一種再生催化劑冷卻方法及其設備的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種再生催化劑冷卻方法及其設備，采用低線速操作，其表觀氣速的范圍為0.005～0.7m/s，設置至少一個流化風分布器，主要的流化風由此分布器進入所述的催化劑冷卻器密相床層，所述的催化劑冷卻器的取熱負荷和/或冷催化劑的溫度通過調節所述的流化風量進行控制。本發明的方法及其設備應用范圍廣，可廣泛用于各種流化催化裂化過程包括重油催化裂化、蠟油催化裂化、輕烴催化轉化等，或者用于其它氣固流態化反應燒焦過程包括渣油預處理、甲醇制烯烴、甲醇制芳烴、流化焦化、靈活焦化等。
【專利說明】
一種再生催化劑冷卻方法及其設備
技術領域
[0001]本發明涉及一種催化劑冷卻方法及冷卻器，屬于石油加工、化工等技術領域。
【背景技術】
[0002]由于氣固流化床反應器容易控制反應溫度及避免床層出現熱點、具有更好的傳熱及傳質特性、可以方便地實現大量固體顆粒的連續輸送，因此在石油加工、煤化工、化工合成等領域的非均相氣固反應過程中得到了廣泛應用。在一些放熱的氣固流化床反應器中，常設置有取熱器，用以從反應器中取熱，以滿足系統熱平衡以及控制反應溫度的需要。
[0003]隨著原油質量的劣質化及重質化趨勢的日益加劇，催化裂化的渣油摻煉比的不斷提高。重油催化裂化因原料重，殘炭值高，使焦炭產率上升，熱量多于系統所需熱量，造成熱量過剩。因此，重油催化裂化裝置必須安裝取熱設施，從系統中取出過剩熱量，才能夠維持兩器熱量平衡。現有重油催化裂化過程中取出系統過剩熱量的催化劑冷卻器種類很多。
[0004]中國專利CN101590IB所述的氣控內循環式外取熱器，中國專利CN1023078C所述的氣控外循環式外取熱器，均由殼體、套管式換熱管束、流化風管、冷催化劑返回管等組成，取熱量和催化劑循環量均由輸送風和流化風流量控制。
[0005]中國專利CN 1288932A、CN1288933A公開了一種再生催化劑輸送管路取熱新技術，在保證足夠高的再生器溫度和良好的再生效果的前提下，降低進入反應器的再生劑的溫度，提高原料油預熱溫度，改善原料霧化效果，提高劑油比，改善產品分布，提高液體牧率。
[0006]現有的催化劑冷卻器雖能滿足工藝過程的取熱要求，但也存在以下缺點:1、調節范圍小，在低負荷區域(取熱負荷35%以下)操作困難；2、流化不穩定，取熱管磨損嚴重，使用壽命短；3、控制回路多，輸送風和流化風兩路控制風量，操作復雜；4、在催化劑進口處氣體和催化劑容易分層，導致流化不好，使催化劑進口管溫降較大，降低取熱效率；5、維持催化劑循環的輸送風量較大，能耗較高。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種再生催化劑冷卻方法及其設備(即再生催化劑冷卻器)，以解決現有技術所存在的調節范圍小、取熱管易于損壞、增壓風用量高、能耗較高等問題。
[0008]具體技術方案詳述于下:
[0009]一種再生催化劑冷卻方法，來自再生器的熱催化劑進入催化劑冷卻器，向下流動通過密相流化床，與換熱管管壁接觸冷卻后，冷催化劑從催化劑冷卻器底部流出；同時，密相流化床的流化介質通過至少一個流化介質分布器引入，向上流動經過密相流化床，與熱催化劑顆粒從再生器帶來的氣體一起返回至再生器；所述的催化劑冷卻器為低線速操作，其表觀氣速(流化介質流量與設備的空塔橫截面之比)的范圍為0.005?0.7m/s (優選
0.01 ?0.3m/s，最佳 0.05 ?0.15m/s)。
[0010]所述的催化劑冷卻器的取熱負荷和/或冷卻后的催化劑的溫度通過調節所述的流化介質流量和/或離開所述的催化劑冷卻器的冷催化劑的流量和/或其它參數進行控制。
[0011]所述的催化劑冷卻器可以設置在再生器內部或外部。所述的催化劑冷卻器設有一個、兩個或多個催化劑出口，分別用于輸送冷再生催化劑循環至再生器和/或一個、兩個或多個提升管反應器或/和流化床反應器的各反應區。
[0012]所述的催化劑冷卻器設置或不設脫氣(平衡)管，實現對外取熱器內部大氣泡的捕集和輸送，改善冷卻器內部催化劑的徑向密度分布。
[0013]所述的流化介質可以是空氣、蒸汽或其它氣體或者是它們的混合物，取熱介質可以是水、蒸汽、空氣或其它氣體、各種油品等或者是它們的混合物。所述的提升(輸送)介質可以是空氣、蒸汽或其它氣體或者是它們的混合物。
[0014]本發明還提供所述的再生催化劑冷卻方法使用的催化劑冷卻設備，它大體上是設置有垂直換熱管束的流化床，流化床自下而上主要設置有催化劑出口 1、流化介質分布器
2、換熱管3、密相流化床4、脫氣平衡口 5和催化劑進口 6 ;其中多根換熱管3垂直分布組成換熱管束，從流化床頂部一直延伸至流化床下部，浸沒在密相流化床4中。
[0015]本發明的再生催化劑冷卻方法及其設備應用廣泛，可用于各種流化催化裂化過程包括重油催化裂化、蠟油催化裂化、輕烴(液化石油氣、碳四、碳五、汽油等)催化轉化等，也可用于其它氣固流態化反應燒焦過程包括渣油預處理、甲醇制烯烴(ΜΤ0、ΜΤΡ)、甲醇制芳烴、流化焦化、靈活焦化等。所述的進入催化劑冷卻器的再生催化劑可以是任何碳含量的再生催化劑或不完全再生催化劑，或者是任何碳含量的待生催化劑、接觸劑或焦粒等。
[0016]催化劑冷卻器為成熟工業設備，本發明的方法可采用各種結構形式(如上流式、下流式等)，催化劑輸送通道也可采用各種具體連接結構(如內循環管、Y型、U型外輸送(循環)管等)，設置或不設脫氣(平衡)管，取熱管的規格和數量及結構和連接形式等，本領域普通技術人員對其具體結構、連接型式、操作和控制過程非常清楚，不構成對本發明構思的任何【具體實施方式】的限制。
[0017]采用本發明，具有如下的有益效果:
[0018]I)采用低速密相流化床操作，可以提高循環系統的推動力，克服循環量增大引起的系統阻力增加，減少了輸送氣體的用量。
[0019]2)循環催化劑密度的提高，減少了循環催化劑夾帶的空氣量，從而降低了干氣中的氮氣等非烴類氣體含量，提高了干氣的熱值，降低富氣壓縮機的功率消耗約10%。
[0020]3)流化風用量降低約80%，增壓風總用量降低約50%，增壓機的功率消耗降低約50%。
[0021]4)采用低速密相床操作，外取熱器殼程線速很低(0.01?0.03m/s)，催化劑顆粒對取熱管束的磨蝕很小，有利于延長取熱器的使用壽命。
[0022]5)低線速的流化床與較高線速的流化床相比，流化更穩定，局部死床和氣體偏流等不正常流化現象發生的幾率大大降低。低線速流化床的床層內流化質量明顯改善，消除了取熱管振動、局部磨損加劇引起的設備損壞，延長了設備使用壽命。
[0023]6)取熱負荷的調節范圍大，在取熱負荷為O?100%的范圍內可靈活調節。
[0024]7)可設置脫氣管，可以實現對外取熱器內部大氣泡的捕集和輸送，改善器內催化劑的徑向密度分布，強化了催化劑與取熱管(換熱管)的接觸，提高了換熱效率:
[0025]8)高溫催化劑(熱催化劑)與經過冷卻的低溫催化劑(冷催化劑)均保持較好的低速均勻流化狀態，因此，減少了氣體與催化劑的分層，降低了高溫催化劑在催化劑進出管內的溫降，提高了外取熱器內催化劑的溫度，有利于提高取熱效率。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的再生催化劑冷卻器的一種典型實施方案。
[0027]圖中:1-催化劑出口，2-流化氣體分布器，3-換熱管，4-密相流化床，5-脫氣平衡口，6-催化劑進口。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖進一步說明本發明所提供的一種再生催化劑冷卻器的實施方法，但本發明并不因此而受到任何限制。
[0029]實施例
[0030]圖1給出了本發明的一種典型實施形式。如圖1所示，該冷卻器實際上是一個設置有多根垂直換熱管束的流化床，包括催化劑出口 1、流化風分布器2、換熱管3、密相流化床4、脫氣平衡口 5、催化劑進口 6等主要結構。換熱管3從冷卻器頂部一直延伸至冷卻器下部，浸沒在密相流化床4中。
[0031]熱催化劑顆粒C從催化劑進口 6進入，向下流動通過密相流化床4，與換熱管3管壁接觸冷卻后，冷催化劑D從底部的催化劑出口 I流出。密相流化床4的流化氣體A從底部的氣體分布器2引入，向上流動經過密相流化床4，與脫出的氣體(熱催化劑顆粒C從再生器夾帶來的氣體)一起通過脫氣平衡口 5，返回至再生器。
[0032]另外，為增加傳熱面積，縮小冷卻器的尺寸，可以在換熱管3上焊接傳熱強化元件(如翅片或釘頭傳熱強化元件等，圖中未標示)，以強化傳熱效果，提高換熱效率。
[0033]本發明與現有技術不同的是:
[0034]I)密相流化床4的流化風線速較低，表觀操作線速的范圍為優選0.01?0.3m/s，最佳0.05?0.15m/So所述的催化劑為再生催化劑時，由于要進入提升管反應器，因此對冷再生催化劑溫度要求更為均勻，控制更為嚴格。
[0035]2)所述的冷再生催化劑溫度和/或所述的催化劑冷卻器的取熱負荷通過調節所述的流化風流量和/或離開所述的催化劑冷卻器的冷催化劑的流量和/或其它參數進行控制。
[0036]對比例
[0037]采用現有技術的氣控式外取熱器(對比例)也采用圖1所示的結構，并采用較高的流化風線速，表觀操作線速通常為0.5m/So所述的催化劑冷卻器的取熱負荷主要調節提升風的流量進而調節離開所述的催化劑冷卻器的冷催化劑的流量進行控制。
[0038]現有技術的外取熱器密相床層高度一般很高，通常在5?1m的范圍內，由于床層總壓降較高，操作線速較高時，床層內氣體被壓縮很容易引起局部死床和氣體偏流等不正常流化現象。
[0039]這些不正常流化現象將導致床層流化質量下降和傳熱效果惡化，其結果是設備振動大、使用壽命縮短、取熱負荷達不到設計要求等。如果取熱器中出現局部死床，還有可能造成取熱器中不同取熱管的取熱負荷不同，不同取熱管的熱膨脹不一致可能導致設備損壞，嚴重時甚至出現局部取熱管干燒損壞的事故。
[0040]另外，氣體的偏流還有可能造成局部取熱管磨損加劇，縮短其使用壽命。
[0041]冷模實驗研究和工業運行結果表明，本發明的低線速流化床與現有技術較高線速的流化床相比，流化更穩定，不會發生局部死床和氣體偏流等非正常流化現象。因此低線速流化床的床層內流化質量明顯改善，消除了取熱管振動、局部磨損加劇引起的設備損壞，延長了設備使用壽命。
[0042]本發明的與對比例所示的現有技術(氣控式外取熱器)相比，具有以下技術效果:
[0043]I)流化風用量降低約80%，增壓風總用量降低約50%，增壓機的功率消耗降低約50%。
[0044]2)循環催化劑夾帶的空氣量減少約35%，富氣壓縮機的功率消耗降低約10%。
[0045]3)干氣中的氮氣等非烴類氣體含量約35%，提高了 FCC干氣的熱值。
【主權項】
1.一種再生催化劑冷卻方法，其特征在于:所述的再生催化劑冷卻器為低線速操作，其表觀氣速的范圍為0.005?0.7m/s，設置至少一個流化介質分布器，流化介質由此分布器進入所述的催化劑冷卻器密相床層。2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于:所述的表觀氣速的范圍為0.01?0.3m/So3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于:所述的表觀氣速的范圍為0.05?0.15m/So4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于:所述的催化劑冷卻器設置在再生器內部或外部；所述的催化劑冷卻器設有一個、兩個或多個催化劑出口，分別用于輸送冷催化劑至再生器和/或輸送冷催化劑至一個、兩個或多個提升管反應器或/和流化床反應器的各反應區。5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于:所述的催化劑冷卻器的取熱負荷和/或冷催化劑的溫度通過調節所述的流化介質的流量和/或調節離開所述的催化劑冷卻器的冷催化劑的流量和/或其它參數進行控制。6.按照權利要求1-5所述的任意一種方法，其特征在于:所述的再生催化劑冷卻方法用于各種流化催化裂化過程包括重油催化裂化、蠟油催化裂化、輕烴催化轉化，或者用于其它氣固流態化反應燒焦過程包括渣油預處理、甲醇制烯烴、甲醇制芳烴、流化焦化、靈活焦化；所述的進入再生催化劑冷卻設備的再生催化劑是任何碳含量的再生催化劑或不完全再生催化劑，或者是任何碳含量的待生催化劑、接觸劑或焦粒。7.—種再生催化劑冷卻設備，其特征在于:按照權利要求1-6所述的任意一種方法實施的設備。
【文檔編號】C10G11/18GK105820831SQ201510004622
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月6日
【發明人】李群柱, 李莉
【申請人】李群柱