CN102489342A - 一种催化裂化再生催化剂系统及气体收集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种催化裂化再生催化剂系统及气体收集方法，催化裂化再生催化剂系统包括再生器，再生器内部设置气体收集装置，气体收集装置为倒L型结构的导气管，包括伸入再生立管段、密相区段、稀相区段、倒L段和烟气分散段，其中伸入再生立管段插入再生立管内，烟气分散段置于稀相区内，为喇叭口状；所述的伸入再生立管段和密相区段上均匀的开有收集气体的槽口。本发明气体收集方法主要是利用密相区与稀相区之间的压力差，将再生催化剂中的烟气通过设置在再生立管内的气体收集装置上的槽口压入导气管内，再通过烟气分散段进入稀相区，再通过旋风分离器将烟气吸走排出。本发明有效减少再生催化剂携带到后续反应系统气体的量，提高了处理能力。

Description

一种催化裂化再生催化剂系统及气体收集方法

技术领域

本发明涉及炼油化工等领域的催化裂化工艺，特别指一种减少催化裂化再生催化剂循环携带气体到反应系统的催化裂化再生催化剂系统及气体收集方法。

背景技术

催化裂化是炼油工业中最重要的一种二次加工工艺，是重要的重质油轻质化（汽油、柴油、乙烯、丙烯等轻烯烃）转化过程之一，是目前炼油厂利润的主要来源。该工艺采用反应—再生的连续操作方式，其中催化剂的作用是促进化学反应速度。它不仅提高了分解和芳构化等反应的速度，也提高了异构化及氢转移等反应速度，使催化裂化装置的生产能力不仅比热裂化装置的生产能力大，而且所得的汽油辛烷值高，安定性好。在催化裂化过程中，进料与催化剂在反应器中接触发生裂化反应，反应后的催化剂表面上结有焦炭，形成待生催化剂。待生催化剂由于活性中心被焦炭覆盖，需要进入再生器中烧去焦炭以恢复活性，恢复活性后的催化剂称为再生催化剂。待生催化剂在烧除焦炭的时候会产生大量的烟气。根据分析数据，烟气主要由N2，O2，CO2，CO以及微量的SOx，NOx等非烃气体组成。再生催化剂进入后续反应系统中循环使用：当再生催化剂进入再生立管入口锥体后，由于立管截面急剧减小，催化剂加速，使催化剂夹带气体的能力剧增。实际上，再生立管顶端对催化剂有一种抽吸作用，将部分再生烟气夹带进入再生立管，进入后续反应分馏系统。当烟气进入后续反应分馏系统后，其中的O2能与烃类起氧化反应，SOx能消耗氢转化成H2S，增加烃类损失，增大反应器负荷，降低产品收率；其它的非烃气体直接进入产物裂解气中，使后续分馏系统、稳定系统的吸收塔和再吸收塔因为气相负荷增大而严重影响吸收效果，给产品的分离和精制带来额外的负担；同时会增加气压机负荷，成为制约生产能力的瓶颈；并且其中的酸性气体在含量较高时会腐蚀设备。再生催化剂携带的烟气量与催化剂循环量密切相关。由于原料的重质化和多产气体烯烃的要求，各种新工艺采用的剂油比越来越大。由于剂油比大，催化剂循环量大，催化剂夹带进入反应器的烟气量增加，使得再生催化剂携带气体成为制约催化裂化生产能力的主要问题。因此必须考虑减少再生催化剂携带烟气的问题，这是提高催化裂化生产能力的关键问题之一。

USP4,051,013采用再生催化剂汽提塔，以汽提介质（一般为水蒸气）与再生催化剂逆流接触的方式，将催化剂吸附的再生烟气以及颗粒间的再生烟气汽提掉。汽提介质从塔底引入汽提塔，汽提塔中有挡板，但该专利未考虑水蒸气会引起高温再生催化剂水热减活的问题，工业上根本无法实施。

CN1154400A提出：采用调温脱气罐对再生催化剂进行处理，流化、汽提介质为催化干气。由于其主要目的是为了改变催化剂进入反应器的温度，所以调温脱气罐内的构件为垂直取热管。此种结构无法控制气泡的长大，导致气固接触变差，汽提效率不高。而且干气的竞争吸附能力不强，置换效率不够高，在达到相同的汽提后再生催化剂含烟气量时，消耗的干气量较多，并且在使用过程中干气与再生烟气混合在一起，被稀释了，无法进一步利用，效益不好；同时，脱气罐的催化剂流动性不易控制，极易因脱气不好而发生催化剂颗粒失去流化现象，失去循环的推动力，或者出现“架桥”现象。

CN1311059A提出：采用一种脱气塔来脱除再生催化剂。脱气塔的内构件形式是三层内外环形档板，中央设置脱气管。其中外环挡板开孔，内环挡板不开孔，脱气管在每层内环挡板下开孔。在脱气的同时通入水蒸汽置换催化剂携带的气体。水蒸汽从每层外环挡板下方引入，向上与催化剂接触后进入内环挡板的下方，从内环挡板下方进入中央脱气离开脱气塔，从而达到置换烟气的作用。研究结果表明，置换效率达到了90％以上，催化剂与水蒸汽的接触时间在5秒以内，取得了良好的效果。同时进行的工业化实验也证实了催化裂化再剂快速汽提脱气技术的可行性，但工业化实验的结果表明脱气量只有50％左右，脱气效率有待进一步提高，并且实验过程中没有考虑到催化剂在后面的过程中仍与水蒸汽接触，催化剂水热减活的情况仍然很严重。

事实上，在工业生产中，即便采取脱气罐或脱气塔仍然不可避免地有相当多的非烃气体被带入反应器中，对于传统的催化裂化工艺，再生催化剂携带的烟气量按每吨催化剂携带1kg烟气这一经验值进行估算。我们只能减少再生催化剂携带的烟气量，而不能实现完全意义上的脱除。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种结构简单，节能减排效果好的催化裂化再生催化剂系统及气体收集方法。

本发明的技术方案是构造一种设置有气体收集装置的催化裂化再生催化剂系统。

本发明的另一目的是利用设置的气体收集装置进行气体收集的方法。

本发明催化裂化再生催化剂系统包括由烧焦空气入口、再生立管、待生催化剂入口、主风分布器、排烟管和旋风分离器组成的再生器，待生催化剂加入再生器内并形成密相区和稀相区，其中：

再生器内部通过悬臂固定设置有气体收集装置，其气体收集装置为倒L型结构的导气管，且导气管整体贯穿再生器的再生立管、密相区和稀相区内；

所述的导气管包括伸入再生立管段、密相区段、稀相区段、倒L段和烟气分散段，其中伸入再生立管段设于倒L型结构的导气管的长边端部并插入再生立管内，烟气分散段设于倒L型结构的导气管的短边端部并置于稀相区内，为喇叭口状；伸入再生立管段与烟气分散段之间为密相区段、稀相区段和倒L段并连接成一整体；

所述的伸入再生立管段和密相区段上均匀的开有收集气体的槽口。

本发明催化裂化再生催化剂系统的气体收集方法，包括以下步骤：

1）首先将待生催化剂通过待生催化剂入口加入再生器内进行再生，形成置于再生器下部的密相区和置于再生器上部的稀相区；

2）打开再生立管的下料口，处于密相区的再生催化剂通过再生立管的锥形开口端进入再生立管内，由于再生立管的截面急剧减小，再生催化剂加速，使再生催化剂夹带气体的能力剧增，将部分再生烟气夹带进入再生立管内；

3）利用密相区与稀相区之间的压力差，将再生催化剂中的烟气通过设置在再生立管内的气体收集装置上的槽口压入导气管内；

4）最后压入导气管内的烟气进入烟气分散段，通过烟气分散段进入稀相区，再通过旋风分离器将烟气吸走并经排烟管排出。

本发明具有以下优点和有益效果：

1、采用本发明提供的气体收集装置和减少再生催化剂所携带气体的方法，进入反应器的烟气脱除效率可以达到92%以上。

2、整个减少再生催化剂所携带气体的方法可以不涉及蒸汽，一方面节能，另一方面克服了其他方法中由于蒸汽而无法避免再生催化剂的水热减活问题。

3、本发明方法巧妙的利用密相区和稀相区存在的压力差（密相区压力大于稀相区）作为动力源，无需额外动力。

4、本发明气体收集装置结构简单，造价低廉；无需额外平台，节约空间。利用该气体收集装置可以有效减少再生催化剂携带到后续反应系统气体的量，提高稳定系统吸收塔和再吸引塔的吸收效果，减轻催化富气压缩机的负荷，提高催化分馏稳定系统的处理能力。

一般100万吨/年催化裂化装置大概有1000m3/h气体通过再生催化剂夹带进入到反应及其后续系统。若60%的气体被气体收集装置导出，被导出的气体一方面可以进入烟气能量回收系统，增加烟气能量回收量；另一方面可以减少分馏塔的气相负荷及塔顶冷却负荷，并减少气压机和吸收－再吸收塔的负荷。同时，由于干气中的惰性气体减少，其作为工业加热炉燃料时，加热炉的热效率也会得到提高；仅仅若把干气中烟气含量从20%降到12%，则气压机负荷可以降低10%左右，则每小时可以节约3.5Mpa蒸气4吨左右，按每吨蒸气180元计算，一小时可以节约720元，一天节约17280元，一年仅此一项累计可以节约630万元。因此本发明在降低催化装置能耗方面，尤其是减少催化分馏稳定系统不必要的气体处理量，降低炼厂燃料气中的非烃组份从而提高加热炉效率和降低反应器爆炸风险等方面都有重要显著意义。

附图说明

图1是本发明系统结构示意图。

图2是本发明气体收集装置结构示意图。

具体实施方式

由图1、2可知，本发明催化裂化再生催化剂系统包括由烧焦空气入口13、再生立管7、待生催化剂入口15、主风分布器17、排烟管10和旋风分离器11组成的再生器14，待生催化剂加入再生器14内并形成密相区16和稀相区12，其中：

再生器14内部通过悬臂固定设置有气体收集装置，其气体收集装置为倒L型结构的导气管8，且导气管8整体贯穿再生器14的再生立管7、密相区16和稀相区12内；

所述的导气管8包括伸入再生立管段3、密相区段2、稀相区段1、倒L段4和烟气分散段5，其中伸入再生立管段3设于倒L型结构的导气管8的长边端部并插入再生立管7内，烟气分散段5设于倒L型结构的导气管8的短边端部并置于稀相区12内，为喇叭口状；伸入再生立管段3与烟气分散段5之间为密相区段2、稀相区段1和倒L段4并连接成一整体；

所述的伸入再生立管段3和密相区段2上均匀的开有收集气体的槽口6。

本发明所述的再生立管7位于再生器14内的一端为锥形开口。所述的导气管8为倒立的L形圆筒导管，圆筒直径为再生立管7直径的10-15%。

本发明催化裂化再生催化剂系统中烧焦空气入口13及再生催化剂下料的再生立管7设置在再生器14底部，待生催化剂入口15设置在再生器14外壁一侧且与器内贯通，主风分布器17设置在再生器14内下部，排烟管10一端伸入再生器14相区内、另一端伸出再生器14外的，旋风分离器11设置在排烟管10上。

本发明催化裂化再生催化剂系统的气体收集方法包括以下步骤：

1）首先将待生催化剂通过待生催化剂入口15加入再生器14内进行催化裂化，形成置于再生器14下部的密相区16和置于再生器14上部的稀相区12；

2）打开再生立管7的下料口，处于密相区16的再生催化剂通过再生立管7的锥形开口端进入再生立管7内，由于再生立管7的截面急剧减小，再生催化剂加速，使再生催化剂夹带气体的能力剧增，将部分再生烟气夹带进入再生立管7内；

3）利用密相区16与稀相区12之间的压力差，将再生催化剂中的烟气通过设置在再生立管7内的气体收集装置上的槽口6压入导气管8内；

4）最后压入导气管8内的烟气进入烟气分散段5，通过烟气分散段5进入稀相区12，再通过旋风分离器11将烟气吸走并经排烟管10排出。

本发明的结构原理：

本发明在再生催化剂下料口上方增设气体收集装置，并在气体收集装置导气管中、下部开槽脱气。气体收集装置整体为一倒立“L”形圆筒导气管8组成，圆筒导管包括伸入再生立管段3、密相区段2、稀相区段1、倒L段4、喇叭口状的烟气分散段5，圆筒导气管8直径为再生立管7直径的10-15%，其中插入再生立管7内的伸入再生立管段3和密相区段2内通过计算开一定量的槽口6用来收集气体。气体收集装置整体通过金属悬臂与再生器14塔内表面相连，起支承和固定作用；气体收集装置贯穿再生器14的再生立管7、密相区16和稀相区23。导气管8的下方插入再生立管7内，通过计算在立管内的导气管上开一定数量的槽口6用来收集气体。为了减少收集气体对再生器内旋风分离器11操作工况的影响，气体收集装置出口采用倒“L”型结构，为了让气体均匀分散减少对旋风分离器11的影响，同时增加了喇叭口状的烟气分散段5。

本发明的工作原理：

本发明基于流态化和液体力学的理论计算，把插入再生立管的气体收集装置的导气管圆周开一定规律的槽口；当再生催化剂进入再生立管入口锥体后，由于立管截面急剧减小，催化剂加速，使再生催化剂夹带气体的能力剧增，将部分再生烟气夹带进入再生立管。利用密相区的再生立管段的压力大于稀相区的压力，再生催化剂所携带的气体便通过槽口进入气体收集装置，最终从气体收集装置的气体分散段进入稀相区，从而被旋风分离器吸走。从而达到减少再生催化剂进入后续系统所携带的气体而降低设备投资，节约能源的目的。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (4)

1.一种催化裂化再生催化剂系统，包括由烧焦空气入口（13）、再生立管（7）、待生催化剂入口（15）、主风分布器（17）、排烟管（10）和旋风分离器（11）组成的再生器（14），待生催化剂加入再生器（14）内并形成密相区（16）和稀相区（12），其特征在于：

再生器（14）内部通过悬臂固定设置有气体收集装置，其气体收集装置为倒L型结构的导气管（8），且导气管（8）整体贯穿再生器（14）的再生立管（7）、密相区（16）和稀相区（12）内；

所述的导气管（8）包括伸入再生立管段（3）、密相区段（2）、稀相区段（1）、倒L段（4）和烟气分散段（5），其中伸入再生立管段（3）设于倒L型结构的导气管（8）的长边端部并插入再生立管（7）内，烟气分散段（5）设于倒L型结构的导气管（8）的短边端部并置于稀相区（12）内，为喇叭口状；伸入再生立管段（3）与烟气分散段（5）之间为密相区段（2）、稀相区段（1）和倒L段（4）并连接成一整体；

所述的伸入再生立管段（3）和密相区段（2）上均匀的开有收集气体的槽口（6）。

2.根据权利要求1所述的催化裂化再生催化剂系统，其特征在于所述的再生立管（7）位于再生器（14）内的一端为锥形开口。

3.根据权利要求1所述的催化裂化再生催化剂系统，其特征在于所述的导气管（8）为倒立的L形圆筒导管，圆筒直径为再生立管（7）直径的10-15%。

4.一种催化裂化再生催化剂系统的气体收集方法，其特征在于包括以下步骤：

1）首先将待生催化剂通过待生催化剂入口（15）加入再生器（14）内进行催化裂化，形成置于再生器（14）下部的密相区（16）和置于再生器（14）上部的稀相区（12）；

2）打开再生立管（7）的下料口，处于密相区（16）的再生催化剂通过再生立管（7）的锥形开口端进入再生立管（7）内，由于再生立管（7）的截面急剧减小，再生催化剂加速，使再生催化剂夹带气体的能力剧增，将部分再生烟气夹带进入再生立管（7）内；

3）利用密相区（16）与稀相区（12）之间的压力差，将再生催化剂中的烟气通过设置在再生立管（7）内的气体收集装置上的槽口（6）压入导气管（8）内；

4）最后压入导气管（8）内的烟气进入烟气分散段（5），通过烟气分散段（5）进入稀相区（12），再通过旋风分离器（11）将烟气吸走并经排烟管（10）排出。

Images