[发明专利]一种催化剂多级流化再生方法和催化剂再生器

说明书

本发明涉及石油和化工领域气固相流化催化反应过程的催化剂再生技术领域，具体涉及一种催化剂多级流化再生方法，催化剂再生器内部分成催化剂再生反应部分(5)和气固分离部分(6)，催化剂再生反应部分(5)分成上下串联的三级流化床再生反应区，第1再生反应区(54A)在最下方，第2再生反应区(54B)在最上方，第3再生反应区(54C)在第1再生反应区(54A)和第2再生反应区(54B)之间；第2再生反应区(54B)上方是气固分离部分(6)，把催化剂再生反应过程分解成三级，第1和第2级催化剂再生反应完成氢反应和大部分碳反应；第3级进行剩余碳的反应；第2级和第3级催化剂再生反应形成逆流再生条件。

技术领域

本发明涉及石油和化工领域气固相流化催化反应过程的催化剂再生技术，特别是涉及一种催化剂多级流化再生方法和催化剂再生器。

现有技术

石油烃催化裂化反应是原油的二次加工过程，反应是气固相裂化为主的反应，催化裂化反应原料反应过程一般生成进料量5.5％～10.0％的焦炭，这些焦炭附着在催化剂表面，堵塞催化剂微孔，必须循环再生。

进入催化剂再生器的待生催化剂含焦炭重量比约为1％，催化剂再生使用的含氧气体一般为压缩空气，含氧量约20％；流出催化剂再生器的催化剂焦炭含量一般低于0.05％，烟气氧含量自然是越接近零越好；显然催化剂再生反应区内的氧含量和焦炭含量远低于进入再生器的数值，如何提高再生反应过程或再生器内的反应物浓度是至关重要的。

原料反应后的待生催化剂再生反应原理很简单，主要是碳与氧反应生成一氧化碳或二氧化碳，以及焦炭中氢与氧反应成水蒸气。但随着反应的进行，碳浓度、氢浓度以及氧浓度都会降低，反应效率自然就降低，温度也由反应深度决定，温度也又是反应速度的显著影响因素，如何提高反应过程中反应物的浓度、温度对反应效率是关键问题。

氢反应速度原比碳反应速度快，氢反应生成的水蒸气又会影响再生催化剂的活性(水热失活)，所以利用好氢和碳反应速度的不同，通过控制氢反应的时间节点和部位，可以降低水蒸气对催化剂活性的影响。

由于催化裂化是大型化工过程，催化剂再生器设备庞大，其内催化剂藏量也常达数百吨，催化剂再生过程需要的压缩含氧气体如空气的数量高达数十万立方米/小时，甚至百万立方米.小时，压缩空气也需要增加300-400KPa，催化剂再生过程是催化裂化装置的主要能耗环节。

无论是装置投资、操作能耗，还是维护费用，催化剂再生过程在催化裂化过程中都占有主要地位。降低再生过程烟气中过剩氧含量就降低了压缩含氧气体的使用量，也就降低能耗；降低再生系统的催化剂藏量可以降低再生气体的压降，也，也降低催化剂再生过程的能耗；降低氢反应引起的催化剂水热失活，对催化裂化工艺都有重要意义。

而催化剂再生是在流化床内实现的，无论是再生反应效率(速率)，还是气体压降都取决于再生反应的反应器形式或催化剂的流态化形式。

已有比较典型的催化剂再生技术包括上下串联两段再生，逆流两段再生技术。尤其是UOP公司和中石化北京设计院开发的逆流两段再生技术体现了较高的效率。UOP公司和Ashland公司在US4299687中公开了其联合开发的两段逆流再生反应再生技术，CN97121795.5公开了一种重油流化催化转化重叠式两段再生技术。

国内开发了循环流化床和密相流化床上下串联的再生技术。循环流化床中反应后的气体和催化剂全部进入直径扩大的密相流化床继续反应。这种技术的密相流化床反应区反应介质传递速度和氧含量都较低，需要靠增加催化剂藏量、延长反应时间弥补。

循环流化床流态化状态下，由于气体成为连续相，反应介质的传递提高的较多，但也存在着催化剂密度低的问题，尤其是随着反应的进行，碳和氧的含量都迅速降低，反应效率下降。循环流化床和密相流化床串联烧焦形式中密相流化床传递效率较低。