CN101590453B - 一种大处理量第三级旋风分离器 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的一种大处理量第三级旋风分离器，是一种主要用于石油炼制催化裂化装置能量回收系统，进行气固分离的设备。包括壳体、烟气出口、烟气入口、中心管、多个单台旋风分离器和隔吊板等，壳体内部被分隔成进气室、集气室和集尘室三个相对独立的空间；壳体内装有双圈双层布置的多个单台旋风分离器；并且多个单台旋风分离器按内外两圈、上下两层的位置进行排列和安装在壳体中。这种布置能使各台旋风分离器保持最佳压力平衡和气量均布，有效地保证装置的操作稳定性和长周期安全运行；使在尽量小的平面和立面空间中能尽量多地布置处理量大、性能好的旋风分离器；解决了载荷和热膨胀问题；减少了设备投资。

Description

一种大处理量第三级旋风分离器

技术领域

本发明属于石油炼制化工设备，更具体地说是一种用于石油炼制催化裂化装置能量回收系统中进行气固分离的设备。

背景技术

炼油厂催化裂化装置能量回收系统中，第三级旋风分离器(简称三旋)是其关键设备之一。随着装置大型化的发展趋势，目前国内外在建和将要建设的处理量在400-600万吨/年的大型催化裂化装置愈来愈多。目前常用的三旋结构型式包括多管立式三旋和多管卧式三旋。在大处理量情况下，上述两种三旋都存在由于设备尺寸太大带来的设备制造检修难度大(甚至无法实现)和性能无法保证的问题，根本无法满足大处理量的要求。

针对装置大型化趋势对大处理量的要求，急需在现有旋风式三旋(CN201006498Y)的基础上研究和开发一种新型的处理量大的第三级旋风分离器。

发明内容：

本发明的目的是在CN201006498Y的第三级旋风分离器的基础上，通过进一步的创新和改进，设计一种大处理量的第三级旋风分离器，以满足装置大型化对三旋更大处理量的要求。

本发明的大处理量第三级旋风分离器，包括壳体、烟气出口、烟气入口、中心管、多个单台旋风分离器和隔吊板等部件。所述壳体由顶部封头、中部筒体和底部锥体组成。其中烟气出口和烟气入口安装在壳体顶部的封头上。筒体上开有装卸孔，以便于内部部件的维修和更换。壳体内的上部横向安置隔吊板，隔吊板可以是平板，或由中心的平板和周边的锥形板构成。从烟气入口沿壳体轴线向内安装有底端封闭的中心管，中心管穿过隔吊板。由此壳体内部空间被中心管和隔吊板分隔成进气室、集气室和集尘室三个相对独立的空间，其中壳体内的中心管内部空间构成进气室，中心管外部隔吊板之上的空间构成集气室，中心管外部隔吊板之下的空间构成集尘室。

在以上所述的第三级旋风分离器的壳体内部、隔吊板之下装有按双圈双层空间结构布置的多个单台旋风分离器，即多个单台旋风分离器按内外两圈、上下两层的位置沿壳体轴向进行立式排列和安装。其中各台旋风分离器的进气口均与中心管相通，各台旋风分离器的出气口均与各台旋风分离器上方的隔吊板相通，即其出气管均向上插入隔吊板上部的集气室中。所述各台旋风分离器的进气管与中心管通常采用矩形方箱焊接连接结构，各台旋风分离器的出气管与隔吊板通常采用圆管插入焊接连接结构。

为了更优化各台旋风分离器在壳体中的分布和安装，本发明的第三级旋风分离器中所述的按双圈双层空间结构布置的多个单台旋风分离器，其中内外两圈为同心圆，内圈各台旋风分离器优选布置在较低的标高上，外圈各台旋风分离器优选布置在较高的标高上。所述各台旋风分离器在其各自的圈内均匀分布，内圈与外圈的各台旋风分离器在筒体径向上交错分布。也就是说所述中心管与上下两层各台旋风分离器的进气管分别均布相连，其中外圈各台旋风分离器的进气管穿过内圈各台旋风分离器之间的空间与中心管相连；其中内圈各台旋风分离器的出气管穿过外圈各台旋风分离器进气管之间的空间与集气室相连通。

本发明的大处理量第三级旋风分离器，其所述的单台旋风分离器优选的直径为800～1300mm，内部装有高强度耐磨衬里的旋风分离器。所述的高强度耐磨衬里可以选用高强度高耐磨刚玉质衬里。其在壳体内的安装数量优选为12～36台。

为了能够更好的解决壳体内部部件与壳体热膨胀不一致的问题，本发明的大处理量第三级旋风分离器的中心管在隔吊板以上的管段处设置膨胀节，或者采用其它现有技术中常用的热膨胀吸收和补偿结构。

本发明提供了一种用单台旋风分离器作为分离元件的壳装式第三级旋风分离器，许多台独立的旋风分离器在壳体内的平面上分别布置在两个同心圆上，在立面上两圈旋风分离器在不同高度上错落布置；其中的内圈旋风分离器布置在较低的标高上，外圈旋风分离器布置在较高的标高上。这种形式的第三级旋风分离器在尽量小的平面和立面空间中尽量多地布置了处理量大、性能好的单台旋风分离器，而且通过合理和优化的悬吊结构解决了载荷和热膨胀问题。因此，这种新型的三旋在性能上既保持了CN201006498Y所提供的第三级旋风分离器的优点，又在结构上实现了更多单台旋风分离器在三旋壳体中的优化空间、合理布置、优化悬吊、合理受力。从而能满足大型催化装置对三旋处理量大、方便制造、易于检修、操作稳定、寿命长和性能好的要求。

附图说明

图1是本发明第三级旋风分离器的结构示意图

图2是本发明第三级旋风分离器的D-D视图

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

如图1、图2所示，本发明的大处理量第三级旋风分离器，包括壳体1、烟气出口2、烟气入口3、中心管4、多个单台旋风分离器5和隔吊板6等部件。所述壳体1由顶部封头、中部筒体和底部锥体组成。其中烟气出口2和烟气入口3安装在壳体1顶部的封头上。壳体1的中部筒体上开有装卸孔7，以便于内部部件的维修和更换。壳体1内的上部横向安置隔吊板6，隔吊板6由中心的平板和周边的锥形板构成。从烟气入口3沿壳体1轴线向内安装有底端封闭的中心管4，中心管4穿过隔吊板6。由此壳体1内部空间被中心管4和隔吊板6分隔成进气室A、集气室B和集尘室C三个相对独立的空间，其中壳体1内的中心管4内部空间构成进气室A，中心管4外部隔吊板6之上的空间构成集气室B，中心管4外部隔吊板6之下的空间构成集尘室C。

在壳体1内多台旋风分离器5通过应力分析后按双圈双层空间结构布置悬吊安装在壳体1内部的中心管4和隔吊板6上。即在壳体1内部、隔吊板6之下多个单台旋风分离器5按内外两圈、上下两层的位置沿壳体1轴向进行立式排列和安装。其中各台旋风分离器5的进气口9均与中心管4相通，各台旋风分离器5的出气口10均与各台旋风分离器5上方的隔吊板6相通，即其出气管10均向上插入隔吊板6上部的集气室B中。所述各台旋风分离器5的进气管与中心管4采用矩形方箱焊接连接结构，各台旋风分离器5的出气管与隔吊板6采用圆管插入焊接连接结构。其中内外两圈为同心圆，内圈各台旋风分离器5布置在较低的标高上，外圈各台旋风分离器5布置在较高的标高上。所述各台旋风分离器5在其各自的圈内均匀分布，内圈与外圈的各台旋风分离器5在筒体径向上交错分布。即所述中心管4与上下两层各台旋风分离器5的进气管9分别均布相连，其中外圈各台旋风分离器5的进气管9穿过内圈各台旋风分离器5之间的空间与中心管4相连；其中内圈各台旋风分离器5的出气管10穿过外圈各台旋风分离器5进气管9之间的空间与集气室B相连通。这种排布既可以优化压力平衡和气量均布，又能充分利用壳体的直径空间和高度空间，还易于制造和检修更换。

本实施例的大处理量第三级旋风分离器，其所述的单台旋风分离器的直径为1100mm，其内部装有高强度高耐磨刚玉质衬里。旋风分离器5在壳体1内的安装数量为16台。

图1中中心管4在隔吊板6以上的上部管段处设置有膨胀节，以解决壳体内部部件与壳体热膨胀不一致的问题。

本发明的大处理量第三级旋风分离器的工作过程为：含有催化剂的高温烟气从烟气入口3进入进气室A，通过中心管4和旋风分离器5进气管9均匀分配到各台旋风分离器5中。在各台旋风分离器5中，由于高速旋转离心力的作用，高温烟气中的催化剂被分离下来排入集尘室C，然后从壳体1底部锥体底端的排尘口8排出；洁净的烟气通过旋风分离器5的出气管10进入集气室B，然后从烟气出口2排出。

本发明大处理量第三级旋风分离器具有以下优点：

在最节省壳体高度和直径的情况下可以布置尽量多的(12～36台)处理量大、效率高的单台旋风分离器，实现第三级旋风分离器大处理量、高性能的要求。

多台独立旋风分离器通过合理优化的双圈双层布置，内圈旋风分离器布置在较低的标高上，进气管稍短、但出气管稍长；外圈旋风分离器布置在较高的标高上，进气管稍长、但出气管稍短。使全部旋风分离器保持最佳压力平衡和气量均布，使进气分布合理均匀，组合效率高，压降低，能够在长期使用中保持高性能，有效的保证了装置的操作稳定性和长周期安全运行。

本发明的旋风分离器双圈双层布置的方案充分利用了三旋壳体的直径空间和高度空间，旋风分离器下部料腿正好沿着壳体下部锥体实现外圈高内圈低的位置布置，还易于制造和检修更换。

由于作为分离组件的每台旋风分离器都带高强度耐磨衬里，而且本发明的大处理量第三级旋风分离器整体布置和结构使关键内件的热膨胀和受力更趋合理，从而延长了三旋的使用寿命。

结构更加简单合理，降低了制造和施工难度，缩短了施工周期，而且便于今后的维修、改造和更换。

相比之下，要达到同样的大处理量和好的分离性能，采用管式第三级旋风分离器几乎无法实现。即使通过改进材质、增加金属厚度甚至多台管式第三级旋风分离器并联的方法勉强实现大处理量，其长周期的分离性能和机械性能也很难保证，占地和投资也将是本发明三旋的2倍以上，使用中的维修和更换费用也将大大增加。

Claims (4)

1.一种大处理量第三级旋风分离器，包括壳体(1)、烟气出口(2)、烟气入口(3)、中心管(4)、多个单台旋风分离器(5)、隔吊板(6)；壳体(1)内部被中心管(4)和隔吊板(6)分隔成进气室(A)、集气室(B)和集尘室(C)三个相对独立的空间；

其特征在于在壳体(1)内部、隔吊板(6)之下装有按双圈双层空间结构布置的多个单台旋风分离器(5)，即多个单台旋风分离器(5)按内外两圈、上下两层的位置沿壳体(1)轴向进行立式排列和安装；其中内外两圈为同心圆，内圈各单台旋风分离器(5)布置在较低的标高上，进气管稍短、但出气管稍长；外圈各单台旋风分离器(5)布置在较高的标高上，进气管稍长、但出气管稍短；所述各单台旋风分离器(5)在其各自的圈内均匀分布，内圈与外圈的各单台旋风分离器(5)在筒体(1)径向上交错分布；所述各单台旋风分离器(5)的进气口(9)均与中心管(4)相通，各单台旋风分离器(5)的出气口(10)均与其上方的隔吊板(6)相通。

2.根据权利要求1所述的大处理量第三级旋风分离器，其特征在于所述的多个单台旋风分离器(5)数量为12～36台，各单台旋风分离器(5)的直径为800～1300mm。

3.根据权利要求1所述的大处理量第三级旋风分离器，其特征在于所述的中心管(4)在隔吊板(6)以上的上部管段上设置膨胀节。

4.根据权利要求1所述的大处理量第三级旋风分离器，其特征在于所述各单台旋风分离器(5)内部均带有高强度耐磨衬里。

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