专利名称：一种立管式第三级旋风分离器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种立管式第三级旋风分离器，主要用于石油化工和煤化工行业流态化反应再生装置的油气中催化剂分离回收系统或再生烟气能量回收系统中，将催化剂与油气或烟气进行分离。
背景技术：
在石油化工和煤化工行业的流态化反应再生装置中，油气中的催化剂分离回收系统或再生烟气的能量回收系统是必不可少的一部分，这些系统中的第三级旋风分离器又是关键设备之一。目前工业上应用的第三级旋风分离器主要有立管式第三级旋风分离器和卧管式第三级旋风分离器两种类型。在立管式第三级旋风分离器中，立式安装有多根分离单管，用于气固分离。
美国专利US6797026B2公开了一种用于流化催化裂化(FCC)等装置的立管式第三级旋风分离器以及所用的分离单管。所述的立管式第三级旋风分离器包括由圆筒形筒体、顶部封头和底部封头组成的壳体，壳体内设有内吊筒、连接于内吊筒上的上隔板和下隔板，上隔板和下隔板上立式安装有分离单管。分离单管设置多根，绕立管式第三级旋风分离器的轴心线布置若干圈。顶部封头上设有三旋含尘气体入口管，底部封头上设有三旋净化气体出口管，下隔板的底部设有三旋排尘管。含尘气体指的是夹带有催化剂粉尘的油气或烟气。所述的分离单管设有单管壳体、单管排气管，单管排气管与单管壳体同轴设置。单管壳
体的顶部为单管含尘气体入口 ，与位于上隔板上方的立管式第三级旋风分离器的进气室相连通；单管含尘气体入口的下方设有导向叶片。单管排气管的底部出口与位于下隔板下方的立管式第三级旋风分离器的集气室相连通。单管壳体的底部为封闭端(一般为水平板的形式)。单管壳体的较低部分设有多个单管排尘口，用于排放分离出的催化剂粉尘以及少量的泄料气。单管排尘口与位于上隔板和下隔板之间的立管式第三级旋风分离器的集尘室相连通。所述分离单管的单管排尘口一般为矩形缝，长度方向基本上与单管壳体的轴线平行，长度值通常为单管壳体长度的5% 25%。单管排尘口的总幵孔面积最好是单管壳体表面积的0.05% 5%。上述立管式第三级旋风分离器存在的主要问题是，采用所述的分离单管，当泄料气夹带着催化剂粉尘从单管排尘口排出时，单管排尘口易于被催化剂粉尘堵塞。矩形缝如果较宽，堵塞可适当减轻，但泄料气倒窜回分离单管单管壳体内的可能性加大，会影响分离单管的分离效率。发明内容
本实用新型的目的是提供一种立管式第三级旋风分离器，以解决现有立管式第三级旋风分离器所存在的分离单管的单管排尘口易于被催化剂粉尘堵塞的
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是 一种立管式第三级旋风分离器，包括由圆筒形筒体、顶部封头和底部封头组成的壳体，壳体内设有内吊筒、连接于内吊筒上的上隔板和下隔板，上隔板和下隔板上立式安装有分离单管，顶部封头上设有三旋含尘气体入口管，底部封头上设有三旋净化气体出口管，下隔板的底部设有三旋排尘管，所述的分离单管设有单管壳体、单管排气管以及单管排尘口，单管排气管与单管壳体同轴设置，单管壳体的顶部为单管含尘气体入口 ，与位于上隔板上方的立管式第三级旋风分离器的进气室相连通，单管含尘气体入口的下方设有导向叶片，单管排气管的底部出口与位于下隔板下方的立管式第三级旋风分离器的集气室相连通，单管排尘口与位于上隔板和下隔板之间的立管式第三级旋风分离器的集尘室相连通，其特征在于分离单管的单管壳体的底部设有倒置圆锥面形的锥段，锥段的底部与单管排气管
的外壁之间构成圆环形的开口，作为单管排尘口，单管排尘口的面积为单管壳体内腔横截面积的5% 15%，锥段的底部设有圆锥面形的防倒锥。
采用本实用新型，具有如下的有益效果立管式第三级旋风分离器在操作过程中，进气室内夹带有催化剂粉尘的含尘气体从各分离单管的单管含尘气体入口进入单管壳体内，在导向叶片的作用下绕单管壳体的轴心线环向流动，产生气固分离所需的离心力。含尘气体中的催化剂粉尘在离心力作用下浓集于单管壳体的内壁上，由泄料气夹带可以顺利地由圆环形的单管排尘口排出(排入立管式第三级旋风分离器的集尘室内)，不会发生堵塞；并且，单管排尘口的面积还可以保证泄料气的排放速度及压降、防止泄料气倒窜回分离单管的单管壳体内。另外，分离单管锥段的底部设有防倒锥，也能够防止上述泄料气的倒窜。
石油化工行业的流化催化裂化装置、流化催化裂解装置以及煤化工行业的甲醇制烯烃装置，在其油气中的催化剂分离回收系统或再生烟气能量回收系统中，都可以釆用本实用新型的立管式第三级旋风分离器，进行催化剂与油气或烟气的分离。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
图l是本实用新型立管式第三级旋风分离器沿轴向的剖视图。图2是本实用新型立管式第三级旋风分离器所用的分离单管沿轴向的剖视图。图3是图2中的A—A剖视图。
图4是本实用新型所用单管固定环沿轴向的剖视图。图1至图4中，相同附图标记表示相同的技术特征。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的立管式第三级旋风分离器，包括由圆筒形筒体17、顶部封头16和底部封头18组成的壳体，壳体内设有内吊筒19、连接于内吊筒19上的上隔板9和下隔板10;内吊筒19的顶部连接于顶部封头16上，上隔板9和下隔板10上立式安装有分离单管13。上隔板9、下隔板10以及底部封头18均为倒置圆锥面形的结构。顶部封头16为半球形，其上设有三旋含尘气体入口管14,三旋含尘气体入口管14的下方设有气体分配器15。底部封头18上设有三旋净化气体出口管21。下隔板10的底部设有三旋排尘管20，由底部封头18伸出；图l中的附图标记27表示三旋排尘管20的导向板。参见图l,顶部封头16、内吊筒19和上隔板9之间的空间构成立管式第三级旋风分离器的进气室22，上隔板9、下隔板10和内吊筒19之间的空间构成立管式第三级旋风分离器的集尘室23,下隔板IO和底部封头18之间的空间构成立管式第三级旋风分离器的集气室24。
参见图l、图2和图3，本实用新型立管式第三级旋风分离器所用的分离单管13，设有单管壳体3、单管排气管4以及单管排尘口。单管排气管4与单管壳体3同轴设置。单管壳体3的顶部为单管含尘气体入口1，单管含尘气体入口l的下方设有导向叶片2;导向叶片2的类型是常规的。参见图2，导向叶片2固定于叶片固定件12上，叶片固定件12用数块连接板8连接于单管壳体3的顶部。单管壳体3的底部设有倒置圆锥面形的锥段5，锥段5的底部与单管排气管4的外壁之间构成圆环形的开口，作为单管排尘口6。单管排尘口6的面积应控制在一定的范围内，原则是既要保证泄料气的排放速度及压降、以防止泄料气倒窜回分离单管13的单管壳体3内，同时又要保证单管排尘口6的面积足够大，以防止单管排尘口6被催化剂粉尘堵塞。综合考虑，单管排尘口6的面积为单管壳体3内腔横截面积的5% 15%;单管壳体3内腔的横截面积按单管壳体3的内直径d计算，参见图2。
锥段5的底部设有圆锥面形的防倒锥7，防倒锥7和单管排气管4之间用数块连接板8连接在一起，参见图2和图3。设置防倒锥7，也是为了防止由单管排尘口6排出的泄料气倒窜回分离单管13的单管壳体3内。锥段5、防倒锥7与单管壳体3和单管排气管4同轴。单管壳体3与锥段5之间、锥段5与防倒锥7之间、连接板8与防倒锥7和单管排气管4之间， 一般均是焊接连接。参见图2，本实用新型分离单管13其它的主要结构参数一般如下单管壳体
3的内直径d为250 300毫米，长度a为1000 1500毫米；锥段5的锥角a为20 40度，长度b为300 500毫米；防倒锥7的锥角^为30 60度，长度c为50 100
如图1所示，本实用新型所用的分离单管13按常规方式设置多根，绕立管式第三级旋风分离器的轴心线布置若干圈(图略)。分离单管13的单管含尘气体入口 l与位于上隔板9上方的立管式第三级旋风分离器的进气室22相连通，单管排气管4的底部出口与位于下隔板10下方的立管式第三级旋风分离器的集气室24相连通，单管排尘口6与位于上隔板9和下隔板10之间的立管式第三级旋风分离器的集尘室23相连通。参见图2，分离单管13的单管壳体3和单管排气管4通过单管固定环11分别固定在立管式第三级旋风分离器的上隔板9和下隔板10上。参见图2和图4，本实用新型的单管固定环ll为斜切的圆管段，长度e—般为100 200毫米。单管固定环ll的斜切角度，根据上隔板9和下隔板10的圆锥角度确定。单管固定环11分别套装于单管壳体3和单管排气管4的外部，再分别与单管壳体3、单管排气管4以及上隔板9、下隔板10焊接连接。与US6797026B2图3所示的单管固定环相比，采用本实用新型结构的单管固定环ll的优点是可以节省材料。
如图1所示，立管式第三级旋风分离器在上隔板9的底部以及在顶部封头16和底部封头18上均设有人孔25，供人员进入有关区域对立管式第三级旋风分离器内的部件进行检查、维修。图1中，附图标记26表示立管式第三级旋风分离器的支座，附图标记28表示隔热耐磨衬里。
下面结合图l说明本实用新型的操作过程。夹带有催化剂粉尘的含尘气体由三旋含尘气体入口管14进入气体分配器15，经气体分配器15分配后均匀地进入立管式第三级旋风分离器的进气室22,再从各分离单管13的单管含尘气体入口1进入单管壳体3内。导向叶片2将含尘气体由沿单管壳体3轴向流动的方向改变为绕单管壳体3的轴心线环向流动的方向，产生气固分离所需的离心力。在单管壳体3内，含尘气体中的催化剂粉尘在离心力作用下浓集于单管壳体3的内壁上，再随下行气流经圆环形的单管排尘口6 (以及防倒锥7)排入立管式第三级旋风分离器的集尘室23内；夹带催化剂粉尘由单管排尘口6排出的下行气流称为泄料气。集尘室23内的催化剂粉尘最后经三旋排尘管20排出立管式第三级旋风分离器。在单管壳体3内经离心分离之后形成的净化气体，从单管排气管4排入第三级旋风分离器的集气室24内，再由三旋净化气体出口管21排出立管式第三级旋
风分离器。在上述的操作过程中，含尘气体中的催化剂粉尘浓度一般为50 500毫克/立方米，催化剂粉尘的中位粒径一般为10 20微米。对于分离单管13而言，含尘气体通过导向叶片2后的气速一般为20 40米/秒，泄料气的体积流量一般为进入单管壳体3内的含尘气体总体积流量的3% 5%。
权利要求1、一种立管式第三级旋风分离器，包括由圆筒形筒体(17)、顶部封头(16)和底部封头(18)组成的壳体，壳体内设有内吊筒(19)、连接于内吊筒(19)上的上隔板(9)和下隔板(10)，上隔板(9)和下隔板(10)上立式安装有分离单管(13)，顶部封头(16)上设有三旋含尘气体入口管(14)，底部封头(18)上设有三旋净化气体出口管(21)，下隔板(10)的底部设有三旋排尘管(20)，所述的分离单管(13)设有单管壳体(3)、单管排气管(4)以及单管排尘口，单管排气管(4)与单管壳体(3)同轴设置，单管壳体(3)的顶部为单管含尘气体入口(1)，与位于上隔板(9)上方的立管式第三级旋风分离器的进气室(22)相连通，单管含尘气体入口(1)的下方设有导向叶片(2)，单管排气管(4)的底部出口与位于下隔板(10)下方的立管式第三级旋风分离器的集气室(24)相连通，单管排尘口与位于上隔板(9)和下隔板(10)之间的立管式第三级旋风分离器的集尘室(23)相连通，其特征在于分离单管(13)的单管壳体(3)的底部设有倒置圆锥面形的锥段(5)，锥段(5)的底部与单管排气管(4)的外壁之间构成圆环形的开口，作为单管排尘口(6)，单管排尘口(6)的面积为单管壳体(3)内腔横截面积的5％～15％，锥段(5)的底部设有圆锥面形的防倒锥(7)。
2、 根据权利要求l所述的立管式第三级旋风分离器，其特征在于单管壳 体(3)的内直径为250 300毫米，长度为1000 1500毫米，锥段(5)的锥角为20 40度，长度为300 500毫米，防倒锥(7)的锥角为30 60度，长度为50 100毫 米。
3、 根据权利要求l所述的立管式第三级旋风分离器，其特征在于单管 壳体(3)和单管排气管(4)通过单管固定环(11)分别固定在立管式第三级旋风分 离器的上隔板(9)和下隔板(10)上，单管固定环(ll)为斜切的圆管段，长度为 100 200毫米。
专利摘要本实用新型公开了一种立管式第三级旋风分离器，以解决现有立管式第三级旋风分离器所存在的分离单管的单管排尘口易于被催化剂粉尘堵塞的问题。本实用新型主要包括壳体、内吊筒(19)、上隔板(9)、下隔板(10)和立式安装的分离单管(13)。分离单管设有单管壳体(3)、单管排气管(4)。单管壳体的底部设有倒置圆锥面形的锥段(5)，锥段的底部与单管排气管的外壁之间构成圆环形的开口，作为单管排尘口(6)；单管排尘口的面积为单管壳体内腔横截面积的5％～15％。锥段的底部设有圆锥面形的防倒锥(7)。本实用新型主要用于石油化工和煤化工行业流态化反应再生装置的油气中催化剂分离回收系统或再生烟气能量回收系统中。
文档编号B04C3/00GK201304370SQ20082022117
公开日2009年9月9日 申请日期2008年11月12日 优先权日2008年11月12日
发明者张世成, 张卫华, 丽 李, 田永成, 郝希仁, 顾月章 申请人:中国石化集团洛阳石油化工工程公司