在内筒6内充分混合，得到混合油气。油气喷管3内的油气喷混蜡油为分馏塔冷却蜡油分流，油气喷混蜡油进料流量由流量计14-1根据塔顶油气流量通过自动调节阀17-1调整，分馏塔冷却蜡油为分馏塔馏出的蜡油分流；混合油气与换热喷头7喷出的雾化油气换热蜡油接触换热。油气换热蜡油为分馏塔冷却蜡油分流，油气换热蜡油进料流量由温度计16根据前往分馏塔的换热洗涤后油气的温度通过自动调节阀17-2调整；换热后的混合油气与洗涤喷头8喷出的雾化洗涤循环油对冲洗涤。洗涤循环油为经过滤器13除焦后的循环油分流，洗涤循环油进料流量由流量计14-2根据自身流量通过自动调节阀17-3调整；洗涤后的混合油气通过旋流板9进行气液两相高效旋流分离；气液分离后的油气经重力沉降后，经罐体10锥段的油气出口5流往分馏塔，含焦粉的循环油沉降到罐体10底部，由循环油出口11经过滤器13去除焦粉后，一部分流往洗涤喷头8，另一部分流往分馏塔。循环油流量由液位计15根据罐内液位通过自动调节阀17-4调整。
实施例
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。
上海某化工厂延迟焦化装置采用按图1所示的一种对油气换热洗涤的装置与方法，对塔顶油气进行混合、降温换热、洗涤沉焦、气液分离等工艺处理，将塔顶油气中大部分焦粉洗涤至循环油中，从而减少进入分馏塔的焦粉含量，其中
(1)工艺条件
焦化塔塔顶油气中焦粉质量浓度87mg/L，塔顶油气温度420℃。
(2)工艺流程与装置
如图1和具体实施方式所述。
(3)应用效果
经过使用本发明的装置与方法，分馏塔油气进口处焦粉质量浓度降至5mg/L以下，焦粉脱除率达到94％以上，有效减少随油气进入分馏塔的焦粉量，进而改善延迟焦化装置的产品质量，延长延迟焦化装置及下游装置的运行周期，节省操作费用。

Claims (10)

1.一种对油气换热洗涤的装置，该装置包括：
油气换热洗涤罐、过滤器、流量计、液位计、温度计和自动调节阀，其中油气换热洗涤罐包括油气进口、蜡油进口、蜡油喷管、油气喷管、油气出口、内筒、换热喷头、洗涤喷头、旋流板、罐体、循环油出口；
所述的油气换热洗涤罐设置在焦化塔之后，油气换热洗涤罐上部为蜡油喷管包裹油气喷管，油气进口设置在油气喷管顶部，蜡油进口位于蜡油喷管柱段上部，蜡油喷管下部出口连接内筒，内筒内从上到下设置换热喷头和洗涤喷头，旋流板设置在内筒底部，罐体为立式压力容器,循环油出口设置在罐体底部，油气出口设置在罐体锥段；
塔顶油气管道连接油气进口，管道上设置流量计；来自分馏塔的冷却蜡油管线具有两路分支管道，一路为喷混蜡油管道连接蜡油进口，管道上设置自动调节阀，另一路为换热蜡油管道连接换热喷头，管道上设置自动调节阀；循环油出口通过过滤器连接循环油管道，管道上设置自动调节阀，在过滤器的下游有一分支管道为洗涤循环油管道，洗涤循环油管道连接洗涤喷头，管道上设置自动调节阀和流量计，油气出口与油气出口管道连接通往分馏塔，管道上设置温度计，液位计设置在罐体下部。
2.如权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述的蜡油喷管上部为锥状，锥面与中轴线的夹角为37-52°；所述的油气喷管和蜡油喷管下部设计为锥状，锥面与中轴线的夹角为24-37°。
3.如权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述换热喷头和所述洗涤喷头为喷嘴式分布器，换热喷头距离喷管出口的距离为罐体长度的0.1-0.18，洗涤喷头距离换热喷头距离为罐体长度的0.07-0.12。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋流板连接内筒底部，距离洗涤喷头的距离为罐体长度的0.12-0.2，旋流板的厚度为罐体长度的0.02-0.05。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述罐体与所述内筒的直径比为1.2-1.5。
6.一种如权利要求1所述的装置的油气换热洗涤的方法，该方法包括以下步骤：
(a)焦炭塔塔顶油气和油气喷混蜡油分别从油气进口和蜡油进口进入油气换热洗涤罐，使焦炭塔顶油气与油气喷混蜡油在内筒内充分混合，得到混合油气，油气喷管内的油气喷混蜡油为分馏塔冷却蜡油分流，油气喷混蜡油进料流量由流量计根据塔顶油气流量通过自动调节阀调整，分馏塔冷却蜡油为分馏塔馏出的蜡油分流；
(b)将步骤(a)中获得的混合油气与换热喷头喷出的雾化油气换热蜡油接触换热，油气换热蜡油为分馏塔冷却蜡油分流，油气换热蜡油进料流量由温度计根据前往分馏塔的换热洗涤后油气的温度通过自动调节阀调整；
(c)将步骤(b)中换热后的混合油气与洗涤喷头喷出的雾化洗涤循环油对冲洗涤，洗涤循环油为经过滤器除焦后的循环油分流，洗涤循环油进料流量由流量计根据自身流量通过自动调节阀调整；
(d)将步骤(c)中洗涤后的混合油气通过旋流板进行气液两相旋流分离；
(e)将步骤(d)中气液分离后的油气经重力沉降后，经罐体锥段的油气出口流往分馏塔，含焦粉的循环油沉降到罐体底部，由循环油出口经过滤器去除焦粉后，一部分流往洗涤喷头，另一部分流往分馏塔，循环油流量由液位计根据罐内液位通过自动调节阀调整。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，油气进口的塔顶油气温度为380-420℃，塔顶油气与油气喷混蜡油的流量比为0.3-0.7。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，换热喷头雾化的液滴直径为0.5-1mm，平均粒径为0.7-0.8mm，换热循环油流量为油气流量的0.8-1.2。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，洗涤喷头雾化的液滴直径为0.6-1.2mm，平均粒径为0.8-0.9mm，洗涤循环油流量为油气流量的1.3-1.8。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(e)中，油气换热洗涤罐中蜡油液位高度不高于罐体底部到旋流板底部高度的90％，罐体锥段流出换热洗涤后油气的温度为370℃-400℃。
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