CN1226100C - 一种使再生催化剂脱除烟气的方法 - Google Patents

Abstract

一种使再生催化剂脱除烟气的方法，是使再生后的催化剂进入再生烟气汽提器，与汽提介质逆流接触，以脱除其所夹带的烟气，汽提后的再生催化剂离开汽提器。所述汽提器内水平设置4层或4层以上的塔盘式的内构件，再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方法可使明显减少再生剂所携带的烟气量、降低气压器负荷，并减少烃类产品中的杂质含量。

Description

一种使再生催化剂脱除烟气的方法

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，是一种使再生催化剂脱除烟气的方法。

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。

催化裂解过程中产物以气体为主，在催化剂再生后也会夹带少量的烟气，当所采用的剂油比较大、催化剂循环量较大时，就有相当多的烟气被带入反应器成为杂质气体，这不但增加了气体压缩机的负荷，而且增加了后处理的难度。因此，除待生催化剂需要汽提外，对再生催化剂也需要汽提。

CN1045460C公开了一种石油烃类催化转化方法，该方法是在反应器和再生器之间设置调温脱气罐，并从脱气罐底部引入反应所产生的催化干气与来自再生器的再生催化剂逆流接触，通过汽提使再生催化剂物流中所夹带的烟气被脱除。再生器下部连接有预混合再生管，将待生剂首先通过预混合再生管烧去焦炭中大部分氢和少量的碳，得到的半再生剂输入再生器密相床，烧掉剩余的焦炭，得到的热的再生剂进入调温脱气罐。经汽提调温后的再生剂返回反应器循环使用。所述调温脱气罐的结构与换热器类似。

CN1311059A和CN1311060A公开了一种催化剂脱气塔及其脱除催化剂携带气体的方法。所述脱气塔为圆筒状，主要包括纵轴线上的脱气管、与脱气管末端相连的水平管、沿垂直方向交错排列的内环挡板和外环挡板；催化剂从脱气塔上部进入塔内，与来自环形水蒸汽管的水蒸汽逆流、错流接触，脱除气体后的催化剂从塔底出塔，脱出的气体和过量的水蒸汽进入脱气管并从塔顶出塔。所述脱气塔虽然能够起到脱除再生剂所夹带烟气的作用，但由于涉及到内环挡板和外环挡板的安装，该脱气塔的建造和施工均比较繁琐。

CN2455355Y公开了一种再生催化剂汽提设备。该装置为套筒式，主要组成有：内筒、内环蒸汽进气管、内环分布拌、外环分布管等组成。内环蒸汽进管置于内环分布板下方的锥体中，内环分布板和外环进气管位于内筒的下面，再生剂下料管位于内筒中。该装置通过环流可实现催化剂与新鲜汽提蒸汽多次接触，提高汽提效果。

CN1270853A公开了脱除催化转化再生催化剂夹带杂质气体的气体设备和方法。汽提为两级汽提，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。其汽提器为挡板式汽提器，在挡板与边壁的夹角处及人字形挡板下方气固流动受到一定的限制，影响着气固接触效率。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上提供一种使再生催化剂脱除烟气的简便而有效的方法。

本发明所提供的使再生催化剂脱除烟气的方法是使再生后的催化剂进入再生烟气汽提器，与汽提介质逆流接触，汽提后的再生催化剂离开再生烟气汽提器返回反应器循环使用，其特征在于：该再生烟气汽提器内水平设置有4层或4层以上的塔盘式的内构件，再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。

3、本发明所采用的塔盘式汽提器内构件结构简单，易于加工，且所述内构件直接水平设置在汽提器内部即可，因此，本发明提供的方法易于实施。

4、采用本发明所提供的方法可大幅度降低再生剂所携带的再生烟气，为催化裂化、催化裂解或催化热裂解过程降低气压机的负荷以及后续的产品精制创造了有利条件。

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，而另一侧根据不同的要求，既可与环形侧壁固定连接，也可以与另外一个垂直隔板固定连接。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、D 4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、M 9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)内构件在再生烟气汽提器中的设置

所述汽提器内构件在再生烟气汽提器中的设置方法如下：本发明所述内构件在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。

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。再生后的催化剂及其所夹带的烟气由汽提器的上方进入，汽提介质，例如，汽提蒸汽或催化裂化干气，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。

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。再生后的催化剂及其所夹带的烟气由汽提器的上方进入，汽提介质(例如，汽提蒸汽或FCC干气)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。

在催化裂化、催化裂解或催化热裂解过程中，再生后的催化剂首先按照本发明所提供的方法进入再生烟气汽提器，与汽提介质逆流接触，以脱除再生剂所携带的烟气，汽提后的再生剂返回反应器循环使用。

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方法可使再生剂所携带烟气的量明显降低。

对中型提升管催化裂化装置进行改造，在再生器的下游增设再生烟气汽提器。采用本发明所述的内构件，内构件的结构如图1所示。所述再生烟气汽提器内径为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的夹角为22.5°，各内构件沿轴向自上而下依次水平旋转45℃放置。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，在其中与经上述汽提器汽提后的高温再生催化剂接触，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。积有焦炭的催化剂经汽提后通过待生斜管进入再生器。再生后的催化剂经再生烟气汽提器汽提后，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，所采用的再生烟气汽提器为CN1311060A中所述的汽提塔。

试验步骤与实施例基本相同，所得到的试验结果见表3。将表3中试验结果进行对比可以看出，本发明所提供的方法，可减少气体介质的用量，具有较好的脱除再生剂所携带烟气的效果。

表1

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

表2

催化剂名称	DOCR-1
		化学组成，重％
Al2O3	46.5
		Na2O	0.22
Fe2O3	0.34
		筛分组成，重％
＜40μm	21.4
		40～80μm	55.4
＞80μm	23.2
		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
		表观密度，kg·m-3	784

表3

项目	实施例	对比例
			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
			反应时间，s	2.8	2.8
产品分布，重％
			干气	3.59	3.68
干气中非烃含量，v％	1.0	6
			液化气	15.41	15.32
汽油	42.95	43.36
			柴油	18.79	18.75
重油	8.76	8.82
			焦炭	9.96	10.19
轻质油收率，重％	61.74	62.11
			主要产品性质：
汽油密度，g/cm3	0.74	0.74
			汽油RON	92	92
MON	80	80
			柴油密度，g/cm3	0.90	0.90
柴油凝点，℃	-5	-5
			汽提气流量，吨/小时	1.1	1.5
汽提效率*，％	95	70

*催化剂烟气脱除时汽提效率＝(f1-f2)/f1*100％

f1为进入脱气罐的干烟气流量

f2为催化裂化干气中除H₂S外非干气的流量

Claims (8)

1、一种使再生催化剂脱除烟气的方法，是使再生后的催化剂进入再生烟气汽提器，与汽提介质逆流接触，汽提后的催化剂离开汽提器；其特征在于：该汽提器内水平设置4层或4层以上的塔盘式内构件，再生催化剂和汽提介质流经每一层内构件；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；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。

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，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。

6、按照权利要求1的方法，其特征在于所述汽提器中设置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。

7、按照权利要求1的方法，其特征在于该方法适用于催化裂化、催化裂解以及催化热裂解过程。

8、按照权利要求1的方法，其特征在于所述再生后的催化剂首先进入再生烟气汽提器，与汽提介质逆流接触，以脱除其所携带的烟气，汽提后的催化剂返回反应器循环使用。

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