1.本发明涉及化工技术领域，尤其适用于在煤化工、甲醇制烃类工艺产品气在保护高温管道激冷、洗固的循环系统。
背景技术：2.在化工工业中，煤化工、甲醇化工及催化裂化工艺等多采取流化床技术作为生产化工产品的重要手段，同时也是实现其他资源替代石油生产烃类的重要环节。
3.流化床反应-再生系统在每次开工加转催化剂、正常生产及停工卸转催化剂的过程中，小于一定粒度的催化剂细粉颗粒会随着产品气管道中的工艺或置换用介质流向下游冷却设备，在此过程中，催化剂细粉颗粒容易与工艺或置换用介质中的水结合，聚结形成泥状物，因重力作用沉积在管道底部，长此以往有很高风险导致产品气管道通量变小、沉积催化剂重量超过管道承荷能力，损坏设备，堵塞严重时甚至存在致使上游设备超压导致管道内导致生产大幅波动的风险。
4.另外，在目前的流化床反应-再生系统中，为避免催化剂颗粒磨损高温管道，现有技术大多采用在高温管道内设置耐磨衬里，而管道内的高温介质往往需要被冷却而在末端连接塔、罐等水冷系统，此处水蒸汽的浓度较高，催化剂结合所以泥状催化剂的聚结效应在高温管道通向冷却系统的末端最为严重；进一步地，聚结后的泥状催化剂会加剧聚结，而泥状催化剂中水分因冷却转变为液态水，吸附在衬里内，再次开工时，该部分水又会因高温气化导致衬里崩解，衰减生产运行周期，增大维修成本，衬里损坏严重时易形成安全隐患。
技术实现要素：5.为了克服现有技术中存在的问题，本发明通过循环使用甲醇制烃类装置的反应产品气或催化裂化装置的反应产品气，冲洗除去了高温产品气中夹带的固体颗粒，实现了对高温管道的保护，降低了因堵塞而引起的安全隐患。
6.为了实现本发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
7.在本发明提供的保护高温管道激冷洗固的循环系统，所述循环系统包括：
8.高温管道，用于将含有固体颗粒的高温气体输送至洗涤装置中进行洗涤；所述高温管道包括竖直管道和与所述竖直管道连通的倾斜管道，所述竖直管道和所述倾斜管道通过圆弧弯管连接，所述竖直管道的顶部开设有反应产品气进口，所述倾斜管道的底部开设有反应产品气出口，所述圆弧弯管的上部设置有降温喷水口，用于向所述高温管道内部喷水以降温；
9.洗涤装置，用于洗涤所述含有固体颗粒的高温气体；所述洗涤装置上设置有通过管道与所述反应产品气出口连通的产品气进口、产品气出口、洗涤水出口和冲洗水补水口；
10.固液分离装置，所述固液分离装置上设置有与所述洗涤水出口连通的液体进口、浆液排出口和液相出口；
11.脱氧化物装置，用于脱除经所述固液分离装置分离出的液相中的氧化物；所述脱
氧化物装置上设置有与所述液相出口相连通的入口、水相出口和含有氧化物的气相出口；
12.其中，所述圆弧弯管处设置有向所述圆弧弯管内部喷水的冲洗喷嘴，所述倾斜管道的内壁设置有扇形喷嘴，用于向所述倾斜管道的内部喷水以在所述倾斜管道的内壁上形成水膜；经所述脱氧化物装置的水相出口流出的水相中一部分回用至所述洗涤装置的冲洗水补水口，用于向所述洗涤装置提供冲洗水，另一部分回用至所述扇形喷嘴和所述冲洗喷嘴，用于向所述高温管道提供冲洗水。
13.在一些具体的实施方式中，所述述循环系统还包括增压装置和换热器；所述脱氧化物装置的水相出口与所述增压装置的进口连接，所述增压装置的出口与所述换热器的进口连接，经所述换热器换热后的水相再回用至所述冲洗水补水口、所述扇形喷嘴和所述冲洗喷嘴。
14.在一些优选的实施方式中，所述倾斜管道的轴向上设置有若干个扇形喷嘴；优选地，设置在所述圆弧弯管内部的冲洗喷嘴的喷水方向是沿着所述圆弧弯管的切线上。
15.在一些具体的实施方式中，所述竖直管道的内壁上设置有管道衬里，用以增强管道的耐磨性和抗腐蚀性；由于本发明中提到的洗涤装置通常为塔罐类容器，高温气体自上而下进入洗涤装置时必然存在弯管部分，降温喷水口的出水口与管道衬里的下边缘处于同一水平线或低于管道衬里的下边缘，使得该降温喷水呈伞形喷出后，在降低高温气体温度的同时，防止高温气体和催化剂颗粒对无衬里部分管道的冲刷和摩擦侵蚀。
16.在一些具体的实施方式中，所述倾斜管道与水平方向一般呈向下的倾斜角度，且与水平方向的夹角为0～90
°
(不包含90
°
)即小于90
°
，比如，20
°
，30
°
，50
°
，80
°
；优选为5～45
°
，比如，15
°
，30
°
，40
°
。
17.采用本发明提供的循环系统进行激冷洗固的高温气体的温度小于 350℃，优选为200～320℃；含有固体颗粒的高温气体的压力小于0.8mpa，优选为0.05～0.2mpa；含有固体颗粒的高温气体中颗粒物含量≤186 mg/nm3，所述含有固体颗粒的高温气体中颗粒物的粒径小于100μm。
18.在本发明提供的循环系统中，脱氧化物装置的水相出口中水相的化学需氧量≤1500mg/l，优选为≤1300mg/l；水相中总不溶物的含量≤100 mg/l，优选为≤90mg/l。
19.在本发明提供的循环系统中，所述循环系统还包括控制装置，所述控制装置包括压差计和流量调节阀；所述压差计，用于监测所述倾斜管道中的压力差，其中倾斜管道内高温气体的压力差在0～200kpa之间，比如， 50kpa，100kpa，150kpa；所述流量调节阀，用于调节所述扇形喷嘴和冲洗喷嘴的喷射水量，在一些具体的实施方式中，所述扇形喷嘴与所述冲洗喷嘴的喷水流量在1.0～8.0t/h之间，比如，2.0t/h，4.0t/h，6.0t/h。
20.本发明提供的循环系统可用于处理甲醇制烃类装置的反应产品气或催化裂化装置的反应产品气；如本领域技术人员所熟知，上述甲醇制烃类装置的反应产品气或催化裂化装置的反应产品气中除了含有高温气体，还会夹杂有固体颗粒和产品气中的自产水，本发明循环系统利用产品气中的自产水在系统中循环利用的特点，将其加压后送至高温管道中通过各喷嘴进行管道的冲洗降温。
21.采用上述的技术方案，具有如下的技术效果：
22.本发明利用甲醇制烃类装置的反应产品气或催化裂化装置的反应产品气中的自产水可循环利用的特点，重新设计产品气管道及其附件布置，将该循环系统的自产水加压，
分为降温和冲洗两部分，分别送至高温管道中通过喷嘴进行管道的冲洗降温，以达到保护高温管道、清洗固体沉积物的目的，尤其适用于解决水平或具有一定角度输送管道中含固体催化剂的长期聚结问题；同时，冲洗水可进入后续循环系统中利用，不会将新介质引入后续系统。
附图说明
23.图1：本发明提供的循环系统的一种实施方式；
24.图2：图1提供的循环系统中圆弧弯管处的局部放大图；
25.图3：图1提供的循环系统中倾斜管道的局部示意图；
26.其中，1、高温管道，2、洗涤装置，3、固液分离装置，4、脱氧化物装置，5、增压装置，6、换热器，7、圆弧弯管，8、降温喷水口，9、竖直管道，10、倾斜管道，11、反应产品气进口，12、反应产品气出口，13、产品气出口，14、冲洗水补水口，15、洗涤水出口，16、浆液排出口，17、入口，18、水相出口，19、气相出口，20、管道衬里，21、冲洗喷嘴，22、扇形喷嘴。
具体实施方式
27.为了便于理解本发明，下面将结合实施例对本发明作进一步的说明。应当理解，下述实施例仅是为了更好的理解本发明，并不意味着本发明仅局限于以下实施例。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本发明所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
29.本发明提供了一种保护高温管道激冷洗固的循环系统，用于将反应产品气中夹带的固体颗粒物(比如，催化剂细粉等)冲洗脱离反应气，以避免在高温管道内壁上聚结，导致产品气管道通量变小、沉积催化剂重量超过管道承荷能力，损坏设备，堵塞严重。本发明的循环系统主要包括：高温管道1、洗涤装置2、固液分离装置3、脱氧化物装置4；
30.其中，如图1所示，高温管道1包括有竖直管道9以及与竖直管道9 连通的倾斜管道10，竖直管道9和倾斜管道10的连接处通过圆弧弯管7 连接，在竖直管道9的顶部开设有反应产品气进口11，倾斜管道10的底部开设有反应产品气出口12，用于将反应产品气输送至本发明的系统进行循环处理。在一些具体的实施方式中，倾斜管道10与水平方向的夹角为 0～90
°
，优选为5～45
°
。在倾斜管道10与竖直管道9的交接处的圆弧弯管7的上方设置有降温喷水口8，用于向高温管道1内部喷水，降低刚进入竖直管道9后高温气体的温度以保护高温管道1内壁。
31.在倾斜管道10与竖直管道9的交接处的圆弧弯管7处设置有向圆弧弯管7内部喷水的冲洗喷嘴21；在一些优选地实施方式中，圆弧弯管7 内冲洗喷嘴21的喷水方向是沿着圆弧弯管7的切线方向上，用于除去含有固体颗粒的高温气体中因重力作用在管道的拐弯处堆积的固体沉积物或泥状物，避免在管道中堵塞。同时，在倾斜管道10的内壁上设置有扇形喷嘴22，如本领域技术人员所熟知，扇形喷嘴22的喷雾通道大而流畅，喷雾的形状为多种角度的扇形，喷雾的扇形剖面产生逐渐变细的边缘喷雾颗粒细小，水流排布均匀；在一些具体的实施方式中，如图3所示，沿着倾斜管道10的轴向方向上设置有若干个扇形喷嘴22，扇形喷嘴22喷出的水流在进入管道后沿管壁扇形方向推进，与下一个扇形喷嘴22喷嘴的水流面接触，充分冲洗反应产品气中的固体颗粒物；为了在倾斜管道10内壁上形成完全覆盖管道
内360
°
的水膜以保护管道，可以相应地配备相应数量的扇形喷嘴22；在一些具体的实施方式中，扇形喷嘴22喷出的扇形水雾的夹角小于180
°
，优选为60
°
～120
°
。
32.在本发明提供的循环系统中，高温气体自上而下经过竖直管道9经圆弧弯管7后进入倾斜管道10内，在竖直管道9的内壁上设置有管道衬里 20，用以增强管道的耐磨性和抗腐蚀性；在一些具体的实施方式中，如图 2所示，降温喷水口8的出水口与管道衬里20的下边缘处于同一水平线或低于管道衬里20的下边缘，防止高温气体和催化剂颗粒对没有管道衬里 20部分的管道冲刷、摩擦侵蚀。
33.反应产品气通过在高温管道1中降温、冲洗后由洗涤装置2上的产品气进口进入洗涤装置2中，通过冲洗水补水口14进入装置内进行水洗过程，经洗涤后的产品气从产品气出口13排出，进入下游工序继续加工；在一些具体的实施方式中，上述的洗涤装置2可以选自水洗塔、急冷塔、冷却塔等。
34.经洗涤装置2洗涤后的洗涤水通过洗涤水出口15流至固液分离装置3 的液体进口17，进入固液分离装置3后，含有固体颗粒的洗涤水在固液分离装置3中进行液固分离，分离出的含有固体颗粒的浆液由浆液排出口16 外排，分离出的液相由液相出口19排出；在一些具体的实施方式中，上述的固液分离装置3可以为旋液分离器，通过利用离心法分离液相与固相，也可以选用在线反冲洗过滤器，通过设定在线反冲洗程序的过滤器以过滤出固相。
35.经固液分离装置3分离后的液相水通过入口17进入脱氧化物装置4，脱氧化物装置4可以选用净化塔、汽提塔等。
36.在本发明的循环系统中，经脱氧化物装置4的水相出口18流出的水相中一部分回用至洗涤装置2的冲洗水补水口14，用于向洗涤装置2提供冲洗水，另一部分回用至扇形喷嘴22和冲洗喷嘴21中，用于向所述高温管道1提供冲洗水。
37.在一些具体的实施方式中，循环系统还包括增压装置5和换热器6，经脱氧化物装置4脱除后的水相进入增压装置5中进行增压，然后由换热器6的进口进入换热器6内进行换热，经换热后的冲洗水中一部分回用至洗涤装置2的冲洗水补水口14，另一部分回用至扇形喷嘴22和冲洗喷嘴 21，以向高温管道1提供冲洗水。
38.在一些优选的实施方式中，循环系统还包括控制装置，控制装置包括压差计和流量调节阀；压差计，设置在倾斜管道10的两端，用于监测进入倾斜管道10内反应产品气的压力差；流量调节阀，用于调节由扇形喷嘴22和冲洗喷嘴21喷出的喷射水量。比如，当进入倾斜管道10内反应产品气压力差在0～200kpa之间，通过流量调节阀设定扇形喷嘴22与冲洗喷嘴21的喷水流量在1.0～8.0t/h内正比变化，即压差越大，喷嘴流量越大，每个喷嘴的最低流量不低于1.0t/h，以防止该过程中催化剂在高温管道1中聚结。
39.本发明提供的循环系统可以用于处理甲醇制烃类装置的反应产品气或催化裂化装置的反应产品气。
40.现在以某规模为年处理180万吨甲醇，操作负荷为80～110％的甲醇制烯烃装置为例：使用连续反应-再生方式，反应压力为0.8mpa，以甲醇为生产原料，100％负荷状态下进料量为229.125t/h，在反应器中经催化作用生成低碳烯烃，甲醇单耗为3.0t甲醇/t烯烃，催化剂单耗为0.8kg/t烯烃，催化剂堆积密度为0.65～0.9kg/m3，携带催化剂颗粒的产品气从反应器经多级旋风分离器气固分离后，在换热器6中回收高温位能量，此时产品气压力为0.62～0.75mpa，温度为240～300℃，流量为260600nm3/h，产品气中催化剂颗粒物含量为80
～108mg/nm3，反应产品气通过作为高温气体进入本发明的提供的循环系统中，反应产品气通过高温管道1进入洗涤装置 2(比如，水洗塔)中，处理介质为水。
41.经过洗涤装置2后，产品气中的水与冷却洗涤水合并为含固体的洗涤水进入固液分离装置3进行固液分离，分离后颗粒物含量＞6000mg/l的浆液外排至污水厂处理，颗粒物含量＜80mg/l的较清洁的液体水进入氧化物脱除系统4中脱除副产物，含有氧化物的经气相出口19进入后续流程，产出的压力为1.2mpa的280t/h新鲜冲洗水相经过冲洗水泵增压、再经换热器6降温至34℃后，可根据工况需要将一部分水回用进入扇形喷嘴 22和冲洗喷嘴21中，以保护高温管道1；另一部分的新鲜冲洗水由冲洗水补水口14进入洗涤装置2中起到自循环作用或外送处理。
42.开工流程中，当使用包含本发明所述循环系统处理甲醇制烯烃装置完成氮气吹扫并开始升温前，应先由洗涤装置2的冲洗水补水口14向其中补入除氧水以建立系统的循环；同时投用高温管道1中的扇形喷嘴22与冲洗喷嘴21，由于吹扫升温过程中催化剂含量较低，此时控制每个喷嘴至最小流量1.0t/h。
43.反应器升温过程中，高温管道1内的介质为氮气，温度小于330℃，氮气量小于120000nm3/h，此时该介质内催化剂颗粒含量小于20mg/nm3。随着反应器逐渐升温至200℃，投用降温喷水口8以保护高温管道1。随着反应器升温至380℃，在开始添加高温流化催化剂至反应器内、加转催化剂及低于80％负荷运行的过程中，催化剂有较大损失，此时高温管道1 中催化剂颗粒物含量为150～180mg/nm3，将扇形喷嘴22与冲洗喷嘴21 中每个喷嘴的流量调至最大值4.0t/h，在高温管道1内壁形成一定厚度的水膜层，防止开工过程中损失的催化剂聚结在管壁上，该水膜层同时能保护高温气体对高温管道1的影响。
44.正常运行流程中，在运行负荷处于80～110％时，运行条件与基本流程的运行参数相同，此时产品气自多级旋风分离器出口至急冷塔入口管道内最大流量为110％负荷时产品气流量286660nm3/h，反应产品气中固体颗粒物含量为119mg/nm3，反应产品气经自多级旋风分离器后的热量回收后，温度低于230℃，扇形喷嘴22与冲洗喷嘴21的出口的正常水流量为 2.4t/h。此时通过测量高温管道1的两端压力差，设定压差在0～160kpa 以内，通过调节阀设定扇形喷嘴22与冲洗喷嘴21的流量在1.0～4.0t/h内正比变化，即压差越大，喷嘴流量越大，每个喷嘴最低流量不低于1.0t/h，以防止该过程中催化剂在高温管道1中聚结。
45.停工流程中，与开工流程相似，在运行负荷逐渐降至80％以下及转卸催化剂的过程中，反应产品气的流量小于208480nm3/h，此时高温管道1 中催化剂颗粒物含量为150～180mg/nm3，催化剂有较大损失，将每个扇形喷嘴22与冲洗喷嘴21的流量调至最大值4.0t/h，洗涤装置2、脱氧化物装置4持续使用自产水即经脱氧化物装置4处理后的水相维持体系的循环。
46.当反应器停止进料后，使用氮气置换吹扫反应器的过程中，残余在反应-再生系统中未被卸出的催化剂颗粒会随置换吹扫氮气一同进入通过高温管道1进入洗涤装置2，在此过程中，吹扫氮气流量不超过100000 nm3/h，该流量下吹扫气体在高温管道1中线速度低于正常运行时的23 m/s，反应产品气中固体颗粒物含量升高，依然保持扇形喷嘴22与冲洗喷嘴21的喷嘴流量调至最大值4.0t/h，维持在高温管道1的内壁上形成水膜层，持续防止催化剂在高温管道1中聚结。
技术特征：1.一种保护高温管道激冷洗固的循环系统，其特征在于，所述循环系统包括：高温管道，用于将含有固体颗粒的高温气体输送至洗涤装置中进行洗涤；所述高温管道包括竖直管道和与所述竖直管道连通的倾斜管道，所述竖直管道和所述倾斜管道通过圆弧弯管连接，所述竖直管道的顶部开设有反应产品气进口，所述倾斜管道的底部开设有反应产品气出口，所述圆弧弯管的上部设置有降温喷水口，用于向所述高温管道内部喷水以降温；洗涤装置，用于洗涤所述含有固体颗粒的高温气体；所述洗涤装置上设置有通过管道与所述反应产品气出口连通的产品气进口、产品气出口、洗涤水出口和冲洗水补水口；固液分离装置，所述固液分离装置上设置有与所述洗涤水出口连通的液体进口、浆液排出口和液相出口；脱氧化物装置，用于脱除经所述固液分离装置分离出的液相中的氧化物；所述脱氧化物装置上设置有与所述液相出口相连通的入口、水相出口和含有氧化物的气相出口；其中，所述圆弧弯管处设置有向所述圆弧弯管内部喷水的冲洗喷嘴，所述倾斜管道的内壁设置有扇形喷嘴，用于向所述倾斜管道的内部喷水以在所述倾斜管道的内壁上形成水膜；经所述脱氧化物装置的水相出口流出的水相中一部分回用至所述洗涤装置的冲洗水补水口，用于向所述洗涤装置提供冲洗水，另一部分回用至所述扇形喷嘴和所述冲洗喷嘴，用于向所述高温管道提供冲洗水。2.根据权利要求1所述的循环系统，其特征在于，所述述循环系统还包括增压装置和换热器；所述脱氧化物装置的水相出口与所述增压装置的进口连接，所述增压装置的出口与所述换热器的进口连接，经所述换热器换热后的水相再回用至所述冲洗水补水口、所述扇形喷嘴和所述冲洗喷嘴。3.根据权利要求2所述的循环系统，其特征在于，所述倾斜管道的轴向上设置有若干个扇形喷嘴；优选地，设置在所述圆弧弯管内部的冲洗喷嘴的喷水方向是沿着所述圆弧弯管的切线上。4.根据权利要求3所述的循环系统，其特征在于，所述竖直管道的内壁上设置有管道衬里，用以增强管道的耐磨性和抗腐蚀性；所述降温喷水口的出水口与所述管道衬里的下边缘处于同一水平线或低于所述管道衬里的下边缘。5.根据权利要求4所述的循环系统，其特征在于，所述倾斜管道向下倾斜，并且与水平方向的夹角为0～90
°
，优选为5～45
°
。6.根据权利要求1～5中任一项所述的循环系统，其特征在于，所述含有固体颗粒的高温气体的温度小于350℃，优选为200～320℃；所述含有固体颗粒的高温气体的压力小于0.8mpa，优选为0.05～0.2mpa；所述含有固体颗粒的高温气体中颗粒物含量≤186mg/nm3，所述含有固体颗粒的高温气体中颗粒物的粒径小于100μm。7.根据权利要求1～6中任一项所述的循环系统，其特征在于，所述脱氧化物装置的水相出口中水相的化学需氧量≤1500mg/l，优选为≤1300mg/l；
所述水相中总不溶物的含量≤100mg/l，优选为≤90mg/l。8.根据权利要求1～7中任一项所述的循环系统，其特征在于，所述循环系统还包括控制装置，所述控制装置包括压差计和流量调节阀；所述压差计，用于监测所述倾斜管道中的压力差；所述流量调节阀，用于调节所述扇形喷嘴和冲洗喷嘴的喷射水量。9.根据权利要求8所述的循环系统，其特征在于，所述倾斜管道内高温气体的压力差在0～200kpa，所述扇形喷嘴与所述冲洗喷嘴的喷水流量在1.0～8.0t/h。10.根据权利要求1～9中任一项所述的循环系统，其特征在于，所述循环系统可用于处理甲醇制烃类装置的反应产品气或催化裂化装置的反应产品气。
技术总结本发明提供了一种保护高温管道激冷洗固的循环系统，包括：高温管道，包括竖直管道和通过圆弧弯管连接的倾斜管道；洗涤装置；设置有产品气进口、产品气出口、洗涤水出口和冲洗水补水口；固液分离装置，设置有与洗涤水出口连通的液体进口、浆液排出口和液相出口；脱氧化物装置；设置有与液相出口相连通的入口、水相出口和含有氧化物的气相出口；其中，圆弧弯管处设置有向圆弧弯管内部喷水的冲洗喷嘴，倾斜管道的内壁设置有扇形喷嘴。本发明提供的循环系统通过高温管道及附件布置，将通入至该系统的自产水加压，分为降温和冲洗两部分后送至高温管道中通过喷嘴进行管道的冲洗及降温，以达到保护高温管道、清洗固体沉积物的目的。清洗固体沉积物的目的。清洗固体沉积物的目的。
技术研发人员：胡逸飞
受保护的技术使用者：国能新疆化工有限公司
技术研发日：2022.05.25
技术公布日：2022/11/1
