[發明專利]減少燃料燃燒FCC工藝中NOx排放物的方法

無效

• 申請號: 200580037842.3
• 申請日: 2005-10-31
• 公開（公告）號: CN101052699A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: G·亞盧里斯;J·魯德西爾
• 申請（專利權）人: 格雷斯公司
• 主分類號: C10G11/04
• 分類號: C10G11/04;C10G11/18;B01J23/63;B01J23/78;B01J23/83;B01J23/96;B01J35/00;B01D53/86
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 呂彩霞;韋欣華

技術領域

本發明涉及一種減少精煉過程中，特別是流化床催化裂化(FCC)工藝中NO_x排放物的方法。具體地，本發明涉及一種減少從全燃或完全燃模式運行的流化床催化裂化設備(FCCU)再生爐排放氣體中的NO_x的方法。

發明背景

近年來，美國和世界其它地方越來越關注因工業排放的有毒氮、硫和碳氧化物排放造成的空氣污染。作為對這種關注的回應，政府部門已經對一種或多種污染物設置了允許排放的限度，并且發展趨勢清楚地朝向嚴格限制發展。

流化床催化裂化(FCC)再生爐排放的廢氣中的NO_x，或氮氧化物是一個普遍問題。流化床催化裂化設備(FCCU)處理含氮化合物的重烴類進料，所述化合物的一部分當其進入再生爐時包含在催化劑上的焦炭中。這種焦炭化的氮部分或者在FCC再生爐或者在下游的CO蒸發器中被完全轉化為NO_x排放物。因而，所有處理含氮進料的FCCU都可能因催化劑再生存在NO_x排放物問題。

在FCC工藝中，催化劑顆粒(存量)反復在催化裂化區和催化劑再生區之間循環。在再生期間，在升高溫度下通過用含氧氣體如空氣氧化將由裂化反應沉積到催化劑顆粒上的焦炭除去。除去焦炭沉積物使催化劑顆粒的活性恢復到可再用于裂化反應的程度。除去焦炭步驟可在較寬范圍的可應用氧條件下進行。最低程度上，一般至少存在足以將所有焦炭轉化為CO和H₂O的氧。最大程度上，可使用的氧量等于或大于將所有焦炭氧化為CO₂和H₂O必需的量。

在使用足以基本上將所有催化劑上焦炭轉化為CO₂和H₂O的空氣運行的FCC設備中，從再生爐排放的氣體流出物將包含“過量氧”(一般為排放氣體總量的0.5-4％)。這種運行的燃燒模式一般稱為“完全”或“全燃”。當流化床催化裂化設備(FCCU)再生爐以全燃模式運行時，再生爐中的條件大部分處于氧化。也就是，至少存在足以轉化(燃燒)所有還原氣相物質(例如CO，氨，HCN，H₂S和COS)的氧量，不考慮在這些物質于再生爐停留期間內是否真的發生。在這些條件下，幾乎所有的在FCCU提升管內的裂化過程中與焦炭一起沉積在催化劑上的氮被完全轉化為分子氮或NO_x并且作為分子氮與廢氣一起脫離再生爐。

同樣具有NO_x排放物問題，對于全燃設備補燃(afterburning)和CO排放也是關注點。從以全燃模式運行的FCCU催化劑床脫離的氣體主要由CO₂、H₂O、O₂(通常稱為過剩氧量)和少量的CO、NO、SO₂以及某些潛在的還原氮物質組成。但是，根據再生爐的設計和機械條件，可開發出下述條件：充分量的CO和O₂離開催化劑使CO與可利用的O₂反應。該反應可以在再生爐中高于致密催化劑床的任何點發生，包括密相床之上的區域(稀相)、夾帶的催化劑在其中與廢氣分離的旋風分離器、旋風分離器之上的壓力通風系統、以至廢氣管。

這種通常稱之為“補燃”現象在全燃再生爐中是普遍的，因為依據這種運行模式的最自然的本性，再生爐中存在著能夠“點燃”從密相床脫離的CO的過量氧。由于補燃出現在用作吸收CO與O₂的放熱反應釋放的熱量的吸熱設備的密相床之后，其可以將氣體加熱到可能出現過熱的程度。結果可能是溫度接近用于建造再生爐的材料的冶金學極限。高補燃可限制再生爐設備的可使用期限，并且失控的補燃可能導致災難性的設備故障。

而且，與部分燃燒，或甚至以不完全燃燒模式運行的設備不同，它們一般具有CO蒸發器，全燃設備在再生爐廢氣組中一般沒有燃燒蒸發器。結果，任何脫離再生爐的CO將排入大氣中。在許多以全燃模式運行的FCCU中，CO燃燒促進劑通過促進CO燃燒成為CO₂使來自再生爐的CO排放物降到最低。雖然許多CO燃燒促進劑配方已經得到應用，傳統CO燃燒促進劑一般包含其中含有300-1000ppm鉑或氧化鋁，或更少量鉑的添加劑，例如一般達到占裂化催化劑總存量的約0.1-約10ppm鉑直接混入裂化催化劑中。但是，不幸的是，這樣的CO燃燒促進劑添加劑或配方一般導致再生爐的NO_x排放物顯著提高(例如300％)。