正四方锥汽提器研究及工业应用1

1、:“正 四 方 锥”汽 提 器2010年6月的研究及工业应用公司简介 陕西超能石化科技有限公司位于西安经济技术开发区，是以炼油技术研发、中试技术转化、工业推广应用为主，集科研、生产、销售于一体的国家认证高新技术企业；同中国石油大学多家科研院校长期合作，以一流的科研开发和市场开拓能力致力于石油炼制过程助剂及石油产品添加剂工业化领域的发展。 荷兰WRT公司中国区总代理 美国T2 LABS公司经销商 德国BASF公司经销商 法国道达尔经销商陕西超能石化科技有限公司提供先进的技术、优质的产品支持和完善的售后服务。提供典型的客户服务项目包括： 提供产品的技术和营销信息 工艺技术的交钥匙工程，包括设计、制

2、造、 安装、开工、培训 产品规格方面的建议 工业应用的现场支持和服务 提供调和添加剂用计量设备的技术咨询 在引进产品阶段提供技术咨询公司专有技术 汽油固定床无碱精制组合工艺技术 该技术是替代目前国内传统汽油精制的新工艺，由固定床脱硫化氢工艺，固定床脱硫醇工艺和膜分离油气回收工艺三部分组成。催化汽油脱硫醇尾气膜分离工艺技术公司专利技术 洗槽站低压水成套清洗系统工艺技 柴油非加氢精制工艺技术汽油非金属抗爆剂 公司专有产品馏分油多功能脱硫剂-采用稀土金属有机化合物与新型脱硫组分，其可有效降低汽油、柴油中硫含量，添加量为200-500ppm，脱硫率可达1550%以上，同时具有钝化镍、钒对催化剂的中毒作

3、用。该剂具有投资少、操作简便等优点，是解决加工高硫原料油生产低硫油品的专有产品。名称加剂量ppm S%（ppm)脱硫率%空白218/1500催化汽油20014533.48催化汽油40011049.54催化柴油200120020.00催化柴油400100033.33进口产品 Ecotane (MMT，美国伊特化工股份有限公司国内总经销商) 柴油十六烷值改进剂 （WRT BV） 柴油润滑性改进剂（WRT BV） SZ54-预硫化剂（美国路博润） 各种加氢催化剂一、催化裂化装置汽提器二、汽提器研究的方向三、正四方锥汽提器的研究四、工业化应用及其效果五、总结与存在问题六、专利及推广前景“正四方锥”汽提

4、器研究及工业应用1、汽提器概念一、催化裂化装置汽提器理论认为，从沉降器旋风分离器料腿分离出的待生催化剂（其中粗旋分离量占到97%以上）夹带占产品总量3%4%的反应油气。这部分油气如果进入再生器被烧掉会增大烧焦负荷，恶化系统运行，并造成重大经济损失。用汽提蒸汽将催化剂携带的油气汽提出来，以提高产品收率、减少烧焦，实现这一过程的结构载体就是汽提器。该内件结构是催化裂化装置的重要组成部分。2、汽提器技术的演变(改进)123几十年来，特别改革开放以来，基于经济快速发展的需要和日益严峻的环保形势，我国石油石化工业尤其催化裂化技术有了长足的发展，对提升管反应器、防结焦、降烯烃等方面的研究先后发明了许多专利

5、和专有技术，在世界范围内属领先水平。相对来讲，对汽提段的关注和研究还不够，而且个人行为多于机构(组织)行为。汽提段从最初的“空筒”型，发展到后来的“人字档板”型，现在普遍使用的有“折流锥板”型，“圆锥盘折流锥”型。近几年报国家专利的汽提器结构形式如“组合式”、“塔盘式”等。国内催化裂化装置目前使用的汽提器基本以“折流锥板”，“圆锥盘”的居多，其它形式的较少见。几十年来汽提器技术没有大的发展。汽提器技术的演变(相关简图)空筒型汽提器汽提器技术的演变(相关简图)圆锥盘型汽提器3、目前使用汽提器存在的不足结构方面： 另 外单通道： 只有一个环葫芦状通道，催化剂下行通道面积利用率占不到总截面的60%；

6、 层数少：大部分装置汽提器只有4层,不超过6层，催化剂下行速度过快。所有的粗旋料腿 没有完全居中的。这种结构的汽提器对催化剂的再均匀分布能力较差，造成催化剂有不同程度偏流现象。机理方面 由于只有一个环葫芦状通道，下行通道单一，瀑帘过少，催化剂下降过程中瀑帘过厚；层数少，折流次数少，下行时间快；从而使下行催化剂和上行蒸汽不能充分有效接触，汽提效果明显较低。一般认为 目前的几种汽提器对催化剂携带油气的汽提率大约在70%左右，待生催化剂定碳基本都在1.1以上，超过的情况很少。二、汽提器研究的方向为使待生催化剂与蒸汽均匀充分接触，提供一个使催化剂和蒸汽充分接触的结构空间是解决这一问题的关键。理论上：最

7、大限度的使催化剂携带的油气被汽提出来，提高目的产品收率。结构上：研发多通道、多层交错分布式汽提器结构，提高汽提效率。三、“正四方锥”汽提器的研究“正四方锥”汽提器，汽提用单元由多个“正四方锥”交错排列组成，把汽提段的横截面积由原来的单一通道分割成众多通道，待生催化剂通过众多面积较小的通道自上而下流动时，将在整个截面中完全充溢整个空间，使待生催化剂在汽提器横截面内充分被分流“击碎”而不再形成厚瀑帘；而汽提蒸汽自下而上通过“正四方锥”分割成的空格通道，也使蒸汽在汽提器横截面内均匀分布，大大限制了蒸汽偏流以及形成的大体积气泡。1、理 念同时，由于单元层数的增加，将相对延长催化剂在汽提段的停留时间，从

8、而大大增加催化剂蒸汽与催化剂间的接触机会，提高反应、汽提效果。最新理念认为：汽提段是提升管反应器的延续，汽提段内仍有反应在继续进行。因此能提供一个具有良好的催化剂和蒸汽接触的平台是进一步加深延续反应的有效手段。焦炭产率会大幅下降，目的产品收率会增加。2、催化剂流态的比较上图为 “正四方锥”催化剂流态。下图为锥盘型催化剂流态。3、结构示意图多通道：每层“正四方锥”相邻间隔分布；尺寸根据实际核算。多层：相邻上下层“正四方锥”交错分布，一般812层；不少于8层。每两层“正四方锥”层间沿器壁设折流锥形板，防止短路。4、正四方锥汽提器概念设计为保证汽提器发挥其良好作用，配套采取的其它措施:防焦格栅的合理

9、设置以防焦块堵塞。粗旋出口催化剂引流。A以上两个问题不属汽提器内件结构范畴，但对其运行效果却有直接影响，因此应予以关注并在设计中完善。B这是以前的设计中基本没有考虑过的一个问题5、“正四方锥” 表面喷涂耐磨材料处理庆阳石化公司60万吨年催化汽提段“正四方锥”安装现场“正四方锥”制造及安装现场表面喷涂耐磨材料“正四方锥”安装现场表面喷涂耐磨材料庆阳石化公司160万吨/年催化汽提段“正四方锥”安装现场庆阳石化公司160万吨/年催化汽提段“正四方锥”安装现场6、技术特点催化剂下行分布更加均匀；催化剂的再分布能力大大增强；多个锥体多层交错细化催化剂瀑帘；催化剂和汽提蒸汽接触更加充分；安装、检修、装拆十

10、分方便；无堵塞、架桥、流化不畅；无安全风险。7、理论预测效果汽提效果提高到90%以上；待生催化剂氢碳比下降至小于6.5；待生催化剂定碳下降至小于1.0。大幅降低再生器床温及外取热器负荷，使加工量提高8%，目的产品收率提高0.7%以上。催化剂流通畅通，不会出现堵塞、架桥、滞留等现象，汽提效果明显好于原常规设计结构形式，不存在运行风险。四、工业化应用及其效果 该汽提器技术于2009年5月1930日在庆阳石化60万吨/年催化裂化装置大检修时进行了使用，后于6月2日开工，从6月15日至18日进行了标定。 标定期间原料为生产+5#柴油的全常压渣油，使用MCL-500催化剂，采用常规催化裂化生产方案、加工

11、负荷、催化剂消耗主要工艺参数与对比期间生产方案、主要工艺参数基本相同，油浆全部外甩，按0#柴油方案组织生产。 标定期为09年6月1518日，对比取08年同期数据（原油性质相近、气候条件相近、操作条件相近，加工方案相同） 标定期间加工量为1902T/天,去年同期加工量为1890T/天。1、原料油性质（标定期间数据）改造前渣油分析报告（2008-08 - ）改造后渣油分析报告（2009-06-14）分 析 项 目测定结果分 析 项 目测定结果实测密度 kg/m3853实测密度 kg/m3855标准密度 (20)kg/m3903.9标准密度 (20)kg/m3904.6含 水 %(m/m)0含 水

12、%(m/m)0盐含量 mgNaCl/L5.9盐含量 mgNaCl/L5.8残炭 %(m/m)4残炭 %(m/m)4.1减压馏程HK 196减压馏程HK 22410% 35910% 36920% 40420% 40430% 42830% 42640% 44740% 44750% 47350% 47760% 50860% 508全 馏518全 馏526%63%66350回收量 ml8.2350回收量 ml7.6365回收量 ml10.5365回收量 ml102、操作参数（标定期间数据）项 目加工量反应汽提汽提段密度再生V2401上水量装置脱氧水温度蒸汽床温产汽量消耗单 位t/班t/hKg/m3t/

13、ht/ht/h改 造 前6305002.4947569434.554.659.82008年8月标定期间6345002.453068329.550.455.209年6月15日-18日项 目再生器压力沉降器压力汽提段温度再生器藏量汽提段藏量柴油柴油汽油凝点冷滤点干点单 位MPaMPatt改 造 前0.230141792008年8月标定期间0.230.1849612525-1418009年6月15日-18日3、物料平衡（标定期间数据）名称 对比期 (08.8) 标定期(09.6) 提高/降低 变化率干气 3.41% 3.74% 0.33% 9.68%LPG 13.19% 1

14、4.22% 1.03% 7.80%汽油 39.36% 40.8 % 1.44 % 3.65 %轻柴油 31.09% 30.58 % 0.51 % 1.64%油浆 5.01% 3.22% 1.79% 35.73%焦碳 7.94% 7.44% 0.5% 6.3%轻油收 70.45% 71.38% 0.93% 1.32% 总液收 83.64% 85.60% 1.96% 2.34% 综合收率 88.65% 88.82% 0.17% 0.19% 4、待生催化剂定碳（标定期间数据）名 称 对比期 (08.8) 标定期(09.6) 提高/降低 变化率待生剂定碳 1.19 0.96 0.23 19.33%再生

15、剂定碳 0.08 0.07 0.01 12.50%焦碳产率 7.94% 7.44% 0.5 6.29%H/C 7.8 6.3 1.50 19.23%6 汽提蒸汽用量与再生器温度 汽提蒸汽由改造前的2.49t/h下降为改造的2.40t/h。汽提蒸汽每小时节约 90kg/h。再生器床温下降11，外取热器产汽负荷由改造前54.6t/h下降至50.4t/h,同比负荷降低4.2t/h,说明再生器烧焦负荷降低。烧焦主风量同步下降减少4730Nm3/h。由于再生器床温大幅度下降,加工负荷提高约8% 。7、经济效益测算汽提蒸汽每小时节约90kg/h 折合费用0.090TX75元/T=6.3元/h烧焦主风量同步

16、下降减少4730Nm3/h 折合费用4700Nm3/hX0.12元/Nm3= 564元/h. 收率提高增加效益: 干气增加: 630/8T/h0.33%2000元/h=500元/h 液化气增加 630/8T/h1.03%4600元/h=3726元/h 汽油增加 630/8T/h1.44%5600元/h=6350元/h 柴油减少 630/8T/h0.51%6000元/h=2400元/h 标定期经济效益: 6.3元/h+564元/h+500元/h+ 3726元/h+ 6350元/h-2400元/h=8176元/h 全年增加效益: 8176元/h8000h=6540万元. 8、正四方锥汽提器估算（参

17、照催化裂化工程II）进入汽提段的油气量1）、提升管出口油气分子量：取单旋入口密度 8.5g/L*22.4L/mol=190g/mol2）、汽提段入口温度：494+273=776K3）、汽提段入口压力：0.28（绝）4）、汽提段入口床层密度：530kg/m3 5）、催化剂骨架密度：2200kg/m36）、计算得夹带油气量：11.7kg/1000kg（催化剂）汽提段效率汽提蒸汽用量Ws=2.4 t/h 560t/h=4.3Kg/1000kg催化剂Ms=18（水蒸汽分子量）油气与蒸汽摩尔比率Cs由于汽提不完全所增加的焦炭产率% Cs=改造前生焦率-改造后生焦率=7.94-7.44=0.5%理论传递单

18、元数NTU的计算Rc=560/(640/8)=7Rf=10/(640/8)=0.125Es=94.8%根据公式：求得：N=4.5五、总结及分析正四方锥汽提器的使用，从根本上全面优化了反-再系统的运行；汽提效率高达约到94.8% ,理论传质单元达到国内先进水平；待生催化剂定碳下降明显；降低再生器床温及外取热器负荷；提高装置加工能力；进一步改善了反应-再生条件，目的产品收率提高显著。运行平稳，无堵塞、架桥、流化不畅问题，无安全风险。经济效益十分明显。对目的产品收率有很大的提高，单从汽提效果提高20%以上尚不能完全解释清楚，分析如下：起到全系统优化的效果；A还有对汽提段有一个新的认识：汽提段是提升管反应器的延续，在此仍有反应在进行，因此能提供一个具有良好的催化剂和蒸汽接触的平台是加深进一步延续反应的有效手段。B操作参数的优化，如大幅提高剂油比。C六、科技成果鉴定、专利及推广前景 “正四方锥”汽提器专利申请保护号： 2.0 从庆阳石化60万吨/年催化裂化装置运行来看:该汽提器技术投资回收期为一个月，具有非常良好的企业经济效益。 在改建和新建催化裂化装置采用”正四方锥”汽提器有广泛的应用前景。成功工业应用中国石油庆阳石化分公司60*10000t/a催化裂化装置2009年6月投用中国石油庆阳石化分公司160*1000