新型紧凑式催化裂化沉降系统的实验研究

 在对旋流快速分离器流场和性能研究的基础上，开发了一种应用于催化裂化装置的新型高效旋流快速分离器（旋流快分），并提出了由两级串联的该旋流快分器组成的新型紧凑式催化裂化沉降系统。该系统不仅可以降低设备投资，而且可以显著缩短油气在沉降器内的停留时间，从而有效地减缓油气在沉降器内的结焦反应，改善产品的分布。在大型的冷模实验装置上系统考察了该新型紧凑式沉降系统的性能，实验结果表明，该系统操作稳定，调节灵活，在设计点附近总分离效率可达到99.99％，系统总压降在10kPa以内，基本可以满足工业装置的需要。     

紧凑式旋流快分系统气相流场的数值模拟与分析

采用RSM湍流模型对紧凑式旋流快分系统（CVQS）内气相流场进行了数值模拟，重点考察A、B型二级旋流头的流场分布。模拟结果表明: 含尘气流通过B型旋流头后，获得更大的切向速度，有利于细颗粒分离；同时B型旋流头喷出口处，颗粒下行速度较大，旋涡较少，可有效改善"短路流"与颗粒返混现象。因此，推荐采用B型旋流头作为CVQS快分系统二级旋流头的基础型式。     

防结焦技术在催化裂化装置上的应用

介绍旋流式快分系统的工作原理,对某石化公司1. 2 Mt/a催化裂化装置沉降器旋流式快分系统应用情况进行分析。结果表明:旋流式快分系统能较好地实现气固的快速分离,减少沉降器结焦。同时,对可能出现的跑剂问题提出优化措施。     

催化裂化防结焦沉降器的研究与应用

通过对催化裂化装置沉降器结焦机理的分析,认为原料性质、油气流动状况、停留时间、沉降器温度分布及催化剂浓度是沉降器结焦的主要影响因素。中国石化工程建设有限公司(SEI)针对常规沉降器结构缺陷,开发了新型防结焦沉降器,包括粗旋顶旋直联结构、全封闭粗旋顶旋直联结构、旋流式快分结构和全封闭旋流式快分结构,可以大幅降低油气在沉降器空间的停留时间,有效避免油气在沉降器内结焦,延长催化裂化装置的开工周期。     

应用旋流式快分技术改造重油催化裂化装置

为解决沉降器结焦问题，中国石油化工股份有限公司九江分公司采用石油大学（北京）开发的旋流式快分技术，对Ⅱ套重油催化裂化装置进行了技术改造，并根据出现的问题进行了两次改进，使装置的开工周期达到了要求。在加工管输蜡油、掺渣率为38.27%条件下的标定结果表明，产品分布明显得到改善：干气收率减少0．51个百分点，轻油收率增加1．20个百分点，轻液（含汽油、柴油和液化气）收率增加1．10个百分点。     

重油催化裂化装置催化剂跑损原因及处理

0．8Mt／a重油催化裂化装置沉降器改造采用了新型旋流式快速分离系统(VQS)，2000年出现了沉降器系统催化剂大量跑损的问题，油浆固体含量高达234g／L。对平衡催化剂筛分组成、再生烟气粉尘含量、沉降器VQS效率计算、工艺操作参数等进行分析后，采用了提高沉降器料位，用料封代替旋分器翼阀翼板的密封作用的方法，解决了沉降器VQS催化剂跑损的问题。     

催化裂化沉降器VQS系统内三维气体速度分布的改进

用智能型5孔探针对催化裂化沉降器内多臂式(A型)旋流快分系统封闭罩内的气体流场进行了测试，在此基础上，对旋流快分的结构进行了改进：在旋流头上插入了一个筒状物(B型)，并对其进行了流场测试。测试结果表明，B型的旋流头结构消除了旋流头喷出口的短路流，因而更有利于提高分离效率，但在筒状物的底部附近呈短路流现象，是下一步继续改进结构的重点。     

催化裂化提升管末端旋流式快速分离系统的研究

在实验室冷模装置上开发了一种催化裂化提升管末端气固快速分离系统（快分），即旋流式快速分离系统。它利用气团混合物沿快分头的切向开口喷出时产生的旋转惯性实现高效、快速的气固分离，并通过特殊的气体引出方式进一步增强分离效果和缩短气体停留时间。当提升管内气体线速在６～２０ｍ／ｓ时，冷态下的气固分离效率可达９９％以上。     

350万t/a重油催化裂化装置防焦对策

为了解决装置结焦问题,中国石油广西石化公司350万t/a重油催化裂化装置采用美国UOP公司提升管出口快分系统和优混喷嘴技术对操作条件进行优化。结果表明,采取降低预热温度、反应压力、分馏塔塔底温度等措施后,大油气管线、沉降器集气室、提升管出口快分旋分器出口以及分馏油浆系统均未发生结焦。     

国产新型催化裂化提升管出口快分系统

介绍了环形挡板式汽提粗旋（FSC）、旋流式快分（VQS）、密相环流汽提粗旋（CSC）等3种国产新型催化裂化提升管出口快分系统的设计原理、结构特点及工业应用情况。结果表明：3种快分系统均能较好地实现气固的快速分离、催化剂的高效快速预汽提及油气的快速引出,并具有开工灵活,操作弹性大,气固分离效率高（油浆固含量小于2 g/L）,可有效地改善产品分布等优点。     

催化裂化提升管出口旋流快分系统内隔流筒结构的优化改进

 研究表明, 旋流快分系统(VQS)内旋流头上骑插筒形隔流筒(A型)后, 可消除其喷出口处短路流夹带颗粒的现象, 大大提高系统的分离效率. 但A型隔流筒底部还存在另一种短路流现象, 结构尚需进一步优化, 为此, 开发了折边隔流筒(B型)和锥型隔流筒(C型). 采用Fluent软件对VQS系统内气-固两相流进行了数值模拟, 重点考察了A、B、C型隔流筒的流场分布和分离效率. 模拟结果表明, C型隔流筒子的分离段外侧切向速度较大, 离心力较强; 内侧上行轴向速度较小, 气体向上夹带细粉的速度较低; 底部截面处向心径向速度较小, 基本为零, 有利于消除短路流. 因此, 工业应用中推荐采用C型隔流筒, 以进一步提高系统的分离效率.     

FCC沉降器内部空间压力分布的数值模拟

采用Fluent流体计算软件对1.40 Mt/a催化裂化装置沉降器内部空间的油气流动状况进行了数值模拟,湍流模型是Reynolds应力输运模型,重点考察内部压力场的分布规律。沉降器计算几何模型是沉降器原型尺寸,包括内部的两级旋风分离器、内置提升管等。计算结果表明沉降器空间的压力按数值大小划分为三个区,一级旋风分离器（粗旋）和提升管反应器内的高压区,沉降器空间的中压区和二级旋风分离器（顶旋）内的低压区。其中提升管出口的压力最高,而顶旋料腿内部压力是整个沉降器压力的最低部分。沉降器内部的压力分布决定了各部分油气和蒸汽的流动路线、速度,以及料腿的料封问题。     

催化裂化装置反应再生系统技术改造

介绍了天津石油化工公司炼油厂对其催化裂化装置反应再生系统进行技术改造的情况。在提升管反应器的油气分离系统中采用了美国UOP公司的涡流式快速分离系统(VDS);对预提升段、进料段、汽提段、再生器的内构件和待生输送线路等进行了改造。改造后装置对焦化蜡油等劣质原料的适应性增强,生产情况表明,产品分布和烧焦效果得到改善,催化剂跑损降低,生产成本减少,各项经济技术指标达到国内先进水平。     

FCC沉降器内粗旋出口导流长度对油气流动的影响

 采用Reynolds应力输运模型和随机轨道模型对催化裂化沉降器内的流动状况进行了全尺寸的数值模拟,考察了粗旋分离器排气管出口导流段长度对沉降器内流动状况的影响。为了反映真实的流动过程,计算中没有对沉降器空间和两级旋风分离器的复杂结构进行简化,并实现了完全结构化的网格划分。结果表明,粗旋分离器排气管出口的导流段有助于排出的油气直接进入顶旋分离器,降低进入沉降器的油气量,并减少油气在沉降空间内的停留时间,降低了沉降器内发生结焦的可能性;随着导流段长度的增加,直接进入顶旋的油气量也随之增加,而粗旋和顶旋分离器的压降基本不变,对反应器内的压力平衡基本没有影响。     

FCC沉降器内粗旋与顶旋连接结构的优化

 采用Reynolds应力输运模型和随机轨道模型对催化裂化沉降器内的流动状况进行了全尺寸的数值模拟,考察了不同的粗旋与顶旋分离器的连接结构对沉降器内流动状况的影响。为了反映真实的流动过程,计算中没有对沉降器空间和两级旋风分离器的复杂结构进行简化,并基本实现了完全结构化的网格划分。结果表明,粗旋分离器排气管出口的导流段有助于排出的油气直接进入顶旋分离器,降低进入沉降器的油气量,并减少油气在沉降空间内的停留时间,降低了沉降器内发生结焦的可能性,为优化沉降器结构的设计提供了新的方法。     

FCC riser quick separation system: a review

The riser reactor is the key unit in the fluid catalytic cracking (FCC) process. As the FCC feedstocks become heavier, the product mixture of oil, gas and catalysts must be separated immediately at the outlet of the riser to avoid excessive coking. The quick separation system is the core equipment in the FCC unit. China University of Petroleum (Beijing) has developed many kinds of separation system including the fender-stripping cyclone and circulating-stripping cyclone systems, which can increase the separation efficiency and reduce the pressure drop remarkably. For the inner riser system, a vortex quick separation system has been developed. It contains a vortex quick separator and an isolated shell. In order to reduce the separation time, a new type of separator called the short residence time separator system was developed. It can further reduce the separation time to less than 1 s. In this paper, the corresponding design principles, structure and industrial application of these different kinds of separation systems are reviewed. A system that can simultaneously realize quick oil gas separation, quick oil gas extraction and quick pre-stripping of catalysts at the end of the riser is the trend in the future.     

SVQS和MSCS技术在重油催化裂化装置上的工业应用

中国石油大庆石化分公司1.4 Mt/a重油催化裂化装置存在沉降器结焦严重的问题,制约装置长周期运转、生焦率偏高的问题,对提升管出口油气分离系统和汽提段进行分析,得出沉降器结焦的主要原因为：反应器粗旋风分离器升气管开放式布置、没有预汽提设备等使油气在沉降器中停留时间过长,导致结焦;汽提段结构存在缺陷,未根据油气存在状况针对性地采用不同的汽提技术。采用中国石油大学(北京)开发的SVQS油气快速分离系统和MSCS高效组合汽提技术对装置进行改造,标定结果表明,与改造前相比,改造后轻质油收率增加3.46百分点,液体收率增加1.44百分点,焦炭产率降低1.43百分点,装置能耗降低41.5 MJ/t。