旋流式气固快速分离器本发明涉及实现提升管流化反应系统催化剂与油气的
气固快速分离的装置。
在炼油厂流化催化裂化反应系统的提升管出口处，都装
有气固快速分离装置以实现催化剂与油气的快速分离，终止
不必要的过度反应。这种分离装置目前有二大类，第一类是
惯性快分装置，它是依靠含有大量催化剂颗粒的油气急剧改
变流向时所产生的气固二相惯性差异来实现气固分离，典型
的惯性快分装置有倒L型、T型、多叶型等结构，它们的特
点是压降很小，一般只有几百帕，但固体颗粒从气体中一次
分离出来的效率较低，只有70～80％左右。分离掉大部分
催化剂后的油气在直径较大的沉降器内慢速上升，约经20秒
才得以进入沉降器上部的旋风分离器内，把夹带的催化剂进
一步分离出来，催化剂沿旋风分离器料腿进入沉降器下部床
层。前后二次分离出来的催化剂都夹带着一定量的油气，需
在沉降器下部床层内有水蒸汽吹提出来，油气再经30秒以上
的时间上升到沉降器上部旋风分离器的入口。这样，反应后
的油气在沉降器内的平均停留时间可能长达20～30秒，油
气返混率高达50％，很容易发生高温热裂化，使轻质油收率
降低，并会造成沉降器内严重结焦，影响装置长周期运转。
第二类是离心式分离装置，它依靠气固两相混合物急速
旋转形成的强离心力埸实现气固快速分离。典型实例是在
提升管反应器的出口直联一组简单的旋风分离器(简称粗
旋)，它的气固分离效率可高达98％以上，压降较大，在数千
帕左右。分离掉大部分催化剂的油气从粗旋升气管排出，进
入沉降器空间，以较慢的速度上升，经10秒以上才得以进入
沉降器上部的旋风分离器内，油气通过该旋风分离器将夹带
的催化剂进一步分离下来。粗旋料腿是在正压差下排出催
化剂，所以大量的催化剂下落到沉降器下部床层汽提段时，
不仅催化剂颗粒间夹带了部分油气，向下流动，还有在正压
差下从料腿中向下喷出的一部分油气，这些油气与汽提气体
混合，然后再沿沉降器慢速上升进入沉降器上部的旋风分离
器内。这样使得反应后油气在沉降器内平均停留时间仍然
高达10～20秒，在高温下仍存在过度热裂化现象，影响轻质
油收率和装置的安全运转。
为提高第一类惯性式快分装置催化剂与油气快速分离的
效率，美国专利US 4,495,063(1985年)开发了弹射式快分
方法及装置，它的气固一次分离效率达到80～90％，气体返
混率降低到20％左右，但压降高达数千Pa，操作弹性较小，工
业上应用有一定困难。美国专利US 4,364,905(1982年)、
US 5,294,331(1994年)、US 5,364,515(1994年)、US
5,393,414(1995年)对弹射式快分又做了改进，主要是为了进
一步缩短油气在沉降器内的平均停留时间。但是弹射式快
分分离效果并不太高，操作弹性小，压降高等缺点未解决
好。
为进一步改进第二类离心式快分装置，美国专利US
4,502,947(1995年)、US 4,579,716(1986年)、US
4,624,772(1986年)等开发了闭式直联旋风分离系统，将粗旋
升气管直接与沉降器上部旋风分离器入口相连，大大缩短了
油气在沉降器内的停留时间，使气体返混率进一步降到6％，
但它的抗压力波动的性能较差，开工时要特别小心，随后美
国专利US 5,158,669(1992年)、US 5,314,611(1994年)和欧
洲专利EP 0593827A1，中国专利CN92112441(1992年)等又
在粗旋下部直接安装了一个汽提器，改变一部分反应后油气
从粗旋的料腿中向下喷出的不利情况，进一步缩短了反应后
油气在沉降器内的平均停留时间，使油气返混率又进一步降
到2％以下。
日本特许公报(B2)昭61-25413(1986年)和美国专利US
4,482,451(1984年)则在提升管末端采用了几根向下倾斜一
定角度的园弧弯管作为气固快速分离器，并在外面加一封闭
罩以实现油气的快速引出。而在美国专利US
5,314,611(1994年)中，也附有一种带封闭罩的旋流臂式快分，
可实现催化剂的高效快速汽提及油气快速引出，但是该专利
并未具体说明该旋流臂式快分装置的具体结构。
在现有技术中没有发现本发明的提升管流化反应系统旋
流式气固快速分离器。
本发明目的是提供一种提升管流化反应系统旋流式气
固快速分离器，用于反应后催化剂与油气的快速分离，提高
气固二相分离效率，减少反应后油气过度裂化，消除沉降器
内结焦现象。
本发明提升管流化反应系统旋流式气固快速分离器，包
括提升管反应器和园弧形挡板，其特征在于旋流式气固快速
分离器安装在提升管反应器的提升管上口，旋流式气固快速
分离器上端封闭，下端敞口，下端同提升管相连接，由园弧形
挡板围成一圈构成，相邻二园弧形挡板有一个切向喷出口，
切向喷出口向下倾斜。
本发明提升管流化反应系统旋流式气固快速分离器，其
特征在于它由6～12片曲率半径为(0.8～1.2)D1的园弧形挡
板构成，D1为提升管的内径。园弧形挡板构成6～12个向下
倾斜10°～35°角的切向喷出口，切向喷出口的总出流面
积为提升管有效横截面积的0.6～1.2倍，园弧形挡板的对应
园弧角β1＝A1/B1，A1为360°～540°，B1为6～12。
本发明提升管流化反应系统旋流式气固快速分离器，其
特征在于它下部有一段内径为提升管内径的1～1.2倍的园
管，园管下口同提升管上口连接，其顶部是封闭斜顶盖，在封
闭斜顶盖和园管之间围成一圈园弧形挡板。
下面结合附图详细阐述本发明的技术方案。
图1为本发明提升管流化反应系统旋流式气固快速分离
器在分离装置中应用示意图。催化剂与油气混合物自提升
管1向上进入旋流式气固快速分离器2，经过旋流式气固快分
器周围的多个切向喷出口3，以一定的速度沿切向喷出，在汽
提罩4内形成气固混合物的旋转运动，混合物中的绝大部分
催化剂在离心力埸作用下被甩到汽提罩4的内壁处下落，与
完成反应后的油气实现高效快速分离。
图2为本发明提升管流化反应系统旋流式气固快速分离
器的结构示意图。它有一段园管24，园管24内径D0为提升
管1内径D1的1～1.2倍。园管24的下口21是敞口，焊接在提
升管1的上端出口。旋流式气固快速分离器2的顶部是斜顶
盖23，是封闭的。在斜顶盖23和园管24之间焊有6～12片园
弧形挡板22，园弧形挡板的曲率半径为(0.8～1.2)D1，高为
H1。每块园弧形挡板22的对应园弧角为β1。斜顶盖23向
下倾角为α，α角一般可在10°～35°之间。β1角一般为
β1＝(2～3)π/n，n一般可取6～12，视提升管1的内径D1而
定。H1的确定要使总的切向喷出口3的出流面积约为提升
管1的有效截面积的0.6～1.2倍之间。含有大量催化剂的气
体混合物自提升管1进入旋流式气固快速分离器2的下口21，
再从6～12个切向喷出口3喷出，形成旋转流动。
本发明主要应用于炼油厂内各种流态化催化剂反应装
置的内提升管反应器出口催化剂与气体的快速分离，还可应
用于其它带提升管反应器的流态化化学反应系统的气固快
速分离。
本发明提升管流化反应系统旋流式气固快速分离器能
够实现高效气固快速分离，使完成反应后的气体与催化剂完
成高效率地分离，分离效率达到99.5％以上，从而避免了由于
催化剂与反应产物过度长时间接触而引起的不利的过度反
应，避免了在沉降器内的结焦现象，同时又提高了目的产品
的产率。
图1为本发明提升管流化反应系统旋流式气固快速分离
器在分离装置中应用示意图。提升管1，旋流式气固快速分
离器2，切向喷出口3，汽提罩4，逆向导流器5，气体导流管6，旋
风分离器7，排气管8，内集气室9，出口管11，旋风分离器料腿
12，挡板13，一级汽提段14，汽提气15，一级汽提气分布管16，
翼阀17，二级汽提段18。
图2为本发明提升管流化反应系统旋流式气固快速分离
器的结构示意图。切向喷出口3，园管下口21，园弧形挡板22，
斜顶盖23，园管24。
表1为不同下倾角α时分离效率表。
表2为不同提升管内气体线速下的分离效率(α＝20°)
表。
下面通过实施例来进一步叙述本发明提升管流化反应
系统旋流式气固快速分离器，应该认为，本发明技术方案不
应当受以下实施例所限制。
实施例1
在内径为60mm的提升管的出口处装有本发明的旋流式
气固快速分离器。旋流式气固快速分离器的园管段内径为
68mm，斜顶盖下倾角α为0～30°，采用6片园弧形挡板构成
6个气体切向喷出口，喷出口高度H1为53mm，喷出口总出流
面积为提升管有效截面积的0.75倍。用中位粒径为64μm
的催化裂化(FCC)平衡催化剂作固体粉料，用空气作冷态试
验。有以下实验结果(见表1和表2)。
从表1和表2结果可以看出，本发明的旋流式气固快速分
离器与美国专利US 4,482,451提出的螺旋臂式快分的分离
效率相当，而与后者相比，本发明的旋流式气固快速分离器
更具有压降小、操作弹性大、结构简单的优点。
表1
下倾角α°
0 10 20 30
提升管内气体线速，m/s
17.4 17.4 17.4 17.4
快分器压降，Pa
860 1100 1220 1250
分离效率，％
98.3 98.83 99.64 99.77
表2
提升管内气体线速，m/s
7.56 11.63 15.55 17.44 21.42
快分器压降，Pa
220 500 1230 880 2050
分离效率，％
99.54 99.63 99.57 99.74 99.58