專(zhuān)利名稱(chēng)：氣－固分離過(guò)程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明目的在于提供一種改進(jìn)的分離裝置，該裝置可有效地將顆粒從氣體-顆粒的混合物中分離出去。本發(fā)明還涉及這種裝置在流化床催化裂化過(guò)程中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
由于在催化劑技術(shù)方面的進(jìn)步、以及催化裂化制得產(chǎn)品的進(jìn)一步推廣，流化床催化裂化(FCC)領(lǐng)域有了顯著的發(fā)展和完善。隨著高活性催化劑-尤其是結(jié)晶沸石裂化催化劑的出現(xiàn)，人們?cè)诓僮鞴に嚿厦媾R新的課題需要進(jìn)一步地使處理工藝精細(xì)化，以發(fā)揮催化劑的高活性、高選擇性和工作靈敏性。在此領(lǐng)域，尤其關(guān)心的是在更有效的分離條件下，使碳?xì)浠衔锂a(chǎn)品與催化劑顆粒-尤其是與高活性結(jié)晶沸石裂化催化劑分離的方法和系統(tǒng)的進(jìn)展，從而可減小對(duì)已轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的過(guò)度裂化，并促進(jìn)對(duì)所要的FCC過(guò)程產(chǎn)物的回收。美國(guó)專(zhuān)利US-A-4588558、US-A-5376339、歐洲專(zhuān)利EP-1-309244、美國(guó)專(zhuān)利US-A-5055177以及US-A-4946656都描述了從碳?xì)浠衔锂a(chǎn)品中快速分離、并回收所夾帶催化劑顆粒的有關(guān)技術(shù)的發(fā)展?？焖俜蛛x是這樣實(shí)現(xiàn)的在一個(gè)第一旋流分離器-即初級(jí)旋分器中，催化劑從提升管式反應(yīng)器的出流中分離出去，其中該旋分器的排氣管連接到一個(gè)次級(jí)旋分器上。如果所說(shuō)初級(jí)和次級(jí)旋分器被整裝在一個(gè)大罐中，則該種旋分器在FCC反應(yīng)器中銜接起來(lái)的形式也被稱(chēng)為近聯(lián)式旋流分離。初級(jí)和次級(jí)旋分器這樣進(jìn)行聯(lián)結(jié)縮短了碳?xì)浠衔锂a(chǎn)品在離開(kāi)提升管式反應(yīng)器后仍與催化劑相接觸的滯留時(shí)間，這就可以抑制發(fā)生不利的二次裂化。
無(wú)論是在上文討論的FCC反應(yīng)器、還是在FCC再生器中，都存在這樣的初級(jí)和次級(jí)旋分器串列。EP-A-309244號(hào)文件中描述了一種實(shí)例，其中在再生器罐以及反應(yīng)器罐中都采用了聯(lián)結(jié)起來(lái)的多個(gè)旋流分離器。通常都平行地設(shè)置不止一組的旋分器串列。其它要用到初級(jí)和次級(jí)旋分器結(jié)構(gòu)的流程例如是甲基-三丁基乙醚(MTBE)的流化床脫氫過(guò)程和丙烯腈過(guò)程。
目前人們?nèi)匀辉谂μ岣咝鞣蛛x裝置的效率。
已知的一種提高初級(jí)旋流分離裝置的分離效率的方法是通過(guò)減小進(jìn)氣口或出氣口橫截面積、從而增加局部氣體流速來(lái)實(shí)現(xiàn)的。雖然這樣的初級(jí)旋分器的分離效率表現(xiàn)出一定的提高，但初級(jí)旋流分離器和次級(jí)旋流分離器總的分離效率卻沒(méi)有顯著的提高。
因而，本發(fā)明的目的是提供一種裝置，在該裝置中，顆?？捎行У貜囊环N氣態(tài)-顆粒混合物中分離出去，該裝置總的分離效率也得到了提高。
本發(fā)明的目的還在于一種分離、汽提的組合過(guò)程，在該過(guò)程中，流化床催化裂化催化劑的混合物被從一個(gè)流化床催化裂化(FCC)反應(yīng)器區(qū)的、含催化劑的氣態(tài)碳?xì)浠衔锍隽髦蟹蛛x出來(lái)，且其中任何種類(lèi)的碳?xì)浠衔锒荚谝粋€(gè)流化床區(qū)域從分離出的催化劑顆粒上汽提出去，在其中的流化床區(qū)域通入了一種氣態(tài)的汽提介質(zhì)。
文件WO-A-9742275中描述了這樣的FCC分離/汽提組合過(guò)程。該公開(kāi)文件描述了從一個(gè)流化床催化裂化(FCC)過(guò)程的提升管式反應(yīng)器輸出的氣態(tài)流中分離催化劑顆粒。該分離是由一個(gè)位于反應(yīng)器罐中的初級(jí)旋流分離器來(lái)執(zhí)行的，在該初級(jí)旋流分離器中，氣-固混合流是以切線(xiàn)方向沖入到垂直管狀的旋分器殼體中。固體向下排出到位于反應(yīng)器罐下端的一個(gè)汽提區(qū)中。部分清潔后的氣流和部分汽提汽通過(guò)一根垂直的排氣管向上排出，該排氣管從上方伸入到旋流分離器殼體中。仍留在部分清潔后所得到氣體中的固體隨后在次級(jí)旋分器中進(jìn)行分離。初級(jí)旋分器管狀殼體的下開(kāi)口端向下伸入到一個(gè)流化床區(qū)域中，該流化床區(qū)域位于上文提到的反應(yīng)器罐的下部。汽提汽被輸送到一個(gè)主流化床區(qū)域。由于初級(jí)旋流分離器的管狀殼體要小于反應(yīng)器罐，所以只有部分汽提汽從下方進(jìn)入到初級(jí)旋分器的管狀殼體中。
美國(guó)專(zhuān)利US-A-4692311中描述了一種用來(lái)分離并汽提FCC催化劑的組合過(guò)程，在該過(guò)程中，所有的汽提汽都是經(jīng)初級(jí)旋流分離器的出氣口排出的。這是通過(guò)一種旋分器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該旋分器具有一個(gè)管狀殼體以及一個(gè)位于所說(shuō)管狀殼體下部的單汽提區(qū)。在這種方式中，所有的汽提汽都將不得不經(jīng)初級(jí)旋分器的出氣口離開(kāi)初級(jí)旋分器。盡管這種過(guò)程看起來(lái)能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，但迄今為止還沒(méi)有出現(xiàn)大型的工程實(shí)例。這是因?yàn)槿绻谛制鞯墓軤顨んw中通過(guò)大流量的汽提汽時(shí)，分離效率將很低。在美國(guó)專(zhuān)利US-A-5112576中也公開(kāi)了與US-A-4692311所述裝置相似的裝置。
在刊物Chemie Ingenieur Technik[(總第70期)98年第6卷第1冊(cè)]的第705頁(yè)到第708頁(yè)中描述了一種旋流分離器，其具有一個(gè)豎立的管狀殼體和一個(gè)排氣管，其中排氣管具有一個(gè)進(jìn)氣口，該進(jìn)氣口大致位于一個(gè)高旋分器架頂板的高度處。
本發(fā)明的下一個(gè)目的是對(duì)流化床催化裂化過(guò)程中的流化床催化裂化催化劑混合物的分離/汽提組合過(guò)程提出一種改進(jìn)方案，在該方案中，對(duì)催化劑的分離效率更高。
在閱讀了本說(shuō)明書(shū)后，就可顯然地看出這些目的以及其它發(fā)明目的通過(guò)下文的裝置而得以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用來(lái)從由固態(tài)顆粒和氣體組成的懸浮物中分離出固體顆粒的裝置，其中該裝置包括(i)一個(gè)垂直的初級(jí)旋分器罐，其具有一個(gè)管狀的殼體，該殼體由一個(gè)管狀的壁面部分組成，該壁面部分上開(kāi)有一個(gè)用來(lái)接收懸浮物的切向進(jìn)口；還設(shè)置有一個(gè)封閉了管狀壁面部分頂端的頂蓋，其中的頂蓋上設(shè)置有一個(gè)軸向的圓形開(kāi)口，該開(kāi)口作為一排氣管上的進(jìn)氣口；(ii)一個(gè)或多個(gè)次級(jí)氣-固分離器裝置，這些裝置與初級(jí)旋分器上的排氣管保持流路連通。
申請(qǐng)人目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明裝置中的組合式初級(jí)、次級(jí)旋流分離裝置能達(dá)到遠(yuǎn)高于現(xiàn)有分離裝置的分離效率，其中的現(xiàn)有分離裝置包括普通的初級(jí)和次級(jí)旋流分離器。此處所指的普通旋流分離器是指采用了如下設(shè)計(jì)的裝置其中的排氣管從上方顯著地伸入到旋分器殼體中。其中從上方顯著地伸入到旋分器殼體中尤其是指伸入長(zhǎng)度等于切向布置的進(jìn)流口處高度的0.4到1.2倍。在由Perry著、McGraw出版社1997出版的第七版化學(xué)工程師手冊(cè)中的圖17到圖36舉例說(shuō)明了一種典型的普通旋分器。
本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用了所說(shuō)裝置的流化床催化裂化過(guò)程。此外，在一個(gè)汽提操作和初級(jí)分離是在同一個(gè)管狀罐中合并進(jìn)行的具體FCC應(yīng)用場(chǎng)合中，可實(shí)現(xiàn)良好的分離、汽提組合功效。這種裝置在保證分離效率在一個(gè)理想范圍內(nèi)的同時(shí)，只需要很少的用來(lái)排出汽提汽的附件裝置，和/或可用于汽提汽高負(fù)荷量的情況中。而這對(duì)于上文描述的現(xiàn)有技術(shù)中的裝置則是不可能的。
相對(duì)于上述論文Chemie Ingenieur Technik中所公開(kāi)的旋流分離器的效率，令人驚奇的是當(dāng)初級(jí)旋分器所輸入的懸浮物中的固體成分相對(duì)較高時(shí)，本發(fā)明所要求保護(hù)裝置中的初級(jí)旋分器和次級(jí)旋分器的組合分離具有相當(dāng)高的分離效率?？紤]到這樣的實(shí)際情況確實(shí)能影響一個(gè)旋流分離聯(lián)結(jié)流線(xiàn)總分離效率的措施通常并不是顯而易見(jiàn)的，因而這一效果是尤其令人驚奇的。例如，如果用現(xiàn)有的已知技術(shù)措施-即增加氣體在初級(jí)旋流分離器中的進(jìn)流和/或出流速度來(lái)提高初級(jí)旋分器的分離效率時(shí)，初級(jí)和次級(jí)旋分器的總分離效率卻沒(méi)有提高。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用根據(jù)本發(fā)明的裝置時(shí)，總效率也能顯著地提高。在一個(gè)范例中，在次級(jí)分離裝置排出的氣流中，顆粒含量被減少到了十分之一。
下面通過(guò)一些最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更為詳細(xì)的描述。
本發(fā)明尤其是致力于設(shè)計(jì)下文的兩個(gè)實(shí)施例中的任意一個(gè)。
第一優(yōu)選實(shí)施例是一種用來(lái)從固體顆粒和氣體的混合懸浮物中分離出固體顆粒的裝置，其中該裝置包括(i)一個(gè)垂向的初級(jí)旋分器罐，其具有一個(gè)管狀的殼體，該殼體由一個(gè)管狀壁面部分組成，該壁面部分上開(kāi)有一個(gè)用來(lái)接收懸浮物的切向進(jìn)口，在管狀壁面部分的下端有一個(gè)浸入管，其通過(guò)一段截頭圓錐壁面部分與管狀壁面部分流路連通；并設(shè)置有一個(gè)封閉管狀壁面部分頂端的頂蓋，該頂蓋上設(shè)置有一個(gè)軸向的圓形開(kāi)口，該開(kāi)口作為一排氣管上的進(jìn)氣口；(ii)一個(gè)或多個(gè)次級(jí)氣體-固體分離器裝置，這些裝置與初級(jí)旋分器上的排氣管保持流路連通。
第二優(yōu)選實(shí)施例是一種裝置，用來(lái)對(duì)一種懸浮物進(jìn)行分離和汽提的組合處理，其中的懸浮物是一種流化床催化裂化過(guò)程中的催化劑顆粒和蒸汽的混合物，其中該裝置包括(i)一個(gè)垂向的初級(jí)旋分器罐，該初級(jí)旋分器上開(kāi)有一個(gè)用來(lái)接收由催化劑顆粒和蒸汽組成的懸浮物的切向進(jìn)口，該初級(jí)旋分器具有一個(gè)管狀壁面部分，且下端是開(kāi)口的，其上端由一個(gè)帶有開(kāi)孔的頂蓋封閉，該出口孔與一個(gè)排氣管流路相通，該排氣管在約與頂蓋開(kāi)孔等高度處具有一個(gè)進(jìn)氣口；(ii)一個(gè)汽提區(qū)域，該區(qū)域設(shè)置了輸送汽提汽的裝置，其設(shè)置成可在工作中形成一個(gè)流化床，并這樣進(jìn)行布置使得部分或全部向上離開(kāi)汽提區(qū)域的汽提汽進(jìn)入到初級(jí)旋分器的下端；以及(iii)一個(gè)或多個(gè)次級(jí)氣體-固體分離器，這些分離器與初級(jí)旋分器上的排氣管保持流路連通。
根據(jù)本發(fā)明的裝置--尤其是上述的第一優(yōu)選實(shí)施例可適用于任何要從固態(tài)顆粒和氣體組成的懸浮物中分離出所說(shuō)固態(tài)顆粒的過(guò)程。這樣的過(guò)程例如是上文提到的MTBE流化床脫氫過(guò)程、丙烯腈過(guò)程以及流化床催化裂化(FCC)過(guò)程。在1984年出版的、由Daniel DeCroocq著的Institut Francais du Petrole(國(guó)際書(shū)號(hào)2-7108-455-7)第100頁(yè)到第114頁(yè)關(guān)于重油餾分催化裂化的章節(jié)中描述了所說(shuō)催化裂化的幾個(gè)實(shí)例。
在一個(gè)催化裂化過(guò)程中，升溫后的碳?xì)浠衔镞M(jìn)料與某種催化劑接觸一小段時(shí)間。通常是使催化劑和碳?xì)浠衔镞M(jìn)料同時(shí)流過(guò)一個(gè)管狀的反應(yīng)器。這些管狀的反應(yīng)器也被稱(chēng)作為提升管式反應(yīng)器，這是因?yàn)樵诙鄶?shù)情況下，反應(yīng)物是在向上的方向上流動(dòng)的。盡管在該說(shuō)明書(shū)中使用了“提升管”這一術(shù)語(yǔ)，但本發(fā)明并不僅限于具有反應(yīng)物在其中以向上方向流動(dòng)的提升管的實(shí)施例。在提升管反應(yīng)器中的接觸時(shí)間通常是在0.5秒到5秒之間。在反應(yīng)器的提升管中，常態(tài)沸點(diǎn)一般高于350攝氏度的碳?xì)浠衔锉晦D(zhuǎn)變成較輕的產(chǎn)品，例如，汽油就是FCC過(guò)程主要產(chǎn)品中的一種。碳?xì)浠衔锖徒固紩?huì)沉積在催化劑顆粒上。通過(guò)用一種合適的汽提介質(zhì)對(duì)分離出的催化劑進(jìn)行汽提，沉積在催化劑顆粒上的大部分碳?xì)浠衔锞湍芘c催化劑相分離。在這樣的汽提區(qū)域中得到的、由碳?xì)浠衔锖推崞M成的氣態(tài)混合物與FCC產(chǎn)物一道從FCC反應(yīng)器適當(dāng)?shù)嘏懦?。隨后，通過(guò)在一個(gè)再生器罐中進(jìn)行燃燒(這是可任選的)，將焦碳從汽提后的催化劑上分離掉。再生后溫度提高的催化劑被返送到提升管式反應(yīng)器的底部。
在一種FCC過(guò)程中，利用本發(fā)明的裝置，固態(tài)催化劑顆粒不但可在反應(yīng)器中、而且能在再生器中與各種氣體相分離。在反應(yīng)器這一側(cè)，催化劑是要從碳?xì)浠衔锂a(chǎn)物的氣體中分離出去。重要的是利用根據(jù)本發(fā)明裝置-尤其是根據(jù)上述的兩個(gè)最佳實(shí)施例中的聯(lián)結(jié)起來(lái)的初級(jí)和次級(jí)旋分器，該分離過(guò)程能以高效的方式執(zhí)行。任何還沒(méi)有分離出的催化劑固體將不得不在下游進(jìn)一步進(jìn)行分離，例如是使用過(guò)濾器或在所謂的第三級(jí)分離器中進(jìn)行分離。通過(guò)對(duì)分離操作的改進(jìn)，就使用較小的過(guò)濾器了，和/或在FCC產(chǎn)物流中殘留很少的催化劑細(xì)塵。對(duì)于再生器方面，催化劑顆粒必須要從再生器排出的煙氣中分離出來(lái)。出于環(huán)保的原因和對(duì)下游裝置的保護(hù)，煙氣中的顆粒含量要很低，下游的裝置例如為膨脹透平機(jī)等。最好在再生器這一側(cè)采用上述第一優(yōu)選實(shí)施例的方案。


圖1表示了根據(jù)本發(fā)明第一種優(yōu)選實(shí)施方式的近聯(lián)式旋分器裝置的局部截面剖視圖，該旋分器裝置位于一個(gè)FCC反應(yīng)器結(jié)構(gòu)中；圖2表示了一個(gè)FCC反應(yīng)器罐，其包括根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施方式的裝置；
圖3到圖5表示了一種根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的裝置，在該裝置中，在同一個(gè)FCC反應(yīng)器中組合了分離和汽提兩方面的操作；圖3是表示了根據(jù)本發(fā)明的一種裝置，其具有一個(gè)外流化床催化裂化提升管式反應(yīng)器以及一個(gè)外次級(jí)旋分器；圖4是對(duì)圖3所示裝置的變型；圖5代表一種裝置，在該裝置中，提升管式反應(yīng)器的下游部件、初級(jí)旋流分離器和次級(jí)旋流分離器以及汽提區(qū)域都集成在同一個(gè)罐中。
具體實(shí)施例方式
圖1代表了一種根據(jù)本發(fā)明裝置的優(yōu)選實(shí)施例。在圖中表示了一個(gè)流化床催化裂化過(guò)程中的提升管式反應(yīng)器1，其通過(guò)導(dǎo)管2與一個(gè)初級(jí)旋分器3流路連接。為了清楚起見(jiàn)，在圖1中只表示出了一個(gè)初級(jí)旋流分離器。但在提升管式反應(yīng)器1的下游端通常要連接多于一個(gè)(最好是兩個(gè)或三個(gè))的初級(jí)旋流分離器3。該初級(jí)旋流分離器3具有一個(gè)管狀的殼體4，其由一個(gè)管狀壁面部分5組成，該壁面部分上設(shè)置有一個(gè)切向布置的進(jìn)口6，用來(lái)接收從提升管式反應(yīng)器1排出的由催化劑顆粒和碳?xì)浠衔镎羝M成的懸浮物。該進(jìn)口例如可以是圓形的或是方形的。該管狀壁面部分5的下端通過(guò)一段截頭圓錐壁面部分7與一個(gè)浸入管8相連。大部分催化劑顆粒經(jīng)浸入管8向下排出。管狀壁面部分5的上端設(shè)置了一個(gè)頂蓋9，該頂蓋9最好是平面。頂蓋9上設(shè)置了一個(gè)軸向的圓形開(kāi)孔10，該開(kāi)孔作為一排氣管11的進(jìn)氣孔。該排氣管11的開(kāi)始段最好是垂直于頂蓋9布置的，并與管狀殼體4同軸。排氣管11的進(jìn)氣孔直徑最好是旋分器殼體4的管狀壁面部分5直徑的0.3到0.6倍。本發(fā)明很重要的一點(diǎn)是排氣管11沒(méi)有-或者說(shuō)是沒(méi)有明顯地從上方伸入到旋分器殼體中。在本發(fā)明一種可能的實(shí)施例中，少量的伸進(jìn)是允許的。該伸進(jìn)量最好小于旋分器頂蓋9上進(jìn)氣孔或軸向圓孔10直徑的一半。排氣管11與一個(gè)次級(jí)氣-固分離器112流路連接。在圖1中，為了清楚起見(jiàn)，只表示出了一個(gè)次級(jí)分離器。在典型的結(jié)構(gòu)中，通常有多于一個(gè)、最好為兩個(gè)次級(jí)分離器12與同一個(gè)初級(jí)旋分器3的排氣管11保持流路相通。圖中所示的次級(jí)分離器12是上文的通用手冊(cè)中描述的典型常規(guī)旋流分離器，其具有一個(gè)切向布置的進(jìn)氣管和一個(gè)排氣管13，排氣管13伸入到管狀旋分器殼體15的頂板14中。催化劑顆粒含量降低的碳?xì)浠衔镎羝?jīng)該排氣管從本發(fā)明的裝置中排出。該蒸汽在下游的產(chǎn)品分離裝置(圖中未示出)中作進(jìn)一步處理。該次級(jí)旋分器12上還設(shè)置有一個(gè)浸入管16，其與管狀殼體15保持流路連接，以向下排出分離出的催化劑顆粒。
初級(jí)旋分器3排氣管11的進(jìn)氣孔最好位于切向進(jìn)口孔6中心線(xiàn)上方d1的距離處，該距離d1大于現(xiàn)有技術(shù)中的、有排氣管伸入的旋分器所采用的典型數(shù)值。該距離d1與管狀殼體4的直徑d2之比更好是在0.2到3之間，最好是在0.5到1.5之間。在所示的實(shí)施例中，該排氣管11的進(jìn)氣口與旋分器頂蓋9平齊。
圖1中的結(jié)構(gòu)去掉提升管1就表示了一種根據(jù)本發(fā)明的裝置，其可被應(yīng)用在其它的要執(zhí)行分離的場(chǎng)合，例如用在一個(gè)FCC再生器中。
在一個(gè)FCC再生器中最好設(shè)置多個(gè)初級(jí)和次級(jí)旋分器，如再生器罐的上部所表示的那樣?？捎靡粭l短導(dǎo)管來(lái)連接再生器罐內(nèi)部與切向布置進(jìn)口6。
圖2代表了根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。圖2表示了一個(gè)流化床催化裂化(FCC)反應(yīng)器罐26，其包括提升管式反應(yīng)器27的上部、一個(gè)初級(jí)旋分器30和一個(gè)次級(jí)旋分器36。提升管式反應(yīng)器27的下游端與初級(jí)旋分器30的切向進(jìn)口29相通。在提升管出口上可連接多于一個(gè)的初級(jí)旋分器30，且在一個(gè)初級(jí)旋分器30上可連接多于一個(gè)的次級(jí)旋分器36。為了清楚起見(jiàn)，在圖中只表示出了一個(gè)連接了一個(gè)次級(jí)旋分器36的初級(jí)旋分器30。
反應(yīng)器罐26在其下端還包括一個(gè)汽提區(qū)域，該區(qū)域設(shè)置了一個(gè)裝置31，來(lái)將汽提介質(zhì)輸送向一個(gè)由分離出的催化劑顆粒組成的密相流化床32中。汽提介質(zhì)可以是任何的惰性氣體、蒸汽，含有多種氣體的蒸汽也適用于作為汽提介質(zhì)。
該反應(yīng)器罐26還包括將汽提出的催化劑顆粒經(jīng)導(dǎo)管33從罐中排出的裝置。汽提出的催化劑或稱(chēng)為廢催化劑的催化劑經(jīng)導(dǎo)管33輸送到一個(gè)再生區(qū)域(圖中未示出)中，在該再生區(qū)域中，焦碳(部分上)通過(guò)燃燒方法從催化劑上去除掉。再生后的催化劑被輸送到提升管式反應(yīng)器的上游部分，在此其與碳?xì)浠衔镞M(jìn)料相接觸，而在提升管式反應(yīng)器的下游部分形成上文提到的由催化劑顆粒和碳?xì)浠衔镎羝a(chǎn)物組成的懸浮物。
該反應(yīng)器罐26還包括將碳?xì)浠衔锖推嵴羝橘|(zhì)經(jīng)導(dǎo)管34從罐中排出的裝置。次級(jí)旋分器36的排氣管35通常被連接到一個(gè)風(fēng)室37，碳?xì)浠衔镎羝a(chǎn)品經(jīng)導(dǎo)管34從該風(fēng)室排出。在一種最佳實(shí)施例中，在連接初級(jí)旋分器和次級(jí)旋分器36的排氣管上開(kāi)有一個(gè)開(kāi)孔38。通過(guò)該開(kāi)孔，汽提介質(zhì)和從催化劑上汽提出的碳?xì)浠衔飶墓?6中排出。
圖3中表示了一個(gè)垂直布置的管狀罐101，其由作為上部元件的初級(jí)旋分器102和位于下部的汽提區(qū)103組成。初級(jí)旋分器102具有一個(gè)切向布置的進(jìn)口104，用來(lái)接收由催化劑和蒸汽組成的懸浮物。該進(jìn)口與一個(gè)外部設(shè)置的提升管式反應(yīng)器105的下游部相連通，使得催化劑和蒸汽離開(kāi)提升管式反應(yīng)器105后能進(jìn)入到初級(jí)旋分器102中。初級(jí)旋分器102的管狀殼體的下端具有一個(gè)開(kāi)孔106，在上端蓋有一個(gè)頂蓋107。頂蓋107上設(shè)置有一個(gè)開(kāi)孔108。該開(kāi)孔108與一條導(dǎo)管109相連接，清潔后的蒸汽經(jīng)該導(dǎo)管109從旋分器殼體中排出。導(dǎo)管109的進(jìn)氣孔110和頂蓋107上的開(kāi)孔108處于相同的高度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將導(dǎo)管109的進(jìn)氣孔設(shè)置在切向布置的進(jìn)氣口104中心線(xiàn)上方d1距離處是有利的。該距離d1和管狀殼體d2直徑比已在上文進(jìn)行了描述。更為有利的設(shè)計(jì)是如圖3所示的那樣導(dǎo)管109的進(jìn)氣口110就是頂蓋107上的開(kāi)孔108。由于管狀旋分器上可以聚集積碳的表面變得更小了，所以這樣設(shè)計(jì)是有利的。在初級(jí)旋分器102中，大部分催化劑與氣態(tài)碳?xì)浠衔锇l(fā)生分離。催化劑經(jīng)初級(jí)旋分器下端的孔106下落到汽提區(qū)103中。
連接切向進(jìn)口104和提升管105的連接管最好是與提升管105成90度角。但是，為了避免催化劑在這種水平連接管中發(fā)生沉積，使連接管向下傾斜是有利的，這樣就使得氣體-顆?；旌衔镆韵蛳碌姆较蜻M(jìn)入到初級(jí)旋分器中。該連接管軸線(xiàn)與管狀殼體101軸線(xiàn)之間的夾角最好是在89度到75度之間。還發(fā)現(xiàn)使連接管在靠近提升管105處的橫截面積大于在進(jìn)口104處的橫截面積是有利的。
最好在初級(jí)旋分器102和汽提區(qū)103之間的交界處設(shè)置一個(gè)渦旋穩(wěn)定器111。該渦旋穩(wěn)定器111可以是一個(gè)圓形的平板或紙盆狀的盤(pán)體。該渦旋穩(wěn)定器的直徑最好大于排氣管109的進(jìn)氣口110的直徑d3。該渦旋穩(wěn)定器111的直徑還應(yīng)當(dāng)小到足以在渦旋穩(wěn)定器的周邊和管狀殼體的壁面之間形成環(huán)形通道，該環(huán)形通道使得催化劑能向下落，同時(shí)使汽提汽向上通入。該渦旋穩(wěn)定器111的直徑最好為管狀罐101直徑d2的40％到85％。該渦旋穩(wěn)定器111最好是位于排氣管109的進(jìn)氣口110下方d4距離處，其中距離d4為管狀罐101直徑d2的2到5倍。
渦旋穩(wěn)定器111上最好還設(shè)置了一個(gè)旋渦溢流管112。旋渦溢流管112是一個(gè)垂向布置的桿棒，其長(zhǎng)度大約為排氣管109進(jìn)氣口直徑d3的0.25到1.0倍。在上述的美國(guó)專(zhuān)利US-A-4455220中例如就公開(kāi)了一種合適的渦旋穩(wěn)定器111和渦旋穩(wěn)定器桿棒112。旋渦溢流管桿棒112最好是中空管，使得旋渦溢流管111上方的空間與旋渦溢流管111下方的空間實(shí)現(xiàn)流通。中空的旋渦溢流管桿棒能使得氣體向上流，由此增強(qiáng)了對(duì)初級(jí)旋分器102中的渦旋的穩(wěn)定作用。
在汽提區(qū)103，存在一個(gè)流化床113，在該流化床中，通過(guò)經(jīng)汽提汽供應(yīng)裝置114輸送汽提汽，而將碳?xì)浠衔锍练e物從催化劑上汽提出去。汽提汽最好是蒸汽。該汽提區(qū)域最好具有多于一個(gè)的汽提汽供應(yīng)裝置，它們以一定的間距相互疊置在一起。該汽提區(qū)包括一個(gè)密相，在該密相中，通過(guò)汽提汽以及一種稀釋相，催化劑被保持在一種密相流化床模式中，其中的稀釋相位于密相的上方。兩相物質(zhì)間的邊界是流化床液面115。汽提出的催化劑經(jīng)導(dǎo)管116輸送到一個(gè)催化劑再生器(圖中未示出)中。
該汽提區(qū)103最好包含內(nèi)部件來(lái)提高汽提效率。該汽提床的高度-即位于最下端處的汽提汽供應(yīng)裝置與流化床液面115之間的距離最好為汽提區(qū)103平均直徑的至少三倍。在流化床中的表面蒸汽流速最好在0.05到1米每秒之間，且更好是在0.1到0.7米每秒。對(duì)每噸催化劑的循環(huán)最好向汽提區(qū)103輸送3到9千克的蒸汽。
排氣管109經(jīng)導(dǎo)管118與一個(gè)或多個(gè)(最好是二到四個(gè))次級(jí)氣-固旋分器(在圖3中只表示出了一個(gè)次級(jí)旋分器117)連通，其中，也可任選一條或多條其它的導(dǎo)管118′。在次級(jí)旋分器中，從蒸汽中清出的催化劑將經(jīng)浸入管119輸送到汽提區(qū)103。清潔后的碳?xì)浠衔镎羝麖膶?dǎo)管120排出以進(jìn)行后序的處理。
在圖3所示的裝置中，因?yàn)槌跫?jí)旋分器102和汽提區(qū)103一起形成了一個(gè)管狀的罐101，所以全部的汽提汽都是經(jīng)初級(jí)旋分器102從汽提區(qū)103排出到初級(jí)旋分器102的排氣管109中。盡管這樣是本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，但也可構(gòu)思出其它的實(shí)施例，在這些其它的實(shí)施例中，只有一部分汽提汽是經(jīng)開(kāi)孔106排出的，這樣還能實(shí)現(xiàn)一個(gè)有利之處即改善了固體和氣體的分離效果。圖4和圖5表示了本發(fā)明這種實(shí)施例的幾個(gè)范例。
在圖4中表示了一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，管狀汽提區(qū)103的下部從上方伸入到一個(gè)更大的管狀罐127中。管狀汽提區(qū)103的下端與罐127內(nèi)部相通。在罐127中，設(shè)置了另外用來(lái)輸送汽提蒸汽的裝置124。在罐127的頂部設(shè)置一根導(dǎo)管126，部分汽提蒸汽可從該導(dǎo)管排出。該導(dǎo)管126最好是與提升管式反應(yīng)器105的下游部分、或排氣管109或118相通。在工作中，大管狀罐在靠近初級(jí)汽提區(qū)125的地方形成了一個(gè)次級(jí)汽提區(qū)125′。次級(jí)旋分器的浸入管最好與次級(jí)汽提區(qū)相通。
圖5表示了一種用來(lái)將催化劑顆粒從氣態(tài)流中分離出去的裝置，該裝置中的一個(gè)或多個(gè)初級(jí)旋分器、次級(jí)旋分器(或多個(gè))以及汽提區(qū)都位于同一個(gè)反應(yīng)器罐中，該反應(yīng)器罐的直徑要大于初級(jí)旋分器的直徑。該反應(yīng)器罐還設(shè)置有輸送由催化劑顆粒和蒸汽組成的懸浮物的進(jìn)口裝置和出口裝置；以及用來(lái)將汽提后的催化劑顆粒和基本不含催化劑顆粒的蒸汽排出的裝置。用來(lái)將含催化劑顆粒的懸浮物輸送到初級(jí)旋分器的進(jìn)口裝置與流化床催化裂化(FCC)過(guò)程所用的提升管式反應(yīng)器128的下游端相連通。一個(gè)提升管式反應(yīng)器128的下游端可位于反應(yīng)器罐中(如圖所示)或反應(yīng)器罐130外。初級(jí)旋分器129位于反應(yīng)器罐130中，在該旋分器129中，氣-固混合流切向進(jìn)入到垂直的管狀旋分器殼體中。固體被排出到位于反應(yīng)器罐130下端的一個(gè)初級(jí)汽提區(qū)131中。部分清潔后的氣體流和部分汽提汽經(jīng)一條垂直排氣管132向上排出，該排氣管并不從上方伸入到初級(jí)旋分器頂板133中。在所獲得的部分清潔的氣體中仍含有的固體隨后在一個(gè)次級(jí)旋分器裝置134中進(jìn)行分離，如上文所述的那樣，可有多于一個(gè)的初級(jí)旋分器和多于一個(gè)次級(jí)旋分器與該提升管式反應(yīng)器相通。為了保持圖面的清晰，圖中并沒(méi)有表示出這些旋分器。由初級(jí)旋分器129開(kāi)口的下端向下延伸到低于一個(gè)主流化床區(qū)135流化床液面141的某一點(diǎn)處而形成一個(gè)初級(jí)汽提區(qū)域131，其中的主流化床區(qū)域135位于反應(yīng)器罐130的下部。汽提汽通過(guò)裝置137和可選裝的裝置136輸送到初級(jí)流化床區(qū)、主流化床區(qū)域。由于初級(jí)旋分器129的管狀殼體要小于反應(yīng)器罐130，所以只有部分汽提汽是經(jīng)導(dǎo)管132從反應(yīng)器罐130排出的。而剩余的汽提汽是經(jīng)狹縫138、次級(jí)旋分器134和次級(jí)旋分器的排氣管139排出罐130的，其中的狹縫開(kāi)在排氣管132上。在次級(jí)旋分器134中分離出的催化劑經(jīng)浸入管140返送到主汽提區(qū)135中。初級(jí)旋分器129上還裝備了一個(gè)如圖3所示的渦旋穩(wěn)定器111一根管121。d1和d2的最佳比值也如上所述。
通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的FCC反應(yīng)器罐進(jìn)行簡(jiǎn)單的改動(dòng)就可便利地得到圖5中的實(shí)施例。在文獻(xiàn)WO-A-9742275中就公開(kāi)了這種已有FCC反應(yīng)器罐的一個(gè)范例。
適于應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明裝置的FCC過(guò)程的范例描述在上文提到的專(zhuān)利公開(kāi)文件中以及1984年出版的、由Daniel DeCroocq著的InstitutFrancais du Petrole(國(guó)際書(shū)號(hào)2-7108-455-7)第100頁(yè)到第114頁(yè)的有關(guān)重油餾分催化裂化的章節(jié)中。裝置最好用在這樣的FCC過(guò)程中要輸送到初級(jí)旋分器的氣-固懸浮物中的固體含量在1到12千克/立方米之間。
本發(fā)明通過(guò)下面非限定性的范例來(lái)進(jìn)行闡明。
范例1采用圖1所示的分離裝置，輸送一種氣-固懸浮物，其特性列于下表1中。該初級(jí)旋分器的尺寸是這樣選擇的d1為0.3米，d2為0.3米。
表1

對(duì)比實(shí)驗(yàn)A除了初級(jí)旋分器是采用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的之外，其它的結(jié)構(gòu)都與范例1相同，其中，現(xiàn)有初級(jí)旋分器的排氣管向下伸入到旋分器殼體的頂板中，切向進(jìn)氣口的底部與排氣管的開(kāi)口位于同一個(gè)水平面內(nèi)。該切向進(jìn)口的頂部和旋分器殼體的頂板位于同一水平面。在切向進(jìn)口的中心線(xiàn)和截頭圓錐壁部分之間的距離和范例1中的相同。此外，進(jìn)流速度、懸浮物的組成和次級(jí)旋分器的尺寸也都和范例1相同，結(jié)果表示在表2中。
表2

對(duì)比實(shí)驗(yàn)B除了初級(jí)旋分器是采用同樣的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的、但是通過(guò)縮窄初級(jí)旋分器的進(jìn)氣導(dǎo)管來(lái)提高效率之外，其它都與實(shí)驗(yàn)A相同。所有的尺寸和工作參數(shù)都保持不變。結(jié)果表示在下面的表3中。表3

通過(guò)將范例1的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)A和實(shí)驗(yàn)B進(jìn)行比較，很顯然在兩種情況下，初級(jí)旋分器的分離效率都得到了提高。此外，實(shí)驗(yàn)B中，初級(jí)旋分器和次級(jí)旋分器的組合分離效率相對(duì)于實(shí)驗(yàn)A以系數(shù)3的比例減小，但卻是以壓差增大很大作為代價(jià)的。對(duì)于根據(jù)本方面的裝置，如范例1所示，相對(duì)于實(shí)驗(yàn)A，組合無(wú)效度幾乎減小到了十分之一，但壓差的增加卻小得多。
范例2除了初級(jí)旋分器在其下端沒(méi)有浸入管之外，范例2和范例1完全相同。而是如圖3所示的那樣，管狀殼體的下端構(gòu)成了一個(gè)流化床。該流化床的液面被保持在低于渦旋穩(wěn)定器的狀態(tài)。流化床的顆粒與輸送到初級(jí)旋分器的固體相同?？諝獗惠斔偷皆摿骰仓衼?lái)作為流化態(tài)氣體。所有輸送到流化床的空氣都經(jīng)初級(jí)旋分器的出氣口從初級(jí)旋分器中排出。距離d1、d2也和范例1相同。更多的條件和結(jié)果表示在下文的表4中。
對(duì)比實(shí)驗(yàn)C除了排氣管向下伸入到旋分器殼體的頂板中之外，該實(shí)驗(yàn)的其它部分都和范例2相同，這樣就使得切向進(jìn)氣口的底部與排氣管開(kāi)口在同一個(gè)水平面內(nèi)，且其中切向進(jìn)口的頂部和旋分器殼體的頂板在同一水平面內(nèi)。渦旋穩(wěn)定器和進(jìn)氣口之間的距離與范例2中的相同。如同在范例2中那樣，流化床液面被保持在渦旋穩(wěn)定器之下。更多的條件和結(jié)果表示在下文的表4中。表4

對(duì)于范例2和對(duì)比實(shí)驗(yàn)C，當(dāng)將表面氣體流速增加到大于0.3米/秒時(shí)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于實(shí)驗(yàn)C中的裝置，在0.4米/秒左右時(shí)，分離效率有一個(gè)大的突降。而對(duì)于范例2的裝置，分離效率的大突降只發(fā)生在表面氣體流速變得相當(dāng)高時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)從由固態(tài)顆粒和氣體組成的懸浮物中分離出固體顆粒的裝置，其中該裝置包括(i)一個(gè)垂直的初級(jí)旋分器罐，其具有一個(gè)管狀的殼體，該殼體由一個(gè)管狀的壁面部分組成，該壁面部分上開(kāi)有一個(gè)用來(lái)接收懸浮物的切向進(jìn)口；還設(shè)置有一個(gè)封閉管狀壁面部分頂端的頂蓋，其中該頂蓋上設(shè)置有一個(gè)軸向的圓形開(kāi)口，該開(kāi)口作為一排氣管上的進(jìn)氣口；(ii)一個(gè)或多個(gè)次級(jí)氣-固分離器裝置，這些裝置與初級(jí)旋分器上的排氣管保持流路連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所說(shuō)排氣管的進(jìn)氣孔位于切向進(jìn)口孔中心線(xiàn)上方一段距離(d1)處，該距離與管狀殼體的直徑(d2)之比是在0.2到3之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所說(shuō)次級(jí)氣-固分離器裝置是一個(gè)旋流分離器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于初級(jí)旋分器管狀壁面部分的下端有一個(gè)浸入管，其通過(guò)一段截頭圓錐壁面部分與管狀壁面部分流路連通。
5.一種包括根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置的流化床催化裂化反應(yīng)器罐，其中一個(gè)提升管式反應(yīng)器的下游端與初級(jí)旋分器的切向進(jìn)口相通，該反應(yīng)器罐在其下端還包括一個(gè)汽提區(qū)域，該區(qū)域設(shè)置了一個(gè)裝置，來(lái)將汽提介質(zhì)輸送向一個(gè)由分離出的催化劑顆粒組成的密相流化床中；該反應(yīng)器罐還包括將汽提后的催化劑顆粒從罐中排出的裝置、以及將碳?xì)浠衔锖推嵴羝橘|(zhì)從罐中排出的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器罐，其特征在于初級(jí)旋分器的排氣管上設(shè)置有一個(gè)開(kāi)孔，用來(lái)接收汽提介質(zhì)和汽提出的碳?xì)浠衔铩?br> 7.將權(quán)利要求1到4之一所述的裝置用于從由顆粒和氣體組成的懸浮物中分離固態(tài)顆粒的應(yīng)用。
8.將權(quán)利要求1到4之一所述的裝置或根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的反應(yīng)器罐用在流化床催化裂化過(guò)程中的應(yīng)用，其中要輸送到初級(jí)旋分器的氣-固懸浮物中的固體含量在0.5到15千克/立方米之間。
9.一種對(duì)懸浮物進(jìn)行分離和汽提組合處理的裝置，其中的懸浮物是一種流化床催化裂化過(guò)程中的催化劑顆粒和蒸汽的混合物，其中該裝置包括(i)一個(gè)垂向的初級(jí)旋分器罐，該初級(jí)旋分器上開(kāi)有一個(gè)用來(lái)接收由催化劑顆粒和蒸汽組成的懸浮物的切向進(jìn)口，該初級(jí)旋分器具有一個(gè)管狀壁面部分，且下端是開(kāi)口的，其上端由一個(gè)帶有開(kāi)孔的頂蓋封閉，該出口孔與一個(gè)排氣管流路相通，該排氣管在與頂蓋開(kāi)孔同一高度處具有一個(gè)進(jìn)氣口；(ii)一個(gè)汽提區(qū)域，該區(qū)域設(shè)置了輸送汽提汽的裝置，其設(shè)置成可在工作中形成一個(gè)流化床，并這樣進(jìn)行布置使得部分或全部向上離開(kāi)汽提區(qū)域的汽提汽進(jìn)入到初級(jí)旋分器的下端；以及(iii)一個(gè)或多個(gè)次級(jí)氣-固分離器，這些分離器與初級(jí)旋分器上的排氣管保持流路連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所說(shuō)排氣管的進(jìn)氣孔位于切向進(jìn)口孔中心線(xiàn)上方一段距離(d1)處，該距離與管狀殼體的直徑(d2)之比是在0.2到3之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于所說(shuō)排氣管的進(jìn)氣孔是由初級(jí)旋分器頂蓋上的開(kāi)孔組成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于在初級(jí)旋分器和汽提區(qū)之間的交界處設(shè)置一個(gè)渦旋穩(wěn)定器。
13.根據(jù)權(quán)利要求9到12任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于初級(jí)旋分器罐和汽提區(qū)一起構(gòu)成一個(gè)管狀罐，在工作中，所有的汽提汽都經(jīng)初級(jí)旋分器從汽提區(qū)排出到初級(jí)旋分器的排氣管中。
14.根據(jù)權(quán)利要求9到12任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所說(shuō)初級(jí)旋分器、次級(jí)旋分器(或多個(gè))以及汽提區(qū)都位于同一個(gè)反應(yīng)器罐中，該反應(yīng)器罐的直徑要大于初級(jí)旋分器的直徑，該反應(yīng)器罐還設(shè)置有輸送由催化劑顆粒和蒸汽組成的懸浮物的裝置；以及用來(lái)將汽提后的催化劑顆粒和基本不含催化劑顆粒的蒸汽排出裝置。
15.將根據(jù)權(quán)利要求9到14中任一項(xiàng)所述的裝置用在流化床催化裂化過(guò)程中的應(yīng)用。
全文摘要
一種用來(lái)從由固態(tài)顆粒和氣體組成的懸浮物中分離出固體顆粒的裝置,其中該裝置包括:(i)一個(gè)垂直的初級(jí)旋分器罐,其具有一個(gè)管狀的殼體,該殼體由一個(gè)管狀的壁面部分組成,該壁面部分上開(kāi)有一個(gè)用來(lái)接收懸浮物的切向進(jìn)口;還設(shè)置有一個(gè)封閉了管狀壁面部分頂端的頂蓋,其中該頂蓋上設(shè)置有一個(gè)軸向的圓形開(kāi)口,該開(kāi)口作為一排氣管上的進(jìn)氣口;(ii)一個(gè)或多個(gè)次級(jí)氣－固分離器裝置,這些裝置與初級(jí)旋分器上的排氣管保持流路連通。
文檔編號(hào)B04C9/00GK1370214SQ00804189
公開(kāi)日2002年9月18日 申請(qǐng)日期2000年2月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月23日
發(fā)明者許貝特斯·W·A·德賴(lài)斯, 查爾斯·R·蓋洛韋, 約翰尼斯·M·M·韋爾曼 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司