[发明专利]一种降低二氧化碳排放并改善选择性的催化剂再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烃加工过程中含炭催化剂的再生方法。更具体地说，本发明涉及重质油催化裂化过程中实现二氧化碳减排并改善催化剂选择性的催化剂再生方法。

背景技术

当今，全球炼油工业发展面临油价波动、原油劣质化趋势加剧、油品质量规格提高、节能减排要求趋严、生物燃料迅速发展等诸多挑战，减少二氧化碳排放、减缓气候变化已成为炼油工业转变经济增长方式、保持可持续发展的必由之路。2009年10月，国家公布了控制温室气体排放的行动目标，即到2020年全国单位国内生产总值CO₂排放比2005年下降40％至45％，并明确提出“十二五”期间单位GDP二氧化碳排放降低17％，同时国家在“十二五”期间有可能适时征收“碳税”。因此石油炼制与化工生产过程中有效减少碳排放显得尤其重要，捕集、封存和管理CO₂将成为炼厂未来的重要任务。重油加工过程中的碳排放主要是催化裂化烧焦、制氢过程的碳排放以及工艺过程的能耗。催化裂化装置是炼厂的核心生产装置，由于催化剂烧焦而成为CO₂排放的主要来源之一。

US2011/0155642A1公开了一种降低二氧化碳排放的催化裂化工艺过程，采用烧焦管串联密相床再生装置、纯氧以及在烧焦管多点补充氧的再生技术，该技术重点强调分别在再生和待生线路增添了一个罐，其中再生线路的罐采用氮气对再生催化剂进行脱气，待生线路的罐通过引入待生催化剂和再生催化剂混合以提高待生催化剂再生前温度以改善烧焦效率。但是再生线路氮气的引入最终不可避免地会使氮气通过再生器反串入烟气中，明显失去了纯氧再生的优点，只不过烧焦效率有所提高，但二氧化碳的回收却增加了困难。

US4542114公开了一种回收二氧化碳等烟气组分的一体化工艺过程，可以实现在烧焦过程中还制氢和二氧化碳产品，同时完全消除硫、氮氧化物在空气中的排放，其采用二氧化碳稀释的纯氧混合气体进行催化剂烧焦以产生富含二氧化碳的烟气。但该工艺为实现再生器内不增添取热设备，强调其中混合气体中氧气浓度60-21％优选30-24％，从而部分失去了采用纯氧气再生的优点，如大幅度提高烧焦效率，减少再生器尺寸等等。

US5565089公开了一种催化裂化催化剂再生工艺方法，是首先用空气进入再生器进行催化剂烧焦，然后回收再生烟气中的二氧化碳，再循环二氧化碳并逐渐并入含氧气体流直至再生器中温度正常，最后只注入氧气和二氧化碳进行催化剂的烧焦。该再生工艺方法只关注再生过程进气系统方面的改进和烟气的处理，没有考虑再生器结构或具体再生工艺过程和催化裂化催化剂循环等方面的问题。

CN1600431A公开了一种不完全再生烟气燃烧技术，采用在位于催化剂再生器和烟机入口之间的不完全再生烟道气中补充空气的办法，使不完全再生烟气中的CO继续燃烧，从而使烟气温度升高至660-760℃，最终使得烟机入口温度达到640-700℃，提高烟机回收效率，以最大限度回收烟气压力能从而降低装置能耗。采用本发明，根据装置规模和CO和/或夹带烃的浓度补充空气量20-300Nm³/min，能有效提高烟气温度20-80℃，提高烟机效率。对于单段不完全再生，在烟道中补充空气还可使烟气夹带烃类充分燃烧，消除其对烟机的影响，但不能有效降低二氧化碳排放量。

由于常规的催化剂烧焦再生方法是向流化床内通入空气或含氧气体进行再生，而空气主要由O₂和N₂组成，因此催化剂烧焦再生后产生的再生烟气中含有大量的N₂、CO₂和少量的O₂和CO。而这种组成的烟气由于CO₂浓度低，因此CO₂分离难度大、成本高，无法将其分离收集，只能在进入能量回收系统后直接排放，从而造成温室效应。

此外，从催化裂化再生技术的发展来看，一直追求实现再生催化剂活性的最大程度恢复，以实现烃类的最大转化能力。但催化剂的活性是一个宏观的转化率的概念表述，并没有体现目的产品选择性的追求。譬如再生时可以实现再生催化剂活性恢复最高，但该再生催化剂在参与反应时可能由于其高活性而导致高焦炭和干气产率，这是不希望看到的。因此再生时需要追求催化剂活性恢复的一种均匀性，或者说实现再生催化剂上酸性的一种均匀分布，从而实现低的焦炭和干气产率、高的目的产品选择性。因此，有必要开发一种降低二氧化碳排放并改善选择性的催化剂再生方法。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上提供一种降低二氧化碳排放并改善选择性的催化剂再生方法。