[发明专利]具有再生器提升管的FCC逆流再生器

说明书

本发明提出了逆流催化剂再生器，其具有至少两级逆流接触以及再生器提升管。每个级可包括可渗透屏障，其允许含氧气体向上通入并使焦化催化剂向下通入每个级，但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。再生器提升管可提供输送催化剂的通道并且可用作焦炭燃烧的第二级以提供再生催化剂。

优先权声明

本申请要求2016年12月27日提交的美国专利申请号62/439346的优先权，其内容据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本主题的领域涉及流化催化裂化单元中的催化剂再生，并且更具体地涉及具有再生器提升管的逆流催化剂再生器。

背景技术

流化催化裂化(FCC)是通过使流化反应区中的烃与催化剂接触而完成的烃转化过程。随着裂化反应的进行，大量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。从反应器中连续除去含有焦炭的催化剂(本文中称为焦化催化剂)，并用来自再生器的基本上无焦炭的催化剂代替。

在再生器中，焦炭从含有含氧气体通常是空气的催化剂中燃烧。通过在再生器中燃烧焦炭形成的烟道气可通过氧化一氧化碳进行处理以除去颗粒和回收热。再生器的主要目的是将焦炭从催化剂中燃烧掉，因此高焦炭燃烧效率，即在较短停留时间内燃烧大部分焦炭是优选的，因为它将减小设备尺寸、操作成本和排放水平。

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，该一氧化碳在含氧的催化剂的稀释相中燃烧成二氧化碳。焦炭到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的分布不良。后燃烧的热量可能对再生器设备有害。

因为处理重质残余物进料的FCC单元产生比蒸发进料所需的更多的热量并促进裂化反应，所以期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。在烟道气中可能的最高一氧化碳浓度下运行以从下游CO锅炉中的烟道气中回收热量是最经济的。然而，在低CO₂与CO的比率下操作存在后燃烧和未燃烧的焦炭留在催化剂上的风险。

目前使用几种类型的催化剂再生器。传统的鼓泡床再生器通常只有一个区段，其中空气鼓泡通过致密的催化剂床。加入焦化催化剂，并从同一致密催化剂床中取出再生催化剂。为了在给定的补充催化剂速率下使再生催化剂活性最大化，催化剂上的碳必须减少到最小。

大多数现代的残余流体裂化单元使用两级鼓泡床再生器来完成催化剂的净化并将催化剂上的碳减少到最小。两级鼓泡床具有两个区段。将焦化催化剂加入到上部第一区段中的致密床，并用来自第二级的烟道气中的空气部分地再生。将部分地再生的催化剂输送到较低的第二区段中的致密床并用空气完全再生。从第二区段取出完全再生的催化剂。第二级通常以完全燃烧操作，其中所有一氧化碳转化为二氧化碳并且烟道气中存在过量的氧气。

在一级或两级流化鼓泡床再生器中，通过分配到再生器中的空气向上提升的催化剂在称为回混的现象中不均匀地下落。在鼓泡床中，催化剂相从顶部到底部回混，而气相几乎是活塞流，底部氧气浓度高，并且顶部氧气浓度低。回混导致停留时间增加并且燃烧速率不均匀，这会产生热点、增加催化剂失活并降低燃烧效率。回混也降低了催化剂床密度，从而增加了设备尺寸。

FCC再生器尺寸大且构造成本高。它们很大，因为需要分级供气以在废催化剂上燃烧大量焦炭。没有分级，焦炭的燃烧可能产生足够的热量以破坏催化剂的沸石骨架并使其失活。

因此，需要改进的方法和装置，以有效地再生催化剂，同时防止后燃烧和回混。需要一种方法和装置来更好地控制再生器中的焦炭和氧气浓度和温度分布，这促进了来自催化剂的焦炭的更有效燃烧。此外，需要一种改进FCC再生器效率并减小容器尺寸的装置。

发明内容