[发明专利]一种重质、劣质原料加氢处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种重质、劣质原料加氢处理方法，特别是采用独特的沸腾床和固定床组合加工重金属含量较高劣质渣油的加氢处理过程。

背景技术

近年来，随着原油重质化、劣质化趋势的加剧，原油加工难度加大，轻质油收率降低，而市场对优质油品的需求又在不断增加，环保法规也越来越趋向严格，炼油工业面临更加严峻的挑战，渣油加工及其充分利用已成为全球炼油业关注的话题。渣油加氢处理技术是一种重油深度加工技术，发展此技术是解决上述问题的有效途径。渣油加氢处理工艺主要有固定床、沸腾床、悬浮床和移动床。固定床因其技术成熟，操作简单而得到了广泛应用。但渣油固定床加氢工艺对原料中金属和残炭含量有严格的限制。沸腾床渣油加氢工艺由于催化剂可以在线加入和排出，有利于维持较高的催化剂活性和长周期运转，对原料适应性强，加工方案灵活，可以加工金属杂质含量较高的劣质原料，如减压渣油等。该项技术不仅可用于加氢处理，同时可用于渣油加氢裂化，应用前景十分广阔。

渣油加氢工艺技术发展趋势是单一加工渣油/重油工艺，向组合型工艺过渡，实现以清洁生产工艺生产环境友好产品，最大量地增加中间馏分油的收率，减少重馏分的产量。充分利用各个工艺的特点，开发组合工艺来实现目标。例如HRI和Lummus公司都开发了沸腾床加氢反应器与固定床加氢反应器串联技术，主要目的是使沸腾床加氢裂化生产的轻质油品直接精制以满足质量要求。

由于不同的反应要采用不同孔结构和性能的催化剂。开发适用于组合工艺的不同种类的催化剂及其合理级配方案是非常重要的。对于沸腾床加氢工艺过程，原料油及氢气向上流过催化剂床层，床层膨胀，催化剂颗粒在反应器内处于不规则运动状态，即“沸腾”状态。所以要求催化剂不仅具有较高的加氢及转化活性，还要具有较高的压碎强度和耐磨性能。因为催化剂在高温高压下定期向反应器中添加和取出，在反应器内的催化剂一直处于剧烈的沸腾状态，碰撞和摩擦机会较多，容易破碎和磨损，增加催化剂消耗或给下游设备带来不利影响。此外，由于催化剂在反应器中要处于沸腾状态，对催化剂的堆积密度、颗粒形状、粒度分布也都有一定的要求，通常认为比较适宜的颗粒形状为粒度细小的球形。球形颗粒易于流动，而且没有如其它形状中尖锐粗糙容易被撞碎的边角。细小的球形颗粒易于在反应器内保持沸腾状态，所需的流体速度较小，而且可以取消高温、高压的热油循环，节省动力消耗。

加氢脱硫和脱金属是渣油等重质原料油加氢过程中两个重要反应，也是重油加氢改质的主要目标。渣油加工的难点是沥青质转化。沥青质的化学结构非常复杂，是由聚合芳烃、烷烃链、环烷环组成，分子量很大，平均分子大小约6～9nm。沥青质结构中还含有硫、氮、金属等杂原子，原油中80％～90％的金属均富集在沥青质中。这些杂质均“深藏”在分子内部，需要在苛刻的操作条件下才能脱除杂质。沥青质在加氢过程的分解率与所用催化剂的孔径有关。催化剂孔径至少要大于10nm，沥青质有可能扩散到催化剂孔道内。催化剂还需要具有较大的孔容，以提高扩散性能并容纳较多的杂质。因此，对于处理大分子化合物，催化剂的孔结构显得至关重要：催化剂应有一定数量的大孔，可使较大沥青分子易接近催化剂内表面，以达到最大加氢脱金属程度。但大孔数量不能过多，否则表面积减少，脱硫活性明显降低。

CN02109674.0公开了一种串级式沸腾床渣油加氢方法和设备，在一个两段以上的串级沸腾床反应器内使用微球形加氢脱金属、脱硫、脱氮催化剂组合进行渣油加氢反应。串级沸腾床反应器有多个具有单独催化剂添加和排出口的反应段，每段设有带浮阀结构的进料分布板和由导流构件、挡流构件、气液隔离板和破沫器构成的三相分离部件，反应器内物料可有效进行三相流态化反应及三相分离，并可进行催化剂在线置换。该沸腾床反应器和方法虽然在一个反应器内实现了使用多种沸腾床催化剂，但反应器内使用大量内构件，一方面造成结构复杂、设备成本高，另一方面造成反应器容积利用率低、反应器规模增大、操作不稳定等不足。沸腾床催化剂的孔结构虽然可以采用现有技术进行调整，但对于同一种催化剂来说一般不容易简便地调整大孔和小孔的分布。另外大孔和小孔中的加氢活性金属组分更无法优化调整，因此不能适宜于针对不同孔径所需要的加氢性能进行灵活的优化。

发明内容

为了改善沸腾床渣油加氢处理工艺的操作性能，提高其加氢活性水平和操作灵活性，本发明提供一种独特的沸腾床与固定床的组合工艺来加氢处理重质、劣质原料。