一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法
【专利摘要】本发明公开了一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法。其方法是：待生催化剂靠重力进入径向催化剂移动床烧焦区，烧焦区分为两段，即上部烧焦段和下部烧焦段，经烧焦区上部烧焦段和下部烧焦段烧焦后的催化剂在重力作用下进入干燥区，完成待生催化剂的烧焦再生过程，再生后的催化剂循环使用，烧焦区中完成烧焦的再生气体与从再生器干燥区来的干燥气一起从再生器上部引出，经换热、冷却、干燥和压缩后分为三路，第一路补充空气和加热后进入再生器的上部烧焦段，第二路补充空气和加热后进入再生器的下部烧焦段，第三路作为干燥气进入再生器干燥区，再生器的操作压力为表压0.35?0.65MPa，催化剂再生烧焦床层温度为300?540℃。使用本发明方法可有效控制再生器烧焦床层温度，延长催化剂使用寿命。
【专利说明】
一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法
技术领域
[0001]本发明涉及石油化工中的的催化剂再生领域，特别是移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，即针对采用移动床技术轻烃制芳烃反应生成待生催化剂再生烧焦方法。
【背景技术】
[0002]轻烃是石油化工装置如催化裂化、催化裂解、连续重整等的副产品。目前，绝大多数轻烃均用作价格低廉的民用燃料，其价值未得到合理开发。轻烃芳构化制芳烃是充分利用石油资源生产高附加值有机化工原料和高辛烷值汽油调和组分的新技术。由于ZSM-5分子筛的应用，使得轻质烷烃和烯烃直接转化为芳烃的轻烃制芳构技术成为可能。近年来发展起来的轻烃制芳烃技术有Cyclar，Z-Forming和GTA等工艺都是利用ZSM-5或是金属改性的ZSM-5分子筛作为催化剂。
[0003]对于生焦速率较快的烃类转化反应，在较短的时间内，在催化剂表面生成焦炭使催化剂的活性显著下降，需经过再生过程使催化剂的活性得以恢复。再生过程包括烧焦和干燥。烧焦过程是用含氧气体烧除催化剂上沉积的焦炭，同时带走燃烧放出的热量。干燥过程除去催化剂中所含水分。
[0004]目前大多数轻烃制芳烃装置都是采用固定床工艺，其特点是投资小，见效快，但是其缺点也很明显:由于采用两台或多台反应器切换再生，操作烦琐、催化剂的投资也较大(固定床较移动床催化剂装量约增加一倍)；还存在产品分布有变化，特别是到后期产品中干气产率增加较大，轻烃制芳烃生产的氢气产率不稳定等问题，而对后续装置产生影响。
[0005]移动床催化剂再生烧焦技术，实现了催化剂在再生器中连续烧焦再生，使催化剂平均活性始终保持在较高水平，避免了繁琐切换操作，颗粒保持平推流，强化传质传热，提高产品收率和质量。
[0006]在催化剂再生过程中，环境的湿度、温度、催化剂在高温区的停留时间，是影响催化剂比表面积下降速率的主要因素，决定了催化剂的使用寿命。由于催化剂表面的含氢焦炭在燃烧的过程中会生成水汽，即催化剂烧焦过程是在高温、含水的环境下进行，所以催化剂的再生烧焦过程是影响催化剂寿命的关键环节。
[0007]在USP4，859，643和USP5，277，880提供的热法再生工艺中，再生器的烧焦区为锥形结构，床层的厚度从上往下由薄变厚，改善了轴向位置的气体流量分布。上部较薄的床层阻力较小，分配的气量较大，下部较厚的床层阻力较大，分配到的气量较少。在一定程度上缓解了催化剂下落过程中前期含炭量高需氧量大，后期含量低需氧量较少的实际情况，降低了催化剂床层上部高温区的停留时间。但再生气体的循环回路没有设置干燥系统，再生气体中含水量高。催化剂的再生烧焦过程是在高温、高水的苛刻工况下完成的，这种高温、高水含量环境极易造成催化剂比表面积的损失，从而缩短催化剂的使用寿命。
[0008]在USP5, 304, 117，CN1045411A和CN102869447A提供的干法再生工艺中，再生器烧焦区为两段烧焦结构。把烧焦区的催化剂床层分成两段，通过料腿从上往下输送催化剂。两段床层具有相同的结构尺寸和不同的再生气体入口条件，下段床层再生气体的入口温度高于上段床层，下段床层再生气体入口补充空气来调节再生气体的含氧量，再生气体上进下出。再生气体循环回路中设置了干燥系统，因此再生循环气体含水量较低，床层气体质量通量较大，因此整体床层的温升比单段烧焦有所降低。但床层分段的措施加大了烧焦结构的复杂度，增加了制造难度和投资成本，加大了操作和维护的负担。
[0009]CN101658799B—种催化剂连续再生方法，公开了反应器系统不设置备用反应器，反应器使用含有活性分子筛的球形颗粒催化剂，反应过程中将含焦催化剂不断地移出反应器，在再生器再生，再生后的再生剂进入反应器系统，继续参加催化反应；再生器内气体完成催化剂烧焦再生后，进入净化系统进化后，配以一定量的空气，经加压换热升温和加热后进入再生器重新作为再生气体；与再生气净化系统来的气体相配的空气从再生气净化系统下游注入。该方法中再生器为一段烧焦，一次注氧，没有干燥区，没有控制再生器烧焦床层温度的有效手段，没有催化剂焙烧干燥过程。
[0010]催化剂的积炭量、烧焦温度、氧分压是影响催化剂烧焦速率的主要因素。在相同的烧焦条件下催化剂上的积炭含量高，烧焦速率较快，对于一个特定的反应类型，催化剂初始烧焦的积炭含量以及再生催化剂的残炭含量一般由该类反应的反应动力学和实验研究得出。随着烧焦温度的提高，烧焦速率加快，但是过高的烧焦温度会导致催化剂床层飞温，催化剂烧结，设备损坏，必须控制适宜的烧焦温度。在烧焦温度、气剂比相同的条件下，随着烧焦介质中氧分压的提高，烧焦速率，适当地提高介质中的氧分压可加快烧焦速率，缩短烧焦时间，可根据实际情况在不同的烧焦阶段控制不同的氧含量。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于提供一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，即针对采用移动床技术轻烃制芳烃反应生成待生催化剂再生烧焦方法，以有效控制再生器烧焦床层温度，延长催化剂使用寿命。
[0012]本发明提供一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，其特征在于:来自再生器外或再生器缓冲区的待生催化剂靠重力进入径向催化剂移动床烧焦区，烧焦区分为两段，即上部烧焦段和下部烧焦段，经烧焦区上部烧焦段和下部烧焦段烧焦后的催化剂在重力作用下进入干燥区，完成待生催化剂的烧焦再生过程，再生后的催化剂循环使用，烧焦区中完成烧焦的再生气体与从再生器干燥区来的干燥气一起从再生器上部引出，经换热、冷却、干燥和压缩后分为三路，第一路补充空气后，加热至450-50(TC进入再生器的上部烧焦段，第二路补充空气后，加热至460-510°C进入再生器的下部烧焦段，第三路作为干燥气进入再生器干燥区，进入再生器上部烧焦段和下部烧焦段中的再生气体与待生催化剂错流接触，通过烧焦反应除去待生催化剂上的积炭，进入干燥区的再生气体与完成烧焦的催化剂接触对催化剂进行干燥，所述再生器的操作压力为表压0.35-0.65MPa，催化剂再生烧焦床层温度为300-540°C，所述轻烃为C3-C6的烃类组分。
[0013]本发明进一步技术特征在于:所述进入再生器上部烧焦段的再生气体含氧量为
0.3-5体积％，优选0.5-2体积％ ;进入再生器下部烧焦段的再生气体含氧量为0.5-6体积％，优选0.8-3体积％。
[0014]本发明进一步技术特征在于:所述进入再生器上部烧焦段的再生气体温度优选460-4900C ;进入再生器下部烧焦段的再生气体温度优选470-500°C。
[0015]本发明进一步技术特征在于:所述进入再生器烧焦区和干燥区的再生气体的水含量为50ppm(体积)以下，优选20ppm(体积)以下。
[0016]本发明进一步技术特征在于:所述催化剂再生循环速率，一般在100-200h，优选120-180h。
[0017]本发明进一步技术特征在于:所述进入上部烧焦段再生气体流量与进入下部烧焦段再生气体流量的质量比为(1: 4)?(2: 1)，优选(1: 3)?(1.5: I)。
[0018]本发明所述一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法中，再生器的操作压力优选0.4-0.55MPa(表)。在此再生器的操作压力下，催化剂再生烧焦床层的温度优选400-530。。。
[0019]通过采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果:
[0020]I)本发明所述的技术方案中的烧焦区分上部烧焦段和下部烧焦段，两个烧焦段的再生气体入口均在加热器前通过控制再生气体入口补充空气量，分别调节再生气体中的含氧量，以实现上部烧焦段高炭低氧和下部烧焦段低炭高氧的催化剂再生烧焦环境，满足待生催化剂烧焦再生的要求，严格控制再生器烧焦床层的温度，防止再生器烧焦床层飞温。既保护催化剂的使用寿命，又防止设备因飞温损坏。
[0021]2)本发明再生器上部烧焦段短，下部烧焦段长，有利上部烧焦段快速烧焦，防止再生器烧焦床层飞温。
[0022]3)本发明经干燥的循环再生气体水含量低，有利于保护催化剂比表面积延长使用寿命。
【附图说明】
[0023]图1为本发明一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法流程示意图。
[0024]图2为本发明一种再生器烧焦区结构示意图。
[0025]图中所示附图标记为:
[0026]1.待生催化剂，2.再生器，3.上部烧焦段，4.下部烧焦段，5.干燥区，6.循环电加热器，7.二段电加热器，8.再生气换热器，9.再生气冷却器，10.再生气干燥系统，11.再生气循环压缩机，12.空气，13.缓冲区，14.催化剂下料腿，15.内筛网，16.外筛网，17.外筛网与再生器筒体围成的再生器空间，18.再生器内筛网围成的空间，19.再生气出口，20.上部烧焦段再生气体入口，21.下部烧焦段再生气体入口，22.干燥气入口，23.再生气脱硫罐。
【具体实施方式】
[0027]如图2所示，再生器烧焦段的催化剂床层由筒形内筛网15和筒形外筛网16构成，再生器烧焦区位于缓冲区13下方，之间由催化剂下料腿14连通。
[0028]所述外筛网的筒体上部与内筛网上部构成烧焦段催化剂床层的上部烧焦段3，外筛网的筒体下部部与内筛网下部构成烧焦段催化剂床层的下部烧焦段4，上部烧焦段3与下部烧焦段4的高度之比一般为(I: 3)-(1: 1)，优选(I: 2)-(6: 7)。
[0029]结合图1和图2对本发明的工艺流程作如下描述:
[0030]待生催化剂I进入再生器缓冲区13，通过催化剂下料腿14进入再生器烧焦区。烧焦区分为两段，即上部烧焦段3和下部烧焦段4，待生催化剂靠重力依次通过上部烧焦段3和下部烧焦段4，与含氧再生气体接触燃烧掉催化剂上的积炭，烧焦后的催化剂在重力作用下进入干燥区5，完成待生催化剂的烧焦再生过程，再生后的催化剂循环使用，烧焦区中完成烧焦的再生气体与从再生器干燥区5来的干燥气一起从再生器2上部的再生气出口 19引出，经再生气换热器8管程换热降温后，再经再生气冷却器9冷却至38-42°C，经再生气脱硫罐23净化后，进入再生气干燥系统10，干燥至水含量20ppm(体积)以下后，经再生气循环压缩机11压缩，进入再生气换热器8壳程换热升温后作为循环再生气体分三路，其中一路经补充适当量的空气12后，用循环电加热器6加热至所需的温度，经上部烧焦段再生气体入口 20进入再生器上部烧焦段3 ;另一路经补充适当量的空气12后，用二段电加热器7加热至所需的温度，经下部烧焦段再生气体入口 21进入再生器下部烧焦段4 ;第三路作为干燥气由干燥气入口 22进入再生器干燥区5。
[0031]上部烧焦段再生气体入口 20温度一般在450-500°C，优选460_49(TC，该股气体的含氧量一般为0.3-5体积％ ,优选0.5-2体积％ ;下部烧焦段再生气体入口 21温度一般在460-5100C，优选470-500°C，该股气体的含氧量一般为0.5-6体积％，优选0.8-3体积％。
[0032]所述进入再生器烧焦区和干燥区的再生气体的水含量为50ppm(体积)以下，优选20ppm(体积)以下。
[0033]所述催化剂再生循环速率，一般在100_200h，优选120_180h。
[0034]所述进入上部烧焦段再生气体流量与进入下部烧焦段再生气体流量的质量比为(1: 4)?(2:1)，优选(1: 3)?(1.5:1)。
[0035]所述上部烧焦段3内的再生气体和下部烧焦段4内的再生气体在外筛网与再生器筒体围成的再生器空间17内周向分布，并沿径向向心穿过烧焦段催化剂床层并烧除催化剂上的积炭，然后汇集在再生器内筛网围成的空间18内，经再生器上部再生气出口 19引出。
【主权项】
1.一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，其特征在于:来自再生器外或再生器缓冲区的待生催化剂靠重力进入径向催化剂移动床烧焦区，烧焦区分为两段，即上部烧焦段和下部烧焦段，经烧焦区上部烧焦段和下部烧焦段烧焦后的催化剂在重力作用下进入干燥区，完成待生催化剂的烧焦再生过程，再生后的催化剂循环使用，烧焦区中完成烧焦的再生气体与从再生器干燥区来的干燥气一起从再生器上部引出，经换热、冷却、干燥和压缩后分为三路，第一路补充空气后，加热至450-50(TC进入再生器的上部烧焦段，第二路补充空气后，加热至460-510°C进入再生器的下部烧焦段，第三路作为干燥气进入再生器干燥区，进入再生器上部烧焦段和下部烧焦段中的再生气体与待生催化剂错流接触，通过烧焦反应除去待生催化剂上的积炭，进入干燥区的再生气体与完成烧焦的催化剂接触对催化剂进行干燥，所述再生器的操作压力为表压0.35-0.65MPa，催化剂再生烧焦床层温度为300-540°C，所述轻烃为C3-C6的烃类组分。2.根据权利要求1所述的一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，其特征在于:所述进入再生器上部烧焦段的再生气体含氧量为0.3-5体积％，进入再生器下部烧焦段的再生气体含氧量为0.5-6体积％。3.根据权利要求1或2所述的一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，其特征在于:所述进入再生器上部烧焦段的再生气体含氧量为0.5-2体积％，进入再生器下部烧焦段的再生气体含氧量为0.8-3体积％。4.根据权利要求1所述的一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，其特征在于:所述进入再生器上部烧焦段的再生气体温度为460-490°C，进入再生器下部烧焦段的再生气体温度为470-500°C。5.根据权利要求1所述的一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，其特征在于:所述进入再生器烧焦区和干燥区的再生气体的水含量为50ppm以下。6.根据权利要求1或5所述的一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，其特征在于:所述进入再生器烧焦区和干燥区的再生气体的水含量为20ppm以下。7.根据权利要求1所述的一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，其特征在于:所述催化剂再生循环速率为100-200h。8.根据权利要求1所述的一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，其特征在于:所述进入上部烧焦段再生气体流量与进入下部烧焦段再生气体流量的质量比为1:4?2: 109.根据权利要求1或8所述的一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，其特征在于:所述进入上部烧焦段再生气体流量与进入下部烧焦段再生气体流量的质量比为1: 3 ?1.5:1。10.根据权利要求1所述的一种移动床轻烃制芳烃催化剂再生烧焦方法，其特征在于:所述再生器的操作压力为表压0.4-0.55MPa，催化剂再生烧焦床层的温度为400-530°C。
【文档编号】B01J38/26GK105879927SQ201410544677
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年10月10日
【发明人】徐又春, 郭劲鹤, 孙秋荣, 李爱国, 杨旭东, 寇肖, 董海芳, 王发辉, 孙晓娟, 张钟岩, 罗妍, 杨红斌, 李健, 田纪伟, 曾菁, 冯好喆
【申请人】中石化广州工程有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司