[发明专利]流化床催化剂的两段氧化再生方法

说明书

本发明属于流化床催化裂化催化剂再生方法的改进。

流化床催化裂化装置是最重要的石油化工加工工艺过程之一，目的是从重质油中制取高质量的汽油和做为石油化工原料的液化石油气。

重质油在进行催化裂化反应的同时，由于存在缩合反应，除生成轻质烃类外，还生成一部分焦炭，沉积在催化剂的表面，使催化剂的活性及选择性下降。因此，必须连续地用氧化方法，把催化剂表面的焦炭燃烧除掉，以恢复催化剂的使用性能，这一过程即为催化剂的再生。通常把沉积有焦炭的催化剂称待生催化剂，氧化再生后的催化剂称再生催化剂。由于催化剂的内表面积极大，在再生过程中，不可能将催化剂沉积的焦炭全部除去，再生催化剂残余的炭量，对恢复催化剂的活性及选择性影响很大，特别是对分子筛型催化剂就更为显著。为此，对催化剂的再生效果提出了更高的要求。

在现有的流化床催化裂化装置中，催化剂循环于反应器与再生器之间，受再生工艺过程的限制，反应-再生系统中催化剂总量的绝大部分存在于再生器内。常规的催化剂再生方法是在低速流化床内通入含氧气体并采用单段再生方式。流化床的气体表观线速度为0.5～1.0m/s，催化剂在再生器内的停留时间为3～6分。在这种低线速、气固全返混的流化床内，气-固接触效率低，催化剂再生速度慢，导致了再生器催化剂藏量过大。衡量催化剂再生速度的指标是烧焦强度。它表示单位重量（t）的催化剂藏量，在单位时间（h）内可烧掉的焦炭量（kg），即kg/h.t。对上述的常规再生过程，其烧焦强度约为100kg/h.t，同时，催化剂的再生效果差，再生催化剂含炭率为0.2w%。在工业生产中，催化剂不断的受到高温与水蒸汽的作用，原料油中携带的某些金属也会沉积在催化剂表面上，催化剂的活性不断降低，需要经常补充新鲜催化剂，以维持它在反应一再生系统中平衡活性，但是，新鲜催化剂的补充量不能过大，因为价格昂贵。当补充量一定时，反应一再生系统中催化剂总量愈少，它的置换率就愈高。该系统催化剂的平衡活性也就愈高。如前所述反应一再生中系统催化剂总量的多少，是由再生器催化剂藏量决定的。结果，再生技术的每一次改进，都是与降低再生器催化剂藏量或改善再生效果有关。

采用分段再生的方法，可以有效地降低再生过程中催化剂藏量和改善催化剂再生效果。USP3，494，858与USP3，563，911是这方面典型的例子。其中，前者属于两段逆流再生工艺，两个流化床气体表观线速度为0.75～0.9m/s，再生温度：667.5～714.4℃，再生催化剂含炭率为0.1～0.2w%。而后者，待生催化剂顺序通过两个流化床。在第一密相流化床，用第一段再生含氧气体进行部分再生，在第二密相流化床内与第二段再生含氧气体接触，以完成全部再生过程。一个公用的稀相沉降段位于两个流化床的上方，密相流化床的气体表观线速度为0.6～1.37m/s，温度范围：683.1～761.3℃。该专利与常规单段再生过程相比，在再生过程烧焦负荷不高的条件下，再生器内催化剂藏量可减少近40%，再生催化剂含炭率可低于0.1w%。上述的专利技术，待生催化剂顺序通过两个流化床完成全部的再生过程。无论两段流化床并联布置（USP3，563，911）或同轴式布置（USP3，494，911），由于公用一个稀相沉降分离段，结构上属于单器两段再生型。再生用含氧气体分别通入两段再生各自的流化床内，生成的再生烟气汇合后，进入稀相沉降分离段，在工艺流程上，形成两进（含氧再生气体）、一出（再生烟气）的形式。它们具有结构简单、节省投资、高温再生烟气能量可充分回收的优点。另一种典型的两段再生技术，如专利USP4，332，674，采用的是两个独立的再生器结构，各自配置一套再生含氧气体供给系统。两段再生过程产生的再生烟气在组成、温度、压力等方面均不相同，工艺流程上是两进（含氧再生气体）、两出（再生烟气）。这种两段再生技术具有较高的烧焦能力，催化剂再生效果也较为理想，但明显的缺点在于：催化剂再生设备结构和烟气能量回收系统比较复杂。

上述的各种两段再生技术中，两段再生采用的是低线速返混流化床。在高温条件下，催化剂再生的烧焦过程主要受氧气传质速率的控制，气-固接触效率低，使两段再生技术的总体效能不能得到应有的发挥。