CN1051032C - 由固－流混合物中分离固体的设备 - Google Patents

Abstract

用于由固体与流体的混合物中分离固体的设备，其中包含被划分为多个分离室的壳体，各分离室均被排布在中心纵轴周围并且具备弯曲内壁，这样，内壁与垂直于中心纵轴的平面之间的交线为凹线，而所有中心纵轴均处于同一平面上，每个分离室均具有一个进口，固体出口和至少一个流体出口，而每一个流体出口又都连接有一个流体出口导管，各分离室的固体出口连接有与分离室沿切线方向连接的固体出口导管，该设备还包含一个固体一流体混合物的进料导管。

Description

由固-流混合物中分离固体的设备

本发明涉及由固-流混合物中分离固体的设备，并且涉及这种设备在由固-流混合物中分离固体的过程中的应用。

用于由固-流混合物中分离固体的公知设备为旋风分离器，固-流混合物沿水平方向进入该旋风分离器并沿切线方向进入一垂直的园柱体内，该园柱体顶部排出流体，而于旋风分离器底部排出的则是固体。卧式旋风分离器也是公知内容，固-流混合物沿切线方向进入一水平放置的圆柱体内，经通常与旋风分离器的水平壳体同轴的水平管线排出流体，由与固-流混合物进料端相对的另一端排出固体。

欧洲专利-A-0206399介绍了一种设备，该设备包括一个至少具备一个拱形上部的壳、一个方向朝上的固-流混合物进口、一个向下的固体出口和位于壳的中部并大体上呈水平放置的流体出口。

与旋风分离器类型的设备相比，欧洲专利-A-0206399的设备的优点在于设备内部的压力被降低并且避免了死点的形成。其操作性能也有一定程度的改善。

由上述欧洲专利所述的实例可以看出，其分离效率约为98％。采用处理效率更高的设备可产生理想的结果。此外，举例来说，若在催化裂化反应器中应用结构复杂、难以装卸的设备，结果会带来麻烦。

令人惊奇地发现。若在壳体内设置多个分离室能够产生极佳的效率，而呈对称排布的多个分离室可简化其结构并易于在壳体内装卸。

因此，本发明提供一种用于分离固-流混合物中固体的设备，其中包括设置有许多分离室的壳体，每个室围绕纵向中心轴排布并且具有弯曲的内壁，以便使内壁与垂直于纵向中心轴的平面的交线为凹线，其中，所有中心纵轴均处于一个平面上，每一室都有一个进口、一个固体出口和至少一个流体出口，而每个流体出口均与流体出品导管相连，每个室的固体出口与位于该室切向上的固体出口导管相连，该设备还包括一条固-流混合物的进料导管，该进料导管通向由彼此相连的所有室的进口组合而成的进料口，在此设备中，进料口和固体出口被安装在分离室纵向中心轴平面的同一侧。

分离室的数目有所不同。为了不使壳体的构造过于复杂，分离室的数目以2-4为佳。若分离室的数目为2，则不仅可简化构造而且易于产生对称性，因此，以具备2个分离室为佳。为了保证固-流混合物均匀地分布于分离室，这些分离室以具备相同的尺寸为佳。

分离室内壁与垂直于纵向中心轴的平面的交线为凹线，因此，举例来说，它可以呈椭园状或者部分呈抛物线状。但是，以便用其内壁与所述平面的交线呈环状的分离室为佳。以呈现由线段围绕中心纵轴产生的迴转体形状分离室为更佳。

当分离室的形状为由一线段旋绕中心纵轴产生的迴转体时，该线段可以呈现多种不同的形状。在本发明适宜的实例中，它可以是弯曲线段。该线段可以伸展到中心纵轴上，这样便可以产生一球形回转体。以具有一条借助于一段或两段直线与中心纵轴相连接的曲线为佳，这样便可产生一截头球形回转体。基于构造方面的考虑，可选用圆弧作为适宜的曲线，如此产生的回转体为部分球体。其中所述线段以垂直于中心纵轴为佳，这样可得到球体的园盘。这些实例的优点在于由于分离室的表面弯曲从而在实际操作中消除了产生死点的可能性。若用于产生迴转体的线段是一条平行于中心纵轴并借助于二条其它直线与该轴相连接的直线段的话，那么本发明设备的构造就会非常简便。这样就得到一种圆柱体。

用于连接上述平行线与中心轴的两条线段以垂直于该轴为佳，这样得到的是平截园柱。

本发明设备中的进料导管伸向分离室的组合进口。所以，分离室的形状显然要受到组合进口的影响。在进料导管对面有一个通过分离室相交而产生的弧面。

进料导管可以具有多种形状。其横截面可以是园、椭园、正方形、矩形或其中任意组合而成的形态。其横截面的最大尺寸为分离室中心纵轴长度的0.5-1.0倍。分离室固体出口的长度以分离室中心纵轴长度的0.6-1.0倍为佳。

流体出口导管经流体出口与分离室连接，这些流体出口的中心可以处于中心纵轴之上，也可以稍稍偏离中心纵轴，这有利于有待分离的混合物进行旋涡形运动。分离室的每个流体出口的位置应使该出口包含至少一个分离室中心纵轴的端点。每个分离室中流体出口的数目均大于1，以1或2为佳。当分离室中设置有两个流体出口时，它们以径向上彼此相对的方式排布。流体出口导管以伸入分离室为佳。业已发现，由于这一特征使分离效率得到提高。所述流体以诸如气态烃之类的气体为佳。流体出口导管可具备多种形状如园柱形、锥形或其组合体、该导管还可具备一个用来将分离出的流体导向所需方向的弯头。

本发明还提供了所述设备在分离固-流混合物过程中的应用。所以，本发明提供一种由固体与流体混合物中分离固体的方法，该方法包括：将混合物经进料口导向许多分离室，每个分离室均排布于中心纵轴周围并且均具备弯曲内壁，这样，内壁与垂直于中心纵轴的平面的交线为一凹线，而所有中心纵轴均在同一平面内，随后流体由流体出口被排出而固体则由位于中心纵轴平面上与进料口同一侧的固体出口被排出。具体地讲，本发明涉及该设备在由气态烃转化产物中分离流体催化裂化催化剂颗粒这一方法中的应用。很显然，该设备还可以用于各种其它方法如页岩转化法、油气化和煤气化。

本发明的设备可用作独立分离装置。但是，也可以与其它构造相同或不同的设备组合使用。所以，依据本发明，它可以具备一系列后续设备。本发明的设备还可以与一个或多个卧式或立式旋风分离器组合使用。在适宜的组合体中，本发明的设备作为第一分离装置使用，由此排出的流体被送往如欧洲专利-A-0206399所述的拱形、以大体上呈球形为佳的分离器，在此分离器中，流体基本上脱除了全部被夹带的固体。在另一适宜的实施方案中，与欧洲专利-A-0220768所述情形相似，用作第一分离器的本发明设备与旋流管形成组合体。

与欧洲专利-A-0220768所示、由拱形分离器和旋流管形成的组合体相比，上述组合体具备改进之处。在给定的固-流混合物进料速率下，设备组合体内的停留时间缩短。尤其是当该设备用于催化裂化过程时，停留时间应尽可能地短以免在非常热的固体颗粒上进一步发生裂化。

因此，本发明提供一种用于由固-流混合物中分离固体的方法，该方法包括使该混合物经进料口进入许多分离室，每个分离室均排布于中心纵轴周围且具备弯曲内壁，这样，内壁与垂直于中心纵轴的平面的交线为凹线，从而使所有中心纵轴均处于同一平面上，流体自流体出口排出。固体则由位于中心纵轴平面上与进料口同侧的固体出口被排出，随后将排出的流体向上并沿线线方向送入基本上呈球形的分离区。进入的流体于大体上直立的平面中作旋转运动，脱除其中夹带的固体，经一开口进入分离区的下部，经过基本上以水平方向伸向球形分离区中部的出口排出得到净化的流体。

本发明还提供另外一种由固体与流体的混合物中分离固体的方法，该方法包括使混合物通过上述本发明的设备，然后使自该设备排出的流体进入管间空间并向下进入旋流装置的环状空间，该环状空间被限制在管件上部与同所述上部基本上同轴排布的管状流体出口装置的下部之间，从而使排出的流体在管件内作旋涡流动，分离出被流体夹带的固体，固体由管件下部被排出，而被净化的流体则通过管状出口装置的上部被排出。

下面借助附图描述本发明。

图1为本发明设备的纵向截面图，其中用于产生回转体的线段为曲线，有两个分离室，每个分离室有一个流体出口。

图2为图1中沿II-II截剖的截面图。

图3为本发明设备的纵向截面图，其中用于形成回转体的线段为直线。

图4为图3中沿IV-IV截剖的截面图。

图5为配备有两个分离系统组合体的催化裂化反应器的示意图，其中第一分离系统包含本发明的设备而第二分离系统包含旋流管。

图6所示为包含本发明设备和欧洲专利-A-0206399所述拱形分离器的催化裂化反应器实例。

图1和2表明本发明设备包含一个被分为两个分离室2和2 ′的壳体1。这两个分离室的进口分别为4和4′，它们共同构成了进料口10。与进料口连接的是用于将固体和流体的混合物送入分离室的进料导管9。固体分别经固体出口5和5′以及沿切线方向配置在分离室2和2′上的固体出口导管7和7′离开分离室，显然，进料口10与固体出口5和5′排布在通过中心纵轴的平面的同一侧，该平面以线段3表示。基本上不含有固体的流体经流体出口6和6′以及流体出口导管(见图2中的导管8，分离室2′的相应导管未标示)离开分离室。在图1和2的实施方案中，流体出口被设置在壳体的一侧。显然，也可以将该流体出口分别设置在壳体的相反两侧。

图3和4表示的是本发明设备的另一实施方案。它包括被分为分离室32和32′的壳体31，每个分离室配备有进口(34和34 ′)、固体出口(35和35′)以及流体出口(36和36′)。通过进料口39，进料导管40伸向分离室。进料导管40具有一个锥形端，以便于分离室内的固-流混合物进行旋涡运动。脱除了固体的流体经流体出口36和36′以及流体出口导管38和38′离开分离室。这些导管可以是弯管以便将流体导向所需方向。在该设备中经过分离的固体经固体出口35和35′以及固体出口导管37和37′被排出。被固体出口导管包围的壳体部分可以配备有孔41，以便使未经固体出口排出的固体经此孔41离开分离室。

图5所示为本发明设备在催化裂化过程中的应用。在含有再生器51的催化剂床层52中，可通过烧去含有焦炭催化剂颗粒上的焦炭来再生催化剂颗粒，通过将氧化气体如空气经管线53通入再生器并经出口54将燃烧气排出来完成这一过程。如此再生得到的催化剂颗粒经管线55进入竖管反应器57。在该反应器中，催化剂与来自管线56的烃进料汇合并向上通过该竖管反应器。此时烃进料经裂化产生轻质气态烃。裂化反应进行期间，催化剂颗粒上会产生一些焦炭。该反应器顶部安装有本发明设备(58)，来自该设备的气体进入配置有旋流叶片62和气体出口63的旋流管61。于设备58中被气体夹带的催化剂颗粒于这些旋流管中与气体分离，因此可回收气态烃。由催化剂与烃进料的混合物分离得到的催化剂颗粒经固体出口导管64由设备58中以及经浸入管65由旋流管61排入包含在反萃取器59中的催化剂床层60。该反萃取器配备有用于经管线66提供气态吸收剂的装置(未标示)。然后，催化剂颗粒经管线67由容器59回到再生器51。

图6为催化裂化反应器示意图，其中于本发明设备之后配置了一个拱顶形状的分离器。相应的零件编号与图5相同。将催化剂颗粒与烃组成的混合物通入本发明的设备58。分离得到的催化剂颗粒经固体出口导管64进入催化剂床层60。夹带有某些固体物质的气态烃经进口70进入球形分离器71。气体经出口72排出，于分离器71分离得到的固体物质经出口73和浸入管74被排入催化剂床层60。

下面借助实施例对本发明进行进一步描述。

实施例

于500℃的温度和2巴的压力下，以18m/s的气速将由气态烃与裂化催化剂颗粒0.15重量比组成的进料物流导入图1所示分离设备的进料口(10)。催化剂颗粒通过固体出口导管(7和7′)被排出，以重量计的分离效率大于99.7％，这样，以进料物流体中催化剂总重为基准计，在经流出口(6和6′)离开设备的烃气流中，催化剂颗粒含量低于0.3％(重)。

Claims (13)

1.用于由固体与流体的混合物中分离固体的设备，其中包含被划分为多个分离室的壳体，每个室均具有一个入口、固体出口和至少一个流体出口，其特征在于各分离室均被排布在中心纵轴周围并且具备弯曲内壁，这样，内壁与垂直于中心纵轴的平面之间的交线为凹线，其中所有中心纵轴均处于同一平面上，而每一个流体出口又都连接有一个流体出口导管，各分离室的固体出口连接有与分离室沿切线方向连接的固体出口导管，该设备还包含一个呈流体催化裂化装置中的提升管反应器形式的固体-流体混合物的进料导管，该进料导管伸向由彼此相通的各分离室进口组合而成的进料口，该设备中的进料口与固体出口排布在分离室中心纵轴平面的同侧。

2.按照权利要求1的设备，其中分离室的数目为2-4。

3.按照权利要求1或2的设备，其中分离室的形状为某一线段围绕中心纵轴旋转而成的回转体。

4.按照权利要求3的设备，其中用于产生回转体的线段为曲线。

5.按照权利要求3的设备，其中用于产生回转体的线段为借助一条或二条直线段与中心纵轴相连的曲线。

6.按照权利要求4或5的设备，其中曲线为圆弧。

7.按照权利要求3的设备，其中用于产生回转体的线段为平行于中心纵轴并借助两条其它直线段与该轴相连的直线段。

8.按照权利要求1的设备，其中进料导管的直径为分离室中心纵轴长度的0.5-1倍。

9.按照权利要求1的设备，其中固体出口长度为中心纵轴长度的0.6-1.0倍。

10.按照权利要求1的设备，其中流体出口导管一直伸展到分离室内。

11.用于由固体与流体的混合物中分离固体的方法，其中包括将该混合物经分离室的入口送入许多分离室，经流体出口由分离室排出流体，经固体出口排出固体，其特征在于各分离室均被排布在中心纵轴周围并且具备弯曲的内壁，这样，内壁与垂直于中心纵轴的平面之间的交线为凹线，其中，所有中心纵轴均处于同一平面上，将该混合物送入多个分离室的过程包括将该混合物由流体催化裂化装置的提升管反应器的开口端经进料口送入许多分离室，固体出口与进料口位于中心纵轴平面的同侧。

12.按照权利要求11的方法，其中还包括将排出的流体向上沿切线方向送入大体上呈球形的分离区，进入的流体在大体上垂直的平面上作旋转运动，脱除其中夹带的固体，通过一个分离区下部的开口，经过基本上水平伸向球形分离区中部的出口排出净化流体。

13.按照权利要求11的方法，其中还包括使自该设备排出的流体进入管间空间，随后使其向下进入配有旋流装置的环状空间，该环状空间被限制在管件上部与同所述上部基本上同轴排布的管状流体出口装置的下部之间，从而使排出的流体在管件内作旋涡流动，分离出被所述排出流体夹带的固体，固体由管件下部被排出，而被净化的流体则通过管状出口装置的上部被排出。

Images