CN1084783C - 旋风式分离器的支管的密封装置 - Google Patents

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Abstract

旋风式分离器的支管的密封装置，由一个或多个过渡固体颗粒收集腔(21)组成，每个收集腔包括两个依次相连的密封阀(10和12)，这些阀用来阻止颗粒物质在液体催化裂解(FCC)过程中回流至旋风式分离管的内部，由此确保旋风式分离器的支管发挥最大的分离效能。

Description

旋风式分离器的支管的密封装置
发明领域
本发明涉及一种旋风式分离器的支管的密封装置，该分离器的支管用于将固体从颗粒悬浮态中分离出来。
更具体地说，本发明提供了一种在旋风式分离管的末端安装密封阀的技术方案，从而改善其密封性能。
更具体地说，本发明为在液体催化裂解(FCC)过程中使用的旋风式分离管提供了一种密封装置。
发明背景
在把固体颗粒从气化悬浮态中分离出来这一领域里，一般用旋风式分离器作为分离出悬浮固体颗粒的装置。在分离器的末端通常有一个密封阀，在此将固体物质排出，更明确地说，该密封阀设置在分离器支管的末端。这个密封阀就象一个密封件，能阻止气体回流至分离器的内部，而气体的回流会极大地降低分离的效率。另一方面，不管密封阀如何设计，由于机械结构上的原因，单个密封阀无法完全消除固体颗粒的回流，这是因为在密封阀的开与关的过程中气体总会有回流。
在液体催化裂解(FCC)这一特殊过程中，大家知道，分离器的内压通常比它周围的分离管的压力要低，这就要求在分离器的支管的底端使用密封阀。
另外，直接影响FCC过程的效率的关键点是分离器的支管的密封阀的密封效果。由于必须工作在相当恶劣的环境中，如温度超过500℃，并且固体颗粒的排出速度达20-50t/min，这些密封阀通常不能提供理想的密封，从而导致一部分气体从分离管进入分离器的支管内。超过容积总量0.5％的气体进入分离器的入口会导致精细的固体颗粒的回流，这将中断分离器的工作，从而降低它的分离效能。
作为另一种技术方案，GB-A-2,212,248建议使用自重阀，以实现完全的密封，其方式是利用安装在密封阀基座和分离器的支管底座之间的锥体的压力。
然而，不可忽视的是，少量气体，如总量的0.01-0.5％的气体，通过密封阀进入分离器口是非常有益的，因为这能使累积在分离器的升气管中的固体流动，从而促进排出。
因此，如上述专利文献所述，如果试图完全阻止气体通过密封阀，将会使累积在分离器的支管中的固体丧失流动性，尤其是在分离的第二阶段，这时固体颗粒的排放量非常少，如每立方米气体中含0.2到1.5克的微粒。在这种工作条件下，为达到平衡压力并导致排出固体颗粒，固体颗粒的累积时间将会超过八小时，并且，如果没有最少量的气体流过密封阀，颗粒沉积层将逐渐“堆积”，进而将使分离器的支管完全堵塞，从而造成分离器的效率下降。
发明目的
本发明的目的是解决分离器的支管在开启过程中的颗粒回流所引起的问题，用一种简单、廉价且安全的方式使旋风式分离器保持很高的工作效率。
本发明的进一步的目的是提供一种用于FCC过程的分离器的支管的密封装置，它将完全阻止气体回流到分离器的支管内，而不必担心颗粒的堵塞式沉积。
发明概述
相应地，本发明提供了一种旋风式分离器的支管的密封装置，以用于分离悬浮固体颗粒，其特征在于，在分离器的支管的下端，依次安装有两个或多个密封阀，在两个相邻的密封阀之间有一过渡固体颗粒收集腔；上面的阀用于增强分离器的支管和过渡固体颗粒收集腔之间的密封性；下面的阀用于加强过渡固体颗粒收集腔和分离管之间的密封性。
附图概述
现在结合附图更详细地描述本发明，说明书的附图有：
图1是标准FCC装置的反应/分离器的典型示意图；
图2a和2b分别是传统的自重阀的俯视图和主视图；
图3a和3b分别是传统的滴注阀的侧视图和正视图；和
图4是本发明推荐实施例的侧视图，它包括两个依次安装的密封阀和用于收集颗粒的过渡腔。
对推荐实施例的说明
图1示出了FCC过程的一个标准反应/分离装置，这种装置包括一个攀升式空心反应器(升气管)1、一个分离管2和两个并联的旋风式分离器6和7。
从事石油精炼的技术人员都知道，传统的技术方法包括促进裂化反应，使碳氢化合物裂解为气态，以和催化剂颗粒一起悬浮在升气管1的整个长度内。反应的结果是，在催化剂的表面产生了碳化沉积物。
在升气管1的端部，悬浮、裸露的催化剂颗粒被迅速地与裂化的碳氢化合物相分离。反应后的气流随后进入第一个旋风式分离器6，其中，较大的悬浮状的催化剂被分离出来，并且在重力的作用下，自由地落在分离器6的支管9处，然后由密封阀10承接，如图所示，举例来说，密封阀10为一个滴注阀。
图3更详细地描述了被称作滴注阀的密封阀10。这种阀主要包括一个近似于椭圆的金属盘19，该金属盘19用一个铰链20固定在分离器的支管9上。该阀通过盘19的自重而密封，当盘19紧贴在支管9的倾斜端时，其与垂直平面形成了一个4至7度的角。
下面继续说明如图1所示的传统的装置，裂解的碳氢化合物在第一个分离器6中分离出来以后，携带着更细小的催化剂颗粒渗透到第二个分离器7中，在此它们被完全分离出来，气体继续进入外部设备，从而分馏出裂化产品。更细小的催化剂颗粒，先前在分离器6中产生，然后，落到分离器7的支管11，并被密封阀12收集，如图所示，举例来说，阀12为自重阀。
图2更详细地示出了被称作自重阀的密封阀12。这种阀包括一个密封圆盘15，此盘的整个面覆盖在分离器的支管11的出口部分的环形端，从而堵住该支管。圆盘15通过一安装在支臂17上的铰链16固定在支管上，该支臂17上设有一平衡块18，该支臂17可根据支管11中的固体颗粒的量使阀12打开。阀12的开启与密封由平衡块18来控制，它可以固定在支臂17上的任何位置，以调节闭合力，支臂17以杠杆的方式安装。
再继续说明如图1所示的传统的装置，沉积在密封阀10、12的盖上的催化剂颗粒逐渐增多，在该过程的特定时刻，分离器6、7的支管9、11下部的内压和分离管2的内压达到平衡，分离管2的内压通常比分离器的内压要高。关闭的盘15或19随压力平衡而开启，沉积在相应分离器的支管内的固体颗粒就流进储存在分离管2下部的液态层13。于是压力平衡状态就停止了，阀的盖又回到了关闭位置。
此时是分离过程的关键时刻，事实上，无法避免气体在分离器的支管内的逆流，这是因为密封阀完全关闭需要一定的时间，事实上，不可能阻止一些催化剂颗粒回流到分离器的内部。在这种情形下，传统的旋风式分离器事实上总是工作在效能与效益不理想的状态下。
图4示出了根据本发明设计的密封装置，其改进的技术方案是在同一个分离器的支管内依次使用两个或多个密封阀，以把一个或多个过渡固体颗粒收集腔安装在一起。尽管图4中依次采用了一个滴注阀和一个自重阀，但数量与型号的任意组合都是可以的，同时，如图所示的技术方案无论如何也不能认为是对本发明的限制因素。
通过使用如图4所示的密封装置，在裂解过程开始时，过渡固体颗粒收集腔21内是空的，并且由下部的自重阀12同分离管隔离，自重阀12保持在关闭位置，密封园盘15紧贴在腔21的下部出口端22。这是因为，此时分离管的内压和平衡块18通过支臂17和铰链16的联合作用大于固体颗粒收集腔21的内压作用。腔21的内部也通过上部滴注阀10同分离器隔开。
在旋风式分离器内的催化剂固体颗粒分解的过程中，固体物质将沉积在分离器的支管的底部，以压迫上部滴注阀10的金属盘19，直到堆积的固体物质的压力使密封阀最终打开，使收集到的颗粒物质流进并堆积到过渡固体颗粒收集腔21的下部排出端22。
收集到的颗粒物质流出之后，上部的阀10立即重新关闭，这是在(i)自重和(ii)盘19相对于垂直平面的倾角的联合作用下完成的。这个过程重复多次，使腔21内的颗粒物质逐渐增多，直到其重量足以打开下部的阀12，即克服了平衡块18和密封圆盘15因分离管的内压作用在圆盘的外表面所产生的闭合力。
随着下部和阀12打开，堆积在腔21中的催化剂颗粒得以进入分离管，且流向其底部的液态层。与此同时，腔21的内压和周围的分离管的压力相等，这阻止了上部的阀10的开启，直到在平衡块18的作用下，下部的阀12的圆盘15重新关闭，从而完成了排出从分离器分离出的颗粒催化剂至沉积到分离管底部这一循环。
容易观察到，在此周期中，密封装置的一个阀打开时，另一个阀就保持闭合。这限制了颗粒物质回流到过渡固体颗粒收集腔21，从而完全阻止了催化剂颗粒回流至分离器，并确保了分离器的理想运作及发挥最大效能。另外，由于减少了颗粒在分离器的支管的停留时间和提高了沉积在过渡固体颗粒收集腔内的固体沉积层的流动性，本装置使固体沉积层的“阻塞”危险减至最小。

Claims (2)

1.一种用于分离悬浮固体颗粒的分离器的支管的密封装置，其特征在于，在分离器的支管的下端设有两个或多个依次安装的密封阀，在相邻的两个密封阀之间设有一过渡固体颗粒收集腔；上部的所述阀位于分离器的支管的内侧和过渡固体颗粒收集腔的内侧之间；下部的所述密封阀位于过渡固体颗粒收集腔的内侧和分离管的内侧之间。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的依次安装的密封阀是滴注阀、自重阀或两者的任意组合。
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