本發(fā)明涉及一種催化裂化第四級旋風(fēng)分離器布置方式，屬石油化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在煉油廠催化裂化裝置中，第三級旋風(fēng)分離器(以下簡稱三旋)是再生器高溫?zé)煔獯呋瘎╊w粒分離回收的重要設(shè)備，也是保障煙機(jī)長周期運(yùn)行、避免催化劑顆粒沖蝕磨損煙機(jī)葉片的關(guān)鍵設(shè)備。在三旋系統(tǒng)中，為了使其具有較高的顆粒捕集效率，常設(shè)置有一個臨界噴嘴，以控制少量煙氣(3～5％)從三旋灰斗中抽出，三旋分離下來的細(xì)顆粒催化劑隨這部分煙氣一并進(jìn)入儲料罐。這部分煙氣通常在進(jìn)入臨界噴嘴前首先需要進(jìn)入一個第四級旋風(fēng)分離器(以下簡稱四旋)，以便將煙氣和固體顆粒分離。在傳統(tǒng)的四旋分離系統(tǒng)中，三旋灰斗泄出的含塵煙氣首先進(jìn)入儲料罐，再從儲料罐頂部引入四旋，分離出的固體顆粒經(jīng)四旋料腿返回至儲灰罐，分離后的高溫?zé)煔鈩t從四旋上部出口引出，進(jìn)入下游的臨界噴嘴，最終排入煙氣主風(fēng)管道。但是，這類傳統(tǒng)四旋系統(tǒng)在許多煉廠應(yīng)用時經(jīng)常出現(xiàn)臨界噴嘴頻繁嚴(yán)重磨損的狀況，導(dǎo)致三旋工作時間降低，裝置能耗增大。更嚴(yán)重時，還會造成煙機(jī)葉片破損，導(dǎo)致葉片壽命和煙機(jī)開工周期縮短。

王銳等人對傳統(tǒng)四旋系統(tǒng)內(nèi)氣相三維流場進(jìn)行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，儲料罐橢圓封頭及錐形擋板間的區(qū)域內(nèi)氣速較高，造成部分顆粒直接被氣體帶入到四旋入口。另外，錐形擋板底口處有較強(qiáng)烈的下行氣流，這部分氣體最終還要從錐形擋板底口返回，會影響部分顆粒無法順利沉降至儲料罐底部料層，最終直接短路進(jìn)入四旋；或者部分氣體反竄入四旋料腿，導(dǎo)致四旋分離出的顆粒無法正常排料。根據(jù)以上分析，他們提出將三旋排料管與四旋入口直聯(lián)，并在儲料罐頂 部與四旋出口間設(shè)置壓力平衡管。該改進(jìn)結(jié)構(gòu)在一定程度上解決了四旋料腿竄氣的問題，但仍存在四旋入口顆粒濃度過高、儲料罐內(nèi)稀相空間沉降分離功能利用不足的問題，增大了四旋的工作負(fù)荷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種新型的催化裂化四旋布置方式，主要改進(jìn)思想包括：在儲料罐中增設(shè)具有慣性分離的擋板結(jié)構(gòu)，使含塵煙氣先經(jīng)過慣性分離，再利用儲料罐稀相空間進(jìn)行沉降分離，最后再進(jìn)入四旋中進(jìn)行離心分離，通過上述兩種預(yù)分離措施，可大幅度降低四旋入口的顆粒濃度；在四旋料腿末端增設(shè)鎖氣機(jī)構(gòu)，避免氣體從料腿反竄，影響顆粒正常排料。通過上述措施，可大幅度降低進(jìn)入臨界噴嘴煙氣中的顆粒濃度，從而達(dá)到降低顆粒沖蝕磨損速率并延長臨界噴嘴的使用壽命。具體技術(shù)方案如下：

拆掉傳統(tǒng)四旋系統(tǒng)儲料罐內(nèi)的錐形擋板，在其上部稀相空間增設(shè)一豎直隔板，將儲料罐稀相空間分割為慣性分離區(qū)和沉降分離區(qū)。三旋排料管中的含塵煙氣從慣性分離區(qū)頂部接入，分別經(jīng)過慣性和沉降分離區(qū)后，再從設(shè)置在沉降分離區(qū)頂部的四旋進(jìn)氣管進(jìn)入四旋，經(jīng)四旋除塵后的氣體進(jìn)入下游的臨界噴嘴，四旋分離得到的固體顆粒則沿料腿進(jìn)入儲料罐底部料層。慣性分離區(qū)利用氣體和固體顆粒慣性力的差異實(shí)現(xiàn)氣固分離，沉降分離區(qū)利用較低的截面氣速實(shí)現(xiàn)氣固沉降分離，通過上述兩種顆粒預(yù)分離措施，用以降低四旋入口顆粒濃度和分離負(fù)荷。四旋料腿顆粒出口設(shè)置鎖氣機(jī)構(gòu)，用以避免氣體在料腿中反竄和保障顆粒在料腿中的平穩(wěn)輸送。

為保證更好的顆粒預(yù)分離效果，慣性分離區(qū)氣體截面氣速范圍為0.5～1.5m/s，煙氣進(jìn)口管距離豎直隔板較遠(yuǎn)，豎直隔板下端距離儲料罐底部最高料位不低于0.5～2.0m。沉降分離區(qū)截面氣速范圍較小，為0.02～0.2m/s。另外，三旋 排料管應(yīng)盡可能設(shè)置在距離豎直隔板較遠(yuǎn)的一端，而四旋進(jìn)氣管則設(shè)置在距離豎直隔板較遠(yuǎn)的另一端，用以進(jìn)一步強(qiáng)化慣性和沉降分離效果。

四旋料腿顆粒出口設(shè)置的鎖氣機(jī)構(gòu)既可以是機(jī)械式的翼閥或重錘閥，也可以是非機(jī)械式的L型閥或V型閥。另外，為進(jìn)一步降低氣體對位于儲料罐底部已經(jīng)分離的固體顆粒料層的揚(yáng)析夾帶作用，還可以在固體顆粒料層上方增設(shè)一層或多層具有一定慣性分離功能的水平格柵擋板，優(yōu)選結(jié)構(gòu)是具有傾斜葉片的水平格柵，例如百葉窗格柵。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能夠充分利用儲料罐稀相空間的慣性和沉降分離功能，從而降低四旋入口顆粒濃度，降低四旋分離負(fù)荷；進(jìn)一步通過增設(shè)料腿鎖氣機(jī)構(gòu)，保障四旋料腿正常排料。最終達(dá)到降低進(jìn)入臨界噴嘴煙氣顆粒濃度、延長臨界噴嘴使用壽命和三旋有效工作時間的目的。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)四旋系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)。

圖2是本發(fā)明提出的新型四旋系統(tǒng)的一種典型結(jié)構(gòu)型式。

圖3是另一種本發(fā)明提出的新型四旋系統(tǒng)的一種典型結(jié)構(gòu)型式。

圖4也是另一種本發(fā)明提出的新型四旋系統(tǒng)的一種典型結(jié)構(gòu)型式。

圖5是圖4中百葉窗格柵的局部橫截面示意圖。

圖中1.三旋，2.三旋排料管，3.錐形擋板，4.儲料罐，5.支座，6.卸料口，7.四旋料腿，8.四旋，9.四旋進(jìn)氣管，10.四旋排氣管，11.豎直隔板，12.翼閥，13.L型閥，14.松動風(fēng)管，15.百葉窗格柵，16.傾斜葉片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明所提出的一種催化裂化第四級旋風(fēng)分離器布置方式的具體實(shí)施方法，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。

對比例1

圖1給出了傳統(tǒng)四旋系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)型式，如圖所示，傳統(tǒng)四旋分離系統(tǒng)包括四旋(8)和儲料罐(4)兩個主要結(jié)構(gòu)，三旋(1)灰斗泄出的含塵煙氣首先經(jīng)三旋排料管(2)進(jìn)入儲料罐(4)上部的錐形擋板(3)區(qū)域，再從儲料罐(4)頂部經(jīng)四旋進(jìn)氣管(9)引入四旋(8)進(jìn)行離心分離，分離出的細(xì)顆粒經(jīng)四旋料腿(7)返回至儲料罐(4)。經(jīng)過分離后的煙氣從四旋上部排氣管(10)引出，進(jìn)入下游的臨界噴嘴，臨界噴嘴起到控制這部分泄出煙氣的流量的作用，流經(jīng)臨界噴嘴的煙氣最后進(jìn)入主煙氣管道。

在該傳統(tǒng)四旋系統(tǒng)中，儲料罐(4)內(nèi)錐形擋板(3)的作用是減少儲料罐(4)內(nèi)已沉降顆粒的二次夾帶，但是，也將大部分煙氣限制在儲料罐內(nèi)(4)錐形擋板(3)和橢圓形封頭之間的有限空間內(nèi)，使得該空間內(nèi)氣體速度較大，造成煙氣在儲料罐(4)中的停留時間大幅縮短。其副作用如圖中箭頭所示，可造成部分顆粒直接被氣體帶入到四旋(8)入口。另外，部分氣體直接從錐形擋板(3)底口向下流，但這部分氣體最終還要從錐形擋板(3)底口返回，這會造成部分顆粒無法順暢向下沉降至儲料罐底部料層，可能短路直接進(jìn)入四旋進(jìn)氣管(9)。另外，由于四旋料腿(7)顆粒出口沒有設(shè)置鎖氣機(jī)構(gòu)，部分氣體則會反竄入四旋料腿(7)，導(dǎo)致四旋(8)分離的顆粒無法正常排料。

實(shí)施例1

圖2給出了本發(fā)明提出的新型四旋系統(tǒng)的一種典型結(jié)構(gòu)型式，和圖1所示的傳統(tǒng)四旋系統(tǒng)的不同的是：該結(jié)構(gòu)中拆掉了傳統(tǒng)四旋系統(tǒng)儲料罐(4)內(nèi)部的錐形擋板(3)，而在儲料罐(4)的上部增設(shè)了一塊豎直隔板(11)。這里，將儲料罐(4)上部，豎直隔板(11)左側(cè)的空間定義為慣性分離區(qū)；將儲料罐(4)上部，豎直隔板(11)右側(cè)的空間定義為沉降分離區(qū)。三旋排料管(2)出口設(shè) 置在距離豎直隔板(1)較遠(yuǎn)、臨近儲料罐(4)壁的一側(cè)。由于三旋排料管(2)內(nèi)氣流速度較大，進(jìn)入左側(cè)的慣性分離空間后，由于流通面積突然增大，顆粒會在慣性的作用下優(yōu)先下流至儲料罐(4)底部已沉降顆粒層，而氣體慣性較小，則會通過豎直隔板(11)與底部料層之間的通道進(jìn)入截面氣速更低的沉降分離空間，由于氣速進(jìn)一步降低，部分顆粒會逐漸沉降下來。四旋進(jìn)氣管(9)和沉降分離區(qū)頂部連接，設(shè)置在距離豎直隔板(11)較遠(yuǎn)的一端，使得煙氣充分進(jìn)入沉降分離空間，也是為了進(jìn)一步強(qiáng)化顆粒沉降分離效果。經(jīng)過這兩個空間的慣性和離心分離作用，氣體中大部分的固體顆粒已經(jīng)得以分離，這勢必會大幅度降低四旋(8)入口顆粒濃度。另外，為了避免氣體從四旋料腿(7)中反竄，影響顆粒的正常排料，在四旋料腿(7)出口設(shè)置了翼閥(12)，它是工業(yè)中常用的一種機(jī)械式鎖氣機(jī)構(gòu)，不過，另一種常見的機(jī)械式鎖氣機(jī)構(gòu)——重錘閥也可以在這里使用。

為保證具有較高的顆粒預(yù)分離效率，慣性分離區(qū)截面氣速(即煙氣總氣量與該區(qū)域水平橫截面流通面積之比)范圍為0.5～1.5m/s，豎直隔板(11)下端距離儲料罐底部最高料位不低于0.5～2.0m。沉降分離區(qū)截面氣速范圍較小，為0.02～0.2m/s。

實(shí)施例2

圖3給出了本發(fā)明提出的新型四旋系統(tǒng)的另一種典型結(jié)構(gòu)型式，總體上和圖2所示的結(jié)構(gòu)型式一致，不同之處在于，四旋料腿(7)底部設(shè)置了一個L型閥(13)，這是一種常見的非機(jī)械式料腿鎖氣機(jī)構(gòu)，同樣，其他類似的非機(jī)械式料腿鎖氣機(jī)構(gòu)，例如V型閥，也可以在此使用。為了保障這類非機(jī)械閥正常工作，需要在這類非機(jī)械閥上設(shè)置一個松動風(fēng)管(14)，通過輸入一股連續(xù)的松動氣流，以保障顆粒的順利排放和正常的鎖氣功能。

實(shí)施例3

圖4給出了本發(fā)明提出的新型四旋系統(tǒng)的另一種典型結(jié)構(gòu)型式，總體上和圖3所示的結(jié)構(gòu)型式一致，不同之處在于，儲料罐(4)底部設(shè)置了一層百葉窗格柵(15)，該層格柵(15)設(shè)置在儲料罐(4)底部最高可能料層位置的上方，距離最高可能料層表面0.05～0.5m。圖5給出了百葉窗格柵(15)的局部剖面示意圖，正是由于其傾斜葉片(16)的作用，可以在不影響氣體的流通的情況下起到對部分顆粒慣性分離的功能，以進(jìn)一步降低氣體對位于儲料罐(4)底部已經(jīng)分離的固體顆粒料層的揚(yáng)析夾帶作用。除了百葉窗格柵(15)，其他類似具有傾斜葉片(16)結(jié)構(gòu)的水平格柵內(nèi)構(gòu)件均可以使用，如果空間允許的情況下，還可以設(shè)置兩到三層，以進(jìn)一步強(qiáng)化分離效果。