CN1264953C - 再生器 - Google Patents

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Abstract

再生器容器，设有供应催化剂颗粒的装置，供应充氧气体的装置，排放再生催化剂的装置，从容器排放燃烧气体的装置以及将夹带的催化剂与燃烧气体分离的装置。使用中，该容器在其底端还包括催化剂的流化床区域，其中在该流化床区域中设有一具有一个或多个开口的垂直延伸的隔壁，该隔壁将流化床区域分隔成一个密相流化床区域和一个快速流化床区域，该密相流化床区域设有该供应催化剂的装置，该快速流化床区域在其底端设有该供应充氧气体的装置。

Description

再生器
本发明涉及一种改进的再生器容器。该再生器容器可适用于流化催化裂化(FCC)工艺中。该再生器容器设有供应催化剂颗粒的装置，供应充氧气体的装置，排放再生催化剂(regeneratedcatalyst)的装置，从容器排放燃烧气体的装置以及将夹带的催化剂与燃烧气体分离的装置，使用中，该容器还在其底端包括催化剂的流化床区域。
这种再生器容器例如在US-A-4435282中作了描述。该公开物描述了一种容器，在其底端包括一催化剂的鼓泡流化床(bubblingfluidised bed)，存在于将被再生的催化剂上的焦炭在其中发生燃烧。
如在US-A-4435282中描述的鼓泡床再生器的一个缺点在于，由于催化剂流动型式较差，造成鼓泡床停滞，由于在鼓泡密相床中形成较大气泡，造成再生气体旁通。
这种鼓泡床再生器的一个替换方案是例如在EP-A-610186中描述的所谓“高效再生器”(HER)结构。这种再生是在一快速流化床中完成大部分焦炭燃烧，在一稀释相输送立管中完成某些CO燃烧。经再生的催化剂被收集在一鼓泡密相床中，用于再利用并循环到焦炭燃烧器中。催化剂的再生效率高于鼓泡床再生器。结果，在具有这种再生器的FCC设备中所需的催化剂藏量可小于具有鼓泡床再生器的FCC设备中的藏量。这是有利的，例如因为这种FCC设备能够以更加高效的方式恢复或改变其催化剂藏量。
如在EP-A-610186中描述的所谓“高效再生器”(HER)结构的缺点在于它们的机械和操作复杂性。例如该再生器容器包括两个由三个不同的流化床体系构成的叠置的容器。
GB-A-769818中公开了一种容器，其中既进行汽提，又进行再生。催化剂从FCC反应器供应到一内部容器区域，在该内部容器区域中对催化剂进行汽提以获得已用过的催化剂。已用过的催化剂可通过开口从内部容器空间流动到外部容器空间。在外部容器空间中完成再生。
US-A-5198397中描述了一种再生器，其中已用过的催化剂被直接引入位于一再生器容器中心的快速流化床区域中。催化剂上的焦炭实现充分燃烧所需的温度是通过在催化剂入口处将已用过的催化剂与再生催化剂的一部分混合而达到的。该部分再生催化剂然后流到位于中心处的快速流化床区域与再生器容器壁之间的环形空间中的第二流化床。公开了一个再生工艺，其中在快速流化床中进行部分燃烧，在第二流化床中进行完全燃烧。为避免当两个流化区域中的流出气体相遇时在再生器容器上部发生后燃烧，提出了一个特殊的旋风分离器结构。
本发明涉及一种比现有技术结构中的叠置的容器更简单的高效再生器结构。
该目的是通过下面的装置实现的。
再生器容器，设有供应催化剂颗粒的装置，供应充氧气体的装置，排放再生催化剂的装置，从容器排放燃烧气体的装置以及将夹带的催化剂与燃烧气体分离的装置，使用中，该容器在其底端还包括催化剂的流化床区域，其中在该流化床区域中设有一具有一个或多个开口的垂直延伸的隔壁，该隔壁将流化床区域分隔成一个密相流化床区域和一个快速流化床区域，该密相流化床区域设有供应催化剂的装置，该快速流化床区域在其底端设有供应充氧气体的装置，其中隔壁在其上端敞开使密相流化床区域及快速流化床区域与再生器容器的上端部开放联通。
根据本发明的再生器容器提供了一种简单的一个容器的结构。使用中，在一个流化床区域中设有一快速流化床，可实现焦炭的高效燃烧。与具有相同容器体积的常规鼓泡床再生器相比，根据本发明的再生器的总催化剂藏量将显著减小。这是因为快速流化床区域中的密度远远小于常规鼓泡床再生器中的密度，还因为密相流化床中的床高度可保持低于鼓泡床再生器的床高度。另一个优点在于，例如通过向现有容器提供供应充氧气体所需的装置以及形成两个流化床区域的隔壁，可以很容易地将现有的鼓泡床再生器改装成根据本发明的再生器。现有再生器中的现有旋风分离器的布置结构同样可以有利地用于根据本发明的再生器中。考虑到大部分现有的FCC设备都装有以鼓泡床模式操作的再生器这一事实，且总体上需要以较低的催化剂藏量操作FCC设备，本发明的后一方面特别有利。
快速流化床区域特别用来表示催化剂密度在50到400千克/立方米之间，最好是低于300千克/立方米的流化床。表面气体速度一般高于1.5米/秒，更优选地是在2到6米/秒之间。快速流化床区域中的气体部分适当地没有明显返混地向上流动，实现催化剂中焦炭的充分有效燃烧。相反，要再生的催化剂颗粒将在快速流化床区域中有相当大的返混地向上流动。
密相流化床区域特别表示催化剂密度在300到900千克/立方米之间的流化床。密相流化床区域的密度总是大于快速流化床区域中的密度。优选地，表面气体速度小于0.3米/秒，更优选地，在0.01到0.1米/秒之间。通过以如此低的气体速度操作密相流化床区域，由于较低的温度水平和较低的蒸气部分压力(partial pressure)，催化剂很少发生减活。由于该区域的低气体速度和低温，该区域仅会发生小部分的焦炭燃烧。实质上，密相流化床将起到一储存容器，而不是一再生区域的作用。因此与现有技术中鼓泡床再生器相比，如在快速流化床区域中这样，催化剂承受更剧烈的减活条件的时间缩短了。另外，也不会遇到如US-A-5198397中所描述的两种不同流出气体的问题。由此，不需要对现有的旋风分离器布置结构进行修改。
部分催化剂将从快速流化床区域被夹带到再生器容器上端。这些催化剂颗粒将在分离装置中与离开再生器容器的气体分开。这些分离装置适当地是现有技术旋风分离器，包括一级旋风分离器和二级旋风分离器。二级旋风分离器还将催化剂颗粒与一级旋风分离器的气态流出物分离。例如参见1997年出版的由Joseph W.Wilson、Penn WellBooks和Tulsa所著的“流体催化裂化技术与操作”(FluidCatalytic Cracking Technology and Operations)第183-185页。
在本发明的一个优选实施例中，从再生器排出再生催化剂的装置位于快速流化床区域的底端。已经以快速流化床模式再生的催化剂颗粒将通过例如一级和二级旋风分离器的料腿从再生器容器的上端返回该床。这些返回的催化剂颗粒将在快速流化床区域中主要向下流动，以在其底端从再生器容器排出。如果隔壁中的开口位置相对靠近容器底端，因而靠近排放再生催化剂的这些装置，则最好设置用于避免催化剂从隔壁中的开口到排放开口发生催化剂短路(short-cutting)的装置。这种装置最好是在快速流化床区域中催化剂出口上方间隔开的遮板。图4中示出排放再生催化剂的另一种优选方式。
垂直延伸隔壁理解为当从上方观察时，将流化床分隔成两个流化床区域的一个垂直隔壁或者一个更加倾斜的隔壁。优选地，该隔壁主要或全部是一垂直隔壁。根据本发明的再生器中的垂直延伸隔壁可以是一平板。可选择地但不是优选地，可设置多个隔壁，形成两个以上的流化床区域，如上所述，其中至少一个是快速流化床区域，一个是密相流化床区域。优选地，垂直隔壁是一管状结构，形成一环形外部流化床区域和一圆形内部流化床区域。管状隔壁在其底端的直径可较小，以容纳例如外部流化床区域的流化装置。
如果隔壁是管状结构，则如图2-4中所示，外部流化床区域可以是快速流化床区域，内部流化床区域可以是密相流化床区域。该实施例的优点在于，对于快速流化床区域，获得了有利的床纵横比(bedaspect ratio)，而这又有利于实现气相的轴向分级。气相的轴向分级又有利于提高再生器的工作效率。更优选地，内部流化床区域是快速流化床区域，而外部流化床区域是密相流化床区域。该实施例的优点在于，再生的催化剂可以更容易地从再生器容器排出，且很容易在密相流化床区域中实现已用过的催化剂与从一级旋风分离器料腿排出的再生催化剂的预混合。也见图5。
快速和密相流化床区域的截面积比最好在1∶5和2∶1之间。更优选地，再生器容器的小于60％的截面积由快速流化床区域占据。实际的最佳方案是再生器容器的约50％的截面积由快速流化床区域占据。在环形空间包括快速流化床区域的情况下，管状隔壁与容器壁之间的环形空间适当地是管状再生器容器直径的3％和20％之间。
隔壁中的开口应足够小，以避免大量充氧气体流从快速流化床区域流向密相流化床区域。这些开口也应当足够大，以允许催化剂从密相流化床区域自由流动到快速流化床区域。开口的总面积取决于将再生的催化剂的量。假设通过全部开口的总催化剂流量是750和1500千克/平方米秒，则可以计算上述开口所需的面积。
这些开口最好是沿隔壁均匀分布，以确保快速流化床区域沿其整个底部都被提供有要再生的催化剂。例如在管状隔壁的情况下，开口适当地沿其整个圆周设置。产生的催化剂的均匀和无间断地分布，结合快速流化床的小的床纵横比是有利的，因为这限制了后燃烧的机会。
隔壁可在其上端敞开，使密相和快速流化床区域与再生器容器的上端开放联通。隔壁中的开口最好定位在隔壁的底端。存在于再生器容器上端的部分相对较热的催化剂颗粒的部分可从上方进入密相流化床区域，导致该床中温度上升，这对于再生器效率是有利的。存在于再生器容器上端中的催化剂颗粒是来自快速流化床的夹带催化剂。这些催化剂颗粒中的一部分将在用于分离夹带催化剂和燃烧气体的装置中与离开再生器的气体分离。
在内部流化床区域是密相流化床区域的情况下，垂直隔壁还可在其上端关闭，使上述密相流化床区域不与再生器容器的上端部开放联通。该实施例中，隔壁中的开口可以有利地定位在垂直隔壁上一升高的位置。较高的位置是优选的，因为将减少上述短路的发生。
本发明还涉及一种在再生器容器中对已用过的催化剂进行再生的方法，其中(a)将已用过的催化剂供应到位于再生器容器中的一密相流化床中，(b)从该密相流化床供应到位于再生器容器中的一快速流化床，(c)在50和400千克/立方米之间的催化剂密度的快速流化床中与作为流化介质的充氧气体接触，(d)从快速流化床的底端获得再生催化剂。优选地，催化剂是流化催化裂化(FCC)工艺中的已用过的催化剂。优选地，这种工艺在如上所述的再生器容器中进行。
已用过的催化剂表示这样的催化剂，它已经在流化催化裂化(FCC)工艺中被用于裂化碳氢化合物，且已经例如用蒸气汽提，因而从催化剂上去除了油。剩余的所谓已用过的催化剂将包含焦炭，焦炭在根据本发明的再生器中去除。
在快速流化床中使用的充氧气体是包括充氧物，最好是氧气的气体。一种优选的气体是空气或富含氧气的空气。在密相流化床中使用的气体可以是惰性气体，例如氮气，或者循环使用的燃烧气体。优选地，密相流化床区域中的流化气体是充氧气体。它还可以是含有气体的燃料与充氧物，例如空气和在FCC工艺中获得的干燥气体(drygas)的混合物。通过这种方式，要再生的催化剂在排放到快速流化床区域之前可以进一步提高温度。该最后实施例最好用在根据本发明的隔壁在顶部关闭的再生器中。这种结构减少了干燥气体在再生器顶部及在更靠前处的后燃烧的机会。更优选地，在快速流化床区域和密相流化床区域中将相同的气体用作流化气体。填加到密相流化床区域和填加到快速流化床区域的充氧气体的体积比优选地在1∶40和1∶5之间，更优选地在1∶20和1∶5之间。
本发明还涉及一种改装现有再生器容器的方法，该现有再生器容器设有供应催化剂颗粒的装置，供应充氧气体的装置，排放再生催化剂的装置，从容器排放燃烧气体的装置以及将夹带的催化剂与燃烧气体分离的装置，使用中，该容器在其底端还包括催化剂的流化床区域，该改装方法是在流化床区域中增加一个隔壁，以制成如上所述的再生器容器。优选地，对用于分离夹带催化剂和燃烧气体的装置不作或少作修改。
本发明将结合下面的附图表示。
图1表示现有技术鼓泡床再生器；
图2是根据本发明的再生器容器的第一实施例；
图3表示根据本发明的再生器容器的第二实施例；
图4表示根据本发明的再生器容器的第三实施例；
图5是一优选实施例，其中快速流化床区域位于内部管状流化床区域内部。
图1表示鼓泡床再生器容器(1)的技术状态，其设有通过催化剂分配器(2)供应催化剂颗粒的装置，通过气环(gas ring)(3)供应充氧气体的装置，通过导管(4)排放再生催化剂的装置，通过导管(5)从容器排放燃烧气体的装置，以及通过一级(6)和二级旋风分离器(7)从燃烧气体中分离所夹带催化剂的装置，为清楚起见，仅图示了其中一组。在使用中，容器(1)在其底端还包括具有上部床高度(bed level)(9)的鼓泡流化床区域(8)。一级旋风分离器(6)和二级旋风分离器(7)分别设有料腿(10)、料腿(11)(部分图示)。
图2示出与图1相同的容器，但设有一管状隔壁(12)，该隔壁(12)沿其圆周设有若干开口(13)。该管状隔壁将再生器的流化床区域分隔成一外部流化床区域(14)和一内部流化床区域(15)。该实施例中，外部流化床区域(14)是具有升高的床高度(16)的快速流化床区域，外部流化床区域(14)在其底端(18)还设有一气体供应环(17)，用作供应充氧气体的装置。在导管(4)的催化剂入口(19)上方设有一板(20)，用于防止催化剂从开口(13)短路到入口(19)。催化剂入口(19)可如WO-A-0050165中所描述的那样。内部流化床区域(15)是密相流化床，其床高度(21)低于床高度(16)。床高度(21)低于床高度(16)是因为隔壁与再生器容器(1)的上端开放联通，且因为流化床区域(15)的湍流流化状态较不剧烈。床高度(21)可位于垂直供应导管(23)的排放开口上方或下方。密相流化床区域还可设置一用于供应要再生的催化剂的装置，可以是一垂直供应导管(23)，该导管(23)上端设有一催化剂流导向装置(24)，用于将催化剂导引到密相流化床区域(15)。还设有一气环(25)，用于将流化气体供应到密相流化床区域(15)。
图3表示根据本发明的再生器容器(1)，设有一在其顶端(28)关闭的隔壁(26)。该隔壁封闭了一个具有床高度(29)的密相流化床(27)。该隔壁还在高于图2中开口(13)的位置设有若干开口(30)。管状隔壁(26)延伸到封闭盖(28)上方以及快速流化床区域(14)的床高度(16)上方。该延伸部封闭了一个中空的空间(31)，该空间(31)减小了再生器的体积并提高了快速流化床区域(14)的动态特性。该延伸部设有一倾斜的顶部(32)，可有利地避免催化剂沉积在再生器容器(1)中。
图4表示根据图2的再生器，其中在再生催化剂出口处设置了一所谓的抽出料斗(33)，该料斗(33)设有一用于接收催化剂颗粒的开口(34)和一用于从容器(1)排出催化剂的导管(35)。抽出料斗(33)的开口(34)适当地位于料腿(10)的出口下方。抽出料斗(33)的开口(34)最好位于床高度(16)下面，并适当地位于快速流化床区域(14)的上半部中。开口(34)定位成使来自快速流化床区域(14)的没有经过料腿(10)的催化剂，也能够进入抽出料斗(33)。有利地，通过使开口(34)向上指向，通过抽出料斗(33)排出的大部分催化剂将是由料腿(10)排出的已充分再生的催化剂颗粒。
优选地，可将一个抽出料斗(33)定位在多个，最好是2个料腿(10)之间。一个典型的再生器可包括8-12个一级旋风分离器(6)，而它们又如上所述与4-6个抽出料斗(33)联接。在这个实施例中，需要使用非垂直定位的料腿(10)。这种所谓的弯曲料腿(kinked dipleg)最好与垂直方向成15°或更小的角度。但只有一个抽出料斗(33)实施例是优选的。
图5表示与图1中相同的容器，但设置了一个具有一敞开的上端的管状隔壁(12)，该隔壁(12)沿其圆周设有若干个开口(36)。该管状隔壁将再生器的流化床区域分隔成一个外部流化床区域(37)和一个内部流化床区域(38)。该实施例中，内部流化床区域(38)是具有升高的床高度(39)的快速流化床区域，内部流化床区域(38)在其底端(40)还设有一气体供应环(gas supply ring)(41)，用作供应充氧气体的装置。内部流化床区域(38)还设有一再生催化剂抽出导管(42)，该导管(42)具有一位于床高度(39)以下的催化剂入口(43)。外部流化床区域(37)是密相流化床，其床高度(44)明显低于床高度(39)。已用过的催化剂通过已用过的催化剂供应导管(45)供应到外部流化床区域(37)。该中心定位的导管(45)在其上端终止形成多个转向导流臂(46)，该多个转向导流臂(46)具有位于外部流化床区域(37)上方的排放开口(47)。优选地设置2-8个，更优选地设置四个或五个臂(46)，以均匀地排放已用过的催化剂。流化床区域(37)还设有一气环(48)，用于将流化气体供应到上述密相流化床区域。
使用中，图5中的再生器通过导管(45)接收已用过的催化剂。该已用过的催化剂将排入密相流化床区域(37)，当与从料腿(10)和(11)排出的热再生催化剂混合时被预加热。已用过的催化剂和再生的催化剂的混合物通过开口(36)进入快速流化床区域(38)。催化剂在该快速流化床区域(38)中向上移动，其中催化剂上存在的大部分焦炭将被燃烧。部分上升的催化剂通过抽出导管(42)排出，而剩余部分进入再生器更高部分的稀相空间(free board)。这里，催化剂和气体将进入一级旋风分离器(6)中。分离的催化剂随后如上所述通过料腿(10)和(11)排放到密相流化床(37)。

Claims (7)

1.再生器容器，设有供应催化剂颗粒的装置，供应充氧气体的装置，排放再生催化剂的装置，从容器排放燃烧气体的装置以及将夹带的催化剂与燃烧气体分离的装置，使用中，该容器在其底端还包括催化剂的流化床区域，其中在该流化床区域中设有一具有一个或多个开口的垂直延伸的隔壁，该隔壁将流化床区域分隔成一个密相流化床区域和一个快速流化床区域，该密相流化床区域设有该供应催化剂的装置，该快速流化床区域在其底端设有该供应充氧气体的装置，其中隔壁在其上端敞开使密相流化床区域及快速流化床区域与再生器容器的上端部开放联通。
2.根据权利要求1所述的再生器，其中该垂直隔壁具有形成一个环形外部流化床区域和一个圆形内部流化床区域的管状结构。
3.根据权利要求2所述的再生器，其中该内部流化床区域是密相流化床区域，该环形外部流化床区域是快速流化床区域。
4.根据权利要求2所述的再生器，其中该环形外部流化床区域是密相流化床区域，该内部流化床区域是快速流化床区域。
5.用于在一再生器容器中对已用过的催化剂进行再生的方法，其中(a)将已用过的催化剂供应到位于再生器容器中的一密相流化床中，(b)从该密相流化床供应到位于再生器容器中的一快速流化床，(c)在处于50和400千克/立方米之间的催化剂密度条件下的快速稀相流化床中与作为流化介质的充氧气体接触，(d)从更稀相的流化床获得再生催化剂，其中再生催化剂的部分从再生器容器排出，部分被循环到密相流化床。
6.根据权利要求5所述的方法，其中该方法是在根据权利要求1-4中的任一项所述的再生器容器中完成的。
7.改装现有的再生器容器的方法，该现有的再生器容器设有供应催化剂颗粒的装置，供应充氧气体的装置，排放再生催化剂的装置，从容器排放燃烧气体的装置以及将夹带的催化剂与燃烧气体分离的装置，使用中，该容器在其底端还包括催化剂的流化床区域，该改装方法通过在流化床区域中增加一个隔壁，而制成根据权利要求1-4中任一项所述的再生器容器。
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