[发明专利]FCC逆流再生器

说明书

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。

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。

发明领域

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。

背景技术

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。