一种脱氢催化剂再生器以及再生方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种脱氢催化剂再生器，具体的，涉及一种烷烃脱氢用催化剂的再生 器以及再生方法。
【背景技术】
[0002] 丙烯、丁烯等是重要的基本有机化工原料，以丙烷、丁烷为原料，经脱氢生产丙烯 和丁烯，理论上属于原子经济反应，且产物除了高附加值的丙烯和丁烯外，还有炼厂需求更 为迫切的氢气。
[0003] 丙烷、丁烷脱氢制丙烯和丁烯，反应有以下三方面的特点：反应为较强的吸热反 应，在0. lMPa、25°C的反应热分别高达124. 3和117. 6kJ/mol ;在典型的反应温度条件下，反 应受热力学平衡的限制，平衡转化率不高，且压力升高平衡转化率明显下降；催化剂结焦失 活较快。
[0004] 烷烃脱氢反应是较强的吸热反应；受热力学平衡的限制，单程转化率不高，大量的 未反应的烷烃需要跟产物分离后再循环回反应器，需要重复进行气化、升温、反应、冷却和 分离这些消耗能量的过程。这些都导致脱氢反应能耗较高。
[0005] 此外，反应需要吸收大量的热量，高效率地给反应供热，是反应器选择、设计必须 注意的问题。
[0006] 烷烃脱氢制烯烃催化剂结焦失活快，意味着催化剂需要频繁烧焦再生。
[0007] 无论从催化剂的烧焦再生，还是从给反应高效率供热的角度看，循环流化床都是 最理想的，尽管循环流化床无法解决热力学平衡限制的问题。多年来研宄人员一直努力，试 图开发氧化脱氢过程，以打破热力学平衡，然而，直至今日，仍然看不到突破的希望。
[0008] 丙烷、丁烷脱氢成熟的技术只有俄罗斯的FBD-4技术采用了类似于IV型催化裂化 的循环流化床技术，STAR、Catofin用的是固定床，UOP的OlefIex采用的是移动床。FBD-4 技术最大的问题在于采用Cr系催化剂，存在严重的环保问题。这也是无可奈何的事情，因 为目前的脱氢催化剂只有两个选择，要么Cr系的，要么Pt系的，前者有毒，后者昂贵。显然， 循环流化床是不可能选择昂贵的Pt系催化剂的。
[0009] 在丙烷、丁烷脱氢催化剂和循环流化床反应装置方面，中国专利 ZL201110123675. 1公开了环保型金属氧化物脱氢催化剂及循环流化床反应装置，中国专利 申请 CN201310102624、CN201310102680、CN201310014789 和 CN201210536414 公开了金属硫 化物催化剂及循环流化床反应装置。
[0010] 这些循环流化床循环反应过程中，待生催化剂在再生器中燃烧再生，存在如何给 再生器补燃加热催化剂的问题，鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0011] 本申请的一个目的是提供一种烷烃脱氢制烯烃的流化床反应装置，该反应装置可 以很好的避免沉降段和油气管线结焦现象出现。
[0012] 本申请的另一个目的提供上述反应装置内进行的烷烃脱氢制烯烃的方法。
[0013] 本申请的再一个目的提供一种脱氢催化剂再生器，该再生器提高了气体燃料的安 全性，保证燃料充分燃烧和催化剂充分烧焦，减小烟气与催化剂的温差，提高能量的利用 率。
[0014] 本申请的最后一个目的提供一种催化剂再生的方法。
[0015] 为实现本申请的目的，采用如下技术方案：
[0016] 一种烷烃脱氢制烯烃的流化床反应装置，所述的反应装置为变径的罐体，罐体自 下而上分为气提段、反应段和催化剂沉降段，其中，催化剂沉降段的直径大于反应段的直 径，在沉降段内设有换热组件。
[0017] 进一步，换热组件设在催化剂沉降段的内部，原料与高温油气换热，利用原料的气 化、升温迅速为高温油气降温。
[0018] 本申请的反应装置中，为了达到降低气速以使催化剂沉降的目的，沉降段的直径 要大于反应段的直径，沉降段的最大直径与反应段的直径之比为4/1?1. 1/1，优选2/1? 1. 3/1〇
[0019] 进一步，所述的换热组件可以为蛇管换热器或串联换热箱式换热器，优选串联换 热箱式换热器。
[0020] 进一步，本申请所述的换热器组件包括1?20组换热器，优选2?8组换热器。
[0021] 其中，每组换热器有1-50个换热箱串联方式连通，其优选3-15个换热箱串联方式 连通。
[0022] 所述的串联换热箱式换热器包括几个并列放置的箱体，每个箱体相对的两侧面设 有进、出口，箱体的顶部设有出气口，各箱体侧面的进、出口通过连接管相连通，所述的每个 箱体顶部的出气口通过集气管相连通。
[0023] 所述的箱体的形状优选为板式箱体，采用其他形状也可以。
[0024] 所述的气提段的直径与密相流化反应段的直径比为1/10?2/1，其优选1/3? 1/1〇
[0025] 具体的，气提段的长度根据反应器和再生器的压力平衡来确定，是本领域技术人 员根据实际情况可以确定的。
[0026] 进一步，在气提段内设有挡板。优选的，所述的挡板的形状为人字形。
[0027] 进一步，在气提段下端设有气体介质分布器，优选的，气体介质分布器为环形管， 在环形管上设有喷嘴。
[0028] 进一步，挡板设在气体介质分布器的上方。
[0029] 进一步，在气提段内设有两层以上的挡板。
[0030] 本申请在气提段内设置的人字形挡板用于改善气提介质从催化剂孔道中置换出 油气的效果。
[0031] 进一步，经换热器出来的气态原料经进料口进入反应器，所述的进料口位于在密 相流化反应段底部。进料可以直接用喷嘴喷入反应器，也可以用带有若干个喷嘴的环管，即 原料先经环管分布后再从喷嘴喷入反应器。
[0032] 在密相流化反应段内、进料口的上部设有格栅。
[0033] 进一步，在密相流化反应段内、进料口的上部设有2?10层格栅。格栅的设置可 以促进原料与催化剂充分接触反应。
[0034] 在反应器顶端设有油气出口，催化剂沉降段内设有旋风分离器，旋风分离器与油 气出口相连。
[0035] 本申请提供的烷烃脱氢制烯烃的反应器可以与现有技术公开的催化剂再生器结 合进行循环流化脱氢反应。
[0036] 在现有的循环流化床脱氢装置沉降段和油气线（高温油气从反应器到后续分离 系统的连接管线）存在着严重的结焦现象，影响装置的正常运转。结焦快的，一个星期到一 个月，就必须停产清焦，不仅影响经济效益，还存在着严重的安全和环境风险。
[0037] 装置结焦的主要原因是在沉降段内脱氢生成的烯烃在高温条件下与催化剂继续 长时间接触发生深度脱氢反应，生成二烯烃，二烯烃在高温条件下迅速缩聚，生成不易挥发 的化合物，沉积在装置的器壁上。这些不易挥发的化合物在高温条件下逐渐炭化，积累到一 定程度，就会影响装置的正常运转。可见，沉降器内的高温，是装置生焦的决定性因素。
[0038] 采用本申请的烷烃脱氢反应装置，对沉降段油气降温措施，可迅速将离开反应器 床层的高温油气，迅速降温至500°C以下，可有效阻断烯烃深度脱氢生成二烯烃的反应，且 大幅度降低二烯烃的缩聚反应。实验室中试装置运行结果表明，采用沉降段油气冷却措施 后，装置连续运行1个月，沉降段和油气管线内没有焦炭；而不采取冷却措施，运行两天就 有大量的焦炭沉积在沉降段的器壁和油气管线内。因而，采用高温油气冷却措施，可以从根 本上解决在一个运行周期（1?3年）内因装置结焦而导致的非计划停工问题。同时，高温 油气的热能也能重新利用用来气化或加热原料，节约了能耗。
[0039] 一种利用上述反应装置的烷烃脱氢制烯烃的方法，包括：原料进入热交换器内，经 换热后进入密相流化反应段，在密相流化反应段，原料与催化剂接触进行催化脱氢反应，油 气在密相流化反应段内的平均停留时间在0. 2s?30s，反应温度在400?670°C之间。
[0040] 进一步，在密相流化反应段内，油气在密相流化反应段内的平均停留时间在 I. Os ?8. Osd
[0041] 进一步，在密相流化反应段内，反应温度在550?620°C之间。
[0042] 本申请中，在密相流化反应段内，气体表观速率在0. 05?3m/s，优选的，气体表观 速率在0. 2?I. 2m/s。
[0043] 所述的脱氢催化剂可以为现有技术公开的用于