CN1120876C - 重整催化剂连续两段轴流组合床再生工艺方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属石油化工催化剂重整再生，催化剂积炭烧除过程是：失活催化剂进入第一区与再生气同向下流动接触，烧除60～80%的积炭；第一区再生烟气补充气和急冷气混合在第二区与第一区下来的催化剂接触烧除剩余积炭。本发明催化剂分配器为漏斗状，连通下料通道，其下方有锥形筛网的第一段、二段轴流移动床，第二段的轴流移动床下部与氯化氧化区分隔，下端的下料通道与氯化氧化区相通。本发明床层温度沿径向的均匀分布，易于控制，再生气中氧可充分利用，再生气流量可减少近40%，再生气入口温度可降低到445℃，设备利用率较高。
Description
本发明属石油化工技术领域，涉及催化剂重整再生，特别涉及重整催化剂表面积炭的烧除工艺，是一种重整催化剂连续两段轴流组合床再生工艺方法和设备。
催化重整是生产高辛烷值汽油、芳烃和廉价氢气的重要工艺。重整加工能力是衡量石化技术先进重要标志之一，在技术较发达的地区，重整加工能力约占原油加工量的20％左右，而在相对欠发达地区重整能力只能占原油加工量的5％左右。随着石化工业的发展，芳烃需求量大增，同时，由于环保要求汽油质量指标日益增高，不加铅的高辛烷值汽油的需求量迅速增加，催化重整在今后必然会有较大发展。
连续催化重整由于具有操作压力低，氢烃比小和催化剂连续再生等特点，目前有美国UOP和法国IFP两种连续重整工艺技术。在重整工艺中，催化剂连续再生技术是连续催化重整的关键所在，UOP和IFP已对其再生技术进行了多次更新换代。至今，UOP已发展了三代技术，IFP发展了两代技术。第三代UOP连续催化重整技术又称为Cycle Max工艺，反应压力为0.35MPa，再生压力0.25 Mpa，再生器烧焦段采用两段径流组合床结构。烧焦段筛网由第一、第二代的圆柱形改为锥形，以改善原来的柱形筛网温度分布不均匀及催化剂流动不均匀的缺陷。1991年，IFP推出的第二代连续催化重整工艺，反应压力为0.35MPa，再生压力为0.55MPa。再生器由第一代的固定床改为径流移动床。在再生器顶部为催化剂储存区，下边有四个独立的区：主燃烧区，最终燃烧区，氧氯化区，陪烧区。再生器烧焦部分采用两段径流移动床结构，效率较高。欧洲专利EP0378482公开了以上技术的工艺方法和条件。
UOP第三代和IFP第二代连续催化重整再生工艺的烧焦段均采用两段径流移动床结构，如美国专利US5,034,117、CN1201718A、CN86108969均公开了这种方法和结构，的主要缺点是(1)再生气中的氧利用率较低，要求的再生气流量大，导致动力消耗较大；(2)第一段再生气体的入口温度较高，烧焦放出的热量得不到充分利用；(3)烧焦段沿径流的温度分布不均匀，在第一段内筛网处易出现超温区；(4)烧焦段的利用率较低。
本发明的目的是提供一种符合烧炭机理使再生气中氧得到充分利用，从而减少再生气的用量，降低床层温度，催化剂在径向分布趋于均匀同时可使烧焦放出的热量得以充分利用的重整催化剂连续两段轴流组合床再生工艺方法和设备。
本发明通过以下技术方案实现：
本发明重整催化剂连续两段轴流组合床再生工艺方法，包括催化剂积炭的烧除、催化剂氯化和氧化，将氯化氧化区与催化剂积炭烧除区隔开，催化剂积炭烧除过程为：
a.从重整反应系统中排出的失活催化剂颗粒进入再生区；
b.失活催化剂颗粒在再生区的第一区内与再生气同向向下并流接触，烧除失活催化剂上60～80％的积炭；
c.在再生区的第一区内完成大部分烧炭的催化剂颗粒进入再生区的第二区；
d.由第一区流出的再生烟气与补充空气和急冷气体混合后的混合气体在再生区的第二区与由第一区流下来的催化剂颗粒同向向下并流接触，烧除剩余的积炭。
本发明重整催化剂连续两段轴流组合床再生工艺方法还包括：过程b第一区再生气入口温度为445℃～465℃。
本发明重整催化剂连续两段轴流组合床再生设备，包括一个直立容器，内有催化剂烧炭区和氯氧化区，直立容器内有催化剂分配器5、顶部有催化剂入口4，侧面有再生气入口3、补充空气和急冷气入口2、再生气出口1，催化剂分配器5为漏斗状，边缘与直立容器内壁连接，下端连通下料通道6；催化剂分配器5下方依次向下排列有第一段轴流移动床8和第二段轴流移动床10；轴流移动床8、10的下部由锥形筛网9构成，锥形筛网9的上部边缘与直立容器内壁连接，下料通道6连接在锥形筛网9的下端；第二段的轴流移动床10下部与氯化氧化区11分隔，锥形筛网9下端的下料通道6的末端与氯化氧化区11相通。
本发明重整催化剂连续两段轴流组合床再生设备，还包括：
催化剂分配器5和锥形筛网9下端的下料通道6分别由两根以上的园管构成。
催化剂分配器5和锥形筛网9下端的下料通道6可由一完整的环形管构成。
轴流移动床8、10的锥形筛网9上端中心可连接内管7，内管7是上端封闭的园管，与直立容器的内壁构成环形空间。
轴流移动床10的园筒或环形空间可分割成两个以上的通道。
再生气入口位于直立容器上部且在催化剂分配器5下端下料通道6的中部；补充空气和急冷气入口位于直立容器中部且第一段轴流移动床下端的下料通道6的中部；再生气出口位于直立容器下部且第二段轴流移动床下端的下料通道6的中部。
本发明采用了全新的两段轴流移动床组合工艺技术，与两段径流移动床相比，既可实现床层温度沿径向的均匀分布，床层温度又易于控制，两段烧焦比例可灵活调节，使再生气中的氧得以充分利用，再生气流量可减少近40％；第一段的再生气入口温度可降低到445℃，第一段和第二段轴流床的烧焦比例可在60-80％范围内灵活调节。两段轴流床的有效床层总高度可控制在2.5米以内，烧焦段的设备利用率较高。
本发明附图说明如下：
图1为本发明设备实施例1结构图；
图2为本发明设备实施例1再生气出口段的细部结构图；
图3为本发明图2的截面图；
图4为本发明图2的另一种截面图；
图5为本发明设备实施例2结构图。
本发明是建立在对烧焦动力学和移动床流体力学机理研究的基础上提出的。通过对烧炭动力学的研究发现，在重整催化剂上存在着三种燃烧性能差异较大的积炭，分别称之为I型炭、II型炭、III型炭。 I型炭的燃烧速度较快而且起燃温度较低。通过对轴流、径流移动床的流体力学研究发现，轴流移动床的诸多流体力学特性较适合于重整催化剂烧焦机理。
本发明原理是：采用移动床工艺，再生气一次沿轴流通过整个烧焦段可使再生气中的氧得到充分利用；再生气和催化剂同向向下流动可利用I型炭燃烧的热量来加热床层中的催化剂使之达到II型和III型炭的起燃温度，这样第一段再生气的入口温度可相应降低，烧炭的热量能得到充分利用；由于采用了两段轴流移动床工艺，可通过第一段的氧含量来控制第一段的烧焦量和最高温度，因此操作灵活、调节方便。
本发明重整催化剂再生方法包括催化剂积炭的烧除、催化剂氯化和氧化，将氯化氧化区与催化剂积炭烧除区隔开，催化剂积炭烧除过程为：
a.从重整反应系统中排出的失活催化剂颗粒靠重量进入再生区；
b.失活催化剂颗粒在再生区的第一区内与具有较低入口温度的再生气同向向下并流接触，烧除失活催化剂上60-80％的积炭；
c.在再生区的第一区内完成大部分烧炭的催化剂颗粒靠重量进入再生区的第二区；
d.由第一区流出的再生烟气与补充空气和急冷气体混合后的混合气体在再生区的第二区与由第一区流下来的催化剂颗粒同向向下并流接触，烧除失活催化剂上剩余的积炭。
本发明设备的实例1采用如下设计，两段轴流组合床顶部为催化剂分配器5，分配器5的下部为第一段轴流床8，第一段轴流床的底部为锥形筛网9，锥形筛网9的下部为第二段轴流床10，第二段轴流床下部为氯氧化段11。轴流床8、10轴向分隔为蜂窝状结构，分隔的数量可为4、6、12或更多，也可随外筒大小确定，原则是以保证催化剂均匀下移。分配器5、锥形筛网9的下部均连通下料管6，下料管6可以是多根园管，园管的数量可与轴向分隔为蜂窝状结构数量一致。下料管6也可以是两块板组成的完整的环状圆筒。再生气入口位于直立容器上部且在催化剂分配器5下端下料通道6的中部，补充空气和急冷气入口位于直立容器中部且第一段轴流移动床下端的下料通道6的中部，再生气出口位于直立容器下部且第二段轴流移动床下端的下料通道6的中部。第二段的轴流移动床10下部与氯化氧化区11分隔，只有锥形筛网9下端的下料通道6的末端与氯化氧化区11相通。
本发明设备工作时包括以下步骤：(1)催化剂经料腿4进入分配器5进行再分配。(2)进入催化剂分配器5的催化剂沿下料管6均匀流入第一段轴流床8。(3)从第一段再生气入口3进来的再生气与进入第一段轴流床8的催化剂同向向下以移动床方式流动，催化剂经锥形筛网9及下料管6进入第二段轴流床10，再生气体经锥形筛网9的孔隙流出与来自第二段再生气入口2的空气和急冷气混合后和催化剂一起同向向下流动。(4)在第二段轴流床10内流动的催化剂经锥形筛网及下料管6后进入氯氧化段11。(5)在第二段轴流床10内下流的气体经锥形筛网9的孔隙流出再由第二段再生气出口1排出。
本发明设备的实例2采用设计与实施例1基本相同，不同点是在轴流移动床8、10的锥形筛网9上端中心连接了一个内管7，内管7是上端封闭的园管，它与直立容器的内壁构成环形空间，分配器5和第一段轴流床8锥形筛网9下端的下料通道6伸入环形空间。
Claims (8)
1.一种重整催化剂连续两段轴流组合床再生工艺方法，包括催化剂积炭的烧除、催化剂氯化和氧化，其特征在于：将氯化氧化区催化剂积炭烧除区隔开，催化剂积炭烧除过程为：
a.从重整反应系统中排出的失活催化剂颗粒进入再生区；
b.失活催化剂颗粒在再生区的第一区内与再生气同向向下并流接触，烧除失活催化剂上60～80％的积炭；
c.在再生区的第一区内完成大部分烧炭的催化剂颗粒进入再生区的第二区；
d.由第一区流出的再生烟气与补充空气和急冷气体混合后的混合气体在再生区的第二区与由第一区流下来的催化剂颗粒同向向下并流接触，烧除剩余的积炭。
2.根据权利要求1所述的重整催化剂连续两段轴流组合床再生工艺方法，其特征在于：过程b第一区再生气入口温度为445℃～465℃。
3.一种重整催化剂连续两段轴流组合床再生设备，包括一个直立容器，内有催化剂烧炭区和氯氧化区，直立容器内有催化剂分配器5、顶部有催化剂入口4，侧面有再生气入口3、补充空气和急冷气入口2、再生气出口1，其特征在于：催化剂分配器5为漏斗状，边缘与直立容器内壁连接，下端连通下料通道6；催化剂分配器5下方依次向下排列有第一段轴流移动床8和第二段轴流移动床10；轴流移动床8、10的下部由锥形筛网9构成，锥形筛网9的上部边缘与直立容器内壁连接，下料通道6连接在锥形筛网9的下端；第二段的轴流移动床10下部与氯化氧化区11分隔，锥形筛网9下端的下料通道6的末端与氯化氧化区11相通。
4.根据权利要求3所述的重整催化剂连续两段轴流组合床再生设备，其特征在于：催化剂分配器5和锥形筛网9下端的下料通道6分别由两根以上的园管构成。
5.根据权利要求3、4所述的重整催化剂连续两段轴流组合床再生设备，其特征在于：催化剂分配器5和锥形筛网9下端的下料通道6可由一完整的环形管构成。
6.根据权利要求3所述的重整催化剂连续两段轴流组合床再生设备，其特征在于：轴流移动床8、10下部的锥形筛网9上端中心可连接内管7，内管7是上端封闭的园管，与直立容器的内壁构成环形空间。
7.根据权利要求3所述的重整催化剂连续两段轴流组合床再生设备，其特征在于：轴流移动床10的园筒或环形空间可分割成两个以上的通道。
8.根据权利要求3所述的重整催化剂连续两段轴流组合床再生设备，其特征在于：再生气入口位于直立容器上部且在催化剂分配器5下端下料通道6的中部；补充空气和急冷气入口位于直立容器中部且第一段轴流移动床下端的下料通道6的中部；再生气出口位于直立容器下部且第二段轴流移动床下端的下料通道6的中部。
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