[发明专利]一种上流式反应器系统加工重质原料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在氢气存在的情况下，用上流式反应器系统加工重质原料，以脱除金属、硫、氮和残炭的方法。

背景技术

重油加氢工艺是一种重油深度加工技术，该工艺是在氢气及催化剂的存在下，对渣油进行加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属以及残炭转化和加氢裂化反应，所得到的加氢后的渣油可作为优质催化裂化的进料来生产轻质油品，以达到渣油最大限度的轻质化，实现无渣油炼厂。经加氢处理后的渣油用作FCC进料可减少FCC汽油的硫含量，同时可减少FCC烟气中SOx和NOx的排放。因此，渣油加氢这一加工方案可使轻馏分油最大化，从而充分利用原油资源。

重质原料通常含有各种污染物，例如含碳残质、硫、氮和金属。通常，在氢气存在下在升压和升温下，通过重质原料与催化剂接触来脱除污染物。在加氢处理条件下，污染金属例如镍和钒通常很容易被脱除，金属在催化剂上的沉积使加氢活性迅速丧失。但是从原料中脱除重质原料中的硫、氮和残炭要求催化剂具有一定的加氢活性。

加氢处理催化剂通常由多孔的难熔载体(通常为氧化铝、氧化硅或氧化硅/氧化铝)组成，这些载体可用金属例如周期表第VIB族金属(特别是钼和钨)和第VIII族金属(特别是钴和镍)浸渍，以提高它们的活性。加氢处理催化剂的孔结构影响催化剂的脱硫、脱氮和脱含碳残质的活性，以及影响金属污染物如何迅速使催化剂失活。通常，对于脱除金属污染物来说，优选有相对大孔的催化剂。

下流式固定床加氢处理反应器是商业上最广泛使用的。它们与移动床反应器的区分在于，在操作过程中，新鲜催化剂不能加到床层中，而床层中的废催化剂不能除去。在移动床反应器中，原料和氢气流优选向上流动。催化剂向下移动，并作为废催化剂从床层的底部除去，而新鲜催化剂在床层的顶部加入。在沸腾床中，原料和氢气的向上流动足以使催化剂悬浮，并造成催化剂颗粒的随意移动。在操作过程中，沸腾床的体积会膨胀，与没有氢气和原料流通过床层时催化剂在反应器中的体积相比，通常膨胀至少20％。相反，在操作过程中，在上流式固定床有很少的膨胀或没有膨胀。事实上，在操作过程中，由于催化剂颗粒的沉降，催化剂床层的体积实际上可能稍有减小。

CN 1315994C中提出至少两个催化剂层的上流式反应器系统，由于在制备这种反应器过程中，为了保证流体在反应器中的分布均匀，内构件的设计与制造都比较复杂，制造单催化剂层的反应器相对简单。另外，在多个催化剂层的上流式反应器中，急冷油通常在床层间送入，由于床层间空间较小、混合时间短，急冷油有可能分布不均匀，导致上催化剂层的径向温差过大，容易产生热点。

发明内容

本发明的目的是提供了一种反应器内流体分布均匀，反应器内构件设计制造简单的上流式反应器系统加工重质油品的方法。克服现有技术中反应器内构件的设计与制造复杂，反应器内流体分布不均容易产生热点的缺陷。

本发明提供的方法，包括：至少两个串联的单催化剂床层上流式反应器，其中按照反应物流的流向，第一个反应器床层中催化剂的加氢活性比第二个反应器床层中催化剂的加氢活性低；每个反应器底部有用来控制均匀分布通过催化剂层的流体流的流体分布设备；重质原料和氢气的流体从固定催化剂床的底部进入，并向上流过固定床，在低流速下首先与下部水平催化剂层中的催化剂接触，然后与上部水平催化剂层中催化剂接触，其中固定床的平均膨胀率不超过5％。

所述第一个反应器中沿着反应物流的流向依次装填加氢保护剂I、加氢保护剂II和加氢保护剂III，第二个反应器中沿着反应物流的流向依次加氢保护剂III和加氢保护剂IV，以第一个加氢保护反应器中装填加氢保护剂的整体为基准，加氢保护剂I、加氢保护剂II、加氢保护剂III的装填体积分数分别为5％～20％、30％～70％、20％～50％；以第二个加氢保护反应器中装填加氢保护剂的整体为基准，加氢保护剂III和加氢保护剂IV的装填体积分数分别为20％～80％、20％～80％。

在所述上流式反应器系统中，至少50重量％的金属从重质原料中脱除。

所述上流式反应器系统的下游设置加氢处理反应区，所述加氢处理反应区中设置至少两个串联的下流式加氢处理反应器，在加氢处理反应区沿着反应物流的流向依次装填加氢脱金属剂和加氢脱硫剂。

所述重质油品原料油选自拔头原油、石油渣油、油砂、沥青、页岩油、液化煤或再生油得到的高沥青质含量的烃类中的一种或几种。