[发明专利]提升管反应系统旋流式气固快速分离和引出方法及装置

说明书

本发明涉及提升管流化反应系统催化剂与油气的快速分离和气体快速引出方法及装置。

在炼油厂流化催化裂化反应系统的提升管出口处，都装有气固快速分离装置以实现催化剂与油气的分离，终止不必要的过度反应。这种分离装置目前有二大类，第一类是惯性快分装置，它是依靠含有大量催化剂颗粒的油气急剧改变流向时所产生的气固二相惯性差异来实现气固分离，典型的惯性快分装置有倒L型、T型、多叶型等结构，它们的特点是压降很小，一般只有几百帕，但固体颗粒从气体中一次分离出来的效率只有70～80％左右。分离掉大部分催化剂后的油气在直径较大的沉降器内慢速上升，约经20秒才得以进入沉降器上部的旋风分离器内，把夹带的催化剂进一步分离出来，催化剂沿旋风分离器料腿进入沉降器下部床层。前后二次分离出来的催化剂都夹带着一定量的油气，需在沉降器下部床层内用水蒸汽吹提出来，油气再经30秒以上的时间上升到沉降器上部旋风分离器的入口。这样，催化裂化反应后的油气在沉降器内的平均停留时间可能长达20～30秒，油气返混率高达50％，这样很容易发生高温热裂化，使轻质油收率降低，并会造成沉降器内严重结焦，影响装置长周期运转。

第二类是离心式分离装置，它依靠气固两相混合物急速旋转形成的强离心力埸实现气固快速分离。典型实例是在提升管反应器的出口直联一组简单的旋风分离器(简称粗旋)，它的气固分离效率可高达98％以上，压降在数千帕左右。分离掉大部分催化剂的油气从粗旋升气管排出，进入沉降器空间，以较慢的速度上升，经10秒以上才得以进入沉降器上部的旋风分离器内，油气通过该旋风分离器将夹带的催化剂进一步分离下来。粗旋料腿是在正压差下排出催化剂，所以大量的催化剂下落到沉降器下部床层汽提段时，不仅催化剂颗粒间夹带了部分油气，向下流动，还有在正压差下从料腿中向下喷出的一部分油气。这些油气与汽提气体混合，然后再沿沉降器慢速上升进入沉降器上部的旋风分离器内。这样使得反应后油气在沉降器内平均停留时间仍然高达10～20秒，在高温下仍存在过度热裂化现象，影响轻质油收率和装置的安全运转。

为解决第一类惯性式快分装置催化剂与油气快速分离问题，美国专利US 4,495,063(1985年)开发了弹射式快分方法及装置，它的气固一次分离效率达到80～90％，气体返混率降低到20％左右，但压降高达数千Pa，操作弹性较小，工业上应用有一定困难。美国专利US 4,364,905(1982年)、US 5,294,331(1994年)、US 5,364,515(1994年)、US 5,393,414(1995年)对弹射式快分又做了改进，主要是为了进一步缩短油气在沉降器内的平均停留时间。但是弹射式快分分离效果并不太高，操作弹性小，压降高等缺点未解决好。

为解决第二类离心式快分装置存在的问题，美国专利US 4,502,947(1985年)、US 4,579,716(1986年)、US 4,624,772(1986年)等开发了闭式直联旋风分离系统，将粗旋升气管直接与沉降器上部旋风分离器入口相连，大大缩短了油气在沉降器内的停留时间，使气体返混率进一步降到6％，但它的抗压力波动的性能较差，开工时要特别小心。随后美国专利US 5,158,669(1992年)、US 5,314,611(1994年)、和欧洲专利EP 0593827A1，中国专利CN92112441(1992年)等又在粗旋下部直接安装了一个汽提器，改变一部分反应后油气从粗旋的料腿中向下喷出的不利情况，进一步缩短了反应后油气在沉降器内的平均停留时间，使油气返混率又进一步降到2％以下。日本特许公报(B2)昭61-25413(1986年)和美国专利US 4,482,451(1984年)则在提升管末端采用了几根向下倾斜一定角度的园弧弯管作为气固快速分离器，并在外面加一封闭罩以实现油气的快速引出。而在美国专利US 5,314,611(1994年)中，也附有一种带封闭罩的旋流臂式快分，可实现催化剂的高效快速汽提及油气快速引出，但是该专利并未具体说明该旋流臂式快分装置的具体结构。

本发明的目的是提供一种提升管流态化反应系统旋流式气固快速分离和气体快速引出方法及装置，用于反应后催化剂与油气的快速分离及油气的快速引出，提高气固二相分离效率，减少反应后气体过度裂化，消除沉降器内结焦现象。