山东11选5

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  技术转让

分子筛催化剂高效再生工艺         MTBE(甲基叔丁基醚)kx生产技术

提升管再生技术发展方向的探讨--循环流化床( CFB )的新应用

    摘要本文介绍的分子筛催化剂高效再生工艺是一种不设床层的双提升管再生技术,它是在 UOP 床层再生技术和提升管再生技术的基础上发展起来的,它是对传统分子筛催化剂床层再生技术的一次重大突破,是对提升管再生技术的发展和完善,其独特的催化剂引燃技术、外取热技术、及重金属钝化技术使它的烧焦效果提高到床层技术的十几倍,它所具有的催化剂高活性和高选择性将对催化裂化装置轻质油收率的提高和操作成本的降低起到重要作用。 
主题词: 催化裂化 分子筛 催化剂 再生技术 提升管再生器 发展方向 
1 前言 
    再生器的首要目的是使催化剂的定碳降到最低,并且烧焦速度要快,这样,停留时间降低,可以避免催化剂高温下的失活。 
    目前, 催化裂化装置普遍使用的分子筛催化剂再生方式是流化床和烧焦罐再生。流化床再生主要存在催化剂停留时间长、 返混严重、烧焦强度低、内部结构复杂、 难于均匀流化和维持良好的颗粒分布、 内部设备易损坏等问题。这些问题在流化床内很难解决,于是,人们想到了用提升管再生器来克服难题。 
    提升管再生器和流化床再生器的区别在于它的藏量小、烧焦时间短、操作气速大、烧焦强度高、投资少等特点。 它的另一特点在于可以方便地和任何形式的反应器相匹配, 并且特别适合与毫秒反应器或下行提升管反应器相匹配。 
    可见, 提升管再生器比流化床再生器能更好地满足催化剂的再生目的。 
2 以往提升管烧焦存在的问题 
    近年来,提升管再生器在国内外已引起业内人士的高度重视,那么,为何提升管再生器得不到快速推广呢? 
原因如下: 
2.1 缺少分子筛催化剂短时间内超高温下的试验数据 : 
    关于催化剂再生的许多研究工作是以流化床为研究对象的。比如,分子筛催化剂的高温水蒸汽老化试验,或4小时或12小时在固定床上连续老化所得出的数据,以及固定床上做出的分子筛催化剂高温崩塌温度数据,这些数据也只能说明分子筛催化剂在流化床上的表现。 
    以流化床为研究对象所得出的数据难于解释分子筛催化剂在提升管内的特性表现,分子筛催化剂在提升管再生器内的特性表现还缺少试验数据。尽管如此,人们可以推测,分子筛催化剂在提升管再生器中短时间内(5~10秒)所能承受的温度肯定要比在流化床长时间内(5~10分钟)所能承受的温度要高得多,在800℃甚至更高温度还能保持分子筛催化剂的结构稳定,从而大幅度提高再生速度,这也正是提升管再生器的魅力所在。 
2.2 以往提升管烧焦设计和运行分析: 
    飞马公司、得士古公司和清华大学反应再生系统的共同点在于充分肯定了气固并流下行超短接触反应器与提升管烧焦再生器的优越性。据了解,上述国外专利已完成中间试验,但未见公开。 
    飞马装置主要并不在提升管烧焦,而在上部类似烧焦罐部分烧焦。得士古公司采用单提升管烧焦,为了提高提升管底部待生催化剂启燃温度,采用了再生剂循环到沉降器汽提段底部与待生剂混合的措施。 
    以上两个公司再生系统的共同不足是:因为催化剂的返混,延长了催化剂在水热条件下停留的时间。 
    清华大学化工系设计的下行催化裂化提升管两段再生装置比飞马、得士古公司进了一大步,可以在第二再生管实现高温再生,强化烧焦。其不足在于为了提高第一提升管再生器的启燃温度和操纵稳定性,采取了设催化剂循环管道烧焦和多次布风措施,以避免主风一次大量进入造成温降熄火。 
    据了解,中石化北京设计院曾采用清华大学提供的技术为长岭炼油化工厂和安庆石化总厂设计过提升管再生器。
    以上三个专利技术有一个共同的问题难以克服:既要不返混,又要高气速,还要实现高温再生。因而,这三个专利难以充分发挥提升管再生器的特性。 
3 最新专利技术介绍 
    下面,介绍一种的理想的专利再生技术--分子筛催化剂高效再生工艺。这是一种双提升管再生器技术--简称双再生管技术。 
3.1 双再生管技术的特点 
    双再生管技术是一种无床层再生技术, 故能避免上述床层所不能解决的所有难题。 本专利未设催化剂循环管道烧焦, 而是采用高温催化剂微尘循环, 这也是本专利的一大特色。此微尘循环催化剂仅仅在一再、二再中循环,不参加原料反应。 此微尘催化剂循环量可通过二再顶部外置旋分器组最后一级旋分器入口调速阀板加以控制,并从而控制再生管各点温度。 
    全部烧焦主风一次从二再底部开工加热炉鼓入,而不是采用多次布风措施,故能形成二再高温高氧烧焦和钝化镍金属环境。 再生管气速较高,催化剂在再生管中以近似活塞流形式上升。 
    烧焦比例可以方便地通过调节主风来加以控制,不难想象,当主风量达到足够大时,几乎所有的氢和80%焦炭将在一再中烧掉, 当主风量小到一定量时,一再、二再的烧焦比例将达到1:1,或1:1.1等。 
3.2 实现这项专利的技术方案及图解 
    这项专利是一项新的成熟技术,说它成熟是因为它的每一结构组成都是成熟的,如:烧焦用的提升管(即再生管),外取热器及外旋分器等均是目前在用的成熟设备;说它新,是因为这种工艺是一种前所未有的组合技术。所以这项技术不需要一般创新所需要的小试、中试就可以直接用于工业生产。
    待生剂通过待斜管10进入第一再生管1,催化剂在第一再生管中以单纯活塞流形式上升, 把几乎全部的氢和百分之五十左右的炭烧掉后, 进入第一再生管外置旋分器组4,然后,料腿催化剂首先进入缓冲罐,之后通过斜管17自流进入第二再生管2。在第二再生管2把剩余的炭全部烧掉后,进入第二再生管外置旋分器组5,然后直接进入外取热器3,经再斜管9进入提升管反应器7。从第二再生管外置旋分器组5出来的高温高氧微尘烟气6进入第一再生管1底部用于提升、快速加热和引燃从待斜管10过来的待生剂。从第一再生管外旋分器组4出来的烟气,进入废热锅炉发生蒸汽。 
关于压力平衡问题: 
    一再、 二再的压差即使比本专利中提出的0.002 Mpa 高,但是,不会高到0.1 KG/cm3 ,20米高的旋分器料腿静压(约0.7 KG/cm3 )也肯定比一、 二再压差大得多,所以,一再旋分器料腿催化剂顺利、 平稳地自流入二再底部不成问题。 
    在工艺流程图中,8为流化风,19为升气管,13为水蒸汽,14为除氧水,15为催化剂开工循环线,18为开工加热炉,16为主风。 
3.3这项专利与现有技术相比具有的技术效果 
a. 催化剂在再生管中以单纯活塞流形式上升,以及独特的催化剂微尘循环,基本解决了催化剂返混问题。 
b. 其烧焦时间很短,仅有几秒。 
c. 烧焦强度能提高到现有技术的10倍左右。 
d. 再生剂活性可达到最高。 
e. 变密相再生为活塞流再生,整个再生系统催化剂藏量和现有技术相比至少降低一半。 床层稀相催化剂粉尘密度为7.7 KG/M3 左右,本专利提升管催化剂密度为4 ~ 8 KG/M3 ,并不比床层稀相催化剂密度高。 
f. 催化剂颗粒上的重金属污染可通过第二再生管高温高氧再生和外取热器流化空气加以抑制钝化。 
g. 活塞流再生基本避免了密相再生催化剂颗粒之间的磨擦和碰撞,能够维持新鲜催化剂颗粒分布,降低新鲜剂的补充,从而大大降低催化剂的跑损。 
h. 淘汰了 CO 助燃剂,消除二次燃烧危害。 
i. 从第二再生管旋分器料腿出来的高温催化剂,全部直接到外取热器,均匀降温后自流进入再斜管,这种外取热方式具有快速、均匀和灵活的特点。 
j. 外置旋分器的尺寸(特别是锥体长度)可以设计到最大, 以方便施工,保证质量;可以在最后一级旋分器入口设置调速阀板,从而省去目前再生系统常用的双动滑阀, 灵活调节入口风速一直处于最佳状态, 从而大大降低催化剂的跑损;外置旋分器制造成本低而耐用。 
3.4 双再生管系统操作条件分析与选择 
表1 操作条件和参数①

 

条件1

条件2

条件3

条件4

条件5

一再底部℃

555

702

653

614

614

一再顶部℃

790

790

790

730

690

二再底部℃

670

719

730

690

653

二再顶部℃

850

850

790

730

730

烧焦比例

57/43

40/60

69/31

75/25

50/50

①以处理量20万吨/年催化裂化、生焦率8%,模拟计算。 
条件注释: 
条件1: 催化剂循环量为127吨/时,两再生管之间无微尘循环; 
条件2:催化剂循环量为127吨/时,两再生管之间微尘循环量与催化剂循环量之比为1:1; 
条件3:催化剂循环量为152吨/时,两再生管之间微尘循环量与催化剂循环量之比为1:1; 
条件4:催化剂循环量为197吨/时,两再生管之间微尘循环量与催化剂循环量之比为1:1; 
条件5:催化剂循环量为197吨/时,两再生管之间微尘循环量与催化剂循环量之比为1:1,调节主风,调节一再出口温度,或设计较短一再长度,降低一再出口温度。 条件控制: 
    用外取热器料位控制待生斜管滑阀开度, 用提升管出口温度控制再生斜管滑阀开度,用催化剂缓冲罐料位控制半再生滑阀开度。 
以条件5为例说明如下: 
    催化剂循环量197吨/时, 外取热器容量4 M3 , 其中催化剂密度为300 KG / M3 ,那么,外取热器中催化剂为1200 KG , 若催化剂循环量在±20%波动,即大幅度调整提升管出口温度或改变产品方案时, 设上部1 M3 为控制料位,则从60%到30%需要9秒时间,在这9秒内,外取热器料位就会因待生斜管滑阀开度变化而得到维持而不会对取热影响太大。 
条件选择: 
    可以看出, 条件4、5易于为熟悉或习惯于床层再生的人们所接受, 即使在这两种条件下,催化剂的活性、 选择性、寿命也肯定比床层高许多。剂油比的加大可减少催化剂炭差,使催化剂相对活性中心增加,从而也增加了相对微反活性和宏观活性,反应深度加大,产品分布改善。 
    一旦催化剂在短时超高温条件下能保持稳定性和高活性、 高选择性的试验成功,则条件1、2、3或相类似的条件就会为大多数厂家所接受。 
    需要着重指出的是: 催化剂循环量或剂油比可根据产品方案要求大幅度调整, 这也是此专利的一个特色。 
3.5 这项专利技术与检索的主要相关文献和相关专利相比,主要差别、效果 
主要相关文献和相关专利如下: 
a. ZL专利号 93219972.0,名称为:下行催化裂化提升管两段再生装置。 b. 美国 UOP 专利再生技术。

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