一种流化床催化剂再生方法与流程

文档序号:12353798阅读:679来源:国知局
一种流化床催化剂再生方法与流程

本发明涉及一种石油和化工领域气固相流化床催化反应过程的催化剂再生技术,特别是涉及一种流化床催化剂再生方法。



背景技术:

石油烃催化裂化反应是原油的二次加工过程,反应是气固相裂化为主的反应,催化裂化反应原料反应过程一般生成进料量5.5%~10.0%的焦炭,这些焦炭附着在催化剂表面,堵塞催化剂微孔,必须循环再生。

无论是装置投资,操作能耗,还是维护费用,催化剂再生过程在催化裂化过程中都占有主要地位。降低再生过程烟气中过剩氧含量,降低再生系统的气体压降,降低催化剂藏量,减少氢反应引起的催化剂水热失活,对催化裂化工艺都有重要意义。

已有比较典型的催化剂再生技术包括上下串联两段再生,逆流两段再生技术。尤其是UOP公司和中石化北京设计院开发的逆流两段再生技术体现了较高的效率。UOP公司和Ashland公司在US4299687中公开了其联合开发的两段逆流再生反应再生技术,CN 97121795.5公开了一种重油流化催化转化重叠式两段再生技术。

国内开发了循环流化床和密相流化床上下串联的再生技术。循环流化床中反应后的气体和催化剂全部进入直径扩大的密相流化床继续反应。这种技术的密相流化床反应区由于气体流速低,且气体主要是循环流化床的再生烟气,反应介质传递速度和氧含量都较低,需要靠增加催化剂藏量、延长反应时间弥补。

循环流化床流态化状态下,由于气体成为连续相,反应介质的传递提高的较多,但也存在着催化剂密度低的问题,尤其是随着反应的进行,碳和氧的含量都迅速降低,反应效率下降。循环流化床和密相流化床串联烧焦形式中密相流化床传递效率较低。

中国石油华东勘探设计院开发了循环流化床单段烧焦再生技术,通过延长循环流化床内的烧焦时间,使催化剂在循环流化床内完成再生反应。虽然循环流化床流态化形式解决了反应介质传递问题,可以减少催化剂的藏量,但由于随着反应的进行,气体中的氧含量和催化剂的碳含量都逐渐降低,循环流化床单段烧焦技术反应后部碳含量已经是再生剂水平,氧也基本消耗完,反应效率很低,需要增加反应器体积,增加建设投资。

已有催化剂再生技术烟气中粉尘排放只能到到200mg/m³的水平。随着环保要求的提高,降低粉尘排放成为重要问题。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种既能提高反应介质的传递效率,也能提高反应介质含量的高效的流化床催化剂再生方法,实现反应速率高、催化剂藏量少、氧气消耗少、催化剂排放少、经济性好、环保的催化剂再生目标。

流化床催化剂再生的反应过程,主要是氧、碳反应以及氧、氢的反应,而且氢反应速度更快。提高反应效率,关键是利用好催化剂流态化技术,形成良好的流态化形式,平衡好反应介质传递和反应介质含量的关系。

为达上述目的,本发明提供了一种流化床催化剂再生方法,用于石油烃类原料催化裂化催化剂再生;

所述流化床催化剂再生方法由催化剂再生和气固分离组成,设有催化剂再生反应区和气固分离区,催化剂再生反应区由循环流化床再生区和湍流流化床与流化床串联再生区两段组成,循环流化床再生区为第一段催化剂再生反应区,湍流流化床与流化床串联再生区为第二段催化剂再生反应区,该第二段催化剂再生反应区的催化剂形成下部的湍流流化床和上部的流化床,湍流流化床也简称湍流床;循环流化床再生区分为循环流化床再生上区和循环流化床再生下区,循环流化床再生上区直径小于循环流化床再生下区;湍流流化床再生区与循环流化床再生区同轴并列布置,湍流流化床再生区设置在循环流化床再生上区筒体和催化剂再生反应区壳体之间的环形空间内,形成环形的湍流流化床再生区;气固分离区分成下方的与循环流化床再生区连接的气固预分离区和上方的后续气固分离区,气固预分离区设置预分离器,后续气固分离区设置两组以上的两级串联旋风分离器,或者后续气固分离区同时设置相互独立的两组以上的一级旋风分离器和两级串联旋风分离器;

待生催化剂先进入循环流化床再生下区,与新鲜空气接触反应,新鲜压缩空气在循环流化床再生下区底部进入,一边与焦炭反应一边向上输送催化剂,离开循环流化床再生区时循环流化床再生区的催化剂和再生烟气经输送管先在预分离器进行气固分离;然后气体进入上方的后续气固分离区,再进入一级旋风分离器或两级串联旋风分离器进行气固分离或离开预分离器后烟气直接进入一级旋风分离器或两级串联旋风分离器进行气固分离;循环流化床再生后在预分离器分离的含碳催化剂,以及一级旋风分离器或两级串联旋风分离器分离的含碳催化剂,沉降到第二段催化剂再生反应区的湍流流化床再生区继续进行第二段再生;湍流流化床再生区底部进入新鲜空气,使再生催化剂与高含氧的空气接触反应;离开湍流流化床再生区(7)后,湍流流化床再生区的再生烟气和携带的少量催化剂进入两级串联旋风分离器进行气固分离;再生后的再生催化剂从再生催化剂出口引出;气体经烟气出口排出;

循环流化床再生区完成全部氢反应和部分碳反应,剩余碳在湍流流化床与流化床串联再生区完成反应。

以上再生方法在再生器内完成。

再生过程需要取热时,催化剂取热器催化剂入口设在第二段催化剂再生反应区。本发明方法中,再生过程取热不是必须的;催化剂再生焦炭反应放热首先通过再生催化剂提供给反应器,只有当再生产生的热量大于反应需要时才需要取热。

循环流化床再生区设有空气分布器,该空气分布器使用管式分布器或分布板,优先使用分布板。

气固预分离区由预分离器实现气固预分离。直接与循环流化床再生反应区连接的预分离器可采用T型预分离器、旋风分离器式预分离器或周向旋转的旋流器式预分离器,优先使用旋流器式预分离器。所述T型又称倒L型,是指竖直向上的气固物流转向从向下的出口流出,实现气固分离的形式,以T型进行气固预分离的设备则称T型预分离器;所述旋流器,能够使烟气从输送管向周围横向方向形成周向旋转流动,靠离心力作用实现气固分离。当预分离器为旋流器式预分离器时,预分离器外可以设置壳体或预分离器罩;当设置预分离器罩时,在其顶部设置气体出口。

循环流化床再生区的烟气离开预分离器后先进入两级串联旋风分离器和气固预分离区间的稀相空间,靠重力沉降降低气体的催化剂含量,然后再进入一级旋风分离器或者两级串联旋风分离器进一步气固分离;湍流流化床再生区的烟气在稀相空间与循环流化床再生区的烟气汇合。

预分离器出口与两级串联旋风分离器的初级旋风分离器入口用烟气管连接,循环流化床再生区的烟气在预分离器实现催化剂分离后直接从烟气管进入上方的两级串联旋风分离器,湍流流化床再生区的烟气进入烟气管或直接进入初级旋风分离器入口,与循环流化床再生区的烟气汇合,并进入两级串联旋风分离器继续气固分离。

预分离器出口与一级旋风分离器入口或两级串联旋风分离器的初级旋风分离器入口用烟气管连接,循环流化床再生区的烟气在预分离器和催化剂分离后直接从烟气管进入上方的一级旋风分离器或两级串联旋风分离器,然后流出气固分离区;湍流流化床再生区的烟气经过两级串联旋风分离器和气固预分离区间的稀相空间后再进入独立的两级串联旋风分离器,分离出催化剂后流出气固分离区,从烟气出口流出。

本发明的任务是这样实现的:

压缩空气从空气分布器进入循环流化床再生下区;待生催化剂从待生催化剂管在循环流化床再生区底部空气分布器以上进入循环流化床再生下区,与从空气分布器来的压缩空气接触,实现催化剂上的碳和氢反应,同时在气体的输送下,气体和催化剂一起向上进入循环流化床再生上区继续反应,在循环流化床再生区完成全部氢反应和大部分碳反应,然后气体和催化剂经输送管进入气固预分离区,经预分离器分离出的催化剂沉降到循环流化床再生区外部的湍流流化床与流化床串联再生区即第二段催化剂再生反应区,空气从第二空气分布器进入湍流流化床再生区底部,完成剩余碳的氧化反应,再生催化剂从再生催化剂出口引出;部分再生催化剂经催化剂循环管返回循环流化床再生下区,提高该区催化剂的温度;完成气固预分离后的气体进入后续气固分离区;

后续气固分离区由稀相空间和两组以上两级串联旋风分离器或者由稀相空间、两组以上一级旋风分离器和两级串联旋风分离器组成,循环流化床再生区的气体离开气固预分离区后先进入稀相空间,和湍流流化床与流化床串联再生区的烟气混合,在稀相空间经过重力沉降,进一步降低气体中催化剂含量后进入上方的一级旋风分离器或两级串联旋风分离器继续进行气固分离,烟气从烟气出口流出气固分离区,从烟气出口流出。

循环流化床再生区的气体离开气固预分离区后,可以从烟气管直接进入一级旋风分离器或两级串联旋风分离器,经气固分离后流出气固分离区,从烟气出口流出。

湍流流化床与流化床串联再生区的烟气或者进入烟气管,与循环流化床再生区的烟气混合;或者进入两级串联旋风分离器的初级旋风分离器入口,与循环流化床再生区的烟气混合;或者进入独立的两级串联旋风分离器的初级旋风分离器入口,经两级串联旋风分离器进行气固分离后流出气固分离区,从烟气出口流出。

本发明与现有技术相比,其有益效果是:

通过对催化剂流态化设计的改进,使二段再生实现湍流流化床条件,提高了再生反应介质的传递速度和含量,为二段再生找到了提高效率的方法,实现了在低气体量时仍能提高流速、保持良好流态化状态,很好的解决了催化剂再生反应介质含量低和反应介质传递速度慢的问题;

由于再生反应效率提高,可以提高循环流化床出口的催化剂含碳量,增加焦炭反应介质含量,自然提高反应速度,可以使烟气中氧含量降低,提高氧气利用率、降低能耗;

可以降低再生器的催化剂藏量,缩短催化剂在再生器的停留时间,在催化剂消耗不变的情况下降低金属积累量,降低再生催化剂的金属污染,改进再生催化剂的性能;

气固分离系统的改进可以降低催化剂的排放量,适应环保要求。

附图说明

图1:本发明的流化床催化剂再生方法实施方式一装置结构示意图;

图2:图1中旋流式预分离器A-A向结构示意图;

图3:本发明的流化床催化剂再生方法实施方式二装置结构示意图;

图4:本发明的流化床催化剂再生方法实施方式三装置结构示意图;

图5:本发明的流化床催化剂再生方法实施方式四装置结构示意图;

图6:本发明的流化床催化剂再生方法实施方式五装置结构示意图;

图7:本发明的流化床催化剂再生方法实施方式六装置结构示意图。

图中编号说明:

1、空气入口;2、空气分布器;3、待生催化剂管;4、催化剂再生反应区壳体;5、循环流化床再生下区;6、第二空气分布器;7、湍流流化床再生区;8、循环流化床再生上区;8-1循环流化床再生上区筒体;9、再生催化剂出口;10、催化剂料位;11、输送管;12、旋流器式预分离器;12-1、旋流器式预分离器壳体;12A、旋风分离器式预分离器;12B、T型预分离器;13、稀相空间;14、气固分离区壳体;15、次级旋风分离器;15-1、次级旋风分离器入口;15-2、次级旋风分离器出口;16、烟气出口;17、初级旋风分离器出口和次级旋风分离器入口连接管;18、旋流器物流;19、初级旋风分离器;19-1、初级旋风分离器入口;19-2、初级旋风分离器出口;20、旋流器;21、T型预分离器流出物流;22、流化床再生区;23、催化剂循环管;24、湍流流化床烟气出口;25、预分离器罩;26、烟气管;27、一级旋风分离器;27-1、一级旋风分离器入口;27-2、一级旋风分离器出口;D1、循环流化床再生下区直径;D2、循环流化床再生上区直径;D3、稀相空间直径;H1、湍流流化床高度;H2、流化床高度;L、湍流流化床宽度。

具体实施方式

以下结合附图及实施例详细说明本发明的技术方案,本发明的保护范围包括但是不限于此。本发明中未详细提及的设备结构,均可采用所属领域的常规技术。

实施方式一:

一种流化床催化剂再生方法,由催化剂再生和气固分离组成,采用如图1-2所示的装置,该装置即为再生器的主体设备,设有催化剂再生反应区和气固分离区,催化剂再生反应区由循环流化床再生区和湍流流化床与流化床串联再生区两段组成,循环流化床再生区为第一段催化剂再生反应区,湍流流化床与流化床串联再生区为第二段催化剂再生反应区,该第二段催化剂再生反应区的催化剂形成下部的湍流流化床和上部的流化床;循环流化床再生区分为循环流化床再生上区8和循环流化床再生下区5,循环流化床再生上区8直径小于循环流化床再生下区5;湍流流化床再生区7与循环流化床再生区同轴并列布置,湍流流化床再生区7设置在循环流化床再生上区筒体8-1和催化剂再生反应区壳体4之间的环形空间内,形成环形的湍流流化床再生区7,湍流流化床再生区7上部和催化剂料位10之间为流化床再生区22;气固分离区分成下方的与循环流化床再生区连接的气固预分离区和上方的后续气固分离区,气固预分离区设置预分离器,后续气固分离区设置两组以上的两级串联旋风分离器;

待生催化剂先进入循环流化床再生下区5,与空气接触反应;循环流化床再生区的催化剂和再生烟气先在预分离器进行气固分离后,先进入两级串联旋风分离器和气固预分离区间的稀相空间13,靠重力沉降降低气体的催化剂含量,然后进入两级串联旋风分离器进行气固分离;在预分离器分离的催化剂,以及两级串联旋风分离器分离的催化剂,沉降到湍流流化床再生区7继续再生,湍流流化床再生区7底部进入空气,使再生催化剂与空气接触反应;湍流流化床再生区7的再生烟气在稀相空间13与循环流化床再生区的烟气汇合,进入两级串联旋风分离器进行气固分离;再生后的再生催化剂从再生催化剂出口9引出,气体经烟气出口16排出;循环流化床再生区完成全部氢反应和部分碳反应,剩余碳在湍流流化床与流化床串联再生区完成反应。

本发明方法中,两级串联旋风分离器设有初级旋风分离器19和次级旋风分离器15,待分离物流从初级旋风分离器入口19-1进入初级旋风分离器19进行初级分离后,从初级旋风分离器出口19-2排出,经初级旋风分离器出口和次级旋风分离器入口连接管17、次级旋风分离器入口15-1进入次级旋风分离器15进行次级分离后,由次级旋风分离器出口15-2引出,完成两级串联旋风分离过程;

本发明方法中,预分离器通过输送管11连通循环流化床再生区,具体实施时,预分离器采用本行业熟知的旋流器式预分离器12,并设置旋流器式预分离器壳体12-1,如图2所示,旋流器式预分离器壳体12-1为圆柱形,与旋流器式预分离器12同轴设置,在旋流器式预分离器12内设有旋流器20,旋流器式预分离器壳体12-1顶部设气体出口,底部与输送管11之间有催化剂流出通道;从输送管11流出并进入旋流器20的旋流器物流18在旋流器20内形成沿图中箭头所示的周向旋转流动,以实现分离,气固物流流出旋流器20后因比重差造成的惯性或动量不同,固体催化剂在离心力作用下沿径向脱离气体,向旋流器式预分离器壳体12-1壁面集中,在重力作用下沿壁面沉降,气体则从旋流器式预分离器壳体12-1顶部气体出口向上轴向流动进入稀相空间13,实现气固预分离;具体地,轴向即竖直方向,周向则是围绕竖直轴向的方向;

关于两级串联旋风分离器及旋流器式预分离器的具体结构,以下实施方式类同,不再一一赘述。

具体实施过程为:

待生催化剂自待生催化剂管3进入第一段催化剂再生反应区,先在循环流化床再生区底部空气分布器2以上进入直径为D1的循环流化床再生下区5,与从空气入口1进入由空气分布器2分配的压缩空气接触,实现催化剂上的碳和氢反应,同时在气体的输送下,气体和催化剂一起向上进入直径为D2的循环流化床再生上区8继续反应,在循环流化床再生区完成全部氢反应和大部分碳反应,然后再生烟气气体和催化剂经输送管11进入旋流器式预分离器12进行气固预分离,分离出的催化剂沉降到宽度为L、高度为H1的湍流流化床和高度为H2 的流化床组成的第二段催化剂再生反应区,高含氧的空气由第二空气分布器6自底部进入湍流流化床再生区7,完成剩余碳的氧化反应,再生催化剂从再生催化剂出口9引出;部分第二段催化剂再生反应区的再生催化剂经催化剂循环管23返回循环流化床再生下区5,提高催化剂的温度;再生后的气体进入直径为D3的稀相空间13,靠重力沉降继续降低气体的催化剂含量,然后进入两级串联旋风分离器,经过两级串联旋风分离器进行气固分离后从烟气出口16排出。

实施方式二:

如图3所示,一种流化床催化剂再生方法,由催化剂再生和气固分离组成,设有催化剂再生反应区和气固分离区,催化剂再生反应区由循环流化床再生区和湍流流化床与流化床串联再生区两段组成,循环流化床再生区为第一段催化剂再生反应区,湍流流化床与流化床串联再生区为第二段催化剂再生反应区,该第二段催化剂再生反应区的催化剂形成下部的湍流流化床和上部的流化床;循环流化床再生区分为循环流化床再生上区8和循环流化床再生下区5,循环流化床再生上区8直径小于循环流化床再生下区5;湍流流化床再生区7与循环流化床再生区同轴并列布置,湍流流化床再生区7设置在循环流化床再生上区筒体8-1和催化剂再生反应区壳体4之间的环形空间内,形成环形的湍流流化床再生区7,湍流流化床再生区7上部和催化剂料位10之间为流化床再生区22;气固分离区分成下方的与循环流化床再生区连接的气固预分离区和上方的后续气固分离区,气固预分离区设置预分离器,后续气固分离区同时设置两组以上的两级串联旋风分离器;

待生催化剂先进入循环流化床再生下区5,与空气接触反应;循环流化床再生区的催化剂和再生烟气先在预分离器进行气固分离后,先进入两级串联旋风分离器和气固预分离区间的稀相空间13,靠重力沉降降低气体的催化剂含量,然后进入两级串联旋风分离器进行气固分离;在预分离器分离的催化剂,以及两级串联旋风分离器分离的催化剂,沉降到湍流流化床再生区7继续再生,湍流流化床再生区7底部进入空气,使再生催化剂与空气接触反应;湍流流化床再生区7的再生烟气在稀相空间13与循环流化床再生区的烟气汇合,进入两级串联旋风分离器进行气固分离;再生后的再生催化剂从再生催化剂出口9引出,气体经烟气出口16排出;循环流化床再生区完成全部氢反应和部分碳反应,剩余碳在湍流流化床与流化床串联再生区完成反应。

本实施方式中,预分离器采用旋风分离器式预分离器12A,在输送管11出口端设有两个以上的旋风分离器式预分离器12A,预分离器的旋风分离器入口直接与输送管11连接,来自输送管11的待分离物流经预分离器预分离后,进入稀相空间13中;两级串联旋风分离器设有初级旋风分离器19和次级旋风分离器15,并通过初级旋风分离器出口和次级旋风分离器入口连接管17连接;

具体实施过程为:

待生催化剂自待生催化剂管3进入第一段催化剂再生反应区,先在循环流化床再生区底部空气分布器2以上进入直径为D1的循环流化床再生下区5,与从空气入口1进入由空气分布器2分配的压缩空气接触,实现催化剂上的碳和氢反应,同时在气体的输送下,气体和催化剂一起向上进入直径为D2的循环流化床再生上区8继续反应,在循环流化床再生区完成全部氢反应和大部分碳反应,然后再生烟气气体和催化剂经输送管11进入旋风分离器式预分离器12A进行气固预分离,分离出的催化剂沉降到宽度为L、高度为H1的湍流流化床和高度为H2 的流化床组成的第二段催化剂再生反应区,高含氧的空气由第二空气分布器6自底部进入湍流流化床再生区7,完成剩余碳的氧化反应,再生催化剂从再生催化剂出口9引出;部分第二段催化剂再生反应区的再生催化剂经催化剂循环管23返回循环流化床再生下区5,提高催化剂的温度;经湍流流化床再生后的气体进入直径为D3的稀相空间13,靠重力沉降继续降低气体的催化剂含量,然后进入两级串联旋风分离器,经过两级串联旋风分离器进行气固分离后从烟气出口16排出。

实施方式三:

如图4所示,一种流化床催化剂再生方法,由催化剂再生和气固分离组成,设有催化剂再生反应区和气固分离区,催化剂再生反应区由循环流化床再生区和湍流流化床与流化床串联再生区两段组成,循环流化床再生区为第一段催化剂再生反应区,湍流流化床与流化床串联再生区为第二段催化剂再生反应区,该第二段催化剂再生反应区的催化剂形成下部的湍流流化床和上部的流化床;循环流化床再生区分为循环流化床再生上区8和循环流化床再生下区5,循环流化床再生上区8直径小于循环流化床再生下区5;湍流流化床再生区7与循环流化床再生区同轴并列布置,湍流流化床再生区7设置在循环流化床再生上区筒体8-1和催化剂再生反应区壳体4之间的环形空间内,形成环形的湍流流化床再生区7,湍流流化床再生区7上部和催化剂料位10之间为流化床再生区22;气固分离区分成下方的与循环流化床再生区连接的气固预分离区和上方的后续气固分离区,气固预分离区设置预分离器,后续气固分离区设置两组以上的两级串联旋风分离器,本实施方式中,预分离器采用未设置壳体的旋流器式预分离器12,具体实施时,技术人员可根据工艺要求调整旋流器式预分离器12流出的旋流器物流,以防止旋流器物流对两级串联旋风分离器造成冲击,两级串联旋风分离器设有初级旋风分离器19和次级旋风分离器15,并通过初级旋风分离器出口和次级旋风分离器入口连接管17连接;

待生催化剂先进入循环流化床再生下区5,与空气接触反应;循环流化床再生区的催化剂和再生烟气先在预分离器进行气固分离后,先进入两级串联旋风分离器和气固预分离区间的稀相空间13,靠重力沉降降低气体的催化剂含量,然后进入两级串联旋风分离器进行气固分离;在预分离器分离的催化剂,以及两级串联旋风分离器分离的催化剂,沉降到湍流流化床再生区7继续再生,湍流流化床再生区7底部进入空气,使再生催化剂与空气接触反应;湍流流化床再生区7的再生烟气在稀相空间13与循环流化床再生区的烟气汇合,进入两级串联旋风分离器进行气固分离;再生后的再生催化剂从再生催化剂出口9引出,气体经烟气出口16排出;循环流化床再生区完成全部氢反应和部分碳反应,剩余碳在湍流流化床与流化床串联再生区完成反应。

具体实施过程为:

待生催化剂自待生催化剂管3进入第一段催化剂再生反应区,先在循环流化床再生区底部空气分布器2以上进入直径为D1的循环流化床再生下区5,与从空气入口1进入由空气分布器2分配的压缩空气接触,实现催化剂上的碳和氢反应,同时在气体的输送下,气体和催化剂一起向上进入直径为D2的循环流化床再生上区8继续反应,在循环流化床再生区完成全部氢反应和大部分碳反应,然后再生烟气气体和催化剂经输送管11进入旋流器式预分离器12进行气固预分离,分离出的催化剂沉降到宽度为L、高度为H1的湍流流化床和高度为H2 的流化床组成的第二段催化剂再生反应区,高含氧的空气由第二空气分布器6自底部进入湍流流化床再生区7,完成剩余碳的氧化反应,再生催化剂从再生催化剂出口9引出;部分第二段催化剂再生反应区的再生催化剂经催化剂循环管23返回循环流化床再生下区5,提高催化剂的温度;再生后的气体进入直径为D3的稀相空间13,靠重力沉降继续降低气体的催化剂含量,然后进入两级串联旋风分离器,经过两级串联旋风分离器进行气固分离后从烟气出口16排出。

实施方式四:

如图5所示,一种流化床催化剂再生方法,由催化剂再生和气固分离组成,设有催化剂再生反应区和气固分离区,催化剂再生反应区由循环流化床再生区和湍流流化床与流化床串联再生区两段组成,循环流化床再生区为第一段催化剂再生反应区,湍流流化床与流化床串联再生区为第二段催化剂再生反应区,该第二段催化剂再生反应区的催化剂形成下部的湍流流化床和上部的流化床;循环流化床再生区分为循环流化床再生上区8和循环流化床再生下区5,循环流化床再生上区8直径小于循环流化床再生下区5;湍流流化床再生区7与循环流化床再生区同轴并列布置,湍流流化床再生区7设置在循环流化床再生上区筒体8-1和催化剂再生反应区壳体4之间的环形空间内,形成环形的湍流流化床再生区7,湍流流化床再生区7上部和催化剂料位10之间为流化床再生区22;气固分离区分成下方的与循环流化床再生区连接的气固预分离区和上方的后续气固分离区,气固预分离区设置预分离器,后续气固分离区设置两组以上的两级串联旋风分离器;具体实施时,预分离器采用T型预分离器12B,来自循环流化床再生区的催化剂和烟气气固两相物流经预分离器时,在竖直方向180度转向,由向上流动改为从向下的出口竖直向下喷出,气体因比重小,容易转向向上流动形成T型预分离器流出物流21,固体催化剂则降落进入第二段催化剂再生反应区,实现气固分离;两级串联旋风分离器设有初级旋风分离器19和次级旋风分离器15,并通过初级旋风分离器出口和次级旋风分离器入口连接管17连接;

待生催化剂先进入循环流化床再生下区5,与空气接触反应;循环流化床再生区的催化剂和再生烟气先在预分离器进行气固分离后,先进入两级串联旋风分离器和气固预分离区间的稀相空间13,靠重力沉降降低气体的催化剂含量,然后进入两级串联旋风分离器进行气固分离;在预分离器分离的催化剂,以及两级串联旋风分离器分离的催化剂,沉降到湍流流化床再生区7继续再生,湍流流化床再生区7底部进入空气,使再生催化剂与空气接触反应;湍流流化床再生区7的再生烟气在稀相空间13与循环流化床再生区的烟气汇合,进入两级串联旋风分离器进行气固分离;再生后的再生催化剂从再生催化剂出口9引出,气体经烟气出口16排出;循环流化床再生区完成全部氢反应和部分碳反应,剩余碳在湍流流化床与流化床串联再生区完成反应。

具体实施过程为:

待生催化剂自待生催化剂管3进入第一段催化剂再生反应区,先在循环流化床再生区底部空气分布器2以上进入直径为D1的循环流化床再生下区5,与从空气入口1进入由空气分布器2分配的压缩空气接触,实现催化剂上的碳和氢反应,同时在气体的输送下,气体和催化剂一起向上进入直径为D2的循环流化床再生上区8继续反应,在循环流化床再生区完成全部氢反应和大部分碳反应,然后再生烟气气体和催化剂经输送管11进入T预分离器12B进行气固预分离,分离出的催化剂沉降到宽度为L、高度为H1的湍流流化床和高度为H2 的流化床组成的第二段催化剂再生反应区,高含氧的空气由第二空气分布器6自底部进入湍流流化床再生区7,完成剩余碳的氧化反应,再生催化剂从再生催化剂出口9引出;部分第二段催化剂再生反应区的再生催化剂经催化剂循环管23返回循环流化床再生下区5,提高催化剂的温度;再生后的气体进入直径为D3的稀相空间13,靠重力沉降继续降低气体的催化剂含量,然后进入两级串联旋风分离器,经过两级串联旋风分离器进行气固分离后从烟气出口16排出。

实施方式五:

如图6所示,一种流化床催化剂再生方法,由催化剂再生和气固分离组成,设有催化剂再生反应区和气固分离区,催化剂再生反应区由循环流化床再生区和湍流流化床与流化床串联再生区两段组成,循环流化床再生区为第一段催化剂再生反应区,湍流流化床与流化床串联再生区为第二段催化剂再生反应区,该第二段催化剂再生反应区的催化剂形成下部的湍流流化床和上部的流化床;循环流化床再生区分为循环流化床再生上区8和循环流化床再生下区5,循环流化床再生上区8直径小于循环流化床再生下区5;湍流流化床再生区7与循环流化床再生区同轴并列布置,湍流流化床再生区7设置在循环流化床再生上区筒体8-1和催化剂再生反应区壳体4之间的环形空间内,形成环形的湍流流化床再生区7,湍流流化床再生区7上部和催化剂料位10之间为流化床再生区22;气固分离区分成下方的与循环流化床再生区连接的气固预分离区和上方的后续气固分离区,气固预分离区设置预分离器,后续气固分离区设置两组以上的两级串联旋风分离器;

具体实施时,两级串联旋风分离器设有初级旋风分离器19和次级旋风分离器15,并通过初级旋风分离器出口和次级旋风分离器入口连接管17连接;预分离器采用周向旋转的旋流器式预分离器12,并设有预分离器罩25,在预分离器罩25和初级旋风分离器入口19-1之间设置烟气管26,在烟气管上设置湍流流化床烟气出口24,来自循环流化床再生区的催化剂和烟气气固物流在旋流器内形成周向旋转流动,流出旋流器后因比重差造成的惯性或动量不同,固体向预分离器罩25壁面集中,在重力作用下沿壁面沉降,气体则从预分离器罩25顶部出口进入烟气管26;

本发明方法中,预分离器出口与两级串联旋风分离器的初级旋风分离器入口19-1用烟气管26连接,待生催化剂先进入循环流化床再生下区5,与空气接触反应;循环流化床再生区的烟气在预分离器实现催化剂分离后直接从烟气管26进入上方的两级串联旋风分离器,湍流流化床再生区7的再生烟气经稀相空间13降低催化剂含量后,由湍流流化床烟气出口24进入烟气管26内,与循环流化床再生区的烟气汇合,进入两级串联旋风分离器进行气固分离;在预分离器分离的催化剂,以及两级串联旋风分离器分离的催化剂,沉降到湍流流化床再生区7继续再生,湍流流化床再生区7底部进入空气,使再生催化剂与空气接触反应;再生后的再生催化剂从再生催化剂出口9引出,气体经烟气出口16排出;循环流化床再生区完成全部氢反应和部分碳反应,剩余碳在湍流流化床与流化床串联再生区完成反应。

具体实施过程为:

待生催化剂自待生催化剂管3进入第一段催化剂再生反应区,先在循环流化床再生区底部空气分布器2以上进入直径为D1的循环流化床再生下区5,与从空气入口1进入由空气分布器2分配的压缩空气接触,实现催化剂上的碳和氢反应,同时在气体的输送下,气体和催化剂一起向上进入直径为D2的循环流化床再生上区8继续反应,在循环流化床再生区完成全部氢反应和大部分碳反应,然后再生烟气气体和催化剂经输送管11进入旋流器式预分离器12进行气固预分离,分离出的催化剂沉降到宽度为L、高度为H1的湍流流化床和高度为H2 的流化床组成的第二段催化剂再生反应区,高含氧的空气由第二空气分布器6自底部进入湍流流化床再生区7,完成剩余碳的氧化反应,再生催化剂从再生催化剂出口9引出;部分第二段催化剂再生反应区的再生催化剂经催化剂循环管23返回循环流化床再生下区5,提高催化剂的温度;第二段催化剂再生反应区再生后的气体进入直径为D3的稀相空间13,靠重力沉降继续降低气体的催化剂含量,经湍流流化床烟气出口24和烟气管26进入两级串联旋风分离器,经过两级串联旋风分离器进行气固分离后从烟气出口16排出。

实施方式六:

如图7所示,一种流化床催化剂再生方法,由催化剂再生和气固分离组成,设有催化剂再生反应区和气固分离区,催化剂再生反应区由循环流化床再生区和湍流流化床与流化床串联再生区两段组成,循环流化床再生区为第一段催化剂再生反应区,湍流流化床与流化床串联再生区为第二段催化剂再生反应区,该第二段催化剂再生反应区的催化剂形成下部的湍流流化床和上部的流化床;循环流化床再生区分为循环流化床再生上区8和循环流化床再生下区5,循环流化床再生上区8直径小于循环流化床再生下区5;湍流流化床再生区7与循环流化床再生区同轴并列布置,湍流流化床再生区7设置在循环流化床再生上区筒体8-1和催化剂再生反应区壳体4之间的环形空间内,形成环形的湍流流化床再生区7,湍流流化床再生区7上部和催化剂料位10之间为流化床再生区22;气固分离区分成下方的与循环流化床再生区连接的气固预分离区和上方的后续气固分离区,气固预分离区设置预分离器,后续气固分离区同时设置两组以上相互独立的两级串联旋风分离器和一级旋风分离器27;

本发明方法中,需要说明的是,循环流化床再生区的催化剂和再生烟气因为先在预分离器进行一次分离过程,在后续气固分离区仅采用一级旋风分离器即可实现两次气固分离,但湍流流化床再生区的再生烟气必须使用两级串联旋风分离器才能实现两次气固分离,以满足工艺要求;

具体实施时,湍流流化床采用独立的两级串联旋风分离器;两级串联旋风分离器设有初级旋风分离器19和次级旋风分离器15,并通过初级旋风分离器出口和次级旋风分离器入口连接管17连接;一级旋风分离器27设有一级旋风分离器入口27-1和一级旋风分离器出口27-2;一级旋风分离器出口27-2直接连通烟气出口16;预分离器采用周向旋转的旋流器式预分离器12,并设有预分离器罩25,在预分离器罩25和一级旋风分离器入口27-1之间设置烟气管26,来自循环流化床再生区的催化剂和烟气气固物流在旋流器内进行气固预分离后,气体沿预分离器罩25顶部出口、烟气管26、一级旋风分离器入口27-1,进入一级旋风分离器27进行气分离后,由一级旋风分离器出口27-2引出,完成气固分离过程;

本发明方法中,预分离器出口与一级旋风分离器入口27-1用烟气管26连接,待生催化剂先进入循环流化床再生下区5,与空气接触反应;循环流化床再生区的烟气在预分离器实现催化剂分离后直接从烟气管26进入上方的一级旋风分离器27,经气固分离后从烟气出口16排出;湍流流化床再生区7的再生烟气经稀相空间13降低催化剂含量后,直接进入独立的两级串联旋风分离器进行气固分离,并从烟气出口16排出;在预分离器分离的催化剂,以及两级串联旋风分离器和一级旋风分离器27分离的催化剂,沉降到湍流流化床再生区7继续再生,湍流流化床再生区7底部进入空气,使再生催化剂与空气接触反应;再生后的再生催化剂从再生催化剂出口9引出;循环流化床再生区完成全部氢反应和部分碳反应,剩余碳在湍流流化床与流化床串联再生区完成反应。

具体实施过程为:

待生催化剂自待生催化剂管3进入第一段催化剂再生反应区,先在循环流化床再生区底部空气分布器2以上进入直径为D1的循环流化床再生下区5,与从空气入口1进入由空气分布器2分配的压缩空气接触,实现催化剂上的碳和氢反应,同时在气体的输送下,气体和催化剂一起向上进入直径为D2的循环流化床再生上区8继续反应,在循环流化床再生区完成全部氢反应和大部分碳反应,然后再生烟气气体和催化剂经输送管11进入旋流器式预分离器12进行气固预分离,分离出的催化剂沉降到宽度为L、高度为H1的湍流流化床和高度为H2 的流化床组成的第二段催化剂再生反应区,高含氧的空气由第二空气分布器6自底部进入湍流流化床再生区7,完成剩余碳的氧化反应,再生催化剂从再生催化剂出口9引出;部分第二段催化剂再生反应区的再生催化剂经催化剂循环管23返回循环流化床再生下区5,提高催化剂的温度;第二段催化剂再生反应区再生后的气体进入直径为D3的稀相空间13,靠重力沉降继续降低气体的催化剂含量后,进入独立的两级串联旋风分离器,经过两级串联旋风分离器进行气固分离后从烟气出口16排出;经气固预分离后的循环流化床再生区气体直接进入一级旋风分离器27进一步分离出其中的催化剂后,经烟气出口16排出。

实施例

实施条件:

再生器操作压力:0.3MPaG;再生负荷:20吨焦炭/小时;焦炭氢含量:7%w;空气温度200℃;待生催化剂量2000吨/小时。

气固分离区壳体直径D3=8800mm,高度16000mm,衬里厚150mm;循环流化床再生下区直径D1=8500mm,循环流化床再生上区直径D2=6940mm;湍流流化床再生区宽度L=750mm,高度H1=3500mm;催化剂料位高度H2=3000mm;循环流化床再生区与预分离器间的输送管物料流速12m/s;预分离器采用旋流器式,圆周对称设置旋流管结构旋流器6个,每个旋流管按气体流速8m/s设计;并列设置16组两级串联旋风分离器,初级旋风分离器入口气体流速16~18m/s,入口催化剂含量2.0kg/m³,次级旋风分离器入口气体流速20m/s;循环流化床空气分布板开孔率1%;

催化剂循环管流量1500吨/小时。

循环流化床再生区碳反应量80%,氢反应量100%,湍流流化床再生区完成20%碳反应;湍流床气体表观流速0.8m/s;循环流化床再生区出口温度670℃,湍流流化床再生温度680℃。

实施结果:

按完全再生设计,表1给出了本实施例与现有技术的第二段再生氧含量变化对比数据,与现有循环流化床湍流床串联再生及UOP循环流化床再生方法相比,本申请的流化床催化剂再生方法,可以使烟气中氧含量降低,提高了氧气利用率,使催化剂再生后排出的烟气氧含量达1.5%;再生催化剂碳含量0.05%,排出的再生烟气含尘量80mg/m³,再生器催化剂藏量80吨,提高了循环流化床出口的催化剂含碳量,降低了再生器的催化剂藏量。

表1 本实施例与现有技术的第二段再生氧含量变化

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1