專利名稱:關(guān)于粗分離的固體分離器的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于從氣固混合氣流中分離固體顆粒的分離系統(tǒng)，尤其是關(guān)于從FCC豎管反應(yīng)器裂解烴時(shí)排出氣流中分離廢觸媒的分離系統(tǒng)。
人們長久以來就使用固體與氣體或汽化流體相接觸的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)。固體顆?？梢宰鳛橛|媒參加到反應(yīng)中，為吸熱反應(yīng)提供所需要的熱量，或者兼有兩種作用。此外，在放熱反應(yīng)中，固體顆?？梢云鸬缴岬淖饔?。流化床反應(yīng)器的顯著優(yōu)點(diǎn)就是具有非常明顯的等溫線。然而，由于滯留時(shí)間的減少，流化床層厚度將會變薄，同時(shí)增加了床層的不穩(wěn)定性。由于這個原因，人們已使用氣固相在流動中相接觸的管式反應(yīng)器，并取得了很大的成功，特別是在催化裂解烴以生產(chǎn)汽油的反應(yīng)中，反應(yīng)器的滯留時(shí)間在0.5～5秒之間，最好為2秒。
一般說來，按照下列工藝步驟進(jìn)行，可完成高沸點(diǎn)烴的催化裂解，基本上生成沸點(diǎn)在汽油范圍內(nèi)的產(chǎn)品。在適宜的裂解條件下，使熱再生的觸媒同加入反應(yīng)區(qū)的烴接觸，使用普通的旋風(fēng)分離器，把裂解的烴從廢觸媒中分離出來，隨后，把全部廢觸媒送入再生室，在這里，引入一定量的空氣，焚燒去除觸媒表面的積碳層，這之后，再把再生的觸媒送回反應(yīng)器重新使用。
隨著新型觸媒的出現(xiàn)，在某些反應(yīng)過程中，整個反應(yīng)的滯留時(shí)間可降低到0.2-1秒。然而，滯留時(shí)間在2秒以下，特別是在1秒以下時(shí)，因?yàn)槠胀ǚ蛛x裝置，如旋風(fēng)分離器，需要滯留時(shí)間，這將降低從氣體中分離固體顆粒的能力。而旋風(fēng)分離器要求的滯留時(shí)間與允許的滯留時(shí)間，這之間表現(xiàn)出一種非比例的百分率。在FCC系統(tǒng)中，普通分離系統(tǒng)消耗超過兩相允許接觸時(shí)間的35%時(shí)，將引起產(chǎn)物降解，形成焦炭，產(chǎn)額降低，變化激烈。有觸媒存在，于中低溫度下催化裂解，從工藝的觀點(diǎn)看，有觸媒存在不需要對產(chǎn)品氣進(jìn)行驟冷。在其它工藝過程中，在觸媒存在下，為終止反應(yīng)，驟冷產(chǎn)品氣也是不經(jīng)濟(jì)的。因此，這些反應(yīng)系統(tǒng)需要相的快速分離，從氣相中分離出觸媒，以作為結(jié)束反應(yīng)歷程的方式。
現(xiàn)有技術(shù)通過使用離心力或轉(zhuǎn)向裝置來實(shí)現(xiàn)相的快速分離。
Nicholson.U.S專利No.2737479，在一個含有很多圈的螺旋管內(nèi)將反應(yīng)和分離步驟結(jié)合在一起，同時(shí)該管的內(nèi)表面上設(shè)置許多氣體產(chǎn)物排出口，利用離心力使固體顆粒與氣相分離開，固體顆粒下沉到該管的外緣，而氣體集中在內(nèi)壁，并由排出口排出。雖然Nicholson反應(yīng)分離器能快速分離氣相和固相，但是，在轉(zhuǎn)換供料的各個階段都會生成一系列的產(chǎn)品氣流。之所以發(fā)生這種情況，是因?yàn)橛裳刂鴮?dǎo)管分布的多個排出口排出的每一股產(chǎn)品氣流都暴露在反應(yīng)裝置中各個不同時(shí)間周期的反應(yīng)條件下，這種反應(yīng)裝置本身就存在固體和氣體之間接觸不良的缺點(diǎn)。
Ross等人的U.S專利No.2878891，試圖通過向一個標(biāo)準(zhǔn)的豎管反應(yīng)器上加上一個改進(jìn)的Nicholson分離器，以克服上述缺點(diǎn)。Ross分離器包含一個彎管，通過180-240°轉(zhuǎn)向進(jìn)行分離。離心力使較重的固體顆粒到達(dá)管外壁，聚集在管內(nèi)壁處的氣體通過排出口排出。雖然氣體產(chǎn)物的變化問題降低到一定程度，但是，Nicholson裝置的其它缺點(diǎn)都不能消除。
這兩種裝置是利用在排泄口處把氣流方向改變90°的辦法實(shí)現(xiàn)氣體與固體分離，而只允許固體顆粒直線地流到分離器出口。因?yàn)楣腆w顆粒在分離點(diǎn)沒有改變方向，大量的氣流通過排泄點(diǎn)到達(dá)固體出口。由于這個原因，這兩種裝置，在固體顆粒出口處都需要一個普通分離器，以便從固體顆粒中去除過量的氣體。遺憾的是，在普通分離器中被去除的產(chǎn)品氣都同固體顆粒保持密切接觸，而沒有被驟然冷卻，因此分離效果急劇降低。
這些裝置的另一個缺點(diǎn)，就是難于擴(kuò)大到工業(yè)規(guī)模。由于管徑增大，混合相氣流的行程也成比例地增加，其結(jié)果，大直徑裝置具有一個接近普通旋風(fēng)分離器的分離滯留時(shí)間。提高流速能減少滯留時(shí)間，但是當(dāng)流速超過60-75英尺/秒時(shí)，由顆粒沿著整個彎曲通道沖撞產(chǎn)生的管道磨損會逐漸惡化。由于管道曲率半徑降低而產(chǎn)生流程降低，也會減少滯留時(shí)間，但是，由于固體顆粒對管道的沖撞角度增加，從而使磨損加劇。
PaPPas U.S.專利NO 3074878設(shè)計(jì)了一種低滯留時(shí)間的分離器，該分離器利用一種轉(zhuǎn)向裝置，使在管狀管道中流動的氣固流沖撞在轉(zhuǎn)向擋板上，這種撞擊是由固體顆粒引起的。由于固體顆粒慣性較大，會從位于轉(zhuǎn)向擋板下部橫向安裝的氣體排出管道拋出。此外，固體顆粒不改變方向，而氣體則相對于入口氣流方向只改變了90°。其結(jié)果，在排出的氣流中本身就挾帶著很多固體顆粒。當(dāng)橫垮排泄管道放置擋板，以減少顆粒挾帶時(shí)，這些擋板以及轉(zhuǎn)向擋板，在惡劣的高溫高速操作條件下，很快遭受到磨損。因此，現(xiàn)有技術(shù)分離器的許多優(yōu)點(diǎn)是人們產(chǎn)生的錯覺，因?yàn)樗鼈兊男?，操作彈性，放大潛力都受到限制。Gartside等人U.S.專利NO4288235 4348364、4433984，也設(shè)計(jì)了一種快速分離來自管式反應(yīng)器的氣固混合氣流中固體顆粒的裝置。通過離心力拋射固體顆粒以產(chǎn)生分離，相對于固體床氣相產(chǎn)生180°的的方向改變。然而，固體顆粒在排出裝置之前，要求經(jīng)過兩次90°的方向改變。
Larson，U.S.專利NO，3835029描述了一種下流式催化裂解反應(yīng)器，烴類通過圓筒形分離器外壁上一系列的通道而進(jìn)入該分離器，觸媒顆粒向下通過分離段，然后進(jìn)入再生爐。在這種設(shè)備中，流化床通常遭遇到空間的制約，Larson分離器相對來說效率較低。這是因?yàn)橐坏夤袒旌舷鄽饬鬟M(jìn)入分離器，橫向流程沒有隨著有利于實(shí)現(xiàn)分離的通道高度變化而逐漸增加的緣故。
本發(fā)明的目的是提供一個從混合相氣固流中分離出固體顆粒的分離器。
本發(fā)明的另一個目的是使該分離器能夠?qū)崿F(xiàn)快速分離，并具有很小的磨損。
本發(fā)明的再一個目的是提供一個從混合相氣固流中分離出固體顆粒，尤其適用于FCC系統(tǒng)的分離器。
本發(fā)明的第四個目的是提供一個特別適用于密閉環(huán)境中FCC系統(tǒng)的分離系統(tǒng)。
本發(fā)明的第五個目的是提供一種快速從混合相氣固流中分離出固體顆粒的方法。
從說明書、附圖和權(quán)利要求
書中將會清楚地了解到本發(fā)明的所有目的。
本發(fā)明分離裝置和系統(tǒng)能從混合相氣固流中快速分離固體顆粒，并具有最小的磨損。分離器由兩個室構(gòu)成，一個為截頭圓錐形的內(nèi)室，用于分離混合相氣流中的大部分固體顆粒。另一個為外室，用于接收被分離的氣體和進(jìn)一步去除殘留的固體顆粒。這之后將氣相輸送到一個附設(shè)的固體顆粒去除裝置，或者送入下一個工藝設(shè)備中。在內(nèi)室壁上開有一些孔，作為兩室之間的氣流通道。
截頭圓錐形內(nèi)室在一端有一個混合相進(jìn)口，在另一端有一個固體顆粒出口。外室包括一個氣相出口，氣相出口通常垂直于混合相進(jìn)口，且位于截頭圓錐形內(nèi)室上方。第二個環(huán)形固體顆粒出口可以連通到外室下端，并和截頭圓錐形內(nèi)室的第一個固體顆粒出口同心。因此，這樣定向的進(jìn)口和出口，就有利于混合相氣固流從頂部進(jìn)入截頭圓錐形內(nèi)室。在此，混合相氣流速度降低，固體顆粒即從氣體中分離出來，并依靠重力繼續(xù)向內(nèi)室底部的固相出口流動。氣相橫向流過內(nèi)室壁上的通道，而進(jìn)入內(nèi)壁和外室壁之間的低壓環(huán)形空間。通過通道被挾帶的固體顆粒，特別是位于通道底部附近出口處的固體顆粒，繼續(xù)向下流動到第二個室的固體顆粒出口。在環(huán)形空間中，基本上不含固體顆粒的氣相流向外室上端的氣相出口。這樣因?yàn)樵诜蛛x器內(nèi)表面上只有少量的顆粒沖撞，從而減小了分離器的磨損。然而，為保護(hù)分離器的大部分表面，推薦使用一種合適的抗磨損的耐熔襯層。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，為了從氣流中分離出固體顆粒，使截頭圓錐形室頂部的內(nèi)徑大于流體進(jìn)口通道的內(nèi)徑，以實(shí)現(xiàn)到截頭圓錐形室進(jìn)口處的橫截面突然擴(kuò)大。
在另一個實(shí)施方案中，擋板可以固體到內(nèi)室的內(nèi)壁上，以進(jìn)一步增加固體顆粒通向外室的橫向流動的平均行程。
在本發(fā)明的用于FCC系統(tǒng)中的一個實(shí)施方案中，分離器安裝在豎管式反應(yīng)器的頂部。豎管直接通入到里面，一個蓋子封住分離器頂部，并當(dāng)作轉(zhuǎn)向器，使混合相氣固流流動方向改變180°，以便把混合相氣流引入分離器。把分離器設(shè)在豎管反應(yīng)器的頂部，代替原來的粗分離的旋風(fēng)分離器。由于拆除了連通普通旋風(fēng)分離器的彎頭和管道，從而保證了空間。
附圖1是附加到一個向上流動的固體流化系統(tǒng)上的本發(fā)明分離系統(tǒng)的截面剖視圖;
附圖2A是附加到一個向下流動的固體流化系統(tǒng)上的本發(fā)明分離系統(tǒng)的截面剖視圖;
附圖2B是本發(fā)明的另一個實(shí)施方案的截面剖視圖，具有一個固體顆粒相出口;
附圖2C是本發(fā)明的又一個實(shí)施方案的截面剖視圖，在截頭圓錐形室內(nèi)設(shè)置了擋板;
附圖3是沿著圖2A實(shí)施方案中3-3剖面線的剖面圖;
附圖4A是附加到一個向下流動的固體流化系統(tǒng)上的本發(fā)明又一個實(shí)施方案的截面剖視圖，具有一個偏心的截頭圓錐形室。
附圖4B是沿著圖4A實(shí)施方案中4a-4a剖面線的剖面圖;
附圖5是分離系統(tǒng)的又一個實(shí)施方案的截面剖視圖，偏心截頭圓錐形室的進(jìn)口端具有前置相分離裝置;
附圖6是實(shí)例1輸入的固體顆粒1收集的固體顆粒和損耗的固體顆粒粒度分布圖;
附圖7是用于本發(fā)明分離器的收集效率的百分?jǐn)?shù)對顆粒粒度的圖表。
圖1是流體流動的示意圖，它表示本發(fā)明在處理氣固混合物時(shí)，一種典型向上流動的固體流化系統(tǒng)中固體顆粒分離器2的安裝，混合相氣固流在置于固體分離器2的中心位置的上流豎管4中向上流動，該混合相的上升流體從豎管4排出，并沖撞到轉(zhuǎn)向蓋板8上，因此，混合相氣流流動方向改變了180°。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向蓋是為了在出現(xiàn)高溫和高速情況時(shí)，減小磨損。轉(zhuǎn)向蓋8可以為任意形狀，只要能實(shí)現(xiàn)改變方向就可以。如扁平的，橢圓形的，球形的或梯形的等等。豎管排口的流體向下流入環(huán)形進(jìn)口20，在20內(nèi)固體顆粒被加速到接近氣體速度，并繼續(xù)流向截頭圓錐形室10，在此，完成氣固相分離。由截頭圓錐形室排出的氣相通過圓錐壁上的通道34，進(jìn)入容器6中的稀釋相，在這里，被挾帶的固體顆粒通過沉降或通過旋風(fēng)分離器18，或者兩者兼用，可以得到進(jìn)一步分離?；旧喜缓腆w顆粒的產(chǎn)品氣經(jīng)管線12排出容器6。固體顆粒從截頭圓錐形室10經(jīng)由密封支管14排出，并收集。密封支管14延伸到容器6中的流化床11表面以下。密封支管14內(nèi)的固定床形成一個預(yù)防氣體通過固體顆粒出口16泄漏，并進(jìn)入容器6的強(qiáng)制密封。
在豎管反應(yīng)器的情況下，為了防止產(chǎn)品降解，確保最佳產(chǎn)額和所需產(chǎn)品的選擇性，固體分離器2可快速從豎管排出的氣流中分離出固體顆粒。另外，本發(fā)明采用低于普通旋風(fēng)分離器要求的壓力降，而實(shí)現(xiàn)了高的分離效率。本發(fā)明設(shè)計(jì)的分離系統(tǒng)能夠滿足如下描述的任何一項(xiàng)規(guī)定。
圖2A是本發(fā)明在固體顆粒向下流動的流化系統(tǒng)中的分離器2的截面剖視圖，并有一個特別適用于固體流化豎管的排氣管系統(tǒng)，該系統(tǒng)位于主體容器的外部。
在圖2A中，分離器2包括一個外室6和設(shè)置在室6內(nèi)的截頭圓錐形室10，把氣固混合相氣流導(dǎo)入截頭圓錐形室10的進(jìn)口20，第一密封支管14和用于從截頭圓錐形室10中分離固相的第一固體顆粒相出口16，第二密封支管17和用來從外室6中分離固相的第二固體顆粒出口19，至少有一個氣相出口12。
外室6頂部密封，并有圓筒形側(cè)壁22，一個由側(cè)壁22內(nèi)縮到第二密封支管17的向下并向內(nèi)呈錐形狀的底壁24。設(shè)置氣相出口12最好垂直于側(cè)壁22頂部附近外室6的出口，混合相進(jìn)口20，為了進(jìn)入截頭圓錐形室10，而穿過外室6的頂部?；旌舷噙M(jìn)口20和截頭圓錐形室10同軸線，并和室10頂部連通。
截頭圓錐形室10有一個圓錐形壁26，與外室的側(cè)壁22相隔開，從頂部到底部向外呈錐形狀。底壁28從圓錐形壁26到第一密封支管14呈向下并向內(nèi)的錐形狀，作為用于輸送從截頭圓錐形室10中分離出的固體顆粒到第一密封支管14的漏斗，由此即可到第一固體顆粒出口16。如圖所示，第一密封支管14和第二密封支管17同軸線，并設(shè)置在第二密封支管的中心線上。
從圖2A的實(shí)施方案中可以看到在外室6的側(cè)壁22，混合相進(jìn)口20和截頭圓錐形室10的錐形壁26之間形成環(huán)形通道30。環(huán)形通道30從外室6頂部到截頭圓錐形室10的進(jìn)口，環(huán)繞混合相進(jìn)口20的區(qū)域內(nèi)寬度是一致的。如圖所示，環(huán)形通道30從該處開始至截頭圓錐形室10底部的寬度逐漸縮小，向下呈錐形狀，如圓錐壁26的形狀形一樣。
外室6底壁24和截頭圓錐形室10底壁28之間形成底部環(huán)形通道32，底部環(huán)形通道32向下并向內(nèi)呈錐形狀，作為將顆粒從環(huán)形通道30輸送到第二密封支管17的導(dǎo)管，最好，截頭圓錐形室10的底壁28向外延伸與外室6底壁24連接，因而可省去第二密封支管17(如圖2B)。
截頭圓錐形室10的圓錐形壁26開有一些通道34，允許從氣固混合相氣流中分離出的氣體從截頭圓錐形室10通入到外室6中的環(huán)形通道30中。
如圖2C所示，最好環(huán)形擋板36固定在圓錐壁26的內(nèi)壁上，對于從截頭圓錐形室10經(jīng)通道34到達(dá)環(huán)形通道30的氣流，提供了一個較長的橫向流動的行程。
圖3表示沿圖2A中3-3剖面線剖切的截頭圓錐形室10的剖面圖。用抗磨損材料27作圓錐壁26和側(cè)壁22的襯層。另外，為了擴(kuò)大應(yīng)用，還可用抗熱材料襯在側(cè)壁22上。在圓錐壁26上提供空間間隔均勻的通道34。第一固體顆粒出口16設(shè)置在截頭圓錐形室10內(nèi)的中心處。
在使用圖2A所示的固體顆粒分離器2時(shí)，氣固混合相氣流通過進(jìn)口20輸入，在進(jìn)口處最好提供充足的時(shí)間，以加速固體顆粒向下的速度，使其接近于氣體速度?，F(xiàn)已證明，必須將固體顆粒加速到50-99%的氣體速度，總的說越高越好，最好，平均至少為80%。
在氣流剛進(jìn)入截頭圓錐形室10時(shí)，由于截頭圓錐形的截面面積驟然擴(kuò)大，接著又逐漸繼續(xù)擴(kuò)大，進(jìn)入的氣體首先瞬間減速，接著繼續(xù)減速。
具有一定質(zhì)量、動量和重力加速度的固體顆粒不象氣相那樣迅速地減速，而繼續(xù)向下流向第一固體顆粒相出口16。氣相流體經(jīng)氣體出口34橫向流到環(huán)形通道30的低壓區(qū)。在截頭圓錐形室10中的氣相，當(dāng)接近于通道34的下端時(shí)氣相速度繼續(xù)降低，在通道34底部，向下的氣相速度基本為零。當(dāng)它們進(jìn)入截頭圓錐形室10時(shí)，氣體的垂直浮力使固體顆粒的垂直速度下降。因?yàn)闄M向移動氣體的水平浮力，固體顆粒在橫向得到加速，它們之中只有百分比很小的一部分通過通道34，并進(jìn)入環(huán)形通道30。然而，因?yàn)橥ǖ?4底部附近的氣體速度非常低，進(jìn)入到環(huán)形通道30附近的固體顆粒不再隨氣相向上運(yùn)動，而是下沉到環(huán)形通道32的底部，并通過第二固體顆粒出口19排出。基本上不含固體顆粒的氣相通過氣相出口從外室6排出。對混合相進(jìn)口20，通道34和氣相出口的取向要保證氣相在排出外室6之前，方向改變180°。根據(jù)工藝方法的特性和要求達(dá)到的分離程度，采用一個或多個附加分離器，即普通的旋風(fēng)分離器，進(jìn)一步分離氣相中殘存的固體顆粒。如果需要，這種旋風(fēng)分離器可以直接連接在一個或多個出口12上。
圖4A所示的分離器是附加在一個固體顆粒向下流動的流化系統(tǒng)中的另一種分離器2的示意圖。在這個實(shí)施方案中，因?yàn)槲锢矸矫嬉蛩氐南拗?，截頭圓錐形室10相對于垂直軸線來說是偏心的，其結(jié)果，在圓錐壁26上的通道34被限制在180°的最大范圍之內(nèi)，從中心線到入口20的垂直軸線，最好為30-120°(圖4A)。
截頭圓錐形室偏心帶來的優(yōu)點(diǎn)是通道34底部的寬度比其頂部的寬度大。另外，為了使橫截面突然擴(kuò)大，使偏心的截頭圓錐形室的進(jìn)口要大于入口通道20的內(nèi)徑，從而改進(jìn)了相分離。
在一種應(yīng)用中使用了圖5的實(shí)施方案，為了限定空間，必須改變流動方向。在這個實(shí)施方案中，設(shè)置偏心的截頭圓錐形室與末端室40的側(cè)面出口成90°，使未端室40的終端42成一平面，當(dāng)混合相氣固流沖撞在這個表面上，方向改變90°，進(jìn)入進(jìn)口20，并導(dǎo)入偏心的截頭圓錐形室10內(nèi)。室40的末端42起到了相分離裝置的作用，使氣固混合相氣流基本上分離成固相和氣相。固體顆粒沖撞在室40的末端42上向下沉降，沿著進(jìn)口20的壁到達(dá)偏心的截頭圓錐形室10，氣相進(jìn)入室10并通過圓錐壁26上的通道34排出。
應(yīng)該看到偏心的截頭圓錐形室也可以與豎管一起應(yīng)用，圖形示于圖1，2A、2B和2C。
圖4B是沿著圖4A中4a-4a剖面線剖切的偏心截頭圓錐形室10的剖面圖，可以看到在圓錐壁26上的通道34最好限制在180°的最大范圍內(nèi)，從中心線Cl起，另外，通道34是等間距設(shè)置，而且頂部寬度比底部寬度小。
在圖2A和圖2B中，實(shí)踐告訴我們，在進(jìn)口20處的氣固混合相流動速度應(yīng)為50-100英尺/秒(fps)，最好為65-80英尺/秒(fps)。這要取決于固體顆粒的負(fù)荷和允許的壓力降。在進(jìn)入截頭圓錐形室10時(shí)，由于到室10的進(jìn)口處截面積擴(kuò)大，氣體速度瞬時(shí)下降?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，截頭圓錐形壁26的角度Q在2-15°之間，最好是4°，這樣適合于氣相和固相的分離。同時(shí)，在通常對空間和設(shè)備有限制時(shí)，仍能滿足機(jī)械方面的要求。
在圓錐形壁26中的通道34最好是縱向的，在截頭圓錐形室10的整個長度范圍內(nèi)，寬度一致。通道34最好對稱排列，通道34的表面積大約為圓錐形壁26總表面積的25-60%，最好是40-55%。
假設(shè)進(jìn)口20的內(nèi)徑Di，氣相出口12內(nèi)徑Dog應(yīng)大約等于或小于Di，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，外室6的高度H最好是8倍Di，以獲得改進(jìn)的分離效率。通道34的長度最好是4倍Di，外室6寬度最好是2倍Di。上述尺寸選定能夠使環(huán)形通道30頂部的氣相速度達(dá)到20-80英尺/秒(fps)。在分離器2內(nèi)任一高度處，在環(huán)形通道30任一高度處的向上速度最好等于或小于在截頭圓錐形室10內(nèi)同一高度處向下流動的速度值，以避免產(chǎn)生重新挾帶已被分離的固體顆粒的文丘里效應(yīng)。
在圖2C的實(shí)施方案中，配置了許多環(huán)形擋板36，并固定到圓錐形壁26的內(nèi)表面上，這些擋板36的寬度最好一致。對從通道34排出的氣體提供一個較長的橫向流動的平均行程，從而提高了固體顆粒的分離效率。
圖2A和2B實(shí)施方案的分離效率，定義為從出口12排出的氣相中分離出去的固體顆粒。對于本發(fā)明的分離器，當(dāng)進(jìn)氣速度(在進(jìn)口20)約為70英尺/秒(fps)時(shí)，分離效率大約為97%，并具有如表1所示典型的FCCU尺寸分布。RCS計(jì)算分離效率與進(jìn)口的固體顆粒負(fù)荷無關(guān)。固體顆粒負(fù)荷大約為0.8-1.8磅/秒。觸媒/ACF氣體在典型的FCCU反應(yīng)豎管頂部。
通過下述實(shí)例可以更清楚地說明和解釋圖2A和2B實(shí)施方案的分離器。在這個實(shí)例中，分離器的臨界尺寸如表1所定，這些尺寸(以吋計(jì))以如下術(shù)語定義Di進(jìn)口20的內(nèi)徑，Dog氣體出口12的內(nèi)徑，D′os第一固體顆粒出口16的內(nèi)徑，D″os第二固體顆粒出口19的內(nèi)徑，Ht分離器2總高度，Hfc截頭圓錐形室10的高度，Li從分離器頂部到截頭圓錐形室10進(jìn)口的進(jìn)口長度，Difc截頭圓錐形室10的進(jìn)口內(nèi)徑，
Dofc截頭圓錐形室10的出口內(nèi)徑，WS通道34的寬度，Ls通道34的長度，Q截頭圓錐形壁26與縱軸的夾角，實(shí)例在這個實(shí)例中，用最佳實(shí)施方案的分離器分離FCC豎管反應(yīng)器的排出物，該排出物含有高溫的廢觸媒和裂解烴。
如果進(jìn)口氣流為468ACFS裂解烴和蒸汽，固體顆粒負(fù)荷為1.6磅/秒，觸媒/ACF氣的固體顆粒密度為89磅/英尺3，平均粒度為69微米，溫度為980°F，通過進(jìn)口20進(jìn)入的氣流速度為68英尺/秒，同時(shí)在環(huán)形通道30頂部出口速度為24英尺/秒。輸進(jìn)的固體顆粒粒度分布如表1所示。
分離效率97.2%，應(yīng)使在截頭圓錐形室10氣相滯留時(shí)間大約等于0.38秒，方能達(dá)到上述的分離效率。分離效率定義為從進(jìn)口氣流中收集到固體顆粒重量的百分?jǐn)?shù)。
回收固體顆粒97.2%時(shí)的計(jì)算粒度分布如下累積重量百分?jǐn)?shù)1 10 20 50 70 80 90 100粒度(微米)34 47 53 68 80 89 103 143固體顆粒損耗2.8%時(shí)的計(jì)算粒度分布如下累積重量百分?jǐn)?shù)1 10 20 50 70 80 90 100粒度(微米)25 30 32 35 37 38 39 50繪制輸進(jìn)的固體顆粒，收集到的固體顆粒和損耗的固體顆粒粒度分布與累積重量百分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線，如圖6。
繪制粗分離器的收集效率的百分?jǐn)?shù)與粒度的關(guān)系曲線，如圖7。如上所述，97.2%是總的分離效率。
為了比較，對于具有相同進(jìn)口尺寸和形狀的，但具有垂直側(cè)面而不是向外呈錐形側(cè)面的圓筒形分離器，完成一組相似的計(jì)算。在垂直壁上設(shè)置與本發(fā)明相類似的通道，與粗分離器所獲得的收集效率97.2%相比，圓筒形分離器的估算效率僅僅為75.7%。
本發(fā)明的主要內(nèi)容并不只限于具體描述的實(shí)施方案，因此在沒有偏離本發(fā)明的原理和沒有損害主要優(yōu)點(diǎn)的情況下，在權(quán)利要求
范圍之內(nèi)可以進(jìn)行變更。
表1 粗分離器實(shí)例分離器尺寸 輸進(jìn)顆粒粒度分布(FCCU)粒度(微米)重量百分?jǐn)?shù)(累積的)Di 35.5″ 20 0Dog 35.5″ 31 1D′oS 23.0″ 39 5D″os 33.5″ 44 10Ht 319.5″ 50 20Hfc 144.0″ 62 40Li 108.0″ 69 50Difc 41.0″ 80 70Dofc 63.0″ 89 80Ws 14.0″ 103 90Ls 144.5″ 143 100Q 4.4°
權(quán)利要求
1.一種能夠從氣固混合相氣流中快速并有效地去除固體顆粒的氣固分離器，該分離器包括混合相進(jìn)口固體顆粒出口截頭圓錐形室，該室有一個向下并向外呈錐形的圓錐形壁，與圓錐形壁相連接的底壁，向下并向內(nèi)呈錐形狀，其中該室上端與混合相進(jìn)口連通，底壁與固體顆粒相出口連通，在截頭圓錐形室內(nèi)，為通過錐形壁輸送由氣固混合氣流中分離出基本無固體顆粒的氣體的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的氣固分離器，進(jìn)一步包括一個與截頭圓錐形室隔開的頂部密封的外室，該外室具有圓筒形壁，氣相出口靠近外室頂部，第二固體顆粒相出口設(shè)在外室底部，于是，從截頭圓錐形室來的氣體通過圓錐形壁進(jìn)入外室進(jìn)一步分離固體顆粒，并通過氣相出口從外室排出，被分離的固體通過第二固體顆粒出口從外室排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的氣固分離器，進(jìn)一步包括一個和截頭圓錐形室隔開的頂部密封的外室，該外室具有圓筒形壁，連接于截頭圓錐形室底部，氣相出口靠近外室頂部，于是，來自截頭圓錐形室的氣體通過圓錐形壁進(jìn)入該外室，并由氣相出口從外室排出，在截頭圓錐形室中被分離的固體顆粒通過固體顆粒出口排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的氣固分離器，其特征是通過錐形壁輸送來自截頭圓錐形室氣體的裝置，在圓錐形壁上至少包括一個通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的氣固分離器，其特征是有四個縱向延伸的等間距分布的矩形通道，其面積是截頭圓錐形室的錐形壁總表面積的25-60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的氣固分離器，其特征是混合相進(jìn)口直徑Di小于截頭圓錐形室上端的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1的氣固分離器，其特征是截頭圓錐形室的圓錐形壁與截頭圓錐形室的垂直軸線成2-15°的角。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的氣固分離器，其特征是優(yōu)選的角度為4°。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1的氣固分離器，其特征是截頭圓錐形室偏心于混合相進(jìn)口軸線。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的氣固分離器，其特征是混合相進(jìn)口在頂部成直角連通，以實(shí)現(xiàn)混合相氣流中的固體顆粒和氣體在混合相入口之前方向改變90°。
11.根據(jù)權(quán)利要求
9的氣固分離器，其特征是通過圓錐形壁輸送來自截頭圓錐形室的氣體的裝置，在圓錐形壁上至少有一個通道。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的氣固分離器，其特征是在180°的錐形壁弧線內(nèi)提供四個縱向延伸的通道，該通道的底部寬度大于頂部寬度。
13.一個FCC系統(tǒng)包括用于輸送熱再生的觸媒固體顆粒到豎管反應(yīng)器內(nèi)的管狀豎管反應(yīng)器裝置，輸送烴原料到豎管反應(yīng)器的裝置，其改進(jìn)之處包括一個由豎管反應(yīng)器排出的氣固混合相氣流中快速去除固體顆粒的氣固分離器，該分離器固定在豎管反應(yīng)器頂部，并包括一個為使混合相氣流進(jìn)入氣固分離器，而將氣流方向改變180°的蓋，該分離器還包括一個與具有錐形壁的圓錐形室連通的混合相進(jìn)口，在截頭圓錐形室底部有一個固體顆粒出口，在圓錐形室內(nèi)，為通過圓錐形壁輸送從氣固混合相氣流中分離出來的基本不含固體顆粒的氣體的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13的系統(tǒng)，其特征是通過圓錐形壁輸送來自截頭圓錐形室的氣體的裝置，在圓錐形壁上至少包括一個通道。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14的系統(tǒng)，其特征是具有四個縱向延伸等間距的矩形通道，其面積等于截頭圓錐形室的圓錐形壁總表面積的25-60%。
16.根據(jù)權(quán)利要求
13的系統(tǒng)，其特征是截頭圓錐形室的圓錐形壁與截頭圓錐形室的軸線成2-15°的角。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16的系統(tǒng)，其特征是該角最好為4°。
專利摘要
一種氣固分離器和為去除氣固混合氣流中的固體顆粒含有該分離器的FCC系統(tǒng)，包括一個混合相進(jìn)口，固體顆粒出口，一個截頭圓錐形室。圓錐形室上端和混合相進(jìn)口連通，底壁和固體顆粒相出口連通。在圓錐形室內(nèi)設(shè)有用來輸送從混合氣流中分離出的基本不含固體顆粒的氣體的裝置。
文檔編號B01D45/00GK87103557SQ87103557
公開日1987年11月11日 申請日期1987年4月10日
發(fā)明者羅伯特·W·法伊弗, 利斯貝思·T·法伊弗 申請人:史東及韋伯斯特工程公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan