具有较少的结垢沉积物的升级的沸腾床反应器制造技术

使用双催化剂体系对沸腾床加氢处理系统进行升级以产生较少结垢沉积物，所述双催化剂体系包括非均相催化剂和分散的金属硫化物颗粒。双催化剂体系更有效地将沉积物形成前体转化以产生沉积物，其比仅使用非均相催化剂而不使用分散的金属硫化物颗粒所产生的沉积物更少地结垢。对于给定的沉积物生产率和/或浓度，双催化剂体系提供较低的设备结垢速率。在一些情况下，可以保持或增加沉积物生产率和/或浓度而同时减少设备结垢。在一些情况下，可以增加沉积物生产率和/或浓度而不增加设备结垢。

【技术实现步骤摘要】
具有较少的结垢沉积物的升级的沸腾床反应器
本专利技术涉及重油加氢处理方法和系统，例如沸腾床加氢处理方法和系统，其使用双催化剂体系并且操作产生更少的结垢沉积物。
技术介绍
对于更有效地利用低质量重油原料并从中提取燃料价值的需求不断增加。低质量原料的特征在于包括相对高数量的标称在524℃(975℉)或以上沸腾的烃。它们也含有相对高浓度的硫、氮和/或金属。源自这些低质量原料的高沸点馏分通常具有高分子量(通常由更高的密度和粘度表示)和/或低的氢/碳比，这与存在高浓度的不期望组分(包括沥青质和炭渣)有关。沥青质和炭渣难以处理，并且通常会导致传统催化剂和加氢处理设备的结垢，因为它们有助于形成焦炭和沉积物。在给定的沸腾床系统中，转化产物的生产率常常受到结垢的限制。当企图将生产率提高超过一定的实际限制时，某些热交换器或其他工艺设备的结垢速率变得太快，需要更频繁地停工以进行维护和清理。通常，炼油厂将观察到的设备结垢速率与沉积物产生的测量联系起来，并得到操作沉积物极限，在该极限以上炼油厂将避免操作沸腾床加氢裂化装置。此外，沉积物产生和设备结垢限制了高沸点馏分的下游加工。含较高浓度的沥青质、炭渣、硫、氮和金属的低质重油原料包括重质原油、油砂沥青和常规炼油工艺遗留的残留物。残油(或“渣油”)可以指常压塔底物和真空塔底物。常压塔底物可以具有至少为343℃(650℉)的沸点，但应了解，分馏点在炼油厂之间可能会有所不同，并可以高达380℃(716℉)。真空塔底物(也称为“渣油沥青”或“减压渣油”)可具有至少524℃(975℉)的沸点，但应理解的是，分馏点在炼油厂之间可能会有所不同，并可以高达538℃(1000℉)或甚至565℃(1050℉)。通过比较，阿尔伯塔(Alberta)轻质原油含有约9体积％的减压渣油，而劳埃德明斯特(Lloydminster)重油含有约41体积％的减压渣油，ColdLake沥青含有约50体积％的减压渣油，以及阿萨巴斯卡(Athabasca)沥青含有约51体积％的减压渣油。作为进一步比较，来自北海(NorthSea)地区的相对轻的油例如DanskBlend仅含有约15％的减压渣油，而低质量的欧洲油如乌拉尔(Ural)含有超过30％的减压渣油，并且诸如ArabMedium的油甚至更高，含有约40％的减压渣油。这些实例突出了使用低质原油时能够转化减压渣油的重要性。将重油转化为有用的最终产物涉及广泛的加工处理，例如降低重油的沸点，提高氢碳比，并除去诸如金属、硫、氮和焦炭前体等杂质。使用常规非均相催化剂来使常压塔底物改质的加氢裂化方法的实例包括固定床加氢处理、沸腾床加氢处理和移动床加氢处理。用于使真空塔底物改质的非催化改质工艺包括热裂化，例如延迟焦化、灵活焦化、减粘裂化和溶剂萃取。
技术实现思路
本文公开了用于升级沸腾床加氢处理系统以产生较少结垢沉积物的方法。还公开了升级的沸腾床加氢处理系统以产生较少的结垢沉积物。所公开的方法和系统涉及使用由固体负载型催化剂和良好分散(例如均相)催化剂颗粒组成的双催化剂体系。双催化剂体系允许沸腾床反应器对于给定质量的重油以相同或更高的苛刻度操作，因为与仅使用固体负载型催化剂的相同反应器产生的沉积物相比，所产生的沉积物导致更少的设备结垢。在一些实施方案中，升级沸腾床加氢处理系统以产生更少的结垢沉积物的方法包括：(1)使用非均相催化剂操作沸腾床反应器以在初始条件下对重油进行加氢处理，所述初始条件包括转化产物的初始生产率，初始沉积物生产率和/或工艺料流中的浓度，以及初始设备结垢速率；(2)此后，升级沸腾床反应器以使用由分散的金属硫化物催化剂颗粒和非均相催化剂组成的双催化剂体系进行操作；和(3)使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器以产生更少的结垢沉积物，与在初始条件下操作沸腾床反应器时相比，在给定的沉积物生产率和/或浓度下导致更少的设备结垢。在一些实施方案中，使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器以产生更少的结垢沉积物包括以下中的至少一种：(i)降低沉积物生产率和/或工艺料流中的浓度，并以比沉积物生产率和/或浓度的降低更大的量降低设备结垢速率；(ii)保持相似的沉积物生产率和/或浓度，同时降低设备结垢速率；或(iii)增加沉积物生产率和/或浓度而不增加设备结垢速率。在一些实施方案中，使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器以产生更少的结垢沉积物包括：(i)以与在初始条件下操作时的转化产物的初始生产率相同或相似的速率产生转化产物；(ii)与在初始条件下操作时的初始沉积物生产率和/或浓度相比，以降低的速率和/或工艺料流中的浓度产生沉积物；和(iii)与在初始条件下操作时设备结垢初始速率相比，以降低的速率发生设备结垢，并且其中设备结垢速率降低到比沉积物生产率和/或浓度的降低更大的程度。在一些实施方案中，使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器以产生更少的结垢沉积物包括：(i)以比在初始条件下操作时的转化产物的初始生产率高的速率生产转化产物；(ii)以不高于在初始条件下操作时的初始沉积物生产率和/或浓度的速率和/或工艺料流中的浓度产生沉积物；和(iii)与在初始条件下操作时的设备结垢初始速率相比，以降低的速率发生设备结垢。在一些实施方案中，使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器以产生更少的结垢沉积物包括：(i)以比在初始条件下操作时的转化产物的初始生产率高的速率生产转化产物；(ii)以比在初始条件下操作时高的速率和/或工艺料流中的浓度产生沉积物；和(iii)以不高于在初始条件下操作时的设备结垢初始速率的速率发生设备结垢。在一些实施方案中，当使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器时，转化产物的生产率可以通过以下中的至少一种来提高：(i)在与初始条件下操作时相同或相似的生产量下具有更高的温度和更高的转化率；(ii)在与初始条件下操作时相同或相似的转化率下具有更高的温度和更高的生产量；或(iii)比在初始条件下操作时具有更高的温度、更高的生产量和更高的转化率。在一些实施方案中，增加转化产物的生产率可以包括当操作升级的沸腾床反应器时比在初始条件下操作时增加生产量至少2.5％、至少5％、至少10％或至少20％。在一些实施方案中，增加转化产物的生产率可以包括当操作升级的沸腾床反应器时比在初始条件下操作时增加转化率至少2.5％、至少5％、至少7.5％、至少10％或至少15％。在一些实施方案中，增加转化产物的生产率可以包括当操作升级的沸腾床反应器时比在初始条件下操作时增加温度至少2.5℃、至少5℃、至少7.5℃或至少10℃。在一些实施方案中，当在初始条件下操作时和使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器时，可以通过以下中的至少一种确定设备结垢速率：(i)所需热交换器清理的频率；(ii)切换至备用热交换器的频率；(iii)过滤器(filter)更换的频率；(iv)粗滤器(strainer)清理或更换的频率；(v)设备表面温度的下降率，包括选自热交换器、分离器或蒸馏塔的设备；(vi)炉管金属温度增加率；(vii)热交换器和熔炉的计算的抗结垢因子的增加率；(viii)热交换器压差的增加率；(ix)清理常压和/或真空蒸馏塔的频率；或(x)维护周转的频率。在一些实施方案中，当在初始条件下操作时和使用双催化剂体系操作升级的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种升级沸腾床加氢处理系统以产生较少结垢沉积物的方法，所述系统包括一个或多个沸腾床反应器，所述方法包括：使用非均相催化剂操作沸腾床反应器以在初始条件下对重油进行加氢处理，所述初始条件包括初始沉积物生产率和/或工艺料流中的初始沉积物浓度以及设备结垢初始速率；此后对沸腾床反应器升级以使用由分散的金属硫化物催化剂颗粒和非均相催化剂组成的双催化剂体系进行操作；和使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器以产生更少的结垢沉积物，与在初始条件下操作沸腾床反应器时相比，在给定的沉积物生产率和/或浓度下导致更少的设备结垢。

【技术特征摘要】
2017.03.02 US 62/466,0111.一种升级沸腾床加氢处理系统以产生较少结垢沉积物的方法，所述系统包括一个或多个沸腾床反应器，所述方法包括：使用非均相催化剂操作沸腾床反应器以在初始条件下对重油进行加氢处理，所述初始条件包括初始沉积物生产率和/或工艺料流中的初始沉积物浓度以及设备结垢初始速率；此后对沸腾床反应器升级以使用由分散的金属硫化物催化剂颗粒和非均相催化剂组成的双催化剂体系进行操作；和使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器以产生更少的结垢沉积物，与在初始条件下操作沸腾床反应器时相比，在给定的沉积物生产率和/或浓度下导致更少的设备结垢。2.根据权利要求1所述的方法，其中使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器以产生更少的结垢沉积物包括：以与在初始条件下操作时的转化产物的初始生产率相同或相似的速率生产转化产物；以与在初始条件下操作时的初始沉积物生产率和/或浓度相比降低的速率和/或浓度产生沉积物；和以与在初始条件下操作时的设备结垢初始速率相比降低的速率发生设备结垢，并且其中与沉积物生产率和/或浓度的降低相比，设备结垢的速率以更大的程度降低。3.根据权利要求1所述的方法，其中使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器以产生更少的结垢沉积物包括：以比在初始条件下操作时的转化产物的初始生产率更高的速率生产转化产物；以不高于在初始条件下操作时的初始沉积物生产率和/或浓度的速率和/或浓度产生沉积物；和以与在初始条件下操作时的设备结垢初始速率相比降低的速率发生设备结垢。4.根据权利要求1所述的方法，其中使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器以产生更少的结垢沉积物包括：以比在初始条件下操作时的转化产物的初始生产率更高的速率生产转化产物；以比在初始条件下操作时的初始沉积物生产率和/或浓度更高的速率和/或浓度产生沉积物；和以不高于在初始条件下操作时的设备结垢初始速率的速率发生设备结垢。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中当使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器时，转化产物的生产率通过以下中的至少一种来提高：(i)在与初始条件下操作时相同或相似的生产量下具有更高的温度和更高的转化率；(ii)在与初始条件下操作时相同或相似的转化率下具有更高的温度和更高的生产量；(iii)比在初始条件下操作时具有更高的温度、更高的生产量和更高的转化率。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于以下中的至少一种：当操作升级的沸腾床反应器时，生产量比在初始条件下操作时增加至少2.5％、至少5％、至少10％或至少20％；当操作升级的沸腾床反应器时，转化率比在初始条件下操作时增加至少2.5％、至少5％、至少7.5％，至少10％或至少15％；或当操作升级的沸腾床反应器时，温度比在初始条件下操作时增加至少2.5℃、至少5℃、至少7.5℃或至少10℃。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中当在初始条件下操作时和使用双催化剂体系操作升级的沸腾床反应器时，通过以下至少一种方法确定设备结垢速率：(i)所需的热交换器清理频率；(ii)切换到备用热交换器的频率；(iii)过滤器更换的频率；(iv)粗滤器清理或更换频率；(v)设备表面温度下降率，包括选自热交换器、分离器或蒸馏塔的设备；(vi)炉管金属温度增加率；(vii)热交换器和熔炉的计算的抗结垢因子的增加率；(viii)...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·M·芒廷兰德，布雷特·M·西尔弗曼，迈克尔·A·鲁特尔，李·史密斯，
申请(专利权)人：碳氢技术与创新有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US