[01599016]气固环流技术的开发与应用

本成果属于石油加工过程催化裂化非均相反应过程强化技术新发展,旨在开发出关键装备的过程强化新技术, 以解决重油催化裂化装置关键装备中相间接触效果差、传递受限、产品收率低、装置能耗高等关键技术难题。鉴于催化裂化过程所具有的高温、易结焦、规模大、磨损严重的高苛刻度特点,同时还必须满足3年以上的长操作周期的要求,不适宜采用过于复杂的内构件结构或其他机械强化方法实现强化。此前UOP、KBR等国外大石油公司也拥有同类技术,但使用费索价极高,且对国内装置的适应性较差。本技术是我国自主研发、具有独立知识产权的系列技术,构思新颖、创新性强、实用性广。在中国石油化工股份有限公司组织的鉴定会上,专家一致认为该技术属于国内首创,达到国际先进水平。 催化裂化装置的汽提段、外取热器、催化剂混合器等关键装备属于细颗粒低速浓相气泡流化床,其作用在于通过气-固或固-固之间的质量、能量传递,实现轻质油产品（汽油+柴油）或热量的高效回收。如何精准、定量的调控设备内的两相流动是浓相气泡流化床内强化接触与传递的难点与关键,这要求在设备内部实现宏观的有序环流及各微分接触区内的“微分密集接触”和 “均一传递”。设备内质量与能量的传递主要发生在一些两相接触的关键部位,如：取热器内取热管的表面等。在空间上这些区域往往是有限的、局部的微分区域,“微分密集接触” 就是指必须保证在这些关键部位（微分接触区）实现两相的密集、高效接触。“均一传递”指的是为达到理想的设备性能,应保证设备内催化剂携带的轻质油产品或热量尽可能地被高效回收,这就要求设备内所有的颗粒都应在上述微分接触区内达到均一,实现高效的传递。这两者之间相互制约、高度关联、缺一不可。 针对关键装备内“微分密集接触”和“均一传递”两个层面的要求,本成果提出了基于环流流动的微分密集接触与传递的研究思想。通过系统地基础研究,形成了环流理论的跨体系移植方法、微分接触区构建方法和不同尺度流型共生共存耦合调控方法3个核心理论创新。在此理论的指导下,成功开发了基于环流强化理念的高效组合汽提器（MSCS）、环流密集取热器（MDCC）和环流多区混合器（MZCM）3项创新技术,获得12项专利授权（其中9项发明专利）,发表论文54篇,其中17篇发表在国际顶尖化工期刊,被SCI/EI收录27篇。通过集成创新形成了3种具有完全自主知识产权的气固环流强化设备,并形成了系统的设计理论和方法。 本技术具有如下优点： （1） 目标产品收率增加,汽、柴油收率提高1.0个百分点, （2） 有效减少了焦炭、干气等不良副产物; （3） 传热能力增加15%; （4） 具有较好的操作弹性和稳定性。目前国内正在使用本技术的催化裂化装置共计20套,规模达1290万t/a,约占我国催化裂化加工总量的11.6%。仅计算3个厂家,使用本技术累计的经济效益就达到2.94 亿元,据估算所有应用厂家的累计经济效益可达40亿元,与此同时,使用本技术能够显著降低装置能耗和CO2排放,经济效益和社会效益显著。