三级旋风分离器是炼油工业中流化催化裂化装置能量回收系统中的关键设备之一,其主要作用是将再生器中前两级旋风分离器未能分离的催化剂微粒从再生烟气中分离出来,为烟气透平机提供净化了的高温高压烟气,确保透平机长期稳定运转。
炼油事业部催化裂化装置能量回收系统中,第三级旋风分离器(简称三旋)是关键设备之一,其性能的优劣和设计制造质量的好坏,直接影响烟机的使用效率和寿命,并对企业的经济效益产生直接影响。近年来由于催化裂化采用高温再生
一氧化碳完全燃烧的新技术,从而实现了渣油和重油催化新工艺,使再生器的压力和温度有了很大的提高。为了节能降耗,增加效益,催化裂化能量回收系统必然受到国内各炼油厂的普遍重视。能量回收系统机组能否长周期运转,除了其本身的设计制造质量外,其决定的主要因素,就是进入烟机的烟气品质。由于从再生器出来的烟气含有一定量的催化剂,这些催化剂将对烟机的叶片产生磨损,当烟机叶片由于磨损而失重到一定程度时,就会使能量回收系统失去功效。大量的试验和理论研究证明进入烟机的烟气催化剂浓度和颗粒质量是对烟机叶片造成磨损的主要因素。为了保证进入烟机的烟气品质(烟气中包含的催化剂粉尘的浓度<200mg/m3,最大粉尘直径<10μm),必须使用第三级旋风分离器对由再生器出来的烟气进入烟机前进行除尘净化。
(2)烟气人口空间有一定的惯性预分离空间,它不但能有效防止因衬里脱落而产生的从分离单管中弹跳带出进人烟机,而且可避免因操作失误或再生器发生故障,使催化剂大量涌人三旋造成的分离单管泻料口堵塞,使三旋分离效率下降的问题发生。
(3)卧管式三旋是筒式结构,加工工艺要求不高、尺寸较小,容易加工。卧管式三旋的主要缺点是在制造过程中,分离单管的安装较立管式三旋复杂,由于施工空间小,卧管式三旋的检修、维护以及分离单管的更换比较困难。
(1)布埃尔式(Buell)三级旋风分离器。由美国Buell公司设计并制造的一种较早的三级旋风分离器,基本结构是由几台并联操作的旋风分离器组成,其特点为结构简单,管道配置复杂,所以国内应用不多。
(2)旋流式(龙卷风)三级旋风分离器。国内又称“龙卷风型”,该三级旋风分离器的主要特点是:一次气和二次气接触形成强的漩涡流,此处的气体切向速度很大,使固体颗粒受较强的离心力作用,这样有利于固体微粒的分离,微粒的返混较少。
(3)立管式三级旋风分离器。立管式三旋主要工作原理是烟气切向进入分离单管,在流经导向叶片时,催化剂微粒受到离心力的作用与烟气分离,并由底部的缝隙流出,净化后的烟气经中心管外出,从而达到气固分离的作用。
(4)卧管式三级旋风分离器。卧管式三旋的工作原理与立管式三旋类似,但其在结构上取消了受力不良的大隔板,将旋风分离单管水平放置在两个同轴圆壳体上,从而使结构力学性能有了很大的改善,克服了立管式三旋抗高温能力差、隔板变形严重的缺点。