專利名稱：一種烴轉(zhuǎn)化催化劑再生燒焦方法及再生器燒焦區(qū)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油化工領(lǐng)域，涉及一種烴轉(zhuǎn)化催化劑再生燒焦方法以及再生器燒焦區(qū)的新型結(jié)構(gòu)形式。
背景技術(shù)：
催化重整是煉油和石油化工的重要工藝之一，它是一種烴轉(zhuǎn)化過程，以石腦油為原料，通過臨氫催化反應(yīng)生成富含芳烴的重整生成油，副產(chǎn)氫氣和液化石油氣。重整的轉(zhuǎn)化伴隨著積炭反應(yīng)，烴類深度脫氫生成烯烴，烯烴環(huán)化及聚合形成稠環(huán)芳烴，吸附在催化劑的表面上最終形成積炭，使催化劑失活。失活的催化劑需經(jīng)過再生恢復(fù)活性，再生過程最重要的第一步就是燒焦過程，用含氧的再生氣體燃燒除掉催化劑上沉積的焦炭，氣體排出的同時(shí)帶走了燃燒放出的熱量。烴轉(zhuǎn)化催化劑實(shí)現(xiàn)連續(xù)再生以后，反應(yīng)中的催化劑活性始終保持較高水平，大大提高了產(chǎn)品的收率和質(zhì)量。在烴轉(zhuǎn)化催化劑連續(xù)再生系統(tǒng)的再生器設(shè)備中，燒焦區(qū)是主要組成部分之一，其主體結(jié)構(gòu)一般由徑向燒焦床層和再生氣體出入流道組成。催化劑在環(huán)形床層內(nèi)依靠重力作用緩慢的向下移動(dòng)，含氧的再生氣體則沿徑向通過床層與催化劑錯(cuò)流接觸，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的燒焦過程。環(huán)境的濕度和溫度，以及催化劑的高溫停留時(shí)間，是影響烴轉(zhuǎn)化催化劑的比表面積下降速率的主要因素，決定了烴轉(zhuǎn)化催化劑的使用壽命。由于含氫的焦炭在燃燒過程中會(huì)生成水氣，說(shuō)明燒焦過程是在高溫和含水環(huán)境下進(jìn)行的，所以烴轉(zhuǎn)化催化劑的再生燒焦過程是影響催化劑壽命的主要過程。在燒焦床層的入口處，催化劑具有較高的炭含量和較低的溫度。隨著氣體的加熱和燃燒反應(yīng)的發(fā)生，溫度呈迅速上升趨勢(shì)。在床層上部，燒炭放出的大量熱量使床溫達(dá)到較高水平。在床層下部，隨著燃燒的消耗，焦炭含量逐漸降低，放熱量減小，溫升較少。從催化劑床層的炭含量變化趨勢(shì)來(lái)分析，高溫環(huán)境一般出現(xiàn)在床層上部，溫度過高和高溫區(qū)域過大對(duì)催化劑的性能容易帶來(lái)不利影響。對(duì)于徑向向心式的再生氣體燒焦方式來(lái)說(shuō)，由于含氧氣體的流向是徑向由外往內(nèi)，氧氣在通過床層時(shí)逐漸消耗，所以在催化劑的積炭未燒完的情況下，同一水平截面越靠近外篩網(wǎng)處催化劑燒焦越充分，越靠近內(nèi)篩網(wǎng)的催化劑含炭量越高。這樣就在床層頂部靠近內(nèi)篩網(wǎng)的一段區(qū)域形成了高炭區(qū)。在氧氣含量驟然增大的工況下，這部分高炭區(qū)催化劑所含的焦炭得以充分燃燒，迅速放出大量的熱量，順著氣體流向聚集在內(nèi)篩網(wǎng)附近，使該部分床層溫度急劇升高，這種情況稱為“飛溫”。飛溫在內(nèi)篩網(wǎng)頂部焊縫附近產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，容易使焊縫破裂，導(dǎo)致催化劑泄漏到再生氣循環(huán)系統(tǒng)。因此采用適當(dāng)?shù)拇矊咏Y(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)床層內(nèi)的溫度分布，限制高炭區(qū)的體積，降低飛溫的熱量放出，對(duì)保護(hù)再生器有著積極的作用。在USP4，859，643和USP5，277，880提供的再生工藝中，再生器的燒焦區(qū)為錐形結(jié)構(gòu)，床層的厚度從上往下由厚變薄，改善了軸向位置的氣體流量分布。上部較薄的床層阻力較小，分配的氣量較大，下部較厚的床層阻力較大，分配到的氣量就少，在一定程度上緩解了催化劑下落過程中前期含炭量高需氧量大、后期含炭量低需氧量較少的實(shí)際情況，降低了催化劑在床層上部高溫區(qū)的停留時(shí)間。然而由于上述專利描述的床層厚度是處于隨軸向高度而逐漸增加的一個(gè)漸變過程，床層上部的高炭區(qū)體積仍需進(jìn)一步縮減，飛溫的風(fēng)險(xiǎn)依然存在。而且再生氣體的循環(huán)回路中沒有設(shè)置干燥系統(tǒng)，再生氣體中水含量高。催化劑的再生燒焦過程是在高溫、高水的苛刻工況下完成的，這種高溫、高水含量環(huán)境極易造成催化劑比表面積的損失，從而縮短催化劑的使用壽命。在USP5，034，117和CN104541IA提供的再生工藝中，再生器燒焦區(qū)為兩段燒焦的結(jié)構(gòu)。把燒焦區(qū)的催化劑床層分成兩段，通過料腿從上往下輸送催化劑。兩段床層具有相同的結(jié)構(gòu)尺寸和不同的再生氣體入口條件，下段床層再生氣體的入口溫度高于上段床層， 向兩段床層之間的空間補(bǔ)充空氣來(lái)調(diào)節(jié)兩段再生氣體的入口氧含量。再生循環(huán)回路中設(shè)置了干燥系統(tǒng)，并采用了分段增壓再生，因此再生循環(huán)氣體水含量較低，床層氣體質(zhì)量通量較大，因此整體床層的溫升比起單段床燒焦有明顯降低。但床層頂部的高炭區(qū)體積并沒有降低，飛溫的風(fēng)險(xiǎn)未能有效回避。另外床層分段的措施加大了燒焦段結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，提高了制造難度和投資成本，增加了操作和維修的負(fù)擔(dān)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中烴轉(zhuǎn)化催化劑(如重整催化劑)燒焦區(qū)存在飛溫風(fēng)險(xiǎn)等缺點(diǎn)，而提供一種新的催化劑再生燒焦方法及燒焦區(qū)結(jié)構(gòu)，使用本發(fā)明可有效避免催化劑再生過程中因殘?zhí)嘉茨芗皶r(shí)燃燒，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)氣體氧含量突然增大時(shí)在床層上部約翰遜內(nèi)網(wǎng)附近產(chǎn)生飛溫，造成約翰遜網(wǎng)損壞的現(xiàn)象出現(xiàn)。本發(fā)明提供一種烴轉(zhuǎn)化催化劑再生燒焦方法，來(lái)自再生器外或再生器緩沖區(qū)的待生催化劑靠重力進(jìn)入徑向催化劑移動(dòng)床燒焦區(qū)，與含氧再生氣體接觸燒去催化劑上的積炭，然后在重力作用下進(jìn)入氯氧化區(qū)。其特征在于進(jìn)入燒焦區(qū)的待生催化劑靠重力依次進(jìn)入燒焦區(qū)上部快燒段、中部過渡段和下部過熱段，待生催化劑在燒焦區(qū)快燒段的停留時(shí)間與在燒焦區(qū)過熱段的停留時(shí)間之比為0. 25 1，優(yōu)選0. 4 0. 8。本發(fā)明還提供一種再生器燒焦區(qū)結(jié)構(gòu)，包括徑向催化劑移動(dòng)床，徑向催化劑移動(dòng)床由筒形內(nèi)篩網(wǎng)和筒形外篩網(wǎng)構(gòu)成。其特征在于構(gòu)成徑向催化劑移動(dòng)床的內(nèi)篩網(wǎng)上部直徑比下部直徑大，內(nèi)篩網(wǎng)的上、下兩部分之間由錐形結(jié)構(gòu)連接，直徑不同的內(nèi)篩網(wǎng)與外篩網(wǎng)從上到下形成燒焦區(qū)上部快燒段、中間過渡段和下部過熱段，其中快燒段與過熱段的催化劑床層厚度比為0. 25 1，優(yōu)選0. 3 0. 8，快燒段與過熱段的床層高度比為1 8，優(yōu)選 2 5。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是1)在燒焦區(qū)，由于燒焦區(qū)的上部催化劑床層厚度小于下部催化劑床層厚度， 而較薄的上部床層可限制內(nèi)篩網(wǎng)頂部焊縫附近的高炭區(qū)的體積，與USP4，859，643、 USP5, 277，880、USP5，034, 117和CN1045411A提供的再生工藝相比，在同等的床層體積下床層上部快燒段的厚度更薄，因此更好地限制了約翰遜內(nèi)網(wǎng)頂部附近的高炭區(qū)體積，有效降低了床層飛溫?zé)龎膬?nèi)篩網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。2)通過上薄下厚的催化劑床層分步燒焦，調(diào)節(jié)了催化劑停留時(shí)間和再生氣流量在床層內(nèi)的分布。燒焦區(qū)上部床層的催化劑停留時(shí)間縮短，再生氣流量增大，滿足了不同位置燃燒對(duì)氧氣的需要，使得焦炭能更快的燃燒完畢，提高了燒焦效率。3)直接把單段床層分為兩部分厚薄不等的結(jié)構(gòu)，與專利USP5，034，117和 CN1045411A提供的再生工藝中兩段燒焦的方法相比，簡(jiǎn)化了再生器燒焦區(qū)的結(jié)構(gòu)，降低了再生器高度，且省去了連接兩段床層的催化劑下料腿，節(jié)約了設(shè)備投資。附圖及
圖1為本發(fā)明提供的催化劑再生燒焦方法簡(jiǎn)單流程圖。圖2為本發(fā)明再生器燒焦區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-待生催化劑；2-緩沖區(qū)；
3-催化劑下料腿； 4-快燒段；5-過渡段；6-過熱段；7-外篩網(wǎng)與再生器內(nèi)壁圍成的再生氣空間；8-內(nèi)篩網(wǎng)圍成的再生氣空間 9-燒焦區(qū)催化劑出
11--換熱器；13-循環(huán)氣堿洗塔；
15-_循環(huán)氣堿洗循環(huán)泵；19-干燥器；
20--壓縮機(jī)；23-再生氣電加熱器；
26--過熱氣電加熱器；31-放空氣堿洗塔；
35--放空氣堿循環(huán)泵；39-內(nèi)篩網(wǎng)；
40--外篩網(wǎng)；41-再生器燒焦區(qū)；
42--再生氣入口；43-過熱氣入口；44-再生循環(huán)貧氧氣出口 ；10、12、14、16、17、18、21、22、24、25、27、28、29、30、32、33、34、36、37、38_ 管線。
具體實(shí)施例方式如圖2所示，再生器燒焦區(qū)41的催化劑床層由筒形內(nèi)篩網(wǎng)39和筒形外篩網(wǎng)40構(gòu)成，其中內(nèi)篩網(wǎng)39的上部直徑比下部直徑大，上、下兩部分之間由錐形結(jié)構(gòu)連接。再生器燒焦區(qū)41位于緩沖區(qū)2下方，之間由催化劑下料腿3連通。所述內(nèi)篩網(wǎng)39的筒形上部與外篩網(wǎng)40構(gòu)成燒焦區(qū)催化劑床層的上部快燒段4，內(nèi)篩網(wǎng)39的筒形下部與外篩網(wǎng)40構(gòu)成燒焦區(qū)催化劑床層的下部過熱段6，內(nèi)篩網(wǎng)39的錐形連接結(jié)構(gòu)部分與外篩網(wǎng)40構(gòu)成燒焦區(qū)催化劑床層的中間過渡段5。燒焦區(qū)快燒段4與燒焦區(qū)過熱段6的床層厚度比為0. 25 1，優(yōu)選0. 4 0. 8，燒焦區(qū)快燒段4與燒焦區(qū)過熱段6 的高度比為1 8，優(yōu)選2 5。結(jié)合圖1和圖2對(duì)本發(fā)明的簡(jiǎn)單工藝流程的描述是待生催化劑1進(jìn)入再生器緩沖區(qū)2，通過催化劑下料腿3進(jìn)入再生器燒焦區(qū)41。圖中所示催化劑下料腿3為兩根。本發(fā)明對(duì)催化劑下料腿3的根數(shù)不限制。待生催化劑1靠重力依次通過燒焦區(qū)催化劑床層的上部快燒段4、燒焦區(qū)催化劑床層的中間過渡段5和燒焦區(qū)催化劑床層的下部過熱段6，與含氧再生氣體接觸燒去催化劑上的積炭，然后在重力作用下由燒焦區(qū)催化劑出口 9出燒焦區(qū)，之后進(jìn)入氯氧化區(qū)。在燒焦區(qū)催化劑床層的上部快燒段4的停留時(shí)間與在燒焦區(qū)催化劑床層的下部過熱段6的停留時(shí)間比為0. 25 1，優(yōu)選0. 3 0. 8。再生氣經(jīng)管線24，過熱氣經(jīng)管線27，分別由再生器燒焦區(qū)41中部的再生氣入口 42 和下部的過熱氣入口 43引入再生器，再生氣入口 42溫度為400 470°C，過熱氣入口 43 溫度為450 500°C，再生氣和過熱氣中的氧含量均為0. 3 1. 0體積％，水蒸汽含量均為 50 200ppmv，再生氣和過熱氣在外篩網(wǎng)與再生器內(nèi)壁圍成的再生氣空間7內(nèi)軸向分布，并沿徑向向中心穿越燒焦區(qū)催化劑床層并燒除待生催化劑上的積炭，然后匯集在再生器內(nèi)篩網(wǎng)圍成的再生氣空間8，由管線10經(jīng)再生循環(huán)貧氧氣出口 44引出再生器。再生器燒焦區(qū)41內(nèi)的操作絕壓為0. 6 1. OMpa0在再生循環(huán)氣體回路中，來(lái)自管線10的再生氣進(jìn)入換熱器11換熱后經(jīng)由管線12 進(jìn)入循環(huán)氣堿洗塔13，管線33注水，管線16注堿，管線14、17和循環(huán)氣堿洗循環(huán)泵15組成循環(huán)氣堿洗塔13的塔底注堿循環(huán)。堿洗脫除HCl和CO2后的再生氣經(jīng)管線18，依次通過干燥器19和壓縮機(jī)20。干燥增壓后的再生氣經(jīng)管線21、換熱器11與出再生器的氣體換熱， 然后分成兩股分別由管線22、25引入再生氣電加熱器23和過熱氣電加熱器26，分別加熱至 400 470°C和400 490°C后返回再生器燒焦區(qū)41循環(huán)使用。由管線28從氯氧化區(qū)引出的氣體，一部分經(jīng)管線29補(bǔ)充進(jìn)再生氣體循環(huán)。另一部分沿管線30進(jìn)入放空氣堿洗塔31，管線32注水，管線37注堿，管線34、36和放空氣堿洗循環(huán)泵35組成放空氣堿洗塔31的塔底注堿循環(huán)。堿洗后的氣體經(jīng)管線38放空。
權(quán)利要求
1.一種烴轉(zhuǎn)化催化劑再生燒焦方法，來(lái)自再生器外或再生器緩沖區(qū)的待生催化劑靠重力進(jìn)入徑向催化劑移動(dòng)床燒焦區(qū)，與含氧再生氣體接觸燒去催化劑上的積炭，然后在重力作用下進(jìn)入氯氧化區(qū)，其特征在于進(jìn)入燒焦區(qū)的待生催化劑靠重力依次進(jìn)入燒焦區(qū)上部快燒段、中部過渡段和下部過熱段，待生催化劑在燒焦區(qū)快燒段的停留時(shí)間與在燒焦區(qū)過熱段的停留時(shí)間之比為0. 25 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于待生催化劑在燒焦區(qū)快燒段的停留時(shí)間與在燒焦區(qū)過熱段的停留時(shí)間之比為0. 4 0. 8。
3.一種烴轉(zhuǎn)化催化劑再生器燒焦區(qū)結(jié)構(gòu)，包括徑向催化劑移動(dòng)床，徑向催化劑移動(dòng)床由筒形內(nèi)篩網(wǎng)和筒形外篩網(wǎng)構(gòu)成，其特征在于構(gòu)成徑向催化劑移動(dòng)床的內(nèi)篩網(wǎng)上部直徑比下部直徑大，內(nèi)篩網(wǎng)的上、下兩部分之間由錐形結(jié)構(gòu)連接，直徑不同的內(nèi)篩網(wǎng)與外篩網(wǎng)從上到下形成燒焦區(qū)上部快燒段、中間過渡段和下部過熱段，其中快燒段與過熱段的催化劑床層厚度比為0. 25 1，快燒段與過熱段的床層高度比為1 8。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的再生器燒焦區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征在于快燒段與過熱段的催化劑床層厚度比為0. 3 0. 8，快燒段與過熱段的床層高度比為2 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種烴轉(zhuǎn)化催化劑再生燒焦方法及再生器燒焦區(qū)結(jié)構(gòu)。解決現(xiàn)有技術(shù)中烴轉(zhuǎn)化催化劑燒焦區(qū)存在飛溫風(fēng)險(xiǎn)等缺點(diǎn)。該方法是待生催化劑靠重力進(jìn)入徑向催化劑移動(dòng)床燒焦區(qū)，與含氧再生氣體接觸燒去催化劑上的積炭，然后在重力作用下進(jìn)入氯氧化區(qū)，其中燒焦區(qū)的催化劑移動(dòng)床從上到下依次為快燒段、過渡段和過熱段，快燒段與過熱段的催化劑床層厚度比為0.25～1，高度比為1～8。
文檔編號(hào)C10G35/12GK102218354SQ20101014486
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者馮偉, 徐又春, 易伍浪, 胡慶均, 郭勁鶴, 韓江聯(lián) 申請(qǐng)人:中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石油化工工程公司, 中國(guó)石油化工集團(tuán)公司