专利名称：催化剂再生的装置和方法
催化剂再生的装置和方法背景技术[oooii本发明涉及一种通过在流化燃烧区内燃烧催化剂上的焦炭从而使废烃类转化催化剂再生的方法。本发明具体涉及一种使重质烃类转换为 带有流化的催化剂粒子流的轻质烃类，以及除去〗吏催化剂活性减弱的焦炭 使催化剂粒子再生的方法。
所述结构通常的目的是使反应器的产品产率最大化而工作和设 备投资最小化。最佳的进料转换通常要求使焦炭从催化剂上基本完全去 除。所述的焦炭从催化剂上基本完全去除通常被称为完全再生。完全再生 产生的催化剂具有小于O.l，优选为0.05重量％焦炭。为了达到完全再生， 催化剂与氧接触足够的停留时间以使其达到完全燃烧。
稀释或传送的流动方式一般用于FCC升管反应器。传送流动中， 气体和催化剂的速度相差相对很低，很少量催化剂返混或滞留。反应区的催化剂在低密度和适当的稀释相的情况下保持流动。传送流动的表观气体 速度一般大于2,lm/s(7.0ft/s)，催化剂的密度一般不超过48kg/m3(31b/ft3)。 再生器的传送区中的密度可以接近80kg/i^(51b/ft3)。在传送状态中，催化 剂-燃烧气体的混合物是均质的，在催化剂相没有形成气体空隙或气泡。0009密集的，沸腾床和稀释的，传送流动区的中间是湍流床和快速 流化区。湍流床中，催化剂和燃烧气体的混合物不是均质的。该湍流床是 密集催化剂床，其具有在催化剂相中形成的燃烧气体的拉长的空隙和较不 可识别的表面。被气体带走的催化剂随着燃烧气体离开床，催化剂密度与 其在反应器内的高度并不完全成比例。表观燃烧气体速度在0.3和 1,lm/s(1.0h和3.5ft/s)之间，在湍流床中密度一般在320和640kg/m3(20和 40國3)之间。[OOIO]快速流化是指流化固体颗粒处于颗粒湍流床和完全颗粒传送状态之间的情况。快速流化的特点在于比密集相湍流床的流化气体速度高， 导致较低的催化剂密度和固体/气体的剧烈接触。在快速流化区，由于流化 气向上流引起催化剂的净输送。催化剂密度在快速流化状态下比在完全颗 粒传送状态下对颗粒装载远更敏感。因此，可以调整催化剂驻留时间以达 到在高效的气-固混合情况下的理想燃烧。在快速流化状态下，进一步地增 加流化的气体速度使颗粒向上传送的速度升高，使平均催化剂密度迅速减 少，直到达到足够的气体速度，该颗粒主要在完全催化剂传送状态下运动。 因此，从流化颗粒床通过快速流化到净传送状态的变化的连续性。用于快速流化流动方式的表观燃烧气体速度一般在1.1和2.1m/s(3.5和7ft/s)之间， 密度一般在48和320kg/m3(3和201b/ft3)之间。
从湍流床到流化流动区的过渡没有可识别的床表面。因此从湍 流床70向上至燃烧器室54催化剂密度的减少具有连续性。催化剂密度随 着燃烧器室54的高度的减少速率随催化剂被输送到燃烧器室54的流速成 比例降低。
通过低于或高于催化剂的入口点"A"的两个高度分配燃烧气体， 能够将更多燃烧气体添加给燃烧器室54的催化剂，而不会在该燃烧器室 54中立即形成快速流化流动状态和损坏湍流床70。因此，湍流区56和快 速流化区58之间的过渡能够在高分配器74处及其附近和上方延伸。废催 化剂与燃烧气体在燃烧器室54接触保持较长滞留时间。此外，如果所有燃 烧气体从废催化剂入口点"A"的上方导入，湍流床70的废催化剂将大量仅 在长时延迟和停滞之后流化。
快速流化区58的催化剂和气体混合物通过一截头圆锥体的过渡 段90上升至传送区60，该传送区60在燃烧器室54的升管段94中，其工 作的表观气体速度比位于过渡段90以下的快速流化区58或湍流区56高。 过渡段90以下的燃烧器室54的横截面积相对于升管段94的横截面积的减 少导致气体速度的提高。升管段94的横截面积小于位于废催化剂进料斜槽 62在交接点"B"的燃烧器室54的横截面积以提高表观气体速度。因此，表 观气体速度通常大于2.2m/s(7ft/s)。传送区60下部催化剂密度小于 80kg/m3(51b/ft3)。
被分离的催化剂下降收集在紧密催化剂床78上。紧密催化剂床 78的催化剂密度一般保持在640-960kg/mS(40-601b/f。范围之内。流化导管 106通过流化分配器108传送流化气体， 一般为空气，到紧密催化剂床78。 大约不超过该操作过程的总气体需求的2%通过流化分配器108进入紧密 催化剂床78。在此加入的气体不是用于燃烧而仅仅是为了流化，以使得催 化剂通过立管82和12以流体排出。通过流化分配器108加入的流化气体 也可以是燃烧气体。
将燃烧和流化气体以及夹带的催化剂颗粒的混合物送入一个或 多个分离装置，例如4t风分离器98， 99，将催化剂粉末从气体中分离。废 的燃烧气体，相对不含催化剂，通过出口导管110排出燃烧器容器50，同 时回收的催化剂通过各自的浸入管112， 113或其它的类似的装置回到紧密 催化剂床78。从燃烧器室54排出的催化剂的10-30重量％存在于传送区 60的出口上方的气体中，并进入旋风分离器98， 99。来自于紧密催化剂床 78的催化剂通过燃烧器竖管12传送回到反应器容器10中，随着该FCC 方法的继续再次与进料接触。200680052730.X说明书第9/ll页[0027燃烧器室54提供降低催化剂密度的区域，并且延长剧烈混合时 间，这被认为对于焦炭燃烧最有效并以高效再生为特征。因此，在促进高 效再生的条件下添加燃烧室气体足以全部除去燃烧器室54中进入的废催 化剂中的焦炭。燃烧气体可以以相同的路线由导管64， 72和106传送，但 是在一个具体实施方案中，低导管64的送给速率应该大于高导管72的。0028因此，本发明涉及的FCC反应区可以应用于常见的FCC进料 或高沸点烃类给料的处理。最为普遍这样的常见进料是"真空瓦斯 油"(VGO), —般为通过常压残留物真空分馏制备得到的沸点为 343°-552°C(650°到1025。F)的烃类物料。这样的分熘通常焦炭前体和导致 催化剂污染的重金属元素污染低。可使用本发明的重质烃供给原料包括从 原油、重沥青原油、页岩油、沥青砂提取物、脱沥青残留物、煤液化制品、 常压和真空减压原油的塔底油。本发明的重质供给原料还包括以上所述烃 类的混合物。然而，上文列举不能排除将其它给料用于本申请的方法。重 质烃储分也存在相当的重金属污染。金属积累在催化剂上，通过隔离反应 位点使催化剂中毒并促进过度裂化，从而干扰反应过程。因此，在处理本 发明的重质原料时预期在反应区以前或以内使用钝化处理或其它的金属 控制方法。[00291因此，本发明的一个优点在于其允许通过与成比例的更多的燃 烧气体接触再生更大量的废催化剂，而不会在完全再生之前将催化剂从再 生区吹走。关于氧或空气的需要量，本发明的燃烧器容器一般除去每kg 焦炭需要14kg空气以达到完全再生。更多催化剂再生时，可以在常用的 反应容器中处理更大的进给量。[0030图2示出了本发明另一个具体实施方案，描述了一个某种程度 上改进的燃烧器容器50，。图2中附图标记的数字与
图1相同，但用上标(""，) 加以区别。同一部件在图1和图2中釆用同样数字。燃烧器容器50，带有 用于组合废催化剂，再生催化剂和再生气体的下部混合升管120 。热的再 生催化剂沿着延伸的再循环竖管82，向下传送与通过反应器导管48，进入下12
部混合升管120的废催化剂相遇。废的和再生的催化剂与含氧燃烧气体的 第一料流的至少一部分接触，含氧燃烧气体来自于位于下部混合升管120 的下部的低导管64，。燃烧器室54，的截头圆锥体底部63，在与燃烧器室54， 的侧壁55，的交点"B"，在孔口 68，以下限定一横截面，在孔口 68，处催化剂 由入口点"A"，进入燃烧器室54，。升管段94，的横截面积小于在孔口 68，下 面的燃烧器室54，的横截面积以确保提高的通过升管段94，的表观速度。此 外，下部混合升管120的横截面积小于在孔口 68，下面的燃烧器室54，的横 截面积以促进催化剂粒子和气流的均匀混合。下部混合升管120横截面积 也小于升管段94，的横截面积。混合以后，催化剂和气体混合物通过在低 分配器66，中的孔口 68，进入燃烧器室54，的湍流区56，。低导管64的燃烧 气体流速足够在燃烧器室54，中产生促进快速流化状态的表观速度。因此 在燃烧器室54，的湍流区56，具有一湍流床70，。来自上部导管72，的附加燃 烧气体由上部分配器74，供给到燃烧器中，当来自低分配器66，的燃烧气体 聚集时，在快速流化区58，产生快速流化流动状态。升至传送区60，的催化 剂和燃烧气体流出分离装置96，进入分离室100，，将催化剂从上升的废的 燃烧气体中分离落入密集催化剂床78，。废的燃烧气体升至旋风分离器98，、 99，，分离其额外携带的催化剂并通过出口导管IIO，排出。流化导管106， 通过流化分配器108，输送可以是燃烧气体的气体到紧密催化剂床78，以流 化密集催化剂床78，的催化剂。 一部分再生催化剂可以通过延伸的再循环 竖管82，和下部混合升管120回到燃烧器室54，，以加热湍流床70，的废催 化剂，再生催化剂的剩余部分通过燃烧室竖管12，回到如图l所示的反应 器容器IO,与新的供料接触。带有下部混合升管120的燃烧器容器50，的 其它所有方面都和图1中的燃烧器容器50相似。美国专利4，340，566更加 充分的描述了混合升管的运行方法，通过引用将其合并到本文中。[0031图l和2示出了位于燃烧器室54、54，上的带有分离室100、 100， 的再生区的对称结构。然而，湍流区56、 56，，快速流化区58、 58，，以及 传送区60、60，可包含在单独的燃烧器容器中或紧邻包含有分离室100， 100，
的容器。本具体实施方案的催化剂通过导管从燃烧器容器传送到分离器容 器。因此，本发明的应用不局限于对称的再生器结构，也可应用于改进的 密集床再生器容器。
权利要求
1. 一种用于燃烧催化剂上的含碳沉积物的容器(50)，包括具有底板(63)和侧壁(55)的下部室(54)，所述下部室包括第一燃烧气体分配器(66)和第二燃烧气体分配器(72)；所述第一燃烧气体分配器和所述第二燃烧气体分配器之间设置的催化剂入口(62)，所述底板和所述侧壁的交接点(B)确定第一横截面积；与所述下部室连接的上部室(100)，所述上部室包括将催化剂从燃烧气体中分离的分离器(98，99)，再生催化剂出口(12)和燃烧气体出口(110)；从所述下部室向上延伸的升管段(94)，所述升管具有小于所述第一横截面积的第二横截面积。
2. 如权利要求1所述的容器，其特征进一步在于所述升管的顶部 包括用于从燃烧气体最初分离催化剂的设备(96)。
3. 如权利要求1或2所述的容器，其特征进一步在于再循环导管 (82)连接所述上部室和所述下部室。
4. 如权利要求1、 2或3所述的容器，其特征进一步在于催化剂和 燃烧气体混合在一起，通过所述第一燃烧气体分配器(66，)传送ii^所述下 部室。
5. 如权利要求l、 2、 3或4所述的容器，其特征进一步在于气体 分配器(108)位于所述上部室中。
6. —种用于燃烧催化剂上的含碳沉积物的的方法，包括 通过废催化剂入口 (62)将废催化剂输入第 一室(54);以保留催化剂床的速度将燃烧气体分配到位于所述废催化剂入口之下的 所述第一室；将燃烧气体在高于所述废催化剂入口处以这样的速度分配到所述第 一室， 即当与在所述待生催化剂入口以下分配的燃烧气体结合时，将在燃烧气体 中夹带催化剂，其中在低于所述废催化剂入口处比高于所述废催化剂入口处分配更多的燃烧气体；将燃烧气体中夹带的催化剂提升出所述第一室中的出口(96)并进入第二室 (100);从所述燃烧气体中分离所述催化剂； 在所述第二室中的床(78)中收集催化剂； 从所述第二室中去除所述催化剂；以及 从所述第二室回收燃烧气体。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征进一步在于在低于所述废催 化剂入口处将所述燃烧气体分配入所述第一室，从而提供小于l.lm/s的表 观速度；以及在高于废催化剂入口处将所述燃烧气体分配入所述第一室，m/s的表观速度。
8. 如权利要求6或7所述的方法，其特征进一步在于催化剂从所 述第二室再循环到所述第一室。
9. 如权利要求6、 7或8所述的方法，其特征进一步在于所述夹带 的催化剂和所述燃烧气体通过升管(94)离开所述第 一室。
10. 如权利要求6、 7、 8或9所述的方法，其特征进一步在于催化 剂在所述第二室中的第二床(78)累积。
全文摘要
本申请公开了一种延长用于再生催化剂的室(54)中催化滞留时间的装置和方法。将可能来自于FCC反应器(10)的废催化剂引入到再生器容器(50)的室(54)中，该再生器容器(50)设于低和高燃烧气体分配器(66，72)之间。从低分配器分配的气体速度足以从床上带走催化剂，从高分配器分配的气体结合从低分配器分配的气体能够产生快速流化流动状态。第二分配器提高了从湍流床到快速流化状态过渡位置。
文档编号F27B15/00GK101395252SQ200680052730
公开日2009年3月25日 申请日期2006年2月13日 优先权日2002年9月17日
发明者D·A·洛马斯, P·帕尔马斯 申请人:环球油品公司