CN103566982A - 具有用于混合气体和将气体分配在氧氯化区的室的连续催化剂再生反应器 - Google Patents

Abstract

用于连续再生催化剂颗粒的反应器1，由容器2构成，容器2包含叠置在提供有用于引入气体的管线的煅烧区75之上的氯氧化区72。在氯氧化区和煅烧区之间设置了室80，室80由位于两个板81和82之间的内部空间构成，板81和82是气密的且不能透过催化剂颗粒。多个管85穿过室80以允许催化剂颗粒由氯氧化区72进入煅烧区75。多个装置83也穿过室80以允许煅烧气体由煅烧区进入氯氧化区。该反应器包括至少一个开口到室80的内部空间86中的氯氧化气体注入管线73。用于气体通过的每一个装置83包括至少一个与该室的内部空间联通的孔89。用于气体通过的每一个装置83包括用于排出氯氧化区内的气体的装置84，该装置84对于气体是可透过但对于催化剂颗粒是不可透过的。

Description

具有用于混合气体和将气体分配在氧氯化区的室的连续催化剂再生反应器

技术领域

本发明涉及烃转化领域，更具体地涉及在移动床模式催化剂的存在下重整烃进料以制备汽油馏分。本发明提出了具有室的催化剂再生反应器，所述室中设置有气体通路以混合煅烧和氯氧化气体并将所得气体分配在催化剂氯氧化区。

背景技术

用于在移动床模式下起作用的催化重整汽油的方法通常采用可以包括3或4个串联的反应器的反应区和催化剂再生区，所述催化剂再生区可以执行某些数量的步骤，通常为燃烧步骤，随后氯氧化步骤，之后是煅烧步骤和还原步骤。文献US 3 761 390描述了在移动床模式下起作用的催化重整方法的一个实例。

文献US 7 985 381详细描述了一种再生反应器，包括燃烧区、氯氧化区和煅烧区。催化剂在反应器中以垂直向下的方向移动。它经由一个环形圈由氯氧化区进入煅烧区。注入煅烧区底部的煅烧气体作为逆流穿过在煅烧区内的催化剂床然后在位于反应器外围的第二环形区中回收。在该第二环形区中，注入氯氧化气体以与已经回收的煅烧气体混合。随后将气体混合物在反应器的外围注入到氯氧化区的底部。

在反应器的外围注入该气体混合物的缺点是其产生了在氯氧化区截面上在注入区出口处的不均匀气体速度分布。此外，催化剂在反应器中经由环形圈从氯氧化区至煅烧区的通路是大体积的，会产生压降。然而，该压降不足以避免煅烧气体直接通过催化剂水腿（droplegs）升起而不通入外部环形圈并由此不与煅烧气体混合。

发明内容

本发明提出了通过一个室来优化注入到氯氧化区的气体混合物的分配，所述室特别是可以用于优化气体混合物并且将该气体混合物以均匀的方式分配在反应器截面上。

总的来说，本发明涉及用于连续再生催化剂颗粒的反应器，由容器构成，所述容器包含叠置在煅烧区之上的氯氧化区，所述煅烧区提供有用于引入煅烧气体的管线，其特征在于在氯氧化区和煅烧区之间设置了一个室，该室由位于两个板之间的内部空间构成，所述板是气密性的并且不能透过催化剂颗粒，多个管穿过该室以允许催化剂颗粒由氯氧化区进入煅烧区，多个装置穿过该室以允许煅烧气体由煅烧区进入氯氧化区，该反应器包括至少一个开口到所述室的内部空间中的氯氧化气体注入管线，用于气体通过的每一个装置包括至少一个与该室的内部空间联通的孔，用于气体通过的每一个装置包括用于排出(evacuate)氯氧化区内的气体的装置，该气体排出装置对于气体是可透过的但对于催化剂颗粒是不可透过的。

根据本发明，每一个气体排出装置可以选自泡罩、多孔板和筛。

作为一个实例，每一个气体排出装置由垂直管式筛构成，该管式筛的下端与混合区联通，该筛的上端被顶堵塞。该顶可以为圆锥体，其最高点指向上方。

该氯氧化气体注入管线可以在该室的内部空间中央开口。或者，氯氧化气体注入管线可以在反应器容器的壁上开口到该室的内部空间。

所述孔可以在向上取向的方向上穿透，与水平方向形成0-80°范围的角，优选与水平方向形成0-60°的角。

至少一部分管和气体通路装置可以与两个板是一体的。

本发明还涉及根据本发明的反应器在催化重整烃进料的方法中的用途，其中：

· 在氯氧化区的顶部引入催化剂颗粒的料流；

· 通过煅烧气体引入管线引入煅烧气体料流；

· 通过氯氧化气体注入管线引入氯氧化气体料流；

· 从氯氧化区的顶部排出气体的料流

· 从煅烧区的底部排出催化剂颗粒的料流。

催化剂的颗粒可以包括沉积在多孔载体上的铂，煅烧气体的料流可以包括空气或贫氧空气并且可以为400-550℃范围的温度，氯氧化气体流可以包括氯化化合物并且可以为350-550℃范围的温度。

根据本发明，可以通过用所述混合区替换旧的氯氧化气体注入系统来改造现有的反应器。

根据本发明，煅烧气体与氯氧化气体在不含催化剂颗粒的室中混合意味着可以获得良好的气体混合。

此外，在反应器截面上用于经由孔注入气体的点的增加意味着气体混合物直接由室的出口在整个反应器截面上的分布是优异的。

此外，根据本发明所使用的该室由于其结构而具有紧凑和保证优异的机械行为的优点。

此外，经由管从氯氧化区至煅烧区的催化剂颗粒的通过意味着，由于小的可用于气体流过的横截面，可以最小化不经该室的混合区传输直接由煅烧区至氯氧化区的气体通过。

此外，本发明可以容易地在现有设备中实现。具体地，为了改善混合和分配性能，本发明可以有利地替换氯氧化气体注入设备。

附图说明

本发明的其它特性和优点由以下参考附图做出的描述将更好地理解并且变得显而易见，其中：

· 图1描绘了一个催化剂再生反应器；

· 图2描绘了本发明的室的一个实施方案；

· 图3描绘了图2中示意性显示的室的透视图；

· 图4显示了本发明的室的气体排出装置的实施方案的一个细节；

· 图5描绘了本发明的室的一个细节。

具体实施方式

在图1中，催化剂再生反应器由包括燃烧区CO、氯氧化区O和煅烧区CA的容器2构成。容器2可以呈具有垂直轴的圆柱体的形式，该圆柱体在其末端封闭。该燃烧、氯氧化和煅烧区叠置在反应器1中。在反应器1中，这些区可以具有相同的直径或具有不同的直径。

待再生的催化剂通过一个或多个管线3在反应器1的顶部引入，并通过设置在反应器1底部的管线从反应器1排出。在重力的作用下，催化剂在反应器中从上到下移动，接连通过燃烧区CO、氯氧化区O和煅烧区CA。催化剂在煅烧区CA的底部通过管线4从反应器1排出。将催化剂连续地供给反应器1，催化剂在反应器1中连续地移动。

催化剂呈固体颗粒的形式，例如呈直径0.5-20mm的珠的形式，以促进催化剂在反应器1中的移动。催化剂的颗粒由多孔载体(例如氧化铝)构成，在多孔载体上沉积有各种化合物，特别是铂和氯，和任选地锡、铼、铟和/或磷。待再生的催化剂包含焦炭，例如大约5wt%的焦炭。

通过管线3引入到反应器1中的催化剂到达储存器5，其提供有料斗以向燃烧区CO供应催化剂。

该燃烧区CO旨在进行沉积在催化剂上的焦炭的燃烧。该区CO可以包括一个或多个阶段。图1的反应器1包括两个阶段Z1和Z2。根据具体的实施方案，燃烧区还可以包括燃烧控制区，例如在文献FR 2 761 907中描述的。将储存器5的催化剂通过供给管线50引入到Z1阶段的环形空间51中。环形空间51由两个管状筛52和53（例如圆柱形的并且同心的）限定。位于管状筛53和容器2之间的空间61在其下端被板59封闭。空间61可以以通常被称为扇贝截面的一部分的形状设置。位于管状筛52内部的中间空间62在其上端处被板58封闭。来自环形空间51的催化剂经由供给管线55被引入Z2阶段的环状空间54中。空间54被两个管状筛56和57（例如圆柱形的并且同心的）限定。筛52、53、56和57可以用于保留催化剂同时允许气体通过。作为一个实例，筛52、53、56和57可以为Johnson筛和/或多孔板。

经由孔60在Z1阶段的顶部将包含氧气的第一燃烧气体料流引入到容器2。在Z1阶段中，气体料流以图1中指明的箭头的方向移动，穿过包含在环形空间51中的催化剂床。事实上，不透板58和59迫使经由孔60供应的燃烧气体从在环形空间51外围的空间61通往位于筛52内部的中央空间侧62，穿过环形空间51中的催化剂。包含氧气的第二燃烧气体料流经由管线63在Z1和Z2阶段之间引入。该第二料流与已经穿过Z1阶段的第一气体流混合。对于Z2阶段以相同的方式，燃烧气体以在图1中指明的箭头方向穿过包含在环形空间54中的催化剂床。在已经穿过区54的催化剂之后，燃烧气体经由管线64从Z2阶段排出。

根据另一实施方案，燃烧区CO可以如此设置使得燃烧气体在环形空间51和54中由内向外移动。此外，或者，根据另一个实施方案，燃烧区可以如此设置使得气体流在燃烧区CO的底部注入并从燃烧区CO的顶部排出。

在燃烧区的环形区54中的催化剂经由管线70从燃烧区CO流入氯氧化区O。设置在燃烧区和氯氧化区O之间的板71是气密的以防止气体在这两个区之间移动。

具体地，氯氧化区O的目的在于用氯再装载催化剂颗粒并且在其表面再分散铂以改善铂在催化剂颗粒中的分布。在氯氧化区O中，催化剂在反应器的内部空间72(例如由反应器容器2的壁限定的圆柱形空间)中流动。氯氧化区O的空间72的底部提供有管线73，其可以用于将氯氧化气体注入到氯氧化区。氯氧化气体包括含氯化合物并且可以为350℃-550℃范围的温度，优选460-530℃的范围。在该空间的顶部，管线74b可以用于从氯氧化区O排出气体。通过管线73注入的氯氧化气体，作为催化剂重力流的逆流，在向上的方向上移动通过空间72，。接着，将已经通过空间72的气体经由管线74b从容器2排出。

到达氯氧化区O的底部的催化剂继续从空间72流向煅烧区CA的空间75。煅烧区的具体目的是干燥催化剂颗粒。煅烧区CA的底部提供有管线76，其可以用于在空间75的底部注入煅烧气体。煅烧气体包括空气或贫氧的空气并且可以为400-550℃范围的温度。为了以均匀的方式将煅烧气体分配在空间75，管线76可以开口到设置在空间75和容器2之间的外围的环形空间77。环形空间77在其位于煅烧区CA的空间75的底部的下部开口。由此，经由管线76注入的气体在整个在空间75的底部的外围分配在催化剂床。经由管线76注入的煅烧气体以向上的方向移动，作为催化剂重力流的逆流通过空间75，随后通过空间72。当煅烧的气体由空间75传送到空间72时，其与经由管线73注入的氯氧化气体相遇并混合。接着，经由管线74b从容器2排出已经穿过空间72的气体。

根据本发明，在空间72和空间75之间设置有混合区74。混合区74包括一个室，所述室被设计为均匀地将煅烧气体与氯氧化气体混合并且将气体混合物以均匀的方式分配在空间72的整个截面上。

参考图2和3详细地描述了混合区74。在图2和3中的与图1的那些相同的附图标记表示相同的要素。

参考图2和图3，混合区由位于氯氧化区的空间72和煅烧区的空间75之间的室80构成。室80在容器2的整个截面上以基本水平的平面延展。该室80由两个板81和82构成，它们优选是水平的并且它们各自在容器2截面上延展。两个板以高度H间隔以形成内部空间86。该高度可以在50mm和500mm之间变化。板81和82的每一个都是气密的并且不允许催化剂的颗粒穿过的板。作为结果，板81和82各自为具有等于容器2的内部截面的截面的固体盘。板81和82可以具有不同的截面。或者，板81可以是波纹形的，例如形成围绕以下描述的管85的圆锥体或漏斗。

多个管85穿过室80以允许催化剂颗粒从氯氧化区的空间72至煅烧区的空间75的流动。管85由板81延伸至板82，跨过高度H。确定管85的数目、位置、截面和/或高度H以保证催化剂料流从空间72至空间75的通路。作为一个实例，管85的累积截面优选大于或等于在反应器1的底部用于清空催化剂的管线4的截面，该截面是在水平横截面内测量的。管85可以是基本垂直的。作为一个实例，管85的轴与垂直方向形成0-30°范围的角。作为一个实例，管85可以是具有1" (25.4 mm)至4" (101.6 mm)范围直径和50mm-500mm范围高度的圆柱管。累积截面相对小的、经由管线85由氯氧化区至煅烧区的催化剂颗粒的通路意味着可以最小化气体经由这些管85的直接通过。此外，可以确定管85的尺寸参数以最小化经由管85由空间75升至空间72的煅烧气体的量。为此，管的总数量可以在1-20的范围，优选4-20的范围，或优选4-16的范围，确定最小的管直径以防止催化剂颗粒阻塞管。此外，管85的累积截面和板81的表面积之间的比例可以在0.1-5%的范围，优选0.5-2%的范围，累积截面和板81的表面积在水平平面内测量。

此外，气体通路装置83穿过该室以保证煅烧气体由煅烧区空间75至氯氧化区的空间72的移动。该气体通路装置83可以由多个由板82向板81延伸跨过高度H的管构成。确定管83的数目、位置、截面和/或高度H以保证煅烧气体流由空间75通到空间72。管83可以是基本垂直的。作为一个实例，管83的轴与垂直方向形成0-30°范围的角。作为一个实例，管83可以是具有0.5" (12.7 mm)至4" (101.6 mm)范围的直径和50mm-500mm范围、优选100mm-400mm范围的高度H的圆柱管。

板80的机械行为可以通过将至少一部分管85和83一方面连到板81和另一方面连到板82加强。

气体通路装置83的上部包括用于排出气体的装置84以将该气体分配在氯氧化区的空间72中。孔的尺寸使得它们允许气体通过同时防止催化剂颗粒通过。气体排出装置84，和由此气体通路装置83例如以均匀的方式在板81的表面分布，并使得气体混合物能够以均匀的方式分配在氯氧化区的空间72的截面上。在反应器的截面上通过装置84增加气体注入点意味着气体混合物在反应器的整个截面上的分配是优异的，该分配可以比当使用例如在文献US 7 985 381中存在的外部环时更快。作为一个实例，可以设置气体排出装置84使得分隔两个装置84的距离在50-400mm的范围，优选在100-300mm的范围。明显地，与气体排出装置84相关的气体通路装置83被安置在板81上不同于管85的位置。

作为一个实例，气体排出装置84可以由筛、通常被称为泡罩的设备或任何其它允许气体但不允许催化剂颗粒通过的系统构成。

作为一个实例，可以使用在图2中示意性显示的泡罩类型的气体排出装置84。泡罩孔由被罩91覆盖的垂直通气道（chimney）90组成。通气道90是穿过板81并延伸至板81之上的管。罩91可以呈圆顶、圆锥形或圆柱形的形式，并且覆盖通气道90的截面。相对于通气道设置罩91使得罩91的下端低于通气道的上端，由此避免催化剂颗粒穿过通气道90。作为一个实例，通气道90的上端超过罩的下端至少一个高度h。此外，罩91可以到达板81，然后在罩的末端切出孔或槽以允许气体通过。

作为一个实例，可以采用在图4中以示意性的方式显示的气体注入装置84。图4中与图2中的那些相同的附图标记表示相同的要素。参考图4，气体注入装置84由被固体板顶92覆盖的成形为筛(例如Johnson筛)的圆柱体93构成。圆柱体93的下端与气体通路装置83联通，而圆柱体93的上端被板92堵塞，所述板92形成顶。圆柱体93沿着垂直轴延伸以促进催化剂颗粒沿筛的流动并防止阻塞和催化剂碎屑（也被称作细粉）在筛上的沉积。顶92可以呈圆锥的形状以使催化剂围绕筛84的流动偏转。作为一个实例，圆柱体93的直径可以在0.5" (12.7 mm)至5" (127 mm)的范围，优选0.5" (12.7 mm)至3" (76.2 mm)的范围，和圆柱体84的高度可以在50-400mm的范围，优选80-250mm的范围。

穿过容器2的管线可以用于将氯氧化气体引入到室80的内部空间86中。可以设置管线73开口到室80的内部空间86的中央。作为一个实例，管线73可以在室80上方、下方通过或穿过室80。这种构造意味着可以将氯氧化气体注入到室80的中央使得其可以以均匀的方式分配在整个内部空间86中。

根据另一具体实施方案，氯氧化气体也可以在容器2的壁处，直接注入空间86。因此，管线73构成了气体进入空间86的侧入口，即管线73可以基本上水平穿过容器2以开口到空间86。

根据另一具体实施方案，可以使用多个管线73。

现在参考图3，开口到空间86的管线73的末端提供有气体分配器87以在内部空间86中在所有方向上扩散气体。作为一个实例，分配器87可以是垂直的圆柱体，其由板82延伸至板81，该圆柱体包括孔或窗以由管线73将气体扩散至内部空间86中。该分配器87还可以具有小于距离H的尺寸。可以使用任何类型的分配器，而不脱离本发明的范围。

或者，当氯氧化气体进入空间86时，其可以直接离开管线73，不必穿过分配器。

此外，参考图2，每一个气体通路装置83包括一个或多个孔89，优选在1-10个的范围，甚至在1-5个的范围的孔。该一个或多个孔89建立了室80的内部空间86与位于气体通路装置83内的混合空间之间的联通。由此，通过管线73注入到内部空间86的氯氧化气体在各自气体通路装置83的混合空间88中流动，由此与在气体通路装置83中移动的煅烧气体混合。由此获得的气体混合物通过气体排出装置84排出。可以确定在内部空间86中的氯氧化气体的压力以保证在混合空间88中氯氧化气体与煅烧气体之间的混合。优选地，内部空间86内的压力高于混合空间88内的压力以防止在气体通路装置83中移动的煅烧气体进入室的内部空间86。作为一个实例，孔的表面可以为7 mm²-320 mm²，其在圆形孔的情况下对应于直径3mm-20mm的圆形孔。图5显示了由具有厚度e的管构成的并且包含孔89的气体通路装置83的细节。为了改善气体混合，孔89可以在D方向上穿过气体通路装置83的壁，所述D方向指向上方并与水平方面形成0-80°范围的角，优选0-60°的范围或甚至10-60°的范围。此外，为了均匀化通过各个孔89移动的气体的流动速率，每一个孔89可以设置在与其中管线73开口到内部空间86的位置相对的气体通路装置部分上。

根据图2描述本发明的混合区的操作。在图2中，被催化剂占据的空间用阴影表示。催化剂颗粒经由管85以箭头95的方向由空间72流到空间75。在空间75中移动的煅烧气体经由气体通路装置83以箭头96的方向引导以由空间75传输到空间72。经由管线73将氯氧化气体注入到室80的内部空间86。氯氧化气体以箭头98的方向由内部空间86流入到气体通路装置83的混合空间88。由此，在装置83中作为上升流移动的煅烧气体与经由孔89注入的氯氧化气体在混合空间88中混合。经由气体排出装置84以附图标记97的箭头方向将气体混合物排出。

室80的简化和降低的室80的尺寸，特别是与反应器的尺寸相比低堆积高度地(bulk height-wise)，意味着本发明的混合区可以在改造(通常称为“改进”)设备的情况下使用。实际上，可以安装提供有注射管线73的室80，取代现有反应器(例如描述在文献US7985381中的反应器_中的另一种系统。

由此，室80可以用于产生煅烧气体和氯氧化气体之间的均匀混合并且分布在反应器截面上的多个气体排出装置84意味着该气体混合物可被以均匀的方式分配在氯氧化区的整个截面上。

Claims (11)

1.用于连续再生催化剂颗粒的反应器（1），由容器（2）构成，所述容器（2）包含叠置在煅烧区（75）之上的氯氧化区（72），所述煅烧区（75）提供有用于引入气体的管线，其特征在于在氯氧化区和煅烧区之间设置了室（80），该室（80）由位于两个板（81,82）之间的内部空间构成，所述板（81；82）是气密的并且不能透过催化剂颗粒，多个管（85）穿过室（80）以允许催化剂颗粒由氯氧化区（72）进入煅烧区（75），多个装置（83）穿过室（80）以允许煅烧气体由煅烧区进入氯氧化区，反应器（1）包括至少一个开口到所述室（80）的内部空间（86）中的氯氧化气体注入管线（73），用于气体通过的每一个装置（83）包括至少一个与室（80）的内部空间（86）联通的孔（89），用于气体通过的每一个装置（83）包括用于排出氯氧化区内的气体的装置（84），该气体排出装置（84）对于气体是可透过但对于催化剂颗粒是不可透过的。

2.根据权利要求1的反应器，其特征在于每一个气体排出装置选自泡罩、多孔板和筛。

3.根据权利要求2的反应器，其特征在于每一个气体排出装置由垂直管式筛构成，所述管式筛的下端与混合区联通，所述筛的上端被顶堵塞。

4.根据权利要求3的反应器，其特征在于该顶为圆锥体，其最高点指向上方。

5.根据权利要求1-4任一项的反应器，其特征在于氯氧化气体注入管线开口到所述室的内部空间中央。

6.根据权利要求1-4任一项的反应器，其特征在于氯氧化气体注入管线在反应器容器的壁上开口到所述室的内部空间。

7.根据权利要求1-6任一项的反应器，其特征在于所述孔在向上取向的方向上穿透，与水平方向形成0-80°范围的角，优选与水平方向形成0-60°的角。

8.根据权利要求1-7任一项的反应器，其特征在于至少一部分管和气体通路装置与两个板是一体的。

9.根据前述权利要求任一项的反应器在催化重整烃进料的方法中的用途，其中：

· 在氯氧化区的顶部，引入催化剂颗粒的料流；

· 通过煅烧气体引入管线引入煅烧气体料流；

· 通过氯氧化气体注入管线引入氯氧化气体料流；

· 从氯氧化区的顶部排出气体的料流

· 从煅烧区的底部排出催化剂颗粒的料流。

10.根据权利要求9的用途，其中催化剂颗粒包括沉积在多孔载体上的铂，煅烧气体料流包括空气或贫氧空气并且为在400-550℃范围的温度，氯氧化气体的料流包括含氯化合物并且为在350-550℃范围的温度。

11.获得根据权利要求1-8的反应器的方法，其中通过用所述混合区替换旧的氯氧化气体注入系统来改造现有的反应器。

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