利用补充燃料再生催化剂的方法和设备技术

本发明专利技术涉及将较高温度的再生脱氢催化剂与来自脱氢反应的较低温度的废脱氢催化剂混合以加热废催化剂。可以引入空气或其它含氧气体以促进混合。热再生催化剂与较冷废催化剂的混合提高了废催化剂的温度，并使催化剂上的焦炭和补充燃料气体中的焦炭立即准备好燃烧，而没有将废催化剂加热到燃烧温度所必需的延迟。再生脱氢催化剂可在催化剂的混合物与补充的燃料气体接触之前与废脱氢催化剂混合。应调节利用燃料气体的燃烧以避免生成火焰。利用燃料气体的燃烧以避免生成火焰。利用燃料气体的燃烧以避免生成火焰。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用补充燃料再生催化剂的方法和设备
[0001]优先权声明
[0002]本申请要求2019年12月13日提交的美国申请序列号16/714,383的优先权，该申请全文以引用方式并入本文。


[0003]该领域是催化剂的再生，特别是焦炭从流化催化剂的燃烧。

技术介绍

[0004]轻质烯烃生产对于生产足够的塑料至关重要，以满足全球需求。烷烃脱氢(PDH)是其中轻质烷烃如乙烷和丙烷可以分别脱氢以制备乙烯和丙烯的方法。脱氢是需要外部热量以驱动反应完成的吸热反应。流体催化裂化(FCC)是另一种生产基本乙烯和丙烯的吸热方法。
[0005]在具有流化催化剂的PDH和FCC反应中，焦炭可以沉积在催化剂上，同时催化反应。可以通过在存在氧气的情况下从催化剂中燃烧焦炭来在催化剂再生器中再生催化剂。然后可以将热再生催化剂转移回反应器以催化反应。然而，在PDH反应中产生的焦炭可以提供来自在再生器中燃烧的不足的热量，以促进吸热脱氢方法。最近在FCC中观察到来自递送到反应器的再生催化剂的不足热量，这是由于汽提效率的进步，从而导致在输送到催化剂再生器的废催化剂上的烃较少。因此，可将补充燃料(如燃料气体)进料到催化剂再生器以充分加热催化剂以将足够的焓传递以驱动吸热反应。相反，如果提供不足的热量来驱动吸热反应，则烯烃生产可能会受到影响。
[0006]脱氢催化剂可以利用分子筛并入脱氢金属或无定形材料。催化剂必须足够稳健且尺寸适当，能够抵抗流化系统中预期的研磨。FCC催化剂通常是具有任选的MFI沸石以增强丙烯生产的Y沸石。/>[0007]再生方法和设备必须设计成最小化对催化剂和再生设备的损坏。当将燃料气体添加到再生器中时，这可能是特别具有挑战性的，该添加可以促进燃料气体燃烧而分散热量手段不足的区域中的热点。高度的蒸气和催化剂混合确保补充燃料气体的完全燃烧和蒸气与催化剂之间的良好热传递。催化剂是大散热器，因此补充燃料气体应在与致密催化剂相紧密接触时燃烧，以避免过高的稀催化剂相温度。致密催化剂相中的催化剂密度为至少200kg/m3(12.5lb/ft3)，并且稀催化剂相中的催化剂密度不超过100kg/m3(6.3lb/ft3)。过量的稀催化剂相温度可能导致对周围催化剂和再生设备的热损伤，因为在不存在致密催化剂相的情况下热量无法充分分散。
[0008]空气与补充燃料气体之间的混合不良或燃料气体、空气和催化剂之间的接触时间不足可能导致催化剂或燃料气体上焦炭不完全燃烧。在初级催化剂分离设备下游持续的未燃烧的燃料气体将倾向于在被称为后燃的现象中在稀催化剂相中燃烧，从而导致温度过高，因为大多数催化剂散热器已经与气体分离。如果出于某种原因，未燃烧的燃料气体离开再生器而不完全燃烧，则离开再生器的蒸气具有在下游设备中燃烧的可能性，该下游设备
不对再生器中常见的高温进行额定或导致未燃烧的燃料气体被释放到大气中。应选择再生器中的条件以最小化火焰发生，火焰发生可能会由于其强热而损坏催化剂和设备。
[0009]在常规的流化脱氢催化剂再生器中，通过焦炭和补充燃料气体的燃烧热加热废催化剂。进入再生器的废催化剂是冷却器，并降低再生器的温度。补充燃料气体和催化剂上的焦炭可能需要在再生器中可燃烧之前加热到燃烧温度。
[0010]因此，需要在催化剂再生过程中使脱氢催化剂与燃料气体和空气接触的改进方法。

技术实现思路

[0011]将较高温度再生催化剂与较低温度废催化剂混合以加热废催化剂。可以引入空气或其它氧气供应气体以促进混合。热再生催化剂与较冷废催化剂的混合增加了再生器中的催化剂密度，并且提供足够的催化剂以吸收热量但不过度升温，从而保护催化剂和设备。废催化剂的温度也增加了催化剂上的焦炭形成，并且补充的燃料气体立即准备好燃烧而没有将废催化剂加热到燃烧温度所必需的延迟。再生催化剂可在催化剂的混合物与补充的燃料气体接触之前与废催化剂混合。燃料气体可以分布在提供在50与4000之间的颗粒雷诺数以确保稳态燃烧的条件下。
附图说明
[0012]图1为本公开的方法和设备的示意图；
[0013]图2为针对给定雷诺数的达到气泡直径的时间和诱导时间与气泡直径的曲线图；并且
[0014]图3为图1的另选的实施方案的示意图。
[0015]定义
[0016]术语“连通”是指在列举的部件之间可操作地允许流体流动，其可被表征为“流体连通”。
[0017]术语“下游连通”意指在下游连通中流向主体的至少一部分流体可以从与其流体连通的对象可操作地流动。
[0018]术语“上游连通”意指在上游连通中从主体流出的至少一部分流体可以可操作地流向与其流体连通的对象。
[0019]术语“直接连通”意指来自上游部件的流体流进入下游部件而不穿过任何其他居间容器。
[0020]术语“间接连通”意指来自上游部件的流体流在穿过居间容器之后进入下游部件。
[0021]术语“绕过”意指对象至少在绕过的范围内与绕过主体失去下游连通。
[0022]术语“燃料气体”包括烃、氢气及其混合物。
[0023]如本文所用，术语“主要的”或“大部分”意指大于50％，适当地大于75％，并且优选地大于90％。
具体实施方式
[0024]本公开提供了一种方法和设备，其促进气体与催化剂与补充燃料燃烧之间的彻底
接触，以将催化剂脱羰基和加热到足以在再生催化剂转移到反应器时驱动吸热反应的温度。再生催化剂的再循环在再生器中提供足够的散热器，以避免过量的温度上升，温度上升可能损坏催化剂和设备。补充燃料气体可以在比较低温度废催化剂更高的温度下与催化剂接触。较高温度的催化剂使废催化剂上的焦炭和补充燃料气体更易于燃烧，而没有将废催化剂加热到燃烧温度所必需的延迟。
[0025]将废催化剂和至少部分再生的催化剂混合或将燃料喷射到再生的催化剂中可以使得补充燃料气体能够在至少660℃的温度下分配到催化剂。在再生器中没有需要浪费催化剂停留时间以将废催化剂加热到燃烧温度。可以使用氧气供应气体来流化废催化剂和再生催化剂的混合物，并且还提升再生器中的催化剂。可以为空气的氧气供应气体含有燃烧所必需的氧气。将再生催化剂再循环到再生器最大化燃烧气体、氧气和燃料气体在存在致密催化剂相的情况下的接触时间，这可以更好地吸收热量而没有过量温度上升。再生催化剂再循环还提供改变废催化剂和再循环的再生催化剂的质量流速的比率而不会影响再生催化剂到反应器的流动速率的能力。
[0026]本文的教导可以适用于需要待再生的催化剂用于吸热反应的任何方法。烷烃脱氢(PDH)和流体催化裂化(FCC)是此类方法的示例。FCC催化剂用于在大约大气压和427℃(800
°
F)至538℃(1000
°
F)和5至30的催化剂与油的比率下裂解较大的烃分子为较小的烃分子。PDH催化剂用于脱氢反应方法中以催化乙烷和/或丙烷脱氢为乙烯和丙烯。将示例性地描述PDH方法以说明所公开的设备和方法。
[0027]脱氢反应中的条件可包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于催化脱氢方法的催化剂再生器，包括：混合室，所述混合室包括废催化剂管道入口和再生催化剂管道入口以用于将废催化剂和再生催化剂混合在一起；氧气供应气体分配器，所述氧气供应气体分配器用于将氧气供应气体分配到所述催化剂；燃烧室，其中在存在氧气的情况下从所述废催化剂中燃烧焦炭；和燃料分配器，所述燃料分配器用于将燃料气体分配到所述再生器以在所述燃烧室中燃烧。2.根据权利要求1所述的催化剂再生器，还包括在所述混合室中的混合管，以促进所述废催化剂与所述再生催化剂之间的混合。3.根据权利要求2所述的催化剂再生器，还包括在所述管的横向壁中的开口。4.根据权利要求3所述的催化剂再生器，其中所述管中的所述开口与所述废催化剂管道入口和所述再生催化剂管道入口中的一者共边。5.根据权利要求1所述的催化剂再生器，还包括燃料分配区段，所述燃料分配区段包括穿透所述再生器的壁的燃料喷射器。6.根据权利要求2所述的催化剂再生器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰，
申请(专利权)人：环球油品有限责任公司，
类型：发明
国别省市：