FCC逆流再生器制造技术

提出了一种具有至少两阶段逆流接触的逆流催化剂再生器。每个阶段可以包括可渗透屏障，其允许含氧气体向上通过和焦化催化剂向下通过每个阶段，但是抑制催化剂的向上运动以减轻回混，和真正的逆流接触以及来自催化剂的焦炭的有效燃烧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】FCC逆流再生器优先权声明本申请要求2016年3月31日提交的美国申请No.62/316487的优先权，其内容通过引用整体并入本文。专利
本主题的领域涉及流化催化裂化装置中的催化剂再生，更具体地涉及逆流催化剂再生器。
技术介绍
流化催化裂化(FCC)是通过在流化反应区中使烃与由细碎颗粒材料组成的催化剂接触而完成的烃转化方法。与加氢裂化相反，催化裂化中的反应在不存在大量添加的氢气或氢气的消耗的情况下进行。随着裂化反应的进行，大量被称为焦炭的高碳质材料沉积在催化剂上。再生区内的高温再生操作燃烧来自催化剂的焦炭。含有焦炭的催化剂，在本文称为焦化催化剂，从反应器中连续除去，并用来自再生器的基本上无焦炭的催化剂代替。FCC装置的共同目标是使反应器的产物收率最大化，同时使操作和设备成本最小化。原料转化的优化通常需要从催化剂中基本上完全除去焦炭，称为完全或全部燃烧再生。完全再生产生具有小于0.1重量％，优选小于0.05重量％焦炭的催化剂。为了获得完全再生，催化剂必须与氧气接触足够的停留时间以允许焦炭的彻底燃烧。当不发生完全再生时发生部分再生。当再生产生具有至少0.1，通常至少0.05，典型地至少0.03重量％焦炭的催化剂时，发生部分再生。在再生器中，使用含氧气体(通常是空气)从催化剂燃烧焦炭。通过在再生器中燃烧焦炭形成的烟道气被处理以除去颗粒和转化一氧化碳，之后烟道气可以正常排放到大气中。常规再生器通常包括容器，其具有焦化催化剂入口，再生催化剂出口和用于将空气或其它含氧气体供应到驻留在容器中的催化剂的燃烧气体分配器。旋风分离器在烟道气在烟道气出口中离开再生器容器之前除去夹带在烟道气中的催化剂。再生器通常包括设置在容器的相应上部区域和下部区域中的流化催化剂的稀相床和密相床。再生器的主要目的是将焦炭从催化剂上烧掉，因此优选高焦炭燃烧效率，因为它将减小设备尺寸，操作成本和排放水平。快速燃烧速率可以减少催化剂在再生器中的停留时间。再生器中的高温条件和蒸汽的存在可以使催化剂失活，因此优选短的停留时间。然而，必须控制燃烧速率，因为过度的燃烧速率会由于过快的快速燃烧而产生局部热点，这可能损坏催化剂结构和使再生器设备过热。后燃烧是当从再生催化剂中分离出的热烟道气含有一氧化碳时发生的现象，该一氧化碳在含氧催化剂的稀相中燃烧成二氧化碳。稀相中存在催化剂不足以充当散热器以吸收燃烧热，从而使周围设备经受可能超过冶金极限的过高温度并且可能产生有助于产生对环境不希望的氮氧化物的气氛。生成二氧化碳的不完全燃烧可能是由于燃烧气体中的氧气不足，再生器容器中焦化催化剂的流化或通气不良或再生器容器中焦化催化剂分布不良造成的。因为处理重质残余物进料的FCC装置产生比促进裂化反应所需的更多的热量，所以希望控制再生温度和向反应器的热释放。控制再生温度的两种最常见的方法是控制二氧化碳与一氧化碳的比率，并使用催化剂冷却器产生蒸汽并冷却催化剂。以烟道气中可能的最高一氧化碳浓度运行是最经济的，因为CO到CO2的燃烧热可以在CO锅炉中回收，其中产生过热蒸汽而不是通过使用催化剂冷却器去除相同热量产生的饱和蒸汽。然而，在低CO2/CO比下操作会带来后燃烧的风险。当鼓泡床设计得更大时，越来越难以横向均匀地混合催化剂。因此，催化剂入口附近的区域从顶部到底部倾向于具有比与催化剂入口相对的区域更高的碳浓度。富碳区中产生的烟道气往往比再生器相对侧的区域富含一氧化碳，并且在极端情况下甚至可能存在氧气突破，这可能导致后燃烧。目前使用的催化剂再生器有几种类型。传统的鼓泡床再生器通常仅具有一个室，其中空气鼓泡通过致密的催化剂床。加入焦化催化剂，并从同一致密催化剂床中取出再生催化剂。相对少的催化剂夹带在离开致密床的燃烧气体中。当使用单个鼓泡床以最大一氧化碳生成再生催化剂时，催化剂不会完全再生。为了在给定的补充催化剂速率下使再生催化剂活性最大化，催化剂上的碳必须减少到最小。大多数现代残余物裂化装置使用两阶段鼓泡床再生器来完成催化剂净化并将催化剂上的碳减少到最小。两阶段鼓泡床有两个室。将焦化催化剂加入上部第一室中的致密床中，并用来自第二阶段的烟道气中的空气部分再生。将部分再生的催化剂输送到下部第二室中的致密床中并用空气完全再生。从第二室中取出完全再生的催化剂。第二阶段通常以完全燃烧操作，其中所有一氧化碳转化为二氧化碳并且烟道气中存在过量的氧气。在一阶段或两阶段流化鼓泡床再生器中，通过分配到再生器中的空气向上提升的催化剂在称为回混的现象中不均匀地下落。在鼓泡床中，催化剂相从顶部到底部回混，而气相几乎是活塞流，底部氧气浓度高，顶部氧气浓度低。回混导致停留时间增加并且燃烧速率不均匀，这会产生热点，增加催化剂失活并降低燃烧效率。回混也降低了催化剂床密度，从而增加了设备尺寸。因此，需要改进的方法和装置，用于有效地再生催化剂，同时防止后燃烧和回混。需要一种方法和装置，以更好地控制再生器中的焦炭和氧气浓度和温度分布，这促进了来自催化剂的焦炭的更有效燃烧。
技术实现思路
所公开的主题是具有至少两阶段逆流接触的逆流催化剂再生器。每个阶段可以包括可渗透屏障，其允许含氧气体向上通过和焦化催化剂向下通过每个阶段，但是抑制催化剂的向上运动以减轻回混，和真正的逆流接触以及来自催化剂的焦炭的有效燃烧。附图简述图1是结合本主题的FCC装置的示意性正视图。图2是在2-2段处图1的横截面。图3是床体积比/阶段数的图。图4是二氧化碳与一氧化碳比率/阶段数的图。图5是每个阶段的焦炭浓度和氧浓度的图。图6是每个阶段的一氧化碳和二氧化碳浓度以及二氧化碳与一氧化碳的比率的图。具体实施方式提出了一种新的再生器，其中催化剂和气体在多个阶段中彼此逆流。每个阶段上方的可渗透屏障可通过减轻催化剂回混而促进催化剂的逆流流动。可渗透屏障还可具有促进催化剂和燃烧气体之间有效混合的结构。每个阶段还可以包括在相邻的可渗透屏障之间的开放容积的室。催化剂从一个阶段向下流过下面的可渗透屏障，含氧气体从该阶段向上流过上面的可渗透屏障。可以在再生器容器中组装多个阶段以接近真正的逆流流动条件。在新的再生器中，催化剂流动和催化剂停留时间更均匀。催化剂实现完全焦炭燃烧所需的停留时间可以精确控制并因此降低。可以避免由于随机长停留时间而导致的催化剂失活。另外，逆流流动状态沿再生器容器产生有利的浓度分布。在顶部，在初始阶段催化剂具有最高的焦炭浓度，但燃烧气体具有低的氧浓度，因此可以避免后燃烧。在底部，在最后阶段含氧气体具有最高的氧浓度，但催化剂具有最低的焦炭浓度，因此可以防止过度燃烧。由于催化剂向下流动模式更均匀，因此可以在再生器容器中增加催化剂密度。因此，对于相同的催化剂存量，再生器尺寸可以更小。另外，因为在催化剂上的焦炭浓度较低的情况下氧浓度可以更高，所以可以降低总的含氧气体流速，因此可以降低再生器尺寸和操作成本。尽管考虑了其他用途，但是该方法和装置可以体现在FCC单元中。图1显示了包括反应器部分10和再生器容器50的FCC装置。再生催化剂管道12以由控制阀14调节的速率将再生催化剂从再生器容器50转移到反应器部分10的提升管20。惰性流化介质如来自喷嘴16的蒸汽以相对高的密度向上输送再生催化剂通过提升管20，直到多个进料分配器喷嘴18将可能与惰性气体如蒸汽混合的烃进料注本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃烧来自焦化催化剂的焦炭的方法，包括：使第一焦化催化剂流向下通过第一可渗透屏障进入第一阶段；向上推动第一含氧气流通过所述第一阶段，与所述第一焦化催化剂流逆流接触以燃烧来自所述第一焦化催化剂流的焦炭，以提供包括再生催化剂的第二焦化催化剂流和烟道气流；从所述第一阶段向上推动所述烟道气流；在所述第一阶段中抑制所述第一焦化催化剂流的向上运动；将所述第二焦化催化剂流从所述第一阶段向下送至所述第一阶段下方的第二阶段；向上推动第二含氧气流通过所述第二阶段，与所述第二焦化催化剂流逆流接触以燃烧来自所述第二焦化催化剂流的焦炭，以提供包括再生催化剂的第三焦化催化剂流和包括烟道气的所述第一含氧气流；将所述第一含氧气流从所述第二阶段推动到所述第一阶段；和在所述第二阶段中抑制所述第二焦化催化剂流的向上运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.31 US 62/316,4871.一种燃烧来自焦化催化剂的焦炭的方法，包括：使第一焦化催化剂流向下通过第一可渗透屏障进入第一阶段；向上推动第一含氧气流通过所述第一阶段，与所述第一焦化催化剂流逆流接触以燃烧来自所述第一焦化催化剂流的焦炭，以提供包括再生催化剂的第二焦化催化剂流和烟道气流；从所述第一阶段向上推动所述烟道气流；在所述第一阶段中抑制所述第一焦化催化剂流的向上运动；将所述第二焦化催化剂流从所述第一阶段向下送至所述第一阶段下方的第二阶段；向上推动第二含氧气流通过所述第二阶段，与所述第二焦化催化剂流逆流接触以燃烧来自所述第二焦化催化剂流的焦炭，以提供包括再生催化剂的第三焦化催化剂流和包括烟道气的所述第一含氧气流；将所述第一含氧气流从所述第二阶段推动到所述第一阶段；和在所述第二阶段中抑制所述第二焦化催化剂流的向上运动。2.根据权利要求1的方法，其中所述第一可渗透屏障抑制所述第一阶段中所述第一焦化催化剂流的向上运动。3.根据权利要求2的方法，其中第二可渗透屏障抑制所述第二阶段中所述第二焦化催化剂流的向上运动。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二可渗透屏障在所述第一可渗透屏障下方间隔开。5.根据权利要求1的方法，还包括在所述第一阶段之上输送所述第一焦化催化剂流和在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·费，L·M·沃斯什拉格，B·W·赫德里克，
申请(专利权)人：环球油品公司，
类型：发明
国别省市：美国,US