KR20130124535A - 가스 스트림으로부터 미립자 고형체를 분리하기 위한 방법 - Google Patents

가스 스트림으로부터 미립자 고형체를 분리하기 위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130124535A
KR20130124535A KR1020137021069A KR20137021069A KR20130124535A KR 20130124535 A KR20130124535 A KR 20130124535A KR 1020137021069 A KR1020137021069 A KR 1020137021069A KR 20137021069 A KR20137021069 A KR 20137021069A KR 20130124535 A KR20130124535 A KR 20130124535A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cyclone
external
gas stream
recycler
stage separator
Prior art date
Application number
KR1020137021069A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101550514B1 (ko
Inventor
산티 쿨프라시파냐
파올로 팔마스
2세 리처드 에이 존슨
Original Assignee
유오피 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유오피 엘엘씨 filed Critical 유오피 엘엘씨
Publication of KR20130124535A publication Critical patent/KR20130124535A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101550514B1 publication Critical patent/KR101550514B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/24—Multiple arrangement thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/019—Post-treatment of gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/025—Combinations of electrostatic separators, e.g. in parallel or in series, stacked separators or dry-wet separator combinations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/14—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by the additional use of mechanical effects, e.g. gravity
    • B03C3/145—Inertia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/45—Collecting-electrodes
    • B03C3/49—Collecting-electrodes tubular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/14—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations
    • B04C5/185—Dust collectors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Cyclones (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)

Abstract

바람직한 일 실시예는 가스 스트림으로부터 미립자 고형체를 분리하기 위한 방법을 제공할 수 있다. 이러한 방법은 재생기에서 촉매를 재생하는 단계와, 제 1 및 제 2 사이클론 스테이지에서 미립자 고형체를 분리하는 단계와, 상기 제 2 사이클론 스테이지로부터 외부의 제 3 스테이지 분리기로 가스 스트림을 통과시키는 단계, 그리고 상기 가스 스트림을 상기 외부의 제 3 스테이지 분리기로부터 사이클론 재순환기로 통과시켜 깨끗한 가스 스트림을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

가스 스트림으로부터 미립자 고형체를 분리하기 위한 방법{PROCESS FOR SEPARATING PARTICULATE SOLIDS FROM A GAS STREAM}
본 출원은 2011년 2월 1일자로 출원된 미국 출원 제 13/018,510 호를 우선권 주장한다.
본 발명은, 개괄적으로, 가스 스트림으로부터 미립자 고형체를 분리하기 위한 방법에 관한 것이다.
산업 표준은 환경으로 방출되는 미립자의 양을 줄이는 방향으로 개선되어 왔다. 보통, 연도 가스와 같은 방출 가스 스트림에는 미립자가 함유되어 있다. 산업 표준은, 환경의 질을 향상시키기 위하여, 방출된 스트림 중의 미립자의 양을 줄일 것을 요구하고 있다.
보통, 입자 방출물을 줄이기 위하여 사이클론식 시스템이 사용되고 있다. 사이클론식 시스템의 경우, 미립자 포집 효율은 입자 속도와 입자 크기 분포(이하, "PSD(particle size distribution)"로 약자로 기재될 수도 있다)의 함수 관계일 수 있다. 연도 가스 스트림 중의 고형체의 평균 입자 크기가 커질수록, 사이클론식 시스템의 포집 효율도 향상된다. 일반적으로, 연도 가스 스트림에 함유되어 있는 고형체는 30 내지 40 미크론의 범위로, 평균 입자 크기가 10 미크론 미만일 수 있다. 일반적으로, 보통은 하나 이상의 사이클론식 스테이지에 사용되는 외부의 제 3 스테이지 분리기와 같은 기존 기술을 사용하여서는 크기가 더 작은 입자를 포획하기가 더 어려울 수 있다. 이러한 이유로, 전술한 시스템은 입자 방출물의 양이 더 적을 것을 요구하는 신규 환경 표준 및 규제에 부합하지 않을 수도 있다. 결과적으로, 입자, 특히, 크기가 더 작아 가스로부터 분리하기가 더 어려운 입자의 양이 적은 가스 배출물을 제공하도록 전술한 시스템을 개선할 필요가 있다.
바람직한 일 실시예는 가스 스트림으로부터 미립자 고형체를 분리하기 위한 방법을 제공할 수 있다. 이러한 방법은 재생기에서 촉매를 재생하는 단계와, 제 1 및 제 2 사이클론 스테이지에서 미립자 고형체를 분리하는 단계와, 상기 제 2 사이클론 스테이지로부터 외부의 제 3 스테이지 분리기로 가스 스트림을 통과시키는 단계, 그리고 상기 가스 스트림을 상기 외부의 제 3 스테이지 분리기로부터 사이클론 재순환기로 통과시켜 깨끗한 가스 스트림을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직한 다른 실시예는 가스 스트림으로부터 미립자 고형체를 분리하기 위한 방법을 제공할 수도 있다. 이러한 방법은 재생기에서 촉매를 재생하는 단계와, 제 1 및/또는 제 2 사이클론 스테이지에서 미립자 고형체를 분리하는 단계와, 상기 제 1 및/또는 제 2 사이클론 스테이지로부터 외부의 스테이지 분리기로 가스 스트림을 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 외부의 스테이지 분리기는 용기를 포함할 수 있으며, 용기는 다시, 상기 가스 스트림을 수용하기 위한 유입구, 깨끗한 가스 스트림을 제공하기 위한 제 1 유출구, 그리고 포집 미립자 고형체를 제공하기 위한 제 2 유출구를 포함한다. 통상적으로, 상기 용기의 내부에는 유입구와 적어도 하나의 사이클론의 사이로 전기장이 생성된다.
바람직한 또 다른 실시예는 가스 스트림으로부터 미립자 고형체를 분리하기 위한 방법을 제공할 수 있다. 이러한 방법은 재생기에서 촉매를 재생하는 단계와, 제 1 및/또는 제 2 사이클론 스테이지에서 미립자 고형체를 분리하는 단계와, 상기 제 1 및/또는 제 2 사이클론 스테이지로부터 외부의 스테이지 분리기로 가스 스트림을 통과시키는 단계, 그리고 상기 가스 스트림을 상기 외부의 스테이지 분리기로부터 사이클론 재순환기로 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 사이클론 재순환기는, 깨끗한 가스 스트림 및 미립자 고형체를 포함하는 추가의 가스 스트림을 획득하기 위하여, 0.1 mA/m2 미만의 전류 밀도를 발생시킬 수 있다. 상기 추가의 가스 스트림은 상기 외부의 스테이지 분리기로 보내질 수 있다.
본 명세서에서 제공되는 실시예에 따르면, 종래 기술의 제 3 스테이지 분리 시스템에서 분리하기 어려울 수도 있는 크기가 더 작은 입자를 제거할 수 있다. 특히, 본 명세서에서 제공되고 있는 실시예에서는, 입자를 포집 위치로 분리하기 위해 원심력을 사용하면서 정전기를 사용하여 입자를 대전시키는 장치를 사용할 수 있다. 특히, 이러한 장치는 단일 용기 내에서 입자가 덩어리지도록 하여 분리시킴으로써 포집 효율을 향상시킬 수 있으며 또한 시스템의 비용을 줄일 수 있다. 일반적으로, 이러한 장치는 크기가 10 미크론 미만인 입자를 제거하기에 특히 유용하다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 정전하와 원심력의 조합을 사용하는 사이클론 재순환기는 가스 스트림 중의 입자를 뭉쳐 포집할 수 있다. 이렇게 포집된 입자는 이후, 외부의 제 3 스테이지 분리기로 제공될 수 있다. 이러한 일 예에 있어서, 사이클론 재순환기로부터 깨끗한 연도 가스가 획득되어, 열 에너지의 회수를 위해 열 교환기와 같은 폐가스 회수 시스템으로 보내지는 한편 스택(stack)으로 배기될 수 있다. 바람직한 다른 실시예에 있어서, 제 3 스테이지 분리기는 용기가 뭉쳐지도록 하기 위한 정전하를 발생시키기 위하여 용기를 가로지르는 복수 개의 소형 전선을 구비할 수 있다. 대전 입자가 하방으로 유동함에 따라, 입자가 뭉쳐져 크기가 더 큰 입자 무리를 형성한 다음, 포집 및 제거 과정을 거칠 수 있다.
정의
본 명세서에서 사용되고 있는 바와 같은, 용어 "스트림(stream)"은 다양한 탄화 수소 분자 및/또는 가스와 같은, 예를 들어, 수소, 이산화탄소, 일산화탄소 및 산소와 같은 기타 다른 물질, 또는 중금속 및 황 그리고 질소 화합물과 같은 불순물을 포함할 수 있다. 더욱이, 스트림은 분산물과 같은 하나 이상의 상(phase)을 포함할 수 있다. 바람직한 일 스트림은, 에어로졸(aerosol)과 같이, 가스와 고형체를 모두 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용되고 있는 바와 같은, 용어 "노멀 입방 미터 당 밀리그램(milligrams per normal meter cubed)"은 "mg/Nm3"와 같이 약어로 기재될 수 있다.
도시된 바와 같이, 도면의 공정 흐름을 나타내는 라인들은, 예를 들어, 라인, 관, 공급물, 생성물, 배출물, 부분, 부품, 또는 스트림과 상호 호환 가능한 것으로 간주될 수 있다.
본 명세서에 사용되고 있는 바와 같은, 예를 들어, 용어 "입자(particles)", "미립자(particulates)" 및 "미립자 고형체(particulate solids)"는 상호 호환 가능하게 사용될 수도 있다.
도 1은 외부의 제 3 스테이지 분리기 및 사이클론 재순환기를 구비한 바람직한 유체 접촉 분해 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 포집 효율을 향상시키기 위하여 정전기장을 구비한 바람직한 외부의 제 3 스테이지 분리기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
유체 접촉 분해(이하 "FCC(fluid catalytic cracking)"로 일컬어질 수도 있음) 유닛(100)은 반응 용기(120), 재생기(200), 외부의 제 3 스테이지 분리기(400), 사이클론 재순환기(500), 그리고 필터(550)를 포함할 수 있다. 통상적으로, 반응 용기(120), 재생기(200), 그리고 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)는, 예를 들어, 제 US 7,048,782 B1 호에 개시된 바와 같은 적당한 용기일 수 있다.
바람직한 본 실시예에 있어서, 반응 용기(120)는 라이저(riser)(130), 반응 사이클론(140), 그리고 스트리핑 지대(stripping zone)(150)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 반응 용기(120)는 내부 플레넘(plenum)(160)을 포함한다. 또한, 소모 촉매를 제공하기 위해 재생기(200)에 연결되어 있는 소모 촉매 스탠드파이프(180)와 재생 촉매 스탠드파이프(190)는 재생 촉매를 재생기(200)로부터 라이저(130)의 기부로 이송한다.
재생기(200)는 제 1 사이클론 스테이지(210), 제 2 사이클론 스테이지(220), 유출구(230), 그리고 공기 분배기(250)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 재생기(200)는 내부 플레넘(240)을 포함한다. 제 1 사이클론 스테이지(210)와 제 2 사이클론 스테이지(220)가 도시되어 있긴 하지만, 적당한 개수의 스테이지가 사용될 수도 있다. 일반적으로, 제 1 사이클론 스테이지(210)와 제 2 사이클론 스테이지(220)는 재생기(200)의 내부에 수용되어 있다. 제 1 사이클론 스테이지(210)와 제 2 사이클론 스테이지(220)는 비말 동반 촉매로부터 연소 가스를 분리하기 위해 사용된다. 보통 제 1 사이클론 스테이지(210)와 제 2 사이클론 스테이지(220)가 직렬 방식으로 사용되지만, 단 하나의 사이클론 스테이지(210 또는 220)가 사용될 수도 있다.
외부의 제 3 스테이지 분리기(400)는 하나 이상의 사이클론(420)을 수용하는 용기(410)를 포함할 수 있으며, 분리기의 앞에 단 하나의 스테이지(210 또는 220)만 존재하는 경우에는 외부의 스테이지 분리기(400)로 일컬어질 수도 있다. 일반적으로, 가스가 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)로 들어가게 되면, 원심력을 사용하여, 미립자 고형체의 대부분이 용기(410)의 바닥으로부터 외부로 통과하는 반면 가스는 용기(410)의 측면으로부터 제거될 수 있다. 일반적으로, 용기(410)로부터 두 개의 스트림이 나오게 되며, 이중 바닥 스트림에는 크기가 더 큰 입자가 비말 동반되어 있고, 용기(410)의 측면에서 나오는 스트림에는 크기가 더 작은 입자가 비말 동반되어 있다.
사이클론 재순환기(500)는 고압 직류 전원 공급부에 의해 전력을 공급받는 집중기(concentrator)와 같은 직선형 관통 사이클론을 포함할 수 있다. 일반적으로, 사이클론 재순환기(500)는 직류 전원 공급부(504)와 일련의 와이어(506)를 구비하며, 와이어(506)의 적어도 일부 또는 몇몇은 전기장을 생성하도록 병렬로 배치되어 사이클론 재순환기(500)의 길이 또는 높이의 적어도 일부에 걸쳐 연장될 수도 있다. 바람직한 사이클론 재순환기(500)가, 예를 들어, 제 WO 2008/147233 A2 호에 개시되어 있다. 전압이 배출 전극에 인가될 수 있으며, 배출 전극의 직경과 집중기 벽으로부터의 거리 조합에 따라 전기장을 생성하기 위한 0.1 mA/m2 미만의 전류 밀도를 발생시킬 수 있다. 아래의 표에는 사이클론 재순환기(500)의 특성이 기재되어 있다.
극간 간격(mm) 평균 전기장(볼트/미터) 전류 밀도(mA/m2) 0.1 내지 10㎛(m/s) 사이의 직경을 갖는 입자의 이동 속도
450 내지 600 <200 <0.1 0.01 내지 0.05
사이클론 재순환기(500)는 실질적으로 수평 방향 또는 수직 방향으로 배향될 수도 있다. 바람직한 본 실시예에 있어서, 배향 상태는 실질적으로 수직 방향이다. 사이클론 재순환기(500)에서의 입자 포획이 최소화될 수 있으며, 바람직하게는, 전혀 포집되지 않을 수도 있다. 정전 순환에 의해 사이클론 재순환기(500)의 수직 축선에 위치한 배기 채널로부터 입자가 제거됨에 따라, 입자가 재순환기의 벽에 포집될 위험 없이 벽에 접근하게 된다. 이러한 이유로, 입자는 배출 시에 뭉쳐져 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)로 반송될 수 있다. 따라서, 사이클론 재순환기(500)가 정전식 집진기로서 작동하는 것을 방지하도록 배출 및 포집이 이루어지는 한, 사이클론 재순환기(500)의 내부에서 입자가 뭉쳐지도록 하기 위한 직류 전기장을 발생시킴으로써 재순환 효율이 향상될 수 있다. 사이클론 재순환기(500)와 정전식 집진기 사이의 차이점에 대해서는, 예를 들어, 제 WO 2008/147233 A2 호에 개시되어 있다.
언더플로우 필터(underflow filter)일 수도 있는 필터(550)는 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)와 연통할 수 있다. 일반적으로, 라인(570)은 미립자를 포함하는 스트림을 수용하며, 라인(560)은 한 가지 이상의 가스를 함유하는 여분의 가스 스트림(560)을 수용한다. 통상적으로, 여분의 가스 스트림(560)에 포함된 미립자의 양은 10 mg/Nm3 미만으로, 바람직하게는 5 mg/Nm3 미만으로 충분히 적으며, 폐가스 회수 시스템과 스택으로 보내질 수 있다.
FCC 유닛(100)은 하나 이상의 벤츄리 수축부(310, 450, 540)를 포함할 수 있다. 제 1 벤츄리 수축부(310)는 라인(520)에서 분산물을 재순환시킬 수 있다. 특히, 벤츄리 수축부(310)는 라인(300)의 유체를 기 동 유체(motive fluid)로서 사용하는 이젝터(ejector)로서 작용할 수도 있다. 제 2 벤츄리 수축부(450)와 선택적인 벤츄리 수축부(540)는 각각, 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)와 사이클론 재순환기(500)으로부터의 질량 유량을 제어하도록 사용될 수 있다. 대개, 벤츄리 수축부(450, 540)는 각각, 라인(440, 530)에서의 질량 유동을 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)와 사이클론 재순환기(500)로부터의 총 유출량의 3 내지 5 질량%까지로 조절한다. 일반적으로, 라인(440, 530)에서의 유동은 최소화되지만 입자의 유동을 허용하기에는 충분하다. 변형예로서, 벤츄리 수축부(450 및/또는 540)용으로 하나 이상의 공정 흐름 제어 밸브가 사용될 수 있다.
작동 시에, 일반적으로, 반응 용기(120)는 라이저(130)의 한 가지 이상의 탄화 수소를 포함하는 탄화 수소 공급물(110)을 수용할 수 있다. 재생 촉매 스탠드파이프(190)로부터 라이저(130)로 상부로 촉매를 구동시키기 위해 유동 가스(114)가 라이저(130)의 바닥에 제공될 수 있다. 한 가지 이상의 탄화 수소와 촉매는 라이저(130)의 내부에서 반응하는 탄화 수소와 혼합될 수 있다. 일반적으로, 반응 생성물은 반응 용기(120)의 내부 라이저(130)의 출구에서 촉매로부터 분리될 수 있다. 대개, 촉매가 비말 동반되어 있는 반응 생성물이 반응 사이클론(140)에 들어갈 수 있는 반면, 촉매는 스트리핑 지대(150)로 낙하한다. 일반적으로, 반응 생성물이 플레넘(160)에 들어가, 스트림(170) 중의 한 가지 이상의 접촉 분해 경량 탄화 수소로서 배출될 수 있다.
스트리핑 지대(150)의 촉매는 소모 촉매 스탠드파이프(180)를 통과하여 재생기(200)까지 이동할 수 있다. 연소 가스, 통상적으로는 공기가 공기 분배기(250)에 제공되어 촉매 상에서의 코크의 연소를 야기할 수 있다. 선택적으로, 새로운 촉매가 라인(260)을 통해 재생기(200)로 제공될 수 있다. 가스와 촉매가 상승할 수 있으며, 이 경우 재생 촉매가 낙하하여 재생 촉매 스탠드파이프(190)에 제공될 수 있다. 입자가 얽혀 있는 연소 가스가 제 1 사이클론 스테이지(210)에 들어갈 수 있다. 촉매의 일부는 재생 촉매 스탠드파이프(190)로 낙하할 수 있는 반면, 가스는 도관(214)을 통과하여 제 2 사이클론 스테이지(220)로 이동할 수 있다. 다시, 재생 촉매는 재생기(200)를 통과하여 재생기의 바닥을 향해 낙하할 수 있는 반면, 가스는 유출구(230), 통상적으로는 튜브를 통과하여 내부 플레넘(240)까지 상승할 수 있다. 촉매의 상당 부분과 기타 다른 입자가 재생기(200) 내부에서 연도 가스로부터 분리되어 있긴 하지만, 일부 입자는 여전히 연도 가스 중에 비말 동반된 채로 남아 있을 수도 있다. 일반적으로, 고형체를 포함하는 연도 가스의 농도는 80 내지 1000 mg/Nm3 의 범위, 특히, 300 내지 500 mg/Nm3 의 범위일 수 있다. 통상적으로, 연도 가스 중의 입자는 아래의 표 2에 나타내어진 바와 같이 분포될 수 있다.
크기(㎛)
 입자의 중량에 기초한 중량 퍼센트
일반적인 예 바람직한 예
0-4 1 내지 90 40
4-8 1 내지 90 8
8-15 1 내지 90 23
15-30 1 내지 90 25
>30 1 내지 90 4
크기 분포는 상류 유닛 구성, 작동 조건, 그리고 촉매나 기타 첨가제에 따라 크게 변할 수 있다.
라인(300)에 의해 재생기(200)와 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)가 연통되거나 링크 연결될 수 있다. 바람직한 본 실시예에 있어서, 연도 가스는 재생기(200)로부터 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)로 이동할 수 있다. 연도 가스는 외부 유입구(414)를 통해 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)에 들어간 다음 사이클론(420)을 통과할 수 있다. 크기가 더 큰 미립자는 연도 가스로부터 분리되어, 다른 스트림(440)으로서 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)로부터 배출될 수 있다. 라인(430)에 의해 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)와 사이클론 재순환기(500)가 연통될 수 있다. 일반적으로, 이러한 라인은 크기가 일반적으로 10 미크론 미만인 입자를 포함하는 연도 가스를 수용한다. 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)로부터의 미립자의 제거율은 입자 크기 분포와 함수 관계일 수 있다.
통상적으로, 크기가 10 미크론 미만인 미립자는 제거하기가 가장 어렵다. 대개, 크기가 10 미크론이거나 이보다 큰 모든 미립자가 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)에 의해 제거되어, 이후 필터(550)를 통해 포획될 수 있다. 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)에서 분리되지 않은 전형적으로 크기가 더 작은 입자는 추가의 처리를 위해 사이클론 재순환기(500)로 보내질 수 있다. 일반적으로, 사이클론 재순환기(500)는 라인(510)에는 깨끗한 가스 스트림을 제공할 수 있으며 라인(520)에는 미립자를 포함하는 추가의 스트림을 제공할 수 있다. 깨끗한 가스 스트림(510)은, 스택을 통해 배기되기 전에, 열을 회수하기 위해 폐가스 회수 시스템으로 보내질 수 있다. 대개, 크기가 더 작은 입자가 사이클론 재순환기(500)에서 뭉쳐짐에 따라 상기 언급한 추가의 스트림(520)에는 크기가 10 미크론보다 큰 미립자가 포함된다. 사이클론 재순환기(500)는 입자 농도가 50 mg/Nm3 이내의, 바람직하게는 10 mg/Nm3 이내의 깨끗한 가스 스트림(510)을 제공할 수 있다. FCC 유닛(100)에 사이클론 재순환기(500)가 추가되는 경우, 총 효율은 60%에서 95%까지 증가할 수 있다. 상기 언급한 추가의 스트림(520)은 제 1 벤츄리 수축부(310)에 들어간 다음 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)로 반송될 수 있다. 변형예로서, 상기 언급한 추가의 스트림(520) 대신 또는 이에 추가하여, 또 다른 스트림(530)이 벤츄리 수축부(540)를 통과한 다음 바로 필터(550)로 보내질 수 있다. 어느 경우에나, 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)로부터 나온 다른 스트림(440)이 제 2 벤츄리 수축부(450)를 통과할 수 있으며 및/또는 또 다른 스트림(530)이 필터(550)에 제공될 수도 있다. 일반적으로, 필터(550)는 폐기를 위해 라인(570) 내부의 입자를 포집함으로써 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)에 들어가는 입자의 대부분을 포집할 수 있다. 필터(550)에서 나온 여분의 가스 스트림(560)은 폐가스 열 회수 시스템과 스택으로 보내질 수 있다.
바람직한 다른 실시예에 있어서, 외부의 제 3 스테이지 분리기(600)의 다른 버젼이 도 2에 도시되어 있다. 바람직한 본 실시예에 있어서, 외부의 제 3 스테이지 분리기(600)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)와 사이클론 재순환기(500)를 대체할 수 있다.
일반적으로, 외부의 제 3 스테이지 분리기(600)는 분배기(624)를 둘러싸고 있는 용기(610)와, 적어도 하나의 사이클론, 통상적으로는 복수 개의 사이클론(642, 644, 646, 648)을 포함할 수 있다. 바람직한 본 실시예에 있어서, 배향 상태는 실질적으로 수직 방향(670)이며, 재생기(200)로부터 나온 가스 스트림(300)이 바로 외부의 제 3 스테이지 분리기(600)의 유입구(620)로 제공될 수 있다. 가스는 분배기(624)를 통해 용기(610)의 전체에 걸쳐 분배될 수 있다. 용기(610)의 내부에 전기장을 제공하기 위해, 예를 들어, 직류를 제공하는 전류 공급원(634)이 하나 이상의 전선(630)과 통전 상태로 연결될 수 있다. 전기장은 전류가 흐르는 일련의 와이어를 용기(610)를 가로질러 이격 배치하여 생성될 수 있다. 전류에 의해 생성된 전기장에 의해 입자가 대전되어 서로 뭉쳐질 수 있다. 미립자 고형체가 뭉쳐지도록 하기에 적당한 전류 밀도가 사용될 수 있다.
입자의 크기가 증가할수록 외부의 제 3 스테이지 분리기(600)의 포집 효율이 향상될 수 있다. 상기 언급한 바와 같은 전기장은, 예를 들어, 제 US 4,718,923 호에 설명된 바와 같이, 사이클론의 상류에 제공될 수 있다. 뭉쳐진 입자는 사이클론(642, 644, 646, 648)에 들어가 제 2 유출구(660)로 포집될 수 있다. 제 2 유출구(660)로부터 나온 포집 입자는 도 1에 도시된 바와 같은 필터(550)로 제공될 수 있다. 제 1 유출구(650)는 거의 입자가 없을 수도 있는, 특히 입자의 크기가 10 미크론 미만인 깨끗한 가스 스트림을 제공할 수 있다. 이렇게 얻어진 깨끗한 가스 스트림은 폐열 회수 시스템으로 보내진 다음 스택으로 보내질 수 있다.
구체적인 실시예
아래의 예는 주제가 되는 실시예를 추가로 구체적으로 설명하기 위한 의도로 제공된 것이다. 이러한 본 발명의 일 실시예의 구체적인 설명이 본 발명의 특허청구범위를 본 예의 특정 세부 사항으로 제한하는 것을 의미하는 것은 아니다. 본 예는 공학적 산출 및 유사한 방법을 이용한 실제 작동 경험에 기초한다.
도 1을 참조하면, 가스 스트림(300) 중의 미립자 장전량이 400 mg/Nm3 이며, 본 명세서의 표 2에 도시된 바와 같은 바람직한 입자 크기 분포를 갖는 경우, 사이클론 재순환기(500)로부터 나온 깨끗한 가스 스트림(510)은 20 mg/Nm3 정도로 적은 농도의 미립자만을 포함할 수 있는 반면, 외부의 제 3 스테이지 분리기(400)에 의해 단독 처리된 스트림(430)의 농도는 160 mg/Nm3 정도로 높을 수 있다. 환경상의 목적으로, 스택을 이용하여 50 mg/Nm3 미만으로 어느 정도 조절이 이루어져야 한다.
추가의 노력 없이도, 당 업자의 숙련자라면, 전술한 설명을 이용하여, 본 발명을 최대한도로 활용할 수 있을 것으로 믿어진다. 따라서, 전술한 바람직한 특정 실시예는 단지 구체적인 예시로서 해석되어야 하며, 어떠한 방식으로도 본 개시 내용의 나머지 부분을 한정하는 것은 아니다.
전술한 설명에서, 별도의 지시가 없는 한, 모든 온도는 섭씨 온도로 기재되어 있으며, 모든 부분 및 퍼센테이지는 중량을 기준으로 한다.
전술한 설명으로부터, 당 업계의 숙련자라면 본 발명의 필수 특징을 용이하게 확인할 수 있을 것이며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남이 없이, 본 발명이 다양한 사용 및 조건에 적합하도록 하기 위한 본 발명의 다양한 변경 및 수정을 이룰 수 있을 것이다.
100 : 유체 접촉 분해 유닛 120 : 반응 용기
130 : 라이저 140 : 반응로 사이클론
200 : 재생기 210 : 제 1 사이클론 스테이지
220: 제 2 사이클론 스테이지 400 : 외부의 제 3 스테이지 분리기
500 : 사이클론 재순환기 550 : 필터

Claims (10)

  1. 가스 스트림으로부터 미립자 고형체를 분리하기 위한 방법으로서,
    A) 재생기에서 촉매를 재생하는 단계와;
    B) 제 1 및 제 2 사이클론 스테이지에서 미립자 고형체를 분리하는 단계와;
    C) 상기 제 2 사이클론 스테이지로부터 외부의 제 3 스테이지 분리기로 가스 스트림을 통과시키는 단계; 그리고
    D) 상기 가스 스트림을 상기 외부의 제 3 스테이지 분리기로부터 사이클론 재순환기로 통과시켜 깨끗한 가스 스트림을 획득하는 단계를 포함하는 것인 미립자 고형체의 분리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 사이클론 재순환기로부터 상기 외부의 제 3 스테이지 분리기로 추가의 스트림을 통과시키는 단계를 더 포함하는 것인 미립자 고형체의 분리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다른 스트림을 상기 외부의 제 3 스테이지 분리기로부터 필터로 보내는 단계를 더 포함하는 것인 미립자 고형체의 분리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 필터로부터 폐열 회수 시스템으로 그리고 이후 스택(stack)으로 여분의 가스 스트림을 통과시키는 단계를 더 포함하는 것인 미립자 고형체의 분리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 폐기를 위해 상기 필터로부터 미립자 고형체를 나아가게 하는 단계를 추가로 포함하는 것인 미립자 고형체의 분리 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 사이클론 재순환기로부터 필터로 또 다른 스트림을 통과시키는 단계를 더 포함하는 것인 미립자 고형체의 분리 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 추가의 스트림을, 상기 외부의 제 3 스테이지 분리기에 들어가기 전에, 상기 사이클론 재순환기로부터 벤츄리 수축부를 통과하여 이동시키는 단계를 더 포함하는 것인 미립자 고형체의 분리 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 또 다른 스트림을, 상기 필터에 들어가기 전에, 상기 사이클론 재순환기로부터 벤츄리 수축부를 통과하여 이동시키는 단계를 더 포함하는 것인 미립자 고형체의 분리 방법.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 다른 스트림을, 상기 필터에 들어가기 전에, 상기 외부의 제 3 스테이지 분리기로부터 벤츄리 수축부를 통과하여 이동시키는 단계를 더 포함하는 것인 미립자 고형체의 분리 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 사이클론 재순환기는 직류 전기장을 포함하는 것인 미립자 고형체의 분리 방법.
KR1020137021069A 2011-02-01 2012-01-24 가스 스트림으로부터 미립자 고형체를 분리하기 위한 방법 KR101550514B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/018,510 US8470081B2 (en) 2011-02-01 2011-02-01 Process for separating particulate solids from a gas stream
US13/018,510 2011-02-01
PCT/US2012/022292 WO2012106139A2 (en) 2011-02-01 2012-01-24 Process for separating particulate solids from a gas stream

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130124535A true KR20130124535A (ko) 2013-11-14
KR101550514B1 KR101550514B1 (ko) 2015-09-04

Family

ID=46576236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137021069A KR101550514B1 (ko) 2011-02-01 2012-01-24 가스 스트림으로부터 미립자 고형체를 분리하기 위한 방법

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8470081B2 (ko)
KR (1) KR101550514B1 (ko)
CN (1) CN103328106B (ko)
BR (1) BR112013018887A2 (ko)
RU (1) RU2553899C2 (ko)
WO (1) WO2012106139A2 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012078821A2 (en) 2010-12-07 2012-06-14 Jerry Lang System and method for separating high molecular weight gases from a combustion source
US9909333B2 (en) 2015-01-26 2018-03-06 Hayward Industries, Inc. Swimming pool cleaner with hydrocyclonic particle separator and/or six-roller drive system
US9885196B2 (en) 2015-01-26 2018-02-06 Hayward Industries, Inc. Pool cleaner power coupling
US20170354980A1 (en) 2016-06-14 2017-12-14 Pacific Air Filtration Holdings, LLC Collecting electrode
US10882053B2 (en) 2016-06-14 2021-01-05 Agentis Air Llc Electrostatic air filter
CN105935627A (zh) * 2016-07-12 2016-09-14 陈勇 喷嘴式超高磁选矿装置
US10704425B2 (en) * 2016-07-14 2020-07-07 General Electric Company Assembly for a gas turbine engine
US10828646B2 (en) 2016-07-18 2020-11-10 Agentis Air Llc Electrostatic air filter
CN106607188B (zh) * 2017-01-05 2018-02-09 宁波工程学院 一种用于粉尘颗粒的双极荷电凝并装置
US10156083B2 (en) 2017-05-11 2018-12-18 Hayward Industries, Inc. Pool cleaner power coupling
US9896858B1 (en) 2017-05-11 2018-02-20 Hayward Industries, Inc. Hydrocyclonic pool cleaner
US9885194B1 (en) 2017-05-11 2018-02-06 Hayward Industries, Inc. Pool cleaner impeller subassembly
RU2685649C1 (ru) * 2018-05-07 2019-04-22 Общество с ограниченной ответственностью "Промышленные инновации" ООО "Промышленные инновации" Устройство для очистки газов
RU2685650C1 (ru) * 2018-05-07 2019-04-22 Общество с ограниченной ответственностью "Промышленные инновации" ООО "Промышленные инновации" Агрегат для очистки газов
CN109174478A (zh) * 2018-08-28 2019-01-11 中石化（洛阳）科技有限公司 一种组合式直流分离单管及旋风分离器
US10875034B2 (en) 2018-12-13 2020-12-29 Agentis Air Llc Electrostatic precipitator
US10792673B2 (en) 2018-12-13 2020-10-06 Agentis Air Llc Electrostatic air cleaner
BR102020014856A2 (pt) * 2020-07-21 2022-02-01 Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras Sistema de terceiro estágio com auto-sangria e uso

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3948757A (en) 1973-05-21 1976-04-06 Universal Oil Products Company Fluid catalytic cracking process for upgrading a gasoline-range feed
US4292050A (en) 1979-11-15 1981-09-29 Linhardt & Associates, Inc. Curved duct separator for removing particulate matter from a carrier gas
DE3500373A1 (de) 1985-01-08 1986-07-10 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Vorrichtung zum entfernen von festkoerperpartikeln, insbesondere von russteilchen aus dem abgas von brennkraftmaschinen
US4865629A (en) * 1988-07-05 1989-09-12 Industrial Filter & Pump Mfg. Co. Control of particle size distribution in gas filtration
US5180486A (en) * 1989-11-28 1993-01-19 Lsr Environmental Systems Company Potential flow centrifugal separator system for removing solid particulates from a fluid stream
US5413699A (en) 1993-10-14 1995-05-09 Mobil Oil Corporation FCC process with fines tolerant SCR reactor
US5779746A (en) 1994-04-28 1998-07-14 Mobil Oil Corporation Underflow cyclone with perforated barrel
US5681450A (en) 1995-06-07 1997-10-28 Chitnis; Girish K. Reduced chaos cyclone separation
AUPN474095A0 (en) 1995-08-09 1995-08-31 Barnes, Peter Haddon Improved dust separator for process flue gas
WO1997023581A1 (en) 1995-12-26 1997-07-03 Mobil Oil Corporation Reducing dust emissions
CN1065853C (zh) * 1996-05-24 2001-05-16 中国科学院大连化学物理研究所 一种由甲醇或二甲醚制取乙烯、丙烯等低碳烯烃方法
US6439138B1 (en) 1998-05-29 2002-08-27 Hamon Research-Cottrell, Inc. Char for contaminant removal in resource recovery unit
CA2304266A1 (en) 1999-04-02 2000-10-02 Norman L. Arrison Apparatus and process for separating fluids and particles
AU5524300A (en) * 1999-05-11 2000-11-21 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Fluidized catalytic cracking process
PT102392A (pt) 1999-12-13 2000-11-30 Romualdo Luis Ribera Salcedo Ciclones de recirculacao para despoeiramento e lavagem de gases
US6551565B2 (en) * 2000-12-06 2003-04-22 Belco Process of removing nitrogen oxides from flue gases from a fluidized catalytic cracking unit
CN100363463C (zh) * 2002-10-18 2008-01-23 埃克森美孚化学专利公司 带有中央催化剂回路的多级提升管反应器
US6902593B2 (en) 2003-02-26 2005-06-07 Kellogg Brown And Root, Inc. Separation device to remove fine particles
CN100446839C (zh) * 2003-07-03 2008-12-31 国际壳牌研究有限公司 从充满固体的气流中分离固体的方法
JP3932455B2 (ja) 2004-02-20 2007-06-20 タマティーエルオー株式会社 微粒子分離処理システム
US7048782B1 (en) 2003-11-21 2006-05-23 Uop Llc Apparatus and process for power recovery
US7208649B2 (en) * 2004-11-01 2007-04-24 Uop Llc External second stage cyclones in olefin production process
KR20060068666A (ko) * 2004-12-16 2006-06-21 삼성전자주식회사 사이클론 공기청정기
US7547427B2 (en) * 2005-12-22 2009-06-16 Uop Llc Multiple stage separator vessel
US7816575B2 (en) 2006-02-17 2010-10-19 Exxonmobil Chemical Patents, Inc. Removal of catalyst fines from a reaction system
US7572364B2 (en) 2006-04-27 2009-08-11 Intercat Equipment, Inc. Fluid catalytic cracking system with fines addition system
ATE522267T1 (de) * 2007-03-02 2011-09-15 Ae & E Inova Ag Verfahren zur reinigung von abgasen aus einer müllverbrennungsanlage
PT103727A (pt) 2007-04-30 2008-10-30 Romualdo Luis Ribera Salcedo Processo de recirculação electrostática para despoeiramento e lavagem de gases e respectivo dispositivo
DE102007041427A1 (de) * 2007-08-31 2009-03-05 Outotec Oyj Verfahren und Anlage zur Wärmebehandlung von feinkörnigen Feststoffen
US7824457B2 (en) * 2009-03-02 2010-11-02 Witter Robert M Portable cyclonic dust collector
AU2010256358B2 (en) * 2009-06-05 2016-03-03 Synthesis Energy Systems, Inc. Loop seal for recycling solids from a cyclone and fluidized bed reactor and method using the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN103328106A (zh) 2013-09-25
US20120192714A1 (en) 2012-08-02
US8702848B2 (en) 2014-04-22
CN103328106B (zh) 2014-12-31
KR101550514B1 (ko) 2015-09-04
BR112013018887A2 (pt) 2017-03-21
RU2013133880A (ru) 2015-01-27
US8470081B2 (en) 2013-06-25
RU2553899C2 (ru) 2015-06-20
WO2012106139A3 (en) 2012-12-20
WO2012106139A2 (en) 2012-08-09
US20130263735A1 (en) 2013-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130124535A (ko) 가스 스트림으로부터 미립자 고형체를 분리하기 위한 방법
US7547427B2 (en) Multiple stage separator vessel
US6797026B2 (en) Apparatus and process for separating fine solid particulates from a gas stream
US9714764B2 (en) Chemical-looping combustion method with dilute phase removal of ashes and fines in the oxidationzone and plant using same
US8414687B2 (en) Method to control particulate matter emissions
AU679374B2 (en) Fluid catalytic cracking process and apparatus with contained vortex third stage separator
US4810360A (en) Method and apparatus for withdrawal of small catalyst particles in FCC systems
RU2721000C1 (ru) Способ и установка для более эффективного удаления загрязнителей в процессах флюид-каталитического крекинга
US11857897B2 (en) Gas cooling-scrubbing apparatus and method
US20150360216A1 (en) Process and apparatus for fluidizing a regenerator
US4853107A (en) Method and apparatus for removing small catalyst particles in FCC systems
CN107715639A (zh) 静电、颗粒移动床过滤与淘析耦合除尘系统及方法
KR101607423B1 (ko) 유동 촉매 크래킹 유닛을 개조하기 위한 방법 및 이와 관련한 장치
WO2015191332A1 (en) Process and apparatus for fluidizing a regenerator
JP2001259329A (ja) 流動層を用いた集塵方法
JP2000502386A (ja) ダスト排出を減少させること
MX2008007900A (es) Contenedor separador de etapas multiples

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant