專利名稱：一種催化劑連續(xù)再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種烴轉(zhuǎn)化催化劑的再生方法，更具體地說，是一種催化劑連續(xù)再生方法。
催化重整是生產(chǎn)高辛烷值汽油、芳烴和副產(chǎn)氫氣的重要工藝，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有脫氫反應(yīng)、環(huán)化脫氫反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、裂化反應(yīng)及生焦反應(yīng)等，其中生焦反應(yīng)生成的焦炭沉積在催化劑的表面上，使催化劑的活性下降，需經(jīng)過再生過程使催化劑的活性得以恢復(fù)。再生過程一般包括燒炭、氯化更新、干燥和還原等過程。燒炭過程是用含氧氣體燒除催化劑上沉積的焦炭，同時(shí)帶走燃燒放出的熱量。氯化更新過程是補(bǔ)充催化劑上流失的氯組元，同時(shí)使催化劑上的活性金屬組分被氧化并均勻分布在催化劑的載體表面。干燥過程除去催化劑中所含的水分。還原過程是在氫氣的氛圍內(nèi)使氧化態(tài)的金屬活性組元還原。
目前，工業(yè)上的連續(xù)重整再生器燒炭區(qū)的主體結(jié)構(gòu)是采用徑向床層，催化劑在環(huán)形結(jié)構(gòu)床層內(nèi)依靠重力以緩慢的速度向下移動(dòng)，含氧再生氣體與催化劑順流沿徑向通過催化劑床層，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)燒炭過程。
連續(xù)重整催化劑的使用壽命主要取決于其比表面積下降的速率，而影響其比表面積下降的主要因素是再生氣體的濕度、再生溫度和催化劑在高溫區(qū)停留時(shí)間。O.Clause等人在“Continuing Innovation in CatReforming”(1998 NPRA,AM-98-39)中指出，隨著再生氣體中水含量的降低，催化劑的比表面積損失減少。從反應(yīng)系統(tǒng)來的含碳待生催化劑吸附的極少量油氣和催化劑上沉積的焦炭，在燃燒過程中會(huì)生成大量的水氣，從而使再生氣體具有較高的水含量，又由于燒炭過程是在高溫環(huán)境下進(jìn)行的，高溫含水的環(huán)境會(huì)對(duì)催化劑的物理性能有不利的影響，造成催化劑比表面積的損失和鉑晶粒聚集，影響催化劑的活性，同時(shí)大量水氣的存在還會(huì)加快催化劑上酸性組分-氯組元的流失。
對(duì)于徑向燒炭床層來說，由于在床層入口處，催化劑具有較高的碳含量，當(dāng)與橫向通過催化劑床層的含氧再生氣體接觸時(shí)，燒炭放出的大量熱量，而且逐漸向內(nèi)篩網(wǎng)處聚集，致使在床層上部的溫度升高，而在床層的下部由于催化劑上的碳含量較低，燒炭放出的熱量減少，床層的溫升較小。所以對(duì)于整個(gè)床層來說，徑向床層具有溫度分布不合理的缺點(diǎn)，床層上部的高溫區(qū)易給催化劑的性能帶來不利的影響，而下部床層溫度較低，還有進(jìn)一步提高燒炭能力的潛力，因此適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)床層內(nèi)的溫度分布對(duì)保護(hù)催化劑的性能，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命將有積極的作用。
早期連續(xù)重整再生器燒炭區(qū)的形式為一段條形結(jié)構(gòu)，如USP3,692,496、USP3,725,249、USP3,761,390和USP3,838,038提供的再生工藝中，催化劑在條形空間內(nèi)依靠重力緩慢向下移動(dòng)，再生氣體從床層的一側(cè)引入，從另一側(cè)引出，經(jīng)堿洗及再生風(fēng)機(jī)后回再生器燒炭區(qū)循環(huán)使用，燒炭所需的氧氣由氧氯化區(qū)過來的一部分含氧氣體補(bǔ)充。由于上述專利再生氣體循環(huán)回路中沒有干燥系統(tǒng)，再生氣體中的水含量較高，從而影響催化劑的使用壽命。
USP4,578,370和CN86102807A提供的熱法再生工藝中，再生器的燒炭區(qū)為一段徑向床層結(jié)構(gòu)，催化劑在環(huán)形空間內(nèi)依靠重力緩慢向下移動(dòng)，燒炭區(qū)外篩網(wǎng)處的氣體空間分成兩部分，再生氣體在中心管匯合后引出再生器，少量放空后經(jīng)過再生風(fēng)機(jī)，而后分成兩股，其中一股經(jīng)空冷器、加熱器后進(jìn)入上部燒炭段，另一股直接進(jìn)入下部燒炭段。再生氣體的循環(huán)回路中不設(shè)干燥系統(tǒng)，再生氣體中的水含量是靠補(bǔ)充空氣和再生氣體的放空來調(diào)節(jié)，最終穩(wěn)定到一平衡值，再生氣體中的水含量始終維持在一個(gè)較高的水平，對(duì)催化劑的性能帶來了不利的影響。
USP4,859,643和USP5,277,880提供的再生工藝中，再生器的燒炭區(qū)為錐形結(jié)構(gòu)，不同的軸向位置處，床層具有不同的厚度，可以改善沿床層軸向位置的氣體分布，上部床層較薄，分配的氣量較大，下部床層較厚，分配的氣量較少，較好地滿足不同軸向位置對(duì)氧氣的需要，同時(shí)催化劑在床層上部高溫區(qū)的停留時(shí)間減小。但再生氣體的循環(huán)回路中不設(shè)干燥系統(tǒng)，再生氣體中具有較高的水含量。
USP4,880,604和USP4,977,119提供的熱法再生工藝中，再生器的燒炭區(qū)為一段條形結(jié)構(gòu)，催化劑在條形空間內(nèi)依靠重力緩慢向下移動(dòng)，外篩網(wǎng)的上部和下部具有不同的開孔率，從而使再生氣體沿軸向有不同的分布，上部床層分配的氣量較大，下部床層分配的氣量較小，有利于滿足不同軸向位置對(duì)氧氣的需要。但再生氣體的循環(huán)回路中不設(shè)干燥系統(tǒng)，再生氣體中具有較高的水含量。
在上述專利所介紹的大多數(shù)工藝中，再生循環(huán)氣體都具有較高的水含量，催化劑的再生燒炭過程是在高溫、高水含量環(huán)境下完成的，這種高溫、高水含量環(huán)境很容易造成催化劑比表面積的損失，從而使催化劑的使用壽命縮短。而且，普遍存在徑向床層上部?jī)?nèi)篩網(wǎng)處溫度較高的問題，雖然USP4,859,643、USP5,277,880、USP4,880,604和USP4,977,119提出了錐形結(jié)構(gòu)床層和不同開孔率的床層結(jié)構(gòu)，增加了上部床層所需的氧氣量，但同時(shí)提高了上部床層內(nèi)篩網(wǎng)附近的溫度，因此并沒有解決徑向床層溫度分布不合理的問題。
USP5,034,117和CN1045411A提供的干法再生工藝中，把再生器燒炭區(qū)的催化劑床層分成兩段，每段床層具有相同的結(jié)構(gòu)尺寸，兩段床層再生氣體的入口條件有所不同，第二段床層再生氣體的入口溫度高于第一段床層，通過向兩段床層之間的空間內(nèi)補(bǔ)充空氣，使兩段床層具有各自所要求的氧含量。再生氣體依次經(jīng)過第一燒炭段、第二燒炭段后引出再生器，與氧氯化區(qū)出口氣體混合后進(jìn)入洗滌、干燥系統(tǒng)，經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)返回再生器的第一燒炭段。由于再生循環(huán)回路中設(shè)置了干燥系統(tǒng)，雖再生循環(huán)氣體進(jìn)入再生器中的水含量較低，但是再生氣體經(jīng)過第一燒炭段后隨即進(jìn)入第二燒炭段，待生催化劑攜帶的少量烴類和炭中的氫在上部第一燒炭段燃燒反應(yīng)生成的水氣隨之進(jìn)入下部第二燒炭段，使催化劑在第二燒炭段處在高溫和較高的水含量的環(huán)境下，導(dǎo)致催化劑比表面積較快降低，影響了催化劑的使用壽命。
綜上所述，現(xiàn)有再生器燒炭區(qū)主要有兩種形式一種是兩段徑向床層及再生氣體回路中設(shè)置干燥系統(tǒng)的形式，另一種是一段徑向床層及再生氣體回路中不設(shè)置干燥系統(tǒng)的形式。前者由于上部床層燒炭過程中生成的水氣隨再生氣體全部進(jìn)入下部燒炭段，導(dǎo)致在較高水含量的環(huán)境下完成最終燒炭。后者再生氣體中具有更高的水含量，且床層上部?jī)?nèi)篩網(wǎng)附近具有較高的溫度，燒炭過程是在高溫、高水含量的環(huán)境下完成的。因此，就上述兩種燒炭形式來說，都存在催化劑處于高溫、高水含量環(huán)境的問題，從而影響催化劑的使用壽命。
本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提供一種催化劑在較低溫度的、低水含量環(huán)境下的連續(xù)再生方法。
本發(fā)明提供的方法是來自移動(dòng)床反應(yīng)器的待生含碳催化劑在再生器中向下依次經(jīng)過第一燒炭區(qū)、第二燒炭區(qū)、氧氯化區(qū)和焙燒區(qū)，待生催化劑在第一燒炭區(qū)與來自第二燒炭區(qū)的再生氣體、補(bǔ)充的干燥空氣和惰性氣體進(jìn)行逆流接觸，燒炭后的再生氣體從第一燒炭區(qū)出再生器，經(jīng)凈化處理后返回第二燒炭區(qū)，與來自第一燒炭區(qū)的催化劑進(jìn)行逆流接觸。
本發(fā)明提供的方法是這樣具體實(shí)施的再生器自上至下依次為第一燒炭區(qū)、第二燒炭區(qū)、氧氯化區(qū)和焙燒區(qū)。
來自移動(dòng)床反應(yīng)器的待生催化劑進(jìn)入再生器，在第一燒炭區(qū)的環(huán)形空間內(nèi)依靠重力緩慢向下移動(dòng)，與來自第二燒炭區(qū)的再生氣體、補(bǔ)充的干燥空氣和惰性氣體進(jìn)行逆流接觸，燒掉大部分焦炭的待生催化劑進(jìn)入第二燒炭區(qū)與凈化后的干燥再生氣體進(jìn)行逆流接觸，燒掉剩余少量焦炭的待生催化劑依次經(jīng)過氧氯化區(qū)進(jìn)行氯化更新和補(bǔ)氯、在焙燒區(qū)內(nèi)進(jìn)行焙燒后出再生器。
干燥含氧再生氣體由第二燒炭區(qū)底部引入，入口溫度為480～520℃，以離心或向心方式沿徑向通過其催化劑床層，同時(shí)燒除催化劑上剩余的少量焦炭。從第二燒炭區(qū)床層出來的再生氣體通過加入干燥空氣補(bǔ)氧和干燥惰性氣體降溫至410～480℃進(jìn)入第一燒炭區(qū)，以離心或向心方式徑向通過其催化劑床層，同時(shí)燒掉催化劑上大部分的焦炭，隨后再生氣體引出再生器，與氧氯化區(qū)出口氣體混合，經(jīng)過凈化處理后，進(jìn)入壓縮機(jī)，增壓后的干燥再生氣體經(jīng)加熱至480～520℃后返回第二燒炭區(qū)，形成閉路循環(huán)。每個(gè)燒炭區(qū)內(nèi)再生氣體的入口氧含量為0.2～1.0v％，進(jìn)入第二燒炭區(qū)的再生氣體水含量為10～200ppmv，再生器內(nèi)操作絕壓為0.3～0.9兆帕。
所述的第一燒炭區(qū)的形狀可以是等直徑的圓筒，也可以是變直徑的圓筒。當(dāng)?shù)谝粺繀^(qū)為變直徑的圓筒時(shí)，外篩網(wǎng)直徑不隨高度變化，而內(nèi)篩網(wǎng)直徑可以自上而下呈線性逐漸減小，其最小直徑占最大直徑的60～90％；內(nèi)篩網(wǎng)直徑也可以自上而下在第一燒炭區(qū)高度的40～60％處減小，下部直徑占上部直徑的60～90％。所述的第二燒炭區(qū)呈圓筒狀。
所述的干燥空氣從單獨(dú)的空氣壓縮系統(tǒng)送來，干燥惰性氣體既可以是外加的，也可以來自再生氣體回路。
本發(fā)明所述的催化劑適用所有類型的烴轉(zhuǎn)化催化劑，尤其適用于連續(xù)重整催化劑或含有其它助劑的雙(多)金屬催化劑。
下面結(jié)合附圖以五種實(shí)施方式來具體說明本發(fā)明提供的方法，但本發(fā)明提供的方法并不局限于下述五種實(shí)施方式，設(shè)備和管線的形狀與尺寸不受附圖的限制，而是根據(jù)具體情況確定。


圖1～4分別為本發(fā)明提供的方法第一至四種實(shí)施方式的流程示意圖，圖5和圖6為本發(fā)明提供的方法在含有變徑第一燒炭區(qū)的再生器中實(shí)施的流程示意圖。
待生催化劑的燒炭可以在圓筒狀的第一燒炭區(qū)和第二燒炭區(qū)中進(jìn)行。
實(shí)施方式之一從反應(yīng)器來的待生催化劑向下進(jìn)入再生器的第一燒炭區(qū)，與來自第二燒炭區(qū)的含氧再生氣體和外加的干燥空氣和惰性氣體進(jìn)行逆流接觸，燒掉大部分焦炭的待生催化劑進(jìn)入第二燒炭區(qū)與干燥含氧再生氣體進(jìn)行逆流接觸，燒掉剩余少量焦炭的催化劑依次經(jīng)過氧氯化區(qū)進(jìn)行氯化更新和補(bǔ)氯、在焙燒區(qū)內(nèi)進(jìn)行焙燒后出再生器。再生氣體在燒炭區(qū)的流動(dòng)方向?yàn)檠h(huán)再生氣體從第二燒炭區(qū)底部進(jìn)入由其內(nèi)篩網(wǎng)形成的環(huán)形空間內(nèi)，依次穿過第二燒炭區(qū)的內(nèi)篩網(wǎng)、徑向床層、外篩網(wǎng)后，進(jìn)入由第一燒炭區(qū)內(nèi)篩網(wǎng)形成的環(huán)形空間內(nèi)，依次穿過第一燒炭區(qū)的內(nèi)篩網(wǎng)、徑向床層、外篩網(wǎng)后出再生器，凈化后的再生氣體循環(huán)回第二燒炭區(qū)底部。
如圖1所示，第一種實(shí)施方式的流程如下待生催化劑經(jīng)管線1進(jìn)入再生器2，通過多根分配管3進(jìn)入圓筒狀的第一燒炭區(qū)4的床層4a，與分別來自第二燒炭區(qū)7的再生氣體、管線6的干燥空氣和管線20的干燥惰性氣體逆流接觸，燒除催化劑上的大部分積炭后，依靠重力緩慢向下移動(dòng)經(jīng)料腿5進(jìn)入第二燒炭區(qū)7的床層7a，與來自管線19的循環(huán)再生氣體逆流接觸，燒除催化劑上剩余積炭后，燒炭后的催化劑經(jīng)料腿8進(jìn)入氧氯化區(qū)9(圖中未標(biāo)出含氯氣體)、氯化更新后的催化劑經(jīng)料腿10進(jìn)入焙燒區(qū)11進(jìn)行焙燒(圖中未標(biāo)出含氧氣體)，再生催化劑經(jīng)管線12后出再生器2。
循環(huán)再生氣體經(jīng)管線19從第二燒炭區(qū)7底部進(jìn)入由其內(nèi)篩網(wǎng)7c形成的環(huán)形空間內(nèi)，穿過第二燒炭區(qū)7的內(nèi)篩網(wǎng)7c進(jìn)入徑向催化劑床層7a，與有少量積炭的催化劑接觸，然后穿過外篩網(wǎng)7b后，進(jìn)入第一燒炭區(qū)4的內(nèi)篩網(wǎng)4c形成的環(huán)形空間內(nèi)，穿過第一燒炭區(qū)4的內(nèi)篩網(wǎng)4c進(jìn)入徑向催化劑床層4a，與待生催化劑接觸，然后穿過外篩網(wǎng)4b后出再生器2，經(jīng)管線13進(jìn)入凈化處理單元14，凈化后的氣體經(jīng)管線15進(jìn)入壓縮機(jī)16，增壓后的氣體經(jīng)加熱器18加熱后，經(jīng)管線19循環(huán)回第二燒炭區(qū)7的底部。
實(shí)施方式之二待生催化劑向下進(jìn)入再生器的第一燒炭區(qū)，與來自第二燒炭區(qū)的含氧再生氣體和外加的干燥空氣和惰性氣體進(jìn)行逆流接觸，燒掉大部分焦炭的待生催化劑進(jìn)入第二燒炭區(qū)與含氧再生氣體進(jìn)行逆流接觸，燒掉剩余少量焦炭的待生催化劑依次經(jīng)過氧氯化區(qū)補(bǔ)充氯、在焙燒區(qū)內(nèi)進(jìn)行焙燒后出再生器。再生氣體在燒炭區(qū)的流動(dòng)方向?yàn)檠h(huán)再生氣體從第二燒炭區(qū)底部依次穿過外篩網(wǎng)、徑向床層、內(nèi)篩網(wǎng)，進(jìn)入由第二燒炭區(qū)內(nèi)篩網(wǎng)形成的環(huán)形空間、由第一燒炭區(qū)內(nèi)篩網(wǎng)形成的環(huán)形空間內(nèi)，依次穿過第一燒炭區(qū)的內(nèi)篩網(wǎng)、徑向床層、外篩網(wǎng)后出再生器，凈化后的再生氣體循環(huán)回第二燒炭區(qū)底部。
如圖2所示，第二種實(shí)施方式的流程如下待生催化劑經(jīng)管線1進(jìn)入再生器2，通過多根分配管3進(jìn)入圓筒狀的第一燒炭區(qū)4的床層4a，與分別來自第二燒炭區(qū)7的再生氣體、管線6的干燥空氣和管線20的干燥惰性氣體逆流接觸，燒除催化劑上的大部分積炭后，依靠重力緩慢向下移動(dòng)經(jīng)料腿5進(jìn)入第二燒炭區(qū)7的床層7a，與來自管線19的循環(huán)再生氣體逆流接觸，燒除催化劑上剩余積炭后，燒炭后的催化劑經(jīng)料腿8進(jìn)入氧氯化區(qū)9(圖中未標(biāo)出含氯氣體)、氯化更新后的催化劑經(jīng)料腿10進(jìn)入焙燒區(qū)11進(jìn)行焙燒(圖中未標(biāo)出含氧氣體)，再生催化劑經(jīng)管線12后出再生器2。
循環(huán)再生氣體經(jīng)管線19從第二燒炭區(qū)7底部進(jìn)入再生器2，穿過外篩網(wǎng)7b進(jìn)入徑向床層7a，與有少量積炭的催化劑接觸，然后穿過內(nèi)篩網(wǎng)7c，進(jìn)入由第二燒炭區(qū)7的內(nèi)篩網(wǎng)7c形成的環(huán)形空間、由第一燒炭區(qū)4的內(nèi)篩網(wǎng)4c形成的環(huán)形空間內(nèi)，穿過第一燒炭區(qū)4的內(nèi)篩網(wǎng)4c，進(jìn)入徑向催化劑床層4a，與待生催化劑接觸，然后穿過外篩網(wǎng)4b后出再生器2，經(jīng)管線13進(jìn)入凈化處理單元14，凈化后的氣體經(jīng)管線15進(jìn)入壓縮機(jī)16，增壓后的氣體經(jīng)加熱器18加熱后，經(jīng)管線19循環(huán)回第二燒炭區(qū)7的底部。
實(shí)施方式之三待生催化劑向下進(jìn)入再生器的第一燒炭區(qū)，與來自第二燒炭區(qū)的含氧再生氣體和外加的干燥空氣和惰性氣體進(jìn)行逆流接觸，燒掉大部分焦炭的待生催化劑進(jìn)入第二燒炭區(qū)與含氧再生氣體進(jìn)行逆流接觸，燒掉剩余少量焦炭的待生催化劑依次經(jīng)過氧氯化區(qū)補(bǔ)充氯、在焙燒區(qū)內(nèi)進(jìn)行焙燒后出再生器。再生氣體在燒炭區(qū)的流動(dòng)方向?yàn)檠h(huán)再生氣體從第二燒炭區(qū)底部依次穿過外篩網(wǎng)、徑向床層、內(nèi)篩網(wǎng)，進(jìn)入由第二燒炭區(qū)內(nèi)篩網(wǎng)形成的環(huán)形空間內(nèi)，再進(jìn)入由第一燒炭區(qū)外篩網(wǎng)與再生器內(nèi)壁形成的環(huán)形空間內(nèi)，依次穿過第二燒炭區(qū)的外篩網(wǎng)、徑向床層、內(nèi)篩網(wǎng)后出再生器，凈化后的再生氣體循環(huán)回第二燒炭區(qū)底部。
如圖3所示，第三種實(shí)施方式的流程如下待生催化劑經(jīng)管線1進(jìn)入再生器2，通過多根分配管3進(jìn)入圓筒狀的第一燒炭區(qū)4的床層4a，與分別來自第二燒炭區(qū)7的再生氣體、管線6的干燥空氣和管線20的干燥惰性氣體逆流接觸，燒除催化劑上的大部分積炭后，依靠重力緩慢向下移動(dòng)經(jīng)料腿5進(jìn)入第二燒炭區(qū)7的床層7a，與來自管線19的循環(huán)再生氣體逆流接觸，燒除催化劑上剩余積炭后，燒炭后的催化劑經(jīng)料腿8進(jìn)入氧氯化區(qū)9(圖中未標(biāo)出含氯氣體)、氯化更新后的催化劑經(jīng)料腿10進(jìn)入焙燒區(qū)11進(jìn)行焙燒(圖中未標(biāo)出含氧氣體)，再生催化劑經(jīng)管線12后出再生器2。
循環(huán)再生氣體經(jīng)管線19從第二燒炭區(qū)7底部進(jìn)入再生器2，穿過外篩網(wǎng)7b進(jìn)入徑向床層7a，與有少量積炭的催化劑接觸，然后穿過內(nèi)篩網(wǎng)7c，依次進(jìn)入由第二燒炭區(qū)7的內(nèi)篩網(wǎng)7c形成的環(huán)形空間、由第一燒炭區(qū)4的外篩網(wǎng)4b與再生器內(nèi)壁形成的環(huán)形空間內(nèi)，穿過第一燒炭區(qū)4的外篩網(wǎng)4b，進(jìn)入徑向催化劑床層4a，與待生催化劑接觸，然后穿過內(nèi)篩網(wǎng)4c，從由第一燒炭區(qū)4的內(nèi)篩網(wǎng)4c形成的環(huán)形空間出再生器2，經(jīng)管線13進(jìn)入凈化處理單元14，凈化后的氣體經(jīng)管線15進(jìn)入壓縮機(jī)16，增壓后的氣體經(jīng)加熱器18加熱后，經(jīng)管線19循環(huán)回第二燒炭區(qū)7的底部。
實(shí)施方式之四待生催化劑向下進(jìn)入再生器的第一燒炭區(qū)，與來自第二燒炭區(qū)的含氧再生氣體和外加的干燥空氣和惰性氣體進(jìn)行逆流接觸，燒掉大部分焦炭的待生催化劑進(jìn)入第二燒炭區(qū)與含氧再生氣體進(jìn)行逆流接觸，燒掉剩余少量焦炭的待生催化劑依次經(jīng)過氧氯化區(qū)補(bǔ)充氯、在焙燒區(qū)內(nèi)進(jìn)行焙燒后出再生器。再生氣體在燒炭區(qū)的流動(dòng)方向?yàn)檠h(huán)再生氣體從第二燒炭區(qū)底部進(jìn)入由其內(nèi)篩網(wǎng)形成的環(huán)形空間內(nèi)，依次穿過內(nèi)篩網(wǎng)、徑向床層、外篩網(wǎng)，進(jìn)入由第一燒炭區(qū)外篩網(wǎng)與再生器內(nèi)壁形成的環(huán)形空間內(nèi)，依次穿過第二燒炭區(qū)的外篩網(wǎng)、徑向床層、內(nèi)篩網(wǎng)后出再生器，凈化后的再生氣體循環(huán)回第二燒炭區(qū)底部。
如圖4所示，第四種實(shí)施方式的流程如下待生催化劑經(jīng)管線1進(jìn)入再生器2，通過多根分配管3進(jìn)入圓筒狀的第一燒炭區(qū)4的床層4a，與分別來自第二燒炭區(qū)7的再生氣體、管線6的干燥空氣和管線20的干燥惰性氣體逆流接觸，燒除催化劑上的大部分積炭后，依靠重力緩慢向下移動(dòng)經(jīng)料腿5進(jìn)入第二燒炭區(qū)7的床層7a，與來自管線19的循環(huán)再生氣體逆流接觸，燒除催化劑上剩余積炭后，燒炭后的催化劑經(jīng)料腿8進(jìn)入氧氯化區(qū)9(圖中未標(biāo)出含氯氣體)、氯化更新后的催化劑經(jīng)料腿10進(jìn)入焙燒區(qū)11進(jìn)行焙燒(圖中未標(biāo)出含氧氣體)，再生催化劑經(jīng)管線12后出再生器2。
循環(huán)再生氣體經(jīng)管線19從第二燒炭區(qū)7底部進(jìn)入由第二燒炭區(qū)7的內(nèi)篩網(wǎng)7c形成的環(huán)形空間內(nèi)，穿過內(nèi)篩網(wǎng)7c進(jìn)入徑向床層7a，與有少量積炭的催化劑接觸，然后穿過外篩網(wǎng)7b進(jìn)入由第一燒炭區(qū)4的外篩網(wǎng)4b與再生器內(nèi)壁形成的環(huán)形空間內(nèi)，穿過第一燒炭區(qū)4的外篩網(wǎng)4b，進(jìn)入徑向催化劑床層4a，與待生催化劑接觸，然后穿過內(nèi)篩網(wǎng)4c，從由第一燒炭區(qū)4的內(nèi)篩網(wǎng)4c形成的環(huán)形空間出再生器2，經(jīng)管線13進(jìn)入凈化處理單元14，凈化后的氣體經(jīng)管線15進(jìn)入壓縮機(jī)16，增壓后的氣體經(jīng)加熱器18加熱后，經(jīng)管線19循環(huán)回第二燒炭區(qū)7的底部。
待生催化劑的燒炭也可以在變徑圓筒狀的第一燒炭區(qū)和圓筒狀的第二燒炭區(qū)中進(jìn)行。
圖5所示的第一燒炭區(qū)內(nèi)篩網(wǎng)直徑自上而下呈線性逐漸減小，圖6所示的第一燒炭區(qū)內(nèi)篩網(wǎng)直徑自上而下在第一燒炭區(qū)高度的40～60％處減小，與上述等直徑圓筒狀的第一燒炭區(qū)燒炭相類似，這兩種結(jié)構(gòu)分別也有四種實(shí)施方式，其基本流程如下待生催化劑經(jīng)管線1進(jìn)入再生器2，通過多根分配管3進(jìn)入變徑圓筒狀的第一燒炭區(qū)4的床層4a，與分別來自第二燒炭區(qū)7的再生氣體、管線6的干燥空氣和管線20的干燥惰性氣體逆流接觸，燒除催化劑上的大部分積炭后，依靠重力緩慢向下移動(dòng)經(jīng)料腿5進(jìn)入第二燒炭區(qū)7的床層7a，與來自管線19的循環(huán)再生氣體逆流接觸，燒除催化劑上剩余積炭后，燒炭后的催化劑經(jīng)料腿8進(jìn)入氧氯化區(qū)9(圖中未標(biāo)出含氯氣體)、氯化更新后的催化劑經(jīng)料腿10進(jìn)入焙燒區(qū)11進(jìn)行焙燒(圖中未標(biāo)出含氧氣體)，再生催化劑經(jīng)管線12后出再生器2。循環(huán)再生氣體經(jīng)管線19從第二燒炭區(qū)7底部進(jìn)入徑向催化劑床層，與有少量積炭的催化劑接觸，然后進(jìn)入第一燒炭區(qū)的徑向催化劑床層，與待生催化劑接觸后出再生器2，經(jīng)管線13進(jìn)入凈化處理單元14，凈化后的氣體經(jīng)管線15進(jìn)入壓縮機(jī)16，增壓后的氣體經(jīng)加熱器18加熱后，經(jīng)管線19循環(huán)回第二燒炭區(qū)7的底部。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、由于第一燒炭區(qū)采用較低的再生氣體入口溫度，而第二燒炭區(qū)采用較高的再生氣體入口溫度，因此燒炭時(shí)燒炭區(qū)上部床層內(nèi)篩網(wǎng)附近的床層溫度較低，有利于降低催化劑比表面積的下降速率，催化劑的使用壽命可比常規(guī)干法再生增加20％以上，第二燒炭區(qū)在燒除催化劑上沉積的少量焦炭的同時(shí)還起到加熱催化劑的作用，使催化劑以較高的溫度進(jìn)入氧氯化區(qū)。
2、干燥再生氣體先通過第二燒炭區(qū)，再通過第一燒炭區(qū)，使第一燒炭區(qū)所生成的大量水氣被再生氣體攜帶出再生器，而不再進(jìn)入第二燒炭區(qū)，從而使第二燒炭區(qū)在低水含量的環(huán)境下完成燒炭任務(wù)，避免連續(xù)重整再生燒炭過程中高水含量的再生氣體在高溫下與催化劑的接觸；在同樣起到保護(hù)催化劑的性能，延長(zhǎng)催化劑使用壽命的作用的同時(shí)減少催化劑上氯組元的流失，因而一方面可以減少補(bǔ)氯過程消耗的氯化劑，另一方面可以減小再生氣體對(duì)再生系統(tǒng)的腐蝕。
3、再生氣體回路中設(shè)置了脫氯凈化處理系統(tǒng)，降低了對(duì)管線和設(shè)備的材質(zhì)要求。燒炭區(qū)再生氣體的流動(dòng)方式采用沿徑向由內(nèi)到外的形式，改善了再生氣體的分布，同時(shí)減小催化劑在徑向床層內(nèi)的貼壁傾向，從而允許較大的再生氣體通量，有利于提高再生器的燒炭能力。
圖1～4分別為本發(fā)明提供的方法第一至四種實(shí)施方式的流程示意圖，圖5和圖6為本發(fā)明提供的方法在含有變徑第一燒炭區(qū)的再生器中實(shí)施的流程示意圖。圖中各編號(hào)說明如下2為再生器，其中4為第一燒炭區(qū)，7為第二燒炭區(qū)，9為氧氯化區(qū)，11為焙燒區(qū)，4a、4b、4c分別為第一燒炭區(qū)的催化劑床層、外篩網(wǎng)、內(nèi)篩網(wǎng)，7a、7b、7c分別為第二燒炭區(qū)的催化劑床層、外篩網(wǎng)、內(nèi)篩網(wǎng)，3為分配管，5、8、10均為料腿，14為凈化處理單元，16為壓縮機(jī)，18為加熱器，21為擋板，1、6、12、13、15、17、19均為管線。
下面的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明提供的方法予以進(jìn)一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。
實(shí)施例1催化劑的性能與其比表面積的變化有密切的關(guān)系，為考察再生氣體水含量對(duì)催化劑比表面積的影響，對(duì)球狀的工業(yè)催化劑3961(由中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司撫順石油三廠催化劑廠生產(chǎn))在不同水含量的氣氛環(huán)境中進(jìn)行了老化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件為氣相為氮?dú)猓瑴囟?50℃，氣相中的水含量分別為100ppmw、3000ppmw、35000ppmw。
催化劑比表面積隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖7所示。由圖7可看出，催化劑的比表面積隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而減小。當(dāng)氣相中的水含量與本發(fā)明所涉及的再生氣體水含量相當(dāng)即水含量為100ppmw，催化劑的比表面積下降速度非常緩慢；而當(dāng)氣相中的水含量與常規(guī)干法再生所涉及的再生氣體水含量相當(dāng)即水含量為3000ppmw，催化劑比表面積下降的速度有所增加；而當(dāng)再生氣體中的水含量與常規(guī)熱法再生所涉及的再生氣體水含量相當(dāng)即水含量為35000ppmw，催化劑比表面積的下降速度明顯加快。
將上述試驗(yàn)結(jié)果與催化劑壽命相關(guān)聯(lián)，得出本發(fā)明提供的催化劑再生方法與常規(guī)干法再生相比，催化劑的使用壽命可延長(zhǎng)20％以上，與常規(guī)熱法再生相比，催化劑使用壽命可以延長(zhǎng)100％。
實(shí)施例2本發(fā)明中再生器的燒炭區(qū)為徑向床層，再生氣體在徑向通過催化劑床層時(shí)，沿軸向位置的分布對(duì)再生器內(nèi)的燒炭效果有一定的影響，因此對(duì)氣體沿軸向位置的分布與氣體進(jìn)入燒炭區(qū)方式的關(guān)系進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
冷模實(shí)驗(yàn)裝置和條件為徑向移動(dòng)床外篩網(wǎng)直徑為400毫米，內(nèi)篩網(wǎng)直徑為130毫米，床層開孔區(qū)高度為1307毫米；催化劑為未加載活性組分的球狀γ-Al2O3載體，平均直徑為1.8毫米；實(shí)驗(yàn)所用氣體為空氣，流量為200～800米3/小時(shí)。
定義氣體上進(jìn)下出或下進(jìn)上出的方式為Z型，氣體沿徑向由外到內(nèi)的型式為向心型，氣體沿徑向由內(nèi)到外的型式為離心型。分別對(duì)向心Z型和離心Z型兩種氣體進(jìn)出方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，氣體流量為米3/小時(shí)，實(shí)驗(yàn)得到了上述兩種情況下內(nèi)篩網(wǎng)、外篩網(wǎng)處的靜壓分布曲線，分別如圖8和圖9所示。氣體通過徑向床層的推動(dòng)力來自內(nèi)外篩網(wǎng)處的靜壓差，如果在不同的軸向位置處此靜壓差相同，則氣體沿軸向分布均勻。由圖8和圖9可看出，向心Z型徑向床層內(nèi)外篩網(wǎng)處的靜壓差隨軸向位置有變化，進(jìn)口端的靜壓差較小，而出口端的靜壓差較大，從而使出口端氣體通過床層的推動(dòng)力比進(jìn)口端大，氣體通量沿軸向從入口端到出口端逐漸增大。而離心Z型內(nèi)外篩網(wǎng)處的靜壓差隨軸向位置的不同只有微小的變化，氣體沿軸向的分布比較均勻。
常規(guī)干法再生方法中，再生器的燒炭區(qū)采用的是再生氣體上進(jìn)下出的向心Z型流動(dòng)方式，從而下部床層分配的氣量要大于上部床層分配的氣量，而催化劑上的炭含量從上到下遞減，即上部床層催化劑的炭含量多，燒炭所需的氧氣量大，因此這種流動(dòng)方式從燒炭角度來說存在一定的缺陷。而本發(fā)明中再生氣體在燒炭區(qū)內(nèi)的流動(dòng)采用的是下進(jìn)上出方式，當(dāng)采用向心Z型流動(dòng)方式時(shí)，上部床層分配的氣量比下部床層分配的氣量大，有利于提高催化劑燒炭效率。對(duì)于離心Z型氣體流動(dòng)方式來說，氣體通量沿軸向分布比較均勻，與再生氣體上進(jìn)下出的向心Z型流動(dòng)方式相比，亦存在一定的優(yōu)越性。總之，本發(fā)明中的再生器的燒炭區(qū)內(nèi)氣體的流動(dòng)方式無論采用向心Z型還是離心Z型，比現(xiàn)有常規(guī)干法再生的向心Z型徑向床層都有一定的優(yōu)越性。
權(quán)利要求
1.一種催化劑連續(xù)再生方法，待生催化劑在再生器內(nèi)向下依次經(jīng)過第一燒炭區(qū)、第二燒炭區(qū)、氧氯化區(qū)和焙燒區(qū)，其特征在于待生催化劑在第一燒炭區(qū)與來自第二燒炭區(qū)的再生氣體、補(bǔ)充的干燥空氣和惰性氣體進(jìn)行逆流接觸，燒炭后的再生氣體從第一燒炭區(qū)出再生器，經(jīng)凈化處理后返回第二燒炭區(qū)，與來自第一燒炭區(qū)的催化劑進(jìn)行逆流接觸。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的第一燒炭區(qū)可以是圓筒狀，也可以是內(nèi)篩網(wǎng)直徑自上而下減小的圓筒。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述的內(nèi)篩網(wǎng)直徑可以自上而下呈線性逐漸減小，其最小直徑占最大直徑的60～90％。
4.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述的內(nèi)篩網(wǎng)直徑可以自上而下在第一燒炭區(qū)高度的40～60％處減小，下部直徑占上部直徑的60～90％。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的第二燒炭區(qū)呈圓筒狀。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于再生氣體可以離心或向心方式徑向流經(jīng)催化劑床層。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于再生器的操作絕壓為0.3～0.9兆帕。
8.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于進(jìn)入第二燒炭區(qū)的再生氣體水含量為10～200ppmv。
9.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于第一、二燒炭區(qū)內(nèi)再生氣體的入口氧含量為0.2～1.0v％。
10.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于進(jìn)入第一燒炭區(qū)的再生氣體溫度為410～480℃。
11.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于進(jìn)入第二燒炭區(qū)的再生氣體溫度為480～520℃。
全文摘要
一種催化劑連續(xù)再生方法,是待生催化劑向下依次經(jīng)過再生器的第一燒炭區(qū)、第二燒炭區(qū)、氧氯化區(qū)和焙燒區(qū),待生催化劑在第一燒炭區(qū)與來自第二燒炭區(qū)的再生氣體、補(bǔ)充的干燥空氣和惰性氣體進(jìn)行逆流接觸,燒炭后的再生氣體從第一燒炭區(qū)出再生器,凈化后返回第二燒炭區(qū),與來自第一燒炭區(qū)的催化劑進(jìn)行逆流接觸。該方法避免了常規(guī)的催化劑連續(xù)再生燒炭時(shí)高水含量的再生氣體在高溫下與催化劑的接觸,延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命。
文檔編號(hào)C10G35/12GK1318431SQ0010568
公開日2001年10月24日 申請(qǐng)日期2000年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月18日
發(fā)明者趙仁殿, 趙志海, 王瑾, 張?zhí)m新, 師峰, 付錦暉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中國(guó)石油化工集團(tuán)公司石油化工科學(xué)研究院