[发明专利]改进的旋流管分离器

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2015年3月3日申请的第62/127,631号美国临时申请的权益，所述美国临时申请以引用的方式并入本文中。

背景技术

本公开大体上涉及改进的旋流管分离器。更具体来说，在某些实施例中，本公开涉及包括VSP涡流稳定器的改进的旋流管分离器以及相关联方法和系统。

几乎在其中气体将通过含有气体偏转壁的流体动力装置(例如在膨胀器处的膨胀涡轮机)的任何系统中，从夹带气体移除细分的固体颗粒都是必要的，以便防止对这些系统的磨蚀损坏。另外，如果夹带气体最终将排放到大气，那么从环境保护观点来看，颗粒物质的移除也是重要的。由于这些环境限制，有时候要求低于50mg/Nm³的排放水平。

用于从夹带气体移除细分固体颗粒的合适分离器的实例是第三级分离器，其中一些在1985年1月的《烃类处理(Hydrocarbon Processing)》第51到54页中描述。第三级分离器在可接受水平上移除了离开恰在膨胀器涡轮或烟道气体锅炉上游的流体催化裂化再生器的气体流中仍存在的细颗粒。已发现第三级分离器还可以用于其中使细分固体颗粒与夹带气体分离的其它过程。这些过程的实例是直接铁还原过程、煤气化过程、基于煤的电厂，以及例如铝煅烧等煅烧过程。

第三级分离器可包括多个平行布置的旋流管分离器。旋流管分离器的实例在EP-B-360360、第4,863,500号美国专利、第4,810,264号美国专利、第5,681,450号美国专利、GB-A-1411136以及第3,541,766,号美国专利中描述，以上专利的全部特此以引用的方式并入本文。简要来说，这些第三级分离器通过在每一旋流管分离器内产生旋涡来执行分离，且通过利用旋流管中存在的物质之间的各种惯性差异来利用所述旋涡用于物理分离。

上述这些旋流管分离器中的若干分离器可包括涡流稳定器。据相信，所述涡流稳定器可通过保持形成于每一个旋流管分离器的中心的涡流来增加第三级分离器的分离效率。一种特定的涡流稳定器在第7,648,544号美国专利中描述，所述美国专利的全部特此以引用的方式并入本文。简要地，第7,648,544号美国专利描述一种旋流管分离器设计，其包含涡流扩展器销(通常被称为S销的长细杆)，所述销被设计成保持旋流管分离器的中心的旋流管涡流。

然而，旋流管分离器中的S销的使用可能成问题。在某些实例中，所述S销可能在若干位置经受金属疲劳，且可能最终下落出旋流管。这会导致第三级分离器性能的降低，且可能需要大量的停工时间来进行修理。此外，这些旋流管分离器对于某些颗粒可能不能够在100％效率下操作，且在个别旋流管之间可能经受颗粒转移，这通常称为“串扰”。

期望开发一种新的分离旋流管设计，其不经受当前分离旋流管设计的问题，且性能仍能够处于相同水平或更高水平。

发明内容

本公开大体上涉及改进的旋流管分离器。更具体来说，在某些实施例中，本公开涉及包括VSP涡流稳定器的改进的旋流管分离器以及相关联方法和系统。

在一个实施例中，本公开提供一种分离旋流管，其包括：管状外壳、气体-固体入口开口、气体出口导管、叶片和VSP涡流稳定器。

在另一实施例中，本公开提供一种第三级分离器，其包括：压力容器、烟道气体/催化剂细粒入口、烟道气体出口、下溢气体/催化剂细粒出口和旋流管分离器，其中所述旋流管分离器包括管状外壳、气体-固体入口开口、气体出口导管、叶片和VSP涡流稳定器。

在另一实施例中，本公开提供一种方法，其包括：提供第三级分离器，其中所述第三级分离器包括压力容器、烟道气体/催化剂细粒入口、烟道气体出口、下溢气体/催化剂细粒出口和旋流管分离器，其中所述旋流管分离器包括管状外壳、气体-固体入口开口、气体出口导管、叶片和VSP涡流稳定器；以及将烟道气体和催化剂混合物引入到所述第三级分离器中。

附图说明

通过参考以下结合附图做出的描述可以获得对本发明的实施例及其优点的更完整和详尽的理解。

图1说明根据本公开的某些实施例的旋流管分离器的横截面图。

图2说明根据本公开的某些实施例的VSP涡流稳定器的横截面图。

图3说明根据本公开的某些实施例的第三级分离器的横截面图。

图4是说明各种旋流管分离器系统的效率的曲线图。

图5说明各种旋流管分离器系统的串扰。

图6说明各种旋流管分离器系统中的颗粒的颗粒向量。