一種用於待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器的製作方法

2023-11-01 14:44:02 2

專利名稱：一種用於待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種再生器，更具體地說，屬於一種用於待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器。
背景技術：
隨著世界範圍內能源供需劇烈動蕩，加之環保意識不斷加強，清潔、高效、靈活的新型能源加工工藝日益受到青睞，例如重質油加氫技術不斷受到重視。但是重油加氫氫耗大，始終是困擾加氫工藝大規模運行的問題之一，目前甲烷蒸汽裂解制氫、重油制氫、電解水制氫等技術，多存在成本較高的缺點。重油在接觸裂化過程中會在接觸劑上沉積大量的焦炭，當待生劑通入含氧氣體再生時，對於整個工藝來說會出現熱量過剩。此外在處理高硫原料時，再生所產生的煙氣中都·是SOx，不利於硫的回收。因此要合理利用裂化產生的焦炭和硫，使其轉化為附加值更高的產物如合成氣或氫氣以及硫磺。待生劑在再生器內再生時，CO和氫氣等氣化產物二次反應難以控制，導致氣化產物中有效氣體CO和氫氣的含量比較低，有時氧氣穿透床層導致尾燃，發生危險，此外對於有水參與的氣化反應，待生劑上炭含量低時，消碳速率很低，導致再生過程中的燒炭強度很低，不能滿足工業生產需求。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種用於待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器。所要解決的是現有再生器中氣化產物二次反應不易控制、待生劑上炭含量低時消碳速率很低的技術問題。本實用新型所提供的用於待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器為再生器沿垂直方向從下至上依次為氧化段2、還原段4、沉降段7，所述氧化段2的直徑小於還原段4的直徑，所述沉降段7的直徑大於等於還原段4的直徑，在還原段4的上部設置待生劑進料口 5，在氧化段的底部設置氣化劑入口 1，在氧化段的下部設置再生劑出口 10，再生器頂部設置氣化氣出口 9。原料性質和氣化劑通過化學反應平衡和化學反應速率相互關聯，因此二者是設計待生劑上焦炭氣化再生器的關鍵因素。通常採用的氣化劑有純氧、富氧空氣、空氣、水蒸汽、二氧化碳等。氧氣與待生劑上焦炭的反應，過程放熱，化學平衡常數、反應速率最大，遠大於水蒸汽、二氧化碳與含炭質材料的反應。此外，水蒸汽、二氧化碳為氣化劑時，過程吸熱，需要外供熱能以維持其反應進行。採用氧氣或含氧氣體為氣化劑可以選擇較低的溫度、較小的停留時間，而選擇水蒸汽、二氧化碳等為氣化劑，則需要較高的溫度、較長的停留時間，最好還要添加催化劑。此外，待生劑上焦炭氣化時的消碳速率與待生劑的碳含量成正比，因此在碳含量高時其燒炭強度比較大。氣化劑通過氣化劑進口 I從氧化段的底部進入氧化段2，在氧化段2採用湍流床或提升管輸送的操作方式，在氧化段2，氣化劑與從還原段已發生反應後的含有部分焦炭的待生劑進行完全燃燒。待生劑上焦炭可以在較短的停留時間內進行富氧燃燒，使待生劑快速提升到很高的溫度，消耗掉大部分的氧氣，產生相當數量的CO2氣體，同時加熱水蒸汽等稀釋劑。氧化段2的氣體物流上升進入還原段4，由於還原段4內直徑的增大，使待生劑和氣化劑的流速得以降低，在還原段4的運動狀態為鼓泡床或散式流化床。由於待生劑從還原段4的上部的待生劑進料口 5進入再生器，此時待生劑上焦炭含量最高，因此，在還原段4，待生劑上焦炭氣化時的燒碳強度比較大。由於待生劑上焦炭在水或CO2作用下的消碳速率遠低於待生劑上焦碳富氧燃燒反應，所以，採用直徑擴大的還原段4，能延長氣化反應時間，提高氣化產率。在沉降段7，所生成的氣化氣體經過f 4個旋風分離器8後離開再生器。所述再生器能將待生劑上焦炭的快速燃燒反應與其緩慢氣化反應耦合，實現對產物的二次反應進行優化控制，實現系統的自熱平衡，並獲得高產率的合成氣。所述待生劑炭含量為O. 5-10重量％，可以是石油催化裂化、加氫裂化、催化重整等工藝的積炭待生劑。所述的再生器適用於現有類型的所有氣化催化劑，例如鹼金屬、鹼土金屬，以及VIII族過渡金屬如Fe、Co、Ni的碳酸鹽、硫酸鹽、氧化物、氯化物中的一種或幾種的混合物。還可以是鈣鈦礦型、尖晶石型等含有鹼金屬、鹼土金屬、過渡金屬(如Fe、Co、Ni、稀土金屬等)的合成材料，以及天然礦石粉，如石灰石、白雲石、橄欖石等。所述的氣化劑選自含氧氣體、水蒸汽、二氧化碳中的一種或兩種的混合氣體。所述的氧化段2為1-6個中空圓柱形結構，氧化段2的上方與一個中空圓柱形結構的還原段4連接。所述的氧化段直徑是指每個中空圓柱形結構的直徑，當氧化段2為1-6個中空圓柱形結構時，這些圓柱形結構是並列的，優選均勻對稱分布。所述的氧化段2和還原段4結合部分3為1飛個圓臺形，其縱剖面等腰梯形的頂角 α 為 30-80°。所述的氧化段2直徑為O. 2-5米，氧化段2的高度佔再生器總高度的10%_30%。所述的還原段4的上部設置待生劑進料口 5為1-6個，並徑向均勻分布。所述的還原段4與氧化段2的直徑比為1.5-10.0 :1，還原段的高度佔再生器總高度的 30%-60%。所述的沉降段7與還原段4的直徑比為1-1. 5 :1，沉降段7高度佔再生器總高度的 20%-60%。在沉降段(7)的上部設置廣4個旋風分離器(8)。本實用新型的優點( I)採用本實用新型提供的再生器，能對待生劑上焦炭的燃燒、氣化、產物的二次反應進行優化控制，將快速燃燒反應與緩慢氣化反應耦合，實現系統的自熱平衡，並獲得高產率的合成氣。(2)結構簡單，易於設計和建造。(3)可以實現氣化氣中硫以H2S或COS硫化物形態存在，避免再生煙氣中SOx的外排，易於硫的回收。

[0024]圖I是本實用新型所提供的設有一個氧化段的再生器結構示意圖。圖2是本實用新型所提供的設有三個氧化段的再生器結構示意圖。圖3是圖2的A-A處剖視圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的詳細 結構特點，但附圖並不限制本實用新型。如圖I所示，再生器沿垂直方向從下至上依次為氧化段2、還原段4、沉降段7，該再生器設有一個氧化段2，即氧化段2為一個中空圓柱形結構，氧化段2的上方與一個直徑擴大的中空圓柱形結構的還原段4連接，所述氧化段2和還原段4之間結合部分3為一個圓臺形結構，其縱剖面等腰梯形的頂角α為30-80°。還原段4的上方通過結合部分6與一個中空圓柱形結構的沉降段7連接。所述沉降段7的直徑大於等於還原段4的直徑，在還原段4的上部設置待生劑進料口 5，在氧化段的底部設置氣化劑入口 1，在氧化段的下部設置再生劑出口 10，再生器頂部設置氣化氣出口 9，在沉降段7的上部設置f 4個旋風分離器8。如圖2和圖3所示，再生器沿垂直方向從下至上依次為氧化段2、還原段4、沉降段7，該再生器設有三個氧化段2，即氧化段2為三個並列等直徑的中空圓柱形結構，氧化段2的上方與一個直徑擴大的中空圓柱形結構的還原段4連接，所述的氧化段2和還原段4結合部位3為三個圓臺形結構，其縱剖面等腰梯形的頂角α為30-80°。在氧化段的下部設置三個再生劑出口 10。還原段4的上方與一個直徑大於還原段的中空圓柱形結構的沉降段7連接。所述的還原段4與沉降段7結合部位6為圓臺形結構。在還原段4的上部設置待生劑進料口 5，再生器頂部設置氣化氣出口 9，在沉降段7的上部設置廣4個旋風分離器8。下面用實施例來進一步說明本實用新型的效果，但是並不因此而限制本實用新型。實施例本實施例採用圖I所示的再生器，再生器高為5. 2米，氧化段2直徑為O. 6米，氧化段2的高度佔再生器總高度的20%。還原段4的直徑為I. 8米，還原段的高度佔再生器總高度的52%。沉降段7直徑為2. O米，其高度佔再生器總高度的28%。取粒徑範圍為10-200目(O. 075-2. OOmm)含有氧化鉀和裂化活性組分的待生劑，在體積百分組成為02:Η20=21:79的氣化劑攜帶下，進入氧化段2，主要發生燃燒反應，使氧化段2的上部溫度達到730°C。燃燒產生的煙氣進入還原段與進入的待生劑上焦炭主要發生氣化反應，沉降段的溫度為680°C。生成的氣化氣在沉降段7經過f 4個旋風分離器8後經氣化氣出口 9離開再生器。收集產品氣體，經色譜分析，目的產物(CCHH2)體積含量為62. 3%, CO2體積含量為38. 2%, CH4體積含量為O. 2%, H2S的體積含量為O. 3%。
權利要求1.一種用於待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器，其特徵在於，再生器沿垂直方向從下至上依次為氧化段(2)、還原段(4)、沉降段(7)，所述氧化段(2)的直徑小於還原段(4)的直徑，所述沉降段(7)的直徑大於等於還原段(4)的直徑，在還原段(4)的上部設置待生劑進料口(5)，在氧化段的底部設置氣化劑入口( 1)，在氧化段的下部設置再生劑出口( 10)，再生器頂部設置氣化氣出口(9)。
2.按照權利要求I的再生器，其特徵在於，所述的氧化段(2)為1-6個中空圓柱形結構，氧化段(2)的上方與一個中空圓柱形結構的還原段(4)連接。
3.按照權利要求I的再生器，其特徵在於，所述的還原段(4)的上部設置待生劑進料口(5)為1-6個，並徑向均勻分布。
4.按照權利要求2的再生器，其特徵在於，所述的氧化段(2)和還原段(4)之間結合部分(3)為1-6個圓臺形，其縱剖面等腰梯形的頂角α為30-80°。
5.按照權利要求I的再生器，其特徵在於，所述的氧化段(2)的高度佔再生器總高度的10%-30%。
6.按照權利要求I的再生器，其特徵在於所述的還原段(4)與氧化段(2)的直徑比為I.5-10. O :1，還原段的高度佔再生器總高度的30%-60%。
7.按照權利要求I的再生器，其特徵在於所述的沉降段(7)與還原段(4)的直徑比為1-1. 5 :1，沉降段的高度佔再生器總高度的20%-60%。
8.按照權利要求I的再生器，在沉降段(7)的上部設置廣4個旋風分離器(8)。
專利摘要一種用於待生劑上焦炭氣化制合成氣的再生器。再生器沿垂直方向從下至上依次為氧化段(2)、還原段(4)、沉降段(7)，所述氧化段(2)的直徑小於還原段(4)的直徑，所述沉降段(7)的直徑大於等於還原段(4)的直徑，在還原段(4)的上部設置待生劑進料口(5)，在氧化段的底部設置氣化劑入口(1)，在氧化段的下部設置再生劑出口(10)，再生器頂部設置氣化氣出口(9)。該再生器可以解決現有再生器中氣化產物二次反應不易控制、待生劑上炭含量低時消碳速率很低的問題。
文檔編號B01J38/40GK202700507SQ20122035549
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者張書紅, 王子軍, 龍軍, 李延軍, 李子鋒, 申海平, 朱丙田, 汪燮卿 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院