一种带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器

摘要

本发明提供了一种带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器，包括壳体，该壳体为上下两端均封闭的筒形，该壳体外设有用于向该壳体内注入悬浮床反应产物的反应产物入口(11)，该壳体外还设有用于将该壳体内热高分气体排出的热高分气出口(12)，该壳体的下部设有用于将该壳体内热高分液体排出的热高分液出口(13)，在反应产物入口(11)和热高分气出口(12)之间依次连接有两个旋风分离器，该两个旋风分离器设置于该壳体内。该带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器内设置有两级旋风分离器，提高固体的分离效果。

权利要求

1.一种带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，所述带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器包括壳体，该壳体为上下两端均封闭的筒形，该壳体外设有用于向该壳体内注入悬浮床反应产物的反应产物入口(11)，该壳体外还设有用于将该壳体内热高分气体排出的热高分气出口(12)，该壳体的下部设有用于将该壳体内热高分液体排出的热高分液出口(13)，在反应产物入口(11)和热高分气出口(12)之间依次连接有两个旋风分离器，该两个旋风分离器设置于该壳体内；

该壳体的下部含有用于向该壳体的下部内注入VGO的VGO内伸管(9)，该壳体包括上封头(1)、筒体(2)和下封头(3)，热高分液出口(13)设置在下封头(3)的下端外，VGO内伸管(9)套设于热高分液出口(13)内，VGO内伸管(9)和热高分液出口(13)之间设有流体通道，VGO内伸管(9)的下端设置在热高分液出口(13)外；

VGO内伸管(9)沿竖直方向设置，VGO内伸管(9)的上端位于下封头(3)内，VGO内伸管(9)的上端为顶端朝上的锥形筒，沿该锥形筒的周向，该锥形筒的侧壁分布有多个喷射孔(91)；

下封头(3)内设有底部锥形挡板(10)，底部锥形挡板(10)为顶端朝下的锥形筒，该锥形筒的上端与下封头(3)的上端固定密封连接，该锥形筒的下端设有导流管(25)，导流管(25)的上端与该锥形筒的下端密封连接，导流管(25)的下端插接于热高分液出口(13)内，导流管(25)套设于热高分液出口(13)和VGO内伸管(9)之间，导流管(25)能够自由膨胀伸缩，导流管(25)的内径大于VGO内伸管(9)的外径，导流管(25)的下端与该流体通道连通；

补充VGO入口(14)与VGO内伸管(9)的下端连通，补充VGO入口(14)设置在热高分液出口(13)的外接管道的正下方。

2.根据权利要求1所述的带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，该两个旋风分离器分别为一级旋风分离器(5)和二级旋风分离器(7)，反应产物入口(11)通过一级旋分进料管(4)与一级旋风分离器(5)的入口连通，一级旋风分离器(5)的气体出口通过二级旋分进料管(6)与二级旋风分离器(7)的入口连通，二级旋风分离器(7)的气体出口通过热高分气出口管(8)与热高分气出口(12)连通。

3.根据权利要求2所述的带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，该壳体包括上封头(1)、筒体(2)和下封头(3)，反应产物入口(11)设置于筒体(2)的上端外，热高分气出口(12)设置于上封头(1)的上端的上方，上封头(1)的上端设有人孔(17)，热高分气出口管(8)的上部套设于人孔(17)内，热高分气出口管(8)与人孔(17)之间设有隔热层(18)，热高分气出口(12)位于人孔(17)的上方。

4.根据权利要求3所述的带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，该壳体外设有用于向一级旋风分离器(5)内注入VGO的第一冲洗VGO入口(15)，该壳体外还设有用于向二级旋风分离器(7)内注入VGO的第二冲洗VGO入口(16)，第一冲洗VGO入口(15)通过管线与一级旋风分离器(5)的侧壁连通，第二冲洗VGO入口(16)通过管线与二级旋风分离器(7)的侧壁连通。

5.根据权利要求3所述的带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，一级旋风分离器(5)的上端低于二级旋风分离器(7)的上端，一级旋风分离器(5)的下端低于二级旋风分离器(7)的下端，一级旋风分离器(5)的上端位于筒体(2)的上端，二级旋风分离器(7)的上端位于上封头(1)内。

6.根据权利要求1所述的带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，导流管(25)和热高分液出口(13)之间设有隔热层(18)。

7.根据权利要求3～6中任意一项所述的带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器，其特征在于，筒体(2)的下部设有多个用于安装液位计的液位计口。

说明书

一种带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器

技术领域

[0001] 本发明涉石油化工与煤化工设备领域，具体的是一种带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器。

背景技术

[0002] 悬浮床加氢反应器在高温、高压、临氢的条件下加工重油(煤焦油、常压渣油、减压渣油、催化油浆、燃料油等)及重油与煤粉的混合物(油煤浆)，带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器(简称热高分)则用于将悬浮床反应产物进行气相与液固相的分离，使未转化的渣油与固体添加剂等进入热高分底部，分离后的气相产物从热高分顶部进入第二级悬浮床热高分进行再次分离，最后，分离掉固体的悬浮床气相产物可以进入固定床加氢精制与裂化单元进行进一步加工。

[0003] 目前，世界各国炼厂工业应用的渣油加氢技术有以下5种：一是焦化，约占32％；二是减粘裂化，约占30％；三是催化裂化，约占19％；四是固定床和沸腾床加氢，约占15％；五是溶剂脱沥青，约占4％。焦化和减粘裂化约占渣油总加工能力的2/3，其他3种加工技术约占1/3。

[0004] 上述这几种渣油加工技术虽然已工业应用多年，但都存在一些局限性和问题，不能适应提高石油资源利用率的需要。而悬浮床加氢裂化技术不仅能加工全馏分劣质渣油，还可实现煤、油混炼，且转化率高，具有较强的原料适应性和经济性。

[0005] 悬浮床加氢裂化采用“悬浮床+固定床”反应器的流程，原料油与固体添加剂的混合液经进料泵升压，与高压氢气混合并经加热后进入悬浮床反应器，由于不使用催化剂，所以在此发生的主要是高氢分压下的热裂化反应。反应过程中原料中的残炭、沥青质、金属等均吸附在添加剂上发生裂化等反应，重金属和生成的少量焦炭最终沉积到添加剂上，添加剂随后在热高压分离器底部分离，保证了悬浮床反应器的长周期运行。

[0006] 由于悬浮床的反应产物为气、液、固三相的混合物，在进入固定床加氢单元进一步加工之前必须分离掉其中的固体及油渣等以防止固定床催化剂结焦，因此，悬浮床热高分成为气液固分离的关键设备。由于热高分操作温度高、含固量高，热高分底部易结焦堵塞，并且分离下来的含固热高分液极易磨损下游的减压阀组，导致装置无法运行。

发明内容

[0007] 为了解决现有悬浮床加氢的热高压分离器分离效果差的问题，本发明提供了一种带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器，该带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器内设置有两级旋风分离器(简称旋分)，提高固体的分离效果。另外，在热高分底部注入低温VGO，将分离下来的高温、高含固量的热高分液稀释成低温、低含固量的浆液，避免了热高分底部结焦或堵塞。

[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器，包括壳体，该壳体为上下两端均封闭的筒形，该壳体外设有用于向该壳体内注入悬浮床反应产物的反应产物入口，该壳体外还设有用于将该壳体内热高分气体排出的热高分气出口，该壳体的下部设有用于将该壳体内热高分液体排出的热高分液出口，在反应产物入口和热高分气出口之间依次连接有两个旋风分离器，该两个旋风分离器设置于该壳体内。

[0009] 该两个旋风分离器分别为一级旋风分离器和二级旋风分离器，反应产物入口通过一级旋分进料管与一级旋风分离器的入口连通，一级旋风分离器的气体出口通过二级旋分进料管与二级旋风分离器的入口连通，二级旋风分离器的气体出口通过热高分气出口管与热高分气出口连通。

[0010] 该壳体包括上封头、筒体和下封头，反应产物入口设置于筒体的上端外，热高分气出口设置于上封头的上端的上方，上封头的上端设有人孔，热高分气出口管的上部套设于人孔内，热高分气出口管与人孔之间设有隔热层，热高分气出口位于人孔的上方。

[0011] 该壳体外设有用于向一级旋风分离器内注入VGO的第一冲洗VGO入口，该壳体外还设有用于向二级旋风分离器内注入VGO的第二冲洗VGO入口，第一冲洗VGO入口通过管线与一级旋风分离器的侧壁连通，第二冲洗VGO入口通过管线与二级旋风分离器的侧壁连通。

[0012] 一级旋风分离器的上端低于二级旋风分离器的上端，一级旋风分离器的下端低于二级旋风分离器的下端，一级旋风分离器的上端位于筒体的上端，二级旋风分离器的上端位于上封头内。

[0013] 该壳体的下部含有用于向该壳体的下部内注入VGO的VGO内伸管。

[0014] 该壳体包括上封头、筒体和下封头，热高分液出口设置在下封头的下端外，VGO内伸管套设于热高分液出口内，VGO内伸管和热高分液出口之间设有流体通道，VGO内伸管的下端设置在热高分液出口外，VGO内伸管的上端设置在该壳体内。

[0015] VGO内伸管沿竖直方向设置，VGO内伸管的上端位于下封头内，VGO内伸管的上端为顶端朝上的锥形筒，沿该锥形筒的周向，沿该锥形筒的侧壁分布有多个喷射孔。

[0016] 下封头内设有底部锥形挡板，底部锥形挡板为顶端朝下的锥形筒，该锥形筒的上端与下封头的上端固定密封连接，该锥形筒的下端设有导流管，导流管的上端与该锥形筒的下端密封连接，导流管的下端插接于热高分液出口内，导流管套设于热高分液出口和VGO内伸管之间，导流管和热高分液出口之间设有隔热层，导流管的内径大于VGO内伸管的外径，导流管的下端与该流体通道连通。

[0017] 筒体的下部设有多个用于安装液位计的液位计口。

[0018] 本发明的有益效果是，

[0019] 1、在热高分内设置两级旋风分离器，提高固体的分离效果；

[0020] 2、两级旋分上均设置冲洗VGO，可防止重组分在旋分内部挂壁、结焦或堵塞；

[0021] 3、在热高分底部注入低温VGO，将分离下来的高温、高含固量的热高分液稀释成低温、低含固量的浆液，避免了热高分底部结焦或堵塞；

[0022] 4、大大简化了热高分底部为防止结焦所设计的内构件；

[0023] 5、稀释后低温、低含固量的热高分液对下游减压阀组的磨损将大大减缓，低温时金属材料的耐磨性能也将大大提高；

[0024] 6、稀释后的热高分液在进入减压塔分馏前可由加热炉升温，减缓了炉管结焦；

[0025] 7、热高分液被稀释降温后其液位测量不易堵塞，更简单可靠。

附图说明

[0026] 下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

[0027] 图1为带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器的结构简图。

[0028] 图2为热高分气出口的示意图。

[0029] 图3为VGO内伸管的示意图。

[0030] 图4为图3中A部位放大示意图。

[0031] 图5为一级旋风分离器的连接示意图。

[0032] 图6为二级旋风分离器的连接示意图。

[0033] 其中1.上封头，2.筒体，3.下封头，4.一级旋分进料管，5.一级旋风分离器，6.二级旋分进料管，7.二级旋风分离器，8.热高分气出口管，9.VGO内伸管，10.底部锥形挡板，11.反应产物入口，12.热高分气出口，13.热高分液出口，14.补充VGO入口，15.第一冲洗VGO入口，16.第二冲洗VGO入口，17.人孔，18.隔热层，19.防护层；

[0034] 21.液位计口，22.液位计口，23.液位计口，24.液位计口；

[0035] 91.喷射孔。

具体实施方式

[0036] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0037] 一种带旋分的悬浮床加氢的热高压分离器，包括壳体，该壳体为上下两端均封闭的筒形，该壳体外设有用于向该壳体内注入悬浮床反应产物的反应产物入口11，该壳体外还设有用于将该壳体内热高分气体排出的热高分气出口12，该壳体的下部设有用于将该壳体内热高分液体排出的热高分液出口13，在反应产物入口11和热高分气出口12之间依次连接有两个旋风分离器，该两个旋风分离器设置于该壳体内，如图1所示，在该热高压分离器内设置两级旋风分离器，能够提高固体的分离效果。

[0038] 在本实施例中，该两个旋风分离器分别为一级旋风分离器5和二级旋风分离器7，反应产物入口11通过一级旋分进料管4与一级旋风分离器5的入口连通，一级旋风分离器5的气体出口通过二级旋分进料管6与二级旋风分离器7的入口连通，二级旋风分离器7的气体出口通过热高分气出口管8与热高分气出口12连通。悬浮床反应产物自筒体侧面的反应产物入口11进入热高分内的一级旋风分离器5进行分离，分离后的气相产物进入二级旋风分离器7继续分离以提高分离效果，二级旋分后的气相产物经热高分气出口12排出热高分。

[0039] 在本实施例中，该壳体包括上封头1、筒体2和下封头3，反应产物入口11设置于筒体2的上端外，热高分气出口12设置于上封头1的上端的上方，上封头1的上端设有人孔17，热高分气出口管8的上部套设于人孔17内，热高分气出口管8与人孔17之间设有隔热层18，热高分气出口12位于人孔17的上方。该壳体外设有用于向一级旋风分离器5内注入VGO的第一冲洗VGO入口15，该壳体外还设有用于向二级旋风分离器7内注入VGO的第二冲洗VGO入口16，第一冲洗VGO入口15通过管线与一级旋风分离器5的侧壁连通，第二冲洗VGO入口16通过管线与二级旋风分离器7的侧壁连通，如图1、图5和图6所示。

[0040] 具体的，如图2所示，上封头1的顶部设有人孔17，热高分气出口12设置在人孔17的中心，热高分气出口管8自二级旋风分离器7的顶部穿过人孔17的中心接至热高分气出口12，热高分气出口管8上设置可拆卸的法兰，以便拆卸时热高分气出口12与二级旋风分离器
7可分离。上述部件人孔17、热高分气出口12、二级旋风分离器7、热高分气出口管8的规格尺寸应根据悬浮床反应产物的流量、性质确定，二级旋风分离器7及热高分气出口管8应考虑支撑，此处不做详细描述与规定。

[0041] 悬浮床反应产物自反应产物入口11进入一级旋风分离器5，反应产物入口11与一级旋风分离器5之间由一级旋分进料管4相连，分离后的气相自一级旋风分离器5顶部进入二级旋风分离器7，一级旋风分离器5与二级旋风分离器7之间由二级旋分进料管6相连。上述部件反应产物入口11、一级旋分进料管4、一级旋风分离器5、二级旋分进料管6、二级旋风分离器7的规格尺寸应根据悬浮床反应产物的流量、性质确定，并应确保稳定支撑及安装拆卸方便，此处不做详细描述与规定。

[0042] 一级旋风分离器5与二级旋风分离器7的侧面均设置两个冲洗口，冲洗VGO自筒体上的第一冲洗VGO入口15、第二冲洗VGO入口16分别进入一级旋风分离器5与二级旋风分离器7内部进行冲洗，第一冲洗VGO入口15和第二冲洗VGO入口16与旋分的冲洗口之间由管道连接，该管道应考虑支撑与可拆卸。第一冲洗VGO入口15和第二冲洗VGO入口16的大小应根据悬浮床反应产物的流量、性质确定。

[0043] 一级旋风分离器5与二级旋风分离器7侧面均注入冲洗VGO，防止重组分及固体等在旋分内部挂壁或结焦。一级旋风分离器5与二级旋风分离器7分离下来的热高分液及冲洗VGO等落入热高分底部，被热高分底部补充VGO入口14来的补充VGO稀释、降温，形成温度较低、含固量较低的浆液，避免热高分底部结焦堵塞，简化了为防止结焦而设计的复杂的内构件，提高了液位测量的可靠性，同时将大大减缓热高分底部减压阀组的磨损。

[0044] 另外，一级旋风分离器5的上端低于二级旋风分离器7的上端，一级旋风分离器5的下端低于二级旋风分离器7的下端，一级旋风分离器5的上端位于筒体2的上端，二级旋风分离器7的上端位于上封头1内。

[0045] 在本实施例中，该壳体的下部含有用于向该壳体的下部内注入VGO的VGO内伸管9。VGO内伸管的内表面或外表面设有不锈钢防护层。该壳体包括上封头1、筒体2和下封头3，热高分液出口13设置在下封头3的下端外，VGO内伸管9套设于热高分液出口13内，VGO内伸管9和热高分液出口13之间设有流体通道，VGO内伸管9的下端设置在热高分液出口13外，VGO内伸管9的上端设置在该壳体内。

[0046] VGO内伸管9沿竖直方向设置，VGO内伸管9的上端位于下封头3内，VGO内伸管9的上端为顶端朝上的锥形筒，沿该锥形筒的周向，沿该锥形筒的侧壁分布有多个喷射孔91。下封头3内设有底部锥形挡板10，底部锥形挡板10为顶端朝下的锥形筒，该锥形筒的上端与下封头3的上端固定密封连接，底部锥形挡板10的下端设有导流管25，导流管25的上端与底部锥形挡板10的下端密封连接，导流管25的下端插接于热高分液出口13内，导流管25套设于热高分液出口13和VGO内伸管9之间，导流管25和热高分液出口13之间设有隔热层18，导流管25的内径大于VGO内伸管9的外径，导流管25的下端与该流体通道连通，如图1、图3和图4所示。

[0047] 具体的，底部锥形挡板10的母线与水平面的夹角在30°～60°为宜，底部锥形挡板10的上缘与筒体2内部的不锈钢防护层焊接固定，底部锥形挡板10下端的导流管25自由插入热高分液出口13中，可自由膨胀伸缩，底部锥形挡板10内外压力一致，不承压。在下封头处设置锥形挡板10，可以防止热高分液中固体在下封头3沉积，以利于热高分液从底部排出。

[0048] 热高分液出口13设置在下封头3的正下方，补充VGO入口14与VGO内伸管9的下端连通，补充VGO入口14设置在热高分液出口13外接管道的正下方，VGO内伸管9自补充VGO入口14经热高分液出口13中心由下向上插入热高分底部，插入热高分内的深度0.5m～1.5m为宜，VGO内伸管9上端呈45°圆锥筒状，圆锥筒顶部开孔，侧面开若干喷射孔91，使VGO向上及斜向上注入热高分底部，可与分离下来的热高分液进行更好地混合。热高分液自VGO内伸管
9的外径与热高分液出口13的内径之间的环隙通道流出。上述部件热高分液出口13、补充VGO入口14、VGO内伸管9的规格尺寸由热高分液的温度流量决定。

[0049] 在本实施例中，筒体2的下部设有多个用于安装液位计的液位计口。筒体2下部液相区设置两组液位计口(液位计口21、液位计口22、液位计口23、液位计口24)，两组液位计口用于对热高分底部液位的测量与控制。液位计口的大小及形式应满足含固浆液测量的要求，并不限于只设置两组。筒体的直径、高度应根据悬浮床反应产物的流量、性质确定。

[0050] 为了满足高温、高压、临氢的要求，根据设计温度及设计压力的不同，本热高分可以设计为热壁式热高分或冷壁式热高分，当设计为冷壁式热高分时其材质推荐如下：材质为2.25Cr-1Mo-V并堆焊一层一定厚度的SS309和一层一定厚度的SS347，堆焊层内部设置隔热层，隔热层材料推荐耐火砖类，具体材料、厚度及施工方法等此处不做规定。在隔热层内部设置一定厚度的SS321防护层，在隔热层和内部不锈钢防护层之间有一定的空隙。

[0051] 本悬浮床加氢的热高分具有如下显著优点：

[0052] 1、在热高分内设置两级旋风分离器，提高固体的分离效果；

[0053] 2、两级旋分上均设置冲洗VGO，可防止重组分在旋分内部挂壁、结焦或堵塞；

[0054] 3、在热高分底部注入低温VGO，将分离下来的高温、高含固量的热高分液稀释成低温、低含固量的浆液，避免了热高分底部结焦或堵塞；

[0055] 4、大大简化了热高分底部为防止结焦所设计的内构件；

[0056] 5、稀释后低温、低含固量的热高分液对下游减压阀组的磨损将大大减缓，低温时金属材料的耐磨性能也将大大提高；

[0057] 6、稀释后的热高分液在进入减压塔分馏前可由加热炉升温，减缓了炉管结焦；

[0058] 7、热高分液被稀释降温后其液位测量不易堵塞，更简单可靠。

[0059] 以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。