专利名称：用于从颗粒-流体混合物分离颗粒的方法和设备的利记博彩app
用于从颗粒-流体混合物分离颗粒的方法和设备相关申请交叉引用
本申请要求2010年4月16日提交的序列号为12/762,009的美国专利申请的优先权，所述申请通过引用结合到本文中。发明背景发明领域
本发明的实施方案总的涉及从颗粒-流体混合物分离颗粒的方法和设备。本发明的实施方案更特别地涉及从反应器流出物分离催化剂颗粒的方法和设备。相关技术描述
从颗粒-流体混合物分离颗粒的一种方法利用旋风分离器(或简称“旋风器”)。将颗粒-流体混合物引入旋风分离器导致混合物向心加速，从而将较高密度颗粒向外推向旋风分离器壁，以在旋风器中部提供具有减小颗粒含量的气体，以及沿着分离器壁的经分离颗粒。流体催化裂化(“FCC”)是经常用旋风分离器从含有气体和其中夹带的催化剂颗粒的产物流出物分离催化剂颗粒的过程。目前的旋风分离器设计在旋风分离器内表面上需要耐火内衬。没有耐火内衬，撞击在旋风分离器表面上的催化剂颗粒就会侵蚀旋风分离器壁，导致过早失效。然而，目前的耐火内衬经常由于各种因素过早失效，尤其在高温下，所述因素包括在耐火内衬和旋风器壁之间、在耐火内衬表面的裂纹或其它缺陷之内和/或在耐火材料的连接块或片之间的焦炭增长。在已形成足量焦炭后，耐火内衬破裂、碎裂、裂开，并且最终耐火内衬的部分或全部可完全从旋风器壁分开，使旋风器不能工作。因此，需要从颗粒-流体混合物分离颗粒的更可靠的方法和设备。附图简述
为了能够详细了解本发明的所述特征，可通过参考具体实施方案更具体描述本发明，其中一些在附图中图示说明。然而，应注意到，附图只图示说明本发明的一般实施方案，因此不应认为是其范围的限制，本发明可容许其它同样有效的实施方案。
图1描绘根据一个或多个所述实施方案的说明性分离器的等距视图。图2描绘根据一个或多个所述实施方案的说明性流体催化裂化系统。图3描绘根据一个或多个所述实施方案制备一种或多种烃产物的说明性系统。图4描绘根据一个或多个所述实施方案制备一种或多种烃产物的另一种说明性系统。图5描绘根据一个或多个所述实施方案制备一种或多种烃产物的另一种说明性系统。图6描绘根据一个或多个所述实施方案制备一种或多种烃产物的另一种说明性系统。发明详述
现在提供详细描述。各附加权利要求限定单独的发明，对于侵权目的，应将各项认为是包括权利要求中规定的各种要素或限制的等同。根据上下文，以下对“发明”的所有引用在一些情况下可以仅指某些具体实施方案。在其它情况下，应认识到，对“发明”的引用应是指在一个或多个但不必全部权利要求中叙述的主题。现在在下面更详细地描述各发明，包括具体实施方案、变型和实例，但这些发明不限于这些实施方案、变型或实例，包括这些是要使本领域普通技术人员在此专利中的信息与可利用的信息和技术组合时能够制造和使用本发明。本发明提供用于从流体分离颗粒的方法和设备。设备可包括分离区段，所述分离区段具有至少一个壁、第一端、第二端和暴露于分离区段的内部体积的内金属表面。设备也可包括在第一端与内部体积流体连通的流体排放出口。设备也可包括在第二端与内部体积流体连通的颗粒排放出口。设备也可包括与内部体积流体连通的入口。入口可布置在第一端和第二端之间。图1描绘根据一个或多个实施方案的说明性分离器100的等距视图。分离器100可包括分离或“第一”区段103，所述区段103具有第一端105、第二端107和布置在第一端105和第二端107之间的一个或多个入口 109 (只显示一个)。在一个或多个实施方案中，分离器100也可包括布置在第一区段103的第二端107上并且具有第一端115和第二端117的颗粒排放或“第二”区段113。可围绕第一区段103的第一端105布置一个或多个流体出口 119，并且可围绕第二区段113的第二端117布置一个或多个颗粒出口 121。任何数目的入口 109和出口 119，121可与分离器100的内部体积104流体连通。如图所示，描绘了一个入口 109和两个出口 119，121与内部体积104流体连通。在一个或多个实施方案中，入口 109可在第一区段103的侧壁上切向布置，并与内部体积104流体连通。在一个或多个实施方案中，出口 119，121、入口 109或出口 119，121和/或入口 109的任何组合的一部分可包括伸入内部体积104的导管或管。例如，出口 119的一部分可与伸入内部体积104的导管(未显示)流体连通。在一个或多个实施方案中，一个或多个入口109和/或出口 119，121可包括热膨胀接头131 ( —个显示为布置在出口 119上)，热膨胀接头131可吸收组件热膨胀施加的结构应变。颗粒-流体混合物111，其流向由箭头指示，可被引入内部体积104，可 经过分离而通过出口 119提供贫颗粒流体，通过出口 121提供颗粒。第一区段103、第二区段113、入口 109或其任何组合可由任何适合金属制成。说明性金属可包括但不限于钴、铬、钨、碳、硅、铁、锰、钥、钒、镍、 l、磷、硫、钛、铝、铜、钨、其合金或其任何组合。在一个或多个实施方案中，第一区段103、第二区段113、入口 109或其任何组合可由钢制成，例如，不锈钢、碳钢、工具钢、合金钢或其任何组合。说明性的钢可包括但不限于A387 Grade 11低铬钢、304不锈钢和347不锈钢。分离器100可由一种或多种金属制成，所述金属的颗粒大小小于约100 μ m、小于约75 μ m、小于约50 μ m、小于约25 μ m、小于约10 μ m、小于约5 μ m、小于约4 μ m、小于约3 μ m或小于约2 μ m。第一区段103可包括内表面123,第二区段113可包括内表面125,入口 109可包括内表面127。如此，内表面123、125和/或127的至少一部分可以为金属。内表面123、125和127可全部为金属，并且不含任何陶瓷或其它非金属内衬或涂层。在至少一个具体实施方案中，内表面123、125和127的整个表面积可以为金属，并且完全不含在上面布置的任何陶瓷或其它非金属材料。在至少一个具体实施方案中，内表面123、125和/或127至少之一可以为固体金属，例如，不含任何有意形成的孔、压痕、缝隙、凹槽、凹进等。换句话讲，内表面123、125和/或127至少之一可以是光滑或连续表面。在至少一个具体实施方案中，内表面123，125可以为金属，并且内表面127可包括在上面和/或周围布置的陶瓷内衬。在至少一个其它具体实施方案中，内表面123可以为金属，内表面125，127可包括在上面和/或周围布置的陶瓷内衬。在至少一个其它具体实施方案中，内表面123和127可以为金属，内表面125可包括在上面和/或周围布置的陶瓷内衬。内表面123，125和/或127可抗腐蚀、碎裂、裂纹、锈斑和由颗粒撞击在其表面上导致的其它表面损伤。在一个或多个实施方案中，由一种或多种金属制成的分离器100可进一步包括金属板或金属箔(未显示)，例如，粘接、焊接、螺栓固定、螺丝拧紧或以其它方式连接到第一区段103、第二区段113和/或入口 109 (它们可分别提供内表面123，125，127的至少一部分)的内壁。例如，金属板或箔可焊接到金属第一区段103的内表面。金属板或箔可以为与制造第一区段103所用金属相同或不同的组成。金属板或箔可对第一区段103的壁提供另外的厚度和/或另外的性质，例如相对于制造第一区段103所用金属增加的硬度、增加的熔点、增加的热导率或其任何组合。在至少一个具体实施方案中，可连接包括在第一区段103、第二区段113和/或入口 109的内壁上布置的一个或多个金属板或箔的分离器，使得不存在裂纹、裂缝或其它开口。例如，固定到第一区段103的内壁的金属板或箔可部分或完全布置在其内壁周围，从而提供全部或部分内表面123。在另一个实例中，在第一区段103的内壁上布置的金属板可覆盖内表面123、125和/或127的低约10%、约15%、约20%或约25%至高约80%、约90%、约95%或约100%的表面积。在另一个实例中，在第一区段103的内表面上布置的金属板可布置在内表面123的部分周围，内表面123接收通过入口 109引入第一区段103的颗粒-流体混合物111或实质部分的颗粒-流体混合物111。金属板可提供或覆盖位于入口109的开口的第一端和第二端之间的内表面123的部分，从而提供围绕第一分离区段103的内壁布置的另外的金属带或环。在一个或多个实施方案中，分离器100可由具有约O. 8重量％(〃wt%〃)至约1. 25重量％碳和约11重量％至约15重量％锰的钢合金制成。在至少一个其它具体实施方案中，分离器100可由钴合金制成，所述钴合金具有约2重量％至约25重量％镍、约2重量％至约2. 5重量％铁、约O. 4重量％至约2. 5重量％碳、约20重量％至约35重量％铬、约O. 5重量％至约1. 5重量％锰、约O. 5重量％至约1. 5重量％硅和约5重量％至约25重量％钨。适用于制造分离器100的市售金属合金可包括但不限于STELLITE (Delloro Stellite)、HASTELLOY (Haynes International,Inc.)、Manganol、MANGALLOY (Ford Steel Company)>INCOLOY(Huntington Alloys Corporation)和 / 或 HadfielcL在一个或多个实施方案中，可处理内表面123、125和/或127的至少一部分，以提供具有增加的表面硬度、耐磨性、疲劳强度和/或拉伸强度的经处理内表面123、125和/或127。例如，内表面123、125和/或127的至少一部分可经受一种或多种碳化、硼化和氮化。在至少一个具体实施方案中，可将分离器100在碳源存在下加热到低于内表面123、125和/或127的熔点，但高得足以使碳沉积于内表面123、125和/或127的外层或表面(即，暴露于内部体积104的层或表面)内的温度。可使用任何适合形式的碳，例如含碳气体、液体、固体和/或等离子。说明性的气体可包括但不限于二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷等。在至少一个其它具体实施方案中，可将分离器100在硼源存在下加热到足够温度，但低于内表面123、125和/或127的熔点，以使硼扩散进入表面并与基质材料生成硼化物。在另一个具体实施方案中，可将分离器100在氮源存在下加热到足够温度，但低于内表面123、125和/或127的熔点，以使氮扩散进入表面并与基质材料生成氮化物。可用任何适合方法使内表面123、125和/或127氮化。例如，可使用气体氮化、液体或盐浴氮化和离子或等离子氮化。在至少一个其它具体实施方案中，分离器100可经历碳化和氮化两者(“碳氮化”)，其中碳和氮两者均扩散进入内表面123、125和/或127。在一个或多个实施方案中，可在操作分离器100期间处理内表面123、125和/或127，例如，碳化。例如，分离器100可与FCC提升管(未显示)流体连通，FCC提升管提供催化剂颗粒和烃气体的高温混合物(“FCC流出物”)作为颗粒-流体混合物111，颗粒-流体混合物111可通过入口 109引入分离器100。来自FCC流出物中烃的一部分碳可扩散进入内表面123、125和/或127，以提供经处理内表面。类似地，可在操作分离器100期间进行氮化、硼化、碳化或其它表面处理。根据特别金属和/或工艺条件，经处理内表面(例如，内表面123)的经处理层的深度或厚度可以为低约5 μ m、约10(^111或约500|^至高约1mm、约2mm、约3mm、约4mm或约5mm。在一个或多个实施方案中，用于制造分离器100至少一部分的金属或金属合金可具有期望性质的任何组合。用于制造分离器100至少一部分的金属或金属合金的期望性质可包括但不限于比热容、熔点、热导率、硬度、韧度、体积比热、热扩散系数、拉伸强度或其任何组合。在一个或多个实施方案中，金属或金属合金的比热容可以为低约300J/kg K、约350J/kg K 或约 400J/kg K 至高约 450J/kg K、约 500J/kg K 或约 550J/kg K。在一个或多个实施方案中，金属或金属合金的熔点可以为低约800°C、约900°C或约1，000°C至高约1，250。。、约I, 350。。、约I, 450。。、约I, 500。。或约I, 600°C。例如，金属或金属合金的熔点可以为约 1，100°C至约 1，500°C、约 1，250°C至约 1，450°C或约 1，350°C至约 1，475°C。在一个或多个实施方案中，金属或金属合金的热导率可以为低约8. 5ff/m K、约14W/m K或约20W/mK至高约30W/m K、约40W/m K或约50W/m K。在一个或多个实施方案中，金属或金属合金的硬度可以为低约150 (“布氏硬度”或“HB”)、约175HB或约200HB至高约300HB、约350HB或约400HB。在一个或多个实施方 案中，金属或金属合金的却贝韧度(Charpy toughness)可以为低约 5ft_lb、约 25ft_lbs 或约 50ft_lbs 至高约 100ft-lbs、约 200ft-lbs 或约 300ft_lbs。例如，金属或金属合金的却贝韧度可以为约60ft_lbs至约275ft_lbs、约90ft_lbs至约150ft-lbs或约IOOft-1bs至约120ft_lbs。在一个或多个实施方案中，金属或金属合金可具有约15瓦/m K至约50瓦/m K的热导率值，约150HB至约400HB的硬度值，和约1，275°C至约1，450°C的熔点。可用于制造分离器100至少一部分的说明性的金属合金及其性质显不于表I中。
权利要求
1.一种用于从流体分离颗粒的设备，所述设备包含分离区段，所述分离区段具有至少一个壁、第一端、第二端和暴露于分离区段的内部体积的内金属表面；在第一端与内部体积流体连通的流体排放出口 ；在第二端与内部体积流体连通的颗粒排放出口 ；和与内部体积流体连通的入口，其中入口布置在第一端和第二端之间。
2.权利要求1的设备，其中内金属表面包含钴、铬、钨、铁、锰、钥、钒、镍、钛、铝、铜或其任何合金和任选的一种或多种硼、碳、硅、磷和硫。
3.权利要求1的设备，其中内金属表面包含碳化金属、硼化金属、氮化金属或其任何组合。
4.权利要求1的设备，其中内金属表面布置在壁的至少第一部分上，其中具有在上面布置的内金属壁的第一部分的厚度大于壁的第二部分的厚度。
5.权利要求1的设备，其中入口在分离区段的壁上切向布置。
6.权利要求1的设备，其中内金属表面具有约14W/mK或更大的热导率。
7.权利要求1的设备，其中内金属表面具有约350J/kgK或更大的热容。
8.权利要求1的设备，其中内金属表面具有约1，350°C或更高的熔点。
9.权利要求1的设备，其中内金属表面具有约200或更大的布氏硬度。
10.权利要求1的设备，其中内金属表面具有约90或更大的却贝韧度。
11.权利要求1的设备，其中分离区段包含第一区段和第二区段。
12.权利要求11的设备，其中第一区段为圆筒形，第二区段为截头圆锥形。
13.权利要求1的设备，其中入口与流化催化裂化器的出口流体连通。
14.一种用于从载体流体分离颗粒的方法，所述方法包含将颗粒-流体混合物引入分离器的入口，所述分离器包含分离区段，所述分离区段具有至少一个壁、第一端、第二端和暴露于分离区段的内部体积的内金属表面；在第一端与内部体积流体连通的流体排放出口 ；在第二端与内部体积流体连通的颗粒排放出口 ；和与内部体积流体连通的入口，其中入口布置在第一端和第二端之间；分离颗粒-流体混合物，以提供具有相对于颗粒-流体混合物减小颗粒浓度的流体产物和颗粒产物；从流体排放出口回收流体产物；并且从颗粒排放出口回收颗粒产物。
15.权利要求14的方法，其中内金属表面包含钴、铬、钨、铁、锰、钥、钒、镍、钛、铝、铜或其任何合金和任选的一种或多种硼、碳、硅、磷和硫。
16.权利要求14的设备，其中内金属表面包含碳化金属、硼化金属、氮化金属或其任何组合。
17.权利要求14的方法，其中颗粒-流体混合物在分离颗粒-流体混合物期间在约 550°C至约750°C的温度。
18.权利要求14的方法，其中入口在壁上切向布置，并且颗粒-流体混合物通过入口切向引入分离器。
19.权利要求14的方法，其中颗粒-流体混合物从流体催化裂化提升管提供，其中颗粒包含焦化的催化剂颗粒，并且流体含有包含一种或多种烃的还原环境。
20.权利要求19的方法，所述方法进一步包含将焦化催化剂颗粒引入再生器，以在回收颗粒产物步骤后提供经再生催化剂颗粒。
21.权利要求20的方法，所述方法进一步包含在回收颗粒产物步骤后将烃和经再生催化剂颗粒引入催化裂化提升管；并且使烃裂化，以提供颗粒-流体混合物。
22.权利要求14的方法，所述方法进一步包含将流体产物引入一个或多个分离器，以提供两种或更多种经分离流体产物，其中经分离流体产物包含甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯或其任何组合。
23.一种流体催化裂化系统，所述流体催化裂化系统包含流化催化裂化提升管，所述流化催化裂化提升管具有与到分离器的入口流体连通的产物出口，其中分离器包含分离区段，所述分离区段具有至少一个壁、第一端、第二端和暴露于分离区段的内部体积的内金属表面；在第一端与内部体积流体连通的流体排放出口 ；在第二端与内部体积流体连通的颗粒排放出口，其中到分离器的入口与内部体积流体连通，其中入口布置在第一端和第二端之间；和与颗粒排放出口流体连通的再生器。
24.权利要求23的系统，其中流化催化裂化提升管在约550°C至约750°C温度操作。
25.权利要求23的系统，其中内金属表面包含钴、铬、钨、铁、锰、钥、钒、镍、钛、铝、铜或其任何合金和任选的一种或多种硼、碳、硅、磷和硫。
26.权利要求23的系统，其中内金属表面包含碳化金属、硼化金属、氮化金属或其任何组合。
27.权利要求23的系统，其中分离区段包含第一区段和第二区段。
28.权利要求27的系统，其中第一区段为圆筒形，第二区段为截头圆锥形。
全文摘要
本发明提供用于从流体分离颗粒的方法和设备。设备可包括分离区段，所述分离区段具有至少一个壁、第一端、第二端和暴露于分离区段的内部体积的内金属表面。设备也可包括在第一端与内部体积流体连通的流体排放出口。设备也可包括在第二端与内部体积流体连通的颗粒排放出口。设备也可包括与内部体积流体连通的入口。入口可布置在第一端和第二端之间。
文档编号B01D21/26GK103037951SQ201180029388
公开日2013年4月10日 申请日期2011年4月13日 优先权日2010年4月16日
发明者P.K.尼库姆 申请人:凯洛格·布朗及鲁特有限责任公司