KR20000068337A - 사이클론 분리기 - Google Patents

Abstract

사이클론 분리기 (1) 는, 중앙 개구부 (6) 를 구비한 커버 (5) 가 상단부에 제공되고 하단부 (4) 가 개방된 수직 하우징 (2) 과, 유동층 촉매 크래킹 장치의 라이저 반응기 (15) 의 배출구 (12) 로부터 가스와 촉매 입자 혼합물의 접선 방향 유입을 위한 주입 덕트 (10) 와, 수직 하우징 (2) 의 개방된 하단부 (4) 와 연통하는 입자 배출 덕트 (16) 와, 커버 (5) 에 있는 중앙 개구부 (6) 를 통과하여 연장하는 수직 부위 (20) 를 구비한 가스 배출 덕트 (18) 를 포함하며, 수직 부위 (20) 와 단부 개방 파이프 (23) 사이에서 환상 가스 주입 도관 (25) 을 한정하도록 중앙 개구부 (6) 에 배치된 단부 개방 파이프 (23) 와, 환상 가스 주입 도관 (25) 에 배치된 선회 인가 수단 (30) 을 추가로 포함한다.

Description

사이클론 분리기 {Cyclone Separator}

본 발명은, 유동층 촉매 크래킹 장치 (fluid-bed catalytic cracking plant) 를 포함하는 반응기 라이저 (reactor riser) 의 반응기 용기에서 분리 단계로서 이용되는 사이클론 분리기에 관한 것이다.

유동층 촉매 크래킹 장치는 반응기 용기, 이 반응기 용기에 배치된 분리기 시스템과의 유체 전달 수단인 상부 배출구를 구비한 수직 반응기 라이저, 및 리제너레이터 (regenerator) 용기를 포함한다. 통상의 가동 중에, 리제너레이팅된 촉매 입자와 탄화수소 주입물이 반응기 라이저의 주입 단부에 공급되고 이곳에서 주입물의 촉매 열분해가 일어나 가스 생성물과 촉매 입자의 혼합물을 형성한다. 혼합물은 약 500 ℃ 와 540 ℃ 이상의 온도 사이에서 반응기 라이저를 떠난다. 가스 생성물과 촉매 입자의 혼합물은, 가스 생성물이 촉매 입자로부터 분리되는 분리기 시스템을 통과한다. 가스 생성물은 반응기 용기의 상단부로 부터 제거되고, 촉매 입자는 반응기 용기의 하부로 배출되고 그곳에서 박리된다. 박리된 촉매 입자는 리제너레이터 용기를 통과하고 열분해 중에 입자에 증착된 코크스 (coke) 가 고온에서 연소되어 연소 생성물 및 리제너레이팅된 촉매를 얻는다. 연소 생성물은 리제너레이터 용기의 상단부로부터 제거되고 리제너레이팅된 촉매가 재활용된다.

그러한 유동층 촉매 크래킹 장치는 유럽 특허 출원 제 488 549 호 공보에 개시된다. 공지된 분리기 시스템은 2 단계 분리를 제공하기 위하여 하나의 사이클론 분리기와 하나의 부가 사이클론 분리기를 포함한다. 사이클론 분리기는, 중앙 개구부를 구비한 커버가 상단부에 제공되고 하단부가 개방된 수직 하우징과, 라이저 반응기의 배출구로부터 가스와 촉매 입자의 혼합물의 접선 방향 유입을 위한 주입 덕트와, 수직 하우징의 개방된 하단부와 연통하는 입자 배출 덕트와, 커버에 있는 중앙 개구부를 통과하여 연장하며 그 외경이 중앙 개구부의 직경보다 작은 가스 배출 덕트를 포함한다. 중앙 개구부와 가스 배출 덕트의 외부면은 환상 주입구를 한정한다.

사이클론 분리기는 반응기 용기의 상부에 배치되어서, 통상의 작업 중에 반응기 용기에 존재하는 박리 가스는 반응기 용기의 내부와 사이클론 분리기 내부의 압력차에 의해서 환상 주입구를 통하여 사이클론 분리기 안으로 취입된다.

본 발명의 목적은 공지된 사이클론 분리기의 효율 특히 분리 효율이 낮은 사이클론 분리기에서의 레벨을 향상시키기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명에 따른 사이클론 분리기는, 중앙 개구부를 구비한 커버가 상단부에 제공되고 하단부가 개방된 수직 하우징과, 유동층 촉매 크래킹 장치의 라이저 반응기의 배출구로부터 가스와 촉매 입자 혼합물의 접선 방향 유입을 위한 주입 덕트와, 수직 하우징의 개방된 하단부와 연통하는 입자 배출 덕트와, 커버에 있는 상기 중앙 개구부를 통과하여 연장하는 수직 부위를 구비한 가스 배출 덕트를 포함하며, 사이클론 분리기는 가스 배출 덕트의 수직 부위의 적어도 일부 외부면과 단부 개방 파이프의 내부면 사이에서 환상 가스 주입 도관을 한정하도록 상기 중앙 개구부에 배치된 단부 개방 파이프와, 환상 가스 주입 도관에 배치된 선회 인가 수단을 추가로 포함한다.

본 발명의 사이클론 분리기의 부분적인 길이방향 단면을 개략적으로 도시하는 수반 도면을 참조하여 본 발명을 실시예로써 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 사이클론 분리기 (1) 는 수직 하우징 (2) 을 포함하며, 이 하우징은 그 하단부 (4) 에 배출 개구부 (3) 를 그리고 그 상단부 (6) 에 커버 (5) 를 구비한다. 커버 (5) 는 중앙 개구부 (8) 를 구비한다.

사이클론 분리기 (1) 는, 사이클론 분리기 (1) 내부로의 가스와 촉매 입자 혼합물의 접선 방향 유입을 위하여 라이저 반응기 (riser reactor; 15) 의 상부 배출 개구부 (12) 와 사이클론 분리기 (1) 의 주입 개구부 (14) 사이에서 연장하는 주입 덕트 (10) 를 추가로 포함한다. 또한 수직 하우징 (2) 의 하단부 (4) 에 있는 배출 개구부 (3) 와 연통하는 입자 배출 덕트 (16), 및 가스 배출 덕트 (18) 를 포함한다.

가스 배출 덕트 (18) 는 커버 (5) 에 있는 중앙 개구부 (8) 를 통과하여 연장하는 수직 부위 (20) 를 갖는다.

사이클론 분리기는 중앙 개구부 (8) 에 고정된 단부 개방 파이프 (23) 를 추가로 포함하며, 환상 가스 주입 도관 (25) 은 가스 배출 덕트 (18) 의 수직 부위 (20) 하부의 외부면과 단부 개방 파이프 (23) 의 내부면 사이에 한정된다. 환상 가스 주입 도관 (25) 에는 선회 날개 (30) 형태의 선회 인가 수단이 배치된다.

본 발명의 사이클론 분리기 (1) 는 반응기 용기의 상부 (23) 에 배치된다. 그러한 반응기 용기는 공지되었으므로, 상세하게 논의하지 않고 그 루프 (35) 만을 도시한다. 유동층 촉매 크래킹 장치는 공지되었으므로, 그러한 플랜트의 다른 부위는 도시하지 않는다.

통상 작업 중에 가스 생성물과 촉매 입자의 혼합물은 개구부 (12) 를 통하여 반응기 라이저 (15) 를 떠난다. 혼합물은 하우징 (2) 쪽으로 개방된 주입 덕트 (10) 에 취입되어, 사이클론 분리기 (1) 의 하우징 (2) 의 상단부 (6) 에 접선 방향으로 유입된다. 그 결과 하우징 (2) 내부에는 선회하는 혼합물이 존재하고, 가스 생성물은 가스 배출 덕트 (18) 를 통하여 하우징 (2) 으로부터 제거된다. 촉매 입자는 하우징 (2) 의 하단부 (5) 에 떨어져서, 입자 배출 덕트 (16) 를 통하여 배출된다. 배출된 촉매 입자는 반응기 용기의 저부 (도시 안됨) 에 수집되고 그곳에서 입자에 부착된 생성물은 반응기 용기의 저부에 공급된 박리 가스에 의해서 박리된다. 그 결과 박리 증기와 박리된 생성물의 가스 혼합물은 루프 (35) 아래의 반응기 용기 상부에 있는 희석상 구역 (dilute phase zone) 을 향하여 상방으로 이동한다.

이러한 가스 혼합물은 동반된 소량의 촉매 입자를 함유하며, 이러한 촉매 입자는 가스 혼합물로부터 제거되어야 한다. 이를 위하여 가스 혼합물은 환상 가스 주입 도관 (25) 를 통하여 하우징 (2) 의 상단부 (6) 에 취입된다. 선회 날개 (30) 형태인 선회 인가 수단은 가스 혼합물을 선회 운동 시킬 것이고, 이러한 방식으로 동반된 촉매 입자의 초기 분리가 실시되며, 이러한 분리는 혼합물이 하우징 (2) 에서 감소할때까지 계속된다.

바람직하게는 선회 인가 수단 (30) 들은, 이것들이 인가하는 회전의 방향이 반응기 라이저 (15) 로 부터의 가스 생성물과 촉매 입자 혼합물의 회전 방향과 동일하도록 배치되어, 후자의 선회가 증폭되어 사이클론 분리기 (1) 의 전체 효율이 추가로 향상된다.

수직부 (20) 의 외경 대 중앙 개구부 (8) 의 직경의 비율은 0.3 내지 0.7 이 바람직하다.

가스 배출 덕트 (18) 의 하단부 (37) 는 주입 개구부 (14) 의 하부 에지 (39) 아래에 위치된다. 그러나, 단부 개방 도관 (23) 은 사이클론 분리기 (1) 내부로 더 연장하지 않고 주입 개구부 (14) 의 일부 높이까지만 연장한다. 단부 개방 도관 (23) 의 하단부 (40) 와 주입 개구부 (14) 의 상부 에지 (41) 사이의 거리는 주입 개구부 (14) 높이의 10% 내지 60% 이다. 이는 선회 인가 수단 (30) 에 의해서 가해진 회전이, 개구부 (14) 를 떠나는 유체에 대하여 갖는 효과를 최대화시키기 위한 것이다.

하우징 (2) 과 가스 배출 덕트 (18) 사이의 열 팽창 차이를 조정하기 위하여, 선회 인가 수단 (30) 은 단부 개방 파이프 (23) 의 내부면이나 가스 배출 덕트 (18) 의 수직 부위 (20) 의 외부면에 고정되지만, 양 표면에 고정되지는 않는다.

회전 날개 (30) 의 수는 2 개 내지 8 개가 적절하며, 3 개 내지 6 개가 더욱 적절하다.

가스 배출 덕트 (18) 는, 루프 (35) 를 통과하여 연장하는 가스 배출구 (도시 안됨) 가 제공되는 충만실 (plenum chamber; 도시 안됨) 에 직접 연결될 수 있고, 이 경우에 분리 시스템은 하나의 분리 단계만을 포함한다. 다른 실시예에서 가스 배출 덕트 (18) 는, 가스 배출구가 충만실쪽으로 개방된 부가 사이클론 분리기 (도시 안됨) 에 연결될 수 있고, 그 경우에 분리 시스템은 2 개의 분리 단계를 포함한다.

반응기 라이저 (15) 의 상단부는 (도면에서 도시한 바와 같이) 반응기 용기에 배치될 수 있거나, 반응기 용기의 외부에 위치될 수 있어서, 주입 덕트는 반응기 용기의 측벽을 통과하여 연장하여야 한다.

Claims (1)

1. 중앙 개구부를 구비한 커버가 상단부에 제공되고 하단부가 개방된 수직 하우징과, 유동층 촉매 크래킹 장치의 라이저 반응기의 배출구로부터 가스와 촉매 입자 혼합물의 접선 방향 유입을 위한 주입 덕트와, 수직 하우징의 상기 개방된 하단부와 연통하는 입자 배출 덕트와, 커버에 있는 상기 중앙 개구부를 통과하여 연장하는 수직 부위를 구비한 가스 배출 덕트를 포함하며, 상기 가스 배출 덕트의 수직 부위의 적어도 일부 외부면과 단부 개방 파이프의 내부면 사이에서 환상 가스 주입 도관을 한정하도록 상기 중앙 개구부에 배치된 단부 개방 파이프와, 상기 환상 가스 주입 도관에 배치된 선회 인가 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클론 분리기.