用于在給料的處理中進(jìn)行分離的方法、系統(tǒng)、及設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于在給料的處理中進(jìn)行分離的方法、系統(tǒng)、及設(shè)備。根據(jù)一種實(shí)施方式，該設(shè)備包括：管狀容器，其具有方形管入口和蒸汽出口，其中，蒸汽出口設(shè)置于管狀容器的頂部處，并且其中，方形管入口與管狀容器的內(nèi)徑相切；桶，其設(shè)置在管狀容器的下方；以及雙隔離刀閥，其設(shè)置在管狀容器與桶之間，其中，氣體-固體流通過(guò)方形管入口進(jìn)入管狀容器，并且其中，通過(guò)利用離心力而將氣體與固體分離開(kāi)，并且其中，氣體離開(kāi)蒸汽出口且固體被收集在桶中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于在給料的處理中進(jìn)行分離的方法、系統(tǒng)、及設(shè)備
[0001]本申請(qǐng)要求于2010年12月30日提交的名稱(chēng)為“用于在重質(zhì)烴給料的熱處理中使用的慣性分離器(INERTIAL SEPARATOR FOR USE IN THERMAL PROCESSING OF HEAVYHYDROCARBON FEEDSTOCKS)”的申請(qǐng)序列號(hào)為61/428，316的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，出于所有的目的，該美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以參引的方式合并到本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明主要涉及用于對(duì)粘性油給料進(jìn)行快速熱處理的裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于在給料的處理中進(jìn)行分離的方法、系統(tǒng)、和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]重油資源和浙青資源正在補(bǔ)充常規(guī)輕質(zhì)和中間原油產(chǎn)量的下降，并且來(lái)自這些資源的產(chǎn)量正在穩(wěn)步地增大。除非添加稀釋劑以將原油的粘度和比重降低到管道規(guī)格，否則管道就不能對(duì)這些原油進(jìn)行處理?；蛘撸ㄟ^(guò)初步濃縮來(lái)獲得所需要的特性。然而，稀釋后的原油或濃縮后的合成原油明顯不同于常規(guī)原油。因此，浙青混合物或合成原油并不易于在常規(guī)流化床催化裂化精煉廠中進(jìn)行處理。因此，在任一情況中，必須在構(gòu)造成處理稀釋過(guò)的給料或濃縮后的給料的精煉廠中進(jìn)行其它的處理。
[0004]許多重質(zhì)烴類(lèi)給料的特征還在于包括大量的BS&W (底部沉積物和水)。這種給料由于其腐蝕性及砂子和水的存在，因此不適于通過(guò)管道進(jìn)行運(yùn)輸或精煉。通常，特征為具有小于0.5wt.% (重量百分比)的BS&W的給料可通過(guò)管道進(jìn)行輸送，并且包括較大量的BS&W的那些給料需要進(jìn)行一定程度的處理或處置以在輸送之前降低BS&W含量。這種處理可包括:儲(chǔ)存，以使水和顆粒下沉；和熱處理，以除去水和其它組分。然而，這些操作增加了操作成本。因此，在所屬領(lǐng)域內(nèi)，需要一種在對(duì)給料進(jìn)行輸送或進(jìn)一步處理之前，對(duì)具有相當(dāng)大的BS&W含量的給料進(jìn)行升級(jí)的有效方法。
[0005]可利用如下一系列工藝方法對(duì)重油和浙青進(jìn)行升級(jí)，這一系列工藝方法包括:熱(例如美國(guó)專(zhuān)利第4，490，234號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，294，686號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，161，442號(hào))、氫化裂化(美國(guó)專(zhuān)利第4，252，634號(hào))、減粘裂化(美國(guó)專(zhuān)利第4，427，539號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，569，753號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第5，413，702號(hào))、或催化裂化(美國(guó)專(zhuān)利第5，723，040號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第5，662，868號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第5，296，131號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，985，136號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，772，378號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，668，378號(hào)，美國(guó)專(zhuān)利第4，578，183號(hào))。這些工藝方法中的諸如減粘裂化或催化裂化之類(lèi)的若干工藝在上行流反應(yīng)器或下行流反應(yīng)器內(nèi)利用惰性或催化顆粒接觸物料。催化接觸物料在極大程度上是沸石基的(例如參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利第5，723，040號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第5，662，868號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第5，296，131號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，985，136號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，772，378號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，668，378號(hào)，美國(guó)專(zhuān)利第4，578，183號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，435，272號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，263，128號(hào))，而減粘裂化通常利用惰性接觸物料(例如美國(guó)專(zhuān)利第4，427，539號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，569，753號(hào))、含碳固體(例如美國(guó)專(zhuān)利第5，413，702號(hào))、或惰性高嶺土固體(例如美國(guó)專(zhuān)利第4，569，753號(hào))。[0006]將流化床催化裂化(FCC)或其它單元用于直接處理浙青給料在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。然而，存在于原油給料內(nèi)的許多化合物通過(guò)沉積在接觸物料自身上而干擾了這些工藝過(guò)程。這些給料雜質(zhì)包括諸如f凡和鎳之類(lèi)的金屬、諸如(康氏(Conradson))殘?zhí)贾?lèi)的焦碳前身物、及浙青質(zhì)。除非通過(guò)在再生器中的燃燒來(lái)去除，否則這些物料的沉積物會(huì)導(dǎo)致中毒并且導(dǎo)致需要提早更換接觸物料。對(duì)于FCC過(guò)程所采用的接觸物料而言這是尤其正確的，因?yàn)樵撨^(guò)程的有效裂化及適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂菩枰ㄉ僭S干擾該催化過(guò)程的可燃沉積物料或金屬的接觸物料或不包括該可燃沉積物料或金屬的接觸物料。
[0007]為了減少催化裂化單元內(nèi)的催化物料的雜質(zhì)，已經(jīng)提出了通過(guò)以下工藝方法對(duì)給料進(jìn)行預(yù)處理:減粘裂化(美國(guó)專(zhuān)利第5，413，702號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，569，753號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，427，539號(hào))、熱(美國(guó)專(zhuān)利第4，252，634號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，161，442號(hào))或其它工藝方法，這些工藝方法通常利用類(lèi)FCC的反應(yīng)器在低于使給料裂化所需的溫度的溫度下進(jìn)行(例如美國(guó)專(zhuān)利第4，980，045號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第4，818，373號(hào)和美國(guó)專(zhuān)利第4，263，128號(hào))。這些系統(tǒng)與FCC單元串聯(lián)操作并且起到用于FCC的預(yù)處理器的作用。這些預(yù)處理工藝方法設(shè)計(jì)成用于從給料中移除雜質(zhì)物料，并且在減輕任何裂化的情況下操作。這些工藝方法確保給料的任何濃縮和受控裂化在最適宜條件下在FCC反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生。
[0008]浙青給料包括諸如砂子和其它顆粒之類(lèi)的固體。對(duì)浙青給料進(jìn)行的直接處理必須通過(guò)含氫氣體與烴類(lèi)原料流在升高的溫度和壓力下的接觸來(lái)執(zhí)行。由此，這種處理的主要成本基本上在于該處理裝置的獲得和維護(hù)。主要成本的示例為:能夠進(jìn)行這種服務(wù)的容器和相關(guān)聯(lián)的鍋爐、熱交換器、分布器板組件、泵、管道和閥、在這種服務(wù)中受到污染的催化劑的更換成本、以及組裝該裝置的成本。諸如含有污染化合物的提煉過(guò)的原油之類(lèi)的相對(duì)低成本的給料的商業(yè)化加氫處理需要每天約幾千桶直至十萬(wàn)桶的流量，其中，氫氣的平行流高達(dá)每桶液體進(jìn)料10，000標(biāo)準(zhǔn)立方英尺。當(dāng)在升高的壓力和溫度下執(zhí)行所期望的反應(yīng)時(shí)，由于需要容納和經(jīng)受由在浙青給料內(nèi)的氫化合物、硫化合物和固體造成的腐蝕和金屬脆化，因此能夠抑制這種反應(yīng)過(guò)程的容器因此是成本密集型的。用于在這種壓力和溫度下處理含氫的流體流的泵、管道和閥同樣是昂貴的，這是因?yàn)樵谶@種壓力下密封必須在數(shù)月的延長(zhǎng)服務(wù)期內(nèi)保持是氫不能滲透的。在重油和浙青中的細(xì)的和超細(xì)的粘土、砂子和顆粒也會(huì)降低超時(shí)密封的有效性。它也是成本密集型的，以確保所有裝置均被正確地組裝、制造和/或維護(hù)。
[0009]即使是在升級(jí)過(guò)程期間采取了所有的預(yù)防措施并且對(duì)裝備進(jìn)行組裝、制造和維護(hù)以確保最為純凈的最終產(chǎn)物，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員理解到，最終產(chǎn)物通常包括形成浙青或石油給料的細(xì)的和超細(xì)的粘土、砂子和顆粒是不可避免的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明公開(kāi)了一種用于在給料的處理中進(jìn)行分離的方法、系統(tǒng)、及設(shè)備。根據(jù)一種實(shí)施方式，所述設(shè)備包括:管狀容器，該管狀容器具有方形管入口和蒸汽出口，其中，蒸汽出口設(shè)置于管狀容器的頂部處，并且其中，方形管入口與管狀容器的內(nèi)徑相切；桶，該桶設(shè)置在管狀容器的下方；以及雙隔離刀閥，該雙隔離刀閥設(shè)置在管狀容器與桶之間，其中，氣體-固體流通過(guò)方形管入口進(jìn)入管狀容器，并且其中，通過(guò)利用離心力將氣體和固體分離開(kāi)，并且其中氣體離開(kāi)該蒸汽出口且固體被收集在桶中。[0011]應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖無(wú)需按比例繪制，并且在全部附圖中，出于說(shuō)明的目的，具有相似結(jié)構(gòu)或功能的部件通常由相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。還應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖僅意在有助于對(duì)文中所述的多種實(shí)施方式進(jìn)行描述。附圖無(wú)需描述文中所公開(kāi)的教示的每個(gè)方面并且并不限制權(quán)利要求的范圍。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]被包括作為本說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施方式，并且與上面給出的一般性描述及下面給出的對(duì)于優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述一起用于說(shuō)明和教不本發(fā)明的原理。
[0013]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器設(shè)計(jì)。
[0014]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器設(shè)計(jì)。
[0015]圖3示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的用于與本系統(tǒng)一起使用的示例性反應(yīng)器設(shè)計(jì)。
[0016]圖4示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的用于與本反應(yīng)器系統(tǒng)一起使用的示例性副分離器區(qū)段。
[0017]圖5示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的用于與本系統(tǒng)一起使用的示例性副分離器的設(shè)計(jì)詳圖。
[0018]圖6示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的本副分離器與淬火容器的固體重量收集趨勢(shì)的比較。
[0019]圖7示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的砂夾帶量的示例性趨勢(shì)。
[0020]圖8示出了烴類(lèi)蒸發(fā)檢測(cè)的示例性結(jié)果。
[0021]圖9示出了多種合成原油產(chǎn)物的示例性的顆粒計(jì)數(shù)分布。
[0022]圖10示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的由本副分離器捕獲的顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(100 X放大倍率)。
[0023]圖11示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的由本副分離器捕獲的顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(500 X放大倍率)。
[0024]圖12示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的由本副分離器捕獲的顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(1000 X放大倍率)。
[0025]圖13和圖14示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的由旋風(fēng)分離器和本副分離器捕獲的固體的顆粒尺寸分布的柱狀圖。
[0026]圖15示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的由旋風(fēng)分離器和本副分離器捕獲的固體的顆粒尺寸趨勢(shì)。
[0027]圖16示出了現(xiàn)有技術(shù)的熱污垢檢測(cè)單元的圖表。
[0028]圖17示出了在沒(méi)有本副分離器的情況下的實(shí)施方案的示例性的污垢檢測(cè)結(jié)果。
[0029]圖18示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的在具有本副分離器的情況下的實(shí)施方案的示例性的污垢檢測(cè)結(jié)果。
[0030]圖19示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的在具有本副分離器的情況下的實(shí)施方案的另一示例性的污垢檢測(cè)結(jié)果。
[0031]圖20示出了在阿薩巴斯卡(Athabasca)浙青給料中循環(huán)的固體的顯微圖像。
[0032]圖21示出了在Athabasca浙青給料中的顆粒尺寸的FBRM (聚焦光束反射測(cè)量)曲線圖。
[0033]圖22示出了 3種Athabasca浙青裝運(yùn)物的FBRM比較。
[0034]應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖無(wú)需按比例繪制，并且在全部附圖中，出于說(shuō)明的目的，具有相似結(jié)構(gòu)或功能的部件通常由相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。還應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖僅意在有助于對(duì)文中所述的多種實(shí)施方式進(jìn)行描述。附圖無(wú)需描述文中所公開(kāi)的教示的每個(gè)方面并且并不限制權(quán)利要求的范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本發(fā)明公開(kāi)了一種用于在給料的處理中進(jìn)行分離的方法、系統(tǒng)及設(shè)備。根據(jù)一種實(shí)施方式，該設(shè)備包括:管狀容器，該管狀容器具有方形管入口和蒸汽出口，其中，蒸汽出口設(shè)置于管狀容器的頂部處，并且其中，方形管入口與管狀容器的內(nèi)徑相切；桶，該桶設(shè)置在管狀容器的下方；以及雙隔離刀閥，該雙隔離刀閥設(shè)置在管狀容器與桶之間，其中，氣體-固體流通過(guò)方形管入口進(jìn)入該管狀容器，并且其中，通過(guò)利用離心力將氣體和固體分離開(kāi)，并且其中，氣體離開(kāi)該蒸汽出口且固體被收集在桶中。
[0036]本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容提供了一種設(shè)備或者一種快速熱處理組件的附加部分，其能夠產(chǎn)生進(jìn)入反應(yīng)器的，卓越的、穩(wěn)定的且平滑的氣體(例如含氫氣體)和液體(例如液態(tài)烴)的混合物流，而沒(méi)有與現(xiàn)有技術(shù)的方法和設(shè)備相關(guān)聯(lián)的缺陷。
[0037]本系統(tǒng)通過(guò)如下方式來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn):即，提供位于反應(yīng)器的下游的副分離器，以實(shí)現(xiàn)將給料和反應(yīng)產(chǎn)物固體從反應(yīng)產(chǎn)物蒸汽中移除并提高反應(yīng)器產(chǎn)物的質(zhì)量。該反應(yīng)器的目的在于通過(guò)循環(huán)床、固體熱載體運(yùn)輸反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)的熱解反應(yīng)(熱裂化)將重油給料轉(zhuǎn)變成較輕的最終產(chǎn)物。
[0038]本公開(kāi)提供了 一種副分離器(本文中也可交替地稱(chēng)之為慣性分離器和副分離系統(tǒng))，用于進(jìn)行升級(jí)粘性重質(zhì)烴給料所用的快速熱處理。副分離器包括圓筒形構(gòu)件；于上端處限定開(kāi)口并于下端處限定開(kāi)口的結(jié)構(gòu)；以及至少一個(gè)開(kāi)口，該至少一個(gè)開(kāi)口具有垂直于該圓筒形構(gòu)件行進(jìn)的軸線，產(chǎn)物氣體和顆粒的混合物穿過(guò)該圓筒形構(gòu)件進(jìn)入該副分離器。至少一個(gè)第二圓筒形構(gòu)件處于第一圓筒形構(gòu)件的內(nèi)部，該第二圓筒形構(gòu)件處于具有垂直于該圓筒形構(gòu)件行進(jìn)的軸線的最上部開(kāi)口處。附接至該圓筒形構(gòu)件的是于該圓筒形構(gòu)件的下端的開(kāi)口處的穹頂形結(jié)構(gòu)。該穹頂形結(jié)構(gòu)進(jìn)一步減小了于該第一圓筒形構(gòu)件的下端處的開(kāi)口的尺寸。顆粒通過(guò)位于該副分離器的下端處的開(kāi)口離開(kāi)該副分離器。本發(fā)明通過(guò)接收來(lái)自反應(yīng)器的產(chǎn)物氣體而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了其所期望的目的。產(chǎn)物氣體包含有來(lái)自給料、反應(yīng)產(chǎn)物、或由反應(yīng)器容器承載的循環(huán)的固體熱載體的顆粒，這些顆粒必須與反應(yīng)產(chǎn)物蒸汽分離開(kāi)。產(chǎn)物氣體穿過(guò)副分離器，從而減少顆粒的量并提高反應(yīng)產(chǎn)物蒸汽的質(zhì)量。
[0039]在用于對(duì)涉及給料的部分化學(xué)升級(jí)或輕度裂化的重油或浙青給料進(jìn)行濃縮的工藝方法中利用本副分離器。這些工藝方法還降低了給料內(nèi)的雜質(zhì)的水平，從而利用存在于重油或浙青給料中的成分減輕了諸如在裂化或加氫裂化中所使用的催化接觸物料之類(lèi)的催化接觸物料的雜質(zhì)。這種工藝過(guò)程和/或方法及相關(guān)的設(shè)備和產(chǎn)物在被全部以參引的方式合并到本文中的美國(guó)專(zhuān)利第7，572，365號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第7，572，362號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第7，270，743號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第5，792，340號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第5，961，786號(hào)；美國(guó)專(zhuān)利第7，905，990號(hào)；及審理中的申請(qǐng)序列號(hào)為13/340，487、13/340，569、12/046，363和09/958，261的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中有所描述。
[0040]如在美國(guó)專(zhuān)利第5，792，340號(hào)(以參引的方式被全部合并到本文中)中所述，對(duì)于當(dāng)前類(lèi)型的熱解反應(yīng)器系統(tǒng)而言，需要將一種進(jìn)料分散系統(tǒng)用于液體給料。輸送氣體(提升用氣體)通過(guò)位于氣體分布板下方的增壓室而被引入至反應(yīng)器。進(jìn)料分散系統(tǒng)的目的在于通過(guò)減小液態(tài)進(jìn)料的液滴尺寸以增大表面積與體積的比率來(lái)獲得液態(tài)給料的更高效的熱傳遞條件。提升用氣體分布板(分布器板)的目的在于提供促進(jìn)了進(jìn)料與固體熱載體的混合的氣體的最佳流態(tài)。
[0041]當(dāng)提到“給料”或“重質(zhì)烴給料”時(shí)，它通常意指通常被稱(chēng)之為(但不限于)重質(zhì)原油、重油、(油砂)浙青或精煉廠渣油(油或浙青)的具有高密度和高粘度的石油衍生物。然而，術(shù)語(yǔ)“給料”還可包括石油原油的底部餾分，例如常壓塔底部或真空塔底部的餾分。此夕卜，給料可包括大量的BS&W (底部沉積物和水)，例如但不限于重量百分比(wt%)大于0.5%的BS&W含量。重油和浙青為優(yōu)選的給料。本發(fā)明的實(shí)施方式還可應(yīng)用于其它給料的轉(zhuǎn)化，這些其它給料包括但不限于塑料、聚合物、烴類(lèi)、石油、煤、頁(yè)巖、精煉廠給料、浙青、輕質(zhì)油、浙青膠塊、煤粉、來(lái)自任何有機(jī)物料的生物質(zhì)、生物質(zhì)懸浮液、生物質(zhì)液體、及混合物。優(yōu)選地，生物質(zhì)給料是可呈鋸末形式的干木材給料，但液相和汽相(氣相)的生物質(zhì)物料可在利用替代性的液相或汽相進(jìn)料系統(tǒng)的快速熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中被有效地進(jìn)行處理?？墒褂玫纳镔|(zhì)給料物料包括但不限于硬木、軟木、樹(shù)皮、農(nóng)業(yè)殘?jiān)驮炝謿堅(jiān)?、及其它生物質(zhì)含碳給料。
[0042]如在美國(guó)專(zhuān)利第5，792，340號(hào)中所述，對(duì)于當(dāng)前類(lèi)型的熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，需要進(jìn)料分散系統(tǒng)用于液體給料。輸送氣體(提升用氣體)通過(guò)位于氣體分布板下方的充氣室而引入至該反應(yīng)器。進(jìn)料分散系統(tǒng)的目的是通過(guò)減小液體進(jìn)料的液滴尺寸來(lái)增加表面積與體積比率而實(shí)現(xiàn)用于液體給料的更為有效的熱傳遞狀況。提升用氣體分布板(分布器板)的目的是提供有助于進(jìn)料和固體熱載體的混合的氣體的最佳流態(tài)。
[0043]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)器設(shè)計(jì)。該反應(yīng)器設(shè)計(jì)100包括管狀反應(yīng)器101，再循環(huán)或提升用氣體102于最低位置102a處進(jìn)入該管狀反應(yīng)器101。再生的固體熱載體103在略高的位置103a處進(jìn)入，并且在最高位置104a處引入反應(yīng)器進(jìn)料液體104。從反應(yīng)器的頂部散發(fā)出的焦結(jié)的/用過(guò)的固體熱載體、產(chǎn)物、及其它氣體和顆粒105進(jìn)入旋風(fēng)分離器106，在該旋風(fēng)分離器106處，氣體(產(chǎn)物蒸汽和其它氣體)與固體(固體熱載體和顆粒)分離開(kāi)。產(chǎn)物蒸汽和其它氣體在該過(guò)程的下游上繼續(xù)進(jìn)行產(chǎn)物107的進(jìn)一步分離。固體流108進(jìn)入再熱器系統(tǒng)109 (未在附圖中描繪出但包括在系統(tǒng)中的再熱器系統(tǒng)109將被所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解)。固體熱載體得到再生，并隨后穿過(guò)橫向區(qū)段以將再生的固體熱載體103輸送回該反應(yīng)器101。
[0044]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器設(shè)計(jì)。類(lèi)似于圖1中所描繪的現(xiàn)有技術(shù)的熱區(qū)段100，反應(yīng)器設(shè)計(jì)200包括管狀反應(yīng)器201，再循環(huán)氣體或提升用氣體202于最低位置202a處進(jìn)入該管狀反應(yīng)器201。再生的固體熱載體203在稍高的位置203a處進(jìn)入該反應(yīng)器201。反應(yīng)器進(jìn)料液體204在相對(duì)于提升用氣體(202a)和固體熱載體(203a)的進(jìn)入位置的最高位置204a處被引入。從反應(yīng)器的頂部散發(fā)出的焦結(jié)的/用過(guò)的固體熱載體、產(chǎn)物、及其它氣體和顆粒205進(jìn)入旋風(fēng)分離器206，在該旋風(fēng)分離器206中，氣體(產(chǎn)物蒸汽和其它氣體)與固體(固體熱載體和顆粒)分離開(kāi)。產(chǎn)物蒸汽和其它氣體在該過(guò)程的下游上繼續(xù)行進(jìn)，以進(jìn)一步分離產(chǎn)物207。固體再次進(jìn)入反應(yīng)器系統(tǒng)208 (在該處，固體熱載體得到再生)，并且隨后橫向區(qū)段將再生的固體熱載體203輸送回至反應(yīng)器。將會(huì)被所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的是，用于固體熱載體再生及運(yùn)回至反應(yīng)器的具體方法可在不背離本公開(kāi)的范圍的情況下的實(shí)施方式之間具有多種變型。
[0045]固體流208離開(kāi)旋風(fēng)器206的底部，并且穿過(guò)傾斜區(qū)段(浸入管)209且進(jìn)入再生器區(qū)段(砂再熱器)210。在該再熱器210中，固體與高溫空氣混合，并且固體熱載體通過(guò)燃盡積炭而再生。固體熱載體也通過(guò)燃燒而被加熱至高溫。熱的再生的固體熱載體離開(kāi)211該再熱器的底部，并且經(jīng)由螺旋鉆212輸送回至反應(yīng)器201。
[0046]氣體流離開(kāi)旋風(fēng)器206的頂部并向下游行進(jìn)207以經(jīng)受進(jìn)一步的處理。該氣體流主要包括烴類(lèi)蒸汽和氣體以及來(lái)自熱分解反應(yīng)、凈化、燃燒、和大氣(檢測(cè)出N2、02、CO2, CO、N0x、H2、H2S、及SO2)的其它氣體。還存在可變量的夾帶固體，其數(shù)量取決于旋風(fēng)分離器206的分離效率。
[0047]氣體流向下游行進(jìn)到淬火容器213中，在該淬火容器213中，處于較低溫度250°C的烴類(lèi)液體被再循環(huán)。淬火容器213提供兩種效用。第一是冷卻烴類(lèi)蒸汽以使其恢復(fù)液相，準(zhǔn)備用于進(jìn)一步的下游處理。第二效用是從氣體流中的烴類(lèi)產(chǎn)物中移除固體(主要是砂子)。由于溫度下降，固體顆粒的動(dòng)能被降低至大多數(shù)固體顆粒下落至淬火容器的底部，而烴類(lèi)液體離開(kāi)淬火容器的頂部的情形。
[0048]盡管這種構(gòu)型在保持來(lái)自淬火容器下游的液體產(chǎn)物的大部分固體雜質(zhì)方面是有效的，但是保留在淬火容器213中的合理量的液體產(chǎn)物由于固體雜質(zhì)的高濃度而在最終產(chǎn)物混合物中呈現(xiàn)為是無(wú)法使用的。這是因?yàn)樵诂F(xiàn)有技術(shù)的熱區(qū)段設(shè)計(jì)中，并未通過(guò)旋風(fēng)分離器206與氣體流分離開(kāi)的任何固體最終被收集在淬火容器213中。從投入的角度來(lái)看，現(xiàn)有技術(shù)的熱區(qū)段使砂子以約2000磅/小時(shí)(lb/hr)再循環(huán)，并且所使用的旋風(fēng)分離器被評(píng)價(jià)成具有至少99%的分離效率。由此,高達(dá)1% (或201b/hr)的固體可進(jìn)入該淬火容器，在任何時(shí)候均發(fā)生砂循環(huán)。考慮到在運(yùn)轉(zhuǎn)期間進(jìn)入該反應(yīng)器的重油給料的比率通常不超過(guò)601b/hr,因此這是相當(dāng)大的數(shù)量。
[0049]圖3示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的用于與本系統(tǒng)一起使用的示例性反應(yīng)器設(shè)計(jì)。反應(yīng)器設(shè)計(jì)300包括管狀反應(yīng)器301，再循環(huán)氣體或提升用氣體302于最低位置302a處進(jìn)入該管狀反應(yīng)器301。再生的固體熱載體303在稍高的位置303a處進(jìn)入該反應(yīng)器301。反應(yīng)器進(jìn)料液體304在相對(duì)于提升用氣體(302a)和固體熱載體(303a)的進(jìn)入位置的最高位置304a處被引入。從反應(yīng)器的頂部散發(fā)出的焦結(jié)的/用過(guò)的固體熱載體、產(chǎn)物、及其它氣體和顆粒305進(jìn)入旋風(fēng)分離器306，在該旋風(fēng)分離器306中，氣體(產(chǎn)物蒸汽和其它氣體)與固體(固體熱載體和顆粒)分離開(kāi)。產(chǎn)物蒸汽和其它氣體在該過(guò)程的下游上繼續(xù)行進(jìn)，以進(jìn)一步分離產(chǎn)物307。固體再次進(jìn)入反應(yīng)器系統(tǒng)308 (在該處，固體熱載體得到再生)，并且隨后橫向區(qū)段將再生的固體熱載體303輸送回至反應(yīng)器。將會(huì)被所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的是，用于固體熱載體再生及運(yùn)回至反應(yīng)器的具體方法可在不背離本公開(kāi)的范圍的情況下的實(shí)施方式之間具有多種變型。
[0050]固體流308離開(kāi)旋風(fēng)器306的底部，并且穿過(guò)傾斜區(qū)段(浸入管)309且進(jìn)入再生器區(qū)段(砂再熱器)310。在該再熱器310中，固體與高溫空氣混合，并且固體熱載體通過(guò)燃盡積炭而再生。固體熱載體也通過(guò)燃燒而被加熱至高溫。熱的再生的固體熱載體離開(kāi)311該再熱器的底部，并且經(jīng)由螺旋鉆312輸送回至反應(yīng)器301。[0051]氣體流離開(kāi)旋風(fēng)器306的頂部并向下游行進(jìn)307以經(jīng)受進(jìn)一步的處理。該氣體流主要包括烴類(lèi)蒸汽和氣體以及來(lái)自熱分解反應(yīng)、凈化、燃燒、和大氣(檢測(cè)出n2、02、CO2, CO、N0x、H2、H2S、及SO2)的其它氣體。還存在可變量的夾帶固體，其數(shù)量取決于旋風(fēng)分離器306的分離效率。
[0052]為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中所指出的不足之處，在旋風(fēng)分離器306的下游且在淬火容器313的上游安裝有副分離器400。氣體流向下游行進(jìn)到淬火容器313中，在該淬火容器313中，處于較低溫度250°C的烴類(lèi)液體被再循環(huán)。淬火容器313冷卻烴類(lèi)蒸汽以使其恢復(fù)到液相，準(zhǔn)備用于進(jìn)一步的下游處理。淬火容器313也從氣體流中的烴類(lèi)產(chǎn)物中移除未被副分離器400移除的固體(主要是砂子)。
[0053]圖4示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的用于與本反應(yīng)器系統(tǒng)一起使用的示例性副分離器區(qū)段。氣體流離開(kāi)旋風(fēng)分離器306并進(jìn)入副分離器400，在該副分離器400中，氣體和固體發(fā)生進(jìn)一步的分離。處理過(guò)的流隨后前進(jìn)至淬火容器313。
[0054]根據(jù)一種實(shí)施方式，本副分離器設(shè)計(jì)利用多個(gè)氣體/固體分離原理的多個(gè)方面?？刂茀?shù)在具有最大顆粒物質(zhì)(PM)移除效率的同時(shí)降低了資本/維護(hù)成本。副分離器是自支承的，這意味著內(nèi)部容積設(shè)計(jì)成保持200磅(Ib)的砂子，并且仍然在具有最小分離效率的損失的情況下起作用。此外，副分離器排列有大功率熱纜線，這將充足的熱量提供至容器壁，以補(bǔ)償容器壁上的淬火(無(wú)用于隔熱的耐火物質(zhì))?；诔醪接?jì)算，本分離器的顆粒切點(diǎn)(d50)為15微米(在d50處效率為50%)。
「00551 式中
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)備，包括: 管狀容器，所述管狀容器具有方形管入口和蒸汽出口，其中，所述蒸汽出口設(shè)置于所述管狀容器的頂部處，并且其中，所述方形管入口與所述管狀容器的內(nèi)徑相切； 桶，所述桶設(shè)置在所述管狀容器的下方；以及 雙隔離刀閥，所述雙隔離刀閥設(shè)置在所述管狀容器與所述桶之間， 其中，氣體-固體流通過(guò)所述方形管入口進(jìn)入所述管狀容器，并且其中，通過(guò)利用離心力而將所述氣體與所述固體分離開(kāi)，并且其中，所述氣體離開(kāi)所述蒸汽出口而所述固體被收集在所述桶中。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述桶是可拆卸的，以排空所收集到的固體。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備設(shè)置在旋風(fēng)分離器的下游且在淬火容器的上游。
4.一種方法，包括: 提供一種副分離設(shè)備，所述副分離設(shè)備包括: 管狀容器，所述管狀容器具有方形管入口和蒸汽出口，其中，所述蒸汽出口設(shè)置于所述管狀容器的頂部處，并且其中，所述方形管入口與所述管狀容器的內(nèi)徑相切； 桶，所述桶設(shè)置在所述管狀容器的下方；以及 雙隔離刀閥，所述雙隔離刀閥設(shè)置在所述管狀容器與所述桶之間； 將所述副分離設(shè)備設(shè)置在旋風(fēng)分離器的下游，其中，來(lái)自所述旋風(fēng)分離器的氣體-固體流通過(guò)所述方形管入口進(jìn)入所述管狀容器，并且其中，通過(guò)利用離心力而將氣體與固體分離開(kāi)，并且其中，將固體收集在所述桶中；以及 將所述副分離設(shè)備設(shè)置在淬火容器的上游，其中，所述氣體離開(kāi)所述蒸汽出口并且繼續(xù)進(jìn)行至所述淬火容器。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括拆卸所述桶并且排空所收集到的固體。
【文檔編號(hào)】C10G11/18GK103429311SQ201180068825
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月30日
【發(fā)明者】斯蒂芬·K·帕維爾, 邁克爾·A·西爾弗曼, 史蒂文·A·考洛陶 申請(qǐng)人:艾芬豪能源有限公司