СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ВОЗДУХА ИЗ ОХЛАДИТЕЛЯ КАТАЛИЗАТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК B01J38/04 B01J8/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к регенерации катализатора в установке для крекинга с псевдоожиженным катализатором (FCC).

Уровень техники

Крекинг с псевдоожиженным катализатором (FCC) представляет собой способ конверсии углеводородов, который осуществляется контактированием углеводорода с катализатором в виде мелкодисперсного зернистого материала, который находится в реакционной зоне в псевдоожиженном состоянии. Реакцию при каталитическом крекинге, в противоположность гидрокрекингу, проводят без существенного добавления или потребления водорода. По мере протекания реакции крекинга на катализаторе осаждается существенное количество высокоуглеродистого материала, называемого коксом. В процессе высокотемпературной регенерации, проводимой в зоне регенерации, кокс выжигается из катализатора. Катализатор, на котором осажден кокс, называемый здесь закоксованным катализатором, непрерывно удаляют из реакционной зоны и заменяют катализатором, по существу не содержащим кокса, поступающим из зоны регенерации. Псевдоожижение твердых частиц катализатора с помощью различных газообразных потоков позволяет транспортировать катализатор между реакционной зоной и зоной регенерации.

Традиционные регенераторы обычно содержат корпус, имеющий входное отверстие для закоксованного катализатора, выходное отверстие для регенерированного катализатора и распределитель газа горения, служащий для подачи воздуха или другого кислородсодержащего газа к слою катализатора, который размещен внутри корпуса. Циклонные сепараторы улавливают катализатор, уносимый потоком отходящего газа, перед тем, как отходящий газ отводят из корпуса регенератора.

Существует несколько типов регенераторов катализатора, используемых в настоящее время. Традиционный регенератор со стационарным псевдоожиженным слоем содержит только одну камеру, в которой воздух барботирует через плотный слой катализатора. При этом закоксованный катализатор добавляют, а регенерированный катализатор отводят из одного и того же плотного слоя катализатора. Относительно небольшое количество катализатора уносится в потоке отходящего газа, выходящем из указанного плотного слоя катализатора.

В двух типах регенераторов имеются две камеры. Двухступенчатые стационарные псевдоожиженные слои используют две камеры. Закоксованный катализатор добавляют в плотный слой в первой, верхней, камере, и он частично регенерируется с помощью воздуха. Частично регенерированный катализатор транспортируют в плотный слой во второй, нижней, камере, и он полностью регенерируется воздухом. Полностью регенерированный катализатор отводят из второй камеры.

Полная регенерация катализатора может быть произведена в регенераторе, в котором осуществляется выжигание кокса, функционирующем с быстрым разреженным псевдоожиженным слоем. Закоксованный катализатор добавляют в нижнюю камеру и транспортируют вверх с помощью воздуха в режиме быстрого псевдоожиженного слоя, при этом катализатор полностью регенерируется. Регенерированный катализатор отделяют от отходящего газа с помощью первичного сепаратора при вводе в верхнюю камеру, в которой регенерированный катализатор и отходящий газ отделяются друг от друга. Только небольшая часть воздуха, добавленного в корпус регенератора, добавляется в верхнюю камеру. В патентных документах US 4197189 и US 4336160 описана зона горения в подъемной вертикальной трубе (лифт-реакторе), в которой поддерживают условия быстрого псевдоожиженного слоя для осуществления полного сгорания при отсутствии необходимости в проведении дополнительного сжигания в слое катализатора, собранном из верха подъемной трубы.

Дожиг является явлением, которое происходит, когда горячий отходящий газ, который отделен от регенерированного катализатора, содержит моноксид углерода, который сжигается до образования диоксида углерода. Дожиг в верхней разделительной камере, в которой содержатся отходящие газы, которые были отделены от катализатора, может быть опасным, обеспечивая при этом разреженную фазу катализатора. В этой разреженной фазе катализатор находится в недостаточном количестве для того, чтобы мог быть использован в качестве поглотителя тепла, обеспечивающего поглощение выделившейся при сгорании теплоты. Поэтому окружающее оборудование подвергается действию более высоких температур, создающих опасность повреждения оборудования, и может быть создана атмосфера, способствующая образованию оксидов азота.

Для охлаждения регенерированного катализатора используют охладители катализатора, которые дают возможность регенератору и реактору работать при независимых условиях. В охладителях катализатора горячий регенерированный катализатор охлаждается за счет косвенного теплообмена с водой, которая испаряется и превращается в водяной пар. Полученный водяной пар отводят из охладителя катализатора для использования в других целях, в то время как охлажденный катализатор возвращают в регенератор. Воздух, использованный для псевдоожижения катализатора в охладителе катализатора, может быть направлен в регенератор.

Из уровня техники известен охладитель катализатора с воздушным отверстием, сообщающимся с верхней камерой корпуса регенератора. Воздух для псевдоожижения катализатора в охладителе, направляемый в верхнюю камеру регенератора, может обеспечивать окислитель для дожига.

Изыскиваются пути для эффективного использования воздуха для псевдоожижения горячего катализатора в охладителях катализатора, которыми снабжают регенераторы.

Раскрытие изобретения

В одном воплощении, относящемся к способу, объектом изобретения является способ регенерации катализатора, включающий выжигание кокса из катализатора в камере сгорания, находящейся в корпусе регенератора. Отходящий газ отделяют от катализатора в разделительной камере. Горячий катализатор транспортируют из корпуса регенератора через входное отверстие для горячего катализатора в охладитель катализатора. Горячий катализатор, отведенный из корпуса регенератора, охлаждают в охладителе катализатора. Катализатор псевдоожижают в охладителе катализатора с помощью воздуха. Охлажденный катализатор выгружают из охладителя катализатора. Воздух направляют из охладителя катализатора в корпус регенератора. Отличительная особенность настоящего изобретения заключается в отводе воздуха из охладителя катализатора в камеру сгорания.

В другом воплощении, относящемся к способу, объектом изобретения является способ регенерации катализатора, включающий выжигание кокса из катализатора в камере сгорания корпуса регенератора. Регенерированный катализатор отделяют от продуктов сгорания в разделительной камере корпуса регенератора. Горячий катализатор транспортируют из разделительной камеры в охладитель катализатора через входное отверстие для горячего катализатора. Горячий катализатор, отведенный из корпуса регенератора, охлаждают в охладителе катализатора. Катализатор псевдоожижают в охладителе катализатора с помощью воздуха. Охлажденный катализатор транспортируют в камеру сгорания. Воздух отводят из охладителя катализатора в корпус регенератора отдельно от охлажденного катализатора. Отличительная особенность изобретения заключается в отводе воздуха из охладителя катализатора в камеру сгорания.

Согласно еще одному воплощению объектом изобретения является способ регенерации катализатора, включающий транспортирование закоксованного катализатора и газа горения в корпус регенератора. Кокс выжигают из закоксованного катализатора в камере сгорания корпуса регенератора. Катализатор отделяют от отходящего газа в разделительной камере. Горячий катализатор транспортируют в охладитель катализатора из корпуса регенератора через входное отверстие для катализатора. Горячий катализатор, отведенный из корпуса регенератора, охлаждается в охладителе катализатора. Катализатор псевдоожижают в охладителе катализатора с помощью воздуха. Охлажденный катализатор выгружают из охладителя катализатора. Воздух из охладителя катализатора отводят внутрь корпуса регенератора отдельно от охлажденного катализатора и от входного отверстия для горячего катализатора. Охлажденный катализатор, выгружаемый из охладителя катализатора, транспортируют по подъемной трубе в камеру сгорания. Отличительная особенность настоящего изобретения заключается в отводе воздуха из воздушного отверстия в камеру сгорания.

В одном воплощении, относящемся к устройству, объектом изобретения является регенератор катализатора, содержащий корпус регенератора, имеющий входное отверстие для катализатора и газа горения, выходное отверстие для регенерированного катализатора, выходное отверстие для выгружаемого в охладитель катализатора, выходное отверстие для отходящего газа, верхнюю камеру и нижнюю камеру. Также устройство содержит охладитель катализатора, имеющий входное отверстие для горячего катализатора, которое сообщается с выходным отверстием в корпусе регенератора для катализатора, отводимого в охладитель. Охладитель катализатора содержит распределитель газа, отверстие для воздуха, выходное отверстие для направляемого в охладитель катализатора и большое количество теплообменных труб в охладителе катализатора для транспортирования теплоносителя. Воздушная труба сообщает воздушное отверстие с корпусом регенератора. Отличительная особенность настоящего изобретения заключается в том, что воздушная труба сообщает воздушное отверстие с нижней камерой в корпусе регенератора.

В другом воплощении, относящемся к устройству, объектом изобретения является регенератор катализатора, содержащий корпус, имеющий входное отверстие для катализатора и газа горения, выходное отверстие для регенерированного катализатора, выходное отверстие для направляемого в охладитель катализатора, выходное отверстие для отходящего газа, верхнюю камеру и нижнюю камеру. Также устройство содержит охладитель катализатора, имеющий входное отверстие для горячего катализатора, которое сообщается с указанным выходным отверстием для направляемого в охладитель катализатора. Охладитель катализатора снабжен распределителем газа и содержит воздушное отверстие, находящееся выше входного отверстия для горячего катализатора для образования разделительного участка, выходное отверстие для направляемого в охладитель катализатора и большое количество теплообменных труб, размещенных в охладителе катализатора, для транспортирования теплоносителя. Воздушная труба сообщает воздушное отверстие с корпусом регенератора. Отличительная особенность настоящего изобретения заключается в том, что воздушная труба сообщает воздушное отверстие с верхней камерой в корпусе регенератора.

В соответствии с еще одним воплощением, относящимся к устройству, объектом изобретения является регенератор катализатора, содержащий корпус регенератора, имеющий входное отверстие для катализатора и газа горения в камере сгорания, выходное отверстие для регенерированного катализатора, выходное отверстие для отходящего газа в разделительной камере и выходное отверстие в разделительной камере для направляемого в охладитель катализатора. Устройство содержит также охладитель катализатора, имеющий входное отверстие для горячего катализатора, которое сообщается с выходным отверстием для направляемого в охладитель катализатора, имеющемся в корпусе регенератора. Охладитель катализатора снабжен воздушным отверстием, выходным отверстием для охлажденного катализатора и большим количеством теплообменных труб в охладителе катализатора для транспортирования теплоносителя. Воздушная труба сообщает воздушное отверстие с корпусом регенератора. Отличительная особенность настоящего изобретения заключается в том, что воздушная труба сообщается с камерой сгорания.

Чертеж - схематически изображена установка каталитического крекинга (FCC) в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Авторами изобретения было обнаружено, что отвод воздуха из охладителя катализатора в нижнюю камеру регенератора, вместо его отвода в верхнюю камеру, минимизирует дожиг, который может происходить при отводе воздуха из охладителя в верхнюю камеру регенератора. Подвод воздуха к нижней камере позволяет использовать его при выжигании осажденного кокса на отработанном катализаторе.

На чертеже представлена установка 8 FCC, которая может быть использована для проведения процесса FCC. Исходное углеводородное сырье может быть инжектировано с помощью распределителей 10 в лифт-реактор 20, где оно контактирует с катализатором. Вообще, исходное сырье может быть подвергнуто крекингу в лифт-реакторе 20 в присутствии катализатора с получением потока продукта крекинга.

Традиционное исходное сырье для FCC процесса является подходящим сырьем, направляемым в лифт-реактор 20. Наиболее распространенным из такого традиционного сырья является «вакуумный газойль» (VGO), который, как правило, представляет собой углеводородный материал, выкипающий в интервале температур от 343 до 552°С (от 650 до 1025°F), полученный путем вакуумного фракционирования остатка атмосферной перегонки. В настоящем изобретении может быть также использовано сырье, содержащее тяжелые углеводороды. Традиционное сырье процесса FCC может быть подвергнуто испарению и инжектировано в лифт-реактор с помощью распределителей 10.

Как показано на чертеже, регенерированный катализатор подают в лифт-реактор 20 из выводного стояка 18 регенератора. В одном воплощении транспортирующим газом (газом для газлифта) может быть инертный газ, такой как водяной пар, который может быть распределен распределителем 6 транспортирующего газа для транспортирования катализатора вверх от нижнего участка 14 лифт-реактора 20. Углеводородное сырье, распыленное распределителем 10, контактирует с псевдоожиженным катализатором и перемещается вверх в лифт-реакторе 20, при этом углеводородное сырье подвергается крекингу с получением продуктов крекинга, включающих более легкие углеводороды. Продукты крекинга и отработанный катализатор поступают внутрь корпуса 70 реактора, затем выгружаются с верха лифт-реактора 20 через выпускное отверстие 72 и разделяются на поток паров, содержащих продукты крекинга, и множество твердых частиц катализатора, покрытых существенным количеством кокса и обычно называемых отработанным катализатором. Конструкция вихревого рукава 74 на конце лифт-реактора 20 может дополнительно увеличить первоначальное разделение катализатора и углеводородов-продуктов крекинга за счет придания тангенциальной скорости потоку смеси выходящего катализатора и парообразных продуктов крекинга. Вихревой рукав 74 установлен в верхней части разделительной камеры 76, а в нижней части разделительной камеры 76 находится зона 78 отпаривания. Катализатор, отделенный с помощью вихревого рукава 74, падает вниз в зону 78 отпаривания.

Поток парообразных продуктов крекинга, содержащих крекированные углеводороды, включающие нафту, легкие олефины, а также некоторое количество катализатора, могут выходить из разделительной камеры 76 через газовую трубу 80, сообщающуюся с циклонами 82. Циклоны 82 могут удалять оставшиеся частицы катализатора из потока парообразных продуктов для снижения концентрации твердых частиц до весьма низких уровней. Поток парообразных продуктов может выходить из верха корпуса 70 реактора через выпускное отверстие 84. Катализатор, отделенный с помощью циклонов 82, возвращается в корпус 70 реактора через опускную трубу циклонов и поступает в плотный слой 86, где катализатор будет проходить через отверстия 88 в камере и поступать в зону 78 отпаривания.

В зоне 78 отпаривания из катализатора удаляются адсорбированные и унесенные потоком углеводороды за счет контактирования в противотоке с инертным газом, таким как водяной пар, с помощью используемых при необходимости дисковых отражателей 90. Водяной пар может поступать в зону 78 отпаривания через распределитель 92. Закоксованный катализатор транспортируют в регенератор 30 катализатора по трубопроводу 94 для отработанного катализатора, при этом поток катализатора регулируют с помощью регулировочного клапана. Кроме того, некоторое количество отработанного катализатора без осуществления регенерации может быть возвращено по трубопроводу для рециркуляции отработанного катализатора (не показан) обратно в лифт-реактор 20 ниже распределителей 10 сырья.

Как показано на чертеже, закоксованный катализатор поступает в регенератор 30 катализатора через входное отверстие 32, и в регенераторе кокс обычно выжигается с поверхности твердых частиц катализатора за счет контакта с кислородсодержащим газом. Кислородсодержащий газ горения поступает снизу регенератора 30 через входное отверстие 34 в распределитель 36 газа горения. Отходящий газ и унесенный потоком катализатор транспортируется через регенератор 30 вверх. Отходящий газ выходит из регенератора через выходное отверстие 38 для отходящего газа.

Регенератор 30 катализатора содержит корпус 40, в котором имеются нижняя камера 42 и верхняя камера 44. Регенератор катализатора может быть выполнен двухступенчатым регенератором, в котором воздух поступает в верхнюю камеру 44 первой ступени и нижнюю камеру 42 второй ступени. В двухступенчатом регенераторе в нижнюю камеру подводится от 20 до 40 масс.% воздуха. Обедненный кислородом воздух из нижней камеры и остальная часть всего воздуха, подведенного в регенератор катализатора, поступают в верхнюю камеру. Отработанный катализатор сначала поступает в камеру 44 первой ступени. Частично регенерированный катализатор затем транспортируется вниз в камеру 42 второй ступени для контактирования со свежим воздухом и завершения процесса регенерации.

Регенератор 30 катализатора может также представлять собой регенератор с камерой сгорания, как показано на чертеже. В регенератор, выполненный с камерой сгорания, отработанный катализатор входит в нижнюю камеру 42, называемую камерой сгорания, в которой из катализатора выжигается кокс, и затем катализатор и отходящий газ транспортируются из нижней камеры 42 в верхнюю камеру 44, называемую разделительной камерой. Первоначально катализатор отделяется от продуктов сгорания с помощью первичного сепаратора, такого как Т-образный отвеиватель 50. Унесенные частицы катализатора отделяются и удаляются из восходящего потока отходящего газа с помощью циклонов 52, 54 регенератора или других средств перед выходом отходящего газа из корпуса регенератора через выходное отверстие 38 для отходящего газа. Выжигание кокса из твердых частиц катализатора повышает температуру катализатора. Отделенный катализатор собирается в плотном слое 56, который псевдоожижается воздухом, подаваемым из распределителя 58. Отделенный катализатор может выгружаться из корпуса регенератора через выходное отверстие 16 для регенерированного катализатора в выводной стояк 18 регенератора. Катализатор может транспортироваться через выводной стояк 18 регенератора в нижнюю секцию 14 лифт-реактора 20, при этом поток катализатора регулируется посредством регулировочного клапана.

Регенерированный катализатор, поступающий из выводного стояка 18, обычно будет иметь температуру в интервале от 649 до 760°С (от 1200 до 1400°F). Если в качестве кислородсодержащего газа используется воздух, расход сухого воздуха в регенераторе может находиться в интервале от 8 до 15 кг/кг кокса. Содержание водорода в коксе может составлять от 4 до 8 масс.%, а содержание серы в коксе - от 0,6 до 3,0 масс.%.

Для охлаждения регенерированного катализатора используется по меньшей мере один охладитель 100 катализатора. В регенераторе 30 с камерой сгорания катализатор из верхней камеры 44 через выходное отверстие 102 для направляемого в охладитель катализатора и трубопровод 104 для горячего катализатора транспортируется в охладитель 100 катализатора, в который поступает через входное отверстие 106 для горячего катализатора. Выходное отверстие 102 для направляемого в охладитель катализатора выполнено в верхней камере, и горячий катализатор отводится из верхней камеры 44 для транспортирования к входному отверстию 106 для горячего катализатора. Хотя на чертеже показан только один охладитель катализатора, согласно изобретению может быть использован более чем один охладитель катализатора.

Охладитель 100 катализатора, показанный на чертеже, представляет собой охладитель прямоточного типа. В охладителе 100 катализатора размещены трубы 120 для теплообмена с катализатором, которые охлаждают катализатор перед его выгрузкой из охладителя 100 катализатора, осуществляемой через выходное отверстие 110 для охлажденного катализатора, в трубопровод 108 для охлажденного катализатора. Использование теплообменных труб 120 позволяет извлекать и отводить теплоту от катализатора, которая выделяется при выжигании кокса в корпусе 40 регенератора. Предпочтительно в охладителе 100 катализатора размещено от 50 до 250 теплообменных труб 120, более предпочтительно используется от 75 до 200 теплообменных труб 120. Обычно теплоту от катализатора отводят для генерирования водяного пара, который может быть использован в других местах в нефтеперерабатывающем предприятии. Регулирующий клапан 112 для катализатора регулирует количество охлажденного катализатора, выгружаемого из выходного отверстия 110 для охлажденного катализатора и проходящего через трубопровод 108 для охлажденного катализатора и, следовательно, количество поступающего в охладитель 100 горячего катализатора из корпуса 40 регенератора, и тем самым регулирующий клапан 112 регулирует температуру внутри корпуса 40 регенератора.

Регенерированный катализатор, поступающий в охладитель 100 катализатора через входное отверстие 106 для горячего катализатора, контактирует с теплообменными трубами 120. Катализатор перемещается через охладитель 100 катализатора вниз, проходит в нижнюю часть охладителя и выходит через выходное отверстие 110 для охлажденного катализатора, находящееся ниже указанного входного отверстия 106 для горячего катализатора.

Охладитель 100 катализатора обычно представляет собой охладитель, «окруженный холодной стенкой». Термин «окруженный холодной стенкой» означает, что металлический корпус (оболочка) 128 охладителя 100 покрыт внутренней жаростойкой изоляционной футеровкой. Однако в одном воплощении корпус 128 может быть выполнен без использования жаростойкой изоляционной футеровки, и поэтому охладитель считается «окруженным горячей стенкой». Дополнительно элементы охладителя 100 могут быть дополнительно снабжены абразивоустойчивым покрытием. Корпус 128 охладителя 100 может быть изготовлен из нержавеющей стали.

Охладитель 100 катализатора содержит входной коллектор 114 и выходной коллектор 130. Нижняя трубная доска 118 может быть закреплена с помощью болтов между фланцем, имеющимся на верхнем конце днища 122 охладителя 100, и нижним фланцем, имеющимся на нижнем конце выходного коллектора 130. Верхняя трубная доска 132 может быть закреплена с помощью болтов между фланцем, имеющимся на верхнем конце выходного коллектора 130, и на нижнем конце корпуса 128, который образует охладитель 100. В охладителе 100 катализатора горизонтально установлены решетки 140 для придания жесткости пучку теплообменных труб 120, которые ориентированы вдоль вертикальной оси охладителя 100 катализатора. Указанные решетки 140 могут образовать отверстия, через которые пропущены теплообменные трубы. В каждом охладителе 100 катализатора может быть размещено по меньшей мере две решетки 140. Решетки прикреплены к теплообменным трубам 120 и соединены друг с другом с помощью вертикальных поддерживающих стержней, которые могут быть выполнены из того же материала, что и теплообменные трубы 120. Решетки 140 и теплообменные трубы 120 способны к совместному тепловому расширению, в необходимых случаях при отсутствии между ними соединения.

В одном воплощении теплоносителем является технологическая вода, но предполагается использование теплоносителя другого типа, включая воду с добавками, влияющими на температуру кипения этого теплоносителя. Указанная технологическая вода поступает во входной коллектор 114 через сопло 116 для подачи охлаждающей среды, находящееся вблизи днища или в днище охладителя 100 катализатора. В одном воплощении входной коллектор 114 образован между нижней трубной доской 118 и днищем 122 охладителя. Предпочтительно трубы 120 для теплообмена с катализатором имеют вход и выход у или вблизи нижней части охладителя 100. Предпочтительно теплообменные трубы 120 представляют собой трубы байонетного типа, каждая из которых содержит внутреннюю трубу 124 и внешнюю трубу 126. Внутренняя труба 124 проходит внутри и сквозь большей части длины внешней трубы 126. Внутренняя труба 124 теплообменной трубы 120 прикреплена к нижней трубной доске 118, проходит сквозь эту трубную доску и выступает из нее вверх. Входы внутренних труб 124 сообщаются по текучей середе с входным коллектором 114. Технологическая вода, поступающая во входной коллектор 114, направляется по внутренней трубе 124 байонетной теплообменной трубы 120 вверх. Технологическая вода протекает по внутренней трубе 124 вверх и выходит через выходные отверстия внутренних труб 124. Затем технологическая вода изменяет направление движения на противоположное и протекает вниз по внешней трубе 126, которая охватывает снаружи внутреннюю трубу 124. Катализатор контактирует с внешней поверхностью внешней трубы 126 теплообменных труб 120 и происходит теплообмен внешней поверхности с катализатором.

Теплота от катализатора передается путем косвенного (через стенку) теплообмена технологической воде, протекающей во внешних трубах 126. За счет косвенного теплообмена температура технологической воды во внешних трубах 126 повышается, и технологическая вода превращается, по меньшей мере, частично в водяной пар. За счет контакта с внешними трубами 126 температура катализатора, который опускается вниз в охладителе 100 катализатора, понижается. Нагретая технологическая вода и водяной пар из внешних труб 126 выходят из выпускных отверстий внешних труб 126 и направляются в выходной коллектор 130, образованный между верхней трубной доской 132 и нижней трубной доской 118 в охладителе 100 катализатора. Внешние трубы 126 прикреплены к верхней трубной доске 132, проходят сквозь эту трубную доску и выступают из нее вверх. Выходные отверстия внешних труб 126 сообщаются по текучей среде с выходным коллектором 130. Текучая среда, поступающая в выходной коллектор 130, затем может быть транспортирована из охладителя 100 катализатора через патрубок 136 в разделительную емкость, в которой пар и нагретая технологическая вода отделяются друг от друга. Охлажденный катализатор затем выгружается из охладителя 100 катализатора через выходное отверстие 110 для охлажденного катализатора в трубопровод 108, который сообщает охладитель катализатора с корпусом 40 регенератора посредством клапана 112 рециркуляции катализатора. В одном аспекте трубопровод 108 для охлажденного катализатора сообщается с подъемной трубой 150. В подъемную трубу 150 подают ожижающий газ для подъема и подачи охлажденного катализатора из подъемной трубы 150 в корпус 40 регенератора, предпочтительно в нижнюю камеру 42 регенератора 30. Распределитель 152 катализатора может через отверстия распределять катализатор внутрь корпуса 40 регенератора.

Ожижающий газ в охладителе 100 катализатора направляют также вниз с помощью распределителя 138 с соплами. Предпочтительно распределитель 138 размещен над теплообменными трубами 120, при этом сопла направляют ожижающий газ в охладителе 10 катализатора вниз. Газ, например воздух, используют для псевдоожижения твердых частиц катализатора, поступающих в охладитель 100 катализатора через входное отверстие 106 для горячего катализатора. Расход ожижающего газа должен быть достаточно высоким для поддерживания катализатора в псевдоожиженном состоянии. Ожижающий газ, используемый в охладителе 100 катализатора, улучшает теплопередачу между катализатором и теплопередающими трубами 120 за счет порождения турбулентности, которая повышает коэффициент теплопередачи между катализатором и теплообменными трубами 120. Два существующих пути регулирования температуры циркулирующего катализатора заключаются в том, чтобы регулировать или количество катализатора, проходящего через охладитель 100 катализатора, с помощью клапана 112 рециркуляции катализатора, или расход ожижающего газа, распределяемого в охладителе 100 катализатора посредством распределителя 138.

Вверху охладителя 100 катализатора имеется воздушное отверстие 144, которое позволяет ожижающему газу выходить из охладителя катализатора. Воздушная труба 146 сообщает воздушное отверстие 144 с корпусом регенератора посредством входного отверстия 154 для отводимого газа. Согласно одному аспекту воздушная труба 146 сообщается с нижней камерой 42 корпуса 40 регенератора. Воздух поступает в нижнюю камеру 42 отдельно от охлажденного катализатора, выгружаемого в трубопровод 108 для охлажденного катализатора, и горячего катализатора, поступающего через входное отверстие 106 для горячего катализатора. Соответственно, воздух, выходящий из охладителя катализатора, проходит в нижнюю камеру 42 регенератора, где он может быть использован для выжигания кокса из отработанного катализатора. Подача ожижающего воздуха в нижнюю камеру 42 является улучшением по сравнению с подачей воздуха в верхнюю камеру 44, поскольку воздух, после его сжигания, не содействует процессу выжигания кокса в верхней камере 44, но способствует выжиганию кокса в нижней камере 42. Воздух, проходящий через воздушную трубу 146, после подачи из указанного воздушного отверстия 144 и перед входом в указанную нижнюю камеру 42 указанного корпуса 40 регенератора, направляется вниз. В одном воплощении воздушная труба может направлять ожижающий воздух, выходящий из охладителя 100 катализатора вверх, затем - в боковом направлении, после этого - вниз, и затем воздух в боковом направлении поступает в нижнюю камеру 42 корпуса 40 регенератора. В этом случае входное отверстие 154 для отводимого из охладителя газа расположено на уровне ниже воздушного отверстия 144.

Разделительная зона 148 может быть расположена в охладителе 100 катализатора между входным отверстием для горячего катализатора и воздушным отверстием 144 и выше распределителя 138 газа. Разделительная зона 148 представляет собой объем, в котором катализатор может быть отделен от ожижающего газа перед выходом газа из воздушного отверстия 144. Теплообменные трубы 120 расположены ниже разделительной зоны 148. В одном аспекте воздушное отверстие 144 расположено над указанным входным отверстием 106 для горячего катализатора, образуя таким образом разделительную зону 148.

Теплообменные трубы могут быть изготовлены из сплава хрома, молибдена и железа, поскольку этот сплав является коррозийно-стойким в отношении следов хлоридов, содержащихся в технологической воде, если она используется в качестве жидкого теплоносителя.

Цеолитовые молекулярные сита, используемые при проведении традиционного процесса FCC, имеют большой средний размер пор и являются подходящими для настоящего изобретения. Молекулярные сита с большими размерами пор, эффективный диаметр отверстия в которых составляет более 0,7 нм, образованы более чем десятичленными и обычно двенадцатичленными кольцевыми структурами. Подходящие молекулярные сита с большими порами включают искусственные цеолиты, такие как цеолиты типа Х и типа Y, морденит и фожазит. Предпочтительными являются цеолиты типа Х с низким содержанием редкоземельных металлов. Низкое содержанием редкоземельных металлов означает менее чем или равно 1,0 масс.% оксида редкоземельных металлов на цеолитовой части катализатора. Модифицирующие добавки к катализатору могут быть добавлены в состав катализатора во время работы. Молекулярные сита со средним размером пор, такие как цеолитовые типа MFI с отверстиями размером 0,7 нм или менее, могут быть смешаны с молекулярными ситами, имеющими поры большого размера, для повышения производства легких олефинов. В некоторых случаях могут быть использованы только молекулярные сита с промежуточным размером пор, если сырье, поступающее в лифт-реактор, представляет собой погон, полученный при проведении процесса FCC, такой как поток нафты.

Лифт-реактор 20 может работать при соотношении катализатор-нефть в интервале от 4 до 12, предпочтительно от 4 до 10. Количество инертного газа, подводимого в лифт-реактор 20, может составлять от 1 до 15 масс.%, исходя из углеводородного сырья, предпочтительно от 4 до 12 масс.%. Перед контактированием с катализатором углеводородное сырье может иметь температуру в интервале от 149 до 427°С (от 300 до 800°F), предпочтительно в интервале от 204 до 288°С (от 400 до 550°F). Лифт-реактор 20 может работать при температуре в интервале от 427 до 649°С (от 800 до 1200°F), предпочтительно в интервале от 482 до 593°С (от 900 до 1100°F). Давление в лифт-реакторе 20 может составлять от 69 до 241 кПа (избыточное) (от 10 до 35 фунт/дюйм²), предпочтительно 103 кПа (избыточное) (15 фунт/дюйм²).

Здесь раскрыты предпочтительные воплощения настоящего изобретения, включая наилучшие варианты, известные авторам изобретения, для осуществления изобретения. Следует понимать, что иллюстрированные воплощения являются лишь примерами, и их не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения.

Считается, что специалист в данной области техники без дополнительной проработки и исследований, используя вышеприведенное описание изобретения, может использовать настоящее изобретение в его наибольшей полноте. Предшествующие предпочтительные конкретные воплощения следует понимать, таким образом, лишь как иллюстративные, не ограничивающие вообще каким бы то ни было образом остальную часть описания.

В изложенном выше описании все температуры приведены в градусах Цельсиях, а все доли и проценты являются весовыми, если не указано иное.

Из вышеприведенного описания специалист в данной области техники легко может установить существенные признаки настоящего изобретения и, без выхода за пределы объема и сущности изобретения, может произвести различные изменения и модификации изобретения, чтобы приспособить его к различным условиям и случаям применения.

Изобретение относится к регенерации катализаторов, а именно к регенератору катализатора. Предлагаемый регенератор содержит: корпус, имеющий входное отверстие для катализатора и газа горения, выходное отверстие для регенерированного катализатора, выходное отверстие для отвода катализатора в охладитель и выходное отверстие для отходящего газа; охладитель катализатора, имеющий входное отверстие для горячего катализатора, сообщающееся с выходным отверстием указанного корпуса регенератора, служащим для отвода катализатора в охладитель, распределитель газа, воздушное отверстие, выходное отверстие для охлажденного катализатора и множество расположенных в них теплообменных труб для транспортирования теплоносителя; и воздушную трубу, сообщающую указанное воздушное отверстие с указанным корпусом регенератора. Изобретение также относится к способу регенерации катализатора в данном регенераторе. Предлагаемый регенератор катализатора и способ регенерации с его использованием позволяют эффективно использовать воздух для псевдоожижения горячего катализатора в охладителях катализатора, которыми снабжают регенераторы. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Регенератор катализатора, содержащий
корпус регенератора, имеющий входное отверстие для катализатора и газа горения, выходное отверстие для регенерированного катализатора, выходное отверстие для отвода катализатора в охладитель и выходное отверстие для отходящего газа;
охладитель катализатора, имеющий входное отверстие для горячего катализатора, сообщающееся с выходным отверстием указанного корпуса регенератора, служащим для отвода катализатора в охладитель, распределитель газа, воздушное отверстие, выходное отверстие для охлажденного катализатора и множество расположенных в них теплообменных труб для транспортирования теплоносителя; и
воздушную трубу, сообщающую указанное воздушное отверстие с указанным корпусом регенератора.

2. Регенератор катализатора по п.1, содержащий в указанном охладителе катализатора головную часть между указанным входным отверстием для горячего катализатора и указанным воздушным отверстием.

3. Регенератор катализатора по п.2, в котором указанные теплообменные трубы расположены ниже указанной головной части.

4. Регенератор катализатора по п.1, в котором указанный корпус регенератора содержит камеру сгорания и разделительную камеру, и выходное отверстие для отвода катализатора в охладитель расположено в указанной разделительной камере.

5. Регенератор катализатора по п.4, в котором указанная воздушная труба проходит к указанной разделительной камере.

6. Регенератор катализатора по п.4, в котором указанная воздушная труба проходит к указанной камере сгорания.

7. Способ регенерации катализатора, включающий
выжигание кокса из катализатора в корпусе регенератора;
транспортирование горячего катализатора из указанного корпуса регенератора через входное отверстие для горячего катализатора в охладитель катализатора;
охлаждение горячего катализатора, поступающего из корпуса регенератора, в указанном охладителе катализатора;
псевдоожижение катализатора с помощью воздуха в указанном охладителе катализатора;
выгрузку охлажденного катализатора из указанного охладителя катализатора; и
отвод воздуха из указанного охладителя катализатора в указанный корпус регенератора отдельно от указанного охлажденного катализатора и указанного входного отверстия для горячего катализатора.

8. Способ по п.7, в котором указанный корпус регенератора содержит камеру сгорания и разделительную камеру, и указанный горячий катализатор отводится из указанной разделительной камеры для транспортирования к указанному входному отверстию для горячего катализатора, а воздух отводится в указанную разделительную камеру.

9. Способ по п.7, в котором указанный корпус регенератора содержит камеру сгорания и разделительную камеру, и указанный горячий катализатор отводится из указанной разделительной камеры для транспортирования в указанное входное отверстие для горячего катализатора, а воздух отводится в указанную камеру сгорания.

10. Способ по п.9, в котором указанный отводимый воздух направляется вверх и затем вниз после отвода из указанного воздушного отверстия и перед поступлением в камеру сгорания.