CN108392929B - 分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分离装置，其包括：三旋壳体、分离结构单体和颗粒循环再生机构，分离结构单体设置在三旋壳体内部，其包括：相耦合的旋风分离器和移动床；颗粒循环再生机构自下而上包括：提升管、喷动床再生器、连接喷动床再生器与移动床的再生斜管；喷动床再生器具有相对的上端和下端，其中，喷动床再生器的上端设置有开口向下的套筒，套筒将所述喷动床再生器的内部分割为喷泉区和环隙区，喷动床再生器的侧壁上设置有与环隙区相连通的再生气体出口。本发明可同时实现离心分离与移动颗粒床对细粉颗粒的拦截过滤，从而可在低压降下高效率分离细粉颗粒，并能连续地将拦截到的粉尘颗粒与颗粒床颗粒高效地分离，保证颗粒床颗粒的可持续循环。

Description

分离装置
技术领域
本发明涉及石油炼制化工设备技术领域，特别涉及一种用于催化裂化装置能量回收***中进行气固分离的分离装置。
背景技术
据估计，在炼油厂催化裂化(FCC即Fluid Catalytic Cracking)装置中，再生器出口烟气所带走的能量约占全装置能耗的26％。目前为了避免烟气中的能量被浪费，一般采用烟气轮机回收烟气中的能量。此外，为保证烟气轮机长周期安全运行，一般要求将烟气轮机入口气体中细粉颗粒浓度降到200mg/m3以下，并保证基本除净10μm以上颗粒。而再生器出口烟气为含尘高温气体，烟气中的催化剂浓度(标准状态下，下同)一般在300至1200mg/m3，粒径平均为15至30μm，不能满足烟气轮机的长期安全运行需求。为了保证FCC装置烟机的长周期安全运行、节能降耗以及降低烟气中所含粉尘对大气造成污染，一般在FCC装置烟气能量回收***设置第三级旋风分离器(简称三旋)。
目前，三旋***一般采用多管式旋风分离器进行含尘烟气的净化。所谓多管式旋风分离器就是用多根直径较小的旋风管(直径一般小于300mm)，并列安装在一个承压壳体内。依据旋风管安装方式，可分为立式多管三旋和卧式多管三旋。对于处理量较小的催化裂化装置，从制造施工、应用效果、投资经济性等综合因素考虑，多采用立式三旋。例如中国专利CN 2568308Y和CN 201304370Y均涉及一种立式多管三旋。处理量较大的催化裂化装置，由于单管根数多，立式三旋直径过大，隔板太厚并容易变形，多采用卧式三旋。例如中国专利CN 2275907Y，CN 2526075Y及CN 201132137Y均涉及一种卧式多管三旋。
但是多管式三旋在应用过程中存在一些问题。尤其是随着我国FCC装置的大型化、原料掺渣比的增大、再生温度的提高等，装置的操作变得十分不稳定，由此带来的三旋***的主要问题如下：
第一：为了达到较高的气固分离效率，旋风管直径一般设计的很小，相应的，单管处理的气量小，为了保证处理量，通常只能增加单管数量。由于单管数量多，使三旋***的占地面积及材料费用都相应增加；且排布结构复杂，不便安装与检修；
第二：由于过度追求单管效率，导致三旋单管入口线速过高，单管磨损严重，当三旋单管入口线速过高，还会加剧催化剂颗粒的粉碎，使三旋出口细粉增多，三旋单管排尘口附近结垢严重，影响烟机运行。
第三：由于单管入口线速过高，导致三旋压降高达15～20kPa，从而增加了***压降和能耗。
中国石油化工集团公司开发的BSX型三旋(专利CN 201006498Y和CN201205524Y)，采用多个大直径PV型旋风分离器单体，悬吊在三旋壳体内部，单体直径在800～1200(1300)mm之间。与多管式三旋相比，BSX型三旋取消了厚度较大的双层隔板和制造精度要求较高的小直径单管，而采用结构简单的数个大旋分器，降低了制造、施工和安装的难度，便于三旋的维修和更换。另外，由于不存在隔板变形和单管窜气返混问题，多个旋风器组合后设备整体效率不会降低，可靠性较高，适应性较强。但是，BSX型三旋中的大直径旋风器的单体分离效率比多管式三旋中的单管有所降低，而且为了达到较高的分离效率，BSX三旋入口线速已达到32m/s以上，三旋***不仅压降高且运行时振动现象明显，对设备的磨损和催化剂的粉碎十分突出。
目前，三旋气体出***尘浓度一般在150mg/m3左右，对应的三旋***压降则在15～20kPa之间，三旋***整体分离效率并不理想，压降较高，还存在进一步提高的空间。
为了提高分离效率、降低压降，可以在分离***中耦合移动床。移动床是指颗粒速度介于固定床和流化床之间的气固两相流动体系，主要包括逆流、顺流和错流三种形式。由于移动床具有耐高温、结构简单、无转动构件、运转周期长以及可循环连续操作的优点，广泛应用于颗粒干燥、过滤、催化重整等工艺过程中。由于颗粒床层对细微颗粒具有较好的过滤捕集能力，而且适应于高温高压条件，近二十年来，移动床也被用于气体净化领域。
例如，中国专利(CN 2042374U)提出了一种颗粒物自动移动床过滤器，其颗粒床层采用百叶窗结构，实现了床层颗粒的循环连续利用。该设备底部下料管采用U型管输送结构，并采用脉冲气流的方法实现对颗粒的输送。
国电热工研究院开发的逆流式移动床颗粒层除尘器(CN 1552503A及CN1552504A)用于高温高压下煤气烟气除尘。使用时，煤气烟气与颗粒逆流接触可以实现较高的分离效率。但是由于床层及灰尘颗粒存在的局部流化的问题，该设备存在处理气量小、操作弹性小、颗粒与气体分布不均匀以及压降较高的问题。
中国科学院山西煤炭化学研究所将错流式颗粒床与表面过滤板耦合(CN1236660A)，用于提高错流式颗粒床对微米级颗粒的捕集能力，并利用下行颗粒的流动来限制过滤板表面滤饼的形成，从而获得稳定的操作压降。但由于过滤板的堵塞以及表面滤饼的形成，该设备压降较高。另外利用自由下行颗粒的冲刷作用来达到限制表面滤饼的目的，平衡过程不易保证，实际实现时存在一定的难度。
现有技术中还存在其他将颗粒床与分离器相耦合的设备。但是整体上，现有的设备对粉尘颗粒与颗粒床颗粒分离效果并不理想，在使用过程中，颗粒床颗粒中不可避免地会混入较多的粉尘颗粒，从而影响后续颗粒床的可持续循环使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种分离装置，能够克服现有技术的缺陷，可同时实现离心分离与移动颗粒床对细粉颗粒的拦截过滤，从而可在低压降下高效率分离细粉颗粒，并能连续地将拦截到的粉尘颗粒与颗粒床颗粒高效地分离，保证颗粒床颗粒的可持续循环使用。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
一种分离装置，其包括：三旋壳体、分离结构单体和颗粒循环再生机构，其中，
所述分离结构单体设置在所述三旋壳体的内部，其包括：相耦合的旋风分离器和移动床；
所述颗粒循环再生机构自下而上包括：提升管、喷动床再生器、连接所述喷动床再生器与所述移动床的再生斜管；所述喷动床再生器具有相对的上端和下端，其中，所述喷动床再生器的上端设置有开口向下的套筒，所述套筒将所述喷动床再生器的内部分割为喷泉区和环隙区，所述喷动床再生器的侧壁上设置有与所述环隙区相连通的再生气体出口。
在一个优选的实施方式中，所述三旋壳体包括集气室和位于所述集气室下部的集尘室，以及位于所述三旋壳体内的气体入口管，所述集气室上设置有气体出口，所述集尘室上设置有颗粒出口；
所述旋风分离器自上而下包括：中心排气管、筒体、锥体、灰斗、料腿，其中，所述中心排气管的上端开口与所述集气室相连通，所述筒体的筒壁上设置有与所述气体入口管相连通的气体入口；其中，所述料腿的下端开口与所述集尘室相连通；
所述移动床自上而下依次包括：料仓、料封区、错流区、移动床料腿及待生斜管。
在一个优选的实施方式中，所述错流区的壁面采用约翰逊网状结构，所述网状结构的网线缝隙在0.25毫米至0.75毫米之间。
在一个优选的实施方式中，所述分离结构单体的个数为3至20个，多个所述分离结构单体以所述气体入口管为轴，呈中心对称并沿着圆周均匀分布。
在一个优选的实施方式中，所述旋风分离器采用直径小于1.5米的切流反转式结构，所述筒体上设置的气体入口为蜗壳式气体入口。
在一个优选的实施方式中，所述套筒为下端开口的圆柱形筒体，所述环隙区的表观气速与套筒内的表观气速相等。
在一个优选的实施方式中，所述提升管自下而上包括预提升段和提升管段，所述预提升段的管径大于所述提升管段的管径，所述预提升段上设置有与所述待生斜管相连接的底部开口；所述提升管段的上端出口位于所述喷动床再生器内并间隔预定距离位于所述套筒的下端；
所述提升管位于所述三旋壳体中或者所述提升管位于所述三旋壳体外。
在一个优选的实施方式中，在所述提升管段与所述料仓之间的环隙还设置有气提环管，所述气提环管上设置有至少一个注入孔和多个气孔。
在一个优选的实施方式中，所述气提环管所在截面的表观气速是所述移动床床层颗粒起始流化速度的0.5～0.8倍；所述气提环管的直径为所述提升管段与所述喷动床再生器直径的平均值，所述气提环管至所述提升管段的上端出口的距离为3倍的所述提升管直径。
在一个优选的实施方式中，在所述待生斜管或者所述待生斜管及其下游位置设置有预筛分结构。
本发明的特点和优点是：本申请实施方式中提供一种分离装置，在催化裂化第三级分离***的较大直径旋风分离器单体内部设置移动床夹层，将旋风分离器与颗粒床过滤器有机耦合，实现旋流分离与过滤分离对气固分离作用的协同强化，能够将三旋***出口气体含尘浓度控制在50mg/m3以内，并将三旋***压降降低到5～10kPa。
直径较大的单体旋风分离器，可以减少三旋***内旋风分离器单体数量，降低安装与检修的难度；并可在保障处理量的同时减小入口线速，有效降低旋风分离器压降及设备的磨损。通过设置移动床可以避免由于入口线速减小导致的效率下降问题，从而保证三旋***有效的分离效率。移动床错流区采用约翰逊网状结构作为壁面，网线缝隙在0.25～0.75mm之间，气体流通面积大，流通阻力小。移动床结构简单，无转动部件，运转周期长。二者的有机耦合可有效减小设备的占地面积，使装置更加紧凑。
特别是本申请所提供的分离装置根据需要配置了相应的颗粒循环再生机构，其中，所述颗粒循环再生机构自下而上包括：提升管、喷动床再生器、连接所述喷动床再生器与所述移动床的再生斜管；所述喷动床再生器具有相对的上端和下端，其中，所述喷动床再生器的上端设置有开口向下的套筒，所述套筒将所述喷动床再生器的内部分割为喷泉区和环隙区，所述喷动床再生器的侧壁上设置有与所述环隙区相连通的再生气体出口，气体从提升管喷出后可以通过所述喷动床再生器将粉尘颗粒与颗粒床颗粒实现高效地分离，从而实现移动床颗粒的循环利用。
整体上，通过本申请所提供的分离装置可以在降低三旋***整体压降的同时，提高***的分离效率，降低外排烟气粉尘浓度，提高装置的能效和环保水平。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
图1是本申请第一实施方式中一种分离装置的结构示意图；
图2是本申请第一实施方式中一种分离装置的A-A剖视图；
图3是本申请第一实施方式中一种分离装置中颗粒循环***的局部示意图；
图4是申请第一实施方式中一种分离装置中颗粒循环***的B-B剖视图；
图5是本申请第二实施方式中一种分离装置的结构示意图；
图6是本申请第三实施方式中一种分离装置的结构示意图。
附图标记说明：
100、三旋壳体；
101、气体入口管；102、集气室；103、气体出口；104、集尘室；105、颗粒出口；
200、分离结构单体；
210、旋风分离器；
211、气体入口；212、筒体；213、锥体；214、灰斗；215、料腿；216、中心排气管；
220、移动床；
221、料仓；222、料封区；223、错流区；224、移动床料腿；225、待生斜管；226、颗粒收集仓；227、预筛分结构；
300、颗粒循环再生机构；
301、预提升段；302、提升管段；303、喷动床再生器；304、再生气体出口；305、再生斜管；306、套筒；307、环隙区；308、气提环管；310、气孔；311、注入孔。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供一种分离装置，能够克服现有技术的缺陷，可同时实现离心分离与移动颗粒床对细粉颗粒的拦截过滤，从而可在低压降下高效率分离细粉颗粒，并能连续地将拦截到的粉尘颗粒与颗粒床颗粒高效地分离，保证颗粒床颗粒的可持续循环，具有较佳的实际应用前景。
具体而言，本申请主要是在催化裂化第三级分离***的大直径旋风分离器内部耦合移动床结构，可以降低三旋***压降、提高气固分离效果的同时将粉尘颗粒与颗粒床颗粒实现高效地分离，较佳地保证颗粒床颗粒的可持续循环使用。
请参阅图1至图4，本申请实施方式中提供的一种分离装置，该分离装置可以包括：三旋壳体100、分离结构单体200和颗粒循环再生机构300。其中，所述分离结构单体200设置在所述三旋壳体100的内部，其包括：相耦合的旋风分离器210和移动床220；所述颗粒循环再生机构300自下而上包括：提升管、喷动床再生器303、连接所述喷动床再生器303与所述移动床220的再生斜管305；所述喷动床再生器303具有相对的上端和下端，其中，所述喷动床再生器303的上端设置有开口向下的套筒306，所述套筒306将所述喷动床再生器303的内部分割为喷泉区和环隙区307，所述喷动床再生器303的侧壁上设置有与所述环隙区307相连通的再生气体出口304。
在本实施方式中，所述三旋壳体100包括集气室102和位于所述集气室102下部的集尘室104，以及位于所述三旋壳体100内的气体入口管101，所述集气室102上设置有气体出口103，所述集尘室104上设置有颗粒出口105。所述旋风分离器210自上而下包括：中心排气管216、筒体212、锥体213、灰斗214、料腿215，其中，所述中心排气管216的上端开口与所述集气室102相连通，所述筒体212的筒壁上设置有与所述气体入口管101相连通的气体入口211，所述料腿215的下端开口与所述集尘室104相连通。所述移动床220自上而下依次包括：料仓221、料封区222、错流区223、移动床料腿224及待生斜管225。所述旋风分离器210和移动床220相耦合主要是指两者在对于自气体入口管101进入的待分离物通过相互配合能够达到协同的分离效果。
其中，所述错流区223的壁面采用约翰逊网状结构，所述网状结构的网线缝隙在0.25毫米至0.75毫米之间。当移动床220错流区223壁面采用约翰逊网状结构，网线缝隙在0.25～0.75mm之间，可以提供较大的气体流通面积，从而减小气体错流穿过时的流通阻力。
其中，所述分离结构单体200的个数可以为3至20个，多个所述分离结构单体200以所述气体入口管101为轴，呈中心对称并沿着圆周均匀分布。
所述旋风分离器210采用直径小于1.5m的切流反转式结构，所述筒体212上设置的气体入口211为蜗壳式气体入口。三旋***选用直径较大的旋风分离器210，可以减少三旋***内旋风分离器210数量，降低安装与检修的难度，并可有效降低旋风分离器210压降及设备的磨损。
在一个实施方式中，所述提升管位于所述三旋壳体100中，移动床220采用套筒式夹层结构，与旋风分离器210同轴，夹层内壁面与旋风分离器210中心排气管216壁面重合，夹层厚度在0.05～0.3倍旋风分离器210直径之间。当含尘烟气切向进入旋风分离器210后，在离心力的作用下，其中粒度较大的催化剂颗粒率先得到分离；而移动床220会捕集旋风分离器210无法分离、或需要在极高气速条件下才能分离的小粒度催化剂颗粒，从而进一步强化气固分离的效果。
请参阅图3和图4，在本实施方式中，在所述喷动床再生器303的顶部设置有开口向下的套筒306，该套筒306将所述喷动床再生器303划分为：喷泉区和环隙区307。具体的，所述套筒306可以为下端开口的圆柱形筒体，其直径Ds由提升管段出口气体在套筒306内的表观气速ug决定。
其中，表观气速是表观速度的一种，其一般指在精馏、吸收等操作中所应用的板式塔或填料塔，当计算通过流化床的气体速度时，不考虑床层内的构件，按空塔计算气体通过塔的平均流速，以气体的流量被床层总截面积除而得到的数值。表观速度可以为：单位时间通过所在区域的流量Q除上所在区域的横截面积A。
其中，提升管段302内表观气速一般取为1.3ut，其中，ut为移动床床层颗粒的带出速度。套筒306内气体表观气速ug应小于移动床220床层颗粒的umf(即起始流化速度)，但要大于所分离粉尘的带出速度，一般表观气速取为0.5～0.8倍移动床颗粒起始流化速度。由于喷出的气量Q以及套筒306的表观气速ug是已知的，可以根据上述已知量确定喷泉区的截面积，从而确定套筒306直径Ds。套筒306的高度Hs要大于床层颗粒的喷射高度。
提升管段302出口的喷射高度可由经验公式计算，也可控制其与套筒306的直径Ds比在0.5～10之间。提升管段302出口距套筒306的距离Hi主要是依据套筒306可以将喷射上升的床层颗粒群完全罩住，使床层颗粒与粉尘在套筒306内充分分离的原则下确定的。
环隙区直径D由环隙区307截面表观气速决定。当环隙区307直径为D时，相应的环隙区307的截面面积为：环隙区307的表观气速要小于移动床220床层颗粒起始流化速度，大于粉尘颗粒带出速度。一般保证环隙区307(截面)表观气速与套筒306内表观气速相等，在流量Q已知的前提下，可以确定环隙区307表观气速，进而确定环隙区307直径D。
为促进移动床220床层颗粒与粉尘的进一步分离，在喷动床再生器303中下部(即料仓221部位)，距提升管段302出口Hst(即3Dr)距离处布置气提环管308。该气提环管308上设置至少一个注入孔311和多个气孔310。通过所述喷泉区和环隙区307分离后，可能还存在少量的小颗粒粉尘掺杂在床层颗粒中，通过设置该气提环管308后，气提气体通过所述注入孔311注入，并从所述多个气孔310喷出，可以将掺杂有少量粉尘的床层颗粒进一步实现净化分离，从而保证进入料仓221的床层颗粒中基本没有粉尘。
具体的，该气提环管308的直径为(D+Dr)/2。该气提环管308可以由焊接在喷动床再生器303壁面处的支撑架支撑。具体的，该支撑架可以为6副。6副支撑架可以沿着喷动床再生器303圆周均布。
气提环管308采用底面开设多个气孔310，以防止气孔310被颗粒物堵塞。多个气孔310沿环管圆周均布。具体的，气孔310的数量可以根据实际需要确定，例如，可以为24个，当然气孔310的个数可以为更多或更少，本申请在此并不作唯一限定。
其中，气提环管308的气量通过控制环管所在截面(截面面积)对应的表观气速确定。控制气提环管308所在截面表观气速在0.5～0.8倍的移动床220床层颗粒起始流化速度，以保证粉尘被彻底带出，而移动床220床层颗粒可以自由下落。
提升管段302深入到喷动床再生器303中的深度可以根据实际应用中喷动床再生器303料仓221部分需要储备的移动床220床层颗粒数量决定。例如，喷动床再生器303为一直径为D的圆柱形结构，根据需储存移动床220床层颗粒的数量。此外，也可采用料仓221部位增高或扩径的结构，具体的料仓221的高度和直径可以根据实际需要确定。
本申请所提供的分离装置在催化裂化第三级分离***的较大直径旋风分离器210内部设置一移动床夹层，将旋风分离器210与移动床220有机耦合，实现旋流分离与过滤分离对气固分离作用的协同强化，能够将三旋***出口气体含尘浓度控制在50mg/m3以内，并将三旋***压降控制在5～10kPa。
直径较大的单体旋风分离器210，可以减少三旋***内旋风分离器210数量，降低安装与检修的难度；并可在保障处理量的同时减小入口线速，有效降低旋风分离器210压降及设备的磨损。通过设置移动床220可以避免由于入口线速减小导致的效率下降问题，从而保证三旋***有效的分离效率。移动床220错流区223采用约翰逊网状结构作为壁面，网线缝隙在0.25～0.75mm之间，气体流通面积大，流通阻力小。移动床220结构简单，无转动部件，运转周期长。旋风分离器210与移动床220有机耦合可有效减小设备的占地面积，使装置更加紧凑。
特别是本申请所提供的分离装置根据需要配置了相应的颗粒循环再生机构300，其中，所述颗粒循环再生机构300自下而上包括：提升管、喷动床再生器303、连接所述喷动床再生器303与所述移动床220的再生斜管305；所述喷动床再生器303具有相对的上端和下端，其中，所述喷动床再生器303的上端设置有开口向下的套筒306，所述套筒306将所述喷动床再生器303的内部分割为喷泉区和环隙区307，所述喷动床再生器303的侧壁上设置有与所述环隙区307相连通的再生气体出口304，气体从提升管喷出后可以通过所述喷动床再生器303将粉尘颗粒与颗粒床颗粒实现高效地分离，从而实现移动床颗粒的循环利用。
整体上，通过本申请所提供的分离装置可以在降低三旋***整体压降的同时，提高***的分离效率，降低外排烟气粉尘浓度，提高装置的能效和环保水平。
另可根据需要配置相应的颗粒循环再生机构300，实现移动床220颗粒的循环利用。该装置的结构可以设置成至少三种不同的形式：设置内置式颗粒再生***、设置外置式颗粒再生***、在颗粒待生斜管和颗粒收集仓等部位设置预筛分结构，分别对应下述的三个实施方式。下面结合具体的实施方式和附图进行详细阐述。
图1是本申请第一实施方式中分离装置的结构示意图，具体而言为颗粒循环再生机构内置式FCC第三级分离***的结构示意图。图2为本申请第一实施方式中的分离结构单体在三旋壳体100内布置平面示意图，其他实施方式分离结构单体在三旋壳体100内的布置方式与此相同。
该分离装置可以包括三旋壳体100、分离结构单体200和颗粒循环再生机构300。该颗粒循环再生机构300具体为内置式颗粒循环再生机构。
其中，三旋壳体100上部设置有气体入口管101、集气室102及气体出口103，下部设置有集尘室104及颗粒出口105。
分离结构单体200可以由旋风分离器210与移动床220耦合而成，其悬吊在三旋壳体100内部。该分离结构单体200可以根据处理气量设置为n个，其中3≤n≤20。多个分离结构单体200以气体入口管101为轴，呈中心对称并沿圆周均布，如图2所示。
旋风分离器210可以包括：蜗壳式气体入口211、筒体212、锥体213、灰斗214、料腿215以及中心排气管216。
移动床220自上而下依次可以包括料仓221、料封区222、错流区223、移动床料腿224以及待生斜管225。
在本实施方式中，颗粒循环再生机构300可以采用提升管与喷动床组合结构进行移动床颗粒的循环再生过程，其自下至上依次包括预提升段301、提升管段302、喷动床再生器303、再生气体出口304以及再生斜管305。提升管段302设置在三旋壳体100内部，提升管段302沿气体入口管101中轴线穿出后与设置在三旋壳体100上部的喷动床再生器303连接，喷动床再生器303底部通过再生斜管305与移动床的料仓221连通。
本实施方式所提供的分离装置的工作过程如下。
首先，烟气从三旋壳体100上部的气体入口管101均匀进入到各分离结构单体200中(以下以一个分离结构单体200为例进行描述)。接着烟气沿旋风分离器210的蜗壳式气体入口211切向进入，在其筒体212和锥体213内部形成旋流。烟气主体气流在旋转向下运动的过程中，部分气体逐渐径向穿过移动床220的错流区223，汇集到中心排气管216后进入三旋壳体100上部的集气室102。与此同时，烟气所含的催化剂颗粒在离心力的作用下被甩向旋风分离器210边壁，沿筒体212、锥体213滑落到灰斗214，后续通过料腿215排出到三旋壳体100下部的集尘室104，起到气固的旋流分离。
沿旋风分离器210的中心排气管216下端设置有与旋风分离器筒体212和锥体213同轴的移动床220。移动床颗粒在重力的作用下从设置在三旋壳体100外部的料仓221自然流下，分别流经各移动床220位于旋风分离器210内部的料封区222及错流区223。烟气主体气流在旋转向下运动过程中，部分气体逐渐径向穿过移动床220的错流区223。错流区223壁面为网状结构。具体的，该错流区223的壁面可以采用约翰逊网状结构，从而使烟气与颗粒错流接触，完成过滤分离过程。
对于旋风分离器210不能分离或是需要在极高气速下才能分离的微小催化剂颗粒，移动床220可以起到拦截过滤的作用，从而有效提高气固分离效率。净化后的烟气经旋风分离器210的中心排气管216排出到三旋壳体100上部的集气室102，再经气体出口103排出。移动床颗粒及捕集到的催化剂颗粒经移动床料腿224和待生斜管225输送到预提升段301，在提升气体的作用下沿提升管段302输送到三旋壳体100上部的喷动床再生器303中。
移动床颗粒在喷动气选的作用下进入设置有套筒306的喷动床再生器303中，并与捕集到的催化剂颗粒分离，实现再生。具体的，粒度较大的移动床颗粒在重力的作用下沉降，而粒度较小的催化剂颗粒则跟随再生气体经喷动床再生器303上部的再生气体出口304流出颗粒循环再生机构300。再生后的移动床颗粒通过再生斜管305输送到移动床220的料仓221，完成整个颗粒再生循环回路。
请参阅图3和图4，在本实施方式中，在所述喷动床再生器303的顶部设置有开口向下的套筒306，该套筒306将所述喷动床再生器303划分为：喷泉区和环隙区307。具体的，所述套筒306可以为下端开口的圆柱形筒体，其直径Ds由提升管段302出口气体在套筒306内的表观气速ug决定。
其中，表观气速是表观速度的一种，其一般指在精馏、吸收等操作中所应用的板式塔或填料塔，当计算通过流化床的气体速度时，不考虑床层内的构件，按空塔计算气体通过塔的平均流速，以气体的流量被床层总截面积除而得到的数值。表观速度可以为：单位时间通过所在区域的流量Q除上所在区域的横截面积A。
其中，提升管段302内表观气速一般取为1.3ut(ut为移动床床层颗粒的带出速度)。套筒306内气体表观气速ug应小于移动床220床层颗粒的umf(即起始流化速度)，但要大于所分离粉尘的带出速度。根据套筒306内表观气速ug确定套筒306直径Ds。套筒306的高度Hs要大于床层颗粒的喷射高度。
提升管段302出口的喷射高度可由经验公式计算，或者其也可通过控制其与套筒306的直径Ds比(0.5～10之间)来获得。提升管段302出口距套筒306的距离Hi主要是依据套筒306可以将喷射上升的床层颗粒群完全罩住，使床层颗粒与粉尘在套筒306内充分分离的原则下确定的。
环隙区307直径D由环隙区截面表观气速决定。当环隙区307直径为D时，相应的环隙区307的截面面积为：环隙区307截面表观气速要小于移动床220床层颗粒起始流化速度，大于粉尘颗粒带出速度。一般保证环隙区307截面表观气速与套筒306内表观气速相等，从而确定环隙区307直径D。
为促进移动床220床层颗粒与粉尘的完全分离，在喷动床再生器303中下部(即料仓221部位)，距提升管段302出口Hst(即3Dr)距离处布置气提环管308。该气提环管308的直径为(D+Dr)/2。该气提环管308可以由焊接在喷动床再生器303壁面处的支撑架支撑。
具体的，该支撑架可以为6副。6副支撑架可以沿着喷动床再生器303圆周均布。气提环管308采用底面开设气孔310，以防止气孔310被颗粒物堵塞。气孔310沿环管圆周均布。具体的，气孔310的数量可以根据实际需要确定，例如，可以为24个，当然气孔310的个数可以为更多或更少，本申请在此并不作唯一限定。
其中，气提环管308的气量通过控制环管所在截面(截面面积)对应的表观气速确定。控制气提环管308所在截面表观气速在0.5～0.8倍的移动床220床层颗粒起始流化速度，以保证粉尘被彻底带出，而移动床220床层颗粒可以自由下落。
提升管段302深入到喷动床再生器303中的深度可以根据实际应用中喷动床再生器303料仓221部分需要储备的移动床220床层颗粒数量决定。例如，喷动床再生器303为一直径为D的圆柱形结构，根据需储存移动床220床层颗粒的数量。此外，也可采用料仓221部位增高或扩径的结构，具体的料仓221的高度和直径可以根据实际需要确定。
图5是本申请第二实施方式中分离装置的机构示意图，具体而言为颗粒循环再生机构外置式FCC第三级分离***的结构示意图。
该分离装置可以包括三旋壳体100、分离结构单体200和颗粒循环再生机构300。该颗粒循环再生机构300具体为外置式颗粒循环再生机构。
其中，三旋壳体上部设置有气体入口管101、集气室102及气体出口103，下部设置有集尘室104及颗粒出口105。
分离结构单体200由旋风分离器210与内置式移动床220耦合而成，其悬吊在三旋壳体100内部。该分离结构单体200可以根据处理气量设置为n个，其中3≤n≤20。多个分离结构单体200以气体入口管101为轴，呈中心对称并沿圆周均布。
旋风分离器210包括蜗壳式气体入口211、筒体212、锥体213、灰斗214、料腿215以及中心排气管216。
移动床220自上而下依次包括料仓221、料封区222、错流区223、移动床料腿224、待生斜管225以及颗粒收集仓226。
在本实施方式中，颗粒循环再生机构300可以采用提升管与喷动床组合结构进行移动床颗粒的再生循环过程，自下至上依次包括预提升段301、提升管段302、喷动床再生器303、再生气体出口304以及再生斜管305。提升管段302设置在三旋壳体100外部，提升管段302与设置在三旋壳体100外部的喷动床再生器303连接，喷动床再生器303底部通过再生斜管305与移动床的料仓221连通。
本实施方式所提供的分离装置的工作过程如下。
首先，烟气从三旋壳体100上部的气体入口管101均匀进入到各分离结构单体200中(以下以一个分离结构单体200为例进行描述)。接着烟气沿旋风分离器210蜗壳式气体入口211切向进入，在其筒体212和锥体213内部形成旋流。烟气主体气流在旋转向下运动过程中，部分气体逐渐径向穿过内置的移动床220的错流区223，汇集到中心排气管216后进入三旋壳体100上部的集气室102。与此同时，烟气中所含的催化剂颗粒在离心力的作用下被甩向旋风分离器210边壁，沿筒体212、锥体213滑落到灰斗214并通过料腿215排出到三旋壳体100下部的集尘室104，起到气固的旋流分离。
沿旋风分离器210的中心排气管216设置一个与旋风分离器筒体212和锥体213同轴的移动床220。移动床颗粒在重力的作用下从三旋壳体100外部的料仓221自然流下，分别流经各移动床220位于旋风分离器210内部的料封区222及错流区223。烟气主体气流在旋转向下运动过程中，部分气体逐渐径向穿过移动床220的错流区223。错流区223壁面为网状结构。具体的，该错流区223的壁面可以采用约翰逊网状结构，从而使烟气与颗粒错流接触，完成过滤分离过程。
对于旋风分离器210不能分离或是需要在极高气速下才能分离的微小催化剂颗粒，移动床220可以起到拦截过滤的作用，从而有效提高气固分离效率。净化后的烟气经旋风分离器210的中心排气管216排入到三旋壳体100上部的集气室102，再经气体出口103排出。移动床颗粒及捕集到的催化剂颗粒经移动床料腿224和待生斜管225输送到预提升段301，在提升气体的作用下沿提升管段302输送到上部的喷动床再生器303中。
移动床颗粒在喷动气选的作用下进入设置有套筒306的喷动床再生器303中，并与捕集到的催化剂颗粒分离，实现再生。具体的，粒度较大的移动床颗粒在重力的作用下沉降，而被捕集的催化剂颗粒则跟随再生气体，经喷动床再生器303上部的再生气体出口304流出颗粒循环再生机构。再生后的移动床颗粒通过再生斜管305输送到移动床220的料仓221，完成整个颗粒再生循环回路。
图6是本申请第三实施方式中分离装置的结构示意图，具体而言为设置有预筛分结构的颗粒循环再生机构FCC第三级分离***的结构示意图。
本实施方式是在第一实施方式或第二实施方式结构的基础上，在设备待生斜管225和颗粒收集仓226等部位，设置预筛分结构227，从而实现对捕集到催化剂颗粒的移动床颗粒进行预分离，减少后续颗粒循环再生机构300负荷。
其中，预筛分结构227是指在颗粒流动的待生斜管225和颗粒收集仓226等部件处，采用网状结构作为其下壁面。该网状结构具体可以为约翰逊网等网状筛分结构。上述预筛分结构227可以对捕集到催化剂的移动床颗粒进行初步筛分。工作过程中，移动床颗粒从移动床料腿224经待生斜管225和颗粒收集仓226流动时，预筛分结构可以将移动床捕集到的部分催化剂颗粒提前筛出，进而减小后续颗粒循环再生机构300的再生负荷。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。
以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种分离装置，其特征在于，包括：三旋壳体、分离结构单体和颗粒循环再生机构，其中，
所述三旋壳体包括集气室和位于所述集气室下部的集尘室，以及位于所述三旋壳体内的气体入口管，所述集气室上设置有气体出口，所述集尘室上设置有颗粒出口；
所述分离结构单体设置在所述三旋壳体的内部，其包括：相耦合的旋风分离器和移动床；所述旋风分离器自上而下包括：中心排气管、筒体、锥体、灰斗、料腿，所述中心排气管的上端开口与所述集气室相连通，所述筒体的筒壁上设置有与所述气体入口管相连通的气体入口；所述料腿的下端开口与所述集尘室相连通；所述移动床自上而下依次包括：料仓、料封区、错流区、移动床料腿及待生斜管；所述移动床采用套筒式夹层结构，与所述旋风分离器同轴，夹层内壁面与所述旋风分离器中心排气管壁面重合；
所述颗粒循环再生机构自下而上包括：提升管、喷动床再生器、连接所述喷动床再生器与所述移动床的再生斜管；所述喷动床再生器具有相对的上端和下端，其中，所述喷动床再生器的上端设置有开口向下的套筒，所述套筒将所述喷动床再生器的内部分割为喷泉区和环隙区，所述喷动床再生器的侧壁上设置有与所述环隙区相连通的再生气体出口。
2.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述错流区的壁面采用约翰逊网状结构，所述网状结构的网线缝隙在0.25毫米至0.75毫米之间。
3.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述分离结构单体的个数为3至20个，多个所述分离结构单体以所述气体入口管为轴，呈中心对称并沿着圆周均匀分布。
4.如权利要求3所述的分离装置，其特征在于，所述旋风分离器采用直径小于1.5米的切流反转式结构，所述筒体上设置的气体入口为蜗壳式气体入口。
5.如权利要求4所述的分离装置，其特征在于，所述套筒为下端开口的圆柱形筒体，所述环隙区的表观气速与套筒内的表观气速相等。
6.如权利要求5所述的分离装置，其特征在于，所述提升管自下而上包括预提升段和提升管段，所述预提升段的管径大于所述提升管段的管径，所述预提升段上设置有与所述待生斜管相连接的底部开口；所述提升管段的上端出口位于所述喷动床再生器内并间隔预定距离位于所述套筒的下端；
所述提升管位于所述三旋壳体中或者所述提升管位于所述三旋壳体外。
7.如权利要求6所述的分离装置，其特征在于，在所述提升管段与所述料仓之间的环隙还设置有气提环管，所述气提环管上设置有至少一个注入孔和多个气孔。
8.如权利要求7所述的分离装置，其特征在于，所述气提环管所在截面的表观气速是所述移动床床层颗粒起始流化速度的0.5～0.8倍；所述气提环管的直径为所述提升管段与所述喷动床再生器直径的平均值，所述气提环管至所述提升管段的上端出口的距离为3倍的所述提升管直径。
9.如权利要求8所述的分离装置，其特征在于，在所述待生斜管或者所述待生斜管及其下游位置设置有预筛分结构。
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