[发明专利]一种径向移动床再生单元中催化剂上积炭烧除的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种径向移动床再生单元中催化剂上积炭烧除的方法。

背景技术

纵观石油化工催化剂和反应器的发展历史，反应器的设计最终必须与催化剂的性能匹配。如催化剂快速失活的催化裂化反应采用流化床工艺，而催化剂失活速率中等的催化重整反应和甲醇制烯烃反应则采用的是移动床工艺，催化剂失活更慢的合成氨反应则采用的是固定床工艺。在众多的移动床反应器形式中，径向移动床反应器以其平稳的催化反应活性与灵活的连续操作特性在基础石化行业中得到了重要的应用，如催化重整工艺、甲醇制丙烯工艺。

在典型的径向移动床催化重整和甲醇制丙烯工艺中，随着反应的进行伴随着稠环芳烃等高碳副产物的生成，这些物质吸附在催化剂活性位点并深度脱氢形成积炭，使催化剂失活。积炭失活的催化剂需要用含氧的再生气体烧除积炭恢复相应的活性，在此过程中同时伴随着大量的燃烧热。

在移动床反应工艺技术中，积炭催化剂的烧炭过程同样可以在移动床中进行。美国环球石油公司（UOP）移动床连续重整中的再生流程是：催化剂在环形床层内依靠重力作用缓慢地向下移动，含氧的再生气体沿径向通过床层与催化剂错流接触。一方面，焦炭烧除是一个强放热反应，同时伴随着水蒸气的生成，因此积炭烧除是一个苛刻的水热环境。这样的水热环境是重整催化剂比表面积下降的主要原因，也是甲醇制丙烯分子筛催化剂骨架铝脱除的主要原因，对催化剂的使用寿命有决定性影响。特别是在待生催化剂床层顶部，催化剂积炭含量高，燃烧放热多，此处是整个床层的热点所在，如操作不当常常造成飞温。另一方面，对于径向移动床再生器而言，再生气体氧含量随着流动方向是逐渐降低的，因此在积炭未完全烧除的情况下，床层径向是存在催化剂积炭含量分布的。

中国专利CN200810161675.9公开了一种使用移动床技术将含氧化合物转化为丙烯的方法。该专利通过将部分C₅⁺组分通入第二反应区使得催化剂预积炭后通入第一反应区，由此提高第一反应区内催化剂对丙烯的选择性，从而提高丙烯的得率。在含氧化合物转化为低碳烯烃的过程中，催化剂上带有特定含量的预积炭，可以保证较高的低碳烯烃收率，而且这部分催化剂上预积炭含量分布越窄越好。因此，这样的工艺条件便要求再生单元能够实现积炭催化剂的定点烧炭。所谓定点烧炭指的是再生器出口处催化剂积炭量及其分布可控。

中国专利CN102218354A公开了一种烃转化催化剂烧焦再生的方法以及再生器烧焦区结构，此移动床再生器的烧焦区从上到下依次分为快烧段、过渡段和过热段。这种新型烧焦区结构虽然能够解决现有烃转化技术中催化剂烧焦区飞温的问题，但是并不能实现积炭催化剂的定点烧炭再生。中国专利CN98806533.9公开了一种用含有一定积炭量的分子筛催化剂使含氧化合物转化成烯烃的方法，该方法通过只再生一部分积炭催化剂，并将所述的再生后的催化剂与未再生的催化剂混合，在催化剂总量上保持要求的积炭量。但是该方法所得到的具有一定积炭量的催化剂中积炭含量分布过宽，会造成催化剂活性、选择性的不均一性，同样不能实现上述的定点再生。

发明内容

本发明的目的是针对现有的径向移动床再生技术中存在的再生催化剂上焦炭含量不均与床层温度梯度过大等问题，提供一种径向移动床再生单元中催化剂上积炭烧除的方法。

径向移动床再生单元中催化剂上积炭烧除的方法是：

通过气体输送单元1将体积百分浓度在0.01%-21.00%的含氧气体以周期性的流向变换的方式送入烧焦器2的环形催化剂床层3，与环形催化剂床层3装填有的积炭催化剂在420 ℃-570 ℃，0.15-1.50 MPaA的条件下反应，积炭催化剂在烧焦器2内的停留时间为0.5-20.0 h，是含氧气体流向变换周期的1-20倍，以催化剂的重量为基准，待生的催化剂焦炭质量百分含量为1%-30%，经过积炭烧除之后的催化剂焦炭质量百分含量为0.01%-15.00%，新鲜的再生气从进气口5进入，反应中产生的水蒸气在冷凝器7中进行冷凝，再生气通过气体加热器8进行加热升温。

所述的烧焦器2为径向移动床反应器。所述的含氧气体来自空气、氮气或两者的混合物。所述的积炭催化剂为粒径在1.0-3.0 mm的小球。所述的气体输送单元1为鼓风机。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1）本发明的径向移动床再生单元中催化剂上积炭烧除的方法，相比于现有的移动床连续再生方法而言，能够通过再生气体流向的周期切换避免燃烧热沿气流方向积累，从而有效解决积炭烧除过程中催化剂床层由于燃烧热过大而飞温的问题；