專利名稱：一種用于待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種再生器，更具體地說(shuō)，屬于一種用于待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器。
背景技術(shù)：
隨著世界范圍內(nèi)能源供需劇烈動(dòng)蕩，加之環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)，清潔、高效、靈活的新型能源加工工藝日益受到青睞，例如重質(zhì)油加氫技術(shù)不斷受到重視。但是重油加氫氫耗大，始終是困擾加氫工藝大規(guī)模運(yùn)行的問(wèn)題之一，目前甲烷蒸汽裂解制氫、重油制氫、電解水制氫等技術(shù)，多存在成本較高的缺點(diǎn)。重油在接觸裂化過(guò)程中會(huì)在接觸劑上沉積大量的焦炭，當(dāng)待生劑通入含氧氣體再生時(shí)，對(duì)于整個(gè)工藝來(lái)說(shuō)會(huì)出現(xiàn)熱量過(guò)剩。此外在處理高硫原料時(shí)，再生所產(chǎn)生的煙氣中都·是SOx，不利于硫的回收。因此要合理利用裂化產(chǎn)生的焦炭和硫，使其轉(zhuǎn)化為附加值更高的產(chǎn)物如合成氣或氫氣以及硫磺。待生劑在再生器內(nèi)再生時(shí)，CO和氫氣等氣化產(chǎn)物二次反應(yīng)難以控制，導(dǎo)致氣化產(chǎn)物中有效氣體CO和氫氣的含量比較低，有時(shí)氧氣穿透床層導(dǎo)致尾燃，發(fā)生危險(xiǎn)，此外對(duì)于有水參與的氣化反應(yīng)，待生劑上炭含量低時(shí)，消碳速率很低，導(dǎo)致再生過(guò)程中的燒炭強(qiáng)度很低，不能滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種用于待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器。所要解決的是現(xiàn)有再生器中氣化產(chǎn)物二次反應(yīng)不易控制、待生劑上炭含量低時(shí)消碳速率很低的技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型所提供的用于待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器為再生器沿垂直方向從下至上依次為氧化段2、還原段4、沉降段7，所述氧化段2的直徑小于還原段4的直徑，所述沉降段7的直徑大于等于還原段4的直徑，在還原段4的上部設(shè)置待生劑進(jìn)料口 5，在氧化段的底部設(shè)置氣化劑入口 1，在氧化段的下部設(shè)置再生劑出口 10，再生器頂部設(shè)置氣化氣出口 9。原料性質(zhì)和氣化劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率相互關(guān)聯(lián)，因此二者是設(shè)計(jì)待生劑上焦炭氣化再生器的關(guān)鍵因素。通常采用的氣化劑有純氧、富氧空氣、空氣、水蒸汽、二氧化碳等。氧氣與待生劑上焦炭的反應(yīng)，過(guò)程放熱，化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率最大，遠(yuǎn)大于水蒸汽、二氧化碳與含炭質(zhì)材料的反應(yīng)。此外，水蒸汽、二氧化碳為氣化劑時(shí)，過(guò)程吸熱，需要外供熱能以維持其反應(yīng)進(jìn)行。采用氧氣或含氧氣體為氣化劑可以選擇較低的溫度、較小的停留時(shí)間，而選擇水蒸汽、二氧化碳等為氣化劑，則需要較高的溫度、較長(zhǎng)的停留時(shí)間，最好還要添加催化劑。此外，待生劑上焦炭氣化時(shí)的消碳速率與待生劑的碳含量成正比，因此在碳含量高時(shí)其燒炭強(qiáng)度比較大。氣化劑通過(guò)氣化劑進(jìn)口 I從氧化段的底部進(jìn)入氧化段2，在氧化段2采用湍流床或提升管輸送的操作方式，在氧化段2，氣化劑與從還原段已發(fā)生反應(yīng)后的含有部分焦炭的待生劑進(jìn)行完全燃燒。待生劑上焦炭可以在較短的停留時(shí)間內(nèi)進(jìn)行富氧燃燒，使待生劑快速提升到很高的溫度，消耗掉大部分的氧氣，產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的CO2氣體，同時(shí)加熱水蒸汽等稀釋劑。氧化段2的氣體物流上升進(jìn)入還原段4，由于還原段4內(nèi)直徑的增大，使待生劑和氣化劑的流速得以降低，在還原段4的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為鼓泡床或散式流化床。由于待生劑從還原段4的上部的待生劑進(jìn)料口 5進(jìn)入再生器，此時(shí)待生劑上焦炭含量最高，因此，在還原段4，待生劑上焦炭氣化時(shí)的燒碳強(qiáng)度比較大。由于待生劑上焦炭在水或CO2作用下的消碳速率遠(yuǎn)低于待生劑上焦碳富氧燃燒反應(yīng)，所以，采用直徑擴(kuò)大的還原段4，能延長(zhǎng)氣化反應(yīng)時(shí)間，提高氣化產(chǎn)率。在沉降段7，所生成的氣化氣體經(jīng)過(guò)f 4個(gè)旋風(fēng)分離器8后離開(kāi)再生器。所述再生器能將待生劑上焦炭的快速燃燒反應(yīng)與其緩慢氣化反應(yīng)耦合，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)物的二次反應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自熱平衡，并獲得高產(chǎn)率的合成氣。所述待生劑炭含量為O. 5-10重量％，可以是石油催化裂化、加氫裂化、催化重整等工藝的積炭待生劑。所述的再生器適用于現(xiàn)有類型的所有氣化催化劑，例如堿金屬、堿土金屬，以及VIII族過(guò)渡金屬如Fe、Co、Ni的碳酸鹽、硫酸鹽、氧化物、氯化物中的一種或幾種的混合物。還可以是鈣鈦礦型、尖晶石型等含有堿金屬、堿土金屬、過(guò)渡金屬(如Fe、Co、Ni、稀土金屬等)的合成材料，以及天然礦石粉，如石灰石、白云石、橄欖石等。所述的氣化劑選自含氧氣體、水蒸汽、二氧化碳中的一種或兩種的混合氣體。所述的氧化段2為1-6個(gè)中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)，氧化段2的上方與一個(gè)中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)的還原段4連接。所述的氧化段直徑是指每個(gè)中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)的直徑，當(dāng)氧化段2為1-6個(gè)中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)時(shí)，這些圓柱形結(jié)構(gòu)是并列的，優(yōu)選均勻?qū)ΨQ分布。所述的氧化段2和還原段4結(jié)合部分3為1飛個(gè)圓臺(tái)形，其縱剖面等腰梯形的頂角 α 為 30-80°。所述的氧化段2直徑為O. 2-5米，氧化段2的高度占再生器總高度的10%_30%。所述的還原段4的上部設(shè)置待生劑進(jìn)料口 5為1-6個(gè)，并徑向均勻分布。所述的還原段4與氧化段2的直徑比為1.5-10.0 :1，還原段的高度占再生器總高度的 30%-60%。所述的沉降段7與還原段4的直徑比為1-1. 5 :1，沉降段7高度占再生器總高度的 20%-60%。在沉降段(7)的上部設(shè)置廣4個(gè)旋風(fēng)分離器(8)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)( I)采用本實(shí)用新型提供的再生器，能對(duì)待生劑上焦炭的燃燒、氣化、產(chǎn)物的二次反應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化控制，將快速燃燒反應(yīng)與緩慢氣化反應(yīng)耦合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自熱平衡，并獲得高產(chǎn)率的合成氣。(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)和建造。(3)可以實(shí)現(xiàn)氣化氣中硫以H2S或COS硫化物形態(tài)存在，避免再生煙氣中SOx的外排，易于硫的回收。

[0024]圖I是本實(shí)用新型所提供的設(shè)有一個(gè)氧化段的再生器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型所提供的設(shè)有三個(gè)氧化段的再生器結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的A-A處剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的詳細(xì) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，但附圖并不限制本實(shí)用新型。如圖I所示，再生器沿垂直方向從下至上依次為氧化段2、還原段4、沉降段7，該再生器設(shè)有一個(gè)氧化段2，即氧化段2為一個(gè)中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)，氧化段2的上方與一個(gè)直徑擴(kuò)大的中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)的還原段4連接，所述氧化段2和還原段4之間結(jié)合部分3為一個(gè)圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)，其縱剖面等腰梯形的頂角α為30-80°。還原段4的上方通過(guò)結(jié)合部分6與一個(gè)中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)的沉降段7連接。所述沉降段7的直徑大于等于還原段4的直徑，在還原段4的上部設(shè)置待生劑進(jìn)料口 5，在氧化段的底部設(shè)置氣化劑入口 1，在氧化段的下部設(shè)置再生劑出口 10，再生器頂部設(shè)置氣化氣出口 9，在沉降段7的上部設(shè)置f 4個(gè)旋風(fēng)分離器8。如圖2和圖3所示，再生器沿垂直方向從下至上依次為氧化段2、還原段4、沉降段7，該再生器設(shè)有三個(gè)氧化段2，即氧化段2為三個(gè)并列等直徑的中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)，氧化段2的上方與一個(gè)直徑擴(kuò)大的中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)的還原段4連接，所述的氧化段2和還原段4結(jié)合部位3為三個(gè)圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)，其縱剖面等腰梯形的頂角α為30-80°。在氧化段的下部設(shè)置三個(gè)再生劑出口 10。還原段4的上方與一個(gè)直徑大于還原段的中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)的沉降段7連接。所述的還原段4與沉降段7結(jié)合部位6為圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)。在還原段4的上部設(shè)置待生劑進(jìn)料口 5，再生器頂部設(shè)置氣化氣出口 9，在沉降段7的上部設(shè)置廣4個(gè)旋風(fēng)分離器8。下面用實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的效果，但是并不因此而限制本實(shí)用新型。實(shí)施例本實(shí)施例采用圖I所示的再生器，再生器高為5. 2米，氧化段2直徑為O. 6米，氧化段2的高度占再生器總高度的20%。還原段4的直徑為I. 8米，還原段的高度占再生器總高度的52%。沉降段7直徑為2. O米，其高度占再生器總高度的28%。取粒徑范圍為10-200目(O. 075-2. OOmm)含有氧化鉀和裂化活性組分的待生劑，在體積百分組成為02:Η20=21:79的氣化劑攜帶下，進(jìn)入氧化段2，主要發(fā)生燃燒反應(yīng)，使氧化段2的上部溫度達(dá)到730°C。燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入還原段與進(jìn)入的待生劑上焦炭主要發(fā)生氣化反應(yīng)，沉降段的溫度為680°C。生成的氣化氣在沉降段7經(jīng)過(guò)f 4個(gè)旋風(fēng)分離器8后經(jīng)氣化氣出口 9離開(kāi)再生器。收集產(chǎn)品氣體，經(jīng)色譜分析，目的產(chǎn)物(CCHH2)體積含量為62. 3%, CO2體積含量為38. 2%, CH4體積含量為O. 2%, H2S的體積含量為O. 3%。
權(quán)利要求1.一種用于待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器，其特征在于，再生器沿垂直方向從下至上依次為氧化段(2)、還原段(4)、沉降段(7)，所述氧化段(2)的直徑小于還原段(4)的直徑，所述沉降段(7)的直徑大于等于還原段(4)的直徑，在還原段(4)的上部設(shè)置待生劑進(jìn)料口(5)，在氧化段的底部設(shè)置氣化劑入口( 1)，在氧化段的下部設(shè)置再生劑出口( 10)，再生器頂部設(shè)置氣化氣出口(9)。
2.按照權(quán)利要求I的再生器，其特征在于，所述的氧化段(2)為1-6個(gè)中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)，氧化段(2)的上方與一個(gè)中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)的還原段(4)連接。
3.按照權(quán)利要求I的再生器，其特征在于，所述的還原段(4)的上部設(shè)置待生劑進(jìn)料口(5)為1-6個(gè)，并徑向均勻分布。
4.按照權(quán)利要求2的再生器，其特征在于，所述的氧化段(2)和還原段(4)之間結(jié)合部分(3)為1-6個(gè)圓臺(tái)形，其縱剖面等腰梯形的頂角α為30-80°。
5.按照權(quán)利要求I的再生器，其特征在于，所述的氧化段(2)的高度占再生器總高度的10%-30%。
6.按照權(quán)利要求I的再生器，其特征在于所述的還原段(4)與氧化段(2)的直徑比為I.5-10. O :1，還原段的高度占再生器總高度的30%-60%。
7.按照權(quán)利要求I的再生器，其特征在于所述的沉降段(7)與還原段(4)的直徑比為1-1. 5 :1，沉降段的高度占再生器總高度的20%-60%。
8.按照權(quán)利要求I的再生器，在沉降段(7)的上部設(shè)置廣4個(gè)旋風(fēng)分離器(8)。
專利摘要一種用于待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器。再生器沿垂直方向從下至上依次為氧化段(2)、還原段(4)、沉降段(7)，所述氧化段(2)的直徑小于還原段(4)的直徑，所述沉降段(7)的直徑大于等于還原段(4)的直徑，在還原段(4)的上部設(shè)置待生劑進(jìn)料口(5)，在氧化段的底部設(shè)置氣化劑入口(1)，在氧化段的下部設(shè)置再生劑出口(10)，再生器頂部設(shè)置氣化氣出口(9)。該再生器可以解決現(xiàn)有再生器中氣化產(chǎn)物二次反應(yīng)不易控制、待生劑上炭含量低時(shí)消碳速率很低的問(wèn)題。
文檔編號(hào)B01J38/40GK202700507SQ20122035549
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者張書(shū)紅, 王子軍, 龍軍, 李延軍, 李子鋒, 申海平, 朱丙田, 汪燮卿 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院