CN116023984A - 积垢过滤分配***及分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油化工领域，公开了一种积垢过滤分配***及分配方法，该积垢过滤分配***包括：上部积垢过滤机构和下部分配机构，上部积垢过滤机构设置有上层积垢过滤塔盘和下层积垢过滤塔盘；上层积垢过滤塔盘上布置有用于拦截杂物的积垢过滤元件，下层积垢过滤塔盘由多层积垢塔盘组成；每层积垢塔盘上均设置有过滤元件，多个过滤元件交错填装有阻垢剂、吸附剂、催化剂或保护剂中的一种或多种。该积垢过滤分配***可用于过滤捕集加氢原料中的污垢杂质，具有良好的初始分配性能以确保加氢工艺装置长周期高效运转。

Description

积垢过滤分配***及分配方法

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体地涉及一种积垢过滤分配***及分配方法。

背景技术

近年来，随着环保法规日趋严格，原油重质化程度加深，而市场对优质馏分油的需求不断增大，因此，劣质油品加氢技术会对经济效益和环境效益产生重要影响。无论是对于加氢裂化工艺还是加氢精制工艺，原料性质是影响床层压降上升的主要原因。由于原料中的杂质如重金属、沥青质、污染物等会聚集在催化剂床层上部及床层空隙，当其到达一定的数量后，就会在催化剂床层上形成高密度的滤饼，使床层催化剂的空隙率下降，堵塞或影响流体流道，造成床层压降的上升，严重时会压垮塔盘，造成非计划的停工。

为了解决上述问题，拦截原料油中杂质垢物，最早的办法是根据液相进料性质及反应装置工况，在反应器顶部催化剂床层内设置多个积垢篮，拦截过滤沉积液相进料中的垢物。常见的积垢方案为采用积垢篮，外裹筛网，置于催化剂上部瓷球内，这种结构安装较为繁琐，并且积垢篮占用催化剂床层空间较大，降低催化剂藏量及反应器有效体积。通常这种积垢篮在积满垢物后，过滤捕集垢物的能力大大降低，同时影响催化剂床层内物流分布效果。

CN200810049861公布了一种框式过滤设备，这类设备在反应器水平截面上的各处位置都能均匀地过滤液相进料中的污物，压降较小，安装方便，但是这种积垢器高度较低，积垢能力有限，装置运转后期须停工撇头处理，并且经入口扩散器分散的流体会直接砸至该过滤器上，先前过滤的垢物会被冲刷携带离开，难以使垢物有效沉积，并且积垢器部位物流易短路造成床层截面整体物流分配不均、适用于原料污垢杂质量少的轻质油品加氢工艺装置。

CN201680070157公布了一种筒式积垢器，通常结构为内、外侧约翰逊网筒及它们中间的积垢剂构成的过滤网筒，这些积垢器通常安装在反应器封头里，效果较好，最常用的也是这种积垢方式，但是这类筒式过滤器通常在运行的时候，上部气体通道会导致大部分液体直接被吸走造成短路，并且在开工初期过滤网会被快速堵塞，保护剂或抗阻垢剂难以起到预定阻垢过滤的效果，积垢能力或污垢捕集量有限。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的积垢能力或污垢捕集量不足的问题，提供一种积垢过滤分配***及分配方法，该积垢过滤分配***可用于过滤捕集加氢原料中的污垢杂质，具有良好的初始分配性能以确保加氢工艺装置长周期高效运转。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种积垢过滤分配***，该积垢过滤分配***包括：上部积垢过滤机构和下部分配机构，所述上部积垢过滤机构设置有上层积垢过滤塔盘和下层积垢过滤塔盘；所述上层积垢过滤塔盘上布置有用于拦截杂物的积垢过滤元件，所述下层积垢过滤塔盘由多层积垢塔盘组成；每层所述积垢塔盘上均设置有过滤元件，多个所述过滤元件交错填装有阻垢剂、吸附剂、催化剂或保护剂中的一种或多种。

优选地，多个所述积垢过滤元件以所述上层积垢过滤塔盘的轴线为中心呈环向均匀布置。

优选地，任意相邻的两个所述积垢过滤元件之间的距离为100-800mm。

优选地，所述积垢过滤元件为中空夹层圆筒结构或中空夹层锥桶结构。

优选地，所述中空夹层圆筒结构或中空夹层锥桶结构的内壳和外壳均为滤网，内外两层所述滤网之间的夹层内填充有阻垢剂、保护剂、吸附剂或催化剂中的一种或多种。

优选地，所述滤网为丝网或约翰逊网，所述过滤网的网孔间隙为0.1-1.0mm。

优选地，所述过滤元件为环形或带状；

当所述过滤元件为环形时，所述积垢塔盘的四周设置有降液槽，或积垢塔盘的中心设置有降液管；

当所述过滤元件为带状时，所述积垢塔盘上位于所述过滤元件的一端和/或另一端设置为降液槽。

优选地，所述过滤元件的侧面和顶面均设置有过滤网，所述过滤网丝网或约翰逊网。

优选地，所述过滤元件的侧面网孔间隙为0.3-2.0mm，所述过滤元件的顶面网孔间隙为0.5-3.0mm。

优选地，所述过滤元件的高度为相应的所述积垢塔盘所在床层高度的1/10-9/10。

优选地，所述积垢塔盘的边缘设置有向上延伸的围挡。

优选地，所述围挡高度为相应的所述积垢塔盘所在床层高度的1/20-1/2。

优选地，所述下部分配机构包括：自上而下分布的初始分配盘板和再分配盘板。

所述初始分配盘板为筛板或安装有分配器的塔盘结构；所述再分配盘板为安装有分配器的塔盘结构。

本发明第二方面提供了一种积垢过滤分配方法，该积垢过滤分配方法使用所述积垢过滤分配***，所述积垢过滤分配方法包括：

1)进入反应器入口的原料物经过反应器入口扩散器的作用分散在整个顶封头内，并通过积垢过滤元件初步过滤后向下流向下层积垢过滤塔盘；

2)原料物流自上而下经过多个积垢塔盘，并分别经过每层所述积垢塔盘上的过滤元件；

3)经过下层积垢过滤塔盘的原料物流通过下部分配机构进行分配。

通过上述技术方案，原料物流携带的杂质污垢固体颗粒首先通过上层积垢过滤塔盘上的积垢过滤元件进行初步过滤，然后流向下层积垢过滤塔盘，通过多层交错填装有吸附剂、催化剂或保护剂中的一种或多种的积垢塔盘将原料物流逐层过滤捕积，最终通过下部分配机构再分配后进入反应器内部，通过该积垢过滤分配***可用于过滤捕集加氢原料中的污垢杂质，具有良好的初始分配性能以确保加氢工艺装置长周期高效运转。

附图说明

图1是积垢过滤分配***的一种优选实施方式的结构示意图；

图2是积垢塔盘的第一种优选实施方式的结构示意图；

图3是积垢塔盘的第二种优选实施方式的结构示意图；

图4是积垢塔盘的第三种优选实施方式的结构示意图；

图5是第一种分配器的优选实施方式的结构示意图；

图6是第二种分配器的优选实施方式的结构示意图；

图7是第三种分配器的优选实施方式的结构示意图；

图8是第四种分配器的优选实施方式的结构示意图；

图9是第一种筛板开孔或分配器的布局图；

图10是第二种筛板开孔或分配器的布局图。

附图标记说明

1反应器               2积垢过滤元件

3降液管               4积垢塔盘

5初始分配盘板         6过滤元件

7降液槽               8围挡

9再分配盘板           10分配器

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上下左右、前后内外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。

参见图1-10所示的积垢过滤分配***，该积垢过滤分配***包括：上部积垢过滤机构和下部分配机构，所述上部积垢过滤机构设置有上层积垢过滤塔盘和下层积垢过滤塔盘；所述上层积垢过滤塔盘上布置有用于拦截杂物的积垢过滤元件2，所述下层积垢过滤塔盘由多层积垢塔盘4组成；每层所述积垢塔盘4上均设置有过滤元件6，多个所述过滤元件6交错填装有阻垢剂、吸附剂、催化剂或保护剂中的一种或多种。

通过上述技术方案的实施，原料物流携带的杂质污垢固体颗粒首先通过上层积垢过滤塔盘上的积垢过滤元件2进行初步过滤，然后流向下层积垢过滤塔盘，通过多层交错填装有阻垢剂、吸附剂、催化剂或保护剂中的一种或多种的积垢塔盘4将原料物流逐层过滤捕积，最终通过下部分配机构再分配后进入反应器1内部，通过该积垢过滤分配***可用于过滤捕集加氢原料中的污垢杂质，尤其适用于劣质化重油加氢工艺装置，如重质蜡油加氢和渣油加氢等，通过多级过滤油溶性金属杂质、烃类聚合物及金属锈垢，如捕集原料中携带的油溶性金属、沥青质或污染物，并具有良好的初始分配性能以确保加氢工艺装置长周期高效运转。

本发明的积垢过滤分配***可以有效过滤原料中的污垢杂质且不易堵塞，大幅提高了积垢容量，同时具有良好的初始分配及高效的物流分布效果。此发明适用于石油化工领域，以较低的运行压降及良好的初始分布确保加氢工艺装置长周期高效运转，尤其适用于劣质化重质油加氢工艺装置。

工作原理：进入反应器1入口的原料物经过反应器1入口扩散器的作用分散在整个顶封头内，由封头内的上层积垢过滤塔盘上的多个积垢过滤元件2进行初步过滤拦截大颗粒杂质污垢后，原料物流在下层积垢过滤塔盘内不断绕流向下流动，通过交错装填于积垢塔盘4上的阻垢剂、吸附剂、催化剂或保护剂将携带的油溶性金属过滤拦截，避免在催化剂床层上沉积，在上部积垢过滤机构下层设置下部分配机构，为催化剂高效利用提供良好的物流分配，随后才可流入催化剂床层内。

在该实施方式中，多个所述积垢过滤元件2以所述上层积垢过滤塔盘的轴线为中心呈环向均匀布置。积垢过滤元件2的布置形式可以以正方形或正三角形均布排列，可以提高物流分配效果，积垢过滤元件2的高度取决于封头内空间及所需积垢量。

在该实施方式中，积垢过滤元件2位于上层积垢过滤塔盘上均布，并且任意相邻的两个所述积垢过滤元件2之间的距离为100-800mm。

在该实施方式中，为了进一步提供一种积垢过滤元件2，所述积垢过滤元件2为中空夹层圆筒结构或中空夹层锥桶结构。当然，也可以为其他的结构，只要满足中空带夹层的条件即可，原料物流从外侧经过过滤后进入中空空间内，再向下通过上层积垢过滤塔盘向下流入下层积垢过滤塔盘。

进一步的，所述中空夹层圆筒结构或中空夹层锥桶结构的内壳和外壳均为滤网，内外两层所述滤网之间的夹层内填充有阻垢剂、保护剂、吸附剂或催化剂中的一种或多种。通过滤网可以对大颗粒的杂物进行过滤，再通过阻垢剂、保护剂、吸附剂或催化剂中的一种或多种将原料物流中的其他需要过滤的杂物过滤或吸收，阻垢剂、保护剂、吸附剂或催化剂的种类根据需要过滤吸收的杂物种类进行选择，阻垢剂、保护剂、吸附剂或催化剂由内而外可以根据一定的级配方案选择填装种类和填装顺序。

进一步的，滤网可以在本领域较宽的范围内根据需要选择，如所述滤网为丝网或约翰逊网，所述过滤网的网孔间隙为0.1-1.0mm。内网开孔率可大于、等于或小于外网开孔率。

在该实施方式中，所述过滤元件6为环形或带状；当所述过滤元件6为环形时，所述积垢塔盘4的四周设置有降液槽7，或积垢塔盘4的中心设置有降液管3；当所述过滤元件6为带状时，所述积垢塔盘4上位于所述过滤元件6的一端和/或另一端设置为降液槽7。积垢塔盘4设置有多层，如1-10层，原料物流的绕流方式可为由中心向四周分流在下一层积垢塔盘4内汇流的绕流方式，也可以为从四周沿径向方向向中心向下汇流的方式，也可为单一积垢塔盘4一侧开有降液槽7，原料物流沿阶梯状往复向下流动的绕流方式，也可以将上述三种方式组合使用。降液管3的半径可以为反应器1进料口半径的0.2-2.0倍。

进一步的，所述过滤元件6的侧面和顶面均设置有过滤网，过滤网可以在本领域较宽的范围内根据需要选择，如所述过滤网丝网或约翰逊网。

进一步的，所述过滤元件6的侧面网孔间隙为0.3-2.0mm，所述过滤元件6的顶面网孔间隙为0.5-3.0mm。当然，内壳体开孔率可大于、等于或小于外壳体开孔率侧面的过滤网可以为环形或带状，具体根据过滤元件6的形状选择。

进一步的，过滤元件6的内外壳体与积垢盘板同中心设置，组合构成的积垢塔盘4内外面积比可为0.5-3.0，内外壳体在径向上的距离为0.1-0.8D，内外壳体间距可保持不变，也可增大至0.9D或减小至0.05D，降液槽7的宽度为0.05-0.2D，其中D为积垢盘板的直径，另外，多个环形过滤网可处于统一径向位置，也可相互错开，根据各床层积垢需求进行设置。

进一步的，所述过滤元件6的高度为相应的所述积垢塔盘4所在床层高度的1/10-9/10。

在该实施方式中，所述积垢塔盘4的边缘设置有向上延伸的围挡8。通过围挡8的设置阻挡原料物流直接通过，并拦截一定高度的杂质垢物，原料物流在床层内径向流动且经过多级过滤捕积。

进一步的，所述围挡8高度为相应的所述积垢塔盘4所在床层高度的1/20-1/2。具体设置高度根据反应器1处理量及所需积垢量而定。

在该实施方式中，所述下部分配机构包括：自上而下分布的初始分配盘板5和再分配盘板9。初始分配盘及再分配盘共同为催化剂高效利用提供良好的物流分配，经过多级过滤且分配后的液相原料才可流入催化剂床层内。

在该实施方式中，所述初始分配盘板5为筛板或安装有分配器10的塔盘结构；所述再分配盘板9为安装有分配器10的塔盘结构。

如在一种实施方式中，初始分配盘板5为筛板，筛板上开有半径为1.0-20.0mm的圆形通孔，圆形孔以正方形或三角形交错排列，筛板开孔率保持在0.5-30％。

如在另一种实施方式中，初始分配盘板5为安装有分配器10的塔盘结构，分配器10中心开有半径为1.0-20.0mm的圆形通孔，如图9和10所示，分配器10以正方形或正三角形交错排列，分配器10间距为50-300mm。

其中，无论初始分配盘板5为哪种形式，上层降液位置附近0.05-0.2D范围内不开通孔。

再分配盘板9塔盘均布分配器10，分配器10中心开有半径为1.0-30.0mm的圆形通孔，如图9和10所示，分配器10以正方形或正三角形交错排列，分配器10间距为60-200mm。

如图5-8所示，上述的分配器10可采用管式分配器10和泡帽型分配器10，管式分配器10可在其壁上开孔，也可在顶部开有V孔、U孔或斜孔，或者其壁及顶部均开孔，开孔宽度为1-6mm。泡罩分配器10由中心管和泡罩构成，中心管侧壁可在底部或中开有1-6mm的圆孔，顶部泡罩上开有竖状条缝2-8个，条缝宽度为3-10mm，高度为10-60mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、多层塔板内交错填充大量的阻垢剂、吸附剂、催化剂或保护剂，采用多级过滤的方法，针对性的将原料油中含有的油溶性金属、沥青质、金属锈垢及杂质污垢，具有较强的积垢过滤能力；

2、设置有多层积垢塔盘4，较以往的单层积垢盘技术积垢容量更大，积垢过滤分配***不易堵塞，可确保加氢工艺装置长周期稳定运行，避免杂质污垢在顶部催化剂床层上堆积，降低因运行压降过高导致的装置撇头停工时间；

3、积垢元件表面壳体均由网状结构构成，可确保物流直接通过，压降较小；

4、积垢过滤分配***具有良好的初始分配及高效的物流分布效果，可为催化剂床层提供良好的物流分配。

由设置在下层积垢过滤盘板上的吸附剂、催化剂或保护剂拦截过滤原料中携带的油溶性杂质，捕集的垢物沉积在相应积垢塔盘4中，积垢现象会先发生在上层积垢盘床层表面，然后由上至下在各个积垢盘内开始积垢。当积垢盘积垢容量达到上限时，由于设置的内外壳体环形网状结构顶部不与上层积垢盘板相接，保证气相具有合适通道通过，原料物流此时也会从顶部进入设置在积垢盘板上的吸附剂或催化剂床层或直接通过，可有效避免积垢盘内部大量垢物堆积致使床层压降升高，从而有效地利用了整个积垢过滤分配***，显著延长积垢过滤分配***的工作时间，缓解了加氢反应器1内液相原料中的杂质污垢在固定床催化剂床层表面结垢的问题，使得催化剂利用率及寿命增加，加氢工艺装置可长周期高效运转。

此实施例可根据实际加氢反应器1内积垢量及积垢需求进行调整。

效果对比：现有积垢过滤技术通常为单一积垢盘板上安装有许多筒式积垢过滤器，积垢容量为盘板上表面至积垢过滤器一半高度左右，此时催化剂床层压力降会达到设计额定值，需停工撇头。本发明积垢过滤分配***可以容纳更多的垢物，并且不会对下层催化剂床层的压降产生影响，此积垢过滤分配***的积垢容量为现有技术的2-6倍。当用于积垢量需求较小的轻质油品加氢工艺，本发明中的积垢过滤***可以长期捕积积垢，无需停工撇头；用于劣质化重油加氢工艺时，积垢过滤分配***的积垢容量可达到传统积垢盘的6倍，并具有将原料液相重新分配均匀的能力，保证至下层催化剂床层表面的不均匀度小于0.1。同时积垢过滤***以超低压降运行，运行时压降小于2.0kPa。对比效果如下表1所示：

表1

现有积垢盘压降上升数据以某炼厂20万吨/年DCC裂解石脑油加氢装置为例，在运行157天后，反应器1压降从0.052MPa增长到0.158MPa，平均涨幅约0.68kPa/天，当进料量增大时，反应器1压降上升速率会大幅提高，本发明可有效降低周期压降上升速率，延长加氢反应器1运行周期。

现有积垢盘技术大多不具备物流分配效果，本发明可使流出积垢过滤分配***的原料物流分配更加均匀。通常随着积垢盘内积垢量的增加，积垢盘内的原料物流的不均匀度会随之增加，伴随着催化剂床层径向温差的增加，催化剂寿命及装置运转周期大幅缩短。本发明在积垢盘下方设置分配筛板或带有分配器10的塔盘物流高效分配塔盘以确保催化剂高效利用。

本发明的积垢过滤分配***适用于加氢工艺装剂，如汽油加氢、航煤加氢、柴油加氢等，特别适用于蜡油加氢和渣油加氢等原料油杂质含量高的加氢工艺装置。

本发明第二方面提供了一种积垢过滤分配方法，该积垢过滤分配方法使用所述积垢过滤分配***，所述积垢过滤分配方法包括：

1)进入反应器1入口的原料物经过反应器1入口扩散器的作用分散在整个顶封头内，并通过积垢过滤元件2初步过滤后向下流向下层积垢过滤塔盘；

2)原料物流自上而下经过多个积垢塔盘4，并分别经过每层所述积垢塔盘4上的过滤元件6；

3)经过下层积垢过滤塔盘的原料物流通过下部分配机构进行分配。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种积垢过滤分配***，其特征在于，所述积垢过滤分配***包括：上部积垢过滤机构和下部分配机构，所述上部积垢过滤机构设置有上层积垢过滤塔盘和下层积垢过滤塔盘；

所述上层积垢过滤塔盘上布置有用于拦截杂物的积垢过滤元件(2)，所述下层积垢过滤塔盘由多层积垢塔盘(4)组成；

每层所述积垢塔盘(4)上均设置有过滤元件(6)，多个所述过滤元件(6)交错填装有阻垢剂、吸附剂、催化剂或保护剂中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的积垢过滤分配***，其特征在于，多个所述积垢过滤元件(2)以所述上层积垢过滤塔盘的轴线为中心呈环向均匀布置；

优选地，任意相邻的两个所述积垢过滤元件(2)之间的距离为100-800mm。

3.根据权利要求1所述的积垢过滤分配***，其特征在于，所述积垢过滤元件(2)为中空夹层圆筒结构或中空夹层锥桶结构。

4.根据权利要求3所述的积垢过滤分配***，其特征在于，所述中空夹层圆筒结构或中空夹层锥桶结构的内壳和外壳均为滤网，内外两层所述滤网之间的夹层内填充有阻垢剂、保护剂、吸附剂或催化剂中的一种或多种；

优选地，所述滤网为丝网或约翰逊网，所述过滤网的网孔间隙为0.1-1.0mm。

5.根据权利要求1所述的积垢过滤分配***，其特征在于，所述过滤元件(6)为环形或带状；

当所述过滤元件(6)为环形时，所述积垢塔盘(4)的四周设置有降液槽(7)，或积垢塔盘(4)的中心设置有降液管(3)；

当所述过滤元件(6)为带状时，所述积垢塔盘(4)上位于所述过滤元件(6)的一端和/或另一端设置为降液槽(7)。

6.根据权利要求1所述的积垢过滤分配***，其特征在于，所述过滤元件(6)的侧面和顶面均设置有过滤网，所述过滤网丝网或约翰逊网；

优选地，所述过滤元件(6)的侧面网孔间隙为0.3-2.0mm，所述过滤元件(6)的顶面网孔间隙为0.5-3.0mm。

7.根据权利要求1所述的积垢过滤分配***，其特征在于，所述过滤元件(6)的高度为相应的所述积垢塔盘(4)所在床层高度的1/10-9/10。

8.根据权利要求1所述的积垢过滤分配***，其特征在于，所述积垢塔盘(4)的边缘设置有向上延伸的围挡(8)；

优选地，所述围挡(8)高度为相应的所述积垢塔盘(4)所在床层高度的1/20-1/2。

9.根据权利要求1所述的积垢过滤分配***，其特征在于，所述下部分配机构包括：自上而下分布的初始分配盘板(5)和再分配盘板(9)；

所述初始分配盘板(5)为筛板或安装有分配器(10)的塔盘结构；

所述再分配盘板(9)为安装有分配器(10)的塔盘结构。

10.一种积垢过滤分配方法，其特征在于，所述积垢过滤分配方法使用权利要求1-9中的任意一项所述的积垢过滤分配***，所述积垢过滤分配方法包括：

1)进入反应器(1)入口的原料物经过反应器(1)入口扩散器的作用分散在整个顶封头内，并通过积垢过滤元件(2)初步过滤后向下流向下层积垢过滤塔盘；

2)原料物流自上而下经过多个积垢塔盘(4)，并分别经过每层所述积垢塔盘(4)上的过滤元件(6)；

3)经过下层积垢过滤塔盘的原料物流通过下部分配机构进行分配。

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