專利名稱：一種催化裂化再生催化劑系統(tǒng)及氣體收集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉油化工等領(lǐng)域的催化裂化工藝，特別指一種減少催化裂化再生催化劑循環(huán)攜帶氣體到反應(yīng)系統(tǒng)的催化裂化再生催化劑系統(tǒng)及氣體收集方法。
背景技術(shù)：
催化裂化是煉油工業(yè)中最重要的一種二次加工工藝，是重要的重質(zhì)油輕質(zhì)化(汽油、柴油、乙烯、丙烯等輕烯烴)轉(zhuǎn)化過程之一，是目前煉油廠利潤的主要來源。該工藝采用反應(yīng)一再生的連續(xù)操作方式，其中催化劑的作用是促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)速度。它不僅提高了分解和芳構(gòu)化等反應(yīng)的速度，也提高了異構(gòu)化及氫轉(zhuǎn)移等反應(yīng)速度，使催化裂化裝置的生產(chǎn)能力不僅比熱裂化裝置的生產(chǎn)能力大，而且所得的汽油辛烷值高，安定性好。在催化裂化過程中，進(jìn)料與催化劑在反應(yīng)器中接觸發(fā)生裂化反應(yīng)，反應(yīng)后的催化劑表面上結(jié)有焦炭，形成待生催化劑。待生催化劑由于活性中心被焦炭覆蓋，需要進(jìn)入再生器中燒去焦炭以恢復(fù)活性， 恢復(fù)活性后的催化劑稱為再生催化劑。待生催化劑在燒除焦炭的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣。 根據(jù)分析數(shù)據(jù)，煙氣主要由N2，02，C02, CO以及微量的SOx，NOx等非烴氣體組成。再生催化劑進(jìn)入后續(xù)反應(yīng)系統(tǒng)中循環(huán)使用當(dāng)再生催化劑進(jìn)入再生立管入口錐體后，由于立管截面急劇減小，催化劑加速，使催化劑夾帶氣體的能力劇增。實(shí)際上，再生立管頂端對(duì)催化劑有一種抽吸作用，將部分再生煙氣夾帶進(jìn)入再生立管，進(jìn)入后續(xù)反應(yīng)分餾系統(tǒng)。當(dāng)煙氣進(jìn)入后續(xù)反應(yīng)分餾系統(tǒng)后，其中的02能與烴類起氧化反應(yīng)，SOx能消耗氫轉(zhuǎn)化成H2S，增加烴類損失，增大反應(yīng)器負(fù)荷，降低產(chǎn)品收率；其它的非烴氣體直接進(jìn)入產(chǎn)物裂解氣中，使后續(xù)分餾系統(tǒng)、穩(wěn)定系統(tǒng)的吸收塔和再吸收塔因?yàn)闅庀嘭?fù)荷增大而嚴(yán)重影響吸收效果，給產(chǎn)品的分離和精制帶來額外的負(fù)擔(dān)；同時(shí)會(huì)增加氣壓機(jī)負(fù)荷，成為制約生產(chǎn)能力的瓶頸；并且其中的酸性氣體在含量較高時(shí)會(huì)腐蝕設(shè)備。再生催化劑攜帶的煙氣量與催化劑循環(huán)量密切相關(guān)。由于原料的重質(zhì)化和多產(chǎn)氣體烯烴的要求，各種新工藝采用的劑油比越來越大。由于劑油比大，催化劑循環(huán)量大，催化劑夾帶進(jìn)入反應(yīng)器的煙氣量增加，使得再生催化劑攜帶氣體成為制約催化裂化生產(chǎn)能力的主要問題。因此必須考慮減少再生催化劑攜帶煙氣的問題， 這是提高催化裂化生產(chǎn)能力的關(guān)鍵問題之一。USP4, 051，013采用再生催化劑汽提塔，以汽提介質(zhì)(一般為水蒸氣)與再生催化劑逆流接觸的方式，將催化劑吸附的再生煙氣以及顆粒間的再生煙氣汽提掉。汽提介質(zhì)從塔底引入汽提塔，汽提塔中有擋板，但該專利未考慮水蒸氣會(huì)引起高溫再生催化劑水熱減活的問題，工業(yè)上根本無法實(shí)施。CN11M400A提出采用調(diào)溫脫氣罐對(duì)再生催化劑進(jìn)行處理，流化、汽提介質(zhì)為催化干氣。由于其主要目的是為了改變催化劑進(jìn)入反應(yīng)器的溫度，所以調(diào)溫脫氣罐內(nèi)的構(gòu)件為垂直取熱管。此種結(jié)構(gòu)無法控制氣泡的長大，導(dǎo)致氣固接觸變差，汽提效率不高。而且干氣的競(jìng)爭(zhēng)吸附能力不強(qiáng)，置換效率不夠高，在達(dá)到相同的汽提后再生催化劑含煙氣量時(shí)，消耗的干氣量較多，并且在使用過程中干氣與再生煙氣混合在一起，被稀釋了，無法進(jìn)一步利用，效益不好；同時(shí)，脫氣罐的催化劑流動(dòng)性不易控制，極易因脫氣不好而發(fā)生催化劑顆粒失去流化現(xiàn)象，失去循環(huán)的推動(dòng)力，或者出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象。CN1311059A提出采用一種脫氣塔來脫除再生催化劑。脫氣塔的內(nèi)構(gòu)件形式是三層內(nèi)外環(huán)形檔板，中央設(shè)置脫氣管。其中外環(huán)擋板開孔，內(nèi)環(huán)擋板不開孔，脫氣管在每層內(nèi)環(huán)擋板下開孔。在脫氣的同時(shí)通入水蒸汽置換催化劑攜帶的氣體。水蒸汽從每層外環(huán)擋板下方引入，向上與催化劑接觸后進(jìn)入內(nèi)環(huán)擋板的下方，從內(nèi)環(huán)擋板下方進(jìn)入中央脫氣離開脫氣塔，從而達(dá)到置換煙氣的作用。研究結(jié)果表明，置換效率達(dá)到了 90%以上，催化劑與水蒸汽的接觸時(shí)間在5秒以內(nèi)，取得了良好的效果。同時(shí)進(jìn)行的工業(yè)化實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了催化裂化再劑快速汽提脫氣技術(shù)的可行性，但工業(yè)化實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明脫氣量只有50%左右，脫氣效率有待進(jìn)一步提高，并且實(shí)驗(yàn)過程中沒有考慮到催化劑在后面的過程中仍與水蒸汽接觸，催化劑水熱減活的情況仍然很嚴(yán)重。事實(shí)上，在工業(yè)生產(chǎn)中，即便采取脫氣罐或脫氣塔仍然不可避免地有相當(dāng)多的非烴氣體被帶入反應(yīng)器中，對(duì)于傳統(tǒng)的催化裂化工藝，再生催化劑攜帶的煙氣量按每噸催化劑攜帶Ikg煙氣這一經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行估算。我們只能減少再生催化劑攜帶的煙氣量，而不能實(shí)現(xiàn)完全意義上的脫除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和問題加以改進(jìn)和創(chuàng)新，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)能減排效果好的催化裂化再生催化劑系統(tǒng)及氣體收集方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是構(gòu)造一種設(shè)置有氣體收集裝置的催化裂化再生催化劑系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是利用設(shè)置的氣體收集裝置進(jìn)行氣體收集的方法。本發(fā)明催化裂化再生催化劑系統(tǒng)包括由燒焦空氣入口、再生立管、待生催化劑入口、主風(fēng)分布器、排煙管和旋風(fēng)分離器組成的再生器，待生催化劑加入再生器內(nèi)并形成密相區(qū)和稀相區(qū)，其中
再生器內(nèi)部通過懸臂固定設(shè)置有氣體收集裝置，其氣體收集裝置為倒L型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)氣管，且導(dǎo)氣管整體貫穿再生器的再生立管、密相區(qū)和稀相區(qū)內(nèi)；
所述的導(dǎo)氣管包括伸入再生立管段、密相區(qū)段、稀相區(qū)段、倒L段和煙氣分散段，其中伸入再生立管段設(shè)于倒L型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)氣管的長邊端部并插入再生立管內(nèi)，煙氣分散段設(shè)于倒L型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)氣管的短邊端部并置于稀相區(qū)內(nèi)，為喇叭口狀；伸入再生立管段與煙氣分散段之間為密相區(qū)段、稀相區(qū)段和倒L段并連接成一整體；
所述的伸入再生立管段和密相區(qū)段上均勻的開有收集氣體的槽口。本發(fā)明催化裂化再生催化劑系統(tǒng)的氣體收集方法，包括以下步驟
1)首先將待生催化劑通過待生催化劑入口加入再生器內(nèi)進(jìn)行再生，形成置于再生器下部的密相區(qū)和置于再生器上部的稀相區(qū)；
2)打開再生立管的下料口，處于密相區(qū)的再生催化劑通過再生立管的錐形開口端進(jìn)入再生立管內(nèi)，由于再生立管的截面急劇減小，再生催化劑加速，使再生催化劑夾帶氣體的能力劇增，將部分再生煙氣夾帶進(jìn)入再生立管內(nèi)；
3)利用密相區(qū)與稀相區(qū)之間的壓力差，將再生催化劑中的煙氣通過設(shè)置在再生立管內(nèi)的氣體收集裝置上的槽口壓入導(dǎo)氣管內(nèi)；
4)最后壓入導(dǎo)氣管內(nèi)的煙氣進(jìn)入煙氣分散段，通過煙氣分散段進(jìn)入稀相區(qū)，再通過旋風(fēng)分離器將煙氣吸走并經(jīng)排煙管排出。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
1、采用本發(fā)明提供的氣體收集裝置和減少再生催化劑所攜帶氣體的方法，進(jìn)入反應(yīng)器的煙氣脫除效率可以達(dá)到92%以上。2、整個(gè)減少再生催化劑所攜帶氣體的方法可以不涉及蒸汽，一方面節(jié)能，另一方面克服了其他方法中由于蒸汽而無法避免再生催化劑的水熱減活問題。3、本發(fā)明方法巧妙的利用密相區(qū)和稀相區(qū)存在的壓力差(密相區(qū)壓力大于稀相區(qū))作為動(dòng)力源，無需額外動(dòng)力。4、本發(fā)明氣體收集裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉；無需額外平臺(tái)，節(jié)約空間。利用該氣體收集裝置可以有效減少再生催化劑攜帶到后續(xù)反應(yīng)系統(tǒng)氣體的量，提高穩(wěn)定系統(tǒng)吸收塔和再吸引塔的吸收效果，減輕催化富氣壓縮機(jī)的負(fù)荷，提高催化分餾穩(wěn)定系統(tǒng)的處理能力。一般100萬噸/年催化裂化裝置大概有IOOOm3 /h氣體通過再生催化劑夾帶進(jìn)入到反應(yīng)及其后續(xù)系統(tǒng)。若60%的氣體被氣體收集裝置導(dǎo)出，被導(dǎo)出的氣體一方面可以進(jìn)入煙氣能量回收系統(tǒng)，增加煙氣能量回收量；另一方面可以減少分餾塔的氣相負(fù)荷及塔頂冷卻負(fù)荷，并減少氣壓機(jī)和吸收一再吸收塔的負(fù)荷。同時(shí)，由于干氣中的惰性氣體減少，其作為工業(yè)加熱爐燃料時(shí)，加熱爐的熱效率也會(huì)得到提高；僅僅若把干氣中煙氣含量從20%降到12%，則氣壓機(jī)負(fù)荷可以降低10%左右，則每小時(shí)可以節(jié)約3. 5Mpa蒸氣4噸左右，按每噸蒸氣180元計(jì)算，一小時(shí)可以節(jié)約720元，一天節(jié)約17280元，一年僅此一項(xiàng)累計(jì)可以節(jié)約 630萬元。因此本發(fā)明在降低催化裝置能耗方面，尤其是減少催化分餾穩(wěn)定系統(tǒng)不必要的氣體處理量，降低煉廠燃料氣中的非烴組份從而提高加熱爐效率和降低反應(yīng)器爆炸風(fēng)險(xiǎn)等方面都有重要顯著意義。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明氣體收集裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式由圖1、2可知，本發(fā)明催化裂化再生催化劑系統(tǒng)包括由燒焦空氣入口 13、再生立管7、待生催化劑入口 15、主風(fēng)分布器17、排煙管10和旋風(fēng)分離器11組成的再生器14，待生催化劑加入再生器14內(nèi)并形成密相區(qū)16和稀相區(qū)12，其中
再生器14內(nèi)部通過懸臂固定設(shè)置有氣體收集裝置，其氣體收集裝置為倒L型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)氣管8，且導(dǎo)氣管8整體貫穿再生器14的再生立管7、密相區(qū)16和稀相區(qū)12內(nèi)；
所述的導(dǎo)氣管8包括伸入再生立管段3、密相區(qū)段2、稀相區(qū)段1、倒L段4和煙氣分散段5，其中伸入再生立管段3設(shè)于倒L型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)氣管8的長邊端部并插入再生立管7內(nèi)， 煙氣分散段5設(shè)于倒L型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)氣管8的短邊端部并置于稀相區(qū)12內(nèi)，為喇叭口狀；伸入再生立管段3與煙氣分散段5之間為密相區(qū)段2、稀相區(qū)段1和倒L段4并連接成一整體；
所述的伸入再生立管段3和密相區(qū)段2上均勻的開有收集氣體的槽口 6。本發(fā)明所述的再生立管7位于再生器14內(nèi)的一端為錐形開口。所述的導(dǎo)氣管8為倒立的L形圓筒導(dǎo)管，圓筒直徑為再生立管7直徑的10-15%。本發(fā)明催化裂化再生催化劑系統(tǒng)中燒焦空氣入口 13及再生催化劑下料的再生立管7設(shè)置在再生器14底部，待生催化劑入口 15設(shè)置在再生器14外壁一側(cè)且與器內(nèi)貫通， 主風(fēng)分布器17設(shè)置在再生器14內(nèi)下部，排煙管10 —端伸入再生器14相區(qū)內(nèi)、另一端伸出再生器14外的，旋風(fēng)分離器11設(shè)置在排煙管10上。本發(fā)明催化裂化再生催化劑系統(tǒng)的氣體收集方法包括以下步驟
1)首先將待生催化劑通過待生催化劑入口15加入再生器14內(nèi)進(jìn)行催化裂化，形成置于再生器14下部的密相區(qū)16和置于再生器14上部的稀相區(qū)12 ；
2)打開再生立管7的下料口，處于密相區(qū)16的再生催化劑通過再生立管7的錐形開口端進(jìn)入再生立管7內(nèi)，由于再生立管7的截面急劇減小，再生催化劑加速，使再生催化劑夾帶氣體的能力劇增，將部分再生煙氣夾帶進(jìn)入再生立管7內(nèi)；
3)利用密相區(qū)16與稀相區(qū)12之間的壓力差，將再生催化劑中的煙氣通過設(shè)置在再生立管7內(nèi)的氣體收集裝置上的槽口 6壓入導(dǎo)氣管8內(nèi)；
4)最后壓入導(dǎo)氣管8內(nèi)的煙氣進(jìn)入煙氣分散段5，通過煙氣分散段5進(jìn)入稀相區(qū)12，再通過旋風(fēng)分離器11將煙氣吸走并經(jīng)排煙管10排出。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理
本發(fā)明在再生催化劑下料口上方增設(shè)氣體收集裝置，并在氣體收集裝置導(dǎo)氣管中、下部開槽脫氣。氣體收集裝置整體為一倒立“L”形圓筒導(dǎo)氣管8組成，圓筒導(dǎo)管包括伸入再生立管段3、密相區(qū)段2、稀相區(qū)段1、倒L段4、喇叭口狀的煙氣分散段5，圓筒導(dǎo)氣管8直徑為再生立管7直徑的10-15%，其中插入再生立管7內(nèi)的伸入再生立管段3和密相區(qū)段2內(nèi)通過計(jì)算開一定量的槽口 6用來收集氣體。氣體收集裝置整體通過金屬懸臂與再生器14塔內(nèi)表面相連，起支承和固定作用；氣體收集裝置貫穿再生器14的再生立管7、密相區(qū)16和稀相區(qū)23。導(dǎo)氣管8的下方插入再生立管7內(nèi)，通過計(jì)算在立管內(nèi)的導(dǎo)氣管上開一定數(shù)量的槽口 6用來收集氣體。為了減少收集氣體對(duì)再生器內(nèi)旋風(fēng)分離器11操作工況的影響，氣體收集裝置出口采用倒“L”型結(jié)構(gòu)，為了讓氣體均勻分散減少對(duì)旋風(fēng)分離器11的影響，同時(shí)增加了喇叭口狀的煙氣分散段5。本發(fā)明的工作原理
本發(fā)明基于流態(tài)化和液體力學(xué)的理論計(jì)算，把插入再生立管的氣體收集裝置的導(dǎo)氣管圓周開一定規(guī)律的槽口 ；當(dāng)再生催化劑進(jìn)入再生立管入口錐體后，由于立管截面急劇減小， 催化劑加速，使再生催化劑夾帶氣體的能力劇增，將部分再生煙氣夾帶進(jìn)入再生立管。利用密相區(qū)的再生立管段的壓力大于稀相區(qū)的壓力，再生催化劑所攜帶的氣體便通過槽口進(jìn)入氣體收集裝置，最終從氣體收集裝置的氣體分散段進(jìn)入稀相區(qū)，從而被旋風(fēng)分離器吸走。從而達(dá)到減少再生催化劑進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)所攜帶的氣體而降低設(shè)備投資，節(jié)約能源的目的。本發(fā)明所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述，并非對(duì)本發(fā)明構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng)域中工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種催化裂化再生催化劑系統(tǒng)，包括由燒焦空氣入口(13)、再生立管(7)、待生催化劑入口(15)、主風(fēng)分布器(17)、排煙管(10)和旋風(fēng)分離器(11)組成的再生器(14)，待生催化劑加入再生器(14)內(nèi)并形成密相區(qū)(16)和稀相區(qū)(12)，其特征在于再生器(14)內(nèi)部通過懸臂固定設(shè)置有氣體收集裝置，其氣體收集裝置為倒L型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)氣管(8)，且導(dǎo)氣管(8)整體貫穿再生器(14)的再生立管(7)、密相區(qū)(16)和稀相區(qū)(12) 內(nèi)；所述的導(dǎo)氣管(8)包括伸入再生立管段(3)、密相區(qū)段(2)、稀相區(qū)段(1)、倒L段(4)和煙氣分散段(5)，其中伸入再生立管段(3)設(shè)于倒L型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)氣管(8)的長邊端部并插入再生立管(7)內(nèi)，煙氣分散段(5)設(shè)于倒L型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)氣管(8)的短邊端部并置于稀相區(qū) (12)內(nèi)，為喇叭口狀；伸入再生立管段(3)與煙氣分散段(5)之間為密相區(qū)段(2)、稀相區(qū)段 (1)和倒L段(4)并連接成一整體；所述的伸入再生立管段(3)和密相區(qū)段(2)上均勻的開有收集氣體的槽口(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化裂化再生催化劑系統(tǒng)，其特征在于所述的再生立管(7) 位于再生器(14)內(nèi)的一端為錐形開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化裂化再生催化劑系統(tǒng)，其特征在于所述的導(dǎo)氣管(8)為倒立的L形圓筒導(dǎo)管，圓筒直徑為再生立管(7)直徑的10-15%。
4.一種催化裂化再生催化劑系統(tǒng)的氣體收集方法，其特征在于包括以下步驟1)首先將待生催化劑通過待生催化劑入口(15)加入再生器(14)內(nèi)進(jìn)行催化裂化，形成置于再生器(14)下部的密相區(qū)(16)和置于再生器(14)上部的稀相區(qū)(12)；2)打開再生立管(7)的下料口，處于密相區(qū)(16)的再生催化劑通過再生立管(7)的錐形開口端進(jìn)入再生立管(7)內(nèi)，由于再生立管(7)的截面急劇減小，再生催化劑加速，使再生催化劑夾帶氣體的能力劇增，將部分再生煙氣夾帶進(jìn)入再生立管(7)內(nèi)；3)利用密相區(qū)(16)與稀相區(qū)(12)之間的壓力差，將再生催化劑中的煙氣通過設(shè)置在再生立管(7)內(nèi)的氣體收集裝置上的槽口(6)壓入導(dǎo)氣管(8)內(nèi)；4)最后壓入導(dǎo)氣管(8)內(nèi)的煙氣進(jìn)入煙氣分散段(5)，通過煙氣分散段(5)進(jìn)入稀相區(qū) (12)，再通過旋風(fēng)分離器(11)將煙氣吸走并經(jīng)排煙管(10)排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種催化裂化再生催化劑系統(tǒng)及氣體收集方法，催化裂化再生催化劑系統(tǒng)包括再生器，再生器內(nèi)部設(shè)置氣體收集裝置，氣體收集裝置為倒L型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)氣管，包括伸入再生立管段、密相區(qū)段、稀相區(qū)段、倒L段和煙氣分散段，其中伸入再生立管段插入再生立管內(nèi)，煙氣分散段置于稀相區(qū)內(nèi)，為喇叭口狀；所述的伸入再生立管段和密相區(qū)段上均勻的開有收集氣體的槽口。本發(fā)明氣體收集方法主要是利用密相區(qū)與稀相區(qū)之間的壓力差，將再生催化劑中的煙氣通過設(shè)置在再生立管內(nèi)的氣體收集裝置上的槽口壓入導(dǎo)氣管內(nèi)，再通過煙氣分散段進(jìn)入稀相區(qū)，再通過旋風(fēng)分離器將煙氣吸走排出。本發(fā)明有效減少再生催化劑攜帶到后續(xù)反應(yīng)系統(tǒng)氣體的量，提高了處理能力。
文檔編號(hào)B01J38/30GK102489342SQ20111038045
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者盧松堅(jiān), 張振江, 李新華, 李霞初, 鄭天佑, 陳文良 申請(qǐng)人:岳陽恒忠機(jī)械工程技術(shù)有限公司