一种用于待生剂上焦炭气化的再生设备的制作方法
【专利摘要】一种用于待生剂上焦炭气化的再生设备。竖直设置两个串联的气化器I和气化器II，其中气化器I的底部出口（11）在气化器II的半再生剂入口（5）的上方，在气化器I筒体（13）的上部设置待生剂入口（1），下部设置气化剂入口（2），在上部封头（15）设置气化气出口（9）；在气化器II筒体（18）的上部设置半再生剂入口（5），下部设置气化剂入口（6），在上部封头（20）设置气化气出口（10），在下部封头（16）设置再生剂出口（7）。本再生设备能避免氧气过剩导致的合成气二次反应，并能发挥催化剂上负载金属的催化气化作用，缓和气化温度，提高合成气产量。
【专利说明】—种用于待生剂上焦炭气化的再生设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种再生设备，更具体地说，属于一种用于待生剂上焦炭气化制合成气的再生设备。
【背景技术】
[0002]当如世界范围内原油日趋重质化、劣质化，其特点表现为闻硫、闻酸、闻金属、闻残炭，常规原油加工工艺受到原料油劣质化的极大限制，并且加工的产品一般需要通过加氢处理才能满足使用要求，因此开发新的重油加工工艺和廉价制氢工艺成为迫切要求。
[0003]重油加工过程中，催化剂上会沉积大量的焦炭，利用这部分焦炭气化产合成气具有很好的前景，但是焦炭的气化所需温度较高，气化温度较低时目的产物受到化学反应速率和化学平衡的双重影响，利用含氧气体气化时，焦炭首先氧化放热，为气化提供热量，气化过程较为迅速，但是生成的CO容易快速氧化为CO2从而降低合成气产率，贫氧环境较难控制；利用水蒸气和CO2气化时，反应吸热且速率较慢，快速气化需要的温度较高，而水热环境会危害催化剂的循环利用价值，但是对CO和H2的选择性较高，而在气化催化剂的作用下可以缓和气化温度并提高气化速率。
[0004]CN201678646U提出一种含碳质材料气化的气化炉，该气化炉中含氧气体作流化介质，与含碳材料接触上行进入不同气化区，针对含碳材质性质还可分段进料。
[0005]CN202700507U提出一种用于待生剂上焦炭制合成气的再生器，该再生器中待生剂下行与上行含氧气体反应进入不同的气化区，最终再生完全的催化剂在氧化段离开。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种待生剂上焦炭气化产合成气的再生设备，避免含氧气化过程中氧气过剩使合成气进一步氧化发生二次反应，发挥气化活性组分的催化作用，使待生剂上的焦炭充分利用，缓和气化温度，提高合成气产量。
[0007]本实用新型所提供的用于待生剂上焦炭气化的再生设备，竖直设置两个串联的气化器I和气化器II，其中气化器I的底部出口 11在气化器II的半再生剂入口 5的上方，并通过管线4连接。
[0008]气化器I沿垂直方向从下至上依次为下部锥体12、筒体13、上部锥体14、上部封头15，在筒体13的上部设置待生剂入口 I，在筒体13的下部设置气化剂入口 2，在上部封头15设置气化气出口 9 ；
[0009]气化器II沿垂直方向从下至上依次为下部封头16、下部锥体17、筒体18、上部锥体19、上部封头20，在筒体18的上部设置半再生剂入口 5，在筒体18的下部设置气化剂入口 6，在上部封头20设置气化气出口 10，在下部封头16设置再生剂出口 7。
[0010]焦炭气化通常采用的气化剂为纯氧、富氧气体、空气、二氧化碳、水蒸气等，其中焦炭与氧气的反应速率最快，气化可以在较低的温度下进行，但是贫氧条件较难控制；而水蒸气和二氧化碳与焦炭的反应速率较慢，且是吸热反应，需要较高温度，一般使用碱金属、碱土金属或过渡金属盐类作为气化催化剂可提高合成气产率。
[0011]本实用新型提供的再生设备为串联的竖直设置的气化器I和气化器II，待生剂入口 I进入气化器I，含氧气化剂自气化剂入口 2进入气化器I，经分布盘3均匀分布后与下行待生剂充分接触发生氧化反应，随着待生剂的下落，气化器I自上而下分为贫氧气化区和富氧燃烧区，直至待生剂下落至含氧气化剂的气化剂入口 2以下停止氧化反应，半再生剂经管线4后自半再生剂入口 5进入气化器II。无氧气化剂由气化剂入口 6经分布板22均匀分布后进入气化器II，与下行半再生剂接触，半再生剂上剩余焦炭在气化器II中进行快速无氧催化气化。再生完全的催化剂自再生剂出口7排出。本再生设备能避免氧气过剩导致的合成气二次反应，并能发挥催化剂上负载金属的催化气化作用，缓和气化温度，提高合成气产量。
[0012]所述气化器I筒体的直径小于气化器II筒体的直径。优选气化器I筒体与气化器II筒体的直径比为(0.2?0.6):1。
[0013]气化器I的底部出口 11在气化器II的半再生剂入口 5的上方0.2?1.0m。
[0014]所述气化器I，下部锥体12的高度占气化器I整体高度的10%?20%，上部锥体14的高度占气化器I整体高度的10%?20%，上部封头15的高度占气化器I整体高度的5%?15%，筒体13的高度占气化器I整体高度的50%?70%，各部位高度比例之和为100%。
[0015]所述气化器II，下部锥体17的高度占气化器II整体高度的10%?20%，下部封头16的高度占气化器II整体高度的5%?15%，上部锥体19的高度占气化器II整体高度的10%?20%，上部封头20的高度占气化器II整体高度的5%?15%，筒体18的高度占气化器II整体高度的50%?70%，各部位高度比例之和为100%。
[0016]半再生剂入口 5与再生剂出口 7的距离为气化器II筒体18高度的50%?75%。
[0017]气化剂入口 2与待生剂入口 I的距离为气化器I筒体13高度的50%?80%。
[0018]气化器I中气化剂入口 2与筒体13底部的距离为0.1?0.4m，气化器II中气化剂入口 6与筒体18底部距离为0.1?0.3m。
[0019]气化器I下部锥体12的锥形底角α为20?45度，上部锥体14的锥形底角β为45?75度；气化器II下部锥体17的锥形底角α ’为20?45度，上部锥体19的锥形底角β ’为45?75度。
[0020]在气化器I上部封头15内设置I?4个旋风分离器8 ;在气化器II上部封头20内设置I?4个旋风分离器21。
[0021]在气化器I筒体13内，气化剂入口 2的上方设置气体分布盘3，气化器II筒体18内，气化剂入口 6的上方设置气体分布盘22。
[0022]气化器I的底部出口 11和气化器II的半再生剂入口 5之间设置加热设备。
[0023]本实用新型提供的再生设备可以用于重油加工过程中焦炭含量1.5?8重量％的催化剂气化再生，主要用于已有重油接触裂化待生剂气化再生和重油催化裂化待生剂气化再生，也可以用于其它固体含碳颗粒材质如粉煤、石油焦、生物质等的气化产合成气。
[0024]本再生设备适用的催化剂选自无定形硅铝、高岭土、白土、氧化铝、石英砂、累托石等一种或几种，并负载了气化活性组分碱金属、碱土金属或过渡金属化合物一种或几种，碱金属优选钾，碱土金属优选韩、过渡金属优选铁。
[0025]进入气化器II的半再生剂上的焦炭含量为0.3?2.0重量％ ;经气化器II气化完后的再生剂上焦炭含量小于0.1重量％。
[0026]本再生设备气化器I中含氧气化剂为空气或氧气与水蒸气的组合，气化器II中使用的无氧气化剂为气化器I的发生气、CO2、水蒸气一种或几种组合。
[0027]本实用新型提供的再生设备，在气化器I中，待生剂上的大部分焦炭在贫氧条件下快速气化，并使焦炭层变薄，在气化器II中，半再生剂上的焦炭进行无氧气化，催化剂表面气化活性组分可以较好的发挥催化作用时进入无氧催化气化。本再生设备能避免氧气过剩导致的合成气进一步氧化，并能充分发挥催化剂上负载金属的催化气化作用，缓和气化温度，提高合成气产量。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本实用新型所提供的用于待生剂上焦炭气化的再生设备示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图详细说明本实用新型的详细结构特点，但附图并不限制本实用新型。
[0030]如图1所示，所述的再生设备包括竖直设置的两个串联的气化器I和气化器II，气化器I沿垂直方向从下至上依次为下部锥体12、筒体13、上部锥体14、上部封头15，在筒体13的上部设置待生剂入口 1，在筒体13的下部设置气化剂入口 2，在气化器I上部封头15内设置I?4个旋风分离器8，旋风分离器连接着气化气出口 9。气化剂入口 2的上方设置气体分布盘3。气化器I的底部出口 11和气化器II的半再生剂入口 5之间通过管线4连接。气化器II沿垂直方向从下至上依次为下部封头16、下部锥体17、筒体18、上部锥体19、上部封头20，在筒体18的上部设置半再生剂入口 5，在筒体18的下部设置气化剂入口6，气化剂入口 6的上方设置气体分布盘22，在气化器II上部封头20内设置I?4个旋风分离器21，旋风分离器连接着气化气出口 10，在下部封头16底部设置再生剂出口 7。
[0031]下面用实施例来进一步说明本实用新型的效果，但是并不因此而限制本实用新型。
[0032]实施例
[0033]本实施例采用图1所示再生设备,气化器I总高度为3.8m，直径为0.4m，下部锥体12高度为0.57m，锥形底角α为35度，上部锥体14高度为0.38m，锥形底角β为45度，上部封头15高度为0.19m，筒体13高度为2.66m，气化剂入口 2与待生剂入口 I垂直距离为1.82m，气化剂入口 2距筒体13底部距离为0.3m ;气化器I的底部出口 11在气化器II的半再生剂入口 5的上方0.5m;气化器II高度为2.5m，直径为1.6m，下部锥体17高度为
0.25m,锥形底角α ’为30度，下部封头16高度为0.13m,上部锥体19高度为0.25m,锥形底角β ’为45度，上部封头高度为0.18m,筒体18高度为1.69m,气化剂入口 6与半再生剂入口 5之间的垂直距离为1.19m，气化剂入口 6距筒体18底部距离为0.2m。
[0034]选用重油接触裂化催化剂为无定形氧化铝上负载钾、钙的气化活性组分，以新鲜催化剂重量计，元素钾含量2.0%，钙含量1.5%，通过重油接触裂化得到待生剂，待生剂主要气化再生操作条件和产物分布列于表I中，气化器II中的气化剂选用80(体积)％水蒸气和气化器I中的气化气。由表I可知，采用本实用新型提供的再生设备，所得合成气体积分数为70.35%，再生剂上焦炭残留小于0.1重量％。
[0035]表1实施例设备焦炭气化操作条件及产物组成
【权利要求】
1.一种用于待生剂上焦炭气化的再生设备，其特征在于，竖直设置两个串联的气化器I和气化器II，其中气化器I的底部出口(11)在气化器II的半再生剂入口(5)的上方，并通过管线(4)连接， 气化器I沿垂直方向从下至上依次为下部锥体(12)、筒体(13)、上部锥体(14)、上部封头(15)，在筒体(13)的上部设置待生剂入口( I )，在筒体(13)的下部设置气化剂入口(2)，在上部封头(15)设置气化气出口(9)； 气化器II沿垂直方向从下至上依次为下部封头(16)、下部锥体(17)、筒体(18)、上部锥体(19)、上部封头(20)，在筒体(18)的上部设置半再生剂入口(5)，在筒体(18)的下部设置气化剂入口(6)，在上部封头(20)设置气化气出口(10)，在下部封头(16)设置再生剂出口(7)。
2.按照权利要求1的再生设备，其特征在于，气化器I筒体的直径小于气化器II筒体的直径。
3.按照权利要求1的再生设备，其特征在于，气化器I筒体与气化器II筒体的直径比为(0.2 ~0.6):1。
4.按照权利要求1的再生设备，其特征在于，气化器I的底部出口(11)在气化器II的半再生剂入口(5)的上方0.2~LOm。
5.按照权利要求1的再生设备，其特征在于，所述气化器I，下部锥体(12)的高度占气化器I整体高度的10%~20%，上部锥体(14)的高度占气化器I整体高度的10%~20%，上部封头(15)的高度占气化器I整体高度的5%~15%，筒体(13)的高度占气化器I整体高度的50%~70%，各部位高度比例之和为100%。
6.按照权利要求1的再生设备，其特征在于，所述气化器II，下部锥体(17)的高度占气化器II整体高度的10%~20%，下部封头(16)的高度占气化器II整体高度的5%~15%，上部锥体(19)的高度占气化器II整体高度的10%~20%，上部封头(20)的高度占气化器II整体高度的5%~15%，筒体(18)的高度占气化器II整体高度的50%~70%，各部位高度比例之和为100%ο
7.按照权利要求1的再生设备，其特征在于，半再生剂入口(5)与气化剂入口(6)的距离为气化器II筒体(18)高度的50%~75%。
8.按照权利要求1的再生设备，其特征在于，气化剂入口(2)与待生剂入口(I)的距离为气化器I筒体(13)高度的50%~80%。
9.按照权利要求1的再生设备，其特征在于，气化器I中气化剂入口(2)与筒体(13)底部的距离为0.1~0.4m，气化器II中气化剂入口(6)与筒体(18)底部的距离为0.1~0.3m。
10.按照权利要求1的再生设备，其特征在于，气化器I下部锥体(12)的锥形底角α为20~45度，上部锥体(14)的锥形底角β为45~75度；气化器II下部锥体(17)的锥形底角α ’为20~45度，上部锥体(19)的锥形底角β ’为45~75度。
11.按照权利要求1的再生设备，其特征在于，在气化器I上部封头(15)内设置I~4个旋风分离器(8);在气化器II上部封头(20)内设置I~4个旋风分离器(21)。
12.按照权利要求1的再生设备，其特征在于，在气化器I筒体(13)内气化剂入口(2)的上方设置气体分布盘(3),在气化器II筒体(18)内气化剂入口(6)的上方设置气体分布盘(22)。
13.按照权利要求1的再生设备，其特征在于，气化器I的底部出口(11)和气化器II的半再生剂入口 (5)之间设置加热设备。
【文档编号】C10J3/00GK203474728SQ201320534878
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】朱元宝, 张书红, 王子军, 李延军, 李子锋, 汪燮卿 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院