Способ регенерации платинусодержащего катализатора риформинга

 

Изобретение касается каталитической химии, в частности регенерации платинусодержащего катализатора риформинга, что может быть использовано в нефтехимии. Цель - повышение экономичности способа. Его ведут пропусканием закоксованного катализатора сверху вниз в зону регенерации в виде плотного слоя, контактированием катализатора с кислородсодержащим газом в зоне горения, расположенной внутри зоны регенерации, до полного выжига углерода. Образовавшиеся газообразные продукты сгорания удаляют из зоны регенерации. При этом часть газового потока подвергают сжатию с получением газового потока с повышенным давлением, из которого потока направляют в зону нагрева, расположенную после зоны горения, где он контактирует с обезуглерешенным катализатором, поступившим из зоны горения. Остальную часть газового потока охлаждают и направляют в зону горения в качестве кислородсодержащего газа. Обезуглероженный катализатор пропускают через зону хлорирования , расположенную в зоне регенерации , и контактируют с хлорирующим газовым потоком, содержащим хлорсоде ржащее вещество, с последующим удалением из зоны регенерации. В этом случае отпадает необходимость применении нагревателя для получения соответствующего газового потока-, что повышает экономичность процесса. 2 табл., 1 ил. V) & оз i ел

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИА ЛистичЕСНИ1(РЕСПУБЛИН (1% (11) (э1)э В 01 .т 23/96, 38/26

А3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯь«(ПРИ П<НТ СССР (21 ) 4027313/04 (22) 24. 04. 86 (31) 727151 (З2) 25.04.85 (33) US (46) 15.01.92. Бюл. 1 2 (71) ЮОП Инк. (US) (72) Артур Раймонд Гринвуд (US) (53) 66, 097.38 (088,8) (56) Патент СМА V 4094814, кл. В 01 J 23/96, опублик. 1978.

Патент США И" 3981824, кл. 252-415, опублик. 1976. (54) СПОСОБ РГГГН .РАЦИИ ПЛАТИ,УСО—

ДЕРЖАЩЕГО КАТАЛИЗАТОРА РИФОРМИНГА (57) Изобретение касается каталитиче ской химии, в частности регенерации платинусодержащего катализатора риформинга, что может быть использовано в нефтехимии. Цель - повышение экономичности способа. Его ведут пропускан ием эа коксов анно го кат ал из атора сверху вниз в зону регенерации в виде плотного слоя, контактированием катализатора с кислородсодержащим газом в зоне горения, расположенной

Изобретение относится к способам регенерации катализаторов, в частности к способам регенерации платинусодержащих катализаторов риформинга.

Целью изобретения является повышение экономичности способа за счет сжатия части образовавшихся газообраз. ных продуктов сгорания с получением технологического газового потока под

2 внутри эоны ре гене ра ции, до полного выжига углерода. Образовавшиеся газообразные продукты сгорания удаляют из зоны регенерации. При этом часть газового потока подвергают сжатию с получением газового потока с повышенным давлением, из которого 5-25Ô потока направляют в зону нагрева, расположенную после зоны горения, где он контактирует с обезуглероженным катализатором, поступившим из зоны горения. Остальную часть газового потока охлаждают и направляют в зону горения е качестве к «слородсодержащего газа. Пбезуглероженный катализатор пропускают через зону хлорирования, расположенную в зоне регенерации, и контактируют с хлорирующим газовым потоком, содержащим хлорсодержащее вещество, с последующим удалением из зоны регенерации. В этом случае отпадает необходимость ° применении нагревателя для получения

I соответстаующего газового потока, что повышает экономичность про((есса.

2 табл., 1 ил. повышенным давлением, направления

5-25ь полученного газового потока в зону нагрева, расположенную после зоны горения, где он контактирует с обеэуглероженным катализатором, поступившим иэ эоны горения, охлаждения остальной части технологического газового потока и направления в зону toрения в качестве кислородсодержащего газа.

1706375

На чертеже схематически показан процес риформинга в движущемся слое катализатора.

Реакционная эона 1 обычно содержит три или четыре отдельных слоя катализатора с промежуточным нагревом в случае осуществления реакции каталитического риформинга или каталитического дегидрирования. Исходный поток 10 реагентов поступает е реакционную зону по трубопроводу 2. После одноили многократного контактироеания с частицами катализаторов при реакционных условиях реагенты и целевые сое- 15 динения выводят из реакционной зоны по трубопроводу 3 и направляют на соответствующие установки утилизации продукта. Твердые частицы катализатора непрерывно или периодически вы- 20 водят из реакционной зоны по трубопроводу 4 и направляют вниз в сборник

5 катализаторного подъемника. Трансгюртироеание катализатора осуществляется под действием силы тяжести с 25 удалением катализатора на нижней части реакционной эоны и перемещением его в реакционной зоне сверху вниз.

Катализатор, отводимый из нижней части реакционной зоны, заменяют све- 30 жим регенерированным катализатором, подаваемым по трубопроводу 6; Ожижаю- щий гаэ, например водород или азот, подают в сборник 4 каталиэаторного подъемника по трубопроводу 7 так, 35 чтобы трансгюртировать отработанный катализатор вверх Ro трубопроводу 8.

Затем отработанный катализатор поступает в обеспыливающий и разделительный сосуд 9, где мелкие частицы ка- 40 талиэатора и транспортирующий гаэ из трубопровода 7 отделяют в виде гютока, который удаляют иэ процесса по трубопроводу 10. Отработанный катализатор с высоким содержанием угле- 45 рода иэ разделительного сосуда 9 передают вниз по трубопроводу 11 в зону 12 регенерации.

Катализатор внутри зоны регенерации находится в виде плотной компактной массы, причем каждая частица

50 катализатора покоится на частицах, расгюложенных ниже. Частицы катализатора постепенно движутся вниз через зону регенерации с движущимся слоем и проходят через ряд зон, в которых они контактируют с различны-. ми газовыми гютоками. В верхней части зоны регенерации катализатор поступает через распределительные трубопроводы 13 в кольцевой слой катализатора 14, заключенный между внутренней пористой решеткой 15 и наружной цилиндрической пористой решеткой 16, Эти решетки делят верхнюю часть зоны регенерации на кольцевой объем с катализатором, расположенным между решетками, и на два реакционных или газотранспортных объема. Наружный газотранспортный объем расположен между наружной решеткой 16 и внутренней поверхностью цилиндрической вертикальной стенки зоны регенерации. Внутренний газотранспортный объем представляет собой цилиндрический объем, расположенный внутри решетки 15. Верх цилиндрического внутреннего газотранспортного объема закрыт перфорированной круглой пластиной 17. В предгючтительном е-ианте внутренняя решетка 15 рост. ется в нижнюю часть зоны регенерации и достигает нижнего цилинд, чес :--о слоя 18 катализатора, уд=-рживаемого внутри нижней части зоны регенерации, В верхней части зоны регенерации из катализатора выжигают углерод, Горение поддерживают с помощью относительно низкой концентрации кислорода, содержащегося в кислородсодержащем газовом потоке, подаваемом в зону горения по трубопроводу 19. Подаваемый по трубопроводу 19 газовый поток поступает е кольцевой газотранспортный объем, расположенный снаружи внешней решетки 16, и распределяется над наружной поверхностью решетки 16. Затем газовый поток иэ трубопровода 19 проходит сквозь слой катализатора 14 и через пористую внутреннюю решетку 15 внутрь цилиндрического гаэотранспортного объема.

Этот газовый поток содержит рециркулирующие инертные примеси, например азот и водяные пары, и продукты сгорания, например водяные пары и двуокись углерода. Проходя через катализатор, газ нагревается за счет тепла от горения кислорода. Полученный в результате этого газовый поток при относительно высокой температуре удаляют иэ цилиндрического газотрансгюртного объема по трубопроводу 20, по которому газообразные продукты сгорания подают в трубопровод 21.

Часть продуктов сгорания выводят иэ

17""63, Г, ПОС цЕССа ПО труГОПр«В.зду, u;CI3»i сохранит ь требуемое когичество продуктовв сгорания Остальную ча сть газообразны»х продуктов сгорания направляю в трубопровод 23 и сжима5 ют вентилятором или компрессором 24.

Тем самым относительно горячие продукты сгорания сжимают для компенсации потерь давления, связанных с рециркуляцией газа через зону регене рации.

Первую часть сжатых таким образом и еще относительно горячих продуктов сгорания пропускают через трубопровод 15

25 в количестве, регулируемом клапаном 26. Этот газовый поток поступает в зону регенерации по трубопроводу

?7 в качестве греющего потока с относительно высокой температурой, кото- 20 рый в данном случае называют также потоком регулирующим тем»1срату py .

Этот относительно высокотемпературный газовый поток проходит через небольшую нижнюю часть кольцевого 25 слоя катализатора, служащую ггеющей зоной, а затем повторно прсникает в цилинд и = ский газотранспортный объем, расположенный внутри стенки 15, Сме".ение греющего потока газа с потоком продуктов сгорания, поступающим пс трубопроводу 19, д я уск рения вы;»„1гания угг»=рода огра †;;чивзют ко>ь «е Вои пег-. -ородко» .. установленной в коль ц-" аом газо тра н спорт ом объеме между внутренней поверхностью стенки зоны р=генерации и решеткой 16.

Остальную часть относительно гopF чего и сжатого потока продукта сгорания из линии 23 направляют в трусопровод 19 и подают в холодильник 29, I»GTopt. в предпочтительном варианте представляет собой аппарат воздушного охлаждеHN9. Газовый поток из линии

19 может также проходить через теплообменник 3и, в котором осуществляют косвенный теплообмен с греющей или охлаждающей средой. Обычно теплообменник 3О не применяют при работе по основной схеме, он предусмотрен для возможности пуска зоны регенерации с целью нагрева катализатора до температуры, достаточной для поддержания условий самопроизвольного горения. Гаэ с регулируемой таким обра55 эом температурой по трубопроводу 19 подают в зону регенерации для поддержания горения углерода, находящегося на катализаторе, поступающем в

Зону ре»-ене рации. Нс-о»1х.-,и; =. и дпя горения кислород подмешивают в газ вну ри цилиндрического газстранспс р-ного объема, расположенного внутри решетки 15. Кислород вводят в нижнюю часть зоны регенерации, и он течет вверх через цилиндрический слой катализатора и далее в нижнюю часть цилиндрическо1-о гаэотранспортного объема. Такой способ добавления кислорода является предпочтительным. Однако некоторое количество кислорода или весь кислород можно вводить другими методами, ьапример добавлением в линию 19.

В нижней секции зоны регенерации катализатор после обработки с целью удаления углерода в зоне горения и нагрева в зоне регулирования температуры (нагрева) попадает в зону хлорирования, где он ограничен в виде цилиндрического слоя 18 катализатора, эан имающе го ве сь объем цилиндриче ского сечения части зоны регенерации катализатора у этой точки. Хлорирование катализатора осуществляют с помощью потока хлорирующе го газа, загружаемого в зону регенерации по трубопроводу 31 и распределяемого внутри слоя катализатора через распределительные устройства 32, которые могут п адctoaa:òü собо пер ор1рсванный

-pyc3orIpoec,. или тс» бопровсды простирающиеся внутрь цилиндрического слоя катализатора. В предпочтительнс м Bo-рианте хлорирующий газ также соде-".жит кислород, гричем этот газ выходит иэ распределителя 32 и течет в верхние части зоны регенерации ° По мере того как катализатор опускается из зоны хлорирования, он поступает в зону сушки, где удерживается в виде цилиндрического слоя 33. Нагретый воздух из трубопровода 34 поступает в нижнюю часть сушильной эоны через трубопровод 35 и распределительную трубу 36.

Сушильный воздух направляют вверх в противотоке к потоку очень медленно спускающегося катализатора. Кислород воздуха иэ трубопровода 34 поступает в цилиндрический газотранспортный объем внутри цилиндрической внутренней решетки 15 для смешения с продуктами сгорания. Часть воздуха иэ трубопровода 34 перетекает через трубопровод 37 и смешивается с хлором или другим хлорсодержацим вецеством для получения потока хлорирующего газа.

1706375

Высушенный хлорированный катализатор с низким содержанием углерода выходит из зоны регенерации по трубопроводу 38 и поступает в бункерный затвор 39. этот переход иожет осущест«5 вляться и регулироваться с помощью, например, вращающихся уплотнительных клапанов, установленных на линии 38 или линии 40, через которую катализатор выводят из бункерного затвора

39. Ьункерный затвор 39 в основнои работает как уплотнительное устройство для предотвращения смешения воздуха иэ зоны регенерации с водородом H парами углеводородов, находящихся в других частях в процессе конверсии углеродов. Поэтому для отдувки кислорода из опускающегося катализатора по трубопроводу 41 подают азот или другой инертный газ, который в предпочтительном варианте течет через трубопровод 38 вверх в зону регенерации. Затем ре генерированный катализа тор гю трубопроводу 40 поступает в 25 емкость подъемника катализатора 42.

Поток газообразного водорода из линии 43 в предпочтительном варианте направляют в емкость 42 для двойной цели, а именно для восстановления ие- 30 таллических коипонентов регенерированного катализатора и ожижения регенерированного катализатора для трансгюрта его вверх гю трубопроводу 6 . и возврата в реакционную зону. Вос35 становительным газом s предпочтительном варианте является водород, хотя могут прииеняться в легкие углеводороды, например метан, Восстановление может осуществляться на катали- 40 заторе, ожидающем транспорта в резервуаре подъеиника, например, как показано на чертеже или в отдельнои сосуде. Условия восстановления зависят от типа применяемого катализато 4 ра. При исгюльзовании в качестве восстановителя водорода или иетана при температуре выше 750 F (399 С) требуется прииенение повышенного давления. В некоторых случаях для катализаторов риформинга требуется

50 теипература выше 950 F (510 С) в те" чение 60 мин или более.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

П р и и е р. Устройство с рариаль- 5 ныи потоком газа, показанное на чертеже, применяют для регенерации исгюльзованного в каталитическом риформинге катализатора посредствои уд,. ления осадков углерода через горение.

Исгюль эованный кат ализа тор имеет скорость потока 114 кг/ч и входит через трубопровод 11 при температуре окружающей среды примерно 25 C. Использованный катализатор содержит 0,38 нас.Ф платины и О. 9 мас. хлора на сферических частицах окиси алюминия диаие ром 0,16 см. Использованный катализатор содержит 4,8 иас.1 углерода.

Регенерированный катализатор после сушки содержит 0,05 иас.> углерода и 1,0 иас.ь хлора.

В варианте I устройство применяIoT в режиме низкого давления и низкой температуры. Давление составляет 0,5 КПа. Температура объемного га за в трубопроводах 21 и 25 равна

515 С, а в трубопроводе 19 - 476 С.

Температуру этого потока газа регулируют посредством охлажлающего средства 30.

В варианте II устройство применяют при предпочтительных или оптимальных условиях; давление составляет

?47 2 КПа; температура газа в трубопроводах 21 и 25 равна 520 С, а в трубопроводе 19 - 476 С.

В варианте III устройство работает в условиях высоких давлений и температуры: дзвлен- разно 1551 КПа; температура газа в трубопрсводах 21 и 25 равна 526 С, а в трубопроводе 19 о

476 С.

В среднеи время нахождения катализатора в зоне горения должно быть

55 мин. После того как катализатор оставит зону горения, он имеет температуру, равную температуре газа в потоке 19 (476 С). Затем катализатор нагревают до эа данной температуры хлорирования, которая равна температуре riза в потоке 25. Во всех вариантах приме. ра газ для хлорирования имеет скорость потока 2509 кг/ч. Газ для .хлорирования содержит 3 об,Ф воды, 0,153 хлористого продлена и остальное воздух. До прохождения в зону хлорирования его нагревают электрическим нагревателем. Среднее общее время нахождения в зоне хлорирования составляет

2, 75 ч. Хлорирова ние служит для перераспределения платины, которая агломерируется на стадии сжигания углерода иэ-за высоких локализованных температур. Последней стадией до удаления катализатора является суш9 1706375 1 ) Таблица1

Расход газа

Трубопровод

Сгюсоб

21 25 19

Вариант станд. мэ/ч кг/ч

19115 4255

24453 5443

13991

17899

Вариант II. станд.мз /ч

25574 2130

32716 2721

23191

29629 кг/ч

Вариант III: станд.мз/ч

26853

34473

28549 1413

36522 1814 кг/ч

Таблица2

Состав газа

Количество, мол.Ф

Ком понен ты газа

Вариант

3 °

Двуокись углерода

13,3

71,4

14,3

1,0

50. Азот

Вода

Кислород

71,4

Азот ка с применением воздуха иэ трубопровода 35 при скорости потока 8Э,25 кг/ч и температуре 574 С.

В табл.1 указаны массовые и объем5 ныи расходы газа, проходящего по трубопроводам 21, 25 и 19 в каждом случае. Расход суммарного потока газа, выходящего иэ трубопровода, можно легко вычислить flo разности. Суммарный расход воздуха, загружаемого в процесс, равен суммарному расходу газа, выходящего через трубопровод 19.

Состав газа в трубопроводах для каждого варианта указан в табл.2.

Несмотря на большие различия в скорости потока они по существу одинаковые .

Во всех трех вариантах внутри слоя катализатора в зоне горения будет создаваться температурный про1

Филь, который находится в пределах

476-675 С. Укаэанные температуры газа представляют температуры объема 25 газа в общем потоке газа, который применяют как охлаждающую среду. Он остается сравнительно постоянным по температуре, несмотря на изменения других рабочих параметров, например давления.

Таким образом, при исгюльэовании способа по изобретению отпадает необходимость в применении нагревате35 ля для получения соответствующего греющего газового потока, что позволяет гювысить его экономичность. формула изобретения 40

Способ регенерации платинусодержащего катализатора риформинга, включающий пропускание закоксованного катализатора сверху вниз в зону регенерации в виде плотного слоя, контактированиее катализатора с ки слородсодержащим газом в зоне горения, расположенной внутри зоны регенерации, до полного выжига углерода, удаление из эоны регенерации образовавшихся газообразных продуктов сгорания, пропускание обеэуглероженного катализатора через зону хлорирования, расгюложенную в зоне регенерации, и контактирование катализатора в этой зоне с хлорирующим газовым потоком, содержащим хлорсодержащее вещество, удаление катализатора из зоны регенерации, отличающийся тем, что, с целью гювышения экономичности способа, часть образовавшихся газообразных продуктов сгорания подвергают сжатию с гюлучением технологического газового потока под повышенным давлением, 5-253 полученного газового потока направляют в зону нагрева, расположенную после эоны горения, где он контактирует с обеэуглероженным катализатором, поступившим из эоны горения, остальную часть технологического газового потока охлаждают и направляют в зону горения в качестве кислородсодержащего газа.

II Двуокись углерода 13,3

1706375

12 Продолжение табл.

14,3

Вода

Кислород

1,О

13,2

Азот

Вода

Кислород

1,3

Составитель Н. Путова

Техред П.Олийнык. КорректорС. Шекмар

Редактор Я. Маковская

Заказ 207 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

l 13035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101

III Двуокись углерода

71,3

14,2