УЛУЧШЕННАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ КОКСА, ВЫГОРАЮЩЕГО С ПОВЕРХНОСТИ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СПОСОБА ДЕГИДРИРОВАНИЯ ЛЕГКИХ ПАРАФИНОВ
IMPROVED SENSITIVITY OF COKE, COMBUSTIBLE FROM SURFACE OF CATALYST FOR METHOD FOR DEHYDROGENATION OF LIGHT PARAFFINS

УСТАНОВЛЕНИЕ ПРИОРИТЕТА
Настоящая заявка испрашивает приоритет в отношении заявки США №13/424,911, которая была подана 20 марта 2012 г.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способам конверсии углеводородного потока исходных веществ в полезные углеводородные продукты. В частности, настоящее изобретение относится к непрерывной регенерации отработанного катализатора для повторного использования в способе конверсии углеводородов.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Углеводороды, и в частности нефть, добывают из земли в виде смеси. Эту смесь превращают в полезные продукты путем разделения и обработки потоков в реакторах. Преобразование углеводородных потоков в полезные продукты часто происходит через каталитический процесс в реакторе. Катализаторы могут быть твердыми или жидкими и могут содержать каталитические материалы на носителе. В частности, широко используются каталитические металлы на твердом носителе. Каталитические металлы включают металлы платиновой группы, а также другие металлы. При переработке углеводородов катализаторы дезактивируются с течением времени. Одной из основных причин дезактивации является формирование и накопление кокса на катализаторе. Накопление кокса блокирует доступ к каталитическим центрам на катализаторе и доступ к порам внутри катализатора. Регенерацию катализатора обычно выполняют путем удаления кокса, где кокс сжигают при высокой температуре в присутствии газа, содержащего кислород. Эти процессы могут быть выполнены либо в непрерывном режиме с катализатором, циркулирующим через реактор и регенератор, либо процесс может быть выполнен в полунепрерывном режиме, например, с несколькими неподвижными слоями, когда один слой извлекают из потока, чтобы восстановить катализатор, в то время как другие слои продолжают работу.
При непрерывном процессе регенерации, рециркулирующий газ непрерывно пропускают в зону сгорания в регенераторе, и дымовые газы, содержащие продукты сгорания, удаляют. Процесс сгорания регулируется за счет содержания кислорода в рециркулирующем газе. Рециркулирующий газовый поток содержит часть дымовых газов и дополнительный поток нового газа горения, в то время как другая часть дымового газа удаляется из регенератора. Это помогает поддерживать температуру газа горения, а также установку условия стационарного режима непрерывного добавления отработанного катализатора и газа горения в регенератор, в то время как непрерывно удаляют регенерированный катализатор и дымовой газ.
Методы регенерации катализатора описаны в патенте США 5053371 Williamson и США 6048814, Capelle и др., направленные на удаления кокса из частиц катализатора путем сжигания. Процесс сгорания может быть разрушительным по отношению к катализатору, и более эффективные методы контроля процесса сгорания являются важными для улучшения срока службы катализатора в цикле реактор-регенератор. Производство лучшего процесса предусматривает больше циклов катализатора через регенератор, а также увеличивает срок службы катализатора. Это может быть достигнуто за счет совершенствования процесса и контроля регенератора.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение обеспечивает усовершенствованный способ регенерации катализатора дегидрирования. Способ включает пропускание потока отработанного катализатора на первую стадию в реактор регенератора. Регенератор имеет верхнюю зону сгорания и нижнюю зону сгорания. Катализатор обрабатывают при первом наборе условий горения с первым регенерационным газом, в рамках первой стадии, и тем самым генерируют промежуточный поток катализатора. Промежуточный поток катализатора подают на вторую стадию в регенератор, где катализатор обрабатывают при втором наборе условий горения с первой частью второго регенерационного газа, и тем самым генерируют второй промежуточный поток катализатора. Второй промежуточный поток катализатора подают на третью стадию в регенератор, где катализатор обрабатывают при третьем наборе условий горения со второй части второго регенерационного газа, тем самым генерируя поток регенерированного катализатора. Первую стадию осуществляют в верхней зоне сгорания, а вторую и третью стадии - в нижней зоне сгорания.
Условия горения включают наличие концентрации кислорода во втором регенерационном газе при концентрации большей, чем концентрация кислорода в первом регенерационном газе, где первый регенерационный газа и второй регенерационный газ находятся в независимых контурах, с отдельным оборудованием.
Вторая и третья стадии в нижней зоне сгорания могут иметь различные температуры газа на входе, с предпочтительными условиями второй стадии, получающей первую часть второго регенерационного газа при температуре выше, чем температура во второй части второго регенерационного газа, передаваемого на третью стадию.
Другие цели, преимущества и применения настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники из следующего подробного описания и чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлено изображение зоны регенерации и циркулирующих потоков окисляющего газа для регенерации катализатора, протекающего через регенератор, имеющий верхнюю зону сгорания, и нижнюю зону сгорания;
На фиг. 2 представлено изображение зоны регенерации и циркулирующих потоков окисляющего газа для регенерации катализатора, протекающего через регенератор, имеющий верхнюю зону сгорания, и нижнюю зону сгорания, с нижней зоной сгорания, имеющей две подстадии;
На фиг. 3 представлено изображение зоны регенерации и циркулирующих потоков окисляющего газа для регенерации катализатора, протекающего через регенератор, имеющий верхнюю зону сгорания, и нижнюю зону сгорания, с нижней зоной сгорания, имеющей три подстадии; и
На фиг. 4 представлено изображение зоны регенерации и циркулирующих потоков окисляющего газа для регенерации катализатора, протекающих через регенератор, имеющий верхнюю зону сгорания, и нижнюю зону сгорания, при этом верхняя зона сгорания имеет две подстадии и нижняя зона сгорания имеет три подстадии.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Улучшение способа регенерации катализатора предусматривает использование меньшего оборудование, или для большей части катализатора возможность быть обработанным в более короткие сроки в рамках существующего оборудования. Улучшение регенерации катализатора включает большее удаление кокса и может увеличить срок службы катализатора между циклами регенерации через более значительное удаление кокса из катализатора.
Настоящее изобретение относится к способу для непрерывной регенерацией катализатора и включает в себя новые конструкции оборудования для нового способа. Наиболее распространенным применением является удаление кокса из частиц катализатора, которые содержат металл платиновой группы, и наиболее распространенным процессом для данного изобретения является способ каталитического дегидрирования парафинов в олефины. Регенератор в способе конверсии олефина описан в патенте США 7585803, выданном Price и др., 8 сентября 2009 г. и включен в настоящее описание посредством ссылки в полном объеме.
Одна конструкция регенератора включает две зоны в общей зоне горения, но с одним контуром циркуляционного газа. Зоны представляют собой верхнюю зону горения и нижнюю зону горения. При такой конструкции максимальная концентрация кислорода в нижней зоне ограничивается общим потреблением кислорода и процентным содержанием нижней зоны в общей зоне горения. Как правило, это означает, что максимальная концентрация кислорода в нижней зоне горения составляет 2% с разделением газообразных продуктов сгорания 70% в верхней зоне горения и 30% в нижней зоне горения. Этот процесс может быть выполнен как более надежный и желательно обеспечить увеличение концентрации кислорода в нижней зоне горения. Предпочтительным было бы увеличение концентрации кислорода до 5% по объему от газа горения в нижней зоне горения. Как используется здесь и далее, зона горения может упоминаться как зона сгорания, и эти термины означают, что они являются взаимозаменяемыми.
Анализ кокса, полученного во время дегидрирования легких олефинов, и кинетическое моделирование реакций в регенераторе катализатора позволили разработать улучшения в двух конструкциях вентилятора подачи воздуха. Было установлено, что выгодно иметь верхнюю зону горения, или первую стадию, работающую при обычных условиях горения, и нижнюю зону горения, или вторую стадию, работающую при условиях горения с более высокой концентрацией кислорода и/или температурой. Кроме того, было обнаружено, что выгодно иметь вторую стадию при времени пребывания больше, чем или равным времени пребывания первой стадии. Было также обнаружено, что существовали преимущества в том, чтобы разделить две указанные зоны на подстадии, при этом температуры потока регенерационного газа на входе на каждой подстадии можно варьировать.
Цель этих изменений в конструкции регенератора и эксплуатации заключается в том, чтобы увеличить тепловую мощность в регенераторе и обеспечить гибкую конструкцию для того, чтобы эффективно сжигать различные коксовые образования и коксовые накопления на поверхности катализатора. Один аспект, который рассмотрен, заключается в количестве трудного для сжигания образуемого кокса, когда диффузия кислорода может быть основным ограничением, или состав кокса существенно отличается от более легких для сгорания соединений кокса, чтобы существенно изменить скорость сгорания и, следовательно, восстановление. Возможность поднять температуру газа на входе после того, как непрочный кокс был сожжен, улучшает сжигание твердого или диффузионно-ограниченного кокса.
В конструкции с одним контуром циркуляционного газа, части рециркулирующего газа, которые усиливают дополнительным кислородом или кислородсодержащим газом, и вводят в нижнюю зону горения, проходят через верхнюю зону горения без истощения кислородом. Это приводит к увеличению концентрации кислорода в общем рециркулирующем газе, выходящем из аппарата регенерации, до относительно высокого уровня в верхней зоне сгорания. Такой относительно высокий уровень кислорода является неприемлемым для соответствующего контроля горения в верхней зоне горения. Это требует дополнительного разбавления газа, который вводят в верхнюю зону горения с целью снижения концентрации кислорода в верхней зоне горения. Следствием является увеличение рециркулирующего газа, вентиляционного топливного газа и использования энергоносителей. Разделение этих двух потоков рециркулирующих газов обеспечивает больший контроль и гибкость.
Настоящее изобретение предназначено для улучшения контроля и улучшения регенерации катализатора. Способ включает пропускание отработанного потока катализатора в регенератор, где регенератор содержит верхнюю зону регенерации, и нижнюю зону регенерации. Катализатор поступает в верхнюю зону горения и проходит в нижнюю зону горения. Первый поток регенерационного газа пропускают в верхнюю зону регенерации для сжигания кокса на поверхности катализатора, и генерируется топочный (дымовой) газ горения, который удаляется из регенератора. Отработанный катализатор является частично регенерированным в верхней зоне регенерации и передается как частично регенерированный поток катализатора в нижнюю зону регенерации. Второй поток регенерационного газа поступает в нижнюю зону регенерации, чтобы создать поток регенерированного катализатора. Первый и второй потоки газа регенерации являются независимыми потоками для обеспечения контроля за количеством кислорода в каждом потоке и для регулирования горения в каждой зоне горения.
Способ дополнительно описан со ссылкой на фиг. 1, где первоначальное улучшение было обнаружено при разделении рециркуляционного газа в два отдельных и независимых потока регенерационного газа. Это разделило максимальную концентрацию кислорода в нижней зоне от ограничений, основанных на требуемых концентрациях кислорода в верхней зоне. Поток отработанных частиц катализатора 12 непрерывно подают в регенератор 10. Хотя термин непрерывное применяется к этому способу в данном описании, способ является более полунепрерывным способом, где небольшие количества катализатора отводили из реактора и пропускали в регенератор на относительно постоянной основе. Частицы катализатора двигаются нисходящим потоком через кольцевой зазор 20, определенный сетчатыми фильтрами удерживания 22, 24, и который расположен в зоне горения 30. Зона горения 30 разделена на верхнюю зону горения 32 и нижнюю зону горения 34. Верхняя зона горения 32 отделена от нижней зоны горения 34 перегородками 40 и отдельным устройством сбора нижнего дымового газа 42. Так как частицы катализатора стекают вниз через верхнюю зону горения 32, первый газ регенерации приводят в контакт с частицами катализатора для сжигания углерода на частицах катализатора. Частицы катализатора стекают через верхнюю зону регенерации медленно, чтобы обеспечить достаточное время для углерода, который должен сгореть. Катализатор будет иметь среднее время пребывания в верхней зоне от 1 до 6 часов, с предпочтительным временем от 2 до 5 часов, и с более предпочтительном временем от 3 до 4 часов.
Первый регенерационный газ циркулирует через первый контур регенерационного газа 50, используя первый газовый нагнетатель 52 для циркуляции регенерационного газа, где дымовой газ из верхней или первой зоны горения 32 проходит в первый контур регенерационного газа 50. Дымовой газ состоит из монооксида углерода, диоксида углерода, воды, азота, непрореагировавшего кислорода и других газов, образующихся в секции горения или введенных с кислородсодержащим газом 54, и выведенных из зоны регенерации в виде дымового газа. Регенерационный газ представляет собой дымовой газ, который образует контур рециркуляционного газа, в котором поток дымового газа непрерывно выводят из процесса и смешивают с кислородсодержащим газом 54, чтобы пополнить потребляемый кислород, и возвращают в исходный участок горения в качестве первого регенерационного газа. В одном варианте осуществления изобретения, кислородсодержащий газ может быть подан через одну из зон, имеющую более высокие концентрации кислорода внутри регенератора, зоны 34 или 36. Часть дымового газа выпускают, чтобы поддерживать постоянный устойчивый поток регенерационного газа. Дымовой газ нагревают или охлаждают, насколько необходимо для достижения желаемой температуры горения перед прохождением в верхнюю зону горения в качестве первого потока регенерационного газа. Первая температура горения составляет от 450°C до 600°C, с предпочтительной температурой от 470°C до 580°C, с более предпочтительной температурой от 475°C до 560°C и с рабочим контролем температуры приблизительно 477°C. Кислород 54 добавляют в поток регенерационного газа до уровня от 0,1% до 2% по объему, с предпочтительным диапазоном от 0,2% до 1,7% по объему, и с более предпочтительным диапазоном от 0,5% до 1,5% по объему. Регенерационный газ, содержащий рециркулируемый газ с дополнительным кислородом, пропускают в верхнюю зону сгорания. Уровень кислорода контролируют в рециркуляционном газе и дополнительный кислород добавляют по мере необходимости, чтобы довести уровень кислорода до желаемых пределов. Уровень кислорода является необходимым, чтобы контролировать горение и для предотвращения повреждения катализатора. Необязательно, дополнительный контроль в отношении состава газа включает поток газообразного азота 56 для добавления в качестве разбавителя, и уровни кислорода нуждаются в дополнительном контроле. В качестве альтернативы, кислородсодержащий газ можно смешивать с азотом перед добавлением газового потока к первому потоку газа регенерации.
В верхней зоне горения часто не получается сжечь весь углерод, осажденный на катализаторе. Настоящее изобретение включает нижнюю зону горения 34, где используют отдельный регенерационный газ для завершения процесса горения и сжигают остаточный углерод на катализаторе.
Катализатор подвергают дальнейшей обработке и направляют из верхней зоны горения 32 в нижнюю зону горения 34, где катализатор контактирует со вторым потоком регенерационного газа для удаления остаточного углерода. Нижняя зона горения также упоминается как нижняя зона сгорания. Второй регенерационный газ циркулирует через второй контур регенерационного газа 60 с использованием второго газового нагнетателя 62 для циркуляции регенерационного газа, где дымовой газ из нижней или второй зоны горения 34 передают на второй контур регенерационного газа 60. Дымовой газ состоит из монооксида углерода, диоксида углерода, воды, азота, непрореагировавшего кислорода и других газов, образующихся в секции горения или введенные с кислородсодержащим газом и удаляемые из зоны регенерации в виде дымового газа через отдельный контур устройства сбора дымового газа 42. Второй регенерационный газа представляет собой дымовой газ, который образует второй контур рециркуляционного газа 60, в котором поток дымового газа непрерывно выводят из процесса и смешивают с кислородсодержащим газом 64, чтобы пополнить потребляемый кислород и возвращают в нижнюю секцию горения в качестве второго регенерационного газа. Часть дымового газа выпускают, чтобы поддерживать постоянный устойчивый поток второго регенерационного газа. Дымовой газ нагревают до второй температуры горения, прежде чем перейти в нижнюю зону горения. Вторая температура горения составляет от 450°C до 600°C, с предпочтительной температурой от 470°C до 580°C и с более предпочтительной температурой от 475°C до 560°C, с рабочим контролем температуры приблизительно 520°C до 560°C. При необходимости, дополнительный контроль состава газа включает поток газообразного азота 66, чтобы добавить в качестве разбавителя, и уровни кислорода нуждаются в дополнительном контроле. Поток 66 не ограничивается чистым азотом, но поток 66 может быть любым азотсодержащим газом, имеющим концентрацию кислорода менее чем желаемая концентрация кислорода на входе в нижнюю зону горения 34. В качестве альтернативы, кислородсодержащий газ, может быть смешан с азотом перед добавлением газового потока ко второму потоку регенерационного газа. В еще одном альтернативном варианте, кислородсодержащий газ может быть подан через зону 36.
Нижнюю зону горения эксплуатируют и устанавливают размер, чтобы обеспечить для катализатора пребывание в нижней зоне от 1 до 6 часов, с предпочтительным средним временем пребывания от 2 часов до 5 часов и с более предпочтительным средним временем пребывания от 3 до 4 часов. Концентрация кислорода в нижней зоне горения больше, чем для верхней зоны горения, и регулируется на уровне от 0,1% до 10% по объему, предпочтительно от 0,2% до 7% по объему, более предпочтительно между 0,5% и 5% по объему.
После удаления углерода с поверхности катализатора, катализатор подвергают дальнейшей обработке, чтобы перераспределить каталитический металл на подложке. Процесс горения при удалении углерода из катализатора также вызывает агломерацию металла в частицах катализатора. Это может сделать катализатор менее эффективным и может сократить срок службы катализатора. Металл в каталитических частицах может быть перераспределен на поверхности катализатора посредством контакта с газом, содержащим галоген. Таким образом, частицы катализатора, покидающие нижнюю зону горения 34, подают в зону галогенирования 36. Зона галогенирования 36 предпочтительно находится в том же аппарате, чтобы минимизировать внешнее обслуживание, а также свести к минимуму количество нагревания и охлаждения катализатора при передаче между аппаратами. Галогенсодержащий газ поступает в зону галогенирования 36 через входное отверстие на контуре галогенирования газа 70. Галогенсодержащий газ контактирует с катализатором и перераспределяет каталитический металл на поверхности катализатора. Газ течет вверх через зону галогенирования 36 и собирается в устройстве сбора газа галогенирования 72. Устройство сбора галогенирования 72 имеет выходное отверстие 74, прикрепленное к циркуляционной трубке газообразного галогена 76. Система циркуляции галогена может включать в себя отдельный вентилятор для циркуляции газа, а также соответствующие сушилки для удаления влаги и слоев адсорбента для удаления остаточных загрязняющих веществ из катализатора, так как катализатор проходит через зону галогенирования 36. Предпочтительный галогенсодержащий газ включает хлор в газе в качестве активного галогена.
После регенерации катализатор сушат. Процесс горения генерирует воду в качестве одного из продуктов горения, и вода может быть адсорбирована на регенерированном катализаторе. Присутствие воды отрицательно влияет на способ дегидрирования и вода должна быть удалена до того, как катализатор возвращают в реактор. В одном варианте осуществления изобретения, сушку катализатора выполняют в регенераторе 10. Катализатор течет из зоны галогенирования 36 в зону сушки 38. Сушильный газ 80 пропускают в зону сушки 38, и он проходит над регенерированным катализатором, чтобы удалить остатки воды. Сушильный газ нагревают до температуры от 390°C до 510°C перед подачей в зону сушки 38. Сушильный газ распределяется вокруг зоны сушки 38 и течет вверх через катализатор, проходящий вниз через зону сушки 38. Продолжительность сушки в значительной степени определяется высотой зоны 38. Зона определена размером, чтобы обеспечить среднее время пребывания, по меньшей мере, 4 часа для частиц катализатора. Сушильный газ течет вверх через зону сушки 38 и зону галогенирования 36 и выходит из регенератора через выпускное отверстие 74. Высушенный и регенерированный катализатор отводят через выпускное отверстие катализатора 82 в нижней части регенератора 10.
Способ может быть дополнительно улучшен за счет разделения нижней стадии или нижней зоны горения на две стадии для горения. Это показано на фиг. 2. Аналогичные номера используются для аналогичных компонентов для различных вариантов осуществления на всех чертежах. Настоящий способ является, как описано выше, значительной частью изобретения, с улучшением расширения контроля над горением. В настоящем способе, поток отработанных каталитических частиц 12 непрерывно подают в регенератор 10. Хотя термин непрерывно применяется к этому процессу в данном описании, способ является более полунепрерывным процессом, где небольшие количества катализатора отводят из реактора и передают в регенератор на относительно постоянной основе. Частицы катализатора поступают нисходящим потоком через кольцевой зазор 20, определенный сетчатыми фильтрами удерживания 22, 24, и который расположен в зоне горения 30. Зона горения 30 разделена на первую стадию 32 или верхнюю зону горения 32, и вторую стадию 34а, и третью стадию 34b. Вторая и третья стадии 34а, 34b также являются частью нижней зоны сгорания. Первую стадию 32 отделяют от второй стадии 34а перегородками 40 и отдельным нижним устройством сбора дымового газа 42.
Катализатор, входящий на первую стадию, вводят во взаимодействие с первым потоком регенерационного газа из первого контура регенерационного газа 50, включающим компонентный состав кислорода из кислородсодержащего потока газа 54, и подвергают реакции при первом наборе условий горения для генерирования первого промежуточного потока катализатора. Первый промежуточный поток катализатора проходит на вторую стадию 34а, где катализатор контактирует с первой частью второго потока регенерационного газа при втором наборе условий горения для генерирования второго промежуточного потока катализатора. Второй регенерационный газ возникает из второго контура регенерационного газа 60 и первую часть пропускают на вторую стадию 34а через линию 161. Второй регенерационный газ включает добавленный кислород из кислородсодержащего газа 64. Второй промежуточный поток катализатора подают на третью стадию 34b, где катализатор контактирует со второй частью второго потока рециркуляционного газа, поступающего через линию 162 при третьем наборе условий горения для генерирования потока регенерированного катализатора. Первый поток регенерационного газа и второй поток регенерационного газа являются независимыми и имеют отдельные концентрации кислорода для эффективного управления стадиями регенерации. Вполне понятно, что контуры газа 50, 60 могут содержать один или несколько нагревателей или холодильников, чтобы достичь желаемых температур в каждой зоне при сведении к минимуму использования энергетических систем. Нагреватели и/или холодильники могут быть расположены по мере необходимости на любом из циркулирующих потоков газа вверх по потоку или вниз по потоку воздуходувок и разъединений, чтобы сформировать потоки 161 и 162.
Регенерированный поток катализатора подают в зону галогенирования для перераспределения каталитического металла на поверхности катализатора.
Первый набор условий горения на первой стадии 32 включает первый регенерационный газ, поступающий на первую стадию, при температуре от 460°C до 600°C, с предпочтительной температурой от 470°C до 580°C, с более предпочтительной температурой подачи от 475°C до 560°C и наиболее предпочтительной температурой подачи от 475°C до 485°C.
Второй набор условий горения на второй 34а и третьей 34b стадиях включает в себя второй регенерационный газ, поступающий на вторую и третью стадии, при температуре от 450°C до 600°C, с предпочтительной температурой от 470°C до 580°C, с более предпочтительной температурой подачи от 475°C до 560°C и наиболее предпочтительной температурой подачи от 520°C до 560°C. Разъединение второго регенерационного газа на два ввода обеспечивает дополнительное регулирование, где регенерированный газ богаче кислородом является еще все еще доступным для катализатора, который был в основном регенерирован.
Управление способом включает регулирование температуры в различных зонах или стадиях, и условия способа предпочтительно включают поддержание температуры на входе регенерационного газа на первой стадии до температуры ниже второго регенерационного газа, поступающего во вторую стадию. Дальнейшее управление способом включает управление температурой газа на входе на второй стадии при температуре, большей, чем или равной температуре газа на входе в третьей стадии. Дополнительная часть контроля способа регенерации включает в себя время пребывания на различных стадиях. В настоящем изобретении, время пребывания катализатора в верхней зоне горения 32 является меньше, чем или равным пребыванию для нижней зоны горения 34а, 34b. Можно переформулировать как время пребывания первой стадии 32 является меньшем, чем или равным сумме времени пребывания второй 34а и третьей 34b стадии.
Первый набор условий горения включает в себя первый регенерационный газ, имеющий содержание кислорода менее чем 2% по объему. Предпочтительный диапазон содержания кислорода в первом регенерационном газе составляет от 0,1% до 2% по объему, с более предпочтительным диапазоном от 0,2% до 1,75% по объему, с наиболее предпочтительным диапазоном от 0,4% до 1,5% по объему.
Второй набор условий горения включает прохождение второго регенерационного газа, имеющего содержание кислорода не более 10% по объему. Диапазон равен от 0,1% до 10% по объему, с предпочтительным диапазоном от 0,2% до 7% по объему, более предпочтительным диапазоном от 0,5% до 5% по объему и наиболее предпочтительным диапазоном от 1% до 5% по объему.
Условия обработки могут включать в себя концентрацию кислорода в первом потоке рециркуляционного газа, поступающего в верхнюю зону горения 32 в концентрации меньшей, чем концентрация кислорода во втором потоке рециркуляционного газа, поступающего в нижнюю зону горения 34.
В альтернативном варианте осуществления, способ может включать дополнительные стадии в регенераторе. В одном варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 3, четвертая стадия 34с включена в секцию горения 30. Четвертая стадия 34с расположена в нижней зоне горения, или нижней зоне сгорания, и находится между первой стадией 32 и второй стадией 34а. Четвертую стадию выполняют при четвертом наборе условий горения, который включает в себя четвертую температуру на входе для регенерационного газа. Вторая 34а, третья 34b и четвертая 34с стадии используют регенерационный газ со второго контура газа 60. Второй регенерационный газ разделяют на три части с первой частью 161, передаваемой на вторую стадию 34а, второй частью 162, передаваемой на третью стадию 34b, и третьей частью 163, передаваемой на четвертую стадию 34с. Регенерационный газ может быть нагрет или охлажден, как требуется для достижения желаемых температур регенерационного газа, поступающего на каждую стадию 34а, 34b и 34с в нижнюю зону горения 34. Следует понимать, что размещение нагревателей и/или охладителей на фиг. 3 представлено в целях иллюстрации и что нагреватели и/или охладители могут быть расположены так, чтобы минимизировать потребление энергопотребления в альтернативных вариантах осуществления.
Концентрация кислорода во втором регенерационном газе, поступающем в нижнюю зону сгорания 34, является по существу постоянной на входах для второй стадии 34а, третьей стадии 34b и четвертой стадии 34с. Размеры стадий установлены так, что время пребывания катализатора на первой стадии меньше, чем или равно сумме времени пребывания во второй, третьей и четвертой стадиях. В предпочтительном варианте осуществления, температура второй стадии 34а регулируется при более высокой температуре, чем на третьей и четвертой стадиях 34b и 34с.
Способ регенерации катализатора дегидрирования включает пропускание отработанного потока катализатора в реактор регенератора, имеющий первую зону и вторую зону. Отработанный катализатор поступает на первую стадию и обрабатывается при первом наборе условий горения, включая первую температуру газа на входе, чтобы генерировать промежуточный поток катализатора. Первая стадия горения использует первый регенерационный газ из первого независимого газового потока, где поток газа имеет отдельный газовый контур, и поток регулируют первой воздуходувкой, и содержание кислорода регулируют независимо. Промежуточный поток катализатора подают на вторую стадию в реактор регенератора, где катализатор обрабатывают при втором наборе условий горения, включая вторую температуру, чтобы генерировать регенерированный технологический поток катализатора. Вторая стадия горения использует второй регенерационный газ из второго независимого газового потока, где поток газа имеет отдельный контур газа, и поток регулируют второй воздуходувкой, и содержание кислорода регулируют независимо, при этом содержание кислорода больше, чем на первой стадии. Второй набор условий горения включает, по меньшей мере, две подстадии, где второй регенерационный газ разделяют по меньшей мере на две части, с первой частью, переданной на первую подстадию, и второй частью, переданную на вторую подстадию, с первой подстадией, работающей при первой температуре газа подстадии на входе, и второй подстадии, работающей при второй температуре газа подстадии на входе.
В одном варианте осуществления изобретения, температура на первой подстадии второй стадии больше, чем температура первой стадии. Температура первой подстадии второй стадии предпочтительно больше, чем температура второй подстадии на второй стадии. Таким образом, теплообменник или нагревательный аппарат, предназначен для нагревания первой части второго потока рециркуляционного газа, допускаемого на вторую стадию блока регенерации. Кроме того, может быть обеспечен охладитель для достижения желаемой температуры газа на входе на второй подстадии нижней зоны горения.
В альтернативном варианте осуществления, способ включает в себя третью подстадию на второй стадии регенератора. Третью подстадию выполняют при третьей температуре, которая меньше, чем или равна температуре второй подстадии в регенераторе. Второй регенерационный газ разделяют на три части, с первой частью, направленной на первую подстадию, второй частью на вторую подстадию и третьей частью на третью подстадию. Содержание кислорода во втором регенерационном газе может быть больше, чем или равно содержанию кислорода в первом регенерационном газе. В предпочтительном варианте осуществления, температура газа на входе на третью подстадию будет меньше, чем температура газа на входе на первую подстадию, и температура газа на входе на вторую подстадию будет меньше, чем или равна температуре газа на входе на первую подстадию. Оборудование, подходящее для нагрева и/или охлаждения циркулирующего потока газа или его частей может быть предоставлено в любой комбинации, как необходимо для достижения желаемых температур газа на входе.
В еще одном альтернативном варианте осуществления, первая стадия устройства регенерации может быть подразделена на по меньшей мере две подстадии. Как показано на фиг. 4, поток второго газа регенерации присутствует, как описано выше для варианта осуществления, представленного на фиг.2 и 3. Этот вариант включает разделение первого регенерационного газа в первом контуре регенерационного газа 50, по меньшей мере, на две части. Первую часть 151 передают на первую подстадию 32а на первую или верхнюю стадию регенератора. Вторую часть 152 передают на вторую подстадию 32b на первую стадию регенератора. Вторая часть может быть нагрета до температуры на входе больше, чем температура на входе первой части. В качестве альтернативы, первая часть может быть охлаждена до температуры на входе меньше, чем температура на входе второй части.
Условия для данного варианта осуществления включают концентрацию кислорода в первом регенерационном газе меньше, чем или равную концентрации кислорода во втором регенерационном газе. Концентрация кислорода в первой части первого регенерационного газа по существу равна концентрации кислорода во второй части первого регенерационного газа. Концентрация кислорода на каждом входе на подстадии второй стадии, по существу, является той же самой, как на входе каждой подстадии. Время пребывания катализатора на первой стадии, меньше, чем или равно времени пребывания катализатора на второй стадии. Время пребывания первой стадии равно сумме времен пребывания подстадий первой стадии и время пребывания второй стадии равно сумме времен пребывания под стадий второй стадии.
В предпочтительном варианте осуществления, с несколькими подстадиями двух стадий, где есть две подстадии на первой стадии, или верхняя зона сгорания, и три подстадии на второй стадии, или нижняя зона сгорания, условия температуры газа на входе включают: первую верхнюю температуру подстадии меньше, чем вторая верхняя температура подстадии; и температуру первой подстадии на нижней стадии или нижней зоне сгорания, больше, чем температура для верхних подстадий, и второй и третьей подстадий нижней стадии.
Таким образом, увеличения могут быть достигнуты с помощью инновационных технологических схем и конструкций, которые допускают процесс регулирования реакций. В то время как изобретение было описано с тем, что в настоящее время считается предпочтительными вариантами, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, но оно предназначено для охвата различных модификаций и эквивалентных устройств, включенных в объем прилагаемой формулы изобретения.