本發(fā)明涉及氣固分離技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法,尤其是適用于甲醇制烴類(lèi)產(chǎn)品等催化劑價(jià)格高、需要控制催化劑破碎少、催化劑排放少的反應(yīng)過(guò)程的催化劑分離。
背景技術(shù):
在氣固流化床反應(yīng)過(guò)程中,無(wú)論是環(huán)保對(duì)粉塵排放的限制還是降低催化劑消耗費(fèi)用的需要,都需要?dú)夤谭蛛x器。尤其對(duì)像甲醇制烯烴等催化劑價(jià)格高的過(guò)程,催化劑跑損的經(jīng)濟(jì)性更加突出。
已有技術(shù)中,氣固流化床反應(yīng)器使用兩級(jí)串聯(lián)的旋風(fēng)分離器完成氣固分離,由于旋風(fēng)分離器入口氣體含催化劑較多,兩級(jí)旋風(fēng)分離器無(wú)法滿足日益提高的對(duì)催化劑排放的限制要求,同時(shí)因催化劑的損失增加操作成本。
另外,已有技術(shù)中氣固分離設(shè)備以分離效率高為目標(biāo),氣固分離器設(shè)計(jì)也按效率最高的條件進(jìn)行,沒(méi)有考慮分離過(guò)程中造成的催化劑破碎問(wèn)題。
通常把氣固流化床反應(yīng)再生過(guò)程催化劑排放消耗歸結(jié)為氣固分離設(shè)備的效率低,通過(guò)采用更“高效分離設(shè)備”,或再增加分離設(shè)備解決。當(dāng)要求降低粉塵排放量時(shí),已有技術(shù)中靠增加催化劑回收設(shè)備的方法提高氣固分離效果。
尺寸越小的固體氣固分離越難。氣固分離效果與固體顆粒的尺寸,尤其是微小顆粒的數(shù)量有關(guān)。其實(shí)催化劑排放消耗更重要的原因可能是裝置運(yùn)行過(guò)程中造成催化劑破碎偏多;而氣固分離設(shè)備本身是造成這些催化劑破碎、產(chǎn)生小顆粒的重要原因,增加了催化劑回收難度。已有氣固分離設(shè)備,如旋風(fēng)分離器、旋流快分等,氣體流速在16m/s~23m/s,并且是旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。在氣固分離過(guò)程中離心力的作用使催化劑發(fā)生相互和與設(shè)備固體材料的碰撞,必然造成催化劑磨損破碎。并且旋風(fēng)分離器、旋流快分等很難回收小于15微米以下的小顆粒。為了降低催化劑損耗,洛陽(yáng)工程公司在dmto反應(yīng)器外單獨(dú)設(shè)置了通常在fcc再生器才使用的“第三級(jí)旋分器”,進(jìn)一步回收10微米左右的小催化劑顆粒;另外還在產(chǎn)品氣洗滌環(huán)節(jié)設(shè)置了洗滌水除塵設(shè)備,目的是進(jìn)一步回收微小顆粒的催化劑,提高催化劑回收率,降低催化劑損耗。雖然提高了催化劑回收效果,但增加了投資和能耗。
對(duì)氣固流化床反應(yīng)器把催化劑破碎控制好自然就降低了氣固分離難度,會(huì)明顯降低催化劑跑損率,并且氣固分離設(shè)備問(wèn)題就變的簡(jiǎn)單了。控制和降低催化劑破碎是工程上應(yīng)當(dāng)考慮解決的問(wèn)題,對(duì)甲醇制烯烴技術(shù)也有明顯的效益。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明目的:
本發(fā)明的目的是為氣固流化床反應(yīng)器(包括催化劑再生器)提供一種低固體破損率的氣固分離方法,達(dá)到降低催化劑消耗和排放含塵量的目的。
本發(fā)明的氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法如下:
該方法包括反應(yīng)氣體收集過(guò)程和氣固分離過(guò)程,反應(yīng)氣體收集過(guò)程設(shè)有反應(yīng)氣聚集區(qū),氣固分離過(guò)程設(shè)置有氣固預(yù)分離器、兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器;所述反應(yīng)氣聚集區(qū)設(shè)置在氣固流化床反應(yīng)器的上方,氣固流化床反應(yīng)器物流(即氣固流化床反應(yīng)氣和攜帶的催化劑)進(jìn)入反應(yīng)氣聚集區(qū)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)氣體收集;在反應(yīng)氣聚集區(qū)出口設(shè)置氣固物流輸送管,氣固物流輸送管與氣固預(yù)分離器的入口管連接,氣固流化床反應(yīng)器物流先在氣固預(yù)分離器進(jìn)行預(yù)分離,氣固預(yù)分離后的物流再進(jìn)入上方兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器進(jìn)一步進(jìn)行氣固分離;氣固預(yù)分離后的物流流出氣固預(yù)分離器后直接輸送到兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器的第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口,或者先進(jìn)入沉降空間進(jìn)一步降低催化劑含量后再進(jìn)入兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器的第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口,進(jìn)行氣固分離。
上述氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法,更進(jìn)一步地,氣固預(yù)分離器出口與兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器的第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口用氣體輸送管和連接管密閉連接,氣固預(yù)分離后的物流直接進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器。
上述氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法,更進(jìn)一步地,氣固預(yù)分離器外氣體物流通過(guò)引出管進(jìn)入氣體輸送管,或者進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口或第二級(jí)旋風(fēng)分離器入口,與氣固預(yù)分離后的物流混合。
上述氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法,進(jìn)一步地,氣固預(yù)分離器由外罩、入口管、物流分配管、氣固分離元件、氣體出口管組成,豎直安裝的入口管圓周設(shè)置兩個(gè)以上橫截面為矩形的物流分配管,物流分配管上側(cè)為物流分配管上板,下側(cè)為物流分配管下板,物流分配管下板和物流分配管上板為平板或圓弧板;物流分配管水平兩側(cè)分別為物流分配管前板和物流分配管后板,物流分配管前板和物流分配管后板為平板或圓弧板;物流分配管出口分別連接氣固分離元件,氣固分離元件外周豎直設(shè)置外罩,外罩上端設(shè)置氣體出口管;外罩下端與入口管之間為催化劑流出口。
上述氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法,更進(jìn)一步地,入口管為半傾角θ的錐體;入口管底部與氣固流化床反應(yīng)器的氣固物流輸送管連接,入口管頂部設(shè)有封頭。優(yōu)選地,入口管的半傾角θ小于15°。
上述氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法,更進(jìn)一步地,氣固分離元件采用旋風(fēng)分離器或旋流分離器;采用旋流分離器時(shí),旋流分離器設(shè)計(jì)為在入口管外沿入口管軸線周向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),靠近入口管的內(nèi)側(cè)曲率半徑為r1,外側(cè)曲率半徑為r2,氣固分離元件出口橫截面為圓形或矩形。
上述氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法,更進(jìn)一步地,在外罩和入口管之間設(shè)置氣體引出管,氣固分離元件出口在氣體引出管外部,在氣體引出管和外罩間形成氣固分離區(qū),在氣體引出管和入口管間形成氣體引出區(qū),氣體引出管上端與氣體出口管連通,氣體出口管直徑≤氣體引出管直徑。
上述氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法,更進(jìn)一步地,物流分配管入口氣體流速小于12m/s;物流分配管出口氣體流速小于12m/s。優(yōu)選地,物流分配管入口氣體流速小于9m/s;物流分配管出口氣體流速小于10m/s。本發(fā)明中,預(yù)分離器外罩直徑按對(duì)應(yīng)橫截面積的氣體流速小于5m/s確定。
上述氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法,更進(jìn)一步地,所述物流分配管下板和物流分配管上板為平板,物流分配管下板的傾角和物流分配管上板的傾角小于45°;或者物流分配管下板和物流分配管上板為圓弧板,物流分配管下板的圓心角和物流分配管上板的圓心角小于90°;或者物流分配管前板和物流分配管后板為平板,物流分配管前板的傾角和物流分配管后板的傾角小于30°;或者物流分配管前板和物流分配管后板為圓弧板,物流分配管前板的圓心角和物流分配管后板的圓心角小于90°。
具體實(shí)施時(shí),設(shè)備各部件材料表面設(shè)置耐磨層。
本發(fā)明中,所述氣固流化床反應(yīng)器是指反應(yīng)器內(nèi)氣體表觀流速小于湍流流化床到循環(huán)流化床轉(zhuǎn)變點(diǎn)的流速或者固體、催化劑循環(huán)量小于反應(yīng)再生過(guò)程循環(huán)量的流化床反應(yīng)過(guò)程。本發(fā)明方法所述氣固流化床反應(yīng)器在學(xué)術(shù)上細(xì)分為鼓泡流化床、湍流流化床和循環(huán)流化床反應(yīng)過(guò)程。
發(fā)明的效果
本發(fā)明為氣固流化床反應(yīng)器提供了一種低催化劑破損率、低催化劑排放量的氣固分離方法,該分離方法既有利于氣固流化床反應(yīng)的快速終止,也降低流化床反應(yīng)器氣體的催化劑攜帶量,減少催化劑排放消耗。
附圖說(shuō)明:
圖1為本發(fā)明實(shí)施方式一裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為圖1中氣固預(yù)分離器結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為圖2中物流分配管結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為圖3中a向視圖即物流分配管橫截面示意圖;
圖5為圖1中連接管橫截面結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6為本發(fā)明實(shí)施方式二裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
圖7為圖6中氣固預(yù)分離器結(jié)構(gòu)示意圖;
圖8為圖7中b-b向視圖;
圖9為圖6中氣固預(yù)分離器另一種形式的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖10為圖9中c-c向視圖;
圖11為本發(fā)明實(shí)施方式三裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
圖12為圖11中氣固預(yù)分離器結(jié)構(gòu)示意圖;
圖13為圖12中物流分配管局部結(jié)構(gòu)放大圖。
圖中編號(hào)說(shuō)明:
0氣固流化床反應(yīng)器;20反應(yīng)氣聚集區(qū);1殼體,11氣固流化床反應(yīng)器物流,11c氣固預(yù)分離后的物流,11b氣固預(yù)分離器外氣體物流,11d催化劑,12反應(yīng)器排出氣體,13沉降空間,14催化劑出口,15反應(yīng)器產(chǎn)品氣出口,2氣固預(yù)分離器,21入口管,21a氣固物流輸送管,22氣固預(yù)分離器旋風(fēng)分離器入口,22a物流分配管(即第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口連接管),22a-1物流分配管下板,22a-3物流分配管上板,22a-2物流分配管前板,22a-4物流分配管后板,23氣固分離元件,23b旋風(fēng)分離器氣體出口管,23c分離催化劑下降管,24氣流引出區(qū),25氣體出口管,26氣體輸送管,27外罩,28氣體引出管,α1物流分配管下板角度,α2物流分配管上板角度,α3物流分配管下板圓心角,α4物流分配管上板圓心角,θ入口管半錐角,β1物流分配管前板角度,β2物流分配管后板角度,β3物流分配管前板圓心角,β4物流分配管后板圓心角,r1內(nèi)側(cè)曲率半徑,r2外側(cè)曲率半徑,r3物流分配管下板曲率半徑,r4物流分配管上板曲率半徑,d1入口管物流入口直徑,d2入口管頂端直徑,d3氣體引出管直徑,d4氣體出口管直徑,d5外罩直徑,3第一級(jí)旋風(fēng)分離器,31第一級(jí)旋風(fēng)分離器固體或催化劑出口管,32第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口,32a連接管,32a-1連接管下板,32a-3連接管上板,32a-2連接管后板,32a-4連接管前板,33第一級(jí)旋風(fēng)分離器氣體出口,34引出管;4第二級(jí)旋風(fēng)分離器,41第二級(jí)旋風(fēng)分離器固體或催化劑出口管,42第二級(jí)旋風(fēng)分離器入口,43第二級(jí)旋風(fēng)分離器氣體出口;44第一級(jí)旋風(fēng)分離器氣體出口和第二級(jí)旋風(fēng)分離器入口的集合連接管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明,旨在幫助讀者理解本發(fā)明的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì),但附圖和具體實(shí)施方式內(nèi)容并不限制本發(fā)明的可實(shí)施范圍。
實(shí)施方式一:
如圖1-4所示,本發(fā)明的氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法,包括反應(yīng)氣體收集過(guò)程和氣固分離過(guò)程,設(shè)有殼體1,其中反應(yīng)氣體收集過(guò)程設(shè)有反應(yīng)氣聚集區(qū)20,氣固分離過(guò)程設(shè)置有氣固預(yù)分離器2、兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器;反應(yīng)氣聚集區(qū)20設(shè)置在氣固流化床反應(yīng)器0的上方,氣固流化床反應(yīng)器物流11即氣固流化床反應(yīng)氣和攜帶的催化劑進(jìn)入反應(yīng)氣聚集區(qū)20實(shí)現(xiàn)反應(yīng)氣體收集;
如圖2所示,氣固預(yù)分離器2由外罩27、入口管21、物流分配管22a、氣固分離元件23、氣體出口管25組成,豎直安裝的入口管21圓周設(shè)置兩個(gè)以上橫截面為矩形的物流分配管22a;物流分配管出口分別連接氣固分離元件23,氣固分離元件23外周豎直設(shè)置外罩27,外罩27上端設(shè)置氣體出口管25;外罩27下端與入口管21之間為催化劑流出口;本實(shí)施方式中,入口管21為直筒,入口管物流入口直徑d1等于入口管頂端直徑d2;
如圖3-4所示,物流分配管22a上側(cè)為物流分配管上板22a-3,下側(cè)為物流分配管下板22a-1,物流分配管水平兩側(cè)分別為物流分配管前板22a-2和物流分配管后板22a-4。具體實(shí)施時(shí),物流分配管下板22a-1和物流分配管上板22a-3可以為平板,物流分配管下板22a-1的傾角和物流分配管上板22a-3的傾角小于45°;或者物流分配管下板22a-1和物流分配管上板22a-3為圓弧板,物流分配管下板22a-1圓弧板的圓心角和物流分配管上板22a-3圓弧板的圓心角小于90°;或者物流分配管前板22a-2和物流分配管后板22a-4為平板,物流分配管前板22a-2的傾角和物流分配管后板22a-4的傾角小于30°;或者物流分配管前板22a-2和物流分配管后板22a-4為圓弧板,物流分配管前板22a-2的圓心角和物流分配管后板22a-4的圓心角小于90°;本實(shí)施方式中,物流分配管下板22a-1、物流分配管上板22a-3、物流分配管前板22a-2和物流分配管后板22a-4均為平板,物流分配管下板22a-1的傾角為α1,物流分配管上板22a-3的傾角為α2,α1和α2小于45°,物流分配管前板22a-2的傾角和物流分配管后板22a-4的傾角小于30°;
具體實(shí)施時(shí),兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器設(shè)有第一級(jí)旋風(fēng)分離器3和第二級(jí)旋風(fēng)分離器4,第一級(jí)旋風(fēng)分離器3設(shè)有第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32、第一級(jí)旋風(fēng)分離器氣體出口33和第一級(jí)旋風(fēng)分離器固體或催化劑出口管31,第二級(jí)旋風(fēng)分離器4設(shè)有第二級(jí)旋風(fēng)分離器入口42、第二級(jí)旋風(fēng)分離器氣體出口43和第二級(jí)旋風(fēng)分離器固體或催化劑出口管41;
實(shí)施時(shí),氣固分離元件23可以采用旋風(fēng)分離器或旋流分離器,采用旋流分離器時(shí),旋流分離器設(shè)計(jì)為在入口管外沿入口管軸線周向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu);氣固分離元件23出口橫截面為圓形或矩形;本實(shí)施方式氣固分離元件23采用旋風(fēng)分離器,設(shè)有旋風(fēng)分離器氣體出口管23b和分離催化劑下降管23c;
本發(fā)明中,在反應(yīng)氣聚集區(qū)20出口設(shè)置氣固物流輸送管21a,氣固物流輸送管21a與氣固預(yù)分離器2的入口管21連接,氣固流化床反應(yīng)器物流11先在氣固預(yù)分離器2進(jìn)行預(yù)分離,氣固預(yù)分離后的物流11c再進(jìn)入上方兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器進(jìn)一步進(jìn)行氣固分離;氣固預(yù)分離后的物流11c流出氣固預(yù)分離器2后直接輸送到兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器的第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32,或者先進(jìn)入沉降空間13進(jìn)一步降低催化劑含量后再進(jìn)入兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器的第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32,進(jìn)行氣固分離;本實(shí)施方式中,氣固預(yù)分離器2與兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器的第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32用氣體輸送管26和連接管32a密閉連接,氣固預(yù)分離后的物流11c直接進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器3;第一級(jí)旋風(fēng)分離器氣體出口33通過(guò)第一級(jí)旋風(fēng)分離器氣體出口和第二級(jí)旋風(fēng)分離器入口的集合連接管44與第二級(jí)旋風(fēng)分離器入口42連通;反應(yīng)器排出氣體12從反應(yīng)器產(chǎn)品氣出口15排出,分離的催化劑11d則由催化劑出口14引出裝置;
具體實(shí)施時(shí),如圖5所示,連接管32a上側(cè)為連接管上板32a-3,下側(cè)為連接管下板32a-1,左右兩側(cè)分別為連接管前板32a-4和連接管后板32a-2;連接管上板32a-3、連接管下板32a-1、連接管前板32a-4和連接管后板32a-2可根據(jù)工程需要設(shè)計(jì)成平板或圓弧板;
關(guān)于物流分配管22a、兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器、氣固分離元件23及連接管32a的具體結(jié)構(gòu),以下實(shí)施方式類(lèi)同,不再一一詳述;
實(shí)施時(shí),氣固預(yù)分離器外氣體物流11b可通過(guò)引出管34進(jìn)入氣體輸送管26,或者進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32或第二級(jí)旋風(fēng)分離器入口42,與氣固預(yù)分離后的物流11c混合后,再一并進(jìn)入兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器;具體實(shí)施時(shí),引出管34可設(shè)在進(jìn)入氣體輸送管26上,也可設(shè)在第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32或第二級(jí)旋風(fēng)分離器入口42的管道或連接管上;本實(shí)施方式中,氣固預(yù)分離器外氣體物流11b是通過(guò)引出管34直接進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32,與氣固預(yù)分離后的物流11c混合。
以甲醇制取烴類(lèi)反應(yīng)為例說(shuō)明本實(shí)施方式的實(shí)施過(guò)程:
氣固流化床反應(yīng)器0的氣體和攜帶催化劑即氣固流化床反應(yīng)器物流11進(jìn)入反應(yīng)氣聚集區(qū)20進(jìn)行反應(yīng)氣體收集;收集的氣體經(jīng)氣固物流輸送管21a先進(jìn)入氣固預(yù)分離器2進(jìn)行預(yù)分離,從圓周分布的物流分配管22a進(jìn)入氣固分離元件23,在氣固分離元件23中通過(guò)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,使氣體和固體分離,固體在重力作用下沿分離催化劑下降管23c向下降落,氣固預(yù)分離后的物流11c自氣體出口管25流出,沿氣體輸送管26、第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32直接進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器3內(nèi),此時(shí),氣固預(yù)分離器外氣體物流11b通過(guò)引出管34直接進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32,與氣固預(yù)分離后的物流11c混合,進(jìn)行第一級(jí)旋風(fēng)分離;固體和催化劑從第一級(jí)旋風(fēng)分離器固體或催化劑出口管31向下降落,氣體則進(jìn)入第二級(jí)旋風(fēng)分離器4內(nèi)進(jìn)行第二級(jí)旋風(fēng)分離,反應(yīng)器排出氣體12從反應(yīng)器產(chǎn)品氣出口15排出,分離的催化劑11d則由催化劑出口14引出裝置。
實(shí)施方式二:
如圖6所示,本發(fā)明的氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法,包括反應(yīng)氣體收集過(guò)程和氣固分離過(guò)程,反應(yīng)氣體收集過(guò)程設(shè)有反應(yīng)氣聚集區(qū),氣固分離過(guò)程設(shè)置有氣固預(yù)分離器2、兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器;氣固預(yù)分離器2的入口管21通過(guò)氣固物流輸送管21a與反應(yīng)氣聚集區(qū)出口連接;
圖7-8示出用于本實(shí)施方式的氣固預(yù)分離器2一種結(jié)構(gòu)形式,由外罩27、入口管21、物流分配管22a、氣固分離元件23、氣體出口管25組成;本實(shí)施方式中,入口管21為錐體,入口管物流入口直徑d1小于入口管頂端直徑d2,入口管21的半傾角θ小于15°;在入口管21頂部設(shè)封頭;豎直安裝的入口管21圓周設(shè)置兩個(gè)以上橫截面為矩形的物流分配管22a,本實(shí)施方式設(shè)置為三個(gè)物流分配管22a,物流分配管22a下側(cè)為物流分配管下板22a-1,上側(cè)為物流分配管上板22a-3,物流分配管水平兩側(cè)分別為物流分配管前板22a-2和物流分配管后板22a-4;本實(shí)施方式中,如圖7-8所示,物流分配管下板22a-1、物流分配管上板22a-3、物流分配管前板22a-2和物流分配管后板22a-4均為平板,物流分配管下板22a-1的傾角為α1,物流分配管上板22a-3的傾角為α2(圖中未示出),α1和α2小于45°,物流分配管前板22a-2的傾角為β1,物流分配管后板22a-4的傾角為β2,β1和β2小于30°;物流分配管出口分別連接氣固分離元件23,氣固分離元件23外周豎直設(shè)置外罩27,外罩27上端設(shè)置氣體出口管25;本實(shí)施方式中,氣固分離元件23采用旋流分離器,旋流分離器設(shè)計(jì)為在入口管外沿入口管軸線周向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu);如圖8所示,靠近入口管21的內(nèi)側(cè)曲率半徑為r1,外側(cè)曲率半徑為r2,氣固分離元件23出口橫截面為圓形或矩形;
圖9-10為本實(shí)施方式氣固預(yù)分離器2的另一種形式結(jié)構(gòu)示意圖;本實(shí)施方式中,物流分配管下板22a-1和物流分配管上板22a-3為平板,物流分配管下板22a-1的傾角為α1,物流分配管上板22a-3的傾角為α2,α1和α2小于45°,物流分配管前板22a-2和物流分配管后板22a-4為圓弧板,如圖10所示,物流分配管前板22a-2的圓心角為β3,物流分配管后板22a-4的圓心角為β4,β3和β4小于90°;其他結(jié)構(gòu)形式同圖7所示的氣固預(yù)分離器;
本實(shí)施方式中,在外罩27和入口管21之間設(shè)置氣體引出管28,氣固分離元件23出口在氣體引出管28外部,在氣體引出管28和外罩27間形成氣固分離區(qū),在氣體引出管28和入口管21間形成氣體引出區(qū)24,氣體引出管28上端與氣體出口管25連通,氣體出口管直徑d4≤氣體引出管直徑d3;在外罩27下端與入口管21之間為催化劑流出口;
本實(shí)施方式中,兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器設(shè)有第一級(jí)旋風(fēng)分離器3和第二級(jí)旋風(fēng)分離器4,第一級(jí)旋風(fēng)分離器3和第二級(jí)旋風(fēng)分離器4一一對(duì)應(yīng)連接,即第一級(jí)旋風(fēng)分離器氣體出口33和第二級(jí)旋風(fēng)分離器入口42直接對(duì)應(yīng)連接;第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32與氣體出口管25直接連接;氣固預(yù)分離后的物流11c流出氣固預(yù)分離器2后直接輸送到兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器的第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32,氣固預(yù)分離器外氣體物流11b通過(guò)引出管34直接進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32,與氣固預(yù)分離后的物流11c混合。
本實(shí)施方式其他部分結(jié)構(gòu)同實(shí)施方式一。
本實(shí)施方式的實(shí)施過(guò)程如下:
氣固流化床反應(yīng)器物流11在反應(yīng)氣聚集區(qū)進(jìn)行反應(yīng)氣體收集后,收集的氣體經(jīng)氣固物流輸送管21a先進(jìn)入氣固預(yù)分離器2進(jìn)行預(yù)分離,從圓周分布的物流分配管22a進(jìn)入氣固分離元件23,在氣固分離元件23中通過(guò)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,使氣體和固體分離,固體在重力作用下向下降落,氣固預(yù)分離后的物流11c從氣體引出區(qū)24引出后自氣體出口管25流出,直接進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器3內(nèi),此時(shí),氣固預(yù)分離器外氣體物流11b通過(guò)引出管34直接進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32,與氣固預(yù)分離后的物流11c混合,進(jìn)行第一級(jí)旋風(fēng)分離;固體和催化劑向下降落,氣體則進(jìn)入第二級(jí)旋風(fēng)分離器4內(nèi)進(jìn)行第二級(jí)旋風(fēng)分離,反應(yīng)器排出氣體12排出裝置。
實(shí)施方式三:
如圖11所示,本發(fā)明的氣固流化床反應(yīng)器氣固分離方法,包括反應(yīng)氣體收集過(guò)程和氣固分離過(guò)程,反應(yīng)氣體收集過(guò)程設(shè)有反應(yīng)氣聚集區(qū),氣固分離過(guò)程設(shè)置有氣固預(yù)分離器2、兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器;氣固預(yù)分離器2的入口管21通過(guò)氣固物流輸送管21a與反應(yīng)氣聚集區(qū)出口連接;
本實(shí)施方式的氣固預(yù)分離器2具體結(jié)構(gòu)如圖12-13所示,由外罩27、入口管21、物流分配管22a、氣固分離元件23、氣體出口管25組成;本實(shí)施方式中,入口管21為錐體,入口管物流入口直徑d1小于入口管頂端直徑d2,入口管21的半傾角θ小于15°;在入口管21頂部設(shè)封頭;豎直安裝的入口管21圓周設(shè)置兩個(gè)以上橫截面為矩形的物流分配管22a,物流分配管22a下側(cè)為物流分配管下板22a-1,上側(cè)為物流分配管上板22a-3,物流分配管水平兩側(cè)分別為物流分配管前板22a-2和物流分配管后板22a-4;
本實(shí)施方式中,本實(shí)施方式中,物流分配管下板22a-1、物流分配管上板22a-3為圓弧板,物流分配管前板和物流分配管后板為平板,物流分配管下板22a-1的圓心角為α3,物流分配管上板22a-3的圓心角為α4,α3和α4小于90°,物流分配管下板曲率半徑為r3,物流分配管上板曲率半徑為r4;物流分配管前板的傾角和物流分配管后板傾角小于30°;物流分配管出口分別連接氣固分離元件23,氣固分離元件23外周豎直設(shè)置外罩27,外罩27上端設(shè)置氣體出口管25;具體實(shí)施時(shí),氣固分離元件23采用旋流分離器,旋流分離器設(shè)計(jì)為在入口管外沿入口管軸線周向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu);
本實(shí)施方式中,在外罩27和入口管21之間設(shè)置氣體引出管28,氣固分離元件23出口在氣體引出管28外部,在氣體引出管28和外罩27間形成氣固分離區(qū),在氣體引出管28和入口管21間形成氣體引出區(qū)24,氣體引出管28上端與氣體出口管25連通,氣體出口管直徑d4≤氣體引出管直徑d3;在外罩27下端與入口管21之間為催化劑流出口;
本實(shí)施方式中,在氣固預(yù)分離器2和兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器間設(shè)置有沉降空間13,兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器設(shè)有第一級(jí)旋風(fēng)分離器3和第二級(jí)旋風(fēng)分離器4,第一級(jí)旋風(fēng)分離器氣體出口33和第二級(jí)旋風(fēng)分離器入口42直接對(duì)應(yīng)連接;第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32、氣體出口管25均與沉降空間連通;氣固預(yù)分離后的物流11c經(jīng)氣體出口管25流出氣固預(yù)分離器2后先進(jìn)入沉降空間13,進(jìn)一步降低催化劑含量后再進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32,氣固預(yù)分離器外氣體物流11b在沉降空間13內(nèi)初步沉降后,進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32,與氣固預(yù)分離后的物流11c混合。
本實(shí)施方式其他部分結(jié)構(gòu)同實(shí)施方式一。
本實(shí)施方式的實(shí)施過(guò)程如下:
氣固流化床反應(yīng)器物流11在反應(yīng)氣聚集區(qū)進(jìn)行反應(yīng)氣體收集后,收集的氣體經(jīng)氣固物流輸送管21a先進(jìn)入氣固預(yù)分離器2進(jìn)行預(yù)分離,從圓周分布的物流分配管22a進(jìn)入氣固分離元件23,在氣固分離元件23中通過(guò)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,使氣體和固體分離,固體在重力作用下向下降落,氣固預(yù)分離后的物流11c從氣體引出區(qū)24引出后自氣體出口管25流出,先進(jìn)入沉降空間13分離出部分催化劑,再進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32,此時(shí),氣固預(yù)分離器外氣體物流11b也由沉降空間13進(jìn)入第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口32,與氣固預(yù)分離后的物流11c混合,進(jìn)行第一級(jí)旋風(fēng)分離;固體和催化劑向下降落,氣體則進(jìn)入第二級(jí)旋風(fēng)分離器4內(nèi)進(jìn)行第二級(jí)旋風(fēng)分離,反應(yīng)器排出氣體12排出裝置。
實(shí)施例:
以下以甲醇制烯烴反應(yīng)為例,甲醇進(jìn)料180萬(wàn)噸/年,產(chǎn)品為乙烯和丙烯:
殼體直徑12000mm,設(shè)1個(gè)氣固預(yù)分離器和18組兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分離器,其中第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口氣體流速15m/s,第二級(jí)旋風(fēng)分離器入口氣體流速20m/s;氣體出口管經(jīng)過(guò)氣體輸送管和連接管直接與第一級(jí)旋風(fēng)分離器入口直接連接;在氣體輸送管上設(shè)置氣體引出管,作為氣固預(yù)分離器外氣體物流流出通道。
氣固預(yù)分離器參數(shù):
入口管21入口直徑d1=3200mm,θ=10°;設(shè)旋流器和物流分配器各6個(gè),物流分配器入口截面積2.0㎡,物流分配器出口面積1.6㎡,旋流器出口面積1.5㎡,氣固預(yù)分離器外罩d5=6500mm,氣體引出管d3=4500mm,氣體出口d4=3200mm;氣體輸送管直徑3200mm,物流分配器和旋流器橫截面為矩形,高寬比=2.2,物流分配器上下板采用圓弧板,α3=20°,α4=15°。