CN113522371A - 一种再生催化剂的汽提冷却设备与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种再生催化剂的汽提冷却设备与方法。设备包括设于汽提冷却设备筒体内的第一汽提段(31)和冷却段(2)，催化剂入口和催化剂出口(4)分别位于汽提冷却设备筒体的顶部和底部。第一汽提段设有格栅填料(8)或汽提挡板，各组格栅填料或汽提挡板沿汽提冷却设备筒体的轴向间隔设置。底部一组格栅填料或汽提挡板的下方设有第一蒸汽分布器(5)，冷却段设有取热管(1)。第一汽提段位于冷却段的上方，冷却段的下方设有第二蒸汽分布器(6)。本发明公开了采用上述设备进行再生催化剂汽提冷却的方法。本发明可广泛应用于催化裂化和含氧化合物催化转化等多种装置中，对夹带气体杂质的再生催化剂进行汽提和冷却。
Description
技术领域
本发明属于石油化工和煤化工领域，涉及烃类原料催化裂化和以甲醇或二甲醚为代表的含氧有机化合物制烯烃(主要是乙烯和丙烯)的连续再生过程中的再生催化剂的汽提冷却设备与方法。
背景技术
催化裂化是石油炼制与石油化工工业的一个重要加工过程。随着对化工产品需求的增加，流化催化裂化技术广泛应用于生产化工产品的烃类转化工艺，例如HCC工艺(重油接触裂化工艺)、CPP工艺(催化热裂解工艺)、MTO工艺(甲醇制烯烃工艺)、FMTP工艺(甲醇流化床制丙烯工艺)、MTA工艺(甲醇制芳烃工艺)和MTG工艺(甲醇制汽油工艺)等。工艺过程是：原料进入反应器，与来自再生器的催化剂接触发生反应。反应后的催化剂(待生催化剂)活性降低，在待生汽提段汽提后进入再生器内进行再生。再生后的再生催化剂进入再生汽提段进行汽提，置换出催化剂颗粒夹带的烟气，又返回到反应器中与新鲜原料接触反应。
上述的催化剂再生过程一般在700℃左右的温度下进行，而反应器内的反应一般在500℃左右的温度下进行。在目前以HCC工艺和CPP工艺为代表的多产乙烯和丙烯的催化裂化工艺过程中，要求大剂油比操作(剂油比为10～20，剂油比是指单位时间内通过反应器的催化剂与进料的重量比)，以增加原料与催化剂的接触，提高目的产品收率。为了维持热平衡和大剂油比反应的要求，需要降低再生催化剂与原料的初始接触温度，这就需要对高温再生催化剂进行冷却。以MTO为代表的甲醇制烯烃工艺过程，特点是快速反应、强放热且剂醇比低。为了降低再生催化剂与原料的初始接触温度，同时为了维持热平衡，同样需要对高温再生催化剂进行冷却。目前已有再生催化剂的汽提冷却设备，在一个设备内对再生催化剂进行汽提和冷却。
中国专利CN204897777U公开了一种汽提冷却设备及具有其的制烯烃装置。所述汽提冷却设备包括：罐体，罐体的两端分别设置有催化剂的入口和催化剂的出口；冷却段，设置在罐体的内部；排气管，排气管的一端与罐体连接；汽提段，设置在罐体的内部。沿催化剂的流通方向，冷却段的至少一部分位于汽提段的上游，催化剂在进入罐体后先进行冷却再进行汽提。该汽提冷却设备存在的主要问题是：(1)在汽提格栅处加取热管，取热管垂直穿过汽提格栅，在工程上难于实施。(2)取热管占据的空间不能布置汽提格栅。为保证汽提格栅在水平方向上的面积不变，就要增加罐体的直径，这会增加装置成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种再生催化剂的汽提冷却设备与方法，以解决现有的汽提冷却设备所存在的在汽提格栅处加取热管、取热管垂直穿过汽提格栅的方案在工程上难于实施，以及需要增加罐体直径的问题。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是使用两种新的再生催化剂的汽提冷却设备。第一种再生催化剂的汽提冷却设备，包括设于汽提冷却设备筒体内的第一汽提段和冷却段，催化剂入口和催化剂出口分别位于汽提冷却设备筒体的顶部和底部，第一汽提段设有格栅填料或汽提挡板，各组格栅填料或汽提挡板沿汽提冷却设备筒体的轴向间隔设置，底部一组格栅填料或汽提挡板的下方设有第一蒸汽分布器，冷却段设有取热管，其特征在于：第一汽提段位于冷却段的上方，冷却段的下方设有第二蒸汽分布器。
第二种再生催化剂的汽提冷却设备，是在第一种设备的基础上，在冷却段与第二蒸汽分布器之间设有格栅填料或汽提挡板，各组格栅填料或汽提挡板沿汽提冷却设备筒体的轴向间隔设置，该格栅填料或汽提挡板与第二蒸汽分布器组成第二汽提段。
采用上述第一种设备进行再生催化剂汽提冷却的方法，其特征在于包括如下步骤：来自再生器的再生催化剂从再生催化剂的汽提冷却设备顶部的催化剂入口进入再生催化剂的汽提冷却设备，自上而下流动，在第一汽提段与来自第一蒸汽分布器的汽提蒸汽逆流接触，汽提蒸汽汽提出催化剂颗粒夹带的烟气，汽提后的再生催化剂向下进入冷却段进行冷却。
采用第二种设备进行再生催化剂汽提冷却的方法，是在第一种设备操作方法的基础上，在冷却段冷却后的再生催化剂向下进入第二汽提段，与来自第二蒸汽分布器的汽提蒸汽逆流接触，汽提蒸汽汽提出催化剂颗粒夹带的烟气。
进入再生催化剂的汽提冷却设备的再生催化剂的温度一般为550～750℃，再生催化剂的汽提冷却设备的顶部压力一般为0.1～0.5MPa，再生催化剂的汽提冷却设备内再生催化剂的循环量一般为10～200吨/小时，再生催化剂在再生催化剂的汽提冷却设备内的停留时间一般为0.1～10分钟，冷却段将再生催化剂温度降低50～300℃。
本发明的优选方案是，进入再生催化剂的汽提冷却设备的再生催化剂的温度为600～720℃，再生催化剂的汽提冷却设备的顶部压力为0.1～0.3MPa，再生催化剂的汽提冷却设备内再生催化剂的循环量为20～150吨/小时，再生催化剂在再生催化剂的汽提冷却设备内的停留时间为0.1～8分钟，冷却段将再生催化剂温度降低50～250℃。
采用本发明，具有如下的有益效果：(1)本发明的第一种设备，第一汽提段位于冷却段的上方，冷却段所设取热管不存在穿过第一汽提段所设格栅填料或汽提挡板的问题或其它交叉的问题。本发明的第二种设备，第一汽提段位于冷却段的上方，第二汽提段位于冷却段的下方，冷却段所设取热管不存在穿过第一汽提段和第二汽提段所设格栅填料或汽提挡板的问题或其它交叉的问题。因此，本发明的格栅填料或汽提挡板以及取热管都可以很容易地安装，在工程上便于实施。(2)取热管不占据格栅填料或汽提挡板的安装空间，格栅填料或汽提挡板在水平方向上的面积不受取热管的影响，所以不需要增加汽提冷却设备筒体的直径。
本发明可以在一台设备内实现再生催化剂的汽提和冷却，具有结构简单、易于实现、适用范围广、设备投资少等优点。可广泛应用于催化裂化和含氧化合物催化转化等多种装置中，对夹带气体杂质的再生催化剂进行汽提和冷却。本发明在给出的操作条件下，对再生催化剂的烟气杂质脱除率按体积计可达到95％～99％，烟气杂质包括CO、CO2、O2、N2、NOx和H2O等。
本发明可达到脱除再生催化剂中气体杂质、减少产品中杂质含量、降低气压机的负荷、降低后部系统分离难度的目的，同时达到降低再生催化剂的温度、减少非目的反应的发生、提高产品选择性的目的。汽提蒸汽用量少、装置能耗低，可最大限度地抑制再生催化剂的失活。
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。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。
附图说明
图1是本发明的第一种再生催化剂的汽提冷却设备的结构示意图。
图2是图1中的A—A剖面图(放大)。
图3是图1中的B—B剖面图(放大)。
图4是图1中的C—C剖面图(放大)。
图5是本发明的第二种再生催化剂的汽提冷却设备的结构示意图。
图1至图5中，相同附图标记表示相同的技术特征。附图标记表示：1—取热管；2—冷却段；31—第一汽提段；32—第二汽提段；4—催化剂出口；5—第一蒸汽分布器；6—第二蒸汽分布器，7—挡圈；71—挡圈上的开孔；8—格栅填料；9—导流圈；10—入口格栅挡板；11—底部格栅挡板。
具体实施方式
参见图1、图2、图3和图4，本发明的第一种再生催化剂的汽提冷却设备(简称为设备)包括设于汽提冷却设备筒体内的第一汽提段31和冷却段2。汽提冷却设备筒体为圆筒形，包括金属筒体和隔热耐磨衬里。催化剂入口和催化剂出口4分别位于汽提冷却设备筒体的顶部和底部。催化剂入口与再生器相连，催化剂出口4通过再生立管和再生滑阀与再生输送管相连。催化剂入口处设有入口格栅挡板10，催化剂出口4上方设有底部格栅挡板11，防止再生器或汽提冷却设备筒体的隔热耐磨衬里脱落堵塞再生滑阀。
第一汽提段31一般设置4～10组格栅填料8(图1所示设置的是5组)，各组格栅填料8沿汽提冷却设备筒体的轴向间隔设置，均支撑于支撑架上(图略)。底部一组格栅填料8的下方设有第一蒸汽分布器5。冷却段2设有取热管1。第一汽提段31位于冷却段2的上方，冷却段2的下方设有第二蒸汽分布器6。第一蒸汽分布器5和第二蒸汽分布器6为常规的环管式蒸汽分布器或枝状蒸汽分布器。
取热管1可以使用现有的各种取热管，例如U型盘管式取热管和集合管式取热管。图1和图4所示的取热管1由水平段和垂直段组成，水平段穿过汽提冷却设备筒体，垂直段位于汽提冷却设备筒体内。取热管1的数量主要根据对再生催化剂的取热量和调节温度而定，一般设置3～10根。图4所示的取热管1设置的是5个，绕汽提冷却设备筒体的轴心线均匀分布。
参见图1、图2和图3，每组格栅填料8顶部与汽提冷却设备筒体内壁之间设有倒置圆台面形的导流圈9，每组格栅填料8侧面与汽提冷却设备筒体内壁之间的间隙的下部设有圆环形挡圈7。挡圈7上设有多个开孔71；开孔71一般为圆形孔，直径一般为5～20毫米。设备操作时，导流圈9发生热膨胀，其顶部边缘与汽提冷却设备筒体内壁之间一般有5毫米以下的间距，使导流圈9能将格栅填料8侧面与汽提冷却设备筒体内壁之间的间隙完全或大部分遮挡住。挡圈7的外侧面与汽提冷却设备筒体内壁之间也应有一定的间距。
现有设备中的格栅填料，有一些再生催化剂会进入格栅填料8侧面与汽提冷却设备筒体内壁之间的间隙，不能被蒸汽有效地汽提。采用本发明的上述方案，导流圈9可以将汽提冷却设备筒体内壁附近、原本会进入上述间隙的再生催化剂中的大部分导入格栅填料8、在格栅填料8中与汽提蒸汽充分接触，实现高效汽提。少量进入格栅填料8侧面与汽提冷却设备筒体内壁之间的间隙中的再生催化剂向下流动，与由开孔71进入该间隙的汽提蒸汽逆流接触进行汽提，汽提后的催化剂从开孔71向下流出。
本发明所述第一汽提段31以及下文所述第二汽提段32内也可以不设置格栅填料8，而是设置汽提挡板；汽提挡板一般采用人字形挡板。本发明所用的格栅填料8，可以选用现有的汽提冷却设备所用的各种格栅填料。
参见图5，本发明的第二种再生催化剂的汽提冷却设备是在图1所示设备的基础上，在冷却段2与第二蒸汽分布器6之间设有格栅填料8，该格栅填料8与第二蒸汽分布器6组成第二汽提段32。第二汽提段32一般设置4～8组格栅填料8，各组格栅填料8沿汽提冷却设备筒体的轴向间隔设置。图5所示设备所用格栅填料8的结构以及导流圈9和挡圈7的结构与设置，与图1所示设备中的相同，说明从略。
图1和图5所示本发明的两种设备，第一汽提段31以及第二汽提段32所在位置的汽提冷却设备筒体的内径与冷却段2所在位置的汽提冷却设备筒体的内径之比一般为0.1～1，优选0.5～1。冷却段2的取热负荷较大时，取热管1的设置数量多，冷却段2所在位置的汽提冷却设备筒体的内径较大；冷却段2的取热负荷较小时，取热管1的设置数量少，冷却段2所在位置的汽提冷却设备筒体的内径较小。
采用图1所示设备进行再生催化剂汽提冷却的方法，包括如下步骤：来自再生器的再生催化剂从再生催化剂的汽提冷却设备顶部的催化剂入口进入再生催化剂的汽提冷却设备，自上而下流动，在第一汽提段31与来自第一蒸汽分布器5的汽提蒸汽(本发明提到的蒸汽为水蒸汽)逆流接触。汽提蒸汽汽提出催化剂颗粒夹带的烟气，烟气从催化剂入口流出。汽提后的再生催化剂向下进入冷却段2进行冷却。来自第二蒸汽分布器6的汽提蒸汽向上流经冷却段2，对在冷却段2向下流动的再生催化剂也有一定的汽提作用。在冷却段2冷却后的再生催化剂向下流动，从催化剂出口4排出，返回到反应器中与新鲜原料接触反应。取热管1使用的冷却介质一般为水(最好为除氧水)或水蒸汽，使用除氧水时可以发生不同等级的蒸汽(例如10MPa、40MPa的蒸汽)。
进入再生催化剂的汽提冷却设备的再生催化剂的温度一般为550～750℃，再生催化剂的汽提冷却设备的顶部压力一般为0.1～0.5MPa(本发明提到的压力均为表压)，再生催化剂的汽提冷却设备内再生催化剂的循环量一般为10～200吨/小时，第一汽提段31的表观气速一般为0.1～1米/秒，再生催化剂在再生催化剂的汽提冷却设备内的停留时间一般为0.1～10分钟，冷却段2将再生催化剂温度降低50～300℃。
本发明的优选方案是，进入再生催化剂的汽提冷却设备的再生催化剂的温度为600～720℃，再生催化剂的汽提冷却设备的顶部压力为0.1～0.3MPa，再生催化剂的汽提冷却设备内再生催化剂的循环量为20～150吨/小时，第一汽提段31的表观气速为0.2～0.8米/秒，再生催化剂在再生催化剂的汽提冷却设备内的停留时间为0.1～8分钟，冷却段2将再生催化剂温度降低50～250℃。
在上述的操作条件下，本发明对再生催化剂的烟气杂质脱除率按体积计可达到95％～99％。烟气杂质包括CO、CO2、O2、N2、NOx和H2O等。
CN204897777U所述的汽提冷却设备，再生催化剂先进行冷却再进行汽提。由于冷却后再生催化剂的温度较低，使与之接触的汽提蒸汽的实际体积变小，汽提效果变差，会增加汽提蒸汽用量。本发明图1所示的设备，来自再生器的再生催化剂先在第一汽提段31进行汽提，然后再进入冷却段2进行冷却。因此汽提时再生催化剂的温度较高，使汽提蒸汽的实际体积较大，汽提效果较好，能够节省汽提蒸汽用量。
采用图5所示设备进行再生催化剂汽提冷却的方法，是在图1所示设备操作方法的基础上，在冷却段2冷却后的再生催化剂向下进入第二汽提段32，与来自第二蒸汽分布器6的汽提蒸汽逆流接触，汽提蒸汽汽提出催化剂颗粒夹带的烟气。在第二汽提段32汽提后的再生催化剂向下流动，从催化剂出口4排出。图5所示设备的操作条件与图1所示设备的操作条件相同，第二汽提段32的表观气速与第一汽提段31的表观气速相同，详细说明从略。
Claims (7)
1.一种再生催化剂的汽提冷却设备，包括设于汽提冷却设备筒体内的第一汽提段(31)和冷却段(2)，催化剂入口和催化剂出口(4)分别位于汽提冷却设备筒体的顶部和底部，第一汽提段(31)设有格栅填料(8)或汽提挡板，各组格栅填料(8)或汽提挡板沿汽提冷却设备筒体的轴向间隔设置，底部一组格栅填料(8)或汽提挡板的下方设有第一蒸汽分布器(5)，冷却段(2)设有取热管(1)，其特征在于：第一汽提段(31)位于冷却段(2)的上方，冷却段(2)的下方设有第二蒸汽分布器(6)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：冷却段(2)与第二蒸汽分布器(6)之间设有格栅填料(8)或汽提挡板，各组格栅填料(8)或汽提挡板沿汽提冷却设备筒体的轴向间隔设置，该格栅填料(8)或汽提挡板与第二蒸汽分布器(6)组成第二汽提段(32)。
3.采用权利要求1所述设备进行再生催化剂汽提冷却的方法，其特征在于包括如下步骤：来自再生器的再生催化剂从再生催化剂的汽提冷却设备顶部的催化剂入口进入再生催化剂的汽提冷却设备，自上而下流动，在第一汽提段(31)与来自第一蒸汽分布器(5)的汽提蒸汽逆流接触，汽提蒸汽汽提出催化剂颗粒夹带的烟气，汽提后的再生催化剂向下进入冷却段(2)进行冷却。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：再生催化剂的汽提冷却设备设有第二汽提段(32)，在冷却段(2)冷却后的再生催化剂向下进入第二汽提段(32)，与来自第二蒸汽分布器(6)的汽提蒸汽逆流接触，汽提蒸汽汽提出催化剂颗粒夹带的烟气。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：冷却段(2)中取热管(1)使用的冷却介质最好为除氧水，并发生不同等级的蒸汽。
6.根据权利要求3或4或5所述的方法，其特征在于：进入再生催化剂的汽提冷却设备的再生催化剂的温度为550～750℃，再生催化剂的汽提冷却设备的顶部压力为0.1～0.5MPa，再生催化剂的汽提冷却设备内再生催化剂的循环量为10～200吨/小时，再生催化剂在再生催化剂的汽提冷却设备内的停留时间为0.1～10分钟，冷却段2将再生催化剂温度降低50～300℃。
7.根据权利要求3或4或5所述的方法，其特征在于：进入再生催化剂的汽提冷却设备的再生催化剂的温度为600～720℃，再生催化剂的汽提冷却设备的顶部压力为0.1～0.3MPa，再生催化剂的汽提冷却设备内再生催化剂的循环量为20～150吨/小时，再生催化剂在再生催化剂的汽提冷却设备内的停留时间为0.1～8分钟，冷却段2将再生催化剂温度降低50～250℃。
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| CN101474582A (zh) * | 2009-01-23 | 2009-07-08 | 中国石油化工集团公司 | 一种再生催化剂的冷却和汽提设备 |
| CN203382712U (zh) * | 2013-08-06 | 2014-01-08 | 刘英聚 | 一种带气体置换功能的外取热设备 |
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2020
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| CN114768887B (zh) * | 2022-04-13 | 2024-01-26 | 成都达奇科技股份有限公司 | 一种催化法烟气脱硫装置催化剂洗涤再生方法 |
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