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第十一章 主要机械设备 流化催化裂化装置的机械设备, 是完成工艺过程必不可少的装备条件。作为主要机械设备的旋风分离器、滑阀或塞阀、内外取热器和大型转动机械等, 其工程技术的发展与催化裂化工艺技术的发展相辅相成。 催化裂化工程师应当对这些主要机械设备的工艺技术问题进行深入细致的了解和研究。 第一节 旋风分离器 旋风分离器是催化裂化装置中最为常用的气固分离设备, 按分离程度的不同可划分为粗旋风分离器、高效旋风分离器和第三级旋风分离器三种, 实际应用中有多种型式。反应器和再生器所属旋风分离器一般采用二级串联方式, 以保证高的催化剂颗粒回收效率, 也有的反应器采取快分与单级旋风分离器两者组合的形式。旋风分离器内两相流动的主导作用是气流运动, 其内部气体和颗粒的运动十分复杂, 许多学者对其进行过大量的研究, 归结出许多有关的理论和模型。这些理论和模型可参阅有关文献, 本节着重从工业应用角度予以相应表述。 一 一、二级旋风分离器 (一) 旋风分离器的型号 催化裂化装置采用的旋风分离器有多种型号。 随着工艺要求苛刻度的不断增加和研究工作的不断深入, 国外早期的Ducon、 Bue11、Van Tongeren 和国内早期的I型和Ⅱ型等老式旋风分离器已逐渐被具有更大高径比、 出口处有缩径的高效旋风分离器所替代。 这些新型旋风分离器中，最具代表性的有国外GE型和Emtrol型以及国内新研制的PV型高效旋分器。 各类型旋风分离器的共同结构、尺寸和符号的定义示于图11-1, 催化裂化装置上常用的几种类型的主要结构参数见表11-1。 图11-1 旋风分离器主要结构尺寸 符号说明（所有尺寸均为衬里后数值）: D—筒体直径; A—入口管高度; B—入口管宽度; hr—气管插入深度; dc—排气管上口直径; dr—排气管下口直径; dc—排尘口直径; L1—圆柱段高度; L2—圆锥段高度 。 表11一1 工业旋风分离器的结构参数 类型 结构参数 Ducon SDGM Ducon VM.M Buell AC430 Van Tongeren AC435 GE Catclone PV E型 a/D 0.48 0.64 0.64 0.64 0.61 b/D 0.26 0.28 0.28 0.28 0.27 KA ～6 4.75，5.5，7.5 4～6 4.5，3.7 de/D 0.47 0.56 0.56 dr/D ～0.54 0.4～0.55 0.44，0.31，0.25 0.25～0.50 0.44，0.34 dc/D ～0.3 0.40 0.40 0.40 0.4 0.40 0.40 hr/a 0.35 0.80 1.0～1.1 L1 /D 1.33 1.33 1.42 1.33 ～1.45 L2 /D 1.33 1.33 2.05 2.05 2.12 L /D 2.83 3.2 3.66 ～5.6 ～4.96 标准为5.2，可灵活调整 ～4.98 尽管各型号的具体尺寸不同, 但重要的结构参数即该尺寸与筒体内径(衬里后)的比值彼此接近。时铭显在研究了主要结构参数的优化匹配后指出: KA==dr/D是影响分离效率和压降的两个关键参数, 把它们与入口气速和筒体直径进行优化组合就能选出在一定压降下效率最高的结构参数。 有关旋风分离器结构参数计算的符号定义如下: =2.5rKA1/3 =D/1 =L3/D r=dr/D e=de/D c=dc/D =/D =b/D 1=L1 /D 2=L2/D =hr /D Ls=L2+L3 KA值的常用范围为4～6。大的数值可提高效率并降低压降, 但在一定气量下也加大了分离器直径。dr /D值决定了外旋流区的大小与离心力场的强弱, 此值越小, 分离效率越高, 但压降也越大, 但过小时则会将下口处颗粒夹带入排气管, 所以通常选取dr /D=0.25～0.50, 第一级取较大值, 第二级取较小值。 其他的主要结构尺寸和参数有：①壳体直径衬里后以1.3m以内为宜。直径大则效率低, 且不便安装拆卸。 ②分离器的高径比,其中从排气管下口到排尘口的距离Ls称为分离空间高度, 是一个重要尺寸, 在一定范围内Ls /D 值越大, 效率越高, 但压降增加并不显著。现在高效系列一般在3.0～3.2, 当然过大的数值徒然加大了旋风分离器和再生器稀相空间的高度, 增大了投资。 ③排气管插入深度hr 与入口管高度