本发明公开了一种失活催化剂再生和密度分级系统,包括:被用作失活催化剂再生器的回转窑,所述回转窑沿水平方向倾斜1-3°;被用作再生催化剂密度分级设备的振动筛,所述振动筛沿水平方向倾斜3-5°,并沿倾斜方向振动;其中,失活催化剂在回转窑中被再生,再生催化剂颗粒在振动筛上依靠由下而上穿过所述振动筛筛孔的气流而被流化,在重力、流化力和振动力的联合作用下,密度不同的再生催化剂颗粒在振动筛上实现分离或分级。
1.一种失活催化剂再生和密度分级系统,包括:被用作失活催化剂再生器的回转窑,所述回转窑沿水平方向倾斜1-3°;被用作再生催化剂密度分级设备的振动筛,所述振动筛沿水平方向倾斜3-5°,并沿倾斜方向进行直线振动;其中,失活催化剂在回转窑中被再生,再生催化剂颗粒在振动筛上依靠由下而上穿过所述振动筛筛孔的气流而被流化,在重力、流化力和振动力的共同作用下,密度不同的再生催化剂颗粒在振动筛上实现分离或分级。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述失活催化剂是脱油后的煤直接液化粗油加氢精制失活催化剂,所述失活催化剂在所述回转窑中经脱硫和除碳而被再生。
3.根据权利要求2所述的系统,其中,在所述再生催化剂中,密度大的再生催化剂颗粒是含有重金属或被重金属污染的再生催化剂颗粒。
4.根据权利要求1所述的系统,其中,所述由下而上穿过所述振动筛筛孔的气流为多股气流,每股气流的流速不同,从而沿振动筛倾斜方向在不同的区域产生不同的流化力。
5.根据权利要求4所述的系统,其中,在密度大的再生催化剂颗粒出口处附近,由于床层薄,所述气流的流速和形成的流化力最小;在密度小的再生催化剂颗粒出口处附近,由于床层较厚,所述气流的流速和形成的流化力最大;气流的流速和形成的流化力由小到大沿振动筛倾斜方向逐渐过渡。
6.根据权利要求4或5所述的系统,其中,所述气流的流速为0.8-1.2米/秒。
7.根据权利要求1、4或5所述的系统,其中,所述由下而上穿过所述振动筛筛孔的气流为惰性气体流,所述惰性气体流使再生催化剂颗粒在振动筛上形成30-50毫米厚的流化层。
8.根据权利要求1所述的系统,其中,所述振动筛的筛孔面积占整个筛板面积的30-40%。
9.根据权利要求1所述的系统,其中,所述振动筛的筛板上还有多个栅板或栅格,用于防止密度大的再生催化剂颗粒向下滑落。
10.根据权利要求1所述的系统,其中,所述回转窑是电加热的回转窑。
11.根据权利要求1所述的系统,其中,向所述回转窑中通入含氧气体,所述含氧气体在所述回转窑中的流动方向与所述失活催化剂在回转窑中的运动方向相反。
12.根据权利要求11所述的系统,其中,所述含氧气体在进入所述回转窑前,与从所述回转窑排出的所述再生催化剂颗粒进行热交换,使得所述再生催化剂颗粒被冷却和所述含氧气体被预热。
13.根据权利要求12所述的系统,其中,密度小的所述再生催化剂颗粒被流化时,同时还受到沿所述振动筛的筛板表面吹来的含氧气体的吹拂,在自身重力作用下,自动滑落到作为密度小的再生催化剂颗粒出口处的所述筛板的下端而被排出;密度大的所述再生催化剂颗粒被所述振动力推送到作为密度大的再生催化剂颗粒出口处的所述筛板的上端而被排出。
14.根据权利要求1所述的系统,其中,所述回转窑被依次分为预热段,反应段和冷却段,所述反应段温度最高,所述失活催化剂在所述反应段中被脱硫和除碳。
15.根据权利要求1所述的系统,其中,所述回转窑中最高温度大于400°C、但小于500°C;所述振动筛的振动频率为80-100次/分钟,振幅为2-3毫米。
16.一种用前述权利要求1-15任何之一所述的系统对失活催化剂进行再生和密度分级的工艺,依次包括以下步骤:(1)失活催化剂进入所述回转窑中,依次经过回转窑的预热段、反应段和冷却段,并在反应段被再生;(2)再生催化剂从所述回转窑中排出落到所述振动筛上,并在所述振动筛上根据不同催化剂颗粒密度的不同而被分离或分级,其中,再生催化剂颗粒在振动筛上依靠由下而上穿过所述振动筛筛孔的气流而被流化,在重力、流化力和振动力的共同作用下,密度不同的再生催化剂颗粒在振动筛上实现分离或分级。
17.根据权利要求16所述的工艺,其中,所述失活催化剂是脱油后的煤直接液化粗油加氢精制失活催化剂,所述失活催化剂在所述回转窑中经脱硫和除碳而被再生。
18.根据权利要求17所述的工艺,其中,在所述再生催化剂中,密度大的再生催化剂颗粒是含有重金属或被重金属污染的再生催化剂颗粒。
19.根据权利要求18所述的工艺,其中,所述含有重金属或被重金属污染的再生催化剂颗粒从待循环使用的再生催化剂中被除去。技术领域
本发明涉及一种失活催化剂再生和密度分级系统及其工艺,特别是,涉及一种脱油后的煤直接液化粗油加氢精制失活催化剂再生和密度分级系统及其工艺。
背景技术
煤直接液化是煤在一定温度和压力等条件和催化剂作用下,经过加氢转变为液体燃料和其它化学品的过程,是一种重要的煤炭洁净利用技术。现在,较成熟的煤直接液化工艺包括美国H-Coal工艺、两段催化液化工艺、溶剂精炼煤工艺、煤油共炼工艺、德国直接液化工艺、日本NEDOL工艺和神华煤直接液化工艺等。在上述各种煤直接液化工艺中,煤直接液化反应及液化油后处理的各种催化剂起到至关重要的作用。煤直接液化反应工艺除了煤直接液化反应器外,还包括众多其它装置,例如,溶剂加氢反应器、固-液分离器、制氢单元、煤浆制备单元、煤液化单元、常减压蒸馏单元、加氢稳定(精制)单元、加氢裂化单元、石脑油重整单元、催化剂制备单元、脱灰单元、轻烃回收单元、芳烃抽提单元、液化废渣收集单元、液化残渣热熔分离单元等等。通常,从煤直接液化反应器中排出的煤直接液化反应产物需要先后经过高温高压分离器、低温高压分离器、高温低压分离器、低温低压分离器、常压蒸馏塔、减压蒸馏塔等设备处理后,变为煤直接液化粗油和煤直接液化残渣,接着,煤直接液化粗油还需经加氢精制或加氢稳定处理,以便除去影响液化油性能的有害杂质,其中,在煤直接液化粗油加氢精制过程中,加氢精制催化剂不可或缺,并且至关重要。事实上,煤直接液化粗油是一种难加工的粗油,其密度高达0.95克/立方厘米以上,含氮量为0.28重量%,同时,煤直接液化粗油中还含有较多金属杂质,胶质、残炭等,极易在高温下引起催化剂活性下降。由于催化剂在沸腾床加氢精制反应器中始终保持沸腾状态,在原料粗油正常加工期间,要通过每天定期在线加入新鲜催化剂和排出失活催化剂来维持反应器中催化剂的反应活性。在线排出的失活催化剂有含重金属的,有含不溶性准石墨型焦炭的,还有含有机溶剂可溶的纤维状碳的。通过脱油、脱硫和除焦或除碳的步骤可将上述失活催化剂中含碳和含硫杂质除去,但无法将严重影响再生催化剂催化活性的重金属杂质除去,由于上述重金属杂质密度较大,只能通过密度分级的方法从再生催化剂中除去。目前,还没有一种再生系统可同时将含碳杂质、含硫杂质和重金属杂质同时除去。CN1421510A公开了一种石油炼制装置中使用的催化剂的再生工艺,其是一种加氢催化剂在反应器外的再生技术,对于加氢精制催化剂而言,其再生条件包括:进料速度:2.5米/小时,再生温度:第一点:440°C、第二点:480°C,第三点:480°C,恒温时间为2.5小时,料层厚度:20毫米。该再生工艺实际上是优化了加氢催化剂在反应器外的再生工艺条件,并形成一套完整的加氢催化剂在反应器外的再生方案,其主要技术指标达到:硫含量:<0.8重量%,碳含量:<0.8重量%,再生催化剂与新鲜催化剂在其它操作条件相同情况下,反应温差不大于8°C。CN1220554C公开了一种颗粒状催化剂振动流态化密度分级装置,它包括一个倾斜的矩形筛板,筛板通过振动连杆、传动部件与电机相连,筛板上装有密封罩,密封罩通过吸风管道上的流态风出口与引风机相连,筛板上方有一个加料斗,加料斗下有管道穿过吸风管道到达密封罩内,当开动电机和引风机时,待分级催化剂从加料斗加入,在筛板上形成流化层,筛板振动,将含碳量高的催化剂颗粒推送到上端排出,含碳量低的催化剂颗粒滑落到筛板下端排出。采用该装置可实现密度差在3%以上的颗粒状催化剂之间的分级或分离,其中,含炭量低的催化剂平均含碳量一般为1.5-3.5%,体积回收率达到90-95%以上。EP0479343A2公开了一种成型废催化剂颗粒混合物的处理方法,所述废催化剂颗粒包括直径大体相同的柱状、可自由流动的催化剂颗粒,其中,所述颗粒混合物包括基本没有污染的颗粒、轻微污染的颗粒和重度污染的颗粒。通过将基本没有污染的颗粒和轻微污染的颗粒悬浮在重度污染的颗粒上面,而使上述不同颗粒实现密度分级。重度污染的颗粒沿着倾斜和振动的表面向上移动,并随后在第一出口处被收集起来;轻微污染的颗粒到达振动表面下部,并随后在第二出口处被收集起来;基本没有污染的颗粒到达振动表面的位置在轻微污染的颗粒到达的振动表面的位置的下部,并随后从第三出口处被排出。该方法可对废催化剂颗粒进行长度和密度分级,并随后对分级后的催化剂进行再生和活化。上述现有技术所公开的方法虽然涉及了失活催化剂的再生和废催化剂的密度分级,但它们无法在再生或密度分级过程中一次性地将各种杂质、例如含碳杂质、含硫杂质和重金属杂质同时除去。本发明旨在解决上述技术难题,并研制和开发一种一次性地将所有杂质同时从失活催化剂中除去的失活催化剂再生和密度分级系统及其工艺。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供一种失活催化剂再生和密度分级系统,包括:被用作失活催化剂再生器的回转窑,所述回转窑沿水平方向倾斜1-3°;和被用作再生催化剂密度分级设备的振动筛,所述振动筛沿水平方向倾斜3-5°,并沿倾斜方向进行直线振动;其中,失活催化剂在回转窑中被再生,再生催化剂颗粒在振动筛上依靠由下而上穿过所述振动筛筛孔的气流而被流化,在重力、流化力和振动力的共同作用下,密度不同的再生催化剂颗粒在振动筛上实现分离或分级。优选地,上述失活催化剂是脱油后的煤直接液化粗油加氢精制失活催化剂,所述失活催化剂在所述回转窑中经脱硫和除碳而被再生,其中,在所述再生催化剂中,密度大的再生催化剂颗粒是含有重金属或被重金属污染的再生催化剂颗粒。上述由下而上穿过所述振动筛筛孔的气流优选为多股气流,每股气流的流速不同,从而沿振动筛倾斜方向在不同的区域产生不同的流化力,其中,在密度大的再生催化剂颗粒出口处附近,由于床层薄,所述气流的流速和形成的流化力最小;在密度小的再生催化剂颗粒出口处附近,由于床层较厚,所述气流的流速和形成的流化力最大;气流的流速和形成的流化力由小到大沿振动筛倾斜方向逐渐过渡。通常,所述由下而上穿过所述振动筛筛孔的气流的流速为0.8-1.2米/秒,优选地,所述气流为惰性气体流,所述惰性气体流使再生催化剂颗粒在振动筛上形成30-50毫米厚的流化层。优选地,所述振动筛的筛孔面积占整个筛板面积的30-40%,更优选地,所述振动筛的筛板上还有多个栅板或栅格,用于防止密度大的再生催化剂颗粒向下滑落。通常,所述回转窑是电加热的回转窑,其中,向所述回转窑中通入含氧气体,所述含氧气体在所述回转窑中的流动方向与所述失活催化剂在回转窑中的运动方向相反,优选地,所述含氧气体在进入所述回转窑前,与从所述回转窑排出的所述再生催化剂颗粒进行热交换,使得所述再生催化剂颗粒被冷却和所述含氧气体被预热。优选地,密度小的所述再生催化剂颗粒被流化时,同时还受到沿所述振动筛的筛板表面吹来的含氧气体的吹拂,在自身重力作用下,自动滑落到作为密度小的再生催化剂颗粒出口处的所述筛板的下端而被排出;密度大的所述再生催化剂颗粒被所述振动力推送到作为密度大的再生催化剂颗粒出口处的所述筛板的上端而被排出。上述回转窑可被依次分为预热段,反应段和冷却段,所述反应段温度最高,所述失活催化剂在所述反应段中被脱硫和除碳。在上述失活催化剂再生和密度分级系统中,优选地,所述回转窑中最高温度为400-500°C;所述振动筛的振动频率为80-100次/分钟,振幅为2-3毫米。根据本发明的第二方面,提供一种用上述系统对失活催化剂进行再生和密度分级的工艺,依次包括以下步骤:(1)失活催化剂进入所述回转窑中,依次经过回转窑的预热段、反应段和冷却段,并在反应段被再生;(2)再生催化剂从所述回转窑中排出落到所述振动筛上,并在所述振动筛上根据不同催化剂颗粒密度的不同而被分离或分级,其中,再生催化剂颗粒在振动筛上依靠由下而上穿过所述振动筛筛孔的气流而被流化,在重力、流化力和振动力的共同作用下,密度不同的再生催化剂颗粒在振动筛上实现分离或分级。在上述工艺中,优选地,失活催化剂是脱油后的煤直接液化粗油加氢精制失活催化剂,所述失活催化剂在所述回转窑中经脱硫和除碳而被再生,其中,在所述再生催化剂中,密度大的再生催化剂颗粒是含有重金属或被重金属污染的再生催化剂颗粒。依靠上述工艺,所述含有重金属或被重金属污染的再生催化剂颗粒可非常容易地从待循环使用的再生催化剂中除去,从而进一步提高了再生催化剂的催化活性和使用寿命。
附图说明
图1是本发明失活催化剂再生和密度分级系统及其工艺的示意图。
具体实施方式
通过以下参考实施例和附图的描述进一步详细解释本发明,但以下描述仅用于使本发明所属技术领域的普通技术人员能够更加清楚地理解本发明的原理和精髓,并不意味着对本发明进行任何形式的限制。由于煤作为碳氢化合物的结构特点,煤直接液化粗油的密度高达0.95克/立方厘米以上、氮含量高达0.28重量%,同时,煤直接液化粗油中还含有重金属,较多的胶质物、烯烃、残炭以及稠环芳烃等杂质,因此,煤直接液化粗油的后续处理是提高煤直接液化成品油质量的一个重要步骤,针对煤直接液化粗油特点,国内煤直接液化粗油的加氢精制或加氢稳定工艺引进了Axens公司的T-star技术。T-Star技术是一种用来处理减压蜡油(VGO)或脱沥青油(DAO)的沸腾床反应器缓和加氢裂化工艺,是在H-Oil工艺的基础上开发出来的,采用的三相沸腾床反应器保证了反应器内液体物料和催化剂颗粒的返混。Axens公司在许可T-star技术给神华集团用于煤直接液化粗油稳定(精制)加氢时,建议在沸腾床反应器加氢精制中失活催化剂的再生采用法国Eurecat公司再生技术,即失活催化剂首先进入旋转百叶窗汽提装置中与高速通过的惰性汽提气体充分接触,在180°C-200°C下经汽提将催化剂表面和孔结构内的游离烃吹扫除去,当待生催化剂油含量小于5重量%后,再进入低温烧硫和高温烧炭阶段。由于催化剂在沸腾床反应器中始终保持沸腾状态,而且煤直接液化油的重油馏分中含有铬、钴、锰、镉等重金属,含有的芳烃高达70重量%以上,还含有大量胶质物和残炭,导致沸腾床反应器中的加氢精制催化剂极易产生重金属中毒和严重的积炭,从而使得催化剂失活较快。为了维持T-Star沸腾床加氢精制装置中催化剂的反应催化活性,正常生产期间,每天要定期加入新鲜催化剂和排出失活催化剂来维持催化剂的反应催化活性,虽然这种催化剂定期进出反应器的方式可保持催化剂在反应器中的反应催化活性,但由于催化剂在反应器沸腾床中呈返混状态,在线排出的催化剂的表面不仅含有大量的油,而且不同催化剂颗粒的表面受重金属污染和积碳程度也有所不同。在线排出的失活催化剂中有反应时间长和受重金属污染严重的催化剂,这种失活催化剂不能再生;也有积碳严重的催化剂,通常,这种失活催化剂表面积炭中含有不溶性准石墨型焦炭,其需要较高的再生温度;在线排出的失活催化剂中也有表面积炭多为有机溶剂可溶的纤维状碳的失活催化剂,这种积碳一般较容易烧除,其再生温度不是很高;在线排出的催化剂中还可能有刚加入到反应器中的新鲜催化剂,这样的催化剂还没有失活。对于因积碳导致失活的催化剂,无论是严重积碳还是轻微积碳,都可以通过再生的方法使催化剂的反应催化活性得到恢复,而对于受重金属污染或重金属中毒的催化剂是永久失活的,所以,为了保证再生催化剂的反应催化活性,需要从再生催化剂中除去这些受重金属污染或重金属中毒的催化剂颗粒。针对煤直接液化粗油在加氢精制过程中由T-Star沸腾床反应器在线排出的加氢精制失活催化剂的特点,本发明提出:在回转窑器外再生基础上增加密度分级设备,利用密度差将在沸腾床反应器中被重金属污染或重金属中毒的催化剂颗粒从待循环使用的再生催化剂中排除,从而提高再生加氢精制催化剂的反应催化活性,并提高再生加氢精制催化剂的经济效益。这种催化剂回转窑再生装置与密度分级装置相结合的技术路径对煤直接液化粗油加氢精制产生的失活催化剂再生具有简单、实用和独特的效果,可一次性地去除再生催化剂中所有有害杂质,这种方法在国内外专业文献中未见报道。下面,参考图1对本发明失活催化剂再生和密度分级系统及其工艺作进一步的示范性描述。图1是上述失活催化剂再生和密度分级系统及其工艺的示意图。如图1所示,本发明失活催化剂再生和密度分级的工艺,依次包括以下步骤1.脱油后的失活催化剂在再生装置-回转窑中被脱硫和除碳而再生,其中,回转窑与水平方向呈1-3°的倾斜角度,将脱油后的失活催化剂从回转窑内壁的高端送入,通过回转窑旋转的内壁使失活催化剂从高端向低端移动,并从低端排出,通入回转窑中的含氧气体、例如空气的气流方向与失活催化剂在回转窑中的运动方向相反;2.在回转窑旋转内壁的低端下方连接有一个筛板,筛板略低于回转窑旋转内壁,筛板的倾斜角为3-5°,筛板上有规则形状、例如长方形的筛孔,筛板开口率为30%-40%,筛面作直线振动,振动频率约为80--100次/分钟,振幅约为2-3毫米,优选地,多股惰性气体、例如,图1所示,三股惰性气体从筛板下部向上吹,穿过筛板的筛孔,使再生催化剂颗粒在筛板上形成30-50毫米厚的流化层,并在进入回转窑之前的含氧气体的吹拂力作用下,使悬浮在流化层上部的低密度催化剂(除碳催化剂)在重力作用下,自动滑落到筛板的下端,并被收集或排出,而筛板上密度大的催化剂颗粒(受重金属污染或重金属中毒的催化剂)被推送到筛板的上端,并被收集或排出,从而达到从再生催化剂中去除受重金属污染或重金属中毒的催化剂颗粒的目的,并提高了再生催化剂的反应催化活性。通常,从筛板下部向上吹并穿过筛板的筛孔的气体平均流速可达到0.8-1.2米/秒,所述气体优选为惰性气体、例如氮气。在上述催化剂颗粒形成的流化层中,密度小的催化剂颗粒处于流化层的中上部,而密度大的催化剂颗粒处于流化层的下部,当处于流化层中上部的密度小的催化剂颗粒在向下移动或滑动时,处于流化层下部的密度大的催化剂颗粒受筛板振动力的影响较大却在向上移动,这样,密度有差异的不同催化剂颗粒依靠流化气体的流化力、振动筛板的振动力、自身重力、甚至是沿筛板表面流动的含氧气流的吹拂力共同作用下,实现了快速和有效的分级或分离。在上述过程中,所述振动筛的低端、即图1所示振动筛的A端作为低密度再生催化剂(即除碳催化剂)的排出口或收集口;而所述振动筛的高端、即图1所示振动筛的B端作为高密度再生催化剂(即受重金属污染或重金属中毒的催化剂)的排出口或收集口。从低密度再生催化剂排出口一端(A端)到高密度再生催化剂排出口一端(B端),从下部穿过振动筛的筛孔往上吹的气体被分为多股,例如图1所示的三股,每股气流的流速或风量不同,因此产生的流化力也不同,这样,采用多级或多股流化风,通过调节风门开度,使由B端向A端的风量逐渐加强,克服A端因再生催化剂床层较厚导致流化阻力较大的影响,从而起到更好的密度分级或分离效果。优选地,上述振动筛的筛板上还有多个栅板或栅格,用于防止密度大的再生催化剂颗粒向下滑落,这样做的好处是密度大的再生催化剂颗粒(即受重金属污染或被重金属中毒的催化剂颗粒)只能向上移动到达高密度再生催化剂排出口一端(B端),而无法向下滑动落入低密度再生催化剂排出口一端(A端),从而保证在所收集的低密度再生催化剂颗粒中不会参杂有受重金属污染或被重金属中毒的高密度催化剂颗粒,这样达到的分离效果最好。通常,上述多个栅板或栅格可形成网格状或与筛板振动方向水平垂直的队列状。一般情况下,上述回转窑是电加热的回转窑,并通过热电偶等测温装置对回转窑进行温度监控,回转窑按温度和功能分配,依次分为预热段、反应段和冷却段,失活催化剂在进入回转窑中后,依次经过回转窑的预热段、反应段和冷却段,并在反应段中被脱硫和除碳或除焦,脱硫和除碳或除焦形成的二氧化碳和硫化物气体作为烟气从回转窑预热段一端被排出回转窑外。上述失活催化剂的脱油步骤也可在回转窑中进行,但用于催化剂脱油的回转窑的操作参数与用于催化剂脱硫和除碳再生的回转窑的操作参数有所不同。综上所述,本发明失活催化剂再生和密度分级系统及其工艺具有以下优点:(1)催化剂回转窑再生装置与密度分级装置相结合有效解决了一次性地去除再生催化剂中所有有害杂质的技术难题,尤其是,通过独特的密度分级方式,从待循环使用的再生催化剂中非常容易地除去了含有重金属或被重金属污染的再生催化剂颗粒,大大提高了再生催化剂的反应催化活性和使用寿命;(2)根据筛板上再生催化剂颗粒的流化层厚度,采用多级、例如图1所示的三级筛分工艺,将受重金属污染或被重金属中毒的高密度催化剂颗粒筛分出去,分离效果远好于现有的振动筛分离技术;(3)通过调整进入回转窑中的含氧气体的流速或流量,其产生的吹拂作用配合由筛板下方穿过筛板的筛孔向上吹的惰性气体的流化作用,可以实现不同密度催化剂颗粒的更好分离,从而,更好地将由重金属杂质导致失活的催化剂颗粒从再生催化剂中分离出去;(4)通入回转窑中的含氧气体先与筛板上再生催化剂流化层中的再生催化剂颗粒进行接触,并发生热交换,这样,既可有效冷却由回转窑排出的热的再生催化剂颗粒,又可有效地预热进入回转窑前的含氧气体,从而,有效地降低了催化剂再生所需的能耗。必须说明的是:本发明失活催化剂再生和密度分级系统及其工艺不仅可用于煤直接液化粗油加氢精制的失活催化剂再生,也可用于任何通过再生和密度分级去除所有有害杂质后能恢复反应催化活性的任何失活催化剂。实施例收集由T-Star沸腾床反应器中在线排出的煤直接液化粗油加氢精制失活催化剂,该催化剂的新鲜样品的化学组成和物理特性如下面表1和表2所示。在回转窑中通过热氮带油的方式脱除所述失活催化剂表面上的油,使失活催化剂达到可以再生的条件,其中,热氮带油的脱油工艺操作条件为:温度:250-280°C;氮气与催化剂的体积比(气/剂比):500-600/小时;催化剂在回转窑中停留时间:3-5小时,恒温时间:2.5小时。脱油后的失活催化剂随后在以下实施例中进行再生和密度分级。表1加氢精制新鲜催化剂元素组成
含量,重量%
Mo
9.99
Ni
2.19
P
1.73
Na
0.02
Si
0.21
Ca
0.02
Fe
0.01
Al
31.0
CHNOS
54.70
总计
99.87
表2ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>实施例1按照图1所示的工艺过程对上述脱油后的失活催化剂进行再生和密度分级处理。将上述脱油后的失活催化剂颗粒用筛子筛分后,通过加料斗将其送入回转窑中进行脱硫和除碳再生,随着回转窑的转动,失活催化剂被平铺在回转窑的内表面上,催化剂厚度在回转窑旋转时保持在0.5-1.0厘米之间,将工艺空气(含氧气流)逆向通入回转窑中,回转窑中发生脱硫和除碳反应的工艺空气/催化剂体积比(气/剂比)为4000/小时,工艺空气中氧含量为21体积%。将回转窑的温升控制在10°C/分钟以内,以进行缓慢的再生烧焦过程,最终的烧焦温度(最该温度)控制在450°C左右,随时监测气相中CO₂和SO₂含量,直至CO₂含量<0.05体积%,此时,结束催化剂颗粒的再生过程。一般情况下,上述催化剂颗粒在回转窑中停留时间为3-5小时,恒温时间为2-2.5小时。失活催化剂颗粒完成再生过程后,催化剂随后进行密度分级处理。在回转窑旋转内壁的下端连接一个筛板,筛板略低于回转窑的旋转内壁,筛板的倾斜角为5°,筛板上有长方形筛孔,孔径小于催化剂颗粒的粒径,筛板的开口率为40%,筛面沿倾斜方向作直线振动,振动频率为80次/分钟,振幅为2毫米,三股流化分级惰性氮气体从筛板的下部穿过所述筛板的筛孔向上吹,使再生催化剂颗粒在筛板上形成一个流化层,同时,在即将进入回转窑中的上述工艺空气的吹拂力作用下,使浮在流化层中上部的低密度催化剂颗粒(脱硫和除碳催化剂)在自身重力作用下,自动滑落到筛板的下端(A端)而被排出,而处于筛板上流化层下部的密度大的催化剂颗粒(受重金属污染或中毒的催化剂)通过筛板的振动力被推送到筛板的上端(B端)而被排出。在上述催化剂颗粒密度分级过程中,三股由筛板下部穿过所述筛板的筛孔向上吹的分级流化惰性氮气体平均流速分别为1.2米/秒(靠近A端)、1.0米/秒(中间段)和0.8米/秒(靠近B端)。上述由筛板下端(A端)收集或排出的低密度催化剂颗粒作为待循环使用的再生催化剂,其被标记为再生催化剂B。而由筛板上端(B端)收集或排出的高密度催化剂颗粒是受重金属污染或中毒的催化剂,它们已永久失去反应催化活性,不能被再生或活化,因此,将它们废弃。上述待循环使用的再生催化剂B的性质见表3,其加氢精制反应催化活性评价工艺条件见表4,用其生产的煤直接液化粗油加氢精制油品的性能数据见表5。实施例2除了调整振动筛的以下操作条件外,以与实施例1相同的条件,重复实施例1的过程。将筛板的倾斜角由5°变为3°;将筛板的开口率由40%变为35%;将振动频率由80次/分钟变为90次/分钟;将振幅由2毫米变为3毫米。同样,上述由筛板下端(A端)收集或排出的低密度催化剂颗粒作为待循环使用的再生催化剂,其被标记为再生催化剂C。上述待循环使用的再生催化剂C的性质见表3,其加氢精制反应催化活性评价工艺条件见表4,用其生产的煤直接液化粗油加氢精制油品的性能数据见表5。对比实施例1除了仅在回转窑中对脱油后的失活催化剂进行脱硫和除碳再生、而不对再生催化剂进行密度分级外,以与实施例1相同的条件,重复实施例1的过程。再生催化剂经再次过筛分级后,作为待循环使用的再生催化剂,其被标记为再生催化剂A。上述待循环使用的再生催化剂A的性质见表3,其加氢精制反应催化活性评价工艺条件见表4,用其生产的煤直接液化粗油加氢精制油品的性能数据见表5。测试例测试例1测试上述再生催化剂A-C中的碳含量、硫含量、比表面积和孔体积,所得结果表示在下面表3中。表3实施例编号
对比实施例1
实施例1
实施例2
再生催化剂编号
再生催化剂A
再生催化剂B
再生催化剂C
C含量,重量%
0.15
0.148
0.149
S含量,重量%
0.57
0.56
0.57
比表面积,m²/g
174
177
178
孔体积,ml/g
0.4553
0.4556
0.4558
表观密度,kg/m³
913
891
886
由上面表3中可知:实施例1和2中的再生催化剂颗粒的密度小于对比实施例1的再生催化剂颗粒的密度,这是由于通过密度分级,剔除了密度较大的受重金属污染或中毒的那部分再生催化剂颗粒的缘故。测试例2在表4所示的加氢精制条件下,使用上述新鲜催化剂和再生催化剂A-C对煤直接液化粗油进行加氢精制处理,以便评价上述各催化剂的加氢精制反应催化活性。表4ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>煤直接液化粗油原料和使用上述各催化剂对之进行加氢精制后获得的油品的各种性能数据表示在下面表5中。表5ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>在上面的表5中,再生剂是指加氢精制再生催化剂。从表5中可以看出:尽管用本发明再生和密度分级系统及其工艺处理的再生催化剂(再生剂B和C)生产的精制油(精制油B和C)的各项性能参数比用新鲜催化剂处理的精制油差一点,但要远好于用只经再生处理、而未经密度分级处理的再生催化剂(再生剂A)生产的精制油(精制油A)的各项性能参数,这是由于剔除了再生催化剂中密度较大的受重金属污染或中毒的那部分再生催化剂颗粒后、而使再生催化剂的反应催化活性得到更好恢复的缘故。本说明书所用的术语和表述方式仅被用作描述性、而非限制性的术语和表述方式,在使用这些术语和表述方式时无意将已表示和描述的特征或其组成部分的任何等同物排斥在外。尽管已表示和描述了本发明的几个实施方式,但本发明不被限制为所描述的实施方式。相反,本发明所属技术领域的技术人员应当意识到在不脱离本发明原则和精神的情况下可对这些实施方式进行任何变通和改进,本发明的保护范围由所附的权利要求及其等同物所确定。