分离装置转让专利
申请号 : CN200480015419.9
文献号 : CN1798823B
文献日 : 2010-04-07
发明人 : H·A·德克斯 , H·W·A·德里斯
申请人 : 国际壳牌研究有限公司
摘要 :
一种从固体-气体混合物分离固体用的两个旋风集尘器(1，2)的构造，其中一个第一旋风集尘器(1)的气体出口(3)与一条输出管道(4)流体连通，该输出管道(4)设有一个气体输出开口(5)，以及第二旋风集尘器(2)的气体入口(6)与一条输入管道(7)连接，该输入管道(7)设有一个气体输入开口(8)，其中该输出管道(4)和输入管道(7)安排为共轴线，从而使离开输出管道(4)的输出开口(5)的气体进入输入管道(7)的输入开口(8)，以及来自旋风集尘器的外部的气体能够进入输入管道(7)的气体输入开口(8)，其中气体输出开口(5)和气体输入开口(8)是共轴线的且彼此有间距，以及其中气体输出管(4)的内部设置减少通过上述的输出管道(4)的气体的旋涡运动的器件。
权利要求 :
1.一种从固体-气体混合物中分离固体用的两个旋风集尘器(1，2)的构造，其中一个第一旋风集尘器(1)的气体出口(3)与一条输出管道(4)流体连通，该输出管道(4)设有一个气体输出开口(5)，而第二旋风集尘器(2)的气体入口(6)与一条输入管道(7)连接，该输入管道(7)设有一个气体输入开口(8)，其中该输出管道(4)和输入管道(7)安排为共轴线的，从而使离开输出管道(4)的输出开口(5)的气体进入输入管道(7)的输入开口(8)，以及来自旋风集尘器构造外面的气体能够进入输入管道(7)的气体输入开口(8)，其中第一旋风集尘器(1)设有一个倾斜的屋顶(26)。
2.按照权利要求1的构造，其特征在于，由倾斜的屋顶和第一旋风集尘器(1)的水平顶部形成的角度(α)大于45°。
3.按照权利要求1或2的构造，其特征在于，气体输出开口(5)和气体输入开口(8)沿轴向彼此有间距，以及其中气体输出管道(4)的内部设置减少通过上述的输出管道(4)的气体的旋涡运动的器件。
4.按照权利要求1或2的构造，其特征在于，输出管道(4)的开口(5)是一个锥形的开口(27)。
5.按照权利要求1-2任何一项的构造，其特征在于，输出管道(4)和输入管道(7)是沿着一个垂直的公共轴线排列的。
6.按照权利要求1或2的构造，其特征在于，输出管道(4)和输入管道(7)是借助引导器件(28)保持彼此相对的一个共轴线的位置，该引导器件(28)与输入管道(7)连接以及延伸至输出管道(4)，从而允许输入管道(7)和输出管道(4)仅在轴向上彼此作相对的移动。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种改进的分离装置，在其中颗粒能够有效地从气体-颗粒混合物中分离出。本发明还涉及在这种装置在流体催化裂化方法中的使用。
背景技术
流体催化裂化(FCC)的领域经历了显著的发展改进，这主要是由于催化技术以及由此技术获得的产物分配的进步。随着高活性催化剂，尤其是结晶的沸石裂解催化剂的到来，加工技术的新领域遭遇要求进一步改进处理技术，以取得高催化剂活性、选择性和操作灵敏性的优点。在此领域内特别关心的是在更有效的分离条件下从催化剂颗粒，尤其是从一种高活性的结晶的沸石裂解催化剂分离碳氢化合物产物用的方法和系统的发展，从而减少转变产物的过度裂解，以及促进在一个FCC操作中回收要求的产物。专利文件EP-A-162978，EP-A-629679，US-A-5248411和EP-A-604026全部描述有关从碳氢化合物产物快速分离和回收夹带的催化剂颗粒的发展。快速分离达到的方式是催化剂在一个第一旋风集尘分离器(即主旋风集尘器)内从反应器竖管溢流中分离该第一旋风集尘分离器的气体输出管道与一个二次旋风集尘器流体上连接。安排在流体催化剂反应器内的这种旋风集尘器也称为紧密接合旋风集尘器分离，只要主旋风集尘器和二次旋风集尘器包容在一个较大的容器内。主旋风集尘器和二次旋风集尘器的这种接合减少了碳氢化合物离开反应器竖管之后它与催化剂的接触的驻留时间，从而限制不希望的后裂解。
在主旋风集尘器和二次旋风集尘器之间的连接管道内可以设置一个开口或缝隙，通过它们气体可以从旋风集尘器构造外面进入。在上述的相关的专利文件中公开的这样一种缝隙使用于允许剥离气体与碳氢化合物产物一起从FCC反应器排出。
已建议各种设计使用于连接管道内的缝隙。一种普通使用的设计可参见EP-A-162978。在该设计中，输入管道的气体输入开口连接至二次旋风集尘器的气体入口，该输入管道的气体输入开口具有一个直径大于输出管道的气体输出开口的直径，该输出管道与主旋风集尘器的气体出口连接。在上述的设计中，输入管道搭接输出管道。在两个管道之间的环形间隙形成缝隙开口。此两个管道部分能够彼此相对地移动。这样允许通常固定至反应器竖管的主旋风集尘器和通常固定至FCC反应器容器顶部的二次旋风集尘器在开始和结束工作时彼此相对地移动。这种相对的移动的产生是由于在上述的FCC反应器容器内列举的不同的部件的不同的热膨胀。
专利申请EP-A 613935描述两个旋风集尘器的一种构造，使用于从一种固体-气体混合物中分离固体，其中第一旋风集尘器的气体出口与一条输出管道流体连通，该输出管道设置一个气体输出开口，以及第二旋风集尘器的气体入口连接至一条输入管道，该输入管道设置一个气体输入开口，其中输出管道和输入管道安排成共轴线的，从而使离开输出管道的输出开口的气体以及来自旋风集尘器构造外面的气体能够进入输入管道的气体输入开口。
这样一个缝隙开口的缺点是在环形间隙内结焦可能增长，从而引起两个管道部分变得彼此固定。在开始和结束工作时，不可接受的机械应力可能随后在旋风集尘器构造上产生，它最终引起严重的损坏。本发明的目的是为该紧密接合的旋风集尘器构造提供一种更耐用的缝隙设计。
在主旋风集尘器和二次旋风集尘器之间的连接管道内可以设置一个开口或缝隙，通过它们气体可以从旋风集尘器构造外面进入。在上述的相关的专利文件中公开的这样一种缝隙使用于允许剥离气体与碳氢化合物产物一起从FCC反应器排出。
已建议各种设计使用于连接管道内的缝隙。一种普通使用的设计可参见EP-A-162978。在该设计中，输入管道的气体输入开口连接至二次旋风集尘器的气体入口，该输入管道的气体输入开口具有一个直径大于输出管道的气体输出开口的直径，该输出管道与主旋风集尘器的气体出口连接。在上述的设计中，输入管道搭接输出管道。在两个管道之间的环形间隙形成缝隙开口。此两个管道部分能够彼此相对地移动。这样允许通常固定至反应器竖管的主旋风集尘器和通常固定至FCC反应器容器顶部的二次旋风集尘器在开始和结束工作时彼此相对地移动。这种相对的移动的产生是由于在上述的FCC反应器容器内列举的不同的部件的不同的热膨胀。
专利申请EP-A 613935描述两个旋风集尘器的一种构造，使用于从一种固体-气体混合物中分离固体，其中第一旋风集尘器的气体出口与一条输出管道流体连通，该输出管道设置一个气体输出开口，以及第二旋风集尘器的气体入口连接至一条输入管道，该输入管道设置一个气体输入开口，其中输出管道和输入管道安排成共轴线的，从而使离开输出管道的输出开口的气体以及来自旋风集尘器构造外面的气体能够进入输入管道的气体输入开口。
这样一个缝隙开口的缺点是在环形间隙内结焦可能增长，从而引起两个管道部分变得彼此固定。在开始和结束工作时，不可接受的机械应力可能随后在旋风集尘器构造上产生，它最终引起严重的损坏。本发明的目的是为该紧密接合的旋风集尘器构造提供一种更耐用的缝隙设计。
发明内容
根据本发明，提供了一种从固体-气体混合物中分离固体用的两个旋风集尘器的构造，其中一个第一旋风集尘器的气体出口与一条输出管道流体连通，该输出管道设有一个气体输出开口，而第二旋风集尘器的气体入口与一条输入管道连接，该输入管道设有一个气体输入开口，其中该输出管道和输入管道安排为共轴线的，从而使离开输出管道的输出开口的气体进入输入管道的输入开口，以及来自旋风集尘器构造外面的气体能够进入输入管道的气体输入开口，其中第一旋风集尘器设有一个倾斜的屋顶。
本发明提供了一种从固体-气体混合物中分离固体用的两个旋风集尘器的构造，其中一个第一旋风集尘器的气体出口与一条输出管道流体连通，该输出管道设置一个气体输出开口，而第二旋风集尘器的气体入口连接至一条输入管道，该输入管道设置一个气体输入开口。该输出和输入管道安排为共轴线的，从而使离开输出管道的输出开口的气体进入输入管道的输入开口。来自旋风集尘器构造外面的气体能够进入输入管道的气体输入开口。气体输出开口和气体输入开口是共轴线的且彼此有间距。气体输出管的内部设置减少通过上述的输出管道的气体的旋涡运动的器件。
申请人发现，当主旋风集尘器的输出管道和二次旋风集尘器的输入管道不重叠时，形成一个缝隙，该缝隙较少倾向于结焦。申请人还发现，重要的是主旋风集尘器的输出管道设置减少上述的管道内的旋涡运动的器件。这样的优点是因为否则气体将径向地离开该管道的中心和进入输入管道7的输入开口8。
本发明还涉及一个FCC反应器，该FCC反应器包括上述的旋风集尘器构造，一个FCC反应器竖管的下游端与主旋风集尘器的输入开口流体连通，以及一个气体出口与二次旋风集尘器的气体出口以及在容器的下端处的一个固体出口流体连通。
本发明还涉及上述的FCC反应器在催化裂化过程中的应用。下面本发明将借助某些优选的实施例更详细地说明。
本发明提供了一种从固体-气体混合物中分离固体用的两个旋风集尘器的构造，其中一个第一旋风集尘器的气体出口与一条输出管道流体连通，该输出管道设置一个气体输出开口，而第二旋风集尘器的气体入口连接至一条输入管道，该输入管道设置一个气体输入开口。该输出和输入管道安排为共轴线的，从而使离开输出管道的输出开口的气体进入输入管道的输入开口。来自旋风集尘器构造外面的气体能够进入输入管道的气体输入开口。气体输出开口和气体输入开口是共轴线的且彼此有间距。气体输出管的内部设置减少通过上述的输出管道的气体的旋涡运动的器件。
申请人发现，当主旋风集尘器的输出管道和二次旋风集尘器的输入管道不重叠时，形成一个缝隙，该缝隙较少倾向于结焦。申请人还发现，重要的是主旋风集尘器的输出管道设置减少上述的管道内的旋涡运动的器件。这样的优点是因为否则气体将径向地离开该管道的中心和进入输入管道7的输入开口8。
本发明还涉及一个FCC反应器，该FCC反应器包括上述的旋风集尘器构造，一个FCC反应器竖管的下游端与主旋风集尘器的输入开口流体连通，以及一个气体出口与二次旋风集尘器的气体出口以及在容器的下端处的一个固体出口流体连通。
本发明还涉及上述的FCC反应器在催化裂化过程中的应用。下面本发明将借助某些优选的实施例更详细地说明。
附图说明
图1示出在一个FCC反应器内一个密接的旋风集尘器装置的部分的横剖面图；
图2示出主旋风集尘器的顶部和连接管道的上游端的横剖面图；
图3示出图2的主旋风集尘器的顶视图；
图4示出主旋风集尘器和连接管道的上游端的一个优选的实施例的横剖面图。
图2示出主旋风集尘器的顶部和连接管道的上游端的横剖面图；
图3示出图2的主旋风集尘器的顶视图；
图4示出主旋风集尘器和连接管道的上游端的一个优选的实施例的横剖面图。
具体实施方式
图1示出按照本发明的装置的一个优选的实施例。
在图中示出一个流体化催化裂化过程的反应器竖管10，该反应器坚管10通过管道11与一个主旋风集尘器1流体连通。在图中为了清晰的原因仅示出一个主旋风集尘器。典型地，多于一个，适当地为两个或三个主旋风集尘器分离器1与一个反应器竖管10的下游端12流体连通。主旋风集尘器1具有一个管形壳体，管形壳本设有一个切线安排的入口，用于接收离开反应器竖管10的催化剂颗粒和碳氢化合物蒸气的悬浮物。管形壳体的下端借助一个截锥形壁段13与一个浸入管14流体连通。大多数催化剂颗粒将通过浸入管14向下排放。管形壳体的上端设有一个盖子15。盖子15设有一个轴向环形开口16，通过此开口凸出一条气体输出管道4。
在图1中，为了清晰的原因，仅示出一个二次旋风集尘器分离器2。多于一个，例如两个二次旋风集尘器分离器2可以与一个主旋风集尘器分离器1流体连通。通过二次旋风集尘器2的一个气体输出管道17，含贫化的催化剂颗粒的碳氢化合物蒸气通过增压室24和气体出口18从FCC反应器容器排放出。蒸气可以在下游产物分离设备内进一步处理。二次旋风集尘器2还设有一个浸入管19，以便向下排放分离的催化剂颗粒。
反应器容器20的下端还包括一个剥离区21，剥离区设有把剥离介质供到分离的催化剂颗粒的致密流态床的器件22，该流态床形成剥离区21。剥离介质可以是任何惰性气体。蒸气或含蒸气的气体适合使用作为剥离介质。
反应器容器20还包括从容器通过管道23排放剥离的催化剂颗粒的器件。通过管道23剥离的催化剂颗粒或称为消耗的催化剂被运输至一个再生区(图中未示出)。在该再生区内借助(部分的)燃烧从催化剂清除结焦。再生的催化剂运输至反应器竖管的上游部分，在此处它与供给的一种碳氢化合物接触，以便在反应器竖管的下游部分产生以上所述的催化剂颗粒和碳氢化合物产物蒸气的悬浮物。
反应器容器20还包括通过管道18从容器排放出碳氢化合物和剥离介质蒸气的器件。
主旋风集尘器1和二次旋风集尘器2借助输出管道4和输入管道7流体连通。输出管道4与主旋风集尘器1的一个气体输出开口3流体连通。输出管道4在它的相对的末端设置一个气体输出开口5。
输入管道7与二次旋风集尘器2的气体入口6流体连通。两条管道4，7安排为共轴线，从而使离开输出管道4的输出开口5的气体进入输入管道7的输入开口8。还有从剥离区21剥离的气体也能够进入输入管道7的气体输入开口8。气体输出开口5和气体输入开口8是共轴线的但彼此有间距。
如图1内所示，主旋风集尘器1固定至竖管10，以及二次旋风集尘器2固定至容器20的上端。这样导致的结果是，在开始和冷却条件下，在开口5和开口8之间的相对距离可以改变，这是由于容器20的不同部分的不同的热膨胀。在此处借助非搭接开口意味这里在正常的工作条件下有一个非搭接的情况。
图2示出主旋风集尘器1的上端和输入管道7的下端。其标号具有的意义与图1内相同。气体输出管道4的内部设置减少通过上述的输出管道4的气体的旋涡运动的器件9。这些器件9可以是固定至管道4的内部的阻流板。优选地，这些阻流板从管道的表面径向地延伸至管道的中心。这些器件9可以沿着平行于轴线25的壁定位(如图所示)。代替地，这些器件9可以相对于轴线25以一个角度定位，这样使这些器件指向旋涡的方向，但此角度小于旋涡本身的角度，从而达到减少旋涡的目的。
开口5优选地设有一个锥形开口27，这样以进一步引导气体进入开口8。开口5和开口8之间的距离d为零或一个正值，从而达到一个非搭接开口。此距离d优选地在开口5的直径的0至3倍之间。开口8的直径优选地大于开口5的直径。
图2的构造进一步示出，主旋风集尘器的盖子15设有一个截锥形元件26，该截锥形元件进一步引导剥离气体从剥离区21朝着开口8。这样一个元件26更优良是因为催化剂不会沉积在主旋风集尘器1的盖子15上。截锥形的锥形角度2优选地大于催化剂颗粒的休止角度，更优选地，角度α大于45°。此角度的上限值在45°和90°之间以及取决于实际的考虑，比如空间的限制。本发明还涉及一种旋风集尘器构造，其中主旋风集尘器的盖子设有一个倾斜的屋顶26，以及其中有一个缝隙位于主和二次旋风集尘器之间的连接管道内。角度α是元件26的表面与旋风集尘器的水平盖子15形成的角度。
在图1和图2内，开口5和8是定位在主和二次旋风集尘器的连接管道的垂直部分内。任选地，但不是优选地，这些开口也可以定位在上述的连接管道的水平部分内。
图3示出主旋风集尘器1的顶视图，它示出切向的入口连接至管道11以及有旋涡减少阻流板9设在管道4的内部，它们可通过开口5观察的。还有，示出管道4的上端，它是稍向内的楔形端27。
图4示出一个优选的实施例，其中输入管道7设有一系列的引导器件28，为了清晰的原因，仅示出其中的一个器件，在使用中它进一步保证管道4和7继续保持相对于轴线25的一个共轴线的位置。这些引导器件28优选地固定至管道7，以及允许输入和输出管道4，7的彼此相对的移动仅在轴向上。这些引导器件28还进一步有利地减少离开开口5的气体的旋涡运动。
能够适当地使用按照本发明的装置的FCC过程的实例已在以上所述的专利出版物中描述，以及可参见下列文献：Catalytic Crackingof Heavy Petroleum Fractions，Daniel DeCroocq，Institut Francais duPetrole，1984(ISBN2-7108-455-7)，100-114页。优选地，装置在一个FCC过程内使用，其中如果供给至主旋风集尘器的话，一种气体-固体悬浮物具有一个固体含量在1至12kg/m3之间。
在图中示出一个流体化催化裂化过程的反应器竖管10，该反应器坚管10通过管道11与一个主旋风集尘器1流体连通。在图中为了清晰的原因仅示出一个主旋风集尘器。典型地，多于一个，适当地为两个或三个主旋风集尘器分离器1与一个反应器竖管10的下游端12流体连通。主旋风集尘器1具有一个管形壳体，管形壳本设有一个切线安排的入口，用于接收离开反应器竖管10的催化剂颗粒和碳氢化合物蒸气的悬浮物。管形壳体的下端借助一个截锥形壁段13与一个浸入管14流体连通。大多数催化剂颗粒将通过浸入管14向下排放。管形壳体的上端设有一个盖子15。盖子15设有一个轴向环形开口16，通过此开口凸出一条气体输出管道4。
在图1中，为了清晰的原因，仅示出一个二次旋风集尘器分离器2。多于一个，例如两个二次旋风集尘器分离器2可以与一个主旋风集尘器分离器1流体连通。通过二次旋风集尘器2的一个气体输出管道17，含贫化的催化剂颗粒的碳氢化合物蒸气通过增压室24和气体出口18从FCC反应器容器排放出。蒸气可以在下游产物分离设备内进一步处理。二次旋风集尘器2还设有一个浸入管19，以便向下排放分离的催化剂颗粒。
反应器容器20的下端还包括一个剥离区21，剥离区设有把剥离介质供到分离的催化剂颗粒的致密流态床的器件22，该流态床形成剥离区21。剥离介质可以是任何惰性气体。蒸气或含蒸气的气体适合使用作为剥离介质。
反应器容器20还包括从容器通过管道23排放剥离的催化剂颗粒的器件。通过管道23剥离的催化剂颗粒或称为消耗的催化剂被运输至一个再生区(图中未示出)。在该再生区内借助(部分的)燃烧从催化剂清除结焦。再生的催化剂运输至反应器竖管的上游部分，在此处它与供给的一种碳氢化合物接触，以便在反应器竖管的下游部分产生以上所述的催化剂颗粒和碳氢化合物产物蒸气的悬浮物。
反应器容器20还包括通过管道18从容器排放出碳氢化合物和剥离介质蒸气的器件。
主旋风集尘器1和二次旋风集尘器2借助输出管道4和输入管道7流体连通。输出管道4与主旋风集尘器1的一个气体输出开口3流体连通。输出管道4在它的相对的末端设置一个气体输出开口5。
输入管道7与二次旋风集尘器2的气体入口6流体连通。两条管道4，7安排为共轴线，从而使离开输出管道4的输出开口5的气体进入输入管道7的输入开口8。还有从剥离区21剥离的气体也能够进入输入管道7的气体输入开口8。气体输出开口5和气体输入开口8是共轴线的但彼此有间距。
如图1内所示，主旋风集尘器1固定至竖管10，以及二次旋风集尘器2固定至容器20的上端。这样导致的结果是，在开始和冷却条件下，在开口5和开口8之间的相对距离可以改变，这是由于容器20的不同部分的不同的热膨胀。在此处借助非搭接开口意味这里在正常的工作条件下有一个非搭接的情况。
图2示出主旋风集尘器1的上端和输入管道7的下端。其标号具有的意义与图1内相同。气体输出管道4的内部设置减少通过上述的输出管道4的气体的旋涡运动的器件9。这些器件9可以是固定至管道4的内部的阻流板。优选地，这些阻流板从管道的表面径向地延伸至管道的中心。这些器件9可以沿着平行于轴线25的壁定位(如图所示)。代替地，这些器件9可以相对于轴线25以一个角度定位，这样使这些器件指向旋涡的方向，但此角度小于旋涡本身的角度，从而达到减少旋涡的目的。
开口5优选地设有一个锥形开口27，这样以进一步引导气体进入开口8。开口5和开口8之间的距离d为零或一个正值，从而达到一个非搭接开口。此距离d优选地在开口5的直径的0至3倍之间。开口8的直径优选地大于开口5的直径。
图2的构造进一步示出，主旋风集尘器的盖子15设有一个截锥形元件26，该截锥形元件进一步引导剥离气体从剥离区21朝着开口8。这样一个元件26更优良是因为催化剂不会沉积在主旋风集尘器1的盖子15上。截锥形的锥形角度2优选地大于催化剂颗粒的休止角度，更优选地，角度α大于45°。此角度的上限值在45°和90°之间以及取决于实际的考虑，比如空间的限制。本发明还涉及一种旋风集尘器构造，其中主旋风集尘器的盖子设有一个倾斜的屋顶26，以及其中有一个缝隙位于主和二次旋风集尘器之间的连接管道内。角度α是元件26的表面与旋风集尘器的水平盖子15形成的角度。
在图1和图2内，开口5和8是定位在主和二次旋风集尘器的连接管道的垂直部分内。任选地，但不是优选地，这些开口也可以定位在上述的连接管道的水平部分内。
图3示出主旋风集尘器1的顶视图，它示出切向的入口连接至管道11以及有旋涡减少阻流板9设在管道4的内部，它们可通过开口5观察的。还有，示出管道4的上端，它是稍向内的楔形端27。
图4示出一个优选的实施例，其中输入管道7设有一系列的引导器件28，为了清晰的原因，仅示出其中的一个器件，在使用中它进一步保证管道4和7继续保持相对于轴线25的一个共轴线的位置。这些引导器件28优选地固定至管道7，以及允许输入和输出管道4，7的彼此相对的移动仅在轴向上。这些引导器件28还进一步有利地减少离开开口5的气体的旋涡运动。
能够适当地使用按照本发明的装置的FCC过程的实例已在以上所述的专利出版物中描述，以及可参见下列文献：Catalytic Crackingof Heavy Petroleum Fractions，Daniel DeCroocq，Institut Francais duPetrole，1984(ISBN2-7108-455-7)，100-114页。优选地，装置在一个FCC过程内使用，其中如果供给至主旋风集尘器的话，一种气体-固体悬浮物具有一个固体含量在1至12kg/m3之间。