CN111822059B - 一种加氢催化剂再生及废气处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工领域，更具体公开了一种加氢催化剂再生及废气处理装置及方法，装置根据催化剂再生尾气不同阶段氧气含量不同的特点，将不同阶段的尾气排放至不同的处理系统，增强了系统的安全性，避免了将含氧废气排至火炬系统所造成的安全隐患。同时再生过程中废气、废液的密闭排放，有效降低了VOC排放，解决催化剂器内再生过程中的排放污染问题，更有利于环境保护。

Description

一种加氢催化剂再生及废气处理装置及方法
技术领域
本发明属于化工领域，更具体地，涉及一种加氢催化剂再生及废气处理装置及方法。
背景技术
裂解汽油(也称为“重质裂解汽油(pygas)”)是制备乙烯和丙烯的蒸气裂解方法的液体副产物。裂解汽油是高度不饱和的烃混合物(碳范围约C5-C14)，富含二烯、烯烃和芳烃，尤其是苯，同时裂解汽油还包括含杂原子的烃，如含硫和氮的化合物。如果裂解汽油不加处理，在燃料系统中通常将其降解生产树胶和漆。为了提高裂解汽油的利用价值，使之可以用作汽油混合原料，裂解汽油必须至少部分氢化或加氢处理，将不饱和度和含杂原子的烃含量降低。
裂解汽油加氢催化剂在高温高压的操作条件下，受进料粗裂解汽油组成及性质的影响以及经过长周期运行后，催化剂的活性会大大降低，致使反应入口温度提高，催化剂床层结焦堵塞，反应器压降增大，影响裂解汽油的加氢效果以及装置的运行。工业上通常采用空气水蒸气氧化烧焦的方法对失活的裂解汽油加氢催化剂进行再生，使覆盖的活性组分暴露出来，恢复催化剂的活性。
CN207745884U公开了一种有机硫加氢转化催化剂再生的装置，该装置与目前工业装置中加氢催化剂的器内再生过程均采用加热炉对催化剂再生原料气进行加热，这样不仅导致装置投资高，且裂解汽油加氢生产过程中，催化剂一般的再生周期为4年，加热炉的利用率极低。同时在加热炉使用过程中还会产生加热炉烟气等废气，直接排放会造成环境的污染，净化后再排放也增加了生产成本。利用该装置进行催化剂再生时，需要将氮气增压至2.0MPaG后再对反应器进行吹扫预热，然后通过升温炉对低压蒸汽加热，使低压饱和蒸汽对有机硫加氢转化催化剂进行氧化再生，去除催化剂表面所覆盖的积碳，达到恢复催化剂活性的作用，其中，再生尾气经管壳式换热器降温冷却，气液分离器气液两相分离后，气相送至火炬系统，液相送至污水处理系统。但是该装置中并没有针对再生阶段不同时期不同的尾气进行分段处理，使得氧化烧焦的废气也被送至了火炬系统，存在着巨大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种加氢催化剂再生及废气处理装置及方法，该装置根据催化剂再生尾气不同阶段氧气含量不同的特点，将不同阶段的尾气排放至不同的处理系统，增强了系统的安全性，避免了将含氧废气排至火炬系统所造成的安全隐患。同时再生过程中废气、废液的密闭排放，有效降低了VOC排放，解决催化剂器内再生过程中的排放污染问题，更有利于环境保护。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种加氢催化剂再生及废气处理装置，该加氢催化剂再生及废气处理装置包括：再生气加热器、加氢反应器、第一阶段废气处理单元以及第二阶段废气处理单元；
其中，再生原料气进料管线依次与所述再生气加热器、加氢反应器相连；
所述加氢反应器出口分别通过第一阶段废气处理分支管线和第二阶段废气处理分支管线与第一阶段废气处理单元以及第二阶段废气处理单元相连；
所述第一阶段废气处理单元包括火炬系统，所述第一阶段废气处理分支管线上设置有第一阀门，用于控制第一阶段废气处理单元的开关；
所述第二阶段废气处理单元包括再生气冷却器、再生气分液罐，所述再生气分液罐的液相出口与污水处理系统相连，气相出口与焚烧炉相连，所述第二阶段废气处理分支管线上设置有第二阀门，用于控制第二阶段废气处理单元的开关。
根据本发明，优选地，所述再生原料气进料管线包括再生原料气汇总管线和分别与所述再生原料气汇总管线连接的高压蒸汽进料管线、中压蒸汽进料管线、空气进料管线以及低压氮气进料管线，所述再生原料气汇总管线与所述再生气加热器连接；所述高压蒸汽进料管线、中压蒸汽进料管线、空气进料管线以及低压氮气进料管线上均设有调节阀。
根据本发明，优选地，所述再生原料气汇总管线上设有流量计，用于检测总管蒸汽流量以控制中压蒸汽进料管线上调节阀的开度；所述再生气加热器入口设有温度计，用于控制高压蒸汽进料管线上调节阀开度。
根据本发明，优选地，所述第二阶段废气处理单元还包括生产水进料管线，所述生产水进料管线上设置有进料阀门，所述生产水进料管线与所述第二阶段废气处理分支管线相连。
本发明中，为了检测再生气冷却器的压差还可以在再生气冷却器出口处设置压差计。
本发明另一方面提供一种加氢催化剂再生及废气处理的方法，所述方法在上述加氢催化剂再生及废气处理装置中进行，该方法包括：
(1)第一阶段：打开第一阀门，关闭第二阀门，将加热后的低压氮气送入加氢反应器，并将加氢反应器出口物流送至火炬系统；
(2)第二阶段：当达到预设时间时，停止低压氮气进气，打开第二阀门，关闭第一阀门，向加氢反应器内通入中压蒸汽，对加氢反应器进行初步预热，待温度稳定后，通入高压蒸汽对加氢反应器进一步升温预热，待温度再次稳定后，逐渐关闭中压蒸汽，调节高压蒸汽使加氢反应器温度达到再生温度；待加氢反应器达到催化剂再生温度时，向加氢反应器内通入空气进行催化剂再生，加氢反应器出口物流经冷却后送至再生气分液罐，所述再生气分液罐内气相送至焚烧炉，液相送至污水处理系统。
本发明中，加氢催化剂再生及废气处理第一阶段为氮气升温脱油阶段，具体为打开第一阀门，关闭第二阀门，低压氮气经调节阀调节至所需压力，再加热至所需温度，然后通入加氢反应器内，对加氢反应器进行吹扫，并携带残留在催化剂床层内的油气一同从加氢反应器出口排出，最终送至火炬系统进行燃烧排放。根据本发明，优选地，所述加热后的低压氮气的温度为200～260℃，压力为0.2～0.35MPaG。
加氢催化剂再生及废气处理第二阶段为催化剂烧焦阶段，即当氮气吹扫达到预设时间时，停止低压氮气进气，根据本发明，优选地，所述预设时间为12～20h。同时打开第二阀门，关闭第一阀门，向加氢反应器内通入中压蒸汽，对加氢反应器进行初步预热，待温度稳定后，通入高压蒸汽对加氢反应器进一步升温预热，待温度再次稳定后，逐渐关闭中压蒸汽，调节高压蒸汽使加氢反应器温度达到再生温度，同时进一步去除催化剂床层内残留的油气；该过程中蒸汽用量通过调节中压蒸汽的量来控制，蒸汽温度通过调节高压蒸汽的量来控制。待加氢反应器达到催化剂再生温度时，向加氢反应器内通入空气进行催化剂再生，加氢反应器出口物流经冷却后送至再生气分液罐，所述再生气分液罐内气相送至焚烧炉，液相送至污水处理系统。当来料高压蒸汽温度较低，无法达到再生温度时，本发明优选还包括：对高温蒸汽进行加热，以控制再生气加热器出口温度为380～420℃。
待加氢反应器达到催化剂再生温度时，向加氢反应器内通入空气进行催化剂再生，加氢反应器出口物流经冷却后送至再生气分液罐，再生气分液罐内气相送至焚烧炉，进一步燃烧处理后排放至大气，液相送至污水处理系统，通过污水泵送至污水处理厂。
根据本发明，优选地，所述中压蒸汽的温度为200～300℃，高压蒸汽的温度为大于300℃；所述空气的压力为0.2～0.35MPaG。
根据本发明，优选地，所述再生气分液罐的操作温度小于45℃，操作压力为0.08～0.12MPaG。
本发明中，对催化剂床层进行烧焦再生时，加氢反应器出口废气温度最高可达480℃，在废气进入再生气冷却器进行冷却之前，优选地，向加氢反应器出口物流内引入生产水，以控制所述再生气冷却器入口温度不超过400℃。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明实现了加氢催化剂再生过程中废气、废液的密闭排放，有效降低了VOC排放，更有利于环境保护；同时本发明采用电加热器替代现有的加热炉对再生原料气进行加热，减少了烟气的排放，更加绿色环保。
(2)本发明根据催化剂再生尾气不同阶段氧气含量不同的特点，将第一阶段与第二阶段再生产生的尾气分别排放至不同的系统，增强系统的安全性，避免含氧废气排至火炬系统，造成安全隐患。
(3)本发明采用中压和高压两种蒸汽作为蒸汽源，通过调节配气比例实现对烧焦气总流量及温度的双重控制。
(4)本发明在加氢反应器出口引入了生产水管线，严格控制进入冷却器的尾气温度，降低冷却器能耗；同时在高压蒸汽温度不足时启动电加热器，以保证催化剂能顺利烧焦再生。
(5)本发明装置中的焚烧炉可依托全厂危废处理的焚烧炉，不需另外采购，降低了装置成本。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了现有技术中加氢催化剂再生及废气处理流程的示意图。
图2示出了本发明一个具体实施例中加氢催化剂再生及废气处理流程的示意图。
附图标记说明：
1、加热炉；2、加氢反应器；3、清焦罐；4、再生气加热器；5、再生气冷却器；6、再生气分液罐；7、焚烧炉；8、污水泵；
S-1、低压氮气；S-2、空气；S-3、中压蒸汽；S-4、高压蒸汽；S-5、生产水；S-6、第一阶段废气；S-7、第二阶段废气；S-8、燃料气；S-9、废气；S-10、污水；
I-1、温度计；I-2、流量计；I-3、压差计。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
实施例
加氢催化剂再生及废气处理装置包括：再生气加热器4、加氢反应器2、第一阶段废气处理单元以及第二阶段废气处理单元；
其中，再生原料气进料管线依次与再生气加热器4、加氢反应器2相连；
加氢反应器2出口分别通过第一阶段废气处理分支管线和第二阶段废气处理分支管线与第一阶段废气处理单元以及第二阶段废气处理单元相连；
第一阶段废气处理单元包括火炬系统，第一阶段废气处理分支管线上设置有第一阀门，用于控制第一阶段废气处理单元的开关；
第二阶段废气处理单元包括再生气冷却器5、再生气分液罐6以及生产水进料管线，再生气冷却器5出口设置有压差计I-3，再生气分液罐6的液相出口通过污水泵8与污水处理厂相连，气相出口与焚烧炉7相连，生产水进料管线上设置有进料阀门，生产水进料管线与第二阶段废气处理分支管线相连。第二阶段废气处理分支管线上设置有第二阀门，用于控制第二阶段废气处理单元的开关。
再生原料气进料管线包括再生原料气汇总管线和分别与再生原料气汇总管线连接的高压蒸汽进料管线、中压蒸汽进料管线、空气进料管线以及低压氮气进料管线，再生原料气汇总管线与再生气加热器连接；高压蒸汽进料管线、中压蒸汽进料管线、空气进料管线以及低压氮气进料管线上均设有调节阀。再生原料气汇总管线上设有流量计I-2，用于控制中压蒸汽进料管线上调节阀的开度；再生气加热器入口设有温度计I-1，用于控制高压蒸汽进料管线上调节阀开度。
采用如图2所示的加氢催化剂再生及废气处理流程进行加氢催化剂再生及废气处理，
具体包括：
(1)第一阶段：打开第一阀门，关闭第二阀门，将加热至200～260℃后的0.2～0.35MPaG低压氮气S-1送入加氢反应器2，对加氢反应器2进行吹扫，并携带残留在催化剂床层内的油气一同从加氢反应器2出口排出，最终送至火炬系统进行燃烧排放；
(2)第二阶段：当达到12～20h时，停止低压氮气S-1进气，打开第二阀门，关闭第一阀门，向加氢反应器2内通入200～300℃中压蒸汽S-3，对加氢反应器2进行初步预热升温，待温度稳定后，通入大于300℃高压蒸汽S-4进一步提高加氢反应器2内的温度，待温度再次稳定后，逐渐关闭中压蒸汽S-3，调节高压蒸汽S-4使加氢反应器2温度达到再生温度，同时进一步去除催化剂床层内残留的油气。该过程中蒸汽用量通过调节中压蒸汽S-3的量来控制，蒸汽温度通过调节高压蒸汽S-4的量来控制。
待加氢反应器2达到催化剂再生温度时，向加氢反应器2内通入0.2～0.35MPaG空气S-2进行催化剂再生，加氢反应器2出口物流经再生气冷却器5冷却后送至再生气分液罐6，当再生气冷却器5入口温度超过400℃时，向再生气冷却器5入口物流内引入生产水S-5，以控制再生气冷却器5入口温度不超过400℃。再生气分液罐6内气相送至焚烧炉7，液相通过污水泵8送至污水处理厂。其中，再生气分液罐的操作温度小于45℃，操作压力为0.08～0.12MPaG。
对比例
采用如图1所示的加氢催化剂再生及废气处理流程进行加氢催化剂再生及废气处理，其中，操作条件与实施例相同，具体工艺流程为：
(1)第一阶段：低压氮气经加热炉加热后送至加氢反应器内，携带反应器内的裂解汽油进入清焦罐，在清焦罐顶部注入生产水，吸收并冷却废气中的烃类，然后将罐顶气相直接排放至大气，罐底含污油的污水经过生产水冷却后通过地漏排至装置内污水池。
(2)第二阶段：通入经加热炉加热中压蒸汽，当反应器内达到再生温度时，通入空气对催化剂进行烧焦处理，烧焦尾气进入清焦罐，在清焦罐顶部注入生产水，吸收并冷却烧焦尾气，然后将罐顶气相直接排放至大气，罐底含污油的污水经过生产水冷却后通过地漏排至装置内污水池。
将实施例与对比例的污染物排放进行对比，对比结果如表1所示：
表1
由上表可知，采用本发明的装置对加氢催化剂再生时，可将不同阶段氧气含量的再生尾气分别排放至不同的系统，增强系统的安全性，同时再生过程中废气、废液均采用密闭排放的方式，有效降低了VOC排放，解决催化剂器内再生过程中的排放污染问题。
以上已经描述了本发明的各实施例，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各实施例。在不偏离所说明的各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 (3)

1.一种加氢催化剂再生及废气处理的方法，其特征在于，该方法在如下加氢催化剂再生及废气处理装置中进行：
所述加氢催化剂再生及废气处理装置包括：再生气加热器、加氢反应器、第一阶段废气处理单元以及第二阶段废气处理单元；
其中，再生原料气进料管线依次与所述再生气加热器和加氢反应器相连；
所述加氢反应器出口分别通过第一阶段废气处理分支管线和第二阶段废气处理分支管线与第一阶段废气处理单元以及第二阶段废气处理单元相连；
所述第一阶段废气处理单元包括火炬系统，所述第一阶段废气处理分支管线上设置有第一阀门，用于控制第一阶段废气处理单元的开关；
所述第二阶段废气处理单元包括再生气冷却器、再生气分液罐，所述再生气分液罐的液相出口与污水处理系统相连，气相出口与焚烧炉相连，所述第二阶段废气处理分支管线上设置有第二阀门，用于控制第二阶段废气处理单元的开关；
所述再生原料气进料管线包括再生原料气汇总管线和分别与所述再生原料气汇总管线连接的高压蒸汽进料管线、中压蒸汽进料管线、空气进料管线以及低压氮气进料管线，所述再生原料气汇总管线与所述再生气加热器连接；所述高压蒸汽进料管线、中压蒸汽进料管线、空气进料管线以及低压氮气进料管线上均设有调节阀；
所述再生原料气汇总管线上设有流量计，用于控制中压蒸汽进料管线上调节阀的开度；所述再生气加热器入口设有温度计，用于控制高压蒸汽进料管线上调节阀开度；
所述第二阶段废气处理单元还包括生产水进料管线，所述生产水进料管线上设置有进料阀门，所述生产水进料管线与所述第二阶段废气处理分支管线相连；
所述方法包括：
(1)第一阶段：打开第一阀门，关闭第二阀门，将加热后的低压氮气送入加氢反应器，并将加氢反应器出口物流送至火炬系统；
(2)第二阶段：当达到预设时间时，停止低压氮气进气，打开第二阀门，关闭第一阀门，向加氢反应器内通入中压蒸汽，对加氢反应器进行初步预热，待温度稳定后，通入高压蒸汽对加氢反应器进一步升温预热，待温度再次稳定后，逐渐关闭中压蒸汽，调节高压蒸汽使加氢反应器温度达到再生温度；待加氢反应器达到催化剂再生温度时，向加氢反应器内通入空气进行催化剂再生，加氢反应器出口物流经冷却后送至再生气分液罐，再生气分液罐内气相送至焚烧炉，液相送至污水处理系统；
所述加热后的低压氮气的温度为200～260℃，压力为0.2～0.35MPaG；所述中压蒸汽的温度为200～300℃，高压蒸汽的温度为大于300℃；所述空气的压力为0.2～0.35MPaG；
所述预设时间为12～20h；
所述方法还包括：对高压蒸汽进行加热，以控制再生气加热器出口温度为380～420℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，再生气分液罐的操作温度小于45℃，操作压力为0.08～0.12MPaG。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：向加氢反应器出口物流内引入生产水，以控制再生气冷却器入口温度不超过400℃。
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