CN116731742A - 一种轻烃裂解催化剂富氧再生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轻烃催化裂解技术领域,公开一种轻烃裂解催化剂富氧再生装置。再生装置包括预混合区、燃烧再生区和待生催化剂储藏部分。预混合区一端设雾化蒸汽喷口、燃料油喷口、燃料气喷口,其内设与雾化蒸汽喷口相通的气体分布器,另一端与燃烧再生区相通。待生催化剂储藏部分一端伸至预混合区中央,设有柱塞阀,位于预混合区上方的待生催化剂储藏部分套有偏转板或分布器。燃烧再生区一端设富氧气体入口、燃料油喷口、燃料气喷口、气体分布器,另一端设旋风分离器。再生装置侧面设有催化剂取样口、温度取样点、催化剂出口和蒸汽入口。基于该再生装置可实现催化剂富氧燃烧再生工艺,可降低燃料消耗,减少氮氧化合物的产生,解决氮氧化合物爆炸风险。
Description
技术领域
本发明涉及轻烃催化裂解技术领域,尤其涉及一种轻烃裂解催化剂富氧再生装置。
背景技术
乙烯和丙烯是石油化工的重要产品,其生产方式主要由烃类热裂解和催化裂解得到。随着相关催化剂的开发,轻烃的催化裂解已成为近年来极具发展潜力的技术。轻烃的催化裂解一般采用流式循环技术,催化剂在反应器出口通过旋风分离器或其它固气分离方法分离后,送至再生器内烧焦,再生的催化剂送至反应器入口,与轻烃进料混合后进入反应器。
催化裂解过程是吸热反应,反应所需的热量来源于再生器中的燃烧热,以催化剂为媒介为反应器加热。而催化剂上的生焦量较小,燃烧热不足以保持反应器温度,需要在再生器中外补燃料。该部分燃料是催化裂解过程能源消耗的瓶颈,降低燃料消耗可大幅度降低催化裂解装置的能耗。常见的节能方法包括提高燃料与主风的进料温度,但节能效果有限。
乙烯和丙烯作为轻烃催化裂解的主要产品,在反应器后一般配有深冷装置(冷箱),以分离氢气、甲烷等轻组分。在常规的再生过程中,以空气作为主风送入再生器,高温下氮气会生成氮氧化合物,少量氮氧化合物会被催化剂吸附,最终被反应产物夹带至后续的冷箱单元。在冷箱的低温环境下,氮氧化合物会和乙烯生成硝基塑胶,积聚在冷箱中。在装置停车时,冷箱温度迅速上升,硝基塑胶加热分解,可能会出现爆炸事故。
现有技术未解决燃料消耗量大,以及氮氧化合物爆炸风险问题。本发明提供了一种轻烃裂解催化剂富氧再生装置,基于本发明可实现轻烃裂解催化剂的富氧燃烧再生工艺,降低燃料消耗,并解决氮氧化合物爆炸风险问题。此外,与常规再生装置相比,还增设了燃料气喷口,提高了再生过程操作的灵活可调空间。
发明内容
为进一步降低燃料消耗、解决氮氧化合物爆炸等问题,针对现有技术,本发明提供一种轻烃裂解催化剂富氧再生装置,所述的再生装置用于碳数在C2-C12范围内的轻烃催化裂解过程。
本发明的技术方案:一种轻烃裂解催化剂富氧再生装置,所述的再生装置用于碳数C2-C12范围内的轻烃催化裂解过程,其包括预混合区1、燃烧再生区2和待生催化剂储藏部分;预混合区1为非等截面筒状,其一端设有多种进口,连接至轻烃裂解催化剂富氧再生装置一端内表面;所述进口包括雾化蒸汽喷口C3、燃料油喷口aC2和燃料气喷口aC1;预混合区1另一端为出口,与燃烧再生区2相通;预混合区1内设置与雾化蒸汽喷口C3连通的气体分布器aE,所述气体分布器aE与预混合区1的筒侧固连,且其水平方向各设有喷嘴;待生催化剂储藏部分一端固定于轻烃裂解催化剂富氧再生装置,另一端为待生催化剂入口G,伸至预混合区1中央;所述待生催化剂入口G连接柱塞阀B,用于控制待生催化剂的释放;位于预混合区1出口上方的待生催化剂储藏部分套有偏转板或分布器A,用于将催化剂与燃料油、燃料气均匀分布至燃烧再生区2内;
轻烃裂解催化剂富氧再生装置内预混合区1和待生催化剂储藏部分以外区域为燃烧再生区2,其一端设有富氧气体入口C6、燃料油喷口bC5、燃料气喷口bC4以及气体分布器bF;所述气体分布器bF截面为T型,竖直侧为富氧气体入口管I、水平侧为若干直管J,富氧气体入口管I与富氧气体入口C6相通,直管J中各设有喷嘴K;燃烧再生区另一端安装旋风分离器D;
轻烃裂解催化剂富氧再生装置侧面分别设置催化剂取样口C8、温度取样点C9、催化剂出口H和蒸汽入口C7,蒸汽入口C7位于催化剂取样口C8、温度取样点C9的上方;催化剂出口H设置多个,连通反应器;催化剂出口H均位于预混合区出口水平面上方0.5-2m处。
所述预混合区直径0.2-5m,预混合区高度0.4-8m。
所述燃烧再生区在催化剂再生过程中,根据催化剂密度分为密相区与稀相区;所述偏转板或分布器A,用于将催化剂与燃料油、燃料气均匀分布至密相区内;通过燃料分配比例与雾化蒸汽控制,密相区与稀相区相界面高于预混合区出口水平面;所述密相区直径2-30m,密相区高度2-15m;所述稀相区直径2-30m,稀相区高度2-45m。
所述轻烃裂解催化剂富氧再生装置直径2-30m,总高5-60m;旋风分离器D下端距离偏转板或分布器A0-2m。
本发明的有益效果:该再生装置采取富氧燃烧,可降低燃料消耗,减少氮氧化合物的产生,解决氮氧化合物爆炸风险。
附图说明
图1(a)为本发明一种轻烃裂解催化剂富氧再生装置示意图一。
图1(b)为本发明一种轻烃裂解催化剂富氧再生装置示意图二。
图2为燃烧再生区气体分布器的俯视示例图。
1-再生装置预混合区;2-再生装置燃烧再生区;A-分布器;B-柱塞阀;C1-燃料气喷口a;C2-燃料油喷口a;C3-雾化蒸汽喷口;C4-燃料气喷口b;C5-燃料油喷口b;C6-富氧气体入口;C7-蒸汽入口;C8-催化剂取样口;C9-温度取样点;D-旋风分离器;E-气体分布器a;F-气体分布器b;G-待生催化剂入口;H-催化剂出口;I-富氧气体入口管;J-直管;K-喷嘴。
具体实施方式
下面将本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明的实施例,本领域普通技术人员经改进或调整得所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
一种轻烃裂解催化剂富氧再生装置如图1所示,其中再生装置分为:预混合区、燃烧再生区和待生催化剂储藏部分。预混合区一端设有多种进口,包括雾化蒸汽喷口、燃料油喷口以及燃料气喷口,预混合区内设有气体分布器,与雾化蒸汽喷口相通。预混合区另一端为出口,与燃烧再生区相通。待生催化剂储藏部分一端为待生催化剂入口,伸至预混合区中央,催化剂入口处设有柱塞阀,位于预混合区出口上方的待生催化剂储藏部分套有偏转板或分布器。燃烧再生区一端设有富氧气体入口、燃料油喷口、燃料气喷口以及气体分布器,另一端装有旋风分离器。再生装置侧面设有催化剂取样口、温度取样点、催化剂出口和蒸汽入口。催化剂出口设置多个,与装置连通。
所述的预混合区设有待生催化剂入口G、雾化蒸汽喷口C3、燃料油喷口aC2、燃料气喷口aC1,气体分布器aE。预混合区中央与待生催化剂入口G相连,催化剂从待生催化剂入口G与柱塞阀B相连处进入再生装置,柱塞阀B用于控制待生催化剂进入再生装置的流量,柱塞阀B与再生装置外侧用法兰固定。燃料气从燃料气喷口aC1进入预混合区,燃料气喷口aC1与底座用螺纹连接,底座与再生装置焊接。燃料油从燃料油喷口aC2进入预混合区,燃料油喷口aC2与底座用螺纹连接,底座与设备焊接。雾化蒸汽从雾化蒸汽喷口C3进入预混合区,雾化蒸汽喷口C3与气体分布器aE相通,气体分布器aE与预混合区1的筒侧固连,且其水平方向各设有喷嘴。预混合区出口与密相区顶端相连,出口上方设有偏转板或分布器A,用于将催化剂与燃料油气均匀分布至再生装置密相区内,该处与待生催化剂储藏部分用法兰连接。
所述的燃烧再生区底部设有富氧气体入口C6、燃料油喷口bC5、燃料气喷口bC4,气体分布器bF,燃烧再生区中部与所述的预混合区连通。燃料气从燃料气喷口bC4进入预混合区,燃料气喷口bC4与底座用螺纹连接,底座与设备焊接。燃料油从燃料油喷口bC5进入预混合区,燃料油喷口bC5与底座用螺纹连接,底座与设备焊接。富氧气体从富氧气体入口C6进入,顶部与气体分布器bF连通。气体分布器bF截面为T型,竖直侧为富氧气体入口管I,水平侧为若干直管J,直管J中各有喷嘴K,等间隔分布。燃烧再生区侧边设有催化剂取样口C8,以判断催化剂再生情况。同时设有温度取样点C9,以控制燃料油以及燃料气的用量。燃烧再生区在操作时可分为密相区和稀相区,密相区与稀相区之间的界面由催化剂密度分布决定。在实际操作时,界面应高于预混合区出口偏转板或分布器A0-2m,以保证离开密相区的催化剂颗粒能充分再生。
所述的燃烧再生区顶端设有旋风分离器D,用于分离烟气与被夹带上的催化剂颗粒。旋风分离器D顶部连接至烟气后处理系统,底部料腿至密相区和稀相区相界面处,保证旋风分离器分离出的催化剂能返回密相区,防止跑剂。
所述的再生装置设有催化剂出口H,位于预混合区出口水平面上方0.5-2m处,以保证充分再生的催化剂能离开再生器,防止催化剂长时间过热导致骨架失效。
由于再生装置采用富氧气体代替空气燃烧,可大幅减少气体中氮气含量,相应地可大幅减少燃烧热消耗,即降低了油气配比。同时,富氧燃烧较空气燃烧温度更高,传热效率更好,且由于氮气含量的大幅降低,通过合理设计可相应地减少氮氧化合物的产生,有效改善氮氧化合物爆炸的问题。油气配比的降低也使得富氧燃烧装置与常规设备的喷口有很大不同,相较于常规设备,富氧再生装置进口气体流量减少,使得喷口体积相应降低。同时,富氧燃烧效率更高,这对喷口的耐受性也有更高要求,使得材料的选择也会有所不同。
实施例1
100万吨/年轻烃催化裂解装置,再生器总高30m,预混合区直径2.5m,壁厚20mm,预混合区高度5m。密相区直径16m,壁厚30mm,密相区高度6m。稀相区直径18m,壁厚30mm,稀相区高度22m。旋风分离器D下端距离预混合区上端偏转板或分布器A为1m。预混合区气体分布器aE内水平两侧各设10个喷嘴,喷嘴等间隔分布。燃烧再生区2底部气体分布器bF设有6根直管J,每根直管J内水平两侧各设有15个喷嘴K,等间隔分布。
实施例2
200万吨/年轻烃催化裂解装置,再生装置总高45m,,预混合区直径4m,壁厚25mm,预混合区高度8m。密相区直径25m,壁厚40mm,密相区高度10m。稀相区直径27m,壁厚40mm,稀相区高度32m。旋风分离器D下端距离预混合区上端偏转板或分布器A为2m。预混合区气体分布器aE内水平两侧各设15个喷嘴,喷嘴等间隔分布。燃烧再生区底部气体分布器bF设有8根直管J,每根水平直管J两侧各设有20个喷嘴,等间隔分布。
本实施例说明只是示例性的,而不是全部的实施例,本领域普通技术人员经改进或调整的所有其他实施例,全部处于本发明的保护范畴。
Claims (4)
1.一种轻烃裂解催化剂富氧再生装置,其特征在于,所述轻烃裂解催化剂富氧再生装置用于碳数C2-C12范围内的轻烃催化裂解过程,其包括预混合区(1)、燃烧再生区(2)和待生催化剂储藏部分;预混合区(1)为非等截面筒状,其一端设有多种进口,连接至轻烃裂解催化剂富氧再生装置一端内表面;所述进口包括雾化蒸汽喷口(C3)、燃料油喷口a(C2)和燃料气喷口a(C1);预混合区(1)另一端为出口,与燃烧再生区(2)相通;预混合区(1)内设置与雾化蒸汽喷口(C3)连通的气体分布器a(E),所述气体分布器a(E)与预混合区(1)的筒侧固连,且其水平方向各设有喷嘴;待生催化剂储藏部分一端固定于轻烃裂解催化剂富氧再生装置,另一端为待生催化剂入口(G),伸至预混合区(1)中央;所述待生催化剂入口(G)连接柱塞阀(B),用于控制待生催化剂的释放;位于预混合区(1)出口上方的待生催化剂储藏部分套有偏转板或分布器(A),用于将催化剂与燃料油、燃料气均匀分布至燃烧再生区(2)内;
轻烃裂解催化剂富氧再生装置内预混合区(1)和待生催化剂储藏部分以外区域为燃烧再生区(2),其一端设有富氧气体入口(C6)、燃料油喷口b(C5)、燃料气喷口b(C4)以及气体分布器b(F);所述气体分布器b(F)截面为T型,竖直侧为富氧气体入口管(I)、水平侧为若干直管(J),富氧气体入口管(I)与富氧气体入口(C6)相通,直管(J)中各设有喷嘴(K);燃烧再生区另一端安装旋风分离器(D);
轻烃裂解催化剂富氧再生装置侧面分别设置催化剂取样口(C8)、温度取样点(C9)、催化剂出口(H)和蒸汽入口(C7),蒸汽入口(C7)位于催化剂取样口(C8)、温度取样点(C9)的上方;催化剂出口(H)设置多个,连通反应器;催化剂出口(H)均位于预混合区出口水平面上方0.5-2m处。
2.根据权利要求1所述的轻烃裂解催化剂富氧再生装置,其特征在于,所述预混合区直径0.2-5m,预混合区高度0.4-8m。
3.根据权利要求1或2所述的轻烃裂解催化剂富氧再生装置,其特征在于,所述燃烧再生区在催化剂再生过程中,根据催化剂密度分为密相区与稀相区;所述偏转板或分布器(A),用于将催化剂与燃料油、燃料气均匀分布至密相区内;
通过燃料分配比例与雾化蒸汽控制,密相区与稀相区相界面高于预混合区出口水平面;所述密相区直径2-30m,密相区高度2-15m;所述稀相区直径2-30m,稀相区高度2-45m。
4.根据权利要求3所述的轻烃裂解催化剂富氧再生装置,其特征在于,所述轻烃裂解催化剂富氧再生装置直径2-30m,总高5-60m;旋风分离器(D)下端距离分布器(A)或偏转板0-2m。
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PB01 | Publication | ||
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