浆料床加氢处理和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于在浆料床加氢处理反应器中转化重质原料系统和方法，其中(a)通过混合和/或扩散将氢气溶解在液体原料中，(b)闪蒸混合物以除去和回收任何轻质组分和氢，留下富氢原料。将均相和/或非均相催化剂加入浆料床加氢处理反应器入口上游的原料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】浆料床加氢处理和系统相关申请本申请要求2011年11月21日提交的美国临时专利申请61/562，311的优先权，其全部引入作为参考。专利技术背景专利
本专利技术涉及使用 浆料床反应器的加氢裂化或者加氢处理系统和方法。相关领域描述在典型的炼厂中，原油初始被引入到常压蒸馏塔或者原油塔中，在这里将它分离成多种不同的组分，其包括在36°C _180°C范围内沸腾的石脑油，在180°C _370°C范围内沸腾的柴油和在370°C以上沸腾的常压底部产物。常压底部产物或称残留物在真空蒸馏塔中进一步处理，在这里将它分离成在370°C-520°C范围内沸腾的真空瓦斯油(VGO)和在520°C以上沸腾的重质减压渣油。VGO可以通过加氢裂化进一步处理，以生产石脑油和柴油，或者通过流体催化裂化(FCC)以生产汽油和循环油。重质减压渣油可以经处理以除去不想要的杂质或者转化成有用的烃产物。加氢裂化或者加氢处理操作通常的目标是除去杂质例如硫、氮和/或金属(特别是残留物原料中的那些)，和将相对重质的烃原料裂化成相对轻质的烃，以获得运输燃料如汽油和柴油。发生在加氢裂化/加氢处理操作中的反应包括加氢脱硫(HDS)、残碳还原(CRR)、加氢脱氮(HDN)和裂化。通常，加氢裂化/加氢处理反应进行的操作条件包括:约350-440°C的温度，约30-200Kg/cm2的压力，约0.1-10的液时空速和约300-3000升/升的氢油比。加氢裂化/加氢处理典型地在催化剂存在下进行，该催化剂含有VI族或VIII族金属例如钼、钥、钨、镍、钴等，并组合有具有高的表面与体积比的氧化铝、二氧化硅、氧化镁等的各种其他多孔颗粒。用于重质原料的加氢脱金属、加氢脱硫、加氢脱氮和加氢裂化的催化剂包括载体或基材例如氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝或结晶硅铝酸盐，和一种或多种催化活性金属或其他化合物。所用的典型的催化活性金属包括钴、钥、镍和钨；但是，根据所述应用也可以使用其他金属或化合物。为了使炼厂效率最大化，应当使催化剂的置换或再生的停车时间最小化。此外，方法经济性通常需要多用途系统，其能够处理含有不同类型和量的污染物的进料流，污染物包括硫、氮、金属和/或有机金属化合物例如在VG0、脱浙青油和残留物中发现的那些。炼制工业中使用三种主要的反应器类型:固定床、沸腾床和移动床。在固定床反应器中，催化剂颗粒是固定的，相对于固定的参考系不移动。固定床技术不太适于处理相对重质的原料，特别是含有高百分比的杂原子、金属和浙青质的那些，因为这些污染物导致催化剂的快速失活和随后反应器的堵塞。可以使用串联的多个固定床反应器来实现在370°c以上沸腾的重质原料相对高的转化率，但是这种设计的安装和操作是昂贵的，并且对于某些原料来说，在商业上不切实际，例如催化剂必须每3-4个月更换。沸腾床反应器通常克服了与固定床反应器有关的用于以增加的转化率处理较重质原料时的堵塞问题。在沸腾床反应器中，催化剂处于沸腾状态。催化剂的流化性还允许小部分床的在线催化剂更换，这获得了经时保持相对恒定的高净床活性。移动床反应器结合了固定床操作的某些优点和沸腾床技术相对容易的催化剂更换。操作条件通常比典型地用于固定床反应器中的那些更剧烈，即压力可以超过200Kg/cm2，温度可以是400-430°C。在催化剂更换过程中，催化剂移动比进料的线速度慢。催化剂的添加和取出例如经由在反应器顶部和底部的闸系统来进行。移动床反应器的优点是移动床的顶层由新鲜催化剂组成，并且沉积在床顶的污染物与催化剂一起向下移动，并且在催化剂在底部取出的过程中释放。因此对金属和其他污染物的耐受性远大于固定床反应器。具有这种能力，移动床反应器具有用于加氢处理非常重质进料的优点，特别是当几个反应器串联组合时更是如此。使用具体类型反应器是基于许多标准来决定的，标准包括尤其是原料类型、所需的转化百分比、灵活性、运行时间和产物品质等。在炼厂中，更换或更新催化剂的停车时间必须尽可能短。此外，该方法的经济性通常将取决于系统处理含有变化量的污染物的多用性，污染物例如硫、氮、金属和/或有机金属化合物例如在VGO、DAO和残留物中发现的那些。浆料床反应器技术是处于研发中的另一类型的系统。浆料床反应器技术的特征在于存在着具有非常小的平均尺寸的催化剂颗粒，其能够有效地均匀分散和保持在介质中，以使得氢化过程在整个反应器体积内是有效的和快速的。浆料相加氢处理在相对高温(4500C -5000C )和高压(150巴-230巴)操作。因为该方法的高剧烈程度，可以实现相对更高的转化率。 催化剂可以是均相的或者非均相的，其在高剧烈条件下起作用。机理是一种热裂化过程，并且基于自由基形成。所形成的自由基在催化剂存在下用氢来稳定，由此防止焦炭形成。催化剂促进裂化之前重质原料的部分氢化，由此减少长链化合物的形成。用于浆料加氢裂化过程中的催化剂可以是小颗粒，或者可以作为油溶性前体引入，通常处于金属硫化物的形式，其是在反应过程中或者在预处理步骤中形成的。构成分散的催化剂的金属通常是一种或多种过渡金属，其可以选自Mo、W、N1、Co和/或Ru。特别优选钥和钨，因为它们的性能优于钒或铁，其又优于镍、钴或钌。催化剂可以在单程布置中以低浓度例如几百百万分率(PPm)使用，但是对在那些条件下提质重质产物不是特别有效。为了获得更好的产物品质，以更高浓度使用催化剂，并且必需再循环催化剂来使得所述过程经济上可行。催化剂可以使用例如沉降、离心分离或者过滤的方法来回收。通常，浆料床反应器可以是两相或三相反应器，这取决于所用催化剂的类型。当使用均相催化剂时，两相系统包括气体和液体，当使用小粒度的均相催化剂时，三相系统包括气体、液体和固体。可溶性液体前体或者小粒度催化剂允许催化剂在液体中高度分散，使催化剂和原料之间密切接触，因此使得转化率最大化。但是，已知的是通常存在于常规浆料床反应器中的大量氢气导致了问题，例如气体滞留和反应器空间的低效利用。氢气的存在还降低了液体在反应器中的停留时间和限制了氢分压。虽然存在着诸多类型的浆料床反应器设计，但是仍需要具有更有效率和效果的浆料床反应器系统和方法，其具有改进的反应器性能，从而以比使用目前的方法和系统可能的花费更低的花费来生产提高品质的产物。
技术实现思路
这里的系统和方法用于在浆料床反应器中将液烃原料转化成较低分子量烃化合物。该方法包括:a.将液烃原料和过量的氢气在混合/分配区中，在预定的温度和氢分压条件下混合，以将部分氢气溶解在液烃原料中，来产生富氢液烃原料和未溶解氢气的混合物；b.将所述混合物在预定的条件下引入闪蒸区，以分离未溶解氢气和轻质烃组分并回收富氢液烃原料；c.将富氢液烃原料从闪蒸区引入反应区并使原料反应以将至少部分原料转化成较低沸 点烃，该反应区含有至少一个浆料床反应器以及至少一种催化剂或催化剂前体；和d.从浆料床反应器回收经转化的烃产物。在一种实施方案中，将至少一部分回收自浆料床反应器的经处理且未转化的液体原料再循环以形成一部分液烃原料。在另一实施方案中，加氢裂化区包括多个反应器，例如2-6个反应器，和在某些实施方案中是2-4个反应器。本专利技术另外的实施方案中，布置级间分离器以接收和处理至少两个反应器之间、优选每对相邻反应器之间的未转化的原料流，例如其中串联布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在浆料床反应器中将液烃原料转化成较低分子量烃化合物的方法，该方法包括：a.将液烃原料和过量的氢气在混合区中，在预定的温度和氢分压条件下混合，以将部分氢气溶解在该液烃原料中，来产生富氢液烃原料和未溶解氢气的混合物；b.将步骤(a)中产生的混合物在预定的条件下引入闪蒸区，以分离未溶解氢气和轻质烃组分并回收富氢液烃原料；c.将富氢液烃原料引入反应区并使原料反应以将至少部分原料转化成较低沸点烃，该反应区含有至少一个浆料床反应器以及至少一种催化剂或催化剂前体；和d.从浆料床反应器回收经转化的烃产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.21 US 61/562,3111.一种用于在浆料床反应器中将液烃原料转化成较低分子量烃化合物的方法，该方法包括: a.将液烃原料和过量的氢气在混合区中，在预定的温度和氢分压条件下混合，以将部分氢气溶解在该液烃原料中，来产生富氢液烃原料和未溶解氢气的混合物； b.将步骤(a)中产生的混合物在预定的条件下引入闪蒸区，以分离未溶解氢气和轻质烃组分并回收富氢液烃原料； c.将富氢液烃原料引入反应区并使原料反应以将至少部分原料转化成较低沸点烃，该反应区含有至少一个浆料床反应器以及至少一种催化剂或催化剂前体；和 d.从浆料床反应器回收经转化的烃产物。2.根据权利要求1所述的方法，其中将未转化的液体原料的至少一部分从浆料床反应器回收，并且再循环以形成一部分液烃原料。3.根据权利要求1所述的方法，其中该至少一种催化剂选自液体均相催化剂前体和小微粒非均相催化剂。4.根据权利要求1所述的方法，其中将新鲜催化剂加入至少一个反应器中一个或多个的上游的未转化的原料。5.根据权利要求1所述的方法，其中反应区包括多个串联布置的浆料床反应器，任选地在每个反应器前面有氢混合区和闪蒸区，在该氢混合区中将氢加入未转化的原料，从该闪蒸区回收轻质组分和氢，然后将未转化的原料引入下游反应器。6.根据权利要求5所述的方法，其中将新鲜催化剂加入至少一个反应器中一个或多个的上游的未转化的原料。7.根据权利要求6所述的方法，其是连续的，和其中将新鲜催化剂加入原料而不中断该方法。8.根据权利要求1所述的方法，其中从未转化的液体原料再循环流除去部分催化剂。9.一种浆料床反应器系统，其包括: a.混合区，其具有与氢源和液体原料源流体连通的入口，该混合区经构造和布置以在预定的温度和氢分压条件下操作，以将部分氢气溶解在液烃原料中来产生富氢液烃原料和未溶解氢气的混合物，将该混合物经由混合区出口排出； b.闪蒸区，其与混合区出口流体连通，该闪蒸区经构造和布置以在预定的条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·R·克塞奥卢，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA