[发明专利]一种浆态床加氢反应器系统及基于该反应器系统的催化加氢工艺

说明书

本发明涉及石油化工技术领域，具体涉及一种浆态床加氢反应器系统及基于该反应器系统的催化加氢工艺，将原料油重油先在浆态床裂化反应器内在固体催化剂作用下完成热裂化过程，未转化的重油和固体催化剂在浆态床裂化反应器上部的分离段导出，裂化产生的裂化油气和氢气通过导出管送至浆态床精制反应器下部，利用自身压力通过引射器实现和精制反应器顶部液相的混合，完成浆态床精制反应器的液相自循环，裂化油气在浆态床精制反应器内在液体催化剂的作用下完成加氢精制过程，供氢溶剂和液体催化剂活性组分在浆态床精制反应器上部的分离段导出，精制产生的精制油气和氢气从浆态床精制反应器顶部导出，可以大大降低固体催化剂和液体催化剂的使用成本。

技术领域

本发明涉及石油化工技术领域，具体涉及一种浆态床加氢反应器系统及基于该反应器系统的催化加氢工艺。

背景技术

随着石油资源的不断开采和消耗，世界轻质原油资源越来越少，重质原油的产量不断增长，特别是对于我国多煤少油的资源现状，原油资源储量严重不足，原油中的重质馏份含量高(一般占30％-50％)。而对于全世界经济的持续发展而言，重质油、劣质油将是一种非常重要的资源]。此外，随着煤炭分级分质转化技术的推广和应用，煤焦油总产量逐年增高，据初步估算，全国煤焦油产量约2000万吨/年，如果没有得到合理的利用，不仅给企业带来生存压力，而且会造成严重的资源浪费和环境污染。因此，对重质油、劣质油以及煤焦油等进行加氢实现轻质化和清洁化，已成为化石能源技术发展的趋势之一。

浆态床加氢工艺是重质/劣质原料在氢气和催化剂存在下进行的以加氢裂化反应为主的加氢工艺，已成为一种新型的重油改质工艺，是目前认为最有希望实现重质和劣质原料轻质化和清洁化的技术之一。

固体催化剂主要是含有活性金属元素的天然矿物、工业废渣以及人工合成的固体粉末添加剂，该类催化剂优点是原料来源广、工艺简单、成本低，缺点是需超细粉碎、不易分散、易沉积、对设备造成磨损、后续尾油处理难度大等。

油溶性液体催化剂，具有分散性好、添加量少、活性高等优点，也不会造成沉积、磨损等问题，还具有较好的抑制结焦效果。缺点是制造成本高、吸附焦炭能力差、从尾油中分离回收困难。

重油浆态床加氢过程主要有热裂化、催化加氢、脱金属等主要反应构成，还有一些结焦缩合的副反应。反应温度、反应压力和催化剂是影响重油浆态床反应的主要因素。提高反应温度可大幅提高热裂化反应速率，同时也会提高油品更容易发生结焦缩合反应。提高反应压力，准确的说是提高氢气分压，有利于降低结焦缩合。

催化剂种类：目前大致分为有载体的固体催化剂和无载体的液体催化剂两种。固体催化剂是将起催化加氢作用的金属的硫化物活性组分(例如硫化钼、硫化镍、硫化钴等)负载在多孔固体载体上。液体催化剂是含有活性金属，在反应条件下可分解生成纳米级金属硫化物颗粒的一种前驱物，液体催化剂分解的纳米级金属硫化物颗粒的形式在浆态床反应器中发挥作用。以多孔固体为载体的固体催化剂的失活原因主要是孔道被结焦物或金属堵塞。而对于无固体载体的纳米级金属硫化物催化剂的活性基本不受结焦和金属杂质的影响，具有很强的稳定性，可多次循环使用。

在加工高金属含量、高残炭值的重质、劣质油品时，需要具有大比表面积的固体催化剂提供巨大的比表面积来吸附和容纳反应产生的焦炭和金属螯合物，并将这些杂质带出反应系统，才能保证浆态床反应器中的杂质不至于累积。由于固体催化剂的载体一般采用价格低廉的活性炭、天然高岭土、无定型硅铝酸盐等多孔物质，固体催化剂的使用成本较低。

而在单独使用液体催化剂的反应系统中，为了降低结焦物和杂质金属在反应系统的积累，需要外排一定比例的含有活性金属硫化物组分的尾油。外排尾油的过程将带来活性金属硫化物的损失，就需要补充相应的液体催化剂，来保证反应系统的催化活性，将导致液体催化剂的使用成本较高。