提升管分离系统的制作方法

1.本公开涉及使用高速稀相提升管线(或提升管反应器)的任何蒸气-颗粒操作，例如流化催化裂化(fcc)工艺。2.相关技术描述fcc工艺在石油炼制行业中已经成熟，用于将低价值高沸程石油馏分转化成高价值低沸点产物，特别是汽油、丙烯和其它轻质烯烃。在fcc工艺中，细分的固体催化剂颗粒通过提供用于反应的热量和催化活性来促进裂化反应。可以使催化剂的细分形式表现得如同流体(因此被称为流体催化裂化)一般，并且它在裂化区(提升管反应器)和与输送管线(通常称为立管或提升管线)连接的单独再生区之间流动。fcc单元的反应区通常由两部分组成：提升管反应器和本领域技术人员已知作为反应或提升管终止装置(rtd)的设备，以快速分离催化剂和反应产物。出于机械考虑，rtd系统通常位于提升管反应器的出口处并且容纳在反应器容器中，此容器还包含对该工艺的操作而言重要的其它装置。一旦与催化剂分离，反应产物则从容器中排出以进行骤冷并且分成所需的馏分。在提升管反应器中，热催化剂与液体油进料接触，使得其蒸发并且允许进行所需的气相裂化反应，其中形成了各种烃产物以及在催化剂上的固体焦炭沉积物。在提升管反应器的末端，需要从烃产物中快速分离催化剂以控制反应时间，从而避免烃蒸气的过度裂化。期望将烃转化时间限制在提升管反应器内，因为该区被设计成确保蒸气和固体催化剂紧密混合。一旦混合物离开提升管反应器，则在容纳/分离容器中可能发生不那么紧密的接触，并且可能发生不期望的热裂化反应，导致损失有价值产物并且产生低价值副产物。将烃蒸气包含在rtd内并且将它们尽可能直接地引导出系统使得在导致热降解的高温处的停留时间最小化。还期望快速并且完全地从催化剂中分离烃蒸气以结束催化裂化反应。需要蒸气-催化剂分离的两个阶段来实现非常高的催化剂回收率；rtd被认为是初级分离阶段，二级分离步骤由多个高效旋风分离器组成。在初级分离过程中，烃蒸气从大部分催化剂中分离出来，并且通过直接连接到二级分离步骤的气体出口管离开rtd。分离的催化剂沿着位于初级分离器下端的另一个室(称为浸入管)向下流动进入汽提床。当催化剂沿浸入管向下流动时，其夹带一些烃蒸气。催化剂和夹带的烃离开rtd并且流入汽提区，其中它们被进一步分离。当催化剂通过汽提区时，颗粒之间和颗粒内部的烃蒸汽被汽提蒸汽的逆向流动除去。不含气态烃但被固体烃焦炭污染的催化剂离开汽提区并且进入再生区。在初级气体催化剂分离之后，催化剂流入rtd下面的汽提床，其中它与汽提气体逆流接触以除去任何残留的夹带在催化剂中的挥发性烃。将含有固体焦炭沉积物的经烃汽提的催化剂(通常称为废催化剂)通入催化剂再生区，其中焦炭被燃烧掉，而催化活性得以恢复。再生步骤释放能量并且升高催化剂温度，在焦炭沉积物被燃烧掉后，热再生后的催化剂回流入反应区。从催化剂分离的烃蒸气流到下游蒸馏系统，用于分馏成几种产物。包括提升管反应器再生器组件的fcc单元是自热平衡的，因为通过在再生器中燃烧焦炭产生的热量与进料蒸发所需的热量和用于裂化反应的热量匹配。现有技术提升管分离系统通常具有两个分离室，这两个分离室分别具有伴随的浸入管和连续数量的气体收集室，用于分离气体和催化剂材料。授予gauthier等人的美国专利号6,296,812提供了一种用于分离气体和颗粒的混合物的设备，该设备具有封套，该封套包括与提升管分离系统相关联地分布的分离室和循环(例如，气体收集)室。每个分离室的上部具有与提升管反应器连通的入开口和用于在垂直平面中旋转混合物的中间区以及称为浸入管用以收集分离的催化剂颗粒的下区。每个分离室包括两个侧壁(其也是循环室的壁)，每个室的壁中的至少一个壁包括用于将气体和颗粒混合入相邻循环室中的侧向出开口。气体收集室具有两个额外的开口：一个开口在连接到气体出口管的顶部，气体出口管进一步连接到二级分离器；和下部开口，下部开口与下方汽提床上方的反应器容器的所谓稀相连通。该设备的应用是在提升管中流化催化裂化烃，但同样可应用于其它类似的工艺。gauthier等人的装置具有多个分离室和循环室，并且每个分离室具有其自身的浸入管，该浸入管包括在该分离室下方与汽提床连通的颗粒出开口。在gauthier等人的装置中，提升管蒸汽和催化剂混合物在通过提升管顶部中的窗口进入分离室之前被迫改变方向，在彼此分离之前进行四分之一(1/4)转弯。该蒸汽然后在分离室的偏转器下面再转180°之后进入收集室。催化剂沿分离室向下流入浸入管中，该浸入管设计用于低质量通量以最大化气体脱离。该装置主要用作包含在反应器/汽提器容器内的内部提升管系统的催化剂和蒸汽的初级分离装置。从分离室浸入管夹带走的汽提气体和烃蒸气进入反应器中，通过下部导管进入收集室，在进入气体出口管/收集器之前与来自分离室的提升管蒸气混合，然后流入旋风分离器-二级分离器中用于最终气体/催化剂分离。gauthier装置解决了分离和运输的目的，然而固体收集效率低于预期。分离室的入口从提升管顶部进行90°急剧转弯，并且仅提供1/4转弯，用于分离气体和催化剂，这不足以将气体和催化剂彼此干净地分离。在方向上90°的急剧变化在入口处产生湍流催化剂流态，没有足够的时间来形成必要的流动结构以在随后的1/4转弯中实现裂化气体与固体催化剂颗粒的良好分离。分离室之间不存在连接，产生不均匀压力分布的潜在可能，导致每个室的不均匀负载，从而导致低分离效率。另一种类型的提升管分离系统，例如授予marchant等人的美国专利号10,731,086，包括了rtd设计，该rtd设计在分离室中具有附加特征，提供了改进的气固分离和气体容纳。这些特征包括波状提升管顶部和用于分离室的单个(公共)浸入管，该波状提升管顶部向气体催化剂流提供平滑的180°转弯以最小化提升管顶部处的流动湍流并且促进气体催化剂分离。marchant等人还提供了更紧凑的设计，减少了总体积和提升管后的停留时间，并且每个分离窗口的均衡流分配改善了操作的稳定性。marchant等人还描述了在分离室浸入管中的催化剂床上方的盘状或圆环形挡板，以偏转分离的催化剂颗粒的动量并且减少分离的催化剂的再夹带。另一种类型的提升管分离系统，例如授予leonce f.castagnos的美国4,664,888，包括偏转装置。castagnos的专利涉及一种用于流化催化裂化提升管的粗切催化剂-蒸汽分离器，该分离器位于提升管的出口处并且使得油-催化剂混合物经受180°向下的急转弯。离心分离器相当于旋风分离器内的半圆转向，并且使得大部分催化剂移动到壁。大部分烃蒸气从壁中挤出。在分离器的末端是刮勺，该刮勺定位成将绝大多数催化剂相与绝大多数烃蒸汽相分开。刮勺将催化剂相传导离开容器中心并且将其沉积在容器壁附近，其中在重力作用下其继续向下流动。蒸气相继续向下流动一段时间，但是之后必须经受180°的转弯并且向上流动以通过一系列常规旋风分离器离开容器。然而，油蒸气的第二次180°转弯可能再夹带分离的催化剂，这就抵消了初始气固分离。castagnos还公开了一种开放的半环形偏转装置，而且离开提升管的气体/催化剂混合物撞击在偏转器的表面上，其中催化剂颗粒被压缩在该偏转器上，并且分离的气相应当进入偏转器的边缘下方的开放区域。当气体从颗粒相中分离时，固体倾向于减速并且重力的作用抵消了所实现的初始分离。任何剩余的压缩颗粒相流动到收集表面上，然后这些颗粒向下流动并且朝向容器壁离开该表面。分离的气体应当沿导管向上流动而不再接触颗粒相。因此，撞击表面和收集表面下方的压力高于它们上方的压力。该压差迫使气体不仅通过导管，而且通过偏转器的边缘下方的开口区域和收集表面，从而进一步抵消已实现的分离。随后，分离的气体是“不受限制的”，因为它进入容器而且经历相当长的停留时间并且经受显著的提升管后的裂化。传统技术已被认为满足其预期目的。然而，需要一种设备用以改进提升管反应器出口处的催化剂和蒸汽相的分离。本公开提供了一种针对此需求的解决方案。本发明人已经发现了一种方法和装置，用以利用具有新颖设计的提升管分离系统来实现改进的催化剂和蒸汽相分离以及改进的气体收集效率，从而提供了改进的流动特性，该流动特性促进了气固分离并且改进了操作稳定性。

背景技术：

技术实现思路

1、一种用于从颗粒流中分离气体混合物的设备，该颗粒流从提升管反应器进入，该提升管反应器用于通过所述颗粒流裂化烃进料，该设备包括反应容器，该反应容器包括下部汽提床区域和上部二级分离器区域。该设备包括在该反应容器内的提升管反应器。该提升管反应器限定纵轴并且包括位于一端的提升管反应器入口和位于相对端的至少一个提升管反应器出口，该提升管反应器入口用于接收该烃进料和该颗粒流，该至少一个提升管反应器出口用于排出裂化气体和固体颗粒的混合物。该设备包括分离容器，该分离容器被限定为靠近该至少一个提升管反应器出口。该分离容器包括以交替的方式围绕该纵轴分布的至少一个分离室和至少一个收集室。每个分离室包括两个竖直侧壁，这两个竖直侧壁还包括该至少一个收集室的相邻收集室的壁。该至少一个分离室包括在与该提升管反应器连通的分离室的上部区域中的分离室入口。侧向分离室出口被限定在该竖直侧壁的至少一个竖直侧壁中以提供从该侧向分离室到该至少一个收集室的一个相邻收集室的流体和颗粒连通。该分离容器包括至少一个收集室偏转器，该至少一个收集室偏转器定位在该至少一个收集室中。

2、在一些实施方案中，该至少一个分离室包括两个分离室。该至少一个收集室中的一个收集室位于该两个分离室之间。该至少一个收集室偏转器在该两个分离室的第一个分离室的两个竖直侧壁中的一个竖直侧壁与该两个分离室的第二个分离室的两个竖直侧壁中的一个竖直侧壁之间延伸。每个收集室可包括收集室外壁，该收集室外壁包括汽提气体入窗口，以允许来自该下部汽提床区域附近的至少一个汽提气体喷射器的汽提气体进入该收集室。每个收集室可包括收集室底板，该收集室底板与该收集室外壁、该竖直侧壁和该提升管反应器一起限定该收集室。该至少一个收集室偏转器可包括面向该收集室底板的凹表面。该收集室偏转器可包括向下指向的尖端部分。该尖端部分可居中位于该竖直侧壁中的两个竖直侧壁之间。

3、在一些实施方案中，该收集室偏转器包括分隔挡板，该分隔挡板从该收集室偏转器的凹表面延伸。该分隔挡板在平行于该纵轴的方向上延伸超过该偏转器的下边缘。该设备包括在该收集室的上部区域中的至少一个收集室导管，用于将该裂化气体和小部分该固体颗粒从该收集室排出到气体出口收集器。该至少一个收集室导管可向下延伸穿过该收集室偏转器。每个收集室可包括收集室外壁，该收集室外壁从该侧向分离室出口延伸入该下部汽提床区域中。每个收集室可包括收集室底板。该收集室底板、该收集室外壁、该竖直侧壁和该提升管反应器一起限定该收集室。该收集室外壁可以是公共收集室外壁，该公共收集室外壁围绕该提升管反应器在连续圆周方向朝向该下部汽提床延伸。该收集室外壁可包括朝向该提升管反应器的倾斜区段和位于该倾斜区段下方的竖直壁。

4、在一些实施方案中，每个分离室还可包括分离室外壁，该分离室外壁从该分离室入口朝向该下部汽提床区域延伸。该分离室外壁和该收集室外壁可终止于相对于该纵轴的相同竖直位置处。该收集室外壁的直径可等于或小于该分离室外壁的直径。该至少一个分离室中的至少一个分离室可包括分离室偏转器，该分离室偏转器至少部分地定位在该侧向分离室出口上方。该分离室偏转器可与该收集室偏转器一体地形成。该收集室偏转器至少部分地定位在该侧向分离室出口上方。

5、根据另一方面，一种用于从颗粒流中分离气体混合物的设备，该颗粒流从提升管反应器进入，该提升管反应器用于通过所述颗粒流裂化烃进料，该设备包括反应容器，该反应容器包括下部汽提床区域和上部二级分离器区域。该设备包括在该反应容器内的提升管反应器。该提升管反应器限定纵轴并且包括位于一端的中心提升管反应器入口和位于相对端的至少一个提升管反应器出口，该中心提升管反应器入口用于接收该烃进料和该颗粒流，该至少一个提升管反应器出口用于排出裂化气体和固体颗粒的混合物。该设备包括分离容器，该分离容器被限定为靠近该至少一个提升管反应器出口。该分离容器包括以交替的方式围绕该纵轴分布的至少一个分离室和至少一个收集室。每个分离室包括两个竖直侧壁，这两个竖直侧壁还包括相邻收集室的壁。该分离室包括在与该提升管反应器连通的分离室的上部区域中的分离室入口。侧向分离室出口被限定在该竖直侧壁的至少一个竖直侧壁中以提供从该分离室到该至少一个收集室的一个相邻收集室的流体和颗粒连通。每个收集室包括收集室外壁，该收集室外壁从该侧向分离室出口延伸入该下部汽提床区域中。

6、在一些实施方案中，该收集室外壁是公共收集室外壁，该公共收集室外壁围绕该提升管反应器在连续圆周方向朝向该下部汽提床延伸。该收集室外壁可类似于上述的收集室外壁。

7、预期在一些实施方案中，该设备包括至少一个收集室偏转器，该至少一个收集室偏转器定位在相邻气体收集室中，该相邻气体收集室至少部分地位于该侧向分离室出口上方。该至少一个收集室偏转器可包括面向该下部汽提床区域的凹表面。该至少一个收集室偏转器可至少部分地定位在该侧向分离室出口上方。该至少一个分离室可以是两个分离室。该至少一个收集室中的一个收集室位于该两个分离室之间。该至少一个收集室偏转器在该两个分离室的第一个分离室的两个竖直侧壁中的一个竖直侧壁与该两个分离室的第二个分离室的两个竖直侧壁中的一个竖直侧壁之间延伸。该至少一个收集室偏转器可与上述的收集室偏转器相同。该收集室偏转器可包括分隔挡板，该分隔挡板与上述的分隔挡板类似。该设备可包括至少一个收集室导管，该至少一个收集室导管与上述的收集室导管类似。该至少一个分离室中的至少一个分离室可包括分离室偏转器，该分离室偏转器至少部分地定位在该侧向分离室出口上方。该分离室偏转器可与该收集室偏转器一体地形成。

8、通过下面结合附图对优选实施方案的详细描述，本主题公开的系统和方法的这些和其它特征对于本领域技术人员来说将变得更加显而易见。