固定床反應器催化劑燒焦裝置及方法
2023-05-12 20:19:21
專利名稱：固定床反應器催化劑燒焦裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種固定床反應器催化劑燒焦裝置和方法，特別適用於包括催化裂化及延遲焦化幹氣中烯烴制汽油和液化氣中烯烴制汽油反應器以及其它固定床催化劑燒焦。
背景技術：
以催化裂化及延遲焦化幹氣為原料的固定床反應器多為單段催化劑床層的立置罐式結構，反應器頂部設有進料管道及分布器；反應器內部空間填充了反應所需的催化劑， 形成一段催化劑床層。隨著催化劑和工藝、設備與控制技術的發展，近期開始出現了固定床反應器中催化劑床層由一段床層改為多段床層結構。例如本申請人在先提出的「芳構化反應器」(申請號=201110059525. 9)發明專利申請，就涉及了多段催化劑床層的固定床反應
ο目前，固定床催化劑燒焦裝置和方法還是圍繞單段催化劑床層的立置罐式固定床反應器結構進行設計。裝置組成主要由固定床反應器、加熱爐、氣體壓縮機、換熱器、冷卻器和管線、控制閥組成。圍繞這類裝置的燒焦方法主要有兩種一種是在經過加熱爐的高溫蒸汽中注入空氣，通過控制進口溫度、床層溫升調節注入空氣量來控制燒焦速度；另一種是在經過加熱爐的循環高溫氮氣或煙氣中注入空氣，通過控制進口溫度、床層溫升調節注入空氣量來控制燒焦速度。這兩種方法應用於多段催化劑床層結構的固定床反應器存在共同缺點那就是燒焦介質進入反應器只有一個入口，不管是從反應器頂部進入還是從底部進入， 都是逐層向前推進，速度較慢，時間較長，能耗較高。
發明內容
本發明就是針對現有技術存在的缺陷，提供一種燒焦效率高、耗能低的固定床反應器催化劑燒焦裝置及方法。本發明的技術方案首先是一種固定床反應器催化劑燒焦裝置，包括固定床反應器、加熱爐、氣體壓縮機、換熱器、冷卻器和管線、控制閥。所述的固定床反應器含有多段催化劑床層，在相鄰床層之間的反應器側壁上設有側部進氣管；前述設備通過管線和控制閥連接後形成多路溫度控制系統一路包括氮氣壓縮機、換熱器、加熱爐、固定床反應器頂部進氣管、固定床反應器底部出氣管、換熱器、冷卻器依次連接後返回氮氣壓縮機的煙氣調溫閉合循環系統；二路包括氮氣壓縮機、固定床反應器側部進氣管、固定床反應器底部出氣管、換熱器、冷卻器依次連接後返回氮氣壓縮機的煙氣調溫閉合循環系統；三路是在二路閉合循環系統的氮氣壓縮機進氣管和出氣管上分別併入空氣壓縮機的出氣管後構成空氣加注支路。上述方案的優化方案還包括所述固定床反應器為一個或者多個並列，在相鄰床層之間的反應器側壁上還設有冷凝水噴嘴，所有噴嘴通過控制閥與進水管連接。在熱煙氣換熱器出口管線放空支線上設有壓控閥。所述的氮氣壓縮機和空氣壓縮機外接緩衝罐，在氮氣壓縮機的緩衝罐上還接有蒸汽管。
按照前述一種裝置的固定床反應器催化劑燒焦方法，首先利用氮氣壓縮機將氮氣依次送入換熱器、加熱爐、固定床反應器、換熱器、冷卻器後返回氮氣壓縮機，建立氮氣循環；之後，加熱爐給氮氣循環加溫，升溫速度保持3(T4(TC /h,固定床反應器出口溫度達到 250°C，啟動空氣壓縮機，空氣一路與氮氣壓縮機的出口管的煙氣匯合直接到反應器側壁進氣管，空氣另一路給冷卻器出口管的再生流程緩慢注入空氣，逐步將加熱爐出口溫度升到 350°C並恆溫，在350°C恆溫過程中，控制床層溫升變化不超過50°C，將反應器入口氧含量從0. 5%提至1%。再以1(T20°C /h速度將加熱爐出口溫度升到450°C並恆溫，恆溫過程中床層溫升變化不超過40°C情況下，將反應器入口氧含量緩慢提至2飛％，並在此條件下恆溫燒焦ο按照上述裝置優化方案的固定床反應器催化劑燒焦方法，首先利用氮氣壓縮機將氮氣依次送入換熱器、加熱爐、固定床反應器、換熱器後返回氮氣壓縮機，建立氮氣循環；之後，加熱爐給氮氣循環加溫，升溫速度保持3(T40°C /h,固定床反應器出口溫度達到250°C， 啟動空氣壓縮機，空氣一路與氮氣壓縮機的出氣管或經換熱器的出氣管的煙氣匯合直接到反應器側壁進氣管，空氣另一路與冷卻器出氣管的再生流程緩慢注入空氣，逐步升溫至 350°C並恆溫，在350°C恆溫過程中，控制床層溫升變化不超過50°C，將反應器入口氧含量從0. 5%提至1%，再以1(T20°C /h速度將加熱爐出口溫度升到450°C並恆溫，恆溫過程中床層溫升變化不超過40°C情況下，將反應器入口氧含量緩慢提至2飛％，並在此條件下恆溫燒焦；在床層溫度難以控制之時啟用噴嘴控制閥進行噴水控溫；在熱煙氣換熱器出口管線放空支線上的壓控閥啟動壓力根據情況可在2 5kg/cm2之間選取；在氮氣壓縮機故障時，開啟蒸汽進入再生系統代替循環煙氣使用，再生煙氣經換熱器後直接放空。本發明針對反應器中催化劑多段床層所採取的燒焦方案主要是經過加熱爐的高溫燒焦介質，不管是從反應器頂部進入還是從底部進入，從第一段催化劑床層出來的高溫燒焦煙氣在進入第二段催化劑床層前，與來自段間分布器的溫度較低的燒焦介質混合，之後進入第二段催化劑床層，依次類推，直至最後一段催化劑床層高溫燒焦煙氣出反應器。本發明與現有技術相比較，其優點體現在以下幾個方面
1、從前一段催化劑床層出來的高溫燒焦煙氣在進入後一段催化劑床層前，與來自段間分布器的溫度較低的燒焦介質混合，有利於燒焦產生熱量的利用，減少加熱爐能耗。2、根據需要靈活調整來自段間分布器的溫度較低的燒焦介質中的氧含量，有利於提高燒焦強度。3、多段催化劑床層同時燒焦，有利於縮短燒焦時間，加快燒焦速度。4、段間空間可注入冷凝水，便於催化劑床層溫度控制。5、多段催化劑床層之間設置匯聚分散器，便於前一段催化劑床層出來的高溫燒焦煙氣與來自段間分布器的溫度較低的燒焦介質混合，也有利於段間空間注入的冷凝水的汽化，以及與上述兩種介質的混合，避免催化劑床層局部過熱。
附圖1是本發明裝置的一種實施例流程示意圖1中1為氣體壓縮機(也稱空氣壓縮機)，2為循環煙氣壓縮機(也稱氮氣壓縮機)，3、 4、5為緩衝罐，6為冷卻器，7為換熱器，8、9為含有四段催化劑床層的固定床反應器，10為冷凝水，11為氮氣，12為多餘煙氣(在此管線上設有壓控閥)，13為蒸汽，14為加熱爐。
具體實施例方式下面結合圖1和實施例對本發明作進一步說明。實施例1，一種固定床反應器催化劑燒焦裝置，固定床反應器含有四段催化劑床層，在相鄰床層之間的反應器側壁上設有三路側部進氣管；由固定床反應器(8和9)、加熱爐14、氣體壓縮機1、換熱器7、冷卻器6、緩衝罐(3、4和5)、氮氣壓縮機2以及冷凝水10、 氮氣11、多餘煙氣12、蒸汽13通過管線、控制閥連接後形成多路溫度控制系統一路包括氮氣壓縮機2、換熱器7、加熱爐14、固定床反應器(8和9)頂部進氣管、固定床反應器(8和9) 和底部出氣管、換熱器7、冷卻器6依次連接後返回氮氣壓縮機2的煙氣調溫閉合循環系統； 二路包括氮氣壓縮機2、固定床反應器(8和9)側部進氣管、固定床反應器(8和9)和底部出氣管、換熱器7、冷卻器6依次連接後返回氮氣壓縮機2的煙氣調溫閉合循環系統；三路是在二路閉合循環系統的氮氣壓縮機2進氣管和出氣管上分別併入空氣壓縮機1的出氣管後構成空氣加注支路。實施例2，在實施例1的基礎上，在相鄰床層之間的反應器側壁上還設有冷凝水噴嘴，所有噴嘴通過控制閥與進水管10連接。在熱煙氣換熱器7出口管線放空支線12上設有壓控閥。在氮氣壓縮機的緩衝罐上還接有蒸汽管13。實施例3，按照實施例1的裝置的固定床反應器催化劑燒焦方法，首先利用氮氣壓縮機2將氮氣依次送入換熱器7、加熱爐14、固定床反應器(8和9)、換熱器7、冷卻器6後返回氮氣壓縮機2，建立氮氣循環；之後，加熱爐14給氮氣循環加溫，升溫速度保持3(T4(TC / h，固定床反應器(8和9)出口溫度達到250°C，啟動空氣壓縮機1，空氣一路與氮氣壓縮機2 的出氣管的煙氣匯合直接到反應器側壁進氣管，空氣另一路給冷卻器6出氣管的再生流程緩慢注入空氣，逐步升溫至350°C並恆溫，在350°C恆溫過程中，控制床層溫升變化不超過 50°C，將反應器入口氧含量從0. 5%提至1%。再以1(T2(TC /h速度將加熱爐出口溫度升到 450 0C並恆溫，恆溫過程中床層溫升變化不超過40 V情況下，將反應器入口氧含量緩慢提至 2飛％，並在此條件下恆溫燒焦。實施例4，結合實施例2的裝置，以12000M3/h幹氣制汽油裝置進行說明。首先，將使用過一個周期的經過汽提的固定床反應器8或9從系統中切出，將氮氣11接入再生流程，當系統壓力達到廣3kg/cm2時，關閉氮氣11，啟動循環煙氣壓縮機2， 經緩衝罐4、換熱器7、加熱爐14、固定床反應器8或9、換熱器7、冷卻器6、緩衝罐5建立氮氣循環。之後，加熱爐14點火，給氮氣循環加溫，升溫速度保持3(T40°C /h,固定床反應器 8或9出口溫度250°C後，啟動新鮮空氣壓縮機1，經緩衝罐3分為兩路，一路與出緩衝罐4 的一路煙氣匯合直接到反應器側壁入口，另一路向出冷卻器6的再生流程緩慢注入空氣， 同時密切注意床層溫升。根據床層溫升情況，逐步增加空氣量，逐步升溫至350°C並恆溫，在 350°C恆溫時，床層溫升不超過50°C，可將反應器入口氧含量從0. 5%提至1%。此時，床層溫升仍在50°C以下，再以1(T2(TC/h速度將加熱爐出口溫度升到450°C並恆溫，在床層溫升不超過40°C情況下，將反應器入口氧含量緩慢提至2飛％，並在此條件下恆溫燒焦。從圖1可以看出，從緩衝罐4出來的循環煙氣分為兩路，一路經換熱器7後，經加熱爐14至反應器頂部入口，另一路又分為3個分支直接到反應器側壁入口，分別注入到床層段間空間。當第一段床層溫升較快之時，通過控制閥組(圖中未顯示)開啟第一段和第二段床層空間的溫度較低的循環煙氣，同時降低加熱爐14的出口溫度，減少加熱爐燃料消耗。第一段溫度較高的煙氣與第二段床層上部空間注入的溫度較低氧含量較高的循環煙氣經匯聚分散器混合後，進入第二段床層，對第二段床層來說，第一段床層燒焦起到了輔助加熱爐的作用。第二段與第三段，第三段與第四段等，依次類推。當第二段、第三段與第四段等床層等溫升較快，溫度超出指標時，可以適量噴冷凝水10降溫，也可以降低循環煙氣氧含量來控制。當系統壓力超過3kg/cm2時，壓控閥啟動，多餘煙氣12放空，確保系統穩定操作。當循環煙氣壓縮機故障時，可以開啟蒸汽13進入再生系統代替循環煙氣使用，所不同的是，再生煙氣經換熱器7後直接放空。需要說明的是氮氣壓縮機和空氣壓縮機現有自帶緩衝罐的，等同於本專利的氮氣壓縮機和空氣壓縮機與緩衝罐的組合。
權利要求
1.一種固定床反應器催化劑燒焦裝置，包括固定床反應器、加熱爐、氣體壓縮機、換熱器、冷卻器和管線、控制閥，其特徵是所述的固定床反應器含有多段催化劑床層，在相鄰床層之間的反應器側壁上設有側部進氣管；前述設備通過管線和控制閥連接後形成多路溫度控制系統一路包括氮氣壓縮機、換熱器、加熱爐、固定床反應器頂部進氣管、固定床反應器底部出氣管、換熱器、冷卻器依次連接後返回氮氣壓縮機的煙氣調溫閉合循環系統；二路包括氮氣壓縮機、固定床反應器側部進氣管、固定床反應器底部出氣管、換熱器、冷卻器依次連接後返回氮氣壓縮機的煙氣調溫閉合循環系統；三路是在二路閉合循環系統的氮氣壓縮機進氣管和出氣管上分別併入空氣壓縮機的出氣管後構成空氣加注支路。
2.根據權利要求1所述的固定床反應器催化劑燒焦裝置，其特徵是所述固定床反應器為一個或者多個並列，在相鄰床層之間的反應器側壁上還設有冷凝水噴嘴，所有噴嘴通過控制閥與進水管連接。
3.根據權利要求1或2所述的固定床反應器催化劑燒焦裝置，其特徵是在換熱器的煙氣出口管線上引出放空支線，並在放空支線上設有壓控閥。
4.根據權利要求3所述的固定床反應器催化劑燒焦裝置，其特徵是所述的氮氣壓縮機和空氣壓縮機外接緩衝罐，在氮氣壓縮機的緩衝罐上還接有蒸汽管。
5.一種按照權利要求1所述的固定床反應器催化劑燒焦裝置的燒焦方法，其特徵是 首先利用氮氣壓縮機將氮氣依次送入換熱器、加熱爐、固定床反應器、換熱器後返回氮氣壓縮機，建立氮氣循環；之後，加熱爐給氮氣循環加溫，升溫速度保持3(T4(TC /h，固定床反應器出口溫度達到250°C，啟動空氣壓縮機，空氣一路與氮氣壓縮機的出氣管或經換熱器的出氣管的煙氣匯合直接到反應器側壁進氣管，空氣另一路與冷卻器出氣管的再生流程緩慢注入空氣，逐步升溫至350°C並恆溫，再以1(T20°C /h速度將加熱爐出口溫度升到450°C並恆溫，恆溫過程中床層溫升變化不超過40°C情況下，將反應器入口氧含量緩慢提至2飛％，並在此條件下恆溫燒焦。
6.根據權利要求5所述的固定床反應器催化劑燒焦方法，其特徵是在350°C恆溫過程中，控制床層溫升變化不超過50°C，將反應器入口氧含量從0. 5%提至1%。
7.一種按照權利要求4所述的固定床反應器催化劑燒焦裝置的燒焦方法，其特徵是 首先利用氮氣壓縮機將氮氣依次送入換熱器、加熱爐、固定床反應器、換熱器後返回氮氣壓縮機，建立氮氣循環；之後，加熱爐給氮氣循環加溫，升溫速度保持3(T4(TC /h,固定床反應器出口溫度達到250°C，啟動空氣壓縮機，空氣一路與氮氣壓縮機的出氣管或經換熱器的出氣管的煙氣匯合直接到反應器側壁進氣管，空氣另一路與冷卻器出氣管的再生流程緩慢注入空氣，逐步升溫至350°C並恆溫，在350°C恆溫過程中，控制床層溫升變化不超過50°C，將反應器入口氧含量從0. 5%提至1%，再以1(T2(TC /h速度將加熱爐出口溫度升到450°C並恆溫，恆溫過程中床層溫升變化不超過40°C情況下，將反應器入口氧含量緩慢提至2飛％，並在此條件下恆溫燒焦；在床層溫度難以控制之時啟用噴嘴控制閥進行噴水控溫；在熱煙氣換熱器出口管線放空支線上的壓控閥啟動壓力在2 5kg/cm2之間選取；在氮氣壓縮機故障時，開啟蒸汽進入再生系統代替循環煙氣使用，再生煙氣經換熱器後直接放空。
全文摘要
本發明提供一種固定床反應器催化劑燒焦裝置及方法。其裝置包括固定床反應器、加熱爐、氣體壓縮機、換熱器、冷卻器和管線、控制閥組形成多路溫度控制系統。其方法主要是經過加熱爐的高溫燒焦介質從反應器頂部進入，從第一段催化劑床層出來的高溫燒焦煙氣在進入第二段催化劑床層前，與來自段間分布器的溫度較低的燒焦介質混合，之後進入第二段催化劑床層，依次類推，直至最後一段催化劑床層高溫燒焦煙氣出反應器。其主要優勢體現在有利於燒焦產生熱量的利用，減少加熱爐能耗；提高燒焦強度，縮短燒焦時間，便於催化劑床層溫度控制。
文檔編號B01J38/02GK102294276SQ20111018685
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月6日 優先權日2011年7月6日
發明者何燕文, 高玉玲 申請人:何燕文