专利名称：改进的流化催化裂化催化剂两段再生方法
技术领域：
本发明属于流化催化裂化催化剂再生方法的改进。重质油在催化裂化反应过程中，除生成轻质烃类外，还生成焦炭，沉积在催化剂表面上，使催化剂活性下降。一般采用氧化再生的方法，把催化剂上的焦炭烧掉，以恢复催化剂的活性，这一过程称为催化剂再生。再生后的催化剂称为再生催化剂，含焦炭的催化剂称为待生催化剂。其残余的焦炭量对恢复催化剂活性影响较大，特别对分子筛和超稳分子筛催化剂更为显著。因此，强化再生过程是近年来国内外有关公司和科研及设计单位开发和研究的一项课题。
目前，对催化剂两段再生方法的专利主要有三种型式美国专利号USP3，563，911公开的两段逆流再生，两段再生器为同轴式，第一段为低速湍流床置于第二段再生器上方，第二段为快速床。待生催化剂先经一段，在一段用含氧再生气体和二段再生烟气进行再生，部分再生的催化剂由外循环管自流进入第二段，且用单动滑阀控制催化剂循环量。二段再生烟气经一段密相和稀相合流进入能量回收系统。其优点第二段为快速床可减少传质阻力，温度较高(718～816℃)，氧分压也较大，可提高烧焦强度，二段再生烟气中氧也可充分利用。但缺点是一段线速较低(0.75～0.9m/s)，传质阻力较大，两段平均烧焦强度低。到反应沉降器顶标高在80m以上，提升管很长，设备较庞大，投资昂贵。
美国专利号USP3，844，973的两段再生，第一段为快速床通称前置烧焦罐，待生催化剂先进一段烧去80～90%的炭和大部分氢，气体线速度为0.9～3.0m/s，再生温度677～760℃，催化剂经部分再生后，进入烯相输送管继续烧焦，并将CO转化成CO2。稀相输送管内气体线速度为3.0～7.6m/s，温度690.6～773.9℃。催化剂与再生烟气通过稀相管出口的粗旋或快速分离设施分离，一段和二段合用一个稀相段将催化剂沉降分离，并经二级旋风分离器至能量回收系统。催化剂在第二段继续烧掉残留炭。该专利特点一段为快速床，烧焦强度较高500～700kg/h·t，但二段气体线速度很低0.2m/s左右，催化剂密度很大500～700kg/m3，二段只烧10%左右的炭，藏量又较大，而没有得到合理的利用。因此平均总烧焦强度也不大。
美国专利号USP4，332，674是采用两个独立的湍流床两段再生方法，一段为不完全再生，气体线速度为0.6～0.75m/s，再生温度630～700℃，再生烟气中含氧量0～0.5%。经一段部分再生后的催化剂至二段继续再生，二段为热再生，再生温度为690～800℃，气体线速度0.4～0.7m/s，再生烟气中含氧量为3～6%。两段分别供含氧再生气体，两段再生烟气为分流式。该专利特点两个再生器有并列式和同轴式两种型式，第二段再生器采用高效单级外旋，设置在器外，器内除空气分布环，无内部构件，可耐高温900℃。由于两段再生器均为低速湍流床，传质阻力大，一段烧焦强度为100～150kg/h·t，二段烧焦强度为60～100kg/h·t，两段再生器内催化剂藏量大。两段再生器的操作压力不相同，再生烟气又为分流式，需分别回收能量，故能量回收系统较复杂，且回收能量少，装置能量消耗高。
在现有催化剂两段再生方法中，一段或两段为低速湍流床烧焦，而催化剂再生的烧焦过程，主要受氧气传质速率的控制，因此，由于气体线速度较低，传质阻力大，气、固接触效率低，使两段再生没有发挥应有的效能。
本发明的目的是对现有流化催化裂化催化剂的两段再生方法进行改进，提出了提高湍流床线速并与烧焦管串联的两段再生方法。
本发明的技术特点是第一段再生，待生催化剂在烧焦管中，在气体线速2～8m/s，温度630～710℃，再生烟气含氧量大于4V%条件下，催化剂烧掉部分焦炭后(以下称该催化剂为部分再生催化剂)，与再生烟气并流或与再生烟气分离后进入湍流床，在气体线速1～3m/s，温度680～750℃，再生烟气含氧量大于0.5V%条件下，继续烧焦，得到再生催化剂。一部再生催化剂进入反应器，另一部分返回烧焦管，以提高烧焦温度。
以下结合附图详细叙述本发明的内容和特点。
图1是本发明烧焦管与湍流床同轴式布置的催化剂再生方法的示意图。含焦炭待生催化剂由管[1]进入烧焦管[2]的下部，与来自再生催化剂外循环管(以下称外循环管)[3]的再生催化剂混合，含氧再生气经管[7]，通过分布器[8]至烧焦管[2]，进行烧焦。部分再生催化剂和再生烟气并流经分布板[4]，至再生器[6]的湍流床[5]，含氧再生气经管[9]进入湍流床。在湍流床继续进行烧焦，得到再生催化剂。一部分再生催化剂，经管[12]进入反应器，进行烃类催化裂化反应，另一部分再生催化剂，经外循环管[3]返回烧焦管[2]，以提高烧焦管温度。再生烟气进入再生器稀相段[10]，经旋风分离器[11]分离出部分夹带的催化剂后，进入烟气能量回收系统。
图2与图1所示催化剂再生方法雷同，其不同点是图2烧焦管[2]伸入再生器[6]的稀相段[10]中，其出口与旋风分离器[13]相连。部分再生催化剂与烟气分离后，进入再生器[6]的湍流床[5]。图2中其它设备代号为待生催化剂管[1]，外循环管[3]，含氧再生气管[7]和[9]，分布器[4]和[8]，高效单级旋风分离器[11]，再生催化剂入反应器管[12]。
图3是本发明烧焦管与湍流床并列式布置催化剂再生方法示意图。含焦炭的待生催化剂由管[1]进入烧焦管上流段[2]，与来自外循环管[4]的再生催化剂相混合。含氧再生气由管[5]经分布器[6]进入烧焦管上流段[2]。催化剂在烧焦管上流段[2]和下流段[3]烧掉部分焦炭后，部分再生催化剂与再生烟气并流进入含氧再生气管[7]，与含氧再生气混合后，经分布板[8]进入湍流床[9]，继续进行再生，烧掉残留炭。一部分再生催化剂经管[10]进入反应器，另一部分再生催化剂经外循环管[4]返回烧焦管上流段[2]。进入再生器[11]稀相段[12]的再生烟气，经旋风分离器[13]分出夹带的部分催化剂后，进入能量回收系统。
图4与图3所示催化剂再生方法雷同，其不同点是图4烧焦管下流段出口[3]伸入到湍流床[9]中，且位于分布器[8]的上方。图4中其它设备代号为待生催化剂管[1]，烧焦管上流段[2]、含氧再生气管[5]和[7]，分布管[6]和[8]，再生器[11]稀相段[12]，外循环管[4]，再生催化剂入反应器管[10]，旋风分离器[13]。
图1至图4所示催化剂再生方法的操作条件是，烧焦管气体线速度2～8m/s，再生温度630～710℃，再生烟气含氧量大于4V%;湍流床气体线速度1～3m/s，再生温度680～750℃，再生烟气含氧量大于0.5V%。
催化剂再生操作压力一般为0.2～0.4MPa(绝)，烧焦时间一般小于3min。
本发明的优点是1、一段采用烧焦管，气体线速度高，气-固两相更接近活塞流，氧分压高，催化剂再生速度快。二段为高速湍流床，气-固接触效率高。两段平均总烧焦强度高250～400kg/h·t，比现有两段再生提高1.5～3倍，减少了再生设备投资。
2、与现有两段再生相比，催化剂藏量可减少到30～40%，在相同新鲜催化剂补充量的条件下，提高了催化剂的置换率，使平衡催化剂活性提高，有利于烃类催化反应的产品分布。
3、烧焦管的结构简单，两段再生烟气共用一个稀相段，简化了能量回收系统，节省能量和设备投资。
4，本发明特别对现有催化裂化装置的单段再生改造有利，反再系统只需增设烧焦管、现有两器框架标高可满足压力平衡要求。两器改动工作量小，投资省、施工周期短。
实施例一套年处理量为0.1Mt流化催化裂化装置，按本发明提出的烧焦管与湍流床串联烧焦的两段再生方法，进行催化剂再生，烧焦管烧炭50%，烧氢100%，其再生部分的主要操作条件及结果如下表本发明 常规两段再生再生压力 MPa(绝) 0.3 0.3第一段(烧焦管)再生温度，℃ 690 670第二段(湍流床)再生温度，℃ 730 730第一段(烧焦管)气体线速度，m/s 3 1.0第二段(湍流床)气体线速度，m/s 2.0 0.7第一段(烧焦管)出口烟气氧含量 V% 8.0 2.0
第二段(湍流床)出口烟气氧含量 V% 2.0 4.0第一段(烧焦管)烧炭50%烧 炭量 kg/h 500 500第一段(烧焦管)烧氢量，kg/h 85 70第二段(湍流床)烧炭50%烧 炭量 kg/h 500 500第二段(湍流床)烧氢量，kg/h - 15总烧焦炭量，kg/h 1085 1085第一段(烧焦管)催化剂藏量，t 0.76 3.8第二段(再生器)催化剂藏量，t 2.84 5.15两段再生催化剂总藏量，t 3.6 8.95再生烧焦总强度，kg/t.h 300 121烧焦时间，min 2.5 6.2取热 第二段取热 第一段取热
权利要求
1.一种烃类流化催化裂化催化剂的两段再生方法，其中包括(1)含焦炭的催化剂至烧焦管，在气体线速度2～8m/s，再生温度630～710℃，再生烟气含氧量大于4v%条件下，烧掉催化剂上部分焦炭，得到部分再生催化剂，(2)部分再生催化剂至湍流床，在气体线速度1～3m/s，再生温度680～750℃，再生烟气含氧量大于0.5v%条件下，继续进行烧焦，得到再生催化剂，(3)一部分再生催化剂进入反应器，另一部分再生催化剂返回烧焦管。
2.按照权利要求1所述的催化剂再生方法，其特征是含焦炭催化剂在烧焦管烧掉部分焦炭后，部分再生催化剂进入位于烧焦管上部且与烧焦管同轴布置的再生器的湍流床，继续烧焦。
3.按照权利要求2所述的催化剂的再生方法，其特征是部分再生催化剂和烟气并流或与烟气分离后，进入再生器湍流床，继续烧焦。
4.按照权利要求1所述的催化剂再生方法，其特征是含焦炭的催化剂在烧焦管烧掉部分焦炭后，部分再生催化剂进入与烧焦管并列布置的再生器湍流床，继续烧焦。
5.按照权利要求4所述的催化剂的再生方法，其特征是部分再生催化剂与人湍流床的含氧再生气混合后或直接进入再生器湍流床，继续烧焦。
6.按照权利要求1所述的催化剂再生方法，其特征是含氧再生气分别进入烧焦管和湍流床或全部进入烧焦管。
7.按照权利要求1所述的催化剂再生方法，其特征是可采用热完全再生或加一氧化碳助燃剂完全再生或一氧化碳部分燃烧。
全文摘要
本发明提出了一种改进的流化催化裂化催化剂的两段再生方法。特点是第一段采用烧焦管，第二段采用高气体线速湍流床。简化了再生设备和工艺流程，具有烧焦强度高、催化剂藏量少、活性高等优点。
文档编号C10G11/18GK1065286SQ92103780
公开日1992年10月14日 申请日期1992年5月25日 优先权日1992年5月25日
发明者陈道一, 张立新, 李占宝 申请人:中国石油化工总公司洛阳石油化工工程公司