[发明专利]一种脱氢催化剂再生器以及再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱氢催化剂再生器，具体的，涉及一种烷烃脱氢用催化剂的再生器以及再生方法。

背景技术

丙烯、丁烯等是重要的基本有机化工原料，以丙烷、丁烷为原料，经脱氢生产丙烯和丁烯，理论上属于原子经济反应，且产物除了高附加值的丙烯和丁烯外，还有炼厂需求更为迫切的氢气。

丙烷、丁烷脱氢制丙烯和丁烯，反应有以下三方面的特点：反应为较强的吸热反应，在0.1MPa、25℃的反应热分别高达124.3和117.6kJ/mol；在典型的反应温度条件下，反应受热力学平衡的限制，平衡转化率不高，且压力升高平衡转化率明显下降；催化剂结焦失活较快。

烷烃脱氢反应是较强的吸热反应；受热力学平衡的限制，单程转化率不高，大量的未反应的烷烃需要跟产物分离后再循环回反应器，需要重复进行气化、升温、反应、冷却和分离这些消耗能量的过程。这些都导致脱氢反应能耗较高。

此外，反应需要吸收大量的热量，高效率地给反应供热，是反应器选择、设计必须注意的问题。

烷烃脱氢制烯烃催化剂结焦失活快，意味着催化剂需要频繁烧焦再生。

无论从催化剂的烧焦再生，还是从给反应高效率供热的角度看，循环流化床都是最理想的，尽管循环流化床无法解决热力学平衡限制的问题。多年来研究人员一直努力，试图开发氧化脱氢过程，以打破热力学平衡，然而，直至今日，仍然看不到突破的希望。

丙烷、丁烷脱氢成熟的技术只有俄罗斯的FBD-4技术采用了类似于IV型催化裂化的循环流化床技术，STAR、Catofin用的是固定床，UOP的Oleflex采用的是移动床。FBD-4技术最大的问题在于采用Cr系催化剂，存在严重的环保问题。这也是无可奈何的事情，因为目前的脱氢催化剂只有两个选择，要么Cr系的，要么Pt系的，前者有毒，后者昂贵。显然，循环流化床是不可能选择昂贵的Pt系催化剂的。

在丙烷、丁烷脱氢催化剂和循环流化床反应装置方面，中国专利ZL201110123675.1公开了环保型金属氧化物脱氢催化剂及循环流化床反应装置，中国专利申请CN201310102624、CN201310102680、CN201310014789和CN201210536414公开了金属硫化物催化剂及循环流化床反应装置。

这些循环流化床循环反应过程中，待生催化剂在再生器中燃烧再生，存在如何给再生器补燃加热催化剂的问题，鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种烷烃脱氢制烯烃的流化床反应装置，该反应装置可以很好的避免沉降段和油气管线结焦现象出现。

本申请的另一个目的提供上述反应装置内进行的烷烃脱氢制烯烃的方法。

本申请的再一个目的提供一种脱氢催化剂再生器，该再生器提高了气体燃料的安全性，保证燃料充分燃烧和催化剂充分烧焦，减小烟气与催化剂的温差，提高能量的利用率。

本申请的最后一个目的提供一种催化剂再生的方法。

为实现本申请的目的，采用如下技术方案：

一种烷烃脱氢制烯烃的流化床反应装置，所述的反应装置为变径的罐体，罐体自下而上分为气提段、反应段和催化剂沉降段，其中，催化剂沉降段的直径大于反应段的直径，在沉降段内设有换热组件。

进一步，换热组件设在催化剂沉降段的内部，原料与高温油气换热，利用原料的气化、升温迅速为高温油气降温。

本申请的反应装置中，为了达到降低气速以使催化剂沉降的目的，沉降段的直径要大于反应段的直径，沉降段的最大直径与反应段的直径之比为4/1～1.1/1，优选2/1～1.3/1。

进一步，所述的换热组件可以为蛇管换热器或串联换热箱式换热器，优选串联换热箱式换热器。

进一步，本申请所述的换热器组件包括1～20组换热器，优选2～8组换热器。

其中，每组换热器有1-50个换热箱串联方式连通，其优选3-15个换热箱串联方式连通。

所述的串联换热箱式换热器包括几个并列放置的箱体，每个箱体相对的两侧面设有进、出口，箱体的顶部设有出气口，各箱体侧面的进、出口通过连接管相连通，所述的每个箱体顶部的出气口通过集气管相连通。

所述的箱体的形状优选为板式箱体，采用其他形状也可以。

所述的气提段的直径与密相流化反应段的直径比为1/10～2/1，其优选1/3～1/1。

具体的，气提段的长度根据反应器和再生器的压力平衡来确定，是本领域技术人员根据实际情况可以确定的。