CN206529433U - 一种两段再生吸附脱硫反应器 - Google Patents

Abstract

一种两段再生吸附脱硫反应器，包括反应器(1)、反应器接收器(2)、还原器(3)、闭锁料斗(4)、再生器接收器(5)、再生器进料器(6)、一段再生器(7)和二段再生器(8)，其中，反应器(1)、反应器接收器(2)、闭锁料斗(4)、再生器进料器(6)、一段再生器(7)、与二段再生器(8)依次相通，二段再生器(8)、再生器接收器(5)、闭锁料斗(4)、还原器(3)与反应器(1)依次相通。本实用新型提供的两段再生吸附脱硫再生反应器用于烃油吸附脱硫工艺，采用不同工艺条件分两段再生的操作方案，不仅可以提高催化剂活性和强度，还明显降低了催化剂消耗。

Description

一种两段再生吸附脱硫反应器

技术领域

本实用新型涉及化工设备领域，涉及一种两段再生吸附脱硫反应器

背景技术

车用燃料中的硫燃烧后产生硫氧化物，排放到空气中污染环境，并且这些硫氧化物会使汽车尾气催化转化器中的催化剂不可逆中毒，导致汽车尾气中的烃、氮氧化物和一氧化碳增加，而这些气体在日光的作用下会形成光化学烟雾，诱发酸雨。

为保护大气环境，应对更加严格的机动车排放要求，我国车用燃料标准日益严格。自2010年12月31日起，全国范围内已执行国III汽油标准，要求汽油中硫质量分数必须低于150μg/g，而北京、上海、广州、深圳等重点城市的车用汽油硫质量分数的限值已降至50μg/g，并且北京还拟实施硫质量分数为10μg/g以下的燃料标准。

USP5,914,292公开了一种催化裂化汽油临氢吸附脱硫工艺，采用移动床反应器，在温度300～400℃、压力3.1MPa的临氢条件下吸附，吸附剂采用连续烧焦再生。所用吸附剂为20～500μm的可流化循环的颗粒，含有氧化铝、氧化硅以及VIII族金属、钼和/或钨的氧化物。

USP6,254,766中公开了一种用于裂化汽油吸附脱硫的吸附剂组分及其制备方法，该吸附剂含有氧化锌、氧化硅、氧化铝以及镍。USP6,271,173、 USP6,274,533和USP6,531,053在吸附剂中引入Ca、Cu、Mn、V或Ag等元素作为改善其抗失活性能。USP6,271,173用钛酸锌代替氧化铝、氧化硅、氧化锌作载体。USP6,346,390引入铁酸锌作为活性组元之一，USP6,955,752中引入珍珠岩作为载体组分之一。

吸附脱硫工艺中汽油与吸附剂在高温、高压、临氢的反应系统中接触，气相经反应器顶部的过滤器后进入后续分离系统；硫由气相转移到固体吸附剂上，使吸附剂活性降低，经闭锁料斗后，吸附剂进入高温、低压、临氧的再生系统与氧气接触，烧掉吸附剂的一部分硫，使吸附剂恢复活性，再生后的吸附剂经闭锁料斗回到反应环境，实现吸附剂的循环。

该技术不仅可以对汽油进行深度脱硫，还具有氢耗低、辛烷值损失少等优点。鉴于良好的技术经济性，该技术具有良好的应用前景。但在一些烃油吸附脱硫装置运行过程中，经常出现吸附剂失活快、剂耗高等问题，影响了脱硫效果、装置运行的平稳性，导致操作费用提高。对失活剂、新鲜剂、及不同运行时间的吸附剂进行表征，发现随运行时间的延长，吸附剂上的铝酸锌和硅酸锌量逐渐增加，操作不当时，如再生温度过高、或再生气相氧含量偏高时，硅酸锌的含量会急剧增加，引起吸附剂活性降低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种两段再生吸附脱硫反应器。

本实用新型提供的一种两段再生吸附脱硫反应器，包括反应器1、反应器接收器2、还原器3、闭锁料斗4、再生器接收器5、再生器进料器6、一段再生器7和二段再生器8，其中，反应器1、反应器接收器2、闭锁料斗4、再生器进料器6、一段再生器7、与二段再生器8依次相通，二段再生器8、再生器接收器5、闭锁料斗4、还原器3与反应器1依次相通。

其中，反应器为高温、高压、临氢系统，一段再生器和二段再生器为高温、低压、临氧系统。

本实用新型提供的两段再生吸附脱硫反应器的有益效果为：

本实用新型提供的两段再生吸附脱硫再生反应器用于烃油吸附脱硫工艺，采用两段不同的再生方案，吸附剂先进行一段再生器，在较低温度、较高氧浓度条件下烧掉吸附剂上的积炭，避免积炭燃烧所致的飞温现象，使吸附剂恢复因积炭覆盖丢失的活性；然后进入二段再生器，在较高温度、较低氧浓度条件下，将ZnS转化为ZnO，由于氧浓度较低，抑制了硫酸锌和硅酸锌的生成，不仅可以提高催化剂活性和强度，还大大降低了催化剂消耗。

附图说明

附图是用来提供本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。

附图1为两段再生吸附脱硫反应器结构示意图。

附图2为两段再生吸附脱硫反应器第二种实施方式的结构示意图。

附图3为两段再生吸附脱硫反应器第三种实施方式结构示意图。

其中：1为反应器、2为反应器接收器、3为还原器、4为闭锁料斗、5为再生器接收器、6为再生器进料器、7为一段再生器、8为二段再生器、9为反应器产品出口、10-反应器原料入口、11-一段再生器气体出口、12-一段再生器再生气口、13-二段再生器再生气进口、14-二段再生器气体出口、15-立管。

具体实施方式

以下具体说明本实用新型提供的两段再生吸附脱硫再生反应器的具体实施方式。

本实用新型提供的一种两段再生吸附脱硫反应器，包括反应器1、反应器接收器2、还原器3、闭锁料斗4、再生器接收器5、再生器进料器6、一段再生器7和二段再生器8，其中，反应器1、反应器接收器2、闭锁料斗4、再生器进料器6、一段再生器7、与二段再生器8依次相通，二段再生器8、再生器接收器5、闭锁料斗4、还原器3与反应器1依次相通。

其中，反应器为高温、高压、临氢系统，一段再生器和二段再生器为高温、低压、临氧系统。

本实用新型提供的一种两段再生吸附脱硫反应器，所述的一段再生器和二段再生器为两个独立的容器,也可以为同一个再生器的两个反应段。

所述的一段再生器和二段再生器为两个独立的容器,其中，一段再生器位于所述的二段再生器的上游，使吸附剂能顺畅从一段再生器流入二段再生器。

所述的一段再生器和所述的二段再生器均为密相流化床反应器。

优选地，一段再生器吸附剂进料口15位于所述的一段再生器7由下至上 1/2至3/4轴向高度处，二段再生器的吸附剂进料口16位于所述的二段再生器8由下至上1/2至3/4轴向高度处。

所述的两段再生吸附脱硫反应器中，所述的一段再生器和二段再生器为同一个再生器的两个反应段，所述的一段再生器7和二段再生器8同轴式排列，一段再生器7为稀相提升段，所述的二段再生器8为密相沉降段，所述的一段再生器7的提升段顶部伸入到所述的二段再生器8的沉降段内部。

优选地，所述的二段再生器(8)的沉降段底部和提升段底部有立管相连。使得在使用过程中，二段再生器的部分吸附剂返回一段再生器提升段底部，调节一段再生器提升管底部的温度。

所述的两段再生吸附脱硫反应器中，对一段再生器7和二段再生器8的材料没有特殊要求，优选采用普通碳钢材料。

优选地，所述的二段再生器8吸附剂出料口17距离所述的二段再生器最低位置为0.05-0.5倍二段再生器直径。

本实用新型提供的两段再生吸附脱硫反应器，所述的反应器1底部设置原料入口9，顶部设置产品出口10，与还原器3连通的再生吸附剂入口位于所述的反应器1的下部，与反应器接受器2连通的待生吸附剂出口位于所述的反应器1的上部。

所述的一段再生器7底部设置再生气进口11，所述的二段再生器顶部设置气体出口14。

本说明书中提到的，容器的底部是指由下至上容器高度的0-10％范围，容器的下部是指由下至上容器高度的10％-50％的范围，容器的上部是指由下至上容器高度的50％-90％的范围，容器的顶部是指由下至上容器高度的 90％-100％的范围。

本实用新型提供的两段再生脱硫反应器用于烃油吸附脱硫反应过程，含硫的反应油气与吸附剂在反应器内接触发生反应，硫被吸附在吸附剂上，实现油品的脱硫，经反应器顶部的过滤器，气相油品进入后续处理，而停留在反应器内的吸附剂经反应器接收器进入闭锁料斗，对吸附剂上残留的油气进一步气提、吹扫，并在闭锁料斗内降压，实现由反应器高压临氢系统向低压临氧环境的切换。由于在反应器中吸附剂与高温油气接触反应，其表面不仅含有硫，还会有一定的积炭以及未完全脱险的石油烃类，是由多种复杂的重质烃类组成的混合物，这些积炭为覆盖吸附剂上的吸附活性中心，影响吸附剂的脱硫效果，因此吸附剂需要再生。在再生过程中，不仅要烧掉吸附剂上的硫，还需要烧掉吸附剂上的积炭。

发明人在研究过程中发现，吸附剂上的载体和锌会反应生成硅酸锌导致吸附剂失活，且吸附剂的再生时间越长，再生温度越高，吸附剂的失活越快，但过短再生时间、过低的再生温度又会导致吸附剂再生不完全，影响吸附剂的脱硫性能，因此需要寻找一种既能缩短再生时间、降低再生温度，又能使吸附剂有效恢复活性的方法。

本实用新型提供的两段再生吸附脱硫反应器用于烃油吸附脱硫过程，吸附剂由再生器进料罐先进入一段再生器，一段再生器的再生气体氧体积含量为2-21％，温度为400℃-530℃，吸附剂在一段再生器的停留时间为3-30min，在一段反应器内，由于温度较低，停留时间较短，此时积炭迅速燃烧生成二氧化碳，经顶部的过滤器后离开再生器。烧掉积炭后的吸附剂进入二段再生器，二段再生器的再生气体氧体积含量为1-21％，温度为450℃-560℃，吸附剂在二段再生器的停留时间为10-60min，由于二段温度相对较高、氧浓度相对较低，且停留时间较长，因此既可以有效的使硫化锌转化为氧化锌，并且由于氧浓度相对较低，氧化能力较弱，硫酸锌的生成速率较低，甚至可以完全避免硫酸锌的生成，这不仅能够避免非活性物质生成导致的吸附剂部分失活，同时能够避免非活性物质在装置内空转带来的不必要能耗，并且能够使后续的硫磺回收装置更易于操作，提高硫磺回收率。

本实用新型提出的吸附剂两段再生方案，吸附剂先进行一段再生器，在较低温度、较高氧浓度条件下烧掉吸附剂上的积炭，避免积炭燃烧所致的飞温现象，使吸附剂恢复因积炭覆盖丢失的活性；然后进入二段再生器，在较高温度、较低氧浓度条件下，将ZnS转化为ZnO，由于氧浓度较低，抑制了硫酸锌和硅酸锌的生成，不仅可以提高催化剂活性和强度，还大大降低了催化剂消耗。

以下参照附图，具体说明本实用新型的结构和应用。

如附图1所示，本实用新型提供的一种两段再生吸附脱硫反应器，包括反应器1、反应器接收器2、还原器3、闭锁料斗4、再生器接收器5、再生器进料器6、一段再生器7和二段再生器8，其中，反应器1、反应器接收器2、闭锁料斗4、再生器进料器6、一段再生器7、与二段再生器8依次相通，二段再生器8、再生器接收器5、闭锁料斗4、还原器3与反应器1依次相通。其中，反应器底部设置进料气体分布器,顶部设置金属烧结管过滤器,两段再生器的顶部设置旋风分离器，使气相中的部分大颗粒回到再生器吸附剂床层、再生气体自再生器侧面或底部进入、再生后的吸附剂自再生器底部或侧面离开再生器。

在使用过程中，反应原料和氢气自反应器1底部进入，与吸附剂接触，在反应器1内一起向上运动，反应器的压力为2.9-3.1MPa、温度为400-430℃，原料中的硫被吸附在吸附剂上，实现原料的脱硫，在反应器1顶部有过滤器，实现气固分离，反应产物进入后续的分离系统，而固体被留在反应系统内。在反应器密相床层料面的下文某一轴向位置处，有一吸附剂出口管，吸附剂经其进入反应器接收器2，若闭锁料斗4为高压惰性系统，则反应器接收器2 中的吸附剂卸入闭锁料斗4。

在闭锁料斗4中，实现降压、吹扫，将吸附在吸附剂上的轻质组分吹扫掉，当闭锁料斗4的压力降至低压后，吸附剂由闭锁料斗4进入再生器进料器6，再进入一段再生器7，一段再生器7的再生气体氧体积含量为10％，空速为8hr^-1，温度为480℃，吸附剂在一段再生器的停留时间为10min，由于吸附剂在一段再生器7中的停留时间较短，且温度较低，故吸附剂上的积炭先和氧反应生成二氧化碳，而硫化锌基本不发生反应，因此在一段再生器中，吸附剂上的氧化锌含量较低，硅不会与吸附剂上的氧化锌反应生成非活性组分硅酸锌。

烧掉积炭后的吸附剂自一段再生器7进入二段再生器8，再生气体氧体积含量为8％，空速6h^-1，温度为510℃，吸附剂在二段再生器的停留时间为40min，硫化锌与氧的反应速度较慢，因此二段再生器8的停留时间和温度均较高，在二段再生器8中，吸附剂上的一部分硫化锌与氧反应生成氧化锌和二氧化硫，由于氧浓度较低，氧化能力较弱，二氧化硫不会被进一步氧化为三氧化硫，可有效硫酸锌的生成，因此既避免了吸附剂结块，又避免了吸附剂的不可逆失活，可以有效延长吸附剂寿命和装置的运行周期。

本实用新型所述的两段再生吸附脱硫反应器的第二种实施方式如图2所示，其中所述的一段再生器7和所述的二段再生器8为单一个再生器的两个反应段，一段再生器7和二段再生器8高低同轴式排列，一段再生器7的顶部伸入到二段再生器8的吸附剂床层中，且高于二段再生器气体分布器13。

用于烃油吸附脱硫反应时，再生器由稀相提升段和密相沉降段两部分组成，提升段的温度相对较低，且吸附剂在提升段内的停留时间较短，控制适宜的停留时间，可只燃烧吸附剂上的含碳物质。在提升段再生器顶部，有一T 形旋分分离器，实现气固的有效分离，吸附剂进入沉降床层，而含CO₂的气体向上运动，经旋风分离器后离开再生器。在沉降段的底部有贫氧气体分布器，吸附剂的ZnS在沉降段内与氧反应生成ZnO和氧化硫，这样可使沉降段密相床层为弱氧化能力环境，实现抑制三氧化硫的生成，避免形成硫酸锌。

本实用新型所述的两段再生吸附脱硫反应器的第三种实施方式如图3所示，其中所述的一段再生器和所述的二段再生器为单一个再生器的两个反应段，一段再生器7和二段再生器8高低同轴式排列，一段再生器7的顶部伸入到二段再生器8的吸附剂床层中，且高于二段再生器气体分布器13，且沉降段底部与提升段底部有立管19相连，立管上装有阀。在使用过程中，使部分吸附剂由二段再生器底部返回一段再生器底部，调节一段再生器底部的温度，使吸附剂更容易再生。

对比例1

反应器温度为410℃，压力为3MPa、氢油物质的量之比为0.3、重时空速 4.2h^-1；再生器温度510℃，压力0.13MPa，吸附剂停留时间45min，再生气体线速度0.11m.s^-1，每克吸附剂处理15kg汽油后的待生剂和再生剂的化学组成如表1所示。

实施例1

反应器温度为410℃，压力为3MPa、氢油物质的量之比为0.3、重时空速 4.2h^-1；一段再生器温度480℃，压力0.14MPa，吸附剂停留时间10min；二段再生器温度500℃，压力0.14MPa，吸附剂停留时间40min，再生气体线速度0.11m.s^-1；每克吸附剂处理15kg汽油后的待生剂和再生剂的化学组成如表1 所示。

实施例2：

反应器温度为410℃，压力为3MPa、氢油物质的量之比为0.3、重时空速 4.2h^-1；一段再生器温度480℃，压力0.14MPa，吸附剂停留时间15min；二段再生器温度510℃，压力0.14MPa，吸附剂停留时间35min，再生气体线速度 0.11m.s^-1；每克吸附剂处理15kg汽油后的待生剂和再生剂的化学组成如表1 所示。

由对比例和实施例1、2的比较可以发现，与单段再生吸附脱硫反应器相比，由于两段再生，一段再生器中烧掉吸附剂上的积炭，温度较低，可避免飞温导致的吸附剂失活；二段再生器上烧掉吸附剂的一部分硫，抑制了导致生成硫酸锌和硅酸锌的生成，故可有效提高吸附剂寿命、降低剂耗。

表1

Claims (10)

1.一种两段再生吸附脱硫反应器，其特征在于，包括反应器(1)、反应器接收器(2)、还原器(3)、闭锁料斗(4)、再生器接收器(5)、再生器进料器(6)、一段再生器(7)和二段再生器(8)，其中，反应器(1)、反应器接收器(2)、闭锁料斗(4)、再生器进料器(6)、一段再生器(7)、与二段再生器(8)依次相通，二段再生器(8)、再生器接收器(5)、闭锁料斗(4)、还原器(3)与反应器(1)依次相通。

2.按照权利要求1所述的两段再生吸附脱硫反应器，其特征在于，所述的一段再生器(7)和二段再生器(8)为两个独立的容器,所述的一段再生器(7)位于所述的二段再生器(8)的上游，使吸附剂能顺畅从一段再生器流入二段再生器。

3.按照权利要求1或2所述的两段再生吸附脱硫反应器，其特征在于，所述的一段再生器(7)和所述的二段再生器(8)均为密相流化床反应器。

4.按照权利要求2所述的两段再生吸附脱硫反应器，其特征在于，一段再生器吸附剂进料口(15)位于所述的一段再生器(7)由下至上1/2至3/4轴向高度处，二段再生器的吸附剂进料口(16)位于所述的二段再生器(8)由下至上1/2至3/4轴向高度处。

5.按照权利要求1所述的两段再生吸附脱硫反应器，其特征在于，所述的一段再生器和二段再生器为同一个再生器的两个反应段，所述的一段再生器(7)和二段再生器(8)同轴式排列，一段再生器(7)为稀相提升段，所述的二段再生器(8)为密相沉降段，所述的一段再生器(7)的提升段顶部伸入到所述的二段再生器(8)的沉降段内部。

6.按照权利要求5所述的两段再生吸附脱硫反应器，其特征在于，所述的二段再生器(8)的沉降段底部和提升段底部有立管相连。

7.按照权利要求1、2或5所述的两段再生吸附脱硫反应器，其特征在于，所述的一段再生器(7)和二段再生器(8)采用普通碳钢材料。

8.按照权利要求1、2或5所述的两段再生吸附脱硫反应器，其特征在于，所述的二段再生器(8)吸附剂出料口(17)距离所述的二段再生器最低位置为0.05-0.5倍二段再生器直径。

9.按照权利要求1所述两段再生吸附脱硫反应器，其特征在于，所述的反应器(1)底部设置原料入口(9)，顶部设置产品出口(10)，与还原器(3)连通的再生吸附剂入口位于所述的反应器(1)的下部，与反应器接受器(2)连通的待生吸附剂出口位于所述的反应器(1)的上部。

10.按照权利要求1、2或5所述两段再生吸附脱硫反应器，其特征在于，所述的一段再生器(7)底部设置再生气进口(11)，所述的二段再生器顶部设置气体出口(14)。