一种用于催化裂化装置的催化剂在线回收方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于催化裂化装置的催化剂在线回收方法和装置。本发明专利技术采用干法分选技术，由输送单元、取热单元、分选回收处理单元和控制单元组成。其中，分选回收处理单元则可选择性地包括粒径分级装置、粒子整形装置和磁选装置及其内部循环。从ＦＣＣ装置再生器中取出的催化剂经过换热处理降温后输送至分选回收处理单元中，处理后的高金属剂进入废剂罐中，低金属剂再送返回至装置中进行循环。本发明专利技术能有效地分离重金属含量不同的平衡剂，对平衡催化剂进行回收和重复利用，可节约大量新鲜催化剂，降低了炼油装置催化剂单耗，提高了ＦＣＣ装置总转化率及轻质油收率，并可充分、合理、有效地利用催化剂，大大降低生产成本，节能环保。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于催化裂化装置的催化剂在线回收方法和装置
本专利技术属于石油化工
，特别指一种用于炼油厂的流化催化裂化装置(FCC)催化剂在线回收方法和装置。
技术介绍
目前，在流化催化裂化(FCC)装置的生产过程中，不可避免的要产生大量的废催化剂。催化剂单耗已经成为炼油工业成本的一个主要来源。因此，如何降低催化剂的单耗、节省新鲜剂的用量及改善催化藏量平均污染水平和活性水平已经成为炼油工业中亟待解决的问题。针对这一问题，目前国内外现有的处理工艺方法包括两类：化学法和物理法。在化学法工艺中，比较典型的有美国催化剂公司的ChemiCat工艺和海湾公司的DEMET工艺。国内某研究所曾于1986年开展过化学法FCC废催化剂脱金属工艺的研究开发，并取得了一定的进展。化学法工艺，在有效降低催化剂重金属含量、提高催化剂活性及选择性等方面已经取得了一定的进展，但因其属于湿法工艺的范畴，处理过程对催化剂的物性有影响，并且对环境有污染，同时还带来新的待处理问题，所以至今未见其在国内炼厂实现工业化。物理法工艺，又可以进一步分为电磁式及永磁式两类。在电磁式工艺中比较有代表性的是，″车屑螺旋状填充质高梯度磁分离技术″和″周期式振动高梯度磁分离技术″。在永磁式工艺中比较有代表性的是，美国ASHLAND公司的MGNACAT工艺和日本石油公司(NOC)与日本石油炼制公司(NPRC)合作开发的CMS-RFCC工艺。物理法工艺，属于干法范畴，其处理过程对催化剂物性无影响，并且对环境无影响，无″三废″产生，属于″绿色″工艺。但电磁式处理工艺，存在着能耗-->高、安全性及稳定性差等问题，同样难以在国内炼厂进行推广。而永磁式处理工艺，随着近年来永磁材料科学的不断发展进步，已经逐渐凸现出其固有优势，并在美国、日本等国家率先进入了商业化运行的阶段。但由于我国炼油行业的原料性质、装置情况等问题与美国、日本等国家不同，具有自身的特殊性，因此，在我国炼油工业应用这一技术会存在着自身固有的特点和途径。据报道，美国炼油装置平衡剂的Ni含量最高仅为4058PPm。与美国相比，Ni含量高是我国原油的特点，按照美国的技术方案无法满足国内石油高Ni含量的处理需要，国内目前也没有用高梯度磁场分离催化裂化平衡剂的报道，而且用于炼油厂FCC装置在线化催化剂分选回收处理的工艺也从未实现过。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中的不足而提供一种用于炼油厂FCC装置催化剂在线回收的方法和装置。在原理方法上，通过高效换热，可以做到实时地将再生器中的高温平衡催化剂卸出并进入处理流程，最终经过处理的催化剂将被返回至FCC装置中继续使用。通过粒径分级、粒子整形和磁选分离等处理方法，可以将平衡催化剂中受重金属污染程度较深的部分与较浅的部分分离开，并将受重金属污染程度较浅的部分(即低金属剂)加以回收并返回装置中继续使用，剩余的催化剂部分(即高金属剂)将被废弃或用于其它回收重金属的工艺。其中，经过特别优化和设计的磁选方法将能够处理重金属Ni含量在5000ppm以上的高污染平衡剂。通过对平衡催化剂的在线实时循环处理，可实现对FCC装置的催化剂藏量进行自动更新并可按照工艺要求对其平均活性水平、重金属污染水平进行动态调控。最终通过应用本工艺技术方法，可提高FCC装置总转化率、轻质油收率和降低装置催化剂的消耗量，并可充分、合理、有效地利用催化剂，大大降低生产成本，节能环保。本专利技术通过一个实现自动监控的在线循环工艺系统来实现。平衡催化剂从再生器中出来后进入到取热单元中，通过下移式密相床外取热器和上流式稀相床外取热器两段换热后将温度从700℃降至80℃。然后平衡催化剂进入到由粒径分级机、粒子整形设备和磁选设备或粒径分级机和磁选设备或磁选设备构成的分选回收处理单元中进行分离处理，分离后得到的低金属剂进入到低金属剂罐中，高金属剂进入到高金属剂罐中。然后低金属剂罐中的低金属剂将按照一-->定的流量要求被返回至FCC装置中继续使用，高金属剂罐中的高金属剂将被废弃或用于其它回收重金属的工艺。通过不断地分选回收和循环处理可对FCC装置中催化剂藏量活性分布进行优化，以取得更好的平均活性和选择性。本专利技术是这样实现的：一种用于催化裂化装置的催化剂在线回收方法，它通过高效换热和干法分选对炼油厂FCC装置催化剂进行连续不断的在线化处理，其特征在于：可直接处理FCC装置再生器中的高温平衡催化剂，特别适合于处理重金属Ni含量在5000ppm以上的高污染平衡催化剂，通过本工艺方法的处理，能够将上述平衡剂中所含有的具有较高活性及选择性的催化剂部分以最佳的效率分离、回收，同时通过催化剂的在线循环处理，可完成对FCC装置的催化剂藏量进行自动更新并可按照工艺要求对其平均活性水平进行动态调控；本工艺方法包括：从FCC装置中的再生器中取出的平衡催化剂经过取热单元处理后进入输送单元；再由输送单元输送至分选回收处理单元；经分选回收处理单元处理后得到的高金属剂将进入高金属剂罐中进行缓冲和储存；经分选回收处理单元处理后得到的低金属剂再由低金属剂罐返回FCC装置中进行循环使用，用以替代藏量中已经老化的催化剂部分，同时可替代部分新鲜催化剂的作用以降低FCC装置的单耗；整个在线循环系统的运行由控制单元进行监控。其中，分选回收单元可根据工艺要求至少选择以下设备中的一套组成：可处理5000ppm以上Ni含量的细粉物料磁选设备；或该磁选设备及大尺度粒径(30～60μm)分级设备；或该磁选设备、该分级设备及流化床式粒子整形设备。且由输送单元中来的催化剂可在这些设备之间循环。所述的取热单元：取热单元为两段式换热器。第一段换热为下移式密相床外取热器，将处于高温状态(700℃)的平衡催化剂降至300～350℃。第二段换热为上流式稀相床外取热器，继续将300～350℃的平衡催化剂进一步降温至80℃，以满足后续处理工艺的运行要求。在第一段换热过程中，催化剂由下移式密相床外取热器的上部进入，由下部排出，床层呈密相。底部通入流化风，可增加床层的均匀性和流动性，提高传热效率。在第二段换热过程中，催化剂随同输送风从上流式稀相床外取热器的下部进入，由上部排出，床层呈稀相。无论是下移式密相床外取热器及上流式稀相床外取热器，均由外部壳体和固定在其内部的钉头传热管所组成。每根传热管由进水管和排汽管或排水管组成一个独立的水-汽或水-水循环元件。钉头传热管上部固定在壳体顶封头上，-->可自由伸缩，能吸收传热管的热膨胀量。由于每根传热管是一个独立结构，可以避免了长期操作下，一根传热管被催化剂磨穿而影响整个冷却器的运行。由于采用了两段换热技术，可在第一段换热过程中产生饱和蒸汽，此饱和蒸汽可被用于其它工艺过程中，因此回收了热能；同时，又减轻了第二段换热过程中的冷却水的消耗量，避免了由于换热温差过大(从700℃至80℃)对设备结构造成的损害。两段取热器并列布局，便于在催化裂化装置内布置安装。取热器的壳体内壁衬有耐高温的隔热耐磨衬里，因此抗磨性能好，寿命长，能够保证长周期的运行。通过两段高效换热降温处理，将为实现平衡催化剂的在线实时循环处理奠定基础，同时将可实现对FCC装置的催化剂藏量进行自动更新并可按照工艺要求对其平均活性水平、重金属污染水平进行动态调控的功能。所述的钉头传热管中每根传热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于催化裂化装置的催化剂在线回收方法，它通过高效换热和干法分选对炼油厂ＦＣＣ装置催化剂进行连续不断的在线化处理，其特征在于：可直接处理ＦＣＣ装置再生器中的高温平衡催化剂，特别适合于处理重金属Ｎｉ含量在５０００ｐｐｍ以上的高污染平衡催化剂，通过本工艺方法的处理，能够将上述平衡剂中所含有的具有较高活性及选择性的催化剂部分以最佳的效率分离、回收，同时通过催化剂的在线循环处理，可完成对ＦＣＣ装置的催化剂藏量进行自动更新并可按照工艺要求对其平均活性水平进行动态调控；它包括： （ａ）从ＦＣＣ装置中的再生器（１）中取出的平衡催化剂经过取热单元（２）处理后进入输送单元（３）；再由输送单元（３）输送至分选回收处理单元（４）；经分选回收处理单元（４）处理后得到的高金属剂将进入高金属剂罐（１０）中进行缓冲和储存；经分选回收处理单元（４）处理后得到的低金属剂再由低金属剂罐（９）返回再生器（１）中进行操作循环，用以替代藏量中已经老化的催化剂部分，同时可替代部分新鲜催化剂的作用以降低ＦＣＣ装置的单耗； （ｂ）分选回收单元（４），可根据工艺要求至少选择以下设备中的一套组成：可处理５０００ｐｐｍ以上Ｎｉ含量的细粉物料磁选设备（６）；或该磁选设备（６）及大尺度粒径３０～６０μｍ分级设备（７）；或该磁选设备（６）、该分级设备（７）及流化床式粒子整形设备（８）；且由输送单元（３）中来的催化剂可在这些设备之间循环； （ｃ）取热单元（２），包括：下移式密相床外取热器（２０）和上流式稀相床外取热器（２４）； （ｄ）整个在线工艺系统的运行由控制单元（５）进行监控。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】CN 2002-4-15 02116618.81.一种用于催化裂化装置的催化剂在线回收方法，它通过高效换热和干法分选对炼油厂FCC装置催化剂进行连续不断的在线化处理，其特征在于：可直接处理FCC装置再生器中的高温平衡催化剂，特别适合于处理重金属Ni含量在5000ppm以上的高污染平衡催化剂，通过本工艺方法的处理，能够将上述平衡剂中所含有的具有较高活性及选择性的催化剂部分以最佳的效率分离、回收，同时通过催化剂的在线循环处理，可完成对FCC装置的催化剂藏量进行自动更新并可按照工艺要求对其平均活性水平进行动态调控；它包括：(a)从FCC装置中的再生器(1)中取出的平衡催化剂经过取热单元(2)处理后进入输送单元(3)；再由输送单元(3)输送至分选回收处理单元(4)；经分选回收处理单元(4)处理后得到的高金属剂将进入高金属剂罐(10)中进行缓冲和储存；经分选回收处理单元(4)处理后得到的低金属剂再由低金属剂罐(9)返回再生器(1)中进行操作循环，用以替代藏量中已经老化的催化剂部分，同时可替代部分新鲜催化剂的作用以降低FCC装置的单耗；(b)分选回收单元(4)，可根据工艺要求至少选择以下设备中的一套组成：可处理5000ppm以上Ni含量的细粉物料磁选设备(6)；或该磁选设备(6)及大尺度粒径30～60μm分级设备(7)；或该磁选设备(6)、该分级设备(7)及流化床式粒子整形设备(8)；且由输送单元(3)中来的催化剂可在这些设备之间循环；(c)取热单元(2)，包括：下移式密相床外取热器(20)和上流式稀相床外取热器(24)；(d)整个在线工艺系统的运行由控制单元(5)进行监控。2.根据权利要求1所述的催化剂在线回收方法，其特征在于：所述的取热单元(2)为两段式换热器；第一段换热为下移式密相床外取热器(22)，将处于高温状态的平衡催化剂降至300～350℃；第二段换热为上流式稀相床外取热器(25)，继续将300～350℃的平衡催化剂进一步降温至80℃至常温，以满足后续处理工艺的运行要求；在第一段换热过程中，催化剂由下移式密相床外取热器的上部进入，由下部排出，床层呈密相，底部通入流化风，可增加床层的均匀性和流动性，提高传热效率；在第二段换热过程中，催化剂随同输送风从上流式稀相床外取热器的下部进入，由上部排出，床层呈稀相。3.根据权利要求2所述的催化剂在线回收方法，其特征在于：所述的下移式密相床外取热器(22)及上流式稀相床外取热器(25)，均由外部壳体(22-2)和固定在其内部的钉头传热管(20)所组成；其中，每根传热管由进水管和排汽管(或排水管)组成一个独立的水-汽或水-水循环元件；钉头传热管(20)上部固定在壳体顶封头上，可自由伸缩，能吸收传热管的热膨胀量；每根传热管是一个独立结构，以避免了长期操作下，一根传热管被催化剂磨穿而影响整个冷却器的运行。4.根据权利要求2所述的催化剂在线回收方法，其特征在于：所述的下移式密相床外取热器(22)及上流式稀相床外取热器(25)并列布局；且在其壳体内壁衬有耐高温的隔热耐磨衬里。5.根据权利要求2所述的催化剂在线回收方法，其特征在于：所述的取热单元(2)中从再生器(1)中出来的平衡催化剂，首先以重力自溜的方式经由入料口(22-3)进入下移式密相床外取热器(22)，在壳体(22-2)中催化剂与钉头传热管(20)之间进行换热；在换热过程中，冷却水由钉头传热管(20)的冷却水入口(22-4)进入，经换热后发生相变，成为蒸汽后由钉头传热管(20)的排汽口(22-5)排出；经换热后的催化剂在重力的作用下经由管(23)进入到上流式稀相床外取热器(25)中，在此过程中，依靠由入口(22-1)进入的流化风对催化剂进行松动，以防止出现催化剂流动堵塞的现象；进入上流式稀相床外取热器(25)的催化剂在由输送风入口(25-1)进入的输送风的提升作用下，进入到壳体(25-2)中并与钉头传热管(20)之间进行换热；在换热过程中，冷却水由钉头传热管(20)的冷却水入口(25-3)进入，经换热后由钉头传热管(20)的排水口(25-4)排出；经换热后的催化剂在输送风的作用下，经由出料口(25-5)离开取热单元(2)，继续进入到后面的后续装置。6.根据权利要求3所述的催化剂在线回收方法，其特征在于：所述的钉头传热管(20)中的每根传热管均由基管(20-1)、钉头(20-2)和内管(20-3)构成；且钉头交错均布在基管(20-1)表面，并与基管(20-1)表面相垂直；钉头截面对基管(20-1)表面的覆盖率小于25％。7.根据权利要求1所述的催化剂在线回收方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖军，赵岚，顾春来，郑卫平，张蓉生，张荣克，
申请(专利权)人：中国石化工程建设公司，北京欣博通创新能源技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]