CN101658799B - 一种催化剂连续再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种催化剂连续再生方法，反应器系统不设置备用反应器，反应器使用含有活性分子筛的球形颗粒催化剂，反应过程中将含焦催化剂不断地移出反应器，在再生器内再生，再生后的再生剂进入反应器系统，继续参加催化反应；再生器内气体完成催化剂烧焦再生后，进入净化系统净化后，配以一定量的空气，经加压换热升温和加热后进入再生器重新作为再生气体；与再生气净化系统来的气体相配的空气从再生气净化系统下游注入。本发明保证反应器内一直充满催化剂，催化剂维持较高活性；实现含氧环境和可燃气体环境的隔离，保证了安全生产的需要；烧焦用空气从再生气净化系统下游注入，便于控制烧焦过程，减少调节“滞后”。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油化工技术，特别是一种催化剂连续再生方法。
背景技术
在石油化工领域，催化剂是最为关键的因素。无论是裂解、加氢、等等工艺过程，都需要催化剂。但是，催化剂在反应过程容易失活。对于本类催化剂只需要用较低含氧量气体烧去催化剂表面的焦碳，催化剂即可恢复活性，这种较低含氧量气体也称再生气体。因此，催化剂的再生技术，对于保证石油化工工艺的连续性，就显得尤为重要。
大型石化装置，一般都设置有催化剂再生系统。对于生焦速率较慢的烃类转化反应，如果在一开工周期(例如二年)内，在催化剂表面生成的焦炭不至于使催化剂的活性显著下降，那么在停工检修期间对催化剂进行再生即可。目前，对于生焦速率较快的烃类转化反应，在较短时间内(例如一星期或一个月)，在催化剂表面生成的焦炭使催化剂的活性显著下降，于是工程上一般采用一个或多个备用反应器轮流切换再生，共用一个再生气体回路，这种处理方式称为切换式再生。在切换式再生方式中不论是参与反应还是再生，催化剂一直以密相相床的形式停留在反应器中，对催化剂外形无特殊要求。
但是，目前的催化剂切换再生工艺，普遍存在着不少缺陷。例如，装置在切换的时候，催化反应有一段时间不是均匀连续进行，反应不够平稳。再者，在装置使用的不同阶段，催化剂的活性不同，这样就造成装置的效率会有变化，因而生产能力不够稳定。
对于生焦速率更快的烃类转化反应而言，切换式再生已不能充分发挥催化剂的性能，需要采用催化剂连续再生方式，即在反应正常进行的过程中，含焦 催化剂被不断地移出反应器，进行再生，同时再生过的催化剂被源源不断地移入反应器，以保证反应器内一直充满催化剂，并且催化剂维持较高的平均活性，以满足反应的要求。在连续再生方式中要求催化剂的流动性好，这样催化剂切换再生工艺使用的条形催化剂就不能满足流动性的需要。再者，催化剂再生系统中的再生器处于含氧环境，而反应系统中的反应器处于含有油气和氢气等可燃气体的可燃气体环境，所以要实现催化剂连续再生必须对所述含氧环境和可燃气体环境进行隔离，这些都需要相应的技术保障。
因此，迫切需要一种新的技术方案，从而能够高效安全地完成连续再生工艺，满足石化工业的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种催化剂连续再生方法及装置，从而达到解决催化剂连续再生过程中的催化剂循环、反应-再生两种环境的脱离、催化剂高效再生技术问题的目的。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的一种催化剂连续再生方法，在已有的石油化工工艺基础上，包括反应器系统和再生器，特征在于：反应器系统不设置备用反应器，反应器使用球形颗粒催化剂，反应过程中将含焦催化剂不断地移出反应器，在再生器内完成烧焦再生过程，再生完成的再生剂经过再生器提升器进入反应器上部料斗，然后进入反应器系统，继续参加催化反应；所述的上部料斗包括分离料斗、闭锁料斗；所述的再生器上部是缓冲区、下部是烧焦区。
本发明的一种催化剂连续再生方法，其优选的技术方案还可以是：所述的将含焦催化剂不断地移出反应器，在再生器内完成烧焦再生过程的具体过程是：含焦催化剂从最后一个反应器底部靠重力排出进入反应器下部料斗，(这种排出简称自流)，含焦催化剂在反应器下部料斗被惰性气体例如氮气吹扫，除出催化剂表面上的油气，然后自流进入反应器提升器；反应器提升器用氮气运行， 将含焦催化剂经氮气稀相输送到分离料斗顶部，经氮气淘析除出粉尘后的催化剂进入闭锁料斗，通过闭锁料斗将催化剂从较低压力的分离料斗分批向较高压力的再生器输送，进入较高压力的再生器的缓冲区，缓冲区中的催化剂经催化剂输送管自流进入烧焦区；再生器的压力高于第一个反应器顶部压力，该高出的压力值可以是10-100Kpa，一般为30-50KPa，以使催化剂能返回到第一个反应器顶部。闭锁料斗其设备和运行方法可以已经有公开的文献予以报到，例如CN1259478A就描述了闭锁料斗的结构和运行方法。催化剂表面上的焦在烧焦区中被烧掉，从再生器底部自流出来的催化剂炭含量降至0.2％(wt)以下，该再生完毕的催化剂简称再生剂，进入再生器下部料斗，该再生剂被惰性气体吹扫，除出催化剂表面上的氧气，然后自流进入再生器提升器，再生器提升器用氮气运行，再生剂被稀相输送到反应器上部料斗，然后自流进入反应器系统，催化剂在反应器系统内自流。如果反应器系统只包含一个反应器，则从一反底部出来的含焦催化剂将开始下一个循环。反应系统也可以包含多个反应器，如果反应器重叠布置，则催化剂从第一个反应器到下一个反应器直至最后一个反应器都是自流，如同一个反应器；如果反应器并列布置，那么，催化剂从前一个反应器到后一个反应器是用对反应物无污染的气体稀相输送的。所述的对再生剂进行吹扫的惰性气体，工程上一般为氮气；所述的对反应物无污染的气体，一般是氢气、炼厂干气等。所述的分离料斗是位于再生构架最上方的容器，其上部为淘析区、下部为含焦催化剂缓冲区，它接有氮气吹入口和气体出口，含焦催化剂在分离料斗后自由沉降的过程中，催化剂粉尘被淘析出去。
本发明的一种催化剂连续再生方法，其优选的技术方案还可以是：在所述的最后一个反应器与再生器顶部之间和再生器底部与第一个反应器顶部之间设置氮气环境，并且氮气环境的压力比相邻的含氧环境和可燃气体环境的压力都略高，使氮气能进入所述含氧环境和可燃气体环境，而含氧环境和可燃气体环境的气体不能进入氮气环境，从而实现含氧环境和可燃气体环境进行隔离。一 般氮气环境的压力比相邻的含氧环境和可燃气体环境的压力可以偏高5-20KPa。这是由于本发明在正常工作时，催化剂再生系统中的再生器处于含氧环境，而反应系统中的反应器处于含有油气和氢气等可燃气体的可燃气体环境，所以要实现催化剂连续再生必须对所述含氧环境和可燃气体环境进行隔离，即工程上通用的“软隔离方式”。本优选的技术方案进一步优选的技术方案是：所述的反应器上部料斗、反应器下部料斗、反应器提升器、分离料斗、闭锁料斗、再生器下部料斗、再生器提升器处于氮气环境，并且反应器上部料斗与第一个反应器顶部、反应器下部料斗与最后一反应器底部、再生器下部料斗与再生器底部、再生器缓冲区与再生器烧焦区之间保持5-20Kpa的正压差。
本发明所涉及的催化剂中含有分子筛，并以分子筛为主要活性组分，所以催化剂再生时，再生气体中水含量越低对为保护催化剂中分子筛的使用寿命越有利，一般进入再生器(103)的再生气体水含量(体积比)在10000PPM以下，更好的在1000PPM以下，最好在50PPM以下。所述的再生气体即为再生器内使含焦催化剂完成烧焦再生过程的气体。本发明中再生气体完成催化剂烧焦再生后，进入再生气净化系统净化后，并配以一定量的空气，经压缩机加压，换热器换热升温和加热器加热后进入再生器重新作为再生气体，并可以从再生器中抽出经换热器换热降温后，去再生气净化系统。再生气体在再生气净化系统除去其中的腐蚀性气体(如硫氧化物等)和水蒸汽。进入再生器的再生气体中的氧体积比一般在0.1-6％之间，更好的是在0.3-1.5％之间，最好是在0.5-1.0％之间。进入再生器的再生气体中的温度一般在400-520℃之间，更好的是在440-500℃之间，最好是在460-485℃之间。所述的再生气净化系统，是指采用碱洗或吸附和干燥、过滤等措施对再生气体进行除水、除腐蚀性气体的系统，包括碱洗塔或酸性气体吸附罐、干燥器、过滤器等。
本发明的一种催化剂连续再生方法，其优选的技术方案还可以是：所述的与再生气净化系统来的气体相配的一定量的空气从再生气净化系统下游注入。 这样可以使注入的空气能尽量快的进入再生器，参与烧焦反应，以便于控制烧焦过程，减少调节“滞后”。
本发明的一种催化剂连续再生方法，其优选的技术方案还可以是：所述的闭锁料斗位于再生器上面，再生器上部设有缓冲区，烧焦区中的催化剂移动速度是由再生器提升器均匀提升来决定的，从而催化剂再生过程严格连续，不受闭锁料斗分批输送的影响。
上述的技术方案也可以互相组合，从而达到最佳的技术效果。
本发明的的一种催化剂连续再生方法，含焦催化剂进入再生器后，被再生气烧焦，烧焦时间、再生气入口温度再生气氧含量可以根据催化剂的的结焦程度进行确定，一般情况下，再生气入口温度在一般可以在430-500℃之间，更好的是在450-490℃之间，最好是在470-485℃之间；反应时间一般在0.5-5h之间，更好的是在1-4h之间，最好是在2-3h之间；再生气氧含量一般在0.3-3(V％)之间，更好的是在0.4-1.5(V％)之间，最好是在0.6-1.0(V％)之间。
本发明中提升器提升催化剂、闭锁料斗运行和分离料斗淘析粉尘所用气体均为氮气，这些气体可以从反应器上部料斗、分离料斗和闭锁料斗中加以收集、经过滤器除出粉尘、压缩机加压后循环使用。
本发明的一种催化剂连续再生方法的装置，包括由从高到低依次排列着分离料斗、闭锁料斗、再生器、再生器下部料斗和再生器提升器组成的再生构架，和位于再生构架上游的反应器提升器和反应器下部料斗，以及位于再生构架下游反应器上部料斗组成。这种催化剂连续再生方法的装置也称为再生系统。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
(1)本发明的一种催化剂连续再生方法，在反应正常进行的过程中，含焦催化剂被不断地移出反应器，进行再生，同时再生过的催化剂被源源不断地移入反应器，以保证反应器内一直充满催化剂，并且催化剂维持较高的平均活 性，以满足反应的要求；
(2)采用工程上通用的“软隔离方式”，使氮气能进入所述含氧环境和可燃气体环境，而所述含氧环境和可燃气体环境的气体不能进入氮气环境，从而实现所述含氧环境和可燃气体环境进行隔离，保证了安全生产的需要；
(3)烧焦用空气从再生气净化系统下游注入，注入的空气能尽量快的进入再生器，参与烧焦反应，便于控制烧焦过程，减少调节“滞后”；
(4)闭锁料斗位于再生器上面，再生器上部设有缓冲区，烧焦区中的催化剂移动速度是由再生器提升器均匀提升来决定的，从而催化剂再生过程严格连续，不受闭锁料斗分批输送的影响。
附图说明
图1是催化剂连续再生系统简图。
图中，10-缓冲区，20-烧焦区，101-分离料斗，102-闭锁料斗，103-再生器，104-再生器下部料斗，105-再生器提升器，106-反应器提升器，107-反应器下部料斗，108-最后一个反应器，109-第一个反应器，110-反应器上部料斗，201-过滤器，202-压缩机，203-加热器，204-换热器，205-压缩机。
具体实施方式
下面结合图1，对本发明加以详细说明。
含焦催化剂从最后一个反应器(108)底部自流进入反应器下部料斗(107)，用氮气吹扫，除出催化剂表面上的油气，然后自流进入反应器提升器(106)。反应器提升器(106)用氮气运行，将含焦催化剂稀相输送到分离料斗(101)顶部，经氮气淘析除出粉尘后的催化剂进入闭锁料斗(102)，闭锁料斗(102)将催化剂从较低压力的分离料斗(101)分批向较高压力的再生器(103)输送，再生器(103)的压力要高于第一个反应器(109)顶部压力10-100Kpa，一般为30-50KPa，以使催化剂能返回到第一个反应器(109)顶部，再生器(103) 分为两个区，其上部是缓冲区(10)、下部是烧焦区(20)，缓冲区(10)中的催化剂经催化剂输送管自流进入烧焦区(20)，烧焦区(20)是由两个圆柱形网围成的径向床层，其结构可以是公知设备，例如ZL99104594.7权利要求1所述设备。催化剂表面上的焦在烧焦区中被烧掉，从再生器(103)底部自流出来的催化剂炭含量降至0.2％(wt)以下，再生后的催化剂简称再生剂，进入再生器下部料斗(104)的再生剂，被氮气吹扫，除去催化剂表面上的氧气，然后自流进入再生器提升器(105)，再生器提升器(105)用氮气运行，再生剂被稀相输送到反应器上部料斗(110)，然后自流进入第一个反应器(109)，催化剂在反应器内自流。如果反应系统只包含一个反应器，则从第一个反应器底部出来的含焦催化剂将开始下一个循环。反应系统可以包含多个反应器，如果反应器重叠布置，则催化剂从第一个反应器到下一个反应器直至最后一个反应器都是自流，如同一个反应器；如果反应器并列布置，那么，催化剂从前一个反应器到后一个反应器是用对反应物无污染的气体(例如氢气、炼厂干气等)稀相输送的。
反应系统属于可燃气体环境，和再生系统中的含氧环境之间采用“软隔离方式”隔离，即在最后一个反应器(108)与再生器(103)顶部之间和再生器(103)底部与第一个反应器(109)顶部之间设置氮气环境，并且保证所述氮气环境的压力比相邻的所述含氧环境和可燃气体环境的压力都略高(一般为5-20KPa)，使氮气能进入所述含氧环境和可燃气体环境，而所述含氧环境和可燃气体环境的气体不能进入氮气环境，从而实现所述含氧环境和可燃气体环境进行隔离。更确切地说，反应器上部料斗(110)、反应器下部料斗(107)、反应器提升器(106)、分离料斗(101)、闭锁料斗(102)、再生器下部料斗(104)、再生器提升器(105)处于氮气环境，并且维持反应器上部料斗(110)与第一个反应器(109)顶部、反应器下部料斗(107)与最后一反应器底部(106)、再生器下部料斗(104)与再生器(103)底部、再生器缓冲区(10)与再生器烧焦区(20)之间5-20Kpa的正压差。
本发明中再生气体从再生气净化系统来，并配以一定量的空气，经压缩机(205)加压，换热器(204)换热升温和加热器(203)加热后进入再生器(103)，从再生器(103)中抽出的再生气体，经换热器(204)换热降温后，去再生气净化系统。再生气体在再生气净化系统用公知的方法除其中的腐蚀性气体(如硫氧化物等)和水蒸汽。进入再生器的再生气体中的氧氧体积比一般在0.1-6％之间，更好的是在0.3-1.5％之间，最好是在0.5-1.0％之间。进入再生器的再生气体中的温度一般在400-520℃之间，更好的是在440-500℃之间，最好是在460-485℃之间。
本发明中提升器提升催化剂所用气体3、闭锁料斗运行所用气体2和分离料斗淘析粉尘所用气体1均为氮气，这些气体可以从反应器上部料斗(110)、分离料斗(101)和闭锁料斗(102)中加以收集、经过滤器(201)除出粉尘、压缩机(202)加压后循环使用。
本发明的一种催化剂连续再生方法的装置——再生系统，包括以下设备和按照催化剂流动方向上的顺序连接：反应下部料斗(107)、反应器提升器(106)、分离料斗(101)、闭锁料斗(102)、再生器(103)、再生器下部料斗(104)、再生器提升器、反应器上部料斗(110)，其中由从高到低依次排列着分离料斗(101)、闭锁料斗(102)、再生器(103)、再生器下部料斗(104)和再生器提升器(105)构成再生构架。
Claims (4)
1.一种催化剂连续再生方法，包括反应器系统和再生器，其特征在于：反应器系统不设置备用反应器，反应器使用含有活性分子筛的球形颗粒催化剂，反应过程中将含焦催化剂不断地移出反应器，在再生器内完成烧焦再生过程，再生完成的再生剂经过再生器提升器进入反应器上部料斗，然后进入反应器系统，继续参加催化反应；上部料斗包括分离料斗、闭锁料斗；再生器上部是缓冲区、下部是烧焦区；所述的将含焦催化剂不断地移出反应器，在再生器内完成烧焦再生过程的具体过程是：含焦催化剂从最后一个反应器底部靠重力排出进入反应器下部料斗，含焦催化剂在反应器下部料斗被惰性气体吹扫，除出催化剂表面上的油气，然后自流进入反应器提升器；反应器提升器用氮气运行，将含焦催化剂稀相输送到分离料斗顶部，经氮气淘析除出粉尘后的催化剂进入闭锁料斗，通过闭锁料斗将催化剂从较低压力的分离料斗分批向较高压力的再生器输送，进入较高压力的再生器的缓冲区，缓冲区中的催化剂经催化剂输送管自流进入烧焦区；该再生器的压力高于第一个反应器顶部压力，催化剂表面上的焦在烧焦区中被烧掉，从再生器底部自流出来的催化剂炭含量降至0.2％(wt)以下，进入再生器下部料斗，该再生剂被惰性气体吹扫，除出催化剂表面上的氧气，然后自流进入再生器提升器，再生器提升器用氮气运行，再生剂被稀相输送到反应器上部料斗，然后自流进入反应器系统，催化剂在反应器系统内自流；再生器内使含焦催化剂完成烧焦再生过程的气体，完成催化剂烧焦再生后，进入再生气净化系统净化后，并配以一定量的空气，经压缩机加压，换热器换热升温和加热器加热后进入再生器重新作为再生气体；与再生气净化系统来的气体相配的一定量的空气从再生气净化系统下游注入。
2.根据权利要求1所述一种催化剂连续再生方法，其特征在于：所述的最后一个反应器与再生器顶部之间和再生器底部与第一个反应器顶部之间设置氮气环境，并且氮气环境的压力比相邻的含氧环境和可燃气体环境的压力都略高，其压差保持1-20KPa之间。
3.根据权利要求2所述一种催化剂连续再生方法，其特征在于：所述的反应器上部料斗、反应器下部料斗、反应器提升器、分离料斗、闭锁料斗、再生器下部料斗、再生器提升器处于氮气环境，并且反应器上部料斗与第一个反应器顶部、反应器下部料斗与最后一反应器底部、再生器下部料斗与再生器底部、再生器缓冲区与再生器烧焦区之间保持5-20Kpa的正压差。
4.根据权利要求1所述一种催化剂连续再生方法，其特征在于：所述的闭锁料斗位于再生器上面，再生器上部设有缓冲区，烧焦区中的催化剂移动速度由再生器提升器均匀提升来决定。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20100303 Assignee: Hebei Sheng Teng Chemical Co., Ltd. Assignor: Luoyang Ruize Petrochemical Engineering Co., Ltd. Contract record no.: 2017990000050 Denomination of invention: Continuous catalyst regenerating method Granted publication date: 20110629 License type: Common License Record date: 20170208 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model |