[发明专利]催化剂颗粒预分离器和流化床反应器及其应用

说明书

本发明涉及含硫烃类脱硫领域，公开了一种催化剂颗粒预分离器和流化床反应器及其应用，该催化剂颗粒预分离器包括：预分离器主体；所述筒体上包括切向设置的导向进风口；出风管，插入所述预分离器主体的顶部中心，并向下延伸至预分离器主体的内部空间，向上伸出预分离器主体的顶部；出风管的下部设置有导向出风口，其中，导向出风口为在所述出风管的下部的侧壁上对称设置的至少三道通槽，用于连通所述出风管的内部空间和外部空间。本发明的流化床反应器能够对稀相含尘气颗粒预分离且对催化剂颗粒几乎不产生磨损破坏作用，降低含尘气的颗粒浓度，延缓催化剂细粉堵塞金属过滤器时间，实现脱硫装置与催化裂化装置同步检修周期的流化床反应器。

技术领域

本发明涉及含硫烃类脱硫领域，具体地，涉及一种催化剂颗粒预分离器，一种流化床反应器以及该流化床反应器在对含硫烃原料进行吸附脱硫中的应用。

背景技术

石油烃类物质(如汽油和柴油)总是含有部分有机硫。这些有机硫在燃烧时会释放出SO_x，其中，最主要的是二氧化硫(SO₂)。二氧化硫是大气环境主要的污染源，是形成酸雨的直接原因。为了控制大气污染，各国相继立法对汽油中的硫含量提出了越来越严格的限制。欧、美等国家和地区最早提出了汽油硫含量≯10μg/g的“无硫汽油”标准，我国最近也在全面实施国Ⅳ、Ⅴ汽油标准(汽油硫含量≯10μg/g)。

目前，油品的深度脱硫方法主要有加氢精制和吸附脱硫两种方法，但加氢脱硫普遍存在操作条件苛刻、氢耗高等不足。特别是对催化裂化汽油来说，加氢脱硫易于使汽油中的烯烃和芳烃饱和，从而造成汽油辛烷值的损失。因此，需要一种在保持汽油辛烷值的同时实现脱硫的方法。

CN1110931A提出了一种用含有氧化锌、二氧化硅和氧化铝吸附剂的新型流化床工艺，吸附含硫烃原料中的硫组分，与氧化锌结合，能有效地脱除烃原料中的硫元素，可以实现在汽油辛烷值损失小的条件下脱硫的效果。

CN1658965A提出了一种从含烃流体物流中脱硫的方法和装置，在流化床反应器内让烃类与吸附硫的固体颗粒催化剂接触，在流化床内设置导向内构件来约束烃类流体和固体催化剂颗粒的流动路径，强化气固两相的接触和反应，从而实现超低硫汽油的生产。

从工业应用来看，通过吸附脱硫模式在深度脱硫的前提下，可大大缓解催化汽油在脱硫中的辛烷值损失。吸附脱硫工艺通过将硫化氢中的硫转化成为硫化锌来固定烃原料中的硫，在再生器中通入空气进行氧化反应，使催化剂颗粒中的ZnS与氧气反应生成氧化锌和二氧化硫，从而恢复催化剂吸附活性。

现有的工业催化汽油吸附脱硫装置一般采用内置式金属过滤器回收催化剂。但是金属过滤器的孔径很小，当装置运行一段时间以后，装置内的细粉不断增加，金属过滤筒的孔径慢慢被堵塞，金属过滤筒阻力会不断增加，过滤器的反吹频率也随之增加，当增加到一定的频率后，再继续增加，对过滤器的阻力降(透气率)的恢复作用视乎很小，以至于最后反应系统中的压力平衡遭到破坏，造成催化剂流动推动力不足，无法使催化剂正常流入到反应接收器内，造成催化剂的流动不畅，影响装置的正常运转。目前的工业应用装置检修频繁，都无法实现与其配套的催化裂化装置4年一检修周期的同步运行。

如果在反应器内增加一个分离构件，金属过滤器设置在反应器外，反应器内的稀相含尘气首先经过器内预分离器预分离，将会大大降低含尘气颗粒浓度，如果再对此含尘气进行过滤，从而大大降低金属过滤器的负荷，延缓过滤器压降升高过快的时间，将会实现与其配套的催化裂化装置4年一检修周期的同步运行的可能。

这很容易让人想起采用旋风分离器解决此问题，然而相比于其它固体催化剂而言，吸附脱硫用催化剂的机械强度略低些，如果在吸附脱硫反应器中采用常规旋风分离器对脱硫吸附反应器内稀相悬浮含尘气体进行预分离处理，由于旋风分离器中气流的流速较高，因此在分离油气与催化剂颗粒时，颗粒与颗粒之间以及颗粒与旋风分离器器壁之间的强烈碰撞，极易造成催化剂破碎。反而加上大量催化剂破碎率，造成流化床反应器内细粉量更多，催化剂消耗更快。