CN1113705C - 滴流阀 - Google Patents

Abstract

滴流阀(9)位于气体-固体分离器(5)的竖直浸入管(8)的底端，它包括：一对可共同动作的蛤壳形门，蛤壳形门以这样的方式布置：彼此在一个关闭位置和一个打开位置之间相对摆动，两扇门在关闭位置沿一条中线相邻，在打开位置绕一个水平旋转轴向外摆动，其中，任意一个蛤壳形门上设有将门一起压向关闭位置的装置，并且至少一个蛤壳形门上设有一个开口。

Description

滴流阀

在炼油厂和其他化工领域，有许多方法需要使用将细固体微粒从流化气体或其他气体分离和将细固体微粒从较大颗粒分离的装置。这种方法的一个例子是，为了从重瓦斯油中首先生产出液体石油燃料产品而采用的流体催化裂化(FCC)方法。当预热过的瓦斯油原料开始与热的裂化催化剂接触时就会发生要求的反应，裂化催化剂是细粉末的形式，典型的微粒尺寸约是10-200微米，通常平均颗粒大小约70-100微米。催化剂颗粒通常与碳氢化合物原料在一个作为反应区的稀释相流化床上接触。反应区的流出物是裂化了的蒸汽产物和焦结的催化剂颗粒的混合物。用两个或更多串联的旋风分离器将焦结的催化剂颗粒从裂化的蒸汽产物中分离。第一旋风分离器通常被称为初级旋风分离器。通常将初级旋风分离器的气体流出物供给所谓的第二旋风分离器，裂化的蒸汽在此从焦结的催化剂中进一步分离出来。可以用并联运行的多个初级和第二旋风分离器的组合装置，将催化剂从反应区的流出物中分离出来。将分离了的焦结催化剂颗粒经过从初级和第二旋风分离器向下伸的浸入管(dipleg)送进汽提区。汽提区主要是密相流化床，汽提介质被供给到该作为流化装置的密相流化床上。汽提过的催化剂颗粒然后被送到一个再生区，在这里用含氧气体，主要是空气，将焦碳燃烧掉，以形成再生过的催化剂颗粒。再生过的催化剂颗粒返回到反应区与新鲜原料接触。

用在FCC操作中的初级旋风分离器遇到的一个实际情况是，由于旋风分离器的内部相对于反应区为过压，因此裂化了的蒸汽经过浸入管向下逸出而进入汽提区。这是不利的，因为这些气体使该区生成焦碳，而且消极地影响总产量。克服该问题的一个常规方案是将浸入管的底端浸入汽提区的密相流化床中，其中可选择地，在浸入管底部开口下方安放一个水平板，也可以称作硬币板。如果发生压力波动，碳氢化合物气体生成物不会经过浸入管排出，因为在浸入管底部有密相流化床的存在和因为在浸入管开口和硬币板之间有面积有限的开口。然而，例如由于几何形状的限制，初级旋风分离器浸入管并不总能够浸入浓相汽提床。一个方法是使初级旋风分离器的排出底端位于密相流化床的床高之上，而且在所述排出端有一个阀或密封件。该阀或密封件保证足量的催化剂出现在浸入管内，这阻止了碳氢化合物气体经过浸入管逸出而排进汽提区。与用做防止碳氢化合物通过初级旋风分离器的浸入管排进汽提区的装置的阀或密封件相关的一个问题是，由于机械故障或者经过浸入管的催化剂流量大引起的阻塞，使得阀或密封件不可靠。一般每天有5到50千吨催化剂经过一个初级旋风分离器的浸入管排出。相反，每天只有5到1000吨的催化剂经过一个次级旋风分离器的浸入管排出。在普通的FCC运行中，这种阀必须至少无故障运行三年，但目前的装置在这样长的周期内容易损坏。例如，已经发现，设计出的非常适合于用作次级旋风分离器浸入管下方的阀的滴流阀，通常不能可靠地用于初级旋风分离器。因此需要一种可靠的阀，它可以用在FCC流程的初级旋风分离器浸入管的排放端。本发明提供了这种阀。

例如，在WO9724412A、US5101855A、US4871514A和US5740834A和GB2212248A中描述了现有技术的阀。例如在US4502947A中描述了

现有技术的密封件。

本发明的可靠的阀装置是位于气体-固体分离器竖直浸入管下端的滴流阀，它包括一对共同动作的蛤壳形门，它们以这样一种方式布置：它们可以在一个关闭位置和一个打开位置之间彼此相对转动，在该关闭位置两个门沿一条中线邻接，在该打开位置门可以围绕一个水平转动轴向外摆动，其中，两个蛤壳形门中的任一个设有将门一起压向关闭位置的装置，至少一个蛤壳形门设有一个开口。

已经证明本发明的滴流阀可以可靠、抗腐蚀和耐污染地运行至少3年甚至达到5年。

滴流阀的蛤壳形门可以不管至少一个门中的开口而关闭浸入管的下端。浸入管的下端适合是管状浸入管的一个水平切口，而构成一个阀座。不用时，蛤壳形门在关闭位置，门在这个位置沿一条中线邻接。该中线与蛤壳形门的旋转轴平行。已经发现，重要的是要将一个力施加到蛤壳形门上，将两个门一起压向关闭位置。蛤壳形门的关闭和打开依赖于颗粒的重量和浸入管内的气压以及浸入管外部的气压。由于将门一起压向关闭位置的力的作用，因此当旋风分离器正在使用时，门仅仅是稍微打开，结果，当催化剂颗粒从浸入管排出时，必须克服一定的压力。这是有利的，因为它保证从浸入管排出的催化剂流更恒定，结果减少了阀的动作频率，使阀的机械磨损减小。再一个结果是，由于浸入管下端中存在有催化剂颗粒柱的原因，使裂化了的蒸汽很少可能经过浸入管散失。

将门压在一起的装置合适的是配重，该配重最好是蛤壳形门的一部分，相对浸入管的纵轴和旋转轴向外延伸出去。配重提供的力最好足以使门在使用时打开到足够的开口面积。本领域的技术人员可以容易地为每一种情况确定该力的大小。

也已经发现，为了顺利排出来自浸入管下端的催化剂颗粒，在至少一个蛤壳形门而且最好是在两个门上设置一个开口是必要的，在启动情况下犹为如此。使用中已经注意到，催化剂流过蛤壳形门上的开口，并且流过沿部分打开的门的中线设置的像小裂缝一样的开口。相信最终得到的三股催化剂流使得蛤壳形门稳定，防止它们频繁关闭和打开。蛤壳形门最好相互对称。开口设在蛤壳形门旋转轴附近比较合适。一个门的开口面积为浸入管横截面积的2到10％之间时比较合适。

气体-固体分离器可以是任何能用来从气流中分离出大量固体颗粒并且配有一个浸入管的分离器。这里所谓的浸入管，意思是一个竖直放置的细长管状元件，该细长管状元件的上端与气体固体分离器的固体出口流体连通，底端有一个开口，用来经过浸入管排出固体。气体-固体分离器最好是水平或竖直旋风分离器。所谓带浸入管的水平旋风分离器的示例公开在EP332277A中。典型的竖直旋风分离器的示例公开在WO972358A，US3661799A，US4502947A和US5039397A中。

本发明还涉及一种流体催化裂化处理装置，它包括一个作为反应区的稀释相流化床，该反应区有一个与初级气体固体分离器流体连通的出口，该气体固体分离器包括一个浸入管和这里描述的本发明的滴流阀，用来分离仍存在于离开初级气体-固体分离装置的裂化蒸汽中的催化剂颗粒的次级气体-固体分离装置，一个作为汽提区的密相流化床，这样将来自气体-固体分离装置的分离了的催化剂排放到该汽提区，其中，滴流阀位于密相流化床床高的上方，和一个再生区，在再生区焦碳可以从汽提过的催化剂颗粒除去以及将再生了的催化剂供给反应区的装置。稀释相流化床、初级、次级气体-固体分离器、汽提区和再生区的合适实施例对本领域的技术人员是公知的，并且在说明书的前言部分作为示例进行了描述，并且公开在上述专利EP332277A、WO972358A、US3661799A，US4502947A和US5039397A中。

为了方便起见，下面参考流化床反应器对本发明进行详细描述，流化床反应器只包含一个竖直布置的初级和次级旋风分离器，其中初级旋风分离器的底部具有浸入管，该浸入管终止在本发明的一个滴流阀内。

图1是一个容器的垂直截面图，该容器内布置有一个初级和次级旋风分离器，本发明的滴流阀连接到该容器上。

图2(a)，(b)和(c)是本发明滴流阀的侧视和前视示意图。

图1示出流体催化裂化装置1，它包括外壳2，外壳内有一个立管3，蒸发了的碳氢化合物在立管中与悬浮在碳氢化合物蒸汽或气体中的热的流化催化剂颗粒接触而被裂化。热的碳氢化合物蒸汽和流化催化剂颗粒的混合物从立管3排到反应容器内，该反应容器在容器4上段或分离段中的某个位置。上段包括多个用来从蒸汽中分离颗粒的初级和次级旋风分离器，为方便起见只示出其中的单个5和6。催化剂颗粒和热的碳氢化合物蒸汽经过入口7进入初级旋风分离器5，对碳氢化合物蒸汽和催化剂颗粒进行初步分离。在初级旋风分离器5中，大部分但不是全部催化剂颗粒从碳氢化合物中分离出来并且进入浸入管8，经过滴流阀9从浸入管出来，然后落进下部的汽提区10内。从初级旋风分离器出来的蒸汽仍含有一些催化剂颗粒，并且被送到次级旋风分离器中，其中的分离器6是说明性的而非限制性的示例。这样，包含残留颗粒的碳氢化合物蒸汽产物通过入口11进入次级旋风分离器6中，蒸汽从分离器6经过导管12排进风室13，然后经导管14排出。从次级旋风分离器6中的蒸汽产物中分离出来的催化剂颗粒经过浸入管15供给下面的废催化剂汽提区10中。一种汽提气比如水蒸汽在装置底部附近经过管线16被引入，并将残余的可以汽化的碳氢化合物液体从废催化剂颗粒中提出，产生附加的碳氢化合物蒸汽和水蒸汽，经裂口17排出。滴流阀18位于次级旋风分离器6的浸入管15的底部。汽提区10内的废催化剂颗粒经管线19排出裂化装置，它们从该管线被送到催化剂再生器(未示)中。滴流阀9是本发明的滴流阀，下面将做详细描述。

图2(a)是从位于初级浸入管的排放端的阀座的底部看去仰视图，其中，本发明的滴流阀已除去。图2(b)是一个部分打开的本发明的滴流阀的仰视图，该阀被安装到图2(a)的阀座上。图2(c)是沿图2(b)的AA’线的滴流阀的截面图。

图2(a)示出阀座21和装置22，装置22以这样一种方式固定蛤壳形门，使蛤壳形门可以绕线25转动。图2(a)也示出初级浸入管8的内部20。

图2(b)和2(c)示出两个蛤壳形门23，它们有一个开口24并且连到臂26上，臂26从浸入管向外延伸到配重27。图2(b)中，通过裂缝28可以看到浸入管8的部分内部20。

通过下面的非限定示例说明本发明。

示例1

500吨/天的催化剂流通过直径为0.2m的垂直套管向下运动，并经过本发明的滴流阀排出，如图2所示。这样选择配重，即在运行期间，两个对称蛤壳形门和阀座之间的开度约为3度。两个门的开口总面积是16cm²，运行期间所有裂缝形成的面积是60cm²。使用的粉末是新鲜的满馏程的FCC催化剂。滴流阀运行1小时没问题。通过门的开口和裂缝可以看到催化剂流，该裂缝是在门之间沿中线形成的。在启动、关闭和再启动的情况下成功地重复试验，而且用断续的催化剂流也成功地进行了试验。

比较实验

重复示例1，只是蛤壳形门不配置开口。一旦建立了流动，结果是类似的。但是在启动期间，不可能总是产生经过浸入管阀的足够的向下催化剂流，这将导致浸入管溢出。在商业装置中，这会导致不能成功启动，从而引起额外的停工时间。仅仅在浸入管底部通风就可以实现流动的可靠启动；然而这是不现实的解决方案。

商业示例

在商业标准的FCC-反应器中试验了示例1中描述的装置。首级分离器浸入管直径是0.8m，20千吨/天的催化剂被排出。该装置经历了3年的成功启动和不间断运行，并且之后仍在继续运行。

Claims (6)

1.一种位于气体-固体分离器的竖直浸入管底端的滴流阀，其包括两个一起动作的蛤壳形门，蛤壳形门以这样一种方式布置：它们可以在一个关闭位置和一个打开位置之间彼此相对转动，两个门在关闭位置沿一条中线邻接，在打开位置可以围绕一个水平转动轴向外摆动，其中，两个蛤壳形门中的任一个设有将两个门一起压向关闭位置的装置，并且至少一个蛤壳形门上设有一个开口。

2.根据权利要求1所述的滴流阀，其特征在于，两个蛤壳形门均设有一个开口。

3.根据权利要求1-2之任一项所述的滴流阀，其特征在于，蛤壳形门中开口的面积是浸入管横截面积的2-10％。

4.根据权利要求1-3之任一项所述的滴流阀，其特征在于，将门压向一起的装置是相对浸入管纵轴向外延伸并背离该旋转轴的配重。

5.流体催化裂化处理装置，它包括作为反应区的稀释相流化床，该反应区有一个与初级气体固体分离器流体连通的出口，该气体固体分离器包括一个浸入管和根据权利要求1-4的任一个权利要求的滴流阀；次级气体-固体分离装置，它用来将仍存在于离开初级气体-固体分离装置的裂化蒸汽中的催化剂颗粒分离出来；一个作为汽提区的密相流化床，被分离出来的催化剂从气体-固体分离装置排到该汽提区，其中滴流阀位于密相流化床的床高的上方，和一个再生区，在再生区可以从汽提的催化剂颗粒中除去焦碳，和将再生过的催化剂供给反应区的装置。

6.利用如权利要求5所述装置的流化催化裂化方法，其中滴流阀排出的催化剂流为5-50千吨/天。

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