CN102294276B

CN102294276B - 固定床反应器催化剂烧焦装置及方法

Info

Publication number: CN102294276B
Application number: CN 201110186852
Authority: CN
Inventors: 何燕文; 高玉玲
Original assignee: Individual
Current assignee: Hengqin International Intellectual Property Exchange Co ltd
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2031-07-06
Also published as: CN102294276A

Abstract

本发明提供一种固定床反应器催化剂烧焦装置及方法。其装置包括固定床反应器、加热炉、气体压缩机、换热器、冷却器和管线、控制阀组形成多路温度控制系统。其方法主要是：经过加热炉的高温烧焦介质从反应器顶部进入，从第一段催化剂床层出来的高温烧焦烟气在进入第二段催化剂床层前，与来自段间分布器的温度较低的烧焦介质混合，之后进入第二段催化剂床层，依次类推，直至最后一段催化剂床层高温烧焦烟气出反应器。其主要优势体现在有利于烧焦产生热量的利用，减少加热炉能耗；提高烧焦强度，缩短烧焦时间，便于催化剂床层温度控制。

Description

固定床反应器催化剂烧焦装置及方法

技术领域

本发明涉及一种固定床反应器催化剂烧焦装置和方法，特别适用于包括催化裂化及延迟焦化干气中烯烃制汽油和液化气中烯烃制汽油反应器以及其它固定床催化剂烧焦。

背景技术

以催化裂化及延迟焦化干气为原料的固定床反应器多为单段催化剂床层的立置罐式结构，反应器顶部设有进料管道及分布器；反应器内部空间填充了反应所需的催化剂，形成一段催化剂床层。随着催化剂和工艺、设备与控制技术的发展，近期开始出现了固定床反应器中催化剂床层由一段床层改为多段床层结构。例如本申请人在先提出的“芳构化反应器”（申请号：201110059525.9）发明专利申请，就涉及了多段催化剂床层的固定床反应器。

目前，固定床催化剂烧焦装置和方法还是围绕单段催化剂床层的立置罐式固定床反应器结构进行设计。装置组成主要由固定床反应器、加热炉、气体压缩机、换热器、冷却器和管线、控制阀组成。围绕这类装置的烧焦方法主要有两种：一种是在经过加热炉的高温蒸汽中注入空气，通过控制进口温度、床层温升调节注入空气量来控制烧焦速度；另一种是在经过加热炉的循环高温氮气或烟气中注入空气，通过控制进口温度、床层温升调节注入空气量来控制烧焦速度。这两种方法应用于多段催化剂床层结构的固定床反应器存在共同缺点：那就是烧焦介质进入反应器只有一个入口，不管是从反应器顶部进入还是从底部进入，都是逐层向前推进，速度较慢，时间较长，能耗较高。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种烧焦效率高、耗能低的固定床反应器催化剂烧焦装置及方法。

本发明的技术方案首先是一种固定床反应器催化剂烧焦装置，包括固定床反应器、加热炉、气体压缩机、换热器、冷却器和管线、控制阀。所述的固定床反应器含有多段催化剂床层，在相邻床层之间的反应器侧壁上设有侧部进气管；前述设备通过管线和控制阀连接后形成多路温度控制系统：一路包括氮气压缩机、换热器、加热炉、固定床反应器顶部进气管、固定床反应器底部出气管、换热器、冷却器依次连接后返回氮气压缩机的烟气调温闭合循环系统；二路包括氮气压缩机、固定床反应器侧部进气管、固定床反应器底部出气管、换热器、冷却器依次连接后返回氮气压缩机的烟气调温闭合循环系统；三路是在二路闭合循环系统的氮气压缩机进气管和出气管上分别并入空气压缩机的出气管后构成空气加注支路。

上述方案的优化方案还包括：所述固定床反应器为一个或者多个并列，在相邻床层之间的反应器侧壁上还设有冷凝水喷嘴，所有喷嘴通过控制阀与进水管连接。在热烟气换热器出口管线放空支线上设有压控阀。所述的氮气压缩机和空气压缩机外接缓冲罐，在氮气压缩机的缓冲罐上还接有蒸汽管。

按照前述一种装置的固定床反应器催化剂烧焦方法，首先利用氮气压缩机将氮气依次送入换热器、加热炉、固定床反应器、换热器、冷却器后返回氮气压缩机，建立氮气循环；之后，加热炉给氮气循环加温，升温速度保持30~40℃/h，固定床反应器出口温度达到250℃，启动空气压缩机，空气一路与氮气压缩机的出口管的烟气汇合直接到反应器侧壁进气管，空气另一路给冷却器出口管的再生流程缓慢注入空气，逐步将加热炉出口温度升到350℃并恒温，在350℃恒温过程中，控制床层温升变化不超过50℃，将反应器入口氧含量从0.5%提至1%。再以10~20℃/h速度将加热炉出口温度升到450℃并恒温，恒温过程中床层温升变化不超过40℃情况下，将反应器入口氧含量缓慢提至2~5%，并在此条件下恒温烧焦。

按照上述装置优化方案的固定床反应器催化剂烧焦方法，首先利用氮气压缩机将氮气依次送入换热器、加热炉、固定床反应器、换热器后返回氮气压缩机，建立氮气循环；之后，加热炉给氮气循环加温，升温速度保持30~40℃/h，固定床反应器出口温度达到250℃，启动空气压缩机，空气一路与氮气压缩机的出气管或经换热器的出气管的烟气汇合直接到反应器侧壁进气管，空气另一路与冷却器出气管的再生流程缓慢注入空气，逐步升温至350℃并恒温，在350℃恒温过程中，控制床层温升变化不超过50℃，将反应器入口氧含量从0.5%提至1%，再以10~20℃/h速度将加热炉出口温度升到450℃并恒温，恒温过程中床层温升变化不超过40℃情况下，将反应器入口氧含量缓慢提至2~5%，并在此条件下恒温烧焦；在床层温度难以控制之时启用喷嘴控制阀进行喷水控温；在热烟气换热器出口管线放空支线上的压控阀启动压力根据情况可在2~5kg/cm²之间选取；在氮气压缩机故障时，开启蒸汽进入再生系统代替循环烟气使用，再生烟气经换热器后直接放空。

本发明针对反应器中催化剂多段床层所采取的烧焦方案主要是：经过加热炉的高温烧焦介质，不管是从反应器顶部进入还是从底部进入，从第一段催化剂床层出来的高温烧焦烟气在进入第二段催化剂床层前，与来自段间分布器的温度较低的烧焦介质混合，之后进入第二段催化剂床层，依次类推，直至最后一段催化剂床层高温烧焦烟气出反应器。

本发明与现有技术相比较，其优点体现在以下几个方面：

1、从前一段催化剂床层出来的高温烧焦烟气在进入后一段催化剂床层前，与来自段间分布器的温度较低的烧焦介质混合，有利于烧焦产生热量的利用，减少加热炉能耗。

2、根据需要灵活调整来自段间分布器的温度较低的烧焦介质中的氧含量，有利于提高烧焦强度。

3、多段催化剂床层同时烧焦，有利于缩短烧焦时间，加快烧焦速度。

4、段间空间可注入冷凝水，便于催化剂床层温度控制。

5、多段催化剂床层之间设置汇聚分散器，便于前一段催化剂床层出来的高温烧焦烟气与来自段间分布器的温度较低的烧焦介质混合，也有利于段间空间注入的冷凝水的汽化，以及与上述两种介质的混合，避免催化剂床层局部过热。

附图说明

附图1是本发明装置的一种实施例流程示意图；

图1中：1为气体压缩机（也称空气压缩机），2为循环烟气压缩机（也称氮气压缩机），3、4、5为缓冲罐， 6为冷却器，7为换热器， 8、9为含有四段催化剂床层的固定床反应器，10为冷凝水，11为氮气，12为多余烟气（在此管线上设有压控阀），13为蒸汽，14为加热炉。

具体实施方式

下面结合图1和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1，一种固定床反应器催化剂烧焦装置，固定床反应器含有四段催化剂床层，在相邻床层之间的反应器侧壁上设有三路侧部进气管；由固定床反应器（8和9）、加热炉14、气体压缩机1、换热器7、冷却器6、缓冲罐（3、4和5）、氮气压缩机2以及冷凝水10、氮气11、多余烟气12、蒸汽13通过管线、控制阀连接后形成多路温度控制系统：一路包括氮气压缩机2、换热器7、加热炉14、固定床反应器（8和9）顶部进气管、固定床反应器（8和9）和底部出气管、换热器7、冷却器6依次连接后返回氮气压缩机2的烟气调温闭合循环系统；二路包括氮气压缩机2、固定床反应器（8和9）侧部进气管、固定床反应器（8和9）和底部出气管、换热器7、冷却器6依次连接后返回氮气压缩机2的烟气调温闭合循环系统；三路是在二路闭合循环系统的氮气压缩机2进气管和出气管上分别并入空气压缩机1的出气管后构成空气加注支路。

实施例2，在实施例1的基础上，在相邻床层之间的反应器侧壁上还设有冷凝水喷嘴，所有喷嘴通过控制阀与进水管10连接。在热烟气换热器7出口管线放空支线12上设有压控阀。在氮气压缩机的缓冲罐上还接有蒸汽管13。

实施例3，按照实施例1的装置的固定床反应器催化剂烧焦方法，首先利用氮气压缩机2将氮气依次送入换热器7、加热炉14、固定床反应器（8和9）、换热器7、冷却器6后返回氮气压缩机2，建立氮气循环；之后，加热炉14给氮气循环加温，升温速度保持30~40℃/h，固定床反应器（8和9）出口温度达到250℃，启动空气压缩机1，空气一路与氮气压缩机2的出气管的烟气汇合直接到反应器侧壁进气管，空气另一路给冷却器6出气管的再生流程缓慢注入空气，逐步升温至350℃并恒温，在350℃恒温过程中，控制床层温升变化不超过50℃，将反应器入口氧含量从0.5%提至1%。再以10~20℃/h速度将加热炉出口温度升到450℃并恒温，恒温过程中床层温升变化不超过40℃情况下，将反应器入口氧含量缓慢提至2~5%，并在此条件下恒温烧焦。

实施例4，结合实施例2的装置，以12000M3/h干气制汽油装置进行说明。

首先，将使用过一个周期的经过汽提的固定床反应器8或9从系统中切出，将氮气11接入再生流程，当系统压力达到1~3kg/cm²时，关闭氮气11，启动循环烟气压缩机2，经缓冲罐4、换热器7、加热炉14、固定床反应器8或9、换热器7、冷却器6、缓冲罐5建立氮气循环。

之后，加热炉14点火，给氮气循环加温，升温速度保持30~40℃/h，固定床反应器8或9出口温度250℃后，启动新鲜空气压缩机1，经缓冲罐3分为两路，一路与出缓冲罐4的一路烟气汇合直接到反应器侧壁入口，另一路向出冷却器6的再生流程缓慢注入空气，同时密切注意床层温升。根据床层温升情况，逐步增加空气量，逐步升温至350℃并恒温，在350℃恒温时，床层温升不超过50℃，可将反应器入口氧含量从0.5%提至1%。此时，床层温升仍在50℃以下，再以10~20℃/h速度将加热炉出口温度升到450℃并恒温，在床层温升不超过40℃情况下，将反应器入口氧含量缓慢提至2~5%，并在此条件下恒温烧焦。

从图1可以看出，从缓冲罐4出来的循环烟气分为两路，一路经换热器7后，经加热炉14至反应器顶部入口，另一路又分为3个分支直接到反应器侧壁入口，分别注入到床层段间空间。当第一段床层温升较快之时，通过控制阀组（图中未显示）开启第一段和第二段床层空间的温度较低的循环烟气，同时降低加热炉14的出口温度，减少加热炉燃料消耗。第一段温度较高的烟气与第二段床层上部空间注入的温度较低氧含量较高的循环烟气经汇聚分散器混合后，进入第二段床层，对第二段床层来说，第一段床层烧焦起到了辅助加热炉的作用。第二段与第三段，第三段与第四段等，依次类推。

当第二段、第三段与第四段等床层等温升较快，温度超出指标时，可以适量喷冷凝水10降温，也可以降低循环烟气氧含量来控制。

当系统压力超过3kg/cm²时，压控阀启动，多余烟气12放空，确保系统稳定操作。

当循环烟气压缩机故障时，可以开启蒸汽13进入再生系统代替循环烟气使用，所不同的是，再生烟气经换热器7后直接放空。

需要说明的是氮气压缩机和空气压缩机现有自带缓冲罐的，等同于本专利的氮气压缩机和空气压缩机与缓冲罐的组合。

Claims

1.一种固定床反应器催化剂烧焦装置的烧焦方法，其特征是：所述的固定床反应器催化剂烧焦装置，包括固定床反应器、加热炉、气体压缩机、换热器、冷却器和管线、控制阀，其特征是：所述的固定床反应器含有多段催化剂床层，在相邻床层之间的反应器侧壁上设有侧部进气管；前述设备通过管线和控制阀连接后形成多路温度控制系统：一路包括氮气压缩机、换热器、加热炉、固定床反应器顶部进气管、固定床反应器底部出气管、换热器、冷却器依次连接后返回氮气压缩机的烟气调温闭合循环系统；二路包括氮气压缩机、固定床反应器侧部进气管、固定床反应器底部出气管、换热器、冷却器依次连接后返回氮气压缩机的烟气调温闭合循环系统；三路是在二路闭合循环系统的氮气压缩机进气管和出气管上分别并入空气压缩机的出气管后构成空气加注支路；具体步骤是：首先利用氮气压缩机将氮气依次送入换热器、加热炉、固定床反应器、换热器后返回氮气压缩机，建立氮气循环；之后，加热炉给氮气循环加温，升温速度保持30~40℃/h，固定床反应器出口温度达到250℃，启动空气压缩机，空气一路与氮气压缩机的出气管或经换热器的出气管的烟气汇合直接到反应器侧壁进气管，空气另一路与冷却器出气管的再生流程缓慢注入空气，逐步升温至350℃并恒温，在350℃恒温过程中，控制床层温升变化不超过50℃，将反应器入口氧含量从0.5%提至1%；再以10~20℃/h速度将加热炉出口温度升到450℃并恒温，恒温过程中床层温升变化不超过40℃情况下，将反应器入口氧含量缓慢提至2~5%，并在此条件下恒温烧焦。

2.根据权利要求1所述的固定床反应器催化剂烧焦装置的烧焦方法，其特征是：所述固定床反应器为一个或者多个并列，在相邻床层之间的反应器侧壁上还设有冷凝水喷嘴，所有喷嘴通过控制阀与进水管连接。

3.根据权利要求1或2所述的固定床反应器催化剂烧焦装置的烧焦方法，其特征是：在换热器的烟气出口管线上引出放空支线，并在放空支线上设有压控阀。

4.根据权利要求3所述的固定床反应器催化剂烧焦装置的烧焦方法，其特征是：所述的氮气压缩机和空气压缩机外接缓冲罐，在氮气压缩机的缓冲罐上还接有蒸汽管。

5.根据权利要求4所述的固定床反应器催化剂烧焦装置的烧焦方法，其特征是：在床层温度难以控制之时启用喷嘴控制阀进行喷水控温；在换热器的烟气出口管线上引出的放空支线的压控阀启动压力在2~5kg/cm²之间选取；在氮气压缩机故障时，开启蒸汽进入再生系统代替循环烟气使用，再生烟气经换热器后直接放空。