本发明涉及流化床催化剂再生的一种方法和设备，它能使用最少量的氧来清除在烃类转化反应过程中沉积于催化剂上的焦炭。它特别涉及到催化裂化催化剂的再生。

大家知道，石油工业通常使用一些转化法，在这些转化法中，高分子量和高沸点的烃类分子均被裂解成较小的分子，它们可以在较低温度范围内蒸馏，适合于希求的用途。

为此目的，最流行的使用方法，就目前而言，是称做流化状态催化裂化的方法（用英语讲为Fluid    Catalytic    Cracking，即流化床催化裂化，或叫做FCC法）。在这类方法中，烃类进料通过在高温下裂化催化剂接触而被汽化，而裂化催化剂是通过进料的蒸汽而保持悬浮状态，在通过裂化达到所需要的分子量范围之后，催化剂从所得产品中分离出来，经汽提和通过在反应过程中形成积焦的燃烧而再活化，然而再使之与裂化的进料进行接触。

在这种类型的方法中，所希望的沸点降低归因于催化反应和受控的热反应，FCC法的采用本质上是为了让转化段处于热平衡。换言之，再生的热催化剂的供给应该是这样的，即它能满足反应段的各种热要求，亦即，特别是：

-液体进料的预热，

-液体进料的汽化，

-由所牵连的反应（总的来说这些反应是吸热的）需要的供热，以及

-系统的热损失。

为了尽可能最迅速地达到以上所述的热平衡，于是，重要的是：不仅要把细雾化的裂化进料喷注入温度可直达400℃的反应区，而且同时要通过喷注在较高温度下（可以包括在600-950℃之间）的再生催化剂而提供所需的热量，催化剂粒所积蓄的热量来自在裂化反应过程中沉积焦的燃烧。

因此，流化床催化剂的再生阶段是裂化操作中一个很重要的步骤，但是它提出了通过液体氧化剂（用于积焦的燃烧）使催化剂粒流化的一些很棘手的问题，目前仅解决一部分。

实际上，我们知道，可以区别数种类型的流化床，其特性是随着所考虑的流体和粒子而变化，以及所利用的流体的速度而改变的：我们由此而识别紧密流化床、移动床或沸腾床、稀释流化相循环床等……，且通过逐渐加快上行的流体速度而从一种类型过渡到另一种类型。

在经典型的流化床再生器中，我们优选在紧密流化床型发生作用的再生室内实现催化剂上沉积焦的燃烧，在紧密流化床中，上行的含氧的流体速度一般是包括在0.5-1.5米/秒之间。由此，可以实现显然均匀的介质，在这种介质中，气体和固体之间的传热是特别迅速的。在此阶段，除了总反回混合的流化床之外，我们还可以区分两种类型的流化床，并流流化床和逆流流化床。在逆流流化床中，将其中含焦的催化剂引入床的上部，以及将流化床中至少是部分再生催化剂抽取到同一流化床的底层，特别是催化剂粒在其行进过程中碰到越来越富有氧气的流体是深受欢迎的，这基本上就能保证催化剂所含的所有积焦完全燃烧，同时使催化剂有可能减活化的过热点减少至最低限度。

然而，在实践中，此种燃烧提出一些严重的问题。实际上，至少在当仅用单一燃烧室操作时，不可能进行温度超过750℃且较佳地为 720℃的再生，而不会部分地损害催化剂，因为反应介质中有水蒸汽的存在，水蒸汽一方面来自燃烧之前的汽提操作或与氧化作用的空气一起引入的潮气，以及另一方面来自在裂化反应过程中沉积于催化剂表面上重质烃的燃烧。

然而，碳燃烧成二氧化碳的放热是很高的，而一旦大量的焦沉积在催化剂上时，就很难实现再生。为了克服此困难，早已有人建议（为此请参阅美国专利2，985，584号、3，909，392和4，013，546号）尽可能促使固化焦燃烧成气体一氧化碳（CO），因为此反应的放热少得多，然后燃烧此一氧化碳以把燃烧的气体流出物送入分开的一个室内以回收一氧化碳燃粘啥趸嫉娜攘俊５牵陌才诺慕固咳忌胀哂衅渚窒扌裕?

-一方面，如果通过限制喷注到流化床底层的含氧液体的量来促使一氧化碳的形成，则几乎不可能烧去50-70%以上的沉积在催化剂上的焦炭，甚至在多段燃烧时，也不足以恢复催化剂的起始活性。

-另一方面，如果我们增加喷注到流化床底层的含氧流体的量，则那时氧处于足够浓度以便使带入上行气相中的一氧化碳转化成二氧化碳的反应与焦碳氧化成一氧化碳的反应展开竞争;此转化反应是强烈放热的，由此引起，除了氧的高消耗外，催化剂的过高温度，导致此催化剂的持久和迅速的去活以及往往超过周围金属构件的温度极限。

-最后，如果我们还增加含氧流体的流量，则那时流化床变成了一种并流流化床或环流床，于是便失去了逆流燃烧的优点。

本发明目的是克服了这些不同的弊端，这是由于合理选择流化条件所致。

因此，本发明目标为通过在烃类转化反应过程中沉积在催化剂上焦炭的燃烧使该催化剂再生的一种方法，方法中，50%以上的焦炭是在至少一个发挥流化床作用的再生室中燃烧，此方法的特征在于：焦炭 的燃烧是在流化床中不超过750℃且较好地为720℃的温度下实现的，流化床中的催化剂粒基本上自上而下按含氧流体的逆流进行环流，含氧流体上行的表面速度（在流化床的底层）是包括在1.2-3.5米/秒之间，以便在所述再生室的发散出的气体中保持CO/CO2比（率）包括在0.5-1.5之间，至分部地再生的催化剂粒较佳地是在流化床的底层被回收，因为在流化床的上部中，催化剂粒的悬浮体由于再生室直径的显著扩大而减少，以至不再含氧的上行流体的表面速度恢复到数值包括在0.5-1.5米/秒之间，也就是说一个符合于紧密流化床流化条件的数值。

这样，相符于本发明的流化床的构型能够在床的低段保持足够的流体速度，以允许氧很迅速地向沉积焦炭作轴向扩散以及为了使一氧化碳的氧化作用减至最低限度，尽管其反应动力学与迅速得多的一氧化碳氧化成二氧化碳的反应动力学相比是不利的，这是由于速度提高之故，在高速度下所形成的一氧化物被带向流化床的顶部，在此流化床顶部的所有氧已被耗尽。流化床直径的增加，因此在其不再含氧的顶部能减低每面积单的上行流体速度，且允许在那里维持全部地逆流的紧密流化床型的条件。

本发明的第一个优点是基于在流化床的顶部存在一个由不再含氧的燃烧区的流出物流化的紧密区域：这些流出物的温度是在700-720℃范围内，一方面在此紧密区保证了来自汽提的催化剂粒的预热而催化剂粒则全部地作逆流移动，以及另一方面在些紧密区引起补充的汽提，它允许移动水蒸汽以及与催化剂一起带入的或在催化剂孔隙内吸附的较富氧的烃类。当来自汽提区本身的催化剂粒以均匀的方式以及以人们熟知的方式沿着位于紧密流化床表面以上的再生室的整个截面进行注入时，这一优点就更为突出。该补充汽提导致：

-一方面，催化剂上留待燃烧的碳量大量的减少且含有富氢较少;

-另一方面，来自汽提和与流出物一起带入的水蒸汽，在积焦燃烧时，不再损害达到高温的催化剂，特别是由于当催化剂被碱金属或重金属沾染时而更加容易发生的;

-最后，如此被汽提的烃类和在上行气体流出物中所含的一氧化碳的燃烧能量可完全地通过为此目的而专门设置的一个区中予以回收，而不致被催化剂所吸收。

相符于本发明的方法的另一个优点在于：传热在紧密流化床的内部是处于最佳状态的;即燃烧温度可因此通过可能的再生催化剂的再注入而予以调正，如有必要，在再生催化剂冷却后，通过转入一个热交换器而进行调正;由于紧密流化相的存在，温度的均匀化几乎是瞬间的，而因此导致的温度下降可通过氧流量的增加而有效地得以补偿，这将相应地有助于在流化床下部中碳的燃烧。

本方法的其他一个优点是基于：紧密流化床在其再生区的上部不再含有氧：即通过注入有限量的水蒸汽便可以在再生区上部建立还原剂;于是，催化剂上一部分沉积焦就易于在缺氧条件下以吸热方式与此水蒸汽反应，以产生一氧化碳和氢，这些产物将与上行流体一起被带走。再者，鉴于此反应是吸热的，水和注入的水蒸汽剂量同样允许调节流化床底部燃烧区的露取?

此外，通过如下方式还可以获得作为本发明目标的本方法有关的另一补充优点，即或者在燃烧区、进料中或在反应区的各个再循环中注入，或者预先采用使碳氧化成一氧化碳的促进剂（诸如，特别是铈化合物）且将此促进剂沉积在催化剂上，以便按众所周知的方式改进此燃烧的动力学（有损于一氧化碳的氧化作用所导致的二氧化碳的形成）。在燃烧促进剂中（为此请阅专利US3，153，635，EP120，096和EP211，340），我们可例举如高岭土和铈衍生物、镁衍生物、铬衍生物或磷衍生物。按照一种类似的方法，我们同样可以使用一氧 化碳成二氧化碳的氧化作用的阻滞添加剂，一种熟知的类型，特别是例如氯化镁或氯化磷。

最后，按照本发明方法的一个特别令人感兴趣的优点可以通过在如上所述的第一再生室的下游使用在较高温度下发挥作用的第二再生室而获得。这种具两个燃烧室的再生类型（较佳地所有两个室均配有其合适的气体流出物的排出装置）是特别地适用于重质烃进料的转化设备，即进料含有显著比例的高沸点烃类：诸如含有树脂、沥青烯、聚芳烃化合物以及高含量康拉逊残碳和金属的烃类（为此请参阅已公布的欧洲专利申请NO.208，609，已由申请人放弃）。实际上，我们知道进料催化裂化之前，它们的良好汽化需要将其在反应器的喷注区中的温度值提高到可包括在500-700℃之间。在这些条件下，且考虑了催化剂对进料的量比（通常叫做“C/O”比），再生催化剂的希求温度可以是包括在700-950℃之间，但是，为了保留此催化剂的令人满意的使用寿命，当然最好是仅在尽可能短的一段时期内以及在较干燥的气氛中将再生催化剂提高到上述的温度值。

使用符合于本发明的一种再生装置特别适用于重质进料的裂化催化剂的再生，在此范围内，再生作用能在第一室内燃烧沉积焦的大部分，例如50-90%之间的反应过程中的原始积焦，以及把含的残余积焦的催化剂转移进第二室，第二室在过量氧和无限制温度下（因为已不再有易于损害催化剂的水蒸汽存在）发挥作用，催化剂上的残余积焦将全部地烧去以产生二氧化碳。建立热平衡所导致的温度一般将是比较高的，且接近于裂化最重质的进料所希望的水平。

送入第二再生室的催化剂上的残余积焦的量是限制在最起码的必需程度，使有可能按熟知方式在第二再生室内实现并流或逆流的流化床内的残余积焦的燃烧，在此过程中温度包括在750-950℃之间的催化剂的逗留时间将最起码地限制于催化剂的完全再生所需要的。

因此，本发明也在烃类转化反应过程中通过沉积于催化剂上的焦碳的燃烧使催化剂再生的一种装置作为目标。此装置包括：

-至少一个积焦燃烧室，其中催化剂借助于一种气态流体保持流化床状态;

-在此室的下部，具有与氧混合的所述气态流体的供给设施;

-在此室的上部，具有气体流出物的排出设施;

-在气体流出物的排出设施和成流化床的催化剂悬浮体的顶部水平面之间的中间水平面处，具有向所述室供给待再生的不能再用的催化剂的设施，

-在所述室的底部，较佳地在一种含氧流体供给的设施的下面，具有至少部分地再生的催化剂的排出设施。

此装置的特征在于：气体氧化剂的供给流量在流化床的底部为超过3500米3/小时·米2（hxm2），以及其特征在于：燃烧室的上部具有一个截面其直径尺寸为所述室的底部直径的1.25-3.0倍之间，而无需气态流体的显著补充。

根据本发明在燃烧区底部实现的沸腾流化床的高度应是足够大的，以便使在催化剂粒上沉积碳的需求量能完全燃烧，且考虑了注入的流体氧化剂的量。然而，此高度应予以计算以使产生的一氧化碳的停留时间减至最少，因而使其最终出现的与氧的氧化作用减至最低限度。此停留时间通常保持在5秒以下，且较佳地为2-3秒以下。

流化床的顶部，其中流化作用的气体已耗尽它们所含有的氧，是由一个紧密流化床所构成的，这是由于室的直径与位于下面区域的直径是按比率包括在1.25-3.0倍之间的范围而增加，但上行流体量的数量总的来说仍然没有改变。此紧密流化相中的气体流体的表面速度再下降至约0.2-1.5米/秒且较佳地为0.5-1.2米/秒，从而保证位于该区域内的催化剂粒的温度迅速均匀化。此相的温度调节也要 尽可能临近于贮存温度以便有利地按如下两种不同方法来实现：

-可变量的至少部分是再生的催化剂，通入众所周知型的热交换器之后，在此区域内加入此催化剂;

-通过在此缺氧的区域内引入足够量的水或水蒸汽以便借助于系统的热量使一部分焦炭进行热分解;此水或水蒸汽将有利地借助于位于床周边的大直径的管环式扩散器进行喷注;如此喷注的水和水蒸汽的量，可以例如包括在每个公斤环流催化剂为2-25克之间。

在本发明目标装置内易于进行处理的催化剂包括在反应过程中会在其上积焦的所有转化催化剂。它们包括，特别是所有裂化催化剂，其中有结晶硅铝酸盐类型裂化催化剂，某些类型的二氧化硅-氧化铝、二氧化硅-氧化镁、二氧化硅-锆，都具有较高的裂化活性。结晶的硅铝酸盐类可处于天然状态或由合成法制备（按照本专业技术人员所熟知的技术来合成）。它们可在合成沸石中或粘土中选出，诸如八面沸石、某些丝光沸石、毛沸石或菱钾沸石、蒙脱石、耐火粘土、铝磷酸盐或类似物。

所述概略图具体说明实现本发明的一种形式。然而，它们毫无限制性特点。在这些图上为：

图1是一台流化床催化剂裂化装置示意图，配备有符合于本发明的再生装置;

图2为类似装置的示意图，包含一台双燃烧室的再生装置;

图3表示类似于图2装置的一种设备，配备有双燃烧室的改型再生器。

显现于图1上且配备有符合于本发明的再生装置的转化设备为一种流化床催化裂化设备，所以也叫FCC装置，仅带一个发挥作用的再生室。

它主要包括一个柱1，又叫做进料提升机，或叫立管（riser），通过 管线2于其底部供给再生的催化剂粒，借助于阀3的开或闭使之定量供应。

催化剂借助于一个扩散器4，喷注由管线5供给的水蒸汽（或一种轻质烃），且在立管中以均匀稀释相进行推进。该扩散器是位于在立管中且在再生催化剂进口的管线下面。

待裂化的进料是在较高于立管水平面处且借助于喷注器6（通过管线7供给）而注入的。

柱1的顶端通向一个容器8，该容器例如相对于柱是同心的，一方面，借助于冲击分离器9在容器中进行气体流出物和催化剂的分离，另一方面，不能再用的催化剂的汽提。反应产物在一个旋风分离系统10内已滤清掉所有催化剂，该旋风分离系统位于容器8中，且在其顶端配备有流出物排出管线11，而不能再用的催化剂粒子则重新喷注在容器8的底部。管线12供给汽提气体，通常为水蒸汽，扩散器13则布置在容器8的底部。

不能再用的催化剂粒子经此汽提后，通过管线15（在管道15上配备有一调节阀16），由容器8的底部排向再生器14。

再生器14包括两个叠合的圆柱形部分14a和14b，上部14b具有直径超过下部14a的直径。一种流体气态氧化剂通过管线25供给于布置在再生器14的14a部分的底部，且在再生过程中使催化剂维持悬浮状态。如上面所指出的，由于14a和14b两部分的直径不同，我们在下部14a得到催化剂的沸腾床，而在上部14b得到紧密流化床17。

在再生器14的14b部分，不能再用的催化剂粒是分散在紧密流化床17的表面上，以致来自此床上行的流体，能迅速地和在高温下解吸水蒸汽和仍存在于催化剂上的烃类，且使之在通入旋风分离器19之后从管线18排出。

在区域17中，流化的气体不再含有氧，不能再用的催化剂粒形成 一种紧密流化床（由于每面积单位的流量小）以及催化剂粒继续在区17通过含有大量一氧化碳的上行热流体被再加热和汽提。

因此，有可能利用此流化床的上部的特性以便在区17通过扩散器21喷注由管线22供给的水和水蒸汽，为了把一部分焦炭转变成一氧化碳完全凭借于吸收区域17的热量，因为此反应是吸热的。

同样有可能通过管线23喷流再生的催化剂，再生的催化剂是在管线2中提取和在一个熟知类型的热交换器中冷却的（热交换器在图中未画出）。在管线25中气态氧化剂流量的调节是随着区域17中的支配温度而变化以便把燃烧的温度调整到750℃的阈值以下，并较好为720℃。

再生的催化剂通过在流化床14a底部的管线2而提取，以致积焦的催化剂粒从再生器的顶部下降到底部，它们在再生器的底部碰到大流量的流体氧化剂，随着催化剂粒接近由管线25供给的扩散器24，流体氧化剂含有越来越多的氧。在这些条件下，焦炭的能保证最高程度的燃烧，以及区域14a的高度（在其中流体氧化剂流速提高到最好包括在1.25-2.5米/秒之间）是按照上述条件予以匹配以保证焦炭的全部或部分燃烧。

图2示出FCC设备的一种变体，其中再生装置包括不能再用的催化剂再生的两个室，这使能给烃类进料的喷注提供较高温度的催化剂，以便专门用于处理重质进料。在图2上，与图1有关所描述过的机械，用同样的参考数字标出。

已在容器8中经受汽提的不能再用的催化剂通过管道15输送到第一燃烧室14，按与图1有关的且已描述过的类型，且按照本发明在燃烧室中可燃烧50-90%比例的焦炭。

接着，已经受第一道再生处理的催化剂粒子，通过中心管道27（通过管线28在其底部供给空气）而转移到再生器的第二段26。

第二段26的底部可同样通过扩散器29供给空气，空气是通过管线30供给的，这就使此第二再生室发挥流化床的作用，带有稍过量的氧，从而可让燃烧温度以及再生催化剂的温度自由地上升。此再生催化剂粒是侧向地排放入容器缓冲器31，并通过管道再循环至提升器1的进给。排放到室26上部的燃烧气体在一外部旋风分离器32内经受处理在该旋风分离器底部催化剂粒子通过管道33被输送到室26中，而燃烧气体通过管线34而排放。

符合本发明的装置的这种实现形式，配有两个上行流动的再生室，具有以下优点：

-催化剂的双重再生得以保证，允许催化剂上积焦完全燃烧，而不会使其催化性能或物理性能有显著变坏;

-在第二再生器中不存在任何温度限制，这使催化剂能获得所需温度，特别是汽化和裂化重质进料所要求的温度。

图3示出配备有双燃烧室的一种再生器变体的流化床催化剂设备，其第二室这一次起环流床作用，与图2上所示的装置的第二室有所不同。

实际上，此种构型的利用在本发明范围内是特别地令人感兴趣的，在这种范围内，在流化相中主要是并流操作的燃烧保证在催化剂粒上燃烧的传热良好，且同时保证催化剂的逗留时间低于2分钟，相比之下在图2上所示的按逆流工作的第二室的情况平均为3-15分钟。

在此图上，与图1有关的描述过的机构是重新按同样的参考数系标出。

已经在容器8中经受汽提的不能再用的催化剂通过管道15传送入第一燃烧室14，在室中可燃烧符合于本发明50-90%比例的焦炭。业已经受此第一道再生处理的催化剂粒这次借助于自然重力通过管道41而转移到再生器的第二段40，在该再生器的第二段底部布置有扩散器 42，且通过管线43而供给空气于扩散器。

流化床的运行条件是为区域40的底部而准备的，且在很短时间内足以使一定量的催化剂均匀化，以及使燃烧起动。然而，这些条件也受到限制以避免催化剂粒的过份反回混合：在实践中，在此区域中平均停留时间将少于2分钟，较佳地为不到一分钟。

接着，此第二室的流化气体的加速是通过再生区的横截面的缩小来实现的;于是，流化速度变得足以决定发挥夹带层的作用。在由此导致的燃烧过程中，催化剂粒温度逐渐提高，且可升高约达950℃。

与燃烧产生的烟气混杂一起的流化气体在室40的上部通过进入分离器45中的管道44跟夹带的粒子一齐排放。本文中的分离器是由一个包含一个轴向烟道的旋风分离器所构成，它可使净化的气体排向烟道46，而其底部是呈料斗状，且通过下出口通入反应器1的再生催化剂的供给管道3。在实践中，温度超过775℃的催化剂的平均停留时间将低于30秒，较佳地，少于10秒?

以下实列具体说明本发明的优点。

实例

将重质进料输送到含有一熟知类型的裂化柱以及如图2上所示类型催化剂再生系统的一催化裂化设备中。本文中的重质进料为直接常压蒸馏渣油（RAT）。我们使用一种商品催化剂，它包括超稳定化的沸石和合适基质以便在裂化条件下裂化最重质的烃分子。

用同样进料进行了两项试验，一项试验是在通常的裂化和再生条件下进行（试验A），另一项试验（试验B）使用了同一类型的再生器，但按照本发明的特征进行了修改。

对第一再生室的运行条件的比较可列出以下对照表：

表

试验A    试验B

流化床上部和下部之间的直径比    1.2    1.7

在燃烧区中焦炭的残留氢含量    6.5    5.0

喷注的空气流量（公斤/公斤焦炭）    11.7-12.2    9.7-10.3

流出物的CO/CO2比 0.25-0.40 0.9-1.4

流化床上部的温度    680-715    700-715

焦炭的燃烧热    7790-8240    5890-6480

燃烧的焦炭%    40-60    70-90

通过此实例，我们看到按照通常方法，在指定温度下（限于最大值为715℃）燃烧焦炭的百分率是颇低于按照本发明方法所得的值。此外，在试验B中所得到的气体流出物的高含量CO，证了通过在本技术中已知的措施最佳地回收再生器下游的CO燃烧热量。

另外，还观察到在流化床上部按每公斤焦炭喷注0.01-0.10公斤的水蒸汽可以一方面降低燃烧区中焦炭含量以及另一方面提高空气供给的流量（因而增加焦炭的燃烧率）以补偿由此水蒸汽在焦炭上的反应所引起的热损失。

最后，在第二再生室中达到高温（这里为800-825℃等级）的催化剂总量是被减少70%以上。随之而产生催化剂的使用寿命增加，以及从而提高催化剂活性。