CN104549566B - 催化转化催化剂再生器及再生方法 - Google Patents

Abstract

催化转化催化剂再生器，包括至少两个再生区、输送管、气固分离设备、烟气集气室，其中输送管的一端与第一再生区连通，输送管的另一端与气固分离设备连通，气固分离设备位于第一再生区后续再生区内，气固分离设备与烟气集气室连通。待生催化剂进入第一再生区烧焦，再生催化剂与烟气依次经输送管、气固分离设备进入后续再生区与流化介质接触，再生催化剂离开再生器。本发明将输送管与气固分离器密闭相连，使后续再生区烟气量大幅减少，降低再生器的高度得到降低，采用三级气固分离器后，气固分离效果大幅提高。

Description

催化转化催化剂再生器及再生方法

技术领域

本发明涉及催化裂化过程中含炭催化剂烧焦的再生器及再生方法。

背景技术

原料油在进行催化裂化反应的同时，由于存在缩合反应，除生成轻质烃类外，还生成一部分焦炭，沉积在催化剂上从而使催化剂的活性和选择性降低。因此，采用高温氧化再生方法，将催化剂上的焦炭燃烧除掉以恢复催化剂的使用性能，这一过程称为催化剂的再生，通常将沉积焦炭的催化剂称为待生催化剂，氧化再生后的催化剂称为再生催化剂。烧焦过程在再生器内完成，按照再生器流化床类型不同可以分为湍流床、快速床和输送床等；按照一氧化碳燃烧程度可以分为完全燃烧和部分燃烧；按照催化剂和烧焦空气流程不同可以分为并流、错流和逆流烧焦；按照烧焦流化床区域不同可以分为单段和两段再生；按照烧焦区域容器的不同可以分为单器、两器和多器烧焦。催化裂化再生器一般包括用于待生催化剂再生的再生功能区、用于沉降催化剂和放置气固分离器的沉降功能区，随着重油催化裂化的发展，再生器增加了具有催化剂取热功能的降温功能区。

早期的催化剂再生方法是在低速流化床内通入含氧气体，并采用单段再生方式，在这种低线速、气固全返混的流化床内，气体和固体接触效率低，催化剂再生速度慢，导致了再生器催化剂藏量过大，催化剂的再生效果差，再生催化剂含炭量为约0.2重%，烧焦强度低，约为100kg（焦炭量）/[h（单位时间）·T（催化剂藏量）]。随着分子筛催化剂在催化裂化装置上广泛地使用，尤其USY类型的分子筛催化剂的使用，再生催化剂上残余的炭含量和再生方式对恢复催化剂的活性及选择性影响很大。因此，有效地降低再生过程中催化剂藏量和改善催化剂再生效果成为再生技术开发的方向。这是因为在催化裂化装置运行中，催化剂不断地受到高温与水蒸汽的作用，原料油中携带的重金属沉积在催化剂表面上，催化剂的活性不断降低，需补充新鲜催化剂以维持催化剂在反应-再生***中的平衡活性，当新鲜催化剂补充量一定时，反应-再生***中催化剂总藏量越低，催化剂置换率就越高，那么反应-再生***催化剂的平衡活性也就越高。

USP3563911公开了一种两段再生方法，待生催化剂顺序通过第一密相流化床和第二密相流化床，与含氧的气体接触使催化剂表面上焦炭发生燃烧反应，所产生的烟气混合并夹带催化剂进入稀相沉降段。第一密相流化床再生温度大于1050°F（即565.5℃）；第二密相流化床的气体表观线速度为1.25英尺/秒～6英尺/秒（即0.381米/秒～1.83米/秒），再生温度为1125～1350°F（即607.2～732.2℃）。该方法与催化剂单段再生方法相比，在再生过程烧焦负荷不高的条件下，再生器内催化剂的藏量可减少近40%，再生催化剂的含炭量可低于0.1重量%。

CN1052688A公开了一种流化床催化剂的两段氧化再生方法，待生催化剂在第一密相流化床内与含氧的气体接触并发生焦炭燃烧反应，第一密相流化床的气体表观线速度为0.8～2.5米/秒，催化剂平均停留时间为0.6～1.0分钟，再生温度为650～750℃；催化剂在第一流化床内除去大部分焦炭后，部分再生的催化剂和气体一起并流向上穿过分布器，进入第二流化床，再与含氧的气体接触并发生焦炭燃烧反应，第二密相流化床的气体表观线速度为1.2～3.0米/秒，催化剂平均停留时间为1.0～2.2分钟，再生温度为700～800℃，催化剂得到充分再生后，再生催化剂和烟气分离，一部分再生催化剂进入反应器，另一部分再生催化剂返回到第一流化床。

CN1221022A公开了一种重油流化催化裂化重叠式两段再生技术，该方法包括重叠布置的两个再生器，第一段再生在上，第一段的温度为650～720℃，第二段再生在下，第二段再生器的温度为650～780℃，两个再生器之间用低压降的分布板连为一体，而且两个再生器只需用一条烟道和一台双动滑阀或蝶阀。再生剂含碳量为0.01～0.1％重量。

目前，再生器稀相段的作用除了用于放置气固分离***等设备，另外一个重要作用就是提供一定的空间，使带入稀相的催化剂颗粒尽量多地靠颗粒本身重力的作用沉降下来，返回密相床层。从而使再生烟气带入旋风分离器的催化剂沉降到最低程度，以减少旋风分离器的固体负荷，降低催化剂的损耗，因此再生器稀相段有时也被称为沉降器。稀相段的高度通常需要高于输送沉降高度，超过这个高度后，携带固体量基本不再继续下降。由于稀相段线速越高，所需输送沉降高度越高，因此，稀相段直径必须不能小于密相段直径。在实际生产中，由于沉降器中布置了设备，稀相段高度约为输送沉降高度的1.8～2.0倍，从而造成装置高度增加。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上提供一种催化转化催化剂再生器，可以有效地降低装置高度，降低烟气出口粉尘浓度。

本发明提供的催化转化催化剂再生器，其特征在于该再生器包括至少两个再生区、输送管、气固分离设备、烟气集气室，其中输送管的一端与第一再生区连通，输送管的另一端与气固分离设备连通，气固分离设备位于第一再生区后续再生区内，气固分离设备与烟气集气室连通。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述第一再生区为流化床或输送床。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述第一再生区内设置催化剂分配器或/和再生介质分布器。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述第一再生区后续再生区为流化床。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述流化床选自鼓泡床，湍流床，密相床，快速床中的一种。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述气固分离设备为1-3个旋风分离器，优选为2-3个旋风分离器。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述旋风分离器串联。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述再生区设有再生介质入口、待生催化剂入口和再生催化剂出口。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述第一再生区后续再生区设有流化介质入口和流化介质分布器。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述输送管、输送管与气固分离设备之间的连接器、多级气固分离设备之间的连接器、气固分离设备与烟气集气室之间的连接器之中至少一个部件有开口。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述输送管有开口。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述输送管为两段式输送管，包括彼此分开的同轴两部分，其中一部分开口套在另一部分的外部。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述连接器有开口。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述连接器包括彼此分开的同轴两部分。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述第一再生区外部与第一再生区后续再生区外部之间经催化剂循环管线或/和外取热器连通。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述外取热器为下流式外取热器或上流式外取热器。

本发明所述再生器的一些实施方案中，所述烟气集气室连有再生烟气输送管线。

本发明提供的催化转化催化剂的再生方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

（1）、待生催化剂进入第一再生区，在再生介质存在下烧焦，再生催化剂经输送管离开第一再生区；

（2）、来自第一再生区的催化剂与烟气经输送管进入气固分离设备；

（3）、从气固分离设备分离的催化剂进入第一再生区后续再生区与流化介质接触，再生催化剂离开再生器；

（4）、从气固分离设备分离的烟气进入烟气集气室经再生烟气输送管线排出。

本发明所述再生方法的一些实施方案中，所述第一再生区温度为600～1000℃优选650～750℃，气体表观线速度为0.1～10.0米/秒优选0.3～3.0米/秒。

本发明所述再生方法的一些实施方案中，所述第一再生区后续再生区温度为300～1000℃优选550～750℃，气体表观线速度为0.1～3.0米/秒优选0.2～2.0米/秒。

本发明所述再生方法的一些实施方案中，所述第一再生区完成待生催化剂上40～100%炭的烧焦。

本发明所述再生方法的一些实施方案中，所述再生介质选自空气、含氧气体、氧气中的一种或几种混合物。

本发明所述再生方法的一些实施方案中，所述流化介质选自空气、含氧气体、氧气、二氧化碳、一氧化碳、烟气、水蒸气、酸性水、净化水、干气中的一种或几种混合物。

本发明的优点在于:

1、上部输送管与后部气固分离器密闭相连，除气固分离器分离下来的催化剂携带的烟气外，第一再生区大部分烟气不再进入第一再生区后续再生区，后续再生区的烟气量大幅减少。

2、由于第一再生区后续再生区烟气量大幅度减少，后续再生区的直径可以缩小，高度可以降低。

3、再生器也可以不设沉降段，再生器高度大幅降低。

4、采用三级气固分离器后，气固分离效果大幅提高。

附图说明

图1、2、3、4为是本发明提供的三种实施方式的基本设备示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明所提供的设备及方法，但本发明并不因此而受到任何限制。

实施方式一：

图1是本发明提供的实施方式一的基本设备示意图。

图1所示的再生器设备包括第一再生区1（快速流化床）、输送管2、第一再生区后续再生区3（密相流化床，以下简称第二再生区）、第一级气固分离器4、第二级气固分离器5、第三级气固分离器6、烟气集气室7、烟气输送管线8、取热器9、催化剂循环管线10、主风管线11、待生催化剂输送管线12、再生催化剂输送管线13、流化风管线14、输送管与第一级气固分离器之间连接器15。

如图1所示，待生催化剂经管线12进入第一再生区1，与来自主风管线11的再生气体接触再生，第一再生区1内的部分再生催化剂经取热器9取热后进入第二再生区3，第二再生区3中的再生烟气及其携带的催化剂粉尘进入输送管2，进入第一级气固分离器4，第一级气固分离器分离后的催化剂及其携带的烟气经料腿进入第二再生区3，第一级气固分离器分离后的烟气及其携带的催化剂粉尘进入第二级气固分离器5，第二级气固分离器分离后的催化剂及其携带的烟气经料腿进入第二再生区3，第二级气固分离器分离后的烟气及其携带的催化剂粉尘进入第三级气固分离器5，第三级气固分离器分离后的催化剂及其携带的烟气经料腿进入第二再生区3，第三级气固分离器分离后的烟气及其携带的微量催化剂粉尘进入烟气集气室7，经管线8送入后续烟气处理装置（图中未标示），来自流化风管线14的流化气体进入第二再生区3使其内部催化剂保持流化状态，第二再生区3内的部分再生催化剂经催化剂循环管线10进入第一再生区1，第二再生区3内的部分再生催化剂经管线13进入后续反应***（图中未标示），第二再生区3中烟气经输送管2与第一级气固分离器之间的连接器15进入后续气固分离***。

实施方式二：

图2是本发明提供的实施方式二的基本设备示意图。

图2所示的再生器设备包括第一再生区1（密相流化床）、输送管2、第一再生区后续再生区3（密相流化床，简称第二再生区）、第一级气固分离器4、第二级气固分离器5、第三级气固分离器6、烟气集气室7、烟气输送管线8、取热器9、再生催化剂循环管线10、主风管线11、待生催化剂输送管线12、再生催化剂输送管线13、主风管线14、连接器15。

如图2所示，待生催化剂经管线12进入第一再生区1，与来自主风管线11再生气体接触再生，第一再生区1内的再生烟气及其携带的催化剂粉尘进入输送管2，进入第一级气固分离器4，第一级气固分离器分离后的催化剂及其携带的烟气经料腿进入第二再生区3，第一级气固分离器分离后的烟气及其携带的催化剂粉尘进入第二级气固分离器5，第二级气固分离器分离后的催化剂及其携带的烟气经料腿进入第二再生区3，第二级气固分离器分离后的烟气及其携带的催化剂粉尘进入第三级气固分离器6，第三级气固分离器分离后的催化剂及其携带的烟气经料腿进入第二再生区3，第三级气固分离器分离后的烟气及其携带的微量催化剂粉尘进入烟气集气室7，经管线8送入后续烟气处理装置（图中未标示）。来自主风管线14的再生气体进入第二再生区3，使第二再生区3中催化剂继续再生和保持流化状态，第二再生区3内的部分热催化剂经循环管线10进入再生器1，第一再生区1内的部分热再生器经取热器9取热后进入第二再生区3，第二再生区3内的部分再生催化剂经管线13送往反应器（图中未标示），第二再生区3中的烟气及其携带的催化剂经连接器15进入后续气固分离。

实施方式三：

图3是本发明提供的实施方式三的基本设备示意图。

图3设备包括快速流化床的第一再生区1、输送管2、第一再生区后续再生区3（密相流化床，简称第二再生区）、第一级气固分离器4、第二级气固分离器5、烟气集气室7、烟气输送管线8、取热器9、催化剂循环管线10、主风管线11、待生催化剂输送管线12、再生催化剂输送管线13、流化风管线14、连接器15。

如图3所示，待生催化剂经管线12进入第一再生区1，与来自主风管线11的再生气体接触再生，第一再生区1内的部分再生催化剂经取热器9取热后进入第二再生区3，第二再生区3中再生烟气及其携带的催化剂粉尘进入输送管2，进入第一级气固分离器4，第一级气固分离器分离后的催化剂及其携带的烟气经料腿进入第二再生区3，第一级气固分离器分离后的烟气及其携带的催化剂粉尘进入第二级气固分离器5，第二级气固分离器分离后的催化剂及其携带的烟气经料腿进入第二再生区3，第二级气固分离器分离后的烟气及其携带的催化剂粉尘进入烟气集气室7，经管线8送入后续烟气处理装置（图中未标示），来自流化风管线14的流化气体进入第二再生区3使第二再生区3内催化剂保持流化状态，第二再生区3内的部分再生催化剂经催化剂循环管线10进入再生器1，第二再生区3内的部分再生催化剂经管线13进入后续反应***（图中未标示），再生器3中的烟气经连接器6进入后续气固分离***。

实施方式四：

图4是本发明提供的实施方式四的基本设备示意图。

图4设备包括密相流化床第一再生区1、输送管2、第一再生区后续再生区3（密相流化床，简称第二再生区）、第一气固分离器4、第二气固分离器5、第三气固分离器6、烟气集气室7、烟气输送管线8、取热器9、催化剂循环管线10、主风管线11、待生催化剂输送管线12、再生催化剂输送管线13、流化风管线14、输送管上开口器15。

如图4所示，待生催化剂经管线12进入第一再生区1，与来自主风管线11的再生气体接触再生，再生烟气及其携带的催化剂粉尘进入输送管2，进入第一级气固分离器4，第一级气固分离器分离后的催化剂及其携带的烟气经料腿返回第二再生区3，第一级气固分离器分离后的烟气及其携带的催化剂粉尘进入第二级气固分离器5，第二级气固分离器分离后的催化剂及其携带的烟气经料腿返回第二再生区3，第二级气固分离器分离后的烟气及其携带的催化剂粉尘进入第三级气固分离器6，第三级气固分离器分离后的催化剂及其携带的烟气经料腿返回第二再生区3，第三级气固分离器分离后的烟气及其携带的微量催化剂粉尘进入烟气集气室7，经管线8送入后续烟气处理装置（图中未标示），来自流化风管线14的流化气体进入第二再生区3使第二再生区3内催化剂保持流化状态，第二再生区3中的烟气经输送管开口进入输送管并进行后续气固分离，第二再生区3内的部分再生催化剂经管线10进入第一再生区1，第一再生区1内的部分再生催化剂经取热器9取热后上流进入第二再生区3，第二再生区3内的部分催化剂经管线13进入反应器（图中未标示）。

下面的实施例将对本发明予以进一步说明，但并不因此而限制本发明。实施例和对比例中所使用的原料油为掺减压渣油的减压瓦斯油（简称掺渣瓦斯油），其性质列于表1。催化剂由中国石油化工股份有限公司催化剂分公司生产，商品编号为CGP-1。

实施例1

本实施例是在中型催化裂化装置上进行的，如图1所示。按照本发明所提出的再生器进行再生，气固分离器为旋风分离器，再生介质为空气，流化介质为空气，输送管与第一级气固分离器之间的连接器为彼此中心对准、管径相同的管子，管子间距为30毫米，再生器的主要操作条件和结果见表2。

对比例1

对比例是在中型催化裂化装置上进行的，采用常规前置烧焦罐型式再生方式，再生器的主要操作条件和结果见表2。

实施例2

本实施例是在中型催化裂化装置上进行的，如图3所示。按照本发明所提出的再生器进行再生，气固分离器为旋风分离器，再生介质为烟气+氧气（氧气含量21体积%），流化介质为烟气，第一级旋风器与第二级旋分器之间的连接器见图3中的A-A截面图，两管口的间距为40毫米，再生器的主要操作条件和结果见表3。

实施例3

本实施例是在中型催化裂化装置上进行的，如图4所示。按照本发明所提出的再生器进行再生，气固分离器为旋风分离器，再生介质为烟气+氧气（氧气含量25体积%），流化介质为水蒸气，输送管上开口见图4中的B-B截面，开口面积占输送管截面积的6%，再生器的主要操作条件和结果见表3。

表1

原料油名称	掺渣瓦斯油
		密度（20℃），千克/米3	906.0
运动粘度，毫米2/秒
		80℃	32.45
100℃	12.35
		残炭值，重%	3.3
凝点，℃	28
		酸值，mgKOH/g	1.42
总氮，重%	0.18
		硫，重%	0.57
碳，重%	87.21
		氢，重%	12.04
金属含量，ppm
		镍	24.9
钒	0.7
		铁	4.4
铜	0.7
		钠	1.8
馏程，℃
		HK（初馏点）	316
10%	354
		30%	415
50%	450
		70%	493
KK（终馏点）	520

表2

	实施例1	对比例1
			再生器
第一再生区
			气体表观速度，米/秒	1.2	1.2
再生温度，℃	685	685
			再生介质	空气	空气
烧炭量，%	90	90
			第二再生区
气体表观速度，米/秒	0.2	0.2
			再生温度，℃	700	700
床层上部稀相段高度，米	3	8
			再生催化剂上炭含量，重%	0.05	0.05
流化介质	空气	空气
			烟气中催化剂筛分体积组成，%
>40μm	0.7	1.5
			<10μm	75.3	58.6
烟气中粉尘量（湿基），毫克/立方米	120	350

表3

Claims (14)

1.催化转化催化剂再生器，其特征在于该再生器包括至少两个再生区、输送管、气固分离设备、烟气集气室，其中输送管的一端与第一再生区连通，输送管的另一端与气固分离设备连通，气固分离设备位于第一再生区后续再生区内，气固分离设备与烟气集气室连通，所述气固分离设备为2-3个旋风分离器，所述旋风分离器串联，输送管、输送管与气固分离设备之间的连接器、多级气固分离设备之间的连接器、气固分离设备与烟气集气室之间的连接器之中至少一个部件有开口。

2.按照权利要求1所述的再生器，其特征在于所述第一再生区为流化床或输送床。

3.按照权利要求1或2所述的再生器，其特征在于第一再生区内设置催化剂分配器或/和再生介质分布器。

4.按照权利要求2所述的再生器，其特征在于所述流化床选自鼓泡床、湍流床、密相床、快速床中的一种。

5.按照权利要求1所述的再生器，其特征在于所述第一再生区后续再生区为流化床。

6.按照权利要求5所述的再生器，其特征所述流化床在于选自鼓泡床、湍流床、密相床、快速床中的一种。

7.按照权利要求1所述的再生器，其特征在于所述第一再生区后续再生区设有流化介质入口和流化介质分布器。

8.按照权利要求1所述的再生器，其特征在于所述输送管有开口。

9.按照权利要求8所述的再生器，其特征在于所述输送管为两段式输送管，包括彼此分开的同轴两部分，其中一部分开口套在另一部分的外部。

10.按照权利要求1所述的再生器，其特征在于所述连接器有开口。

11.按照权利要求1所述的再生器，其特征在于所述连接器包括彼此分开的同轴两部分。

12.按照权利要求1所述的再生器，其特征在于第一再生区外部与第一再生区后续外部之间经催化剂循环管线或/和外取热器连通。

13.按照权利要求12所述的再生器，其特征在于所述外取热器为下流式外取热器或上流式外取热器。

14.按照权利要求1所述的再生器，其特征在于所述烟气集气室连有再生烟气输送管线。