CN85100214A - 离心分离装置 - Google Patents

Abstract

一种从气体中分离出夹带的固体颗粒的分离装置，具有一个圆筒形的分离室，气体通过侧喷嘴和顶喷嘴进入分离室，在分离室下部有一个稳定流场的导流体，导流体的圆柱部分上有一个灰仓档板。该装置解决了旋流分离器一次气节流能量损失和节流部件冲蚀问题，并且提高了分离效率，可用于细颗粒高效分离。

Description

本发明属于一种从气体中分离出所夹带的固体颗粒的装置。

在一些系统中需要从夹带固体颗粒的气体中分离出固体颗粒，加以回收利用或防止设备受到固体颗粒的冲蚀。在很多情况下，分离出固体颗粒对保护环境也是很重要的。如在炼油工业中催化裂化装置从再生器排出的烟道气含有0.5～3克/标米³的固体催化剂颗粒，这些固体颗粒随烟道气进入膨胀透平，叶片会被很快冲蚀报废，寿命一般不超过一个月。烟道气进入膨胀透平或其它能量回收设备前必须将烟道气中的固体催化剂颗粒尽量除掉，特别是直径大于10微米的颗粒大部分都要除掉。分离出的催化剂一部分可以回收利用，同时可以减少排放到大气的粉尘量。为分离气体中夹带的固体颗粒，已经发展了几种分离系统和装置，如旋风分离器，多管分离器和旋流分离器。旋风分离器一般有一个园筒形分离室和锥底，在分离室上部有一个切向气体进口管，气体进口速度一般不超过30米/秒，当超过30米/秒的时候，存在被分离的固体颗粒重新被中心负压区气流夹带逃逸等问题，效率反而降低。旋风分离器受进口气体速度限制，分离的临界粒径一般为70～80微米。多管分离器（见美国专利2941621号）是在一个壳体内安装几十个以上的分离单管，利用缩小每个单管分离室直径的方法提高分离效率。由于单管数量很多，致使设备庞大，结构复杂，制造困难，各单管之间易产生气体流量分配不均匀，粉尘反串等问题，使分离效率降低。为克服多管分离器的缺点，发展了一种旋流分离器（见《石油炼制》1979年，第1期），这种分离器在园筒形分离室下部中心装有一次气进口，在分离室顶部和筒壁上装有多个二次气进口喷咀，其分离机理是基于由二次气提供主要能量带动一次气产生强的旋流，使气体中的固体颗粒受离心力作用向分离室壁运动，被外层向下流动的气流带入灰仓。这种分离器的缺点是二次气进口速度高，压降大，一次气进口速度低，压降小，当一、二次气为同一来源时，一次气要节流降压，而进入分离室后又需要二次气提供旋转能量，因而造成能量的损失，一次气节流部件也极易被固体颗粒冲蚀，造成停工事故;另一缺点是一次气由位于分离室中心的一次气进口引入，颗粒运动到分离室壁的距离比二次气长，而经历的分离时间比二次气短，因而一次气中颗粒的分离效率低于二次气中的颗粒;再一个缺点是有一次气和二次气两个进口，给分离器的制造、布置和接管等带来麻烦;此外，在高温情况下还要解决两支管的热补偿问题。

本发明的目的是克服上述分离器存在的一些缺点。

本发明的分离装置包括一个圆筒形分离室，在分离室上部筒壁上有两个以上的进气侧喷咀，侧喷咀在分离室轴线和圆周方向上可以排成两排或多排，也可按螺旋线排列;在分离室筒体上端装有环形净化气出口档圈，出口档圈和出口管相连;在出口管和分离室壁之间的出口档圈环形区有顶喷咀，顶喷咀的数量一般与侧喷咀在分离室圆周方向上的排数相同，位置相对应，其数量也可多于侧喷咀在圆周方向上的排数;在分离室下部有一导流体，导流体与分离室同轴，导流体由园锥部分和圆柱部分组成，导流体上部为圆锥形，尖端对着出口档圈，导流体下部为圆柱形，圆柱部分可以是一个圆柱体，也可以由几个直径不同的圆柱体组成，圆柱体直径向着出口档圈方向逐渐减小;在导流体的圆柱部分有一灰仓档板，灰仓档板与分离室筒体内壁之间有一环形间隙，导流体和灰仓档板通过位于灰仓档板下的支撑杆固定在分离室筒体上，支撑杆与灰仓档板间有一定的距离;在分离室筒体下端有一锥形料斗;在锥形料斗与灰仓档板之间构成灰仓;锥形料斗下部连接固体颗粒出口管或料腿。

本发明的优点是，夹带固体颗粒的全部气体同时经多个侧喷咀和顶喷咀，依次进入分离室，避免了旋流分离器由分离室下部中心管引入的一次气节流能量损失;当分离器处理的气体量相同时，侧喷咀和顶喷咀进气量约比旋流分离器增加40～50%，喷咀数量也相应增加，其进口速度达100米/秒或更高，比旋流分离器一次气速度高4～5倍，因此产生更强的旋转流场和更高的切向分速度;由于夹带固体颗粒的气体全部由喷咀引入，被分离的固体颗粒基本不进入内层的强制涡区而由外层的自由涡区向筒壁运动聚集分离，缩短了分离距离;分离室下部的导流体和灰仓档板起到稳定流场、避免分离的颗粒重新被上升气流夹带逃逸的作用，上述改进，提高了该装置的分离效率，同时消除了旋流分离器节流部件冲蚀问题，提高了运行的安全可靠性。本发明的另一个优点是，结构简单，制造方便，金属材料比多管分离器约节省65～75%，比旋流分离器约节省10%，并相应的降低制造费用。

图1为分离装置结构原理图。图中1为进气管，2为集气室，3为侧喷咀，4为顶喷咀，5为分离室，6为自由涡区，7为固体颗粒，8为筒体，9为灰仓档板，10为灰仓，11为导流体，12为强制涡区，13为出口档圈，14为出口管，15为固体颗粒排出管，16为导流体和灰仓档板支撑杆。

由附图看出，夹带固体颗粒的气体由进气管〔1〕进入集气室〔2〕，均匀分配到各个侧喷咀〔3〕和顶喷咀〔4〕，引入分离室〔5〕，在分离室外层形成一个向下旋转的自由涡区〔6〕。自由涡区中的固体颗粒〔7〕受离心力作用向筒体〔8〕内壁附近运动聚集，被向下旋转的气流通过灰仓档板〔9〕和筒体〔8〕之间的环形间隙带入灰仓〔10〕。向下旋转的气流到达灰仓档板〔9〕向内并向上返转绕导流体〔11〕旋转上升，形成内层的强制涡区〔12〕，强制涡区中残留的一些固体颗粒可能得到进一步分离。基本不含固体颗粒的净化气体，自上部经出口档圈〔13〕和排出管〔14〕排出。灰仓〔10〕内的固体颗粒经下端的排出管〔15〕排出。

实例

按本发明分离装置用作催化裂化动力回收再生器烟道气净化的第三级分离器。分离器的直径1000毫米，烟道气温度600～650℃，压力2.3～2.5公斤/厘米²（绝），流量为12000～18000米³/小时，分离效率为86～96%。

Claims (3)

1、一种从气体中分离出夹带的固体颗粒的分离装置，包括圆筒形分离室[5]、净化气体出口档圈[13]、净化气体出口管[14]、灰仓[10]、固体颗粒排出管[15]，本发明的特征在于具有同时引入全部夹带固体颗粒的气体的多个顶喷咀[4]和侧喷咀[3]，分离室下部有一个稳定流场的导流体[11]，在导流体圆柱部分有灰仓档板[9]，导流体和灰仓档板通过灰仓档板下面分离室径向配置的支撑杆[16]固定在分离室筒体上，支撑杆与灰仓档板之间有一定距离。

2、根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于顶喷咀和侧喷咀的数量要满足全部进气量的要求。

3、根据权利要求1所述的分离装置，其特征在予所述的导流体可用一个圆柱体和一个锥形体或几个不同直径的圆柱体和一个锥形体构成，圆柱体直径向着净化气体出口档圈方向逐渐减小并与一个尖端对着出口档圈的锥形体连接。

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