[发明专利]用于活化加氢处理催化剂的方法

说明书

发明领域

本发明涉及加氢处理的反应。特别涉及石油馏分加氢裂化过程以及生物质转化过程中所采用的加氢处理的反应。因此本发明涉及在其中进行加氢处理催化剂的活化的石油精炼领域和生物燃料生产领域两者。更具体地，本发明涉及这些加氢处理运行过程中所采用的催化剂，以下称为“一种或多种加氢处理催化剂”的活化。甚至更具体地，本发明涉及用于原位活化加氢处理催化剂的方法以及特定氮化合物在所述方法过程中用于控制加氢处理催化剂的活性的用途。

技术背景

加氢处理是通过用氢气处理使得可以显著降低产物或产物混合物中存在的化合物，如硫化物化合物、氮化合物、氧化化合物，或者金属的量的方法。这种加氢处理方法用于许多领域中，尤其是用于提纯石油馏分的石油精炼领域中，以及生物燃料的生产领域中。

在生物燃料中，被称为第一代的那些、例如从含糖植物(甜菜、甘蔗等)发酵得到或者从谷物(玉米、小麦等)淀粉酶解得到的乙醇与通过使用甲醇的植物油的酯交换得到的生物柴油之间有明显的区别。通常，本领域技术人员所熟知的这些方法不使用氢气，也不采用加氢处理方法。

这些第一代生物燃料的研发因其起源而引起了显著争议。事实上，这些生物燃料所需原材料涉及将与用于食物目的的农业生产竞争的密集型作物生长。为了克服这个问题，已经进行了大量研究努力来研发第二代生物燃料，以利用其它天然原材料如非食用植物油，废弃植物油或动物油如用过的煎炸油、动物脂肪及其它。

在这些第二代生物燃料中，一些获自木质纤维素生物质，例如木材、秸秆、农业废弃物、林业残余物或其它专用品种如芒属(象草)，或柳枝稷。这些木质纤维素生物质在高温如400℃至700℃下通过热解转化。在此温度下，生物质的组成部分如纤维素、木质素和半纤维素将解聚，并分解成更轻的分子，这些分子将蒸发。冷却时，蒸气冷凝以形成称为热解油的液体产物，其主要由水、酚、酮、醛、醇、羧酸和碳水化合物组成。

将热解油或包含脂族链的其它天然起源化合物用作生物燃料前体大多数情况下需要转化和提纯。事实上，所有这些天然化合物具有高浓度的杂质，例如不能直接用作燃料的氧化化合物和结构。此外，热解油化学不稳定，而且这种不稳定性随温度而升高，这对燃料是实际问题。

因此将这些天然起源的化合物如热解油使用现有技术公开的额外方法，且更特别是加氢处理方法进行改进。

加氢处理并不局限于生物燃料领域，这种方法也用于许多其它领域中，尤其用于精炼领域，更具体地用于重馏分转化成轻馏分(所谓“裂化”)的过程中。事实上，在石油精炼过程中，裂化是由复杂有机分子转化成较低分子量化合物所构成的操作。可以采用各种技术，特别是包括催化裂化和加氢裂化。

催化裂化是吸热反应，主要用于生产燃料(如汽油和瓦斯油)和轻质烯烃(如丙烯、丁烯及其它)。这种方法基本上由在高温如450℃至550℃下、在接近大气压力的压力如1至5巴(即1×10⁵Pa至5×10⁵Pa)下进行的烃裂化所构成，并伴随沉积在催化剂上的碳的形成。所述催化剂在流化床单元中运动以通过空气燃烧碳而连续再生。

加氢裂化主要获得瓦斯油、煤油和汽油。这种方法基本上由在较低温度如250℃至450℃下、在高氢气压力如50至200巴(或50×10⁵至200×10⁵Pa)下进行的烃裂化构成。该反应伴随不饱和化合物和/或杂质，如硫化物以及例如氮的其它氢化反应。这些氢化的杂质可以容易地与烃馏分分离，使得烃馏分满足商业燃料规格。特别地，加氢裂化在固定床中的催化剂存在下进行，这需要定期停止该方法以通过硫化催化剂来将催化剂再活化。

由此，本发明涉及加氢裂化而不是催化裂化。

用在本说明书中的术语“加氢处理”描述了进料在压力下的氢化催化方法，以生产燃料、特别是提纯的燃料。该术语包括术语“加氢裂化”，其涉及采用氢气以断开杂原子(主要是氧、氮和硫化物)与碳原子之间的键的通常反应，和碳-碳键的裂化和异构化反应，以降低链长并得到更分枝的骨架。

这两种方法采用常规催化剂。由此，下文中术语加氢处理主要包括术语氢化、加氢异构化、加氢脱氮、加氢脱硫、加氢脱氧、脱芳构化、加氢转化、特别是加氢裂化，更特别是涉及氢的所有反应。