[發明專利]一種降低二氧化碳排放的催化劑再生方法

有效

• 申請號: 201210385809.1
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103721742A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 王新;許友好;龔劍洪
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: B01J29/90
• 分類號: B01J29/90;B01J38/20;C10G11/00;C10G11/14;C01B31/20
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技術領域

本發明涉及一種烴加工過程中含炭催化劑的再生方法。更具體地說，本發明涉及重質油催化裂化過程中實現二氧化碳減排的催化劑再生方法。

背景技術

當今，全球煉油工業發展面臨油價波動、原油劣質化趨勢加劇、油品質量規格提高、節能減排要求趨嚴、生物燃料迅速發展等諸多挑戰，減少二氧化碳排放、減緩氣候變化已成為煉油工業轉變經濟增長方式、保持可持續發展的必由之路。2009年10月，國家公布了控制溫室氣體排放的行動目標，即到2020年全國單位國內生產總值CO₂排放比2005年下降40％至45％，并明確提出“十二五”期間單位GDP二氧化碳排放降低17％，同時國家在“十二五”期間有可能適時征收“碳稅”。因此石油煉制與化工生產過程中有效減少碳排放顯得尤其重要，捕集、封存和管理CO₂將成為煉廠未來的重要任務。重油加工過程中的碳排放主要是催化裂化燒焦、制氫過程的碳排放以及工藝過程的能耗。催化裂化裝置是煉廠的核心生產裝置，由于催化劑燒焦而成為CO₂排放的主要來源之一。

US2011/0155642A1公開了一種降低二氧化碳排放的催化裂化工藝過程，采用燒焦管串聯密相床再生裝置、純氧以及在燒焦管多點補充氧的再生技術，該技術重點強調分別在再生和待生線路增添了一個罐，其中再生線路的罐采用氮氣對再生催化劑進行脫氣，待生線路的罐通過引入待生催化劑和再生催化劑混合以提高待生催化劑再生前溫度以改善燒焦效率。但是再生線路氮氣的引入最終不可避免地會使氮氣通過再生器反串入煙氣中，明顯失去了純氧再生的優點，只不過燒焦效率有所提高，但二氧化碳的回收卻增加了困難。

US4542114公開了一種回收二氧化碳等煙氣組分的一體化工藝過程，可以實現在燒焦過程中還制氫和二氧化碳產品，同時完全消除硫、氮氧化物在空氣中的排放，其采用二氧化碳稀釋的純氧混合氣體進行催化劑燒焦以產生富含二氧化碳的煙氣。但該工藝為實現再生器內不增添取熱設備，強調其中混合氣體中氧氣濃度60-21％優選30-24％，從而部分失去了采用純氧氣再生的優點，如大幅度提高燒焦效率，減少再生器尺寸等等。

US5565089公開了一種催化裂化催化劑再生工藝方法，是首先用空氣進入再生器進行催化劑燒焦，然后回收再生煙氣中的二氧化碳，再循環二氧化碳并逐漸并入含氧氣體流直至再生器中溫度正常，最后只注入氧氣和二氧化碳進行催化劑的燒焦。該再生工藝方法只關注再生過程進氣系統方面的改進和煙氣的處理，沒有考慮再生器結構或具體再生工藝過程和催化裂化催化劑循環等方面的問題。

CN1600431A公開了一種不完全再生煙氣燃燒技術，采用在位于催化劑再生器和煙機入口之間的不完全再生煙道氣中補充空氣的辦法，使不完全再生煙氣中的CO繼續燃燒，從而使煙氣溫度升高至660-760℃，最終使得煙機入口溫度達到640-700℃，提高煙機回收效率，以最大限度回收煙氣壓力能從而降低裝置能耗。采用本發明，根據裝置規模和CO和/或夾帶烴的濃度補充空氣量20-300Nm³/min，能有效提高煙氣溫度20-80℃，提高煙機效率。對于單段不完全再生，在煙道中補充空氣還可使煙氣夾帶烴類充分燃燒，消除其對煙機的影響，但不能有效降低二氧化碳排放量。

由于常規的催化劑燒焦再生方法是向流化床內通入空氣或含氧氣體進行再生，而空氣主要由O₂和N₂組成，因此催化劑燒焦再生后產生的再生煙氣中含有大量的N₂、CO₂和少量的O₂和CO。而這種組成的煙氣由于CO₂濃度低，因此CO₂分離難度大、成本高，無法將其分離收集，只能在進入能量回收系統后直接排放，從而造成溫室效應。

此外，從催化裂化再生技術的發展來看，一直追求實現再生催化劑活性的最大程度恢復，以實現烴類的最大轉化能力。但催化劑的活性是一個宏觀的轉化率的概念表述，并沒有體現目的產品選擇性的追求。譬如再生時可以實現再生催化劑活性恢復最高，但該再生催化劑在參與反應時可能由于其高活性而導致高焦炭和干氣產率，這是不希望看到的。因此再生時需要追求催化劑活性恢復的一種均勻性，或者說實現再生催化劑上酸性的一種均勻分布，從而實現低的焦炭和干氣產率、高的目的產品選擇性。因此，有必要開發一種降低二氧化碳排放并改善選擇性的催化劑再生方法。

發明內容