[实用新型]一种气固分离系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油化工领域稀相空间受限的气固流化反应器中的气固分离技术，尤其涉及一种气固分离系统。

背景技术

气固分离器是气固流化床反应器内最为关键的设备之一，不但决定着气固分离效率，而且对反应转化率有着显著的影响。例如，催化裂化提升管出口的油气极易发生过裂化反应，导致目的产品收率低、干气与焦炭产率增加、沉降器内容易结焦、装置难以长周期安全运行等问题。

旋风分离器是最常用的气固分离设备，具有分离效率高、操作稳定等特点，但与此同时，旋风分离器一般都比较长，压降相对较大(一般在6KPa以上),因而需要较大的稀相空间，如仅一级旋风分离器就要求稀相空间至少在8m以上，若两级旋风分离器串联，稀相高度要在9m以上。在一些特殊的工艺过程中，如流化床反应器在高温高压或高温高压并临氢的条件下操作，或者反应过程涉及腐蚀性气体时，气固分离设备材质往往极为昂贵，这就要求尽量减小反应器内非反应区的体积，例如稀相空间体积。当反应器同时为深床气固流化反应器时，对稀相空间的限制就更为严格。在这种情况下，采用旋风分离器作为气固分离设备会极大地增加反应器的高度和反应器的造价。

针对上述特殊的工艺过程要求，国内外对气固快速分离系统展开了深入研究。目前国外较为先进的技术是由美国UOP公司开发的VDS(Vortex disengage system)技术和VSS(Vortex separation system)技术。VDS系统(专利US 5158699)分为三部分，自上而下为升气管、分离段和稳定段。分离段与提升管出口联接，稳定段与沉降器的汽提段相联。稳定段内有导流锥和十字破涡板，消除催化剂在分离段形成的旋涡，并逐渐转化为层流状态进入汽提段，升气管与沉降器的三台单级E型旋风分离器密闭直联。VDS系统的特点是在直联式初旋下部加了一个预汽提器。它通过将初旋的升气管与顶旋入口管直联来消除油气在沉降器内的返混。可以看出VDS系统依靠旋风分离器作为一级和二级分离设备，要求较高的稀相空间。VSS系统(专利US 5314611)的基本原理是利用高速旋流产生的离心力实现油气和催化剂的快速分离。其特点是在提升管出口端有几个弯成一定角度的弯臂构成的旋流快分头，在此旋流快分头外罩了一个封闭罩，罩的上部是油剂旋风分离空间，下部是催化剂的预汽提段。油剂混合物从旋流头的弯臂中喷出后在封闭罩内快速旋转将催化剂分离下来，然后油气由上部升气管直接进入顶旋，催化剂沿边壁滑落到下部预汽提器中进行预汽提。VSS系统需要和提升管配合使用，无法应用在常规密相流化床的稀相空间。

中国石油大学(北京)开发了三种快分系统，一种是挡板式粗旋快分系统，简称FSC(CN96103419)，一种是旋流式气固快分系统，简称VQS(CN96103478.5)；一种是带密相环流预汽提器的提升管出口的气固快分系统，简称CSC(CN98102166.2)。挡板式汽提粗旋快分系统(FSC)的特点是：粗旋料腿上设置有预汽提器，器内装有一层消涡板及中心稳涡杆和4～6层带有裙边并开孔的汽提挡板，绝大多数汽提蒸汽从汽提挡板上开的小孔中倾斜向上流出，而催化剂则倾斜向下流过汽提挡板，这样蒸汽和催化剂就沿着不同的路径分别向上和向下流动，形成S形接触逆流，改善了气固的接触效果。但FSC系统是依靠旋风分离器实现的，需要较大的稀相空间。VQS系统由导流管、封闭罩、旋流快分头、预汽提段等四部分组成。提升管末端反应油气和催化剂经快分头导流管后，沿封闭罩内壁在离心力的作用下做高速螺旋运动。在旋转过程中反应油气和催化剂实现快速分离，分离后的催化剂进入旋分封闭罩下部密相床；反应油气和未被分离的较小的催化剂颗粒向封闭罩中心低压区积聚，被上升的汽提蒸汽与油气携带上升，经导流管进入沉降器顶部旋风分离器，进行再次分离。被分离的催化剂由料腿向下流向汽提段。可以看出，VQS系统是配合提升管使用的，类似于UOP公司的VSS系统，不适用于常规密相流化床稀相的气固分离。CSC系统主要是在FSC系统的基础上对预汽提挡板结构的进行了改进，对稀相空间的要求没有任何改善。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种气固分离系统，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种气固分离系统，该气固分离系统结构简单紧凑，对稀相高度要求较低，分离效率高、压降低且操作性能稳定；对工艺环境适应性强，施工难度较低；固体颗粒的流动和输送流畅。