CN109530107A - 一种高效、抗结焦旋风分离器 - Google Patents

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孙占朋
彭培英
刘庆刚
于新奇
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Hebei University of Science and Technology
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/22—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed with cleaning means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits

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Abstract

本发明公开了一种可以防止颗粒在排气管外壁沉积的旋风分离器，尤其解决了高温旋风分离器排气管外壁严重结焦的问题，其特征在于，旋风分离器顶板上方设有与排气管同轴的圆筒腔体，腔体侧壁设有进风口，顶板与排气管间有环形间隙。本发明的旋风分离器利用气流在排气管外壁形成的高速旋转气垫层不仅可以防止细小颗粒在排气管外壁粘附和沉积，还能对排气管外壁附近的细颗粒进行二次分离，克服排气管外壁结焦的同时也可以提高小颗粒的分离效率。

Description

一种高效、抗结焦旋风分离器
技术领域
本发明涉及用于气体中固体分离领域的旋风分离器，特别是用于高温固体颗粒物料分离的旋风分离器。
背景技术
旋风分离器是利用旋转气流产生的离心力将固体物料从气固两相流动中分离出来，具有结构简单、造价低、易维护以及能够在高温、高压等条件下长周期连续运行等优点，广泛应用于石油化工、电力、环保等众多行业，并且是石油催化裂化工艺、循环流化床燃烧等生产装置的一项关键设备。
在石油催化裂化工艺反应沉降器的旋风分离器内，排气管外壁存在圆柱绕流附面层，导致催化剂颗粒和油滴不断地在其壁面沉积，形成焦块，当焦块长大到一定程度或操作条件波动时，大块焦块可能脱落并堵塞料腿，造成旋风分离器无法正常排料，整个工艺可能因此被迫停工。
为解决上述问题，专利US4687492公开了一种可减少积碳的旋风分离器，通过在排气管外侧套接与排气管不同心的圆筒形插件，使与进风口成约180度的圆筒形插件和旋风分离器内壁间流道变窄，加速该处的气固流动，从而减少圆筒形插件外壁的碳沉积。专利CN1676222A公开一种防结焦旋风分离器，在排气管外套接微孔板套筒，通过从微孔板喷出的气流阻隔催化剂颗粒在排气管外壁的沉降，防止了排气管外壁的结焦。以上技术方案均在分离器内增加构件，一方面将破坏分离器内的离心流场，降低分离效率，另一方面也会产生新的颗粒附着面，出现新的结焦位置，不能彻底解决分离器内结焦问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止高温固体颗粒在排气管外壁沉积的旋风分离器。
本发明的一种旋风分离器，包括筒体、与筒体相切连接的进料口，筒体内装有排气管，排气管的上端伸出筒体外，锥体、料腿，其特征在于：所述旋风分离器筒体的顶板与排气管间有环形间隙，筒体顶板上方设有与排气管同轴的圆筒腔体，圆筒腔体侧壁设有清洁气流进口。
本发明的旋风分离器的筒体顶板与排气管间的环形间隙较窄，环隙宽度为8~30mm。
本发明的旋风分离器筒体顶板上方的圆筒腔体的清洁气流进口为切向连接，进风口形状可为圆形、梯形或矩形。
本发明的旋风分离器的圆筒腔体的清洁气流进口也可以为径向连接，但此时圆筒腔体内排气管外壁设有导流叶片。
本发明提出的旋风分离器是通过以下技术方案来实现的：通过对旋风分离器排气管外壁颗粒沉积原因的研究发现，排气管外壁附件气流运动速度很低，存在低速的“滞流层”，部分细颗粒在分离器内纵向环流及顺压力梯度作用下不断在排气管外壁附着，在某些高温工况下，物料颗粒发生结焦反应，形成月牙状的大焦块。
为了防止细颗粒在排气管外壁的附着，本发明的旋风分离器顶板不与排气管直接焊接，而是在两者之间留有进风环隙，并在旋风分离器顶板上方增加一个带有清洁气流进口的圆筒腔体作为气室，清洁气流经进风口在气室内形成旋转气流，由旋风分离器顶板与排气管间的环隙进入分离器内部并绕排气管向下旋转，在排气管外壁形成旋转气垫层，最终由排气管底端进入其内部。该旋转气垫层不仅消除了排气管外壁的低速的“滞流层”，还在排气管外壁建立了强气流离心力场，杜绝了细颗粒靠近排气管外壁，避免了细颗粒在排气管外壁的附着、沉积和结焦，同时在排气管外壁新建的强离心力场还对附近的小颗粒有二次分离能力。
在本发明的旋风分离器内，为了在顶板上方的圆筒腔内形成旋转气流，圆筒腔体与进风口可以为切向连接；也可以为径向连接，但此时圆筒腔体内排气管外壁上设有导流叶片。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：1、本发明的旋风分离器可以从根本上解决了细颗粒在排气管外壁附着、沉积和结焦的问题，保证生产设备及工艺长周期安全运行。2、本发明的旋风分离器结构简单，成本低，易实施，分离器内部没有增加任何构件，避免为细颗粒沉积提供新的附着壁面。3、本发明的旋风分离器在排气管外壁新建了强气流离心力场，对细颗粒有二次分离能力，减少了经排气管底部的短路气流逃逸的细颗粒量，提高了对细颗粒的分离效率。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。
图1为本发明的旋风分离器的实施例1的结构示意图；
图2为图1的进风口结构俯视图；
图3为本发明的旋风分离器的实施例2的结构示意图；
图4为图3的进风口结构俯视图。
附图标记说明：
1-进料口、2-筒体、3-锥体、4-料腿、5-顶板、6-圆筒腔体、7-气室、8-环隙、9-排气管、10-切向进风口、11-径向进风口、12-导流叶片。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。
实施例1：参见图1和2，本发明的旋风分离器由切向进料口1、筒体2、锥体3、料腿4、筒体顶板5、筒体上方的圆筒腔体6、排气管9、圆筒腔体的切向进风口10构成。气体携带颗粒从切向进料口1进入分离器，清洁气体通过切向进风口10进入气室7并形成旋转气流，由环隙8进入分离器内，绕排气管9外壁向下旋转，在排气管外壁形成旋转气垫层，最终经排气管9底端入口进入排气管内部。
实施例2：参见图3和4，本发明的旋风分离器由切向进料口1、筒体2、锥体3、料腿4、筒体顶板5、筒体上方的圆筒腔体6、排气管9、圆筒腔体的径向进风口11、导流叶片12构成。气体携带颗粒从切向进料口1进入分离器，清洁气体通过径向进风口11进入气室7，在导流叶片12的作用下形成旋转气流，由环隙8进入并绕排气管9外壁向下旋转，在排气管外壁形成旋转气垫层，最终经排气管9底端入口进入排气管内部。

Claims (4)

1.一种防排气管外壁颗粒沉积的旋风分离器，它包括筒体、与筒体相切连接的进料口，筒体内装有排气管，排气管的上端伸出筒体外，锥体、料腿，其特征在于：所述旋风分离器的筒体顶板与排气管间有环形间隙，顶板上方设有与排气管同轴的圆筒腔体，腔体侧壁设有进风口。
2.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于：筒体顶板与排气管间的环形间隙为8~30mm。
3.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于：所述旋风分离器的顶板上方的圆筒腔体的进风口为切向连接，进风口形状可为圆形、梯形或矩形。
4.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于：所述旋风分离器顶板上方的圆筒腔体内排气管外壁设有导流叶片，圆筒腔体的进风口为径向或切向形式。
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