[发明专利]一种重油加氢处理催化剂的级配方法和应用

说明书

本发明公开了一种重油加氢处理催化剂的级配方法和应用。该方法包括依次串联的至少两个反应器，沿物流方向的第一个反应器记为第一反应器；在第一反应器内沿物流方向依次装填至少一种加氢保护催化剂、至少一种第一加氢脱金属催化剂、至少一种第二加氢脱金属催化剂；任一第二加氢脱金属催化剂的粒径、孔径、空隙率、活性金属含量均分别大于与其相邻的上游催化剂的粒径、孔径、空隙率、活性金属含量。该级配方法应用于重油加氢反应中，可降低催化剂上金属杂质和积碳的沉积，减缓催化剂失活速度，提高整个体系的脱金属、脱硫和脱残炭稳定性，延长催化剂的运行周期。

技术领域

本发明属于重油加氢处理领域，具体地涉及一种重油加氢处理催化剂的级配方法和应用，该级配方法特别适用于金属杂质和康氏残炭含量较高的渣油加氢处理过程。

背景技术

重油加氢处理在增产轻质油品的同时可满足更严格的环保法规要求，是帮助炼油商应对当前市场需求的有效技术方案之一。当前，工业上渣油加氢处理应用最广泛、最成熟的工艺是固定床加氢工艺。通常工业装置至少由两个反应器(脱金属反应器和脱硫反应器)构成。

由于重油特别是渣油成分复杂，含有大量杂质，特别是金属Ni、V、Fe、Ca、Na等对脱硫催化剂和脱残炭催化剂有毒化作用，因此，重油加氢处理一般采用“催化剂组合装填技术”，逐步降低进料中的金属含量，以保护下游高活性的加氢脱硫、脱氮/脱残炭催化剂，即使用两种或两种以上不同功能催化剂。所述功能催化剂包括加氢保护剂、加氢脱金属催化剂、加氢脱硫催化剂、加氢脱氮/脱残炭催化剂等。常规的催化剂级配装填原则为：沿原料物流方向，催化剂活性组分含量逐渐增大，孔径逐渐减小，颗粒粒度逐渐减小，空隙率逐渐减小。

US4447314提出了一种双催化剂系统用于渣油加氢处理过程。第一种催化剂为大孔催化剂，第二种催化剂为小孔催化剂。原料首先通过第一种催化剂，再顺序通过第二种催化剂以实现渣油的脱金属和脱硫。

US4306964公开了一种渣油脱金属的方法。该方法是使该油相继地与三段或多段具有相继减少的平均孔径和相继增加的比表面积的催化剂接触，第一段催化剂具有至少60％的孔径为(10-20nm)的孔的孔体积，最高到5％的孔径大于(50nm)的孔的孔体积，比表面积最高到120m²/g，第二段催化剂具有至少40％的孔径为(5-10nm)的孔的孔体积，比表面积为120-180m²/g，最后一段催化剂具有至少60％的孔径为(3-8nm)的孔的孔体积，比表面积至少200m²/g。

CN1197105A公开了一种加氢处理含金属污染物的烃类原料的方法。该方法是在氢气存在下，使原料与第一催化剂、第二催化剂、第三催化剂中的一个或多个催化剂床层接触。各床层催化剂的性质、功能不同。实际上，沿物流方向，催化剂活性逐渐变大，孔径逐渐减小，是常规的先脱金属，再脱硫，最后脱氮的加氢处理过程。该方法可逐级降低进料中的金属含量，以保护下游高活性的加氢脱硫、脱氮催化剂。其缺点是反应器下部的温升高，氢气纯度低，金属杂质和积碳在反应器下部的沉积严重，会制约重油加氢装置长周期运转。尤其是在加工金属和康氏残炭含量较高的劣质渣油时，极易造成孔口阻塞导致催化剂活性衰减很快，稳定性变差。

CN1393518A公开了一种渣油加氢处理催化剂的级配方法，。该方法是把脱硫或脱氮反应区各分为两个或两个以上催化剂床层，且在两个床层之间增设一个混合过渡床层，脱硫反应区或脱氮反应区的催化剂级配方法不同于常用的级配方法，采用沿物流方向催化剂的活性逐渐降低的原则，改变脱硫催化剂、脱氮催化剂床层的级配，并在床层之间增设一个过渡催化剂床层，使得催化剂每个床层温升更加平稳。与传统的方法相比，该方法每个催化剂床层温升容易控制，反应区不会出现热点，且大大减少了氢耗。但未能解决金属杂质和积碳在反应器下部的过量沉积导致催化剂活性衰减快的问题。

发明内容