專利名稱：一種催化劑多段再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油烴類催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，特別是涉及一種催化劑多段再生裝置。

背景技術(shù)：
結(jié)焦催化劑的再生是烴類原料流化催化轉(zhuǎn)化過程必不可少的工藝過程，而再生器的投資在整個(gè)催化轉(zhuǎn)化裝置的投資中占有很大比重，其能耗也占催化轉(zhuǎn)化裝置能耗的80％以上，而該能耗主要來(lái)自壓縮再生氣體消耗的電能，提高介質(zhì)利用率，改進(jìn)再生效果，對(duì)降低裝置操作費(fèi)用，減少建設(shè)投資有重要意義。因此催化劑再生技術(shù)及其裝置一直是催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。
目前工業(yè)上常用的再生方式主要有單段再生、兩段再生及循環(huán)床再生等。單段再生工藝比較簡(jiǎn)單，設(shè)備也不復(fù)雜，一直被廣泛采用，但為充分發(fā)揮催化劑的活性作用，往往要求再生催化劑含碳要求低于0.1％，對(duì)于單段再生，實(shí)現(xiàn)這一要求較為困難，需有增加催化劑的藏量和再生時(shí)間，需要消耗較多的再生反應(yīng)氣體，裝置能耗和操作費(fèi)用偏高。其不利因素主要是單段流態(tài)化床層返混嚴(yán)重，催化劑再生效率較低；兩段再生方式則是再生依次在兩個(gè)流化床中進(jìn)行，兩段的綜合再生效果優(yōu)于單段再生，催化劑藏量和再生時(shí)間較低，因此成為目前應(yīng)用較為普遍的一種再生形式。
關(guān)于兩段再生的技術(shù)有很多，如MOBIL公司在其專利EP0610186中公開了一種FCC催化劑再生方法，包括以下兩步待生劑首先在包括一快速流化床和一稀相輸送立管的一段再生器中部分再生為半再生催化劑，一段再生煙氣不進(jìn)入二段再生，而是經(jīng)分離出催化劑后排出再生器，半再生催化劑進(jìn)入二段流化床重新與新鮮再生空氣接觸，進(jìn)一步再生，生成再生劑和煙氣，一段和二段再生煙氣中含氧量都較高，故耗氧指標(biāo)和能耗指標(biāo)都較高；UOP公司的專利US3844973公開了一種流化催化劑再生方法，第一段為快速流化床(燒焦罐)和稀相輸送管，經(jīng)氣固分離后，再生催化劑進(jìn)入第二密相床經(jīng)汽提出煙氣后返回反應(yīng)器使用，再生煙氣則經(jīng)上部的旋分器進(jìn)一步分離出催化劑后，經(jīng)煙氣管線排出；UOP公司的另一專利US4849091則公開了一種催化劑分段再生方法，與US3844973不同之處在于催化劑最后進(jìn)入密相床再生區(qū)(即第二密相床)重新與新空氣接觸實(shí)現(xiàn)完全再生，再生催化劑一部分返回反應(yīng)器使用，一部分返回高效接觸區(qū)(即第一密相床)；中國(guó)專利CN200410030876.7則公開了一種雙再生器的組合式催化轉(zhuǎn)化再生方法，它由并列的兩個(gè)再生裝置組成，包括湍流床第一再生器和含再生管在內(nèi)的后置第二再生裝置，待生劑首先進(jìn)入湍流床再生器部分再生，半再生催化劑和含水蒸氣煙氣上升至再生器稀相，經(jīng)氣固分離后一再煙氣直接排出再生器，半再生催化劑進(jìn)入后置再生管在新補(bǔ)充的空氣條件下繼續(xù)再生，由于一再和二再煙氣中含氧量都較高，故耗氧指標(biāo)和能耗指標(biāo)都較高。以上這些強(qiáng)化再生技術(shù)的再生器再生強(qiáng)度比常規(guī)單段再生器高1-2倍，但其結(jié)構(gòu)和操作都比較復(fù)雜，并且沒有考慮到煙氣中過剩氧的利用問題，煙氣中過剩氧自管線排出，導(dǎo)致實(shí)際能耗增加。
LPEC在其CN89109293.5中公開了一種流化床催化劑的兩段氧化再生方法，兩段再生氣體采用上下串聯(lián)流程，第一段再生設(shè)在下部，第二段再生設(shè)在上部，待生催化劑在第一段再生反應(yīng)后，催化劑和再生煙氣一起向上流動(dòng)進(jìn)入第二段再生，簡(jiǎn)化了再生設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝流程；但兩段氧化均為并流再生，第二段低碳含量的催化劑與第一段再生后的低氧含量再生煙氣相接觸反應(yīng)，化學(xué)動(dòng)力學(xué)速度低，難以實(shí)現(xiàn)再生效率的總體提高。
UOP公司和Ashland公司在US4299687中公開了其聯(lián)合開發(fā)的RCC兩段逆流再生反應(yīng)再生設(shè)備，是由上下重疊布置的第一再生器和第二再生器、以及一與其高低并列布置的反應(yīng)沉降器所組成；兩再生器上下布置，第一再生器設(shè)置在上部，第二再生器設(shè)置在下部，來(lái)自反應(yīng)器的待生催化劑先進(jìn)入上方的第一再生器，半再生劑通過催化劑立管靠重力流入下方的第二再生器繼續(xù)再生，新鮮再生氣體先進(jìn)入下方的第二再生器，第二再生器的含氧煙氣進(jìn)入第一再生器繼續(xù)利用。雖然它提高了再生效果，可以滿足工藝和工程上的要求，并且利用了第二再生器頂排出的含O2的煙氣，但由于待生催化劑經(jīng)斜管進(jìn)入第一再生器，第一再生器相對(duì)較高的位置決定了裝置高度明顯加大，一般較常規(guī)催化轉(zhuǎn)化裝置高20m(總高度一般在70m以上)，造成建設(shè)及檢修費(fèi)用均較高。
CN97121795.5公開了一種重油流化催化轉(zhuǎn)化重疊式兩段再生技術(shù)，其工藝流程方面和上述US4299687中公開的RCC工藝類似，僅在設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有所不同，兩段再生器之間用低壓降分布板連連通，同樣存在RCC工藝裝置過高導(dǎo)致投資較大的問題。
CN01114931.0也提出了一種流化催化轉(zhuǎn)化催化劑再生方法，管式再生器與多段湍流床再生器相并列的催化劑串聯(lián)組合再生方式，催化劑從再生器底部進(jìn)入，經(jīng)輸送管輸送到上部的再生段，同時(shí)在輸送管燒掉40-50％的碳和幾乎全部氫，煙氣和催化劑一起輸送到再生器上部，然后在湍流床再生器內(nèi)經(jīng)過多段逆流再生，完成全部再生過程。該方法由于湍流床再生器采取多段逆流再生方式，平均化學(xué)動(dòng)力學(xué)速度比較高，提高了催化劑的再生效果，但是由于首先采用管式再生，待生劑的起始反應(yīng)溫度較低，難以滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是在現(xiàn)有催化劑再生裝置的基礎(chǔ)上，開發(fā)一種既能強(qiáng)化再生過程，又可降低工程投資和操作能耗的催化劑多段再生裝置。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下 本實(shí)用新型的催化劑再生多段裝置，包括在裝置上部稀相空間的氣固分離元件、設(shè)于裝置頂部的煙氣管線，再生裝置由一段、二段、三段湍流床再生器串聯(lián)組合而成，三段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，各段再生器設(shè)置分布板或隔板，再生器間采用分布板或催化劑回流管或輸送管連通，一段和三段再生器底部分別設(shè)置待生催化劑立管和再生催化劑立管，各段再生器同軸布置。
本實(shí)用新型的催化劑多段再生裝置，優(yōu)選的技術(shù)方案之一是一段再生設(shè)在中部，二段再生設(shè)在上部，三段再生設(shè)在下部；一段與二段、一段與三段再生器間設(shè)置分布板，二段與三段再生器通過催化劑回流管連通，催化劑回流管上設(shè)置滑閥，催化劑回流數(shù)量由滑閥控制。
方案一更進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)措施可以是為一段和二段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，以便向一段和二段再生反應(yīng)補(bǔ)充新鮮壓縮空氣，即在三段上部三段與一段間的分布板下方和一段上部一段與二段間的分布板下方設(shè)置氣體分布器。上述技術(shù)措施的氣體分布器也可設(shè)置在分布板上方。
方案一更進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)措施也可以是為一段或二段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，以便向一段或二段再生反應(yīng)補(bǔ)充新鮮壓縮空氣，即在三段上部三段與一段間的分布板下方為一段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，或在一段上部一段與二段間的分布板下方為二段再生器配置新鮮空氣氣體分布器。上述技術(shù)措施的氣體分布器也可設(shè)置在分布板上方。
本實(shí)用新型的催化劑多段再生裝置，優(yōu)選的技術(shù)方案之二是一段再生設(shè)在下部，二段再生設(shè)在上部，三段再生設(shè)在中部，一段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，一段與三段再生器之間設(shè)置隔板，二段與三段再生器之間設(shè)置分布板，三段內(nèi)部設(shè)置一段再生煙氣和催化劑與二段間的輸送管，二段與三段再生器通過催化劑回流管連通，二段與一段再生器通過催化劑回流管連通。分布板的設(shè)計(jì)不允許催化劑向下降落，本優(yōu)選的技術(shù)方案，一段再生煙氣和催化劑經(jīng)輸送管和分布板進(jìn)入二段繼續(xù)再生，二段內(nèi)的半再生催化劑部分經(jīng)二段與一段再生器間的催化劑回流管回流進(jìn)入一段再生器以提高一段再生反應(yīng)中待生劑的起始反應(yīng)溫度，部分經(jīng)二段與三段再生器間的催化劑回流管進(jìn)入三段再生器以完成全部再生。
方案二更進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)措施可以是在三段上部三段和二段間的分布板下方、一段與二段間的輸送管的上部設(shè)置煙氣通路，使三段內(nèi)的再生煙氣在三段上部三段和二段間的分布板下方與來(lái)自一段的再生煙氣和催化劑混合，一起經(jīng)分布板進(jìn)入二段再生器。
方案二更進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)措施還可以是二段與三段再生器間的催化劑回流管設(shè)置在再生器外時(shí)，催化劑回流管上設(shè)置滑閥。
本實(shí)用新型的催化劑多段再生裝置，優(yōu)選的技術(shù)方案之三是一段再生器設(shè)在下部，二段再生器設(shè)在中部，三段再生器設(shè)在上部，一段與二段再生器均配置新鮮空氣氣體分布器，一段與二段再生器之間設(shè)置隔板，二段與三段再生器之間設(shè)置分布板，二段內(nèi)部設(shè)置一段再生煙氣和催化劑與二段間的輸送管，三段與一段再生器通過催化劑回流管連通。
方案三更進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)措施是二段與三段再生器通過催化劑回流管連通，該回流管可設(shè)置在再生器內(nèi)，也可設(shè)置在再生器外。
方案三更進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)措施還可以是二段與三段再生器通過催化劑回流管連通，該回流管設(shè)置在再生器外，催化劑回流管上設(shè)置滑閥。
本實(shí)用新型的催化劑多段再生裝置的所有方案中，當(dāng)各段再生器同時(shí)配置分布板和氣體分布器時(shí)，該段的氣體分布器或者設(shè)置在分布板下方，或者設(shè)置在分布板上方。
本實(shí)用新型提出的催化劑多段再生裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、本實(shí)用新型采用多段逆流再生，使高氧含量氣體和低碳含量催化劑相反應(yīng)，而低氧含量氣體和高碳含量催化劑接觸，提高了平均化學(xué)動(dòng)力學(xué)速度，強(qiáng)化了再生過程； 2、各段再生器疊式同軸布置，實(shí)現(xiàn)了待生催化劑從再生器底部或中部進(jìn)料，降低了相應(yīng)催化轉(zhuǎn)化裝置高度，縮短了油氣管線，降低工程投資； 3、由于本實(shí)用新型為多段再生，各段之間可以采用分布板連接，有利于充分利用各段含一定量過剩氧的煙氣，因而可節(jié)約含氧氣體用量，降低生產(chǎn)費(fèi)用； 4、由于最終只排出一股煙氣，克服了某些錯(cuò)流兩段再生裝置產(chǎn)生兩股煙氣需要分別處理或在混合時(shí)防止尾燃的問題。
5、需要的催化劑藏量少，減少催化劑的停留時(shí)間，降低催化劑的金屬污染，提高活性。

圖1本實(shí)用新型一段再生設(shè)在中部，二段再生設(shè)在上部，三段再生設(shè)在下部的再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2本實(shí)用新型一段再生設(shè)在下部，二段再生設(shè)在上部，三段再生設(shè)在中部的再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3本實(shí)用新型另一種一段再生設(shè)在下部，二段再生設(shè)在上部，三段再生設(shè)在中部的再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4本實(shí)用新型一段再生設(shè)在下部，二段再生設(shè)在中部，三段再生設(shè)在上部的再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5本實(shí)用新型另一種一段再生設(shè)在下部，二段再生設(shè)在中部，三段再生設(shè)在下部的再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6本實(shí)用新型實(shí)施例裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍包括但是不限于此 如圖1所示一段再生器I設(shè)在中部，二段再生器II設(shè)在上部，三段再生器III設(shè)在下部；I與II、I與III分別通過分布板15、18連通，II與III通過催化劑回流管19連通；I、II與III分別配置氣體分布器14、17、22。
如圖2所示一段再生器I設(shè)在下部，二段再生器II設(shè)在上部，三段再生器III設(shè)在中部；I通過輸送管31和分布板32與II連通，II與III通過分布板32連通；I與III之間設(shè)置隔板30，II與I、II與III分別設(shè)置催化劑回流管33、35；I與III分別配置氣體分布器29、38。34、36為滑閥。
如圖3所示II與III間的催化劑回流管39設(shè)置在III內(nèi)，不設(shè)滑閥，在輸送管31側(cè)壁上部設(shè)置煙氣通路40。III中的再生煙氣通過煙氣通路40與輸送管31中的催化劑及煙氣物流混合，一起進(jìn)入II中。其他同圖2。
如圖4所示一段再生器I設(shè)在下部，二段再生器II設(shè)在中部，三段再生器III設(shè)在上部；I與II通過輸送立管41連通，II與III通過分布板46連通；I與II之間設(shè)置隔板30，III與I、III與II間分別設(shè)置催化劑回流管47、49；I、II與III分別配置氣體分布器29、43、45。48、50為滑閥。
如圖5所示III與II之間不設(shè)催化劑回流管；氣體分布器45設(shè)在分布板46上方。其他同圖4。
圖6所示的本實(shí)用新型的具體再生過程為來(lái)自氣體分布器14的用于一段再生的新鮮含氧氣體13，與來(lái)自下部III的全部煙氣及部分催化劑合并后經(jīng)過分布板15進(jìn)入I，與經(jīng)待生滑閥11、待生催化劑立管12進(jìn)入I底部的待生催化劑10混合，進(jìn)行一段再生；催化劑被反應(yīng)煙氣及部分未反應(yīng)的含氧氣體輸送至I上部，與用于二段再生的補(bǔ)充的新鮮含氧氣體16混合，經(jīng)分布板18進(jìn)入上部二段再生器II進(jìn)行二段再生；再生后再生煙氣27進(jìn)入上方空間，經(jīng)旋風(fēng)分離器25分離出夾帶的催化劑后由煙氣管線26排出，催化劑經(jīng)回流管19、滑閥20回流至III，與用于三段再生的新鮮含氧氣體21混合完成全部再生過程，再生催化劑23由再生催化劑立管24返回反應(yīng)系統(tǒng)。
實(shí)施例 實(shí)施例某100×104t/a催化裂化裝置，用200℃的壓縮空氣進(jìn)行再生。如圖6和圖1所示，待生劑10碳含量為1.3％，溫度490℃，流出的再生劑23碳含量為0.05％，再生器出口煙氣27中含氧量約1％。分布板15、18過孔流速為15-20m/s，經(jīng)回流管19返回的催化劑量為待生劑循環(huán)量的2.5倍，其中1.5倍由分布板15進(jìn)入一段再生器，提高一段再生溫度。二段再生器內(nèi)的催化劑經(jīng)外取熱器50冷卻后進(jìn)入三段，51為滑閥。
各段再生溫度、進(jìn)風(fēng)量、氣體空塔流速、燒焦比例及裝置高度數(shù)據(jù)如下I段 II段 III段 再生溫度/℃ 685 700 680 進(jìn)風(fēng)量/％80 0 20 氣體空塔流速/m/s 1.5 0.7 1.0 燒焦比例/％ 70-8015-25 5-10 裝置高度/m 84(催化劑密相) 權(quán)利要求1、一種催化劑多段再生裝置，包括設(shè)于裝置上部稀相空間的氣固分離元件、設(shè)于裝置頂部的煙氣管線，其特征在于再生裝置由一段、二段、三段湍流床再生器串聯(lián)組合而成，三段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，各段再生器設(shè)置分布板或隔板，再生器間采用分布板或催化劑回流管或輸送管連通，一段和三段再生器底部分別設(shè)置待生催化劑立管和再生催化劑立管，各段再生器同軸布置。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述催化劑多段再生裝置，其特征在于一段再生設(shè)在中部，二段再生設(shè)在上部，三段再生設(shè)在下部；一段與二段、一段與三段再生器間設(shè)置分布板，二段與三段再生器通過催化劑回流管連通，催化劑回流管上設(shè)置滑閥，催化劑回流數(shù)量由滑閥控制。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述催化劑多段再生裝置，其特征在于為一段和二段再生器配置新鮮空氣氣體分布器。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述催化劑多段再生裝置，其特征在于為一段或二段再生器配置新鮮空氣氣體分布器。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述催化劑多段再生裝置，其特征在于一段再生設(shè)在下部，二段再生設(shè)在上部，三段再生設(shè)在中部，一段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，一段與三段再生器之間設(shè)置隔板，二段與三段再生器之間設(shè)置分布板，三段內(nèi)部設(shè)置一段再生煙氣和催化劑與二段間的輸送管，二段與三段再生器通過催化劑回流管連通，二段與一段再生器通過催化劑回流管連通。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述催化劑多段再生裝置，其特征在于在三段上部三段和二段間的分布板下方、一段與二段間的輸送管的上部設(shè)置煙氣通路。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述催化劑再生裝置，其特征在于一段再生器設(shè)在下部，二段再生器設(shè)在中部，三段再生器設(shè)在上部，一段與二段再生器均配置新鮮空氣氣體分布器，一段與二段再生器之間設(shè)置隔板，二段與三段再生器之間設(shè)置分布板，二段內(nèi)部設(shè)置一段再生煙氣和催化劑與二段間的輸送管，三段與一段再生器通過催化劑回流管連通。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述催化劑多段再生裝置，其特征在于二段與三段再生器通過催化劑回流管連通。
9、根據(jù)權(quán)利要求5、6或8所述催化劑多段再生裝置，其特征在于二段與三段再生器間的催化劑回流管設(shè)置在再生器外時(shí)，催化劑回流管上設(shè)置滑閥。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述催化劑多段再生裝置，其特征在于當(dāng)各段再生器同時(shí)配置分布板和氣體分布器時(shí)，該段的氣體分布器或者設(shè)置在分布板下方，或者設(shè)置在分布板上方。
專利摘要本實(shí)用新型介紹了一種催化劑多段再生裝置，包括設(shè)于裝置上部稀相空間的氣固分離元件、設(shè)于裝置頂部的煙氣管線，裝置由一段、二段、三段湍流床再生器串聯(lián)組合而成，三段再生器配置新鮮空氣氣體分布器，各段再生器設(shè)置分布板或隔板，再生器間采用分布板或催化劑回流管或輸送管連通，一段和三段再生器底部分別設(shè)置待生催化劑立管和再生催化劑立管，各段再生器同軸布置。本實(shí)用新型的催化劑再生裝置，采用多段逆流再生，提高了平均化學(xué)動(dòng)力學(xué)速度；各段再生器疊式同軸布置，降低了裝置高度，縮短了油氣管線，降低工程投資；可節(jié)約含氧氣體用量，降低生產(chǎn)費(fèi)用；需要的催化劑藏量少，減少催化劑的停留時(shí)間，降低催化劑的金屬污染，提高活性。
文檔編號(hào)B01J38/34GK201313049SQ200820221278
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者石寶珍 申請(qǐng)人:石寶珍