[发明专利]流化颗粒再生和冷却同时进行的方法和装置

说明书

本发明所属的技术领域涉及与可燃物质燃烧有关的流化颗粒的冷却或从颗粒固体中除去可被除去的物质，颗粒固体为流化催化剂等，其上受沉积了焦炭等可燃烧或可除去物的沾污。

本发明对于被焦炭污染的流体裂化催化剂再生并同时使再生颗粒冷却的工艺过程最为有用，但本发明对于从可流态化的固体颗粒上烧去可燃物质或解吸掉可解吸物质，并且需要使生成的颗粒得到受控冷却的任何工艺过程都会是有用的。

流体催化裂化工艺过程（以下简称FCC）广泛地用于把诸如减压瓦斯油和其它比较重的油类原料转化成比较轻的和更有价值的产品。在FCC工艺中包含有烃类原料与粉碎得很细的或颗粒状的固体催化剂在反应区中相接触、当这种催化剂与气体或蒸汽混合时，其行为就象流体一样。这种催化剂物料具有促进裂化反应的能力，并在发生催化反应时，催化剂表面被裂化反应的副产物焦炭所覆盖。这种焦炭是由氢、碳和其它诸如硫等物质组成的。并且这种焦炭会影响FCC催化剂的催化活性。用于从FCC催化剂上除去焦炭的设备称为再生设备或再生器，通常都是装设在FCC装置之内。在再生器中，受焦炭污染的催化剂与含氧气体在一定条件下相接触以致焦炭被氧化，同时释放出相当大的热量。这种热量的一部分由过量再生用气和焦炭氧化的气体产物组成的废气带出再生器，其余的热量则留在装有经过再生的、即相对说来设有焦炭的催化剂再生器中。在高于大气压下操作的再生器，通常装有回收能量的透平机。由再生器排出的废气在透平机中进行膨胀，膨胀时释放出的能量部分得到回收。

流化的催化剂从反应区到再生区，然后又到反应区，连续不断地进行循环。这种流化的催化剂，在提供催化作用的同时，也用作由一个区到另一个区进行传热的载热体。从反应区排出来的催化剂称为“失活催化剂”，也就是说，这些催化剂上面沉积有焦炭而部分地失去了活性。脱除了大部分焦炭的催化剂则称为“再生催化剂”。

在反应区中原料的转化率是由反应区中温度的调节、催化剂的活性和催化剂用量（即催化剂与油料的比率）来控制的。最常用的温度调节方法是调节催化剂由再生区到反应区的循环量同时加大催化剂与油料的比率。这也就是说，如果希望增加转化率，则可由增加从再生器到反应器的循环催化剂流量来达到。由于在正常操作条件下再生区中的温度要比反应区中的温度高得相当多，所以催化剂由较热的再生区到较冷的反应区的流量增加就会引起反应区温度增高。

FCC装置进料的化学性质和分子结构将会影响在失活催化剂上焦炭的含量。一般来说，分子量越高，康拉逊残碳值越高，庚烷不溶物越高以及碳氢比越高，则在失活催化剂上焦炭的含量也越高。同时，结合氮的含量高时，例如在用页岩得到油类时发现的情况那样，也会增加在失活催化剂上焦炭的含量。加工越来越重质的原料油，特别是加工脱沥青油类或直接加工来自原油蒸馏装置中的常压蒸馏残油（通常称为拔顶油）都会使上述几个因素中的全部或部分因素增高，因而会使在失活催化剂上的焦炭含量增加。

失活催化剂上焦炭的增加导致每一磅循环催化剂有较多数量的焦炭在再生器中烧掉。在常规的FCC装置中，热量是由废气流和主要由热再生催化剂流带出再生器。在失活催化剂上焦炭含量的增加将会使反应器和再生器之间的温度差增加，并且增加再生催化剂的温度。因此这时为了保持相同的反应器温度，就需要减少催化剂的循环量。但是由于反应器与再生器之间较高的温度差而要求的这种较低的催化剂循环量将导致转化率的下降，从而为了使转化率维持在所希望的水平上，就必须在较高的反应器温度下进行操作。而这样做又将使产品结构发生改变。这种改变可能是希望的，也可能是不希望的，这取决于由这一工艺过程所要求得到的产品是什么。同时，FCC催化剂所能容忍的、不致对催化剂活性发生重大有害影响的温度也是有极限的。一般来说，采用通常可买到的新式FCC催化剂时，再生催化剂的温度一般都维持在1400°F（760℃）以下，因为在靠近1400°F（760℃）时其活性将会严重下降。

如果常规FCC装置的原料采用普通的拔顶油，例如从轻质阿拉伯原油得到的拔顶油，并且在轻质产品高转化率所要求的温度下，即在类似于粗柴油装料的温度下操作的话，则再生器将要在1500至1800°F（816至982℃）的温度下操作。对于这种催化剂来说，这一温度是过高的，这一温度也将需要很昂贵的结构材料和非常低的催化剂循环量。因此，当加工那些能产生过高的再生器温度的物料时，必须要有某种手段来从再生器移走热量，使得能有较低的再生器温度和在反应器与再生器之间能有较低的温度差。