再生器的製作方法

2023-07-10 06:23:11 1

專利名稱：再生器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的再生器容器。該再生器容器可適用於流化催化裂化(FCC)工藝中。該再生器容器設有供應催化劑顆粒的裝置，供應充氧氣體的裝置，排放再生催化劑(regeneratedcatalyst)的裝置，從容器排放燃燒氣體的裝置以及將夾帶的催化劑與燃燒氣體分離的裝置，使用中，該容器還在其底端包括催化劑的流化床區域。
這種再生器容器例如在US-A-4435282中作了描述。該公開物描述了一種容器，在其底端包括一催化劑的鼓泡流化床(bubblingfluidised bed)，存在於將被再生的催化劑上的焦炭在其中發生燃燒。
如在US-A-4435282中描述的鼓泡床再生器的一個缺點在於，由於催化劑流動型式較差，造成鼓泡床停滯，由於在鼓泡密相床中形成較大氣泡，造成再生氣體旁通。
這種鼓泡床再生器的一個替換方案是例如在EP-A-610186中描述的所謂「高效再生器」(HER)結構。這種再生是在一快速流化床中完成大部分焦炭燃燒，在一稀釋相輸送立管中完成某些CO燃燒。經再生的催化劑被收集在一鼓泡密相床中，用於再利用並循環到焦炭燃燒器中。催化劑的再生效率高於鼓泡床再生器。結果，在具有這種再生器的FCC設備中所需的催化劑藏量可小於具有鼓泡床再生器的FCC設備中的藏量。這是有利的，例如因為這種FCC設備能夠以更加高效的方式恢復或改變其催化劑藏量。
如在EP-A-610186中描述的所謂「高效再生器」(HER)結構的缺點在於它們的機械和操作複雜性。例如該再生器容器包括兩個由三個不同的流化床體系構成的疊置的容器。
GB-A-769818中公開了一種容器，其中既進行汽提，又進行再生。催化劑從FCC反應器供應到一內部容器區域，在該內部容器區域中對催化劑進行汽提以獲得已用過的催化劑。已用過的催化劑可通過開口從內部容器空間流動到外部容器空間。在外部容器空間中完成再生。
US-A-5198397中描述了一種再生器，其中已用過的催化劑被直接引入位於一再生器容器中心的快速流化床區域中。催化劑上的焦炭實現充分燃燒所需的溫度是通過在催化劑入口處將已用過的催化劑與再生催化劑的一部分混合而達到的。該部分再生催化劑然後流到位於中心處的快速流化床區域與再生器容器壁之間的環形空間中的第二流化床。公開了一個再生工藝，其中在快速流化床中進行部分燃燒，在第二流化床中進行完全燃燒。為避免當兩個流化區域中的流出氣體相遇時在再生器容器上部發生後燃燒，提出了一個特殊的旋風分離器結構。
本發明涉及一種比現有技術結構中的疊置的容器更簡單的高效再生器結構。
該目的是通過下面的裝置實現的。
再生器容器，設有供應催化劑顆粒的裝置，供應充氧氣體的裝置，排放再生催化劑的裝置，從容器排放燃燒氣體的裝置以及將夾帶的催化劑與燃燒氣體分離的裝置，使用中，該容器在其底端還包括催化劑的流化床區域，其中在該流化床區域中設有一具有一個或多個開口的垂直延伸的隔壁，該隔壁將流化床區域分隔成一個密相流化床區域和一個快速流化床區域，該密相流化床區域設有供應催化劑的裝置，該快速流化床區域在其底端設有供應充氧氣體的裝置。
根據本發明的再生器容器提供了一種簡單的一個容器的結構。使用中，在一個流化床區域中設有一快速流化床，可實現焦炭的高效燃燒。與具有相同容器體積的常規鼓泡床再生器相比，根據本發明的再生器的總催化劑藏量將顯著減小。這是因為快速流化床區域中的密度遠遠小於常規鼓泡床再生器中的密度，還因為密相流化床中的床高度可保持低於鼓泡床再生器的床高度。另一個優點在於，例如通過向現有容器提供供應充氧氣體所需的裝置以及形成兩個流化床區域的隔壁，可以很容易地將現有的鼓泡床再生器改裝成根據本發明的再生器。現有再生器中的現有旋風分離器的布置結構同樣可以有利地用於根據本發明的再生器中。考慮到大部分現有的FCC設備都裝有以鼓泡床模式操作的再生器這一事實，且總體上需要以較低的催化劑藏量操作FCC設備，本發明的後一方面特別有利。
快速流化床區域特別用來表示催化劑密度在50到400千克/立方米之間，最好是低於300千克/立方米的流化床。表面氣體速度一般高於1.5米/秒，更優選地是在2到6米/秒之間。快速流化床區域中的氣體部分適當地沒有明顯返混地向上流動，實現催化劑中焦炭的充分有效燃燒。相反，要再生的催化劑顆粒將在快速流化床區域中有相當大的返混地向上流動。
密相流化床區域特別表示催化劑密度在300到900千克/立方米之間的流化床。密相流化床區域的密度總是大於快速流化床區域中的密度。優選地，表面氣體速度小於0.3米/秒，更優選地，在0.01到0.1米/秒之間。通過以如此低的氣體速度操作密相流化床區域，由於較低的溫度水平和較低的蒸氣部分壓力(partial pressure)，催化劑很少發生減活。由於該區域的低氣體速度和低溫，該區域僅會發生小部分的焦炭燃燒。實質上，密相流化床將起到一儲存容器，而不是一再生區域的作用。因此與現有技術中鼓泡床再生器相比，如在快速流化床區域中這樣，催化劑承受更劇烈的減活條件的時間縮短了。另外，也不會遇到如US-A-5198397中所描述的兩種不同流出氣體的問題。由此，不需要對現有的旋風分離器布置結構進行修改。
部分催化劑將從快速流化床區域被夾帶到再生器容器上端。這些催化劑顆粒將在分離裝置中與離開再生器容器的氣體分開。這些分離裝置適當地是現有技術旋風分離器，包括一級旋風分離器和二級旋風分離器。二級旋風分離器還將催化劑顆粒與一級旋風分離器的氣態流出物分離。例如參見1997年出版的由Joseph W.Wilson、Penn WellBooks和Tulsa所著的「流體催化裂化技術與操作」(FluidCatalytic Cracking Technology and Operations)第183-185頁。
在本發明的一個優選實施例中，從再生器排出再生催化劑的裝置位於快速流化床區域的底端。已經以快速流化床模式再生的催化劑顆粒將通過例如一級和二級旋風分離器的料腿從再生器容器的上端返回該床。這些返回的催化劑顆粒將在快速流化床區域中主要向下流動，以在其底端從再生器容器排出。如果隔壁中的開口位置相對靠近容器底端，因而靠近排放再生催化劑的這些裝置，則最好設置用於避免催化劑從隔壁中的開口到排放開口發生催化劑短路(short-cutting)的裝置。這種裝置最好是在快速流化床區域中催化劑出口上方間隔開的遮板。圖4中示出排放再生催化劑的另一種優選方式。
垂直延伸隔壁理解為當從上方觀察時，將流化床分隔成兩個流化床區域的一個垂直隔壁或者一個更加傾斜的隔壁。優選地，該隔壁主要或全部是一垂直隔壁。根據本發明的再生器中的垂直延伸隔壁可以是一平板。可選擇地但不是優選地，可設置多個隔壁，形成兩個以上的流化床區域，如上所述，其中至少一個是快速流化床區域，一個是密相流化床區域。優選地，垂直隔壁是一管狀結構，形成一環形外部流化床區域和一圓形內部流化床區域。管狀隔壁在其底端的直徑可較小，以容納例如外部流化床區域的流化裝置。
如果隔壁是管狀結構，則如圖2-4中所示，外部流化床區域可以是快速流化床區域，內部流化床區域可以是密相流化床區域。該實施例的優點在於，對於快速流化床區域，獲得了有利的床縱橫比(bedaspect ratio)，而這又有利於實現氣相的軸向分級。氣相的軸向分級又有利於提高再生器的工作效率。更優選地，內部流化床區域是快速流化床區域，而外部流化床區域是密相流化床區域。該實施例的優點在於，再生的催化劑可以更容易地從再生器容器排出，且很容易在密相流化床區域中實現已用過的催化劑與從一級旋風分離器料腿排出的再生催化劑的預混合。也見圖5。
快速和密相流化床區域的截面積比最好在1∶5和2∶1之間。更優選地，再生器容器的小於60％的截面積由快速流化床區域佔據。實際的最佳方案是再生器容器的約50％的截面積由快速流化床區域佔據。在環形空間包括快速流化床區域的情況下，管狀隔壁與容器壁之間的環形空間適當地是管狀再生器容器直徑的3％和20％之間。
隔壁中的開口應足夠小，以避免大量充氧氣體流從快速流化床區域流向密相流化床區域。這些開口也應當足夠大，以允許催化劑從密相流化床區域自由流動到快速流化床區域。開口的總面積取決於將再生的催化劑的量。假設通過全部開口的總催化劑流量是750和1500千克/平方米秒，則可以計算上述開口所需的面積。
這些開口最好是沿隔壁均勻分布，以確保快速流化床區域沿其整個底部都被提供有要再生的催化劑。例如在管狀隔壁的情況下，開口適當地沿其整個圓周設置。產生的催化劑的均勻和無間斷地分布，結合快速流化床的小的床縱橫比是有利的，因為這限制了後燃燒的機會。
隔壁可在其上端敞開，使密相和快速流化床區域與再生器容器的上端開放聯通。隔壁中的開口最好定位在隔壁的底端。存在於再生器容器上端的部分相對較熱的催化劑顆粒的部分可從上方進入密相流化床區域，導致該床中溫度上升，這對於再生器效率是有利的。存在於再生器容器上端中的催化劑顆粒是來自快速流化床的夾帶催化劑。這些催化劑顆粒中的一部分將在用於分離夾帶催化劑和燃燒氣體的裝置中與離開再生器的氣體分離。
在內部流化床區域是密相流化床區域的情況下，垂直隔壁還可在其上端關閉，使上述密相流化床區域不與再生器容器的上端部開放聯通。該實施例中，隔壁中的開口可以有利地定位在垂直隔壁上一升高的位置。較高的位置是優選的，因為將減少上述短路的發生。
本發明還涉及一種在再生器容器中對已用過的催化劑進行再生的方法，其中(a)將已用過的催化劑供應到位於再生器容器中的一密相流化床中，(b)從該密相流化床供應到位於再生器容器中的一快速流化床，(c)在50和400千克/立方米之間的催化劑密度的快速流化床中與作為流化介質的充氧氣體接觸，(d)從快速流化床的底端獲得再生催化劑。優選地，催化劑是流化催化裂化(FCC)工藝中的已用過的催化劑。優選地，這種工藝在如上所述的再生器容器中進行。
已用過的催化劑表示這樣的催化劑，它已經在流化催化裂化(FCC)工藝中被用於裂化碳氫化合物，且已經例如用蒸氣汽提，因而從催化劑上去除了油。剩餘的所謂已用過的催化劑將包含焦炭，焦炭在根據本發明的再生器中去除。
在快速流化床中使用的充氧氣體是包括充氧物，最好是氧氣的氣體。一種優選的氣體是空氣或富含氧氣的空氣。在密相流化床中使用的氣體可以是惰性氣體，例如氮氣，或者循環使用的燃燒氣體。優選地，密相流化床區域中的流化氣體是充氧氣體。它還可以是含有氣體的燃料與充氧物，例如空氣和在FCC工藝中獲得的乾燥氣體(drygas)的混合物。通過這種方式，要再生的催化劑在排放到快速流化床區域之前可以進一步提高溫度。該最後實施例最好用在根據本發明的隔壁在頂部關閉的再生器中。這種結構減少了乾燥氣體在再生器頂部及在更靠前處的後燃燒的機會。更優選地，在快速流化床區域和密相流化床區域中將相同的氣體用作流化氣體。填加到密相流化床區域和填加到快速流化床區域的充氧氣體的體積比優選地在1∶40和1∶5之間，更優選地在1∶20和1∶5之間。
本發明還涉及一種改裝現有再生器容器的方法，該現有再生器容器設有供應催化劑顆粒的裝置，供應充氧氣體的裝置，排放再生催化劑的裝置，從容器排放燃燒氣體的裝置以及將夾帶的催化劑與燃燒氣體分離的裝置，使用中，該容器在其底端還包括催化劑的流化床區域，該改裝方法是在流化床區域中增加一個隔壁，以製成如上所述的再生器容器。優選地，對用於分離夾帶催化劑和燃燒氣體的裝置不作或少作修改。
本發明將結合下面的附圖表示。


圖1表示現有技術鼓泡床再生器；圖2是根據本發明的再生器容器的第一實施例；圖3表示根據本發明的再生器容器的第二實施例；
圖4表示根據本發明的再生器容器的第三實施例；圖5是一優選實施例，其中快速流化床區域位於內部管狀流化床區域內部。
圖1表示鼓泡床再生器容器(1)的技術狀態，其設有通過催化劑分配器(2)供應催化劑顆粒的裝置，通過氣環(gas ring)(3)供應充氧氣體的裝置，通過導管(4)排放再生催化劑的裝置，通過導管(5)從容器排放燃燒氣體的裝置，以及通過一級(6)和二級旋風分離器(7)從燃燒氣體中分離所夾帶催化劑的裝置，為清楚起見，僅圖示了其中一組。在使用中，容器(1)在其底端還包括具有上部床高度(bed level)(9)的鼓泡流化床區域(8)。一級旋風分離器(6)和二級旋風分離器(7)分別設有料腿(10)、料腿(11)(部分圖示)。
圖2示出與圖1相同的容器，但設有一管狀隔壁(12)，該隔壁(12)沿其圓周設有若干開口(13)。該管狀隔壁將再生器的流化床區域分隔成一外部流化床區域(14)和一內部流化床區域(15)。該實施例中，外部流化床區域(14)是具有升高的床高度(16)的快速流化床區域，外部流化床區域(14)在其底端(18)還設有一氣體供應環(17)，用作供應充氧氣體的裝置。在導管(4)的催化劑入口(19)上方設有一板(20)，用於防止催化劑從開口(13)短路到入口(19)。催化劑入口(19)可如WO-A-0050165中所描述的那樣。內部流化床區域(15)是密相流化床，其床高度(21)低於床高度(16)。床高度(21)低於床高度(16)是因為隔壁與再生器容器(1)的上端開放聯通，且因為流化床區域(15)的湍流流化狀態較不劇烈。床高度(21)可位於垂直供應導管(23)的排放開口上方或下方。密相流化床區域還可設置一用於供應要再生的催化劑的裝置，可以是一垂直供應導管(23)，該導管(23)上端設有一催化劑流導向裝置(24)，用於將催化劑導引到密相流化床區域(15)。還設有一氣環(25)，用於將流化氣體供應到密相流化床區域(15)。
圖3表示根據本發明的再生器容器(1)，設有一在其頂端(28)關閉的隔壁(26)。該隔壁封閉了一個具有床高度(29)的密相流化床(27)。該隔壁還在高於圖2中開口(13)的位置設有若干開口(30)。管狀隔壁(26)延伸到封閉蓋(28)上方以及快速流化床區域(14)的床高度(16)上方。該延伸部封閉了一個中空的空間(31)，該空間(31)減小了再生器的體積並提高了快速流化床區域(14)的動態特性。該延伸部設有一傾斜的頂部(32)，可有利地避免催化劑沉積在再生器容器(1)中。
圖4表示根據圖2的再生器，其中在再生催化劑出口處設置了一所謂的抽出料鬥(33)，該料鬥(33)設有一用於接收催化劑顆粒的開口(34)和一用於從容器(1)排出催化劑的導管(35)。抽出料鬥(33)的開口(34)適當地位於料腿(10)的出口下方。抽出料鬥(33)的開口(34)最好位於床高度(16)下面，並適當地位於快速流化床區域(14)的上半部中。開口(34)定位成使來自快速流化床區域(14)的沒有經過料腿(10)的催化劑，也能夠進入抽出料鬥(33)。有利地，通過使開口(34)向上指向，通過抽出料鬥(33)排出的大部分催化劑將是由料腿(10)排出的已充分再生的催化劑顆粒。
優選地，可將一個抽出料鬥(33)定位在多個，最好是2個料腿(10)之間。一個典型的再生器可包括8-12個一級旋風分離器(6)，而它們又如上所述與4-6個抽出料鬥(33)聯接。在這個實施例中，需要使用非垂直定位的料腿(10)。這種所謂的彎曲料腿(kinked dipleg)最好與垂直方向成15°或更小的角度。但只有一個抽出料鬥(33)實施例是優選的。
圖5表示與圖1中相同的容器，但設置了一個具有一敞開的上端的管狀隔壁(12)，該隔壁(12)沿其圓周設有若干個開口(36)。該管狀隔壁將再生器的流化床區域分隔成一個外部流化床區域(37)和一個內部流化床區域(38)。該實施例中，內部流化床區域(38)是具有升高的床高度(39)的快速流化床區域，內部流化床區域(38)在其底端(40)還設有一氣體供應環(gas supply ring)(41)，用作供應充氧氣體的裝置。內部流化床區域(38)還設有一再生催化劑抽出導管(42)，該導管(42)具有一位於床高度(39)以下的催化劑入口(43)。外部流化床區域(37)是密相流化床，其床高度(44)明顯低於床高度(39)。已用過的催化劑通過已用過的催化劑供應導管(45)供應到外部流化床區域(37)。該中心定位的導管(45)在其上端終止形成多個轉向導流臂(46)，該多個轉向導流臂(46)具有位於外部流化床區域(37)上方的排放開口(47)。優選地設置2-8個，更優選地設置四個或五個臂(46)，以均勻地排放已用過的催化劑。流化床區域(37)還設有一氣環(48)，用於將流化氣體供應到上述密相流化床區域。
使用中，圖5中的再生器通過導管(45)接收已用過的催化劑。該已用過的催化劑將排入密相流化床區域(37)，當與從料腿(10)和(11)排出的熱再生催化劑混合時被預加熱。已用過的催化劑和再生的催化劑的混合物通過開口(36)進入快速流化床區域(38)。催化劑在該快速流化床區域(38)中向上移動，其中催化劑上存在的大部分焦炭將被燃燒。部分上升的催化劑通過抽出導管(42)排出，而剩餘部分進入再生器更高部分的稀相空間(free board)。這裡，催化劑和氣體將進入一級旋風分離器(6)中。分離的催化劑隨後如上所述通過料腿(10)和(11)排放到密相流化床(37)。
權利要求
1.再生器容器，設有供應催化劑顆粒的裝置，供應充氧氣體的裝置，排放再生催化劑的裝置，從容器排放燃燒氣體的裝置以及將夾帶的催化劑與燃燒氣體分離的裝置，使用中，該容器在其底端還包括催化劑的流化床區域，其中在該流化床區域中設有一具有一個或多個開口的垂直延伸的隔壁，該隔壁將流化床區域分隔成一個密相流化床區域和一個快速流化床區域，該密相流化床區域設有該供應催化劑的裝置，該快速流化床區域在其底端設有該供應充氧氣體的裝置。
2.根據權利要求1所述的再生器，其中該垂直隔壁具有形成一個環形外部流化床區域和一個圓形內部流化床區域的管狀結構。
3.根據權利要求2所述的再生器，其中該內部流化床區域是密相流化床區域，該環形外部流化床區域是快速流化床區域。
4.根據權利要求3所述的再生器容器，其中垂直隔壁在其上端關閉，使密相流化床區域不與再生器容器的上端部開放聯通，且隔壁中的開口定位在垂直隔壁上一升高的位置。
5.根據權利要求2所述的再生器，其中該環形外部流化床區域是密相流化床區域，該內部流化床區域是快速流化床區域。
6.用於在一再生器容器中對已用過的催化劑進行再生的方法，其中(a)將已用過的催化劑供應到位於再生器容器中的一密相流化床中，(b)從該密相流化床供應到位於再生器容器中的一快速流化床，(c)在處於50和400千克/立方米之間的催化劑密度條件下的快速稀相流化床中與作為流化介質的充氧氣體接觸，(d)從更稀相的流化床獲得再生催化劑，其中再生催化劑的部分從再生器容器排出，部分被循環到密相流化床。
7.根據權利要求6所述的方法，其中該方法是在根據權利要求1-5中的任一項所述的再生器容器中完成的。
8.改裝現有的再生器容器的方法，該現有的再生器容器設有供應催化劑顆粒的裝置，供應充氧氣體的裝置，排放再生催化劑的裝置，從容器排放燃燒氣體的裝置以及將夾帶的催化劑與燃燒氣體分離的裝置，使用中，該容器在其底端還包括催化劑的流化床區域，該改裝方法是在流化床區域中增加一個隔壁，以製成根據權利要求1-5中任一項所述的再生器容器。
全文摘要
再生器容器，設有供應催化劑顆粒的裝置，供應充氧氣體的裝置，排放再生催化劑的裝置，從容器排放燃燒氣體的裝置以及將夾帶的催化劑與燃燒氣體分離的裝置。使用中，該容器在其底端還包括催化劑的流化床區域，其中在該流化床區域中設有一具有一個或多個開口的垂直延伸的隔壁，該隔壁將流化床區域分隔成一個密相流化床區域和一個快速流化床區域，該密相流化床區域設有該供應催化劑的裝置，該快速流化床區域在其底端設有該供應充氧氣體的裝置。
文檔編號C10G11/18GK1443232SQ01813152
公開日2003年9月17日 申請日期2001年7月17日 優先權日2000年7月21日
發明者雷內·薩姆森 申請人:國際殼牌研究有限公司