CN102295954A - 一种逆流移动床重整工艺装置及其催化剂输送方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种逆流移动床重整工艺装置及其催化剂输送方法。催化剂在各反应器之间的流动方向与反应物流的流动方向相反，催化剂从低压反应器向高压反应器逆差压连续输送。在每个反应器的上部设有一个缓冲料斗和一个上部料斗；缓冲料斗高于上部料斗，缓冲料斗与上部料斗之间是长度为10～30米的催化剂密封料腿，缓冲料斗的压力低于上部料斗的压力，上部料斗的压力略高于本级反应器的压力，在上部料斗中注入氢气，氢气既向下流入反应器以阻止反应物流到上部料斗，又经催化剂密封料腿向上流入缓冲料斗以提供从缓冲料斗到上部料斗的逆差压。与现有已经工业化的连续重整相比，可提高重整油的收率，增产汽油，并可减少催化剂上积碳，延长催化剂的寿命。

Description

一种逆流移动床重整工艺装置及其催化剂输送方法

技术领域

本发明涉及石油化工加工过程的重整工艺，特别是涉及一种逆流移动床重整工艺催化剂从低压反应器向高压反应器输送的装置和方法。

背景技术

现有已经工业化的连续重整工艺，反应物料从第一反应器依次流到最末反应器，在各反应器中的催化剂上进行反应。催化剂在各反应器间的移动方向是与反应物料一致的，即再生过的高活性催化剂按反应物流的顺序先进入第一反应器，然后依次通过第二反应器，第三反应器直到最末反应器，从第一反应器到最末反应器压力逐渐下降，从最末反应器出来的催化剂活性较低，被送到再生器中进行再生，再生后的催化剂再提升到第一反应器完成催化剂的循环。各反应器中进行的反应与催化剂活性不相匹配。在催化剂循环输送过程中，催化剂从第一反应器到最末反应器都是从高压向低压提升输送，在循环回路的某一点上，催化剂要从低压区提升到高压区。根据不同的工艺，当再生器压力高于最末反应器压力时，催化剂从最末反应器向再生器的输送就是从高压向低压的输送。反之，当再生器压力低于最末反应器压力时，催化剂从再生器向第一反应器的输送就是从低压向高压的输送。为了实现反再系统之间催化剂从低压向高压的输送，现有已经工业化的技术都在反再之间设置了复杂的“闭锁料斗系统”，如图1所示。

本申请人于1998年申请的专利号为ZL98117972.X，名称为<多个反应器逆流移动床催化转化工艺>的逆流移动床重整工艺专利，通过改变催化剂在多个移动床反应器之间的流向来克服现有已经工业化的技术中各反应器中进行的反应与催化剂活性不相匹配的缺点，从而优化反应条件，提高产品收率。并且通过改变催化剂在多个移动床反应器之间的流向，使得催化剂从反应区向再生区的输送以及从再生区向反应区的输送都是从高压向低压的输送，而在反应器之间是从后面的低压反应器向前面的高压反应器输送，把催化剂输送循环回路上的逆压差分散在各个反应器之间。其工艺过程如图2所示，反应物流(烃和氢)依次通过换热器1、第一加热炉2、第一反应器3、第二加热炉4、第二反应器5、第三加热炉6、第三反应器7、第四加热炉8、第四反应器9、换热器1进入后续反应分离设备。

再生后催化剂用输送器10提升到料斗11后进入第四反应器9，然后依次通过输送器12、料斗13、第三反应器7、输送器14、料斗15、第二反应器5、输送器16、料斗17、第一反应器3、输送器18、料斗19、再生器20、再到输送器10，构成催化剂循环。

本发明专利申请正是本申请人在催化剂输送方面，对上述发明专利的进一步完善。

发明内容

本发明的目的在于进一步完善逆流移动床重整工艺催化剂从低压反应器向高压反应器输送的方法，不采用设置在反再系统之间的“闭锁料斗系统”，简化流程，节省投资。

本发明之一的逆流移动床重整工艺装置是通过以下技术方案来实现的：

本发明的工艺装置，包括催化剂再生系统，多级重整反应系统，其特征在于：

所述的逆流移动床重整工艺装置包括由缓冲料斗、上部料斗、密封料腿、重整反应器、下部料斗和管线组成的料封系统；

所述的每一级重整反应器的上部设有一个缓冲料斗和一个上部料斗；缓冲料斗高于上部料斗，缓冲料斗与上部料斗之间是长度为10～30米的催化剂密封料腿；

所述的每一级重整反应器的下部设有一个下部料斗，每一个下部料斗与前一级重整反应器的缓冲料斗连接。

所述的催化剂再生系统自上而下由分离料斗、催化剂计量罐、催化剂再生器、再生器下部料斗30、氮封罐31、再生催化剂提升器10组成；

所述的分离料斗连接第一级重整反应器的下部料斗，所述的再生催化剂提升器10连接第四级重整反应器的上部的缓冲料斗。

本发明之二的重整工艺装置的逆流移动床重整工艺催化剂输送方法，其特征在于：

催化剂在各反应器之间的流动方向与反应物流的流动方向相反，催化剂从低压反应器向高压反应器逆差压连续输送。

所述的催化剂逆差压的输送是靠料封系统实现的；

所述的缓冲料斗的压力低于上部料斗的压力，上部料斗的压力略高于本级反应器；在上部料斗中注入氢气，氢气既向下流入反应器以阻止反应物流到上部料斗，又经催化剂密封料腿向上流入缓冲料斗以提供从缓冲料斗到上部料斗的逆差压。

催化剂从后一个反应器向前一个反应器的提升输送需克服的逆差压为0.04～0.110MPa左右。

所述的重整反应系统的级数为3～4级。

以4级重整反应系统为例：

再生后的催化剂用氢气从再生催化剂提升器(10)提升到四反缓冲料斗(11)后，经催化剂密封料腿(35)、还原罐(24)进入第四反应器(9)，经四反下部料斗(29)，用氢气由四反提升器(12)提升至三反缓冲料斗(13)，经过催化剂密封料腿(34)，再经过三反上部料斗(23)进入第三反应器(7)，然后依次经过三反下部料斗(28)、三反提升器(14)、二反缓冲料斗(15)、催化剂密封料腿(33)、二反上部料斗(22)、第二反应器(5)、二反下部料斗(27)、二反提升器(16)、一反缓冲料斗(17)、催化剂密封料腿(32)、一反上部料斗(21)、第一反应器(3)、一反下部料斗(26)、一反提升器(18)、分离料斗(19)、催化剂计量罐(25)、再生器(20)、再生器下部料斗(30)、氮封罐(31)，再到再生催化剂提升器(10)，构成催化剂循环。

综上所述，这种逆流移动床重整工艺催化剂输送方法，催化剂在各反应器之间的流动方向与反应物流的流动方向相反，催化剂从低压反应器向高压反应器逆差压连续输送，由于前后反应器的压力不同，前边高后面低，催化剂从后一个反应器向前一个反应器的提升输送需克服0.04～0.110MPa左右的逆差压。本发明的特征在于：这一催化剂的逆差压的输送是靠料封系统实现的。所述的料封系统就是在每个反应器的上部设有一个缓冲料斗和一个上部料斗；缓冲料斗高于上部料斗，缓冲料斗与上部料斗之间是长度为10～30米的催化剂密封料腿，缓冲料斗的压力低于上部料斗的压力，上部料斗的压力略高于本级反应器的压力，在上部料斗中注入氢气，氢气既向下流入反应器以阻止反应物流到上部料斗，又经催化剂密封料腿向上流入缓冲料斗以提供从缓冲料斗到上部料斗的逆差压。

由于逆流移动床重整工艺通过改变催化剂在多个移动床反应器之间的流向来克服现有技术中各反应器中进行的反应与催化剂活性不相匹配的缺点，从而优化反应条件，提高产品收率。并且通过改变催化剂在多个移动床反应器之间的流向，使得催化剂从反应区向再生区的输送以及从再生区向反应区的输送都是从高压向低压的输送，而在反应器之间是从后面的低压反应器向前面的高压反应器输送，把催化剂输送循环回路上的逆压差分散在各个反应器之间，不采用设置在反再系统之间的“闭锁料斗系统”。

注入上部料斗的氢气既向下流入反应器以阻止反应物流到上部缓冲料斗，又向上流入缓冲料斗以提供从缓冲料斗到上部料斗的逆差压。这一逆差压即为后一个反应器至本反应器的逆差压。该料封系统产生的逆差压与料腿的料封高度L成正比。可设定料封的高度使之产生的的逆差压与两个反应器之间的压力降相匹配，就可实现催化剂由低压的上部高位缓冲料斗向高压的反应器的连续流动。

本发明的效果是：采用逆流移动床重整工艺，新鲜物料进入前端反应器中，在活性较低的催化剂进行容易的反应，使反应不致过于剧烈。反应物料进入后端反应器中进行难于进行的反应时与其接触的是刚再生过的活性较高的催化剂，有利于推动反应的进行。

进入最末反应器的刚再生过的催化剂上的积碳量为0，活性最高，通过各反应器活性逐步下降，从第一反应器出来的催化剂上的积碳量为3～5％，活性最低。因此，与现有的连续重整技术相比，达到同样反应深度的床层平均温度可以降低，从而减少了加氢裂化副反应，预计可以提高重整油收率约1％。按一套规模为60万吨/年的催化重整装置估算，年增产汽油约6000吨，年增效益约1000万元。由于反应器催化剂床层平均反应温度降低，催化剂活性也可延长。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细地描述：

图1是现有已经工业化的连续重整工艺催化剂循环系统示意图

图2是专利号为ZL98117972.X的多个反应器逆流移动床催化转化工艺流程示意图

图3是本发明的逆流移动床重整工艺催化剂循环系统示意图

具体实施方式

如图3所示，这种逆流移动床重整工艺催化剂输送方法，催化剂在各反应器之间的流动方向与反应物流的流动方向相反，催化剂从低压反应器向高压反应器逆差压连续输送，由于前后反应器的压力不同，前边高后面低，催化剂从后一个反应器向前一个反应器的提升输送需克服0.04～0.110MPa左右的逆差压。本发明的特征在于：这一催化剂的逆差压的输送是靠料封系统实现的。所述的料封系统就是在每个反应器的上部设有一个缓冲料斗17，15，13和一个上部料斗21，22，23；缓冲料斗17，15，13高于上部料斗21，22，23，缓冲料斗17，15，13与上部料斗21，22，23之间是长度为10～30米的催化剂密封料腿32，33，34，缓冲料斗17，15，13的压力低于上部料斗21，22，23的压力，上部料斗21，22，23的压力略高于本级反应器3，5，7的压力，在上部料斗21，22，23中注入氢气，氢气既向下流入反应器3，5，7以阻止反应物流到上部料斗21，22，23，又经催化剂密封料腿32，33，34向上流入缓冲料斗17，15，13，以提供从缓冲料斗到上部料斗的逆差压。

如图3所示，这种逆流移动床重整工艺催化剂循环系统的详细工艺过程如下：

再生后的催化剂用再生催化剂提升器10提升到四反缓冲料斗11后，经催化剂密封料腿35、还原罐24进入第四反应器9，经四反下部料斗29由四反提升器12提升至三反缓冲料斗13，经过催化剂密封料腿34，再经过三反上部料斗23进入第三反应器7，然后依次经过三反下部料斗28、三反提升器14、二反缓冲料斗15、催化剂密封料腿33、二反上部料斗22、第二反应器5、二反下部料斗27、二反提升器16、一反缓冲料斗17、催化剂密封料腿32、一反上部料斗21、第一反应器3、一反下部料斗26、一反提升器18、分离料斗19、催化剂计量罐25、再生器20、再生器下部料斗30、氮封罐31，再到再生催化剂提升器10，构成催化剂循环。

实施例

如图3所示，C6～C7石脑油烃类在氢气环境中进行环烷脱氢、烷烃环化脱氢、异构化及加氢裂化等反应，反应条件为压力0.3～0.8MPa，温度400～550℃。反应物料(石脑油和氢气混合物)经换热器1换热后，通过加热炉2加热，然后进入第一重整反应器3，由于反应吸热温度降低，送入加热炉4加热后进入第二重整反应器5，然后依次通过加热炉6，第三反应器7，加热炉8，第四反应器9，然后再与进料在换热器1中换热后去后续分离设备。

再生后的催化剂用再生催化剂提升器10提升到四反缓冲料斗11后，经催化剂密封料腿35、还原罐24进入第四反应器9，经四反下部料斗29由四反提升器12提升至三反缓冲料斗13，经过催化剂密封料腿34，再经过三反上部料斗23进入第三反应器7，然后依次经过三反下部料斗28、三反提升器14、二反缓冲料斗15、催化剂密封料腿33、二反上部料斗22、第二反应器5、二反下部料斗27、二反提升器16、一反缓冲料斗17、催化剂密封料腿32、一反上部料斗21、第一反应器3、一反下部料斗26、一反提升器18、分离料斗19、催化剂计量罐25、再生器20、再生器下部料斗30、氮封罐31，再到再生催化剂提升器10，构成催化剂循环。

反应物料在前端反应器中主要进行反应速率较快的环烷脱氢反应，虽然与其接触的催化剂活性较低，对完成反应不会有影响，相反，由于在此进行的脱氢反应不象现有已经工业化的连续重整技术那样激烈，反应器上下温差小，催化剂的作用更能得到充分发挥。反应物料在后端反应器中主要进行烷烃环化脱氢及异构化等反应。反应速率较低，热效应又少，床层反应温度较高，与刚再生过的活性较高的催化剂接触，可以降低床层平均温度约5℃，从而可以减少加氢裂化等附反应，与现有已经工业化的连续重整技术相比可增加产品收率约1％，并可减少催化剂上的积碳，延长催化剂的寿命。

注：顺流操作即为现有已经工业化的连续重整工况，逆流操作即为逆流移动床重整工况。

分析表中的结果，逆流移动床重整与现有已经工业化的连续重整相比有如下优点：

1、逆流移动床重整进入四反的催化剂不含碳，活性最高，在相同的反应苛刻度条件(反应产物达到相同的RON值)，与现有已经工业化的连续重整相比，四反平均反应温度下降2～5℃，四个重整反应器的床层加权平均温度(WABT)降低1～4℃。

2、加氢裂化反应主要发生在第四重整反应器中，催化剂上的积碳主要是该反应产生的，故重整反应器中四反的催化剂积碳量最多。平均反应温度越高，积碳量越多。因在相同的反应苛刻度条件下逆流移动床重整比现有已经工业化的连续重整四反平均反应温度下降，所以催化剂上的平均积碳率下降，降低25％～40％。

3、因平均反应温度尤其是四反平均反应温度降低，在相同的反应苛刻度条件下逆流移动床重整与现有已经工业化的连续重整相比四反中发生的加氢裂化反应减少，所以C5+液收增加，增加0.7％～1.1％。

4、因逆流移动床重整比现有已经工业化的连续重整的催化剂平均活性高，所以芳烃及氢产率高，分别增加0.1％～1.27％及2.1％～4.7％。

5、因加氢裂化反应减少，裂解产物减少，所以产氢及循环氢纯度提高，循环氢纯度可提高1～2个单位。

上述的对比计算，逆流移动床重整和现有的连续重整采用相同的空速和相同的催化剂填装比，即逆流移动床重整工况没有优化。如果优化了逆流移动床重整的反应条件(如催化剂填装比等)，则可降低催化剂填装量或进一步提高液体收率，提高效益。

Claims (7)

1.一种逆流移动床重整工艺装置，包括催化剂再生系统，多级重整反应系统，其特征在于：

所述的逆流移动床重整工艺装置包括由缓冲料斗、上部料斗、密封料腿、重整反应器、下部料斗和管线组成的料封系统；

所述的每一级重整反应器的上部设有一个缓冲料斗和一个上部料斗；缓冲料斗高于上部料斗，缓冲料斗与上部料斗之间是长度为10～30米的催化剂密封料腿(32，33，34)；

所述的每一级重整反应器的下部设有一个下部料斗，每一个下部料斗与前一级重整反应器的缓冲料斗连接。

2.如权利要求1的逆流移动床重整工艺装置，其特征在于：

所述的催化剂再生系统自上而下由分离料斗、催化剂计量罐、催化剂再生器、再生器下部料斗30、氮封罐31、再生催化剂提升器10组成；

所述的分离料斗连接第一级重整反应器的下部料斗，所述的再生催化剂提升器10连接第四级重整反应器的上部的缓冲料斗。

3.如权利要求1或2所述的重整工艺装置的逆流移动床重整工艺催化剂输送方法，其特征在于：

催化剂在各反应器之间的流动方向与反应物流的流动方向相反，催化剂从低压反应器向高压反应器逆差压连续输送。

4.如权利要求3所述的重整工艺装置的逆流移动床重整工艺催化剂输送方法，其特征在于：

所述的催化剂逆差压的输送是靠料封系统实现的；

所述的缓冲料斗的压力低于上部料斗的压力，上部料斗的压力略高于本级反应器；在上部料斗中注入氢气，氢气既向下流入反应器以阻止反应物流到上部料斗，又经催化剂密封料腿向上流入缓冲料斗以提供从缓冲料斗到上部料斗的逆差压。

5.如权利要求3所述的重整工艺装置的逆流移动床重整工艺催化剂输送方法，其特征在于：

催化剂从后一个反应器向前一个反应器的提升输送需克服的逆差压为0.04～0.110MPa左右。

6.如权利要求3～5之一所述的重整工艺装置的逆流移动床重整工艺催化剂输送方法，其特征在于：

所述的重整反应系统的级数为3～4级。

7.如权利要求6所述的重整工艺装置的逆流移动床重整工艺催化剂输送方法，其特征在于催化剂输送的步骤如下：

再生后的催化剂用氢气从再生催化剂提升器(10)提升到四反缓冲料斗(11)后，经催化剂密封料腿(35)、还原罐(24)进入第四反应器(9)，经四反下部料斗(29)，用氢气由四反提升器(12)提升至三反缓冲料斗(13)，经过催化剂密封料腿(34)，再经过三反上部料斗(23)进入第三反应器(7)，然后依次经过三反下部料斗(28)、三反提升器(14)、二反缓冲料斗(15)、催化剂密封料腿(33)、二反上部料斗(22)、第二反应器(5)、二反下部料斗(27)、二反提升器(16)、一反缓冲料斗(17)、催化剂密封料腿(32)、一反上部料斗(21)、第一反应器(3)、一反下部料斗(26)、一反提升器(18)、分离料斗(19)、催化剂计量罐(25)、再生器(20)、再生器下部料斗(30)、氮封罐(31)，再到再生催化剂提升器(10)，构成催化剂循环。

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