可调式多级气体分布器及再生器的制作方法

1.本实用新型涉及石油炼化技术领域，具体而言，涉及可调式多级气体分布器及再生器。


背景技术：

2.催化炼化工艺中，原油在提升管反应器中，在催化剂的作用下裂解成小分子的干气、汽油、柴油等目标组分，然后被送去后续的分馏装置中进行提纯。在此过程中，原油中的部分组分会沉积在催化剂颗粒表面，经过复杂的化学反应后形成积碳，覆盖催化剂表面活性位点，影响催化剂的的活性。因此催化剂颗粒需要进入再生器中，通过燃烧反应去除表面积碳，恢复催化剂活性。
3.当前炼厂中常用的再生工艺为流化再生，催化剂颗粒在悬浮状态下与空气接触，具有反应迅速、再生残碳率低等优点。为达到良好的流化效果，一般需要通过气体分布器将主风均匀的分配到再生器的整个截面上，当前常用的气体分布器一般为多孔的分布板式或分布管式，但在实际操作中，传统的分布板式或分布管式容易出现沟流、短路等不利于流化的现象，不能高效满足催化炼化工艺对主风在再生器中均匀分布的高标准需求。
4.气体分布器作为再生器的重要配套装置之一，一般是针对再生器的设计工况进行设计并优化的，但在实际操作过程中，以更为通用的的分布板式为例，气体从喷嘴喷出后容易在催化剂颗粒床层内形成大的气泡，气泡在床层内向上浮升，并有可能与周围气泡发生集聚并形成更大的气泡，最终在床层界面处破裂，由此不仅会降低催化剂的再生效率，还会造成床层的扰动。
5.在实际操作运行过程中，再生器的实际运行负荷还会经常随着整条催化炼化装置生产线的具体运行工况以及市场条件等因素而发生变化，一般来说再生器的实际运行负荷会在其设计负荷的50％～110％的范围内进行波动，现实中根据需要会常态性地主动或被动选择再生器的低负荷运行。而当再生器在这种常态化的低负荷运行工况下运行时，主风量的相应减少，又会进一步使得气体分布器的分配效果明显变差，再生器的运行性能会进一步明显降低。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是：第一方面在于提供一种可调式多级气体分布器，高效满足催化炼化工艺对主风在再生器中均匀分布的高标准需求，进而保障再生器在整个操作范围内的稳定高效运行。也即：降低或避免沟流、短路现象的发生；使得再生器不仅在低负荷运行工况下运行时，气体分布器的气体分配效果基本不变，进而使得再生器的运行性能始终得以维持在较高水平；同时还能在再生器的整个操作范围内，提高催化剂的再生效率以及床层的稳定性。
7.为解决上述第一方面技术问题，本实用新型提供了一种可调式多级气体分布器，包括安装于再生器底部的第一管式气体分布器、位于所述第一管式气体分布器上方间隔设
置的第二管式气体分布器、与所述再生器底部贯通的主风管道，所述主风管道包括相互连通的第一主风管道、第二主风管道，所述第一主风管道与所述第一管式气体分布器连通，所述第二主风管道与所述第二管式气体分布器连通，位于所述再生器外部的所述第二主风管道上开设有阀门，所述阀门用于单独控制所述第二管式气体分布器的气体进风。
8.优选地，所述第一管式气体分布器与所述第二管式气体分布器均分布安装有喷嘴，所述喷嘴的喷口方向竖直向下或与竖直方向的夹角呈锐角。
9.优选地，所述喷嘴的开孔为上小下大的不等径孔。
10.优选地，所述第二管式气体分布器空气管路流通截面积总和小于等于所述第一管式气体分布器。
11.优选地，所述第二管式气体分布器与所述第一管式气体分布器，其空气管路流通截面积总和之比为3:7。
12.优选地，所述第一管式气体分布器包括与所述第一主风管道相连通的第一支管、与所述第一支管相连通的第一分支管，所述第二管式气体分布器包括与所述第二主风管道相连通的第二支管，所述喷嘴至少分布安装于所述第一分支管上。
13.优选地，所述第一支管、所述第二支管的数量均为四支，任意一支所述第一支管与其最为邻近的所述第二支管的空间夹角均为45度。
14.优选地，所述再生器底部的最大截面半径为r，所述第一主风管道、第二主风管道沿所述再生器底部对称分布，且其之间的水平间距m＝(0.66～1.5)*r。
15.优选地，所述喷嘴包括分布安装于所述第一管式气体分布器的第一喷嘴、分布安装于所述第二管式气体分布器的第二喷嘴，所述第一管式气体分布器、第二管式气体分布器之间的法向间距为h，则h＝(1.05～1.1)*cosα*l，其中：
[0016][0017]
式中α为所述第二喷嘴其喷口方向与竖直方向所夹夹角，l为所述第二喷嘴的喷射距离，ρ
f
、ρ
p
分别为气相密度及颗粒密度，n为所述第二喷嘴数量，f为所述第二喷嘴数量占所述第一喷嘴与所述第二喷嘴数量总和的比例，q为操作状态下的总风量，d为所述第二喷的进风端直径，g为重力加速度。
[0018]
本实用新型要解决的技术问题还在于：第二方面提供了一种再生器，保障催化炼化工艺对再生器在整个操作范围内的稳定高效运行，也即：降低或避免沟流、短路现象；使得再生器不仅在低负荷运行工况下运行时，再生器的运行性能得以维持在较高水平；同时还能在再生器的整个操作范围内，提高催化剂的再生效率以及床层的稳定性。
[0019]
为解决上述第二方面技术问题，本实用新型提供了一种再生器，包括第一方面任一实施例所述的可调式多级气体分布器。
[0020]
相对于现有技术而言，本实用新型所述的可调式多级气体分布器及再生器具有以下有益效果：
[0021]
1)降低或避免再生器沟流、短路现象的发生；
[0022]
2)使得再生器在低负荷运行工况下运行时，气体分布器的气体分配效果基本不变，进而使得再生器的运行性能始终得以维持在较高水平；
[0023]
3)在再生器的整个操作范围内，提高催化剂的再生效率以及床层的稳定性；
[0024]
4)高效满足催化炼化工艺对主风在再生器中均匀分布的高标准需求，进而保障再生器在整个操作范围内的稳定高效运行。
附图说明
[0025]
构成本实用新型的一部分附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
[0026]
图1为本实用新型实施例1
‑
3中所述的可调式多级气体分布器及再生器的主视结构示意图；
[0027]
图2为本实用新型实施例1中所述的一种喷嘴的剖视结构示意图；
[0028]
图3为本实用新型实施例1
‑
2中所述的一种可调式多级气体分布器简化结构的俯视示意图，其中：
[0029]
图3a为上下层分布器均仅包括支管结构的简化结构示意图；
[0030]
图3b为在图3a基础上，下层分布器还包括分支管结构的简化结构示意图；
[0031]
图3c为在图3a基础上，上层分布器还包括分支管结构的简化结构示意图；
[0032]
图3d为在图3b基础上，上层分布器还包括分支管结构的简化结构示意图；
[0033]
图4为图3中图3a的放大结构示意图；
[0034]
图5为图3中图3d的放大结构示意图；
[0035]
图6为图1的尺寸标注结构示意图。
[0036]
附图标记说明：
[0037]1‑
再生器，2
‑
第一管式气体分布器，21
‑
第一支管，22
‑
第一分支管，23
‑
第三支管，3
‑
第二管式气体分布器，31
‑
第二支管，32
‑
第二分支管，4
‑
主风管道，41
‑
第一主风管道，42
‑
第二主风管道，5
‑
阀门，6
‑
喷嘴，61
‑
第一喷嘴，62
‑
第二喷嘴。
具体实施方式
[0038]
为使本实用新型的上述目的、技术方案和优点更加清楚易懂，下面将结合附图及实施例，对本实用新型做进一步的详细说明。应当理解，本实用新型在此所描述的具体实施例仅是构成本实用新型的部分实施例，其仅用以解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限定，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0039]
实施例1
[0040]
如图1
‑
5所示，本实用新型提供了一种可调式多级气体分布器，包括安装于再生器1底部的第一管式气体分布器2、位于所述第一管式气体分布器2上方间隔设置的第二管式气体分布器3、与所述再生器1底部贯通的主风管道4，所述主风管道4包括相互连通的第一主风管道41、第二主风管道42，所述第一主风管道41与所述第一管式气体分布器2连通，所述第二主风管道42与所述第二管式气体分布器3连通，位于所述再生器1外部的所述第二主风管道42上开设有阀门5，所述阀门5用于单独控制所述第二管式气体分布器3的气体进风。
[0041]
当再生器在低负荷运行工况下运行时，通过调节所述阀门5使其开度变小或切换至全关状态，可以降低或切断所述第二管式气体分布器3的气体进风，由于所述主风管道4
包括相互连通的第一主风管道41、第二主风管道42，从而在主风总量随再生器负荷降低而相应减少的情况下，所述第一管式气体分布器2的过孔流速因得到进风的优先保障而基本不变，由于分布器的压降与流速的平方成正比，分布器的分配效果又与压降直接相关，由此保证了主风通过所述第一管式气体分布器2的分配效果基本不变，进而实现了再生器的运行性能始终得以维持在较高水平。
[0042]
当再生器在高负荷运行工况下运行时，主风总量随再生器负荷提高而相应增大，通过调节所述阀门5使其开度变大或切换至全开状态，可调式多级气体分布器按其设计工况，可充分满足所述第一管式气体分布器2、所述第二管式气体分布器3的同时正常运行。相比传统气体分布器在设计之初，由于再生器内其他内件的影响以及为避免相邻布风孔形成的射流相互干扰，布风孔之间需要保持一定的距离，从而会限制喷嘴的密度。而本实施例所述的可调式多级气体分布器，大大增加了单位面积内布风孔的数量，在给定的流量和压降下，单位面积内布风孔的数量越多，则主风在再生器截面上的分布越均匀，催化剂床层越不容易出现沟流、短路等不利于流化的现象。
[0043]
此外，正是由于传统分布板式的喷嘴数量相对较少，单个喷嘴的通气量相对较大，气体从喷嘴喷出后才易在催化剂颗粒床层内形成大的气泡，而本实施例所述的可调式多级气体分布器，相当于提高了喷嘴的密度，在给定负荷与主风总量的条件下，单个喷嘴的通气量相对减少，一方面还降低或避免了气泡现象的产生，另一方面即使所述第一管式气体分布器2还会产生气泡，在气泡的上升过程中，也会因所述第二管式气体分布器3的作用而被打碎，具体地，所述第二管式气体分布器3在高负荷时会向下射流破坏气泡，在低负荷时至少还相当于破气泡板也能破碎一部分气泡，从而使得主风气体在上升到催化剂颗粒床层内时可以更好地与催化剂颗粒充分接触，不仅提高了催化剂的再生效率，还降低了床层的扰动，提高了床层的稳定性。
[0044]
在再生器的实际操作过程中，上述三方面均有利于高效满足催化炼化工艺对主风在再生器中均匀分布的高标准需求，进而保障再生器在整个操作范围内的稳定高效运行。
[0045]
优选地，所述第一管式气体分布器2与所述第二管式气体分布器3均分布安装有喷嘴6，所述喷嘴6的喷口方向竖直向下或与竖直方向的夹角呈锐角。
[0046]
通过所述喷嘴6的设置，主风在经所述喷嘴6刚向下喷出时会朝下方向所述再生器1底部区域带压流动，从而与所述再生器1底部区域处的主风空气发生气流交换，直至其向下气流压力衰减后在所述再生器1底部区域处持续性气流交换的作用下转而折返向上流动，从而使得主风可以率先实现在所述再生器1底部区域处的均匀分配，进而保证了主风继续折返向上流动至流化床层时与催化剂颗粒的充分接触。所述喷嘴6的喷口方向与竖直方向所夹夹角呈锐角，在催化裂化工艺的极端工况下，可以避免或减轻催化剂颗粒直接倒灌入所述主风管道4中。
[0047]
优选地，所述喷嘴6的开孔为上小下大的不等径孔。
[0048]
通过设置所述喷嘴6的开孔为上小下大的不等径孔，所述喷嘴6可以呈两段异径结构设置，且其中直径较大的一端为向下的出风端，利于主风在经所述喷嘴6喷出后快速向所述再生器1底部区域扩散，提高主风均匀分配效果。
[0049]
优选地，所述第二管式气体分布器3空气管路流通截面积总和小于等于所述第一管式气体分布器2。
[0050]
优选地，所述第二管式气体分布器3与所述第一管式气体分布器2，其空气管路流通截面积总和之比为3:7。
[0051]
具体地，所述第一管式气体分布器2作为主分布器，所述第二管式气体分布器3作为辅助分布器，通过设置辅助分布器的空气管路流通截面积总和小于等于主分布器，优选控制比为3:7，在辅助分布器对主分布器的辅助配合调节时，可以根据需要更好地优化调节主风分布，进而使得可调式多级气体分布器的实际布风效果可以更好地与再生器的实际负荷相适应。
[0052]
优选地，参照图3b、3d及图4
‑
5所示，所述第一管式气体分布器2包括与所述第一主风管道41相连通的第一支管21、与所述第一支管21相连通的第一分支管22，所述第二管式气体分布器3包括与所述第二主风管道42相连通的第二支管31，所述喷嘴6至少分布安装于所述第一分支管22上。
[0053]
优选地，进一步参照图3d及图5所示，所述第二管式气体分布器3还包括与所述第二支管31相连通的第二分支管32，所述喷嘴6还分布安装于所述第二分支管32上。
[0054]
仍参照图3b所示，当所述第二管式气体分布器3仅包括所述第二支管31，而不包括所述第二分支管32时，所述喷嘴6还至少分布安装于所述第二支管31上。具体地，上下两层气体分布器的管路设置可以根据催化炼化工艺的实际场景工况进行优化设计。当然需要说明的是，图3c仅为便于理解本实用新型，并不作为本实用新型的优选技术方案。
[0055]
优选地，所述喷嘴6包括分布安装于所述第一管式气体分布器2的第一喷嘴61、分布安装于所述第二管式气体分布器3的第二喷嘴62，所述第一喷嘴61、第二喷嘴62的尺寸结构一致，且数量比为3:7。
[0056]
通过对“所述第一喷嘴61、第二喷嘴62的尺寸结构一致且数量比也为3:7”的进一步设置，有利于降低可调式多级气体分布器的整体设计制造成本，且更利于优化调节主风分布。
[0057]
当然需要说明的是，可调式多级气体分布器不限于仅包含两级，可以通过设置更多的辅助分布器，以使可调式多级气体分布器还可以是三级、四级乃至更多级，在此不再一一赘述。为便于理解本实用新型，本实施例及下文所述实施例均仅围绕可调式多级气体分布器为两级的情形进行展开说明。
[0058]
实施例2
[0059]
本实施例是在实施例1的基础上针对第一管式气体分布器与第二管式气体分布器的具体结构形态及其组合分布所做出的进一步优化。
[0060]
如图4
‑
6所示，所述第一支管21、所述第二支管31的数量均为四支，任意一支所述第一支管21与其最为邻近的所述第二支管31的空间夹角均为45度。
[0061]
具体地，根据对所述主风管道4、阀门5的设置，所述第一主风管道41、第二主风管道42均会在所述再生器1底部与所述再生器1贯通，也即会存在两个贯通位置，由此导致所述第一管式气体分布器2、第二管式气体分布器3中的至少一个，其支管的分布形态不会是对称形态，上下两层分布器的各级管道之间在投影方向上必然会产生部分重叠，进而上层分布器上其喷嘴喷出方向的延长线可能会落在下层分布器的管道上，造成上层分布器喷嘴喷射出的气流可能会直接吹到下层分布器的管壁上，易造成下层分布器管壁的磨损。通过上述设置，可以尽量避免此种重叠，从而有助于对下层分布器的保护。
[0062]
优选地，所述第一管式气体分布器2还包括两支第三支管23，所述第三支管23仅与所述第一主风管道41连通，所述喷嘴6还安装于所述第三支管23上。
[0063]
具体地，所述第一管式气体分布器2与第二管式气体分布器3的具体结构形态及其组合分布，甚至可以首先牺牲上层分布器和/或下层分布器的管路空间分布，以优先满足“上层分布器喷嘴喷射出的气流尽可能地少吹到下层分布器的管壁上”的技术效果，在优先满足上述技术效果的基础上，所述第三支管23的设置可以根据具体场景应用工况，作为补充设置，以弥补因首先为满足上述技术效果而牺牲的管路分布的空间浪费，进而仍能保证上层分布器和/或下层分布器的均匀分配效果。
[0064]
优选地，所述再生器1底部的最大截面半径为r，所述第一主风管道41、第二主风管道42沿所述再生器1底部对称分布，且其之间的水平间距m＝(0.66～1.5)*r。
[0065]
通过对所述水平间距m的设置，可以尽量使得上下层分布器管路在投影方向上的重叠处于管路周向发散末端，进一步保障“上层分布器喷嘴喷射出的气流尽可能地少吹到下层分布器的管壁上”的技术效果，同时还可以最大范围、最为经济优化地适应并满足再生器负荷的高低变化。
[0066]
优选地，所述第一管式气体分布器2、第二管式气体分布器3之间的法向间距为h，则h＝(1.05～1.1)*cosα*l，其中：
[0067][0068]
式中α为所述第二喷嘴62其喷口方向与竖直方向所夹夹角，l为所述第二喷嘴62的喷射距离，ρ
f
、ρ
p
分别为气相密度及颗粒密度，n为所述第二喷嘴62数量，f为所述第二喷嘴62数量占所述第一喷嘴61与所述第二喷嘴62数量总和的比例，q为操作状态下的总风量，d为所述第二喷嘴62的进风端直径，g为重力加速度。
[0069]
具体地，还可以通过保证两层分布器之间的距离，让两层分布器之间的距离大于喷嘴的喷射长度，这样也能实现“上层分布器喷嘴喷射出的气流尽可能地少吹到下层分布器的管壁上”的技术效果，通过对法向间距h的设置，可以保障在满足上述技术效果的前提下，可调式多级气体分布器的实际布风效果可以更好地与再生器的实际负荷相适应。
[0070]
实施例3
[0071]
如图6所示，本实用新型还提供了一种再生器，所述再生器1底部安装有实施例1
‑
2中任一实施例所述的可调式多级气体分布器。
[0072]
通过对所述再生器1的设置，保障了催化炼化工艺对再生器在整个操作范围内的稳定高效运行，也即：降低或避免沟流、短路现象；使得再生器不仅在低负荷运行工况下运行时，再生器的运行性能得以维持在较高水平；同时还能在再生器的整个操作范围内，提高催化剂的再生效率以及床层的稳定性。
[0073]
虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。