[發明專利]一種徑向移動床再生單元中催化劑上積炭燒除的方法

有效

• 申請號: 201410030166.8
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN104801352B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 蔣斌波;蔣云濤;陽永榮;王靖岱;季來軍;廖祖維;黃正梁
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J38/22
• 分類號: B01J38/22;B01J29/90
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種徑向移動床再生單元中催化劑上積炭燒除的方法。

背景技術

縱觀石油化工催化劑和反應器的發展歷史，反應器的設計最終必須與催化劑的性能匹配。如催化劑快速失活的催化裂化反應采用流化床工藝，而催化劑失活速率中等的催化重整反應和甲醇制烯烴反應則采用的是移動床工藝，催化劑失活更慢的合成氨反應則采用的是固定床工藝。在眾多的移動床反應器形式中，徑向移動床反應器以其平穩的催化反應活性與靈活的連續操作特性在基礎石化行業中得到了重要的應用，如催化重整工藝、甲醇制丙烯工藝。

在典型的徑向移動床催化重整和甲醇制丙烯工藝中，隨著反應的進行伴隨著稠環芳烴等高碳副產物的生成，這些物質吸附在催化劑活性位點并深度脫氫形成積炭，使催化劑失活。積炭失活的催化劑需要用含氧的再生氣體燒除積炭恢復相應的活性，在此過程中同時伴隨著大量的燃燒熱。

在移動床反應工藝技術中，積炭催化劑的燒炭過程同樣可以在移動床中進行。美國環球石油公司（UOP）移動床連續重整中的再生流程是：催化劑在環形床層內依靠重力作用緩慢地向下移動，含氧的再生氣體沿徑向通過床層與催化劑錯流接觸。一方面，焦炭燒除是一個強放熱反應，同時伴隨著水蒸氣的生成，因此積炭燒除是一個苛刻的水熱環境。這樣的水熱環境是重整催化劑比表面積下降的主要原因，也是甲醇制丙烯分子篩催化劑骨架鋁脫除的主要原因，對催化劑的使用壽命有決定性影響。特別是在待生催化劑床層頂部，催化劑積炭含量高，燃燒放熱多，此處是整個床層的熱點所在，如操作不當常常造成飛溫。另一方面，對于徑向移動床再生器而言，再生氣體氧含量隨著流動方向是逐漸降低的，因此在積炭未完全燒除的情況下，床層徑向是存在催化劑積炭含量分布的。

中國專利CN200810161675.9公開了一種使用移動床技術將含氧化合物轉化為丙烯的方法。該專利通過將部分C₅⁺組分通入第二反應區使得催化劑預積炭后通入第一反應區，由此提高第一反應區內催化劑對丙烯的選擇性，從而提高丙烯的得率。在含氧化合物轉化為低碳烯烴的過程中，催化劑上帶有特定含量的預積炭，可以保證較高的低碳烯烴收率，而且這部分催化劑上預積炭含量分布越窄越好。因此，這樣的工藝條件便要求再生單元能夠實現積炭催化劑的定點燒炭。所謂定點燒炭指的是再生器出口處催化劑積炭量及其分布可控。

中國專利CN102218354A公開了一種烴轉化催化劑燒焦再生的方法以及再生器燒焦區結構，此移動床再生器的燒焦區從上到下依次分為快燒段、過渡段和過熱段。這種新型燒焦區結構雖然能夠解決現有烴轉化技術中催化劑燒焦區飛溫的問題，但是并不能實現積炭催化劑的定點燒炭再生。中國專利CN98806533.9公開了一種用含有一定積炭量的分子篩催化劑使含氧化合物轉化成烯烴的方法，該方法通過只再生一部分積炭催化劑，并將所述的再生后的催化劑與未再生的催化劑混合，在催化劑總量上保持要求的積炭量。但是該方法所得到的具有一定積炭量的催化劑中積炭含量分布過寬，會造成催化劑活性、選擇性的不均一性，同樣不能實現上述的定點再生。

發明內容

本發明的目的是針對現有的徑向移動床再生技術中存在的再生催化劑上焦炭含量不均與床層溫度梯度過大等問題，提供一種徑向移動床再生單元中催化劑上積炭燒除的方法。

徑向移動床再生單元中催化劑上積炭燒除的方法是：

通過氣體輸送單元1將體積百分濃度在0.01%-21.00%的含氧氣體以周期性的流向變換的方式送入燒焦器2的環形催化劑床層3，與環形催化劑床層3裝填有的積炭催化劑在420?℃-570?℃，0.15-1.50?MPaA的條件下反應，積炭催化劑在燒焦器2內的停留時間為0.5-20.0?h，是含氧氣體流向變換周期的1-20倍，以催化劑的重量為基準，待生的催化劑焦炭質量百分含量為1%-30%，經過積炭燒除之后的催化劑焦炭質量百分含量為0.01%-15.00%，新鮮的再生氣從進氣口5進入，反應中產生的水蒸氣在冷凝器7中進行冷凝，再生氣通過氣體加熱器8進行加熱升溫。

所述的燒焦器2為徑向移動床反應器。所述的含氧氣體來自空氣、氮氣或兩者的混合物。所述的積炭催化劑為粒徑在1.0-3.0?mm的小球。所述的氣體輸送單元1為鼓風機。

本發明與現有技術相比具有的有益效果：

1）本發明的徑向移動床再生單元中催化劑上積炭燒除的方法，相比于現有的移動床連續再生方法而言，能夠通過再生氣體流向的周期切換避免燃燒熱沿氣流方向積累，從而有效解決積炭燒除過程中催化劑床層由于燃燒熱過大而飛溫的問題；