一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法。其方法是：來自再生器外或再生器緩沖區(qū)的待生催化劑靠重力進入徑向催化劑移動床燒焦區(qū)，燒焦區(qū)分為兩段，即上部燒焦段和下部燒焦段，經(jīng)燒焦區(qū)上部燒焦段和下部燒焦段燒焦后的催化劑在重力作用下進入干燥區(qū)，完成待生催化劑的燒焦再生過程，再生后的催化劑循環(huán)使用，燒焦區(qū)中完成燒焦的再生氣體與從再生器干燥區(qū)來的干燥氣一起從再生器上部引出，經(jīng)換熱、冷卻、干燥和壓縮后分為三路，第一路補充空氣后，加熱至350?400℃進入再生器的上部燒焦段，第二路補充空氣后，加熱至360?410℃進入再生器的下部燒焦段，第三路作為干燥氣進入再生器干燥區(qū)。使用本發(fā)明方法可有效控制再生器燒焦床層溫度，延長催化劑使用壽命。
【專利說明】
一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及煤化工的中的催化劑再生領(lǐng)域，即針對采用移動床技術(shù)的甲醇轉(zhuǎn)化成烴類反應(yīng)，包括:甲醇制汽油(MMTG)或甲醇制芳烴(MMTA)等反應(yīng)生成高炭待生催化劑再生燒焦方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在煤化工領(lǐng)域，甲醇制汽油(MTG)、甲醇制芳烴(MTA)等技術(shù)為國內(nèi)外研究熱點。這些路線的意義一方面在于在煤資源的高效化工利用，另一方面在于解決因石油資源短缺而導(dǎo)致相關(guān)產(chǎn)品進口依存度高的局面。因此，由甲醇合成烴類部分替代石油供應(yīng)受到人們極大的關(guān)注。
[0003]甲醇轉(zhuǎn)化成烴類反應(yīng)，催化劑的生焦速率較快，在較短的時間內(nèi)，在催化劑表面生成焦炭使催化劑的活性顯著下降，需經(jīng)過再生過程使催化劑的活性得以恢復(fù)。再生過程包括燒焦和干燥。燒焦過程是用含氧氣體燒除催化劑上沉積的焦炭，同時帶走燃燒放出的熱量。干燥過程除去催化劑中所含水分。
[0004]固定床工藝與流化床工藝是目前應(yīng)用最廣泛的兩種甲醇轉(zhuǎn)化成烴類工藝。固定床的催化劑切換再生工藝，普遍存在著不少缺陷。如催化劑床層局部過熱、床層壓力降過大，不耐粉塵堵塞，切換操作難度大和催化劑回收成本高等問題。流化床雖然在傳遞方面更有利于反應(yīng)，但是不可避免的催化劑磨損與分離問題一直是令人頭痛的工程化難題。
[0005]移動床催化劑再生燒焦技術(shù)，實現(xiàn)了催化劑在再生器中連續(xù)燒焦再生，使催化劑平均活性始終保持在較高水平，避免了繁瑣切換操作，顆粒保持平推流，強化傳質(zhì)傳熱，提高產(chǎn)品收率和質(zhì)量。
[0006]在催化劑再生過程中，環(huán)境的濕度、溫度、催化劑在高溫區(qū)的停留時間以及催化劑再生的頻次，是影響催化劑比表面積下降速率的主要因素，決定了催化劑的使用壽命。由于催化劑表面的含氫焦炭在燃燒的過程中會生成水汽，即催化劑燒焦過程是在高溫、含水的環(huán)境下進行，所以催化劑的再生燒焦過程是影響催化劑壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
[0007]在USP4，859，643和USP5，277，880提供的熱法再生工藝中，再生器的燒焦區(qū)為錐形結(jié)構(gòu)，床層的厚度從上往下由薄變厚，改善了軸向位置的氣體量分布。上部較薄的床層阻力較小，分配的氣量較大，下部較厚的床層阻力較大，分配到的氣量較少。在一定程度上緩解了催化劑下落過程中前期含炭量高需氧量大。后期含量低需氧量較少的實際情況，降低了催化劑床層上部高溫區(qū)的停留時間。但再生氣體的循環(huán)回路沒有設(shè)置干燥系統(tǒng)，再生氣體中含水量高。催化劑的再生燒焦過程是在高溫、高水的苛刻工況下完成的，這種高溫、高水含量環(huán)境極易造成催化劑比表面積的損失，從而縮短催化劑的使用壽命。
[0008]在USP5, 304, 117，CN1045411A和CN102869447A提供的干法再生工藝中，再生器燒焦區(qū)為兩段燒焦結(jié)構(gòu)。把燒焦區(qū)的催化劑床層分成兩段，通過料腿從上往下輸送催化劑。兩段床層具有相同的結(jié)構(gòu)尺寸和不同的再生氣體入口條件，下段床層再生氣體的入口溫度高于上段床層，下段床層再生氣體入口補充空氣來調(diào)節(jié)再生氣體的含氧量，再生氣體上進下出。再生氣體循環(huán)回路中設(shè)置了干燥系統(tǒng)，因此再生循環(huán)氣體含水量較低，床層氣體質(zhì)量通量較大，因此整體床層的溫升比單段燒焦有所降低。但床層分段的措施加大了燒焦結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，增加了制造難度和投資成本，加大了操作和維護的負擔(dān)。
[0009]CN101658799B—種催化劑連續(xù)再生方法，公開了反應(yīng)器系統(tǒng)不設(shè)置備用反應(yīng)器，反應(yīng)器使用含有活性分子篩的球形顆粒催化劑，反應(yīng)過程中將含焦催化劑不斷地移出反應(yīng)器，在再生器再生，再生后的再生劑進入反應(yīng)器系統(tǒng)，繼續(xù)參加催化反應(yīng)；再生器內(nèi)氣體完成催化劑燒焦再生后，進入凈化系統(tǒng)凈化后，配以一定量的空氣，經(jīng)加壓換熱升溫和加熱后進入再生器重新作為再生氣體；與再生氣凈化系統(tǒng)來的氣體相配的空氣從再生氣凈化系統(tǒng)下游注入。該方法中再生器為一段燒焦，一次注氧，沒有干燥區(qū)，沒有控制再生器燒焦床層溫度的有效手段，沒有催化劑焙燒干燥過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明涉及煤化工的一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法，即針對采用移動床技術(shù)的甲醇轉(zhuǎn)化成烴類反應(yīng)，包括:甲醇制汽油(MMTG)或甲醇制芳烴(MMTA)等反應(yīng)生成高炭待生催化劑再生燒焦方法。
[0011]本發(fā)明提供一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法，其特征在于:來自再生器外或再生器緩沖區(qū)的待生催化劑靠重力進入徑向催化劑移動床燒焦區(qū)，燒焦區(qū)分為兩段，即上部燒焦段和下部燒焦段，經(jīng)燒焦區(qū)上部燒焦段和下部燒焦段燒焦后的催化劑在重力作用下進入干燥區(qū)，完成待生催化劑的燒焦再生過程，再生后的催化劑循環(huán)使用，燒焦區(qū)中完成燒焦的再生氣體與從再生器干燥區(qū)來的干燥氣一起從再生器上部引出，經(jīng)換熱、冷卻、干燥和壓縮后分為三路，第一路補充空氣后，加熱至350_40(TC進入再生器的上部燒焦段，第二路補充空氣后，加熱至360-410°C進入再生器的下部燒焦段，第三路作為干燥氣進入再生器干燥區(qū)，進入再生器上部燒焦段和下部燒焦段中的再生氣體與待生催化劑錯流接觸，通過燒焦反應(yīng)除去待生催化劑上的積炭，進入干燥區(qū)的再生氣體與完成燒焦的生催化劑接觸對催化劑進行干燥，所述再生器的操作壓力為表壓1.7-2.3MPa，催化劑再生燒焦床層溫度為280-450°C。
[0012]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述進入再生器上部燒焦段的再生氣體含氧量為
0.5-6體積％，優(yōu)選0.8-3.5體積％ ;進入再生器下部燒焦段的再生氣體含氧量為0.5-8體積％，優(yōu)選1-4體積％。
[0013]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述進入再生器上部燒焦段的再生氣體溫度優(yōu)選360-3900C ;進入再生器下部燒焦段的再生氣體溫度優(yōu)選370-400°C。
[0014]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述進入再生器燒焦區(qū)和干燥區(qū)的再生氣體的水含量為50ppm(體積)以下，優(yōu)選20ppm(體積)以下。
[0015]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述催化劑再生循環(huán)速率，一般在100_700h，優(yōu)選120-580h。
[0016]本發(fā)明進一步技術(shù)特征在于:所述進入上部燒焦段再生氣體流量與進入下部燒焦段再生氣體流量的質(zhì)量比為1: 4?1: 1，優(yōu)選1: 3?9: 11。
[0017]本發(fā)明所述催化劑再生燒焦方法中，再生器的操作壓力優(yōu)選1.8-2.1MPa(表壓)。在此再生器的操作壓力下，催化劑再生燒焦床層的溫度優(yōu)選300-430°C。
[0018]本發(fā)明所述甲醇制汽油反應(yīng)的平均反應(yīng)壓力一般在1.6_2.210^(表壓)，優(yōu)選
1.7-2.0MPa (表壓)。
[0019]通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]I)本發(fā)明技術(shù)方案中的燒焦區(qū)分上部燒焦段和下部燒焦段，兩個燒焦段的再生氣體入口均在加熱器前通過控制再生氣體入口補充空氣量，分別調(diào)節(jié)再生氣體中的含氧量，以實現(xiàn)上部燒焦段高炭低氧和下部燒焦段低炭高氧的催化劑再生燒焦環(huán)境，滿足待生催化劑再生的要求，嚴格控制再生器燒焦床層的溫度，防止再生器燒焦床層飛溫。既保護催化劑的使用壽命，又防止設(shè)備因飛溫損壞。
[0021]2)本發(fā)明技術(shù)方案中的壓力較傳統(tǒng)的移動床催化反應(yīng)技術(shù)的壓力高，再生器再生燒焦的壓力高，參與燒焦的再生氣氧分壓高，燒焦所需的初始燒焦溫度較低，較低燒焦溫度有利于保護催化劑中分子篩的使用壽命。
[0022]3)本發(fā)明催化劑在高炭下開始再生和采用較低催化劑再生循環(huán)速率有效降低了催化劑再生的頻次，延長了催化劑使用壽命。
[0023]4)本發(fā)明經(jīng)干燥的循環(huán)再生氣體水含量低，有利于保護催化劑比表面積延長使用壽命。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法工藝流程示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明一種再生器燒焦段結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖中所示附圖標記為:
[0027]1.待生催化劑，2.再生器，3.上部燒焦段，4.下部燒焦段，5.干燥區(qū)，6.循環(huán)電加熱器，7.二段電加熱器，8.再生氣換熱器，9.再生氣冷卻器，10.再生氣干燥系統(tǒng)，11.再生氣循環(huán)壓縮機，12.空氣壓縮機，13.緩沖區(qū)，14.催化劑下料腿，15.內(nèi)篩網(wǎng)，16.外篩網(wǎng)，17.外篩網(wǎng)與再生器筒體圍成的再生器空間，18.再生器內(nèi)篩網(wǎng)圍成的空間，19.再生氣出口，20.上部燒焦段再生氣體入口，21.下部燒焦段再生氣體入口，22.干燥氣入口。
【具體實施方式】
[0028]如圖2所示，再生器燒焦段的催化劑床層由筒形內(nèi)篩網(wǎng)15和筒形外篩網(wǎng)16構(gòu)成，再生器燒焦區(qū)位于緩沖區(qū)13下方，之間由催化劑下料腿14連通。
[0029]所述外篩網(wǎng)的筒體上部與內(nèi)篩網(wǎng)上部構(gòu)成燒焦段催化劑床層的上部燒焦段3，外篩網(wǎng)的筒體下部部與內(nèi)篩網(wǎng)下部構(gòu)成燒焦段催化劑床層的下部燒焦段4，上部燒焦段3與下部燒焦段4的高度之比一般為1: 3-6: 7，優(yōu)選1: 2-4: 5。
[0030]結(jié)合圖1和圖2對本發(fā)明的工藝流程作如下描述:
[0031]待生催化劑I進入再生器緩沖區(qū)13，通過催化劑下料腿14進入再生器燒焦區(qū)。燒焦區(qū)分為兩段，即上部燒焦段3和下部燒焦段4，待生催化劑靠重力依次通過上部燒焦段3和下部燒焦段4，與含氧再生氣體接觸燃燒掉催化劑上的積炭，燒焦后的催化劑在重力作用下進入干燥區(qū)5，完成待生催化劑的燒焦再生過程，再生后的催化劑循環(huán)使用，燒焦區(qū)中完成燒焦的再生氣體與從再生器干燥區(qū)5來的干燥氣一起從再生器2上部的再生氣出口 19引出，經(jīng)再生氣換熱器8管程換熱降溫后，再經(jīng)再生氣冷卻器9冷卻至38-42°C，進入再生氣干燥系統(tǒng)10，干燥至水含量20ppm(體積)以下后，經(jīng)再生氣循環(huán)壓縮機11壓縮，進入再生氣換熱器8殼程換熱升溫后作為循環(huán)再生氣體分三路，其中一路經(jīng)補充適當(dāng)?shù)目諝饬亢?，用循環(huán)電加熱器6加熱至所需的溫度，經(jīng)上部燒焦段再生氣體入口 20進入再生器上部燒焦段3 ;另一路經(jīng)補充適當(dāng)?shù)目諝饬亢?，用二段電加熱?加熱至所需的溫度，經(jīng)下部燒焦段再生氣體入口 21進入再生器下部燒焦段4;第三路作為干燥氣由干燥氣入口 22進入再生器干燥區(qū)5。
[0032]上部燒焦段再生氣體入口 20溫度一般在350_400°C，優(yōu)選360_390°C，該股氣體的含氧量一般為0.5-6體積％，優(yōu)選0.8-3.5體積％ ;下部燒焦段再生氣體入口 21溫度一般在360-410°C，優(yōu)選370-400°C，該股氣體的含氧量一般為0.5-8體積％，優(yōu)選1_4體積％。
[0033]所述進入再生器燒焦區(qū)和干燥區(qū)的再生氣體的水含量為50ppm(體積)以下，優(yōu)選20ppm(體積)以下。
[0034]所述催化劑的再生循環(huán)速率，一般在100_700h，優(yōu)選120_580h。
[0035]所述進入上部燒焦段再生氣體流量與進入下部燒焦段再生氣體流量的質(zhì)量比為1: 4 ?1: 1，優(yōu)選 1: 3 ?9: 11。
[0036]所述再生器的操作壓力一般在1.7-2.3MPa (表壓)，優(yōu)選1.8-2.1MPa (表壓)，在此再生器的操作壓力下，催化劑再生燒焦床層的溫度一般為280-450°C，優(yōu)選300-430°C。
[0037]上部燒焦段3內(nèi)的再生氣體和下部燒焦段4內(nèi)的再生氣體在外篩網(wǎng)與再生器筒體圍成的再生器空間17內(nèi)周向分布，并沿徑向向心穿過燒焦段催化劑床層并燒除催化劑上的積炭，然后匯集在再生器內(nèi)篩網(wǎng)圍成的空間18內(nèi)，經(jīng)再生器上部再生氣出口 19引出。
【主權(quán)項】
1.一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法，其特征在于:來自再生器外或再生器緩沖區(qū)的待生催化劑靠重力進入徑向催化劑移動床燒焦區(qū)，燒焦區(qū)分為兩段，即上部燒焦段和下部燒焦段，經(jīng)燒焦區(qū)上部燒焦段和下部燒焦段燒焦后的催化劑在重力作用下進入干燥區(qū)，完成待生催化劑的燒焦再生過程，再生后的催化劑循環(huán)使用，燒焦區(qū)中完成燒焦的再生氣體與從再生器干燥區(qū)來的干燥氣一起從再生器上部引出，經(jīng)換熱、冷卻、干燥和壓縮后分為三路，第一路補充空氣后，加熱至350-40(TC進入再生器的上部燒焦段，第二路補充空氣后，加熱至360-410°C進入再生器的下部燒焦段，第三路作為干燥氣進入再生器干燥區(qū)，進入再生器上部燒焦段和下部燒焦段中的再生氣體與待生催化劑錯流接觸，通過燒焦反應(yīng)除去待生催化劑上的積炭，進入干燥區(qū)的再生氣體與完成燒焦的催化劑接觸對催化劑進行干燥，所述再生器的操作壓力為表壓1.7-2.3MPa，催化劑再生燒焦床層溫度為280-450°C。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法，其特征在于:所述進入再生器上部燒焦段的再生氣體含氧量為0.5-6體積％，進入再生器下部燒焦段的再生氣體含氧量為0.5-8體積％。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法，其特征在于:所述進入再生器上部燒焦段的再生氣體含氧量為0.8-3.5體積％，進入再生器下部燒焦段的再生氣體含氧量為1-4體積％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法，其特征在于:所述進入再生器上部燒焦段的再生氣體溫度為360-390°C，進入再生器下部燒焦段的再生氣體溫度為370-400°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法，其特征在于:所述進入再生器燒焦區(qū)和干燥區(qū)的再生氣體的水含量為50ppm以下。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法，其特征在于:所述進入再生器燒焦區(qū)和干燥區(qū)的再生氣體的水含量為20ppm以下。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法，其特征在于:所述催化劑再生循環(huán)速率為100-700h。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法，其特征在于:所述進入上部燒焦段再生氣體流量與進入下部燒焦段再生氣體流量的質(zhì)量比為1:4?I: 19.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法，其特征在于:所述進入上部燒焦段再生氣體流量與進入下部燒焦段再生氣體流量的質(zhì)量比為1: 3 ?9: 11。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動床甲醇制汽油催化劑再生燒焦方法，其特征在于:所述再生器的操作壓力為表壓1.8-2.1MPa，催化劑再生燒焦床層的溫度為300-430°C。
【文檔編號】B01J38/26GK105879928SQ201410544829
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年10月10日
【發(fā)明人】徐又春, 郭勁鶴, 孫秋榮, 李愛國, 楊旭東, 寇肖, 董海芳, 王發(fā)輝, 孫曉娟, 張鐘巖, 羅妍, 楊紅斌, 李健, 田紀偉, 曾菁, 馮好喆
【申請人】中石化廣州工程有限公司, 中石化煉化工程（集團）股份有限公司