CN1136295C - 一种烃类催化转化催化剂的汽提方法和汽提设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高烃类催化转化催化剂汽提效率的汽提方法和设备。根据本发明，催化剂颗粒与汽提流体逆流通过设有至少两段填料层的汽提器，该填料层所用的填料是交叉成菱形的栅板填料，菱形通道与汽提器的轴向平行。利用本发明可以有效地提高汽提器效率。本发明特别适用于催化转化制烯烃工艺，可使再生剂中烟气杂质的含量小于0.05体积%，而且还能显著地降低汽提器的体积，减少设备投资。
Description
技术领域
本发明属于石油化工领域，涉及烃类原料的催化转化方法和设备，具体地说是提高催化转化催化剂汽提效率的汽提方法和设备。
背景技术
传统的流化催化裂化技术(FCC)主要是用来生产汽油、柴油和少量的液化气。在反应过程中催化剂颗粒上有焦炭沉积需烧焦再生，待生催化剂在再生器中烧焦再生后，重复使用。
随着企业对经济效益的追求和加工原油的日趋变重，要求FCC装置有更好的灵活性和适应性。因此，最近不但有用FCC装置生产汽油，而且采用FCC装置生产乙烯、丙烯、丁烯等之类的石化原料的趋势，如中国专利92105507.2公开的方法，这样使得炼油和石油化工紧密地结合起来，产生明显的经济效益。这一新的催化转化工艺要求对原有的FCC装置做一些技术方面的改进，如为满足对产品纯度的要求，需要对再生催化剂进行进一步的汽提，减少进入提升管的再生催化剂夹带的烟气杂质，如CO、CO2、N2、NOX、SOX等。由于乙烯、丙烯、丁烯的纯度直接影响装置的经济效益，因此要求对再生催化剂汽提得越彻底越好。传统的FCC汽提设备，由于效率相对较低，已无法满足再生催化剂汽提的要求，需要开发新的汽提方法和设备。本发明正是基于这一背景而开发的。
汽提器内是一个典型的气固逆流接触过程，在以蒸汽为代表的汽提介质和以催化剂为代表的固体颗粒逆流流动过程中实现对固体颗粒中携带杂质的置换或脱附。影响置换的因素主要有气固之间的接触效率、催化剂在汽提器内的停留时间、催化剂的结构和汽提器内的操作温度等。其中催化剂和汽提介质在汽提器内的接触效率是影响汽提器效率的主要因素。传统的汽提器由于采用简单的挡板结构，催化剂和汽提介质接触区域有限，而且一部分的汽提介质以气泡的形式走短路，而无法达到高的汽提效率。因此提高汽提器效率的主要途径在于如何改善气固之间的接触效率。通过改进汽提器内的构件可以实现这一目标，如在汽提器内加置填料，改变汽提介质和固体的流向和接触方式。国外的专利也是在这方面做了一些改进，如美国专利US 5,716,585采用波纹状的填料，通过合理的布置，改变汽提介质和固体的轴向流向来改善气固接触效率。US 6224833则采用网格状斜板结构，合理地分配催化剂和汽提介质，使其充分地接触，达到良好的汽提效果。但上述两项专利文献公开的汽提器填料结构复杂，制造安装困难。
发明内容
本发明主要是提供一种提高烃类原料催化转化过程中催化剂汽提效率的汽提方法和设备，特别适用于催化转化制烯烃过程中对再生催化剂所夹带的气体杂质，如CO、CO2、N2、NOX、SOX等的汽提，满足目的产品的纯度要求。
本发明提供了一种催化转化催化剂的汽提方法，催化剂颗粒从汽提器的上部引入，汽提流体从汽提器的下部引入，其特征在于，催化剂颗粒与汽提流体逆流通过设有至少两段填料层的汽提器，所述填料层由菱形网格组成，填料层的菱形通道与汽提器的轴向平行，菱形通道的总体积占填料层体积的50-98％，填料层的累计高度占汽提器高度的10-80％。
本发明还提供了一种催化转化催化剂的汽提设备，该汽提设备包括一个垂直的汽提器筒节，汽提器筒节的顶部至少有一个汽提流体导出管，汽提器筒节的上部至少有一个催化剂导入管，汽提器筒节的底部至少有一个催化剂导出管，汽提器筒节的下部至少有一个汽提流体导入管，其特征在于该汽提设备的汽提器内设有至少两段填料层，每段填料层均放置在流通区域的整个汽提器筒节的横截面上，填料层由菱形网格组成，填料层的菱形通道与汽提器的轴向平行，菱形通道的总体积占填料层体积的50-98％，填料层的累计高度占汽提器高度的10-80％。
本发明在汽提器内使用了带菱形通道的填料层，使得流体和被汽提颗粒在径向方向被重新分配，这种再分配可促进由汽提流体产生的颗粒扩散的均匀性。尤其是颗粒通过填料后，在空间被重新分布来保证由流体引起的有序的扰动状态，从而促进气固间的随机接触。而且填料还防止了颗粒的返混和沟流以及颗粒或气体团的形成。
使用填料还能减少气固接触区的返混。由填料的菱形通道将进入的流体细分为单一尺寸的小气泡而产生的分区和重新结合的作用，使得填料通道内外的气泡重新分配，更好地与颗粒接触，因此使用本发明填料使气固接触效率被提高。
本发明的方法和设备可适用于普通FCC装置对待生催化剂汽提的需要。由于有高的汽提效率，本发明方法和设备特别适合于烃类催化转化制烯烃装置中对再生催化剂中夹带的烟气杂质的汽提需要。
在重油裂解直接制乙烯(HCC)装置中，可用本发明方法和设备对再生催化剂进行汽提。由径向导向产生的细粒和流体之间的良好接触大大促进了催化剂表面和孔间烟气杂质的脱附。而且气体流体的径向导向也促进了细粒间烟气杂质的去除。本发明采用放置填料的汽提器，减少了催化剂的短路和返混，使再生催化剂以接近活塞流的方式与汽提流体(如蒸汽等)以逆流方式接触，可大大提高传质速度；汽提器被分隔成一个个小的传质通道，使汽提器在有限的空间内，发挥最大的汽提作用，提高了再生催化剂的汽提效果，再生剂中烟气杂质的含量可以小于0.05体积％。另外填料的使用，大大地减小了汽提器装置的高度，有效地减少工程造价，又不降低汽提的效率。再生催化剂中的烟气杂质在放置填料的汽提器中得以有效地脱除，不但可以满足催化转化目的产品—烯烃的纯度要求，又可以免除后续工序净化产品的过程和设备投资。
本发明的设备可用于高温环境下的HCC过程。
本发明中，通过三段填料层后，再生催化剂中的烟气杂质可脱除95体积％以上。
以下结合附图和实施例详细说明本发明。
附图说明
图1是采用本发明汽提器对再生催化剂进行汽提的催化转化装置工艺和设备简图。
图2是图1中汽提器所用填料层的A-A向视图的放大图。
具体实施方式
如图1所示，由底部管线19进来的烃类原料和由催化剂导出管16进入的催化剂颗粒在提升管1接触，预提升蒸汽从气体管线18进入提升管1。
提升管1的顶部与沉降器2相连。在沉降器2进行转化产物的分离和失活催化剂的汽提。处理后的原料在位于沉降器2顶部的旋分器3中进行分离，分离后的转化物流从出口管线4出沉降器2，与此同时失活催化剂靠重力向下流入沉降器2的底部，进行一般的失活催化剂汽提。汽提后的失活催化剂从沉降器2的底部流出，经过输送管道5到再生器8，在输送管道5上设有控制阀6。在再生器8中，沉积在催化剂上的焦炭被由管线9引入到再生器底部的空气烧掉。夹带在烟气中的再生催化剂由旋分器7分离出来，重新进入再生器8的底部，在那儿通过催化剂导入管10进入本发明汽提器，在汽提器筒节12中与由汽提蒸汽导入管15-1和15-2引入到汽提器底部和中部的汽提蒸汽在填料层13和空间14进行逆流接触。汽提后的催化剂由设有控制阀17的催化剂导出管16循环进入提升管1。分离后的气体则由汽提蒸汽导出管11进入再生器8的顶部。
填料层13放置在汽提器筒节12内的催化剂颗粒和汽提蒸汽介质的逆流流动区域，这一区域从催化剂导入管10到汽提蒸汽导入管15-1之间。填料层13的菱形通道与汽提器筒节12的轴向方向平行。菱形通道的总体积占填料层体积的50-98％，最好占90-98％，填料层13的累计高度占汽提器高度的10-80％。填料层13被空间14分开，以解决沟流和填料元件间积聚的碎片。在这些空间中，由于气固的径向流动和通过汽提器筒节12更为均一的固/气比，汽提作用被进一步加强。事实上，空间14使得任何碎片径向从一段填料层流过另一段填料层。而且空间14通过在填料间形成湍动的密相流化混合体使得气固重新分布。
图2是图1中汽提器所用填料层的A-A向视图的放大图，做为实例：填料层所用的填料由金属薄板交叉成菱形结构，交叉角α为30-90度，菱形的短高H为25-300mm。
Claims (5)
1.一种烃类催化转化催化剂的汽提方法，催化剂颗粒从汽提器的上部引入，汽提流体从汽提器的下部引入，其特征在于：催化剂颗粒与汽提流体逆流通过设有至少两段填料层(13)的汽提器，所述填料层(13)由菱形网格组成，填料层(13)的菱形通道与汽提器的轴向平行，菱形通道的总体积占填料层体积的50-98％，填料层(13)的累计高度占汽提器高度的10-80％。
2.根据权利要求1所述的烃类催化转化催化剂的汽提方法，其特征在于：所述催化剂颗粒是烃类催化转化制烯烃工艺的再生催化剂颗粒。
3.一种烃类催化转化催化剂的汽提设备，包括一个垂直的汽提器筒节(12)，汽提器筒节(12)的顶部至少有一个汽提流体导出管(11)，汽提器筒节(12)的上部至少有一个催化剂导入管(10)，汽提器筒节(12)的底部至少有一个催化剂导出管(16)，汽提器筒节(12)的下部至少有一个汽提流体导入管(15-1)，其特征在于：该汽提设备的汽提器内设有至少两段填料层(13)，每段填料层(13)均放置在流通区域的整个汽提器筒节(12)的横截面上，填料层(13)由菱形网格组成，填料层(13)的菱形通道与汽提器的轴向平行，菱形通道的总体积占填料层体积的50-98％，填料层(13)的累计高度占汽提器高度的10-80％。
4.根据权利要求3所述的汽提设备，其特征在于：填料层(13)所用的填料是交叉成菱形的栅板填料，交叉角α为30-90度，菱形的短高H为25-300mm。
5.根据权利要求3所述的汽提设备，其特征在于：菱形通道的总体积占填料层体积的90-98％。
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