專(zhuān)利名稱(chēng)：從氣體中分離固體物的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求1的從氣體中分離固體物的方法。
按照這種方法，夾帶固體物的氣流被送入一個(gè)分離器設(shè)備，該設(shè)備中包含一個(gè)由至少2個(gè)多入口旋風(fēng)器構(gòu)成的分離單元，在其中，固體物在離心力的作用下從氣相中分離出來(lái)。
本發(fā)明也涉及權(quán)利要求13的旋風(fēng)器設(shè)備，該設(shè)備包含一種至少由2個(gè)多入口旋風(fēng)器構(gòu)成的組件。
本發(fā)明的方法和設(shè)備特別適合于和處理烴類(lèi)的過(guò)程一起使用。這些過(guò)程包括，例如，催化和熱裂化、脫氫、費(fèi)-托合成、馬來(lái)酸酐的制造和甲烷的氧化二聚。但是，除這些以外，本發(fā)明通常還可用于分離氣流中的固體物。因此，另一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域是用于產(chǎn)生熱能和電能，其中，已公開(kāi)的技術(shù)特別適合與固體燃料的外燃鍋爐一起使用。
烴轉(zhuǎn)化過(guò)程通常都是采用固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器(流化催化反應(yīng)器)運(yùn)行的。在本說(shuō)明書(shū)的上下文中，“流化催化過(guò)程設(shè)備”是指用于具有微粒粉狀懸浮催化劑的過(guò)程的設(shè)備，例如，在緩慢地向上提升的氣流中，其中，催化劑能促進(jìn)所需的反應(yīng)。
現(xiàn)有技術(shù)中最廣泛應(yīng)用的一種流化床催化反應(yīng)器系統(tǒng)是FCC設(shè)備，即，流化床催化裂化設(shè)備，作為主要的部件，通常包含一個(gè)在快速流化流動(dòng)相中操作的管式提升管、一個(gè)在稀釋?xiě)腋∠嘀胁僮鞯拇篌w積反應(yīng)器和一個(gè)在流化床相中操作的再生器。
在FCC單元中，提升管和大體積反應(yīng)器會(huì)釋放出帶有懸浮固體物的氣流，其中的微粒物質(zhì)和氣體產(chǎn)物在其功能基于離心力的旋風(fēng)分離器中相互分離。通常，氣流是通過(guò)一排多個(gè)旋風(fēng)分離器，以提高整體的分離效率，因?yàn)槠胀ńY(jié)構(gòu)的單個(gè)旋風(fēng)分離器在分離小于15μm的粒子時(shí)其分離性能很差。
旋風(fēng)分離器既有盤(pán)管也有旋管結(jié)構(gòu)，在其中，微粒物質(zhì)懸浮物被當(dāng)作切線(xiàn)氣流引入旋風(fēng)分離器的圓柱段，因此催化劑粒子被趕到內(nèi)壁上，這樣，當(dāng)氣流一般在旋風(fēng)分離器的圓柱段回蕩7-9轉(zhuǎn)后，催化劑粒子就會(huì)因離心力的作用從氣體中分離出來(lái)，然后在錐形段又將該過(guò)程繼續(xù)下去。軸流旋風(fēng)分離器也是大家知道的，在其中，流經(jīng)管道的氣流由葉片強(qiáng)制進(jìn)入循環(huán)運(yùn)動(dòng)，因此，固體物因離心力被趕到管壁上，這樣，固體物就從氣流中分離出來(lái)。
在GB 1,592,051和GB 1,526,509專(zhuān)利公告中描述了軸流旋風(fēng)分離器。如引用的公報(bào)中所公開(kāi)的，軸流旋風(fēng)分離器包含一個(gè)管式旋風(fēng)分離室，在其第一端上有一個(gè)要被處理的氣流入口孔，另一端有一個(gè)經(jīng)處理的氣體出口孔。提出這種旋風(fēng)分離器是和需要清潔進(jìn)氣的內(nèi)燃、柴油和噴射推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)、透平機(jī)以及類(lèi)似的設(shè)備聯(lián)用的。
關(guān)于清潔空氣環(huán)境的比較嚴(yán)格的法規(guī)和通過(guò)降低透平機(jī)FCC再生氣的壓力來(lái)提高能量的利用效率，都對(duì)FCC設(shè)備中的粉塵濃度提出了更加嚴(yán)格的要求。雖然通過(guò)將旋風(fēng)分離器的直徑做得小一些可提高分離效率，但這又分別需要使用更多的旋風(fēng)分離器。
在能量生產(chǎn)中靜電除塵器常會(huì)發(fā)生問(wèn)題，因?yàn)槿細(xì)庵谐３：写罅康奈慈紵煞?，這會(huì)污染靜電除塵器并會(huì)極大地增加操作負(fù)荷。借助于旋風(fēng)分離比較高的效率，就可以將這些成分循環(huán)回到燃燒過(guò)程，這樣，就可以提高鍋爐的效率。在某些情況下，甚至完全可以不使用任何靜電除塵器而運(yùn)行一個(gè)系統(tǒng)。
在其他問(wèn)題中，除分離效率不高外，傳統(tǒng)的FCC設(shè)備還受到催化劑和循環(huán)固體物的腐蝕以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等問(wèn)題的困擾。在大多數(shù)情況下，用于脫除氣相中固體物和催化劑的旋風(fēng)分離器中所發(fā)生的問(wèn)題是整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)主要問(wèn)題。為了防止這種腐蝕，傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)必須在內(nèi)部用陶瓷襯里加以保護(hù)。有關(guān)腐蝕的問(wèn)題在小直徑的旋風(fēng)分離器中就會(huì)變得更加嚴(yán)重。
本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)并提供一種新的從氣相中分離固體物的技術(shù)。
本發(fā)明的目的可通過(guò)這樣一種方法來(lái)達(dá)到，即將旋風(fēng)分離器做成一個(gè)包含許多并聯(lián)的多入口旋風(fēng)分離器單元。
意想不到的是，人們發(fā)現(xiàn)，旋風(fēng)分離器單元的分離效率可以因此而提高，但又不會(huì)明顯地加快設(shè)備的腐蝕速率。
因此，本發(fā)明的旋風(fēng)分離器設(shè)備包含至少2個(gè)并聯(lián)的多入口旋風(fēng)分離器。每個(gè)旋風(fēng)分離器都有一個(gè)氣相物流入口導(dǎo)管，該物流中夾帶著要處理的固體物，和一個(gè)與入口導(dǎo)管相連的分離室，該分離室有一條基本垂直焦炭的中心軸線(xiàn)，并至少有2個(gè)導(dǎo)向葉片，用于強(qiáng)制氣相物流進(jìn)入分離室基本上為切線(xiàn)的氣流中，以完成氣相中固體物的分離。在旋風(fēng)分離室的下部連接了一個(gè)供被分離固體物用的浸入管和一個(gè)直線(xiàn)平行于分離室中心軸線(xiàn)的中心導(dǎo)管，用于排放已分離出固體物的氣相。旋風(fēng)分離器用這樣的方法進(jìn)行并聯(lián)操作，即將多入口旋風(fēng)分離器的入口導(dǎo)管互相連接在一起并分別將旋風(fēng)分離器的浸入管連接到公用的排放導(dǎo)管上。
雖然本發(fā)明旋風(fēng)分離器可以用于，例如，F(xiàn)CC裝置的第一分離段，但其最有利的應(yīng)用是用做FCC裝置的第二或第三分離段，用于分離前面分離段燃?xì)馕⒘Ｎ镔|(zhì)中最微小的粒子。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明方法的特征在于權(quán)利要求1的特征部分所表述的內(nèi)容。
此外，本發(fā)明旋風(fēng)分離器設(shè)備的特征在于權(quán)利要求13的特征部分所表述的內(nèi)容。
本發(fā)明提供了巨大的利益。例如，本發(fā)明多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備中引發(fā)腐蝕的剪切應(yīng)力比，例如，以軸流旋風(fēng)分離器為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)多重旋風(fēng)分離器設(shè)備小。但是，由多入口旋風(fēng)分離器構(gòu)成的多重旋風(fēng)分離器設(shè)備的分離效率要高于由軸流旋風(fēng)分離器構(gòu)成的多重旋風(fēng)分離器設(shè)備，而且其制造成本基本相等。在軸流旋風(fēng)分離器中，夾帶固體物的氣流流速在流動(dòng)通道中不能加速，而加速對(duì)于達(dá)到較高分離效率是有利的。與此相反，多入口旋風(fēng)分離器通常都配有直的導(dǎo)向葉片，用于將主物流分成分支物流，每個(gè)分支物流都能加速達(dá)到較高的速率。直導(dǎo)向葉片的磨損比曲面葉片小，因?yàn)橹睂?dǎo)向葉片不需要使氣流的方向轉(zhuǎn)向，而只是提高其流速。由于固體物的含量較小，因而設(shè)備壁的腐蝕磨損率就會(huì)降至極小。同時(shí)，固體粒子的摩擦作用減小，這就意味著分離過(guò)程中產(chǎn)生的“粉塵”量較小。
多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備可以特別有效地用作第二或第三分離單元，因?yàn)闅饬魇峭ㄟ^(guò)上述葉片導(dǎo)入靠近分離室的內(nèi)壁。因此，本發(fā)明設(shè)備可以對(duì)極小的粒子，特別是上述那些粉塵進(jìn)行分離，以比現(xiàn)有技術(shù)高得多的效率從燃?xì)庵蟹蛛x出小于15μm的粒子，因此，F(xiàn)CC設(shè)備就可以以極有效的成本來(lái)滿(mǎn)足FCC設(shè)備操作中粉塵濃度較小的嚴(yán)格要求。具有競(jìng)爭(zhēng)性的技術(shù)以通常在能源生產(chǎn)中所應(yīng)用的靜電除塵器為代表，但就其投資成本、對(duì)基礎(chǔ)的要求和操作成本而言，這都是一種成本高昂的選擇。
與能源生產(chǎn)中所用的固體燃料外燃鍋爐聯(lián)用，多入口多重旋風(fēng)分離器特別適用在靜電除塵器的前面，以比現(xiàn)有技術(shù)更有效的方式除去燃?xì)庵形慈紵慕M分，以便在某些情況下用來(lái)代替靜電除塵器。
當(dāng)本發(fā)明的多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備用作第二或第三分離器用來(lái)分離傳統(tǒng)的FCC催化劑時(shí)，可使廢氣中的粉塵濃度低至50mg/Nm3。
下面將結(jié)合附圖的詳細(xì)敘述對(duì)本發(fā)明進(jìn)行審查。


圖1示出的是傳統(tǒng)旋風(fēng)分離器示意圖；圖2示出的是本發(fā)明有兩個(gè)旋風(fēng)分離器(第一和第二旋風(fēng)分離器)與FCC反應(yīng)器再生器串聯(lián)連接的旋風(fēng)分離器的排列情況；和圖3示出的是本發(fā)明適用于FCC單元第三段再生器旋風(fēng)分離器的多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備結(jié)構(gòu)側(cè)示圖。
多入口旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)在該技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的，其在例如，美國(guó)專(zhuān)利No.3,969,096中已有描述。通常，多入口旋風(fēng)分離器指的是其分離室包含至少兩個(gè)入口孔的旋風(fēng)分離器，其中分離氣體中的固體物至少部分是由將氣流切向沿分離室壁導(dǎo)入的離心力完成的。由多個(gè)多入口旋風(fēng)分離器構(gòu)成的級(jí)聯(lián)連接也是眾所周知的。至于本技術(shù)領(lǐng)域這方面的情況，請(qǐng)參見(jiàn)PCT專(zhuān)利申請(qǐng)公告WO 99/25469，其中公開(kāi)了申請(qǐng)人提出的排列情況。其中闡明了如何通過(guò)許多多入口旋風(fēng)分離器的串聯(lián)連接，來(lái)大大提高整體的分離效率。所公開(kāi)的排列的另一種好處是，通過(guò)由多入口旋風(fēng)分離器構(gòu)成級(jí)聯(lián)分離單元，可以極大地節(jié)約工廠的規(guī)模，因?yàn)檫@樣的旋風(fēng)分離器可以同軸的方式相互重疊在一起。但是，應(yīng)該指出的是，引用的專(zhuān)利申請(qǐng)公告WO 99/25469中既沒(méi)有包括有關(guān)多入口旋風(fēng)分離器可能的并聯(lián)連接的想法，也沒(méi)有任何有關(guān)通過(guò)上述方法來(lái)提高復(fù)合旋風(fēng)分離器設(shè)備的分離效率而又不會(huì)引起較嚴(yán)重腐蝕/摩擦的可能性的討論。
從US專(zhuān)利申請(qǐng)4,863,500、SE專(zhuān)利申請(qǐng)346,706以及DE專(zhuān)利申請(qǐng)849,507、914,701和1,146,338中，都可了解到包含并聯(lián)軸向旋風(fēng)分離器的多重旋風(fēng)分離器。但是，其中沒(méi)有一個(gè)公開(kāi)的解決方案中的多重旋風(fēng)分離器的并聯(lián)旋風(fēng)分離器是多入口旋風(fēng)分離器，沒(méi)有一個(gè)方案中的分離過(guò)程是象本發(fā)明那樣將分離室中的氣流沿分離室壁導(dǎo)向基本上為切線(xiàn)的氣流。例如，DE專(zhuān)利申請(qǐng)914,701中公開(kāi)了一種旋風(fēng)分離器設(shè)備，其中旋風(fēng)分離器的分離室有內(nèi)部的導(dǎo)向葉片。這些葉片會(huì)在分離室中引起湍流和擾流并會(huì)阻止切向物流流向室壁。
本發(fā)明中所使用的分離單元，或多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備有2個(gè)，最有利的是至少3個(gè)，有利的是3-300個(gè)，特別有利的是3-25個(gè)并聯(lián)連接的多入口旋風(fēng)分離器。在本發(fā)明說(shuō)明書(shū)的范圍內(nèi)，并聯(lián)連接這個(gè)詞是用來(lái)指這樣一種構(gòu)型，即其中的每一個(gè)旋風(fēng)分離器都連接到一個(gè)公用的入口管和公用的排氣管上。在該設(shè)備中，最重要的是分離室，該室有一條至少基本上垂直焦炭的中心軸線(xiàn)和一個(gè)至少基本上呈圓形截面的內(nèi)壁，這就意味著該分離室旋轉(zhuǎn)時(shí)在其中心軸線(xiàn)周?chē)菍?duì)稱(chēng)的。在多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備中，所有的旋風(fēng)分離室都有其平行排列或至少是基本平行排列的中心軸線(xiàn)。
在分離室上接了一個(gè)被處理氣體的入口噴嘴。該入口噴嘴一般是垂直地安裝在分離室的中心軸上并配有與軸向成直線(xiàn)的直導(dǎo)向葉片(即，該導(dǎo)向葉片與設(shè)備的中心軸線(xiàn)成平行排列)。借助于該導(dǎo)向葉片系統(tǒng)，正被處理的氣體可切線(xiàn)地沿分離室內(nèi)壁引向物流，通過(guò)離心力的作用將固體物從氣相中分離出來(lái)。如上所述，在多入口旋風(fēng)分離器中有直的導(dǎo)向葉片用于將氣相物流分割成分支物流，每個(gè)分支物流都能讓一股加速的氣體流速作單獨(dú)的調(diào)整。在導(dǎo)向葉片之間形成一個(gè)通道就完成了將氣相物流分割成分支物流的過(guò)程，這會(huì)使氣流加速并將其當(dāng)作一股細(xì)流引向分離室壁，這又再次使固體物的分離效率更高。通道是細(xì)小的，具體地說(shuō)，其寬度最大不超過(guò)分離室直徑的10％。一般的寬度為該直徑的1-8％。通道的長(zhǎng)度為約通道寬度的約0.5-20倍。導(dǎo)向葉片的數(shù)量至少為2，有利的是3-60，最有利的是8-32。旋風(fēng)分離器導(dǎo)向葉片圍繞著旋風(fēng)分離室的內(nèi)周長(zhǎng)、部分或全部伸入提升管通道、以環(huán)形方式相間隔，以便形成一個(gè)包含許多平行入口通道，用于氣體進(jìn)入的葉窗。當(dāng)導(dǎo)向葉片完全處在旋風(fēng)分離室的外面，當(dāng)旋風(fēng)分離器進(jìn)入旋風(fēng)分離室引起旋風(fēng)分離室中產(chǎn)生湍流和擾流時(shí)，分離效果是最好的。在分離室上另接一根中心導(dǎo)管，用于排放燃?xì)夂鸵桓牍?，用于脫除從氣相中分離出來(lái)的固體物。
由兩個(gè)同心的圓柱形或部分錐形外殼表面限定一個(gè)空間，并再沿縱軸方向用擋板分割成部分平行的流動(dòng)通道，就可形成多入口多重旋風(fēng)分離器的公用入口通道。在兩個(gè)同軸的圓柱形外殼表面之間安裝一些縱向成直線(xiàn)的徑向擋板，就可形成部分平行的流動(dòng)通道。由許多呈環(huán)形安裝在旋風(fēng)分離設(shè)備中的平行橫切進(jìn)料管構(gòu)成的入口通道，也可得到幾乎相等的結(jié)果。還有另一種可能的排列是，將氣相物流不對(duì)稱(chēng)地送入設(shè)備，例如，通過(guò)與多重旋風(fēng)分離設(shè)備的加壓壁連接的入口導(dǎo)管送入。
與軸流旋風(fēng)分離氣相比，本發(fā)明旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)是不同的，其不同點(diǎn)之一是通過(guò)與旋風(fēng)分離室上部相連的單根排放導(dǎo)管將旋風(fēng)分離器中經(jīng)清潔的氣體排出。
在本發(fā)明方法中，多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備可用作多段分離過(guò)程的一部分。因此，按照本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施方案，這種分離過(guò)程裝置包含一個(gè)第一分離器，它可以是一個(gè)傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器或，比較好的是一個(gè)多入口旋風(fēng)分離器，和一個(gè)第二分離器，其中采用了上述多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，分離過(guò)程裝置包含傳統(tǒng)的第一和第二分離器，因此這種多入口多重旋風(fēng)分離器適合用作第三分離器?；蛘撸辽俚谝缓偷诙蛛x器中的一個(gè)是多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備。也可采用串聯(lián)或并聯(lián)的旋風(fēng)分離器來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的旋風(fēng)分離器。同樣，也可按照本發(fā)明用許多串聯(lián)的多入口旋風(fēng)分離器來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)多入口旋風(fēng)分離器。其中涉及到上面引用的專(zhuān)利申請(qǐng)公報(bào)WO 99/25469中所公開(kāi)的排列方式。很顯然，本發(fā)明的多入口多重旋風(fēng)分離器可用在大量連續(xù)的分離段中，例如，可在第二和第三兩種旋風(fēng)分離器中使用。
上述設(shè)備結(jié)構(gòu)和過(guò)程可用于分離流化床催化裂化(FCC)過(guò)程產(chǎn)物氣體中的催化劑。特別有利的是，多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備可用于分離FCC單元催化劑再生器中來(lái)自焦炭氧化燃?xì)獾脑偕呋瘎?br> 其中，適用的其它流化床催化過(guò)程是催化重整、鄰苯二酸酐、馬來(lái)酸酐或甲烷的氧化二聚、費(fèi)-托合成、甲烷、乙烷和其它烴類(lèi)的氯化和溴化，和甲醇轉(zhuǎn)化成烯烴或汽油。
本發(fā)明多入口多重旋風(fēng)分離器或是直接與流化床催化反應(yīng)器的提升管連接，以這種方式完成本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，或是使旋風(fēng)分離器的入口噴嘴與流化床催化反應(yīng)器的氣相空間相連通，就象傳統(tǒng)的排列情況一樣。
圖1和圖2首先示出傳統(tǒng)旋風(fēng)分離器連接，然后示出本發(fā)明旋風(fēng)分離器的排列，從圖中可以看出，傳統(tǒng)構(gòu)形有2個(gè)旋風(fēng)分離器(第一旋風(fēng)分離器和第二旋風(fēng)分離器)串聯(lián)連接用于FCC單元的再生器。事實(shí)上串聯(lián)旋風(fēng)分離器的數(shù)目是可以改變的，使用的旋風(fēng)分離器可以少于2個(gè)，也可以多于2個(gè)。傳統(tǒng)旋風(fēng)分離器的最大直徑為1m，可以并聯(lián)使用一個(gè)以上旋風(fēng)分離器，這取決于被處理的氣體數(shù)量。
在傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)中，通過(guò)擴(kuò)散器1的空氣使再生器2中的催化劑流化成沸騰床狀態(tài)和引入氧氣以便進(jìn)行焦炭的燃燒反應(yīng)。接著，夾帶催化劑粒子的氣態(tài)物流進(jìn)入裝在再生器2內(nèi)部的第一旋風(fēng)分離器3。將氣相中的顆粒物質(zhì)分離到旋風(fēng)分離室的壁上，然后再?gòu)谋谏下淙氲谝恍L(fēng)分離器的浸入管。催化劑從浸入管返回流化床。流經(jīng)第一旋風(fēng)分離器的氣流經(jīng)提升管從旋風(fēng)分離器中流出，進(jìn)入第二旋風(fēng)分離器4。在此，氣體脫除了粉塵并被趕到旋風(fēng)分離室的內(nèi)壁上，然后從這上面落入第二旋風(fēng)分離器的浸入管。氣流從第二旋風(fēng)分離器進(jìn)入收集室，并經(jīng)排氣導(dǎo)管5排出。
現(xiàn)在請(qǐng)參見(jiàn)圖2，這里示出的再生器6包括第一旋風(fēng)分離器8和第二旋風(fēng)分離器13，兩者有一個(gè)公用的分配器7，用于將空氣接納入再生器6和有一根排氣導(dǎo)管18，用于將第二旋風(fēng)分離器中出來(lái)的氣流送走，這樣便完全離開(kāi)再生器。第一旋風(fēng)分離器包括空間9，再生器上部中間，由中心導(dǎo)管14和導(dǎo)向葉片窗板10，和分離室11下部的浸入管12界定。
構(gòu)成多入口多重旋風(fēng)分離器的第二旋風(fēng)分離器13裝在第一旋風(fēng)分離器的里面和包括中心導(dǎo)管14，在其上部集中進(jìn)入排氣導(dǎo)管18。離開(kāi)第一旋風(fēng)分離器的氣流經(jīng)中心導(dǎo)管14和第一旋風(fēng)分離器周?chē)牍?2內(nèi)壁之間形成的通道和繼續(xù)沿中心導(dǎo)管14內(nèi)壁和第二旋風(fēng)分離器浸入管21外壁之間形成的通道從第一旋風(fēng)分離送往第二旋風(fēng)分離器16A、16B、16C。這個(gè)通道15的末端配有導(dǎo)向葉片窗17A、17B、17C，氣流通過(guò)這些葉窗可進(jìn)入分離室19A、19B、19C。導(dǎo)向葉片窗17A-17C將氣體混合物引入第二旋風(fēng)分離器，沿分離室19A-19C的內(nèi)壁形成渦流運(yùn)動(dòng)。第二旋風(fēng)分離器的多重旋風(fēng)分離器組件也包括從分離室19A-19C向下延伸的浸入管20A-20C，該管進(jìn)入裝在第一旋風(fēng)分離器浸入管12內(nèi)的公用第二旋風(fēng)分離器浸入管21。在圖2所說(shuō)明的實(shí)施方案中，通道15有一個(gè)圓形橫截面。雖然這種圓形通道橫截面有利于用來(lái)輸送固體和氣流的混合物，但也可采用不同橫截面的通道。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)分配器7的空氣中含有處于沸騰床狀態(tài)的再生器中的催化劑，并引入焦炭燃燒反應(yīng)所需的氧氣。夾帶催化劑固體粒子的氣體升入再生器的上部，并通過(guò)導(dǎo)向葉片窗10進(jìn)入空間9。通過(guò)導(dǎo)向葉窗10使氣相物流進(jìn)入渦流運(yùn)動(dòng)，在此，粒子被離心力分離到分離室壁11上，并從這上面落入第一旋風(fēng)分離器浸入管12。催化劑從該浸入管返回到流化床。從第一旋風(fēng)分離器出來(lái)的比較干凈的氣流，通過(guò)中心導(dǎo)管14離開(kāi)旋風(fēng)分離室，從此再通過(guò)最好具有圓形橫截面的通道15，進(jìn)一步升入第二旋風(fēng)分離器導(dǎo)向葉窗17A-17C。然后氣流中的粉塵被分離到分離室19A-19C的壁上，再?gòu)拇颂幝淙氲诙L(fēng)分離室浸入管20A-20C。粉塵通過(guò)第二旋風(fēng)分離室浸入管20A-20C，落入公用第二旋風(fēng)分離器浸入管12，如上所述，該管是裝在第一旋風(fēng)分離器浸入管12的內(nèi)部。通過(guò)第二旋風(fēng)分離器的氣流離開(kāi)旋風(fēng)分離器經(jīng)排放導(dǎo)管18進(jìn)入反應(yīng)器設(shè)備。
在圖3的解決方案中，用渦流運(yùn)動(dòng)來(lái)使進(jìn)入多重旋風(fēng)分離器的物流保持平穩(wěn)。當(dāng)?shù)谝恍L(fēng)分離器是多入口旋風(fēng)分離器時(shí)，渦流被保存起來(lái)，并在旋風(fēng)分離器之間平穩(wěn)地流動(dòng)。
圖3示出一種適用作FCC單元第三段的再生器旋風(fēng)分離器。圖2實(shí)施方案特別適用作第三旋風(fēng)分離器。在此，多重旋風(fēng)分離器設(shè)備是安裝在FCC單元壓力容器的外面。
就其基本結(jié)構(gòu)而言，圖3的多入口多重旋風(fēng)分離器與圖2的第二旋風(fēng)分離器是相似的。并聯(lián)操作的多入口多重旋風(fēng)分離器31A、31B、31C、31D和31E是裝在公用旋風(fēng)分離器外殼32的內(nèi)部。分離設(shè)備的上部裝有氣流排方導(dǎo)管33，設(shè)備的下部有一根供被分離粒子用的排放導(dǎo)管34。最有利的是，裝置的中軸線(xiàn)呈垂直排列。在該裝置上部的中部裝有2塊隔板35和36，將裝置的內(nèi)部分隔成3個(gè)氣體空間。在上隔板35上裝有并聯(lián)操作的多入口多重旋風(fēng)分離器中心導(dǎo)管37A-37E，以使該導(dǎo)管進(jìn)入旋風(fēng)分離器的上部空間39。中心導(dǎo)管延伸通過(guò)上隔板35并使其出口端達(dá)到隔板上部水平面上面稍高一點(diǎn)。在類(lèi)似的形式中，下隔板36上裝有多入口多重旋風(fēng)分離器浸入管38A-38E，并進(jìn)入旋風(fēng)分離器的下部空間40。上述氣體排放導(dǎo)管33與旋風(fēng)分離器上部空間38直接相通，而固體排放導(dǎo)管34分別與旋風(fēng)分離器下部空間相通。
隔板將中部空間43隔斷，空間中裝有一根進(jìn)料管41，穿過(guò)旋風(fēng)分離器的外殼，將要清潔的氣體送入中部空間。該中部空間與多入口多重旋風(fēng)分離器的導(dǎo)向葉片窗42A-42E相通。
夾帶固體的氣態(tài)物流通過(guò)進(jìn)料管41流經(jīng)中部空間，固體物與氣態(tài)物流一起送往多入口多重旋風(fēng)分離器導(dǎo)向葉片窗42A-42E。導(dǎo)向葉片使氣態(tài)物流呈渦流運(yùn)動(dòng)，在此，粒子被離心力分離到導(dǎo)管31A-31E的壁上并從這上面落入多重旋風(fēng)分離器浸入管38A-38E。催化劑粒子從該浸入管落入裝置的下部空間40，并通過(guò)固體排放導(dǎo)管34可將催化劑粒子從其中除去。清潔的氣流流經(jīng)中心導(dǎo)管37A-37E出來(lái)并進(jìn)入上部空間39，然后經(jīng)氣體排放導(dǎo)管33離開(kāi)該空間。
如果提供的是一種標(biāo)準(zhǔn)模式的設(shè)備，并想大大地降低粉塵的排放量，圖3的多入口多重旋風(fēng)分離器適合當(dāng)作改進(jìn)型安裝在現(xiàn)有的FCC過(guò)程中。至于配有多入口的旋風(fēng)分離器，該設(shè)備也非常適用于傳統(tǒng)的級(jí)聯(lián)旋風(fēng)分離系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種從氣態(tài)物流中分離顆粒物質(zhì)的方法，該方法包括-將含有懸浮顆粒的氣態(tài)物流送入至少包含2個(gè)多入口多重旋風(fēng)分離器(16A-16C；31A-31C)的分離設(shè)備中，其中，該顆粒由離心力從氣體中分離出來(lái)，其特征在于-應(yīng)用了一種分離器設(shè)備，其中至少有2個(gè)(16A-16C；31A-31E)多入口旋風(fēng)分離器適合于并聯(lián)操作，以便形成一種多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于被處理的氣態(tài)物流是從第一分離器設(shè)備中排出的燃?xì)狻?br> 3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于上述第一分離器設(shè)備包含一個(gè)傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器或多入口旋風(fēng)分離器或同樣的級(jí)聯(lián)旋風(fēng)分離器構(gòu)型。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征在于被處理的氣態(tài)物流從第二分離器設(shè)備中送入上述多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于上述第一和第二分離器設(shè)備包含一個(gè)傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器或多入口旋風(fēng)分離器，一個(gè)同樣的級(jí)聯(lián)旋風(fēng)分離器構(gòu)型或多入口旋風(fēng)分離器與級(jí)聯(lián)旋風(fēng)分離器構(gòu)型的組合。
6.前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求的方法，其特征在于被處理的氣態(tài)物流是從流化床催化過(guò)程排放出來(lái)并含有懸浮催化劑的氣體產(chǎn)物。
7.權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求的方法，其特征在于被處理的氣態(tài)物流是在催化劑再生的燒焦過(guò)程中排放出來(lái)因而含有懸浮催化劑的燃?xì)狻?br> 8.權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求的方法，其特征在于所述流化床催化過(guò)程包含流化床催化裂化單元中完成的烴化合物的催化裂化。
9.權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求的方法，其特征在于被處理的過(guò)程排放氣態(tài)物流是在發(fā)熱或發(fā)電過(guò)程中固體燃料的流化床燃燒過(guò)程中出來(lái)的燃?xì)狻?br> 10.前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求的方法，其特征在于被處理的氣態(tài)物流中的粉塵濃度被降至50mg/Nm3以下。
11.前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求的方法，其特征在于顆粒物質(zhì)的分離由3-25個(gè)并聯(lián)旋風(fēng)分離器(16A-16C；31A-31E)完成。
12.權(quán)利要求11的方法，其特征在于其中使用了這種排列的3-25個(gè)并聯(lián)旋風(fēng)分離器(16A-16C；31A-31E)，即其中并聯(lián)旋風(fēng)分離器的浸入管(20A-20C；38A-38E)伸進(jìn)公用排放管(27；34)的內(nèi)部。
13.一種從過(guò)程設(shè)備的氣態(tài)物流中分離顆粒物質(zhì)的組件，該組件包括-至少2個(gè)多入口旋風(fēng)分離器(16A-16C；31A-31E)，其特征在于-具有至少2個(gè)并聯(lián)的多入口旋風(fēng)分離器。
14.權(quán)利要求13的組件，其特征在于該并聯(lián)旋風(fēng)分離器(16A-16C)具有一個(gè)由2個(gè)同心圓柱體或部分錐體外殼表面(12，14；14，21)之間形成的通道(15)，因此該旋風(fēng)分離器(16A-16C)適于在氣體入口通道(15)的內(nèi)部空間操作。
15.權(quán)利要求13或14的組件，其特征在于該氣體通道(15)具有一個(gè)平面垂直于旋風(fēng)分離室中心軸基本上呈圓形的橫截面。
16.權(quán)利要求13的組件，其特征在于多入口旋風(fēng)分離器(31A-31E)的中心導(dǎo)管(37A-37E)穿過(guò)公用的氣體入口通道(40)。
17.權(quán)利要求13-16中任一權(quán)利要求的組件，其特征在于每一個(gè)多入口旋風(fēng)分離器(16A-16C；31A-31E)都配有帶導(dǎo)向葉片(17A-17C；42A-42E)而且其中心軸線(xiàn)基本垂直呈一線(xiàn)的分離室。
18.權(quán)利要求13-17中任一權(quán)利要求的組件，其特征在于多入口旋風(fēng)分離器的導(dǎo)向葉片(17A-17C；42A-42E)圍繞著旋風(fēng)分離室的內(nèi)周長(zhǎng)擺放呈環(huán)形，部分或全部進(jìn)入提升管通道，以便形成一個(gè)包含許多平行入口通道，用于進(jìn)入氣體的葉窗。
19.權(quán)利要求13-18中任一權(quán)利要求的組件，其特征在于所述并聯(lián)多入口旋風(fēng)分離器(16A-16C；31A-31E)的數(shù)目為3-300。
20.權(quán)利要求13-19中任一權(quán)利要求的組件，其特征在于該組件是與流化床催化過(guò)程設(shè)備或用于流化床燃燒的過(guò)程設(shè)備相連接。
21.權(quán)利要求13-20中任一權(quán)利要求的組件，其特征在于該多入口旋風(fēng)分離器具有導(dǎo)向葉片，用于將氣態(tài)物流分成若干分支物流，以使每個(gè)分支物流的加速氣流速率都能分別得到調(diào)整。
22.權(quán)利要求21的組件，其特征在于導(dǎo)向葉片是直的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于分離氣態(tài)物流中顆粒物質(zhì)的方法和設(shè)備。按照該方法，含懸浮顆粒的氣態(tài)物流被送入一個(gè)分離設(shè)備，該設(shè)備包括至少2個(gè)多入口多重旋風(fēng)分離器(16A－16C)，其中，由離心力將顆粒從氣體中分離出來(lái)。按照本發(fā)明，使用了一個(gè)分離設(shè)備，其中至少有2個(gè)(16A－16C)多入口旋風(fēng)分離器適合于并聯(lián)操作，以便形成一個(gè)多入口多重旋風(fēng)分離器設(shè)備。本發(fā)明的旋風(fēng)分離器組件可以用作，例如FCC單元的第一分離器，但更有利的是用作FCC單元的第二或第三分離器，用來(lái)除去前面分離段燃?xì)庵械摹胺蹓m”。
文檔編號(hào)B01D45/16GK1422172SQ01807662
公開(kāi)日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2001年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月8日
發(fā)明者J·希爾圖寧 申請(qǐng)人:福圖姆股份公司