CN108014724A - 催化剂颗粒预分离器和流化床反应器及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含硫烃类脱硫领域，公开了一种催化剂颗粒预分离器和流化床反应器及其应用，该催化剂颗粒预分离器包括：预分离器主体；所述筒体上包括切向设置的导向进风口；出风管，插入所述预分离器主体的顶部中心，并向下延伸至预分离器主体的内部空间，向上伸出预分离器主体的顶部；出风管的下部设置有导向出风口，其中，导向出风口为在所述出风管的下部的侧壁上对称设置的至少三道通槽，用于连通所述出风管的内部空间和外部空间。本发明的流化床反应器能够对稀相含尘气颗粒预分离且对催化剂颗粒几乎不产生磨损破坏作用，降低含尘气的颗粒浓度，延缓催化剂细粉堵塞金属过滤器时间，实现脱硫装置与催化裂化装置同步检修周期的流化床反应器。

Description

催化剂颗粒预分离器和流化床反应器及其应用
技术领域
本发明涉及含硫烃类脱硫领域，具体地，涉及一种催化剂颗粒预分离器，一种流化床反应器以及该流化床反应器在对含硫烃原料进行吸附脱硫中的应用。
背景技术
石油烃类物质(如汽油和柴油)总是含有部分有机硫。这些有机硫在燃烧时会释放出SOx，其中，最主要的是二氧化硫(SO2)。二氧化硫是大气环境主要的污染源，是形成酸雨的直接原因。为了控制大气污染，各国相继立法对汽油中的硫含量提出了越来越严格的限制。欧、美等国家和地区最早提出了汽油硫含量≯10μg/g的“无硫汽油”标准，我国最近也在全面实施国Ⅳ、Ⅴ汽油标准(汽油硫含量≯10μg/g)。
目前，油品的深度脱硫方法主要有加氢精制和吸附脱硫两种方法，但加氢脱硫普遍存在操作条件苛刻、氢耗高等不足。特别是对催化裂化汽油来说，加氢脱硫易于使汽油中的烯烃和芳烃饱和，从而造成汽油辛烷值的损失。因此，需要一种在保持汽油辛烷值的同时实现脱硫的方法。
CN1110931A提出了一种用含有氧化锌、二氧化硅和氧化铝吸附剂的新型流化床工艺，吸附含硫烃原料中的硫组分，与氧化锌结合，能有效地脱除烃原料中的硫元素，可以实现在汽油辛烷值损失小的条件下脱硫的效果。
CN1658965A提出了一种从含烃流体物流中脱硫的方法和装置，在流化床反应器内让烃类与吸附硫的固体颗粒催化剂接触，在流化床内设置导向内构件来约束烃类流体和固体催化剂颗粒的流动路径，强化气固两相的接触和反应，从而实现超低硫汽油的生产。
从工业应用来看，通过吸附脱硫模式在深度脱硫的前提下，可大大缓解催化汽油在脱硫中的辛烷值损失。吸附脱硫工艺通过将硫化氢中的硫转化成为硫化锌来固定烃原料中的硫，在再生器中通入空气进行氧化反应，使催化剂颗粒中的ZnS与氧气反应生成氧化锌和二氧化硫，从而恢复催化剂吸附活性。
现有的工业催化汽油吸附脱硫装置一般采用内置式金属过滤器回收催化剂。但是金属过滤器的孔径很小，当装置运行一段时间以后，装置内的细粉不断增加，金属过滤筒的孔径慢慢被堵塞，金属过滤筒阻力会不断增加，过滤器的反吹频率也随之增加，当增加到一定的频率后，再继续增加，对过滤器的阻力降(透气率)的恢复作用视乎很小，以至于最后反应系统中的压力平衡遭到破坏，造成催化剂流动推动力不足，无法使催化剂正常流入到反应接收器内，造成催化剂的流动不畅，影响装置的正常运转。目前的工业应用装置检修频繁，都无法实现与其配套的催化裂化装置4年一检修周期的同步运行。
如果在反应器内增加一个分离构件，金属过滤器设置在反应器外，反应器内的稀相含尘气首先经过器内预分离器预分离，将会大大降低含尘气颗粒浓度，如果再对此含尘气进行过滤，从而大大降低金属过滤器的负荷，延缓过滤器压降升高过快的时间，将会实现与其配套的催化裂化装置4年一检修周期的同步运行的可能。
这很容易让人想起采用旋风分离器解决此问题，然而相比于其它固体催化剂而言，吸附脱硫用催化剂的机械强度略低些，如果在吸附脱硫反应器中采用常规旋风分离器对脱硫吸附反应器内稀相悬浮含尘气体进行预分离处理，由于旋风分离器中气流的流速较高，因此在分离油气与催化剂颗粒时，颗粒与颗粒之间以及颗粒与旋风分离器器壁之间的强烈碰撞，极易造成催化剂破碎。反而加上大量催化剂破碎率，造成流化床反应器内细粉量更多，催化剂消耗更快。
因此需要开发一种对吸附脱硫反应装置的稀相含尘气颗粒预分离的设备，同时对颗粒几乎不产生磨损破坏作用，可以降低含尘气的颗粒浓度，延缓催化剂细粉堵塞金属过滤器时间，可实现脱硫装置与催化裂化装置同步检修周期。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种能够对吸附脱硫反应装置的稀相含尘气颗粒预分离且对催化剂颗粒几乎不产生磨损破坏作用的催化剂颗粒预分离器。
本发明的目的之二是提供一种能够对吸附脱硫反应装置的稀相含尘气颗粒预分离且对催化剂颗粒几乎不产生磨损破坏作用，降低含尘气的颗粒浓度，延缓催化剂细粉堵塞金属过滤器时间，实现脱硫装置与催化裂化装置同步检修周期的流化床反应器，以及提供该流化床反应器在对含硫烃原料进行吸附脱硫中的应用。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种催化剂颗粒预分离器，包括：
顶部密封的预分离器主体，该预分离器主体自上而下包括筒体、倒置的锥体和底部出料管；所述筒体上包括切向设置的导向进风口，该导向进风口由至少3道切向矩形入口或至少3个蜗壳矩形入口组成；
出风管，该出风管插入所述预分离器主体的顶部中心，并向下延伸至所述预分离器主体的内部空间，以及向上伸出所述预分离器主体的顶部；所述出风管的下部设置有导向出风口，其中，所述导向出风口为在所述出风管的下部的侧壁上对称设置的至少三道通槽，用于连通所述出风管的内部空间和外部空间。
第二方面，本发明提供一种流化床反应器，包括：
顶部密封的反应器主体，该反应器主体自上而下包括沉降区II和反应区I，所述沉降区II的上部设置有本发明前述的催化剂颗粒预分离器，该预分离器的底部出料管向下延伸至所述反应区I中，该预分离器的出风管向上延伸至与插入所述反应器主体的顶部的反应器顶部接管相连，该反应器主体的侧壁上设置有用于引入催化剂细粉的细粉返回管，以及所述反应器主体的底部设置有用于引入反应物料的入料口；
催化剂细粉过滤器；
其中，所述反应器主体中的细颗粒催化剂由所述反应器顶部接管引入至所述催化剂细粉过滤器中进行过滤以得到催化剂细粉，所述催化剂细粉通过所述细粉返回管引入至所述反应器主体中和/或引入至催化剂细粉存储罐中。
第三方面，本发明提供一种流化床反应器在对含硫烃原料进行吸附脱硫中的应用。
本发明提供的催化剂颗粒预分离器能够对吸附脱硫反应装置的稀相含尘气颗粒预分离且对催化剂颗粒几乎不产生磨损破坏作用。
本发明提供的流化床反应器能够对吸附脱硫反应装置的稀相含尘气颗粒预分离且对催化剂颗粒几乎不产生磨损破坏作用，降低含尘气的颗粒浓度，延缓催化剂细粉堵塞金属过滤器时间，实现脱硫装置与催化裂化装置同步检修周期的流化床反应器。
具体地，本发明提供的流化床反应器内安装一种对其沉降区中的含尘气颗粒进行预分离的催化剂颗粒预分离器，沉降区中绝大部分催化剂颗粒被此预分离器分离下来，返回到流化床反应器的反应区中，经此预分离后的气体携带未被分离下的少量的催化剂细粉由催化剂颗粒预分离器的出风管引出，经管路引入到过滤器内，含尘气经过滤器内的过滤管过滤，净化气体由过滤器顶部排出，由后续处理装置回收；被拦截在过滤管表面的催化剂细粉经一定的时间富集一定的厚度后，由过滤器顶部脉冲压缩气体反吹脱落下，汇集在过滤器的底部，经管路可以排入到催化剂细粉存储罐里，也可以根据流化床反应器内的催化剂细粉的含量适当地将部分催化剂细粉返回到流化床反应器的反应区中。催化剂颗粒经本发明的预分离过程中几乎不产生磨损破坏现象，经过预分离后的气体含尘浓度大大降低，可以有效地减轻过滤器的负荷，延缓过滤器的滤孔形成堵塞的时间，可以实现此工业装置与其相配套的装置(如催化裂化装置)同步运行周期。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的一种优选实施方式的催化剂颗粒预分离器的结构示意图；
图2是本发明的一种优选实施方式的出风管中倒置的锥体区的局部放大图；
图3是图2的锥体区的横截面示意图；
图4是本发明的一种优选实施方式的流化床反应器。
图5示出了本发明的一种优选实施方式的蜗壳型的导向进风口。
附图标记说明
1、反应器主体 2、预分离器主体 3、催化剂细粉过滤器
4、双向阀 5、催化剂细粉存储罐 6、底部出料管
7、反应器顶部接管 8、顶部排气管 9、底部下料管
10、导入管 11、细粉返回管 12、放料阀
13、入料口 14、导气管 15、导向进风口
16、筒体 17、锥体 18、导向出风口
19、出风管 20、输送管 21、待生催化剂接收器
I区、反应区I II区、沉降区II
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种催化剂颗粒预分离器，包括：
顶部密封的预分离器主体，该预分离器主体自上而下包括筒体、倒置的锥体和底部出料管；所述筒体上包括切向设置的导向进风口，该导向进风口由至少3道切向矩形入口或至少3个蜗壳矩形入口组成；
出风管，该出风管插入所述预分离器主体的顶部中心，并向下延伸至所述预分离器主体的内部空间，以及向上伸出所述预分离器主体的顶部；所述出风管的下部设置有导向出风口，其中，所述导向出风口为在所述出风管的下部的侧壁上对称设置的至少三道通槽，用于连通所述出风管的内部空间和外部空间。
在本发明中，所述出风管的底部为圆形通孔状，也即为下文的出口A。
所述通槽对称设置在所述出风管的下部的侧壁上，也即，多道所述通槽在横截面为圆形的出风管的下部的侧壁上均匀分布，任意的相邻两道通槽之间的距离相同。
所述锥体的锥底与所述筒体的底部相连，所述锥体的底部与所述底部出料管相连。在本发明中，定义锥体的锥底为锥体中横截面最大的部位，由于锥体是倒置的，从而“锥体的底部”表示锥体中横截面最小的部位。
所述切向设置的导向进风口使得从所述导向进风口进入所述预分离器主体中的气流为旋流状而进行离心运动。
优选地，所述出风管自上而下包括直筒区和倒置的锥体区，所述锥体区的锥底与所述直筒区相连，所述通槽设置在所述锥体区中。
优选地，各道所述通槽的中心平面与所述通槽的外切平面之间的夹角为α，且α为大于0°至小于等于65°，更优选地，所述α为5～50°。“通槽的外切平面”表示与所述通槽的外壁开口相切的平面。该α角的设置有利于从所述通槽进入所述出风管中的气流呈旋流状态而进行离心运动。
所述通槽的中心平面表示：将通槽分隔为左右两侧的中心平面。
优选地，所述通槽为3～36道；更优选为10～26道；特别优选为14～18道。
优选地，各道所述通槽的α相同，且各道所述通槽的长度与所述锥体区的母线的长度之比为1：(1.3～1.8)。
优选地，形成各道所述通槽的通槽壁的面积总和与所述出风管底部的开口A的内圆面积之和为所述筒体的内圆面积的0.07～0.1倍。
优选地，形成各道所述通槽的通槽壁的面积总和与所述出风管底部的开口A的内圆面积之比为1：(5～8)。
优选地，所述通槽的设置方向与所述预分离器内的气流流动方向一致。也即，所述通槽的设置方向使得气流从所述通槽进入所述出风管后的旋流方向与所述导向进风口的导流方向一致。从所述导向进风口进入所述预分离器内部空间中的含有催化剂的气流呈逆时针或者顺时针状态做离心运动，该离心运动使得粗颗粒催化剂离心分离到器壁，汇集底部出料管引出，而细颗粒催化剂随气流通过所述通槽或者以及从所述出风管的底部的出口A一起进入到出风管中继续进行离心运动。而导向进风口和所述通槽的开口使得气流在所述出风管中的旋流方向与气流在所述预分离器主体的内部空间(除出风管之外的内部空间)中的旋流方向一致，同为逆时针方向或同为顺时针方向。
本发明的相邻两道通槽之间的间壁可以为扇形，也即相邻两道通槽的相邻两条通槽壁不相交；优选地，相邻两道通槽的相邻两条通槽壁在所述出风管的内部相交，使得相邻两道通槽之间的间壁为椎体状。本发明的发明人发现，椎体状的间壁使得该间壁呈叶片状，对称分布的椎体状的间壁形成多叶片气流导向均匀地分布在此锥体区上，此结构更加有利于含有大量细颗粒催化剂的气流从所述锥体状的间壁之间的通槽进入到出风管中进行离心运动以提高粗细颗粒分选的清晰度，并且避免对催化剂颗粒产生磨损破坏作用。需要特别说明的是，由于出风管通常为粗细均匀或者不均匀的筒体，其外表面为圆弧状使得本发明的所述锥体状的间壁并不是严格的锥体，并且，该锥体为自上而下横截面积逐渐减小的锥体，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
优选地，所述导向进风口在所述筒体的上部呈周向分布。并且，各个所述导向进风口沿所述筒体对称分布。
优选地，所述导向进风口由3道以上切向矩形入口或蜗壳矩形入口组成，各入口结构形式相同。
优选地，各个所述导向进风口的入口的面积之和为所述筒体的内圆面积的1/3～1/4。
优选地，所述导向进风口的入口为矩形，且入口的高宽比为(1.8～2.5)：1。
优选地，所述筒体与所述锥体的高度的比值为1：(1.2～2.2)。
优选地，所述筒体的高度与其内径之比为(0.8～1.6)：1。
以下结合图1说明本发明的前述催化剂颗粒预分离器，具体地，该催化剂颗粒预分离器包括：
顶部密封的预分离器主体2，该预分离器主体2自上而下包括筒体16、倒置的锥体17和底部出料管6；所述筒体16上包括切向设置的导向进风口15；
出风管19，该出风管19插入所述预分离器主体2的顶部中心，并向下延伸至所述预分离器主体2的内部空间，以及向上伸出所述预分离器主体2的顶部；所述出风管19的下部设置有导向出风口18，其中，所述导向出风口18为在所述出风管19的下部的侧壁上对称设置的至少三道通槽，用于连通所述出风管19的内部空间和外部空间。
图2示出了本发明的一种优选实施方式的出风管中倒置的锥体区；且图3为图2的一种优选实施方式的锥体区的横截面示意图，在图3中，相邻两道通槽的相邻两条通槽壁在所述出风管的内部相交，通槽的中心平面与所述通槽的外切平面之间的夹角为α，由预分离器的内部空间进入通槽的方向与预分离器的内部空间的气体旋转方向一致。
图5示出了本发明的一种优选实施方式的蜗壳型的导向进风口15，该图5为沿图1的筒体顶部的截面的俯视图。
第二方面，本发明提供了一种流化床反应器，包括：
顶部密封的反应器主体，该反应器主体自上而下包括沉降区II和反应区I，所述沉降区II的上部设置有本发明前述的催化剂颗粒预分离器，该预分离器的底部出料管向下延伸至所述反应区I中，该预分离器的出风管向上延伸至与插入所述反应器主体的顶部的反应器顶部接管相连，该反应器主体的侧壁上设置有用于引入催化剂细粉的细粉返回管，以及所述反应器主体的底部设置有用于引入反应物料的入料口；
催化剂细粉过滤器；
其中，所述反应器主体中的细颗粒催化剂由所述反应器顶部接管引入至所述催化剂细粉过滤器中进行过滤以得到催化剂细粉，所述催化剂细粉通过所述细粉返回管引入至所述反应器主体中和/或引入至催化剂细粉存储罐中。
优选地，所述催化剂细粉过滤器包括顶部排气管、底部下料管和双向阀，所述催化剂细粉过滤器的下部与所述反应器主体的反应器顶部接管相连，所述底部下料管通过所述双向阀与所述反应器主体的细粉返回管连通，所述顶部排气管使得所述催化剂细粉过滤器与所述流化床反应器的外部连通。
优选地，所述催化剂细粉存储罐包括导入管，所述导入管通过所述双向阀与所述底部下料管连通。
优选地，该流化床反应器进一步包括：
待生催化剂接收器，该待生催化剂接收器包括输送管和导气管，所述输送管与所述反应器主体的反应区I相连，所述导气管与所述反应器主体的沉降区II相连。
优选地，所述预分离器的筒体的内径为所述反应器主体的沉降区II的内径的0.4～0.6倍。
优选地，所述催化剂细粉过滤器包括含有滤孔的金属过滤管。被拦截的催化剂细粉富集在金属过滤器内的各金属过滤管表面。
优选地，所述滤孔的孔径小于等于2微米。
优选地，所述催化剂细粉过滤器的顶部进一步设置有用于反吹过滤催化剂细粉过滤管的反吹器。当所述催化剂细粉过滤器的压差到达一定的值后，经所述反吹器中的压缩气体脉冲喷吹，将各金属过滤管表面富集的催化剂细粉反吹下，排入到底部下料管中。
以下结合图4说明本发明的前述流化床反应器，具体地，该流化床反应器包括：
顶部密封的反应器主体1，该反应器主体1自上而下包括沉降区II即II区和反应区I即I区，所述沉降区II的上部设置有本发明前述的催化剂颗粒预分离器，该预分离器的底部出料管6向下延伸至所述反应区I中，该预分离器的出风管19向上延伸至与插入所述反应器主体1的顶部的反应器顶部接管7相连，该反应器主体1的侧壁上设置有用于引入催化剂细粉的细粉返回管11，以及所述反应器主体1的底部设置有用于引入反应物料的入料口13；
催化剂细粉过滤器3；
其中，所述反应器主体1中的细颗粒催化剂由所述反应器顶部接管7引入至所述催化剂细粉过滤器3中进行过滤以得到催化剂细粉，所述催化剂细粉通过所述细粉返回管11引入至所述反应器主体1中和/或引入至催化剂细粉存储罐5中。
优选情况下，在图4中，催化剂细粉过滤器3包括顶部排气管8、底部下料管9和双向阀4，所述催化剂细粉过滤器3的下部与所述反应器主体1的反应器顶部接管7相连，所述底部下料管9通过所述双向阀4与所述反应器主体1的细粉返回管11连通，所述顶部排气管8使得所述催化剂细粉过滤器3与所述流化床反应器的外部连通。
优选情况下，在图4中，催化剂细粉存储罐5包括导入管10和放料阀12，所述导入管10通过所述双向阀4与所述底部下料管9连通，所述放料阀12用于将所述催化剂细粉存储罐5中的催化剂细粉引出至所述催化剂细粉存储罐5以外。
优选情况下，在图4中，该流化床反应器进一步包括：待生催化剂接收器21，该待生催化剂接收器21包括输送管20和导气管14，所述输送管20与所述反应器主体1的反应区I相连，所述导气管14与所述反应器主体1的沉降区II相连。
在本发明中，流化床反应器1的反应区I内的待生催化剂通过输送管20进入待生催化剂接收器21中，优选通过闭锁料斗进入再生进料缓冲罐中，进而进入再生器中进行再生，将待生催化剂中夹带的气体通过所述导气管14排入到反应器主体1的沉降区II里。
本发明的流化床反应器的工作原理是：在所述流化床反应器的反应区I内填充一定量的反应用催化剂，反应原料从流化床反应器的底部的入料口进入，与催化剂在反应区I中相互作用发生吸附脱硫反应，同时带动催化剂颗粒向上运动，使其处于流化状态；细颗粒催化剂跟随性好，随反应气体上升到反应器主体的上部沉降区II中，经导向进风口导流到催化剂颗粒预分离器内，在所述预分离器的内部空间中形成稳定的、均匀的离心力场，催化剂颗粒在此离心力场得到分离，粗颗粒催化剂受到的离心力大于气体粘滞力而被分离到预分离器主体的器壁上，沿器壁滑落排入底部出料管中，返回到流化床反应器的反应区I内；细颗粒催化剂受到的离心力小于气体的粘滞力而被气流带入到预分离器的中心位置，沿所述通槽和开口A被带入到出风管内以引出所述预分离器，再经反应器顶部接管引导至催化剂细粉过滤器内，含尘气经催化剂细粉过滤器内各根金属过滤管过滤，得到的净化气体由催化剂细粉过滤器顶部的排气管排出，经后续处理装置回收；被拦截在金属过滤管表面的催化剂细粉经一定的时间富集一定的厚度后，由催化剂细粉过滤器顶部的反吹器反吹脱落，汇集在催化剂细粉过滤器的底部，经底部下料管、双向阀可以排入到催化剂细粉存储罐里，也可以根据流化床反应器内的催化剂细粉的含量适当将部分催化剂细粉通过底部下料管、双向阀和细粉返回管返回到流化床反应器的反应区I中。
第三方面，本发明提供了前述流化床反应器在对含硫烃原料进行吸附脱硫中的应用。
根据一种优选的具体实施方式，本发明提供一种含硫烃原料的吸附脱硫方法，该方法在本发明前述的流化床反应器中实施，该方法包括：将含硫烃原料与氢气从反应器主体的底部的入料口引入至含有催化剂的反应器主体的反应区I中进行吸附脱硫，至少部分所述催化剂随气流上升至设置有催化剂颗粒预分离器的反应器主体的沉降区II中，上升的催化剂通过设置在预分离器主体的筒体上的导向进风口进入所述预分离器主体的内部空间中进行离心，离心得到的粗颗粒催化剂下沉并通过与所述预分离器的锥体的底部相连的底部出料管返回至所述反应区I中，离心得到的细颗粒催化剂通过预分离器的出风管底部的开口A和下部的至少三道通槽形成的导向出风口进入所述出风管内，并且所述出风管中的细颗粒催化剂随气流上升以通过位于反应器主体顶部且与所述出风管相连的反应器顶部接管进入催化剂细粉过滤器中进行过滤，过滤后得到的净化气体通过顶部排气管排出所述反应器，过滤后得到的细颗粒催化剂依次经底部下料管、双向阀和导入管进入催化剂细粉存储罐中存储和/或依次经底部下料管、双向阀和细粉返回管返回至所述反应区I中。
优选地，该方法进一步包括：将所述反应区I的上部的至少部分催化剂通过输送管引入至待生催化剂接收器中以准备进行再生，并且将引入至待生催化剂接收器中的至少部分催化剂中夹带的气体通过连接所述待生催化剂接收器和沉降区II的排气管返回至所述反应器主体的沉降区II中。
优选地，该方法进一步包括：通过设置在所述催化剂细粉过滤器的顶部的反吹器将所述催化剂细粉过滤器的金属过滤管中累积的细颗粒催化剂反吹至所述催化剂细粉过滤器的底部，并通过底部的所述底部下料管引出所述催化剂细粉过滤器。
优选地，所述流化床反应器中的反应气体在流化床反应器的反应区I和沉降区II的截面平均速度为0.25～0.4m/s，更优选为0.3～0.36m/s。所述截面平均速度是指：反应气体在所述流化床反应器的反应区和沉降区中的每秒的运行平均高度。
优选地，所述反应器主体的沉降区II中气体通过所述预分离器的导向进风口处的线速度为2～10m/s，更优选为3～9m/s，最优选为4～8m/s。
优选地，气流在所述预分离器的分离空间(指除出风管和底部出料管之外的预分离器中的内部空间)内的平均截面速度为1.3～2.0m/s，更优选为1.3～1.7m/s。
优选地，按照气流流向，气流进入出风管的通槽入口的线速度为12～20m/s。
本发明对于将含硫烃原料与具有吸附脱硫作用的催化剂接触的条件没有特别限定，可以在本领域的常规条件下进行，以能够将所述含硫烃原料中的硫元素脱除至满足要求为准。一般地，所述接触的温度可以为300～500℃，优选为320～480℃；以表压计，所述流化床反应器内的压力可以为0.5～5MPa，优选为1～4.5MPa；所述含硫烃原料的重时空速可以为1～15h-1，优选为2～12h-1。从强化脱硫效果的角度出发，所述流化床反应器内的催化剂在反应区I中的密度优选为100～800kg/m3，更优选为200～700kg/m3。
以下结合实施例详细说明本发明。
以下实施例和对比例中，采用商购自Malvern公司的激光粒度分析仪测定粒度和平均粒度，其中，平均粒度为体积平均粒度。
以下实施例和对比例中，采用氮吸附静态容量法测定催化剂的比表面积和PV值。
以下实施例中，在流化床反应器中装有流量计，测定从反应气体体积流量(用Q表示)，通过以下公式计算预分离器的导向进风口处的线速度和导向出风口处的线速度：
V导向进风口＝Q/A1；
V导向出风口＝Q/A2；
A1为所述导向进风口的垂直于气流流向的截面的总面积；A2为各道所述通槽的通槽壁的面积总和与所述出风管底部的开口A的内圆面积之和。
实施例1
采用图4所示的流化床反应器对含硫烃原料进行吸附脱硫反应，其中流化床反应器顶部为大直径接稍小直径的筒型反应器，其上部沉降区II的直径为200mm，下部反应区I的直径为160mm，反应器主体的内部空间的高度为5000mm；在流化床反应器中设置一个催化剂颗粒预分离器，催化剂颗粒预分离器的直径为80mm，主体高度为160mm，3道均布相同的切向入口作为导向进风口，入口高宽比为32(mm):16(mm)；催化剂颗粒预分离器的导向出风口为16道宽0.8mm、长4.5mm的通槽，此通槽的中心平面与相应通槽的外部开口处的切线之间的夹角为30°，按照气流方向，通槽入口的直径为20mm，通槽出口的直径为22.5mm；所述预分离器的锥体底部的直径和底部出料管的内径为10mm，插入反应器主体的反应区I中。
金属过滤器外置于反应器体外，采用20根直径30mm、长350mm的金属滤管，金属滤管的平均孔径为0.2微米，顶部装有脉冲反吹装置。
将含硫烃原料(为含硫汽油，性质在表2中列出)和氢气以0.2：1的摩尔比送入流化床反应器的反应区I中，与具有吸附脱硫作用的催化剂(由中石化石油化工科学研究院生产，再生的催化剂的性质在表1中列出)接触，以脱除烃原料中的至少部分硫元素。其中，接触的温度为400℃，以表压计，压力为2.6MPa，含硫烃原料的重时空速为4h-1。
接触得到的油剂混合物在流化床反应器的反应区I和沉降区II的截面平均速度为0.35m/s，气体通过所述预分离器的导向进风口的平均速度为4.6m/s，气流进入出风管的通槽的平均速度为18.9m/s。
待生催化剂在再生器中进行再生后，送入催化剂还原器中进行还原，还原后的催化剂重新进入流化床反应器的反应区I中。其中，再生的条件包括：温度为510℃；以绝压计，压力为400kPa；含氧气体的表观线速度为0.45m/s；还原的条件包括：温度为400℃；以绝压计，压力为3000kPa；含氢气体的表观线速度为0.4m/s。
连续进行500小时。反应过程中，监测得到的油气产物的组成、流化床反应器内反应区I中的催化剂的平均粒度以及金属过滤器脉冲喷吹时间，结果在表3中列出。反应500小时后，流化床反应器内的反应区I中的催化剂中，粒度小于30μm的催化剂的含量为6.5重量％。反应开始前在流化床反应器中共装填62.8kg催化剂，反应过程中共向流化床反应器中补充4.8kg催化剂，收集的催化剂细粉4.8kg。
实施例2
采用与实施例1相同的方法进行吸附脱硫，反应器、反应器内置的颗粒预分离器、再生器的直径、长度均相同，不同的是催化剂颗粒预分离器：采用4道切向入口作为导向进风口，入口尺寸为24×11.5(mm)，催化剂颗粒预分离器的导向出风口为12道宽0.8mm、长6mm的通槽，此通槽的中心平面与相应通槽的外部开口处的切线之间的夹角为40°，按照气流方向，通槽入口的直径为20mm，通槽出口的直径为22.5mm；所述预分离器的锥体底部的直径和底部出料管的内径为10mm，插入反应器主体的反应区I中，金属过滤器与实施例1同。
反应原料、工艺与实施例1同，接触得到的油剂混合物在流化床反应器的反应区I和沉降区II的截面平均速度为0.35m/s，气体通过所述预分离器的导向进风口的平均速度为6.5m/s，气流进入出风管的通槽的平均速度为16.5m/s。
连续进行500小时。反应过程中，监测得到的油气产物的组成、流化床反应器内反应区I中的催化剂的平均粒度以及金属过滤器脉冲喷吹时间，结果在表4中列出。反应500小时后，流化床反应器内的反应区I中的催化剂中，粒度小于30μm的催化剂的含量为6.9重量％。反应开始前在流化床反应器中共装填62.8kg催化剂，反应过程中共向流化床反应器中补充5.1kg催化剂，收集的催化剂细粉5.1kg。
对比例1
采用与实施例1相同的装置和方法进行吸附脱硫，不同的是流化床反应器内部不装催化剂颗粒预分离器，直接采用不锈钢滤管过滤器，过滤器的数量与实施例1的相同。
连续进行500小时。反应过程中，监测得到的油气产物的组成、流化床反应器内反应区I中的催化剂的平均粒度以及金属过滤器脉冲喷吹时间，结果在表5中列出。反应500小时后，流化床反应器内的反应区I中的催化剂中，粒度小于30μm的催化剂的含量为6.8重量％。反应开始前在流化床反应器中共装填62.8kg催化剂，反应过程中共向流化床反应器中补充5.2kg催化剂，收集的催化剂细粉5.2kg。
对比例2
采用与实施例1相同的装置和方法进行吸附脱硫，不同的是流化床反应器内部不装催化剂颗粒预分离器，直接采用不锈钢滤管过滤器，过滤器的数量为24根。
连续进行500小时。反应过程中，监测得到的油气产物的组成、流化床反应器内反应区I中的催化剂的平均粒度以及金属过滤器脉冲喷吹时间，结果在表6中列出。反应500小时后，流化床反应器内的反应区I中的催化剂中，粒度小于30μm的催化剂的含量为6.4重量％。反应开始前在流化床反应器中共装填62.8kg催化剂，反应过程中共向流化床反应器中补充5.3kg催化剂，收集的催化剂细粉5.3kg。
将实施例1、2与对比例1、2进行比较可以看出，两反应装置对含硫烃原料进行吸附脱硫反应，两者都能够高效稳定地脱除烃原料中的硫元素，从反应区中催化剂颗粒平均粒径看，随着反应时间延长，两者的催化剂颗粒的平均粒径都缓慢变小，这是催化剂在反应过程中磨损的自然现象，从金属过滤器的脉冲喷吹时间来看，两者就出现明显差别；在实施例1中采用本发明的流化床反应器中安装催化剂颗粒预分离器后，随着反应时间的推移，脉冲喷吹时间稍有缩短，但是变化很缓慢；而在对比例1中，由于直接采用金属过滤器处理反应器中的催化剂分离问题，其脉冲喷吹时间间隔快速缩短，经过500h反应后，脉冲喷吹时间接近于反应初始时的1/3时间。
在对比例2进行比较可以看出，虽然在反应器中增加过滤管，在反应300h前过滤器脉冲反吹时间间隔呈现缓慢缩短的趋势，但是在后200h里，出现快速下降的趋势，基本接近于对比例1中脉冲喷吹时间间隔，由此可见：增加过滤管，降低了过滤速度，含尘气的过滤浓度不变的情况下，对延缓过滤器滤孔堵塞作用有限，随着时间的推移，最后出现快速堵塞现象。
表1
表2
表3
时间/h 100 200 300 400 500
产物的硫含量/wppm 4.5 3.2 5.8 4.6 3.4
抗爆指数降低值* 0.58 0.48 0.65 0.62 0.55
过滤器脉冲喷吹间隔时间/s 160 160 150 150 150
催化剂的平均粒度/μm 70.5 67.9 69.5 66.7 64.5
*：以作为烃原料的含硫汽油的抗爆指数为基准，其中，抗爆指数＝(RON+MON)/2
表4
时间/h 100 200 300 400 500
产物的硫含量/wppm 4.3 4.6 4.1 3.9 5.0
抗爆指数降低值 0.47 0.53 0.58 0.60 0.53
过滤器脉冲喷吹间隔时间/s 160 160 150 150 145
催化剂的平均粒度/μm 71.8 70.6 68.7 67.5 64.3
表5
时间/h 100 200 300 400 500
产物的硫含量/wppm 4.7 6.8 5.7 7.1 9.3
抗爆指数降低值 0.52 0.58 0.66 0.55 0.72
过滤器脉冲喷吹间隔时间/s 160 140 110 90 65
催化剂的平均粒度/μm 72.0 68.7 66.5 64.3 63.5
表6
时间/h 100 200 300 400 500
产物的硫含量/wppm 6.3 4.5 7.7 5.2 7.6
抗爆指数降低值 0.45 0.55 0.71 0.49 0.68
过滤器脉冲喷吹间隔时间/s 160 140 130 115 70
催化剂的平均粒度/μm 70.8 69.4 65.9 65.3 64.7
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种催化剂颗粒预分离器，包括：
顶部密封的预分离器主体(2)，该预分离器主体(2)自上而下包括筒体(16)、倒置的锥体(17)和底部出料管(6)；所述筒体(16)上包括切向设置的导向进风口(15)，该导向进风口(15)由至少3道切向矩形入口或至少3个蜗壳矩形入口组成；
出风管(19)，该出风管(19)插入所述预分离器主体(2)的顶部中心，并向下延伸至所述预分离器主体(2)的内部空间，以及向上伸出所述预分离器主体(2)的顶部；所述出风管(19)的下部设置有导向出风口(18)，其中，所述导向出风口(18)为在所述出风管(19)的下部的侧壁上对称设置的至少三道通槽，用于连通所述出风管(19)的内部空间和外部空间。
2.根据权利要求1所述的预分离器，其中，所述出风管(19)自上而下包括直筒区和倒置的锥体区，所述锥体区的锥底与所述直筒区相连，所述通槽设置在所述锥体区中。
3.根据权利要求2所述的预分离器，其中，各道所述通槽的中心平面与所述通槽的外切平面之间的夹角为α，且α为大于0°至小于等于65°；优选地，
所述α为5～50°。
4.根据权利要求2或3所述的预分离器，其中，所述通槽为3～36道；优选为10～26道；优选地，
各道所述通槽的α相同，且各道所述通槽的长度与所述锥体区的母线的长度之比为1：(1.3～1.8)。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的预分离器，其中，形成各道所述通槽的通槽壁的面积总和与所述出风管(19)底部的开口A的内圆面积之和为所述筒体(16)的内圆面积的0.07～0.1倍；优选地，
形成各道所述通槽的通槽壁的面积总和与所述出风管(19)底部的开口A的内圆面积之比为1：(5～8)。
6.根据权利要求1-5中所述的预分离器，其中，所述通槽的设置方向与所述预分离器内的气流流动方向一致。
7.根据权利要求1所述的预分离器，其中，所述导向进风口(15)为多个，多个所述导向进风口(15)在所述筒体(16)的上部呈周向分布；优选地，
各个所述导向进风口(15)的入口的面积之和为所述筒体(16)的内圆面积的1/3～1/4；更优选地，
所述导向进风口(15)的入口为矩形，且入口的高宽比为(1.8～2.5)：1。
8.根据权利要求1所述的预分离器，其中，所述筒体(16)与所述锥体(17)的高度的比值为1：(1.2～2.2)；优选地，
所述筒体(16)的高度与其内径之比为(0.8～1.6)：1。
9.一种流化床反应器，包括：
顶部密封的反应器主体(1)，该反应器主体(1)自上而下包括沉降区II和反应区I，所述沉降区II的上部设置有权利要求1-8中任意一项所述的催化剂颗粒预分离器，该预分离器的底部出料管(6)向下延伸至所述反应区I中，该预分离器的出风管(19)向上延伸至与插入所述反应器主体(1)的顶部的反应器顶部接管(7)相连，该反应器主体(1)的侧壁上设置有用于引入催化剂细粉的细粉返回管(11)，以及所述反应器主体(1)的底部设置有用于引入反应物料的入料口(13)；
催化剂细粉过滤器(3)；
其中，所述反应器主体(1)中的细颗粒催化剂由所述反应器顶部接管(7)引入至所述催化剂细粉过滤器(3)中进行过滤以得到催化剂细粉，所述催化剂细粉通过所述细粉返回管(11)引入至所述反应器主体(1)中和/或引入至催化剂细粉存储罐(5)中。
10.根据权利要求9所述的流化床反应器，其中，该流化床反应器进一步包括：
待生催化剂接收器(21)，该待生催化剂接收器(21)包括输送管(20)和导气管(14)，所述输送管(20)与所述反应器主体(1)的反应区I相连，所述导气管(14)与所述反应器主体(1)的沉降区II相连。
11.根据权利要求9或10所述的流化床反应器，其中，所述预分离器的筒体(16)的内径为所述反应器主体(1)的沉降区II的内径的0.4～0.6倍。
12.根据权利要求9-11中任意一项所述的流化床反应器，其中，所述催化剂细粉过滤器(3)包括含有滤孔的金属过滤管；优选地，
所述滤孔的孔径小于等于2微米。
13.根据权利要求9-12中任意一项所述的流化床反应器，其中，所述催化剂细粉过滤器(3)的顶部进一步设置有用于反吹过滤催化剂细粉过滤管的反吹器。
14.权利要求9-13中任意一项所述的流化床反应器在对含硫烃原料进行吸附脱硫中的应用。
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