CN102019211B - 再生催化剂的脱气设备和脱气方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为再生催化剂的脱气设备和脱气方法，属于通过烧焦再生的再生催化剂高效脱气技术领域。其特征在于该技术包括：使来自再生器的再生催化剂进入三级的多级脱气床，各级脱气床分别注入新鲜脱气介质，各级脱气气单独导出，在各级脱气床中注入的脱气介质依次减少，形成各级催化剂床层不同的流化形态，使再生催化剂在各级中均与新鲜脱气介质高效接触，增加脱气传质推动力，提高脱气效果。

Description

再生催化剂的脱气设备和脱气方法
技术领域
本发明属于通过烧焦再生的再生催化剂高效脱气罐技术，具体涉及催化裂化、甲醇转化制烯烃等工艺。 
背景技术
再生催化剂在循环过程中，不可避免地夹带再生器非烃气体(主要包括N2，CO2，CO，O2等，也称烟气)，此气体存在于催化剂颗粒间和催化剂孔隙内，催化剂颗粒间的气体较易脱除，较难脱除的是催化剂孔隙内的气体。对于催化裂化平衡催化剂，当其孔体积为0.24~0.4ml/g，在表观密度为500kg/m3时，催化剂孔隙内气体量占总气体夹带量的15~25v％，催化剂颗粒间的的夹带量为75~85v％。 
常规催化裂化装置中由于其剂油比小(一般为6-8)，没有设置再生催化剂脱气设施，再生催化剂夹带少量的烟气进入反应器，对于后续的吸收稳定分离***影响较小。 
对于裂解深度较大的催化裂解装置(如DCC，ARGG，CPP等)中，其催化剂循环量为催化裂化装置的2-3倍，再生催化剂夹带的烟气量相应增加很多，尤其对于CPP工艺(加工重质石脑油生产乙烯、丙烯的工艺)，其后续气体需经压缩、深冷、精馏，分离工艺流程长，能耗增加，因此，需设置脱气设施-脱气罐。现有工业应用的传统脱气罐结构简单，内为档板结构，单段脱气，其原理是向脱气罐中通入蒸汽(脱气介质)，再生催化剂在脱气罐中维持较低的床层线速，使催化剂在脱气罐内有较长的停留时间，通过降低催化剂的质量流速、提高催化剂的床层密度以脱除一部分颗粒间夹带的烟气。由于缺乏足够的扩散传质推动力，对大部分的颗粒间以及颗粒内 部夹带的烟气则难以脱除。 
因此，开发和应用再生催化剂高效脱气技术，对于最大程度地降低干气非烃杂质具有十分重要的意义。 
CN 1226100C公开了一种使再生剂脱除烟气的方法，是使再生后的催化剂进入再生器烟气汽提器，其汽提器内水平设置4层或4层以上的塔盘式的内构件，塔盘式内构件主要由2组或2组以上的挡板以及设置在各组挡板之间的垂直隔板组成，每组挡板均由一组倾斜角相同且与垂直隔板固定连接的挡板片组成；再生催化剂和汽提介质流经每一层内构件时其各自的流动方向均发生改变。 
CN 100351016C公开了一种催化剂多段汽提方法，包括如下步骤：在设有两个或两个以上的催化剂汽提段的汽提器中，待汽提的催化剂被输送至位于最上方的汽提段的底部，并在汽提介质的作用下该汽提段内自下而上地流动，脱除其所吸附或夹带的气体或液体物质，催化剂流动至该汽提段顶部后溢流至下方的汽提段内；在下方的汽提段内，重复上述汽提步骤，直至催化剂流入最下方的汽提段内；在最下方的汽提段内，催化剂在汽提介质的作用下自上而下地流动至该汽提段的底部，然后通过催化剂管线将汽提后的催化剂排出汽提器外；经上述各汽提段汽提出来的物质连同汽提介质经气体通道、汽提器稀相空间排出。 
US 66562736 B1公开了一种多段汽提室的方法，其步骤为：催化剂颗粒进入第一汽提室，催化剂颗粒继续自上而下流动至第二汽提室，汽提气自第一汽提室进入稀相；进入第二汽提室的催化剂颗粒经与汽提介质接触后，催化剂自上而下流动进入输送管线排出汽提器外，第二汽提室的汽提气不经过第一汽提室而直接进入稀相。 
综上所述，CN 1226100C公开了一种塔盘式内构件再生剂脱除烟气方法，为单段床层脱气，脱气效率低；CN 100351016C公开了一种虽然是催化剂多段汽提方法，但下一段的脱气气与上一段新引入的脱气介质相混合，减少了上一段的脱气(传质)推动力；US 66562736 B1公开了一种多段汽提室的方法，下一段的脱气气也不与上一段的脱气介质相接触，但其每一段引入脱气介质量及脱气床层型态未做说明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用新型结构的多级脱气罐，分级注入脱气介质以脱除再生催化剂夹带的烟气的技术。 
本发明之一的一种再生催化剂脱气罐是这样实现的， 
本发明的再生催化剂脱气罐包括脱气床、注汽分布环、脱气气出口管，其特征在于： 
所述的脱气罐为3级脱气床； 
所述的注汽分布环为与脱气床相匹配的的3级注汽分布环； 
所述的脱气床具有不同的流化形态，自上至下，床层引入脱气气量依次减少； 
所述的注汽分布环分别独自与汽提蒸汽连接。 
在具体实施中，本发明的再生催化剂脱气罐可以有三级脱气***， 
所述的脱气罐内自上而下依次有一级脱气床2、一级注汽分布环3，二级脱气床4、二级注汽分布环5，三级脱气床6、三级注汽分布环7； 
所述的一级脱气床2、一级注汽分布环3，二级脱气床4、二级注汽分布环5在一个筒体内；三级脱气床6、三级注汽分布环7的筒体的上部环绕前述筒体的中部，并向下延伸； 
所述的一级脱气床2的上部有接收一级脱气并将其导出脱气罐顶部的一级脱气气管10； 
所述的二级脱气床4位于一级注汽分布环3的下部并接受经一级脱气床2脱气的催化剂，并且一级注汽分布环3下部二级脱气床4上部的筒体开有几个二级气剂出口分布槽8与三级脱气床6筒体的上部相通； 
所述的第二、第三脱气床筒体的顶部设有将二三级脱气单独引出至再生器稀相的二三级脱气气出口总管9。 
本发明之二的再生催化剂高效脱气方法是这样实现的， 
本发明的再生催化剂脱气方法，该方法包括如下步骤： 
来自再生器的再生催化剂自上而下依次进入多级脱气床，各级脱气床分别注入新鲜脱气介质，使自再生器来的再生催化剂在每级中均与新鲜脱气介质接触，增加脱气传质推动力，提高脱气效果。各级脱气气单独导出，脱气气对其它级脱气不产生影响；在催化剂向下一级流动过程中，夹带的烟气逐级减少，对其它级脱气不产生影响。 
在各级脱气床中注入的脱气介质自上而下依次减少，形成各级催化剂床层不同的流化形态，使再生催化剂在各级中均与新鲜脱气介质高效接触。 
在具体实施中， 
所述的各级注入脱气介质的量从上往下依次减少，并分别形成气、剂接触的快速床、中速床和低速床，床层表观密度依次增大； 
所述的来自再生器的再生催化剂可以自上而下依次进入3级脱气床；其中，一级脱气床床层线速为0.4m/s，二级脱气床床层线速为0.2m/s，三级脱气床床层线速为0.1m/s。 
所述的脱气介质选自下列之一：①低压蒸汽，②低压蒸汽和/或氮气，③低压蒸汽和/或燃料气。 
当所述的分级注入的脱气介质是蒸汽时，在每一级中只有少量的蒸汽同700-760℃的高温催化剂接触，以降低高温再生催化剂的水热失活； 
如上所述，再生催化剂首先进入一级脱气床内，与一级汽提蒸汽接触后，催化剂自上而下流动至二级脱气床，一级汽提后脱气气直接单独引出，一级脱气床内注入较多的汽提蒸汽，床内催化剂维持快速床流化；进入二级脱气床内的催化剂与汽提蒸汽接触后，催化剂经过环形缝隙自下而上流动，通过二级气剂出口分布槽溢流后自上而下流动至三级脱气床，二级脱气床注入少量的汽提蒸汽，床层内催化剂维持中速床流化；进入三级脱气 床内的催化剂与汽提蒸汽接触后，催化剂自上而下流动进入催化剂输送管线，三级脱气床注入少量的汽提蒸汽，床内催化剂维持低速床流化，二级、三级脱气床的脱气气也单独引出至再生器稀相。 
本发明的效果是： 
1)分级脱气使再生催化剂脱烟气效率提高30％。 
2)各级气体单独导出，不影响其它级的脱气。 
3)在各级形成不同的气-剂接触状态(即快速床、中速床和低速床)，在催化剂向下流动过程中，催化剂密度增大，夹带的烟气减少。 
4)每级中只有少量的蒸汽与高温催化剂接触，减少催化剂的水热失活，降低装置催化剂损耗。 
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细描述： 
图1高效脱气罐示意图 
图中：1、再生器；2、一级脱气床；3、一级注汽分布环；4、二级脱气床；5、二级注汽分布环；6、三级脱气床；7、三级注汽分布环；8、二级气剂出口分布槽；9、二三级脱气气出口总管；10、一级脱气气出口管 
具体实施方式
再生催化剂自再生器1首先进入一级脱气床2，通过一级注汽分布环3注入汽提蒸汽，催化剂自上而下流动至二级脱气床4，一级汽提后脱气气经一级脱气气管10直接单独引出，一级脱气床2内注入较多的汽提蒸汽，床内催化剂维持快速床流化；进入二级脱气床4的催化剂与汽提蒸汽接触后，催化剂经过环形缝隙自下而上流动，通过二级气剂出口分布槽8后自上而下流动至三级脱气床6，二级脱气床4通过二级注汽分布环5注入少 量的汽提蒸汽，床层内催化剂维持中速床流化；进入三级脱气床6内的催化剂与汽提蒸汽接触后，催化剂自上而下流动进入催化剂输送管线，三级脱气床6通过三级注汽分布环7注入少量的汽提蒸汽，床内催化剂维持低速床流化，第二、第三脱气床的脱气气通过二三级脱气气出口总管9单独引出至再生器稀相。 
具体实施例： 
以下为某催化裂化装置再生催化剂高效脱气罐的设计和运行参数： 
  序号   项目   单位   数值   备注
  1   催化剂温度   ℃   720  
  2   脱气罐压力   kPa(g)   180  
  3   催化剂流量   t/h   2920  
  4   催化剂夹带烟气流量   Nm3/h   5439.54  
  5   一级脱气床直径   mm   2400  
  6   一级脱气床注入蒸汽量   Nm3/h   3239.2  
  7   一级脱气床床层线速   m/s   0.4  
  8   一级脱气床平均密度/床高   (kg/m3)/m   550/4  
  9   一级脱气床停留时间   s   12  
  10   一级脱气床脱气效率   ％   61.41  
  11   二级脱气床直径   mm   2200  
  12   二级脱气床注入蒸汽量   Nm3/h   2143.5  
  13   二级脱气床床层线速   m/s   0.2  
  14   二级脱气床平均密度/床高   (kg/m3)/m   600/3  
  15   二级脱气床停留时间   s   7  
  16   二级脱气床脱气效率   ％   38.26  
  17   三级脱气床直径   mm   2800  
  18   三级脱气床注入蒸汽量   Nm3/h   1785.48  
  19   三级脱气床床层线速   m/s   0.1  
  20   一级脱气床平均密度/床高   (kg/m3)/m   600/3  
  21   三级脱气床停留时间   s   10  
  22   三级脱气床脱气效率   ％   40.36  
  23   总脱气效率   ％   85.79  
注：脱气效率(η)＝(进口催化剂烟气流量-出口催化剂烟气流量)/进口催化剂烟气流量。 

Claims (9)

1.一种再生催化剂脱气罐，包括脱气床、注汽分布环、脱气气出口管，其特征在于：
所述的脱气罐为3级脱气床；
所述的注汽分布环为与脱气床相匹配的3级注汽分布环；
所述的脱气床具有不同的流化形态，自上至下，床层引入脱气气量依次减少；
所述的注汽分布环分别独自与汽提蒸汽总管连接。
2.如权利要求1的再生催化剂脱气罐，其特征在于：
所述的脱气罐内自上而下依次有一级脱气床(2)、一级注汽分布环(3)，二级脱气床(4)、二级注汽分布环(5)，三级脱气床(6)、三级注汽分布环(7)；
所述的一级脱气床(2)、一级注汽分布环(3)，二级脱气床(4)、二级注汽分布环(5)在一个筒体内；三级脱气床(6)、三级注汽分布环(7)的筒体的上部环绕前述筒体的中部，并向下延伸。
3.如权利要求2的再生催化剂脱气罐，其特征在于：
所述的一级脱气床(2)的上部有接收一级脱气并将其导出脱气罐顶部的一级脱气气管(10)；
所述的二级脱气床(4)位于一级注汽分布环(3)的下部并接受经一级脱气床(2)脱气的催化剂，并且一级注汽分布环(3)下部二级脱气床(4)上部的筒体开有几个二级气剂出口分布槽(8)与三级脱气床(6)筒体的上部相通；
所述的第二、第三脱气床筒体的顶部设有将二三级脱气单独引出至再生器稀相的二三级脱气气出口总管(9)。
4.如权利要求1～3之一所述的再生催化剂脱气方法，该方法包括如下步骤：
来自再生器的再生催化剂自上而下依次进入多级脱气床，各级脱气床分别注入新鲜脱气介质，各级脱气气单独导出，脱气气对其它级脱气不产生影响；在催化剂向下一级流动过程中，夹带的烟气逐级减少；
在各级脱气床中注入的脱气介质自上而下依次减少，形成各级催化剂床层不同的流化形态，使再生催化剂在各级中均与新鲜脱气介质高效接触。
5.如权利要求4所述的再生催化剂脱气方法，其特征在于：
所述的各级注入脱气介质的量从上往下依次减少，并分别形成气、剂接触的快速床、中速床和低速床，床层表观密度依次增大。
6.如权利要求4所述的再生催化剂脱气方法，其特征在于：
所述的脱气介质选自下列之一：①低压蒸汽，②低压蒸汽和/或氮气，③低压蒸汽和/或燃料气。
7.如权利要求6所述的再生催化剂脱气方法，其特征在于：
当所述的分级注入的脱气介质是蒸汽时，在每一级中只有少量的蒸汽同700-760℃的高温催化剂接触，以降低高温再生催化剂的水热失活。
8.如权利要求5所述的再生催化剂脱气方法，其特征在于：
所述的来自再生器的再生催化剂自上而下依次进入3级脱气床；其中，一级脱气床床层线速为0.4m/s，二级脱气床床层线速为0.2m/s，三级脱气床床层线速为0.1m/s。
9.如权利要求8所述的再生催化剂脱气方法，其特征在于：
所述的来自再生器的再生催化剂自上而下依次进入3级脱气床；其中：
一级脱气床直径为2400mm；
一级脱气床注入蒸汽量为3239.2Nm3/h；
一级脱气床床层线速为0.4m/s；
一级脱气床平均密度为550(kg/m3)，床高4m；
一级脱气床停留时间为12s；
二级脱气床直径为2200mm；
二级脱气床注入蒸汽量为2143.5Nm3/h；
二级脱气床床层线速为0.2m/s；
二级脱气床平均密度为600(kg/m3)，床高3m；
二级脱气床停留时间为7s；
三级脱气床直径为2800mm；
三级脱气床注入蒸汽量为1785.48Nm3/h；
三级脱气床床层线速为0.1m/s；
三级脱气床平均密度为600(kg/m3)，床高3m；
三级脱气床停留时间为10s。
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