DE60117051T2

DE60117051T2 - Vertikaler zyklon-abscheider

Info

Publication number: DE60117051T2
Application number: DE60117051T
Authority: DE
Inventors: Andreas Ekker; Josephus Cornelis DE KORT
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2021-11-08
Also published as: AU2002221838A1; WO2002038279A1; ES2257463T3; JP2004512946A; US20040237487A1; CN1471434A; CA2427989A1; EP1333933B1; ATE316825T1; MXPA03003803A; RU2003117009A; BR0115081A; DE60117051D1; EP1333933A1; US6979358B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Zyklonabscheider. Die Erfindung ist auch auf die Verwendung eines solchen Zyklons in einem fluid-katalytischen Crackverfahren gerichtet.
Ein derartiger Abscheider wird in der WO-A-0050538 beschrieben. In dieser Veröffentlichung wird ein Zyklonabscheider offenbart, der eine verbesserte Abscheidewirksamkeit im Vergleich zu konventionellen Zyklonabscheidern aufweist, wie sie beispielsweise in der US-A-3636682, der US-A-4380105, der GB-A-668848 und in den 17–36 von Perry's Chemical Engineers' handbook, McGraw Hill, 7. Auflage, 1997, beispielhaft dargestellt sind.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, einen Abscheider zu schaffen, der eine noch bessere Abscheidewirksamkeit als die Zyklonabscheider hat, die in der vorstehenden WO-A-0050538 offenbart sind, auf welche der Oberbegriff des Anspruchs 1 zurückgeht.
Dieses Ziel wird mit dem folgenden Zyklonabscheider erreicht. Vertikales Zyklongefäß mit einem rohrförmigen Gehäuse, das einen rohrförmigen Wandabschnitt aufweist, der mit einem tangential angeordneten Einlaß zur Aufnahme einer Suspension aus Gas und Feststoffen und einer Abdeckung versehen ist, welche das obere Ende des rohrförmigen Wandabschnittes verschließt, wobei eine Gasauslaßleitung von oben und entlang der Achse in das rohrförmige Gehäuse bis höchstens zur horizontalen Position der Mitte des tangential angeordneten Einlasses vorragt, und wobei die Abdeckung in einem Vertikalabstand (d1) oberhalb der Mitte der tangential angeordneten Einlaßöffnung angeordnet ist und das Verhältnis dieses Abstandes (d1) und des Durchmessers des rohrförmigen Gehäuses (d2) zwischen 0,5 und 2 beträgt, und wobei die Gasauslaßleitung zumindest um einen Abstand (d3), gemessen von der Abdeckung, in das rohrförmige Gehäuse vor ragt, wobei das Verhältnis dieses Abstandes (d3) und des Abstandes (d1) zwischen der erhöhten Abdeckung und der Mitte der tangential angeordneten Einlaßöffnung zwischen 0,1 und 0,6 beträgt.
Die Anmelder haben gefunden, daß der Zyklonabscheider gemäß der Erfindung eine verbesserte Abscheidewirksamkeit im Vergleich zu dem Zyklonabscheider nach dem Stand der Technik hat, speziell wenn der Einsatz einen relativ hohen Feststoffanteil hat.
Die Erfindung wird nachfolgend an einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben.
Die Abdeckung des Zyklons ist bezüglich des tangential angeordneten Einlasses zur Aufnahme einer Suspension aus Feststoffen und Gas erhöht angeordnet. Unter erhöht wird hier verstanden, daß der Abstand zwischen der Abdeckung und der Mitte des tangential angeordneten Einlasses größer als allgemein angewendet ist. Typische Zyklone, wie sie im Stand der Technik illustriert sind, haben eine Abdeckung, die unmittelbar oberhalb des tangential angeordneten Einlasses positioniert ist. Die erhöhte Abdeckung ist in einem Vertikalabstand (d1) oberhalb der Mitte der tangential angeordneten Einlaßöffnung angeordnet, wobei das Verhältnis dieses Abstandes (d1) und des Durchmessers des rohrförmigen Gehäuses (d2) zwischen 0,5 und 2 und bevorzugt zwischen 0,5 und 1,5 beträgt.
Die Gasauslaßleitung ragt von oben signifikant in das rohrförmige Gehäuse des Zyklons vor. Unter signifikant vorragen wird verstanden, daß die Länge des Überstandes (d3) in das rohrförmige Gehäuse, gemessen von der erhöhten Abdeckung, zumindest das 0,4-fache des Durchmessers (d4) der Gasauslaßleitung beträgt. Vorzugsweise größer als das 0,5-fache des Durchmessers (d4) der Gasauslaßleitung. Das Verhältnis des Abstandes (d3) und des Abstandes (d1) zwischen der erhöhten Abdeckung und der Mitte der zentral angeordneten Einlaßöffnung beträgt zwischen 0,1 und 0,6, vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,6.
1 illustriert einen Zyklon gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt ein vertikales Zyklongefäß (1) mit einem rohrförmigen Gehäuse (2), das einen rohrförmigen Wandabschnitt (3) hat, der mit einem tangential angeordneten Einlaß (4) zur Aufnahme einer Suspension aus Gas und Feststoffen und mit einer erhöhten Abdeckung (5) versehen ist, welche das obere Ende des rohrförmigen Wandabschnittes (3) verschließt, wobei die Gasauslaßleitung (6) von oben und entlang der Achse (7) in das rohrförmige Gehäuse (2) signifikant bis höchstens zur Horizontalposition (8) der Mitte (9) des tangential angeordneten Einlasses (4) hineinragt. Der dargestellte Vertikalzyklon gemäß 1 ist am unteren Ende des rohrförmigen Wandabschnittes (3) auch mit einem optionalen Tauchrohr (10) versehen, wobei das Tauchrohr (10) (teilweise gezeigt) mittels eines kegelstumpfförmigen Wandabschnittes (11) in Fluidverbindung mit dem rohrförmigen Wandabschnitt steht. Die Figur zeigt auch die Abstände d1, d2, d3 und d4, wie sie vorstehend verwendet wurden.
Der Zyklon gemäß der Erfindung kann vorteilhaft als Primärzyklon in einer Kombination mit einem Sekundärzyklon verwendet werden, wobei die Gasauslaßleitung des Primärzyklons in Fluidverbindung mit einem tangential angeordneten Einlaß eines Sekundärzyklons steht. Der Sekundärzyklon kann ein Zyklon nach dem Stand der Technik sein, wie er beispielsweise in den 17–36 von Perry's Chemical Engineers' handbook, McGraw Hill, 7. Auflage, 1997, beschrieben ist.
Der Zyklonabscheider wird zum Abscheiden von Feststoffteilchen aus einer Suspension von Teilchen und Gas verwendet. Der Zy klon gemäß der Erfindung findet in irgendeinem Verfahren Anwendung, in dem Feststoffteilchen aus einer Suspension aus Feststoffteilchen und Gas abgeschieden werden sollen. Beispiele solcher Verfahren sind das MTBE-Fluidbett-Dehydrogenier-Verfahren, das Acrylonitril-Verfahren und das fluid-katalytische Crack (FCC)-Verfahren. Beispiele solcher fluid-katalytischer Crackverfahren sind in Catalytic Cracking of Heavy Petroleum Fractions, Daniel DeCroocq, Institut Francais du Petrole, 1984 (ISBN 2-7108-455-7), Seiten 100–114, beschrieben. Vorzugsweise wird die Vorrichtung in einem fluid-katalytischen Verfahren verwendet, bei welchem dem Primärzyklon eine Gas-Feststoff-Suspension zugeführt wird, wobei ein Feststoffanteil zwischen 1 und 15 kg/m³ besteht. Vorzugsweise wird der Zyklon gemäß der vorliegenden Erfindung als Primärzyklon in den bevorzugten Ausführungsbeispielen verwendet, wie sie in der WO-A-0050538 offenbart sind, und speziell jenen, die in den 1–5 dieser Veröffentlichung dargestellt sind.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein fluid-katalytisches Crackreaktorgefäß, bei welchem das stromabwärtige Ende eines Reaktorrisers in Fluidverbindung mit dem tangential angeordneten Einlaß eines Zyklons gemäß der vorliegenden Erfindung steht, wobei das Gefäß ferner an seinem unteren Ende eine Stripperzone aufweist, die Mittel für die Zufuhr eines Strippermediums zu einem dichten Wirbelbett aus abgeschiedenen Katalysatorteilchen, mit Mitteln zum Austragen der gestrippten Katalysatorteilchen aus dem Gefäß und mit Mitteln zum Austragen von Kohlenwasserstoff und Strippermediumdämpfen aus dem Gefäß aufweist.
Die Erfindung wird an dem folgenden Beispiel illustriert.
Beispiel
Einem Zyklonabscheider mit der Ausbildung gemäß 1 wurde eine Gas-Feststoff-Suspension mit einer Staubbelastung von 8 kg Feststoffen/kg Gas zugeführt. Die durchschnittliche Teilchengröße der Feststoffe betrug 50 Mikron. Die Einlaßgeschwindigkeit der Suspension betrug 20 m/s. Der Durchmesser (d2) des rohrförmigen Gehäuses betrug 0,300 m, und der Abstand (d1) zwischen der Mitte des Einlasses und der erhöhten Abdeckung betrug 0,290 m, derart, daß das Verhältnis d1/d2 0,97 betrug. Die Gasauslaßleitung hatte einen Innendurchmesser (d4) von 0,108 m. Die verbleibenden Abmessungen des rohrförmigen Teiles des Zyklons, des Tauchrohres und des Anschlußteiles haben konventionelle Größe. Das Vorragen (d3) des Gausauslasses variierte, und die Feststofffraktion, die in dem Zyklon nicht abgeschieden wurde (d.h. die Feststofffraktion im Überlaufbereich), wurde bei verschiedenen Werten für d3 gemessen. Die Resultate sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben.
TABELLE

Claims

Vertikales Zyklongefäß (1) mit einem rohrförmigen Gehäuse (2), das einen rohrförmigen Wandabschnitt (3) aufweist, der mit einem tangential angeordneten Einlaß (4) zur Aufnahme einer Suspension aus Gas und Feststoffen und einer erhöhten Abdeckung (5) versehen ist, welche das obere Ende des rohrförmigen Wandabschnittes (3) verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasauslaßleitung (6) von oben und entlang der Achse (7) in das rohrförmige Gehäuse (2) bis höchstens zur horizontalen Position (8) der Mitte (9) des tangential angeordneten Einlasses (4) vorragt, wobei die Abdeckung (5) in einem Vertikalabstand (d1) oberhalb der Mitte (9) der tangential angeordneten Einlaßöffnung (4) angeordnet ist und das Verhältnis dieses Abstandes (d1) und des Durchmessers des rohrförmigen Gehäuses (d2) zwischen 0,5 und 2 beträgt, und die Gasauslaßleitung (6) zumindest um einen Abstand (d3), gemessen von der Abdeckung (5), in das rohrförmige Gehäuse (2) vorragt, wobei das Verhältnis dieses Abstandes (d3) und des Abstandes (d1) zwischen der erhöhten Abdeckung (5) und der Mitte (9) der tangential angeordneten Einlaßöffnung (4) zwischen 0,1 und 0,6 beträgt.
Vertikalzyklon nach Anspruch 1, bei welchem das Verhältnis des Abstandes (d1) und des Durchmessers des rohrförmigen Gehäuses (d2) zwischen 0,5 und 1,5 beträgt.
Vertikalzyklon nach einem der Ansprüche 1–2, bei welchem die Gasauslaßleitung (6) zumindest um einen Abstand (d3), gemessen von der erhöhten Abdeckung (5), in das rohrförmige Gehäuse (2) vorragt, und bei welchem das Verhältnis dieses Abstandes (d3) und des Durchmessers (d4) der Gasauslaßleitung (6) zumindest 0,4 beträgt.
Vertikalzyklon nach einem der Ansprüche 1–3, bei welchem ein Tauchrohr (10) am unteren Ende des rohrförmigen Wandabschnittes (3) des Primärzyklons vorgesehen ist, wobei das Tauchrohr (10) mittels eines kegelstumpfförmigen Wandabschnittes (11) in Fluidverbindung mit dem rohrförmigen Wandabschnitt (3) steht.
Abscheidevorrichtung mit einem Zyklonabscheider nach einem der Ansprüche 1–4 als Primärzyklon, bei welchem die Gasauslaßleitung in Fluidverbindung mit einem tangential angeordneten Einlaß eines Sekundärzyklons zur Aufnahme einer Suspension aus Gas und Feststoffen steht.
Fluid-katalytisches Crackreaktorgefäß, bei welchem das stromabwärtige Ende eines Reaktorrisers in Fluidverbindung mit dem tangential angeordneten Einlaß eines Zyklons nach einem der Ansprüche 1–4 oder mit dem tangential angeordneten Einlaß des Primärzyklons der Abscheidevorrichtung nach Anspruch 5 steht, wobei das Gefäß ferner an seinem unteren Ende eine Stripperzone aufweist, die mit Mitteln für die Zufuhr eines Strippermediums zu einem dichten Wirbelbett aus abgeschiedenen Katalysatorteilchen, mit Mitteln zum Austragen der gestrippten Katalysatorteilchen aus dem Gefäß und mit Mitteln zum Austragen des Kohlenwasserstoffes und der Strippermediumdämpfe aus dem Gefäß versehen ist.
Verwendung eines Zyklons gemäß den Ansprüchen 1–4 zum Abscheiden von Feststoffen aus einer Suspension von Teilchen und Gas.
Verwendung nach Anspruch 7, bei welcher der Feststoffgehalt der Suspension zwischen 1 und 15 kg/m³ beträgt.