專利名稱：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領(lǐng)域一種重要的重整工藝過程，也是目前燃料油品質(zhì)升級的重要手段之一。它通過臨氫催化反應(yīng)將石腦油轉(zhuǎn)化為富含芳烴的重整生成油，并副產(chǎn)氫氣和液化石油氣。其催化反應(yīng)過程中伴隨著積炭反應(yīng)，使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，并使催化劑失活。失活的催化劑需經(jīng)過再生來恢復(fù)活性，而催化劑再生過程中最重要的一步是燒焦，即用含氧再生氣體燃燒除掉催化劑表面沉積的焦炭。重整催化劑實現(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。在重整催化劑連續(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)在重力作用下的沿軸向向下緩慢移動，而含氧的再生氣體則沿徑向通過床層，并與催化劑錯流接觸，實現(xiàn)催化劑的連續(xù)燒焦過程。在燒焦過程中，環(huán)境的濕度、溫度以及催化劑在高溫區(qū)的停留時間，是影響重整催化劑比表面積下降速率的主要因素，決定了催化劑的使用壽命。由于催化劑表面的含氫焦炭在燃燒過程中會生成水氣，即催化劑燒焦過程是在高溫、含水的環(huán)境下進(jìn)行，因此重整催化劑再生燒焦是影響催化劑壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在燒焦床層上部，具有較高炭含量和較低溫度的催化劑隨著氣體的加熱和燃燒反應(yīng)的發(fā)生，燒炭放出的大量熱量使該處床溫度迅速上升，溫度變化較大，并達(dá)到較高的床層溫；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，溫度變化較小。從燒焦區(qū)整個催化劑床層的炭含量和溫度變化趨勢可看出，高溫且溫度變化較大的環(huán)境一般出現(xiàn)在床層上部，該處過高的溫度和過長的停留時間均對催化劑的性能帶來不利影響。對于徑向向心型再生氣體燒焦方式來說，由于含氧氣體的流向是徑向由外往內(nèi)， 氧氣通過床層時逐漸消耗，同一水平截面上越靠近外篩網(wǎng)處催化劑燒焦越充分，而越靠近內(nèi)篩網(wǎng)的催化劑表面的碳未未被燒凈的可能性越大，殘留的含炭量也相對越高，在實際工況中就體現(xiàn)為床層頂部靠近內(nèi)篩網(wǎng)的一段區(qū)域內(nèi)形成高炭區(qū)。當(dāng)氧分析儀出現(xiàn)異常時，再生氣中氧氣含量可能會驟然增大時，此時該高炭區(qū)內(nèi)催化劑所含的焦炭得以充分燃燒，在極短的時間內(nèi)放出大量熱量并順著氣體流向聚集在內(nèi)篩網(wǎng)附近，使該部分床層內(nèi)篩網(wǎng)附近溫度急劇升高，即“飛溫”現(xiàn)象。飛溫導(dǎo)致內(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、催化劑泄漏到再生氣循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致整個裝置緊急停車，給生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟損失。因此開發(fā)出新型的燒焦床層結(jié)構(gòu)形式，調(diào)節(jié)床層內(nèi)的溫度分布，限制高炭區(qū)的體積， 防止“飛溫”現(xiàn)象、保護(hù)再生器，是十分必要的。USP4, 859，643和USP5，277，880提供的再生工藝中，再生器燒焦區(qū)內(nèi)篩網(wǎng)為錐形
3結(jié)構(gòu)，床層的厚度從上往下由薄變厚，在一定程度上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際情況，降低了催化劑在床層上部高溫區(qū)的停留時間。然而由于上述專利描述的床層厚度是隨軸向高度而逐漸增加的一個漸變過程，床層上部的高炭區(qū)體積仍然較大，需進(jìn)一步縮減，飛溫的風(fēng)險依然存在。而且上述專利的再生氣體循環(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)隔成獨立的兩段，催化劑床層間通過料腿連接。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充空氣來調(diào)節(jié)第二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。但第一段床層頂部靠近催化劑入口處的高炭區(qū)體積較大，飛溫的風(fēng)險較大。另外床層分段和第二段床層補氧的措施加大了燒焦段結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和對燒焦區(qū)氧含量的控制難度，提高了制造難度和投資成本，同時也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)險等缺點，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)课茨芗皶r燃燒，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)氣體氧含量突然增大時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)明提供一種催化劑再生燒焦方法，來自再生器外或再生器緩沖區(qū)的待生催化劑靠重力進(jìn)入催化劑移動床燒焦區(qū)，與含氧再生氣體錯流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)快燒段的停留時間與在燒焦區(qū)過熱段的停留時間之比為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床，該徑向催化劑移動床由筒形內(nèi)篩網(wǎng)和筒形外篩網(wǎng)構(gòu)成。其特征在于構(gòu)成徑向催化劑移動床的外篩網(wǎng)為上、 下兩個不同直徑的圓柱形和中間過渡錐段組成，外篩網(wǎng)下部直徑比上部直徑大，外篩網(wǎng)的上、下兩部分之間由錐形結(jié)構(gòu)連接，直徑不同的外篩網(wǎng)與內(nèi)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。
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間縮短，再生氣流量增大，滿足了不同位置燃燒對氧氣的需要，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3為本發(fā)明燒焦區(qū)內(nèi)、外篩網(wǎng)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)催化劑出口
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；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。
具體實施例方式如圖2和圖3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，其中外篩網(wǎng)40的下部直徑比上部直徑大，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。所述外篩網(wǎng)40的筒形上部與內(nèi)篩網(wǎng)39構(gòu)成燒焦區(qū)催化劑床層的上部快燒段4，外篩網(wǎng)40的筒形下部與內(nèi)篩網(wǎng)39構(gòu)成燒焦區(qū)催化劑床層的下部過熱段6，外篩網(wǎng)40的錐形連接結(jié)構(gòu)部分與內(nèi)篩網(wǎng)39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對本發(fā)明的簡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2中所示催化劑下料腿3為兩根， 本發(fā)明對下料腿3的根數(shù)不加限制。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的停留時間與在燒焦區(qū)催化劑床層的下部過熱段6的停留時間比為 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)周向分布，并沿徑向向心穿越燒焦區(qū)催化劑床層并燒除積炭，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從氧氯化區(qū)引出的氣體，一部分經(jīng)管線29補充進(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)快燒段的停留時間與在燒焦區(qū)過熱段的停留時間之比為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)快燒段的停留時間與在燒焦區(qū)過熱段的停留時間之比為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)，包括催化劑移動床，催化劑移動床由筒形內(nèi)篩網(wǎng)和筒形外篩網(wǎng)構(gòu)成，其特征在于構(gòu)成徑向催化劑移動床的外篩網(wǎng)為上、下兩個不同直徑的筒形和中間過渡錐段組成，外篩網(wǎng)下部直徑比上部直徑大，外篩網(wǎng)的上、下兩部分之間由錐形結(jié)構(gòu)連接，直徑不同的外篩網(wǎng)與內(nèi)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)險等缺點。該方法是待生催化劑靠重力進(jìn)入徑向催化劑移動床燒焦區(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)，其中催化劑移動床燒焦區(qū)由內(nèi)篩網(wǎng)和外篩網(wǎng)構(gòu)成，外篩網(wǎng)下部直徑比上部直徑大，外篩網(wǎng)的上、下兩部分之間由錐形結(jié)構(gòu)連接，直徑不同的外篩網(wǎng)與內(nèi)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，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B01J38/44GK102218353SQ20101014477
公開日2011年10月19日 申請日期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) 申請人:中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司, 中國石油化工集團(tuán)公司