[发明专利]催化剂支撑结构和其使用方法

说明书

                         发明领域

本发明涉及一种在烃进料物流的加氢炼制过程中在线(on stream)置换催化剂的装置和方法。

具体地说，本发明提供了一种改进的、烃进料物流通过加氢设备的加氢炼制装置和方法，和在加氢炼制设备中、在宽的处理速率范围内经济地利用加氢设备的空间的设备和方法，以便在进料和含烃气体以高对流速率通过催化剂床时，下行的催化剂填充床不会流化或沸腾。

                    背景技术

用加氢炼制或加氢处理来从烃进料物流中除去不希望的组分，提高这些重烃的经济价值，是一种已知的方法。“重”烃液体物流，特别是拔顶油、石油渣油、焦油砂沥青、页岩油或液化煤或再生油，通常含有产品污染物，如硫、和/或氮、金属和有机金属化合物，在加氢条件下，在催化剂与进料物流和氢气的接触期间会使催化剂颗粒失活。这一加氢炼制条件通常是在20-300个大气压和212°F-1200°F(100-650℃)的范围内。这一加氢炼制通常是在有催化剂存在下进行的，催化剂含有第VI或第VIII族的金属，如铂、钼、钨、镍、锆等，并结合有各种具有高面积/体积比率的其它的氧化物颗粒，如氧化铝、氧化硅、氧化镁等。特别地，用于重油等的加氢脱金属、加氢脱硫、加氢脱氮和氢化裂解等的催化剂一般是由载体或基材如氧化铝、氧化硅、氧化硅-氧化铝，或可能的话，结晶的硅酸铝盐，与一种或多种促进剂或催化活性金属(或化合物)以及痕量物质制成的。典型的催化活性金属是锆、钼、镍、和钨；然而，可以根据应用场合，选择其它金属或化合物。

与上流流体进料-如烃进料和含氢气体-接触的加氢炼制催化剂填充床通常是由一催化剂支撑结构所支撑，这一支撑结构既支撑催化剂填充床又有助于均匀地将上流流体分配到催化剂床中。如果不能有效地将流体分布到床中，则会导致催化剂迅速失活或在催化剂床中形成固体沉积物。

已提出了很多的办法来改进流体和气体反应物向催化剂床中的分布。

Meaux在美国专利US 3 336 217中提出了一种方法，即从高压和高温反应器的床中间歇地排放催化剂，在该反应器中，催化剂被支撑在传统泡罩塔盘或其它适当元件上的床中。有关多孔催化剂间壁的其它公开文献包括美国专利US3 197 288；3 410 791；3 410 792；3 523 888；和4 738770。

Jacquin在美国专利US4 312 741中提出了一种液相中的烃或沥青页岩或一氧化碳与上流氢气接触催化转化的方法。在该方法中所使用的反应器包括一级或多级，在每一级的底部是有多个孔的多孔板支撑件，孔的横截面的尺寸小于催化颗粒，至少一个孔的横截面明显大于催化颗粒。流体(烃或氢气)从大孔中向上喷，以防止催化剂通过该孔快速流动。可以通过停止流体的流动，使催化剂向下穿过支撑件，从而从反应器中除去催化剂。

Euzen等人在美国专利US 4 392 943中提出一种在有氢存在的条件下催化处理烃的方法，其中催化剂是从反应器的顶部引入、从底部排出的，与之逆流的氢是从底部引入、从顶部排出的。催化剂的排出是通过反应器内的一个漏斗扩张口进行的。漏斗使得上流烃穿过小孔，小孔的尺寸足够小，可以防止催化剂向下通过。烃通过位于锥体上方和/或下方的有孔的输送管注入到反应器。

Euzen等人在美国专利US 4 444 653中提出一种从反应器中排放固体颗粒和向反应器中注入流体的方法，该反应器具有一个用于排放催化剂的扩口区域，和一个位于扩口区域上方的器壁上的用于注入流体的管线系统。扩口区域是一个具有倒锥或倒金字塔形状的连续(没有粗糙之处和开孔)结构，锥体的尖顶朝下。锥体的轴线与母线之间的角度在10°-80°之间，优选在30°-40°之间。用于向反应器内注入流体的管线系统可以包括一系列在端部相连的并沿漏斗向外辐射的管，其排列象倒伞的伞骨。管线系统中的不同注入管的横截面积的设计要能消除蒸汽-液体相的分离。管线的开孔或开口优选朝下，以避免堵塞催化剂颗粒。

Bischoff等人在美国专利US4 571 326中提出了一种从反应器的接触区排放固体颗粒和向该区引入流体进料的装置。作为装置的一部分，在反应器内有一倒锥金字塔形的排放漏斗。排放漏斗的表面上分布有小孔或开口，其尺寸足够小以防止催化颗粒通过，但能允许上流流体通过。为了防止漏斗上部下面的反应气体迁移，使气体通过一个平行通道，该通道强制气体颗粒流过漏斗下方的控制通道。