一种超低氮氧化物排放的后燃式再生器及其再生工艺的制作方法

一种超低氮氧化物排放的后燃式再生器及其再生工艺，属于再生器设备领域。

背景技术：

石油炼制工业是能源工业不可或缺的重要组成部分，催化裂化工艺是目前石油炼制工业中最重要的二次加工过程，也是重油轻质化、生产汽柴油组分的核心工艺。催化裂化工艺过程中，原料油中的氮会转变为NOx，随再生烟气排入大气，造成环境污染。2015年4月环保部和国家质检总局联合发布了《石油炼制工业污染物排放标准》，并于当年7月份开始实施。其中，催化裂化再生烟气NOx特别排放限制为100 mg/m³。这对催化裂化再生烟气脱硫脱硝提出了更为严格的要求。

国内外控制催化裂化再生烟气中NOx排放的途径主要有三种：1）油加氢脱氮；2）使用硫氮转移剂或助剂；3）采用烟气脱硝装置。前两种方法受到氢源、投资费用或者脱除率的限制而影响了使用，采用烟气脱硫脱硝技术可以比较彻底地去除烟气中的NOx。催化裂化再生烟气脱硝装置一般要求连续运转时间不小于3年，因此对于技术的成熟度和设备可靠性、工程设计都提出了非常苛刻地要求。但目前，国内尚没有成熟的催化裂化再生烟气的工业化脱硫脱硝技术，急需一种能够通过调整再生器内燃烧气氛，最后实现固体及气体可燃物的燃尽，实现超低氮氧化物排放的再生器。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用后燃风调整再生器内燃烧气氛、实现超低氮氧化物排放的超低氮氧化物排放的后燃式再生器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该超低氮氧化物排放的后燃式再生器，其特征在于：包括再生器壳体，再生器壳体内分成上部的稀相区和下部的密相区，所述的稀相区内设有旋风分离装置，旋风分离装置一侧连接后燃风管路，旋风分离装置上部设有排气管，下部设有颗粒排放口；所述的密相区内设有主风分配装置，主风分配装置一侧连接主风管，密相区一侧设有待生催化剂输送管，密相区下部设有再生催化剂输出管。

改变传统再生器的结构及燃烧模式，配有两台风机，通过主风机和后燃风机分别提供主风和后燃风，燃烧方式采用再生器内低氧、旋风分离装置内补燃的后燃燃烧，在传统供风方式基础上，加入后燃风，通过调整再生器内燃烧气氛使大部分焦炭氮转化为氮气，最后利用后燃实现固体及气体可燃物的燃尽，实现超低氮氧化物排放。

所述的旋风分离装置包括串联设置的一级旋风分离器和二级旋风分离器，一级旋风分离器的入口处连接烟气输送入口，二级旋风分离器的入口处连接后燃风管路，二级旋风分离器的出口处设有烟气排出管。

所述的一级旋风分离器和二级旋风分离器均在所述的稀相区内环形均布多个。

所述的多个环形均布二级旋风分离器的外圈设有后燃风环形母管，后燃风环形母管通过多条后燃风支管分别连接各个二级旋风分离器的烟气入口，设有多个二级旋风分离器的烟气出口处共同连接烟气集气室。

优选的，采用六路后燃风支管，后燃风支管随六个二级旋风分离器呈中心对称布置，后燃风通过后燃风环形母管分配到六路支管切向进入二级旋风分离器入口。再生器内部维持一个相对还原性气氛，抑制氮氧化物生成，在二级旋风入口补入后燃风可以将飞灰中可燃物质及烟气中的CO燃尽，并能够增强二级旋风分离器分离效果。所述的后燃风补入二级旋风分离器后整个系统的过量空气系数为1.2~1.3，二级旋风分离器入口混合气体速度达到20~30米/秒。

所述的后燃风支管倾斜设置，每个所述的后燃风支管上分别设置后燃风支管阀门。

所述的后燃风管路包括后燃风输送管和后燃风机，后燃风机通过后燃风输送管连通所述的旋风分离装置入口。

所述的主风分配装置包括主风分配器、主风管和主风风机，主风风机通过主风管连接主风分配器；所述的待生催化剂输送管倾斜设置在所述的密相区的一侧，待生催化剂输送管的出口与主风分配器的出口相对设置，形成逆流。

优选的，再生温度为700~900℃，气体表观线速度为0.2~8.0米/秒，再生器稀相区过量空气系数为1.0~1.1。

一种超低氮氧化物排放的后燃式再生器的再生工艺，其特征在于：包括以下步骤，

1）、开启主风机，主风通过主风管和主风分配装置平均分配主风进入密相区，维持再生器内部还原性气氛，通过控制进入密相区的风量保证良好的颗粒流化特性；

2）、待生催化剂经待生催化剂输送管进入密相区，与经主风管和主风分配装置分配后的主风逆流接触；

3）、开启后燃风机，后燃风通过后燃风管路进入旋风分离装置，使得后燃风与旋风分离装置内的烟气混合，向稀相区内提供固体可燃物和气体可燃物燃烧所需氧气；

4）、经过旋风分离装置的燃烧分离出烟气和固体颗粒，燃烧后的烟气经旋风分离装置上部设有的排气管排出，固体颗粒排入密相区，进而通过密相区下部的再生催化剂输出管排出。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、改变传统再生器的结构及燃烧模式，配有两台风机，通过主风机和后燃风机分别提供主风和后燃风，燃烧方式采用再生器内低氧、旋风分离装置内补燃的后燃燃烧，在传统供风方式基础上，加入后燃风，通过调整再生器内燃烧气氛使大部分焦炭氮转化为氮气，最后利用后燃实现固体及气体可燃物的燃尽，实现超低氮氧化物排放。

2、采用六路后燃风支管，后燃风支管随六个二级旋风分离器呈中心对称布置，后燃风通过后燃风环形母管分配到六路支管切向进入二级旋风分离器入口。再生器内部维持一个相对还原性气氛，抑制氮氧化物生成，在二级旋风入口补入后燃风可以将飞灰中可燃物质及烟气中的CO燃尽，并能够增强二级旋风分离器分离效果。

附图说明

图1为超低氮氧化物排放的后燃式再生器主视图示意图。

图2为图1的内部结构俯视图示意图。

其中，1、密相区 2、稀相区 3、一级旋风分离器 4、二级旋风分离器 5、待生催化剂输送管 6、主风分配器 7、再生催化剂输出管 8、主风管 9、后燃风输送管 10、烟气排出管 11、再生器壳体 12、烟气集气室 13、后燃风环形母管 14、后燃风支管 15、后燃风支管阀门 16、旋风连通管。

具体实施方式

图1~2是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~2对本发明做进一步说明。

参照附图1：一种超低氮氧化物排放的后燃式再生器，包括再生器壳体11，再生器壳体11内分成上部的稀相区2和下部的密相区1两个腔室，稀相区2内设有旋风分离装置，旋风分离装置一侧连接后燃风管路，旋风分离装置上部设有排气管，下部设有颗粒排放口；密相区1内设有主风分配装置，主风分配装置一侧连接主风管8，密相区1一侧设有待生催化剂输送管5，密相区1下部设有再生催化剂输出管7。

旋风分离装置为两级分离装置，包括串联设置的一级旋风分离器3和二级旋风分离器4，一级旋风分离器3的入口处连接烟气输送入口，二级旋风分离器4的入口处连接后燃风管路，二级旋风分离器4的出口处设有烟气排出管10。一级旋风分离器3和二级旋风分离器4之间通过旋风连通管16连接。

一级旋风分离器3和二级旋风分离器4均在稀相区2内环形均布多个。每个一级旋风分离器3均单独连接一个二级旋风分离器4，多个环形均布二级旋风分离器4的外圈设有后燃风环形母管13，后燃风环形母管13通过多条后燃风支管14分别连接各个二级旋风分离器4的烟气入口，设有多个二级旋风分离器4的烟气出口处共同连接烟气集气室12。

优选的，后燃风支管14倾斜设置，每个后燃风支管14上分别设置后燃风支管阀门15。后燃风管路包括后燃风输送管9和后燃风机，后燃风机通过后燃风输送管9连通旋风分离装置入口。

主风分配装置包括主风分配器6、主风管8和主风风机，主风风机通过主风管8连接主风分配器6；待生催化剂输送管5倾斜设置在密相区1的一侧，待生催化剂输送管5的出口与主风分配器6的出口相对设置，形成逆流。

本发明的超低氮氧化物排放的后燃式再生器在工作时，供风方式包括主风和后燃风，其中主风由主风机提供，后燃风由后燃风机提供。待生催化剂经待生催化剂输送管5进入再生器密相区1，与经主风管8和主风分配器6分配后的主风逆流接触再生。通过控制主风供风量使再生器稀相区2内处于还原性气氛，过量空气系数保持在1.0~1.1，但保证良好的颗粒流化特性，石油焦炭中的氮在密相区1内形成的氮氧化物前驱物NH3和HCN在还原性气氛下不会转变为氮氧化物，而是生成氮气，同时烟气中也有大量CO和CH4等还原性气体，飞灰中未燃尽碳含量也较高。

打开后燃风支管阀门15，开启后燃风机，后燃风经后燃风环形母管13均匀分配到六个后燃风支管14，而后通过后燃风支管14切向进入二级旋风分离器4。烟气经过一级旋风分离器3分离后在二级旋风分离器4入口处与后燃风混合，后燃风提供固体可燃物和气体可燃物燃烧所需氧气，使烟气中固体可燃物和气体可燃物燃尽，燃烧后的烟气进入烟气集气室12，经烟气输送管10排出。此时烟气中氮氧化物含量较低，并且飞灰含碳量和CO含量也较低。

一种超低氮氧化物排放的后燃式再生器的再生工艺，包括以下步骤：

1、开启主风机，主风通过主风管8和主风分配装置平均分配主风进入密相区1，维持再生器内部还原性气氛，通过控制进入密相区1的风量保证良好的颗粒流化特性；密相区1的压力明显大于稀相区2，随着再生器高度的增高稀相区2的压力逐渐降低，但稀相区2的压力差别较小，且长时间运行过程中压差信号比较平稳，有明显的密相区1和稀相区2，压力波动平稳，说明颗粒在再生器内的流态化特性较好。

2、待生催化剂经待生催化剂输送管5进入密相区1，与经主风管8和主风分配装置分配后的主风逆流接触。

3、开启后燃风机，后燃风通过后燃风管路进入旋风分离装置，使得后燃风与旋风分离装置内的烟气混合，向稀相区2内提供固体可燃物和气体可燃物燃烧所需氧气。

4、经过旋风分离装置的燃烧分离出烟气和固体颗粒，燃烧后的烟气经旋风分离装置上部设有的排气管排出，固体颗粒排入密相区1，进而通过密相区1下部的再生催化剂输出管7排出。再生温度为700~900℃，气体表观线速度为0.2~8.0米/秒，再生器稀相区过量空气系数为1.0~1.1。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。