从气相中分离固体的方法和设备技术

本发明专利技术涉及使两种不同物相的物料彼此分离的方法以及实现这种方法的设备。按照本发明专利技术的一个实施例，第二物相具有浮悬态或分散态物料，使该第二物相流入分离装置（２～５；６～９），在分离装置中浮悬／分散物相通过离心力的作用而与上述第一物相分离。其中至少一个上述分离装置（２～５；６～９）包括多入口旋流器，使待处理的物料流径横截面为环形的进入喷口（２，６）进入该旋流器。在例如ＦＣＣ工艺中应用多入口旋流器与应用常规标准的单入口旋流器相比在流体动力学和工艺受控性方面具有重要的优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及两种物相彼此分离的方法以及适合实施上述方法的设备。本专利技术具体涉及如权利要求1前言所述的用于分离气流中固体和/或液体或用于分离液流中固体的方法。按照此方法，使携带例如催化剂或其它固相或液相的气相流体通过一分离装置，在该分离装置中通过离心力的作用使其它物相与气相分离。为分离液相流体中的固体，使液体流体以类似方式通过分离装置，在该分离装置中通过离心力的作用使固体与液体分离。本专利技术还涉及如权利要求15前言中所述的用于在分离流化床设备中的气/液流体中的固体和/或液体的设备。用于使两种物相彼此分离的具有很大工业价值的实施例是流化床反应堆。流化床反应堆一般用在烃族转换工艺中以及产能工艺中。在这些装置中，利用气态碳氢化合物或废气流可以使催化剂或能够改进热传递性或物料流化性的类似含有固体的材料保持在流化状态。随后可利用旋流器使固体与气态流体分离。应用最多的流化床反应堆是沸腾床反应堆，在这种反应堆中，流体介质的线流速度通常是最小流化速度的5～10倍，最小流化速度是使大部分固体保持在反应堆流化床上的速度。最小沸腾速度被定义为大部分气体流体开始以沸腾方式穿过流化床的线性气体流速度。此最小沸腾速度取决于流化气体和有关固体的特性。当气体流速超过最小沸腾速度时，流化床的顶部将变得不太清晰，事实上变成一个往上固体量逐渐减小的梯度区域。在很高的流速下，形成流化流体，在这种流体中实际上所有的固体均夹带在保持流化状态的气体流体中。随后必须使用旋流器从此气体流中分离出的固体返回到反应空间的底部，以使质量平衡不发生变化。如上所述，可以在例如处理碳氢化合物的工艺中应用本专利技术的方法和设备。这种工艺的例子包括催化和热裂解、脱氢、Fischer-Tropsch合成、顺丁烯二酸酐的制造以及甲烷的氧化二聚合。通常用在产能方面的流化床是锅炉，在这种锅炉中，采用燃烧空气流以及工艺中释放的废气使流化物料例如矿砂和或固体燃料粒子流化。在这种技术中通常应用循环流化床(CFB)，这种流化床利用沸腾流化床技术和夹带流化技术两种技术。在这些装置中利用旋流器除去废气流中的固体和未燃烧粒子。这里术语“夹带流化”是指在快速涡流流化范围以及气动传输范围两个范围内发生的流化。碳氢化合物转换工艺采用固定床反应堆和流化床反应堆(流化催化反应堆)运行。在本文中术语“流化催化工艺装置”是指在一种工艺中所用的装置，在这种工艺中使细粉化的催化剂浮悬在例如缓慢上升的气体流中，其中催化剂促使发生要求的反应。在这种技术中用得最多的一种流化催化反应堆系统是FCC装置，即流化催化裂解装置，它主要包括起反应堆作用的竖管以及预热器，前者操作在快速流化流状态，而后者操作在密集状态的沸腾床状态。在流化床反应堆中，浮悬固体的颗粒物和产品气体的旋流器中利用离心力彼此分离。通常必须沿气流方向串联许多旋流器，以提高总的收集效率，因为正常结构的单一旋流器对于小于15μm的粒子表现出低劣的分离能力。在本文中如果旋流器能够从气流中分离出这些小粒径的粒子则认为这种旋流器是有效的。除关于流化床反应堆的应用外，旋流器还用于例如分离流体系统中的液滴、分离干燥处理废气中的固体、两种物相流中的物相分离(除雾装置)、分离气体中的固体(除尘器)，以及用作粗分离废水中固体的水力旋流器。旋流分离器或者为线圈结构或者为螺旋结构，在旋流分离器中，粒子浮悬物作为切线流进入旋流器的圆筒部分，这样，当气流在旋流器的圆筒部分以及构成其连续部分的圆锥部中一般循环约7-9圈时，催化剂粒子便从气体中推到靠近旋流器的内壁。还已知轴向旋流器，在这种旋流器中，利用叶片迫使流经管子的气体形成循环流动，这样便可利用离心力驱使固体移向管壁而与气流分离。最普通型的旋流器是称作Zens旋流器的单入口螺旋旋流器，在这种旋流器中，旋流器不同部分的比例是标准化的，所以可根据图形和计算公式确定旋流器的尺寸。由于气流在旋流室中转动较多的圈数，在入射喷口的流量大，固体的密度较大，入射喷口较窄以及气体的粘度较低，所以可以提高这种旋流器的收集效率。在流化催化裂解装置的预分离旋流室中，实验已证明气体从竖管顶端到旋流器出口的存留时间约为1.0～2.0s，此后催化剂仍滞留在高温分离容器中，滞留时装达4～40s。在此期间，作为热反应结果将损耗有价值的化合物。最后，汽油产品将热裂解，形成可燃烧气体，尤其是形成C2型的碳氢化合物。热反应的其它副产品是二烯烃例如丁二烯，这些副产品在烃化装置中造成酸的消耗显著增加。戊二烯还特别具有反应性，其危害作用表现为减少了FCC汽油的氧化阻力。使用常规FCC装置的其它问题涉及该装置不能很好地控制反应时间、催化剂粒子/循环固体的侵蚀以及反应堆的结构。作为分离气体和固体/催化剂的分离装置，问题大部分涉及这种重要的设备部件即旋流器，在大多数情况，该旋流器作成为单入口装置。此处术语“单入口旋流器”是指只有一个将气流引入旋流器的入射喷口的旋流器结构。为达到要求的流过能力，一般将许多这样的装置并联起来，然后将两个或三个串联起来。常规旋流器结构除复杂或成本高而外还需要很大的地方。另外，在旋流器的内部必须衬以陶瓷化合物，以防止腐蚀。本专利技术的目的是克服上述缺点，提供一种完全新型的用于分离气流中固体的方法和设备。用具有多个进气开口的旋流器(也称作多入口旋流器或多口旋流器)，或用许多串联一个或多个的这种多入口旋流器来代替至少一个流化催化工艺的常规旋流器便可达到本专利技术的目的。本文中术语“多入口旋流器”是指最少具有两个最好具有4～8个入口的旋流器结构，这些入口用定向气流，使其大体作为切线气流冲击旋流器的内壁。多入口旋流器的收集效率在低气流速度时比较高，而且与常规旋流器相比其结构更为简单，价格更为便宜。另外，安装多口旋流器所需的地方也较小。在E.I.Du Pont de Nemours and Company公司在1974年提出的专利公告(美国专利No.3969096)首次提到多入口旋流器。所引用的专利公告说明了一种旋流分离器，该分离器具有多叶片气体入口，上述旋流器用于分离内燃机(汽车)废气中的浮悬固体。然而E.I.Du Pont de Nemours and Company公司在该专利公告中没有提出能够解释为什么在较低压降时多口旋流器具有较好收集效率的理论。按照他们的设想，入口导流叶片在靠近旋流器外壳的内壁以薄层流的方式引入到旋流分离器，因此夹带的粒子在分离前只需运动较短的距离。另外，该专利技术人还认为，上述薄层入口气流在向上和向下的螺旋进入气流之间形成更明晰的质量界限，由此流体形成涡流的倾向减小，这种涡流减小的倾向减小了进入气流的减速阻力，从而增加了分离效率。用在本专利技术中的分离设备或旋流器包括旋流室，该室具有至少基本上直立的轴线和最好基本上为圆形横截面的内部空间，因此分离室相对于其中心轴线是旋转对称的。处理气体的进入喷口连接于该分离室，上述喷口基本上为圆形横截面，该横截面定中于分离室的中心轴线。另外，分离室包括用于排气的中心管和用于回收气相中分离的固体的向下返回支管。分离室装有一组导流叶片，该叶片形成一种通气窗驱使待处理气体形成靠近旋流室内壁循环的气流，从而在离心力作用实现固体和气相的分离。该设备最好由多个配置成彼此共轴的圆筒外壳构成，因此具有环形横截面的外壳之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使两种物相彼此分离的方法，上述方法包括以下步骤：使一种工艺的物料流流入至少一个第一分离装置，然后流入至少一个第二分离装置，该物料流包括处于第一物相的物料和处于浮悬或分散的第二物相的物料，其中使处于浮悬或分散物相的物料在离心力的作用下与第一物相的物料分离，方法的特征在于，第二分离装置的至少一个单元是多入口旋流器，该旋流器装在第一分离装置内，待处理的物料流经横截面为环形的进入喷口被输入该旋流器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J希尔图宁，I埃尔奥斯，V尼米，
申请(专利权)人：福图石油及煤气公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]