ЦИКЛОННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1999 года по МПК B04C5/12 B04C5/85 B04C5/26 

Изобретение относится к конструкции выходного сопла непосредственно соединенных циклонных устройств каталитического крекинга флюид.

В ранее опубликованной нами заявке (EP 0488549 A1, C 10 G 11/18, 1992) описано устройство для быстрого отделения катализатора от газообразных углеводородов после крекинга в реакторе каталитического крекинга флюид (ККФ). В ней также описан способ удаления отдувочного газа из емкости реактора ККФ. Отличительной особенностью указанного изобретения является расположение входного сопла для реакторного и отдувочного газов в кольцеобразном пространстве, образованном вокруг выходной трубы циклона, проходящей через его верхнюю крышку. Было показано, что такое расположение выходного сопла имеет технические преимущества перед другими системами с точки зрения эксплуатации и баланса давления.

В системе непосредственно соединенных циклонов выходное сопло может служить расширительным соединением между циклоном первой ступени и циклоном второй ступени или верхним циклоном. В этом случае необходимо сохранять свободу перемещения выходной трубы циклона в его верхней крышке. Размеры выходного сопла и сохранение зазора в выходном сопле существенно важны для эффективной эксплуатации непосредственно соединенных циклонов при длительной работе реактора ККФ. Допуски для поддержания необходимого баланса давления в системе очень малы. Например, в одной системе ширина кольцевого зазора выходного сопла составляет всего 20 мм. В некоторых конструкциях необходимо предусматривать горизонтальное расширение, превосходящее ширину зазора между выходной трубой циклона и его крышкой. Иначе говоря, если зазор рассчитан на необходимый перепад давления, он может оказаться недостаточным для того, чтобы обеспечить горизонтальное расширение.

Способ каталитического крекинга флюид (ККФ) включает смешение горячего регенерированного катализатора с углеводородным сырьем в вертикальном реакторе линейного переноса в условиях протекания реакции каталитического крекинга. Сырье подвергают крекингу с образованием бензиновой фракции углеводородов, а также продуктов деструкции, таких как кокс, которые осаждаются на катализаторе и снижают его каталитическую активность. Пары углеводорода и закоксованный катализатор выходят из верхней части вертикального реактора непосредственно в сепаратор, обычно циклонного типа, в котором катализатор отделяют от углеводорода. Как известно в технике ККФ, сепаратор стоит на выходе из реактора. Выделенный катализатор перемещают в отдувочный реактор и приводят во взаимодействие с отдувочным газом для удаления летучих углеводородов. Дегазованный катализатор далее переводят в отдельный реактор регенерации, где с катализатора удаляют кокс путем окисления с контролируемой скоростью. Катализатор, практически не содержащий кокса, собирают в вертикальные сборники регенерированного катализатора. Из сборника катализатор подают в вертикальный реактор для использования в новом цикле процесса.

В патентах (US 4623446 A, C 10 G 11/18, 1986, US 4737346 A, B 01 J 8/18, 1988) описана замкнутая система сдвоенных циклонов-сепараторов реактора каталитического крекинга флюид. Предложен способ смешения отдувочного газа с углеводородом, полученным в результате крекинга, при его движении к сдвоенному вертикальному циклону-сепаратору. Как показано на фиг. 7 и 8, трубопровод вертикального реактора модернизирован так, что он содержит перекрывающую нижнюю часть 118, обеспечивающую кольцевой зазор между верхней частью 117 и нижней частью 118. Кольцевой зазор накрыт плоским металлическим кольцом с соплами 125, обеспечивающими свободное сообщение с реактором, что позволяет отдувочному газу проходить в нижнюю часть трубопровода 118. Как видно на фиг. 5, погружной отвод вертикального циклона имеет такой размер, что по меньшей мере часть отдувочного газа из зоны отдувки поступает противотоком катализатору, проходящему вниз по погружному отводу.

В патенте (US 4502947 A, C 10 G 11/18, 1985) описаны способ и устройство для выделения катализатора крекинга флюид в закрытом циклоне. Полученные углеводороды и катализатор крекинга в замкнутом циклоне из подъемника направляют непосредственно в циклон-сепаратор, минуя газовую среду реактора. Отсутствие газовой среды реактора позволяет снизить как излишний каталитический крекинг, так и высокотемпературный термический крекинг. Высокие температуры, при которых проводится каталитический крекинг, вызывают большие термические расширения, которыми могут быть обусловлены как вертикальные, так и горизонтальные смещения циклонного устройства, создающие нежелательную деформацию и выходной трубы, и корпуса самого циклонного устройства.

Задачей настоящего изобретения является создание циклонного устройства, конструкция которого позволяет снизить возможность возникновения температурных деформаций.

Решение поставленной задачи обеспечивается созданием циклонного устройства, имеющего кольцевое выходное сопло и включающего циклон с крышкой, имеющей отверстие, при этом устройство содержит кольцевой плоский элемент, который расположен на крышке и отверстие которого ограничено периферической поверхностью и имеет диаметр меньше диаметра отверстия в крышке, защитную противоэрозионную облицовку, расположенную по меньшей мере на периферической поверхности отверстия кольцевого плоского элемента и смежно с ней, и выходную трубу циклона, проходящую через отверстие кольцевого плоского элемента и расположенную на некотором расстоянии от него с образованием между ними кольцевого выходного сопла.

Наличие в предлагаемом циклонном устройстве кольцевого плоского элемента, который расположен на крышке и отверстие которого ограничено периферической поверхностью и имеет диаметр меньше диаметра отверстия в крышке, защитной противоэрозионной облицовки, расположенной по меньшей мере на периферической поверхности отверстия кольцевого плоского элемента и смежно с ней, и выходной трубы циклона, проходящей через отверстие кольцевого плоского элемента и расположенной на некотором расстоянии от него с образованием между ними кольцевого выходного сопла, позволяет снизить возможность возникновения температурных деформаций из-за смещения циклонного устройство относительно других элементов системы. Составные части выходного сопла обеспечивают свободное перемещение выходной трубы циклона и его крышки, даже когда потребности горизонтального расширения превышают возможную ширину сопла.

В предлагаемом циклонном устройстве выходная труба циклона снаружи может быть покрыта огнеупорным материалом, который может быть отполирован на участке, прилегающем к выходному соплу.

Противоэрозионная защитная облицовка может представлять собой керамический или огнеупорный материал.

Кольцевой плоский элемент может быть жестко закреплен на крышке, а также может быть закреплен на ней с возможностью относительного перемещения между ними.

Настоящее изобретение описано на приведенном ниже примере и сопровождается чертежом, на котором изображен вертикальный поперечный разрез части вертикально соединенной системы циклонов.

Как показано на чертеже, отверстие 10 расположено в крышке 12 циклона, имеющей внутреннюю стойкую к эрозии футеровку 14. Диаметр отверстия 10 превышает требуемый диаметр выходного сопла на несколько дюймов или более. Кольцевой плоский элемент 16 имеет размер, перекрывающий отверстие 10 в крышке 12 циклона. Огнеупорная облицовка 18 с подходящей системой крепления (т.е. с шестью креплениями, S-образным стержнем, волнообразными V-образными креплениями и т.д.) или соответствующий стойкий к эрозии керамический материал прикреплены к элементу 16 для защиты участков выходного сопла, имеющих непосредственный контакт с парами и катализатором, текущими с высокой скоростью. Огнеупорную или керамическую облицовку можно затем обрабатывать в соответствии с рекомендациями изготовителя перед окончательной шлифовкой до требуемых узких допусков.

Выходная труба 22 циклона, которая образует внутреннюю стенку кольцеобразного выходного сопла 24, также промышленного изготовления и покрыта огнеупорным или керамическим покрытием 26. После необходимой обработки огнеупора или керамики наружную поверхность выходной трубы на участке, образующем выходное сопло, подвергают окончательной шлифовке для получения требуемого допуска. Затем выходную трубу можно в производственных условиях приварить к входной трубе (не показана) верхнего циклона (также не показан).

Образующие данное выходное сопло элементы позволяют получить с жесткими допусками кольцевой зазор между крышкой циклона и выходной трубой из материалов, стойких к эрозионному воздействию выходящих паров, насыщенных пылью. Данное изобретение также дает возможность взаимного горизонтального и вертикального перемещения выходной трубы и крышки циклона, причем горизонтальное перемещение может превышать ширину зазора. Возможность горизонтального перемещения выходной трубы и крышки циклона, превышающего ширину зазора, обеспечивается благодаря тому, что отверстие в кольцевом элементе 16 и в облицовке 18 может не быть круглым и концентричным с трубой 22. Следовательно, выходное сопло может быть овальным или иметь любую требую форму, что обеспечивает возможность большего перемещения в выбранном направлении и, кроме того, позволяет иметь необходимую площадь выходного сопла. Возможность вертикального перемещения выходной трубы и крышки циклона обеспечивается благодаря тому, что выходная труба не прикреплена к корпусу циклона и проходит внутрь циклона на некоторое расстояние.

Для крепления элемента 16 к крышке 12 предложены три способа. В условиях небольшого горизонтального расширения кольцевой плоский элемент можно закрепить герметичной сваркой по всей ширине окружности этого элемента. Если возможное горизонтальное расширение превышает ширину выходного сопла, элемент можно закрепить болтами на крышке циклона со щелевидными отверстиями для болтов, дающими возможность дополнительного движения этого элемента. Третий способ состоит в том, чтобы кольцевой элемент оставить незакрепленным на крышке циклона. В этом случае для свободного перемещения поверхности элемента и крышки циклона обрабатывают до гладкости для обеспечения хорошей герметичности уплотнения металла по металлу. Падение давления на выходном сопле удерживает кольцевой элемент в соприкосновении с крышкой циклона, однако допускает горизонтальное перемещение элемента.

Настоящее изобретение имеет следующие особые преимущества:
1. Возможность изготовления и ремонта выходного сопла в мастерских, а не на самом корпусе циклона, которая обеспечивается благодаря тому, что выполнение и подгонку отверстия в элементе 16 можно осуществлять отдельно от циклонного устройства, при этом элемент 16 и облицовку 18 можно снять и отремонтировать вне корпуса циклона или заменить элементом с отверстием другого размера.

2. Возможность сборки выходного сопла из материалов, стойких к эрозионному действию потока газа и потока катализатора, движущихся с высокой скоростью.

3. Возможность соблюдения точных допусков на поверхности сопла.

4. Возможность значительного взаимного перемещения вертикально соединенных друг с другом циклонов первой и второй ступени, которая обеспечивается для компенсации разницы расширений или других смещений двух циклонных устройств.

5. Возможность установки циклонов без соединений с большими расширениями в выходных трубах или других частях системы вертикальный реактор-циклон, то есть отсутствует необходимость в расширительных соединениях в трубе 22 и других частях, поскольку эта труба установлена с возможностью перемещения по отношению к крышке циклона.

6. Отсутствие деформации корпуса циклона, обусловленной дифференциальным термическим расширением, обеспечиваемое благодаря возможности перемещения трубы 22 в крышке 12 циклона, так что поскольку два циклона соединены друг с другом не жестко, проблемы, связанные с деформациями, отсутствуют.

Настоящее изобретение может иметь множество модификаций без изменения его сущности и существенных отличий.

Приведенный пример его выполнения во всех отношениях является иллюстративным и не ограничивает объем изобретения.

Устройство предназначено для отделения частиц катализатора от углеводородов после крекинга. Крышка циклона имеет отверстие и выходную трубу, проходящую через отверстие. Кольцевой плоский элемент лежит на крышке, и его отверстие имеет меньший диаметр, чем диаметр отверстия в крышке. Отверстие имеет противоэрозионную облицовку и образует кольцевое выходное сопло между защитной облицовкой и выходной трубой. В устройстве обеспечивается значительное взаимное перемещение вертикально соединенных друг с другом циклонов первой и второй ступеней. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Циклонное устройство, имеющее кольцевое выходное сопло и включающее циклон с крышкой, имеющей отверстие, отличающееся тем, что оно содержит кольцевой плоский элемент, который расположен на крышке и отверстие которого ограничено периферической поверхностью и имеет диаметр меньше диаметра отверстия в крышке, защитную противоэрозионную облицовку, расположенную по меньшей мере на периферической поверхности отверстия кольцевого плоского элемента и смежно с ней, и выходную трубу циклона, проходящую через отверстие кольцевого плоского элемента и расположенную на некотором расстоянии от него с образованием между ними кольцевого выходного сопла. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходная труба циклона снаружи покрыта огнеупорным материалом. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что огнеупорный материал отполирован на участке, прилегающем к выходному соплу. 4. Устройство по одному из пп.1 - 3, отличающееся тем, что противоэрозионная защитная облицовка представляет собой керамический материал. 5. Устройство по одному из пп.1 - 3, отличающееся тем, что противоэрозионная защитная облицовка представляет собой огнеупорный материал. 6. Устройство по одному из пп.1 - 5, отличающееся тем, что кольцевой плоский элемент жестко закреплен на крышке. 7. Устройство по одному из пп.1 - 5, отличающееся тем, что кольцевой плоский элемент закреплен на крышке с возможностью относительного перемещения между ними.