CN106753511B - 补热器、催化裂解再生装置及外补热量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及补热器、催化裂解再生装置及外补热量的方法。其中，所述补热器内部设置有燃料分布器和流化与预燃烧介质分布器。所述催化裂解再生装置包括催化剂再生器、补热器和催化剂输送管道，所述补热器设置于催化剂再生器旁，且通过催化剂输送管道与催化剂再生器相连并形成回路，所述催化剂输送管道上设置有控制与切断滑阀。根据本发明的方法，外补燃料油的喷入与完全燃烧分别处于不同的环境，在补热器内以燃料混合、均匀化和预燃为主，形成均匀附加焦炭后再经管道和控制滑阀送入再生器进行完全燃烧放热。在此过程中操作连续，燃烧稳定缓和，催化剂颗粒表面温升均匀，保护催化剂的物理性能与化学活性。

Description

补热器、催化裂解再生装置及外补热量的方法

技术领域

本发明涉及轻烃和轻质油催化裂解领域，更进一步说，是涉及自产焦炭燃烧热量不足的催化裂解反应过程，通过外补燃料向反应再生系统补充供热的系统及方法，具体地，涉及一种补热器、包括该补热器的催化裂解再生装置以及利用该装置进行外补热量的方法。

背景技术

轻烃与轻质油催化裂解是生产乙烯、丙烯等基本有机化工原料的重要生产工艺，具有原料适应性广、操作弹性大、经济效益显著的特点。

与常规的重油催化裂化和重油催化裂解家族工艺不同的是，轻烃与轻质油催化裂解反应所产的焦炭产率较低，焦炭燃烧放出的热量不够反应所需热量，以往的催化裂解装置通过设置加热炉、提高反应进料温度的方式来补充反应所需热量，但在更轻质烃的原料、更高反应苛刻度、更大反应需热的条件下，以往的原料加热炉供热方式因炉出口温度过高导致热裂解副反应发生，使整个加工工艺无法有效实现。

常规的催化裂化工艺在装置开工过程中，通过向再生器内的催化剂床层中喷入燃烧油(通常是柴油)，在380℃以上、空气(主风)的参与下，自燃放热，将催化剂温度升高，提供反应启动所需的热量。由于燃烧油喷在催化剂上，直接接触的催化剂上燃烧油浓度高，直接在主风(空气)的作用下剧烈燃烧，导致催化剂颗粒表面上局部温度过高，可达1000℃以上，使催化剂孔道崩塌、催化剂颗粒破碎，导致催化剂失活。由于此过程是在开工的短时间内实施，装置开车正常后，靠催化反应所产焦炭在再生器内烧焦放热满足反应所需，可以停用燃烧油，随着催化剂的不断置换，使开工阶段喷燃烧油损害催化剂的负面效果得以逐步缓解与消除。

新型轻烃与轻质油催化裂解工艺由于所产焦炭较少，热量不足，设置原料加热炉也不足以支撑反应所需热量，如采用常规催化裂化工艺在开工阶段喷入燃烧油的方式补充热量，则在整个装置运转期间都需要有足够的燃烧油注入，导致对催化剂的损害是持续的、长期的、不可接受的。

KBR公司的Superflex^TM工艺是采用特殊的反应再生同轴结构，在待生塞阀出口局部构造补热环境，减小对催化剂的失活影响。

上述技术都存在着应用方面的局限，或者存在对催化反应的不利影响，或者存在对催化剂的持续破碎失活，或者存在反应再生装置结构的适应性局限。

发明内容

为了解决现有技术中存在的补充热量引起催化剂失活与特殊结构限制等问题，本发明提供了一种补热器、包括该补热器的催化裂解再生装置及外补热量的方法。

本发明提供一种补热器，该补热器内部设置有燃料分布器2和流化与预燃烧介质分布器3。

本发明提供一种催化裂解再生装置，该装置包括催化剂再生器5、补热器1和催化剂输送管道，其中，所述补热器1设置于催化剂再生器5旁，且通过催化剂输送管道与催化剂再生器5相连并形成回路，所述催化剂输送管道上设置有控制与切断滑阀4；其中，所述补热器1为上述补热器。如图1所示。

本发明还提供一种采用上述催化裂解再生装置进行外补热量的方法，该方法包括：

(a)催化剂通过催化剂输送管道由催化剂再生器5进入补热器1内，燃料通过燃料分布器2通入，并均匀分布于所述催化剂上，形成焦炭前身物；

(b)通过流化与预燃烧介质分布器3通入流化介质和预燃烧介质，在贫氧和低温条件下，附着于催化剂上的燃料形成的焦炭前身物进行预燃烧，形成附着有焦炭的催化剂；

(c)所述附着有焦炭的催化剂通过催化剂输送管道返回催化剂再生器5，在空气的氧化反应下烧焦放热，补充供给热量。

本发明对所述燃料分布器2和流化与预燃烧介质分布器3的具体设置位置没有特别的限定，只要能实现本发明的目的即可。物料可以从同一标高喷入，也可以从不同标高喷入。

根据本发明，可选地，所述补热器还包括催化剂输送管道和设置于其上的控制与切断滑阀4。系统的催化剂循环可通过控制与切断滑阀4进行循环量的控制，以使补热器1与催化剂再生器5内的催化剂藏量和操作温度稳定。必要时，还可以通过控制与切断滑阀4将补热器1和催化剂再生器5之间的联系切断。

根据本发明，优选地，所述催化剂再生器5和补热器1之间设置有两条过催化剂输送管道，一条用于催化剂由催化剂再生器5流入补热器1，另一条用于催化剂由补热器1返回催化剂再生器5。基于本发明，本领域技术人员了解如何设置所述催化剂输送管道。

根据本发明，所述流化介质优选为水蒸汽和/或氮气。所述预燃烧介质优选为空气和/或氧气。

通过以上流化介质和预燃烧介质对催化剂进行流化，使催化剂在流化介质的作用下呈现出与液体具有类似流动特性的状态，催化剂在具有流动特性的前提下，在适宜的静压力及输送介质的作用下，在上述补热器1及在补热器1和催化剂再生器5之间类似于液体一样“沸腾”、流动。在流态化的过程中，催化剂上附着的焦炭浓度得到最大程度的均匀化。

通过调节流化介质和预燃烧介质的比例，形成低氧含量的贫氧燃烧环境，将催化剂上的多余的燃料烧掉，使催化剂进入再生器后不会因局部燃料聚集而使催化剂表面剧烈燃烧升温从而导致催化剂失活。

根据本发明，所述催化剂可以是含有催化活性的粉末催化剂，也可以是惰性的粉末状载体。

根据本发明，所述燃料可以为本领域常规的用作燃料的物质。例如，自燃点低于380℃的重质油品；优选为柴油。所述燃料可以直接由燃料分布器2喷入，也可在蒸汽雾化后由燃料分布器2喷入。所述燃料的用量可以根据催化剂的流入量调节，通常，燃料与催化剂的用量比例为1：6-500。

根据本发明一种优选实施方式，补热器1顶部生成的气体返回催化剂再生器5，循环利用。

优选地，所述补热器1内的气体操作线速度为0.1～20m/s。

优选地，所述补热器1的操作温度为360～760℃，压力为0.1～0.5MPa(A)。其中压力为绝对压力。

根据本发明，补热器1需处于贫氧状态。优选地，补热器1顶部的出口气体的氧含量为0.001～5v％。

本发明从保护催化剂的角度出发，将喷入燃料与贫氧控制部分燃烧加以整合，使催化剂上的燃料及其形成的附加焦炭在较为缓和的条件下，先在补热器中分布均匀，再缓和预燃，继而进入再生器，在再生器床层中分布均匀，在主风的参与下进行充分的烧焦放热，供给催化裂解所需的热量。在这一过程中，由于燃料的喷入与附加焦炭的形成都是在贫氧流化状态下完成，焦炭附着均匀，催化剂仅有少量温升，再进入再生器进一步分布均匀，并在主风作用下最终彻底烧焦放热，因此整个过程都实现了催化剂上燃料与焦炭的最大程度的均匀化与燃烧控制，使得催化剂的物理与化学性能得到最大程度的保护。

本发明的效果是：外补燃料油的喷入与完全燃烧分别处于不同的环境，在补热器内以燃料混合、均匀化和预燃为主，形成均匀附加焦炭后再经管道和控制滑阀送入再生器进行完全燃烧放热。在此过程中操作连续，燃烧稳定缓和，催化剂颗粒表面温升均匀，保护催化剂的物理性能与化学活性。此外，本发明的补热器结构简单、适应性强、应用广泛。

附图说明

图1为本发明一种具体实施方式中催化裂解再生装置的示意图。

附图标记说明

1补热器 2燃料分布器 3流化与预燃烧介质分布器4控制与切断滑阀 5催化剂再生器

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例：

采用如图1所示的催化裂解再生装置进行外补热量。所述催化裂解再生装置包括：内部设置有燃料分布器2、流化与预燃烧介质分布器3的补热器1，用于输送催化剂的催化剂输送管道，设置在催化剂输送管道上的控制与切断滑阀4，和催化剂再生器5。

从催化剂再生器5出来的催化剂在680℃的条件下，通过催化剂输送管道流入补热器1，燃料油(柴油)通过燃料分布器2喷入补热器1，均布于补热器1内的催化剂上，通过流化与预燃烧介质分布器3通入空气、水蒸汽与氮气的混合气体介质，与补热器1内的催化剂接触，一方面起流化作用，另一方面起预燃作用。喷入的燃料油在贫氧条件下缓和预燃，燃料油大部分成为催化剂上的附加焦炭并在流化状态下充分混合、分布均匀。带有附加焦炭的催化剂经催化剂输送管道流回催化剂再生器5进行烧焦放热，完成对催化剂再生器5的补热功能。补热器1顶部的烟气通过管道返回催化剂再生器5加以利用。

补热器1内的反应条件如下：

压力：0.33MPa(A)、操作温度：680℃。

气体线速：0.25m/s。

出口烟气中氧气含量：0.5v％。

在此过程中，催化剂再生器5内燃烧稳定缓和，催化剂表面温升均匀，催化剂保持原有形态。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种催化裂解再生装置，其特征在于，该装置包括催化剂再生器(5)、补热器(1)和催化剂输送管道，

其中，所述补热器(1)设置于催化剂再生器(5)旁，且通过催化剂输送管道与催化剂再生器(5)相连并形成回路，所述催化剂输送管道上设置有控制与切断滑阀(4)；

其中，所述补热器(1)内部设置有燃料分布器(2)和流化与预燃烧介质分布器(3)。

2.一种采用如权利要求1所述的催化裂解再生装置进行外补热量的方法，其特征在于，该方法包括：

(a)催化剂通过催化剂输送管道由催化剂再生器(5)进入补热器(1)内，燃料通过燃料分布器(2)通入，并均匀分布于所述催化剂上，形成焦炭前身物；

(b)通过流化与预燃烧介质分布器(3)通入流化介质和预燃烧介质，在贫氧和低温条件下，附着于催化剂上的燃料形成的焦炭前身物进行预燃烧，形成附着有焦炭的催化剂；

(c)所述附着有焦炭的催化剂通过催化剂输送管道返回催化剂再生器(5)，在空气的氧化反应下烧焦放热，补充供给热量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述流化介质为水蒸汽和/或氮气。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预燃烧介质为空气和/或氧气。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述燃料为自燃点低于380℃的重质油品。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，补热器(1)顶部生成的气体返回催化剂再生器(5)。

7.根据权利要求2-6中任意一项所述的方法，其中，所述补热器(1)内的气体操作线速度为0.1～20m/s。

8.根据权利要求2-6中任意一项所述的方法，其中，所述补热器(1)的操作温度为360～760℃，绝对操作压力为0.1～0.5MPa。

9.根据权利要求2-6中任意一项所述的方法，其中，补热器(1)顶部的出口气体的氧含量为0.001～5v％。