CN1136999C - 催化转化再生催化剂的汽提方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱除催化转化再生催化剂夹带杂质气体的汽提方法和设备。再生催化剂首先在设于再生器密相段中的器内汽提器中进行器内汽提，然后再送入设于再生器外部的器外汽提器中进行器外汽提。采用本发明的器内、器外两段汽提方法和设备，再生催化剂夹带的杂质气体脱除率可达80～90%，大大减少了由再生催化剂带入反应器中的杂质气体量，从而使反应器反应油气中的杂质气体大幅度减少，使反应产物的后续分离和精制易于进行。

Description

催化转化再生催化剂的汽提方法和设备

技术领域

本发明涉及一种石油加工催化转化过程中再生催化剂的汽提方法，以及为实现该方法所使用的设备。

背景技术

催化裂化是石油炼制工业中一种重要的二次加工过程，用于从重质油中生产汽油、柴油和液化石油气。近年来，为适应石油化工的发展，在催化裂化工艺的基础上，又开发出了DCC、MGG等催化裂解工艺和常压渣油直接接触裂化制取低碳烯烃的HCC工艺。

HCC工艺，是一种重质烃类直接转化，以制取乙烯为主，并兼产丙烯、丁烯和轻质芳烃的烃类转化工艺，采用类似于催化裂化的“反应-再生”工艺技术和设备。预热过的重质烃类原料，直接与具有一定催化活性的催化剂进行快速接触，以促进自由基反应。裂解后的产物与催化剂快速分离并急冷；含炭待生催化剂经汽提后送入流化床或管式再生器中再生，再生后的催化剂重新回到反应器中循环使用，生成的焦炭和部分重油作为反应所需的热源。关于HCC工艺，在中国专利ZL 92105507.2(CN 1030313C)以及《石油炼制与化工》1995年第26卷第6期“重油直接裂解制乙烯的HCC工艺”一文中均作了介绍。

DCC工艺，是以减压馏分油为原料，采用特定的催化剂，进行流化催化裂解，以丙烯为主要目的产品，同时副产丁烯及乙烯的工艺。MGG工艺，是一种以重质油为原料，采用相应的催化剂，通过提升管或床层反应器，最大量生产液化气同时最大量生产高辛烷值汽油的工艺。DCC、MGG工艺与常规的催化裂化工艺相比，产品显著的不同点是气体量成倍增加，而且组成变化较大。关于DCC、MGG工艺的介绍，可参见《催化裂化》1995年第2期“DCC和MGG产品分离过程的研究与开发”一文，以及《石油炼制》1993年第24卷第5期刊登的“多产液化气和高辛烷值汽油MGG工艺技术”。

HCC、DCC和MGG等工艺，均采用了现有的催化裂化流态化技术和相似的装置形式，但有一些新的技术问题要加以解决。上述工艺与常规催化裂化工艺相比，气体量增加，所以产品分离过程需要适应这种变化。

重质油在采用反应-再生系统借助于催化剂进行催化转化反应的同时，由于存在缩合反应，除生成轻质烃类外，还生成一部分焦炭。这些焦炭沉积在催化剂表面，使催化剂的活性下降。因此，必须连续地用氧化方法把催化剂表面的焦炭除掉，以恢复催化剂的活性。这一过程即为催化剂的再生，氧化再生后的催化剂称为再生催化剂。再生催化剂返回反应器循环使用。由于再生过程中产生大量的含有CO、CO₂、NO_x等的再生烟气，在催化剂循环过程中，再生器中的烟气通过催化剂间的间隙以及催化剂孔隙带入反应器中，作为杂质气体进入反应油气，给反应产物的后续分离和精制带来困难。

另外，上述HCC等催化转化工艺的剂油比都大于常规的催化裂化工艺，随再生催化剂带入反应器中的杂质气体量也相应增加，反应油气中杂质气体量也随之增加，造成反应产物的后续分离和精制难度增大。为了脱除杂质气体，需采用许多工艺手段加以解决，必将增加投资及操作费用。

申请号为92109775.1的中国专利(公开号CN 1083092A)披露，在其制取乙烯和丙烯的催化热裂解方法中，热的再生催化剂返回反应器循环使用之前，使用水蒸汽和/或其它惰性气体进行汽提，以除去催化剂上吸附的非烃气体杂质。在该专利的一个实施例中，经过烧焦再生后的催化剂在输送管线里用水蒸汽汽提，以除去再生催化剂上吸附的非烃气体杂质，如CO和CO₂等。

现有技术中，未见有关催化转化再生催化剂汽提方法的详细步骤的报道，也未见所使用的汽提设备的报道。

发明内容

本发明的目的在于，为采用反应-再生系统的催化转化过程提供一种催化转化再生催化剂的汽提方法，以充分脱除由再生器进入反应器的再生催化剂所夹带的杂质气体。本发明还要提供一种为实施该方法所使用的汽提设备。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种催化转化再生催化剂的汽提方法，其特征在于：再生催化剂在设于再生器密相段中的器内汽提器进行器内汽提，然后再送入设于再生器外部的器外汽提器进行器外汽提。

为实现上述方法，本发明所采用的汽提设备由器内汽提器和器外汽提器组成，器内汽提器设于再生器的密相段中，它包括由隔板和与其相对的再生器器壁构成的器内汽提区，其下部设有内汽提管，器外汽提器设于再生器的外部，它包括一个筒体，其内设有外汽提器挡板，下部设有外汽提管，器外汽提器的上部与器内汽提器的下部连通，器外汽提器的下部与再生输送管相连。

采用本发明所述的汽提方法和设备脱除催化转化再生催化剂夹带的杂质气体，具有如下的有益效果：(1)本发明采用器内、器外两段汽提，可充分脱除再生催化剂夹带的杂质气体，杂质气体脱除率可达80～90％。不采用汽提时，由再生催化剂带入反应器的杂质气体约为1.5～2.5立方米/吨催化剂，反应器反应油气中的杂质气体约为3～5％(重量)。采用本发明的两段汽提方法和设备，可将再生催化剂带入反应器的杂质气体量减少至0.2立方米/吨催化剂，反应器反应油气中的杂质气体量降到0.3～0.5％(重量)。由于反应油气中杂质气体大幅度减少，使后续分离和精制易于进行，可减少油气脱除杂质气体的设备费用及操作费用，从而实现节能降耗。汽提用的水蒸汽随着再生催化剂带入油气中的部分，在后续分离过程中经过分离脱水、干燥很容易脱除；(2)本发明的两段汽提分别在器内汽提器和器外汽提器中进行，不会影响催化剂的流化输送；(3)在再生器密相床内的器内汽提器中汽提，不使用特殊的设备。同时，脱除的杂质气体向上流动，与再生烟气一起从再生器中导出，不需另设杂质气体导出系统，结构较为简单。与器外汽提器配合使用，进行两段汽提，能大大提高杂质气体的脱除率。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明应用于密相床为湍流床式再生器的一种形式的剖视图。

图2是图1的A-A剖视放大图。

图3是本发明应用于两段再生器的一种结构的剖视图。

图4是图3的B-B剖视放大图。

图5是本发明应用于两段再生器的另一种结构的剖视图。

具体实施方式

下面结合图1说明本发明的再生催化剂两段汽提方法。图1中，再生器1的密相床为湍流床。再生器1内下部为催化剂密相段2，上部为稀相段3。器内汽提器4设于密相段2，密相段2与器内汽提器4之间用隔板5隔开。待生催化剂经待生输送管6进入密相段2，与主风分布管7来的主风接触进行烧焦，烧焦后的再生催化剂通过隔板5溢流到器内汽提器4中。在器内汽提器4内，再生催化剂向下流动，与器内汽提器4底部的内汽提管801通入的汽提水蒸汽逆向接触，接触过程中将再生催化剂颗粒间以及催化剂孔隙内携带的大部分杂质气体置换出来，达到汽提掉杂质气体的目的。器内汽提后的催化剂经催化剂导入管11引入设在再生器1外部、器内汽提器4下方的器外汽提器12内，通过外汽提器挡板902与外汽提管802喷出的汽提水蒸汽逆向接触，进一步脱除催化剂夹带的杂质气体。经器内、器外两段汽提的再生催化剂经连接于器外汽提器12底部的再生输送管13引出，进入提升管反应器。器内、器外汽提出的杂质气体进入再生器1上部的催化剂稀相段3，与再生烟气一起由烟气导管10导出再生器。

在上述汽提过程中，器内、器外汽提水蒸汽用量为1～3千克/吨催化剂，最好是2千克/吨催化剂。汽提水蒸汽温度为200～500℃。汽提介质不限于水蒸汽，还可使用空气，或水蒸汽与空气的混合气。

经器内、器外两段汽提后，再生催化剂夹带的杂质气体可脱除80～90％，使再生催化剂带入反应器的杂质气体量减少至0.2立方米/吨催化剂。

图1所示本发明的汽提装置，由器内汽提器4和器外汽提器12组成。器内汽提器4设于再生器1的催化剂密相段2中，它包括由隔板5和与其相对的密相段再生器器壁构成的器内汽提区，其下部设有内汽提管801，内汽提管801上设有喷嘴(图中未示出)。隔板5固定于再生器1的底板及侧壁上，将密相段2与器内汽提区隔开。图1中隔板5为弧形(如图2所示)，隔板5的高度一般为3～5米。器内汽提器4可在内汽提管801的上方设置内汽提器挡板901，用以增加催化剂与汽提水蒸汽的接触，提高汽提效果。如图1和图2所示，本实施例器内汽提器4设置的是人字形挡板。当然，对汽提效果要求不太严格时，也可不设汽提挡板。

图1中，器外汽提器12设于再生器1的外部、器内汽提器4的下方。它包括一个筒体，筒体内设有外汽提器挡板902，其下部设有外汽提管802。外汽提管802上也设有喷嘴(图中未示出)。本实施例，外汽提器挡板902采用的是环形挡板(可参见图4)。外汽提器挡板902和内汽提器挡板901均可采用与常规催化裂化装置反应器汽提器挡板相似的形状和布置方式。器外汽提器12的顶部通过催化剂导入管11与器内汽提器4的下部连通，器外汽提器12的底部与再生输送管13连接。

图1所示实施例的工作情况是：待生催化剂经待生输送管6进入密相段2，与主风分布管7来的主风接触进行烧焦，烧焦后的再生催化剂通过隔板5溢流到器内汽提器4中，与内汽提管801上的喷嘴喷出的水蒸汽逆向接触，将再生催化剂颗粒间以及催化剂孔隙内携带的大部分杂质气体置换出来。器内汽提后的催化剂经催化剂导入管11引入器外汽提器12内，通过外汽提器挡板902与外汽提管802上的喷嘴喷出的汽提水蒸汽逆向接触，进一步脱除催化剂夹带的杂质气体。器内、器外两段汽提后的再生催化剂经再生输送管13引出，进入提升管反应器。器内、器外汽提出的杂质气体进入再生器1上部的催化剂稀相段3，与再生烟气一起由烟气导管10导出再生器。

图3为本发明用于两段再生式再生器的一种结构型式。再生器1的下部为第一再生段，上部为第二再生段，第一、第二再生段之间设有分布板14。第二再生段下部为催化剂密相段2，上部为稀相段3。器内汽提器4设在密相段2内，其结构与图1所示的器内汽提器4基本相同。器外汽提器12设于再生器1的外部，其顶部与器内汽提器4的底部直接连通。图4是图3的B-B剖视图，进一步表明了器内汽提器4和器外汽提器12的结构和相对位置。由图4可以看出，器外汽提器12也设有环形的外汽提器挡板902，位于外汽提管802的上方。

本实施例的工作情况是：待生催化剂经待生输送管6进入再生器1的第一再生段内，与主风分布管7来的主风接触进行烧焦，烧焦后的再生催化剂通过分布板14进入第二再生段继续烧焦。二段烧焦后的再生催化剂经隔板5溢流到器内汽提器4中，与汽提水蒸汽逆向接触，将再生催化剂颗粒间以及催化剂孔隙内携带的大部分杂质气体置换出来。器内汽提后的催化剂由器内汽提器4的底部直接落入器外汽提器12，进行器外汽提，进一步脱除催化剂夹带的杂质气体。经器内、器外两段汽提后的再生催化剂由连接于器外汽提器12底部的再生输送管13引出，进入提升管反应器。器内、器外汽提出的杂质气体进入再生器第二再生段的催化剂稀相段3，与再生烟气一起由烟气导管10导出再生器。

图5为本发明应用于两段再生器的另一种结构的示意图。器内汽提器4设在第二再生段催化剂密相段2内，器外汽提器12位于再生器1的旁侧，与器内汽提器4高低并列布置。器内汽提器4的下部与器外汽提器12的上部用催化剂导入管11连通。器外汽提器12的顶部设有杂质气体返回管15，通入第二再生段稀相段3。

在器内汽提器4汽提后的再生催化剂经催化剂导入管11引入器外汽提器12中，经过器外汽提后，经再生输送管13送入反应器。器外汽提器12汽提出的杂质气体通过杂质气体返回管15返回第二再生段稀相段3，与器内汽提器4汽提出的杂质气体以及再生烟气一起由烟气导管10导出再生器。

本发明的结构型式不局限于上述几种型式。采用反应-再生系统的催化转化过程，可在各种型式的再生器的密相段设置器内汽提器，对再生催化剂进行器内汽提。器内汽提器与器外汽提器联合使用，对再生催化剂进行两段汽提，均可达到本发明的效果。

Claims (6)

1、一种催化转化再生催化剂的汽提方法，其特征在于：再生催化剂在设于再生器(1)密相段(2)中的器内汽提器(4)进行器内汽提，然后再送入设于再生器(1)外部的器外汽提器(12)进行器外汽提，器内汽提和器外汽提所用的汽提介质为水蒸汽，汽提水蒸汽温度为200～500℃，用量为1～3千克/吨催化剂。

2、一种用于实现权利要求1所述方法的汽提设备，其特征在于：它由器内汽提器(4)和器外汽提器(12)组成，器内汽提器(4)设于再生器(1)的密相段(2)中，它包括由隔板(5)和与其相对的再生器器壁构成的器内汽提区，其下部设有内汽提管(801)，器外汽提器(12)设于再生器(1)的外部，它包括一个筒体，其内设有外汽提器挡板(902)，下部设有外汽提管(802)，器外汽提器(12)的上部与器内汽提器(4)的下部连通，器外汽提器(12)的下部与再生输送管(13)相连。

3、根据权利要求2所述的汽提设备，其特征在于：器内汽提器(4)设有内汽提器挡板(901)，内汽提器挡板(901)位于内汽提管(801)的上方。

4、根据权利要求2或3所述的汽提设备，其特征在于：器内汽提器(4)的下部和器外汽提器(12)的上部通过催化剂导入管(11)相连。

5、根据权利要求2或3所述的汽提设备，其特征在于：器内汽提器(4)的下部和器外汽提器(12)的上部通过催化剂导入管(11)相连，器外汽提器(12)的顶部设有杂质气体返回管(15)，通入再生器(1)的稀相段(3)。

6、根据权利要求2或3所述的汽提设备，其特征在于：器外汽提器(12)的上部直接连接于器内汽提器(4)的下部。

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