СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ОТ ПОТОКА ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО ТВЕРДУЮ ФАЗУ Российский патент 2008 года по МПК B01D50/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к каталитическому крекингу исходного сырья, содержащего тяжелые углеводороды, осуществляемому в кипящем слое катализатора (FCC-процесс), регенерации катализатора и отделению катализатора от отходящих газов, полученных в процессе регенерации.

Уровень техники

В патентных документах US 4208384A и US 4556479A описан способ отделения катализатора от отходящих газов, полученных при проведении указанного FCC-процесса.

В статье под названием "Контроль выбросов в атмосферу твердых частиц при проведении каталитического крекинга в кипящем слое с использованием трехступенчатого сепаратора" (автором которой является Edwin H.), Weaver of Beico Technologies Corporation at the 2002 NPRA, New Orlean, описано, каким образом мелкие пылевидные частицы катализатора отделяют от отходящего газа, отводимого из регенератора, используемого в FCC-процессе. Согласно приведенным в указанной статье сведениям трехступенчатые сепараторы (TSS) в течение многих лет используют для отделения мелких частиц катализатора от отходящего газа регенератора с целью защиты расширительных турбомашин, установленных ниже по потоку от указанного сепаратора. Типичные трехступенчатые сепараторы описаны, например, в журнале Hydrocarbon Processing (Переработка углеводородов), January, 1985, 51-54. В течение многих лет трехступенчатые сепараторы используют как эффективное устройство для удаления мелких частиц катализатора из отходящего газа регенератора, используемого в FCCU-процессе, производимого с целью защиты расширительной турбины. При таком проведении технологического процесса существенным является то, что TSS удаляет достаточное количество мелких частиц катализатора с тем, чтобы оставшиеся в отходящем газе частицы катализатора не повреждали расширительную турбину.

В TSS твердая фаза отделяется от большей части потока газа посредством большого количества сепараторов в виде вихревых труб, работающих параллельно и размещенных внутри общего корпуса. Содержание твердой фазы в газе снижается примерно до 43 мг/Нм³ (Нм³ - объем газа в куб.м при нормальных условиях, т.е. при температуре 0°С и давлении 1 атм - прим. перевод.). Отделенная твердая фаза накапливается в нижней части корпуса сепаратора и выгружается из нижней части корпуса вместе с небольшим количеством отходящего газа. Этот поток, богатый твердой фазой, называют также нижним (сгущенным) продуктом трехступенчатого сепаратора. В сепараторе с четырьмя ступенями твердую фазу обычно отделяют с использованием так называемых четырехступенчатых циклонов или в последнее время полностью отделяют при прохождении газа через циклон и керамический или композитный фильтр. В последнем случае газ, содержащий небольшое количество твердых частиц, например соответствующее их содержанию 2 мг/Нм³, затем возвращают в основной поток отходящего газа ниже по потоку от трехступенчатого сепаратора.

Недостаток описанного выше технологического процесса, отмеченный в представленной на конференции вышеупомянутой статье, заключается в том, что для минимизации выброса в атмосферу твердых частиц, образовавшихся при проведении FCC-процесса, необходимо использовать совершенный фильтр. Преимущество таких фильтров состоит в том, что почти вся твердая фаза может быть отделена от газов, содержащихся в нижнем продукте. Однако эти фильтры имеют недостаток, который заключается в том, что (керамические) фильтровальные свечи помимо их высокой стоимости могут разрываться, что приводит к росту содержания твердой фазы в отходящих газах. Недостаток известных металлических фильтровальных свечей состоит в том, что их нельзя использовать при обычных рабочих температурах технологического процесса, и в этом случае необходимо охлаждение газа.

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа, который обеспечивает низкое содержание твердой фазы в отходящем газе и при осуществлении которого отсутствует необходимость использования указанных совершенных фильтров.

Раскрытие сущности изобретения

Настоящее изобретение относится к описанному ниже способу. Предлагаемый способ отделения твердой фазы от исходного потока газа, содержащего твердую фазу в количестве более чем 100 мг/Нм³, заключается в проведении следующих стадий:

(a) отделение твердой фазы от газообразного потока с помощью сепаратора для разделения газа и твердой фазы, в результате чего содержание твердой фазы в газообразном потоке снижается до величины менее 50 мг/Нм³, и получают нижний продукт, включающий отделенную твердую фазу и некоторую часть газообразного потока, подведенного к указанному сепаратору для отделения газа от твердой фазы;

(b) отделение части твердой фазы от нижнего продукта в циклоне, где в результате разделения получают твердую фазу и поток газа, еще содержащий некоторое количество твердой фазы; и

(c) контактирование потока газа, полученного на стадии (b), с водой для отделения твердой фазы и получения газообразного потока с содержанием твердой фазы от 0 до 50 мг/Нм³; и

(d) объединение газовых потоков, обедненных твердой фазой, а именно полученного на стадии (с) и полученного на стадии (а).

Подробное описание изобретения

Заявители установили, что за счет сочетания относительно простого и надежного циклонного сепаратора на стадии (b) и контактирования с водой на стадии (с) обеспечивается более надежный технологический процесс по сравнению с современным уровнем техники, использующим керамические фильтры.

Способ согласно данному изобретению является подходящим для отделения твердой фазы от исходного газового потока, содержащего твердую фазу в количестве более 100 мг/Нм³. Предпочтительно исходное сырье (исходный газовый поток) содержит твердую фазу в количестве от 100 до 500 мг/Нм³. Газовый поток, полученный на стадии (d), предпочтительно содержит менее 50 мг/Нм³ твердой фазы и более предпочтительно от 10 до 50 мг/Нм³. Исходный поток газа предпочтительно представляет собой отходящий газ, отводимый из регенератора FCC-процесса. Однако исходным сырьем могут быть также и другие потоки газов, требующие вышеуказанного уровня сепарации.

Стадию (а) осуществляют в сепараторе "газ-твердая фаза", которым может быть циклон, ряд параллельно расположенных вихревых труб или циклонов, или же данную стадию проводят с использованием так называемого мультисепаратора. Такой мультисепаратор (мультициклон) состоит из множества параллельных циклонных сепараторов для разделения газа и твердой фазы, размещенных в одном корпусе. Такие циклонные сепараторы могут быть вихревого типа или с тангенциально расположенными входными патрубками для ввода смеси газа и твердой фазы. Примерами таких мультисепараторов являются вышеупомянутый трехступенчатый сепаратор или сепараторы, описанные в патентных документах US 3541766A, US 5690709A, US 5372707А, US 5514271A и US 6174339A.

Вышеуказанные сепараторы "газ-твердая фаза" обеспечивают получение определенного количества нижнего продукта, который может быть очищен в соответствии с настоящим изобретением.

Стадия (Ь) может быть проведена подходящим образом в обычном циклонном сепараторе, например, показанном на фиг.20-106 в справочнике: Perry. Chemical Engineers Handbook, McGrowHill, 5^th edition, 1973.

Стадия (с) может быть соответствующим образом осуществлена в обычной емкости, внутри которой газ протекает в противотоке с потоком воды. Вода может содержать другие вещества. Однако для снижения опасности коррозии, возникающей при достижении точки росы, кроме того, может быть использован водный разбавленный щелочной раствор. Примерами возможных растворов являются разбавленные растворы NaOH, КОН, Mg(OH)₂ и NH₄OH. Однако в соответствии с настоящим изобретением твердая фаза удаляется из потока в достаточной степени с использованием воды, не содержащей дополнительных компонент. Используемая емкость может быть снабжена внутрикорпусными устройствами, которые повышают эффективность контактирования водой с газом. Отношение объемной массы воды к объемной массе газа, контактирующих на стадии (с), предпочтительно составляет от 1,5 до 2,0. Контактирование с водой предпочтительно осуществляют в непрерывном режиме работы, при котором вода и поток газ протекают в противотоке. Поток воды, полученный после контактирования, может быть повторно использован при проведении стадии (с) технологического процесса. Небольшой отбор потока воды и твердой фазы будет приводить к тому, что в циркулирующем потоке воды содержание накапливаемой твердой фазы не будет превышать определенного уровня. Твердая фаза, находящаяся в воде или предпочтительно отбираемом потоке, может быть подходящим образом отделена от воды с помощью фильтрационного устройства, например, ротационного (барабанного) фильтра, или же она может быть отведена с использованием обычной очистительной дренажной системы.

Содержание твердой фазы в газе после контактирования с водой на стадии (с) составляет менее 50 мг/Нм³, предпочтительно менее 20 мг/Нм³ и более предпочтительно менее 5 мг/Нм³. Содержание твердой фазы может быть приемлемым в количестве от 0 до 5 мг/Нм ³.

На стадии (d) объединяются газообразные потоки, обедненные содержанием твердой фазы, включающие полученный на стадии (с) и полученный на стадии (а). Результирующий поток газа может быть подведен к расширительной турбине, к котлу-утилизатору или к выхлопной трубе или комбинации этих устройств.

Краткое описание чертежа, который иллюстрирует способ, соответствующий настоящему изобретению.

Подробное описание чертежа

На чертеже показан регенератор 1, используемый при проведении FCC-процесса и генерирующий отходящий газ 2. Твердую фазу отделяют от этого отходящего газа 2 в трехступенчатом сепараторе 3. В результате получают газ, обедненный твердой фазой 4, и нижний продукт 5. Нижний продукт 5 подают в циклонный сепаратор 6, в котором в результате разделения получают поток 10 твердой фазы и газовый поток 7. Газовый поток 7 контактирует в емкости 8 с водой 15. Твердая фаза поглощается потоком 15 воды, в результате чего выходящий поток 16 воды содержит твердую фазу. Результирующий поток газа 9 почти не содержит твердой фазы и объединяется с очищенным потоком 4, выходящим из трехступенчатого сепаратора. Предпочтительно указанный газовый поток 9 объединяется с очищенным потоком 4, вытекающим из трехступенчатого сепаратора, ниже по потоку от расширительной турбины 17, работающей на отходящем газе.

Поток твердой фазы 10 непрерывно подают в сборную емкость 12. Из этой емкости 12 твердая фаза может выгружаться в окружающую среду через бункер со шлюзовым затвором, снабженный задвижками 11. Использование бункера со шлюзовым затвором является предпочтительным для того, чтобы перевести твердую фазу из зоны с повышенным уровнем давления, при котором ведут технологический процесс, до атмосферного давления, при котором с твердой фазой могут производиться дальнейшие действия (транспортировка).

В целях иллюстрации содержание твердой фазы в различных потоках представлено в таблице в качестве примера осуществления настоящего изобретения.

ПотокСодержание твердой фазы, мг/Нм³215042952450763090-1

Изобретение предназначено для очистки газа. Способ отделения твердой фазы от газообразного потока, содержащего твердую фазу в количестве более 100 мг/Нм³, включает следующие стадии: (а) отделение твердой фазы от газообразного потока с использованием сепаратора, предназначенного для разделения газа и твердой фазы, в результате чего газообразный поток содержит твердую фазу в количестве менее 50 мг/Нм³, и получают нижний продукт, включающий отделенную твердую фазу и часть газового потока, (b) отделение части твердой фазы от нижнего продукта в циклоне, в котором получают твердую фазу и поток газа, еще содержащий некоторое количество твердой фазы, (с) контактирование газообразного потока, полученного на стадии (b), с водой для отделения твердой фазы и получения газообразного потока, содержащего твердую фазу в количестве от 0 до 50 мг/Нм³, и (d) объединение потоков газа, обедненных содержанием твердой фазы, полученных на стадии (с) и на стадии (а). Технический результат: обеспечение небольшого содержания твердой фазы в отходящем газе. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ отделения твердой фазы от исходного потока газа с твердой фазой, содержание которой составляет более чем 100 мг/Нм³, включающий осуществление следующих стадий:

(a) отделение твердой фазы от газообразного потока с помощью сепаратора для разделения газа и твердой фазы, в результате чего содержание твердой фазы в газообразном потоке снижается до величины менее 50 мг/Нм³ и получают нижний продукт, включающий отделенную твердую фазу и некоторую часть газообразного потока, подведенного к указанному сепаратору для отделения газа от твердой фазы,

(b) отделение части твердой фазы от нижнего продукта в циклоне, где в результате разделения получают твердую фазу и поток газа, еще содержащий некоторое количество твердой фазы,

(c) контактирование потока газа, полученного на стадии (b), с водой для отделения твердой фазы и получения газообразного потока с содержанием твердой фазы от 0 до 50 мг/Нм³, и

(d) объединение газовых потоков, обедненных твердой фазой, а именно полученного на стадии (с) и полученного на стадии (а).