СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 2015 года по МПК B01J37/08 B01J4/00 C01G55/00 

По данной заявке испрашивается приоритет заявки на патент США №13/163336, дата подачи 17 июня 2011 г.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение вообще относится к способам и устройствам для конверсии углеводородов в полезные нефтепродукты и, в частности, относится к способам и устройствам для регенерации отработанного катализатора, используемого при конверсии углеводородов, с тем, чтобы катализатор можно было вновь использовать в реакции, происходящей при конверсии углеводородов.

Уровень техники

Каталитические процессы конверсии углеводородов с использованием металлов платиновой группы и носителей катализатора хорошо известны и широко и активно используются. Один такой процесс представляет собой каталитический риформинг соединений компонентов нефтеперерабатывающего производства, а другой - производство олефинов. Обычно катализаторы, используемые в этих процессах, становятся дезактивированными вследствие, помимо других причин, накапливания на них отложений кокса. Когда накапливание отложений кокса приводит к дезактивированию катализатора, регенерация или восстановление катализатора, производимое для удаления отложений кокса, восстанавливает активность катализатора. В процессе регенерации катализатор, содержащий кокс, приводится в контакт при высокой температуре с кислородсодержащим газом для выжигания и удаления кокса. Процессы регенерации могут осуществляться по месту, или катализатор может быть отведен из корпуса реактора, в котором осуществляется конверсия углеводородов, и транспортирован в отдельную зону выжигания для удаления кокса. Устройства для непрерывного или полунепрерывного отвода частиц катализатора из реакционного процесса и удаления кокса в процессе регенерации хорошо известны.

Выжиг кокса в зоне выжигания в процессе регенерации катализатора контролируется с помощью рециркуляции газа с низким содержанием кислорода, находящегося в контакте с закоксованным катализатором. В типичных системах регенерации катализатора частицы катализатора, содержащие металл, перемещаются вниз из зоны выжигания в соседнюю нижерасположенную зону галогенизации. Через зону галогенизации циркулируют хлор и другие галогенсодержащие газы. В установившемся режиме работы созданная в зоне галогенизации атмосфера содержит также кислород, обеспечивающий оксигалогенирование для рассредоточения (равномерного распределения) металла платиновой группы в частицах катализатора.

Хотя атмосфера в зоне галогенизации при установившемся режиме работы требует содержания значительного количества кислорода для ведения упомянутого оксигалогенирования, частицы закоксованного катализатора не могут быть подвержены действию высоких концентраций кислорода. В этом случае, в условиях высокой температуры и высокого содержания кислорода, кокс выжигается неконтролируемым образом. В результате неконтролируемого выжигания локальная температура может превышать 800°С. При такой высокой температуре частицы катализатора будут подвержены непрерывным фазовым изменениям, например, от гамма-алюминия до альфа-алюминия, что может привести к потере активности катализатора. Кроме того, неконтролируемое выжигание кокса может привести к выделению достаточного количества теплоты для плавления регенератора, изготовленного из нержавеющей стали.

Вследствие возможного катастрофического результата от наличия кокса, поступающего в зону галогенизации, в присутствии высокого содержания кислорода системы регенерации сначала функционируют в пусковом режиме. В пусковом режиме кислород в зону галогенизации не подводится. В результате частицы катализатора могут поступать в зону галогенизации даже, если она еще содержат кокс. Во время каждого прохождения частиц катализатора, циркулирующих через реактор регенерации катализатора, выжигание кокса, остающегося на частицах, в зоне его выжигания является желаемым результатом. Однако зачастую не удается удалить отложения кокса на всех циркулирующих частицах катализатора. В частности, подповерхностый кокс в сердцевине частиц в течение неоднократных прохождений через реактор регенерации становится жаростойким, и его крайне трудно выжигать.

Кроме того, хотя пусковой режим способен предотвратить неконтролируемое выжигание кокса, он не дает результатов по регенерации частиц катализатора. Как отмечено выше, кислород необходим для реакции оксигалогенирования, которая рассредоточивает металл платиновой группы в частицах катализатора. Следовательно, желательно осуществить пусковой режим с удалением по существу всего кокса, осажденного на твердых частицах катализатора, настолько быстро, насколько это возможно. Кроме того, желательно продолжать осуществление таких процессов в установившемся режиме с полным сжиганием отложений кокса во время единственного прохождения через зону выжигания.

Соответственно, желательно обеспечить способы и устройства для эффективной регенерации твердых частиц катализатора. Кроме того, другие желаемые особенности и характеристики настоящего изобретения станут ясными из последующего подробного описания и приложенных пунктов формулы изобретения, вместе с сопровождающими чертежами и приведенным описанием уровня техники.

Сущность изобретения

Обеспечиваются способы регенерации твердых частиц катализатора. В соответствии с одним воплощением способ включает ввод частиц отработанного катализатора в зону выжигания. Частицы отработанного катализатора при их вводе содержат металл платиновой группы и несут на себе отложения кокса. В примере воплощения в зону выжигания подают газ горения при температуре, по меньшей мере, 490°С и с содержанием кислорода, по меньшей мере, 0,5 мол.%. В указанной зоне выжигания кокса отложения на катализаторе выжигаются с помощью газа горения. Затем частицы катализатора проходят из зоны выжигания в зону галогенизации, где эти частицы катализатора становятся оксигалогенированными для рассредоточения металла платиновой группы в частицах катализатора и получения регенерированного катализатора.

В определенных воплощениях зона выжигания кокса содержит зону первоначального выжигания кокса, в которой поддерживается температура 473°С, и зону вторичного выжигания, в которую поступает газ горения при температуре 490°С. При этом частицы отработанного катализатора вводят в зону первоначального выжигания, где выжигается первая часть отложений кокса. После первоначального выжигания отложений кокса частицы катализатора перемещаются в зону вторичного выжигания. Здесь выжигается вторая часть отложений кокса, т.е. по существу весь оставшийся кокс.

В другом воплощении способ обеспечивает регенерацию твердых частиц катализатора в регенераторе со сплошным потоком катализатора, содержащим зону выжигания и зону галогенизации. В рассматриваемом способе в зону выжигания вводятся отработанные частицы катализатора, которые содержат металл платиновой группы и несут на себе отложения кокса. В зону выжигания подают первый кислородсодержащий газ при температуре, по меньшей мере, равной 490°С. Частицы катализатора контактируют с первым кислородсодержащим газом, и отложения кокса на частицах катализатора выжигаются. В примере воплощения частицы катализатора проходят из зоны выжигания в зону галогенизации. В указанную зону галогенизации подают галогенсодержащий газ и второй кислородсодержащий газ. Здесь частицы катализатора контактируют с галогенсодержащим газом и вторым кислородсодержащим газом, и подвергаются оксигалогенированию для рассредоточения металла платиновой группы. В результате получаются регенерированные частицы катализатора.

В соответствии с другим воплощением обеспечивается устройство, включающее регенератор с непрерывным потоком катализатора, предназначенное для регенерации частиц катализатора, содержащих металл платиновой группы и несущих отложения кокса. В этом устройстве созданы зона выжигания и зона галогенизации. Кроме того, устройство содержит вход в зону выжигания, сконфигурированный для подачи в зону выжигания первого кислородсодержащего газа при температуре, по меньшей мере, 490°С. Помимо этого, камера зоны выжигания сконфигурирована для контактирования частиц катализатора с первым кислородсодержащим газом и выжигания отложений кокса на частицах катализатора. Кроме того, устройство содержит проходное отверстие, сконфигурированное для прохождения частиц катализатора из зоны выжигания в зону галогенизации.

В конструктивном отношении устройство содержит вход в зону галогенизации, сконфигурированный для подачи в зону галогенизации галогенсодержащего газа и кислородсодержащего газа. Кроме того, устройство содержит камеру галогенизации, сконфигурированную для контактирования твердых частиц катализатора с кислородсодержащим газом и вторым кислородсодержащим газом и оксигалогенирования частиц катализатора, осуществляемого для рассредоточения металла платиновой группы, с получением регенерированных частиц катализатора.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение далее будет описано со ссылками на чертежи, на которых одинаковые элементы конструкции обозначены одинаковыми номерами позиций.

Фиг.1 - схематическое изображение устройства для регенерации частиц катализатора в соответствии с примером воплощения.

Фиг.2-6 - схематические изображения различных направлений потоков и элементов для нагревания газа горения, подаваемого в устройство для регенерации частиц катализатора, в соответствии с другими примерами воплощений.

Подробное описание изобретения

Приведенное ниже подробное описание изобретения по своей сути является лишь примером и не предназначено для ограничения изобретения или случаев применения изобретения. Кроме того, авторы изобретения не имеют намерения ограничиваться какой-либо теорией, представленной в предшествующем уровне техники или в приведенном ниже подробном описании изобретения.

Изобретение обеспечивает способы регенерации твердых частиц отработанного или закоксованного катализатора. На фиг.1 в соответствии с примером воплощения изобретения представлено схематическое изображение устройства 10, в частности, регенератора с непрерывным потоком катализатора, предназначенного для получения регенерированных частиц катализатора 12 из отработанных частиц катализатора 14. Такое устройство более подробно описано в патентном документе US 7585803 (патентообладатель - UOP LLC), включенном в данное описание посредством ссылки.

В примере воплощения, представленном на фиг.1, обеспечивается поток, содержащий отработанные частицы катализатора 14, несущие отложения 16 кокса. Одним источником таких частиц отработанного катализатора 14, например, является установка каталитического риформинга, предназначенная для проведения конверсии исходного сырья с низким октановым числом в бензин с высоким октановым числом или предшественников нефтехимических продуктов. В результате проведения такого процесса риформинга и других каталитических процессов отработанные частицы катализатора 14 покрываются коксом. Для того чтобы сохранить или восстановить каталитическую активность частиц 14 отработанного катализатора, эти отработанные частицы должны быть регенерированы, т.е. по существу весь кокс должен быть удален из частиц 14 отработанного катализатора. Используемый здесь термин для отложений кокса «по существу весь» означает, что после удаления кокса регенерированные частицы 12 катализатора содержат менее 0,1 мас.% кокса.

Хотя отработанные частицы 14 катализатора, поступающие в устройство 10 для регенерации, в воплощениях способа могут иметь различные составы в зависимости от источника потока отработанного катализатора, частицы отработанного 14 катализатора будут пористыми и будут содержать металл платиновой группы, который обладает каталитической активностью. Обычно отработанные частицы 14 катализатора будут содержать 3 мас.% кокса, хотя в устройстве 10 могут быть обработаны отработанные частицы 14 катализатора, имеющие любое содержание кокса. Используемый здесь термин «несущие отложения кокса» означает наличие любых отложений кокса, независимо от того, полностью или частично отложения кокса покрывают внешнюю поверхность отработанных частиц 14 катализатора и/или полностью или частично проникают в поры отработанных частиц 14 катализатора.

Удаление кокса из отработанных частиц 14 катализатора осуществляется посредством выжигания в зоне 18 выжигания устройства 10. Как показано, зона 18 выжигания включает в себя зону 20 первоначального выжигания и зону 22 вторичного выжигания. Кроме того, в устройстве 10 образована цилиндрическая камера 24, проходящая между зонами 20 и 22 для приема отработанных частиц 14 катализатора. Как показано, поток отработанных частиц 14 катализатора сначала поступает в зону 20 первоначального выжигания. Зона 20 первоначального выжигания поддерживается при относительно низких температурах, например, при 473°С. В указанной зоне 20 первоначального выжигания кокс, который наиболее легко выжигается, например, самый внешний и не жаростойкий кокс, выгорает на частицах 14 отработанного катализатора. Затем отработанные частицы 14 катализатора направляются в зону 22 вторичного выжигания. Зона 22 вторичного выжигания поддерживается при более высокой температуре, например, при 490°С или более. В результате более трудный для выгорания кокс выжигается в зоне 22 вторичного выжигания. Предложенная конструкция предотвращает выжигание слишком большого количества кокса сразу и достижение крайне высоких температур на отработанных частицах 14 катализатора, что в ином случае могло бы привести к выжиганию всего кокса сразу или непосредственно на входе в зону 18 выжигания.

Как показано, устройство 10, кроме того, содержит, по меньшей мере, один вход 26 для подачи газа 28 горения, содержащего кислород, в зону 20 первоначального выжигания. Кроме того, устройство 10 содержит, по меньшей мере, один вход 30 для подачи газа 32 горения, содержащего кислород, в зону 22 вторичного выжигания. Для контролирования процесса выжигания кокса в зоне 18 выжигания жестко контролируют содержание кислорода в газах 28, 32 горения и в окружающей атмосфере в зонах 20 и 22 выжигания. В частности, во время пускового режима содержание кислорода в газе 32 горения составляет, по меньшей мере, 0,5 мол.%. В определенных воплощениях содержание кислорода в газе 32 горения находится в интервале 0,5-1,0 мол.%. В других воплощениях содержание кислорода в газе 32 горения находится в интервале 2,4-4,0 мол.% и более предпочтительно 4,0 мол.%. Кроме того, для полного выжигания кокса в зоне 18 сгорания регулируют температуру газа 32 горения. Для целей настоящего изобретения газ 32 горения (и зона 22 вторичного выжигания) имеет температуру, по меньшей мере, 490°С. В примере воплощения газ 32 горения (и зона 22 вторичного выжигания) имеет температуру в интервале от 490°С до 593°С, более предпочтительно в интервале от 520°С до 593°С и более предпочтительно от 520°С до 593°С, и еще более предпочтительно при температуре 538°С или в интервале от 538°С до 593°С.

Когда закоксованные или отработанные частицы 14 катализатора входят в зону 20 первоначального выжигания, относительно низкая температура и ограниченное, но достаточное содержание кислорода приводит к контролируемому выжиганию кокса на отработанных частицах 14 катализатора. В результате образуются отходящие газы 34 сжигания, которые отводятся из устройства 10. Следует отметить отсутствие существенного количества газа, проходящего между зонами 20 и 22, поскольку они разделены перегородкой 35.

Помимо этого, когда отработанные частицы 14 катализатора поступают в зону 22 вторичного сжигания, более высокая температура и ограниченное, но достаточное содержание кислорода приводит к дальнейшему контролируемому выжигу оставшегося, обычно жаростойкого кокса на отработанных частицах 14 катализатора. В результате образуется отходящий газ 36 процесса выжигания, который отводится из устройства 10. В примере воплощения температура в зоне 22 вторичного выжигания составляет 593°С, а температура отходящего газа 36, выходящего из устройства 10, находится около или выше входной температуры благодаря экзотермическому характеру процесса выжигания кокса. Как описано выше со ссылками на фиг.2-6, отходящие газы 34 и/или 36 или их часть может быть использована для образования или нагревания газов 28 и/или 32 горения.

По мере того как отработанные частицы 14 катализатора подвергаются выжиганию кокса и выходят из зоны 18 выжигания, они могут рассматриваться как декарбонизированные частицы 38 катализатора. Декарбонизированные частицы 38 катализатора могут перемещаться вниз через устройство 10 из зоны 18 выжигания в зону 40 галогенизации через проходное отверстие 42. Атмосфера в зоне 40 галогенизации в пусковом режиме и в установившемся режиме работы устройства 10 контролируется различным образом. В каждом режиме работы газ 44 галогенизации подают в зону 40 галогенизации, по меньшей мере, через один вход 46. В установившемся режиме работы газ 44 галогенизации содержит галогенсодержащий газ 48, такой как хлор, и кислородсодержащий газ 50, такой как воздух. В примере воплощения кислородсодержащий газ 50 имеет содержание кислорода 20,9 мол.%. Хотя на фиг.1 представлен пример воплощения, в котором подвод объединенного потока галогенсодержащего газа 48 и кислородсодержащего газа 50 в зону 40 галогенизации осуществляется посредством единственного входа 46, в устройстве могут быть обеспечены отдельные входы 46 для раздельной подачи газов 48 и 50.

В установившемся режиме работы присутствие галогенсодержащего газа 48 и кислородсодержащего газа 50 в зоне 40 галогенизации обеспечивает окисгалогенирование декарбонизированных частиц 38 катализатора. Оксигалогенирование является необходимым, поскольку металл платиновой группы в декарбонизированных частицах 38 катализатора подвергается агломерированию при высоких температурах, имеющих место в процессе обработки. Реакция оксигалогенирования рассредоточивает агломерированный металл платиновой группы в декарбонизированных частицах 38 катализатора, что способствует большей каталитической активности. В примере воплощения галогенсодержащим газом 48 является хлор, и реакция оксихлорирования рассредоточивает металл платиновой группы.

Поскольку атмосфера в зоне 40 галогенизации в установившемся режиме работы характеризуется относительно высоким содержанием кислорода, декарбонизированные частицы 38 катализатора, поступающие в зону 40 галогенизации, должны быть свободными или почти свободными от любого кокса. В рассматриваемом примере воплощения декарбонизированные частицы 38 катализатора, поступающие в зону 40 галогенизации, содержат менее 0,1 мол.% кокса; более предпочтительно менее 0,01 мол.% кокса и более предпочтительно 0,0 мол.% кокса.

С другой стороны, в пусковом режиме работы газ 44 галогенизации содержит только галогенсодержащий газ 48. В результате атмосфера в зоне 40 галогенизации в период пускового режима является свободной от кислорода (т.е. 0 мол.% кислорода) или почти свободной от кислорода (менее 0,1 мол.% кислорода). Поскольку в зоне 40 галогенизации в пусковом режиме кислород, необходимый для поддерживания горения, отсутствует или присутствует в очень малом количестве, декарбонизированные частицы 38 катализатора, поступающие в зону 40 галогенизации во время пускового режима, могут нести отложения кокса, что не приводит к неконтролируемому процессу выжигания. В результате частицы 12, 14, 38 катализатора могут циркулировать через устройство 10 многократно для того, чтобы, в конце концов, в зоне 18 выжигания произошло выжигание по существу всего кокса. В примере воплощения для выжигания в зоне 18 выжигания по существу всего кокса в пусковом режиме частицы 12, 14, 38 рециркулируют через устройство 10 с трехкратным прохождением.

Для установившегося режима работы после осуществления оксигалогенирования декарбонизированные частицы 38 катализатора можно считать оксигалогенированными частицами 52 катализатора. Оксигалогенированные частицы 52 катализатора проходят из зоны 40 галогенизации в зону 54 сушки через, по меньшей мере, один вход 58. В установившемся режиме работы в зону 54 сушки подают нагретый сушильный газ 56, по меньшей мере, через один вход 58. Сушильный газ 56 может содержать инертный газ 60, галогенсодержащий газ 48 и/или кислородсодержащий газ 50, например, воздух. В примере воплощении сушильным газом 56 является воздух, имеющий температуру 565°С. Кроме того, в примере воплощения кислородсодержащий газ 50 имеет содержание кислорода 20,9 мол.%. В зоне 54 сушки сушильный газ 56 продувают через Оксигалогенированные частицы 52 катализатора для удаления воды, которая была получена в результате проведения реакций выше по ходу движения потока.

В пусковом режиме сушильный газ 56 может содержать инертный газ, такой как азот и/или галогенсодержащий газ 48, но не содержит какого-либо кислородсодержащего газа 50. В результате декарбонизированные частицы 38 катализатора, на которых остается некоторое количество отложений кокса, могут поступать в зону 54 сушки, не вызывая неконтролируемого процесса выжигания (следует отметить, что во время запуска устройства оксигалогенирование не осуществляется). В зоне 54 сушки сушильный газ 56 продувают через декарбонизированные частицы 38 катализатора во время запуска регенератора для удаления воды, которая была получена в результате проведения реакций выше по ходу движения потока. Хотя на фиг.1 показан пример воплощения, в котором для ввода объединенных потоков газов 48, 50 и/или 60 в зону 54 сушки используется единственный вход 58, для подвода газов 48, 50 и 60 могут быть обеспечены отдельные входы 58.

Поскольку сушильный газ, подводимый через вход 58, может содержать галогенсодержащий газ 48 и кислородсодержащий газ 50, необходимость подавать эти газы 48 и 50 в зону 40 галогенизации через вход 46 может отсутствовать. В частности, если зона 54 сушки сообщается с зоной 40 галогенизации, эти газы, необходимые в зоне 40 галогенизации, могут быть подведены в нее через вход 58 с предварительным прохождением через зону 54 сушки. Для такого воплощения отсутствует необходимость в использовании входа 46, или он может быть использован в дополнение к входу 58. Кроме того, хотя это и не предпочтительно, в случае если зона 54 сушки, зона 40 галогенизации и зона 18 выжигания сообщаются друг с другом, для газов, подаваемых в устройство в одной зоне, может быть предусмотрен их подвод или частичный подвод в другие зоны. Следует, однако, отметить, что перегородка 61 удерживает газы зоны 40 галогенизации отдельно от газов в зоне 18 выжигания. Газы, отводимые из зоны 40 галогенизации, могут быть удалены из устройства 10 через трубопровод 63.

Как показано на фиг.1, после прохождения через зону 54 сушки регенерированные частицы 12 катализатора выходят из устройства 10 и могут быть направлены обратно в установку каталитического риформинга или установку другого каталитического процесса или могут быть направлены на рециркуляцию в поток отработанных частиц катализатора 14, поступающих в зону 18 выжигания.

На фиг.2-6 представлены различные воплощения для приготовления газов горения 28 и/или 32 для использования в зоне 18 выжигания устройства 10. Для целесообразности газы горения 28 и/или 32 на фиг.2-6 обозначены номером позиции 62 как по отдельности, так и при их объединении. Кроме того, на фиг.2-6 отходящие газы 34 и/или 36 как по отдельности, так и при объединении обозначены номером 64. Помимо этого, зона 18 выжигания может отображать любую из двух или обе вместе зону 20 первоначального сжигания и зону 22 вторичного сжигания. В любом случае любой один из описанных выше способов может быть применен только к газу 28 горения и зоне 20 первоначального выжигания, или только к газу 32 горения и зоне 22 вторичного выжигания.

Фиг.3 иллюстрирует три отдельных воплощения. В первом примере воплощения исходный газ 66, содержащий кислород, подают в нагреватель 68 и нагревают с помощью нагревателя 68. Затем нагретый исходный газ 66, который теперь представляет собой газ 62 горения, направляют в зону 18 выжигания без дальнейшего смешения или обработки, т.е. отходящий газ 64 не смешивают с исходным газом 66. Для этого воплощения один лишь нагретый исходный газ 66 образует газ 62 горения. В рассматриваемой схеме контролируют содержание кислорода и температуру газа 62 горения.

В соответствии со вторым воплощением, иллюстрируемым на фиг.2, отходящий газ 64 смешивают с исходным газом 66 после нагревания в нагревателе 68 с образованием газа 62 горения. Таким путем содержащаяся в отходящем газе 64 теплота используется газом горения 62. В рассматриваемом примере воплощения исходный газ 66 может содержать воздух и может быть нагрет до температуры 450°С, прежде чем его смешение с отходящим газом 64 доводит температуру газа горения, по меньшей мере, до 490°С. В третьем воплощении, соответствующем фиг.3, нагреватель не используется. Вместо этого, исходный газ 66 нагревают путем смешения с отходящим газом 64 с образованием газа горения 62.

На фиг.3 представлен пример воплощения, в котором отходящий газ 64 смешивают с исходным газом 66 выше по потоку от нагревателя 68. В результате образуется газ горения 62, который затем нагревают с помощью нагревателя перед его подачей в зону 18 выжигания. Фиг.4 иллюстрирует четвертое воплощение, в котором для нагревания исходного газа 66 с помощью отходящего газа 64 используют теплообменник 70. Как показано, только один нагретый исходный газ 66 образует газ горения 62. При этом воплощением предусмотрено смешение с отходящим газом 64, которое происходит в теплообменнике 70 наряду с теплообменом.

На фиг.5 схематически показано устройство 10, снабженное нагревателем 72 для нагревания сушильного газа 56 (который может содержать только кислородсодержащий газ 50). Показанный на фиг.5 теплообменник 74 передает теплоту от сушильного газа 56 исходному газу 66. В одном воплощении на фиг.5 нагретый исходный газ 66 образует только газ горения 62. В другом воплощении, соответствующем фиг.5, отходящий газ 64 смешивают с нагретым исходным газом 66 с получением газа горения 62.

Газ горения 62, как показано на фиг.6, может быть образован из части 76 нагретого сушильного газа 56 (который может содержать только кислородсодержащий газ 50). В одном примере воплощения, иллюстрируемом на фиг.6, часть 76 нагретого сушильного газа 56 образует только газ горения 62. Согласно другому примеру воплощения исходный газ 66 смешивают с частью 76 нагретого сушильного газа 56 с образованием газа горения 62. Согласно альтернативному примеру воплощения отходящий газ 64 смешивают с частью нагретого сушильного газа 56 с образованием газа горения 62. В другом примере воплощения исходный газ 66 и отходящий газ 64 смешивают с частью 76 нагретого сушильного газа с образованием газа горения 62.

Хотя иллюстрируется ряд воплощений, относящихся к получению газа горения 62, в каждом из них газ горения 62 приобретает характеристики, необходимые для выжигания по существу всего кокса на отработанных частицах катализатора 14 в зоне 18 выжигания. В частности, иллюстрируемые воплощения обеспечивают получение газа горения 62, имеющего желаемые указанные выше содержание кислорода и температуру для надлежащей регенерации катализатора. Следует также отметить, что расходы исходного газа 66, отходящего газа 64, сушильного газа 56 и части 76 сушильного газа 56 могут регулироваться для осуществления надлежащего теплообмена, позволяющего получить желаемую температуру газа горения 62.

Несмотря на то что в приведенном выше подробном описании изобретения был представлен, по меньшей мере, один пример воплощения, следует понимать, что существует очень большое число вариантов воплощения. Следует также принимать во внимание, что приведенный пример воплощения или примеры воплощения являются лишь примерами и не предназначены для ограничения каким-либо образом объема, пределов применения или конфигурации изобретения. Напротив, приведенное выше подробное описание предоставит специалистам в данной области техники подходящий ориентир для осуществления примера воплощения изобретения; при этом понятно, что могут быть произведены различные изменения в выполняемой функции и конструкции элементов устройства, описанного в примере воплощения, без выхода за пределы объема изобретения, охарактеризованного в приложенных пунктах формулы изобретения и их допустимых эквивалентах.

Изобретение относится к способам и устройствам для регенерации твердых частиц катализатора. Способы включают ввод отработанных частиц катализатора в зону выжигания, образованную в регенераторе с непрерывным потоком катализатора. При вводе в зону выжигания частицы катализатора, содержащие металл платиновой группы, несут на поверхности отложения кокса. В предложенном способе в зону выжигания подают газ горения с температурой, по меньшей мере, равной 490°С и содержанием кислорода, по меньшей мере, 0,5 мол.%. В зоне выжигания отложения кокса на частицах катализатора выжигаются с помощью газа горения. Частицы катализатора перемещаются из зоны выжигания в зону галогенизации, образованную в регенераторе с непрерывным потоком катализатора, при этом частицы катализатора подвергают оксигалогенированию для рассредоточения металла платиновой группы с получением регенерированных частиц катализатора. Технический результат заключается в эффективной регенерации твердых частиц катализатора. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ регенерации частиц (12) катализатора, включающий:
ввод отработанных частиц катализатора (14), содержащих металл платиновой группы и несущих отложения (16) кокса, в зону (18) выжигания, при этом зона выжигания включает зону (20) первоначального выжигания и зону (22) вторичного выжигания;
подачу газа горения (28) с температурой, по меньшей мере, 490°C и содержанием кислорода, по меньшей мере, 0,5 мол.%, в зону выжигания;
поддерживание в зоне первоначального выжигания температуры, равной 473°C;
выжигание отложений кокса, образующего самый внешний кокс на частицах катализатора, в зоне первоначального выжигания и образование первого отходящего газа (34);
перемещение частиц отработанного катализатора в зону вторичного выжигания, в которой происходит выжигание отложений оставшегося кокса и образуется вторичный отходящий газ (36);
отвод первого отходящего газа из зоны первоначального выжигания;
отвод вторичного отходящего газа из зоны вторичного выжигания;
смешивание первого отходящего газа и вторичного отходящего газа с питающим потоком, содержащим кислород (66), с образованием газа горения (62);
перемещение частиц катализатора из зоны выжигания в зону (40) галогенизации;
оксигалогенирование частиц катализатора для рассредоточения металла платиновой группы в частицах катализатора с образованием регенерированных частиц катализатора; и
перемещение частиц катализатора из зоны галогенизации в зону (54) сушки;
нагревание сушильного газа (56) до температуры 400-565°C;
подачу указанного сушильного газа в зону сушки и сушку частиц катализатора; и
отвод части (76) сушильного газа для образования газа горения (66).

2. Способ по п. 1, в котором отходящий газ (64) образован за счет выжигания отложений кокса, при этом способ дополнительно включает:
отвод отходящего газа из зоны (18) выжигания; и
нагревание газа горения (62) посредством теплообмена с указанным отходящим газом.

3. Способ регенерации частиц (14) отработанного катализатора в регенераторе (10) с непрерывным потоком катализатора, содержащем зону (18) выжигания и зону (40) галогенизации, при этом зона выжигания включает зону (20) первоначального выжигания и зону (22) вторичного выжигания, при этом способ включает:
ввод отработанных частиц катализатора, содержащих металл платиновой группы и несущих отложения (16) кокса, в зону первоначального выжигания;
подачу первого кислородсодержащего газа (28), имеющего температуру, по меньшей мере, 490°C, в зону первоначального выжигания;
контактирование отработанных частиц катализатора с первым кислородсодержащим газом и выжигание отложений кокса;
перемещение частиц отработанного катализатора в зону вторичного выжигания, в которой происходит выжигание отложений оставшегося кокса и образуется вторичный отходящий газ;
отвод первого отходящего газа из зоны первоначального выжигания;
отвод вторичного отходящего газа из зоны вторичного выжигания;
перемещение частиц катализатора из зоны выжигания в зону галогенизации;
подачу галогенсодержащего газа (48) и второго кислородсодержащего газа (50) в зону галогенизации;
контактирование частиц катализатора с галогенсодержащим газом и вторым кислородсодержащим газом, и оксигалогенирование частиц катализатора для рассредоточения металла платиновой группы с образованием регенерированных частиц (12) катализатора; и
перемещение частиц катализатора из зоны галогенизации в зону (54) сушки;
нагревание сушильного газа (56) до температуры 400-565°C;
подачу указанного сушильного газа в зону сушки и сушку частиц катализатора; и
отвод части (76) сушильного газа для образования газа горения (66).

4. Способ по п. 3, в котором отходящий газ (64) образуется при выжигании отложений кокса, при этом способ дополнительно включает:
отвод отходящего газа из зоны выжигания; и
смешивание указанного отходящего газа с третьим кислородсодержащим газом (66) с образованием первого кислородсодержащего газа.

5. Способ по п. 4, дополнительно включающий:
нагревание третьего кислородсодержащего газа перед его смешиванием с отходящим газом.

6. Способ по п. 5, в котором регенератор с непрерывным потоком катализатора содержит зону (54) сушки, при этом способ включает:
перемещение частиц катализатора из зоны галогенизации в зону сушки;
нагревание четвертого кислородсодержащего газа (50) до температуры 400-565°C с помощью нагревателя;
подачу четвертого кислородсодержащего газа в зону сушки;
контактирование частиц катализатора с четвертым кислородсодержащим газом и сушку частиц катализатора; и
нагревание третьего кислородсодержащего газа посредством теплообмена с четвертым кислородсодержащим газом.

7. Способ по п. 3, в котором первый кислородсодержащий газ имеет содержание кислорода 0,5-4,0 мол.%.

8. Регенератор (10) с непрерывным потоком катализатора для регенерации частиц (14) катализатора, в котором частицы катализатора содержат металл платиновой группы и несут на себе отложения (16) кокса, при этом указанный регенератор с непрерывным потоком катализатора содержит зону (18) выжигания и зону (40) галогенизации и содержит:
вход (26) в зону выжигания, сконфигурированный для подачи первого кислородсодержащего газа (28) с температурой, по меньшей мере, 490°C в зону выжигания;
камеру (24) зоны выжигания, сконфигурированную для контактирования частиц катализатора с первым кислородсодержащим газом и выжигания отложений кокса на частицах катализатора;
проходное отверстие (42), сконфигурированное для прохождения частиц катализатора из зоны выжигания в зону галогенизации;
вход (46) в зону галогенизации, сконфигурированный для подачи галогенсодержащего газа (48) и второго кислородсодержащего газа (50) в зону галогенизации; и
нагреватель сушильного газа;
при этом зона галогенизации сконфигурирована для контактирования частиц катализатора с галогенсодержащим газом и вторым кислородсодержащим газом, и оксигалогенирования частиц катализатора для рассредоточения металла платиновой группы с образованием регенерированных частиц (12) катализатора.