[實(shí)用新型]一種氣固分離系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420716885.0
• 申請(qǐng)日: 2014-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204338127U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉夢(mèng)溪;盧春喜;王婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(北京)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J8/24
• 分類(lèi)號(hào): B01J8/24;B01D50/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及石油化工領(lǐng)域稀相空間受限的氣固流化反應(yīng)器中的氣固分離技術(shù)，尤其涉及一種氣固分離系統(tǒng)。

背景技術(shù)

氣固分離器是氣固流化床反應(yīng)器內(nèi)最為關(guān)鍵的設(shè)備之一，不但決定著氣固分離效率，而且對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率有著顯著的影響。例如，催化裂化提升管出口的油氣極易發(fā)生過(guò)裂化反應(yīng)，導(dǎo)致目的產(chǎn)品收率低、干氣與焦炭產(chǎn)率增加、沉降器內(nèi)容易結(jié)焦、裝置難以長(zhǎng)周期安全運(yùn)行等問(wèn)題。

旋風(fēng)分離器是最常用的氣固分離設(shè)備，具有分離效率高、操作穩(wěn)定等特點(diǎn)，但與此同時(shí)，旋風(fēng)分離器一般都比較長(zhǎng)，壓降相對(duì)較大(一般在6KPa以上),因而需要較大的稀相空間，如僅一級(jí)旋風(fēng)分離器就要求稀相空間至少在8m以上，若兩級(jí)旋風(fēng)分離器串聯(lián)，稀相高度要在9m以上。在一些特殊的工藝過(guò)程中，如流化床反應(yīng)器在高溫高壓或高溫高壓并臨氫的條件下操作，或者反應(yīng)過(guò)程涉及腐蝕性氣體時(shí)，氣固分離設(shè)備材質(zhì)往往極為昂貴，這就要求盡量減小反應(yīng)器內(nèi)非反應(yīng)區(qū)的體積，例如稀相空間體積。當(dāng)反應(yīng)器同時(shí)為深床氣固流化反應(yīng)器時(shí)，對(duì)稀相空間的限制就更為嚴(yán)格。在這種情況下，采用旋風(fēng)分離器作為氣固分離設(shè)備會(huì)極大地增加反應(yīng)器的高度和反應(yīng)器的造價(jià)。

針對(duì)上述特殊的工藝過(guò)程要求，國(guó)內(nèi)外對(duì)氣固快速分離系統(tǒng)展開(kāi)了深入研究。目前國(guó)外較為先進(jìn)的技術(shù)是由美國(guó)UOP公司開(kāi)發(fā)的VDS(Vortex?disengage?system)技術(shù)和VSS(Vortex?separation?system)技術(shù)。VDS系統(tǒng)(專(zhuān)利US?5158699)分為三部分，自上而下為升氣管、分離段和穩(wěn)定段。分離段與提升管出口聯(lián)接，穩(wěn)定段與沉降器的汽提段相聯(lián)。穩(wěn)定段內(nèi)有導(dǎo)流錐和十字破渦板，消除催化劑在分離段形成的旋渦，并逐漸轉(zhuǎn)化為層流狀態(tài)進(jìn)入汽提段，升氣管與沉降器的三臺(tái)單級(jí)E型旋風(fēng)分離器密閉直聯(lián)。VDS系統(tǒng)的特點(diǎn)是在直聯(lián)式初旋下部加了一個(gè)預(yù)汽提器。它通過(guò)將初旋的升氣管與頂旋入口管直聯(lián)來(lái)消除油氣在沉降器內(nèi)的返混。可以看出VDS系統(tǒng)依靠旋風(fēng)分離器作為一級(jí)和二級(jí)分離設(shè)備，要求較高的稀相空間。VSS系統(tǒng)(專(zhuān)利US?5314611)的基本原理是利用高速旋流產(chǎn)生的離心力實(shí)現(xiàn)油氣和催化劑的快速分離。其特點(diǎn)是在提升管出口端有幾個(gè)彎成一定角度的彎臂構(gòu)成的旋流快分頭，在此旋流快分頭外罩了一個(gè)封閉罩，罩的上部是油劑旋風(fēng)分離空間，下部是催化劑的預(yù)汽提段。油劑混合物從旋流頭的彎臂中噴出后在封閉罩內(nèi)快速旋轉(zhuǎn)將催化劑分離下來(lái)，然后油氣由上部升氣管直接進(jìn)入頂旋，催化劑沿邊壁滑落到下部預(yù)汽提器中進(jìn)行預(yù)汽提。VSS系統(tǒng)需要和提升管配合使用，無(wú)法應(yīng)用在常規(guī)密相流化床的稀相空間。

中國(guó)石油大學(xué)(北京)開(kāi)發(fā)了三種快分系統(tǒng)，一種是擋板式粗旋快分系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)FSC(CN96103419)，一種是旋流式氣固快分系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)VQS(CN96103478.5)；一種是帶密相環(huán)流預(yù)汽提器的提升管出口的氣固快分系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)CSC(CN98102166.2)。擋板式汽提粗旋快分系統(tǒng)(FSC)的特點(diǎn)是：粗旋料腿上設(shè)置有預(yù)汽提器，器內(nèi)裝有一層消渦板及中心穩(wěn)渦桿和4～6層帶有裙邊并開(kāi)孔的汽提擋板，絕大多數(shù)汽提蒸汽從汽提擋板上開(kāi)的小孔中傾斜向上流出，而催化劑則傾斜向下流過(guò)汽提擋板，這樣蒸汽和催化劑就沿著不同的路徑分別向上和向下流動(dòng)，形成S形接觸逆流，改善了氣固的接觸效果。但FSC系統(tǒng)是依靠旋風(fēng)分離器實(shí)現(xiàn)的，需要較大的稀相空間。VQS系統(tǒng)由導(dǎo)流管、封閉罩、旋流快分頭、預(yù)汽提段等四部分組成。提升管末端反應(yīng)油氣和催化劑經(jīng)快分頭導(dǎo)流管后，沿封閉罩內(nèi)壁在離心力的作用下做高速螺旋運(yùn)動(dòng)。在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中反應(yīng)油氣和催化劑實(shí)現(xiàn)快速分離，分離后的催化劑進(jìn)入旋分封閉罩下部密相床；反應(yīng)油氣和未被分離的較小的催化劑顆粒向封閉罩中心低壓區(qū)積聚，被上升的汽提蒸汽與油氣攜帶上升，經(jīng)導(dǎo)流管進(jìn)入沉降器頂部旋風(fēng)分離器，進(jìn)行再次分離。被分離的催化劑由料腿向下流向汽提段。可以看出，VQS系統(tǒng)是配合提升管使用的，類(lèi)似于UOP公司的VSS系統(tǒng)，不適用于常規(guī)密相流化床稀相的氣固分離。CSC系統(tǒng)主要是在FSC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)預(yù)汽提擋板結(jié)構(gòu)的進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)稀相空間的要求沒(méi)有任何改善。

由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種氣固分離系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種氣固分離系統(tǒng)，該氣固分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，對(duì)稀相高度要求較低，分離效率高、壓降低且操作性能穩(wěn)定；對(duì)工藝環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，施工難度較低；固體顆粒的流動(dòng)和輸送流暢。