CN1385495A - 流化催化裂化催化剂再生方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油化工烃类原料催化转化技术。提出的催化剂再生方法为:管式烧焦器与多段逆流湍流床烧焦器相并列的催化剂串联组合再生方式,催化剂从再生器底部进入管式烧焦器,在管式烧焦器内烧掉40－50%的碳和几乎全部氢,然后在湍流床烧焦器内经过多段逆流再生,完成全部烧焦过程。提出的催化剂再生装置由管式烧焦器和多段湍流床烧焦器组合而成;管式烧焦器底部设置待生催化剂进口,上端与上段湍流床烧焦器连通。

Description

流化催化裂化催化剂再生方法和装置

本发明属于石油化工烃类原料催化转化技术，主要提出一种流化催化裂化催化剂再生方法和装置。

催化剂再生是流化催化裂化及烃类原料气固催化裂解工艺中必不可少的组成部分。重油在催化裂化反应过程中，除生成轻质烃外，焦碳及重金属还沉积在催化剂表面，造成催化剂活性的降低。通常采用氧化再生的方式，烧掉沉积在催化剂表面上的焦碳，以恢复催化剂的活性。目前工业上所使用的催化剂多为对残碳较为敏感的超稳分子催化剂，对催化剂的再生效果要求较高(通常C_R＜0.1重％)。此外，再生器的投资在整个催化裂化裂解装置的投资中占有很大比重，其能耗也占催化裂化装置能耗的80％以上。因此，开发既能强化再生过程，又可以降低设备投资和操作费用的再生方法和设备是当前科研、设计单位的一项重要课题。

两段再生是目前应用较为普遍的一种再生形式，尤其是两段逆流再生，可以使高氧含量的气体和低碳含量的催化剂相反应，而低氧含量的气体则和高碳含量的催化剂相接触，平均化学动力学速度比较高，对提高再生效果较为有利。较为典型的两段逆流再生技术有UOP公司的RCC两段逆流再生以及洛阳石化公司所开发的ROCC-V型两段逆流再生。RCC型的结构简图如图7所示，第一再生器与第二再生器同轴布置，与反应沉降器高低并列布置。此项技术的主要特点在于：(1)可适用于产焦率6-12重％的原料；(2)烟气中含氧量较低；(3)二再不设旋风；其不足之处为：(1)由于待生催化剂经斜管进入一再，一再相对较高的位置决定了沉降器较高的标高(一般在70米以上)，建设费用及检修费用均较高；(2)两段再生均为湍流床再生，气、固接触效率较低，传质阻力较大，再生效率不高；(3)再生器内需较多的催化剂藏量，因而影响催化剂的活性。ROCC-V型的结构简图如图8所示，其主要特点在于：(1)采用三器同轴的布置形式，有效地降低反再系统的高度，比同等规模的RCC技术低10米左右；(2)降低了提升管的高度，缩短了油气管线；(3)待生催化剂由立管输送；(4)一、二再烧焦比例调节灵活，温差控制比较合理，烧焦效率较高，再生效果好；但由于ROCC-V型只能应用于同轴布置的结构形式，不能应用于高低并列式催化装置的设计和改造，因而在使用上有一定的局限性。

本发明的目的即是提出一种新型的烃类原料流化催化裂化催化剂的多段逆流再生方法和再生设备，可有效提高催化剂烧焦能力，减小催化剂的水热失活，并能降低设备投资。

本发明提出的流化催化裂化催化剂再生方法为：管式烧焦器与多段逆流湍流床烧焦器相并列的催化剂串联组合再生方式，待生催化剂从再生器底部进入管式烧焦器，在管式烧焦器内烧掉40-50％的碳和几乎全部氢，然后在多段湍流床烧焦器内经过多段逆流再生，完成全部烧焦过程。

再生设备由管式烧焦器和多段湍流床烧焦器组合而成；管式烧焦器底部设置待生催化剂进口，管式烧焦器上端通过气固分配器与上段湍流床烧焦器连通，多段湍流床烧焦器上下同轴设置。每段湍流床烧焦器之间设置板式分配器，每段湍流床烧焦器均配置有进风分配器。

板式分配器的设计不允许催化剂向下降落，其开孔率为5-12％，开孔直径为25-50mm。

为防止CO发生尾燃，管式烧焦器的出口气固分配器埋入一段湍流床烧焦器内的密相之中，使CO在催化剂密相床层内燃烧。

气固分配器可采用分布环的形式，也可采用树枝管的形式，开有Φ10-60mm的孔。

为增大剂油比的调节范围，取走多余的热量，灵活调节再生器的温度，本发明在湍流床烧焦器上设置外取热器。

本发明催化剂输送管可设在再生器内，也可设在再生器外部。

管式烧焦器可设在湍流床烧焦器内，其下端为待生催化剂进口，穿过多段湍流床烧焦器，上端通过气固分配器与上段湍流床烧焦器连通。

管式烧焦器也可设在湍流床烧焦器外部，与多段湍流床烧焦器叠式并列布置。其上端伸入上段湍流床烧焦器内通过气固分配器与上段湍流床烧焦器连通。

本发明多段湍流床烧焦器的段数为2-3段。

本发明催化剂再生方法：来自反应器的含碳待生催化剂从再生器的底部进入管式烧焦器，与含氧气体接触反应，使40～50％的碳及几乎全部的氢完成燃烧；催化剂被反应烟气以及部分未反应的含氧气体输送至管式烧焦器上部，经过气固分配器与上段湍流床烧焦器内的催化剂及烟气合并，继续反应；来自于上段进风分配器中的含氧气体与中段湍流床烧焦器中的含氧烟气相混合，经板式分配器进入上段湍流床烧焦器内，与其中的含碳催化剂反应，再生烟气进入上段湍流床烧焦器内的密相床与其中的催化剂继续反应，烧焦后进入上方空间，经旋风分离器分离出夹带的催化剂后排出器外，经上段湍流床烧焦器烧焦后的催化剂由催化剂输送管进入中段湍流床烧焦器内，来自于中段进风分配器中的含氧气体与下段湍流床烧焦器中的含氧烟气相混合，经板式分配器进入中段湍流床烧焦器内与其中的催化剂继续反应，反应生成的烟气向上进入上段烧焦器内，经过烧焦后的催化剂则经催化剂输送管进入下段湍流床烧焦器内继续反应，含氧气体经下段进风分配器进入下段湍流床烧焦器，实现催化剂的最后燃烧，完成再生过程，再生后的催化剂从下段湍流床烧焦器的底部排出，送往提升管反应器，烟气则向上进入上一段燃烧，以进一步利用剩余氧气。

本发明提出的流化催化裂化催化剂再生方法和设备，具有以下优点：

1、本发明采用管式烧焦器与湍流床烧焦器相串联的再生形式，管式烧焦器内气体线速较高，气固返混程度很小，可大大提高传质速度；湍流床烧焦器采取多段逆流再生方式，提高了催化剂的再生效果，再生剂的含碳量可以小于0.05重％。

2、本发明中管式烧焦器与湍流床烧焦器叠式并列布置，实现了待生催化剂底部进料，再生剂底部出料的方式，可大幅降低装置的高度，装置工程造价可降低20％以上。

3、待生催化剂在管式烧焦器中停留时间很短，并可烧掉几乎全部的氢，有效地避免催化剂的水热失活。

4、本发明通过在管式烧焦器下部设置补燃催化剂进口，可以提高焦碳的起燃温度，增加烧焦反应速度。

实施例：

附图1为本发明催化剂再生装置实施例1结构示意图。

附图2为本发明再生装置实施例2结构示意图。

附图3为本发明再生装置实施例3结构示意图。

附图4为本发明再生装置实施例4结构示意图。

附图5为本发明再生装置实施例5结构示意图。

附图6为本发明再生装置实施例6结构示意图。

附图7为现有技术RCC型再生装置结构示意图。

附图8为现有技术ROCC-V型再生装置结构示意图。

参照实施例给出的附图对本发明方法和装置加以进一步说明：

如附图1所示，再生装置由管式烧焦器101和多段湍流床烧焦器组合而成；管式烧焦器101底部设置待生催化剂进口116，上端通过气固分配器108与上段湍流床烧焦器202连通，多段湍流床烧焦器上下同轴设置，多段湍流床烧焦器之间设置板式分配器，每段湍流床烧焦器均配置有进风分配器。

板式分配器208、106为上开置孔的板状结构，其设计不允许催化剂向下降落，其开孔率为5-12％，开孔直径为25-50mm。为防止CO发生尾燃，管式烧焦器101的出口气固分配器108埋入上段湍流床燃焦器内的密相之中，使CO在催化剂密相床层内燃烧。气固分配器108可采用分布环的形式，也可采用树枝管的形式，开有Φ10-60mm的大孔。

为增大剂油比的调节范围，取走多余的热量，灵活调节再生器的温度，在湍流床烧焦器上设置外取热器301。

本发明催化剂输送管104设置在再生器内。催化剂输送管209通常情况下设置在再生器外。

管式烧焦器101设在多段湍流床烧焦器内，其下端为待生催化剂进口，穿过多段湍流床烧焦器，上端通过气固分配器108与上段湍流床烧焦器202连通。

如附图2所示，其主体与实施例1相同，催化剂输送管104采用外循环管，设在再生器外部。

如附图3所示，其主体与实施例1相同，管式烧焦器101位于多段湍流床烧焦器外部，与多段湍流床烧焦器叠式并列布置，其上端伸入上段湍流床烧焦器202内通过气固分配器108与上段湍流床烧焦器连通。

附图4中结构同实施例3，仅是将催化剂输送管104设计为外循环管结构，位于再生器外。

附图5提供的实施例5其多段湍流床烧焦器采用两段结构，即具有上段和下段湍流床烧焦器。

附图6提供的实施例6中，催化剂输送管209根据需要也可设在再生器内。

结合附图对本发明再生方法加以进一步说明：

来自反应器的含碳待生催化剂116从再生器的底部进入管式烧焦器101，与含氧空气115接触反应，40-50％的碳及几乎全部氢在此区域完成燃烧，半再生催化剂被反应烟气以及部分未反应的含氧气体输送至管式烧焦器101上部，经过气固分配器108与上段湍流床烧焦器202内的催化剂及烟气合并后继续反应，来自于上段进风分配器109中的含氧气体110与中段湍流床烧焦器107中的含氧烟气相混合，经板式分配器208进入上段湍流床烧焦器202内，与其中的含碳催化剂继续反应，烧焦后进入上方稀相，由旋风分离出夹带的催化剂后排出器外。经上段湍流床烧焦器202烧焦后的催化剂由催化剂输送管209进入中段湍流床烧焦器107内。来自于中段进风分配器105中的含氧气体111与下段湍流床烧焦器103中的含氧烟气相混合，经板式分配器106进入中段湍流床烧焦器107内与其中的催化剂继续反应，反应生成的烟气向上进入上段烧焦器202内，烧焦后的催化剂则经催化剂输送管104进入下段湍流床烧焦器103内继续反应，来自于113的含氧空气经下段进风分配器102送入下段湍流床烧焦器103，实现催化剂的最后燃烧，完成整个再生过程。再生后的催化剂114从下段湍流床烧焦器103的底部排出，送往提升管反应器，烟气则向上进入上一段燃烧，以进一步利用剩余氧气。

由于待生催化剂温度较低，为提高再生温度，可将下段湍流床烧焦器103中的一部分再生催化剂作为补燃催化剂112向管式烧焦器101的底部补充，其补充量一般不大于原待生催化剂的两倍。

Claims (9)

1、一种流化催化裂化催化剂再生方法，其特征是：采用管式烧焦器(101)与多段逆流湍流床烧焦器相并列的催化剂串联组合再生方式，待生催化剂首先从再生器底部进入管式烧焦器(101)，在管式烧焦器内烧掉40～50％的碳和几乎全部氢，然后通过管式烧焦器(101)上部进入多段湍流床烧焦器内经过多段逆流再生，完成全部烧焦过程。

2、一种流化催化裂化催化剂再生装置，其特征是：其由管式烧焦器(101)和多段湍流床烧焦器组合而成；管式烧焦器(101)底部设置待生催化剂进口，上端通过气固分配器(108)与上段湍流床烧焦器(202)连通，多段湍流床烧焦器上下同轴设置，每段湍流床烧焦器之间设置板式分配器，每段湍流床烧焦器均配置有进风分配器。

3、按照权利要求1所述的流化催化裂化催化剂再生方法，其特征是来自反应器的含碳待生催化剂(116)从再生器的底部进入管式烧焦器(101)，与含氧气体接触反应，使40～50％的碳及几乎全部氢在此区域完成燃烧，催化剂被反应烟气以及部分未反应的含氧气体输送至管式烧焦器(101)上部，经过气固分配器(108)与上段湍流床烧焦器(202)内的催化剂及烟气合并后继续反应；来自于上段进风分配器(109)中的含氧气体(110)与中段湍流床烧焦器(107)中的含氧烟气相混合，经板式分配器(208)进入上段湍流床烧焦器(202)内，与其中的含碳催化剂反应，再生烟气进入上段湍流床烧焦器内的密相床与其中的催化剂继续反应，烧焦后进入上方空间，经旋风分离出夹带的催化剂后排出器外，经上段湍流床烧焦器(101)烧焦后的催化剂由催化剂输送管(209)进入中段湍流床烧焦器(107)内，来自于中段进风分配器(105)中的含氧气体与下段湍流床烧焦器(103)中的含氧烟气相混合，经板式分配器(106)进入中段湍流床烧焦器(107)内与其中的催化剂继续反应，反应生成的烟气向上进入上段烧焦器内，烧焦后的催化剂则经催化剂输送管(104)进入下段湍流床烧焦器(103)内继续反应，含氧气体经下段进风分配器(102)进入下段湍流床烧焦器(103)，实现催化剂的最后燃烧，完成再生过程。

4、按照权利要求2所述的一种流化催化裂化催化剂再生装置，其特征是管式烧焦器(101)设在多段湍流床烧焦器内。

5、按照权利要求2所述的一种流化催化裂化催化剂再生装置，其特征是管式烧焦器(101)位于湍流床烧焦器外部，与多段湍流床烧焦器叠式并列布置。

6、按照权利要求2所述的一种流化催化裂化催化剂再生装置，其特征是多段湍流床烧焦器的段数为2-3段。

7、按照权利要求2所述的一种流化催化裂化催化剂再生装置，其特征是板式分配器(208)(106)其上的开孔率为5-12％，开孔直径为25-50mm。

8、按照权利要求1所述的一种流化催化裂化催化剂再生方法，其特征是将湍流床烧焦器(103)中的一部分再生催化剂作为补燃催化剂(112)向管式烧焦器(101)的底部补充，提高焦碳的起燃温度，增加烧焦反应速度。

9、按照权利要求2所述的一种流化催化裂化催化剂再生装置，其特征是在管式烧焦器(101)下部设置补燃催化剂进口。

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