CN86108969A - 烃转化催化剂再生的方法和设备 - Google Patents

Abstract

在一独特的再生容器中，催化剂以移动床的方式，穿过几个处理区，完成对失活的烃转化催化剂的再生处理。催化剂首先在燃烧区与热的含氧气体流接触以清除积炭，然后催化剂进入干燥区，热的干燥空气穿过催化剂，脱掉在燃烧区形成的水。这种热的空气流是经它与催化剂热交换来使再生过的催化剂冷却，并经容器内的加热装置加热后而得到的。在经过干燥区以后，这种空气流提供了在燃烧区燃烧所用的氧气。

Description

本发明涉及催化转化烃为有用的烃类产品的技术。更具体地说，本发明涉及把失活的催化剂再生，使该催化剂可重新用于烃转化反应的方法。

本发明为一单一容器，可有效地实施对用过的或失活的烃转化催化剂进行再生或再活化所需的多种处理步骤。催化剂的再生是催化剂以移动床方式，穿过不同的处理区实现的。催化剂在重力作用下通过再生容器向下移动。

催化剂与热的含氧气体物流接触，以除掉在烃转化反应区中催化剂表面所沉积的炭。积炭主要由碳构成，但也含有较少量的氢。清除积炭的机理是使其氧化成为二氧化碳和水。催化剂在通过燃烧区后，被送入干燥区以脱掉在燃烧区所形成的水，因为这些水当时仍然滞留在催化剂上，而不是与燃烧气体一起被带走。脱水是通过让热的干燥气体流穿过催化剂来实现的。干燥的催化剂进入冷却区，在这里直接用干燥空气流进行冷却。冷却后催化剂离开构成本发明的再生容器。

干燥的空气流从再生容器底部引入，向上流动，与催化剂的流动方向相逆。空气流在催化剂冷却区通过与催化剂的热交换而被加热，并接着被装在再生容器内冷却区上方的加热盘管进一步加热。加热后的空气流穿过催化剂干燥区以完成脱水步骤，然后进入燃烧区的气体收集部份，与燃烧所产生的气体及穿过催化剂的惰性气体混合。这种混合物称为烟道气，它从燃烧区排出，其中部份再循环回到燃烧区与催化剂接触以烧掉积炭。没有返回的那部份烟道气直接排入大气。由上可见，同一股空气流被用于催化剂的冷却，干燥以及积炭的燃烧。在对催化重整烃转化反应所用过的催化剂的再生处理过程中，可能还需有一附加再生步骤，对此，下文将予以讨论。

本发明的一个目的是省去用于水冷再生催化剂的独立容器。

本发明另一个目的是通过回收再生催化剂时放出的热，以有效地节约工程费用。

本发明的第三个目的是提高催化剂再生过程中的安全性，不必将热的再生过的催化剂输送到独立的冷却器。

本发明的第四个目的是通过省去催化剂冷却器和与之相连的盘管，以及通过用装在再生器内部的小型加热装置取代与再生器分立的容器中的大型空气加热器以减少基建投资。

在一广泛的实施方案中，本发明包括：一个直立容器，催化剂颗粒经重力作用可穿过容器运动，该容器具有一圆筒形上段，该上段包含有一燃烧区，以及具有一直径比所述上段小的圆筒形下段，该下段包含有一催化剂干燥区，一空气加热区，一催化冷却区以及装在下段底部的催化剂出口;该直立容器还包括两个具有不同直径，基本上在容器上段纵向延伸的垂直的圆筒式催化剂滞留屏，两屏同心，二者之间形成一环形体积，催化剂经此体积空间由重力作用下移，所述的环形体积空间与容器下段的催化剂干燥区相通，并且两屏同心地安排在所述容器的上段，使在直径大的屏与容器壁之间形成一分布气体的环形空间;所述容器上的至少一个失活催化剂进料口和至少一个内部催化剂进入导管，该导管与所述的催化剂进料口相连，并与被所述催化剂滞留屏滞留住的催化剂颗粒环形下流床的上端相通;容器上至少一个再生气体入口，该入口与所述的环形气体分布空间相通;容器上至少一个烟道气出口，该出口与被所说的小直径的催化剂滞留屏包围的圆筒状中心空间相通;所述的催化剂干燥区，包括容器下段的最上部份，它与所述的催化剂环形床相通;所述的空气加热区，该区直接位于所述催化剂干燥区的下方，包括加热向上流动的空气流所用的装置;以及所述的催化剂冷却区，它在容器上有其空气进口，且有与空气进口相连的空气分布装置，该冷却区直接位于所述空气加热区的下方，所述的空气分布装置安排在位于冷却区下部的一个水平面上，以使空气按大体均匀的方式分布于所说的水平面之上。

当必须用卤化处理作为催化剂再生工艺的一个部份时，本发明还包括催化剂卤化区，该卤化区由容器上段和催化剂滞留屏的延伸部份构成，该延伸部份位于所述燃烧区的下部，这里所述的两层催化剂滞留屏所形成的环形空间与所述催化剂干燥区相通;该卤化区另外还包括：一位于所述上段环形空间的水平环形隔板，它对所述卤化区上边缘的气体起到气体分布作用，该隔板在容器壁与大直径的滞留屏之间展开，以阻止气体在卤化区和燃烧区之间的环形气体分布空间流动;容器上的至少一个卤素入口，该入口与所述卤化区环形气体分布空间相通;至少一个卤素出口和与其相连的至少一个卤素排出导管，排出导管与小直径的滞留屏所包围的中心空间相通;以及位于所述中心空间的气流引导装置，该装置为的是将在卤化区的中心空间向上流动的一部份气体引入卤素排出导管，并将在卤化区气体分布空间流动的一部份气体分流，使之通过催化剂床，进入燃烧区的中心空间。

美国专利3652231（Greenwood等）介绍了在某些方面与本发明的设备相似的再生设备，但该设备没有催化剂冷却区或干燥空气加热区。该专利还描述了一种与烃催化重整联合使用的连续催化剂再生工艺。美国专利3647680（Greenwood等）和3692496（Greenwood等）是描述重整催化剂再生处理的例子。

美国专利3838038列出了典型的可结合使用移动床再生设备的烃转化工艺（第六栏），包括加氢裂化和其它加氢精制、异构化、烷基化以及脱氢工艺。

美国专利3978150（McWilliams）公开了一种饱和正链烷，特别是其分子具有2至6个碳原子的烷烃的催化脱氢处理方法，该方法使用一种可用于根据美国专利3652231而设计的设备进行再生处理的催化剂，尽管并不需要卤化区（见第七栏）。可以使用本发明的设备进行再生处理的其它脱氢催化剂可见美国专利4438288（Imai等）和4506032（Imai等）。

美国专利3745112（Rausch）公开了一种用途广泛的催化剂，这种催化剂的再生处理最好使用移动床方法，该方法可在本发明的设备中实施。

当采用上列一些专利所示的移动床连续式催化剂再生系统（例如美国专利3647680和3692496）来再生处理在催化重整工艺中用过的催化剂时，通常是在催化剂干燥后和送入还原区前，对催化剂进行冷却。这个过程一般是使从再生器（如3652231所示）排出的催化剂经过冷却容器，由水流过冷却容器内的盘管以实现冷却。在对上述’288，’112和’032专利的催化剂进行再生处理时，同样需要在催化剂进入还原区前对其进行冷却。

附图1是本发明实施方案的一个流程示意图。附图2和3是取自图1的截面图，但比例略大些。图中略去了与本发明不相关的某些零件（如容器顶部的法兰螺栓）。

下面将用附图1至3解释本发明，但附图的使用并非旨在限制本发明权利要求中所示的广泛发明范围。上面已注明，附图仅示出了清楚地理解本发明的必要零件。上述美国专利3652231，3647680和3692496的叙述在此引入本文，作为附加详细资料参考。

如本文中所引专利所讨论的，本发明的设备所再生的一类催化剂颗粒包括一种基体，例如氧化铝，基体的形状为球形，直径为1/32-1/4英寸（0.8-6.4毫米）。催化剂颗粒还包括沉积于基体上的各种材料，如铂和一种卤素。

参照附图1，催化剂颗粒经入口34被引入反应容器1。虽然图中示出两个入口，但也可仅用一个或用多个。再生容器1的上段内有两个催化剂滞留屏16和19。这两个催化剂滞留屏是圆筒形的，以再生容器的中心轴为它们的中心轴，同心地安置在再生容器的上段中。屏16和19形成一环形体积空间，下移的催化剂环形柱或床26（见图3）由于重力作用通过此空间。作为入口34的延伸部份的催化剂进入导管，在绕环形床间隔地布置的点上送入催化剂。催化剂滞留屏上所开的一些孔足够小，以防止催化剂漏过或卡在孔上。关于该屏的描述，请参考美国专利3652231。催化剂滞留屏在容器1的整个上段延伸并把催化剂输送到干燥区8。

再生容器1的上段器壁28和催化剂滞留屏19之间形成一个用于在催化剂周围分布气体的环形空间。气体经再循环进口31进入这一环形气体分布空间，图中用参考数字17表示。环形隔板29在气体分布空间17和一相似的环形体（即为图中所表示的气体分布空间18）之间形成一障碍。气体从环形气体分布空间径向流过在屏16和19之间滞留的催化剂床26，进入圆筒形中心空间13，而中心空间13的一部份被卤素导管14所占据。

隔板29之上的容器1的上段部份称为燃烧区，积炭在这里被燃烧。隔板29之下的容器的上段部份称为卤化区。在某些实际操作中，没有必要使用卤化区，因此，隔板29，卤素入口40和卤素输出导管14可被省去。含有卤素的气体经卤素入口10进入卤化区并以径向流动方式通过催化剂，进入卤化区的中心空间11。

屏16和19延伸到再生器的下段，由图1可见，下段的直径要比上段小。屏19的外径比下段容器的内径稍小，两屏伸入下段以进行密封，使环形气体分布空间18中的所有气体基本上全部流动通过催化剂，而不是绕开催化剂进入再生器的下段。还可以采用其它的密封方式。从两个催化剂滞留屏之间的环形空间排出的催化剂充满再生器1整个下段空间，只有催化剂屏障6下面的空间除外，这部份装有加热装置。催化剂向下移动通过再生器的下段，并经催化剂排出口2流出再生器。催化剂从环形床进入并且通过催化剂干燥区8，空气加热区9和催化剂冷却区7。

再生器上的入口3配有装置4，以将空气分布于水平面上的不同点，该水平面垂直于下流的催化剂，这样，空气将以均匀的方式向上流动，在再生器内同所有的催化剂接触。进入再生器的空气温度约为100°F（38℃），而且经干燥处理过，使其含水量不高于5ppm（体积比）。空气向上通过再生器下段被标为催化剂冷却区7中的催化剂，被加热至大约900°F（482℃）。反过来，催化剂被冷却至300-400°F（149-204℃）之间。

进一步加热向上流动的空气所用的装置设在由图中参考数字9所 表示的空间。加热装置可以是含有热转移流体的盘管，但最好是电阻加热元件。附图2是再生器1含有加热盘管或元件部分的上视截面图，其参考数字为25。附图2的参考数字24表示的是与加热盘管或元件相连接的加热装置的其余部分。催化剂通过下流夹道，或称之为催化剂通道，流过加热装置，该通道由挡板5及23和再生器1下段的壁27的一部分所限定。垂直挡板5和23沿器壁27所形成的圆的弦排列，将催化剂限制在通道21和22。加热装置所占空间的顶部由屏障6罩住，以使这个空间没有催化剂进入。几乎所有空气经过空间9的加热装置，而不是向上流动通过下流夹道中的催化剂，这是因为在下流夹道中向上流动的空气的压降比流径加热装置的空气的压降要大得多。经过加热区后，向上流动的空气的平均温度大约为1000°F（538℃）。

热空气向上流动通过位于再生器干燥区8的催化剂，脱掉催化剂上所带的潮气。基本上所有从干燥区8向再生器上方流动的空气，进入由催化剂滞留屏16所包围的中心空间11。此后，大部分空气进入卤素导管14，经卤素出口40排出反应器。在大多数情形下，再生器的设计要使得基本上全部空气进入导管14。这一点是通过配置导向装置来实现的，例如由参考数字30所标明的扩大了的导管14的端头部分。所谓基本上全部是指有80%至100%的空气进入中心空间11。含有从气体分布空间18穿过催化剂的卤素的气体也进入导管14。

附图3是取自附图1的再生器1的上视截面图。卤素导管14位于再生器垂直轴的中心部位。催化剂滞留屏16和19限定了向下移动的催化剂环形柱26。环形气体分布空间17中的气体径向流过催化剂至由屏16和导管14所限定的中心空间13。导管14的内部空间由参考数字12表示。

部分含有经卤素入口10引入的卤素的气体通过催化剂环形床，进入中心空间13，而不是进入中心空间11。这种气体的分流作用是由气流导向装置30来实现的。正是这部分气体提供了燃烧所用的氧气，下文将予以详述。

经出口40离开再生器的气体经压缩（未示出）并经卤素进口10再循环至再生器。向再循环气中加入氯气和蒸汽，并在返回至容器前进行加热。该气体主要为空气，因为它基本上含有所有从再生器下段向上流动的空气。经入口10进入再生器的气体被隔板29限制在卤化区。含卤素的气体分布于环形空间18，并径向通过隔板29以下的催化剂床部分，由此完成催化剂的卤化。然后它与中心空间11上流的空气混合并进入卤素导管14。

再循环气经入口引进入环形气体分布空间17，并径向通过催化剂颗粒床至环形中心空间13，该空间由导管14的外表面和屏16限定。通过了燃烧区内催化剂的气体提供烧除这些催化剂表面所需的氧气，然后与未进入导管14从卤化区向上流的部分气体混合，该混合气体，称之为烟道气，经出口15排出再生器。部分气体，如有必要经洗涤器后放入大气，剩余部分经压缩后由入口31返回再生器。必要时，比如为脱除硫的氧化物，再循环气在经入口31返回再生器前要进行洗涤处理。

对气体的流动可总结如下，这里存在两个气体再循环回路。在卤化回路中，气体离开出口40，再循环至入口10进入再生器。在空气进入入口10前加入少量的卤素和蒸汽。几乎所有离开干燥区的空气与穿过催化剂的空气混合，经出口40排出再生器。进入入口10的部分空气分流进入燃烧区。可以看出，分流进入燃烧区的空气的量大约同在再生器下段向上流动的空气的量相等。

在烟道气回路中，烟道气经出口15离开再生器并再循环至入口31进入再生器。在进入入口31前，它可以通过一个洗涤器或干燥气。从卤化区分流的空气与烟道气回路会合以提供燃烧所需的氧气。烟道气回路中有一个向大气排放的口，以保持物料平衡。

卤素出口40和卤素导管14不一定需要如图1所示穿过烟道气出口15来设置。很明显，多种其它方案都可实现隔开两个出口的气体流动这一目的。

催化剂再生处理的其它细节可见上列的专利。如果将湿的催化剂传送给下一个再生步骤-还原（本文不作讨论），氧化铝基体上铂的再分散将不会发生。一部分的催化剂必须被冷却到500°F（260℃）以下，并在还原气体存在下再加热以得到充分活化的催化剂。

应该指出，上述具体实施例给出的与本工艺相关的温度并非与本发明的每个实施方案完全一致，并且也不能限制本发明的范围。例如，进入催化剂冷却区的干燥空气的温度可在100°F-400°F（38℃-204℃）的范围内，进入燃烧区的空气的温度可在900°F至约1400°F（482℃-760℃）的范围内。

Claims (6)

1、对在烃转化反应中使用过的催化剂颗粒进行再生处理的设备，包括：

(1)一直立的、催化剂颗粒可由重力作用在其中流动通过的容器，该容器具有包括一燃烧区的圆筒形上段和一直径比上段小的圆筒形下段以及装在下段底部的催化剂出口；

(2)两个具有不同直径并在所述容器上段内纵向延伸的垂直圆筒形催化剂滞留屏，两屏相互同心，形成一环形体积空间，催化剂下行床可由重力作用在这一空间移动，该环形空间与容器下段相通，并且两屏同心置于容器上段，而在其大直径的屏与容器壁之间形成一用于气体分布的环形空间；

(3)容器上至少一个失活催化剂进料口和至少一个催化剂进入导管，该导管与催化剂进料口相连，并与催化剂滞留屏保留的环形颗粒下行床的顶部相通；

(4)容器上至少一个再生器入口，该入口与环形气体分布空间相通；

(5)容器上至少一个烟道气出口，该出口与小直径的催化剂滞留屏所围起的圆筒形中心空间相通；

(6)一个催化剂干燥区，包括容器下段的最上部分，该干燥区与催化剂环形床相通；

(7)一个空气加热区，该区位于容器下段所述催化剂干燥区的下方，包括加热向上流动的空气流所用的装置；

(8)一个催化剂冷却区，它在容器上有其空气进口，具有与空气进口相连的空气分布装置，该冷却区直接位于容器下段空气加热区的下方，空气分布装置安排在位于冷却区下部一水平面上，以使得空气按大体均匀的方式分布于水平面之上。

2、权利要求1所述的设备，还包括一催化剂卤化区，该卤化区由容器上段和催化剂滞留屏的延伸部分构成，该延伸部分位于燃烧区之下，催化剂滞留屏所形成的环形空间与催化剂干燥区相通，另外还包括：

（1）一位于上段环形空间的水平环形隔板，它对卤化区上边缘的气体起到一种气体分布的作用，该隔板在容器壁与大直径的滞留屏之间展开，以阻止气体在卤化区和燃烧区之间的环形气体分布空间流动;

（2）容器上至少一个卤素入口，该入口与卤化区环形气体分布空间相通;

（3）至少一个卤素出口和至少一个与其相连接的卤素排出导管，排出导管与被小直径的滞留屏所围住的中心空间相通;

（4）气流引导装置，位于中心空间，以将部分在卤化区中心空间中向上流动的气体引入卤素排出导管，并将部分在卤化区气体分布空间流动的气体分流，使之通过催化剂床，进入燃烧区的中心空间。

3、权利要求1所述的设备，其另一特征在于，空气加热区包括至少一催化剂流动通道和引导从干燥区向下流动的催化剂避开加热装置并进入该通道的装置。

4、权利要求3所述的设备，其另一特征在于，空气加热区包括两个催化剂下流夹道，每个下流夹道以容器下段部分器壁和与器壁为弦的平面挡板为其边界，挡板间相互平行，且与所述容器的纵轴平行。

5、权利要求1所述的设备，其另一特征在于，加热向上流动的空气流所用的装置包括位于催化剂颗粒下流夹道之间中心空间的加热管，该加热装置用在挡板之间展开的屏罩住，使空气可以向上流动并可防止催化剂向下进入中心空间。

6、对在烃转化反应中失活的催化剂颗粒进行再生处理的方法，包括：

（1）使失活的催化剂颗粒经重力作用通过燃烧区，燃烧区的温度保持在炭氧化温度，在这里催化剂与含氧的再生气体接触;

（2）使离开燃烧区的催化剂经重力作用通过催化剂干燥区，在这里脱除催化剂中的水;

（3）使离开干燥区的催化剂颗粒经重力作用通过催化剂冷却区，在这里降低催化剂的温度，而燃烧区、冷却区和干燥区安排在同一容器中;

（4）使冷却的、干燥的空气流以与催化剂逆流接触的方式向上通过，催化剂冷却区，由此冷却催化剂并加热空气流;

（5）在与催化剂冷却区位于同一容器内的空气加热区中，加热离开催化剂冷却区后的空气流，使之达到炭氧化温度;

（6）使离开空气加热区的空气流，以与催化剂逆流接触方式，向上通过催化剂干燥区，由此脱除催化剂中的水;

（7）使离开干燥区的空气流进入燃烧区;

（8）从催化剂冷却区排出再生过的、干燥的、冷却的催化剂颗粒。