专利名称：一种用于待生剂上焦炭气化制合成气的再生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种再生器，更具体地说，属于一种用于待生剂上焦炭气化制合成气的再生器。
背景技术：
随着世界范围内能源供需剧烈动荡，加之环保意识不断加强，清洁、高效、灵活的新型能源加工工艺日益受到青睐，例如重质油加氢技术不断受到重视。但是重油加氢氢耗大，始终是困扰加氢工艺大规模运行的问题之一，目前甲烷蒸汽裂解制氢、重油制氢、电解水制氢等技术，多存在成本较高的缺点。重油在接触裂化过程中会在接触剂上沉积大量的焦炭，当待生剂通入含氧气体再生时，对于整个工艺来说会出现热量过剩。此外在处理高硫原料时，再生所产生的烟气中都·是SOx，不利于硫的回收。因此要合理利用裂化产生的焦炭和硫，使其转化为附加值更高的产物如合成气或氢气以及硫磺。待生剂在再生器内再生时，CO和氢气等气化产物二次反应难以控制，导致气化产物中有效气体CO和氢气的含量比较低，有时氧气穿透床层导致尾燃，发生危险，此外对于有水参与的气化反应，待生剂上炭含量低时，消碳速率很低，导致再生过程中的烧炭强度很低，不能满足工业生产需求。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于待生剂上焦炭气化制合成气的再生器。所要解决的是现有再生器中气化产物二次反应不易控制、待生剂上炭含量低时消碳速率很低的技术问题。本实用新型所提供的用于待生剂上焦炭气化制合成气的再生器为再生器沿垂直方向从下至上依次为氧化段2、还原段4、沉降段7，所述氧化段2的直径小于还原段4的直径，所述沉降段7的直径大于等于还原段4的直径，在还原段4的上部设置待生剂进料口 5，在氧化段的底部设置气化剂入口 1，在氧化段的下部设置再生剂出口 10，再生器顶部设置气化气出口 9。原料性质和气化剂通过化学反应平衡和化学反应速率相互关联，因此二者是设计待生剂上焦炭气化再生器的关键因素。通常采用的气化剂有纯氧、富氧空气、空气、水蒸汽、二氧化碳等。氧气与待生剂上焦炭的反应，过程放热，化学平衡常数、反应速率最大，远大于水蒸汽、二氧化碳与含炭质材料的反应。此外，水蒸汽、二氧化碳为气化剂时，过程吸热，需要外供热能以维持其反应进行。采用氧气或含氧气体为气化剂可以选择较低的温度、较小的停留时间，而选择水蒸汽、二氧化碳等为气化剂，则需要较高的温度、较长的停留时间，最好还要添加催化剂。此外，待生剂上焦炭气化时的消碳速率与待生剂的碳含量成正比，因此在碳含量高时其烧炭强度比较大。气化剂通过气化剂进口 I从氧化段的底部进入氧化段2，在氧化段2采用湍流床或提升管输送的操作方式，在氧化段2，气化剂与从还原段已发生反应后的含有部分焦炭的待生剂进行完全燃烧。待生剂上焦炭可以在较短的停留时间内进行富氧燃烧，使待生剂快速提升到很高的温度，消耗掉大部分的氧气，产生相当数量的CO2气体，同时加热水蒸汽等稀释剂。氧化段2的气体物流上升进入还原段4，由于还原段4内直径的增大，使待生剂和气化剂的流速得以降低，在还原段4的运动状态为鼓泡床或散式流化床。由于待生剂从还原段4的上部的待生剂进料口 5进入再生器，此时待生剂上焦炭含量最高，因此，在还原段4，待生剂上焦炭气化时的烧碳强度比较大。由于待生剂上焦炭在水或CO2作用下的消碳速率远低于待生剂上焦碳富氧燃烧反应，所以，采用直径扩大的还原段4，能延长气化反应时间，提高气化产率。在沉降段7，所生成的气化气体经过f 4个旋风分离器8后离开再生器。所述再生器能将待生剂上焦炭的快速燃烧反应与其缓慢气化反应耦合，实现对产物的二次反应进行优化控制，实现系统的自热平衡，并获得高产率的合成气。所述待生剂炭含量为O. 5-10重量％，可以是石油催化裂化、加氢裂化、催化重整等工艺的积炭待生剂。所述的再生器适用于现有类型的所有气化催化剂，例如碱金属、碱土金属，以及VIII族过渡金属如Fe、Co、Ni的碳酸盐、硫酸盐、氧化物、氯化物中的一种或几种的混合物。还可以是钙钛矿型、尖晶石型等含有碱金属、碱土金属、过渡金属(如Fe、Co、Ni、稀土金属等)的合成材料，以及天然矿石粉，如石灰石、白云石、橄榄石等。所述的气化剂选自含氧气体、水蒸汽、二氧化碳中的一种或两种的混合气体。所述的氧化段2为1-6个中空圆柱形结构，氧化段2的上方与一个中空圆柱形结构的还原段4连接。所述的氧化段直径是指每个中空圆柱形结构的直径，当氧化段2为1-6个中空圆柱形结构时，这些圆柱形结构是并列的，优选均匀对称分布。所述的氧化段2和还原段4结合部分3为1飞个圆台形，其纵剖面等腰梯形的顶角 α 为 30-80°。所述的氧化段2直径为O. 2-5米，氧化段2的高度占再生器总高度的10%_30%。所述的还原段4的上部设置待生剂进料口 5为1-6个，并径向均匀分布。所述的还原段4与氧化段2的直径比为1.5-10.0 :1，还原段的高度占再生器总高度的 30%-60%。所述的沉降段7与还原段4的直径比为1-1. 5 :1，沉降段7高度占再生器总高度的 20%-60%。在沉降段(7)的上部设置广4个旋风分离器(8)。本实用新型的优点( I)采用本实用新型提供的再生器，能对待生剂上焦炭的燃烧、气化、产物的二次反应进行优化控制，将快速燃烧反应与缓慢气化反应耦合，实现系统的自热平衡，并获得高产率的合成气。(2)结构简单，易于设计和建造。(3)可以实现气化气中硫以H2S或COS硫化物形态存在，避免再生烟气中SOx的外排，易于硫的回收。
[0024]图I是本实用新型所提供的设有一个氧化段的再生器结构示意图。图2是本实用新型所提供的设有三个氧化段的再生器结构示意图。图3是图2的A-A处剖视图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的详细 结构特点，但附图并不限制本实用新型。如图I所示，再生器沿垂直方向从下至上依次为氧化段2、还原段4、沉降段7，该再生器设有一个氧化段2，即氧化段2为一个中空圆柱形结构，氧化段2的上方与一个直径扩大的中空圆柱形结构的还原段4连接，所述氧化段2和还原段4之间结合部分3为一个圆台形结构，其纵剖面等腰梯形的顶角α为30-80°。还原段4的上方通过结合部分6与一个中空圆柱形结构的沉降段7连接。所述沉降段7的直径大于等于还原段4的直径，在还原段4的上部设置待生剂进料口 5，在氧化段的底部设置气化剂入口 1，在氧化段的下部设置再生剂出口 10，再生器顶部设置气化气出口 9，在沉降段7的上部设置f 4个旋风分离器8。如图2和图3所示，再生器沿垂直方向从下至上依次为氧化段2、还原段4、沉降段7，该再生器设有三个氧化段2，即氧化段2为三个并列等直径的中空圆柱形结构，氧化段2的上方与一个直径扩大的中空圆柱形结构的还原段4连接，所述的氧化段2和还原段4结合部位3为三个圆台形结构，其纵剖面等腰梯形的顶角α为30-80°。在氧化段的下部设置三个再生剂出口 10。还原段4的上方与一个直径大于还原段的中空圆柱形结构的沉降段7连接。所述的还原段4与沉降段7结合部位6为圆台形结构。在还原段4的上部设置待生剂进料口 5，再生器顶部设置气化气出口 9，在沉降段7的上部设置广4个旋风分离器8。下面用实施例来进一步说明本实用新型的效果，但是并不因此而限制本实用新型。实施例本实施例采用图I所示的再生器，再生器高为5. 2米，氧化段2直径为O. 6米，氧化段2的高度占再生器总高度的20%。还原段4的直径为I. 8米，还原段的高度占再生器总高度的52%。沉降段7直径为2. O米，其高度占再生器总高度的28%。取粒径范围为10-200目(O. 075-2. OOmm)含有氧化钾和裂化活性组分的待生剂，在体积百分组成为02:Η20=21:79的气化剂携带下，进入氧化段2，主要发生燃烧反应，使氧化段2的上部温度达到730°C。燃烧产生的烟气进入还原段与进入的待生剂上焦炭主要发生气化反应，沉降段的温度为680°C。生成的气化气在沉降段7经过f 4个旋风分离器8后经气化气出口 9离开再生器。收集产品气体，经色谱分析，目的产物(CCHH2)体积含量为62. 3%, CO2体积含量为38. 2%, CH4体积含量为O. 2%, H2S的体积含量为O. 3%。
权利要求1.一种用于待生剂上焦炭气化制合成气的再生器，其特征在于，再生器沿垂直方向从下至上依次为氧化段(2)、还原段(4)、沉降段(7)，所述氧化段(2)的直径小于还原段(4)的直径，所述沉降段(7)的直径大于等于还原段(4)的直径，在还原段(4)的上部设置待生剂进料口(5)，在氧化段的底部设置气化剂入口( 1)，在氧化段的下部设置再生剂出口( 10)，再生器顶部设置气化气出口(9)。
2.按照权利要求I的再生器，其特征在于，所述的氧化段(2)为1-6个中空圆柱形结构，氧化段(2)的上方与一个中空圆柱形结构的还原段(4)连接。
3.按照权利要求I的再生器，其特征在于，所述的还原段(4)的上部设置待生剂进料口(5)为1-6个，并径向均匀分布。
4.按照权利要求2的再生器，其特征在于，所述的氧化段(2)和还原段(4)之间结合部分(3)为1-6个圆台形，其纵剖面等腰梯形的顶角α为30-80°。
5.按照权利要求I的再生器，其特征在于，所述的氧化段(2)的高度占再生器总高度的10%-30%。
6.按照权利要求I的再生器，其特征在于所述的还原段(4)与氧化段(2)的直径比为I.5-10. O :1，还原段的高度占再生器总高度的30%-60%。
7.按照权利要求I的再生器，其特征在于所述的沉降段(7)与还原段(4)的直径比为1-1. 5 :1，沉降段的高度占再生器总高度的20%-60%。
8.按照权利要求I的再生器，在沉降段(7)的上部设置广4个旋风分离器(8)。
专利摘要一种用于待生剂上焦炭气化制合成气的再生器。再生器沿垂直方向从下至上依次为氧化段(2)、还原段(4)、沉降段(7)，所述氧化段(2)的直径小于还原段(4)的直径，所述沉降段(7)的直径大于等于还原段(4)的直径，在还原段(4)的上部设置待生剂进料口(5)，在氧化段的底部设置气化剂入口(1)，在氧化段的下部设置再生剂出口(10)，再生器顶部设置气化气出口(9)。该再生器可以解决现有再生器中气化产物二次反应不易控制、待生剂上炭含量低时消碳速率很低的问题。
文档编号B01J38/40GK202700507SQ20122035549
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者张书红, 王子军, 龙军, 李延军, 李子锋, 申海平, 朱丙田, 汪燮卿 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院