[发明专利]气流式颗粒分选器和流化床反应器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种气流式颗粒分选器，本发明还涉及一种流化床反应器及其应用。

背景技术

石油烃类物质（如汽油和柴油）总是含有部分有机硫。这些有机硫在燃烧时会释放出SO_x，其中，最主要的是二氧化硫（SO₂）。二氧化硫是大气环境主要的污染源，是形成酸雨的直接原因。为了控制大气污染，各国相继立法对汽油中的硫含量提出了越来越严格的限制。欧、美等国家和地区提出了汽油硫含量≯10μg/g的“无硫汽油”标准。

目前，油品的深度脱硫方法主要有加氢精制和吸附脱硫两种方法，但加氢脱硫普遍存在操作条件苛刻、氢耗高等不足。特别是对催化裂化汽油来说，加氢脱硫易于使汽油中的烯烃和芳烃饱和，从而造成汽油辛烷值的损失。因此，需要一种在保持汽油辛烷值的同时实现脱硫的方法。

CN1048418C提出了一种用含有氧化锌、二氧化硅和氧化铝的新型可流化吸收组合物与含硫烃原料相接触，进而脱除烃原料中的硫的方法，可以实现在汽油辛烷值损失小的条件下脱硫的效果。

CN1658965A提出了一种从含烃流体物流中脱硫的方法和装置，在流化床反应器内让烃类与吸附硫的固体颗粒催化剂接触，在流化床内设置导向内构件来约束烃类流体和固体催化剂颗粒的流动路径，强化气固两相的接触和反应，从而实现超低硫汽油的生产。

从工业应用来看，通过吸附脱硫模式在深度脱硫的前提下，可大大缓解催化汽油在脱硫中的辛烷值损失。吸附脱硫工艺通过将硫化氢中的硫转化成为硫化锌来固定烃原料中的硫，在再生器中通入氧气进行燃烧反应，使催化剂颗粒中的ZnS与氧气反应生成氧化锌和二氧化硫，从而恢复催化剂吸附活性。

由于硫元素的原子半径大于氧元素的原子半径，因此在反应—再生循环过程中，必然造成催化剂中晶格的变化，甚至会产生催化剂颗粒的破碎现象。另外，在多相流化床反应器中，反应气体与催化剂相互接触，催化剂在反应物流的作用下处于流化状态，颗粒与颗粒经过长时间的碰撞、磨损，出现破碎现象，也会不断的产生细粉。

当催化剂中的细粉量增加到一定比例以后，对催化剂的活性、反应产物分离和流化反应系统操作都带来一定难度；对于某些反应活性与催化剂细粉有关的催化反应而言，当催化剂的细粉含量增加到一定比例时，催化剂总体活性降到一定程度，反应速度明显降低。如催化汽油吸附脱硫反应器由于细粉含量的增加，整个装置的催化剂活性降低，脱硫效果明显下降。

现有的工业催化汽油吸附脱硫装置一般采用内置式金属过滤器回收催化剂。但是，金属过滤器的孔径很小，主要用于回收细粉，而催化剂中大于2μm的固体粒子容易存留在反应系统内，导致大量粒径较小的催化剂细颗粒不能及时移出反应器外，影响装置的脱硫效果。并且，随着反应系统中催化剂细颗粒的聚集，催化剂床层的固相密度大幅度降低，破环反应系统中的压力平衡，造成催化剂流动推动力不足，无法使催化剂正常流入到反应接收器内，造成催化剂的流动不畅，影响装置的正常运转。

相比于其它固体催化剂，吸附脱硫用催化剂的机械强度略低些，如果在吸附脱硫反应器中设置常规旋风分离器对催化剂进行分离，由于旋风分离器中气流的流速较高，因此在分离油气与催化剂颗粒时，颗粒与颗粒之间以及颗粒与旋风分离器器壁之间的强烈碰撞，极易造成催化剂破碎。并且，旋风分离器内是高湍流的离心力场，大小颗粒的湍流强度不同，导致在分离过程中粗细颗粒夹带严重，颗粒分选的界限清晰度有限，无法将流化床反应器中的催化剂细粉有效地分选出去，再加上大量催化剂破碎，造成流化床反应器内细粉量更多，催化剂消耗更快。因此一般不选用旋风分离器作为对吸附脱硫反应器中的催化剂进行分选的部件。

综上，仍然需要一种既能够高效地从夹带有固体颗粒的气流中分离出颗粒较大的固体颗粒，同时又不会加剧催化剂颗粒破碎的分选器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的气固分离装置的分离效率不高的技术问题，提供一种气流式颗粒分选器，采用该气流式颗粒分选器对夹带有固体颗粒的气流进行分离，能够高效地将粒度较大的固体颗粒分离出来，分离出的固体颗粒中细粉的夹带量低。