專利名稱：一種加氫催化劑器外再生方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種石油煉制加氫催化劑的器外再生方法。
目前，加氫催化劑的再生分為器內(nèi)再生和器外再生兩種方法。器內(nèi)再生在加氫反應器內(nèi)進行，有氧氣濃度和床層溫度不易控制、催化劑床層易結(jié)塊、對高壓設備產(chǎn)生腐蝕、氣體分布不均勻等缺點；器內(nèi)再生后催化劑活性恢復率低，并且再生時間長，能耗也大。而器外再生是在專用的再生設備中進行，催化劑活性恢復率高，避免了器內(nèi)再生的許多弊病。
國外許多公司在加氫催化劑器外再生方面都擁有專利技術，并已實現(xiàn)了工業(yè)化。美國TRICAT公司開發(fā)的沸騰床器外再生技術(美國專利US5837637)，催化劑與空氣在環(huán)形通道內(nèi)呈流化態(tài)接觸，混合均勻，一次通過可達到完全再生。但該技術采用多環(huán)通道，并采用X形擋板將床層分為體積大致相同的四個獨立的部分，每個環(huán)形通道的周長大致是床層垂直高度的2倍，從起點到末端其方向的改變至少為540°，內(nèi)部構(gòu)件復雜，不利于安裝與檢修。美國HRI公司開發(fā)的傳送帶式器外再生技術(US 4621069)，采用含有氧氣的惰性氣體進行再生，催化劑床層的移動需要借助于傳送帶的輸送，且再生過程必須嚴格控制催化劑溫度、氧氣濃度及催化劑停留時間。法國EURECAT公司開發(fā)的兩段器外再生技術(參見《石油煉制譯叢》1986年第3期第26頁)，將燒硫與燒炭分別在兩個室內(nèi)進行，可有效地除去SO2對催化劑活性的損害；但該技術第一段采用丙烷氣混合空氣進行燒硫，第二段改用電磁波燒炭，技術復雜，投資和操作費用較高。
本發(fā)明的目的在于提供一種石油煉制加氫催化劑的器外再生方法，以克服現(xiàn)有技術中再生過程不易控制、待生催化劑床層的移動需借助傳送裝置輸送、需采用復雜設備進行器外再生的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種石油煉制加氫催化劑的器外再生方法，失活的待生加氫催化劑由上部加入立式薄層移動床再生器，并靠自身重力由上向下移動，在移動過程中分段進行再生，上述過程依次包括如下步驟(A)將失活的待生加氫催化劑加入立式薄層移動床再生器上部的預熱段，并向預熱段通入預熱段熱載體，將待生催化劑預熱并脫除待生催化劑油分，待生催化劑預熱并脫油后向下移動進入燒硫段，預熱煙氣由預熱段的另一側(cè)導出再生器；(B)向燒硫段通入燒硫段熱載體，燒掉沉積在催化劑上的硫，催化劑脫硫后向下移動進入燒炭段，燒硫段再生煙氣由燒硫段的另一側(cè)導出再生器；(C)向燒炭段通入燒炭段熱載體，燒掉沉積在催化劑上的炭，催化劑脫炭后向下移動進入冷卻段，燒炭段再生煙氣由燒炭段的另一側(cè)導出再生器；(D)向冷卻段通入冷卻氣體，將催化劑冷卻，冷卻后的再生催化劑向下移動，從冷卻段排出再生器，冷卻廢氣由冷卻段的另一側(cè)導出再生器。
采用本發(fā)明的加氫催化劑器外再生方法，具有如下的有益效果(1)催化劑在再生器中靠自身重力由上向下移動，不需使用催化劑輸送裝置；催化劑在同一再生器內(nèi)一次通過各段即可實現(xiàn)完全再生，因而本發(fā)明工藝、設備簡單，從而降低了投資和操作費用；(2)采用立式薄層移動床再生器限制催化劑床層的厚度，使催化劑床層的斷面形狀為一“薄層”(厚度一般僅為2～20厘米)，所以能使熱載體與催化劑充分接觸并完全燃燒；床層溫度分布均勻，不會產(chǎn)生熱點和飛溫現(xiàn)象，使再生過程易于控制。且熱載體與再生煙氣在各段床層間的返混程度低；(3)再生后，再生催化劑硫含量＜0.5％(重量)，炭含量＜0.3％(重量)，活性恢復率在96％以上。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。


圖1是采用平板型立式薄層移動床再生器進行再生的示意圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是采用環(huán)型立式薄層移動床再生器進行再生的示意圖。
圖4是圖3的B-B剖視圖。
圖5是采用立式薄層移動床再生器進行再生的原則流程圖。
下面參照圖1詳述本發(fā)明的再生方法。失活的待生加氫催化劑101被加入到平板型立式薄層移動床再生器2的上部，并靠自身重力由上向下移動，在移動過程中分段進行再生。上述過程依次包括如下步驟(A)將失活的待生加氫催化劑101加入到立式薄層移動床再生器2上部的預熱段201，并向預熱段201通入預熱段熱載體301，將待生催化劑預熱并脫除待生催化劑油分。預熱段熱載體301為惰性氣體，例如氮氣、煙道氣等；還可以是來自本發(fā)明燒硫段和燒炭段的再生煙氣。其入口溫度為300～380℃，流量為0.01～0.05米3/秒·米2，預熱段201催化劑床層預熱溫度為220～300℃。待生催化劑預熱并脫油后向下移動進入燒硫段202，預熱煙氣302由預熱段201的另一側(cè)導出再生器2。
(B)向燒硫段202通入燒硫段熱載體401，燒掉沉積在催化劑上的硫。燒硫段熱載體401入口溫度為260～320℃，流量為0.01～0.05米3/秒·米2，燒硫段202催化劑床層溫度為320～380℃。燒硫段熱載體401為含有氧氣的惰性氣，含氧量為1～10％(體積)，惰性氣為氮氣、煙道氣或水蒸汽等。催化劑脫硫后向下移動進入燒炭段203，燒硫段再生煙氣402由燒硫段202的另一側(cè)導出再生器2。
(C)向燒炭段203通入燒炭段熱載體411，燒掉沉積在催化劑上的炭。燒炭段熱載體411入口溫度為360～400℃，流量為0.01～0.05米3/秒·米2，燒炭段203催化劑床層溫度為420～460℃。燒炭段熱載體411為含有氧氣的惰性氣，含氧量為1～10％(體積)，惰性氣為氮氣、煙道氣或水蒸汽等。催化劑脫炭后向下移動進入冷卻段204，燒炭段再生煙氣412由燒炭段203的另一側(cè)導出再生器2。
(D)向冷卻段204通入冷卻氣體501，將催化劑冷卻至100～150℃。冷卻氣體501一般使用常溫空氣，流量為0.01～0.05米3/秒·米2。冷卻后的再生催化劑102向下移動，從冷卻段204排出再生器2；冷卻廢氣502由冷卻段204的另一側(cè)導出再生器2。
在以上過程中，催化劑在預熱段201、燒硫段202、燒炭段203和冷卻段204的停留時間分別為1～10小時。停留時間與各段床層高度以及催化劑的流速有關。
圖1所示立式薄層移動床再生器的立體形狀為平板型，水平截面形狀為矩形(如圖2所示)。本發(fā)明，“薄層”的含義是，催化劑床層厚度t為2～20厘米。催化劑床層厚度t根據(jù)處理能力以及操作負荷來確定；再生器的其它尺寸也應根據(jù)實際處理能力來確定。
可采用氣體分布器，將熱載體301、401、411以及冷卻氣體501分別通入各段床層，使熱載體和冷卻氣體與催化劑均勻接觸。
本發(fā)明的加氫催化劑器外再生方法，其再生工藝條件的選擇應根據(jù)待生催化劑硫含量、炭含量的高低以及實際操作需要來確定。待生催化劑硫、炭含量較高時，應選擇較高的再生溫度、較大的熱載體含氧量和流量，以及較長的停留時間，以保證較好的再生效果。待生催化劑硫、炭含量較低時，則可選擇較低的再生溫度、較小的熱載體含氧量和流量，以及較短的停留時間，從而降低操作費用。上述操作參數(shù)的選擇及匹配屬于工藝操作方面的常識。
圖3所示為在環(huán)型立式薄層移動床再生器中進行再生的情況。再生器2由外筒211和內(nèi)筒212構(gòu)成環(huán)形區(qū)域，內(nèi)筒212中心為中心空腔210。催化劑床層水平截面形狀為環(huán)形(如圖4所示)。待生催化劑101由上部進入再生器并向下移動，依次經(jīng)過預熱段201預熱并脫油、燒硫段202脫硫、燒炭段203脫炭、冷卻段204冷卻，由再生器下部排出再生催化劑102。預熱段熱載體301、燒硫段熱載體401、燒炭段熱載體411、冷卻氣體501由設于外筒211上的入口分別通入預熱段201、燒硫段202、燒炭段203和冷卻段204，各段產(chǎn)生的預熱煙氣302、再生煙氣402、412以及冷卻廢氣502分別由設于內(nèi)筒212上的出口流入中心空腔210后排出。本圖所示的再生過程，各操作參數(shù)的選擇與圖1所示的情況相同。
采用環(huán)型立式薄層移動床再生器進行催化劑的再生，催化劑床層厚度t同樣為2～20厘米。同樣可采用氣體分布器將熱載體301、401、411以及冷卻氣體501分別導入各段床層，使氣體與催化劑均勻接觸。
對于圖3所示的再生過程，還可將各段熱載體以及冷卻空氣的入口設在內(nèi)筒212上，將熱載體和冷卻氣體分別通入各段床層；預熱煙氣、再生煙氣以及冷卻廢氣的出口分別設在外筒211上，將各段產(chǎn)生的煙氣及冷卻廢氣導出。
本發(fā)明的立式移動床器外再生技術適用于石油煉制過程中失活的加氫精制、加氫處理或加氫裂化催化劑的再生；這些催化劑包括W-Ni/Al2O3、Mo-Ni/Al2O3、W-Mo-Ni/Al2O3、Co-Mo-Ni/Al2O3及Co-Mo/Al2O3等催化劑，其硫含量為6～15％(重量)，炭含量為2～20％(重量)。
圖5是本發(fā)明再生過程的原則流程圖。本流程采用的是如圖1所示的平板型立式薄層移動床再生器。待生催化劑101由上部進入再生器2，靠自身重力由上向下移動。首先在預熱段201中與預熱段熱載體301接觸，將催化劑預熱并脫除催化劑中的油分，預熱煙氣302由預熱段201排出并通入焚燒爐7中進行焚燒，焚燒氣303放空。預熱并脫油后的催化劑從預熱段201向下移動進入燒硫段202，脫除沉積在催化劑上的硫；脫硫后的催化劑從燒硫段202向下移動進入燒炭段203，脫除沉積在催化劑上的積炭；脫炭后的催化劑從燒炭段203向下移動進入冷卻段204，與冷卻氣體501(一般為常溫空氣)接觸進行冷卻；冷卻到100～150℃的再生催化劑102從冷卻段204排出再生器，冷卻廢氣502放空。以上再生過程的操作參數(shù)與圖1所示的情況相同。
燒硫段202、燒炭段203產(chǎn)生的再生煙氣402、412少部分作為預熱段熱載體301進入預熱段201，大部分經(jīng)換熱器8、冷凝器9后進入泡沫吸收塔10，與5～10％NaOH水溶液接觸，以除去二氧化硫及部分二氧化碳。從泡沫吸收塔10中排出的堿液經(jīng)循環(huán)堿液罐11和循環(huán)堿液泵12后進入泡沫吸收塔10而循環(huán)使用。定期向泡沫吸收塔10中注入新鮮堿液18，并從循環(huán)堿液罐11中排出廢堿液19。
堿洗后的再生煙氣171經(jīng)循環(huán)氣壓機13增壓后循環(huán)使用。循環(huán)煙氣172一部分直接注入熱載體401、411，其余部分經(jīng)輔助燃燒室6加熱后作為熱載體401、411通入燒硫段202和燒炭段203。風機14輸送空氣15，一部分注入熱載體401、411，補充空氣以控制其氧含量；一部分作為冷卻氣體501注入冷卻段204；其余部分注入輔助燃燒室6和焚燒爐7中，供燃料20(如液化石油氣)燃燒所用。當裝置熱載體量不足時，可在循環(huán)煙氣172中補充氮氣162，以保證熱載體量。開工用氮氣161供開工時使用。
圖5所示流程，在再生器外采用輔助燃燒室6加熱熱載體，其優(yōu)點是可根據(jù)再生器各段所需入口溫度及含氧量調(diào)節(jié)熱載體入口溫度及成分，這樣就易于控制和操作，而且便于安裝與檢修。
圖5所示的原則流程同樣可采用圖3所示的環(huán)型立式移動床再生器。
以下通過二個實施例詳細說明本發(fā)明的實際再生情況。
實施例1該實施例對應于圖5所示的流程，再生器2為圖1所示的平板型立式薄層移動床再生器。催化劑床層厚度t為5厘米。待生催化劑是一種W-Mo-Ni/Al2O3加氫精制催化劑。待生催化劑101由上部進入再生器2，在自身重力作用下向下移動，依次經(jīng)過預熱段201、燒硫段202、燒炭段203、冷卻段204，分別與預熱段熱載體301、燒硫段熱載體401、燒炭段熱載體411以及冷卻氣體501接觸，分段進行預熱脫油、脫硫、脫炭、冷卻，冷卻后的再生催化劑102排出再生器。再生工藝條件、再生前后催化劑硫含量與炭含量、再生催化劑孔分布及再生催化劑活性評價結(jié)果分別參見表1～4?？梢钥闯?，再生后催化劑硫含量、炭含量分別從9.3％(重量)、8.4％(重量)降低到0.26％(重量)、0.11％(重量)，脫硫率、脫炭率分別為97.2％、98.7％，再生催化劑孔分布與新鮮催化劑接近?；钚曰謴吐蕿?7.0％；與新鮮催化劑相比，其平均反應溫度提高3～5℃(參見表4中的“催化劑相對活性”)。
實施例2該實施例對應于圖5所示的流程，再生器2為圖3所示的環(huán)型立式薄層移動床再生器。催化劑床層厚度t為15厘米。待生催化劑是一種Mo-Ni/Al2O3加氫裂化催化劑。待生催化劑101由上部進入再生器2，在自身重力作用下向下移動，依次經(jīng)過預熱段201、燒硫段202、燒炭段203、冷卻段204，分別與預熱段熱載體301、燒硫段熱載體401、燒炭段熱載體411以及冷卻氣體501接觸，分段進行預熱脫油、脫硫、脫炭、冷卻，冷卻后的再生催化劑102排出再生器。再生工藝條件、再生前后催化劑硫含量與炭含量、再生催化劑孔分布及再生催化劑活性評價結(jié)果分別參見表5～8?？梢钥闯?，再生后催化劑硫含量、炭含量分別從12.8％(重量)、16.2％(重量)降低到0.38％(重量)、0.22％(重量)，脫硫率、脫炭率分別為97.0％、98.6％，再生催化劑孔分布與新鮮催化劑接近?；钚曰謴吐蕿?6.7％；與新鮮催化劑相比，其平均反應溫度提高3～5℃(參見表8中的“催化劑相對活性”)。
表1催化劑再生工藝條件
表2再生前后催化劑硫含量、炭含量
表3再生催化劑孔分布
表4再生催化劑活性評價*
*原料油重油催化裂化柴油；硫4250微克/克；氮1380微克/克。
表5催化劑再生工藝條件
表6再生前后催化劑硫含量、炭含量
表7再生催化劑孔分布
表8再生催化劑活性評價
*以重石腦油(65～180℃)收率為比較基準。
權利要求
1.一種石油煉制加氫催化劑的器外再生方法，失活的待生加氫催化劑(101)由上部加入立式薄層移動床再生器(2)，并靠自身重力由上向下移動，在移動過程中分段進行再生，上述過程依次包括如下步驟(A)將失活的待生加氫催化劑(101)加入立式薄層移動床再生器(2)上部的預熱段(201)，并向預熱段(201)通入預熱段熱載體(301)，將待生催化劑預熱并脫除待生催化劑油分，待生催化劑預熱并脫油后向下移動進入燒硫段(202)，預熱煙氣(302)由預熱段(201)的另一側(cè)導出再生器(2)；(B)向燒硫段(202)通入燒硫段熱載體(401)，燒掉沉積在催化劑上的硫，催化劑脫硫后向下移動進入燒炭段(203)，燒硫段再生煙氣(402)由燒硫段(202)的另一側(cè)導出再生器(2)；(C)向燒炭段(203)通入燒炭段熱載體(411)，燒掉沉積在催化劑上的炭，催化劑脫炭后向下移動進入冷卻段(204)，燒炭段再生煙氣(412)由燒炭段(203)的另一側(cè)導出再生器(2)；(D)向冷卻段(204)通入冷卻氣體(501)，將催化劑冷卻，冷卻后的再生催化劑(102)向下移動，從冷卻段(204)排出再生器(2)，冷卻廢氣(502)由冷卻段(204)的另一側(cè)導出再生器(2)。
2.根據(jù)權利要求1所述的加氫催化劑器外再生方法，其特征在于移動床再生催化劑床層的厚度t為2～20厘米，其水平截面形狀為環(huán)形或矩形。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的加氫催化劑器外再生方法，其特征在于預熱段熱載體(301)的入口溫度為300～380℃，流量為0.01～0.05米3/秒·米2，預熱段(201)催化劑床層預熱溫度為220～300℃，預熱段熱載體(301)為惰性氣；燒硫段熱載體(401)入口溫度為260～320℃，流量為0.01～0.05米3/秒·米2，燒硫段(202)催化劑床層溫度為320～380℃，燒硫段熱載體(401)為含有氧氣的惰性氣，含氧量為1～10％(體積)；燒炭段熱載體(411)入口溫度為360～400℃，流量為0.01～0.05米3/秒·米2，燒炭段(203)催化劑床層溫度為420～460℃，燒炭段熱載體(411)為含有氧氣的惰性氣，含氧量為1～10％(體積)；冷卻氣體(501)為常溫空氣，流量為0.01～0.05米3/秒·米2；待生催化劑(101)在預熱段(201)、燒硫段(202)、燒炭段(203)和冷卻段(204)的停留時間分別為1～10小時。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的加氫催化劑器外再生方法，其特征在于待生催化劑為失活的加氫精制、加氫處理或加氫裂化催化劑，其硫含量為6～15％(重量)，炭含量為2～20％(重量)。
5.根據(jù)權利要求3所述的加氫催化劑器外再生方法，其特征在于待生催化劑為失活的加氫精制、加氫處理或加氫裂化催化劑，其硫含量為6～15％(重量)，炭含量為2～20％(重量)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石油煉制加氫催化劑的器外再生方法。待生失活的加氫精制、加氫處理或加氫裂化催化劑由上部加入立式薄層移動床再生器,并靠自身重力由上向下移動,依次經(jīng)過預熱段、燒硫段、燒炭段和冷卻段,分別進行預熱脫油、脫硫、脫炭和冷卻,冷卻后的再生催化劑由再生器排出。本發(fā)明所用再生方法和設備簡單,再生后催化劑硫含量<0.5%(重量),炭含量<0.3%(重量),活性恢復率在96%以上。
文檔編號C10G47/28GK1298925SQ0011828
公開日2001年6月13日 申請日期2000年6月12日 優(yōu)先權日2000年6月12日
發(fā)明者宋文模, 朱豫飛, 趙曉青, 王更新, 葉安道, 霍宏敏, 魏宜謙 申請人:中國石油化工集團公司, 中國石化集團洛陽石油化工工程公司