EA000510B1 - Устройство и способ для отделения и десорбирования твердых частиц катализатора крекинга от газообразных углеводородов - Google Patents

Description

Настоящее изобретение относится к устройству для отделения твердых частиц от газообразных углеводородов и десорбирования углеводородов от отделенных твердых частиц. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу отделения твердых частиц, например, частиц катализатора, от газообразных углеводородов и десорбирования углеводородов от отделенных твердых частиц.

Устройство для отделения твердых частиц от газообразных углеводородов было известно в течение многих лет и нашло промышленное применение, например, при отделении катализаторов крекинга углеводородов от газообразных продуктов в процессе псевдоожиженного каталитического крекинга.

В процессе, применяющем твердые частицы, они обычно находятся в виде суспензий или других смесей тонких частиц, взвешенных в газовом потоке. Часто суспензии содержат тонкие твердые частицы, содержащие адсорбированные и/или захваченные остатки веществ(а), участвующих в реакции. Возникает необходимость как отделения, так и извлечения тонких частиц из газового потока и десорбирования остатка из тонких частиц для предотвращения осуществления последующих возможных вредных или нежелательных реакций. Например, в типичном процессе каталитического крекинга углеводороды реагируют в присутствии катализатора в вертикальном реакторе. При этом образуются газообразные углеводороды, которые уносят тонкие твердые частицы катализатора вместе с газовым потоком вниз по потоку от реактора. Взвешенные каталитические частицы содержат адсорбированные и/или захваченные углеводороды. Каталитические частицы необходимо отделить от газов и десорбировать из них углеводороды для предотвращения каталитических реакций в зонах, в которых эти реакции нежелательны (обычно называемых «перекрекированием»). Десорбирование также повышает выход и обеспечивает возможность рециркулирования катализатора. Несмотря на то, что устройство и способ настоящего изобретения будут далее описаны с определенным акцентом на каталитический крекинг углеводородов, должно быть понятно, что настоящее изобретение не ограничивается только им и устройство и способ также могут применяться и в других системах, использующих твердые частицы и образующих смеси твердых частиц в паровом потоке.

Когда стали широко использоваться новые высокореактивные катализаторы крекинга, как, например, цеолиты, были разработаны новые устройства для разделения, обеспечивающие быстрое отделение реактивных катализаторов крекинга от паров крекированных углеводородов для предотвращения перекрекирования при выходе углеводородов из реактора.

В патентах США № 4 961 863 и № 5 259 855 описан двухбарабанный сепаратор, который размещен у выходного конца вертикального реактора каталитического крекинга. Преимущество двухбарабанного сепаратора заключается в том, что он быстро не забивается уносимым катализатором. Большинство процессов каталитического крекинга требуют высокой эффективности разделения для снижения уноса катализатора из реакционных сосудов, и поэтому применение только двухбарабанного сепаратора может оказаться неудовлетворительным. Кроме того, двухбарабанный сепаратор не может быть в достаточной степени интегрирован с внутренним слоем отпарной колонны, поскольку восходящий поток пара из слоя катализатора десорбционной колонны может нарушить вертикальный поток внутри двухбарабанного сепаратора.

В патентах США № 4 693 808 и № 4 731 228 описан горизонтальный циклонный сепаратор. Массовое отношение катализатора к газу в горизонтальном сепараторе ограничивает максимальное количество катализатора, которое может нести сепаратор, и, если массовое отношение катализатора к газу становится слишком высоким, горизонтальный сепаратор имеет тенденцию к засорению.

В патенте США № 4 692 311 описан так называемый «быстро отсоединяющийся циклон», обеспечивающий сокращение времени разделения десорбирования. Циклон работает по принципу центробежного разделения и противоточного вихревого течения пара. Для прекращения вихревого движения прежде, чем вихрь достигнет дна циклона, где, если вихревое движение не прекращено, вихрь может поднять отделенный катализатор со дна циклона, пронести катализатор обратно и вынести через выходной патрубок циклона, используют стабилизатор вихря. Быстрое отсоединение циклона обеспечивает высокую эффективность работы, однако, установка довольно большая вследствие необходимости во внутреннем каталитическом десорбирующем слое, а также наличия стояка, проходящего от дна циклона. Кроме установки каталитического крекинга, устройство для разделения и десорбирования также используется в коксовых печах с псевдоожиженным слоем, угольных газификаторах и других промышленных процессах, применяющих устойчивое псевдоожижение твердых частиц. Эти установки могут быть переоснащены для обеспечения более высокой эффективности разделения и десорбирования с тем, чтобы удовлетворить требования к защите окружающей среды и к экономическим нуждам. Хотя конструкции сепараторов, например вышеописанные конструкции, используются для переоснащения различных процессов с псевдоожиженным слоем, их применение может быть ограничено переоснащением установок, имеющих ограниченное про3 странство для размещения устройств для разделения и десорбирования и/или нуждающихся в переоснащении для повышения эффективности.

Во многих установках для каталитического крекинга отработанный пар из стояка реактора выпускается в сепаратор, в котором происходит нежелательный дополнительный крекинг. Большинство этих сепараторов имеют псевдоожиженный слой катализатора в донной части и какой-нибудь тип разделительных средств в верхней части. Эти сепараторы часто слишком малы для переоснащения и размещения во внутренней полости устройства для разделения и десорбирования, например, таких, как описаны выше. Более того, демонтаж действующих установок для каталитического крекинга для установки усовершенствованных сепараторов является очень дорогостоящим и неэффективным. Поэтому размещать устройства для разделения и десорбирования с более высокой эффективностью, например такие, как описаны выше, в существующие сепараторы не всегда возможно или желательно. Целесообразно разработать устройство для разделения и десорбирования с более высокой эффективностью технологии, имеющее меньшие размеры и более простую конструкцию.

Задачей настоящего изобретения является разработка интегрированного устройства для разделения и десорбирования с более высокой эффективностью разделения.

Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка переоснащенного устройства для разделения и десорбирования, которое может быть установлено в существующие разделительные установки для каталитического крекинга.

Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка переоснащенного устройства для разделения и десорбирования, изготовление которого является более дешевым.

Для решения поставленных задач устройство для разделения и десорбирования твердых частиц, взвешенных в паре, и десорбирования адсорбированных и захваченных остатков от твердых частиц согласно изобретению содержит:

(а) устройство для разделения, имеющее основную зону с псевдоожиженным слоем, приспособленную для размещения псевдоожиженных твердых частиц, и основное средство для инжектирования в основную зону с псевдоожиженным слоем газа для псевдоожижения или десорбирования твердых частиц;

(б) вертикальный основной циклон, расположенный внутри устройства для разделения, имеющий цилиндрическую стенку и закрытый на его верхнем конце крышкой, в котором выполнено выходное отверстие, и открытый на его нижнем конце, при этом основной циклон имеет, по крайней мере, один впуск для приема суспензии твердых частиц и пара; и (в) первый выходной канал для обеспечения прохода для потока из выходного отверстия основного циклона, при этом один конец первого выходного канала соединен с выходным отверстием основного циклона, отличающееся тем, что открытый нижний конец основного циклона выступает вниз в основную зону с псевдоожиженным слоем для образования вторичной зоны с псевдоожиженным слоем в нижнем открытом конце основного циклона.

Кроме того, изобретение относится к способу разделения смеси твердых частиц и пара и десорбирования адсорбированных или захваченных остатков от отделенных твердых частиц в устройстве для разделения, имеющем основную зону с псевдоожиженным слоем, включающему следующие операции:

(а) пропускание смеси твердых частиц и пара через транспортный канал;

(б) пропускание смеси твердых частиц и пара из транспортного канала в вертикальный основной циклон, имеющий открытый нижний конец, расположенный внутри устройства для разделения, при этом открытый нижний конец основного циклона погружен в основной псевдоожиженный слой;

(в) регулирование уровня основного псевдоожиженного слоя таким образом, чтобы обеспечить поддержание уровня верхней поверхности основного псевдоожиженного слоя выше уровня открытого верхнего конца основного циклона с тем, чтобы часть основного псевдоожиженного слоя находилась в основном циклоне у открытого нижнего конца, образуя вторичный псевдоожиженный слой;

(г) разделение смеси твердых частиц и пара на отделенный пар и отделенные твердые частицы, содержащие адсорбированные или захваченные остатки;

(д) сбор отделенных твердых частиц во вторичном псевдоожиженном слое, находящемся в основном циклоне;

(е) введение газа для десорбирования остатка от отделенных твердых частиц с образованием десорбированных паров и десорбированных твердых частиц;

(ж) обеспечение возможности прохода отделенного пара и десорбированного пара вверх по потоку через основной циклон; и (з) обеспечение возможности прохождения десорбированных твердых частиц из открытого нижнего конца основного циклона в основной псевдоожиженный слой.

Далее настоящее изобретение описано посредством примера со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

фиг. 1 является видом в поперечном сечении интегрированного устройства для разделения и десорбирования согласно настоящему изобретению;

фиг. 2 - видом в поперечном сечении основного циклона фиг. 1, изображенного в увеличенном масштабе в сравнении с фиг. 1; и фиг. 3 - видом в поперечном сечении вторичного циклона фиг. 1 , изображенного в увеличенном масштабе в сравнении с фиг. 1 .

Согласно настоящему изобретению устройство 2 для отделения и десорбирования твердых частиц, взвешенных в паре, и десорбирования адсорбированного или захваченного остатка из твердых частиц содержит устройство для разделения 3 и вертикальный основной циклон 6, расположенный внутри устройства для разделения 3.

Устройство для разделения 3 имеет основную зону с псевдоожиженным слоем 10, в которой находится основной псевдоожиженный слой 11 псевдоожиженных твердых частиц, и основное средство для инжектирования газа в основную зону с псевдоожиженным слоем для псевдоожижения или десорбирования твердых частиц, выполненное в виде основного инжектора 1 2.

Вертикальный основной циклон 6 имеет цилиндрическую стенку в форме круговой цилиндрической боковой стенки 15 и закрыт на его верхнем конце 16 посредством крышки 17, в которой выполнено выходное отверстие 19.

Основной циклон 6 также имеет, по крайней мере, один впуск 24 для приема суспензии твердых частиц и пара. Впуск 24 основного циклона непосредственно соединен с выходным каналом 25 транспортного канала, выполненного в виде стояка реактора 27, проходящего в устройство для разделения 3.

Устройство 2 для разделения и десорбирования также содержит первый выпускной канал 30 для обеспечения прохода для потока из выходного отверстия 1 9 основного циклона 6, при этом конец канала соединен с выходным отверстием 1 9 основного циклона 6.

Вертикальный основной циклон 6 закрыт на его верхнем конце 16, однако, он открыт на его нижнем конце 32, имеющем выпускное отверстие 34, при этом внутренний диаметр открытого нижнего конца 32, по существу, равен внутреннему диаметру верхнего конца 1 6 основного циклона 6. Открытый нижний конец 32 вертикального основного циклона 6 выступает вниз в основную зону с псевдоожиженным слоем с образованием вторичной зоны с псевдоожиженным слоем 35, расположенной в нижнем конце основного циклона 6, в которой в процессе нормальной работы находится вторичный псевдоожиженный слой 36 из псевдоожиженных твердых частиц.

В процессе нормальной работы смесь твердых частиц в виде частиц катализатора и пара в виде выходящих реакционных отходов из процесса каталитического крекинга проходит через стояк реактора 27 и проходит через его выходной канал 25 во впуск 24 основного циклона 6.

В основном циклоне 6 частицы катализатора отделяются от реакционных отходов; при этом частицы катализатора опускаются вниз в направлении нижнего конца 32 основного циклона 6, а реакционные отходы проходят вверх и выходят из основного циклона 6 через первый выходной канал 30.

В нижней части устройства для разделения 3 находится основной псевдоожиженный слой 11 из частиц катализатора, которые поддерживаются в псевдоожиженном состоянии за счет воздействия газа для псевдоожижения твердых частиц, инжектируемого в основную зону 1 0 с псевдоожиженным слоем через основной инжектор 12. Газ также десорбирует частицы катализатора и вследствие этого удаляет с них адсорбированный или захваченный остаток с получением десорбируемых частиц катализатора, которые выгружаются из устройства для разделения 3 через выпускной канал 38. Частицы катализатора проходят в регенератор (не показан), где они регенерируются с тем, чтобы их можно было использовать в стояке реактора 27.

Поскольку открытый нижний конец 32 основного циклона 6 выступает вниз в основную зону с псевдоожиженным слоем 1 0, выпускное отверстие 34 погружено в основной псевдоожиженный слой 11, при этом уровень основного псевдоожиженного слоя 11 регулируется таким образом, чтобы уровень верхней поверхности 39 основного псевдоожиженного слоя 11 поддерживался выше уровня выпускного отверстия 34 основного циклона 3. Часть основного псевдоожиженного слоя 11, находящаяся в нижнем конце 32 основного циклона 6, образует вторичный псевдоожиженный слой 36.

Отделенные частицы катализатора, опускающиеся через основной циклон 6, собираются во вторичном псевдоожиженном слое 36.

Газ, введенный через основной инжектор 1 2, также поступает во вторичный псевдоожиженный слой 36 для десорбирования остатка от отделенных частиц катализатора с получением десорбированного пара и десорбированных частиц катализатора. Десорбированный пар и удаленные реакционные отходы проходят вверх через основной циклон 6 и удаляются через первый выходной канал 30. В то же время частицы катализатора могут проходить через выпускное отверстие 34 основного циклона 6 в основной псевдоожиженный слой 11.

Псевдоожиженные частицы катализатора поэтому частично находятся во вторичном псевдоожиженном слое 36 в нижнем конце 32 основного циклона 6. Этот вторичный псевдоожиженный слой 36 действует в качестве быстродесорбционной колонны с псевдоожиженным слоем внутри основного циклона 6, тогда как основной псевдоожиженный слой 11 действует в качестве основной десорбционной колонны с псевдоожиженным слоем в сепараторе 3. Поэтому зоны с псевдоожиженным слоем иногда также называют десорбционными зонами.

Основной циклон 6 действует при несколько более высоком давлении, чем давление в циклоне в устройстве для разделения 3 с тем, чтобы верхняя поверхность 39 вторичного псевдоожиженного слоя 36 находилась ниже верхней поверхности 40 основного псевдоожиженного слоя 11.

Известный основной циклон обычно закрыт на его нижнем конце и имеет спускной стояк для выпуска отделенных твердых частиц, например, частиц катализатора, встроенный в днище основного циклона. Для достижения напора, достаточного для перехода через вход циклона и преодоления перепада давления на выходе и, следовательно, обеспечения возможности выгрузки отделенных твердых частиц в псевдоожиженный слой, спускной стояк должен быть достаточно длинным. Поэтому для всего аппарата требуется значительное пространство для того, чтобы оно соответствовало его длине. Однако основной циклон согласно настоящему изобретению не требует спускного стояка, и поэтому он может быть установлен в устройстве для разделения с ограниченным пространством. Известная система также имеет проблемы в процессе запуска, когда пробки из частиц катализатора закупоривают транспортный канал вместе со смесью пара и частиц катализатора. Излишек частиц опускается в основной циклон и заполняет его. Для решения этой проблемы многие операторы не помещают катализатор в основной циклон или устройство для разделения в процессе запуска. Это, конечно, снижает как выход, так и эффективность до тех пор, пока уровень катализатора не станет адекватным уровню, необходимому для операции десорбирования. В настоящем изобретении любые пробки, образующиеся в процессе запуска, опускаются в основной циклон с открытым концом, псевдоожижаются вдали от открытого нижнего конца 32 и распределяются в основном псевдоожиженном слое сепаратора, исключая нежелательные отложения в основном циклоне.

Предпочтительно устройство для разделения и десорбирования дополнительно содержит вторичное средство для инжектирования во вторичную зону 35 с псевдоожиженным слоем газа для псевдоожижения или десорбирования твердых частиц во вторичном псевдоожиженном слое 36, выполненное в виде вторичного инжектора 41 .

Впуск 24 основного циклона 6 предпочтительно выполнен в виде тангенциального впускного патрубка 42 (фиг. 2), расположенного в круговой цилиндрической боковой стенке 1 5 вблизи закрытого конца основного циклона 6. Смесь из твердых частиц в виде частиц катализатора и пара в виде реакционных отходов из процесса каталитического крекинга, поступающая через тангенциальный впускной патрубок 42 основного циклона 6, образует вихрь в верхнем конце 1 6 основного циклона 6. Верхний конец 1 6 поэтому является зоной завихрения основного циклона 6.

Эффективность зоны завихрения может быть повышена, когда участок 44 первого выходного канала 30 проходит в основной циклон

6. Участок 44 образует вихревой выход основного циклона 6.

Предпочтительно основной циклон 6 дополнительно имеет основной чашеобразный стабилизатор вихря 46, установленный коаксиально в средней части 47 основного циклона 6. Наружный диаметр основного стабилизатора вихря 46 равен или больше диаметра первого выходного канала 30 и меньше внутреннего диаметра круговой цилиндрической боковой стенки 15.

Основной стабилизатор вихря 46 расположен под входным отверстием 49 первого выходного канала 30 и предпочтительно на расстоянии, равном или большем, чем диаметр первого выходного канала 30. В варианте настоящего изобретения, изображенном на фиг. 1 и 2, первый выходной канал 30 имеет конический участок 44, и диаметр канала является наименьшим диаметром конического участка 44.

При использовании стабилизатора вихря глубина, на которую погружено в основной псевдоожиженный слой 11 выпускное отверстие 34 основного циклона 6, зависит от угла возвышения стабилизатора вихря. В частности, глубина вторичного псевдоожиженного слоя 36 не должна быть больше расстояния от выпускного отверстия 34 основного циклона 6 до нижней части основного стабилизатора вихря 46. В варианте, в котором используется стабилизатор вихря, например, в варианте, изображенном на фиг. 1 и 2, максимальная глубина вторичного псевдоожиженного слоя 36 должна быть равна расстоянию от выпускного отверстия 34 основного циклона 6 до нижней части наибольшей поверхности основного стабилизатора вихря 46.

Основной вихревой стабилизатор 46 закреплен посредством держателей 52. Он предпочтительно оснащен искателем вихря 52.

Кольцевое пространство между наружной поверхностью основного стабилизатора вихря 46 и внутренней поверхностью цилиндрической боковой стенки 1 5 обеспечивает прохождение отделенных частиц вниз через кольцевое пространство во вторичную зону с псевдоожиженным слоем 35. Кольцевое пространство также обеспечивает прохождение десорбированного газа из зоны с псевдоожиженным слоем вверх через кольцевое пространство в зону циклона над основным стабилизатором вихря 46. Вторичная зона с псевдоожиженным слоем 35 определяет зону десорбирования, сообщающуюся по газу с зоной циклона в верхнем конце 16 через кольцевое пространство. В зоне псевдоожиженного слоя адсорбированные и/или захваченные остатки десорбируются от частиц для извлечения, таким образом, остатка и вследствие этого ослабления нежелательных реакций остатков. Например, в суспензии тонких частиц катализатора и паров углеводорода пары углеводорода сначала отделяются от частиц катализатора в зоне циклона. Затем адсорбированный и захваченный на катализаторе углеводород десорбируется от катализатора в зоне псевдоожиженного слоя, при этом углеводород извлекается в виде пара углеводорода, а нежелательные реакции перекрекирования ослабляются.

В предпочтительном варианте устройство 2 для разделения и десорбирования согласно настоящему изобретению дополнительно содержит вторичный циклон 55, расположенный внутри устройства для разделения 3, имеющий цилиндрическую боковую стенку в форме круглой цилиндрической боковой стенки 56. Вторичный циклон 55 закрыт на его верхнем конце посредством крышки 57, в которой выполнено выходное отверстие 58. Он имеет нижнюю часть 60 и впуск 62, сообщающийся по текучей среде с первым выходным каналом 30. Устройство 2 для разделения и десорбирования также имеет второй выходной канал 64, обеспечивающий проход для потока из выходного отверстия 58 вторичного циклона 55.

В процессе нормальной работы отделенный пар и десорбированный пар удаляются из основного циклона 6 через первый выходной канал 30. Этот пар еще содержит захваченные частицы катализатора, которые должны быть удалены во вторичном циклоне 55. Для этой цели пар вводится во вторичный циклон 55, и захваченные частицы катализатора отделяются от пара. Пар проходит во вторичный циклон 55 через выходное отверстие 58, а частицы катализатора собираются в нижней части 60 вторичного циклона 55. Пар и частицы катализатора разгружаются из вторичного циклона раздельно через второй выходной канал 64 и выпускное отверстие 68 в нижней части 60 соответственно. Вторичный циклон действует при давлении, несколько более низком, чем давление в основном циклоне 6, и поскольку это давление ниже, чем давление в устройстве для разделения 3, давление во вторичном циклоне 55 ниже, чем давление в устройстве для разделения 3.

Вторичный циклон 55 предпочтительно имеет спускной стояк 69. Спускной стояк 69, предпочтительно имеющий клапан (не показан) в донной части для обеспечения выпуска отделенных частиц, проходит в основной псевдоожиженный слой 11.

Вторичный циклон 55 размещен последовательно с основным циклоном 6, что в технике называется «плотным соединением». Термин «плотное соединение» обычно используется, когда выпускной патрубок одного циклона соединен со входом другого циклона. Плотно соединенные циклоны уменьшают количество нежелательных продуктов крекинга в последующем после стояка реактора стояке, которое может иметь место, когда, например, (1 ) вся сепарация осуществляется в устройстве для разделения, или (2) выхлоп первого циклона выпускается в устройство для разделения.

Когда и основной циклон со средством стабилизации вихря, и вторичный циклон со средством стабилизации вихря соединены последовательно, основной циклон действует как «циклон быстрого разделения», а вторичный циклон действует как «высокоэффективный циклон».

Предпочтительно впуск 62 вторичного циклона 55 выполнен в виде тангенциального впускного патрубка 70 (см. фиг. 3), размещенного в верхнем конце 71 вторичного циклона 55. Пар и частицы катализатора, поступающие через тангенциальный впускной патрубок 70 вторичного циклона 55, образуют вихрь в верхнем конце 71 вторичного циклона 55. Поэтому верхний конец 71 является зоной завихрения вторичного циклона 55.

Эффективность зоны завихрения может быть повышена, если участок 72 второго выпускного канала 64 проходит во вторичный циклон 55. Участок 72 образует вихревой выход вторичного циклона 55.

Вторичный циклон 55 также содержит вторичный чашеобразный стабилизатор вихря 74, коаксиально установленный в средней части 76 вторичного циклона 55. Наружный диаметр вторичного стабилизатора вихря 74 равен или больше диаметра второго выпускного канала 64 и меньше внутреннего диаметра круглой цилиндрической боковой стенки 56. Вторичный стабилизатор вихря 74 расположен под впускным отверстием 77 второго выходного канала 64 на расстоянии, равном или большем, чем диаметр второго выходного канала 64. В варианте настоящего изобретения, изображенном на фиг. 1 и 3, второй выходной канал 64 имеет конический участок 72, и диаметр канала здесь равен наименьшему диаметру конического участка 72.

Вторичный стабилизатор вихря 74 закреплен держателями 79. Он обычно оснащен искателем вихря 80.

При соединении основного и вторичного циклонов 6 и 55 могут быть использованы любые средства для компенсации термического и вибрационного перемещения между циклонами. В варианте, изображенном на фиг. 1 , между выходным отверстием 83 первого выходного канала 30 и впускным устройством 62 вторичного циклона 55 предусмотрен зазор 82. В зазоре 82 также предусмотрено средство для обеспечения введения в устройство для разделения десорбированного газа и десорбированного пара под несколько более низким давлением, чем давление во вторичном циклоне 55.

Согласно настоящему изобретению устройство для разделения и десорбирования также содержит сопло Вентури (не показано), размещенное в выходном конце 84 первого выходного канала 30 вблизи впуска 62 вторичного циклона 55. Сопло Вентури не только обеспечивает движение газов в первом выходном канале во вторичном циклоне 55, но также снижает перепад давлений между внутренней полостью устройства для разделения 3 и вторичным циклоном 55.

Предпочтительно внутренние поверхности круглых цилиндрических боковых стенок 15 и 56 основного и вторичного циклонов 6 и 55 футерованы огнеупором, стойким к эрозии, например, керамикой. Это позволяет использовать устройство для разделения 3 без огнеупорной футеровки, поскольку футерованы циклоны. Устройство для разделения 3 не требует футеровки, поскольку прохождение твердых частиц в устройстве для разделения осуществляется таким образом, что они не будут корродировать стенки. Исключение футеровки в устройстве для разделения 3 уменьшает вероятность возникновения двух обычно известных проблем. Во-первых, коррозия, обусловленная неравномерным нагревом стенок устройства для разделения должна снижаться. Во-вторых, огнеупорная футеровка устройства для разделения 3 будет все время растрескиваться. Растрескавшаяся футеровка попадает в систему, где она будет закупоривать клапаны и оборудование. Исключение огнеупорной футеровки устройства для разделения 3 должно значительно снизить эту проблему.

Сочетание основного и вторичного циклонов 6 и 55, соответственно, может быть использовано как встроенное переоснащенное оборудование в установках для крекинга с псевдоожиженным катализатором, коксовальных установках с псевдоожиженыым слоем, угольных газификаторах и других промышленных процессах с небольшими устройствами для разделения или небольшими внутренними циклонами.

Claims (27)

1. Устройство для отделения десорбирования (2) твердых частиц, взвешенных в паре, и десорбирования адсорбированного или захваченного остатка от твердых частиц, содержащее:

(а) устройство для разделения (3), имеющее основную зону с псевдоожиженным слоем (1 0), приспособленную для размещения псевдоожиженных твердых частиц, и основное средство (12) для инжектирования газа для псевдоожижения или десорбирования твердых частиц в основную зону с псевдоожиженным слоем (10);

(б) вертикальный основной циклон (6), расположенный внутри устройства для разделения (3), при этом основной циклон (6) имеет цилиндрическую боковую стенку (15) и закрыт на его верхнем конце крышкой (17), в котором выполнено выходное отверстие (19), и открыт на его нижнем конце, причем основной циклон (6) также содержит, по крайней мере, один впуск (24) для приема суспензии из твердых частиц и пара; и (в) первый выходной канал (30) для обеспечения прохода для потока из выходного отверстия (19) основного циклона, при этом один конец канала соединен с выходным отверстием (19) основного циклона (6), отличающееся тем, что открытый нижний конец основного циклона (6) выступает вниз в основную зону с псевдоожиженным слоем (10) для образования вторичной зоны с псевдоожиженным слоем (35) в нижнем открытом конце (32) основного циклона (6).

2. Устройство для разделения и десорбирования (2) по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит вторичное средство (41 ) для инжектирования газа для псевдоожижения или десорбирования твердых частиц во вторичную зону с псевдоожиженным слоем (35).

3. Устройство для разделения и десорбирования (2) по п.1 или 2, отличающееся тем, что впуск (24) основного циклона (6) выполнен в виде тангенциального впускного патрубка (42), расположенного в боковой стенке (15) вблизи закрытого конца основного циклона (6).

4. Устройство для разделения и десорбирования (2) по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что участок (44) первого выходного канала (30) проходит в основной циклон (6).

5. Устройство для разделения десорбирования (2) по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что основной циклон (6) дополнительно содержит основной стабилизатор вихря (46), коаксиально установленный в средней части основного циклона (6), при этом наружный диаметр основного стабилизатора вихря (46) равен или больше диаметра первого выходного канала (30), причем основной стабилизатор вихря (46) расположен под впускным отверстием (49) первого выходного канала (30) на расстоянии, равном или большем, чем диаметр первого выходного канала (30).

6. Устройство для разделения и десорбирования (2) по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит:

(а) вторичный циклон (55), расположенный в устройстве для разделения (3), при этом вторичный циклон (55) закрыт на его верхнем конце крышкой (57), в которой выполнено выходное отверстие (58), и имеет нижний участок (60) и впуск (62), сообщающийся по текучей среде с первым выходным каналом (30); и (б) второй выходной канал (64) для обеспечения прохода для потока из выходного отверстия (58) вторичного циклона (55).

7. Устройство для разделения и десорбирования (2) по п.6, отличающееся тем, что впуск (62) вторичного циклона (55) выполнен в виде тангенциального впускного патрубка (70), расположенного в верхней части вторичного циклона (55).

8. Устройство для разделения и десорбирования (2) по п.6 или 7, отличающееся тем, что часть второго выходного канала (64) проходит во вторичный циклон (55).

9. Устройство для разделения и десорбирования (2) по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что вторичный циклон (55) дополнительно содержит вторичный стабилизатор вихря (74), коаксиально установленный в средней части вторичного циклона (55), при этом наружный диаметр вторичного стабилизатора вихря (74) равен или больше диаметра второго выходного канала (64), а вторичный стабилизатор вихря (74) расположен под входным отверстием (77) второго выходного канала (64) на расстоянии, равном или большем, чем диаметр второго выходного канала (64).

10. Устройство для разделения и десорбирования (2) по любому из пп.6-9, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит сопло Вентури, расположенное в выходном конце (84) первого выходного канала (30) вблизи впуска (62) вторичного циклона (55).

11. Устройство для разделения и десорбирования (2) по любому из пп.6-1 0, отличающееся тем, что между выходным концом (83) первого выходного канала (30) и впуском (62) вторичного циклона (55) имеется зазор (82).

12. Способ разделения смеси твердых частиц и пара и десорбирования адсорбированного и захваченного остатка от отделенных твердых частиц в устройстве для разделения (3), содержащем основной псевдоожиженный слой (10), включающий следующие операции:

(а) пропускание смеси из твердых частиц и пара через транспортный канал (27);

(б) пропускание смеси из твердых частиц и пара из транспортного канала (27) в вертикальный основной циклон (6), открытый нижний конец которого расположен в устройстве для разделения (3), при этом открытый нижний конец основного циклона (6) погружен в основной псевдоожиженный слой (1 0);

(в) регулирование уровня основного псевдоожиженного слоя таким образом, чтобы обеспечить поддержание уровня верхней поверхности основного псевдоожиженного слоя выше уровня открытого верхнего конца основного циклона с тем, чтобы часть основного псевдоожиженного слоя находилась в основном циклоне у открытого нижнего конца, образуя вторичный псевдоожиженный слой (36);

(г) разделение смеси твердых частиц и пара на отделенный пар и отделенные твердые частицы, содержащие адсорбированный или захваченный остаток;

(д) сбор отделенных твердых частиц во вторичном псевдоожиженном слое (36), находящемся в основном циклоне (6);

(е) введение газа для десорбирования остатка от отделенных твердых частиц с образованием десорбированных паров и десорбированных твердых частиц;

(ж) обеспечение возможности прохода отделенного пара и десорбирования пара вверх по потоку основного циклона (6); и (з) обеспечение возможности прохождения десорбированных твердых частиц из открытого нижнего конца основного циклона (6) в основной псевдоожиженный слой (10).

1 3. Способ по п. 1 2, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют процесс работы основного циклона (6) при несколько более высоком давлении, чем давление в устройстве для разделения (3), с тем, чтобы уровень верхней поверхности (39) вторичного псевдоожиженного слоя (36) находился ниже уровня верхней поверхности (40) основного псевдоожиженного слоя (1 0).

14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что дополнительно удаляют отделенный пар и десорбированный пар, пропуская вверх из основного циклона (6), вводят пар во вторичный циклон (55), отделяют захваченные твердые частицы во вторичном циклоне (55) и раздельно выпускают пар и твердые частицы из вторичного циклона (55).

15. Способ по любому из пп. 12-14, отличающийся тем, что работу вторичного циклона (55) осуществляют при давлении, несколько более низком, чем давление в основном циклоне (6).

1 6. Способ переоснащения существующего устройства для разделения (3), имеющего средство разделения в верхней части и зону с основным псевдоожиженным слоем (10) в донной части, приспособленную для размещения псевдоожиженных твердых частиц, и основное средство (12) для инжектирования в зону с основным псевдоожиженным слоем (10) газа для псевдоожижения или десорбирования твердых частиц, отличающийся тем, что переоснащение осуществляют путем установки внутри устройства для разделения (3) вертикального основного циклона (6), имеющего цилиндрическую боковую стенку (15), закрытого на его верхнем конце крышкой (17), в которой выполнено выходное отверстие (19), и открытого на его нижнем конце, при этом основной циклон (6) также имеет, по крайней мере, один впуск (24) для приема суспензии твердых частиц и пара, первый выходной канал (30) для обеспечения про15 хода для потока из выходного отверстия (19) основного циклона, причем один конец выходного канала соединяют с выходным отверстием (19) основного циклона (6), открытый нижний конец которого выступает вниз в зону с основным псевдоожиженным слоем (10) с образованием в нижнем открытом конце (32) основного циклона (6) зоны вторичного псевдоожиженного слоя (35).

17. Способ переоснащения по п.16, отличающийся тем, что устанавливают вторичное средство (41) для инжектирования в зону вторичного псевдоожиженного слоя (35) газа для псевдоожижения или десорбирования твердых частиц.

18. Способ переоснащения по п.16 или 17, отличающийся тем, что впуск (24) основного циклона (6) выполняют в виде тангенциального впускного патрубка (42), расположенного в боковой стенке (15) вблизи закрытого конца основного циклона (6).

1 9. Способ переоснащения по любому из пп.16-18, отличающийся тем, что участок (44) первого выходного канала (30) выполняют проходящим в основной циклон (6).

20. Способ переоснащения по любому из пп.16-19, отличающийся тем, что основной циклон дополнительно содержит основной стабилизатор вихря (46), коаксиально установленный в средней части основного циклона (6), при этом наружный диаметр основного стабилизатора вихря (46) равен или больше диаметра первого выходного канала (30), причем основной стабилизатор вихря (46) располагают под входным отверстием (49) первого выходного канала (30) на расстоянии, равном или большем, чем диаметр первого выходного канала (30).

21 . Способ переоснащения по любому из пп.16-20, отличающийся тем, что (а) в полученное устройство для разделения (3) помещают вторичный циклон (55), при этом вторичный циклон (55) закрывают на его верхнем конце крышкой (57), в которой выполняют выходное отверстие (58), причем вторичный циклон имеет нижнюю часть и впуск (62), сообщающийся по текучей среде с первым выходным каналом (30); и (б) второй выпускной канал (64) выполняют для обеспечения прохода для потока из выходного отверстия (58) вторичного циклона (55).

22. Способ переоснащения по п.21, отличающийся тем, что впуск (62) вторичного циклона (55) выполняют в виде тангенциального впускного патрубка (70), расположенного в верхней части (71 ) вторичного циклона (55).

23. Способ переоснащения по п.21 или 22, отличающийся тем, что часть второго выходного канала (64) выполняют проходящим во вторичный циклон (55).

24. Способ переоснащения по любому из пп.21-23, отличающийся тем, что во вторичном циклоне (55) размещают вторичный стабилизатор вихря (74), коаксиально установленный в средней части вторичного циклона (55), при этом наружный диаметр вторичного стабилизатора вихря (74) равен или больше диаметра второго выходного канала (64), причем вторичный стабилизатор вихря (74) располагают под входным отверстием (77) второго выходного канала (64) на расстоянии, равном или большем, чем диаметр второго выходного канала (64).

25. Способ переоснащения по любому из пп.21-24, отличающийся тем, что дополнительно содержит сопло Вентури, расположенное в выходном конце (84) первого выходного канала (30) вблизи впуска (62) вторичного циклона (55).

26. Способ переоснащения по любому из пп.21-25, отличающийся тем, что между выходным концом (83) первого выходного канала (30) и впуском (62) вторичного циклона (55) выполняют зазор (82).

27. Способ переоснащения по любому из пп. 16-26, отличающийся тем, что устройство для разделения используют в установках для каталитического крекинга с псевдоожиженным катализатором, коксовальных установках с псевдоожиженным слоем или в процессе угольной газификации.