催化裂化催化剂再生烟气CO燃烧及能量回收方法技术

本发明专利技术属于炼油及石油化工节能技术领域，提出了一种催化裂化再生烟气ＣＯ燃烧及烟气能量回收方法。本发明专利技术的技术特点是：不补燃料燃烧烟气中ＣＯ，节省了燃料；ＣＯ燃烧与传热分别在ＣＯ燃烧器和烟气取热器中进行，使ＣＯ能充分燃烧；把ＣＯ燃烧烟气及二段再生烟气引入烟机，增大了烟气轮机膨胀工质流量；烟机前燃烧ＣＯ，提高了烟机入口温度，回收功率增加。本发明专利技术适用于催化裂化再生烟气能量回收，使用本发明专利技术技术可取得显著的经济效益。（*该技术在2015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】
本专利技术属于炼油及石油化工领域节能及能量回收技术。催化裂化过程催化剂上附着的焦炭通过烧焦(再生)恢复催化剂的活性。根据烟气中有无CO分为不完全再生和完全再生两种方式。完全再生采用的手段大多是高温富氧操作，或加CO助燃剂催化燃烧。但由于催化裂化原料性质变重，装置的焦炭产率提高，存在大量过剩热，必须在再生器增加取热设施，取出热量，此外，主风机生产能力和再生器操作线速都受到影响，尤其是重金属污染，在卸出大量平衡催化剂时，铂助燃剂也随之卸出，增加了操作费用。采用不完全再生方式以CO形式把20～30％焦炭热量转移到烟气中，不仅有利于反应器——再生器系统的热平衡，而且可以减缓主风机能力及再生器线速高的矛盾，节省昂贵的铂助燃剂。因此催化裂化特别是重油催化裂化的单段或两段再生工艺中不完全再生方式是一个较好的选择，催化裂化装置再生器排出烟气具有高温、带压、含有CO可燃物，回收再生烟气中CO化学能、显热及动能是装置节能的一个重要方面。目前，含CO再生烟气能量回收有三种流程1.烟机——CO锅炉流程我国许多催化裂化装置含CO再生烟气能量回收的流程为再生烟气经由一级或多级旋风分离器分离出催化剂粉尘后进入烟气膨胀透平回收动力，并用于驱动主风机或发电，烟机排出烟气进入CO锅炉，通过补燃燃料，提高炉膛温度，燃尽CO，燃烧烟气热量用于产生蒸汽，排出烟气降温至150～200℃左右，排入大气。该流程存在以下问题。(1)烟气经烟机后，温度已降至400～550℃，低于CO燃烧的启燃温度，需供入大量辅助燃料补燃以提高烟气温度。(2)在CO锅炉内，燃烧和传热同时进行，炉膛内水冷壁管处温度一般低于CO启燃温度，造成排入烟气中仍有一定量的CO(大多在500ppm以上)，不利于环境保护。(3)由于工厂能源利用水平提高，装置余热发生蒸汽增加，许多企业已满足或基本满足全厂用汽需要，再增加大量燃料多发生蒸汽，势必影响到全厂蒸气平衡，不利于节能和经济。2.烟机——CO燃烧炉——废热锅炉流程1992年，洛阳石化工程公司在两段再生工艺中设置CO焚烧炉，在烟机后回收一段再生烟气CO化学能，改善了炉膛燃烧状况，补燃比大为降低，燃烧烟气进余热锅炉回收热能发生蒸汽。但存在问题是常压燃烧，炉子体积较大，二段再生烟气动能也不能回收。3.CO锅炉——烟机——废热锅炉流程英国专利GB2197390提出催化裂化含CO再生烟气能量回收流程为含CO高温、带压的再生烟气经三级旋风分离器分离出催化剂粉尘后，进入一正压CO锅炉，补入燃料和风燃烧一氧化碳，同时取出热量发生蒸汽，降温至600～700℃后进入烟气轮机膨胀做功，用于驱动主风机，烟机出口烟气进一步由余热锅炉取热降温至180℃排至大气。该专利的特点是把CO锅炉由常压改为正压，其位置由烟机后改为烟机前，增加了余热锅炉，称之为第二取热器。CO锅炉体积缩小，但仍需补充燃料，以燃尽CO，在CO锅炉内燃烧和传热同时进行，对燃尽CO不利。本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出一种不补燃料，使CO完全燃烧的再生烟气能量回收方法。本专利技术提出的再生烟气CO燃烧及能量回收方法依次包括以下步骤1.单段再生烟气与预燃风混合或两段再生一、二段再生烟气混合，在烟道中进行CO预燃烧；2.预燃后的再生烟气进入CO燃烧器，同时，向燃烧器内注入燃烧风，继续进行CO燃烧；3.CO燃烧器排出的烟气进入烟气取热器取热，降低烟气温度；4.烟气取热器排出的烟气进入烟气轮机膨胀做功；5.烟气轮机排出的烟气进入废热锅炉，回收余热后排出。以下结合附图详细叙述本专利技术的内容。1.单段再生工艺(见附图-1)从催化裂化再生器1排出高温(650～700℃)、压力(0.2～0.45MPa)、含CO(2—10％)烟气进入烟道，在再生器出口烟道的适当位置2注入预燃风，注风位置的选择应能保证注风后烟气温度不低于CO燃烧的启燃温度640℃。为防止注风后烟气温度过低，可采取分次注风。预燃风温度为150～200℃，压力为0.22～0.45MPa，预燃风量占CO燃烧用风量的10～40％(v)，烟气中氧浓度为0.8～1.5％(V)，烟气中CO在预燃烟道3内逐渐氧化燃烧，预燃时间0.8～2.0秒，烟气温度达到730～830℃，进入CO燃烧器4，燃烧器压力0.2～0.44MPa，补入CO燃烧用风5，把CO燃烧到300PPm以下，温度升到850～1150℃，进入烟气取热器6，取出热量使烟气降温至690～730℃，该热量可用于发生蒸汽或过热蒸汽，排出烟气经第三级旋风分离器7分离出催化剂粉尘，烟气温度680～710℃，压力0.2～0.41MPa，进入烟气轮机8膨胀做功，驱动主风机9或发电机/电机11(配有蒸汽透平10，在开工和非正常工况下驱动主风机9)，烟气排出烟气轮机温度530～580℃，压力为0.103～0.115MPa，进入烟气废热锅炉12取出热量发生蒸汽，烟气温度降为140～240℃，进入烟气处理装置或经烟囱排入大气。在非正常工况下，不进行CO燃烧，可停掉预燃风2和正压燃烧用风5，烟气走旁路13进入三旋；设烟气付线14，在烟机故障情况下，烟气经由付线14减压绕过烟机进废热锅炉12排入烟囱。在保证烟道预燃停留时间情况下，第三级旋风分离器7也可放在注风点2前(未标注于附图-1)。2.两段再生工艺(见附图-2)从催裂化裂化第一再生器2排出含CO2～10％(V)，温度650～700℃，压力0.2～0.45MPa烟气，第二再生器1烟气温度700℃～750℃，压力0.2～0.45MPa，含氧2～5％，两股烟气通过烟气混合器3混合为一股烟气，温度640—690℃，含氧为0.8～1.5％(v)，已达到CO燃烧的启燃条件，在预燃烟道4里氧化燃烧，经过0.5～1.8秒的停留时间，CO燃烧放热，把烟气温度提高到730～830℃完成预燃过程。然后进入CO燃烧器5，CO燃烧器压力0.2～0.44MPa，补入燃烧用风6，温度150～250℃，压力高于烟气压力。注风后烟气温度略有降低，但很快反应放热，烟气温度升高。燃烧后烟气温度升高到850～1150℃，烟气中CO含量小于300ppm，进入烟气取热器7取出热量，发生蒸汽或过热蒸汽，该取热器7为正压余热锅炉。温度降低为690～730℃，压力0.20～0.41MPa，进入第三级旋风分离器8，进一步分离出催化剂粉尘，温度680～710℃，压力0.2～0.41MPa，进入烟气轮机9膨胀做功，带动主风机10(或驱动发电机12发电，配有蒸汽透平11，在开工和非正常工况下驱动主风机10)，提供再生器催化剂烧焦用风和烟气CO燃烧用风。烟机排出烟气温度在530～580℃，压力降低为0.103～0.115MPa进入废热锅炉13，回收烟气显热发生蒸汽，140～240℃烟气进入烟气处理装置或经烟囱排入大气。设置烟气付线14，当不需要一、二段再生烟气合流混合燃烧时，二段再生烟气经由付线14进废热锅炉13，一段再生烟气由注风线15注风在预燃烟道预燃燃烧后，进燃烧器5。设烟气轮机付线16，在烟机故障时绕过烟机。设废热锅炉付线17，废锅故障时，直接排入烟囱。第三级旋风分离器也可位于第二级旋风分离器出口与一、二段烟气混合点3之间，此时，有两个第三级旋风分离器(未标注于附图-2)。应用本专利技术可以达到以下效果1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种再生烟气ＣＯ燃烧及能量回收方法，其特征在于： （１）单段再生烟气与预燃风混合，在烟道中进行ＣＯ预燃烧； （２）预燃后的再生烟气进入ＣＯ燃烧器，同时，向燃烧器内注入燃烧风，继续进行ＣＯ燃烧； （３）ＣＯ燃烧器排出的烟气进入烟气取热器取热，降低烟气温度； （４）烟气取热器排出的烟气进入烟气轮机，膨胀做功； （５）烟气轮机排出的烟气进入废热锅炉，回收余热后排出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈安民，张福诒，张立新，耿凌云，焦凤岐，
申请(专利权)人：中国石化集团洛阳石油化工工程公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]