在催化剂再生过程中燃烧焦炭的方法

摘要

本发明涉及在FCC装置的再生单元中燃烧含有焦炭的FCC催化剂的焦炭的方法，该方法包括通过气体输送单元将含氧气体送入再生单元以及利用含氧气体燃烧焦炭，其特征在于：含氧气体在与含有焦炭的FCC催化剂接触前在冷却单元中进行冷却。本发明还涉及实施所述方法的装置。

说明书

技术领域

本发明涉及在FCC装置的再生单元中燃烧含有焦炭的FCC催化剂的焦炭的方法，还涉及用于实施该方法的相应装置。

背景技术

流化催化裂化(FCC)方法通过将催化剂颗粒连续由反应器经再生器循环而进行，在所述反应器中烃原料裂化为低沸点的产物，在该过程中裂化碳质材料沉积在催化剂上，在再生器中燃烧碳质材料以恢复催化剂的活性，加热催化剂(对于吸热裂化反应需要在反应器侧供给热量)并且使催化剂颗粒返回反应器。用于进行这类工艺的方法和反应器在本领域中已公知。可以参考Robert A.Meyers，Handbook of Petroleum RefiningProcesses，McGraw-Hill(1996)，尤其是第3部分第3.3-3.112页。

本发明涉及FCC方法中的再生步骤。在该步骤中，利用含氧气体燃烧而(部分或全部)除去反应步骤中形成于催化剂表面和孔隙中的碳质材料(焦炭)。

在该燃烧工艺中，催化剂不可避免地受到不可逆的损害。高温、高蒸汽分压和某些杂质(主要是含钒和镍的化合物)会使该损害加速，这些杂质来源于烃原料并且在裂化反应过程中沉积在催化剂上。为了将催化活性维持在一定水平上，通常的做法是定期用新鲜催化剂更换单元中一定量的催化剂藏量。本文中的“定期”是指该更换进行的频率。根据FCC装置的自动化程度，催化剂更换时间间隔可以为几分钟到几天。

炼油厂已采取多种措施以尽可能减少对催化剂的不可逆损害。因温度和蒸汽起主要作用，该损害被称为“水热失活”。一种常用的对策是限制催化剂上杂质的量。许多炼油厂密切关注例如催化剂上钒和镍的量的上限并且调整其催化剂更换速度(所谓“补充速度”)以不超过该上限。

调节再生器中的温度和蒸汽分压更为困难。由于再生器温度由单元的热平衡(反应器方面的热量需求)所控制，其在该方面并不是可行的手段。同样地，蒸汽分压也不易控制。再生器中的大量蒸汽是燃烧反应的共产物，因此其由燃烧的焦炭量决定，而燃烧的焦炭量又由单元的热平衡所决定。

一些炼油厂已经找到了解决该问题的方法，这些方法从概念上讲是可行的，但成本非常高。他们的解决方法是将燃烧过程分解为两个不同的容器。众所周知(参见上述Meyer的手册，p.3.91)，氢比碳燃烧得快。因此，绝大多数的蒸汽产生于燃烧过程的第一阶段。通过对燃烧进行分段，可以实现绝大多数的蒸汽在第一阶段以相对低的燃烧温度产生，同时第二阶段的最终温升以相对低的蒸汽分压产生。由于高温和高蒸汽分压的结合对催化剂特别有害，该燃烧方法限制了催化剂的水热失活。该方法的不利之处在于其使装置的资金成本大幅度提高。此外，多一个反应器也意味着更多的输送管线用于催化剂，这些输送管线常常是设备的易损部分从而常常产生操作问题。

因此，需要更简单且成本更低的对策，其能实现相同的目标，即降低催化剂的失活速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的以低水热失活燃烧焦炭的方法，其适用于任何再生器，包括一段再生器。本发明涉及方法和装置，其中含氧气体，优选为空气，在送入再生单元前被冷却。

本发明涉及在FCC装置的再生单元中燃烧含有焦炭的FCC催化剂的焦炭的方法，其包括通过气体输送单元将含氧气体送入再生单元以及利用含氧气体燃烧焦炭，其特征在于：在与含有焦炭的FCC催化剂接触前，含氧气体在冷却单元中进行冷却。

以重量计，冷却单元使气体输送单元输送更多的气体进入再生单元，从而提高再生过程的能力。因此，在现存的FCC再生器过程中加入冷却步骤是提高该单元能力的方法。

而且，冷却降低了气体中水的露点，从而冷凝水。在将该气体用于再生器过程前使该冷凝水适当地与气体分离。因此，该含氧气体比非冷却气体含有更少的水。由于在再生过程的高温(通常为680℃左右)下较少的催化剂被催化剂(沸石)的水热失活不可逆地损害，因此这对于催化剂的平均寿命非常有利。利用本方法可以容易地降低含氧气体中的水分，例如从2.8wt％降低到0.8wt％或更低。

从实际角度出发，优选含氧气体在停留于气体输送单元中之前或过程中进行冷却。更优选含氧气体在停留于气体输送单元中之前进行冷却。

含氧气体可以为任何含氧气体，该含氧气体最优选为空气。

另一方面，本发明涉及在FCC再生过程中降低催化剂热失活的方法，其特征在于：利用上述方法进行再生过程。

另一方面，本发明涉及用于实施上述方法的装置，其包括具有入口和出口装置的反应器以及再生器单元，该再生器单元具有与反应器单元相连的入口装置和与反应器单元的入口装置相连的出口装置，其特征在于：该装置还包括位于再生器单元入口装置内或在该入口装置处的气体输送单元，以及在输送单元内或在输送单元吸入侧上游的冷却单元。

以下附图中对本发明进行进一步说明，这些附图不对本发明构成任何限制。

图1为本发明装置的方框图。

在图1中，反应器单元(未画出)与再生器单元2构成环。流化催化剂连续从反应器单元1输送到再生器单元2中，然后通过入口装置和出口装置3、4、5从再生器单元2返回反应器单元1。空气(或其它含氧气体)通过入口装置6被输送到再生器单元2用作焦炭燃烧的氧源。利用这些工艺中常用的方法使再生器单元2和反应器1维持在所需温度和压力下。通过使用气体输送单元7将空气连续送入，气体输送单元7的上游配有冷却单元8。输送单元7优选例如本领域技术人员已知的空气鼓风机，例如出自Perry的Chemical Engineers’Handbook，第6版(1984)，参见6-24页，其涉及旋转鼓风机。这是优选用于压缩FCC空气的机器类型。使用冷却单元8将吸入的空气冷却。优选冷却单元8位于鼓风机7吸入侧的上游，但是在其它类型的气体输送单元7中，冷却也可以在气体输送单元7中进行。在冷却单元8和气体输送单元7之间存在有分离容器10，从而通过11将水与冷却的空气分离。在可以使用的冷却单元8中，通常为常用的工业冷凝器，例如那些在Perry的Chemical Engineers’Handbook，第6版(1984)，11-28页中描述的冷凝器。这些冷凝器可以称为致冷机器。这些机器所需的能量可以通过蒸汽透平或电力供给。这取决于当地炼油厂条件，即哪种能量供应是优选的途径。这些机器通常用冷却流体例如氟利昂或铵进行冷却。也可以使用以水作为冷却剂的冷却机器。

图中的再生器2还配备有密相流化床12、旋风分离器13和气体出口14。

本发明方法通常提供35-10℃的温差。其效果在夏季以及气候炎热(潮湿)的国家最为显著。优选冷却前空气温度高于25℃，更优选高于30℃。当冷却前空气中水分含量为总饱和度(湿度)的50-100％，优选75-100％时，本发明的优点尤其明显。以下为证明本发明优点的例子。在原料进料量为16000t/d(吨/天)(典型的焦炭燃烧速度＝870t/d，典型的催化剂补充速度＝7t/d)的单元中，在夏季月份中催化剂补充速度的降低量为0.8t/d，在冬季月份中为0.2t/d。催化剂补充速度的年均降低量为0.4t/d，相当于节省催化剂消耗约300000$/年。