CN1370214A - 气－固分离过程 - Google Patents

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查尔斯·R·盖洛韦
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Abstract

一种用来从由固态颗粒和气体组成的悬浮物中分离出固体颗粒的装置,其中该装置包括:(i)一个垂直的初级旋分器罐,其具有一个管状的壳体,该壳体由一个管状的壁面部分组成,该壁面部分上开有一个用来接收悬浮物的切向进口;还设置有一个封闭了管状壁面部分顶端的顶盖,其中该顶盖上设置有一个轴向的圆形开口,该开口作为一排气管上的进气口;(ii)一个或多个次级气－固分离器装置,这些装置与初级旋分器上的排气管保持流路连通。

Description

气-固分离过程
技术领域
本发明目的在于提供一种改进的分离装置，该装置可有效地将颗粒从气体-颗粒的混合物中分离出去。本发明还涉及这种装置在流化床催化裂化过程中的应用。
背景技术
由于在催化剂技术方面的进步、以及催化裂化制得产品的进一步推广，流化床催化裂化(FCC)领域有了显著的发展和完善。随着高活性催化剂-尤其是结晶沸石裂化催化剂的出现，人们在操作工艺上面临新的课题：需要进一步地使处理工艺精细化，以发挥催化剂的高活性、高选择性和工作灵敏性。在此领域，尤其关心的是：在更有效的分离条件下，使碳氢化合物产品与催化剂颗粒-尤其是与高活性结晶沸石裂化催化剂分离的方法和系统的进展，从而可减小对已转化产物的过度裂化，并促进对所要的FCC过程产物的回收。美国专利US-A-4588558、US-A-5376339、欧洲专利EP-1-309244、美国专利US-A-5055177以及US-A-4946656都描述了从碳氢化合物产品中快速分离、并回收所夹带催化剂颗粒的有关技术的发展。快速分离是这样实现的：在一个第一旋流分离器-即初级旋分器中，催化剂从提升管式反应器的出流中分离出去，其中该旋分器的排气管连接到一个次级旋分器上。如果所说初级和次级旋分器被整装在一个大罐中，则该种旋分器在FCC反应器中衔接起来的形式也被称为近联式旋流分离。初级和次级旋分器这样进行联结缩短了碳氢化合物产品在离开提升管式反应器后仍与催化剂相接触的滞留时间，这就可以抑制发生不利的二次裂化。
无论是在上文讨论的FCC反应器、还是在FCC再生器中，都存在这样的初级和次级旋分器串列。EP-A-309244号文件中描述了一种实例，其中：在再生器罐以及反应器罐中都采用了联结起来的多个旋流分离器。通常都平行地设置不止一组的旋分器串列。其它要用到初级和次级旋分器结构的流程例如是甲基-三丁基乙醚(MTBE)的流化床脱氢过程和丙烯腈过程。
目前人们仍然在努力提高旋流分离装置的效率。
已知的一种提高初级旋流分离装置的分离效率的方法是通过减小进气口或出气口横截面积、从而增加局部气体流速来实现的。虽然这样的初级旋分器的分离效率表现出一定的提高，但初级旋流分离器和次级旋流分离器总的分离效率却没有显著的提高。
因而，本发明的目的是提供一种装置，在该装置中，颗粒可有效地从一种气态-颗粒混合物中分离出去，该装置总的分离效率也得到了提高。
本发明的目的还在于一种分离、汽提的组合过程，在该过程中，流化床催化裂化催化剂的混合物被从一个流化床催化裂化(FCC)反应器区的、含催化剂的气态碳氢化合物出流中分离出来，且其中任何种类的碳氢化合物都在一个流化床区域从分离出的催化剂颗粒上汽提出去，在其中的流化床区域通入了一种气态的汽提介质。
文件WO-A-9742275中描述了这样的FCC分离/汽提组合过程。该公开文件描述了从一个流化床催化裂化(FCC)过程的提升管式反应器输出的气态流中分离催化剂颗粒。该分离是由一个位于反应器罐中的初级旋流分离器来执行的，在该初级旋流分离器中，气-固混合流是以切线方向冲入到垂直管状的旋分器壳体中。固体向下排出到位于反应器罐下端的一个汽提区中。部分清洁后的气流和部分汽提汽通过一根垂直的排气管向上排出，该排气管从上方伸入到旋流分离器壳体中。仍留在部分清洁后所得到气体中的固体随后在次级旋分器中进行分离。初级旋分器管状壳体的下开口端向下伸入到一个流化床区域中，该流化床区域位于上文提到的反应器罐的下部。汽提汽被输送到一个主流化床区域。由于初级旋流分离器的管状壳体要小于反应器罐，所以只有部分汽提汽从下方进入到初级旋分器的管状壳体中。
美国专利US-A-4692311中描述了一种用来分离并汽提FCC催化剂的组合过程，在该过程中，所有的汽提汽都是经初级旋流分离器的出气口排出的。这是通过一种旋分器来实现的，该旋分器具有一个管状壳体以及一个位于所说管状壳体下部的单汽提区。在这种方式中，所有的汽提汽都将不得不经初级旋分器的出气口离开初级旋分器。尽管这种过程看起来能简化设计，但迄今为止还没有出现大型的工程实例。这是因为如果要在旋分器的管状壳体中通过大流量的汽提汽时，分离效率将很低。在美国专利US-A-5112576中也公开了与US-A-4692311所述装置相似的装置。
在刊物Chemie Ingenieur Technik[(总第70期)98年第6卷第1册]的第705页到第708页中描述了一种旋流分离器，其具有一个竖立的管状壳体和一个排气管，其中排气管具有一个进气口，该进气口大致位于一个高旋分器架顶板的高度处。
本发明的下一个目的是对流化床催化裂化过程中的流化床催化裂化催化剂混合物的分离/汽提组合过程提出一种改进方案，在该方案中，对催化剂的分离效率更高。
在阅读了本说明书后，就可显然地看出：这些目的以及其它发明目的通过下文的装置而得以实现。
发明内容
本发明提供一种用来从由固态颗粒和气体组成的悬浮物中分离出固体颗粒的装置，其中该装置包括：
(i)一个垂直的初级旋分器罐，其具有一个管状的壳体，该壳体由一个管状的壁面部分组成，该壁面部分上开有一个用来接收悬浮物的切向进口；还设置有一个封闭了管状壁面部分顶端的顶盖，其中的顶盖上设置有一个轴向的圆形开口，该开口作为一排气管上的进气口；
(ii)一个或多个次级气-固分离器装置，这些装置与初级旋分器上的排气管保持流路连通。
申请人目前已经发现：本发明装置中的组合式初级、次级旋流分离装置能达到远高于现有分离装置的分离效率，其中的现有分离装置包括普通的初级和次级旋流分离器。此处所指的普通旋流分离器是指采用了如下设计的装置：其中的排气管从上方显著地伸入到旋分器壳体中。其中：从上方显著地伸入到旋分器壳体中尤其是指伸入长度等于切向布置的进流口处高度的0.4到1.2倍。在由Perry著、McGraw出版社1997出版的第七版化学工程师手册中的图17到图36举例说明了一种典型的普通旋分器。
本发明还涉及一种应用了所说装置的流化床催化裂化过程。此外，在一个汽提操作和初级分离是在同一个管状罐中合并进行的具体FCC应用场合中，可实现良好的分离、汽提组合功效。这种装置在保证分离效率在一个理想范围内的同时，只需要很少的用来排出汽提汽的附件装置，和/或可用于汽提汽高负荷量的情况中。而这对于上文描述的现有技术中的装置则是不可能的。
相对于上述论文Chemie Ingenieur Technik中所公开的旋流分离器的效率，令人惊奇的是：当初级旋分器所输入的悬浮物中的固体成分相对较高时，本发明所要求保护装置中的初级旋分器和次级旋分器的组合分离具有相当高的分离效率。考虑到这样的实际情况：确实能影响一个旋流分离联结流线总分离效率的措施通常并不是显而易见的，因而这一效果是尤其令人惊奇的。例如，如果用现有的已知技术措施-即增加气体在初级旋流分离器中的进流和/或出流速度来提高初级旋分器的分离效率时，初级和次级旋分器的总分离效率却没有提高。申请人已经发现：当采用根据本发明的装置时，总效率也能显著地提高。在一个范例中，在次级分离装置排出的气流中，颗粒含量被减少到了十分之一。
下面通过一些最佳实施例对本发明作更为详细的描述。
本发明尤其是致力于设计下文的两个实施例中的任意一个。
第一优选实施例是一种用来从固体颗粒和气体的混合悬浮物中分离出固体颗粒的装置，其中该装置包括：
(i)一个垂向的初级旋分器罐，其具有一个管状的壳体，该壳体由一个管状壁面部分组成，该壁面部分上开有一个用来接收悬浮物的切向进口，在管状壁面部分的下端有一个浸入管，其通过一段截头圆锥壁面部分与管状壁面部分流路连通；并设置有一个封闭管状壁面部分顶端的顶盖，该顶盖上设置有一个轴向的圆形开口，该开口作为一排气管上的进气口；
(ii)一个或多个次级气体-固体分离器装置，这些装置与初级旋分器上的排气管保持流路连通。
第二优选实施例是一种装置，用来对一种悬浮物进行分离和汽提的组合处理，其中的悬浮物是一种流化床催化裂化过程中的催化剂颗粒和蒸汽的混合物，其中该装置包括：
(i)一个垂向的初级旋分器罐，该初级旋分器上开有一个用来接收由催化剂颗粒和蒸汽组成的悬浮物的切向进口，该初级旋分器具有一个管状壁面部分，且下端是开口的，其上端由一个带有开孔的顶盖封闭，该出口孔与一个排气管流路相通，该排气管在约与顶盖开孔等高度处具有一个进气口；
(ii)一个汽提区域，该区域设置了输送汽提汽的装置，其设置成可在工作中形成一个流化床，并这样进行布置：使得部分或全部向上离开汽提区域的汽提汽进入到初级旋分器的下端；以及
(iii)一个或多个次级气体-固体分离器，这些分离器与初级旋分器上的排气管保持流路连通。
根据本发明的装置--尤其是上述的第一优选实施例可适用于任何要从固态颗粒和气体组成的悬浮物中分离出所说固态颗粒的过程。这样的过程例如是上文提到的MTBE流化床脱氢过程、丙烯腈过程以及流化床催化裂化(FCC)过程。在1984年出版的、由Daniel DeCroocq著的Institut Francais du Petrole(国际书号2-7108-455-7)第100页到第114页关于重油馏分催化裂化的章节中描述了所说催化裂化的几个实例。
在一个催化裂化过程中，升温后的碳氢化合物进料与某种催化剂接触一小段时间。通常是使催化剂和碳氢化合物进料同时流过一个管状的反应器。这些管状的反应器也被称作为提升管式反应器，这是因为在多数情况下，反应物是在向上的方向上流动的。尽管在该说明书中使用了“提升管”这一术语，但本发明并不仅限于具有反应物在其中以向上方向流动的提升管的实施例。在提升管反应器中的接触时间通常是在0.5秒到5秒之间。在反应器的提升管中，常态沸点一般高于350摄氏度的碳氢化合物被转变成较轻的产品，例如，汽油就是FCC过程主要产品中的一种。碳氢化合物和焦碳会沉积在催化剂颗粒上。通过用一种合适的汽提介质对分离出的催化剂进行汽提，沉积在催化剂颗粒上的大部分碳氢化合物就能与催化剂相分离。在这样的汽提区域中得到的、由碳氢化合物和汽提汽组成的气态混合物与FCC产物一道从FCC反应器适当地排出。随后，通过在一个再生器罐中进行燃烧(这是可任选的)，将焦碳从汽提后的催化剂上分离掉。再生后温度提高的催化剂被返送到提升管式反应器的底部。
在一种FCC过程中，利用本发明的装置，固态催化剂颗粒不但可在反应器中、而且能在再生器中与各种气体相分离。在反应器这一侧，催化剂是要从碳氢化合物产物的气体中分离出去。重要的是：利用根据本发明装置-尤其是根据上述的两个最佳实施例中的联结起来的初级和次级旋分器，该分离过程能以高效的方式执行。任何还没有分离出的催化剂固体将不得不在下游进一步进行分离，例如是使用过滤器或在所谓的第三级分离器中进行分离。通过对分离操作的改进，就使用较小的过滤器了，和/或在FCC产物流中残留很少的催化剂细尘。对于再生器方面，催化剂颗粒必须要从再生器排出的烟气中分离出来。出于环保的原因和对下游装置的保护，烟气中的颗粒含量要很低，下游的装置例如为膨胀透平机等。最好在再生器这一侧采用上述第一优选实施例的方案。
附图说明
图1表示了根据本发明第一种优选实施方式的近联式旋分器装置的局部截面剖视图，该旋分器装置位于一个FCC反应器结构中；
图2表示了一个FCC反应器罐，其包括根据本发明第一优选实施方式的装置；
图3到图5表示了一种根据本发明第二优选实施例的装置，在该装置中，在同一个FCC反应器中组合了分离和汽提两方面的操作；
图3是表示了根据本发明的一种装置，其具有一个外流化床催化裂化提升管式反应器以及一个外次级旋分器；
图4是对图3所示装置的变型；
图5代表一种装置，在该装置中，提升管式反应器的下游部件、初级旋流分离器和次级旋流分离器以及汽提区域都集成在同一个罐中。
具体实施方式
图1代表了一种根据本发明装置的优选实施例。在图中表示了一个流化床催化裂化过程中的提升管式反应器1，其通过导管2与一个初级旋分器3流路连接。为了清楚起见，在图1中只表示出了一个初级旋流分离器。但在提升管式反应器1的下游端通常要连接多于一个(最好是两个或三个)的初级旋流分离器3。该初级旋流分离器3具有一个管状的壳体4，其由一个管状壁面部分5组成，该壁面部分上设置有一个切向布置的进口6，用来接收从提升管式反应器1排出的由催化剂颗粒和碳氢化合物蒸汽组成的悬浮物。该进口例如可以是圆形的或是方形的。该管状壁面部分5的下端通过一段截头圆锥壁面部分7与一个浸入管8相连。大部分催化剂颗粒经浸入管8向下排出。管状壁面部分5的上端设置了一个顶盖9，该顶盖9最好是平面。顶盖9上设置了一个轴向的圆形开孔10，该开孔作为一排气管11的进气孔。该排气管11的开始段最好是垂直于顶盖9布置的，并与管状壳体4同轴。排气管11的进气孔直径最好是旋分器壳体4的管状壁面部分5直径的0.3到0.6倍。本发明很重要的一点是：排气管11没有-或者说是没有明显地从上方伸入到旋分器壳体中。在本发明一种可能的实施例中，少量的伸进是允许的。该伸进量最好小于旋分器顶盖9上进气孔或轴向圆孔10直径的一半。排气管11与一个次级气-固分离器112流路连接。在图1中，为了清楚起见，只表示出了一个次级分离器。在典型的结构中，通常有多于一个、最好为两个次级分离器12与同一个初级旋分器3的排气管11保持流路相通。图中所示的次级分离器12是上文的通用手册中描述的典型常规旋流分离器，其具有一个切向布置的进气管和一个排气管13，排气管13伸入到管状旋分器壳体15的顶板14中。催化剂颗粒含量降低的碳氢化合物蒸汽经该排气管从本发明的装置中排出。该蒸汽在下游的产品分离装置(图中未示出)中作进一步处理。该次级旋分器12上还设置有一个浸入管16，其与管状壳体15保持流路连接，以向下排出分离出的催化剂颗粒。
初级旋分器3排气管11的进气孔最好位于切向进口孔6中心线上方d1的距离处，该距离d1大于现有技术中的、有排气管伸入的旋分器所采用的典型数值。该距离d1与管状壳体4的直径d2之比更好是在0.2到3之间，最好是在0.5到1.5之间。在所示的实施例中，该排气管11的进气口与旋分器顶盖9平齐。
图1中的结构去掉提升管1就表示了一种根据本发明的装置，其可被应用在其它的要执行分离的场合，例如用在一个FCC再生器中。
在一个FCC再生器中最好设置多个初级和次级旋分器，如再生器罐的上部所表示的那样。可用一条短导管来连接再生器罐内部与切向布置进口6。
图2代表了根据本发明装置的一个优选实施例。图2表示了一个流化床催化裂化(FCC)反应器罐26，其包括提升管式反应器27的上部、一个初级旋分器30和一个次级旋分器36。提升管式反应器27的下游端与初级旋分器30的切向进口29相通。在提升管出口上可连接多于一个的初级旋分器30，且在一个初级旋分器30上可连接多于一个的次级旋分器36。为了清楚起见，在图中只表示出了一个连接了一个次级旋分器36的初级旋分器30。
反应器罐26在其下端还包括一个汽提区域，该区域设置了一个装置31，来将汽提介质输送向一个由分离出的催化剂颗粒组成的密相流化床32中。汽提介质可以是任何的惰性气体、蒸汽，含有多种气体的蒸汽也适用于作为汽提介质。
该反应器罐26还包括将汽提出的催化剂颗粒经导管33从罐中排出的装置。汽提出的催化剂或称为废催化剂的催化剂经导管33输送到一个再生区域(图中未示出)中，在该再生区域中，焦碳(部分上)通过燃烧方法从催化剂上去除掉。再生后的催化剂被输送到提升管式反应器的上游部分，在此其与碳氢化合物进料相接触，而在提升管式反应器的下游部分形成上文提到的由催化剂颗粒和碳氢化合物蒸汽产物组成的悬浮物。
该反应器罐26还包括将碳氢化合物和汽提蒸汽介质经导管34从罐中排出的装置。次级旋分器36的排气管35通常被连接到一个风室37，碳氢化合物蒸汽产品经导管34从该风室排出。在一种最佳实施例中，在连接初级旋分器和次级旋分器36的排气管上开有一个开孔38。通过该开孔，汽提介质和从催化剂上汽提出的碳氢化合物从罐26中排出。
图3中表示了一个垂直布置的管状罐101，其由作为上部元件的初级旋分器102和位于下部的汽提区103组成。初级旋分器102具有一个切向布置的进口104，用来接收由催化剂和蒸汽组成的悬浮物。该进口与一个外部设置的提升管式反应器105的下游部相连通，使得催化剂和蒸汽离开提升管式反应器105后能进入到初级旋分器102中。初级旋分器102的管状壳体的下端具有一个开孔106，在上端盖有一个顶盖107。顶盖107上设置有一个开孔108。该开孔108与一条导管109相连接，清洁后的蒸汽经该导管109从旋分器壳体中排出。导管109的进气孔110和顶盖107上的开孔108处于相同的高度。已经发现：将导管109的进气孔设置在切向布置的进气口104中心线上方d1距离处是有利的。该距离d1和管状壳体d2直径比已在上文进行了描述。更为有利的设计是如图3所示的那样：导管109的进气口110就是顶盖107上的开孔108。由于管状旋分器上可以聚集积碳的表面变得更小了，所以这样设计是有利的。在初级旋分器102中，大部分催化剂与气态碳氢化合物发生分离。催化剂经初级旋分器下端的孔106下落到汽提区103中。
连接切向进口104和提升管105的连接管最好是与提升管105成90度角。但是，为了避免催化剂在这种水平连接管中发生沉积，使连接管向下倾斜是有利的，这样就使得气体-颗粒混合物以向下的方向进入到初级旋分器中。该连接管轴线与管状壳体101轴线之间的夹角最好是在89度到75度之间。还发现：使连接管在靠近提升管105处的横截面积大于在进口104处的横截面积是有利的。
最好在初级旋分器102和汽提区103之间的交界处设置一个涡旋稳定器111。该涡旋稳定器111可以是一个圆形的平板或纸盆状的盘体。该涡旋稳定器的直径最好大于排气管109的进气口110的直径d3。该涡旋稳定器111的直径还应当小到足以在涡旋稳定器的周边和管状壳体的壁面之间形成环形通道，该环形通道使得催化剂能向下落，同时使汽提汽向上通入。该涡旋稳定器111的直径最好为管状罐101直径d2的40％到85％。该涡旋稳定器111最好是位于排气管109的进气口110下方d4距离处，其中距离d4为管状罐101直径d2的2到5倍。
涡旋稳定器111上最好还设置了一个旋涡溢流管112。旋涡溢流管112是一个垂向布置的杆棒，其长度大约为排气管109进气口直径d3的0.25到1.0倍。在上述的美国专利US-A-4455220中例如就公开了一种合适的涡旋稳定器111和涡旋稳定器杆棒112。旋涡溢流管杆棒112最好是中空管，使得旋涡溢流管111上方的空间与旋涡溢流管111下方的空间实现流通。中空的旋涡溢流管杆棒能使得气体向上流，由此增强了对初级旋分器102中的涡旋的稳定作用。
在汽提区103，存在一个流化床113，在该流化床中，通过经汽提汽供应装置114输送汽提汽，而将碳氢化合物沉积物从催化剂上汽提出去。汽提汽最好是蒸汽。该汽提区域最好具有多于一个的汽提汽供应装置，它们以一定的间距相互叠置在一起。该汽提区包括一个密相，在该密相中，通过汽提汽以及一种稀释相，催化剂被保持在一种密相流化床模式中，其中的稀释相位于密相的上方。两相物质间的边界是流化床液面115。汽提出的催化剂经导管116输送到一个催化剂再生器(图中未示出)中。
该汽提区103最好包含内部件来提高汽提效率。该汽提床的高度-即位于最下端处的汽提汽供应装置与流化床液面115之间的距离最好为汽提区103平均直径的至少三倍。在流化床中的表面蒸汽流速最好在0.05到1米每秒之间，且更好是在0.1到0.7米每秒。对每吨催化剂的循环最好向汽提区103输送3到9千克的蒸汽。
排气管109经导管118与一个或多个(最好是二到四个)次级气-固旋分器(在图3中只表示出了一个次级旋分器117)连通，其中，也可任选一条或多条其它的导管118′。在次级旋分器中，从蒸汽中清出的催化剂将经浸入管119输送到汽提区103。清洁后的碳氢化合物蒸汽从导管120排出以进行后序的处理。
在图3所示的装置中，因为初级旋分器102和汽提区103一起形成了一个管状的罐101，所以全部的汽提汽都是经初级旋分器102从汽提区103排出到初级旋分器102的排气管109中。尽管这样是本发明的一个最佳实施例，但也可构思出其它的实施例，在这些其它的实施例中，只有一部分汽提汽是经开孔106排出的，这样还能实现一个有利之处：即改善了固体和气体的分离效果。图4和图5表示了本发明这种实施例的几个范例。
在图4中表示了一个实施例，在该实施例中，管状汽提区103的下部从上方伸入到一个更大的管状罐127中。管状汽提区103的下端与罐127内部相通。在罐127中，设置了另外用来输送汽提蒸汽的装置124。在罐127的顶部设置一根导管126，部分汽提蒸汽可从该导管排出。该导管126最好是与提升管式反应器105的下游部分、或排气管109或118相通。在工作中，大管状罐在靠近初级汽提区125的地方形成了一个次级汽提区125′。次级旋分器的浸入管最好与次级汽提区相通。
图5表示了一种用来将催化剂颗粒从气态流中分离出去的装置，该装置中的一个或多个初级旋分器、次级旋分器(或多个)以及汽提区都位于同一个反应器罐中，该反应器罐的直径要大于初级旋分器的直径。该反应器罐还设置有输送由催化剂颗粒和蒸汽组成的悬浮物的进口装置和出口装置；以及用来将汽提后的催化剂颗粒和基本不含催化剂颗粒的蒸汽排出的装置。用来将含催化剂颗粒的悬浮物输送到初级旋分器的进口装置与流化床催化裂化(FCC)过程所用的提升管式反应器128的下游端相连通。一个提升管式反应器128的下游端可位于反应器罐中(如图所示)或反应器罐130外。初级旋分器129位于反应器罐130中，在该旋分器129中，气-固混合流切向进入到垂直的管状旋分器壳体中。固体被排出到位于反应器罐130下端的一个初级汽提区131中。部分清洁后的气体流和部分汽提汽经一条垂直排气管132向上排出，该排气管并不从上方伸入到初级旋分器顶板133中。在所获得的部分清洁的气体中仍含有的固体随后在一个次级旋分器装置134中进行分离，如上文所述的那样，可有多于一个的初级旋分器和多于一个次级旋分器与该提升管式反应器相通。为了保持图面的清晰，图中并没有表示出这些旋分器。由初级旋分器129开口的下端向下延伸到低于一个主流化床区135流化床液面141的某一点处而形成一个初级汽提区域131，其中的主流化床区域135位于反应器罐130的下部。汽提汽通过装置137和可选装的装置136输送到初级流化床区、主流化床区域。由于初级旋分器129的管状壳体要小于反应器罐130，所以只有部分汽提汽是经导管132从反应器罐130排出的。而剩余的汽提汽是经狭缝138、次级旋分器134和次级旋分器的排气管139排出罐130的，其中的狭缝开在排气管132上。在次级旋分器134中分离出的催化剂经浸入管140返送到主汽提区135中。初级旋分器129上还装备了一个如图3所示的涡旋稳定器111一根管121。d1和d2的最佳比值也如上所述。
通过对现有的FCC反应器罐进行简单的改动就可便利地得到图5中的实施例。在文献WO-A-9742275中就公开了这种已有FCC反应器罐的一个范例。
适于应用根据本发明装置的FCC过程的范例描述在上文提到的专利公开文件中以及1984年出版的、由Daniel DeCroocq著的InstitutFrancais du Petrole(国际书号2-7108-455-7)第100页到第114页的有关重油馏分催化裂化的章节中。装置最好用在这样的FCC过程中：要输送到初级旋分器的气-固悬浮物中的固体含量在1到12千克/立方米之间。
本发明通过下面非限定性的范例来进行阐明。
范例1
采用图1所示的分离装置，输送一种气-固悬浮物，其特性列于下表1中。该初级旋分器的尺寸是这样选择的：d1为0.3米，d2为0.3米。
表1
颗粒平均大小(微米) 76
悬浮物密度(千克/立方米) 5.8
初级旋分器进流速度(米/秒) 10
初级旋分器的分离无效度 0.04％
初级旋分器和次级旋分器组合的分离无效度 百万分之0.4
压降(帕斯卡) 2500
对比实验A
除了初级旋分器是采用现有技术设计的之外，其它的结构都与范例1相同，其中，现有初级旋分器的排气管向下伸入到旋分器壳体的顶板中，切向进气口的底部与排气管的开口位于同一个水平面内。该切向进口的顶部和旋分器壳体的顶板位于同一水平面。在切向进口的中心线和截头圆锥壁部分之间的距离和范例1中的相同。此外，进流速度、悬浮物的组成和次级旋分器的尺寸也都和范例1相同，结果表示在表2中。
表2
颗粒平均大小(微米) 76
悬浮物密度(千克/立方米) 5.8
初级旋分器进流速度(米/秒) 10
初级旋分器的无效度 0.9％
初级旋分器和次级旋分器组合的分离无效度 百万分之3
压降(帕斯卡) 2200
对比实验B
除了初级旋分器是采用同样的现有技术设计的、但是通过缩窄初级旋分器的进气导管来提高效率之外，其它都与实验A相同。所有的尺寸和工作参数都保持不变。结果表示在下面的表3中。表3
颗粒平均大小(微米) 76
悬浮物密度(千克/立方米) 5.8
初级旋分器进流速度(米/秒) 20
初级旋分器的分离无效度 0.01％
初级旋分器和次级旋分器组合的分离无效度 百万分之1
压降(帕斯卡) 3500
通过将范例1的结果与实验A和实验B进行比较，很显然：在两种情况下，初级旋分器的分离效率都得到了提高。此外，实验B中，初级旋分器和次级旋分器的组合分离效率相对于实验A以系数3的比例减小，但却是以压差增大很大作为代价的。对于根据本方面的装置，如范例1所示，相对于实验A，组合无效度几乎减小到了十分之一，但压差的增加却小得多。
范例2
除了初级旋分器在其下端没有浸入管之外，范例2和范例1完全相同。而是如图3所示的那样，管状壳体的下端构成了一个流化床。该流化床的液面被保持在低于涡旋稳定器的状态。流化床的颗粒与输送到初级旋分器的固体相同。空气被输送到该流化床中来作为流化态气体。所有输送到流化床的空气都经初级旋分器的出气口从初级旋分器中排出。距离d1、d2也和范例1相同。更多的条件和结果表示在下文的表4中。
对比实验C
除了排气管向下伸入到旋分器壳体的顶板中之外，该实验的其它部分都和范例2相同，这样就使得切向进气口的底部与排气管开口在同一个水平面内，且其中切向进口的顶部和旋分器壳体的顶板在同一水平面内。涡旋稳定器和进气口之间的距离与范例2中的相同。如同在范例2中那样，流化床液面被保持在涡旋稳定器之下。更多的条件和结果表示在下文的表4中。表4
范例2 对比实验C
颗粒平均大小(微米) 76  76
悬浮物密度(千克/立方米) 4  4
初级旋分器进流速度(米/秒) 20  20
初级旋分器中向上的表面气体流速(米/秒) 0.3  0.3
初级旋分器的无效度 0.02％  0.2％
初级旋分器和次级旋分器组合的无效度 0.5ppm  3ppm
压降(帕斯卡) 3300  3500
对于范例2和对比实验C，当将表面气体流速增加到大于0.3米/秒时，发现对于实验C中的装置，在0.4米/秒左右时，分离效率有一个大的突降。而对于范例2的装置，分离效率的大突降只发生在表面气体流速变得相当高时。

Claims (15)

1.一种用来从由固态颗粒和气体组成的悬浮物中分离出固体颗粒的装置，其中该装置包括：
(i)一个垂直的初级旋分器罐，其具有一个管状的壳体，该壳体由一个管状的壁面部分组成，该壁面部分上开有一个用来接收悬浮物的切向进口；还设置有一个封闭管状壁面部分顶端的顶盖，其中该顶盖上设置有一个轴向的圆形开口，该开口作为一排气管上的进气口；
(ii)一个或多个次级气-固分离器装置，这些装置与初级旋分器上的排气管保持流路连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所说排气管的进气孔位于切向进口孔中心线上方一段距离(d1)处，该距离与管状壳体的直径(d2)之比是在0.2到3之间。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所说次级气-固分离器装置是一个旋流分离器。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于：初级旋分器管状壁面部分的下端有一个浸入管，其通过一段截头圆锥壁面部分与管状壁面部分流路连通。
5.一种包括根据权利要求4所述的装置的流化床催化裂化反应器罐，其中一个提升管式反应器的下游端与初级旋分器的切向进口相通，该反应器罐在其下端还包括一个汽提区域，该区域设置了一个装置，来将汽提介质输送向一个由分离出的催化剂颗粒组成的密相流化床中；该反应器罐还包括将汽提后的催化剂颗粒从罐中排出的装置、以及将碳氢化合物和汽提蒸汽介质从罐中排出的装置。
6.根据权利要求5所述的反应器罐，其特征在于：初级旋分器的排气管上设置有一个开孔，用来接收汽提介质和汽提出的碳氢化合物。
7.将权利要求1到4之一所述的装置用于从由颗粒和气体组成的悬浮物中分离固态颗粒的应用。
8.将权利要求1到4之一所述的装置或根据权利要求5或6所述的反应器罐用在流化床催化裂化过程中的应用，其中要输送到初级旋分器的气-固悬浮物中的固体含量在0.5到15千克/立方米之间。
9.一种对悬浮物进行分离和汽提组合处理的装置，其中的悬浮物是一种流化床催化裂化过程中的催化剂颗粒和蒸汽的混合物，其中该装置包括：
(i)一个垂向的初级旋分器罐，该初级旋分器上开有一个用来接收由催化剂颗粒和蒸汽组成的悬浮物的切向进口，该初级旋分器具有一个管状壁面部分，且下端是开口的，其上端由一个带有开孔的顶盖封闭，该出口孔与一个排气管流路相通，该排气管在与顶盖开孔同一高度处具有一个进气口；
(ii)一个汽提区域，该区域设置了输送汽提汽的装置，其设置成可在工作中形成一个流化床，并这样进行布置：使得部分或全部向上离开汽提区域的汽提汽进入到初级旋分器的下端；以及
(iii)一个或多个次级气-固分离器，这些分离器与初级旋分器上的排气管保持流路连通。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所说排气管的进气孔位于切向进口孔中心线上方一段距离(d1)处，该距离与管状壳体的直径(d2)之比是在0.2到3之间。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于：所说排气管的进气孔是由初级旋分器顶盖上的开孔组成的。
12.根据权利要求9到11任一项所述的装置，其特征在于：在初级旋分器和汽提区之间的交界处设置一个涡旋稳定器。
13.根据权利要求9到12任一项所述的装置，其特征在于：初级旋分器罐和汽提区一起构成一个管状罐，在工作中，所有的汽提汽都经初级旋分器从汽提区排出到初级旋分器的排气管中。
14.根据权利要求9到12任一项所述的装置，其特征在于：所说初级旋分器、次级旋分器(或多个)以及汽提区都位于同一个反应器罐中，该反应器罐的直径要大于初级旋分器的直径，该反应器罐还设置有输送由催化剂颗粒和蒸汽组成的悬浮物的装置；以及用来将汽提后的催化剂颗粒和基本不含催化剂颗粒的蒸汽排出装置。
15.将根据权利要求9到14中任一项所述的装置用在流化床催化裂化过程中的应用。
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