CN102527449A

CN102527449A - 一种催化裂化催化剂的老化方法和设备

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Publication number: CN102527449A
Application number: CN2010105801879A
Authority: CN
Inventors: 张执刚; 许友好; 谢朝钢; 毛安国; 陈昀; 朱根权; 刘银亮; 刘卫东
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: CN102527449B

Abstract

一种催化裂化催化剂的老化方法及设备，该方法包括：(1)催化剂老化器中，水蒸气和高温催化剂接触降低催化剂活性，催化剂老化器中的气体及其所携带的催化剂在催化剂老化器顶部分离，气体进入后续处理系统；催化剂返回老化器底部；(2)稀相燃烧器中引入燃料，老化器底部的催化剂进入稀相燃烧器中与含氧气体、燃料混合进行燃烧反应，燃烧反应完全后的气体和催化剂进入老化器的中部；(3)催化剂活性降低到目标活性后，装置停工，卸出催化剂。采用本发明的催化剂老化方法催化剂水热反应降低催化剂活性和催化剂加热分开反应，可以方便分别控制其操作条件和反应速度，老化后的催化剂活性分布均匀，用于催化裂化装置后产品分布明显改善。

Description

一种催化裂化催化剂的老化方法和设备

技术领域

本发明涉及一种使催化裂化催化剂活性稳定的方法和设备，更具体地说，涉及一种使催化裂化催化剂活性快速降低到一定稳定水平的方法和设备。

背景技术

催化裂化技术是炼油企业的主要二次加工方法。该技术将重质烃油原料转化为汽油、柴油、丙烯和液化气等产品。

在催化裂化装置运转过程中，由于催化剂颗粒的平均粒径为40-80μm，在装置运行过程中，微球状的催化剂不断从装置中跑损，需要及时补充新鲜催化剂。另外，一些催化裂化重质原料中金属含量较高，在加工这些重质原料时，原料中的金属铁、镍、钒、钙等金属会污染催化剂，使催化剂失去活性。这种情况下，催化裂化装置中需要卸出部分催化剂，同时补充部分新鲜催化剂以减轻金属污染水平和维持适当催化剂活性。补充的新鲜催化剂活性很高，活性一般大于80，甚至90。这部分高活性新鲜催化剂可以迅速恢复催化裂化系统催化剂活性，但是同时这部分高活性催化剂也给催化裂化装置带来负面影响。试验表明，这部分高活性催化剂可以明显增加焦炭产率，降低汽油辛烷值，同时，高活性催化剂的活性降低也很快。针对这种情况，可以采取适当方法将新鲜催化剂活性适当降低到稳定水平。试验结果表明适当降低新鲜催化剂活性可以明显改善产品分布。

催化裂化在开工时一般使用催化活性稳定的平衡催化剂，在没有平衡催化剂的时候也可以在再生器内通入水蒸气和燃烧油将新鲜催化剂的活性降低到一定程度再使用。由于燃烧油喷入不均匀和催化剂分布不均匀，造成催化剂活性降低不均匀，有的催化剂在燃烧油喷入部位超高温环境严重失活，有的催化剂活性还很高。目前尚无在新鲜剂加入前进行老化的措施和操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种催化裂化催化剂老化方法，即快速降低催化裂化催化剂初始活性到稳定水平的方法。

本发明的另一个目的是提供一种催化裂化催化剂老化设备。

本发明提供的催化裂化催化剂老化方法，包括以下步骤：

(1)催化剂老化器中注入水蒸气，水蒸气和高温催化裂化催化剂接触降低催化剂活性，催化剂老化器中的气体及其所携带的催化剂在老化器顶部分离，气体从催化剂老化器顶部排出进入后续处理系统；分离出的催化裂化催化剂返回老化器底部；

(2)稀相燃烧器中引入燃料，来自催化剂老化器底部的催化裂化催化剂与含氧气体、燃料混合进行燃烧反应，燃烧反应完全后的气体和催化裂化催化剂进入催化剂老化器的中部；

(3)催化剂活性降低到目标活性后，装置停工，卸出催化剂。

本发明提供的催化裂化催化剂老化设备，包括催化剂老化器和稀相燃烧器，所述的催化剂老化器为流化床反应器，老化器上部设置气固分离设备，所述的稀相燃烧器为提升管反应器，催化剂老化器底部经阀门连通燃烧器底部，稀相燃烧器顶部和催化剂老化器中部连通。

本发明提供的催化裂化催化剂老化方法的有益效果为：

采用本发明提供的催化裂化催化剂老化方法和设备，催化剂老化和加热分开反应，可以方便分别控制其操作条件和反应速度，操作更灵活；稀相燃烧器中含氧气体与燃料接触反应速度快。采用本发明的催化剂老化方法老化的催化剂活性分布均匀，用于催化裂化反应得到的产品分布明显改善，可以降低焦炭产率，增加汽油辛烷值。

附图说明

图1为本发明提供的催化裂化催化剂老化方法流程示意图；

图2为对比例中采用的常规催化剂老化方法流程示意图。

具体实施方式

本发明提供的催化裂化催化剂老化方法，包括以下步骤：

(1)催化剂老化器底部注入水蒸气，水蒸气和高温催化裂化催化剂接触进行水热反应，降低催化剂活性，催化剂老化器中的气体及其所携带的催化剂在老化器顶部气固分离，分离出的气体从顶部排出进入后续处理系统；分离出的催化裂化催化剂返回老化器底部；

(3)催化剂活性降低到目标活性后，装置停工，卸出催化剂。

本发明提供的方法中，所述的催化裂化催化剂老化是指，由于新鲜催化裂化催化剂活性很高，加入到催化裂化装置中后，会明显增加催化裂化产品分布中的焦炭产率，并降低汽油辛烷值。因此，需要将催化裂化催化剂初始活性降低到稳定水平。

本发明提供的方法中，步骤(1)中所述的催化剂老化器底部注入水蒸气，通过控制水蒸气的流量，来控制催化剂老化器的气体空塔线速。所述的催化剂老化器的气体空塔线速为0.05-1.5m/s、优选0.1-0.9m/s，平均温度为500-790℃、优选为550-720。

本发明提供的方法中，步骤(2)中所述的稀相燃烧器底部注入含氧气体，所述的含氧气体中氧气的含量大于5％，优选空气。通过控制注入的含氧气体的流量控制稀相燃烧器的气体空塔线速为1.2-20m/s、优选为1.5-15m/s。同时控制所述注入的含氧气体流量使得稀相燃烧器出口气体中氧气体积含量为0.1-10v％，优选为1-5v％。稀相燃烧器中的气体停留时间为0.2-20秒、优选0.4-15秒，平均温度为600-800℃、优选650-750℃。其中气体停留时间为含氧气体与燃料接触后混合，到稀相燃烧器出口的对数平均停留时间。其中稀相燃烧器顶部出口温度可以通过控制燃料流量控制和调整。

本发明提供的方法中，步骤(2)中的稀相燃烧器中还需要注入燃料，为反应提供热量。所述的燃料为可燃烧的气体或液体燃料，其中气体燃料为天然气、液化气、各种炼油装置的干气、瓦斯气等，液体燃料为汽油、柴油或重质油。燃料优选柴油和重质油。

本发明提供的催化裂化催化剂老化设备，包括催化剂老化器和稀相燃烧器，所述的催化剂老化器为流化床反应器，老化器上部设置气固分离设备，所述的燃烧器为提升管反应器，催化剂老化器底部经阀门连通燃烧器底部，燃烧器顶部和催化剂老化器中部连通。

本发明提供的催化剂老化设备中，所述的气固分离设备为各种气固分离设备，本发明对此没有限制，可以是旋风分离器，或者在老化器顶部安装过滤设备，使得气体从催化剂老化器上部引出，催化剂返回到催化剂老化器底部。所述的过滤设备可以为金属或陶瓷滤管，也可以是高温滤袋。

本发明提供的催化剂老化设备中，所述的催化剂老化器中部指老化器密相料位的从下至上30％-80％处，最好为40％-70％处。

下面参照附图，具体说明本发明提供的催化裂化催化剂老化方法，附图1为本发明提供的催化剂老化方法的流程示意图，如图1所示，催化剂老化器5底部的催化剂经管线9和控制阀10进入稀相燃烧器4的底部，与来自管线1的含氧气体混合后沿稀相燃烧器4向上，然后与来自管线2的燃料混合进行燃烧反应。

催化剂老化器5中，由管线7来的水蒸气注入催化剂老化器5底部，和催化裂化催化剂进行水热反应降低催化剂初始活性，水蒸气和催化剂沿催化剂老化器5上行，与来自稀相燃烧器4燃烧反应完全后的气体和催化剂混合后继续上行。催化剂老化器5底部抽出催化剂经管线9进入稀相燃烧器4底部，催化剂流出管线上的控制阀10控制催化剂的循环流量，也可以通过控制催化剂的循环流量调节催化剂老化器的温度。

催化剂老化器5中的气体及其所携带的催化剂在老化器顶部由气固分离系统分离后，气体经管线8进入后续处理系统，催化剂返回老化器底部。所述的气固分离系统可以为旋风分离器或过滤器6。

下面通过实施例进一步说明本发明提供的方法，但本发明并不因此受到任何限制。

对比例

对比例说明现有技术中常规催化裂化催化剂老化方法。

如附图2所示，老化器15为流化床反应器，直径为340mm，高为3m。先将新鲜催化裂化催化剂装入老化器15中，水蒸气经管线17进入老化器15底部，含氧气体空气从老化器中部经管线11进入老化器15中，燃料柴油经管线13引入老化器15中，催化剂、燃料、空气和水蒸气混合进行反应，催化剂温度升高，活性降低，老化器15顶部经过滤器16对催化剂和气体进行分离，气体经管线18引入后续系统，分离出的催化剂返回老化器15的底部。当取样分析催化剂的活性降低到目标活性后，装置停工，卸出老化好的催化剂。新鲜催化剂和老化后的催化剂性质见表1，燃料柴油的性质见表2，催化剂老化操作条件见表3。

老化后的催化剂在中型试验装置上进行催化裂化试验，催化裂化原料为减压蜡油掺渣油，性质见表4，操作条件和产品分布见表5。

实施例

实施例说明本发明提供的催化裂化催化剂老化方法。

如附图1所示，催化剂老化器的直径为260mm，高4m；稀相燃烧器的直径为10mm，高3m。先将新鲜催化裂化催化剂装入催化剂老化器5中，由管线7来的水蒸气注入催化剂老化器底部和催化剂接触进行水热反应降低催化剂活性，催化剂老化器5中的气体及其所携带的催化剂在老化器顶部由过滤器6分离，气体经管线8进入后续处理系统；分离出的催化剂返回老化器底部，老化器底部抽出的催化剂经管线9和控制阀10进入稀相燃烧器4底部，与来自管线1的空气混合后沿稀相燃烧器向上，然后与来自管线2柴油燃料混合进行燃烧反应。稀相燃烧器中燃烧反应完全后的气体和催化剂由稀相燃烧器4的顶部进入催化剂老化器5的中部。当取样分析催化剂的活性降低到目标活性后，装置停工，卸出老化好的催化剂。新鲜催化剂和老化后催化剂性质见表1，柴油燃料性质见表2，催化剂老化操作条件见表3。

老化后催化剂在中型试验装置上进行催化裂化试验，催化裂化原料同对比例，性质见表4，操作条件和产品分布见表5。

表1催化剂老化前后的性质

表2柴油燃料性质

密度(20℃)，kg/m³	911.1
		粘度(50℃)，mm²/s	2.902
粘度(20℃)，mm²/s	6.191
		凝固点，℃	-8
质量元素组成，％
		C	88.95
H	10.98
		S	0.50
N(mg/L)	993
		馏程，℃
初馏点	181
		5％	230
10％	244
		30％	264
50％	289
		70％	323
90％	354
		95％	364
终馏点	367

[0043] 表3催化剂老化操作条件

项目	对比例	实施例
			催化剂重量，kg	100	100
老化器温度，℃	700	700
			老化器绝对压力，kPa	300	300
水蒸气流量，kg/h	4	4
			空气流量，Nm3/h	17	13
柴油流量，kg/h	1.03	1.01
			提升管燃烧时间，秒		5.1
催化剂循环量，kg/h		20
			提升管出口温度，℃		750

表4催化裂化反应原料

催化裂化原料	减压渣油掺蜡油
		密度(20℃)，(g/cm³)	915.8
运动粘度(80℃)，(mm²/s)	41.13
		运动粘度(100℃)，(mm2/s)	21.81
凝点，℃	32
		残炭，％	4.32
元素质量组成，wt％
		C	86.95
H	12.57
		S	0.19
N	0.37
		馏程/℃	300
初馏点	384
		0.05	403
10％	446
		30％	482
50％	531

[0047] 表5催化裂化反应操作条件和产品分布

由表1可见，与对比例，实施例老化后的催化剂物理性质相当；由表5可以看出，与对比例相比，采用本发明提供的方法老化的催化剂用于催化裂化装置，得到的产品分布明显改善，汽油产率增加0.9个百分点，柴油产率增加0.3个百分点，干气产率降低0.2个百分点，焦炭产率降低0.4个百分点。

Claims

1.一种催化裂化催化剂老化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)催化剂老化器中注入水蒸气，水蒸气和高温催化裂化催化剂接触降低催化剂活性，催化剂老化器中的气体及其所携带的催化剂在催化剂老化器顶部分离，气体从老化器顶部排出进入后续处理系统；分离出的催化裂化催化剂返回老化器底部；

(3)催化剂活性降低到目标活性后，装置停工，卸出催化剂。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的催化剂老化器的气体空塔线速为0.05-1.5m/s，平均温度为500-790℃。

3.按照权利要求2的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的催化剂老化器的气体空塔线速为0.1-0.9m/s，平均温度为550-720℃。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的稀相燃烧器的气体空塔线速为1.2-20m/s，气体停留时间为0.2-20秒，平均温度为600-800℃。

5.按照权利要求4的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的稀相燃烧器的气体空塔线速为1.5-15m/s，气体停留时间为0.4-15秒，平均温度为650-750℃。

6.按照本发明提供的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的燃料为气体或液体燃料。

7.按照权利要求6的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的燃料为柴油或重质油。

8.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的稀相燃烧器顶部出口气体中氧气体积含量为0.1-10v％。

9.按照权利要求8的方法，其特征在于，所述的稀相燃烧器顶部出口气体中氧气体积含量为1-5v％。

10.一种催化裂化催化剂老化设备，其特征在于包括催化剂老化器和稀相燃烧器，所述的催化剂老化器为流化床反应器，老化器上部设置气固分离设备，所述的稀相燃烧器为提升管反应器，催化剂老化器底部经阀门连通燃烧器底部，稀相燃烧器顶部和催化剂老化器中部连通。