CN105709667A - 一种催化剂温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种催化剂温度控制方法，上部设置共用催化剂和流化介质混合区，混合区下方设置换热区；换热区通过内壳体分成两个独立的换热单元，每个单元内分别设置换热管，流化介质分布器，催化剂出口；来自入口管的催化剂先进入混合区，然后分别进入两个换热单元，各换热单元在独立的流化介质作用下形成流化床条件，改变流化状态可以调节各区的换热量，使各区流出的催化剂温度独立控制。

Description

一种催化剂温度控制方法
技术领域
本发明涉及一种催化剂温度控制方法，适用于对进入气固反应器的催化剂的温度控制，使催化剂符合反应要求的条件，特别适用于对催化裂化反应循环再生催化剂的温度控制。
背景技术
在传统催化裂化反应过程中，再生剂直接进入反应器，但因烧焦的需要，再生温度往往较高，再生剂的温度决定反应的剂油比，剂油比对产品分布有至关重要的影响，高温的反应过程也导致不希望的热裂化反应，高的再生剂温度对反应不利；反应器不同位置往往也需要不同温度的催化剂，实现对再生催化剂温度的控制，并且向反应器不同区域提供不同条件的催化剂能明显改善反应结果。比如在反应原料气化过程需要提供气化热，需要较高催化剂温度，而对于气化后的反应区，则需要较低温度的催化剂。
为实现以上目的，往往需要对高温的催化剂冷却。
已有技术中实现是使用外取热器实现这一目的，把外取热器内的催化剂送入反应器，实现较低温的再生剂循环反应。但外取热器主要控制取热量，已有外取热器技术对控制催化剂的温度并不理想。需要开发具有灵活、精确、方便的控制催化剂温度的方法来完成反应的需要。
另外，已有技术使用外取热器冷却催化剂，进入反应器的催化剂在相同的条件下冷却，只能向反应器提供一种条件的催化剂，无法适应反应器对不同催化剂的要求。
本发明的目的是提供一种可以向反应器同时提供两种不同温度条件，并且温度可以精确调节控制的催化剂温度控制方法和温度控制器，为优化反应条件，提高效益服务。
发明内容
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
一种催化剂温度控制方法的温度控制器设置壳体、一个催化剂入口、两个催化剂出口；壳体内上部设置共用催化剂和流化介质混合区，混合区下方设置换热区；催化剂入口设置壳体上部，催化剂出口设置各换热区下半部；换热区设置内壳体，通过内壳体将换热区分成两个独立的换热单元，每个单元内分别设置换热管，操作流化介质分布器；来自入口的高温催化剂先进入混合区，然后分别进入两个换热单元，各单元在独立的流化介质作用下形成流化床条件，实现分别与所在区的换热管内的取热介质换热，使各自的催化剂冷却，冷却后从各自的出口进入反应器不同位置；各换热区可以在不同的催化剂流速，不同的流化气体流速，不同的换热面积条件下运行，使各区流出的催化剂温度可以分别控制，为反应器提供两种不同温度的催化剂；设计时调整各换热区换热管面积、使用时控制各换热单元的流化介质、改变流化状态可以调节传热系数，从而改变各区的换热量，使各区流出的催化剂温度独立控制；两区的流化介质在混合区混合，从催化剂入口或独立的气体出口排出。
各换热区底部均设置汽提区；汽提蒸汽通过分布器进入汽提区，对流出的催化剂进行汽提置换，使流出的催化剂携带的氮气、烟气、二氧化碳等不凝气体量减少。
汽提区内设置格栅、挡板内件，提高汽提效果；汽提蒸汽分布器设置在汽提内件下方。
该催化剂温度控制方法用水作为取热介质，水吸收的热量后产生蒸汽；在催化剂混合区以上设置汽水分离器，该汽水分离器直接与换热区壳体为一体设计，之间用底板或封头隔开，换热管直接焊接在汽水分离器底板或底封头上；水汽分离器自下而上分成液相区，液滴沉降区，聚结区，液相区和沉降区下部设置内筒；内筒上方设置转向气液分离区；水先进入水汽分离器，从水汽分离器液相区进入换热管的进水管，受热后水汽从换热管进入水汽分离器液相区内筒和壳体的环隙区，换热区加热后的水汽混合物在此环隙向上流动，在水汽分离器水位以上的转向分离区经180°转向进入水汽分离器水位上方的空间，转向过程实现水汽分离，蒸汽则在沉降区继续向上流动，携带的部分液体靠重力沉降下降到下方的液体区，蒸汽到达水汽分离器顶部的聚结区，经过聚结器进一步分离出携带的水，蒸汽经出口排除。
发明效果
本发明的催化剂温度控制方法具有如下的有益效果：
1、实现对进入反应器的催化剂的温度的控制，使催化剂适合反应器的要求，改善反应条件；
2、为反应器提供不同温度条件的催化剂，适应反应器要求，提高反应器的效率；
3、减少进入反应器的不凝气体携带量；
4、设备结构简单，便于使用。
附图说明
图1催化剂温度控制方法结构示意图。
图2带有汽提的催化剂温度控制方法示意图。
图3带有汽提的催化剂稳定控制方法示意图。
图4带有汽液分离器的催化剂稳定控制方法示意图。
图5换热区分区方法横截面示意图。
图6汽提构件示意图。
图7汽提构件示意图。
图中编号说明：
1外换热区，11壳体，11B法兰，12换热管，13流化气体分布器，13A汽提蒸汽分布器，14冷却介质进入管，15冷却介质流出管；17汽提器，17A汽提构件，18人孔；2内换热区，21壳体，22换热管，23流化气体分布器，23A汽提蒸汽分布器，24冷却介质进入管，25冷却介质流出管；27汽提器，27A汽提构件，28人孔；3催化剂入口；4A、4B催化剂出口；6催化剂和流化介质混合区，L混合区高度，L1内换热区到催化剂入口上沿的距离；5气液分离器，51壳体，51A底封头或底板，52内筒，54转向气液分离器，55冷却介质气化气体出口，56冷却介质入口，58冷却介质管固定板，59聚结器，501气液上升通道，502气液转向通道，503液滴沉降区；7，流化介质、汽提气出口；G流化介质，GA排除的流化介质；W冷却介质、水；S蒸汽、气化气体；C催化剂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，旨在帮助读者理解本发明的特点和实质，但附图和具体实施方式内容并不限制本发明的可实施范围。
如图1所示,反应循环再生剂C从入口3进入催化剂温度控制器，进入外换热区壳体11内，与换热管12接触，热量传递到换热管12内的冷却介质W使再生剂冷却到反应器要求的温度；流化气体G从分布器13进入该换热区，使催化剂流化，控制该流化气体的数量，可以改变换热系数，从而改变取热量，使再生剂达到需要的温度，合格的再生剂从出口4A送入反应器；来自3的反应循环催化剂一部分进入另一换热区壳体21内，与换热管22接触，热量传递到换热管22内的冷却介质，流化气体G从分布器13进入该换热区，使催化剂流化，控制该流化气体的数量，可以改变换热系数，从而改变取热量，使反应循环再生剂冷却到反应器要求的温度；冷却后的反应循环再生剂从出口4B进入反应器；两个换热区1和2可以根据不同的要求，设计不同的换热管面积，采用不同的流化条件，使流出的催化剂温度不同并且互不影响，满足反应器的不同要求。
流化介质G从分布器13和23进入换热区，在换热区使催化剂流化实现换热后，流入混合区6，然后从反应循环催化剂入口3流出返回再生器。
冷却介质分别从14和24进入换热管，吸收热量后从15和25流出。
如图2所示，换热区内分别在换热管12和出口4A之间以及22和4B之间设置催化剂携带气体的汽提器17和27，内部设置汽提构件17A和27A；汽提构件下方设置汽提蒸汽分布器13A和23A；汽提构件设置流化分布器13和23下方；催化剂温度控制器内的气体从出口7流出返回再生器。其他部分与图1相同。
如图3所示，催化剂出口4A设置在下封头上。
如图4所示，设置顶部气液分离器5，气液分离器5和11用法兰11B连接，气液分离器5和1之间用底板或底封头51A分开；换热管12、22连接在51A上，冷却介质进入管14、24用固定板58固定；液体从56进入汽液分离器，然后分别从14和24进入换热管12和22内，被加热并部分气化后从51和52之间的环隙501向上流动，在转向分离器54内经180°转向，实现汽液分离；气体在沉降区503内进一步分离出液体，在顶部经过聚结分离器59进行再次分离，从55流出。其他部分见其他图说明。
如图5所示，内换热区设置在外换热区的中心区。
如图6所示，汽提构件为多层人字挡板结构，上下层横向交错排列；人字挡板优先在温度控制器壳体横截面上径向设置，且采用沿径向向外逐渐加宽的设计，适应周长增加的变化。
如图7所示，汽提构件为格栅。
本发明的冷却介质可以为气体,也可以为液体，如反应原料。
实施例：
催化剂进入温度680℃；
催化剂进入量500T/h；
外换热区催化剂流出量300T/h；
内换热区催化剂流出量200T/h；
内换热区流出的催化剂温度600℃；外换热区流出的催化剂温度540℃；
用水做冷却介质，产生3.5MPa饱和蒸汽；进水温度190℃；水流量600T/h；
使用空气做流化介质；外换热区流化介质用量：2000Nm3/h，内换热区流化介质用量1600Nm3/h；
流化介质从催化剂入口流出；
温度控制器壳体11内径2200mm；催化剂入口1400mm；内换热区壳体21内径1550mm；外换热区设置换热管12传热面积65㎡，内换热区设置换热管22传热面积40㎡；催化剂出口4A内径550mm，催化剂出口4B内径450mm；流化气体分布器13压降15KPa；流化气体分布器23压降20KPa。

Claims (4)

1.一种催化剂温度控制方法，由催化剂温度控制器实现，催化剂温度控制器设置壳体，一个催化剂入口，两个催化剂出口；壳体内上部设置共用催化剂和流化介质混合区，混合区下方设置换热区；催化剂入口设置壳体上部，催化剂出口设置各区下部；壳体内设置内壳体，换热区通过内壳体分成两个独立的换热单元，每个单元内分别设置换热管，流化介质分布器；来自催化剂温度控制器入口的催化剂先进入混合区，然后分别进入两个换热单元，各换热单元在独立的流化介质作用下形成流化床条件，实现分别与所在区的换热管内的取热介质换热，使催化剂冷却，冷却后从出口进入反应器不同位置；控制各换热单元的流化介质量、改变流化状态可以调节传热系数，从而改变各区的换热量，使各区流出的催化剂温度独立控制；两区的流化介质在混合区混合，从催化剂入口或独立的气体出口排出。
2.如权利要求1所述的催化剂温度控制方法，其特征在于，两个换热区底部均设置汽提区；汽提蒸汽通过各自的分布器进入汽提区，对流出的催化剂进行汽提置换，使流出的催化剂携带的氮气、烟气、二氧化碳等不凝气体量减少。
3.如权利要求1所述的催化剂温度控制方法，其特征在于，汽提区内设置格栅或挡板类内件，提高汽提效果。
4.如权利要求1所述的催化剂温度控制方法，其特征在于，该催化剂温度控制器的取热介质为水，吸收的热量产生蒸汽；在催化剂混合区以上设置汽水分离器，该汽水分离器直接与换热区壳体为一体设计，之间用水汽分离器底板或封头隔开；换热管直接焊接在汽水分离器底板或底封头上；水汽分离器下部设置内筒，内筒上方设置转向水汽分离器；水汽分离器自下而上设置液相区，水汽沉降分离区，聚结分离区；水先进入水汽分离器，从水汽分离器液相区进入换热管的进水管，受热后水汽从换热管进入水汽分离器液相区内筒和壳体的环隙区，换热区加热后的水汽混合物在此环隙向上流动，在水汽分离器水位以上经转向分离器，转向过程实现水汽分离，蒸汽则在沉降区继续向上流动，携带的部分液体靠重力沉降下降到下方的液体区，蒸汽到达水汽分离器顶部的聚结区，经过聚结器进一步分离出携带的水，蒸汽经出口排除。
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