本發(fā)明屬于石化反應(yīng)器外排催化劑處理領(lǐng)域，具體涉及一種沸騰床反應(yīng)器外排催化劑處理設(shè)備和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、隨著石油化工的不斷發(fā)展，優(yōu)質(zhì)原油的產(chǎn)量呈不斷下降的趨勢。加氫工藝的總體方向開始向更加劣質(zhì)的油品發(fā)展。為了保證更廣泛的原料適應(yīng)性，沸騰床反應(yīng)器加氫技術(shù)應(yīng)運而生。沸騰床反應(yīng)器加氫技術(shù)最大的優(yōu)點就是擁有在線裝卸催化劑的能力，催化劑在線加入和排出是保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的重要措施，避免了固定床反應(yīng)器所存在的頻繁停工換劑的問題，大大延長了裝置的操作周期。
2、由于沸騰床反應(yīng)器使用的催化劑是隨著油氣在反應(yīng)器內(nèi)高速沸騰，分散較為均勻，所以日常卸出的催化劑具有較高的活性，該催化劑因含一定量的活性金屬使得其成本較高，且催化劑每日在線置換使得其卸出量較大，所以對卸出的催化劑進行器外再生就變得尤為重要，且具有較大的經(jīng)濟意義。
3、一般加氫反應(yīng)器中的催化劑在停工過程中經(jīng)過熱氫帶油或熱氮帶油降低其中的油含量后可直接進行再生，但沸騰床反應(yīng)器在線外排的廢催化劑呈漿態(tài)，催化劑與反應(yīng)物料混合在一起排出反應(yīng)器，未經(jīng)過熱氫氣提和熱氮氣提的過程，油含量很高。高含油的催化劑如果直接采用傳統(tǒng)結(jié)焦再生的方法很可能出現(xiàn)油氣劇烈燃燒，造成催化劑破碎或失活，同時燃燒產(chǎn)生的廢氣對環(huán)境和生物危害大等問題。使用過濾器濾網(wǎng)對催化劑脫油是一種有效、經(jīng)濟的物理分離方法。但傳統(tǒng)的過濾器存在催化顆粒脫油效率低，且在濾芯網(wǎng)上易沉淀、積累結(jié)垢，堵塞閥門和網(wǎng)孔，腐蝕金屬，嚴重影響過濾器的運行安全和效率。
4、cn113122318a公開了一種沸騰床加氫反應(yīng)系統(tǒng)和加氫方法，采用兩臺氣提罐作為廢催化劑處理單元，并將廢催化劑處理單元內(nèi)嵌在加氫反應(yīng)系統(tǒng)中，該方法流程簡單、清洗效果好、得到的廢催化劑含油率低，但氣提設(shè)備是依靠熱高壓分離器第一氣相物料的高溫使廢催化劑夾帶的油相氣化，從而將廢催化劑進行脫油，該方法運行時間長、效率較低、熱量損失大，并且脫油后的廢催化劑溫度較高，因此缺少快速冷卻處理措施；
5、cn105498860a公開了一種廢舊催化劑脫油的方法，先將廢舊催化劑粉碎至粒徑小于1000微米，利用添加了naoh和表面活性劑水清洗廢催化劑后進行固液分離，該方法除油徹底，但催化劑破碎后喪失了再次利用的價值，只適用于處理無需再生使用的廢催化劑；
6、cn202447098u公開了一種催化劑脫油裝置，包括脫油罐、氣液分離器、循環(huán)氮氣壓縮機、油氣水冷器、循環(huán)氮加熱器、油-氮氣換熱器、壓縮機入口分液罐、和污油收集罐等，通過脫油罐中的過濾元件將催化劑攔截在脫油罐中，利用熱氮氣使殘留在脫油罐中的油相氣化，油-氮氣混合氣體經(jīng)過換熱冷卻后脫液，同時設(shè)置有氮氣加壓循環(huán)系統(tǒng)和檢測單元，該方法脫油效率高，但系統(tǒng)較復(fù)雜，依靠過濾原件攔截后殘留在催化劑上的油通過熱氮氣升溫氣化，因此運行成本較高；
7、cn103920541a公開了一種沸騰床加氫催化劑脫油系統(tǒng)及其方法，包括催化劑脫油單元、油氣分離單元和氣體后處理單元，催化劑脫油單元依靠循環(huán)氣體脫除催化劑中的油相，該方法循環(huán)氣體由上到下穿過催化劑層，壓降較高，達到所需的脫油率所需時間長。
8、cn208406314u公開了一種新型催化劑過濾器用于回收化工生產(chǎn)中的催化劑，包括初級過濾層、過篩柱、精密過濾盤和高頻微震空腔柱體結(jié)構(gòu)，該過濾器對催化劑進行多級過濾，過濾精度高，但催化劑上殘留的附著油無法高效脫除，且空腔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分離式的精密過濾盤內(nèi)部容易造成催化劑堵塞問題。
9、cn102527448a公開了一種催化劑脫油裝置及脫油方法，該裝置主要利用熱氮氣對含油催化劑加熱脫油，經(jīng)過濾元件對催化劑顆粒攔截回收。包括脫油罐、氣液分離器、油氣管線、循環(huán)氮壓縮機、氮氣管線、油氣水冷器、循環(huán)氮加熱器和油氣-氮氣換熱器，從氣液分離器逸出的氮氣經(jīng)循環(huán)氮壓縮機升壓后再經(jīng)油氣-氮氣換熱器換熱和循環(huán)氮加熱器加熱后輸送至脫油罐。但該發(fā)明裝置和方法汽提工藝復(fù)雜，存在耗能高，管道泄漏等風(fēng)險。
10、cn213172500u公開了一種含油廢催化劑的濕法回收裝置，利用電解液與電極相對高速運動而進行電化學(xué)反應(yīng)對含油廢催化劑進行催化電解分離；廢催化劑表面油類物質(zhì)與電解液存在明顯的極化差異，會逐漸從廢催化劑表面被排擠出來，通過設(shè)置過濾設(shè)備，實現(xiàn)脫油后的催化劑的回收。但該電解回收催化劑裝置存在電解回收的催化劑雜質(zhì)多，產(chǎn)生了有害氣體，人身安全風(fēng)險大的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為克服現(xiàn)有技術(shù)中的沸騰床外排催化劑處理設(shè)備運行成本高和效率低的問題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊、操作可靠，并且能夠高效深度脫除催化劑中的油相的沸騰床反應(yīng)器外排催化劑處理設(shè)備和系統(tǒng)。
2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
3、本發(fā)明的第一個方面，在于提供了一種沸騰床反應(yīng)器外排催化劑處理設(shè)備，其特征在于，包括罐體，以及罐體內(nèi)部從上到下依次設(shè)置的離心耦合過濾單元和錐形過濾單元；所述罐體的上段設(shè)有催化劑入口和第一油相出口，其中段設(shè)有第二油相出口，其底部設(shè)有催化劑出口、冷卻油進口和冷卻油出口；
4、所述離心耦合過濾單元由若干個并聯(lián)的過濾管組成，所述過濾管從上到下依次為旋流濃縮段和離心過濾段；所述旋流濃縮段包括下端開口的圓筒段，以及分別設(shè)置在所述圓筒段的上端和頂部的切向入口和溢流口；所述切向入口和溢流口分別連通至罐體上的催化劑入口和第一油相出口；
5、所述離心過濾段從內(nèi)到外依次為筒狀內(nèi)層過濾網(wǎng)、螺旋葉片、筒狀外層過濾網(wǎng)和套筒，以及分別設(shè)置在所述內(nèi)層過濾網(wǎng)、外層過濾網(wǎng)的底部且與其等徑的內(nèi)層支撐環(huán)、外層支撐環(huán)；所述內(nèi)層支撐環(huán)的底部密封形成內(nèi)層集油區(qū)，所述外層支撐環(huán)與所述套筒形成底部密封的外層集油區(qū)；所述離心過濾段還包括連通所述內(nèi)層集油區(qū)和外層集油區(qū)的油相管路，所述油相管路連通至罐體的第二油相出口；所述離心過濾段的外層過濾網(wǎng)的上端與所述旋流濃縮段的圓筒段的下端固定連接；
6、所述錐形過濾單元包括上端與所述罐體的內(nèi)壁等徑的錐形過濾網(wǎng)，以及與所述錐形過濾網(wǎng)的下端固定連接的錐形底部支撐，所述錐形底部支撐的底部出口連通至罐體的催化劑出口。
7、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述錐形過濾網(wǎng)由若干塊過濾板通過螺栓固定拼接而成；所述錐形過濾網(wǎng)的錐形角度β為35°～75°。
8、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述螺旋葉片的左右兩側(cè)分別固定連接在所述內(nèi)層過濾網(wǎng)和外層過濾網(wǎng)上，且與二者等高；所述螺旋葉片的螺旋角γ為35°～65°；所述旋流濃縮段的切向入口與旋流濃縮段的軸線的夾角α為35°～90°。
9、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述沸騰床反應(yīng)器外排催化劑處理設(shè)備還包括測量單元，所述測量單元包括位于所述罐體中段的支撐及稱重單元和密度測量口，以及分別位于所述罐體的上段的第一液位測量口，下段的第二液位測量口和第三液位測量口。
10、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述罐體的頂部還設(shè)有氮氣穩(wěn)壓口，其外接氮氣罐；所述內(nèi)層過濾網(wǎng)的頂部還設(shè)置有錐帽。
11、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述旋流濃縮段的切向入口與旋流濃縮段的軸線的夾角α為35°～90°。
12、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述內(nèi)層過濾網(wǎng)和外層過濾網(wǎng)為楔形網(wǎng)，所述內(nèi)層過濾網(wǎng)和外層過濾網(wǎng)的濾網(wǎng)孔徑為100～500微米。
13、本發(fā)明的第二個方面，在于提供了一種沸騰床反應(yīng)器外排催化劑處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)包括依次連接的沸騰床反應(yīng)器、催化劑外排罐、沸騰床反應(yīng)器外排催化劑處理設(shè)備和催化劑卸料斗。
14、根據(jù)本發(fā)明的實施例，當(dāng)從來自沸騰床反應(yīng)器的含油催化劑物料為非均勻的固液物料時，所述處理系統(tǒng)還包括液力攪拌緩沖罐，以及設(shè)置在所述催化劑外排罐罐底的液力攪拌器，所述液力攪拌緩沖罐的進出口分別通過管路與所述催化劑外排罐的中部，以及罐底的液力攪拌器連接。
15、本發(fā)明的第三個方面，在于提供了一種采用上述沸騰床反應(yīng)器外排催化劑處理系統(tǒng)的處理方法，包括以下步驟：
16、(1)旋流濃縮：沸騰床反應(yīng)器外排的含油催化劑物料首先進入催化劑外排罐中進行緩沖，然后催化劑外排罐中混合均勻的含油催化劑物料通過沸騰床反應(yīng)器外排催化劑處理設(shè)備的罐體的催化劑入口進入罐內(nèi)，并經(jīng)切向入口進入旋流濃縮段，含油催化劑物料在旋流濃縮段內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)流動進行脫油濃縮，分離出的油相經(jīng)過旋流濃縮段頂部的溢流口從罐體上的第一油相出口排出；
17、(2)離心過濾：初步脫油濃縮后的含油催化劑進入離心過濾段的內(nèi)層過濾網(wǎng)和外層過濾網(wǎng)之間，并沿螺旋葉片做螺旋離心分離同時進行深度過濾脫油，分離出的油相穿透內(nèi)層過濾網(wǎng)和外層過濾網(wǎng)匯集于內(nèi)層集油區(qū)和外層集油區(qū)，并通過油相管路從第二油相出口排出；
18、(3)冷卻卸料：從罐體的冷卻油進口向罐內(nèi)輸入冷卻柴油，經(jīng)離心耦合過濾單元處理后的含油催化劑在冷卻柴油中靜置，以進行冷卻降溫；通過錐形過濾單元分離催化劑和冷卻柴油，分離后的催化劑從催化劑出口排出并輸送至催化劑卸料斗；分離后的冷卻柴油從冷卻油出口排出并回收至污回收油過濾器。
19、本發(fā)明具有的有益效果如下：
20、1、本發(fā)明的沸騰床反應(yīng)器外排催化劑處理設(shè)備通過離心耦合過濾單元，結(jié)合了旋流濃縮和離心過濾，因此設(shè)備結(jié)構(gòu)更加緊湊、占地面積小，操作更加安全可靠。
21、2、本發(fā)明在離心過濾前先經(jīng)旋流濃縮段進行初步脫油濃縮，能夠降低離心過濾段的負荷，提高了設(shè)備的處理量和處理精度。
22、3、本發(fā)明的錐形過濾單元中的錐形過濾網(wǎng)穿透方向與物料流向垂直，有效避免了濾網(wǎng)的堵塞問題，延長了設(shè)備的使用周期。
23、4、本發(fā)明的沸騰床反應(yīng)器外排催化劑處理設(shè)備僅通過單一的靜設(shè)備即可實現(xiàn)對含油催化劑的脫油回收，無需壓縮機、換熱器、氣體循環(huán)處理等設(shè)備參與，運行成本低、連續(xù)運轉(zhuǎn)周期長、安全性高。
24、5、本發(fā)明的沸騰床反應(yīng)器外排催化劑處理系統(tǒng)可以進行安全且長周期的處理，具有簡單可靠、安全環(huán)保、自動化程度高的特點，能夠保證沸騰床反應(yīng)器外排催化劑的高效、安全處理需求，具有較大的應(yīng)用價值。