CN1191130C

CN1191130C - 待生催化剂的汽提方法

Info

Publication number: CN1191130C
Application number: CNB02130789XA
Authority: CN
Inventors: 朱丙田; 侯拴弟; 龙军; 许克家; 李松年; 钟孝湘; 赵俊鹏; 汪燮卿
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2002-09-28
Filing date: 2002-09-28
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2022-09-28
Also published as: CN1485405A

Abstract

一种催化裂化待生剂汽提方法，是使反应后的待生催化剂进入汽提器，与汽提介质逆流接触，以脱除待生催化剂所夹带的石油烃，汽提后的待生催化剂离开汽提器。所述汽提器内水平设置有4层或4层以上的塔盘式的内构件，待生催化剂和汽提介质流经每一层内构件时其各自的流动方向均发生改变。采用本发明所提供的待生催化剂汽提方法可使汽提效率得到明显提高。

Description

待生催化剂的汽提方法

技术领域

本发明属于在不存在氢的情况下石油烃的催化裂化方法，更具体地说，是一种催化裂化待生催化剂的汽提方法。

背景技术

在常规的催化裂化过程中，原料油用水蒸汽雾化并喷入提升管内，在其中与来自再生器的高温催化剂(600～700℃)接触，随即汽化并进行反应。油气在提升管内的停留时间很短，一般只有几秒钟。反应产物经旋风分离器分离出夹带的催化剂后离开反应器去分馏塔。积有焦炭的催化剂(称待生催化剂)由沉降器落入下面的汽提段。汽提段内装有多层人字型档板并在底部通入过热水蒸气，待生催化剂上吸附的油气和颗粒之间的油气被水蒸气置换出而返回上部。经汽提后的待生催化剂通过待生斜管进入再生器。再生器的主要作用是烧去催化剂上因反应而生成的积炭、使催化剂的活性得以恢复。再生后的催化剂(称再生剂)落入溢流管，经再生斜管送回反应器循环使用。

在石油烃催化裂化过程中，由于催化剂是多孔性物质，反应过程产生的焦炭、碳氢气体等易吸附在催化剂上，影响了催化剂的活性，需要进行汽提和再生。

传统的催化剂汽提器是在汽提段加入挡板或填料以提高汽提效果。针对挡板类汽提器及其改进有许多专利。

USP5531884采用的汽提器，由筒体、蒸汽盘管、内提升管以及带裙带的内环挡板和外环挡板等部件构成。内外挡板沿筒体轴线方向交替布置，分别固定在内提升管和筒体上。裙体连接在挡板的下方。挡板上设有多个下料管，向下流动的部分催化剂从此通过。另外一部分催化剂从内外挡板的环隙通过。这些催化剂与上升的汽提蒸汽逆流接触，进行油气置换，与传统的挡板上不开孔(管)的汽提器相比，汽提效果有所提高，但挡板下方仍有大量空间未被利用。

基于‘在挡板上开孔’的思想，CN70950Y公开了洛阳石化公司对汽提器的进一步改进，即，在挡板上开孔，使向下流经开孔的催化剂进一步填充了挡板下方的孔腔，增加了气固接触面积。此外还对挡板裙体及挡板倾角进行了改进，提高了汽提效率。尽管如此，大部分催化剂及蒸汽从挡板的环隙中流过，易形成一股股的流体，产生较大的气泡，在挡板与边壁的夹角处气固流动受到限制，影响着气固接触效率。

USP6248298提出的汽提器包括内外挡板，在挡板上开孔，另外在挡板上安上导向板，促使催化剂在向下运动的同时进行绕内管旋转运动，增加了气固接触效率，在内外挡板的缝隙中，气体易形成大的气泡，造成气固接触面积减少。

USP5716585是一种流化催化填料式汽提器，其填料是一种波浪式的板，按照一定的要求进行排列，分成几层放置在汽提器中，气固两相流体在填料之间的通道中进行运动、接触。

USP6224833是一种填料式汽提器，其填料是由不同栅板交叉构成。不同栅板之间构成类似网格状的空间，气固流体就是在此空间中运动接触。

在挡板式汽提器中，催化剂在运动时易形成沟流，这主要是由于催化剂向下运动，密相中的气体内被压缩，此时如果没有额外气体，催化剂发生非流态化，彼此聚集，气泡不能穿过催化剂聚集体，当气压增加到一定程度，就形成沟流；填料式汽提器易形成催化剂流动的死区，减少了气固接触的机会。

以上几种汽提器都是在汽提器底部通入水蒸汽，水蒸汽浓度高有利于解析，随着汽提高度的增加，水蒸汽浓度降低，解析出的烃类浓度增加，影响催化剂中吸附气的解析。结果造成汽提器越向上，汽提效果越低。

USP5601787利用再生器中的热催化剂与待生催化剂直接混合、加热或者间接加热，以提高汽提温度达到提高汽提效果的目的，多级汽提也有利于改善汽提效果。但其挡板式汽提器限制了其汽提效果的进一步提高。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上提供一种催化裂化待生催化剂的汽提方法，使汽提效率得到提高。

本发明所提供的催化裂化待生剂汽提方法是使反应后的待生催化剂进入汽提器，与汽提介质逆流接触，以脱除待生催化剂所夹带的石油烃，汽提后的待生催化剂离开汽提器，其特征在于：该汽提器内水平设置有4层或4层以上的塔盘式的内构件，待生催化剂和汽提介质流经每一层内构件时其各自的流动方向均发生改变。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在以下方面：

1、本发明所采用的塔盘式汽提器内构件为改变催化剂和汽提介质的流动方向提供了有利条件，它可加剧气固两相的运动程度，抑制大气泡的产生，防止流动死区的形成，从而使催化剂颗粒有更多的机会接触汽提介质、使汽提效果得到加强。

2、本发明所提供的汽提方法既可适用于单段汽提，又可用于多段汽提。在实施多段汽提的过程中，蒸汽导管亦可作为导气管，汽提出的气体物质可通过导气管直接导出，从而使汽提器或汽提段中汽提介质的浓度得到提高，汽提效果得到改善。

3、本发明所提供的方法易于实施。

附图说明

图1～2是本发明所采用的塔盘式内构件的截面示意图。

图3～4是本发明所采用汽提器的结构示意图。

具体实施方式

(1)本发明所采用的汽提器内构件

本发明所采用的塔盘式汽提器内构件主要由2组或2组以上的挡板以及设置在各组挡板之间的垂直隔板组成，其中，优选由2-16组挡板组成所述的内构件，最优选由3-9组挡板组成所述的内构件。

本发明所述的每组挡板均由一组倾斜角相同且与垂直隔板固定连接的挡板片组成。所述倾斜角为挡板片的下沿与水平方向所形成的夹角。本发明对所述挡板片的形状没有限制，它们既可以是弧形板，也可以是平板，或者是由呈一定角度的两片或两片以上的平板所构成的折板。各挡板片之间的水平距离为汽提器内径的0.1-5％，优选0.5-4％。挡板片的长度小于或等于汽提器内径的1/2，挡板片的高度为汽提器内径的1-5％，优选1.5-4.5％。所述挡板片上最好适当开孔，其开孔率为1-30％，优选3-25％。

每两组挡板之间均设置有垂直隔板。垂直隔板的长度小于或等于汽提器的内径。垂直隔板的高度略小于或等于倾斜布置的挡板片的垂直高度。

为了使本发明所述内构件具有更高的强度，可沿该内构件的外侧设置环形侧壁。各挡板片的一侧与垂直隔板固定连接，而另一侧与环形侧壁或与相应的垂直隔板固定连接。本发明对所述固定连接的具体方式没有限制，焊接、铆接等均可。环形侧壁的垂直高度略大于或等于倾斜布置的挡板片的垂直高度。

如图1所示，所述汽提器内构件由图中所示的A、B、C、D4组挡板组成。每组挡板均由倾斜角相同的一组固定的挡板片组成。例如在B组挡板中，包括一组固定的挡板片1，且挡板片上设有开孔。每组挡板之间均设有垂直隔板2。内构件的最外侧即为环形侧壁3。

如图2所示，所述汽提器内构件由图中所示的E、F、G、H、I、J、K、L、M9组挡板组成。各组挡板在内构件中所占区域的形状和大小可以是不同的。每组挡板均由倾斜角相同的一组固定的挡板片组成，挡板片上设有开孔。每组挡板之间均设有垂直隔板2。内构件的最外侧即为环形侧壁3。

(2)内构件在汽提器中的设置

所述汽提器内构件在催化裂化汽提器中的设置方法如下：本发明所述内构件在催化裂化汽提器中逐层水平放置，且相邻两层内构件沿垂直方向相互对应的挡板片的倾斜角度不同。这样，物流在由上层内构件流入下层内构件时，其流动方向发生改变。汽提器中所设置的内构件的数量根据具体的工程设计要求而定，例如，汽提器的垂直高度、汽提效率以及是否采用多段汽提等等。

下面举例说明汽提器内构件的设置方法，但本发明并不因此而受到任何限制。

内构件设置方法之一：在汽提器或汽提段中，内构件逐层水平设置，每两层内构件之间的垂直距离大于或等于零，但小于单层内构件的轴向垂直高度。

内构件设置方法之二：当在汽提器或汽提段中采用多段汽提时，由2层或2层以上的内构件组成一段，例如，可以由2～10层内构件组成一段。段内每2层内构件之间的垂直距离小于相应的段的垂直高度的50％。段与段之间的垂直距离大于段内每两层内构件之间的垂直距离，但小于上方段的垂直高度的50％。在每段的下方设置蒸汽分布器，例如，蒸汽分布环或蒸汽盘管等。蒸汽盘管上可设置高出盘管的喷嘴，喷嘴上覆盖一层金属网或者喷嘴采用粉末冶金做成，可以让气体自由出入，同时禁止颗粒进入。当在汽提器或汽提段中采用多段汽提时，所设置的段数一般不宜超过10段，最好不超过8段。在实际操作过程中，每段下方的蒸汽分布器可以通过其上游和下游的阀门灵活控制汽提介质的注入量以及是否注入汽提介质。例如，当仅打开最下层蒸汽分布器，而其它蒸汽分布器全部关闭时，即可由多段汽提转换为单段汽提。上述段与段之间的蒸汽分布器也可以通过关闭其上游阀门、打开其下游阀门以及其与沉降器连通的管线的阀门，这样，所述蒸汽分布器即可起到导气管的作用，将从催化剂颗粒之间以及催化剂颗粒孔隙内部汽提出来烃类物质直接导入沉降器。

下面结合附图进一步说明本发明提供的方法，但本发明并不因此而受到任何限制。

如图3所示，在汽提器5中，内构件逐层水平设置。反应后的催化剂及其所夹带的石油烃由汽提器的上方进入，汽提介质，例如，汽提蒸汽从汽提器的底部注入。在汽提器中，催化剂与汽提介质逆流接触。由于汽提器中设置了上述塔盘式内构件，因此，在上述物流流经每一层内构件时，其流动方向均发生改变，从而延长催化剂在汽提器内的停留时间。

图4所示的汽提器内构件设置方式就是实施多段汽提的例子。如图中所示，内构件的设置分为4段，而每段又是由3层水平设置的塔盘式内构件组成的。

上述每段的下方均设有蒸汽分布器。反应后的催化剂及其所夹带的石油烃由汽提器的上方进入，汽提介质(例如，汽提蒸汽)分段注入。在汽提器中，催化剂与汽提介质逆流接触。催化剂和汽提介质流经每一层内构件时，其流动方向均发生改变，从而延长催化剂在汽提器内的停留时间。

下面的实施例将对本发明提供的方法予以进一步的说明，但并不因此而使本发明受到任何限制。

实施例

该实施例说明：采用本发明所提供的待生催化剂汽提方法可使汽提效率得到明显提高。

对中型提升管催化裂化装置的汽提器进行改造、采用本发明所述的内构件，内构件的结构如图1所示。汽提器内径为500mm，汽提器中设有4个内构件。内构件高100mm，每个内构件均分成4个区，每个区内的挡板片与水平方向成45°，各内构件沿轴向自上而下依次水平放置，并且使得轴向相邻的内构件中上下对应的挡板片的倾斜方向不同，若上层按顺时针方向倾斜，则下层按逆时针方向倾斜，反之亦然。每两层内构件之间的间隔均为50mm。

试验所用原料油的主要性质见表1，所用催化剂是长岭催化剂厂工业生产的，商品牌号为DOCR-1，其性质见表2。原料油经水蒸汽雾化并喷入提升管内，在其中与来自再生器的高温催化剂接触，随即汽化并进行反应，油气沿提升管上行。反应产物经旋风分离器分离出夹带的催化剂后离开反应器去分馏塔。积有焦炭的催化剂由沉降器落入改造后的汽提段。在汽提段中，催化剂与汽提蒸汽逆流接触，使催化剂上吸附的油气和颗粒之间的油气被水蒸气置换出而返回上部沉降器。经汽提后的待生催化剂通过待生斜管进入再生器。再生后的催化剂落入溢流管，经再生斜管送回反应器循环使用。对所得到的各种产品进行计量和分析，试验结果及汽提段的汽提效率见表3。

对比例

该对比例也是在中型提升管催化裂化装置上进行的，所采用的汽提器内设置人字形挡板。

试验步骤与实施例基本相同，所得到的试验结果及汽提器的汽提效率见表3。将表3中试验结果进行对比可以看出，采用本发明所提供的汽提器内构件后，不仅汽提效率明显提高，产品分布也得到一定程度的改善。

表1

密度(20℃)，g·cm^-3	0.9150
密度(20℃)，g·cm^-3	0.9150	馏程，℃
初馏点	260	馏程，℃
初馏点	260	10％	459
30％	564	10％	459
30％	564	50％	604
粘度，mm²·s^-1		50％	604
粘度，mm²·s^-1		80℃	34.1
100℃	2.7	80℃	34.1
100℃	2.7	凝点，℃	35
残炭，重％	8.1	凝点，℃	35
残炭，重％	8.1	重金属含量，ppm
Fe	11.2	重金属含量，ppm
Fe	11.2	Ni	4.0
Cu	0.2	Ni	4.0
Cu	0.2	V	0.1
Na	2.1	V	0.1
Na	2.1	元素组成，重％
C	86.5	元素组成，重％
C	86.5	H	12.96
S	0.13	H	12.96
S	0.13	N	0.23

表2

催化剂名称	DOCR-1
催化剂名称	DOCR-1	化学组成，重％
Al₂O₃	46.5	化学组成，重％
Al₂O₃	46.5	Na₂O	0.22
Fe₂O₃	0.34	Na₂O	0.22
Fe₂O₃	0.34	筛分组成，重％
＜40μm	21.4	筛分组成，重％
＜40μm	21.4	40～80μm	55.4
＞80μm	23.2	40～80μm	55.4
＞80μm	23.2	孔体积，mL·g^-1	0.30
比表面积，m²·g^-1	222	孔体积，mL·g^-1	0.30
比表面积，m²·g^-1	222	磨损指数，％·h^-1	1.9
微反活性(800℃，4h，100％H₂O)	74	磨损指数，％·h^-1	1.9
微反活性(800℃，4h，100％H₂O)	74	表观密度，kg·m^-3	784

表3

项目	实施例	对比例
项目	实施例	对比例	主要操作条件：
反应温度，℃	500	500	主要操作条件：
反应温度，℃	500	500	再生剂温度，℃	700	700
剂油比	7.5	7.5	再生剂温度，℃	700	700
剂油比	7.5	7.5	反应时间，s	2.8	2.8
产品分布，重％			反应时间，s	2.8	2.8
产品分布，重％			干气	3.72	3.68
液化气	15.3	15.19	干气	3.72	3.68
液化气	15.3	15.19	汽油	44.52	43.15
柴油	19.66	18.68	汽油	44.52	43.15
柴油	19.66	18.68	重油	7.97	8.67
焦炭	9.27	10.24	重油	7.97	8.67
焦炭	9.27	10.24	轻质油收率，重％	64.18	61.83
主要产品性质：			轻质油收率，重％	64.18	61.83
主要产品性质：			汽油密度，g/cm³	0.74	0.73
汽油RON	91.5	91.1	汽油密度，g/cm³	0.74	0.73
汽油RON	91.5	91.1	MON	81	80.0
柴油密度，g/cm³	0.89	0.90	MON	81	80.0
柴油密度，g/cm³	0.89	0.90	柴油凝点，℃	-5	-5
焦中氢，重％	6.0	7.8	柴油凝点，℃	-5	-5
焦中氢，重％	6.0	7.8	汽提气流量，吨/小时	1.6	2.8
汽提效率^*，％	90.3	70	汽提气流量，吨/小时	1.6	2.8

^*汽提效率的计算方法如下：

m2为进入汽提器的烃流量，m1为进入再生器的烃流量

m 2 = (\frac{1}{ρ 1} - \frac{1}{ρ 2}) \times \frac{G}{V 1} \times \frac{m 3}{m 3 + m 4}

ρ1为反应器床层密度，ρ2为催化剂的骨架密度，G为催化剂的循环量，V1为汽提器入口的摩尔体积，m3为反应器塔顶烃流量，m4为进入反应器的蒸汽流量

m 1 = (\frac{1}{ρ 3} - \frac{1}{ρ 2}) \times \frac{G}{V 2} \times c 1

ρ3为汽提器料腿中待生催化剂的密度，V2为汽提器料腿的摩尔体积，c1为汽提器出口蒸汽中烃浓度

c 1 = c 2 \times {(\frac{m 2}{m 5})}^{(a \times b)}

c2为反应器蒸汽(不包括汽提气)中烃浓度，m5为汽提气流量，a为汽提因子，b为理论汽提塔板数。

Claims

1、一种催化裂化待生剂汽提方法，是使反应后的待生催化剂进入汽提器，与汽提介质逆流接触，以脱除待生催化剂所夹带的石油烃，汽提后的待生催化剂离开汽提器，其特征在于：该汽提器内水平设置有4层或4层以上的塔盘式的内构件，待生催化剂和汽提介质流经每一层内构件时其各自的流动方向均发生改变；所述塔盘式内构件主要由2组或2组以上的挡板以及设置在各组挡板之间的垂直隔板组成，所述的每组挡板均由一组倾斜角相同且与垂直隔板固定连接的挡板片组成。

2、按照权利要求1的方法，其特征在于所述塔盘式内构件由2-16组挡板以及设置在各组挡板之间的垂直隔板组成。

3、按照权利要求2的方法，其特征在于所述塔盘式内构件由3-9组挡板以及设置在各组挡板之间的垂直隔板组成。

4、按照权利要求1的方法，其特征在于所述内构件的外侧设置环形侧壁；各挡板片的一侧与垂直隔板固定连接，而另一侧与环形侧壁或垂直隔板固定连接；环形侧壁的垂直高度略大于或等于倾斜布置的挡板片的垂直高度。

5、按照权利要求1的方法，其特征在于所述内构件在催化裂化汽提器中逐层水平放置，且相邻两层内构件沿垂直方向相互对应的挡板片的倾斜角度不同。

6、按照权利要求1或5的方法，其特征在于所述内构件在催化裂化汽提器中逐层水平放置，每两层内构件之间的垂直距离大于或等于零，但小于单层内构件的轴向垂直高度。

7、按照权利要求1或5的方法，其特征在于所述催化裂化汽提器中设置10段或10段以下的塔盘式内构件，而每段由2层或2层以上的内构件组成，段内每2层内构件之间的垂直距离小于相应的段的垂直高度的50％，段与段之间的垂直距离大于段内每两层内构件之间的垂直距离，但小于上方段的垂直高度的50％，每段的下方设置蒸汽分布器。