[发明专利]通过液体及蒸汽两相混合物对稀释固体进行分离的装置和方法

说明书

本发明涉及一种通过液体及蒸汽两相混合物对稀释固体进行分离的装置和方法，包括罐(1)，该罐容纳带有稀释固体的流体，在其出口具有杂质过滤器(2)；泵(3)，其连接到罐(1)的出口并且构造为提升带有稀释固体的所述流体的压力和温度；以及带有稀释固体的流体的加热区(4)，其包括与载热流体接触的多个管；并且还包括在加热区(4)的出口处连接的会聚及扩散喷嘴(5)，该会聚及扩散喷嘴构造为提高蒸汽及液体两相流体的速度，使得溶解在加热流体中的固体沉淀在固体罐(6)中，同时流体进入冷凝器(7)，然后进入净化流体罐(8)中并且处于液体形式。

技术领域

本发明涉及一种用于分离液体中的稀释固体的方法，允许通过声速附近的流体速度的加速来分离溶解的固体。

背景技术

固体与气体的分离是已知的，向固体和气体的混合物提供旋转运动，使其在固体气体混合物中旋转运动，使其基本上水平地并切向地进入垂直圆柱体(例如旋风分离器)中，气体通过上端从该圆柱体排出，固体通过底部从该圆柱体排出。

为了实现小的固体颗粒(例如催化剂的细固体)的基本上完全的分离，根据需要，例如在催化裂化的过程中，通常需要各种旋流器，即使大部分固体已经在之前的分离阶段(例如通过导向叶片或旋风分离器)被移除。由于其水平进料入口的装置从每个旋风体切向延伸，所以需要一个具有相当大尺寸的外壳(例如反应器容器)来容纳一定数量的旋风分离器。

另外，这些旋风分离器能够放置在反应堆容器的外面，因此它们需要一些复杂的支架来抵抗在相对高的工作温度(例如在旋风分离器内部从400到600℃)存在的压力差。

另外，在这两种情况下，在不同的死区空间中，在保留在这样大的装置中的大量时间内，在所提到的高温下可能发生不希望的焦炭和氢的形成(即，后裂化)，例如含有烃并与重质烃蒸汽分离的催化剂颗粒。

使用具有向下轴向入口的圆柱形旋风分离器用于从气体中分离固体也是已知的。在多个旋风分离器的经典设计中，包含固体的进料流从一侧水平或相对于水平面以小角度(例如小于45度)进入旋风分离器组，如果将该组放置在DED反应器容器内，则需要额外的空间，如上面针对具有切向进料入口的旋流器所评论的那样。此外，这样的布置会导致进料入口和下游旋风分离器之间的压力差，这将导致在不同旋风分离器中含有固体的流体的不均匀分布。

在专利US 3969096的公开中，第一次描述了多入口旋风分离器。所引用专利的公开文件描述了一种旋风分离器，其具有带有多个叶片的气体入口端口，该旋风分离器用于分离悬浮在(汽车)内燃机的废气中的固体颗粒。

尽管如此，专利US 3969096没有提供能够解释多端口旋风分离器在低压降下具有良好收集效率的原因的理论。根据其假设，入口导向叶片将沿着旋风分离器壳体的内壁进入旋风分离器的气流引导成片状气流，从而被拖曳的粒子在分离之前必须行进较短的距离。此外，发明人假定这些片状流在向下和向上螺旋的入口流之间形成更清晰的质量边界，从而使得流动具有形成涡流的较小倾向。如在本申请中所解释的那样，减少涡流的形成降低了使得入口流的速度降低的阻力，从而提高了分离效率。

文献WO-A-9925459揭示了一种用于在流化催化过程中从气流中分离固体的装置。在一个实现中，使用具有多个级联端口的一系列旋风器。在实施方式中，旋风分离器同轴地堆叠在压力壳体的内部。

文献GB-A-1401331公开了一种用于细粒级材料的分级机，其包括同轴放置在单端口旋风分离器内部的多端口旋风分离器。

在上述程序中，固体不溶解在流体中，基于速度的分离程序与离心所用的分离程序类似；然而，在所提出的发明中，实现了溶解即形成均匀溶液的固体的分离，在极端压力和温度条件下将液体的温度升高到其沸点。这使得能够在不进行任何类型的化学处理的情况下纯化液体，并且没有大量的能量消耗，另外由于清洁能源能够得到这些能量。

发明内容