CN105505451A - 焦油裂解的装置以及进行焦油裂解的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种焦油裂解的装置以及方法。该装置包括：裂解器，所述裂解器被隔板分隔出热裂解腔室和催化裂解腔室，并且所述隔板上形成通孔；辐射管，该辐射管设置在热裂解腔室内；催化剂，该催化剂设置在催化裂解腔室内；催化剂进料口，该催化剂进料口设置在催化裂解腔室的顶部；催化剂出料口，催化剂出料口设置在催化裂解腔室的底部；以及催化剂活化管路，该催化剂活化管路分别与催化剂出料口和催化剂进料口相连。由此，提高了该装置的焦油裂解效率。
Description
技术领域
本发明涉及焦油裂解的装置以及进行焦油裂解的方法。
背景技术
焦油是一种重要的化工产品，成份复杂，主要由萘、蒽、菲等多环芳香烃类有机物组成。焦油主要来源于热解气化过程中有机物的分解，不经过处理的焦油难以完全燃烧，容易产生炭黑颗粒，严重损害燃气设备，并且焦油在300摄氏度以下容易凝结成粘稠状液体，容易和水、飞灰混合，堵塞管道、阀门等设备。因此，对焦油的分离提纯处理在化工领域具有重要地位。
目前，除去有机物分解过程中产生的焦油的工艺主要有冷法除焦和热法除焦两种。冷法除焦由于采用冷凝喷淋的方法，工艺复杂，产生大量污水，并且焦油难以再利用，造成能源浪费，因此发展受到了极大限制。热法除焦主要有热裂解和催化裂解两种方法，在焦油的分解利用方面应用比较广泛。
然而，目前焦油裂解的装置以及方法仍有待改善。
发明内容
本发明旨在至少一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
本发明是基于发明人的下列发现而完成的：
目前的热裂解或催化裂解除焦装置，多数存在焦油裂解程度较低，裂解后产物中焦油含量高，并且在裂解处理过程中由于焦油冷却凝结而造成管路堵塞、催化剂由于积碳附着失活并难以更换等问题，因此严重影响了焦油裂解效率。发明人经过深入的研究以及大量实践发现，这是由于焦油裂解装置中的温度难以保持恒定，使得热裂解效率降低，并且催化裂解中使用的催化剂也难以保持具有较高活性，进而影响催化效率造成的。并且，催化裂解中需要使用催化剂催化焦油裂解，但催化剂容易在催化裂解焦油的过程中被积碳覆盖，导致催化性能下降甚至失活。此外，催化剂一旦失活，需要停机取出催化剂进行活化再生才能保证焦油裂解效率，因此难以保证焦油裂解装置的连续运行，进而严重影响裂解效率。
有鉴于此，在本发明的第一方面，本发明提出了一种焦油裂解的装置。根据本发明的实施例，该装置包括：裂解器，所述裂解器被隔板分隔出热裂解腔室和催化裂解腔室，并且所述隔板上形成通孔；辐射管，所述辐射管设置在所述热裂解腔室内，用于在所述热裂解腔室内对所述焦油进行热裂解处理；催化剂，所述催化剂设置在所述催化裂解腔室内，用于在所述催化裂解腔室内对所述焦油进行催化裂解处理；催化剂进料口，所述催化剂出料口设置在所述催化裂解腔室的顶部，用于向所述催化裂解腔室内供给催化剂；催化剂出料口，所述催化剂出料口设置在所述催化裂解腔室的底部，用于将经过催化裂解处理的失活催化剂排出所述催化裂解腔室；以及催化剂活化管路，所述催化剂活化管路分别与所述催化剂出料口和所述催化剂进料口相连，用于对所述失活催化剂进行活化后，通过所述催化剂进料口返回至所述催化裂解腔室中。由此，通过辐射管以及催化剂对焦油进行热裂解以及催化裂解，可以显著提高焦油裂解效率。并且，通过设置催化剂活化管路，可以对失活催化剂进行活化，然后将经过活化的催化剂再返回催化裂解腔室中继续利用，进而解决了因催化剂失活需要停机对催化剂进行活化的问题，从而在进一步提高该焦油裂解的装置的效率的同时实现了该装置的连续式运行，进而提高该装置的工作效率。
根据本发明的实施例，该装置包括：多个所述热裂解腔室和多个所述催化裂解腔室，并且所述热裂解腔室与所述催化裂解腔室交替设置。由此，通过采用多个热裂解腔室与多个催化裂解腔室交替设置的方式，可以保证裂解器内具有较恒定的温度，从而提高焦油裂解效率，并且有效避免了由于焦油冷凝造成的管路堵塞，进而进一步提高该装置的工作效率。
根据本发明的实施例，该焦油裂解的装置进一步包括：催化剂存储室，所述催化剂存储室分别与所述催化剂活化管路和所述催化裂解腔室的催化剂进料口相连，用于向所述催化裂解腔室中供给催化剂。由此，通过催化剂存储室，可以实现为催化剂裂解腔室提供经过活化的催化剂，从而有效避免由于需要再生活化催化剂而导致的停机，实现了该装置的连续生产，进而进一步提高该装置的焦油裂解效率。
根据本发明的实施例，该焦油裂解的装置进一步包括：锥形分料器，所述锥形分料器分别与所述催化剂存储室和所述催化裂解腔室的催化剂进料口相连，用于向所述催化裂解腔室中供给所述催化剂。由此，采用锥形分料器可以均匀地将催化剂存储室中的催化剂供给到催化剂裂解腔室中，从而进一步提高该装置焦油裂解效率。
根据本发明的实施例，所述裂解器包括：粗燃气进口，所述粗燃气进口设置在所述裂解器的前端，用于向所述裂解器中供给含有焦油的粗燃气；裂解产物出料口，所述裂解产物出料口设置在所述裂解器的后端，用于将所述焦油的裂解产物排出所述裂解器；蒸汽进口，所述蒸汽进口设置在所述裂解器上，用于向所述裂解器中供给蒸汽；以及布风板，所述布风板设置在所述裂解器内且靠近所述粗燃气进口，用于在所述热裂解处理之前，预先将所述粗燃气以及所述蒸汽进行混合后供给至所述热裂解腔室中。由此通过燃气的方式可以方便地向裂解器中供给含焦油的燃气，并且通过加入蒸汽，使焦油裂解产生的副产物焦炭与蒸汽发生气化反应，从而可以有效抑制焦炭的产生，进而降低该装置中各个部件上焦炭附着，并且减缓催化剂因积碳覆盖而失活的速度，进而进一步提高装置的工作效率。此外，通过设置布风板，可以使本发明的装置具有更加合理高效的结构，进而进一步提高本发明焦油裂解装置的工作效率。此外，将含焦油的粗燃气通过热裂解腔室首先进行热裂解，可以为后续焦油裂解提供具有一定温度的含有裂解产物以及未完全裂解的焦油的混合气体，从而提高后续裂解步骤的裂解效率，进而进一步提高该装置的工作效率。
根据本发明的实施例，该焦油裂解的装置进一步包括：烟气入口，所述烟气入口设置在所述催化剂活化管路上，用于向所述催化剂活化管路中供给烟气，以便使经过催化裂解处理的失活催化剂与所述烟气接触而进行所述活化；以及烟气出口，所述烟气出口设置在所述催化剂存储室的顶部，用于排出所述烟气。由此，失活催化剂通过与烟气接触，可以有效除去催化剂表面的积碳，从而实现对失活催化剂进行活化，然后将经过活化的催化剂再返回催化裂解腔室中继续利用，进而解决了因催化剂失活需要停机对催化剂进行活化的问题，从而在进一步提高该焦油裂解效率的同时实现了该装置的连续式运行，进而提高该装置的工作效率。此外，通过设置烟气出口，可以在完成对催化剂活化后将烟气及时排出，从而有效避免该烟气对焦油催化裂解过程造成影响，进而可以进一步提高焦油裂解效率。
根据本发明的实施例，该焦油裂解的装置进一步包括：催化剂运输组件，所述催化剂运输组件设置在所述催化剂出料口底部，用于将所述催化剂运输至所述催化剂活化管路中。由此，通过运输组件，可以将失活的催化剂及时运输至催化剂活化管路进行活化处理，从而完成催化剂的活化再生，进而进一步实现装置的连续运行。
在本发明的第二方面，本发明提出了一种利用前面描述的焦油裂解的装置进行焦油裂解的方法。包括：(1)对含有焦油的粗燃气依次进行热裂解处理和催化裂解处理，以便使得焦油裂解为燃气，其中，在所述催化裂解过程中产生失活催化剂；以及(2)对所述失活催化剂进行活化处理，并将所得到的经过活化的催化剂返回至步骤(1)中进行所述催化裂解处理。由此，通过依次对焦油进行热裂解处理和催化裂解处理，可以得到焦油裂解程度较高的燃气，并且，通过在步骤(2)中对失活催化剂进行活化处理，可以实现催化剂的循环利用，从而在降低成本的同时提高焦油裂解效率。
根据本发明的实施例，在步骤(1)中，对所述粗燃气进行多次热裂解处理和多次催化裂解处理，其中，所述热裂解处理和所述催化裂解处理是交替进行的；在首先进行所述热裂解处理之前，预先将所述粗燃气与蒸汽混合。由此，通过对焦油进行多次热裂解处理和多次催化裂解处理可以显著提高焦油裂解程度，从而降低裂解产物中的焦油含量。并且，通过热裂解处理和催化裂解处理的交替进行，可以保证待处理的焦油具有较高的温度，从而提高焦油裂解效率，并防止焦油冷凝堵塞裂解设备，进而进一步提高该方法的焦油裂解效率。此外，首先进行热裂解处理，可以为后续处理提供具有一定温度的焦油，以便提高后续处理的效果，从而进一步提高焦油裂解效率。
根据本发明的实施例，在步骤(1)中，在首先进行所述热裂解处理之前，预先将所述粗燃气与蒸汽混合。由此，通过燃气的方式可以方便地提供焦油，并且通过将粗燃气，即含焦油的燃气预先与蒸汽混合，使焦油裂解产生的副产物焦炭与蒸汽发生气化反应，从而可以有效抑制焦炭的产生，进而降低处理过程中焦炭的附着，并且减缓催化剂因积碳覆盖而失活的速度，进而进一步提高工作效率。
根据本发明的实施例，在步骤(2)中，对所述失活催化剂进行活化处理是通过将所述失活催化剂与烟气接触而进行的。由此，通过烟气，可以有效去除催化剂表面的积炭，从而实现对失活催化剂进行活化处理，得到活化的催化剂，进而进一步提高焦油的裂解效率。
根据本发明的实施例，在步骤(1)中，包括：将含有焦油的燃气与蒸汽混合，并将所得到的混合物依次进行第一热裂解处理、第一催化裂解处理、第二热裂解处理、第二催化裂解处理和第三热裂解处理，以便获得所述裂解产物。由此，通过对焦油依次进行热裂解处理以及催化裂解处理，可以提高焦油的裂解程度，降低裂解产物中焦油含量，进而提高该方法的焦油处理效果。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的焦油裂解的装置的部分结构示意图；
图2显示了根据本发明另一个实施例的焦油裂解的装置的部分结构示意图；
图3显示了根据本发明又一个实施例的焦油裂解的装置的部分结构示意图；
图4显示了根据本发明又一个实施例的焦油裂解的装置的部分结构示意图；
图5显示了根据本发明又一个实施例的焦油裂解的装置的结构示意图；
图6显示了根据本发明又一个实施例的焦油裂解的装置的部分结构示意图；
图7显示了根据本发明又一个实施例的焦油裂解的装置的部分结构示意图；
图8显示了根据本发明又一个实施例的焦油裂解的装置的部分结构示意图；
图9显示了根据本发明又一个实施例的焦油裂解的装置的结构示意图；
图10显示了根据本发明一个实施例的焦油裂解的方法的步骤流程图；以及
图11显示了根据本发明另一个实施例的焦油裂解的方法的步骤流程图。
附图标记说明：
1000：裂解器
2000：催化剂活化管路
3000：催化剂存储室
4000：锥形分料器
100：热裂解腔室
110：辐射管
200：催化裂解腔室
210：催化剂
220：催化剂进料口
230：催化剂出料口
300：粗燃气进口
400：蒸汽进口
500：裂解产物出料口
600：布风板
700：隔板
710：通孔
2100：烟气入口
2200：烟气出口
2300：催化剂运输组件
2400：斜板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明是基于发明人的下列发现而完成的：
目前的热裂解或催化裂解除焦装置，多数存在焦油裂解程度较低，裂解后产物中焦油含量高，并且在裂解处理过程中由于焦油冷却凝结而造成管路堵塞、催化剂由于积碳附着失活并难以更换等问题，因此严重影响了焦油裂解效率。发明人经过深入的研究以及大量实践发现，这是由于焦油裂解装置中的温度难以保持恒定，使得热裂解效率降低，并且催化裂解中使用的催化剂也难以保持具有较高活性，进而影响催化效率造成的。并且，催化裂解中需要使用催化剂催化焦油裂解，但催化剂容易在催化裂解焦油的过程中被积碳覆盖，导致催化性能下降甚至失活。此外，催化剂一旦失活，需要停机取出催化剂进行活化再生才能保证焦油裂解效率，因此难以保证焦油裂解装置的连续运行，进而严重影响裂解效率。
有鉴于此，在本发明的第一方面，本发明提出了一种焦油裂解的装置。根据本发明的实施例，参考图1，该焦油裂解的装置包括：裂解器1000以及催化剂活化管路2000。根据本发明的实施例，参考图5，裂解器1000被隔板700分隔出热裂解腔室100和催化裂解腔室200，并且所述隔板700上形成通孔710。其中，热裂解腔室100内设置有辐射管110，以便对含有焦油的粗燃气进行热裂解处理，催化裂解腔室200中设置有催化剂210，以便对含有焦油的粗燃气进行催化裂解处理。并且，热裂解腔室100与催化裂解腔室200是气体连通的，上述气体连通由隔板700中的通孔710实现。由此，可以通过热裂解腔室100以及催化裂解腔室200分别对焦油进行热裂解处理以及催化裂解处理，进而通过上述处理可以提高焦油裂解效率，降低裂解产物中焦油的含量，从而提高装置的焦油处理效果。此外，根据本发明的实施例，催化裂解腔室200的顶部设置有催化剂进料口220，催化裂解腔室200的底部设置有催化剂出料口230，并且催化剂出料口230以及催化剂进料口220分别与催化剂活化管路2000相连，用于将经过催化裂解处理的失活催化剂排出催化裂解腔室200并通过催化剂活化管路2000进行活化处理，然后再返回至催化裂解腔室200。由此，可以通过催化剂活化管路2000方便地处理催化裂解腔室200中失活的催化剂，从而解决催化裂解处理中由于催化剂失活导致的裂解效率降低问题，并且，由于催化剂活化管路2000同催化裂解腔室200是通过催化剂出料口230以及催化剂进料口220连通的，进而可以在该装置不停机的情况下，对失活催化剂进行处理，进而进一步提高该装置的焦油裂解效率。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“连通”等应作广义理解。例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介或部件、接口以及通道间接相连。本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，只要满足根据本发明实施例的装置的各个部件之间的连接关系以及焦油的在其流动线路上的上下游关系即可。
为了方便理解，下面对根据本发明实施例的焦油裂解的装置的各个部件进行详细描述。
根据本发明的实施例，参考图2，裂解器1000限定出多个热裂解腔室100与多个催化裂解腔室200。并且，根据本发明的实施例，上述热裂解腔室100与催化裂解腔室200交替设置。由此，可以通过上述热裂解腔室100与催化裂解腔室200的交替设置方式，从而可以为后续催化裂解处理提供具有一定温度的含有焦油裂解产物以及未完全裂解的焦油的混合气体，进而提高催化裂解处理的效率。此外，根据本发明的实施例，粗燃气进入裂解器1000后，可以首先进入热裂解腔室100进行处理，以便使含有焦油的粗燃气具有一定的温度。然后，再将经过热裂解处理的粗燃气供给至催化裂解腔室200中。此时的焦油由于具有一定温度，不仅可以提高催化裂解腔室200中催化裂解的效率，并且可以利用焦油自身含有的显热达到催化裂解反应所需要的温度，而无需额外对催化裂解腔室200进行热量供给，进而可以节约能源，节省成本。
具体地，根据本发明的实施例，在热裂解腔室100内设置有辐射管110。辐射管110在密封的套管内，以受热套管表面热辐射的形式把热量传递给被加热物体，是一种具有燃烧热效率高、设备可靠性高并且应用比较广泛的高温空气燃烧技术。根据本发明的实施例，可以通过设置辐射管110温度为750～950摄氏度，达到使焦油裂解生产裂解产物。此外，根据本发明的实施例，催化裂解腔室200内设置有催化剂210。本领域技术人员能够理解，催化剂210可以为能够催化焦油裂解的任意类型的催化剂。例如，根据本发明的具体实施例，催化剂210可以采用选自白云石、氧化钙、氧化镁、氧化铝、橄榄石、石灰石的至少一种作为载体，负载选自镍、铁、钴的至少一种作为活性成分，例如，可以采用Al2O3负载镍作为催化剂210。并且催化剂210可以为球形、柱形、椭圆形等形状。发明人经过大量实践发现，由于催化裂解腔室200是通过将焦油与催化剂210进行接触，完成催化裂解进而生成裂解产物的，因此催化剂210的粒径大小以及催化裂解腔室200中催化剂210的厚度对于催化裂解焦油的效率具有重要影响。当催化剂210粒径过大时，由于焦油与催化剂210的接触面积较小，不能达到高效的催化裂解效果；当催化剂210粒径过小时，容易由于在高温条件下长期接触含有焦油的气体而粉化，造成催化剂210损失，从而造成催化裂解效率降低，并且由于催化剂粉化污染焦油裂解产物。根据本发明的实施例，发明人发现，当催化剂210具有0.1～10mm的直径，在催化裂解腔室200内设置具有100mm～250mm厚度的催化剂层时，可以达到较好的催化裂解焦油效率，并且催化剂210粉化现象不明显。此外，通过将热裂解腔室100与催化裂解腔室200交替设置，可以使经过热裂解腔室100处理的焦油裂解产物经过催化裂解腔室200进行进一步催化裂解处理，从而可以提高该焦油裂解的装置的焦油裂解效率。
此外，根据本发明的实施例，参考图5，裂解器1000还可以进一步包括：粗燃气进口300，蒸汽进口400，裂解产物出料口500，布风板600以及隔板700。
根据本发明的实施例，粗燃气进口300设置在裂解器1000的前端，裂解产物出料口500设置在裂解器1000的后端。其中，需要说明的是，“裂解器前端”指裂解器上靠近布风板的一端、“裂解器后端”指远离布风板且与前端相对的一端。并且粗燃气进口用于向裂解器1000内供给焦油，上述焦油在裂解器1000内，通过热裂解腔室100以及催化裂解腔室200进行裂解，从而得到裂解产物，裂解产物由裂解产物出料口500排出裂解器1000。具体地，根据本发明的实施例，焦油是通过气体的形式，从粗燃气进口300进入裂解器1000的。由此，可以通过混有焦油的燃气的方式向裂解器1000中提供焦油，从而可以增加焦油与该装置之间的接触以及含有焦油的燃气中各组分之间的碰撞，进而可以增加反应速率，促进焦油裂解。此外，根据本发明的实施例，在裂解器1000上还设置有蒸汽进口400，用于向裂解器1000中供给蒸汽。此外，还可以在裂解器1000内，且靠近粗燃气进口300的位置上设置布风板600，用于在进行热裂解处理之前，将粗燃气以及蒸汽预先进行混合，然后将混合的粗燃气以及蒸汽供给至热裂解腔室100中。由此，通过加入蒸汽，使焦油裂解产生的副产物焦炭与蒸汽发生气化反应，进而抑制焦炭的产生，降低该装置中各个部件的焦炭附着情况，并且减缓催化剂因积碳覆盖而失活的速度，进而进一步提高该装置的工作效率。
根据本发明的实施例，粗燃气进口300以及蒸汽进口400与多个热裂解腔室100中的至少一个相连，且用于将含焦油的燃气(即粗燃气)以及蒸汽供给至热裂解腔室100中，以便首先对上述焦油进行热裂解处理。由此，将含焦油的燃气通过热裂解腔室100首先进行热裂解，可以为后续焦油裂解提供具有一定温度的含有裂解产物以及未完全裂解的焦油的混合气体，从而提高后续裂解步骤的裂解效率，进而进一步提高该装置的工作效率。
根据本发明的实施例，在裂解器1000内，设置有多个隔板700，用于在该裂解器1000内部限定出多个热裂解腔室100以及催化裂解腔室200，并且隔板700上设置有通孔710，使相邻的热裂解腔室100与催化裂解腔室200形成流体连通。其中，根据本发明的实施例，通孔710可以具有0.5mm～5mm的孔径。由此，可以在使含有焦油的燃气在相邻的裂解腔室形成流体连通的同时，保证催化裂解腔室200中的催化剂210被固定在催化裂解腔室200之中。由此，可以使经过热裂解腔室100处理产生的焦油裂解产物以及未完全裂解的含有焦油的燃气和蒸汽的混合物进入催化裂解腔室200进行进一步催化裂解，从而实现流体在装置中的流通，并且通过热裂解处理与催化裂解处理相结合的方式，进一步装置的裂解效率。
根据本发明的实施例，参考图3，该焦油裂解的装置进一步包括催化剂存储室3000。根据本发明的实施例，催化剂存储室3000分别与催化剂活化管路2000以及多个催化剂裂解腔室的催化剂进料口相连，例如，催化剂存储室3000可以同时与催化剂进料口220以及另一个催化剂进料口220相连接。由此，可以由催化剂存储室3000存储经过催化剂活化管路2000活化的催化剂，并且通过多个催化剂进料口220供给到多个催化裂解腔室200内。由此，可以简便地将经过活化了的催化剂供给到催化裂解腔室200中，进而避免由于需要再生活化催化剂而导致的停机，实现了装置的连续生产，进而进一步提高了装置的焦油裂解效率。
根据本发明的实施例，参考图4，该焦油裂解的装置还可以进一步包括锥形分料器4000。根据本发明的实施例，锥形分料器4000分别与催化剂存储室3000以及催化裂解腔室的催化剂进料口相连。换句话说，锥形分料器4000与催化剂存储室3000相连，通过锥形分料器4000的形状特点，将存储在催化剂存储室3000中的经过活化的催化剂均匀地分散，同时锥形分料器4000分别与多个催化剂进料口200相连，从而将经过活化的催化剂均匀地供给至多个催化裂解腔室中。由此，可以简便地将经过活化了的催化剂供给到催化裂解腔室，进而避免由于需要再生活化催化剂而导致的停机，实现了装置的连续生产，并且保证了能够同时向多个催化裂解腔室供给经过活化的催化剂，进而进一步提高了装置的焦油裂解效率。
此外，根据本发明的实施例，参考图6，该装置可以进一步包括：烟气入口2100。根据本发明的实施例，烟气入口2100设置在催化剂活化管路2000上，用于向催化剂活化管路2000中通入烟气。具体地，根据本发明的实施例，可以通过在催化剂活化管路2000的适当位置，例如，在催化剂活化管路2000的底部设置具有锅炉风帽或者流化床风帽结构的烟气入口2100，用于向催化剂活化管路2000内通入烟气。其中，烟气是指具有较高温度的燃气富氧燃烧后的产物。具体来说，根据本发明的实施例，可以通过烟气入口2100向催化剂活化管路2000中供给1000～1200摄氏度的含氧烟气，通过在催化剂活化管路2000中使该可燃气与管路中的失活催化剂进行接触，在高温条件下使附着在失活催化剂上的积碳燃烧，从而达到活化失活催化剂的效果。其中，根据本发明的一些实施例，该含氧烟气可以为该焦油裂解装置中产生的裂解产物气体的一部分，也可以为天然气、液化气等富氧燃烧所得，上述含氧烟气中的氧气含量根据催化剂表面的积炭程度而定。本领域技术人员可以根据实际情况，该含氧烟气只要能够达到根据本发明的实施例的温度，并能够通过在催化剂活化管路2000中燃烧除去失活催化剂表面的积碳即可。
此外，参考图7，该焦油裂解的装置还可以进一步包括烟气出口2200。根据本发明的实施例，烟气出口2200设置在催化剂存储室3000的顶部，以便排出催化剂活化管路2000中的烟气。由此，可以通过烟气出口2200将烟气排出本发明的装置，从而在完成对催化剂的活化后，将烟气及时排出，从而可以有效避免该烟气对焦油催化裂解过程造成影响，进而进一步提高装置的焦油分解效果。
此外，根据本发明的实施例，参考图8，该焦油裂解的装置还可以进一步包括催化剂运输组件2300。催化剂运输组件2300设置在催化剂活化管路2000中，以便完成从催化剂出料口230中排出的失活催化剂在催化剂活化管路2000中的运输。
综上所述，根据本发明的实施例，该焦油裂解的装置通过采用热裂解腔室100与催化裂解腔室200交替设置，从而完成对焦油的高效裂解处理。同时，通过催化剂活化管路2000的设置，采用烟气在装置不停止运行的情况下同步对催化裂解中产生的失活催化剂进行活化，并将活化后的催化剂返回至催化裂解腔室200中，从而解决了由于催化剂210表面覆盖积碳而导致的催化剂失活以及催化裂解效率降低等情况。此外，本领域技术人员能够理解，在不付出创造性劳动的前提下，对根据本发明实施例的装置进行的相关改动以及优化也属于本发明的保护范围。例如，参考图9，根据本发明的实施例，该焦油裂解的装置还可以具有下面的结构：在催化剂存储室3000的底部(图中未示出)以及催化剂出料口230处设置缩颈结构，使催化剂存储室3000以及催化剂出料口230处形成由催化剂210构成的料封，从而避免催化剂裂解腔室200中的裂解产物以及焦油气体泄漏；在催化剂出料口230以及催化剂运输组件2300之间设置斜板2400，并且，根据本发明的一个实施例，斜板2400与催化剂运输组件2300之间的夹角可以为135度～165度，以便将从催化剂出料口230排出的失活催化剂及时滑落到催化剂传送装置2300上；以及在该装置外部设置保温壳(图中未示出)，从而达到保温效果，防止由于热裂解腔室100以及催化剂活化管路2000中的温度流失而导致的催化裂解以及催化剂活化再生效率降低。由此，根据本发明的实施例的焦油裂解的装置，通过采用热裂解以及催化裂解相结合的处理方式，能够达到较好的焦油裂解效果，并且得到的焦油裂解产物中焦油含量极低。此外，由于本发明的装置能够在不停机的情况下对催化裂解中的失活催化剂进行活化再生，从而进一步提高了装置的生产效率。
为了方便理解，下面对利用本发明实施例的焦油裂解的装置进行焦油裂解的方法进行描述：
根据本发明的实施例，参考图9，通过粗燃气进口300以及蒸汽进口400，将含有焦油的燃料气体以及蒸汽分别通入裂解器1000中，并且，在含焦油的燃气以及蒸汽进入热裂解腔室100之前，首先通过布风板600将含焦油的燃气以及蒸汽进行充分混合，然后将经布风板600混合均匀的含焦油的燃气以及蒸汽的混合气体在热裂解腔室100进行热裂解处理。具体地，根据本发明的实施例，可以使混合气体与热裂解腔室100中的辐射管110进行接触，完成热裂解处理。在进行上述处理时，可以使辐射管110达到750～950摄氏度的温度，以便获得含有部分裂解产物以及未完全裂解的焦油的混合物。由此，通过首先进行的热裂解处理，可以裂解一部分焦油，并为后续处理提供具有一定温度的混合物气体，从而提高后续裂解处理的效率，进而提高本发明用于焦油裂解装置的焦油裂解效果。
根据本发明的实施例，经过热裂解腔室100处理的混合物气体随后进入与热裂解腔室100交替设置的催化裂解腔室200进行催化裂解处理。其中，根据本发明的实施例，催化裂解腔室200中包含催化剂210。具体地，根据本发明的实施例，可以在将催化剂210加热至850摄氏度的温度时，使经过热裂解处理的混合物气体通过催化裂解腔室200并与催化剂210接触，完成催化裂解处理，同时产生一部分由于积碳造成的失活的催化剂。其中，根据本发明的实施例，参考图5，热裂解腔室100以及催化裂解腔室200之间具有隔板700以便分隔出上述腔室，隔板700上具有通孔710以便完成气体在各个腔室之间的流通。由此，可以通过上述催化裂解处理，进一步完成焦油的裂解，从而进一步提高该用于焦油裂解装置的焦油裂解效果。
此外，由于该焦油裂解的装置采用了多个热裂解腔室100与多个催化裂解腔室200交替设置的结构，例如，根据本发明的实施例，可以采用具有不少于3个的热裂解腔室100以及不少于2个的催化裂解腔室200组成的装置进行焦油处理，因此可以保证在进行裂解处理时待处理的混合物气体具有较为稳定的温度，使得热裂解处理以及催化裂解处理均具有较高的裂解效率，从而能够保证该焦油裂解的装置处理的焦油完全裂解并生产裂解产物。经过上述处理形成的裂解产物通过裂解产物出料口500排出根据本发明实施例的装置，从而完成对焦油的裂解处理。
根据本发明的实施例，在催化裂解处理过程中产生的失活催化剂，可以通过催化剂活化管路2000进行活化处理，并返回到催化裂解腔室200中。具体地，根据本发明的实施例，参考图1，催化剂活化管路2000与催化剂进料口220以及催化剂出料口230相连，以便失活的催化剂可以通过催化剂出料口230排出催化裂解腔室200进入催化剂活化管路2000，并且在经过活化后通过催化剂进料口220重新进入催化裂解腔室200。由此，可以在不停机的情况下，完成催化剂210的活化再生，从而保证催化裂解处理过程的效率，进而提高该装置的焦油裂解效果。
具体地，根据本发明的实施例，参考图9，从催化裂解腔室200中排出的催化剂210可以通过斜板2400以及催化剂运输组件2300供给至催化剂活化管路2000中进行活化处理。由此，可以通过上述结构将失活待活化处理的催化剂供给至催化剂活化管路2000中。
根据本发明的实施例，参考图9，将1000～1200摄氏度的含氧烟气通过与催化剂活化管路2000相连的烟气入口2100供给至催化剂活化管路2000，与催化剂活化管路2000中的失活催化剂进行接触，并通过燃烧除去失活催化剂表面附着的积碳，从而完成对失活催化剂的活化处理。由此，可以通过上述烟气与失活催化剂进行接触完成对催化剂的活化处理，进而提高该用于焦油裂解装置的焦油裂解效果。
此外，根据本发明的实施例，经过活化处理的催化剂210还可以通过以下途径返回至催化裂解腔室200：经过催化剂活化管路2000处理的活化后的催化剂进入与催化剂活化管路2000相连的催化剂存储室3000，并通过锥形分料器4000分料后，均匀地进入多个催化裂解腔室200。其中，根据本发明的实施例，烟气出口2200与催化剂存储室3000相连，以便将活化催化剂所用的烟气排出根据本发明实施例的装置，从而避免烟气混入催化裂解腔室200并对焦油裂解处理造成影响。由此，可以通过催化剂存储室3000以及锥形分料器4000的设置，方便地完成经过活化的催化剂向催化裂解腔室中的供给。并且，根据本发明的实施例，在催化剂进料口220(图中未示出)以及催化剂出料口230处可以设置有缩颈结构，由此可以通过缩径结构实现催化剂颗粒构成的料封，进而避免催化裂解腔室200内的焦油裂解产物以及未完全裂解的焦油从烟气出口2200中逸出造成的裂解产物损失，进而提高该装置的焦油裂解效果。
在本发明的第二方面，本发明提出了一种利用前面描述的焦油裂解装置进行焦油裂解的方法。根据本发明的实施例，参考图10，该方法包括：
S100：热裂解处理和催化裂解处理
在该步骤中，根据本发明的实施例，利用裂解器中的热裂解腔室以及催化裂解腔室，通过对含有焦油的粗燃气进行热裂解处理和催化裂解处理，可以获得裂解产物，并且产生失活催化剂。具体地，根据本发明的实施例，在该步骤中，对焦油进行多次热裂解处理和催化裂解处理，并且热裂解处理与催化裂解处理交替进行，并且在催化裂解处理中，部分催化剂颗粒经过对焦油进行催化处理后失活，产生失活催化剂。由此，可以通过热裂解处理与催化裂解处理交替进行的方式，将焦油完全裂解，大大降低获得的裂解产物中的残余焦油含量。例如，可以对粗燃气依次进行热裂解处理和催化裂解处理，由于热裂解处理可以为后续处理步骤提供具有一定温度的焦油，因此，预先通过对焦油进行热裂解处理，可以提高该方法的裂解效率。
此外，根据本发明的实施例，焦油是以气体的形式提供的，即含有焦油的粗燃气。并且，在对焦油进行上述裂解处理前，可以首先将粗燃气与蒸汽混合。由于气体形式的焦油可以提高焦油在上述裂解处理过程中与裂解装置的接触，进而可以提高上述裂解处理的裂解效率。并且，通过蒸汽与含有焦油的燃气进行混合，可以使焦油裂解产生的副产物焦炭与蒸汽发生气化反应，进而抑制焦炭的产生，降低各个部件的焦炭附着情况，并且减缓催化剂因积碳覆盖而失活的速度，进而进一步提高该方法的焦油裂解效率。
具体地，根据本发明的实施例，参考图11，S100还可以通过以下步骤完成：
S110：气体混合
根据本发明的实施例，在该步骤中，将含有焦油的粗燃气与蒸汽混合，形成混合物。由此，通过首先将粗燃气(含有焦油的燃气)与蒸汽混合，可以形成均一的气体混合物，进而可以提高气体混合物在后续裂解处理中的处理效率。并且，蒸汽的引入可以延长催化裂解处理步骤中催化剂的使用时间，减缓催化剂由于积碳造成的失活，进而可以进一步提高本发明的焦油裂解方法的裂解效率。
S120：第一热裂解处理
根据本发明的实施例，在该步骤中，通过第一热裂解处理对S110中形成的混合物进行裂解处理，以便得到含有裂解产物以及剩余焦油与蒸汽的混合物。其中，根据本发明的实施例，第一热裂解处理可以通过辐射管完成。例如，根据本发明的实施例，可以通过设定辐射管的温度为750～950摄氏度，并使S110中形成的混合物与上述辐射管相接触，对S110中形成的混合物中的焦油进行第一热裂解处理。由此，通过采用具有较高温度的辐射管作为加热装置对焦油进行裂解处理，可以获得含有裂解产物并且具有一定温度的混合物，进而可以提高后续处理步骤中的焦油裂解效果，从而提高本发明的方法的焦油裂解效率。
S130：第一催化裂解处理
根据本发明的实施例，在该步骤中，在催化裂解腔室中，通过第一催化裂解处理对S120中形成的混合物进行处理，以便进一步降低上述混合物中的焦油含量。具体地，根据本发明的实施例，S130可以通过使S120中形成的混合物与具有一定温度的催化剂颗粒相接触的方式完成。例如，根据本发明的实施例，可以通过使上述混合物与经过加热达到850摄氏度左右的催化剂颗粒进行接触，催化上述混合物中的焦油进行裂解，以便得到进一步裂解后的裂解产物与焦油以及蒸汽的混合物。其中，催化剂层一方面可以通过与烟气换热升温，另一方面，位于催化裂解腔室附近的热裂解腔室中的辐射管所提供的热量，也会对催化剂层中的催化剂起到加热的作用。其中，催化剂可以采用选自白云石、氧化钙、氧化镁、氧化铝、橄榄石、石灰石的至少一种作为载体，负载选自镍、铁、钴的至少一种作为活性成分，例如，可以采用Al2O3负载镍作为催化剂。并且催化剂可以为球形、柱形、椭圆形等形状。
由此，可以通过S130进一步提高根据本发明实施例的方法的焦油裂解程度，从而提高根据本发明实施例的方法的焦油裂解效率。
S140：第二热裂解处理
根据本发明的实施例，在该步骤中，对S130中得到的混合物进行第二热裂解处理。其中，S140第二热裂解处理的具体实施方式与S120第一热裂解处理相同，在此不再赘述。由此，可以通过S140进一步降低裂解产物中的焦油含量，并且为后续处理同具有一定温度的混合物气体，进而可以提高本发明方法的焦油裂解程度，从而提高该方法的焦油裂解效率。
S150：第二催化裂解处理
根据本发明的实施例，在该步骤中，对S140中得到的混合物进行第二催化裂解处理。其中，S150第二高催化解处理的具体实施方式与S130第一催化裂解处理相同，在此不再赘述。由此，可以通过S150进一步降低裂解产物中的焦油含量，进而可以提高本发明的方法的焦油裂解程度，从而进一步提高该方法的焦油裂解效率。
S160：第三热裂解处理
根据本发明的实施例，在该步骤中，对S160中得到的混合物进行第三热裂解处理。其中，S160第三热裂解处理的具体实施方式与S120第一热裂解处理相同，在此不再赘述。由此，可以通过S160获得焦油裂解程度较高，裂解产物中残留焦油含量极低的裂解产物，进而进一步提高该方法的焦油裂解效率。
S200：催化剂活化处理
根据本发明的实施例，在该步骤中，对S100中产生的失活催化剂进行活化处理，并将经过活化的催化剂返回至S100中。具体地，根据本发明的实施例，可以通过将S100中的失活催化剂与烟气进行接触，完成对失活催化剂的活化处理。例如，根据本发明的实施例，可以采用1000～1200摄氏度的含氧烟气与失活催化剂进行接触，通过燃烧除去失活催化剂表面的积碳，可以完成S200对催化剂的活化处理。其中，根据本发明的实施例，本领域技术人员可以根据实际情况使用天然气或液化气、热解气等进行富氧燃烧，烟气含氧量由催化剂积炭程度而定，完成S200的活化处理。由此，可以通过S200对失活催化剂进行活化处理，并返回S100中完成催化裂解处理，进而达到在不停止焦油裂解处理的前提下，完成催化剂的活化，从而可以进一步提高本发明方法的焦油裂解处理效果。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”等术语应做广义理解。例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介或部件间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，只要满足各个部件之间的连接关系以及燃气流动路线上的上下游关系即可。
下面通过具体实施例对本发明进行说明，需要说明的是，下面的具体实施例仅仅是用于说明的目的，而不以任何方式限制本发明的范围。
实施例
含焦油的燃气(焦油含量550mg/Nm3)由粗燃气进口300进入焦油催化裂解装置，蒸汽由蒸汽进口400进入，含焦油的燃气与蒸汽由布风板600混合后均匀进入催化单元；含焦油燃气依次通过900摄氏度的热裂解腔室和850摄氏度的催化裂解腔室，实现交替式裂解。
其中，催化剂选用粒径为2mm球形催化剂，主要成分为Ni/Al2O3(Ni负载量为7.5质量％)，催化剂层气孔孔径为1mm；经交替式裂解的裂解产物(焦油含量8mg/Nm3)由裂解产物出料口500排出；催化裂解腔室200内的催化剂210经由催化剂运输组件2300送入催化剂活化管路2000，烟气(1100℃)由烟气入口2100吹入催化剂活化管路2000实现活化，并供给至催化剂存储室3000中，由锥形分料器4000均匀分至催化裂解腔室200中，烟气出口2200排出。
表1.裂解前后燃气结果比对
(不计N2)
由此，可以通过根据本发明实施例的装置，实现具有较高效率的焦油的裂解处理，得到残留焦油含量极低的裂解产物，并且保证焦油裂解处理的高效、连续的进行，进而达到节约生产成本，提高生产效率的目的。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种焦油裂解的装置，其特征在于，包括：
裂解器，所述裂解器被隔板分隔出热裂解腔室和催化裂解腔室，并且所述隔板上形成通孔；
辐射管，所述辐射管设置在所述热裂解腔室内，用于在所述热裂解腔室内对所述焦油进行热裂解处理；
催化剂，所述催化剂设置在所述催化裂解腔室内；
催化剂进料口，所述催化剂进料口设置在所述催化裂解腔室的顶部；
催化剂出料口，所述催化剂出料口设置在所述催化裂解腔室的底部；以及
催化剂活化管路，所述催化剂活化管路分别与所述催化剂出料口和所述催化剂进料口相连。
2.根据权利要求1所述的焦油裂解的装置，其特征在于，包括：多个所述热裂解腔室和多个所述催化裂解腔室，并且所述热裂解腔室与所述催化裂解腔室交替设置。
3.根据权利要求2所述的焦油裂解的装置，其特征在于，进一步包括：
催化剂存储室，所述催化剂存储室分别与所述催化剂活化管路和所述催化裂解腔室的催化剂进料口相连。
4.根据权利要求3所述的焦油裂解的装置，其特征在于，进一步包括：
锥形分料器，所述锥形分料器分别与所述催化剂存储室和所述催化裂解腔室的催化剂进料口相连，用于向所述催化裂解腔室中供给所述催化剂。
5.根据权利要求2所述的焦油裂解的装置，其特征在于，所述裂解器包括：
粗燃气进口，所述粗燃气进口设置在所述裂解器的前端，用于向所述裂解器中供给含有焦油的粗燃气；
裂解产物出料口，所述裂解产物出料口设置在所述裂解器的后端，用于将所述焦油的裂解产物排出所述裂解器；
蒸汽进口，所述蒸汽进口设置在所述裂解器上，用于向所述裂解器中供给蒸汽；以及
布风板，所述布风板设置在所述裂解器内且靠近所述粗燃气进口，用于在所述热裂解处理之前，预先将所述粗燃气以及所述蒸汽进行混合后供给至所述热裂解腔室中。
6.根据权利要求1所述的焦油裂解的装置，其特征在于，进一步包括：
烟气入口，所述烟气入口设置在所述催化剂活化管路上，用于向所述催化剂活化管路中供给烟气，以便使经过催化裂解处理的失活催化剂与所述烟气接触而进行所述活化；以及
烟气出口，所述烟气出口设置在所述催化剂存储室的顶部，用于排出所述烟气。
7.根据权利要求1所述的焦油裂解的装置，其特征在于，进一步包括：
催化剂运输组件，所述催化剂运输组件设置在所述催化剂出料口底部，用于将所述催化剂运输至所述催化剂活化管路中。
8.一种利用权利要求1～7所述的焦油裂解的装置进行焦油裂解的方法，其特征在于，包括：
(1)对含有焦油的粗燃气依次进行热裂解处理和催化裂解处理，以便使得焦油裂解为燃气，其中，在所述催化裂解过程中产生失活催化剂；以及
(2)对所述失活催化剂进行活化处理，并将所得到的经过活化的催化剂返回至步骤(1)中进行所述催化裂解处理。
9.根据权利要求8所述的焦油裂解的方法，其特征在于，在步骤(1)中，对所述粗燃气进行多次热裂解处理和多次催化裂解处理，其中，所述热裂解处理和所述催化裂解处理是交替进行的；
在首先进行所述热裂解处理之前，预先将所述粗燃气与蒸汽混合。
10.根据权利要求8所述的焦油裂解的方法，其特征在于，在步骤(2)中，对所述失活催化剂进行活化处理是通过将所述失活催化剂与烟气接触而进行的。
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