CN102463154B

CN102463154B - 带碳流化床催化剂的卸出方法

Info

Publication number: CN102463154B
Application number: CN201010553987.1A
Authority: CN
Inventors: 齐国祯; 张惠明; 杨远飞; 王菊
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2030-11-17
Also published as: CN102463154A

Abstract

本发明涉及一种带碳流化床催化剂的卸出方法，主要解决现有技术中带碳流化床催化剂卸出时无法烧除积碳的问题。本发明通过采用一种带碳流化床催化剂的卸出方法，主要包括以下步骤：(1)卸出催化剂前，催化剂烧炭器中通入烧炭介质和再生烟气，将催化剂烧炭器的温度保持在580～680℃；(2)打开再生器催化剂卸出线的流量控制阀，带碳催化剂进入催化剂烧炭器，烧炭完成后的催化剂积碳量质量分数小于0.5％，烧炭产生的气体经过气固分离设备分离后进入再生器的稀相段；(3)烧炭后的催化剂在输送介质的输送下进入催化剂储罐的技术方案较好地解决了上述问题，可用于实验室中流化床催化剂的考评中。

Description

带碳流化床催化剂的卸出方法

技术领域

本发明涉及一种带碳流化床催化剂的卸出方法，尤其是应用于再生器不完全再生方式下带碳催化剂需要卸出时积碳的烧除过程中。

技术背景

目前，流化床反应工艺已经广泛应用在石油化工、煤化工、精细化工等领域，由于其具有温度控制容易、对快速失活催化剂易实现连续再生、易实现大规模生产等优点，流化床在化工领域的应用获得越来越多的重视。

流化床反应-再生工艺大量在催化裂化(FCC)领域应用，FCC的反应器目前基本全部采用提升管反应器，失活的FCC催化剂在再生器中再生后循环回提升管继续使用。为了保持FCC催化剂在反应器中的活性，再生器烧炭再生一般均将再生催化剂积碳量控制在0.5％以下。而对于某些应用流化床反应-再生工艺的领域，再生器内催化剂的再生不需要这么大的烧炭强度，而且由于再生催化剂含有一定量的积碳反而有助于反应器内目的产物选择性的提高，这时再生器就需要采用不完全再生方式，使得再生催化剂上含有一定量的积碳。如在甲醇转化制低碳烯烃过程中，由于SAPO-34催化剂的失活速率也较快，所以采用流化床反应-再生工艺，而对于SAPO-34这种小孔且具有笼结构的分子筛来说，需要借助催化剂的积碳来提高其择形性能，这就需要再生催化剂含有一定量的积碳，而再生器需要采用不完全再生方式。

对于像甲醇制低碳烯烃这样再生器需要不完全再生的领域，由于催化剂的跑损、磨碎、失活等原因，反应-再生系统内的催化剂活性水平长时间后会有所下降，通常采用的措施是定期的向该反应-再生系统内补加活性较高的催化剂，同时不定期的卸出系统内的活性较低的平衡催化剂。

当需要卸出催化剂时，一般均从再生器内通过小型催化剂卸出装置卸出催化剂，像FCC再生器，由于采用完全再生方式，卸出的催化剂一般含碳量极低，可直接进催化剂储罐。但是对于甲醇制低碳烯烃这样的再生器，由于采用不完全再生方式，再生器内催化剂的含碳量可能会高达2～3％，这样高积碳量的催化剂卸出后，是无法直接进催化剂储罐的。

由于流化床反应-再生工艺的广泛应用，各国单位或公司相继开发了多种催化剂的装入或卸出设备，用于再生器内催化剂的装入或卸出。由于催化剂的装入或卸出是个逆向操作过程，所以某些催化剂的装入设备的原理通常可以用来设计催化剂的卸出设备。研究或开发较多的是催化剂的装入设备，即从催化剂储罐内将催化剂在一定流量下装入再生器中，如广泛应用的Ketjen加料器(催化裂化工艺与工程，陈俊武主编，中国石化出版社，2005年，第380～381页)，包括一个立式的密相流化床和φ6毫米的引出管，再用一定流量的输送空气将催化剂从储罐中输送入再生器，该加料器的补充量约为0.2～3吨/天。

国内洛阳是有化工工程公司开发了一种分批定量自动加料的LPEC-2型催化剂装入设备(苏秦豫等，炼油设计，32卷，2002年，第12页)，催化剂储罐内的催化剂依靠重力进入带有荷重传感器的流化称重罐，达到规定重量后自动关闭加料阀并打开流化空气，当罐内压力达到规定值后自动打开加料阀，使流化催化剂沿小型加剂线进入再生器。该加料器每天最大加料量为14.4吨。

再生器内催化剂的大量卸出，如停车时，通常从设计的大型加剂线在一定温度下卸出，卸出前一般在再生器内会完成烧炭操作。而对于运行中的反应-再生装置，且需要定期少量卸出催化剂的时候，目前工业中较为常用的是类似于Ketjen加料器的设备，但材料需要选择高温材质。

但是，对于带碳催化剂的卸出问题，虽然可以采用类似Ketjen加料器的设备将催化剂从再生器中卸出，但现有技术均没有解决催化剂的烧炭问题，本发明有针对性的解决了该问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中带碳流化床催化剂卸出时无法烧除积碳的问题，提供一种新的带碳流化床催化剂的卸出方法。该方法用于带碳流化床催化剂从装置中卸出时，具有可烧除催化剂携带的积碳的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种带碳流化床催化剂的卸出方法，主要包括以下步骤：(1)卸出催化剂前，催化剂烧炭器中通入烧炭介质和再生烟气，将催化剂烧炭器的温度保持在580～680℃；(2)打开再生器催化剂卸出线的流量控制阀，带碳催化剂进入催化剂烧炭器，烧炭完成后的催化剂积碳量质量分数小于0.5％，烧炭产生的气体经过气固分离设备分离后进入再生器的稀相段；(3)烧炭后的催化剂在输送介质的输送下进入催化剂储罐。

上述技术方案中，所述催化剂卸出线的催化剂流量控制阀为塞阀或滑阀；所述催化剂卸出线入口端位于再生器分布设备上方1～4米处；所述烧炭介质为空气；所述输送介质为空气或氮气；所述再生器内采用不完全再生方式，再生器内催化剂积碳量质量分数大于0.6％；所述气固分离设备为旋风分离器或陶瓷过滤器。

本发明所述再生烟气是指包括CO、CO₂、空气等混合气体。

催化剂的积碳通常为积聚在催化剂孔道内的高碳烃，当带碳催化剂从再生器卸出后，如果不烧除催化剂携带的积碳，当这部分催化剂冷却下来后，某些高碳烃会慢慢扩散出来，在一定程度上造成催化剂潮湿、粘结，损害催化剂的活性，甚至影响催化剂的再次使用。采用本发明的带碳催化剂的卸出方法，可以在催化剂的卸出过程中，完成烧炭操作，使得进入催化剂储罐的催化剂的含碳量极低。

采用本发明的技术方案：所述催化剂卸出线的催化剂流量控制阀为塞阀或滑阀；所述催化剂卸出线入口端位于再生器分布设备上方1～4米处；所述烧炭介质为空气；所述输送介质为空气或氮气；所述再生器内采用不完全再生方式，再生器内催化剂积碳量质量分数大于0.6％；所述气固分离设备为旋风分离器或陶瓷过滤器，可将卸出的带碳催化剂的积碳量在进入催化剂储罐前控制在0.5％以下，大大降低了催化剂损害的几率，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述装置的流程示意图；

图1中，1为再生斜管；2为再生介质进料；3为催化剂卸出线；4为再生器；5为催化剂输送线；6为输送介质进料；7为催化剂烧炭器；8为气固旋风分离器；9为稀相段；10为烟气管线；11为待生斜管；12为催化剂烧炭器内气体返回再生器管线；13为气固分离设备；14为烧炭介质进料；15为烟气进入催化剂烧炭器管线；16为反吹气；17为分布设备；18为分布设备。

再生器4内的催化剂从催化剂卸出线3进入催化剂烧炭器7中，与自管线14来的烧炭介质接触，完成烧炭后的催化剂自催化剂输送线5在自管线6来的输送介质输送下进入催化剂储罐，催化剂烧炭器7内的气体经过气固分离设备13分离后进入再生器4的稀相段9。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

在甲醇转化制低碳烯烃的过程中，反应装置如图1所示，再生器采用不完全再生方式，再生温度为664℃，再生介质为空气，再生催化剂积碳量质量分数为2.4％，当需要卸出催化剂时，催化剂烧炭器中提前通入烧炭介质和再生烟气，烧炭介质为200℃的空气，再生烟气温度约为689℃，将催化剂烧炭器的温度保持在625℃左右。催化剂卸出线的入口端位于再生器分布设备上方2.5米处，再生器分布设备为分布板，催化剂烧炭器中的分布设备为分布板。打开催化剂卸出线的流量控制阀，控制阀采用滑阀，保持催化剂流量为3.2千克/小时，带碳催化剂进入催化剂烧炭器后，催化剂烧炭器的温度约为652℃左右，随着烧炭的进行，渐渐停掉再生烟气，只采用空气烧炭，烧炭产生的气体经过气固分离设备分离后进入再生器的稀相段，气固分离设备为陶瓷过滤器。催化剂烧炭器的催化剂密度约为453千克/立方米，为密相流化床。保证催化剂输送线和催化剂卸出线的催化剂流量大致相同，输送介质为空气，将催化剂输送至催化剂储罐，从催化剂储罐底部进行催化剂取样，并采用红外碳硫分析仪进行积碳量分析，分析结果为催化剂储罐的催化剂积碳量质量分数约为0.146％。

【实施例2】

按照实施例1的条件和步骤，再生器采用不完全再生方式，再生温度为704℃，再生介质为空气，再生催化剂积碳量质量分数为0.62％，当需要卸出催化剂时，催化剂烧炭器中提前通入烧炭介质和再生烟气，烧炭介质为200℃的空气，再生烟气温度约为702℃，将催化剂烧炭器的温度保持在678℃左右。催化剂卸出线的入口端位于再生器分布设备上方1.2米处，打开催化剂卸出线的流量控制阀，控制阀采用塞阀，保持催化剂流量为3.9千克/小时，带碳催化剂进入催化剂烧炭器后，催化剂烧炭器的温度约为669℃左右，随着烧炭的进行，渐渐停掉再生烟气，只采用空气烧炭，烧炭产生的气体经过气固分离设备分离后进入再生器的稀相段，气固分离设备为旋风分离器。催化剂烧炭器的催化剂密度约为431千克/立方米，为密相流化床。保证催化剂输送线和催化剂卸出线的催化剂流量大致相同，输送介质为氮气，将催化剂输送至催化剂储罐，从催化剂储罐底部进行催化剂取样，并采用红外碳硫分析仪进行积碳量分析，分析结果为催化剂储罐的催化剂积碳量质量分数约为0.108％。

【实施例3】

按照实施例1的条件和步骤，再生器采用不完全再生方式，再生温度为648℃，再生介质为空气，再生催化剂积碳量质量分数为2.86％，当需要卸出催化剂时，催化剂烧炭器中提前通入烧炭介质和再生烟气，烧炭介质为200℃的空气，再生烟气温度约为651℃，将催化剂烧炭器的温度保持在580℃左右。催化剂卸出线的入口端位于再生器分布设备上方4米处，打开催化剂卸出线的流量控制阀，控制阀采用滑阀，保持催化剂流量为1.6千克/小时，带碳催化剂进入催化剂烧炭器后，催化剂烧炭器的温度约为635℃左右，随着烧炭的进行，渐渐停掉再生烟气，只采用空气烧炭，烧炭产生的气体经过气固分离设备分离后进入再生器的稀相段，气固分离设备为旋风分离器。催化剂烧炭器的催化剂密度约为469千克/立方米，为密相流化床。保证催化剂输送线和催化剂卸出线的催化剂流量大致相同，输送介质为空气，将催化剂输送至催化剂储罐，从催化剂储罐底部进行催化剂取样，并采用红外碳硫分析仪进行积碳量分析，分析结果为催化剂储罐的催化剂积碳量质量分数约为0.467％。

【比较例】

按照实施例1的条件和步骤，只是不设置催化剂烧炭器，再生器内的带碳催化剂从催化剂卸出线直径进入催化剂输送线，在空气的输送下进入催化剂储罐，从催化剂储罐底部进行催化剂取样分析，分析结果为催化剂积碳量质量分数为2.21％。

显然，采用本发明的装置，用于带碳流化床催化剂从装置中卸出时，具有可烧除催化剂携带的积碳的优点，具有较大的技术优势，可以用于工业生产中。

Claims

1.一种带碳流化床催化剂的卸出方法，主要包括以下步骤：

(1)卸出催化剂前，催化剂烧炭器中通入烧炭介质和再生烟气，将催化剂烧炭器的温度保持在580～680℃；

(2)打开再生器催化剂卸出线的流量控制阀，带碳催化剂进入催化剂烧炭器，烧炭完成后的催化剂积碳量质量分数小于0.5％，烧炭产生的气体经过气固分离设备分离后进入再生器的稀相段；

(3)烧炭后的催化剂在输送介质的输送下进入催化剂储罐；

其中所述再生器内的催化剂再生采用不完全再生方式，再生器内催化剂积碳量质量分数大于0.6％。

2.根据权利要求1所述带碳流化床催化剂的卸出方法，其特征在于所述催化剂卸出线的催化剂流量控制阀为塞阀或滑阀。

3.根据权利要求1所述带碳流化床催化剂的卸出方法，其特征在于所述催化剂卸出线入口端位于再生器分布设备上方1～4米处。

4.根据权利要求1所述带碳流化床催化剂的卸出方法，其特征在于所述烧炭介质为空气。

5.根据权利要求1所述带碳流化床催化剂的卸出方法，其特征在于所述输送介质为空气或氮气。

6.根据权利要求1所述带碳流化床催化剂的卸出方法，其特征在于所述气固分离设备为旋风分离器或陶瓷过滤器。