CN108114535B - 一种气固分离装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种气固分离装置及方法，所述包括斜面和垂直通道顺次交替连接的N个重复组合，N≥2，其中所述斜面与水平面的夹角为20~70度，每个斜面的两端均连接一个气体通道。所述气固分离装置用于上下位分布的两个反应器间的气固分离，在需分离的气固产物通过斜面的同时通入入氮气或惰性气体，循环多次实现气固分离，尤其适用于化学链制氢技术中燃料反应器、蒸汽反应器和空气反应器间气固分离；本发明的气固分离装置设计巧妙，结构简单，适用于上下位反应器间的气固分离，通过多段式的分离，能达到很好的分离效果，反应器间不会发生气体串混，有效解决了气固分离难题，提高反应器的利用率和整体反应效率。

Description

一种气固分离装置及方法
技术领域
本发明涉及一种气固分离装置及方法，尤其涉及一种上下位反应器间的高温气固分离装置。
背景技术
在现代工业生产过程中，涉及高温气固分离的领域十分广泛，如石化和化工工业的高温反应气体，冶金工业高炉与转炉高温煤气，玻璃工业的高温尾气，锅炉、焚烧炉的高温废气，多晶硅合成炉的合成气等等。高温气固分离工艺技术的种类有两大类：一类是高温直接除尘，这类除尘的技术有旋风除尘、颗粒层过滤、过滤除尘等；另一类是通过喷淋冷却、热交换等方式将温度降低至200℃以下进行气固分离。旋风分离器利用旋转气流作用于颗粒，使颗粒从气流中分离出来，但是当进行烟气污染治理时，如果处理的烟气量较大，直径过大的旋风分离器会因离心力变小而使除尘分离效率下降，使用多管旋风分离器会因为阻力不平衡造成负荷分配不均匀或串气等问题。陶瓷过滤材料对粒径大于0.3微米粉尘的过滤效率较低，这是由于过滤材料的孔径较大，使其在气固分离时粉尘颗粒易进入孔隙，从而造成过滤阻力的增加，且过滤性能不易通过反吹再生。炼厂中催化裂化是重要的二次加工装置，催化裂化采用快速分离系统分离提升管末端的催化剂和油气，但是快分常使部分裂化产物与高温催化剂过量接触，引起过度裂化，还造成反应系统后部的严重结焦，成为困扰装置安全运行的制约因素。
发明内容
为解决现有技术中气固分离尤其是高温气固分离效果不理想的问题，本发明提供一种气固分离装置，尤其适用于上下位反应器间的气固分离，可实现很好的分离效果，避免气体在反应器间的串混。
本发明的技术目的通过以下技术方案实现：
本发明第一方面的技术目的是提供一种气固分离装置，包括斜面和垂直通道顺次交替连接的N个重复组合，N≥2，其中所述斜面与水平面的夹角为20~70度，每个斜面的两端均连接一个气体通道。
在上述气固分离装置中，所述N优选为2、3或4。
在上述气固分离装置中，所述斜面两端的气体通道口处都设置有筛网，以防止固体产物流出。
在上述气固分离装置中，所述斜面与水平面的夹角优选为30~50度，调整斜面合适的倾斜角度，有利于使固体在重力作用下以适宜的速度下滑，以便更好的调整气固分离效果。
在上述气固分离装置中，对每个斜面的长度没有特殊要求，可根据气体完全置换的要求、所连接的反应器的位置及设备场地空间的要求进行设计，相邻斜面间可采用折回设计，可减少占地面积。
在上述气固分离装置中，对于垂直通道的长度无特殊要求，可根据需分离的气固量进行调整，其主要作用是提供一段距离隔离相邻两个斜面间的气体，避免串流，而其长度不宜过长，以防使得需分离的气固流速过大，在进入下一斜面时速度过快影响气固分离效果。作为优选的实施方式，所述垂直通道的长度为1~3m。
本发明第二方面的技术目的是提供一种利用所述的气固分离装置进行气固分离的方法，所述气固分离装置用于上下位分布的两个反应器间的气固分离，上位反应器中需分离的气固产物进入第一个斜面，同时，从第一个斜面的上端通道通入氮气或惰性气体，从第一个斜面的下端通道将气体排出，气固产物继续经过第一个斜面后的第一个垂直通道进入第二个斜面，同时从第二个斜面的上端通道通入氮气、惰性气体或与下位反应器的气体产物相同的气体，从第二个斜面的下端通道将气体排出，气固产物通过第二个垂直通道进入下位反应器或继续进入下一斜面循环多次进行上述的气固分离过程后进入下位反应器。
在上述气固分离的方法中，根据需分离的气固产物流量确定所述斜面的个数，以达到气固分离效果为准，在下位反应器有气体产物的情况下，至少在最后一个斜面中通入与下位反应器气体产物相同的气体；在下位反应器无气体产物的情况下，通入氮气或惰性气体。
在上述气固分离的方法中，通入斜面的气体流量为0.1~100L/min，优选为0.1~50L/min。
在上述气固分离的方法中，第一个斜面的上端通道口处的气体压力大于其连接的上位反应器出口处压力，以防止上位反应器中的气体大量流出反应器。同样的，最后一个斜面的上端通道口处的气体压力大于其连接的下位反应器的入口处压力，以防止下位反应器中的气体大量流出反应器。
本发明第三方面的技术目的是提供所述气固分离装置在化学链制氢技术中燃料反应器、蒸汽反应器和空气反应器间气固分离的应用。
在化学链制氢技术中，载氧体首先进入燃料反应器与燃料气体反应，载氧体被还原为还原态，随后载氧体进入蒸汽反应器与水蒸气反应制氢，同时载氧体被部分氧化，部分氧化的载氧体进入空气反应器中被完全氧化，然后循环使用。在此过程中，各反应器间不允许气体通过，只允许载氧体通过，因此反应器之间的气固分离是一个非常关键的环节，分离效果不好会导致两个反应器中的气体串混发生氧化还原反应，影响制氢效率和碳捕集效果，将本发明的气固分离装置应用于上述反应器间，可实现较好的气固分离效果，提高制氢和碳捕集效率。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明的气固分离装置设计巧妙，结构简单，适用于上下位反应器间的气固分离，尤其适用于现在难度较高的高温气固分离，通过多段式的分离，能达到很好的分离效果，反应器间不会发生气体串混，有效解决了气固分离难题，提高反应器的利用率和整体反应效率。
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
图1.实施例1的气固分离装置示意图；
图2.实施例2的气固分离装置示意图；
其中1.斜面，2.垂直通道，3.气体通道，4.筛网，11.第一斜面，12.第二斜面，21.第一垂直通道，22.第二垂直通道，31.第一气体通道，32.第二气体通道，33.第三气体通道，34.第四气体通道。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
气固分离装置，如图1所示，上位反应器和下位反应器之间顺次连接3个斜面1和垂直通道2的重复组合，所述斜面与水平面的夹角为40度，每个斜面两端均连接一个气体通道3，气体通道3通道口处均设置筛网4。所述斜面1的长度为4m，所述垂直通道2的长度为1m。
实施例2
一种用于燃料反应器和蒸汽反应器间的气固分离装置，如图2所示，在燃料反应器和蒸汽反应器之间，顺次连接第一斜面11、第一垂直通道21、第二斜面12和第二垂直通道22，所述第一斜面11的上端连接有第一气体通道31，其下端连接有第二气体通道32，所述第二斜面12的上端连接有第三气体通道33，其下端连接有第四气体通道34，每个气体通道的通道口处均设有筛网4。所述第一斜面11和第二斜面12与水平方向的夹角为30度，其长度均为5m；所述第一垂直通道21和第二垂直通道22的长度均为2m。
实施例3
利用实施例2的气固分离装置进行气固分离的方法，燃料反应器内燃料与载氧体反应完成后，载氧体被还原，其通过反应器的下出口进入第一斜面11，其中夹杂部分燃料气和生成的气体，从第一气体通道31通入N2，从第二气体通道32引出，N2的通入量为0.1L/min。燃料反应器下出口处的压力P2为0.1Mpa，因此保持第一气体通道31入口处的压力P1为0.15Mpa；进行第一斜面的气固分离后，载氧体通过第一垂直通道21进入第二斜面12，同时从第三气体通道33通入H2，从第四气体通道34引出，H2的通入量为0.1L/min，蒸汽反应器的入口处压力P4为0.18Mpa，因此保持第三气体通道33入口处的压力P3为0.15Mpa。载氧体经过第二次气固分离后通过第二垂直通道22进入蒸汽反应器。
与使用传统的气固分离方法相比，如旋风分离器，本发明的气固分离装置能实现更好的分离效果，在上述燃料反应器和蒸汽反应器间使用此装置后，反应器间未发生气体串混现象，提高了反应器的利用率和整体反应效率。

Claims (8)

1.利用一种气固分离装置进行气固分离的方法，所述气固分离装置包括斜面（1）和垂直通道（2）顺次交替连接的N个重复组合，N≥2，其中所述斜面与水平面的夹角为20~70度，每个斜面的两端均连接一个气体通道（3）；所述气固分离装置用于上下位分布的两个反应器间的气固分离，上位反应器中需分离的气固产物进入第一个斜面，同时，从第一个斜面的上端通道通入氮气或惰性气体，从第一个斜面的下端通道将气体排出，气固产物继续经过第一个斜面后的第一个垂直通道进入第二个斜面，同时从第二个斜面的上端通道通入氮气、惰性气体或与下位反应器的气体产物相同的气体，从第二个斜面的下端通道将气体排出，气固产物通过第二个垂直通道进入下位反应器或继续进入下一斜面循环多次进行上述的气固分离过程后进入下位反应器。
2.根据权利要求1所述的气固分离的方法，其特征在于，所述N为2、3或4。
3.根据权利要求1所述的气固分离的方法，其特征在于，所述斜面（1）两端的气体通道口处都设置有筛网（4）。
4.根据权利要求1所述的气固分离的方法，其特征在于，所述斜面（1）与水平面的夹角为30~50度。
5.根据权利要求1所述的气固分离的方法，其特征在于，所述垂直通道（2）的长度为1~3m。
6.根据权利要求1所述的气固分离的方法，其特征在于，在下位反应器有气体产物的情况下，至少在最后一个斜面中通入与下位反应器气体产物相同的气体，在下位反应器无气体产物的情况下，通入氮气或惰性气体。
7.根据权利要求1所述的气固分离的方法，其特征在于，通入斜面的气体流量为0.1~100L/min。
8.根据权利要求1所述的气固分离的方法，其特征在于，第一个斜面的上端通道口处的气体压力大于其连接的上位反应器出口处压力，最后一个斜面的上端通道口处的气体压力大于其连接的下位反应器的入口处压力。
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