專利名稱：烴轉(zhuǎn)化催化劑的再生方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種烴轉(zhuǎn)化催化劑的再生方法及其設(shè)備，尤其是臨氫反應(yīng)催化劑的再生方法及其設(shè)備。
本類烴轉(zhuǎn)化催化劑含有一種載體，至少一種催化活性金屬以及一定含量的鹵素，催化劑的顆粒直徑在0.5～5.0mm之間。在反應(yīng)過程中催化劑表面因積炭而失活，其再生方法一般需要以下三個步驟(1)用較低含氧量的氣體燒去催化劑表面的積炭。
(2)用較高含氧量的氣體加入含鹵化合物對催化劑進(jìn)行處理，以補(bǔ)充催化劑上的鹵素。
(3)用較高含氧量的氣體對催化劑進(jìn)行煅燒。
工程上一般用兩種方法實(shí)現(xiàn)以上步驟一種方法是將催化劑置于固定床中先后分別用上述三個步驟所需的三種不同氣流通過床層；第二種方法是將催化劑置于移動床中，使之依次通過三個不同的區(qū)域，這三個區(qū)域從上至下分別通過上述三個步驟所需的三種不同氣流。其中第二種催化劑再生方法，由于催化劑裝入量少，再生效率高，可實(shí)現(xiàn)裝置長周期運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，而在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用，如美國專利US4578370和本公司開發(fā)的申請?zhí)枮?9106878.5、申請日為1999年5月19日的中國專利申請，屬于第二種催化劑再生方法。
專利申請99106878.5采用移動床催化劑再生方法，待生催化劑順次通過燒焦區(qū)、氯氧化區(qū)和煅燒區(qū)進(jìn)行再生。在再生過程中，再生氣體分兩路進(jìn)入再生器燒焦區(qū)，一路溫度較低，流量較大，主要用于燒焦，另一路溫度較高，流量較小，引入燒焦區(qū)下部，主要用于調(diào)節(jié)燒焦區(qū)出口催化劑溫度，以下稱燒焦區(qū)下部為過熱區(qū)，兩路氣體與催化劑形成錯流，徑向流過催化劑燒焦區(qū)床層，然后從催化劑床層中心出口排出，與由氯氧化區(qū)抽出的含氯氣體混合，經(jīng)脫氯、干燥、升壓后分為上述二路氣體，引入燒焦區(qū)開始下一個循環(huán)。此循環(huán)回路稱為再生氣循環(huán)回路。燒焦后的催化劑在重力作用下再進(jìn)入軸向催化劑移動床氯氧化區(qū)，與含氯含氧氣體接觸進(jìn)行氯氧化，氯氧化后的催化劑在重力作用下，進(jìn)入軸向催化劑移動床煅燒區(qū)，在含氧氣體作用下進(jìn)行煅燒，煅燒后的催化劑由再生器底部離開再生器。上述氯氧化區(qū)中與催化劑接觸后的含氯氣體，由氯氧化區(qū)的含氯氣體出口排出，與再生循環(huán)氣混和進(jìn)入再生氣循環(huán)回路。上述煅燒區(qū)的含氧氣體分兩路排出，一路注入有機(jī)氯，經(jīng)加熱后作為含氯氣體進(jìn)入氯氧化區(qū)，其流量由燒焦耗氧來決定；另一路是把多余的含氧氣體放空，這一路放空氣體中含氯，必須經(jīng)堿洗或其它手段除氯后方可排入大氣，后續(xù)處理復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是提供一個可連續(xù)再生、流程簡單的烴轉(zhuǎn)化催化劑再生方法及其專用設(shè)備，在這種方法中，煅燒區(qū)無多余含氧氣體放空。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了這樣一種再生方法，含有一種載體，至少一種催化活性金屬以及一定含量的鹵素，且顆粒直徑在0.5～5.0mm之間的待生催化劑，其再生步驟包括a)待生催化劑進(jìn)入再生器的徑向催化劑移動床燒焦區(qū)，與含氧再生氣體接觸燒去催化劑表面的積炭；b)燒焦后的催化劑在重力作用下，進(jìn)入軸向催化劑移動床氯氧化區(qū)，與含氯氣體接觸進(jìn)行氯氧化；c)氯氧化后的催化劑在重力作用下，進(jìn)入軸向催化劑移動床預(yù)干燥區(qū)，在高溫、干燥的預(yù)干燥氣作用下進(jìn)行預(yù)干燥；d)預(yù)干燥后的催化劑在重力作用下進(jìn)入軸向催化劑移動床煅燒區(qū)，在含氧氣體作用下進(jìn)行煅燒；e)煅燒后的催化劑由再生器底部離開再生器，經(jīng)脫氣、還原處理后，進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)開始下一個循環(huán)。以上步驟a)～d)中，氣體循環(huán)和處理的方式是煅燒區(qū)內(nèi)引入含氧氣體，含氧氣體經(jīng)過煅燒區(qū)的催化劑床層后導(dǎo)出，注氯后進(jìn)入氯氧化區(qū)，與氯氧化區(qū)的催化劑床層接觸后引出，與由燒焦區(qū)導(dǎo)出的再生循環(huán)貧氧氣混合進(jìn)入脫氯系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)脫氯、干燥，或者單獨(dú)進(jìn)行脫氯處理后再與再生循環(huán)貧氧氣混合進(jìn)入干燥系統(tǒng)，處理后的混合氣分成兩路，一路為燒焦氣，加熱后進(jìn)入燒焦區(qū)，一路為預(yù)干燥氣，加熱后進(jìn)入預(yù)干燥區(qū)，與催化劑接觸后返回?zé)箙^(qū)底部的過熱區(qū)，進(jìn)而進(jìn)入再生氣循環(huán)回路，所述脫氯系統(tǒng)本身，如脫氯塔上，或者在所述脫氯系統(tǒng)之后設(shè)置有氣體放空口。
本發(fā)明還提供了一種用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明再生方法的專用再生設(shè)備，該設(shè)備從上至下依次包括燒焦區(qū)、氯氧化區(qū)、預(yù)干燥區(qū)和煅燒區(qū)，其中，燒焦區(qū)的下部是過熱區(qū)，預(yù)干燥區(qū)與過熱區(qū)之間有過熱氣導(dǎo)管相連，燒焦區(qū)與氯氧化區(qū)之間，氯氧化區(qū)與預(yù)干燥區(qū)之間，預(yù)干燥區(qū)與煅燒區(qū)之間，只有催化劑導(dǎo)管相連通。
本發(fā)明方法的顯著效果在于，因在氯氧化區(qū)與煅燒區(qū)之間增設(shè)了預(yù)干燥區(qū)，用經(jīng)脫氯、干燥后的高溫再生循環(huán)氣把已燒焦和氯氧化的催化劑預(yù)干燥，預(yù)干燥后的催化劑再進(jìn)入煅燒區(qū)，這樣就有效地降低了煅燒區(qū)的干燥氣體用量，使煅燒區(qū)的含氧氣體進(jìn)入量由燒焦所需耗氧量來決定，進(jìn)入煅燒區(qū)的氣體可全部進(jìn)入氯氧化區(qū)，進(jìn)而進(jìn)入再生氣循環(huán)回路，為燒焦供氧，從而使煅燒區(qū)無多余含氧氣體放空，可以取消煅燒區(qū)放空氣體的凈化措施。在整個氣體循環(huán)中，只在脫氯系統(tǒng)或脫氯系統(tǒng)之后設(shè)置氣體放空口，用來調(diào)節(jié)燒焦區(qū)的壓力，這樣簡化了流程，降低了設(shè)備投資和操作費(fèi)用。
本發(fā)明所提供的專用再生設(shè)備，是根據(jù)再生方法的特點(diǎn)，增設(shè)了預(yù)干燥區(qū)，使預(yù)干燥區(qū)與過熱區(qū)的過熱氣導(dǎo)管相連，且燒焦區(qū)與氯氧化區(qū)之間，氯氧化區(qū)與預(yù)干燥區(qū)之間，預(yù)干燥區(qū)與煅燒區(qū)之間，只有催化劑導(dǎo)管相連通，在操作過程中，催化劑導(dǎo)管中充滿了催化劑，形成密相床，使得氯氧化區(qū)的氣體由密相催化劑床分別與燒焦區(qū)和預(yù)干燥區(qū)隔離，預(yù)干燥區(qū)的氣體由密相催化劑床分別與氯氧化區(qū)和煅燒區(qū)隔離。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)方式可以很好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的氣體循環(huán)方式，完成本發(fā)明烴轉(zhuǎn)化催化劑的再生。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，但附圖并不限制本發(fā)明。
附圖及圖面說明附

圖1是本發(fā)明再生設(shè)備及周圍流程簡圖。
如附圖1所示，待生催化劑從再生器1頂部經(jīng)催化劑入口9連續(xù)或分批進(jìn)入緩沖區(qū)40，緩沖區(qū)40是再生器1內(nèi)壓力最高點(diǎn)，有氮?dú)饷芊夤芫€117相連，以維持該區(qū)為氮?dú)饪刂?。在重力作用下，催化劑?jīng)多條催化劑輸送管線2從緩沖區(qū)40連續(xù)地進(jìn)入徑向催化劑移動床燒焦區(qū)41由內(nèi)網(wǎng)4與外網(wǎng)3圍成的圓筒形空間，與含氧氣體錯流接觸燒去催化劑表面的積炭，燒焦區(qū)的壓力在0.35～1.5MPa之間，一般為0.6～1.2MPa，催化劑的停留時(shí)間在0.5～3.0小時(shí)之間，催化劑焦炭含量在0.01～10％(重量)范圍內(nèi)，燒焦氣自管106引入，燒焦氣的入口溫度在400～500℃之間，一般在440～480℃之間，氧含量在0.4～1.0％(摩爾)之間，一般在0.5～0.7％(摩爾)之間。燒焦區(qū)41的下部是過熱區(qū)42，它由一根過熱氣導(dǎo)管115與預(yù)干燥區(qū)44相連，燒焦區(qū)41的催化劑床層溫度一般為400～550℃，其最高溫度控制在使本區(qū)及氯氧化區(qū)43、煅燒區(qū)45的床層溫度均在催化劑載體允許承受的最高溫度之下，經(jīng)燒焦后，催化劑上的焦炭含量降到0.2％(重量)以下，燒焦后的再生循環(huán)貧氧氣經(jīng)管101由燒焦區(qū)41導(dǎo)出。燒焦后的催化劑在重力作用下，通過催化劑導(dǎo)管5進(jìn)入軸向催化劑移動床氯氧化區(qū)43，與含氯氣體接觸，進(jìn)行氯氧化。
催化劑在催化劑導(dǎo)管5底部自然堆止，形成密相催化劑床，氯氧化區(qū)43的床層溫度與過熱區(qū)42出口溫度大致相同，在510～540℃之間，一般為525～535℃，壓力與燒焦區(qū)41相等或略低5～10kPa，催化劑在此的停留時(shí)間為1～3小時(shí)，一般為2小時(shí)，本區(qū)至少有一含氯氣體出口管108和一個含氯氣體入口管109，經(jīng)管109進(jìn)入氯氧化區(qū)43的含氯氣體入口溫度在510～550℃之間，一般為530℃，氯含量在0.1～1.0％(重量)之間，氧含量在3～21％(摩爾)之間，經(jīng)過催化劑床層后的含氯氣體由密相催化劑床分別與燒焦區(qū)41和預(yù)干燥區(qū)44隔離，催化劑經(jīng)氯氧化后，其氯含量達(dá)到0.5～1.5％(重量)，一般在1％(重量)，氯氧化后的催化劑在重力作用下，進(jìn)入軸向催化劑移動床預(yù)干燥區(qū)44。
預(yù)干燥區(qū)44的催化劑床層溫度在510～550℃之間，一般為530℃左右，催化劑的停留時(shí)間為0.5～3小時(shí)，一般為1小時(shí)。預(yù)干燥區(qū)和氯氧化區(qū)之間由催化劑導(dǎo)管6相連，催化劑導(dǎo)管6的底部催化劑自然堆止，可以阻止氯氧化區(qū)43的含氯氣體進(jìn)入預(yù)干燥區(qū)44。經(jīng)預(yù)干燥后的催化劑經(jīng)催化劑導(dǎo)管7進(jìn)入軸向催化劑移動床煅燒區(qū)45，催化劑導(dǎo)管7的底部催化劑自然堆止，可以阻止煅燒區(qū)45的高含氧氣體進(jìn)入預(yù)干燥區(qū)44，在煅燒區(qū)45中催化劑經(jīng)含氧氣體煅燒，促進(jìn)金屬在催化劑表面分散。
在煅燒區(qū)45，催化劑床層溫度比預(yù)干燥區(qū)44的床層溫度高10～60℃，一般高30～40℃，本區(qū)壓力是維持煅燒區(qū)45經(jīng)管111去氯氧化區(qū)43含氧氣體流量的自動平衡壓力，比氯氧化區(qū)43略高0.1～10kPa，在本區(qū)內(nèi)，催化劑的停留時(shí)間為0.5～3小時(shí)，一般為1小時(shí)。經(jīng)管114引入本區(qū)的含氧氣體的氧含量在5～21％(摩爾)之間，進(jìn)入本區(qū)前先經(jīng)干燥和煅燒加熱器13加熱，其溫度以保持催化劑床層溫度為準(zhǔn)，一般為540～580℃，其水含量不高于50ppm，一般在20ppm以下。含氧氣體經(jīng)過催化劑床層后，被抽出并全部進(jìn)入氯氧化區(qū)43。
以上步驟氣體循環(huán)和處理的方式是煅燒區(qū)45內(nèi)自管114引入含氧氣體，含氧氣體經(jīng)過煅燒區(qū)45的催化劑床層后自管111導(dǎo)出，由管110注氯后經(jīng)含氯氣體入口管109進(jìn)入氯氧化區(qū)43，與氯氧化區(qū)43的催化劑床層接觸后由含氯氣體出口管108引出，與由燒焦區(qū)41導(dǎo)出且經(jīng)再生循環(huán)換熱器10換熱后進(jìn)入管102的再生循環(huán)貧氧氣混合進(jìn)入脫氯系統(tǒng)15、干燥系統(tǒng)17脫氯、干燥，或者單獨(dú)進(jìn)行脫氯處理后，再與再生循環(huán)貧氧氣混合進(jìn)入干燥系統(tǒng)17，脫氯系統(tǒng)15本身，如脫氯塔上或在脫氯系統(tǒng)15之后設(shè)置有氣體放空口16。從脫氯系統(tǒng)15、干燥系統(tǒng)17出來的干冷再生循環(huán)氣，其水蒸汽含量低于100ppm，一般低于50ppm，經(jīng)管116進(jìn)入再生循環(huán)壓縮機(jī)14升壓，然后在再生循環(huán)換熱器10中與從再生器出來的再生循環(huán)貧氧氣換熱升溫至350～470℃，換熱升溫后分成兩路，一路為燒焦氣，經(jīng)管105進(jìn)入循環(huán)加熱器11，加熱后經(jīng)管106進(jìn)入燒焦區(qū)41；一路為預(yù)干燥氣，經(jīng)管107進(jìn)入加熱器12，加熱到510～550℃之間，一般為530℃左右，之后經(jīng)管112進(jìn)入預(yù)干燥區(qū)44，對從氯氧化區(qū)43來的已燒焦和氯氧化的催化劑進(jìn)行預(yù)干燥，然后自過熱氣導(dǎo)管115返回到燒焦區(qū)41底部的過熱區(qū)42，進(jìn)而進(jìn)入再生氣循環(huán)回路。
煅燒后的催化劑由再生器1底部經(jīng)催化劑出口8離開再生器，經(jīng)脫氣、還原后進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)，開始下一個循環(huán)。
圖1所示本發(fā)明，在燒焦區(qū)41上方設(shè)有緩沖區(qū)40，這是為了更好地實(shí)現(xiàn)催化劑在再生器中的連續(xù)移動，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的連續(xù)再生，當(dāng)然沒有此緩沖區(qū)也是可以的，這在現(xiàn)有技術(shù)中已有成功的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1．一種烴轉(zhuǎn)化催化劑的再生方法，所述的催化劑含有一種載體，至少一種催化活性金屬以及一定含量的鹵素，催化劑的顆粒直徑在0.5～5.0mm之間，在反應(yīng)過程中，催化劑表面因積炭而失活，其再生步驟包括a)待生催化劑進(jìn)入再生器(1)的徑向催化劑移動床燒焦區(qū)(41)，與含氧再生氣體接觸燒去催化劑表面的積炭；b)燒焦后的催化劑在重力作用下，進(jìn)入軸向催化劑移動床氯氧化區(qū)(43)，與含氯氣體接觸進(jìn)行氯氧化；c)氯氧化后的催化劑在重力作用下，進(jìn)入軸向催化劑移動床預(yù)干燥區(qū)(44)，在高溫、干燥的預(yù)干燥氣作用下進(jìn)行預(yù)干燥；d)預(yù)干燥后的催化劑在重力作用下，進(jìn)入軸向催化劑移動床煅燒區(qū)(45)，在含氧氣體作用下進(jìn)行煅燒；e)煅燒后的催化劑由再生器(1)底部離開再生器，經(jīng)脫氣、還原處理后，進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)開始下一個循環(huán)；以上步驟a)～d)中，氣體循環(huán)和處理的方式是煅燒區(qū)(45)內(nèi)引入含氧氣體，含氧氣體經(jīng)過煅燒區(qū)(45)的催化劑床層后導(dǎo)出，注氯后進(jìn)入氯氧化區(qū)(43)，與氯氧化區(qū)(43)的催化劑床層接觸后引出，與由燒焦區(qū)(41)導(dǎo)出的再生循環(huán)貧氧氣混合進(jìn)入脫氯系統(tǒng)(15)、干燥系統(tǒng)(17)脫氯、干燥，或者單獨(dú)進(jìn)行脫氯處理后再與再生循環(huán)貧氧氣混合進(jìn)入干燥系統(tǒng)(17)，處理后的混合氣分成兩路，一路為燒焦氣，加熱后進(jìn)入燒焦區(qū)(41)，一路為預(yù)干燥氣，加熱后進(jìn)入預(yù)干燥區(qū)(44)，與催化劑接觸后返回?zé)箙^(qū)(41)底部的過熱區(qū)(42)，進(jìn)而進(jìn)入再生氣循環(huán)回路，所述脫氯系統(tǒng)(15)本身，如脫氯塔上，或者在所述脫氯系統(tǒng)(15)之后設(shè)置有氣體放空口(16)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述之烴轉(zhuǎn)化催化劑的再生方法，其特征在于，a)在燒焦區(qū)(41)，催化劑的處理?xiàng)l件是壓力在0.35～1.5MPa之間，催化劑的停留時(shí)間在0.5～3.0小時(shí)之間，催化劑焦炭含量在0.01～10％(重量)范圍內(nèi)，燒焦氣的入口溫度在400～500℃之間，氧含量在0.4～1.0％(摩爾)之間，催化劑床層最高溫度控制在使本區(qū)及氯氧化區(qū)(43)、煅燒區(qū)(45)的床層溫度均在催化劑載體允許承受的最高溫度之下；b)在氯氧化區(qū)(43)，催化劑的處理?xiàng)l件是氯氧化區(qū)(43)的床層溫度在510～540℃之間，壓力與燒焦區(qū)(41)相等或略低5～10kPa，催化劑在此的停留時(shí)間為1～3小時(shí)，經(jīng)管(109)引入氯氧化區(qū)(43)的含氯氣體入口溫度在510～550℃之間，氯含量在0.1～1.0％(重量)之間，氧含量在3～21％(摩爾)之間；c)在預(yù)干燥區(qū)(44)，催化劑的處理?xiàng)l件是預(yù)干燥區(qū)(44)的床層溫度在510～550℃之間，催化劑的停留時(shí)間在0.5～3小時(shí)之間；d)在煅燒區(qū)(45)中，催化劑的處理?xiàng)l件是床層溫度比預(yù)干燥區(qū)(44)的床層溫度高10～60℃，本區(qū)壓力是維持煅燒區(qū)(45)經(jīng)管(111)去氯氧化區(qū)(43)含氧氣體流量的自動平衡壓力，催化劑的停留時(shí)間為0.5～3小時(shí)，經(jīng)管(114)引入本區(qū)的含氧氣體的氧含量在5～21％(摩爾)之間，含氧氣體經(jīng)過催化劑床層后，被抽出并全部進(jìn)入氯氧化區(qū)(43)。
3．一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述再生方法的再生設(shè)備，該設(shè)備從上至下依次包括燒焦區(qū)(41)、氯氧化區(qū)(43)、預(yù)干燥區(qū)(44)和煅燒區(qū)(45)，其中，燒焦區(qū)(41)的下部是過熱區(qū)(42)，預(yù)干燥區(qū)(44)與過熱區(qū)(42)之間有過熱氣導(dǎo)管(115)相連，燒焦區(qū)(41)與氯氧化區(qū)(43)之間，氯氧化區(qū)(43)與預(yù)干燥區(qū)(44)之間，預(yù)干燥區(qū)(44)與煅燒區(qū)(45)之間，只有催化劑導(dǎo)管相連通。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述再生方法的再生設(shè)備，其特征在于燒焦區(qū)(41)上方設(shè)有緩沖區(qū)(40)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種烴轉(zhuǎn)化催化劑的再生方法及其專用設(shè)備,待生催化劑從上至下依次通過再生器的燒焦區(qū)、氯氧化區(qū)、預(yù)干燥區(qū)和煅燒區(qū),其中煅燒區(qū)內(nèi)引入含氧氣體,導(dǎo)出注氯后全部進(jìn)入氯氧化區(qū),再進(jìn)入再生氣循環(huán)回路,為燒焦供氧,利用該發(fā)明,可使再生器的煅燒區(qū)無多余含氧氣體放空,從而可取消煅燒區(qū)放空氣體的凈化措施,簡化流程。
文檔編號B01J38/02GK1298924SQ0010153
公開日2001年6月13日 申請日期2000年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月10日
發(fā)明者劉德輝, 彭世浩, 劉太極, 徐又春, 尹祚明, 伍于璞, 楊寶貴 申請人:中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司