１ＤＭＴＯ预分离三级旋风分离器结构
ＤＭＴＯ工艺的反应器和再生器在开工状态及其它非正常状态下，反应器气体量较小，一、二、三级旋风分离器的入口气速皆仅为其正常入口气速的１／４左右，致使分离效率非常低，催化剂容易跑损。为回收跑损的催化剂，在三级旋风分离器的顶部，增加一个预分离装置，依靠催化剂颗粒的离心力、重力及惯性预分离的联合作用，将从一、二级旋风分离器跑出的部分催化剂回收利用。现有的卧管式三级旋风分离器，虽然也是切向入口，正常的入口气速下尚具有一定的预分离效果，但预分离下来的大颗粒催化剂在旋流强度减弱的分离单元下部，仍然被气流带入分离单管内，无法起到预分离作用。在开工状态及其它非正常状态下入口气速皆仅为其正常入口气速的１／４左右时，原三级旋风分离器预分离部分旋流强度更低，预分离部分起不到预分离作用。为解决上述问题，准备所采用的技术方案是：增加三级旋风分离器预分离段筒体的直径，以减小气体进入三级旋风分离器后的气速；筒体下增加锥体，原三级旋风分离器排气管外的中间筒体向上延长，在锥体下部与中间筒体之间形成了一个集尘室，预分离下来的大颗粒催化剂将聚集在集尘室内，并通过集尘室内的排尘管排出三级旋风分离器外。同时，延长到三级旋风分离器切向入口上部的中间筒体，使入口气流必需向上拐９０°后才能进入三级旋风分离器的分离单元，也起到了惯性分离的效果。本技术具有如下效果：三级旋风分离器的预分离装置，在非正常工况下，当气体夹带催化剂颗粒经预分离装置的水平切向入口进入预分离装置之后，催化剂较大颗粒在离心力作用下向预分离装置的器壁运动，同时，又由于截面积的增加，气体截面气速减小到颗粒的临界沉降速度以下，催化剂颗粒又在重力的作用下，向下沉降；较小的催化剂颗粒随气体旋转一定的圈数之后，气体垂直向上转９０°，经中间进气腔进入三级旋风分离器的分离单元，而部分催化剂颗粒则在重力及惯性力的作用下，继续向前向下运动。向下运动的颗粒最后进入预分离装置的排尘室内并经排尘口排出三级旋风分离器。排尘管内的排尘气量为此时入口气量的３％～５％。图１是预分离三级旋风分离器的主视图和入口处剖视图。预分离部分主要由上部筒体、锥段及中心进气管组成，主要尺寸：筒体内径Ｄ＝１１０００ｍｍ，入口面积Ａ＝４．２８ｍ２，气体入口管直径Ｄ１＝４２００ｍｍ。
２大型冷模试验
２．１试验目的
由于ＭＴＯ装置操作条件的特殊性，要求三级旋风分离器具有一定的预分离性能。根据理论及实践经验，进行了三级旋风分离器的预分离性能试验，以验证将在工业上应用预分离三级旋风分离器的使用效果。
２．２试验内容
（１）对不同的预分离结构的组合形式，以及不同的操作条件，进行压力降及分离效率的测试。（２）对选定的预分离结构，进行不同操作条件的试验，进行分离效率及压力降的测试。经过以上结构的组合试验及其他工业数据，最后选用的试验用预分离三级旋风分离器的结构的设计参数为：芯管直径：４２０；芯管与入口上平面平齐；三旋泄气量：３％～５％；筒体直径变化：１１００；筒体长度变化：３ｍ；入口气速：ｖ＝６ｍ／ｓ；入口粉尘质量浓度：Ｃｉ＝３．５ｋｇ／ｍ３。
２．３试验装置
（１）试验装置如图２所示，采用抽风式加料，泄气量由抽风机２控制。（２）试验之前应对整个装置进行检查，保证无漏气，并用砂子在较大的风量下，将旋分内壁冲刷干净。排除砂子后再用废催化剂冲刷半小时。
２．４试验方法
首先开动抽风机１，然后在３ｍ平台的采样孔上，用毕托管标定气体的入口气速，控制风机流量，可得到实验所需的气速及该种旋分结构气速下压力降的大小；开动抽风机２满足预分离三旋３％～５％泄气量的要求。在加料斗内加入粉料，旋风分离器开始工作，在一定时间内加入一定量的物料（满足入口浓度要求）之后停机，称量从四旋集尘室及预分离三旋内所收集下来的粉尘的质量，与加入粉尘的质量相比，即可得出该种预分离结构及该气速下的分离效率。
２．５入口气速标定
开动风机，将毕托管插入测速孔中，使毕托管中心对准管道中心，读出所连接Ｕ形管上的读数，即可得出其动压Δｈ、静压Ｐｂ，计算出入口气速。３试验结果大型冷模试验历时近１ａ，得出如下结论。用废平衡催化剂试验时：（１）在不同的入口气速下（２～８ｍ／ｓ），进料浓度加大时，预分离效率稍微增高，如图３所示。（２）在不同的入口浓度下，入口气体速度加大时，预分离效率稍微变差，如图４所示。图３及图４也说明了在不同的入口气速（２～８ｍ／ｓ）及不同的入口浓度下，分离效率变化并不大，２～８ｍ／ｓ不同的入口气体速度都在粉尘的临界沉降速度之下，即大部分粉尘颗粒都可以沉降分离下来。（３）入口气速增加时，压力降急速上升，但压力降并不大，为正常入口气速下旋风分离器压力降的１０％左右，见图５。图６～７所示试验物料为３２５目滑石粉，试验证明其分离性能与用废平衡催化剂试验时类似。不同点为：①３２５目滑石粉颗粒细小，预分离效率远小于废平衡催化剂，如图６所示。②试验物料为３２５目滑石粉时，入口气体速度加大，分离效率减小比较明显，这说明此时主要是重力沉降起主导作用，且颗粒越大越容易沉降。由图３～７可以看出：大型冷模试验结果是理想的，工业装置应具有类似的分离效果。
４分离效果估算
根据试验结果，确认工业试验装置的预分离三级旋风分离器的预分离效率是令人满意的。为了准确起见，采用重力沉降的方法对其预分离效果进行了估算。理论计算结果表明，拟采用的预分离三级旋风分离器的分离效率较高，大于９．０４μｍ以上的颗粒都能被分离下来。
５结论
（１）在试验物料为３２５目滑石粉及废平衡催化剂、进料浓度远小于工业实际情况下，预分离三级旋风分离器的分离效率都在８０％以上，若工业生产时发生低气速大量跑剂的情况，绝大部分能被回收，经济效益明显。（２）预分离三级旋风分离器的压力降较低，估计仅占正常三级旋风分离器压力降的１０％左右。（３）经理论计算，拟采用的预分离三级旋风分离器的分离效率较高，大于９．０４μｍ以上的颗粒都能被分离下来。
作者：张世成 顾月章 田永成 单位：中石化洛阳工程有限公司
