УСТАНОВКА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ КАТАЛИЗАТОРА РИФОРМИНГА

Полезная модель относиться к области нефтепереработки и нефтехимии, а именно, к приспособлениям для непрерывной регенерации катализатора в кислородсодержащем газе для процесса риформинга.
Каталитический риформинг является одним из важнейших процессов переработки бензиновых фракций с целью повышения детонационных свойств бензинов и получения ароматических углеводородов. При этом одной из основных проблем, с которой сталкиваются при его осуществлении, является проблема регенерации катализатора, который дезактивируется из-за накопления коксовых отложений.
В ходе протекающих в процессе риформинга побочных химических реакций, способствующих образованию кокса на поверхности катализатора, частицы катализатора дезактивируются, в результате чего катализатор становится непригодным для использования в процессе. Такой дезактивированный катализатор должен быть регенерирован и доведен до первоначального кондиционного качества, прежде чем его можно повторно применять в процессе риформинга.
Известно, в частности, устройство для регенерации катализатора риформинга путем выжига кокса кислородсодержащим газом в псевдостационарном слое, которое включает в себя систему транспорта закоксованного катализатора, регенератор с устройствами для подогрева и циркуляции газов регенерации, систему транспорта регенерированного катализатора [Масагутов P.M. Регенерация катализаторов в нефтепереработке и нефтехимии / Масагутов P.M., Морозов Б.Ф., Кутепов Б.И. - М.: Химия, 1987. - 144 с.]. Недостатками данной схемы являются длительное время регенерации катализатора (до трех часов) и сложность контроля температуры в слое катализатора, что создает высокую вероятность локального перегрева, приводящего к спеканию активных компонентов на поверхности катализатора и разрушению структуры носителя, при нарушении режима регенерации из-за высокого влияния молекулярной и тепловой диффузии слоя катализатора в зоне выжига.
Непрерывный риформинг допускает более жесткие рабочие условия путем поддержания высокой каталитической активности почти свежего катализатора через посредство регенерационных циклов в течение нескольких дней. В настоящее время, как правило, непрерывный риформинг проводится с использованием катализатора в подвижном слое. При этом система с подвижным слоем имеет преимущество, состоящее в сохранении производства во время удаления или замены катализатора. Частицы катализатора непрерывно удаляются из реакционной зоны в зону регенерации для удаления кокса посредством высокотемпературного обжига, как правило, при контакте с кислородосодержащим газом.
В современных установках процесс регенерации катализатора осуществляют в регенерационной зоне за пределами реактора. Частицы катализатора проходят самотеком через один или несколько реакторов в подвижном слое и поступают в зону непрерывной регенерации. Непрерывную регенерацию катализатора осуществляют обычно путем пропускания частиц катализатора самотеком вниз в подвижном слое через различные зоны обработки в регенерационном аппарате. Кислород для сгорания кокса поступает в секцию горения зоны регенерации с регенерирующим газом, содержащим обычно от 0,5 до 1,5% кислорода по объему. Газы регенерации, состоящие из монооксида углерода, диоксида углерода, воды, непрореагировавшего кислорода, хлора, хлористого водорода, оксидов азота, оксидов серы и азота, выводятся из секции горения, при этом часть газов удаляют из зоны регенерации в виде отходящего газа. Остаток соединяют с небольшим количеством кислородсодержащего свежего газа, обычно воздуха, в количестве примерно 3% от общего содержания газа, для того, чтобы восполнить израсходованный кислород и возвращают в секцию горения в виде регенерирующего газа [RU 2180346, 2002; US 3652231].
В ходе регенерации катализатора необходимо сочетать максимальное удаление кокса с поверхности гранул при минимизации истирания гранул, так как при их разрушении существенно падает эффективность процесса. Решение этих проблем как правило достигается за счет оптимизации режимов транспортировки и регенерации катализатора [Маслянский Г.Н. Каталитический риформинг бензинов / Маслянский Г.Н., Шапиро Р.Н. - Л.: Химия, 1985. - 213].
Подъем частиц катализатора из одной технологической зоны в другую обычно осуществляют с помощью некоторых видов пневматической транспортировки, при которой имеющий достаточную скорость газовый поток, поднимающий частицы катализатора, транспортирует их вверх для перемещения и разъединения в другом комплекте емкостей. Такие системы используют множество коленчатых труб и клапанных устройств для направления и регулирования перемещения частиц катализатора. По мере упомянутого выше повреждения частиц катализатора и возникновения мелкодисперсного материала постоянно наблюдаются нежелательные последствия при транспортировке частиц катализатора в таких системах. Возникшая при такой транспортировке мелочь не только препятствует функционированию слоев, но может также повышать падение давления в газовой среде, проходящей через трубчатые элементы. Высокие падения давления, связанные с транспортировкой дискретного материала, повышают эксплуатационные затраты процесса и могут препятствовать поддержанию необходимых технологических режимов [RU 2174145, 2001].
Наиболее близким к заявляемому решению является установка для регенерации катализатора, состоящая из реактора, регенерационной колонны, бункера для катализатора, трубопроводов соединяющих регенерационную колонну с бункером для катализатора и через секцию галоидизирования и сушки с реактором [SU 2854887, 1974]. В ходе регенерации, катализатор поступает в колонну сверху, а регенерирующий газ подается снизу. Недостатком установки является недостаточная эффективность регенерации, связанная с малым временем контакта.
Технической задачей, решаемой авторами являлось повышение эффективности регенерации катализатора непрерывного риформинга с подвижным слоем за счет увеличения времени его контакта с регенерирующим газом.
Задача решалась за счет совмещения процесса транспортировки катализатора из реактора с процессом его регенерации.
Технический результат достигается тем, что установка, имеющая связанный с реактором риформинга бункер для катализатора, регенерационную колонну, связанную с бункером для катализатора, блок восстановления и сушки катализатора, систему подготовки газов и трубопроводы, имеет в нижней части колонны узел для смешения закоксованного катализатора и регенерирующего газа, выполненный с возможностью транспортировки их сонаправленно в зону регенерации, причем бункер для закоксованного катализатора и система подготовки регенерирующего газа связаны трубопроводами с нижней частью регенерационной колонны, блок восстановления и сушки катализатора связаны с верхней частью колонны через блок газоотделения, связанный с системой подготовки газа.
В результате использования данной схемы движения катализатора в ходе регенерации, катализатор вместе с регенерирующим газом транспортируется в колонне снизу вверх в сильно разреженном потоке (расстояние между гранулами катализатора кратно превышает размер самой гранулы), что обеспечивает необходимый контакт частиц катализатора с кислородом, обеспечивая более надежное выжигание кокса и эффективный отвод тепла с поверхности гранулы.
Общая схема установки приведена на фиг. 1, где используются следующие обозначения: 1 - реактор риформинга, 2 - бункер для закоксованного катализатора, 3 - транспортный трубопровод, 4 - регенерационная колонна, 5 - трубопровод подачи газа, 6 - газодувка газа регенерации, 7 - блок подготовки регенерирующего газа, 8 - блок газоотделения, 9 - трубопровод отработанного газа, 10 - трубопровод рециркуляции катализатора, 11 - блок восстановления и сушки катализатора.
Установка состоит из связанного с реактором риформинга 1 с подвижным слоем катализатора, соосно уставленного бункера для закоксованного катализатора 2, который соединен с линией подачи азота или азотно-воздушной смеси с одной стороны, и транспортным трубопроводом 3 с нижней частью регенерационной колонны 4. Нижняя часть регенерационной колонны 4 связана трубопроводом подачи газа 5, на котором установлена газодувка газа регенерации 6, с блоком подготовки регенерирующего газа 7. На верхней части регенерационной колонны установлен блок газоотделения 8, связанный трубопроводом 9 с блоком подготовки регенерирующего газа 7, и трубопроводом рециркуляции катализатора 10 с блоком восстановления и сушки катализатора 11. Блок 7 связан с линиями подачи воздуха и отведения отработанных газов, а также трубопроводом 5 с газодувкой 6.
Установка работает следующим образом:
2
Катализатор из реактора 1 поступает в бункер для закоксованного катализатора 2, откуда азотом или азотно-кислородной смесью подается через транспортный трубопровод 3 в нижнюю часть регенерационной колонны 4. Кроме того, в нижнюю часть регенерационной колонны 4 по трубопроводу подачи газа 5 газодувкой газа регенерации 6 подаются кислородсодержащий газ регенерации из блока подготовки регенерирующего газа 7, содержащий кислород в диапазоне 0,3-21,0% об. При сонаправленном движении газового потока и гранул катализатора, катализатор в восходящем транспортном потоке газов из бункера 2 и блока 7 поднимается по регенерационной колонне 4, в которой при температуре 400-60°С происходит выжигание кокса. В блоке газоотделения 8 происходит разделение транспортного потока на регенерированный катализатор и отработанные газы регенерации. Газы регенерации по трубопроводу 9 поступают в блок подготовки регенерирующего газа 7, где удаляются отработанные газы (CO и т.д.), смесь обогащается кислородом воздуха и подается обратно по трубопроводу 5, газодувкой 6 в колонну 4. Регенерированный катализатор из блока газоотделения 8 по трубопроводу рециркуляции катализатора 10 поступает в блок оксихлорирования, сушки и восстановления катализатора 11, где происходит оксихлорирование, сушка и восстановление катализатора. Восстановленный катализатор поступает в реактор риформинга 1.
При использовании заявляемого решения за счет совмещения процесса транспортировки из реакторной секции с процессом регенерации катализатора время регенерации существенно сокращается и составляет от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от содержания кокса на его поверхности, при этом разрушения и спекания гранул катализатора не происходит.