一种输送再生催化剂的系统和方法与流程

本发明属于催化剂再生，涉及一种输送再生催化剂的系统和方法，适用于流化床再生系统，尤其适用于煤化工、甲醇制烃类及催化裂化工艺。

背景技术：

1、化工工业中，煤化工、甲醇化工及催化裂化工艺等多采取连续“反应—再生”循环流化床技术作为生产化工产品的重要手段，同时也是实现其他资源替代石油生产烃类的重要环节。

2、随着催化剂技术的快速发展，催化剂对产品选择性日益提升，生产效率逐渐提高，连续“反应—再生”过程中催化剂的碳含量升高，催化剂循环量随之降低，催化剂的输送形式进一步发生改变。

3、传统连续“反应—再生”循环流化过程中，再生催化剂多利用重力，经再生立管输送回反应器中，在再生立管内常设置松动介质入口，以保证催化剂以流态化形式输送，同时在再生立管上安装再生滑阀，从而控制再生催化剂的流量。然而，在催化剂性质或生产需求发生改变时，或无法有效控制气相流量时，再生催化剂输送形式会随不同工况输送量的改变而改变。当再生立管中再生催化剂输送形式在稀相输送和密相输送间转变或输送密度差别较大时，容易导致因再生滑阀前后压差波动，造成催化剂在再生滑阀附近堵塞，同时会使送回反应器的再生催化剂的量产生波动，进而影响主反应与产品分布。在有些工艺中，虽然在再生立管间引入脱气线或脱气罐试图消除气相量变化时对催化剂输送的影响，但由于脱气空间太小或脱气时间太短，对输送再生催化剂的改善十分有限。

4、另一方面，由于再生温度与反应温度的温差往往在150～190℃，高温再生催化剂在进入反应器时，会冲击反应环境，造成反应器局部高温，影响正常的反应过程。在有些工艺中，虽然使用外取热器回用高温再生催化剂中的热量，但引入了水、蒸汽等作为取热介质，不仅增加长期运行成本，一旦发生泄漏、干烧等事故，必须立即停工检修，停工不及时更会导致事故扩大。而较低温度的反应催化剂在进入再生器后，不能立即达到再生温度，影响再生烧焦的同时，对两器流化形成负面作用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种输送再生催化剂的系统和方法，以便使再生催化剂得以平稳输送

2、为实现上述发明目的的一个方面，本发明提供的输送再生催化剂的系统采用以下技术方案：

3、一种输送再生催化剂的系统，包括：

4、再生器，所述再生器与反应催化剂入口、再生催化剂出口联通，用于再生来自反应器的反应催化剂；所述反应催化剂入口用于向所述再生器内输送反应催化剂，所述再生催化剂出口用于从所述再生器向外输送再生催化剂；

5、换热器，用于平衡反应催化剂与再生催化剂温度；所述换热器包括管程与壳程，其管程入口与所述反应器以反应催化剂输送管联通，所述反应催化剂输送管上设置反应滑阀，其管程出口与所述再生器以所述反应催化剂入口联通；其壳程入口与所述再生器以所述再生催化剂出口联通，其壳程出口通过第一支管与输送旋风分离器联通，所述第一支管上设置输送入口阀；所述换热器的壳程同时与氮气源以流化氮气入口联通；

6、旋风分离单元，所述旋风分离单元设置于所述再生器内，用于脱除所述再生器的再生烟气中夹带的催化剂颗粒并送回所述再生器；

7、输送旋风分离器，所述输送旋风分离器的入口与所述壳程出口以所述第一支管联通，用于对来自所述换热器的再生催化剂进行气固分离；所述输送旋风分离器的催化剂出口连接再生催化剂输送管，所述再生催化剂输送管上设置再生滑阀，所述氮气源以输送氮气入口连接至所述再生滑阀下游的再生催化剂输送管上。

8、根据本发明的系统，优选地，所述输送旋风分离器的气相出口与所述旋风分离单元联通，以将所述输送旋风分离器分离出的气相与所述再生器的再生烟气一同送入所述旋风分离单元进行气固分离。

9、根据本发明的系统，优选地，所述旋风分离单元包括一级旋风分离器和二级旋风分离器；其中，所述一级旋风分离器以一级旋风分离器入口与所述再生器内部以及所述输送旋风分离器的气相出口联通，所述一级旋风分离器的气相出口与二级旋风分离器通过二级旋风分离器入口联通。

10、根据本发明的系统，优选地，所述换热器的壳程出口还通过第二支管连接至所述输送旋风分离器至所述再生滑阀间的再生催化剂输送管上，所述第二支管上设置旁路阀。

11、根据本发明的系统，优选地，所述换热器为纵向设置，其壳程下部设有内置的多喷嘴环管，所述流化氮气入口连接至所述多喷嘴环管；优选地，所述壳程内还设有一个或多个径向折流板，所述多喷嘴环管设置于折流板与所述壳程器壁的连接处，以提高换热流化效果。

12、为实现上述发明目的的另一方面，本发明还提供了利用上述系统输送再生催化剂的方法，所述方法包括：

13、来自反应催化剂输送管的反应催化剂首先经换热器与再生催化剂换热后，再进入所述再生器进行再生；再生后所得的再生催化剂自再生器进入所述换热器经来自流化氮气入口的氮气流化并与反应催化剂换热后，进入输送旋风分离器进行气固分离；分离出的再生催化剂进入再生催化剂输送管经来自输送氮气入口的氮气流化后送出。

14、根据本发明的方法，优选地，所述方法还包括：自所述输送旋风分离器分离出的气相与所述再生器的再生烟气一同送入所述旋风分离单元进行气固分离，以脱出其中夹带的催化剂颗粒并送回所述再生器。

15、根据本发明的方法，优选地，所述再生器为连续循环的流化床再生器；所述反应催化剂直径为1～500μm，优选5～150μm；再生温度为550～750℃，优选630～690℃；再生压力为0.03～0.18mpa，优选0.05～0.1mpa；

16、根据本发明的方法，优选地，所述换热器壳程中经所述流化氮气入口通入的氮气量为50～1000nm3/h，优选80～400nm3/h；

17、根据本发明的方法，优选地，所述再生催化剂进入所述输送旋风分离器的线速度为5～25m/s，优选12～22m/s；

18、根据本发明的方法，优选地，分离后的再生催化剂从所述输送旋风分离器下部经所述再生催化剂输送管送至反应器比如甲醇制烯烃反应器，该过程中所述再生催化剂输送管中的再生催化剂的输送密度为100～400kg/m3，优选为150～350kg/m3。

19、根据本发明的方法，优选地，在所述再生滑阀与输送入口阀间设置串级自动控制，在输送入口阀阀后的第一支管上设置密度计，当第一支管中再生催化剂的输送密度在150～350kg/m3范围内变化时，反比例地自动控制再生滑阀与输送入口阀开度在95～5％间开合，以控制再生催化剂流量与输送密度。

20、根据本发明的方法，优选地，在停工工况下，关闭输送入口阀并打开旁路阀，使再生催化剂在离开换热器壳程后经第二支管进入再生催化剂输送管并最终返回反应器，直至反应器、再生器卸出所有催化剂。

21、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

22、本发明首先在再生催化剂输送过程中增加与反应催化剂换热过程，利用两剂间温差较大的特点，平衡两剂各自输送终点的温度，既能保障反应环境稳定，又可改善再生烧焦情况，紧接着，利用旋风分离的原理，控制再生催化剂在旋风分离的过程中气固分离，使再生催化剂能够稳定、连续输送回反应器，改善两器流化状态。

23、通过在再生立管上引入控制催化剂输送量和输送密度的设备和流程，消除再生催化剂输送过程中催化剂与气相的不稳定密度对输送形式的影响。通过降低再生催化剂返回反应器前的温度，降低再生催化剂输送管中的气相压力，便于后续流程对再生催化剂的脱气，使再生催化剂得以平稳输送；同时，通过两器间高温差催化剂换热，平衡再生催化剂温度，消除高温再生催化剂对反应环境的冲击，改善反应器中产品分布和再生器中烧焦，使两器流化更均匀、有效。

24、本发明较传统输送方式具有稳定输送密度、平衡输送温度、脱气程度可控、操作弹性大等优点，同时还可实现根据不同工况需要与生产条件自动控制输送量，与传统输送工艺相比，使用该方法可有效降低产品单耗0.5～1％，降低催化剂单耗6～10％。