[发明专利]一种催化剂级配的悬浮床加氢工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂级配的悬浮床加氢工艺，具体地说是在同一反应器中使用不同加氢活性的催化剂用于烃原料加氢转化的工艺方法。

背景技术

悬浮床加氢反应通常是在临氢条件下，在催化剂存在下，烃原料中的大分子进行热裂化和加氢反应的过程。该技术可以处理高金属、高沥青质含量的重、劣质原料油，具有操作灵活和原料适应性强等特点。

悬浮床加氢通常采用空筒式或有简单内构件(如热偶管)的反应器。悬浮床加氢使用的催化剂通常为固体粉末添加剂或催化剂，水溶性催化剂和油溶性催化剂。固体粉末添加剂或催化剂的加氢活性很低，加入量较高，通常为百分之几，通常使用的固体粉末添加剂有煤粉、天然矿物等，它们通常作为载焦剂或抑焦剂，虽然也使用固态的金属化合物颗粒作为催化剂，但由于固体颗粒较大，参与反应的总表面积低，使得加氢活性很低。水溶性催化剂通常采用乳化分散的方式与烃原料混合，其加氢活性居中。油溶性催化剂在烃原料中可以以分子形式溶解于烃原料中，其活性相对较高，其中水溶性催化剂和油溶性催化剂在烃原料中的加入量(按金属计)为千分之几至万分之几。在悬浮床加氢反应过程中，上述三种不同类型催化剂可以单独使用或混合使用，以同时达到抑焦和加氢效果。通常的悬浮床加氢反应过程为：首先将烃原料与单一或混合的催化剂混合均匀，然后与氢气混合以上流式从反应器底部进入反应器，在规定的操作条件下进行加氢裂化反应。该悬浮床加氢的操作方式未将催化剂的特点与原料的性质充分结合，充分发挥各类型催化剂的不同功能。

CN1362488A介绍了采用不同活性催化剂进行渣油改质的方法，该工艺过程为：原料首先与活性较强的均相催化剂进行接触反应，加氢饱和反应生成的渣油大分子自由基，当反应到一定程度，加入固体粉末催化剂用于吸附渣油大分子自由基，抑制它们缩合生焦。该工艺的缺点为没有根据物流特性，将其与催化剂进行合理匹配，同时人为地将渣油中的大分子裂解与加氢分成了两个有时间间隔的反应，该催化剂的级配方法不利于原料的加氢和转化。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种催化剂级配的悬浮床加氢工艺，在设有内循环区的反应器中使用不同加氢活性的催化剂，可以提高原料转化率，提高产品质量。

本发明提供的催化剂级配的悬浮床加氢工艺包括：

烃原料和氢气从反应器底部进入悬浮床反应器，在加氢处理条件下进行反应，其中所述的悬浮床反应器包括两个以上的内循环区，其特征在于：不同的内循环区有不同的操作区间，按照自下而上的顺序，各内循环区中使用的催化剂活性逐渐增加。

所述的悬浮床加氢反应器包括垂直于地面的圆筒型反应器壳体和两个以上(包括两个)的内循环区。每个内循环区包括圆筒、圆锥台形扩散段和导向结构。圆筒与圆锥台形扩散段相连接，圆筒为上段，圆锥台形扩散段为下段。所述的导向结构为设置于反应器内壁的环形凸起结构，其沿反应器轴线的纵截面为侧置梯形或弓形。侧置梯形的上侧腰线或弓形与反应器壁交点处的切线与反应器内壁形成的夹角称为覆盖角，该覆盖角为锐角，最好小于60度；与之相对应，侧置梯形的下侧腰线或弓形与反应器壁交点处的切线与反应器内壁形成的夹角称为摩擦角，该摩擦角亦为锐角，最好小于60度。所述导向结构围成的导向口的直径介于反应器内径和内循环区圆筒内径之间。

根据本发明的悬浮床加氢工艺，还可以在各内循环区设置催化剂加入管。催化剂加入管的出口设置在导向结构围成的导向口内。其中还可以在内循环区设置进料口。

根据反应器的高径比和要求的转化深度，可以在反应器中设置2～6个内循环区，优选设置2～4个内循环区。其中不同的内循环区的圆筒内径可以相同或不同。其中不同内循环区使用催化剂的加入方式不完全相同，最靠近反应器底部的内循环区使用的催化剂与烃原料混合从反应器底部的进料口进入反应器，其它内循环区使用的催化剂由设置在该循环区导向口处的进料管进入。

所述的烃原料可以包括任何石油原料，如原油、直馏蜡油、焦化蜡油、溶剂脱沥青油、常压渣油和减压渣油等。

根据本发明提供的悬浮床加氢工艺，不同的内循环区中至少使用两种不同活性的加氢处理催化剂或添加剂。根据本领域的常识，催化剂在重油中的分散程度是影响其加氢反应性能的决定性因素，当催化剂的活性金属一定且原料中催化剂金属加入量相同时，根据原料中催化剂的存在状态和溶解性来划分的不同类型催化剂的活性顺序为：油溶性催化剂＞水溶性催化剂＞固体粉末催化剂。对应相同类型的催化剂，其活性因为所含金属含量的不同而有区别，通常金属含量高的催化剂的活性也高。