Способ отделения твердых частиц от газов и устройство для реализации указанного способа

Номер патента: 3446

Опубликовано: 26.06.2003

Автор: Хилтунен Йрки

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ отделения частиц от газового потока, включающий

пропускание газового потока, содержащего взвешенные частицы, в сепараторное устройство, которое включает, по меньшей мере, два мультициклона (16A-16C, 31A-31E) с несколькими входами, где частицы отделяются от газа под действием центробежной силы,

отличающийся тем, что

используют сепараторное устройство, в котором циклоны с несколькими входами содержат прямолинейные направляющие лопасти, предназначенные для разделения газового потока на составляющие потоки таким образом, чтобы обеспечить индивидуальное регулирование скорости каждого указанного составляющего газового потока, при этом, по меньшей мере, два циклона (16A-16C, 31A-31E) с несколькими входами приспособлены для параллельной работы с образованием мультициклонного устройства с несколькими входами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подлежащий обработке газовый поток представляет собой дымовой газ, выходящий из первого сепараторного устройства.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанное первое сепараторное устройство содержит обычный циклон или циклон с несколькими входами или каскадную конфигурацию этих циклонов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подлежащий обработке газовый поток пропускают из второго сепараторного устройства в указанное мультициклонное устройство с несколькими входами.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанное первое и второе сепараторные устройства содержат обычный циклон, или циклон с несколькими входами, или каскадную конфигурацию этих циклонов, или комбинацию циклона с несколькими входами с каскадной циклонной конфигурацией.

6. Способ по пп.1-5, отличающийся тем, что подлежащий обработке газовый поток представляет собой газообразный продукт, который получается в результате каталитического процесса с псевдоожиженным слоем и содержит взвешенный катализатор.

7. Способ по пп.1-5, отличающийся тем, что подлежащий обработке газовый поток представляет собой дымовой газ, образующийся в результате сжигания кокса при регенерации катализатора, и, следовательно, содержит взвешенный катализатор.

8. Способ по пп.1-5, отличающийся тем, что указанный каталитический процесс с псевдоожиженным слоем включает каталитический крекинг углеводородных соединений, выполняемый в установке каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем.

9. Способ по пп.1-5, отличающийся тем, что поток указанного газа, образующегося в результате процесса и подлежащего обработке, представляет собой дымовой газ, который образуется в процессе сжигания твердого топлива с псевдоожиженным слоем при получении теплоты или энергии.

10. Способ по пп.1-9, отличающийся тем, что концентрация пыли в обработанном газовом потоке снижается до величины, не превышающей 50 мг/Нм3.

11. Способ по пп.1-10, отличающийся тем, что отделение частиц выполняют с использованием параллельно соединенных циклонов (16A-16C, 31A-31E) в количестве от 3 до 25.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что в системе используют от 3 до 25 параллельно соединенных циклонов (16A-16C, 31A-31E), при этом колена (20A-20C, 38A-38E) параллельно соединенных циклонов установлены внутри общего выводного трубопровода (27, 34).

13. Устройство для отделения частиц от газового потока в технологическом оборудовании, содержащее

по меньшей мере, два циклона (16A-16C, 31A-31E) с несколькими входами,

отличающееся тем, что

циклоны с несколькими входами содержат прямолинейные направляющие лопасти, которые служат для разделения газового потока на составляющие потоки таким образом, чтобы обеспечить возможность индивидуального увеличения скорости каждого указанного составляющего газового потока, при этом

по меньшей мере, два циклона с несколькими входами соединены параллельно.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что указанные параллельно соединенные циклоны (16A-16C) имеют общий канал (15) для вывода газа, образованный между двумя концентрическими цилиндрическими или частично коническими огибающими поверхностями (12, 14; 14, 21), при этом указанные циклоны (16A-16C) установлены внутри указанного канала (15) для вывода газа.

15. Устройство по пп.13 и 14, отличающееся тем, что указанный канал (15) для вывода газа имеет практически круглое поперечное сечение в плоскости, перпендикулярной центральной оси разделительной камеры циклона.

16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что центральные трубопроводы (37A-37E) указанных циклонов (31A-31E) с несколькими входами проходят через общий канал (40) для входа газа.

17. Устройство по пп.13-16, отличающееся тем, что каждый из указанных циклонов (16A-16C, 31A-31E) содержит разделительную камеру, оснащенную направляющими лопастями (17A-17C; 42A-42E) и имеющую центральную ось, которая проходит практически вертикально.

18. Устройство по пп.13-17, отличающееся тем, что направляющие лопасти (17A-17C; 42A-42E) указанных циклонов с несколькими входами расположены на некотором расстоянии друг от друга по окружности вдоль внутреннего периметра камеры циклона, проходя частично или полностью в вертикальный канал с образованием жалюзей, включающих множество параллельных входных каналов для подачи газового потока.

19. Устройство по пп.13-18, отличающееся тем, что количество указанных параллельно соединенных циклонов (16A-16C, 31A-31E) с несколькими входами составляет от 3 до 300.

20. Устройство по пп.13-19, отличающееся тем, что указанное устройство соединено с устройством для проведения каталитического процесса в псевдоожиженном слое или с другим технологическим оборудованием, используемым для сжигания в псевдоожиженном слое.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Изобретение относится к способу отделения твердых веществ от газов согласно преамбуле п.1 формулы изобретения. Согласно данному способу газовый поток,несущий твердые частицы, пропускают через сепараторное устройство, содержащее разделительный блок, образованный, по меньшей мере,двумя циклонами с несколькими входами, при этом твердые частицы отделяются от газовой фазы под действием центробежной силы. Изобретение относится также к циклонному устройству, содержащему блок, образованный, по меньшей мере, двумя циклонами с несколькими входами, согласно преамбуле п.13 формулы изобретения. Способ и устройство согласно настоящему изобретению особенно пригодны для применения в сочетании со способами обработки углеводородов. Эти способы включают, например,каталитический и термический крекинг, дегидрирование, синтез Фишера-Тропша, получение ангидрида малеиновой кислоты и окислительную димеризацию метана. Кроме того, изобретение в общем случае применимо к отделению твердых частиц от газового потока. В соответствии с этим еще одной важной областью применения изобретения является генерирование тепловой и электрической энергии, при этом описанный способ особенно пригоден для бойлеров на твердом топливе. Способы конверсии углеводородов обычно осуществляют в реакторах с неподвижным слоем и реакторах с псевдоожиженным слоем (реакторы для каталитического крекинга в кипящем слое). В настоящем контексте термин "устройство для реализации каталитического процесса с кипящим слоем" относится к устройствам, которые применяют в процессах с использованием тонкодисперсного пылевидного катализатора, взвешенного, например, в медленно поднимающемся газовом потоке, при этом катализатор способствует протеканию желательных реакций. Одной из наиболее широко распространенных реакторных каталитических систем с флюидизированным (кипящим) слоем (ФКК) является известный аппарат КС, т.е. система каталитического крекинга с флюидизированным слоем, основными компонентами которой в общем случае являются вертикальная труба, работающая в области быстрого флюидизированного потока, реактор большого объема, работающий в области разбавленной суспензии, и регенератор, работающий в области флюидизированного слоя. В системе ФКК вертикальная труба и реактор большого объема подают газовый поток со взвешенными частицами, при этом твердые частицы отделяются от газового продукта в циклонах, принцип действия которых основан на создании центробежной силы. Обычно газовый поток пропускают через ряд последовательно 2 расположенных циклонов для повышения общей эффективности сепарации, поскольку отдельные циклоны с обычной конструкцией обеспечивают плохое отделение частиц, меньших 15 мкм. Циклонные сепараторы имеют змеевиковую или спиральную конструкцию, по которой суспензию частиц направляют в виде касательного потока в цилиндрическую часть циклона,при этом частицы катализатора пропускают вблизи внутренней стенки и отделяют от газа под действием центробежной силы, когда потоку сообщают вихревое движение, при котором он обычно совершает 7-9 оборотов в цилиндрической части циклона, а затем в конической части, являющейся ее продолжением. Известны также циклоны с осевым потоком, в которых потоку газа, проходящему по трубе, сообщают вращательное движение за счет воздействия лопастей, при этом центробежная сила перемещает твердые частицы к стенке трубы, отделяя их от потока газа. Осевые циклоны описаны в патентах GB 1,592,051 и GB 1,526,509. Как указано в этих публикациях, осевой циклон содержит цилиндрическую циклонную камеру, имеющую входное отверстие на одном конце для входа газового потока, подлежащего обработке, и выходное отверстие на другом конце для выхода обработанного газа. Такой вид циклонов предлагается для двигателей внутреннего сгорания, дизельных и реактивных двигателей, турбин и аналогичного оборудования, которое требует притока чистого воздуха. Более строгие правила, которые касаются чистоты окружающего воздуха и увеличения эффективности использования энергии за счет уменьшения давления регенерированного газа в процессах ФКК в турбинах, накладывают более жесткие требования к концентрации пыли в устройствах ФКК. Эффективность сепарации можно повысить за счет уменьшения диаметра циклона, однако, это требует соответствующего увеличения количества циклонов. При выработке энергии возникает проблема, связанная с электростатическими фильтрами, ввиду того, что дымовые газы часто имеют существенное содержание негорючих компонентов, которые загрязняют электростатические фильтры и создают дополнительную нагрузку при их эксплуатации. За счет повышения эффективности циклонной сепарации эти компоненты можно вовлекать в процесс сжигания,повышая тем самым КПД бойлера. В определенных случаях можно эксплуатировать систему вообще без каких-либо электростатических фильтров. Помимо недостаточной эффективности сепарации, обычные системы ФКК страдают и другими недостатками, в частности эрозией катализатора и циркулирующих твердых частиц, а также внутренних конструкций. В большинстве случаев 3 эти проблемы возникают в разделительных циклонах, в которых происходит очистка газовой фазы от твердых частиц и катализатора и которые составляют существенную часть всей системы. Для предотвращения такой эрозии обычные циклонные конструкции должны иметь внутреннюю защиту в форме керамической облицовки. Проблемы, связанные с эрозией, усугубляются в циклонах малого диаметра. Задачей настоящего изобретения является исключение вышеописанных недостатков известных конструкций и обеспечение нового способа отделения твердых частиц от газовой фазы. Эта задача изобретения решена с помощью циклонного устройства, выполненного в форме блока, содержащего ряд параллельно соединенных циклонов с несколькими входными отверстиями. Как оказалось, эффективность сепарации циклона можно улучшить без существенного увеличения скорости эрозии оборудования. В соответствии с этим циклонное устройство согласно изобретению содержит, по меньшей мере, два подключенных параллельно циклона с несколькими входными отверстиями. Каждый из циклонов имеет входной трубопровод для подачи подлежащего обработке газового потока с захваченными частицами и подключенную к входному трубопроводу разделительную камеру, имеющую практически вертикальную центральную ось и, по меньшей мере, две направляющие лопасти, которые заставляют газовый поток двигаться практически по касательной в разделительную камеру, чтобы обеспечить отделение твердых частиц от газовой фазы. К нижней части разделительной камеры циклона присоединено наклонное колено для отделенных твердых частиц и центральный трубопровод, установленный параллельно центральной оси разделительной камеры для вывода газовой фазы, отделенной от твердых частиц. Циклоны работают параллельно за счет взаимного соединения входных трубопроводов циклонов с несколькими входными отверстиями и соответственно присоединения выходных колен циклонов к общему выходному трубопроводу. Циклонное устройство согласно изобретению можно использовать, например, в качестве первой ступени сепарации в системе ФКК, однако, более предпочтительно использовать в качестве второй или третьей ступени сепарации в системе ФКК для отделения самой мелкой фракции частиц из дымовых газов, поступающих с предыдущих ступеней сепарации. Более конкретно способ согласно изобретению отличается признаками, указанными в отличительной части п.1 формулы изобретения. Кроме того, циклонное устройство согласно изобретению отличается признаками, указанными в отличительной части п.13 формулы изобретения. 4 Настоящее изобретение обладает рядом важных достоинств. Так, например, напряжения при сдвиге, которые вызывают коррозию,меньше в мультициклонном устройстве с несколькими входами согласно изобретению, чем в обычном мультициклонном устройстве на базе, например, осевых циклонов. Тем не менее,мультициклонное устройство, в котором используют циклоны с несколькими входами,обеспечивает более высокую эффективность сепарации, чем мультициклонные устройства,использующие осевые циклоны, при практически равной стоимости изготовления. В осевом циклоне скорость течения газового потока, несущего твердые частицы, невозможно увеличить в канале, что было бы предпочтительно для повышения эффективности сепарации. В отличие от этого, циклон с несколькими входами обычно содержит прямолинейные направляющие лопасти, которые служат для разделения основного потока на несколько составляющих потоков, каждому из которых можно эффективно придать более высокую скорость. Прямолинейные направляющие лопасти подвержены меньшему износу, чем криволинейные лопасти,поскольку первый тип лопастей не изменяет направления газового потока, а только увеличивает его скорость течения. Благодаря меньшему содержанию твердых частиц скорость износа стенок системы за счет эрозии сведена к минимуму. Одновременно уменьшается истирание твердых частиц. Это означает, что в процессе сепарации мелкие фракции образуются в меньшем количестве. Мультициклонное устройство с несколькими входами может функционировать особенно эффективно как вторая или третья ступень сепарации, поскольку указанные выше лопасти направляют газовый поток в зону, близкую к внутренней стенке разделительной камеры. Таким образом, устройство согласно изобретению может обеспечивать отделение чрезвычайно малых частиц, в частности, как указано выше, с размером менее 15 мкм, от дымовых газов с большей эффективностью, чем известные системы, при этом устройство ФКК можно особенно экономично адаптировать к ужесточенным требованиям относительно уменьшенной концентрации пыли при эксплуатации устройства ФКК. Конкурентную технологию представляет электростатический фильтр, который обычно используют при получении энергии, однако, он отличается более высокой стоимостью вследствие необходимых капиталовложений, требования дополнительных площадей и эксплуатационных расходов. В сочетании с бойлерами на твердом топливе, используемыми для получения энергии,мультициклонное устройство можно применять,в частности, вместо электростатического фильтра для удаления негорючих компонентов из дымовых газов более эффективным способом, чем 5 это обеспечивают известные устройства, что в определенных случаях позволяет заменить электростатический фильтр. При использовании для сепарации обычных катализаторов для систем ФКК мультициклонное устройство с несколькими входами согласно изобретению может обеспечивать концентрацию пыли в выходящем газе всего 50 мг/Нм 3, если устройство используют в качестве сепаратора второй или третьей ступени. Ниже приведено более подробное описание устройства со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых представлены на фиг. 1 - схематическое изображение циклона обычной конструкции,на фиг. 2 - схема циклонного устройства согласно изобретению, включающего два циклона (первый и второй циклоны), которые последовательно подключены к регенератору реактора ФКК, и на фиг. 3 - вид сбоку схематической конструкции мультициклонного устройства с несколькими входами согласно изобретению,адаптированного для применения в качестве регенераторного циклона третьей ступени блока ФКК. Конструкция циклона с несколькими входами хорошо известна специалистам и описана,например, в патенте US3.969.096. Обычно циклоном с несколькими входами называют циклон, разделительная камера которого содержит, по меньшей мере, два входных отверстия и в котором отделение твердых частиц от газа происходит, по меньшей мере, частично под действием центробежной силы, направляющей газовый поток по касательной к стенке разделительной камеры. Каскадные соединения ряда циклонов с несколькими входами также хорошо известны. В качестве ссылки на техническое состояние в данном секторе можно привести публикацию патентной заявки РСТWО 99/25469, описывающей устройство, предлагаемое заявителем. В указанной публикации поясняется возможность существенного повышения эффективности сепарации за счет последовательного соединения ряда циклонов с несколькими входами. Другое достоинство описываемого устройства заключается в том, что оно предлагает существенную экономию производственных площадей за счет конструкции каскадного сепаратора, состоящего из циклонов с несколькими входами, поскольку такие циклоны можно разместить коаксиально один в другом. Однако следует отметить, что указанная публикация патентной заявки WO99/25469 не включает в рассмотрение возможность параллельного соединения циклонов с несколькими входами, а также не рассматривает возможности повышения эффективности сепарации за счет комбинированного циклонного устройства без увеличения эрозии/истирания. 6 Мультициклоны, содержащие параллельные осевые циклоны, известны из описания патентов US 4.863.500, SE 346.706, DE 849.507,DE 914.701 и DE 1.146.338. Однако ни один из указанных патентов не приводит технического решения, согласно которому параллельные циклоны в мультициклонах являются циклонами с несколькими входами, а сепарация выполняется,как указано в настоящем изобретении, путем направления газового потока в разделительной камере практически по касательной к стенке разделительной камеры. Так, например, в описании патента DE 914.701 приведено циклонное устройство, в циклонах которого установлены внутренние направляющие лопасти разделительной камеры. Эти лопасти вызывают турбулентность и возмущение потока в разделительной камере и препятствуют образованию потока, касательного по отношению к стенке камеры. Сепаратор или мультициклонное устройство с несколькими входами, используемое согласно изобретению, содержит две, более предпочтительно, по меньшей мере, три, предпочтительно от 3 до 300, особенно предпочтительно от 3 до 25 циклонов с несколькими входами,соединенных параллельно. В контексте настоящего изобретения термин "параллельное соединение" используется для конструкции, в которой каждый циклон присоединен к общему входному и к общему выходному трубопроводам. Наиболее важной частью указанного устройства является его разделительная камера,имеющая, по меньшей мере, практически вертикальную центральную ось и, по меньшей мере,практически круглое поперечное сечение ее внутренней стенки. Это означает, что разделительная камера имеет осевую симметрию относительно центральной оси. Все центральные оси разделительных камер циклонов в мультициклонном устройстве с несколькими входами являются взаимно параллельными или, по меньшей мере, практически взаимно параллельными. К разделительной камере присоединены входные сопла для подачи газов, подлежащих обработке. Входное сопло обычно располагают перпендикулярно центральной оси разделительной камеры и снабжают отцентрированными по оси прямолинейными направляющими лопастями (т.е. направляющие лопасти установлены параллельно центральной оси устройства). С помощью системы направляющих лопастей обрабатываемый газ можно направлять по касательной к внутренней стенке разделительной камеры, чтобы под действием центробежной силы отделять твердые частицы от газовой фазы. Как указано выше, прямолинейные направляющие лопасти циклонов с несколькими входами служат для разделения основного газового потока на составляющие потоки, скорость каждого из которых можно увеличивать индивиду 7 ально. Разделение на составляющие потоки осуществляется за счет образования канала между направляющими лопастями, который ускоряет поток и направляет его в виде тонкой струи к стенке разделительной камеры, что также повышает эффективность сепарации твердых частиц. Канал является узким. Это практически означает, что его ширина составляет не более 10% от диаметра разделительной камеры. Обычно ширина составляет 1-8% от указанного диаметра. Отношение длины канала к его ширине составляет примерно 0,5-20. Количество направляющих лопастей равно, по меньшей мере, 2, предпочтительно от 3 до 60 и наиболее предпочтительно от 8 до 32. Направляющие лопасти циклона располагают по кругу вблизи внутреннего периметра камеры циклона таким образом, чтобы они частично или предпочтительно полностью доходили до вертикального канала и образовывали жалюзи, содержащие множество параллельных входных каналов (т.е. проходов) для поступления потока газа. Наибольшая эффективность сепарации достигается в том случае, когда направляющие лопасти полностью находятся за пределами камеры циклона, поскольку в камере циклона они вызывают турбулентность и возмущение потока. В разделительной камере установлен также центральный трубопровод для вывода дымовых газов и колен для удаления твердых частиц, отделенных от газовой фазы. Общий входной канал мультициклонного устройства с несколькими входами может быть образован пространством, заключенным между двумя концентрическими цилиндрическими или частично коническими огибающими поверхностями, которые затем с помощью перегородок разделяют на параллельные сегментные проточные каналы, проходящие в направлении его продольной оси. Параллельные сегментные проточные каналы можно получить, если установить продольные радиальные перегородки между двумя соосными цилиндрическими огибающими поверхностями. Почти такой же результат получают во входном канале, состоящем из нескольких параллельных питающих труб, установленных по кругу в камере циклона. Еще один возможный вариант исполнения заключается в асимметричной системе подачи газового потока в камеру, например, через входной трубопровод, проходящий через герметичную стенку камеры мультициклона. Конструкция циклона согласно настоящему изобретению отличается от конструкции осевых циклонов, в частности, тем, что вывод очищенного газа из циклона осуществляется через один выходной трубопровод, предпочтительно установленный в верхней части камеры циклона. В способе согласно изобретению мультициклонные устройства с несколькими входами можно использовать на каком-либо этапе про 003446 8 цесса каскадной сепарации. Таким образом, согласно первому предпочтительному варианту реализации изобретения такое оборудование для сепарации содержит первый сепаратор, который может быть обычным циклоном или предпочтительно циклоном с несколькими входами, и второй сепаратор, в качестве которого используют описанный выше мультициклон с несколькими входами. Согласно следующему варианту реализации изобретения устройство для сепарации включает обычные первый и второй сепараторы, при этом мультициклон с несколькими входами выполняет функцию третьего сепаратора. В альтернативном исполнении, по меньшей мере, первый или второй сепаратор представляет собой мультициклон с несколькими входами. Вместо обычного циклона можно также использовать циклоны, включенные последовательно или параллельно. Кроме того, обычный циклон с несколькими входами можно заменить согласно изобретению несколькими циклонами с несколькими входами, соединенными последовательно. При этом делается ссылка на схему,описанную в указанной выше публикации патентной заявки WO99/25469. Очевидно, что мультициклонные устройства с несколькими входами согласно изобретению можно использовать с большим количеством последовательных ступеней сепарации, например, в качестве второго и третьего циклонов. Описанные выше конструкция устройства и способ могут быть использованы для отделения катализатора от газообразных продуктов процесса каталитического крекинга во флюидизированном слое (ФКК). Особенно предпочтительной является возможность использования мультциклонного устройства с несколькими входами для отделения регенерированного катализатора в регенераторе катализатора реактора ФКК от дымовых газов, получающихся при окислении кокса. Другие пригодные каталитические процессы с флюидизированным слоем включают, в частности, каталитический реформинг, окислительную димеризацию ангидрида фталевой кислоты, ангидрида малеиновой кислоты или метана, синтез Фишера-Тропша, хлорирование и бромирование метана, этана и других углеводородов, а также конверсию метанола в олефины или бензин. Один или несколько мультициклонов с несколькими входами согласно изобретению присоединяют либо непосредственно к вертикальной трубе реактора каталитического крекинга во флюидизированном слое, что является предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения, либо входное сопло одного или нескольких циклонов делают сообщающимся с полостью для газовой фазы в реакторе каталитического крекинга во флюидизированном слое,как в случае обычных конструкций. 9 На фиг. 1 и 2 показаны соответственно обычное циклонное соединение и циклонная схема согласно изобретению, при этом обычная конфигурация содержит два циклона (первый циклон и второй циклон), соединенные последовательно для применения в регенераторе блока ФКК. На практике количество последовательно соединенных циклонов может изменяться, поэтому возможно использование большего или меньшего количества циклонов, чем показанные два циклона. Поскольку максимальный диаметр обычного циклона составляет около 1 м, несколько циклонов можно использовать параллельно в зависимости от количества обрабатываемого газа. В циклоне обычной конструкции воздух,проходящий по диффузору 1, флюидизирует катализатор в регенераторе 2 до состояния кипящего слоя и вводит кислород для реакции сжигания кокса. Далее газовый поток с захваченными частицами катализатора поступает в первый циклон 3, расположенный внутри регенератора. Частицы отделяются от газовой фазы,осаждаясь на стенке камеры циклона, и падают с нее в коленчатый вывод первого циклона. Из коленчатого вывода катализатор возвращается во флюидизированный слой. Газовый поток,пройдя по первому циклону, выходит из него по каналу во второй циклон 4. При этом газ очищается от мелких частиц, которые ударяются о внутреннюю стенку камеры первого циклона и опускаются по коленчатому выводу второго циклона. Из второго циклона газовый поток пропускают в коллекторную камеру, откуда он выходит по выходному трубопроводу 5. На фиг. 2 показан регенератор 6, который содержит первый циклон 8 и второй циклон 13. Они, в свою очередь, содержат общий распределитель 7 для ввода воздуха в регенератор 6 и выходной трубопровод 18 для вывода газового потока из второго циклона и тем самым из всего регенератора. Первый циклон содержит полость 9 в верхней части регенератора 6, ограниченную центральным трубопроводом 14 и направляющими жалюзями 10, а также камеру 11 и колено 12, выходящее из нижней части камеры 11. Второй циклон 13, образующий мультициклон с несколькими входами, расположен внутри первого циклона и содержит центральный трубопровод 14, верхняя часть которого соединяется с выходным газопроводом 18. Газовый поток выходит из первого циклона по каналу,расположенному между центральным трубопроводом 14 и внутренней стенкой колена 12 первого циклона, окружающего его, при этом указанный канал образуется между внутренней стенкой центрального трубопровода 14 и наружной стенкой колена 21 второго циклона, и проходит из первого циклона во вторые циклоны 16 А, 16 В и 16 С. Конечный участок этого проходного канала 15 снабжен направляющими лопастными жалюзями 17 А, 17 В и 17 С, по ко 003446 10 торым поток газа может проходить в разделительные камеры 19 А, 19 В и 19 С. Направляющие лопастные жалюзи 17 А-17 С сообщают газовым смесям, поступающим во вторые циклоны, вихревое движение и направляют их вдоль внутренних стенок камер 19 А-19 С. Мультициклонные блоки второго циклона также содержат спускающиеся колена 20 А-20 С, которые выходят из камер 19 А-19 С и входят в общее колено 21 второго циклона, расположенное внутри колена 21 первого циклона. В варианте реализации, показанном на фиг. 2, канал 15 имеет круглое поперечное сечение. Такой вид круглого поперечного сечения канала предпочтительно пригоден для пропускания смеси твердых частиц с потоком газа, однако, каналы с другой формой поперечного сечения также могут использоваться. Согласно изобретению воздух, проходящий через распределитель 7, удерживает содержащийся в регенераторе 6 катализатор в состоянии кипящего слоя и вводит кислород, который требуется для реакции сжигания кокса. Газ с захваченными частицами катализатора поднимается в верхнюю часть регенератора и перемещается сквозь направляющие лопастные жалюзи 10 в полость 9. Направляющие лопастные жалюзи 10 сообщают газовому потоку вихревое движение, при этом частицы отделяются под действием центробежной силы на стенке 11 камеры и опускаются с нее в колено 12 первого циклона. Из этого колена катализатор возвращается во флюидизированный слой. Более чистый поток газа, покидающий первый циклон, выходит из камеры циклона через центральный трубопровод 14, а затем по каналу 15, который имеет предпочтительно круглое поперечное сечение, поднимается к направляющим лопастным жалюзям 17 А-17 С вторых циклонов. Затем мелкие частицы отделяются от потока газа на стенках камер 19 А-19 С, откуда они опускаются через колена 20 А-20 С камер вторых циклонов. Через колена 20 А-20 С камер вторых циклонов мелкие частицы опускаются в общее колено 12 вторых циклонов, которое, как указано выше,расположено внутри колена 12 первого циклона. Газовый поток, прошедший через второй циклон, выходит из циклона и из всего корпуса реактора по выходному трубопроводу 18. В варианте исполнения, показанном на фиг. 3, вихревое движение используется для сглаживания потока в мультициклонах. Если первый сепаратор является мультициклоном с несколькими входами, вихревое движение сохраняется и постепенно сглаживается в циклонах. На фиг. 3 показан регенераторный циклон,пригодный для применения в качестве третьей ступени блока ФКК. Вариант реализации на фиг. 2 особенно пригоден для применения в качестве третьего циклона. При этом мультици 11 клонное устройство монтируют за пределами камеры давления блока ФКК. Что касается базовой конструкции, то мультициклон с несколькими входами, показанный на фиг. 3, аналогичен второму мультициклону, показанному на фиг. 2. Параллельно работающие мультициклоны 31 А, 31 В, 31 С, 31D и 31 Е с несколькими входами установлены во внутреннем пространстве общего циклонного блока 32. Верхняя часть сепараторного устройства снабжена трубопроводом 33 для вывода газового потока, а нижняя часть устройства содержит выходной трубопровод 34 для вывода отделенных частиц. Наиболее предпочтительно устанавливать центральную ось резервуара в вертикальной позиции. В верхней и нижней частях резервуара установлены две перегородки 35 и 36, которые разделяют внутренний объем резервуара на три полости, заполняемые газом. К верхней перегородке 35 прикреплены центральные трубопроводы 37 А-37 Е параллельно работающих мультициклонов с несколькими входами таким образом, чтобы трубопроводы входили в верхнюю полость 39 циклона. Центральные трубопроводы проходят через верхнюю перегородку 35, и их верхние концы находятся несколько выше верхнего уровня перегородки. Аналогичным образом к нижней перегородке 36 прикреплены колена 38 А-38 Е мультициклонов с несколькими входами, которые выходят в нижнюю полость 40 циклона. Указанный выходной газопровод 33 сообщается непосредственно с верхней полостью 38 циклона, и соответственно трубопровод 34 вывода частиц сообщается с нижней полостью циклона. Перегородки образуют среднюю полость 43, к которой подходит питающая труба 41,проходящая через блок циклона для подачи в среднюю полость газа, подлежащего очистке. Центральная полость содержит направляющие лопастные жалюзи 42 А-42 Е мультициклонов с несколькими входами. Газовый поток с твердыми частицами,прошедший по питающей трубе 41, протекает по центральной полости, и частицы подаются газовым потоком к направляющим лопастным жалюзям 42 А-42 Е мультициклонов с несколькими входами. Направляющие лопасти сообщают газовому потоку вихревое движение, при этом частицы отделяются под действием центробежной силы у стенок трубопроводов 31 А 31 Е и спускаются оттуда по коленам 38 А-38 Е мультициклонов. По этим коленам частицы катализатора спускаются в нижнюю полость 40 резервуара, откуда их можно удалить по трубопроводу 34 для вывода частиц. Поток очищенного газа выходит по центральным трубопроводам 37 А-37 Е в верхнюю полость 39 и покидает эту полость по выходному газопроводу 33. В случае применения в форме модульного устройства мультициклон с несколькими входами, показанный на фиг. 3, пригоден для мо 003446 12 дификации установок в существующих процессах ФКК, когда требуется обеспечить существенное понижение уровня выделения пыли. Устройство одинаково хорошо встраивается в обычные каскадные циклонные системы и в сепараторные системы, оснащенные циклонами с несколькими входами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ отделения частиц от газового потока, включающий пропускание газового потока, содержащего взвешенные частицы, в сепараторное устройство, которое включает, по меньшей мере, два мультициклона (16 А-16 С, 31 А-31 Е) с несколькими входами, где частицы отделяются от газа под действием центробежной силы,отличающийся тем, что используют сепараторное устройство, в котором циклоны с несколькими входами содержат прямолинейные направляющие лопасти,предназначенные для разделения газового потока на составляющие потоки таким образом, чтобы обеспечить индивидуальное регулирование скорости каждого указанного составляющего газового потока, при этом, по меньшей мере, два циклона (16 А-16 С, 31 А-31 Е) с несколькими входами приспособлены для параллельной работы с образованием мультициклонного устройства с несколькими входами. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подлежащий обработке газовый поток представляет собой дымовой газ, выходящий из первого сепараторного устройства. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанное первое сепараторное устройство содержит обычный циклон или циклон с несколькими входами или каскадную конфигурацию этих циклонов. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подлежащий обработке газовый поток пропускают из второго сепараторного устройства в указанное мультициклонное устройство с несколькими входами. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанное первое и второе сепараторные устройства содержат обычный циклон, или циклон с несколькими входами, или каскадную конфигурацию этих циклонов, или комбинацию циклона с несколькими входами с каскадной циклонной конфигурацией. 6. Способ по пп.1-5, отличающийся тем,что подлежащий обработке газовый поток представляет собой газообразный продукт, который получается в результате каталитического процесса с псевдоожиженным слоем и содержит взвешенный катализатор. 7. Способ по пп.1-5, отличающийся тем,что подлежащий обработке газовый поток представляет собой дымовой газ, образующийся в результате сжигания кокса при регенерации катализатора, и, следовательно, содержит взвешенный катализатор. 8. Способ по пп.1-5, отличающийся тем,что указанный каталитический процесс с псевдоожиженным слоем включает каталитический крекинг углеводородных соединений, выполняемый в установке каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем. 9. Способ по пп.1-5, отличающийся тем,что поток указанного газа, образующегося в результате процесса и подлежащего обработке,представляет собой дымовой газ, который образуется в процессе сжигания твердого топлива с псевдоожиженным слоем при получении теплоты или энергии. 10. Способ по пп.1-9, отличающийся тем,что концентрация пыли в обработанном газовом потоке снижается до величины, не превышающей 50 мг/Нм 3. 11. Способ по пп.1-10, отличающийся тем,что отделение частиц выполняют с использованием параллельно соединенных циклонов (16 А 16 С, 31 А-31 Е) в количестве от 3 до 25. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что в системе используют от 3 до 25 параллельно соединенных циклонов (16 А-16 С, 31 А-31 Е), при этом колена (20 А-20 С, 38 А-38 Е) параллельно соединенных циклонов установлены внутри общего выводного трубопровода (27, 34). 13. Устройство для отделения частиц от газового потока в технологическом оборудовании, содержащее по меньшей мере, два циклона (16 А-16 С,31 А-31 Е) с несколькими входами,отличающееся тем, что циклоны с несколькими входами содержат прямолинейные направляющие лопасти, которые служат для разделения газового потока на составляющие потоки таким образом, чтобы обеспечить возможность индивидуального увеличения скорости каждого указанного составляющего газового потока, при этом по меньшей мере, два циклона с несколькими входами соединены параллельно. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем,что указанные параллельно соединенные ци клоны (16 А-16 С) имеют общий канал (15) для вывода газа, образованный между двумя концентрическими цилиндрическими или частично коническими огибающими поверхностями (12,14; 14, 21), при этом указанные циклоны (16 А 16 С) установлены внутри указанного канала(15) для вывода газа. 15. Устройство по пп.13 и 14, отличающееся тем, что указанный канал (15) для вывода газа имеет практически круглое поперечное сечение в плоскости, перпендикулярной центральной оси разделительной камеры циклона. 16. Устройство по п.13, отличающееся тем,что центральные трубопроводы (37 А-37 Е) указанных циклонов (31 А-31 Е) с несколькими входами проходят через общий канал (40) для входа газа. 17. Устройство по пп.13-16, отличающееся тем, что каждый из указанных циклонов (16 А 16 С, 31 А-31 Е) содержит разделительную камеру, оснащенную направляющими лопастями(17 А-17 С; 42 А-42 Е) и имеющую центральную ось, которая проходит практически вертикально. 18. Устройство по пп.13-17, отличающееся тем, что направляющие лопасти (17 А-17 С; 42 А 42 Е) указанных циклонов с несколькими входами расположены на некотором расстоянии друг от друга по окружности вдоль внутреннего периметра камеры циклона, проходя частично или полностью в вертикальный канал с образованием жалюзей, включающих множество параллельных входных каналов для подачи газового потока. 19. Устройство по пп.13-18, отличающееся тем, что количество указанных параллельно соединенных циклонов (16 А-16 С, 31 А-31 Е) с несколькими входами составляет от 3 до 300. 20. Устройство по пп.13-19, отличающееся тем, что указанное устройство соединено с устройством для проведения каталитического процесса в псевдоожиженном слое или с другим технологическим оборудованием, используемым для сжигания в псевдоожиженном слое.

МПК / Метки

МПК: F23C 10/08, C10G 11/18, B04C 5/28, B01D 45/12

Метки: способ, способа, твердых, частиц, отделения, устройство, реализации, газов, указанного

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/9-3446-sposob-otdeleniya-tverdyh-chastic-ot-gazov-i-ustrojjstvo-dlya-realizacii-ukazannogo-sposoba.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ отделения твердых частиц от газов и устройство для реализации указанного способа</a>

Похожие патенты