專利名稱：直接汽提旋風(fēng)分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方案通常涉及用于分離微粒-流體懸浮液的設(shè)備和方法。更具體 的，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及這樣的設(shè)備和方法，其用于在單個(gè)容器中分離微粒-流體懸浮 液和汽提沉降的微粒。相關(guān)領(lǐng)域描述
旋風(fēng)分離已經(jīng)被用于分離含有至少兩種不同密度的成分的混合物或者懸浮液，例如微 粒在載流體中的懸浮液。該分離典型的是如下來完成的將固體/流體懸浮液與分離器軸 相切的引入到通常圓柱形分離器中。該懸浮液相切引入到分離器中所產(chǎn)生的離心力導(dǎo)致了 稠密的固體相沿著分離器壁的聚集，和通過向心運(yùn)動，不太稠密的流體相處于分離器的中 心。在傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器中，固體可以沿著分離器壁流動，聚集在分離器的低點(diǎn)用于除去， 而相對無固體的流體可以從分離器的中心收回。這樣的旋風(fēng)分離方法可以用于凈化固體或 者流體相，用于濃縮固體或者流體相，用于終止混合相之間的化學(xué)和物理相互作用，或者其 任意的組合。當(dāng)使用大部分的分離方法時(shí)，將懸浮液旋風(fēng)分離成獨(dú)立的流體和固體相，會導(dǎo)致 流體攜帶和吸附到分離器中的聚集固體中。因此，因?yàn)樵诖呋鸦瘧?yīng)用中的高反應(yīng)速率，在 從焦炭覆蓋的微粒催化劑中旋風(fēng)分離輕質(zhì)烴產(chǎn)物中一個(gè)重要的考慮因素是從分離的微粒 催化劑中置換出所攜帶的和/或吸附的輕質(zhì)烴。從分離的微粒催化劑中置換出任何所攜帶 的或吸附的輕質(zhì)烴將使得催化劑與沉降的微粒催化劑中存在的任何殘留的輕質(zhì)烴之間的 副反應(yīng)最小，由此有助于控制轉(zhuǎn)化產(chǎn)物曲線和使得該微粒催化劑表面上另外的“ S焦化”最 小。所以，這里需要新的設(shè)備和方法，用于分離含有流體和固體微粒的懸浮液，同時(shí)在 從分離器除去之前，從該分離的固體中汽提所攜帶的流體和吸附的烴。


因此在其中能夠更詳細(xì)的理解本發(fā)明上述特征的方式，本發(fā)明更具體的說明，上 述的簡要總結(jié)可以參考實(shí)施方案來進(jìn)行，該實(shí)施方案中的一些表示在附圖中。但是，應(yīng)當(dāng)注 意的是該附圖僅僅表示了本發(fā)明典型的實(shí)施方案，因此不認(rèn)為是對它范圍的限制，因?yàn)楸?發(fā)明可以用于其他同等有效的實(shí)施方案。圖1表示了根據(jù)所述的一種或多種實(shí)施方案的示例性分離器的正交截面圖。圖2表示了根據(jù)所述的一種或多種實(shí)施方案的另外一種示例性分離器的正交截 面圖。圖3表示了根據(jù)所述的一種或多種實(shí)施方案的運(yùn)行中的一種示例性分離器的局 部的橫截面圖。圖4表示了根據(jù)所述的一種或多種實(shí)施方案的帶有一種或多種分離器的示例性 流化催化裂化器的局部橫截面圖。圖5表示了根據(jù)所述的一種或多種實(shí)施方案，流體向上的速度對于旋風(fēng)分離器收集效率的影響。圖6表示了根據(jù)所述的一種或多種實(shí)施方案，汽提流體向上的速度對于蒸汽包含 效率的影響。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將提供詳細(xì)的說明。每個(gè)從屬權(quán)利要求定義了單獨(dú)的本發(fā)明，從侵權(quán)保護(hù)的 目的，其被認(rèn)為包括了該權(quán)利要求中所述的不同元件或者限制的等價(jià)物。根據(jù)上下文，全部 下面提到的“本發(fā)明”在某些情況中可以僅僅指的是某些具體的實(shí)施方案。在其他情況中 提到“本發(fā)明”被認(rèn)為是在一種或多種，但不必是全部的權(quán)利要求中所述的主題?，F(xiàn)在在下 面將更詳細(xì)的描述每個(gè)本發(fā)明，包括具體的實(shí)施方案，版本和實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于這 些實(shí)施方案，版本或者實(shí)施例，其被包括來使得當(dāng)本專利的信息與可利用的信息和工藝相 結(jié)合時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和利用本發(fā)明。提供了一種用于分離微粒-流體懸浮液的設(shè)備和方法。在一種或多種實(shí)施方案 中，一種用于分離微粒-流體懸浮液的設(shè)備可以包括封閉容器，該容器具有兩個(gè)或者多個(gè) 沿著共同的縱向中心線同軸布置的區(qū)域，其中第一區(qū)域具有第一橫截面積，和第二區(qū)域具 有第二橫截面積。多個(gè)孔隙可以布置在第二區(qū)域的周圍。該設(shè)備可以具有圓柱形表面，平 行于該設(shè)備的縱向中心線，布置在第一區(qū)域中。具有多個(gè)孔隙的分配通道可以布置在該設(shè) 備外表面周圍。多個(gè)流體管道可以在分配通道與多個(gè)分布在第二區(qū)域周圍的孔隙之間提供 流體連通。圖1表示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方案的示例性分離器100的正交截面圖。分離器 100可以是一種封閉容器110，具有整合的分離(“第一”)區(qū)域120，汽提(“第二”)區(qū)域 130，和倒轉(zhuǎn)的截頭圓錐體底部140，該底部具有布置穿過其中的一個(gè)或多個(gè)孔隙180。在一 種或多種實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)噴嘴可以布置在每個(gè)孔隙180中。在一種或多種實(shí)施方 案中，流體分配通道170可以布置在分離器100的周圍。在一種或多種實(shí)施方案中，流體分 配通道170可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)流體管道190與一個(gè)或多個(gè)孔隙180和/或噴嘴185流體 連通。在一種或多種實(shí)施方案中，汽提流體可以經(jīng)由流體分配通道170，和噴嘴185引入到 分離器100的汽提區(qū)域130中。該汽提流體經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)噴嘴185的引入會有助于從分 離器100的汽提區(qū)域130中的分離的固體中除去所攜帶的或者截留的氣體。在一種或多種實(shí)施方案中，分離器100可以包括第一分離區(qū)域120和第二汽提區(qū) 域130。在一種或多種實(shí)施方案中，第一和第二區(qū)域120，130的直徑可以是固定的，來提供 圓柱形元件。在一種或多種實(shí)施方案中，第一和第二區(qū)域120，130的直徑可以是變化的，來 提供圓錐形或者截頭圓錐形區(qū)域。在一種或多種實(shí)施方案中，可以使用任意組合或者頻次 的固定和變化區(qū)域，來提供分離器100。在一種或多種實(shí)施方案中，第一區(qū)域120的內(nèi)徑可 以等同于第二區(qū)域130的內(nèi)徑。在一種或多種實(shí)施方案中，分離器100的第一區(qū)域120可 以是一種延長的圓柱形元件，具有恒定的直徑(“d12Q”)和橫截面積(“A12Q”)，其限定出一 個(gè)具有第一(“上”)端和第二( “下”)端的開放的圓形橫截面區(qū)域。在一種或多種實(shí)施 方案中，第一區(qū)域120可以由任何耐熱金屬來制作，包括但不限于碳鋼，碳鋼合金，不銹鋼， 不銹鋼合金，鎳，鎳合金或者請任意的組合。在一種或多種實(shí)施方案中，層合體可以粘合，附著，層合或者布置到分離器100第一區(qū)域120的全部或者一部分的內(nèi)表面上，該層合體含有一種或多種耐磨材料，包括一 種或多種高強(qiáng)度金屬，例如鎢或者市售的耐磨合金，包括但不限于Manganol，MangalIoy, Hadfield, Tufloy, FormalIoy, Chapalloy 和 / 或 Ultramet。在一種或多種實(shí)施方案中， 一種或多種非金屬層合體例如一種或多種含有一種或多種耐磨陶瓷和/或難熔材料的層 合體，可以布置到分離器100第一區(qū)域120的全部或者一部分的內(nèi)壁上。在一種或多種實(shí) 施方案中，第一區(qū)域120的直徑可以是大約0. Im(4英寸)_大約10m(32英尺)；大約 0. 3m(12英寸)-大約3m(10英尺)；或者大約0. 5m(l. 6英尺)_大約2m(6. 5英尺)。作為此處使用的，術(shù)語“上”和“下”；“上部”和“下部”；“向上”和“向下”；“上游” 和“下游”；“高于”和“低于”；和其它類似術(shù)語指的是相互之間的相對位置，并且目的并非 表示特定的方向或者空間方位。一種或多種接頭(“入口接頭”)160可以布置形成的第一區(qū)域120的壁之上、之中 或者周圍。在一種或多種實(shí)施方案中，入口接頭160可以相切的進(jìn)入第一區(qū)域120，即，該流 體入口接頭的至少一個(gè)面或者邊正切于第一區(qū)域120的外徑。在一種或多種實(shí)施方案中， 入口接頭160的至少一個(gè)面或者邊可以與第一區(qū)域120的第一上端排成一排。接頭160可 以是四邊的，具有正方形或者矩形橫截面，并且平行于第一區(qū)域120的縱向中心線的尺寸 是大約 0. Id120-大約 0. 75d120 ；大約 0. 2d120-大約 0. 6d120 ；或者大約 0. 25d120-大約 0. 5d120。 接頭160垂直于第一區(qū)域120縱向中心線的尺寸可以是大約0. 05d120-大約0. 5d120 ；大約 0. 05d120-大約0. 15d120 ；或者大約0. 05d120-大約0. 15d120O在一種或多種具體的實(shí)施方案 中，接頭160平行于第一區(qū)域120縱向中心線的尺寸可以是0. 5d12(l。在一種或多種具體的 實(shí)施方案中，接頭160垂直于第一區(qū)域120縱向中心線的尺寸可以是0. ld12(l。第一區(qū)域120的第一上端可以使用端板，帽或者塞子105進(jìn)行局部或者完全密封。 在一種或多種實(shí)施方案中，接頭(“流體出口接頭”)155可以同心布置穿過端板105。接頭 155可以提供流路，來將分離器100的第一區(qū)域120內(nèi)部與分離器100外部相連。接頭155 可以是任何封閉形狀，其適于提供流體連接分離器100內(nèi)部和外部的管道或者通道。在一 種或多種實(shí)施方案中，接頭155可以是具有恒定直徑(“d155”)的管子或者管道，即，圓形橫 截面區(qū)域。在一種或多種實(shí)施方案中，全部的或者一部分的接頭155可以從外面或者從內(nèi) 面伸入到分離器100的第一區(qū)域120中。在一種或多種實(shí)施方案中，接頭155可以向第一 區(qū)域120中伸入下面的距離大約0. 25d12(1-大約0. 9d120 ；大約0. 35d12(1-大約0. 75d120 ；或者 大約0. 4d120-大約0. 65d120O在一種或多種實(shí)施方案中，流體卸料接頭155的直徑d155可以 是大約 0. Id120-大約 0. 75d120 ；大約 0. 2d120-大約 0. 6d120 ；或者大約 0. 25d120-大約 0. 5d120。 在一種或多種實(shí)施方案中，接頭的直徑d155可以是0. 5d_。第二區(qū)域130可以形成為伸長的圓柱形元件，具有恒定內(nèi)徑(“d13(l”)和橫截面 積(“A13(l”)。分離器100的第二區(qū)域130可以限定出具有第一上端和第二下端的開放的 圓形橫截面。在一種或多種實(shí)施方案中，第一區(qū)域120和第二區(qū)域130可以沿著分離器100 的共同的縱向中心線同軸排列。在一種或多種實(shí)施方案中，第一區(qū)域的內(nèi)徑可以等于 第二區(qū)域的內(nèi)徑d13Q，如圖1所示。這里第一區(qū)域120和第二區(qū)域130共有共同的內(nèi)徑，第 一區(qū)域120和第二區(qū)域130可以直接連接或者聯(lián)接。在一種或多種實(shí)施方案中，第二區(qū)域 130可以使用一種或多種金屬和/或非金屬的耐熱材料來制作，包括但不限于碳鋼，碳鋼合 金，不銹鋼，不銹鋼合金，鎳，鎳合金或者其任意的組合。在一種或多種實(shí)施方案中，第二區(qū)域130的內(nèi)徑d13Q可以是大約0. 1πΚ4英寸)-大約IOm(32英尺)；大約0. ;3m(12英寸)-大 約;3m(10英尺)；或者大約0. 5m(l. 6英尺)_大約^ii(6. 5英尺)。一種或多種穩(wěn)定器135可以布置在分離器100中。在一種或多種實(shí)施方案中，一 種或多種穩(wěn)定器可以內(nèi)部布置，與分離器100的縱向中心線同軸排列。在一種或多種具體 的實(shí)施方案中，穩(wěn)定器135可以布置在分離器100的內(nèi)部，在第一和第二區(qū)域120，130的交 叉點(diǎn)。在一種或多種實(shí)施方案中，穩(wěn)定器135可以是一種中空的正圓錐形區(qū)域，具有大約 20° -大約180° ；大約45° -大約135° ；或者大約45° -大約90°的開度角。在一種或 多種具體的實(shí)施方案中，穩(wěn)定器135可以是一種中空的正圓錐形區(qū)域，具有大約90°的開 度角。在一種或多種實(shí)施方案中，可以布置穩(wěn)定器135，并且該圓錐穩(wěn)定器的頂點(diǎn)朝著第一 區(qū)域120布置。在一種或多種實(shí)施方案中，可以布置穩(wěn)定器135，并且穩(wěn)定器135的底部形 成了相對于分離器100的縱向中心線所測量的大約60° -大約90°的角度。在一種或多種 實(shí)施方案中，穩(wěn)定器135的底部可以形成相對于分離器100縱向中心線所測量的大約90° 的角度。在一種或多種實(shí)施方案中，穩(wěn)定器135在分離器100中的橫向布置能夠在穩(wěn)定器 135底部外周和分離器100的內(nèi)表面和/或壁之間形成連續(xù)的或者分段的環(huán)形通道。在一 種或多種實(shí)施方案中，穩(wěn)定器135可以具有外部連接到錐體頂點(diǎn)的中心棒，從穩(wěn)定器135伸 出了一定的距離，該距離是形成穩(wěn)定器135的錐體整體高度的0. 25-10倍。穩(wěn)定器135的底 部直徑可以是大約0. 25d13Q-大約0. 8d130 ；大約0. 3d13Q-大約0. 75d130 ；或者大約0. 5d13(1-大 約 0. 75d130。過渡區(qū)域140可以沿著分離器100的縱向中心線，同軸布置在第二區(qū)域130和一 種或多種接頭(“微粒卸料接頭”)150之間。在一種或多種實(shí)施方案中，過渡區(qū)域140可以 具有截頭圓錐體構(gòu)造，該構(gòu)造具有直徑等于第二區(qū)域130直徑(d13(l)的第一上端和直徑等 于接頭150直徑(d15Q)的第二下端。在一種或多種實(shí)施方案中，過渡區(qū)域140的上端可以連 接到第二區(qū)域130的第二下端，而過渡區(qū)域140的下端可以連接到一種或多種接頭150上。 在一種或多種實(shí)施方案中，過渡區(qū)域140的長度(沿著分離器100的縱軸測量)可以是大 約 0. 75d120-大約 0. 5d120 ；大約 0. Id120-大約 0. 4d120 ；或者大約 0. Id120-大約 3d120。一個(gè)或多個(gè)孔隙180可以以任何數(shù)目，次序，排列，頻次或者構(gòu)造布置在形成過渡 區(qū)域140的壁周圍。在一種或多種實(shí)施方案中，一種或多種結(jié)合裝置，例如一種或多種焊接 凸臺，螺紋凸臺或者其任意的組合，可以布置在過渡區(qū)域140的外表面上，每個(gè)孔隙180周 圍。在一種或多種實(shí)施方案中，孔隙180可以是均勻直徑的。在一種或多種實(shí)施方案中，孔 隙180可以具有兩種或多種不同的直徑。在一種或多種實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)噴嘴185可 以安裝在一個(gè)或多個(gè)孔隙180中。在一種或多種實(shí)施方案中，孔隙180的直徑可以是大約 0.6 cm (0.25英寸)-大約7. 5 cm (3英寸)；大約1.3 cm(0. 5英寸)-大約5 cnK2英寸)； 或者大約1.3 cm(0. 5英寸)-大約3. 7 cm(1.5英寸)。在一種或多種實(shí)施方案中，一種或多種接頭150可以連接到過渡區(qū)域140的下端。 在一種或多種實(shí)施方案中，一種或多種接頭150可以與分離器100的縱向中心線同軸排列。 在一種或多種實(shí)施方案中，沉降的固體可以從分離器100的第二區(qū)域130，經(jīng)由一種或多種 接頭150除去。接頭150可以是任何封閉的形狀，其能夠提供流體管道或者通道，來連接分 離器100的內(nèi)部和外部。在一種或多種實(shí)施方案中，接頭150可以圓形橫截面的管子或者 管道，具有直徑d15(l。在一種或多種實(shí)施方案中，接頭150的直徑可以是大約0. Id12tl-大約0. 75d120 ；大約0. 2d120-大約0. 6d120 ；或者大約0. 25d120-大約0. 5d1K1。在一種或多種具體的 實(shí)施方案中，接頭150的直徑可以是0. 4d12Q。在一種或多種實(shí)施方案中，分配集管(“流體分配通道”)170可以外部布置在分離 器100的第二區(qū)域130周圍。流體分配通道170可以具有任何封閉形狀，其能夠提供連續(xù) 的流體管道，來將一個(gè)或多個(gè)流體入口 175連接到布置在分離器100周圍的一個(gè)或多個(gè)流 體管道190上。在一種或多種實(shí)施方案中，分配通道170可以直接連接到分離器100外壁 上的正壓室，例如三面的，U形的正壓室，使用分離器壁100的外表面作為分配通道170的第 四面。在一種或多種實(shí)施方案中，分配通道170可以由任何可利用的管子或者管道制成，選 擇其直徑來使得分配通道170中的壓力降低最小。在一種或多種實(shí)施方案中，一種或多種 入口 175(其將分配通道170連接到一種或多種外部流體供應(yīng)源)可以以任何次序或者構(gòu) 造布置在分配集管170的周圍。在一種或多種實(shí)施方案中，分配通道170的直徑可以是大 約2. 5 cm(l英寸)-大約15 cm(6英寸)；大約3. 7 cm(1.5英寸)-大約10 cnK4英寸)； 或者大約3. 7 cm(1.5英寸)-大約7. 5 cm(3英寸)。在一種或多種實(shí)施方案中，一種或多種流體管道190可以將分配通道170連接到 一個(gè)或多個(gè)噴嘴185。在一種或多種實(shí)施方案中，可以選擇一種或多種流體管道190的直 徑，來使得外部流體供應(yīng)源與噴嘴185之間的整體壓力降低最小。在一種或多種實(shí)施方案 中，一種或多種流體管道190可以經(jīng)由螺紋，法蘭，快接頭例如凸輪鎖緊接頭和/或焊接而 連接到分配集管170上。在一種或多種實(shí)施方案中，一種或多種流體管道190可以經(jīng)由螺 紋，法蘭，快接頭和/或焊接而連接到一個(gè)或多個(gè)噴嘴185上。在一種或多種實(shí)施方案中， 一種或多種直角轉(zhuǎn)彎隔離閥(未示出)可以布置在一些或者全部的流體管道190中。在一 種或多種實(shí)施方案中，一種或多種針型閥或者類似類型的節(jié)流閥(未示出)可以布置在一 些或者全部的流體管道190中。在一種或多種實(shí)施方案中，一種或多種流體管道190可以 使用金屬和/或非金屬硬管，硬管道，軟管道，軟管金屬絲增強(qiáng)的軟管或者其任意組合來制 成。在一種或多種實(shí)施方案中，流體管道190的直徑可以是大約0.6 cm(0.25英寸)-大約 5 cnK2英寸)；大約1.3 cm(0. 5英寸)-大約3. 8 cm(1.5英寸)；或者大約1.3 cm(0.5英 寸)-大約2. 5 cm(l英寸)。一個(gè)或多個(gè)噴嘴185可以布置在位于過渡區(qū)域140中的每個(gè)孔隙180中。該一個(gè) 或多個(gè)噴嘴可以經(jīng)由第二區(qū)域130中的一種或多種流體管道190，將流體通道170所供給的 流體均勻分配到噴嘴185中。在一種或多種實(shí)施方案中，布置在過渡區(qū)域中的噴嘴185可 以是相同的。在一種或多種實(shí)施方案中，布置在過渡區(qū)域中的噴嘴185可以包括兩種或者 多種不同類型的分配噴嘴。在一種或多種實(shí)施方案中，噴嘴185可以包括一種或多種非堵 塞類型的噴嘴，其能夠防止固體從過渡區(qū)域進(jìn)入到噴嘴185中。典型的流體分配噴嘴185 可以包括但不限于Bete NF扇形噴嘴，Bete FF扇形噴嘴，和/或Bete MP旋轉(zhuǎn)型噴嘴。圖2表示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方案的另外一種示例性分離器200的正交截面 圖。圖2所示的分離器200可以一種封閉容器110，具有整合的具有第一直徑的分離 (“第一”)區(qū)域120，具有第二直徑d13(l的汽提(“第二”)區(qū)域130，和倒轉(zhuǎn)的截頭圓錐體 底部140，該底部具有布置穿過其中的一個(gè)或多個(gè)孔隙180。在一種或多種實(shí)施方案中，一 個(gè)或多個(gè)噴嘴185可以布置在每個(gè)孔隙180中。在一種或多種實(shí)施方案中，流體分配通道 170可以布置在分離器100的第二區(qū)域130外周的周圍。在一種或多種實(shí)施方案中，流體分配通道170可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)流體管道190與一個(gè)或多個(gè)孔隙180和/或噴嘴185流體連通。如圖2所示，分離器200的第一和第二區(qū)域120，130可以具有兩種或者多種內(nèi)徑。 在一種或多種具體的實(shí)施方案中，第一區(qū)域120的內(nèi)徑d12(l可以大于第二區(qū)域130的內(nèi)徑 Cl1300第二區(qū)域130的上端可以通過一個(gè)種或多個(gè)過渡區(qū)域125連接到第一區(qū)域120的下 端。在一種或多種實(shí)施方案中，過渡區(qū)域125可以是截頭圓錐體元件，布置在第一區(qū)域120 下端和第二區(qū)域130上端之間。在一種或多種具體的實(shí)施方案中，過渡區(qū)域125可以環(huán)形 元件，其外徑等于第一區(qū)域120第二下端的直徑d12。，其內(nèi)徑等于第二區(qū)域130第一上端的 直徑d13Q。圖3表示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方案的運(yùn)行中的一種示例性分離器的局部橫截 面圖。在運(yùn)行中，微粒-流體懸浮液310可以經(jīng)由接頭160引入到分離器100中。相對無 微粒的流體相330可以經(jīng)由接頭155收回，而相對無流體的微粒相370可以經(jīng)由接頭150 收回。在第一區(qū)域120中，由微粒-流體懸浮液310相切進(jìn)入所施加的離心力，能夠?qū)⑽?粒-流體懸浮液310中所包含的高密度微粒朝著分離器100的外壁推動。該微粒(其具有 比管線310中的流體更大的密度)可以沉降到分離器的第二區(qū)域130中，在其中形成微粒 床350。較低密度的流體相可以經(jīng)由向心運(yùn)動流向直接汽提分離器100的第一區(qū)域120中 心，用于經(jīng)由接頭155除去。在一種或多種實(shí)施方案中，經(jīng)由接頭155從分離器100中除 去的流體相330中的固體濃度可以小于大約25%wt固體；小于大約20%wt固體；小于大約 15%wt固體；小于大約10%wt固體；小于大約5%wt固體；或者小于大約l%wt固體。在一種或多種實(shí)施方案中，一種或多種流體360可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)入口 175從 外部供應(yīng)源(未示出)引入到分配通道170中。流體360可以經(jīng)由一種或多種流體管道 190和噴嘴185在過渡區(qū)域140的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)引入。適當(dāng)?shù)牧黧w360的選擇會取決于多 種因素，包括微粒組成，以及與加工流體和產(chǎn)品的相容性。例如，在催化裂化使用中，水蒸氣 可以用來提供至少一部分的該汽提流體360。在一種或多種實(shí)施方案中，該汽提流體可以向 上流過沉降的微粒(“微粒床”)350，將該沉降的微粒所攜帶的任何殘留的加工流體汽提到 第一區(qū)域120中，用于經(jīng)由流體卸料接頭155除去。在一種或多種實(shí)施方案中，將一種或多 種流體360引入到沉降的微粒350中能夠流化該沉降的微粒350，由此形成高度紊流的，“翻 滾著的”懸浮于流體中的微粒的懸浮液。在一種或多種實(shí)施方案中，來自第二區(qū)域130的微 粒卸料370中的微粒濃度可以是大約40%wt或者更高；大約60%wt或者更高；大約80%wt或 者更高；大約90%wt或者更高；大約95%wt或者更高；或者大約99%wt或者更高。圖4表示了根據(jù)一種或多種實(shí)施方案，并入有一種或多種分離器100的一種示例 性流化催化裂化器(“FCC”)400的局部橫截面圖。雖然圖4中未示出，但是在一種或多種 實(shí)施方案中，烴供料，水蒸氣和微粒催化劑可以引入到提升管反應(yīng)器(“提升管”)410中。 在該提升管410中，烴供料可以裂化，形成一種或多種氣態(tài)輕質(zhì)烴產(chǎn)物和一種或多種重質(zhì) 烴副產(chǎn)物，其可以作為含碳的焦炭層，沉積到微粒催化劑表面上。該氣態(tài)輕質(zhì)烴和焦炭覆蓋的微粒催化劑可以作為微粒-流體懸浮液，經(jīng)由管道 415離開提升管410。在一種或多種實(shí)施方案中，管道415中的微粒-流體懸浮液可以經(jīng)由 接頭160引入到位于分離器420中的一種或多種分離器100的第一區(qū)域120中。在該第一區(qū)域120中，焦炭覆蓋的微粒催化劑可以從一種或多種氣態(tài)輕質(zhì)烴產(chǎn)物中選擇性分離。在 一種或多種實(shí)施方案中，該一種或多種氣態(tài)輕質(zhì)烴產(chǎn)物可以從分離器100中經(jīng)由卸料管道 460收回。在一種或多種實(shí)施方案中，如圖4所示，分離器100可以與分離器420中的卸料 管道460滑動配合。分離器100與卸料管道460的滑動配合能夠消除對于分離器100和卸 料管道460之間的伸縮連接的需要。來自第一區(qū)域120的焦炭覆蓋的微粒催化劑可以沉降到分離器100的第二區(qū)域 130和過渡區(qū)域140中。一種或多種汽提流體例如水蒸氣可以經(jīng)由位于一個(gè)或多個(gè)孔隙180 中的一個(gè)或多個(gè)噴嘴185引入到分離器100中，180布置在分離器100的過渡區(qū)域140的壁 中。經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)噴嘴185引入的汽提流體可以與聚集在第二區(qū)域130和過渡區(qū)域140 中的焦炭覆蓋的微粒催化劑混合，在其中形成紊流的流化床。沉降的焦炭覆蓋的微粒催化劑與一種或多種汽提流體在分離器100的第二區(qū)域 130中的紊流混合能夠從該焦炭覆蓋的微粒催化劑中汽提，分離或者除去任何殘留的輕質(zhì) 烴產(chǎn)物。該焦炭覆蓋的微粒催化劑可以從分離器100中經(jīng)由接頭150除去。在一種或多種 實(shí)施方案中，分離器100可以運(yùn)行在正壓，S卩，大于包圍著分離器100的分離器420中的環(huán) 境壓力這樣的壓力。在一種或多種實(shí)施方案中，在通過卸料155之后，焦炭覆蓋的微粒催化劑可以穿 過管道430下降到卸料閥440中。在一種或多種實(shí)施方案中，卸料閥440可以是調(diào)節(jié)的，即， 循環(huán)的開閉，來控制焦炭覆蓋的微粒催化劑在分離器100中的聚集。通過閥440的該焦炭 覆蓋的微粒催化劑會落入分離器容器420的再生器區(qū)域450中。在該再生器區(qū)域450中， 覆蓋微粒催化劑的焦炭會燃燒或者被從該微粒催化劑上除去，由此形成含有一氧化碳和二 氧化碳的廢氣以及清潔的再生過的催化劑。該再生過的催化劑可以從分離器容器420經(jīng)由 一種或多種卸料接頭485除去。廢氣可以從分離器容器420排放用于另外的處理和/或回 收(未示出)。經(jīng)由一種或多種卸料接頭485所除去的全部或者一部分的該再生的微粒催 化劑可以再循環(huán)用于提升管410中。在一種或多種實(shí)施方案中，一種或多種氣態(tài)輕質(zhì)烴是從分離器100經(jīng)由卸料管道 460除去的。分離器100可以安裝到卸料管道460上，不需使用伸縮接頭。在分離器100和 管道460沒有伸縮接頭能夠消除對于在分離器100上的一種或多種過壓保護(hù)裝置的需要， 因?yàn)榉蛛x器100和管道460是不密閉的。經(jīng)由卸料管道460除去的氣態(tài)輕質(zhì)烴可以引入到 一種或多種第二級旋風(fēng)分離器470中。在該一種或多種第二級旋風(fēng)分離器470中，任何存 在的殘留微粒催化劑可以與一種或多種氣態(tài)輕質(zhì)烴產(chǎn)物選擇性分離。在第二級旋風(fēng)分離器 470中除去的任何微粒催化劑會下降穿過該第二級旋風(fēng)分離器470，進(jìn)入卸料管道490，然 后進(jìn)入分離器420的再生區(qū)域450中。在一種或多種實(shí)施方案中，該一種或多種氣態(tài)輕質(zhì) 烴產(chǎn)物可以從第二級旋風(fēng)分離器470中收回，并且經(jīng)由卸料管道490離開分離器420。
實(shí)施例前述討論可以參考下面的非限定性實(shí)施例進(jìn)一步描述。實(shí)施例1表示了使用相當(dāng)?shù)闹苯悠岷妥云岱蛛x器，汽提流體向上的速度對于 催化劑收集效率(經(jīng)由入口 160進(jìn)入分離器100和經(jīng)由接頭150離開的固體的百分比)的 影響。在測試持續(xù)期間，供料速度保持在恒定的10. 7m/s(35ft/s)，供料微粒填加量保持在恒定的大約16kg/m3(l. 2 lb/ft3)。在每種情況中，汽提流體向上的速度在0. 2m/s(0. 5 ft/ s)到1. lm/s (3. 5ft/s)之間變化，并且測量了催化劑收集效率。圖5表示了流體向上的速 度與旋風(fēng)分離器收集效率相關(guān)的作用。如圖5所示的數(shù)據(jù)所證實(shí)的那樣，在大約0. 2m/s (0. 5ft/s)_大約0. 7m/s (2. 2ft/ s)的相對低的向上速度時(shí)，直接汽提和自汽提分離器的催化劑收集效率是相當(dāng)?shù)?。在較大 的向上速度(即，大約0. 9m/s(3. Oft/s)或者更大)時(shí)，與運(yùn)行在相當(dāng)?shù)娜肟谒俣群凸腆w填 加量的自汽提旋風(fēng)分離器相比，直接汽提旋風(fēng)分離器100提供了明顯(5%-7%)性能改進(jìn)的 收集效率。實(shí)施例2表示了汽提流體向上的速度對于直接汽提旋風(fēng)分離器100的蒸汽包含效 率(經(jīng)由入口 160進(jìn)入分離器和經(jīng)由管線155離開的氣體的百分比)的影響。在該直接汽 提旋風(fēng)分離器100中，汽提流體經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)噴嘴185引入到汽提區(qū)域130中。將向該直接汽提旋風(fēng)分離器的供料速度保持在10. 7m/s(35ft/s)，同時(shí)供料微粒 填加量在大約10. 4 kg/m3(0. 65 lb/ft3)到大約Μ. Okg/m3 (1. 51b/ft3)之間變化。汽提流 體向上的速度是從大約0. 06m/s (0. 2ft/s)到大約0. 8m/s (2. 7ft/s)變化的。圖6表示了 汽提流體向上的速度與蒸汽包含效率相關(guān)的作用。如圖6所示，通過提高直接汽提旋風(fēng)分離器100中的汽提流體向上的速度，蒸汽收 集效率明顯提高，即，提高了大約30%，這分離了供料中大部分的氣體。同樣，通過提高直接 汽提旋風(fēng)分離器100的分離區(qū)域120的氣體分離率，令人驚訝的降低了汽提區(qū)域130中所 收集的沉降固體中所攜帶的氣體量。此外，提高直接汽提旋風(fēng)分離器100中的汽提流體向 上的速度基本上不影響該直接汽提旋風(fēng)分離器100的固體收集效率。已經(jīng)使用一組數(shù)值上限和一組數(shù)值下限描述了某些實(shí)施方案和特征。應(yīng)當(dāng)理解除 非另有指示，否則從任何下限到任何上限之間的范圍都是可以預(yù)期的。某些下限，上限和范 圍出現(xiàn)在下面的一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求中。全部的數(shù)值是“大約”或者“大致”的所示值，并 且考慮了本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠預(yù)想到的試驗(yàn)誤差和偏差。已經(jīng)在上面定義了不同的術(shù)語。在權(quán)利要求所用的術(shù)語沒有在上面定義的情況 中，它應(yīng)當(dāng)被賦予相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員能夠給出的、在至少一個(gè)印刷的出版物或者公開的專 利中涉及該術(shù)語的最寬的含義。此外，本申請中所引用的全部的專利，測試方法和其他文獻(xiàn) 完全引入作為參考和用于允許這樣的引入的全部權(quán)限中，所述的參考到這樣的程度，即，這 樣的公開內(nèi)容與本申請不矛盾。雖然前面涉及到本發(fā)明的實(shí)施方案，但是本發(fā)明的其他和另外的實(shí)施方案也可以 設(shè)計(jì)，而不脫離其基本的范圍，并且其范圍是通過隨后的權(quán)利要求來確定的。
權(quán)利要求
1.一種用于分離微粒-流體懸浮液的設(shè)備，其包含 具有第一內(nèi)徑的圓柱形第一區(qū)域；具有第二內(nèi)徑的圓柱形第二區(qū)域，其中該第一和第二區(qū)域是沿著共同的縱向中心線同 軸布置的；在該第一和第二區(qū)域之間沿著所述共同的縱向中心線同軸布置的正圓錐形穩(wěn)定器，其 中該穩(wěn)定器頂點(diǎn)朝著第一區(qū)域布置，和其中該穩(wěn)定器的底部直徑小于第二內(nèi)徑；環(huán)形流體分配通道，其具有穿過所述環(huán)形流體分配通道形成的多個(gè)孔隙，其中該流體 分配通道布置在第二區(qū)域的外徑周圍；布置在第二區(qū)域下部周圍的多個(gè)孔隙；和多個(gè)流體管道，每個(gè)流體管道將流體分配通道上的一個(gè)或多個(gè)孔隙連接到第二區(qū)域下 部的一個(gè)或多個(gè)孔隙上。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該第一內(nèi)徑等于第二內(nèi)徑。
3.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該第一內(nèi)徑大于第二內(nèi)徑。
4.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中一個(gè)或多個(gè)流體分配噴嘴布置在第二區(qū)域周圍布置的每個(gè) 孔隙中。
5.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中外部流體分配通道包含布置在第二區(qū)域周圍的環(huán)形的成環(huán) 狀的流體管道。
6.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該多個(gè)孔隙對稱地分布在第二區(qū)域周圍。
7.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該多個(gè)孔隙不對稱地分布在第二區(qū)域周圍。
8.權(quán)利要求1的設(shè)備，其進(jìn)一步包含布置在第一區(qū)域上的相切接頭。
9.權(quán)利要求1的設(shè)備，其進(jìn)一步包含布置在該分離器外表面上的接頭，其中該接頭是 沿著第一區(qū)域的縱向中心線同軸布置的。
10.權(quán)利要求1的設(shè)備，其進(jìn)一步包含布置在該分離器外表面上的接頭，其中該接頭是 沿著第二區(qū)域的縱向中心線同軸布置的。
11.一種從微粒-流體懸浮液中汽提微粒的方法，其包含將該微粒流體-懸浮液引入到容器中，該容器包含兩個(gè)或多個(gè)沿著共同的縱向中心線 同軸布置的內(nèi)部區(qū)域，其中第一區(qū)域具有第一橫截面積，和第二區(qū)域具有第二橫截面積；在第一區(qū)域中選擇性分離該微粒流體-懸浮液，來提供在第一方向上流動的基本上無 微粒的流體部分，和在第二方向上流動的基本上無流體的微粒部分；將該基本上無流體的微粒部分沉降到第二區(qū)域中，來在其中提供一種或多種沉降的微粒；從外部流體供應(yīng)源供給一種或多種汽提流體； 將該一種或多種汽提流體引入到分配通道中；將該一種或多種汽提流體經(jīng)由多個(gè)流體管道，從該分配通道流到布置在分離器第二區(qū) 域上的多個(gè)孔隙中；和使該一種或多種汽提流體流過第二區(qū)域，來在其中形成流化床，該床包含一種或多種 汽提流體和一種或多種沉降的微粒。
12.權(quán)利要求11的方法，其中將該第一和第二區(qū)域的內(nèi)部壓力保持為等于或者大于環(huán) 境的外部壓力。
13.權(quán)利要求11的方法，其中該第一橫截面積等于第二橫截面積。
14.權(quán)利要求11的方法，其中該第一橫截面積大于第二橫截面積。
15.權(quán)利要求11的方法，其中從第二區(qū)域中收回至少一部分的該一種或多種沉降的微粒。
16.權(quán)利要求15的方法，其中通過控制從第二區(qū)域中收回一種或多種沉降微粒的速 率，來保持第二區(qū)域中的流化床的水平。
17.權(quán)利要求11的方法，其中該分離器位于流體催化裂化器(FCC)容器中，并且該微 粒-流體懸浮液包含一種或多種裂化催化劑，該催化劑懸浮于包含一種或多種裂化的烴的 氣體中。
18.權(quán)利要求11的方法，其中該汽提流體包含水蒸氣。
19.一種改進(jìn)容器來分離微粒-流體懸浮液的方法，該容器為具有第一橫截面積的第 一區(qū)域提供了外殼，該方法包含將第二區(qū)域安裝在該容器中，該第二區(qū)域具有第二橫截面積和含有一個(gè)或多個(gè)穿透其 壁的孔隙，并且位于第一區(qū)域和微粒卸料接頭之間； 將一個(gè)或多個(gè)流體分配噴嘴安裝到每個(gè)孔隙中；在該第一和第二區(qū)域之間安裝渦流穩(wěn)定器，該渦流穩(wěn)定器沿著該分離器縱向中心線同 軸布置；將外部流體分配通道安裝到第二區(qū)域外面的周圍，該外部流體分配通道在其上布置有 一個(gè)或多個(gè)孔隙；和安裝一個(gè)或多個(gè)流體管道，來將布置在流體分配通道周圍的一個(gè)或多個(gè)孔隙連接到布 置在穿透第二區(qū)域壁的每個(gè)孔隙中的一個(gè)或多個(gè)噴嘴。
20.權(quán)利要求19的方法，其中該第一橫截面積大于第二橫截面積。
全文摘要
提供了一種用于分離微粒-流體懸浮液的系統(tǒng)和方法。一種用于分離微粒-流體懸浮液的設(shè)備可以包括封閉容器，該容器具有兩個(gè)或者多個(gè)沿著共同的縱向中心線同軸布置的區(qū)域，其中第一區(qū)域具有第一橫截面積，和第二區(qū)域具有第二橫截面積。多個(gè)孔隙可以布置在第二區(qū)域的周圍。該設(shè)備可以具有圓柱形表面，平行于該設(shè)備的縱向中心線，布置在第一區(qū)域中。具有多個(gè)孔隙的流體分配通道可以布置在該設(shè)備的外表面周圍或者內(nèi)部。多個(gè)流體管道可以在流體分配通道與多個(gè)分布在第二區(qū)域周圍的孔隙之間提供流體連通。
文檔編號B04C3/00GK102076421SQ200980124060
公開日2011年5月25日 申請日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者格博爾澤 E., 楊勇林 申請人:凱洛格·布朗及魯特有限責(zé)任公司