RU2134286C1 - Crude hydrocarbon material hydrofining method (versions) and catalyst - Google Patents
Crude hydrocarbon material hydrofining method (versions) and catalyst Download PDFInfo
- Publication number
- RU2134286C1 RU2134286C1 RU96105938A RU96105938A RU2134286C1 RU 2134286 C1 RU2134286 C1 RU 2134286C1 RU 96105938 A RU96105938 A RU 96105938A RU 96105938 A RU96105938 A RU 96105938A RU 2134286 C1 RU2134286 C1 RU 2134286C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- catalyst particles
- reaction zone
- activity
- particles
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 686
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 143
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 142
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 138
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 65
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 277
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 104
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 92
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 83
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 109
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 103
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 77
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 72
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 67
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 66
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 64
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 64
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 52
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 25
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 17
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 14
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 4
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 38
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 37
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 18
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 14
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 12
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 8
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 7
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 6
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 4
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 4
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 4
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 gas and liquid Chemical class 0.000 description 3
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010038743 Restlessness Diseases 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QZYDAIMOJUSSFT-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Mo] Chemical compound [Co].[Ni].[Mo] QZYDAIMOJUSSFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KFOLLPUZRCFERL-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Mg+2].O=[Si]=O Chemical compound [O-2].[Mg+2].O=[Si]=O KFOLLPUZRCFERL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CNGGOAOYPQGTLH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[Mg+2].[Al+3] Chemical compound [O-2].[O-2].[Mg+2].[Al+3] CNGGOAOYPQGTLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N cesium-137 Chemical compound [137Cs] TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- WHDPTDWLEKQKKX-UHFFFAOYSA-N cobalt molybdenum Chemical compound [Co].[Co].[Mo] WHDPTDWLEKQKKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N molybdenum nickel Chemical compound [Ni].[Mo] DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- MOWMLACGTDMJRV-UHFFFAOYSA-N nickel tungsten Chemical compound [Ni].[W] MOWMLACGTDMJRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N thorium dioxide Chemical compound O=[Th]=O ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
- B01J8/12—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by gravity in a downward flow
- B01J8/125—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by gravity in a downward flow with multiple sections one above the other separated by distribution aids, e.g. reaction and regeneration sections
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
- B01J8/003—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor in a downward flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G49/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00
- C10G49/002—Apparatus for fixed bed hydrotreatment processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00884—Means for supporting the bed of particles, e.g. grids, bars, perforated plates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
1. Область изобретения
Настоящее изобретение относится к катализатору и к замене катализатора, работающего в процессе гидроочистки потока углеводородного сырья. В частности, это изобретение относится к катализатору, способу и устройству для экономного использования пространства внутри аппарата гидроочистки в широком интервале скоростей переработки, без существенной флюидизации или "вскипания" уплотненного слоя катализатора при высоких скоростях противотока углеводородного сырья и водородсодержащего газа через уплотненный слой при подержании непрерывной или периодической замены катализатора из аппарата при "поршневом" обтекании слоя.1. Field of invention
The present invention relates to a catalyst and to the replacement of a catalyst operating in a hydrotreatment process for a hydrocarbon feed stream. In particular, this invention relates to a catalyst, method and device for the economical use of the space inside the hydrotreating apparatus in a wide range of processing speeds, without significant fluidization or “boiling” of the packed catalyst bed at high countercurrent rates of hydrocarbon feedstock and hydrogen-containing gas through the packed bed while maintaining continuous or periodic replacement of the catalyst from the apparatus during the "piston" flow around the layer.
2. Описание уровня техники
Гидроочистка или гидрогенизационная обработка с целью удаления из потоков углеводородного сырья нежелательных компонентов представляет собой хорошо известный способ каталитической обработки таких тяжелых углеводородов для повышения их коммерческой стоимости. "Тяжелые" фракции жидких углеводородов и, в частности, отбензиненных сырых нефтей, нефтяных остатков, битуминозных песков, сланцевого масла или ожиженного угля, или регенерированного масла, обычно содержат примесные продукты, такие как сернистые и/или азотсодержащие соединения, металлы и металлоорганические соединения, которые приводят к дезактивации частиц катализатора при контакте с этими сырьевыми фракциями и водородом в условиях гидроочистки. Обычно такими условиями гидроочистки являются: температура в интервале от 212 до 1200oF (от 100 до 650oC) и давление от 20 до 300 атмосфер. Обычно такую гидроочистку осуществляют в присутствии катализатора, содержащего металлы VI или VIII группы, такие как платина, молибден, вольфрам, никель, кобальт и др., в сочетании с различными другими металлическими элементами, частицами оксида алюминия, диоксида кремния, оксида магния и т.п., которые имеют высокое отношение поверхности к объему. Более конкретно, катализаторы, используемые для гидрогенизационного удаления металлов, гидрообессеривания, гидродеазотирования, гидрокрекинга и др. тяжелых нефтей и т.п., обычно произведены на основе носителя или базового материала, такого как оксид алюминия, диоксид кремния, алюмосиликат или возможно кристаллический алюмосиликат, с одним или несколькими промотором (промоторами) или каталитически активным металлом (металлами) (или веществами) с добавкой следовых материалов. Типичные используемые каталитически активные металлы включают кобальт, никель и вольфрам; однако могут быть выбраны другие металлы или вещества в зависимости от применения.2. Description of the prior art
Hydrotreating or hydrogenation treatment to remove unwanted components from hydrocarbon streams is a well-known method for catalytic treatment of such heavy hydrocarbons to increase their commercial value. "Heavy" fractions of liquid hydrocarbons and, in particular, stripped crude oils, oil residues, tar sands, shale oil or liquefied coal, or regenerated oil, usually contain impurity products such as sulfur and / or nitrogen-containing compounds, metals and organometallic compounds, which lead to deactivation of the catalyst particles in contact with these feed fractions and hydrogen under hydrotreatment conditions. Typically, these hydrotreating conditions are: a temperature in the range of 212 to 1200 ° F (100 to 650 ° C) and a pressure of 20 to 300 atmospheres. Typically, such hydrotreating is carried out in the presence of a catalyst containing Group VI or VIII metals, such as platinum, molybdenum, tungsten, nickel, cobalt, etc., in combination with various other metal elements, particles of aluminum oxide, silicon dioxide, magnesium oxide, etc. p., which have a high surface to volume ratio. More specifically, the catalysts used for hydrogenation removal of metals, hydrodesulfurization, hydrodetriding, hydrocracking and other heavy oils and the like, are usually made on the basis of a carrier or base material such as alumina, silica, aluminosilicate or possibly crystalline aluminosilicate, with one or more promoter (s) or catalytically active metal (s) (or substances) with the addition of trace materials. Typical catalytically active metals used include cobalt, nickel and tungsten; however, other metals or substances may be selected depending on the application.
В патенте США N 5076908, выданном Стангеланду и др., предложена система, в которой поршневой поток через слой катализатора поддерживается в широком интервале скоростей противопотока углеводородного сырья и водородсодержащего газа через объем существенно уплотненного слоя катализатора. При таком потоке через уплотненный слой катализатора поддерживается существенно максимальный объем и плотность катализатора в пределах заданного расчетного объема аппарата путем регулирования размера, формы и плотности катализатора таким образом, чтобы слой существенно не расширялся при расчетной скорости жидкого потока через этот слой. Соответствующие размеры, форма и плотность частиц определяются путем подбора коэффициентов, полученных в ходе обширного экспериментального изучения расширения слоя в большой пилотной установке с углеводородами, водородом и катализатором при расчетных значениях давления и скоростей потока, как конкретно описано ниже. US Pat. No. 5,076,908, issued to Stangeland et al., Proposes a system in which piston flow through a catalyst bed is maintained over a wide range of flow rates of hydrocarbon feedstocks and hydrogen-containing gas through a volume of substantially densified catalyst bed. With such a flow through a densified catalyst bed, a substantially maximum catalyst volume and density is maintained within a predetermined design volume of the apparatus by adjusting the size, shape and density of the catalyst so that the layer does not substantially expand at the estimated rate of liquid flow through this layer. The appropriate particle size, shape and density are determined by selecting the coefficients obtained from an extensive experimental study of layer expansion in a large pilot plant with hydrocarbons, hydrogen and a catalyst at calculated pressure and flow rates, as described specifically below.
С целью дополнительного контроля такого потока через слой катализатора его уровень внутри реактора непрерывно измеряют, например по поглощению гамма-излучения, для того чтобы удостовериться в том, что происходит незначительное вскипание катализатора. Такому регулированию дополнительно способствует равномерное распределение как водорода, так и жидкого сырья по всей длине слоя за счет концентричного распределения компонентов - водородсодержащего газа и жидкого углеводородного сырья в других концентрических кольцевых проходах поперек полного горизонтального поперечного сечения реактора в месте их входа в слой катализатора. Кроме того, желательно, чтобы водород вновь равномерно распределялся и в случае необходимости прибавлялся через систему закаливания на одном или нескольких промежуточных уровнях вдоль длины слоя катализатора. Выравнивание потоков водорода и жидкости поперек полного горизонтального сечения по длине слоя, заполненного частицами, предотвращает локальную турбулентность и нежелательное вертикальное разделение более легких частиц от более тяжелых частиц, проходящих через реактор поршневым потоком. In order to further control such a flow through the catalyst bed, its level inside the reactor is continuously measured, for example, by absorption of gamma radiation, in order to ensure that slight boiling of the catalyst occurs. This regulation is additionally facilitated by the uniform distribution of both hydrogen and liquid feedstock over the entire length of the layer due to the concentric distribution of components - hydrogen-containing gas and liquid hydrocarbon feedstock in other concentric annular passages across the full horizontal cross section of the reactor at their entry into the catalyst layer. In addition, it is desirable that hydrogen is again uniformly distributed and, if necessary, added through a quenching system at one or more intermediate levels along the length of the catalyst layer. Aligning the flows of hydrogen and liquid across a full horizontal section along the length of the layer filled with particles prevents local turbulence and undesirable vertical separation of lighter particles from heavier particles passing through the reactor by a piston stream.
Изложение сущности изобретения
В предпочтительном варианте настоящего изобретения желаемые цели достигаются за счет предоставления катализатора, включающего множество частиц, имеющих средний диаметр, изменяющийся примерно от 35 до 3 единиц Тайлера (от 0,42 до 6,68 мм); и такое распределение по размеру, что по меньшей мере примерно 90 вес. % частиц катализатора имеют диаметр в интервале от R1 до R2, при этом:
1) R1 имеет значение в интервале примерно от 1/64 до 1/4 дюйма, (от 0,04 до 0,63 см)
2) R2 имеет значение в интервале примерно от 1/64 до 1/4 дюйма, (от 0,04 до 0,63 см), и
3) величина отношения R1/R2 изменяется примерно от 1,0 до 1,4; и размерное отношение (L/D) меньше, чем примерно 2,0.SUMMARY OF THE INVENTION
In a preferred embodiment of the present invention, the desired objectives are achieved by providing a catalyst comprising a plurality of particles having an average diameter varying from about 35 to 3 Tyler units (from 0.42 to 6.68 mm); and such a size distribution that at least about 90 weight. % of the catalyst particles have a diameter in the range from R1 to R2, while:
1) R1 has a value in the range of about 1/64 to 1/4 of an inch, (from 0.04 to 0.63 cm)
2) R2 has a value in the range of about 1/64 to 1/4 inch (0.04 to 0.63 cm), and
3) the value of the ratio R1 / R2 varies from about 1.0 to 1.4; and the dimensional ratio (L / D) is less than about 2.0.
Этот катализатор может использоваться в любом процессе гидрирования. Предпочтительно катализатор предназначается для получения существенно уплотненного слоя катализатора в реакторе поршневого потока в процессе гидроочистки при контактировании существенно уплотненного слоя катализатора с восходящим потоком углеводородного сырья. Более конкретно, когда частицы катализатора располагаются в зоне превращения углеводорода, образуется существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки; причем при прохождении потока углеводородного сырья снизу вверх через существенно уплотненный слой катализатора, когда объем каталитических частиц выводится со дна зоны превращения углеводорода. Используемый здесь термин "катализатор" включает другие частицы, которые взаимодействуют с потоком углеводородного сырья, такие как сорбенты или другие твердые вещества для контакта с жидкостью. Катализатор располагается в реакционной зоне и поток углеводородного сырья проходит снизу вверх через катализатор для гидроочистки этого потока. This catalyst can be used in any hydrogenation process. Preferably, the catalyst is intended to produce a substantially densified catalyst bed in a piston flow reactor during hydrotreatment by contacting the substantially densified catalyst bed with an upstream hydrocarbon feed. More specifically, when the catalyst particles are located in the hydrocarbon conversion zone, a substantially densified hydrotreating catalyst layer is formed; moreover, when passing the flow of hydrocarbon feedstock from bottom to top through a substantially densified catalyst bed, when the volume of catalytic particles is discharged from the bottom of the hydrocarbon conversion zone. As used herein, the term “catalyst” includes other particles that interact with a hydrocarbon feed stream, such as sorbents or other solids for contacting a liquid. The catalyst is located in the reaction zone and the hydrocarbon feed stream flows upward through the catalyst for hydrotreating this stream.
Частицы катализатора имеют такое распределение по размеру, что максимум примерно 2,0 вес.% частиц катализатора имеют диаметр меньше, чем R1. Кроме того, эти частицы катализатора имеют такое распределение по размеру, что максимум примерно 0,4 вес.% частиц катализатора имеют диаметр меньше, чем R3, причем R3 меньше R1 и величина отношения R1/R3 составляет примерно 1,4. Частицы катализатора имеют максимальную истираемость около 1% от веса частиц катализатора, имеющих диаметр в интервале значений R1; и частицы катализатора имеют максимальную истираемость около 0,4% от веса частиц катализатора, имеющих диаметр в интервале значений R3, где R3 меньше, чем R1 и значение отношения R1/R3 составляет около 1,4. The catalyst particles have such a size distribution that a maximum of about 2.0 wt.% Of the catalyst particles have a diameter less than R1. In addition, these catalyst particles have such a size distribution that a maximum of about 0.4 wt.% Of the catalyst particles have a diameter less than R3, wherein R3 is less than R1 and the ratio R1 / R3 is about 1.4. The catalyst particles have a maximum abradability of about 1% by weight of the catalyst particles having a diameter in the range of R1; and the catalyst particles have a maximum abradability of about 0.4% of the weight of the catalyst particles having a diameter in the range of R3, where R3 is less than R1 and the ratio R1 / R3 is about 1.4.
В одном варианте воплощения катализатора он включает множество частиц, имеющих средний диаметр, изменяющийся примерно от 6 до 8 единиц Тайлера (от 2,36 до 3,33 мм); и такое распределение по размеру, что по меньшей мере примерно 97 вес.% частиц катализатора имеют диаметр в интервале от R1 до R2, при этом:
1) R1 имеет значение примерно 0,093 дюйма (0,27 см),
2) R2 имеет значение примерно 0,131 дюйма (0,33 см); и величина размерного отношения составляет примерно 1,0; частицы катализатора имеют максимальное содержание пыли примерно до 1% от веса частиц, проходящих через сито 8 единиц Тайлера (2,36 мм) и до 0,2% от веса частиц, проходящих через сито 10 единиц Тайлера (1,65 мм).In one embodiment of the catalyst, it comprises a plurality of particles having an average diameter varying from about 6 to 8 Tyler units (2.36 to 3.33 mm); and a size distribution such that at least about 97 wt.% of the catalyst particles have a diameter in the range from R1 to R2, wherein:
1) R1 has a value of approximately 0.093 inches (0.27 cm),
2) R2 has a value of about 0.131 inches (0.33 cm); and the size ratio is about 1.0; catalyst particles have a maximum dust content of up to about 1% of the weight of particles passing through a sieve of 8 Tyler units (2.36 mm) and up to 0.2% of the weight of particles passing through a sieve of 10 Tyler units (1.65 mm).
В другом варианте воплощения изобретения катализатор включает множество частиц, имеющих средний диаметр, изменяющийся примерно от 10 до 12 единиц Тайлера (до 1,65 мм); и такое распределение по размеру, что по меньшей мере примерно 90 вес.% частиц катализатора имеют диаметр в интервале от R1 до R2, при этом:
1) R1 имеет значение в интервале примерно 0,065 дюйма (0,17 см),
2) R2 имеет значение в интервале примерно от 0,078 дюйма (0,20 см);
и размерное отношение (L/D) меньше, чем примерно 2,0; и в котором частицы катализатора имеют такое распределение по размеру, что максимум примерно 2,0 вес.% частиц катализатора имеют диаметр меньше, чем R1, и максимум примерно 0,4 вес.% частиц катализатора имеют диаметр меньше, чем R3, причем R3 меньше R1 и величина отношения R1/R3 составляет примерно 1,4.In another embodiment, the catalyst comprises a plurality of particles having an average diameter varying from about 10 to 12 Tyler units (up to 1.65 mm); and a size distribution such that at least about 90 wt.% of the catalyst particles have a diameter in the range from R1 to R2, wherein:
1) R1 has a value in the range of about 0.065 inches (0.17 cm),
2) R2 has a value in the range of about 0.078 inches (0.20 cm);
and the size ratio (L / D) is less than about 2.0; and in which the catalyst particles have such a size distribution that a maximum of about 2.0 wt.% of the catalyst particles have a diameter less than R1, and a maximum of about 0.4 wt.% of the catalyst particles have a diameter less than R3, and R3 is less R1 and the ratio of R1 / R3 is about 1.4.
В еще одном варианте воплощения изобретения катализатор для гидроочистки потока углеводородного сырья, которое проходит снизу вверх через реакционную зону гидрогенизационного превращения, содержащую существенно уплотненный слой катализатора, включает множество частиц катализатора, имеющих средний диаметр, изменяющийся примерно от 6 до 8 единиц Тайлера (от 2,36 до 3,33 мм); и такое распределение по размеру, что по меньшей мере примерно 90 вес.% частиц катализатора имеют диаметр в интервале от R1 до R2, при этом:
1) R1 имеет значение примерно 0,093 дюйма (0,24 см),
2) R2 имеет значение примерно 0,131 дюйма (0,33 см);
и размерное отношение (L/D) меньше, чем примерно 2,0; и в котором частицы катализатора имеют такое распределение по размеру, что максимум примерно 2,0 вес.% частиц катализатора имеют диаметр меньше, чем R1, и максимум примерно 0,4 вес.% частиц катализатора имеют диаметр меньше, чем R3, причем R3 меньше R1 и величина отношения R1/R3 составляет примерно 1,4.In yet another embodiment, the catalyst for hydrotreating a hydrocarbon feed stream that flows from bottom to top through a hydrogenation conversion reaction zone containing a substantially densified catalyst bed includes a plurality of catalyst particles having an average diameter varying from about 6 to 8 Tyler units (2, 36 to 3.33 mm); and a size distribution such that at least about 90 wt.% of the catalyst particles have a diameter in the range from R1 to R2, wherein:
1) R1 has a value of about 0.093 inches (0.24 cm),
2) R2 has a value of about 0.131 inches (0.33 cm);
and the size ratio (L / D) is less than about 2.0; and in which the catalyst particles have such a size distribution that a maximum of about 2.0 wt.% of the catalyst particles have a diameter less than R1, and a maximum of about 0.4 wt.% of the catalyst particles have a diameter less than R3, and R3 is less R1 and the ratio of R1 / R3 is about 1.4.
В другом аспекте изобретения поставленные цели также достигаются за счет широкого представления способа получения существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки, двигающегося сверху вниз в поршневом режиме, внутри реакционной зоны гидрогенизационного превращения, причем этот способ включает стадии:
а) образование множества кольцевых зон смешения в реакционной зоне гидрогенизационного превращения, содержащей существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки, который описан выше, причем каждая кольцевая зона смешения содержит поток углеводородного сырья, включающий жидкий компонент и водородсодержащий газовый компонент, и в котором кольцевые зоны смешения являются концентрическими в отношении друг друга и соосными в отношении реакционной зоны гидрогенизационного превращения;
b) выведение потока углеводородного сырья из каждой кольцевой зоны смешения стадии (a) в существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки для того, чтобы поток углеводородного сырья поднимался вверх из каждой кольцевой зоны смешения сквозь существенно уплотненный слой катализатора;
c) выведение объема частиц катализатора из реакционной зоны гидрогенизационного превращения для того, чтобы получить движущийся вниз поршневым потоком существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки внутри реакционной зоны гидрогенизационного превращения.In another aspect of the invention, the objectives are also achieved due to the wide representation of the method of obtaining a substantially densified layer of hydrotreating catalyst, moving from top to bottom in a piston mode, inside the hydrogenation transformation reaction zone, this method comprising the steps of:
a) the formation of many ring mixing zones in the hydrogenation reaction zone containing a substantially densified hydrotreating catalyst layer, as described above, each ring mixing zone containing a hydrocarbon feed stream comprising a liquid component and a hydrogen-containing gas component, and in which the ring mixing zones are concentric in relation to each other and coaxial in relation to the reaction zone of the hydrogenation transformation;
b) withdrawing the hydrocarbon feed stream from each annular mixing zone of step (a) into a substantially densified hydrotreating catalyst bed so that the hydrocarbon feed flow rises from each annular mixing zone through the substantially densified catalyst bed;
c) removing the volume of catalyst particles from the hydrogenation conversion reaction zone in order to obtain a substantially densified hydrotreating catalyst bed moving downward by the piston stream within the hydrogenation conversion reaction zone.
Этот способ может дополнительно включать впрыскивание закалочного средства (например, закалочной жидкости) в существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки. Это впрыскивание включает пропускание закалочного вещества через первую проходную зону, имеющую первый проходной диаметр; пропускание закалочного вещества из первой проходной зоны во вторую проходную зону, имеющую второй проходной диаметр, который больше диаметра первого проходной зоны; пропускание закалочного вещества из второй проходной зоны в третью проходную зону, имеющую третий проходной диаметр, который меньше диаметра второй проходной зоны; пропускание закалочного вещества из третьей проходной зоны в слой катализатора, расположенного в реакционной зоне гидрогенизационного превращения, через которую проходит поток углеводородного сырья. This method may further include injecting a quenching agent (e.g., quenching liquid) into a substantially densified hydrotreating catalyst bed. This injection includes passing the quenching material through a first passage zone having a first passage diameter; passing the quenching material from the first passage zone to the second passage zone having a second passage diameter that is larger than the diameter of the first passage zone; passing the quenching material from the second passage zone to the third passage zone having a third passage diameter that is less than the diameter of the second passage zone; passing the quenching substance from the third passage zone into the catalyst bed located in the reaction zone of the hydrogenation conversion, through which a stream of hydrocarbon feed passes.
Существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки располагается в реакционной зоне внутри объема реактора таким образом, что существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки занимает максимум пространства реактора. Этот существенно уплотненный слой катализатора занимает по меньшей мере около 50% объема реактора; предпочтительно по меньшей мере около 60% объема; и более предпочтительно по меньшей мере приблизительно от 65 до 70% объема реактора. The substantially densified hydrotreating catalyst bed is located in the reaction zone within the reactor volume so that the substantially densified hydrotreating catalyst bed occupies a maximum of the reactor space. This substantially densified catalyst bed occupies at least about 50% of the reactor volume; preferably at least about 60% of the volume; and more preferably at least about 65 to 70% of the reactor volume.
Из сказанного выше становится очевидным, что на достижение желаемых целей настоящего изобретения непосредственно влияют несколько значительных факторов, которые также вносят вклад в эффективное использование объема реактора данного процесса, чтобы обеспечить поршневое течение частиц катализатора в реакторе, без вскипания, и в то же время сохраняя контакт с противоточным потоком углеводородного сырья, включающего газ и жидкость, при максимальной объемной скорости. Такими значительными факторами являются следующие: i) характеристики размера, объема и плотности таких частиц катализатора при заранее выбранных скоростях потоков и давлении потока углеводородного сырья; ii) контроль вскипания и/или витания слоя катализатора при движении жидкого потока углеводородного сырья и водорода; iii) ламинарное течение частиц катализатора при поступлении в (и из) движущийся слой катализатора для замены (или регенерации, или обновления) без вскипания или витания слоя; iv) концентрическая равномерная кольцевая подача чередующихся колец газообразных и жидких компонентов углеводородного сырья в полностью движущийся слой катализатора, который способен быстро восстанавливаться от падения или изменения давления в реакционном сосуде, для того, чтобы возобновить подачу чередующихся колец газообразных и жидких компонентов в течение всей продолжительности пробега (например, в течение нескольких тысяч часов); и v) повторное распределение газообразных компонентов по длине оси движущегося слоя. From the foregoing, it becomes apparent that the achievement of the desired objectives of the present invention is directly affected by several significant factors that also contribute to the efficient use of the reactor volume of this process in order to ensure the piston flow of catalyst particles in the reactor without boiling, while maintaining contact with a countercurrent flow of hydrocarbons, including gas and liquid, at maximum space velocity. Such significant factors are: i) the size, volume, and density characteristics of such catalyst particles at preselected flow rates and hydrocarbon feed pressure; ii) control the boiling and / or soaking of the catalyst layer during the movement of a liquid stream of hydrocarbon feedstock and hydrogen; iii) the laminar flow of catalyst particles upon entry into (and from) the moving catalyst bed to replace (or regenerate, or renew) without boiling or melting the bed; iv) a concentric uniform ring feed of alternating rings of gaseous and liquid components of hydrocarbon feed into a fully moving catalyst bed that is able to quickly recover from a drop or change in pressure in the reaction vessel in order to resume supply of alternating rings of gaseous and liquid components throughout the run (for example, over several thousand hours); and v) redistributing the gaseous components along the axis of the moving layer.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 является частичным видом поперечного разреза, представляющим слой катализатора с множеством налагающихся друг на друга слоев до начала поршневого течения;
Фиг. 2 является частичным видом поперечного разреза, представляющим слой катализатора, который движется вниз в режиме поршневого течения;
Фиг. 3 является видом снизу на концентрические и радиальные средства поддерживания слоя катализатора для усеченного конического или пирамидального сетчатого фильтра;
Фиг. 3А является частичным видом поперечного разреза реактора и частичной перспективой другого варианта воплощения средства поддержки катализатора;
Фиг. 4 является частичным видом поперечного разреза реактора и средства поддержки катализатора фиг. 3А, которые включают множество кольцевых зон смешения под существенно уплотненным слоем катализатора гидроочистки, причем каждая кольцевая зона смешения содержит жидкий углеводородный компонент и компонент водородсодержащего газа и в которых кольцевые зоны смешения являются концентрическими в отношении друг друга и соосными в отношении реактора и существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки;
Фиг. 5 является частичным видом поперечного разреза реактора и средства поддержки фиг. 4 с инертными таблетками и показывает ребра или спицы, прикрепленные к неперфорированной центральной пластине и поддерживающие множество сегментированных пластин;
Фиг. 6 является частичным видом поперечного разреза реактора и средства поддержки фиг. 5 с инертными таблетками, вокруг которых проходит жидкий углеводородный компонент и компонент водородсодержащего газа, прежде чем войти в кольцевые зоны смешения;
Фиг. 7 является горизонтальным видом поперечного разреза емкости гидроочистки или реактора, представляющим в верхнем плоскостном виде систему(ы) закалки или устройства для распределения закаливающего вещества (например, закалочной жидкости или газа) в слой катализатора на желаемом уровне слоя;
Фиг. 8 является видом частичного вертикального разреза, сделанным в направлении стрелок и вдоль плоскости линии 8-8 на фиг. 7;
Фиг. 8А является видом частичного поперечного разреза сопла, смонтированного на боковой поверхности трубопровода для закалки;
Фиг. 9 является видом частичного вертикального разреза, сделанным в направлении стрелок и вдоль плоскости линии 9-9 на фиг. 7.Brief Description of the Drawings
FIG. 1 is a partial cross-sectional view representing a catalyst bed with a plurality of overlapping layers prior to the start of the piston flow;
FIG. 2 is a partial cross-sectional view representing a catalyst bed that moves downward in a piston flow mode;
FIG. 3 is a bottom view of concentric and radial catalyst bed support means for a truncated conical or pyramidal mesh filter;
FIG. 3A is a partial cross-sectional view of a reactor and a partial perspective of another embodiment of a catalyst support means;
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the reactor and catalyst support means of FIG. 3A, which comprise a plurality of annular mixing zones under a substantially densified hydrotreating catalyst bed, each annular mixing zone containing a liquid hydrocarbon component and a hydrogen-containing gas component, and in which the annular mixing zones are concentric with respect to each other and coaxial with respect to the reactor and substantially densified catalyst layer hydrotreating;
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a reactor and support means of FIG. 4 with inert tablets and shows ribs or knitting needles attached to a non-perforated central plate and supporting a plurality of segmented plates;
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the reactor and support means of FIG. 5 with inert tablets around which a liquid hydrocarbon component and a hydrogen-containing gas component pass before entering the mixing ring zones;
FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view of a hydrotreating vessel or reactor, representing, in an upper planar view, a quenching system (s) or device for distributing a quenching agent (e.g., quenching liquid or gas) into a catalyst bed at a desired layer level;
FIG. 8 is a partial vertical sectional view taken in the direction of the arrows and along the plane of line 8-8 in FIG. 7;
FIG. 8A is a partial cross-sectional view of a nozzle mounted on a side surface of a quenching pipe;
FIG. 9 is a partial vertical sectional view taken in the direction of the arrows and along the plane of line 9-9 in FIG. 7.
Подробное описание изобретения, включая предпочтительные варианты осуществления изобретения
Рассмотрим теперь подробно чертежи, сначала более конкретно фиг. 1, на которой показана система гидроочистки, воплощающая способ настоящего изобретения для существенного увеличения как продолжительности каталитической активности всего объема или слоя катализатора 10, так и эффективности использования отдельного реактора заданного реакционного объема, такого как реактор 11. Реактор 11, как показано толщиной его боковых цилиндрических стенок 12 и куполообразных крышек корпуса или торцов 13 и 14, предназначен для взаимодействия с водородсодержащим газом, смешанным с жидким потоком углеводорода, при давлении примерно до 300 атмосфер и температуре примерно до 650oC. Такой поток реагирующего газа и поток жидкого углеводородного сырья предпочтительно смешиваются и вводятся как один поток через донную крышку 13 по линии 16.Detailed description of the invention, including preferred embodiments of the invention
Let us now consider in detail the drawings, first more specifically FIG. 1, which shows a hydrotreating system embodying the method of the present invention to substantially increase both the duration of the catalytic activity of the entire volume or layer of
Для обеспечения максимальной выгоды от каталитической гидроочистки потока углеводородного сырья и водородсодержащего газа существенно, чтобы реактор 11 содержал как можно больше катализатора внутри расчетного объема емкости 11. Соответственно, как указано, средство 17 для поддержания слоя катализатора 10 размещается в реакторе 11 как можно ниже, в то же время обеспечивается полное и соответствующее диспергирование водородной фазы внутри потока жидкого углеводорода. В то же самое время верхняя граница слоя 10 находится вблизи от верхней куполообразной крышки 14, тогда как обеспечивается соответствующее пространство 21 для разделения увлеченного катализатора от полученных продуктов, которые выводятся из центральной трубы 18. Для обеспечения того, чтобы катализатор не вовлекался в жидкие продукты, выходящие из центральной трубы 18, в пространство 21 может быть вмонтирован сетчатый фильтр выше поверхности слоя 20, которая определяет вершину слоя катализатора 10. Затем на поверхность слоя 20 добавляют свежий катализатор через трубку 19, проходящую сквозь фильтр 15. Желательно, чтобы верхний уровень или верх слоя катализатора 10, обозначенный как поверхность слоя 20, предпочтительно непрерывно контролировался методом измерения поглощения гамма-излучения, что возможно путем размещения источника и детектора гамма-излучения (на чертежах не показаны) в непосредственной близости от поверхности слоя 20 катализатора. Такой источник гамма-излучения может быть в виде радиоактивных изотопов, таких как цезий-137, расположенных внутри реактора в карманах специальной конструкции. Альтернативно этот источник может быть электрически регулируемым источником, таким как генератор гамма-излучения, активируемый тепловыми нейтронами. Детекторы могут иметь форму ионизационной трубки, счетчика Гейгера-Мюллера или сцинцилляционного детектора. Подходящие источники и детекторы производятся фирмой Ронан Инжиниринг Ко., Тексас Ньюклеар и другими поставщиками. Путем определения уровня поверхности 20 в соответствии с изобретением можно обеспечить поддержание каталитического материала на оптимальном уровне так, чтобы реактор никогда не переполнялся. In order to maximize the benefits of catalytic hydrotreating a stream of hydrocarbon feedstock and hydrogen-containing gas, it is essential that the
Переполнение реактора увеличивает риск того, что частицы катализатора будут раздавливаться в запорных задвижках транспортирующих линий, когда они будут закрываться по окончании каждого перемещения частиц катализатора. Кроме того, контроль уровня слоя необходим для того, чтобы убедиться в минимизации вскипания слоя и в том, что для выбранного катализатора исключены нежелательные отклонения от проектной скорости потока для водорода и углеводородного сырья, поступающего снизу вверх через слой 10. С этой целью размер, форму и плотность частиц катализатора, подаваемых в слой, выбирают в соответствии с проектной максимальной скоростью потока сырьевых потоков для того, чтобы предотвратить такое вскипание. Такой контроль гарантирует, что слой 10 последовательно передвигается вниз внутри реактора в режиме поршневого потока. Поршневое течение слоя катализатора 10 проиллюстрировано на фиг. 1 и 2 и оно может быть лучше всего описано таким образом, что когда удаляется самый нижний объемный слой A, следующий объемный слой B вытекает вниз, чтобы занять самую нижнюю объемную часть B. Удаленный самый нижний объемный слой A заменяется верхним объемным слоем J. Эта процедура повторяется снова (как лучше всего показано пунктирными линиями на фиг. 2) путем удаления самого нижнего объемного слоя B, что приводит к тому, что следующий объемный слой C вытекает вниз в поршневом режиме, чтобы занять самую нижнюю объемную часть B. Удаленный самый нижний объемный слой B заменяется верхним объемным слоем K. Эта процедура может непрерывно повторяться, чтобы определить поршневое перемещение слоя катализатора 10 вниз в направлении стрелки W на фиг. 2. Overflowing the reactor increases the risk that the catalyst particles will crush in the shut-off valves of the conveyor lines when they close at the end of each movement of the catalyst particles. In addition, control of the level of the layer is necessary in order to ensure that boiling of the layer is minimized and that unwanted deviations from the design flow rate for hydrogen and hydrocarbon feed from bottom to top through
Методикой для определения того, является ли течение слоя катализатора 10 поршневым, может быть любая подходящая методика. Например, в предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения, в котором из потока углеводородного сырья удаляются металлы (например, ванадий), слой катализатора 10 перемещается как поршень, если при анализе образца катализатора (например, 15 частиц катализатора) из выведенного потока обнаруживается, что по данным элементного анализа этот образец имеет однородно высокое содержание металла, предпочтительно по меньшей мере в 1,5 раза больше, чем среднее содержание металла в слое катализатора 10, и более предпочтительно по меньшей мере в 2,0 раза больше, чем среднее содержание металла в слое катализатора 10. Специалисты обычного уровня в этой области техники смогут определить среднее количество катализатора в слое 10 из данных общего содержания металлов, удаленных из потока углеводородного сырья, веса слоя катализатора 10 и др. The methodology for determining whether the flow of
Следует понимать, что при использовании или упоминании в описании или формуле изобретения любого типа перемещения катализатора или слоя катализатора 10 (например, "удаление, перемещение, подача, замена, передача, поток, течение, перенос, перенесение, добавка, добавление, смешивание" и др.) для любого типа или смеси катализатора без утверждения или упоминания основы, основной для такого перемещения катализатора или слоя катализатора может быть любой тип способа, такой как "прерываемым образом", "периодическим образом", непрерывным образом, полунепрерывным образом и др. Таким образом, только в качестве примера удаление самых нижних объемов слоев и добавление верхних объемных слоев может быть сделано периодическим образом, непрерывным образом или даже единовременным образом, причем во всех случаях не воздействуя на сущность и объем настоящего изобретения. Также следует понимать, что удаление или выведение катализатора и добавление или замена катализатора взаимно исключают друг друга и могут быть осуществлены одновременно или в разное время, не воздействуя на сущность и объем настоящего изобретения. Предпочтительно добавление или замена катализатора осуществляется после удаления или выведения катализатора и после движения слоя катализатора 10 вниз в неподвижное состояние или неподвижное положение. It should be understood that when using or mentioning in the description or claims of any type of movement of the catalyst or catalyst layer 10 (for example, "removal, movement, supply, replacement, transfer, flow, flow, transfer, transfer, addition, addition, mixing" and etc.) for any type or mixture of catalyst without approving or mentioning the base, the main one for such movement of the catalyst or catalyst layer may be any type of method, such as “intermittently”, “periodically”, continuously, floor in a continuous manner, etc. Thus, only as an example, the removal of the lowest volumes of the layers and the addition of the upper bulk layers can be done in a periodic manner, in a continuous manner or even in a one-time manner, and in all cases without affecting the essence and scope of the present invention. It should also be understood that the removal or removal of the catalyst and the addition or replacement of the catalyst are mutually exclusive and can be carried out simultaneously or at different times without affecting the essence and scope of the present invention. Preferably, the addition or replacement of the catalyst is carried out after removal or removal of the catalyst and after moving the
Для дополнительной гарантии того, что поршневой поток распространяется по всей длине слоя и особенно в донной части, средство поддержания слоя 17 специально характеризуется конфигурацией усеченного многогранника или конуса. To further ensure that the piston flow extends along the entire length of the layer, and especially in the bottom, the means for supporting the
Как показано в предпочтительных вариантах воплощения изобретения на фиг. 3-6, носитель 17 включает ряд кольцевых многогранников, по форме приближающихся к кольцам, которые образуются из множества сегментных пластин 27 (см. фиг. 3) между радиальными ребрами или спицами 26, простирающимися от неперфорированной центральной пластины 25 к боковой стенке 12 реактора 11. Как показано на фиг. 3 и 5, спицы 26 могут иметь любую подходящую геометрическую форму, такую как типа прутка (см. фиг. 5) или практически плоской пластины (см. фиг. 3), которые разбивают периферию реактора на многие сегменты (в этом случае восемь) и аналогично поддерживают концы внешнего октаэдрического кольца 23 поддерживающего средства 17, образованного кольцевыми или периферическими пластинами 27. В каждом случае радиальные ребра или спицы 26 и кольцевые сегментные пластины 27 образуют множество концентрических колец или кольцевых многогранников, которые поддерживают коническую или пирамидальную перфорированную пластину или фильтр 28. Таким образом, фильтр 28 проницаем как для газа, так и для жидкости, которые поднимаются из нижней части сосуда 11. As shown in preferred embodiments of FIG. 3-6, the
В одном предпочтительном варианте изобретения конкретного замысла концентрических кольцевых многогранников, которые показаны на фиг. 3, взаимосвязанные пластины 27 образуют множество кольцеподобных структур, обычно выступающих аксиально, параллельно боковой стенке 12, причем радиальные ребра или спицы 26 радиально выступают по направлению к боковой стенке 12 реактора 11. Смесь потока углеводородного сырья и водородсодержащего газа, которая будет входить в слой катализатора 10, разделяется под действием силы тяжести на радиально чередующиеся кольца жидкости и газа, составленные из смежных сегментов между каждой парой радиальных спиц 26. Таким образом, обе фазы текут наверх через чередующиеся концентрические кольцевые проходы под фильтром 28. Предпочтительное отделение газа от жидкости в каждом кольце включает верхний сегмент газа, перекрывающий смежный нижний кольцевой сегмент, заполненный жидкостью. Поэтому оба потока имеют равный (и со смежным углом) доступ к слою через фильтр 28. Множество чередующихся колец водородсодержащего газа и углеводородной жидкости обеспечивают равномерное и равное поступление обеих фаз по всему поперечному сечению фильтра 28 в слой 10. Среди прочих факторов мы конкретно обнаружили, что эта конфигурация обеспечивает равномерное и равное распределение по всему поперечному сечению слоя катализатора. Такое равномерное распределение по всему диаметру слоя 10 обеспечивает сектор спокойного течения, образующийся непосредственно выше центральной пластины 25, которая усекает коническое средство 17 поддержания слоя. Это существенно снижает возможное локальное вскипание или турбулентные потоки, которые могут быть вызваны в слое катализатора в месте удаления катализатора через вход 30 обращенной J-образной трубки 29, чтобы обеспечить локализованный ламинарный поток катализатора и жидкости внутрь (и из) слоя 10. In one preferred embodiment of the invention, the specific design of the concentric annular polyhedra, which are shown in FIG. 3, the
Равномерная подача смеси потока углеводородного сырья и водорода конкретно облегчается на входной стороне пластин 27 поддерживающего средства 17 через входную камеру повышенного давления 33, расположенную между носителем 17 и круглым пластинчатым элементом 31, который выступает поперек полного поперечного сечения реактора 11. Этот круглый пластинчатый элемент 31 определяет решетчатую структуру, поддерживающую проницаемый фильтр 6, имеющий одно или несколько отверстий, как лучше всего показано на фиг. 4, 5 и 6. Как дополнительно показано на фиг. 4, 5 и 6, проницаемый фильтр 6 поддерживает слой 3 из множества инертных таблеток 4 (например таблетки оксида алюминия), которые имеют такой размер, чтобы не проходить через отверстия в проницаемом фильтре 6 для, того чтобы предотвратить турбулентные потоки в камере повышенного давления 33 и чтобы сохранить пузырьки водородсодержащего газа, продиффундировавшего внутрь потока углеводородного сырья. Пластина 31 включает множество аналогичных труб больших диаметров 32, образующих отверстия в пластине 31. The uniform flow of the mixture of the hydrocarbon feed stream and hydrogen is specifically facilitated on the inlet side of the
Каждая труба имеет диаметр несколько дюймов и проходит аксиально на аналогичную глубину порядка 4-6 дюймов (10-15 см), ниже пластины 31. Труба 32 обеспечивает равный доступ смеси водорода и углеводородного сырья в камеру повышенного давления 33. Равномерному распределению входящего потока сырья внутрь нижней крышки 35 из сырьевой линии 16 также может способствовать отражающая пластина 34 (см. фиг. 1 и 2), чтобы обеспечить равномерное распределение чрезмерно больших пузырей водорода, которые могут содержаться в сырьевом потоке, по зоне поперечного сечения пластины 31 и равномерное распределение к каждой трубе 32 для потока в камеру повышенного давления 33. Длина труб 32 может быть подобрана таким образом, чтобы под пластиной 31 образовалась подходящая газовая подушка для подавления волнений в сырьевых потоках, поступающих в коллектор 35. Each pipe has a diameter of several inches and extends axially to a similar depth of about 4-6 inches (10-15 cm), below
Как отмечалось выше, вертикальная поперечная ширина или осевая длина пластин 27, которые определяют каждый индивидуальный кольцевой и радиальный сегменты, обеспечивает равный доступ для водорода и жидкого сырья в слой катализатора 10 и проходит под фильтром 28 таким образом, что они эффективно образуют кольца газообразного и углеводородного сырья, которые поочередно пересекают полный диаметр на входной стороне слоя катализатора 10. Таким образом, ни одна отдельная зона входа в слой катализатора 10 не становится выделенной или предпочтительной для потока либо жидкости, либо газа. Кроме того, если возмущения давления приведут к полному смачиванию фильтра 28 жидкой фазой, выделение газового потока облегчается шириной площади каждого сегмента между пластинами 27 и радиальными пластинами 26. As noted above, the vertical transverse width or axial length of the
В другом предпочтительном варианте воплощения конкретного замысла концентрических кольцевых многогранников, который проиллюстрирован на фиг. 3-6, виден жидкий углеводородный компонент LH и компонент водородсодержащего газа HG (пузырьки водородсодержащего газа), входящие как смесь LH-HG в камеру повышенного давления 33 из труб 32. Смесь LH-HG вводится в камеру повышенного давления. В этом предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения кольцевые или периферические пластины 27 прикреплены к и поддерживаются радиальными ребрами или спицами 26, каждая из которых имеет вертикальную или поперечную ширину, которая практически равна вертикальной или поперечной ширине кольцевых или периферийных пластин 27. Радиальные ребра или спицы 26 также действуют как средство уменьшения размера пузырьков водородсодержащего газа, особенно очень больших пузырьков водородсодержащего газа из газового компонента HG. Специалисты в этой области техники легко согласятся, что число используемых радиальных ребер или спиц 26 будет зависеть от ряда факторов, таких как ожидаемое число очень больших пузырей водородсодержащего газа в потоке углеводородного сырья, текущего снизу вверх, веса слоя катализатора 10 и др. Взаимосвязанные пластины 27 и радиальные ребра или спицы 26 образуют сеть или сетчатую структуру, определяющую множество кольцевых зон смешения, в общем обозначенных на фиг. 3-6 как MZ. Эти кольцевые зоны смешения MZ являются практически непрерывными или обычно бесконечными зонами MZ и могут содержать или могут быть подразделены на любое разумное желаемое число зон смешения (или зон предварительного смешения), таких как MZ1, MZ2, MZ3, MZ4, MZ5 и MZ6 на фиг. 4 и 5. Каждая из индивидуальных зон смешения MZ1, MZ2, MZ3, MZ4, MZ5 и MZ6, предназначенная для всех практических целей, является кольцевой непрерывной или бесконечной зоной смешения однородной толщины, за исключением периодического прерывания радиальными ребрами 26, которые представляют собой относительно узкие противоположно расположенные ребра, распределенные между любой парой смежных ребер 26-26. Как очевидно из фиг. 3-6, неперфорированная пластина 25, которая предпочтительно расположена в стороне от пластины 31 и фильтра 6 таким образом, чтобы инертные таблетки 4 могли опираться на фильтр 6 и пластину 31, сразу же под неперфорированной центральной пластиной 25. Зона смешения MZ1 является существенно цилиндрической зоной смешения с открытым верхом и границами, определенными пространством между множеством взаимно зацепленных и спаренных пластин 27 и периметром неперфорированной центральной пластины 25. In another preferred embodiment of the specific design of the concentric annular polyhedra, which is illustrated in FIG. 3-6, the liquid hydrocarbon component LH and the hydrogen-containing gas component HG (hydrogen-containing gas bubbles) entering the LH-HG mixture into the
Множество кольцевых зон смешения MZ (или кольцевых непрерывных или бесконечных зон смешения MZ2, MZ3, MZ4, MZ5 и MZ6) под слоем катализатора 10 являются концентрическими по отношению друг к другу и соосными по отношению к емкости реактора 11 и слоя катализатора 10. Пластины 27 могут быть расположены радиально от каждой другой пластины на любом подходящем расстоянии (предпочтительно на одинаковом расстоянии), чтобы способствовать достижению поставленных целей настоящего изобретения. Однако предпочтительно пластины 27 расположены радиально от каждой другой пластины обычно на одинаковой толщине или расстоянии, которое изменяется примерно от 1 дюйма (2,54 см) до 4 футов (122 см), более предпочтительно примерно от 6 дюймов (15 см) до 3 футов (91 см), наиболее предпочтительно примерно от 1 (30,48 см) до 2 футов (61 см). Расположенная радиально взаимосвязь между и среди пластин 27 обычно определяет равномерную толщину для каждой кольцевой зоны смешения (то есть MZ2, MZ3 и др.). Следует понимать, что хотя множество кольцевых зон смешения MZ представлено на фиг. 3-6 как множество зон некруглой геометрической формы (например, восьмиугольной на фиг. 3), в замысел и объем настоящего изобретения входит то, что множество кольцевых зон смешения MZ может состоять из зон любой геометрической формы, включающей не только зоны восьмиугольной формы, но также множество концентрических круговых зон смешения и т.п., которые все могут быть также концентрическими по отношению друг к другу и соосными по отношению к реактору 11 и/или слою катализатора 10 (или реакционной зоне гидрогенизационного превращения). The plurality of annular mixing zones MZ (or annular continuous or infinite mixing zones MZ2, MZ3, MZ4, MZ5 and MZ6) under the
Следовательно пластины 27 обеспечивают образование полос, обычно одинаковой толщины и существенно концентрически круглых, углеводородного сырья, которые также коаксиальны по отношению к слою катализатора 10. Только с целью примера, как лучше всего видно из фиг. 3-6, кольцевые зоны смешения MZ2, которые ограничены восемью взаимно зацепленными или спаренными пластинами 271 и восемью взаимно зацепленными или спаренными пластинами 272. Каждые из этих восьми пластин 271 и восьми пластин 272 образуют кольцевую границу для существенно круглой полосы потока углеводородного сырья в зоне смешения MZ2. Так как пространство или расстояние между пластинами 271 и 272 обычно является однородным по периферии, толщина или размер существенно круглой полосы потока углеводородного сырья в зоне смешения MZ2 является существенно однородной в поперечном сечении и/или равной в поперечном или горизонтальном сечении. Аналогично, зона смешения MZ6 восемью взаимно зацепленными или спаренными пластинами 275 и восемью взаимно зацепленными или спаренными пластинами 276, которые в сочетании образуют кольцевые границы для существенно круглых полос потока углеводородного сырья в зоне смешения MZ6. Как было аналогично указано ранее для пластин 271 и 272, так как пространство или расстояние между пластинами 275 и 276 обычно является однородным по периферии, толщина или размер существенно круглой полосы потока углеводородного сырья в зоне смешения MZ6 является существенно однородной в поперечном сечении и/или равной в поперечном или горизонтальном сечении. Пластины 272, 273 274 и 275 аналогично функционально взаимно зацеплены или спарены между собой, чтобы определить кольцевые границы для зон смешения MZ3, MZ4 и MZ5.Consequently, the
Как лучше всего показано на фиг. 1, ребра 26 простираются радиально от неперфорированной центральной пластины 25 и в плоскости визуально представляют собой сегменты формы "пирога". Между каждой парой смежных ребер 26-26 длина соответствующих пластин 27 увеличивается от пластины 271 по направлению к пластине 276, в то время как толщины остаются существенно такими же, как лучше всего показано на фиг. 3-4. Таким образом пластина 272 длиннее, чем пластина 271, хотя имеет примерно одинаковую ширину. Аналогично пластина 273 длиннее, чем пластина 272, пластина 274 длиннее, чем пластина 273, пластина 275 длиннее, чем пластина 274, и пластина 276 длиннее, чем пластина 275, хотя в то же время все пластины 27 имеют обычно одну и ту же ширину или продольное протяжение ниже фильтра 28 (см. фиг. 3). Таким образом, вертикальные размеры или ширина пластин 27 (то есть структурные протяжения пластин 27, которые обычно параллельны продольной оси реактора 11 и/или слою катализатора 10 в реакторе) обычно одинаковы. Все пластины 27 предпочтительно расположены таким образом, что поток углеводородного сырья течет параллельно продольной оси слоя катализатора 10 до входа и контактирования с этим слоем. Как верхние, так и нижние края пластин 271, 272, 273, 274, 275 и 266 все имеют различный уровень или высоту. Зоны смешения MZ отличаются от множества труб, проходов или трубчатых каналов или ввода существенно полного или интегрального цилиндрического потока углеводородного сырья в слой катализатора 10. Как лучше всего видно на фиг. 4 и 5, верхние и нижние края пластин 271, находятся на другом уровне или высоте, чем верхние и нижние края пластин 272, которые находятся на другом уровне или высоте, чем верхние и нижние края пластин 273. Аналогично верхние и нижние края пластин 273 находятся на другом уровне или высоте, чем верхние и нижние края пластин 274, которые находятся на другом уровне или высоте, чем верхние и нижние края пластин 275. Верхние и нижние края пластин 275 находятся на другом уровне или высоте, чем верхние и нижние края пластин 276.As best shown in FIG. 1, the
После того как смесь LH-HG поступит и пройдет через фильтр 6 в камеру 33 повышенного давления, текущая смесь LH-HG поступит в каждую обычно непрерывную кольцевую зону смешения (MZ2, MZ3 и др.) для разбиения или разделения текущей смеси LH-HG на множество текущих обычно непрерывных кольцевых смесей LH-HG, которые обозначены на фиг. 11 как LH-HG2, LH-HG3, LH-HG4, LH-HG5 и LH-HG6. Как было указано ранее, зона смешения MZ1 является также в основном зоной смешения кольцевой или цилиндрической формы, которая ограничена пространством между периметром неперфорированной центральной пластины 25 и взаимно спаренными сегментированными пластинами 27, и принимает поток углеводородного сырья (то есть жидкое углеводородное сырье и/или водородсодержащий газ) внутрь и через пространство, которым она ограничена. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, как лучше всего показано на фиг. 6, прежде чем текущая смесь LH-HG поступит в каждую обычно непрерывную кольцевую зону смешения (MZ1, MZ2, MZ3 и др.) смесь LH-HG проходит вокруг множества инертных таблеток 4 в зигзагообразных направлениях, что снижает вероятность турбулентных потоков и позволяет газообразному водороду диффундировать из пузырьков внутрь жидкого углеводорода и предотвращает их агломерацию в более крупные пузырьки. Поток углеводородного сырья, поступающего в зону смешения MZ1, обозначен как LH-HG1. Множество смесей LH-HG (то есть LH-HG1, HL-HG2 и др.) проходят через фильтр 28 и соответственно поступают в слой катализатора 10 из каждой зоны смешения (то есть MZ1, MZ2, MZ3 и др.) при такой скорости течения, чтобы слой катализатора 10 не вскипал, не витал и не расширялся в верхнем направлении или в направлении фильтра 15 и куполообразной крышки 14 более, чем на 10% по длине за пределами существенно полной осевой длины слоя катализатора 10 в упорядоченном состоянии, таком как стационарное состояние слоя, приведенное на фиг. 1. Множество обычно непрерывных кольцевых смесей LH-HG текут вверх через фильтр 28 в слой катализатора 10. Это слой катализатора 10 настоящего изобретения предпочтительно включает частицы катализатора, которые имеют существенно одинаковые и/или однородные размер, форму и плотность и которые выбраны в соответствии со средней оптимальной скоростью потока углеводородного сырья (то есть смеси жидкого углеводородного компонента LH и водородсодержащего газового компонента HG или непрерывных кольцевых смесей LH-HG), втекающего в камеру повышенного давления 33 и затем внутрь и через множество зон смешения MZ2, MZ3 и др. Все скорости потока множества соответствующих смесей LH-HG (то есть LH-HG 1, LH-HG2 и др.) из соответствующих зон смешения MZ1, MZ2 и др., а затем также скорости потока углеводородного сырья в камеру 33 повышенного давления по линии 16 регулируются на таком уровне и в такой степени, которая достаточна для поддержания расширения или витания слоя катализатора 10 на уровне меньше, чем 10% по всей длине или за пределами существенно полной осевой длины слоя катализатора 10 в уплотненном состоянии. Более предпочтительно расширение существенно уплотненного слоя катализатора ограничено до менее чем 5%, наиболее предпочтительно до менее чем 2%, или даже меньше чем 1% по всей длине или за пределами существенно полной осевой длины слоя катализатора 10 в уплотненном состоянии. В идеале расширение существенно уплотненного слоя катализатора ограничено до 0% по длине. After the LH-HG mixture enters and passes through the
Скорость потока углеводородного сырья по длине 16 должна быть на уровне, который незначительно больше, чем оптимальная скорость потока. Оптимальная скорость обрабатываемого жидкого потока через существенно уплотненный слой катализатора будет изменяться для различных технологических установок в зависимости от нескольких факторов, включающих характеристики углеводородного и водородосодержащего сырья, технических условий на катализатор, целей процесса и т. п. В расчете на частицы катализатора, имеющие практически одинаковые и/или однородные размер, форму и плотность, скорость потока углеводородного сырья предпочтительно изменяется в пределах приблизительно от 0,01 фут/с (0,3 см/с) до 10 фут/с (304,8 см/с) и более предпочтительно изменяется приблизительно от 0,01 фут/с (0,3 см/с) до 1,0 фут/с (30,48 см/с). Аналогично и/или таким же образом и дополнительно основываясь на частицах катализатора, имеющих практически одинаковые и/или однородные размер, форму и плотность, скорость потока непрерывных кольцевых смесей LH-HG (то есть сумма скоростей потоков LH-HG1 до LH-HG6 из зон смешения от MZ1 до MZ2 соответственно на фиг. 4) должна быть на уровне, который незначительно больше, чем оптимальная скорость потока, которая предпочтительно изменяется в пределах приблизительно от 0,01 фут/с (0,3 см/с) до 10 фут/с (304,8 см/с) и более предпочтительно изменяется приблизительно от 0,01 фут/с (0,3 см/с) до 1,0 фут/с (30,48 см/с). Конкретная скорость потока будет зависеть, как указано выше, от числа переменных, таких как конкретное применение (например, удаление металлов или обессеривание и т.п.) процесса гидроочистки. Однако конкретные скорости потока следует контролировать на приемлемом уровне в такой степени, которая достаточна для ограничения расширения существенно уплотненного слоя катализатора до менее чем 10% по всей длине или за пределами существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки в уплотненном состоянии. The flow rate of hydrocarbon feedstock over a length of 16 should be at a level that is slightly greater than the optimum flow rate. The optimal speed of the processed liquid flow through a substantially densified catalyst bed will vary for various process plants, depending on several factors, including the characteristics of the hydrocarbon and hydrogen-containing raw materials, technical specifications for the catalyst, process goals, etc. Based on the catalyst particles having almost the same and / or uniform size, shape and density, flow rate of hydrocarbon feeds preferably ranges from about 0.01 feet / s (0.3 cm / s) to 10 ft / s (304.8 cm / s) and more preferably varies from about 0.01 ft / s (0.3 cm / s) to 1.0 ft / s (30.48 cm / s). Similarly and / or in the same way and additionally based on catalyst particles having practically the same and / or uniform size, shape and density, flow rate of continuous ring mixtures LH-HG (i.e. the sum of the flow rates LH-HG1 to LH-HG6 from the zones mixing from MZ1 to MZ2, respectively, in Fig. 4) should be at a level that is slightly higher than the optimal flow rate, which preferably varies from about 0.01 ft / s (0.3 cm / s) to 10 ft / s (304.8 cm / s) and more preferably varies approximately from 0.01 ft / s (0.3 cm / s) to 1.0 ft / s (30.48 cm / s). The specific flow rate will depend, as indicated above, on the number of variables, such as the particular application (for example, metal removal or desulfurization, etc.) of the hydrotreatment process. However, the specific flow rates should be controlled at an acceptable level to the extent that it is sufficient to limit the expansion of the substantially densified catalyst bed to less than 10% over the entire length or outside the substantially densified hydrotreating catalyst bed in a packed state.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения и для такой скорости потока углеводородного сырья и такой скорости непрерывных кольцевых смесей LH-HG, частицы катализатора предпочтительно имеют практически одинаковые и/или однородные размер, форму и плотность для того, чтобы обеспечить выше желаемой степень деметаллизации или обессеривания жидкого углеводородного компонента LH в потоке углеводородного сырья (то есть смесь LH-HG) в получаемых жидких продуктах, облагороженных гидрированием, которые выводятся из реактора 11 через центральную трубу 18. При указанных выше скоростях потока углеводородного сырья, проходящего по линии 16, и для скоростей потока обычно непрерывных кольцевых смесей LH-HG (т.е. LH-HG1, LH-HG2 и т.п.) полученные облагороженные жидкие продукты предпочтительно выводятся через центральную трубу 18 из реактора 11 при скоростях, изменяющихся в пределах приблизительно от 0,01 фут/с (0,3 см/с) до 10 фут/с (304,8 см/с) и более предпочтительно изменяются приблизительно от 0,01 фут/с (0,3 см/с) до 1,0 фут/с (30,48 см/с). Скорости отвода получаемых облагороженных жидких продуктов не должны быть больше, чем оптимальная скорость потока, причем она также будет изменяться для различных технологических установок в зависимости от нескольких факторов, включающих характеристики углеводородного и водородсодержащего сырья, технических условий на катализатор, целей процесса и т.п. Конкретные скорости отвода продуктов следует контролировать на приемлемом уровне в такой степени, которая достаточна для предотвращения и/или ограничения расширения существенно уплотненного слоя катализатора до менее чем 10% (более предпочтительно менее чем 5%, наиболее предпочтительно менее чем 2% или даже меньше чем 1%) по всей длине или за пределами существенно всей осевой длины слоя 10 в уплотненном состоянии. In a preferred embodiment of the invention and for such a flow rate of hydrocarbon feed and such a speed of continuous ring mixtures LH-HG, the catalyst particles preferably have substantially the same and / or uniform size, shape and density in order to provide the desired degree of demetallization or desulfurization of the liquid hydrocarbon the LH component in the hydrocarbon feed stream (i.e., the LH-HG mixture) in the resulting hydrogenated hydrogenated liquid products that are removed from the
Расположение входного распределителя 31 для однородного распределения потока водородсодержащего газа и потока углеводородного сырья, как показано на фиг. 4, может быть изменено за счет образования однородно распределенных цилиндрических проходов в камеру повышенного давления 33. Конкретное преимущество использования труб 32 по сравнению с простыми перфорациями или отверстиями соответствующего диаметра заключается в образовании газовой подушки под пластиной 31 в областях вокруг отдельных труб 32. Авторы обнаружили, что это желательно, поскольку такая газовая подушка, удерживаемая под лотком или пластиной 31, сглаживает возмущения давления, которые могут возникать от изменений скорости потока смеси водорода и жидкости, подаваемой в реактор. Однако длина труб 32 сохраняется короткой, насколько это возможно для выполнения их функций. И здесь это обусловлено желательностью использования возможно меньшего реакционного пространства, имеющегося в реакторе 11, для всего, что не относится к контактированию потоков сырья с катализатором превращения. Конкретное преимущество использования труб 32 по сравнению с сочетанием труб и перфораций состоит в том, что запроектированный характер распределения потоков поддерживается в более широком интервале скоростей потока. В случае труб и перфораций газ обычно выходит из перфораций, а жидкость выходит из трубы. Однако поток газа может найти новые пути через трубы, если возрастает поток газа или перфорации окажутся забитыми, что приведет к непредвиденному и потенциально нежелательному характеру потока. The arrangement of the
Обратимся теперь за подробностями к фиг. 7-9, где показан вариант воплощения системы закалки 39, которая не только дополнительно способствует поддержания поршневого течения слоя катализатора 10 по всей осевой длине, но также способствует:
1. Возобновлению движению водородсодержащего газа (т.е. скорости водородсодержащего газового компонента) в верхних реакционных зонах слоя катализатора 10, чтобы тем самым поддерживать и обеспечивать предсказуемые условия не кипящего, существенно уплотненного слоя катализатора.Turning now to the details of FIG. 7-9, where an embodiment of the
1. The resumption of the movement of the hydrogen-containing gas (ie, the velocity of the hydrogen-containing gas component) in the upper reaction zones of the
2. Переносу возможности промежуточного охлаждения реактора или закалочной нагрузки со всей технологической газовой закалочной среды на закалочную среду, выбранную из группы, состоящей из закалочного газа, закалочной жидкости и их смесей, или в некоторых случаях на закалочную среду, полностью состоящую из технологической закалочной жидкости. 2. Transferring the possibility of intermediate cooling of the reactor or quenching load from the entire process gas quenching medium to the quenching medium selected from the group consisting of quenching gas, quenching liquid and mixtures thereof, or in some cases to the quenching medium completely consisting of technological quenching liquid.
3. И регулированию части закалочного газа любой объединенной газо/жидкостной закалочной среды, для того чтобы поддерживать баланс водородсодержащего газа на основе химических требований процесса гидроочистки и не обязательно полные требования охлаждения и/или закалки. 3. And regulating part of the quenching gas of any combined gas / liquid quenching medium in order to maintain a hydrogen-containing gas balance based on the chemical requirements of the hydrotreating process and not necessarily the complete cooling and / or quenching requirements.
4. И выключению первичного контроля промежуточного охлаждения и/или закалки реактора жидким закалочным веществом или потоком закалочной среды, который автоматически поддерживается газообразным закалочным веществом или потоком закалочного газа в случае, когда поток жидкого закалочного вещества или поток закалочной жидкости прерывается по некоторой причине. В этом предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения закалочная система 39 может использоваться в составе процесса гидроочистки любого типа, включая, но не ограничиваясь гидроочисткой в неподвижном слое, кипящем или расширяющемся слое и т.п. 4. And turning off the initial control of the intermediate cooling and / or quenching of the reactor with a liquid quenching substance or a quenching medium stream, which is automatically supported by a gaseous quenching substance or quenching gas flow in the case when the liquid quenching substance or quenching fluid flow is interrupted for some reason. In this preferred embodiment of the present invention, the quenching
Система закалки 39 для варианта воплощения изобретения, представленного на фиг. 7-9, включает блок подачи основной закалочной среды, показанной вообще позицией 130; и блок подачи вторичной закалочной среды, показанный вообще позицией 132; и прикрепленный и/или присоединенный к и связанный с блоком подачи основной закалочной среды 130 для приема закалочной среды или вещества (т.е. жидкая закалка и/или газовая закалка) и для ее распределения по слою катализатора 10 в соответствии с методикой, которая будет подробно объяснена ниже. Поддерживающее средство, обычно показанное как 134, прикрепляется и/или присоединяется к реактору 11 (т.е. к внутренней периферийной поверхности реактора 11) и к блокам подачи основной и вторичной закалочной среды 130 и 132 для поддержки этих блоков подачи в подвешенном состоянии относительно слоя катализатора 10 и для сохранения обоих блоков 130 и 132 в общем стационарном положении относительно реактора 11. The quenching
Блок подачи основной закалочной среды 130 предпочтительно включает основной полый элемент 138, принимающий закалочную среду, который представляет собой напорный трубопровод 142 для приема закалки или закалочной среды или средства, которое транспортируется из источника для закалки, находящегося вне реактора 11. The supply unit of the
Основной полый элемент 138, принимающий закалочную среду, или напорный трубопровод 142 образуется с одним, или несколькими, или множеством обычно полых поперечных элементов или поперечных напорных трубопроводов 150, которые обычно проходят от него по нормали и присоединяются к основному полому элементу 138 или напорному трубопроводу 142 для закалки. Множество поперечных напорных трубопроводов 150 имеет диаметр (т.е. внутренний диаметр) меньше или уже диаметра трубопровода 142 для закалки. Как лучше всего показано на фиг. 8, основной полый элемент 138, принимающий закалочную среду (или напорный трубопровод 142 закалки), также образуется с входным напорным трубопроводом 146a (или вторичным входным трубопроводом), который соединяется с основным полым элементом 138, принимающим закалочную среду (или с напорным трубопроводом 142 для закалки) для приема и пропускания закалочной среды или вещества. Напорный входной трубопровод 146a для закалки имеет диаметр (т.е. внутренний диаметр) меньше или уже диаметра напорного трубопровода 142 для закалки. Диаметр этого трубопровода 142 больше диаметра напорного входного трубопровода 146 закалки для того, чтобы он мог получить, или иначе принять, и сохранить большой или достаточный объем закалочной среды для немедленной и/или бесперебойной подачи в блок 132 поставки вторичной закалочной среды. The primary
Продольные оконечности или противоположные концы основного полого элемента 138, принимающего закалочную среду, или напорного трубопровода 142 для закалки, имеют пару опор трубопровода направляемого типа (или первичные опоры), вообще показанных как позиции 182-182, соответственно к тому же прикрепленных и к опорному средству 134, более конкретно к ограждающему элементу, показанному ниже как 180. Коллекторные (или первичные) опоры 182-182 функционируют таким образом, чтобы соединить основной полый элемент 138, принимающий закалочную среду (или напорный трубопровод 142 для закалки), с опорным средством 132. Коллекторные (или первичные) опоры 182-182 могут быть изготовлены из любого подходящего материала, предпочтительно из любого термически расширяющегося материала, который может быть совместим с металлургическими требованиями к опоре основного полого элемента 138, принимающего закалочную среду (или напорного трубопровода 142 для закалки) в зависимой связи относительно опорного средства 132, в то же время обеспечивая некоторую свободу перемещения из-за термического расширения. The longitudinal ends or opposite ends of the main
Блок подачи основной закалочной среды 130 также включает элемент 140 для входа закалочной среды, который проходит через цилиндрическую боковую стенку 12 реактора 11 и прикрепляется и/или присоединяется к входному напорному трубопроводу 146a для передачи или прохода закалочной среды или вещества во входной напорный трубопровод 146a, через который эта среда, в свою очередь, передается или проходит для последующего транспорта в основной полый элемент 138, принимающий закалочную среду (или напорный трубопровод 142 для закалки). Как указано ранее, закалочная среда или вещество из источника закалки, который был получен ранее и размещен вне реактора 11. Элемент 140 для входа закалочной среды предпочтительно представляет собой входной напорный трубопровод 146 для закалочной среды, который имеет диаметр (т.е. внутренний диаметр), практически равный диаметру (т.е. внутреннему диаметру) напорного входного трубопровода 146a. В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения входной напорный трубопровод 146 для закалочной среды присоединяется к напорному входному трубопроводу 146a соединительным зажимом (или средством для соединения), вообще показанным как позиция 158, который действует как соединяющее и разъединяющее устройство или элемент, обеспечивая легкое подсоединение или прикрепление входного трубопровода 146 для закаливающей среды к входному напорному трубопроводу 146a и для облегчения разъединения двух входных трубопроводов 146 и 146a по любой желаемой причине, такой как очистка и/или разблокирование входных трубопроводов 146 и/или 146a и т.п. Соединительный зажим 158 может быть любым подходящим средством соединения или блоком, который способен соединять, связывать и разъединять любую пару элементов или трубопроводов для выполнения функции системы закалки 39 этого предпочтительного варианта изобретения. Подходящим соединительным зажимом 158 является зажим, продаваемый фирмой Эй-Би-Би Ветко Грэй (г. Хьюстон, шт. Техас) под зарегистрированным торговым знаком GRAYLOC. Входной напорный трубопровод 146 закалочной среды питает основной полый элемент 138, принимающий закалочную среду (т.е. напорный трубопровод 142 для закалки и связанный с ним входной напорный трубопровод 146a), в месте, которое обычно коаксиально в отношении продольной оси реактора 11 и/или слоя катализатора 10. The quenching
Блок 132 поставки вторичной закалочной среды включает одно или несколько ответвлений 154 трубопровода для закалки, который имеет диаметр (т.е. внутренний диаметр), примерно равный диаметру поперечных напорных трубопроводов 150. Каждое из ответвлений 154 трубопровода для закалки прикрепляется и/или присоединяется к соответствующему поперечному напорному трубопроводу 150 соединительным зажимом 158, которым, как указывалось выше, может быть любой подходящий соединительный блок 158, особенно или более конкретно такой, который способен взаимно соединять и разъединять поперечные напорные трубопроводы 150 и ответвления 154 трубопровода для закалки по любой желаемой причине, такой как очистка, или для любой другой цели. Концевые части каждого из ответвлений 154 трубопровода для закалки имеют боковую направляющую опору, показанную как позиция 184 (см. фиг. 9), прикрепленную к опорному средству 134 (более конкретно, ограждающий элемент, показанный здесь как 180). Боковые опоры 184 могут быть изготовлены из любого подходящего материала, предпочтительно из любого термически расширяющегося материала, который может быть совместим с металлургическими требованиями к опоре блока 132, поставляющего вторичную закалочную среду (или ответвлений 154 трубопровода для закалки), в зависимой связи относительно опорного средства 132, в то же время обеспечивая некоторую свободу перемещения из-за термического расширения. The secondary quenching
В каждом из ответвлений 154 трубопровода для закалки имеется одно или несколько отверстий или диафрагм 160, которые соединяются с блоком форсунки, показанным позицией 164, для обеспечения поступления закалочной среды или вещества из ответвлений 154 трубопровода для закалки в блок форсунки 164 для последующего впрыска и распределения по слою катализатора 10. Одно или несколько отверстий или диафрагм 160 предназначены для однородного распределения закалочной среды (т.е. закалочной жидкости и/или закалочного газа) по слою катализатора. Each of the
Каждый форсуночный блок 164 соединяется с отверстиями трубопровода 154 для закалки (и/или напорного трубопровода 142 для закалки) так, чтобы выступать снизу вверх в направлении куполообразной крышки 14 реактора 11 и обычно параллельно продольной оси реактора 11. Однако замысел и объем настоящего изобретения включают прикрепление по меньшей мере одного или нескольких форсуночных блоков 164 к ответвлениям 154 трубопровода для закалки (и/или напорного трубопровода 142 для закалки) так, чтобы выступать сверху вниз или в направлении дна реактора гидроочистки, например в направлении дна реактора с фиксированным слоем катализатора. Направление выступа одного или нескольких форсуночных блоков 164 может зависеть от желаемого направления впрыскивания и/или распределения закалочной среды или вещества, как например, в одном направлении или в противотоке с потоком углеводородного сырья, проходящим через слой катализатора. Each
Опорным средством 134 может быть любое подходящее опорное средство для поддержки блоков подачи 130 и 132 закалочной среды в желаемое место внутри слоя катализатора 10 в реакторе 11, но предпочтительно включает ограждающий элемент 180 и элемент 188, соединяющий опору, закрепленный на ограждающем элементе 180. Этот ограждающий элемент 180 предпочтительно имеет такую конфигурацию или конструкцию, которая является подобной цилиндрическому кольцу, причем элемент 188, соединяющий опору, присоединен к его внешней периферийной поверхности и к внутренней цилиндрической стороне стенки 12. The support means 134 may be any suitable support means to support the quench
Как указывалось ранее, пара коллекторных (или основных) опор 182-182 также соединяется с ограждающим элементом 180 (более конкретно с внутренней периферической поверхностью ограждающего элемента 180) для соединения и/или взаимной связи первичного полого элемента 138, принимающего закалочную среду, или напорного трубопровода 142 закалки к ограждающему элементу 180. Как также указывалось ранее, боковые опоры 184 соединяются с ограждающим элементом 180 (более конкретно с внутренней периферической поверхностью ограждающего элемента 180) для соединения и/или взаимной связи блока 132 подачи вторичной закалочной среды (более конкретно ответвлений трубопровода 154 для закалки) с ограждающим элементом 180. Элемент 188, соединяющий опору, обосновывает этот предпочтительный вариант воплощения системы закалки 39 внутри и вне реактора 11 (т.е. внутри и вне цилиндрической боковой стенки 12 реактора 11) и предпочтительно изготавливается из любого подходящего материала, который может быть совместимым с металлургическими требованиями и в то же время обеспечивает некоторую свободу перемещения из-за термического расширения. As indicated previously, a pair of collector (or main) supports 182-182 are also connected to the enclosing member 180 (more specifically to the inner peripheral surface of the enclosing member 180) for connecting and / or interconnecting the primary
Сырьевой поток гидроочистки, включающий жидкий компонент и компонент водородсодержащего газа, втекает в существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки с такой скоростью, что расширение существенно уплотненного слоя катализатора ограничивалось менее чем 10% по длине за пределами практически полной осевой длины существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки в стационарном состоянии. Объем катализатора гидроочистки выводится из реакционной зоны и начинается движение существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки в реакционной зоне в существенно поршневом режиме. Замещающий катализатор гидроочистки добавляется к двигающемуся вниз в практически поршневом режиме существенно уплотненному слою катализатора гидроочистки с такой скоростью, чтобы значительно заменить объем выведенного катализатора гидроочистки. Эта процедура может повторяться по желанию многократно и даже непрерывно или при непрерывном ведении процесса гидроочистки. The hydrotreating feed stream, including the liquid component and the hydrogen containing gas component, flows into the substantially densified hydrotreating catalyst bed at such a rate that the expansion of the substantially densified catalyst bed is limited to less than 10% in length beyond the substantially full axial length of the substantially densified hydrotreating catalyst bed in a stationary state . The volume of the hydrotreating catalyst is withdrawn from the reaction zone and the movement of a substantially densified hydrotreating catalyst layer in the reaction zone begins in a substantially piston mode. A replacement hydrotreating catalyst is added to the substantially compacted hydraulically treated catalyst bed moving downward in a substantially piston mode at such a rate as to significantly replace the volume of the hydrotreatment catalyst withdrawn. This procedure can be repeated at will repeatedly and even continuously or with continuous hydrotreatment.
Предусмотрен другой способ гидроочистки потока углеводородного сырья, который протекает вверх через реакционную зону гидрогенизационного превращения, содержащую существенно уплотненный слой катализатора, который включает формирование множества кольцевых зон смешения в реакционной зоне гидрогенизационного превращения, имеющей существенно уплотненный слой катализатора, таким образом, что каждая кольцевая зона смешения содержит поток углеводородного сырья, имеющий жидкий компонент и компонент водородсодержащего газа и в котором кольцевые зоны смешения являются концентрическими по отношению друг к другу и коаксиальными по отношению к реакционной зоне гидрогенизационного превращения. Поток углеводородного сырья из каждой кольцевой зоны смешения вводится в существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки и начинается течение вверх потока углеводородного сырья из каждой кольцевой зоны смешения через существенно уплотненный слой катализатора. Another method is provided for hydrotreating a hydrocarbon feed stream that flows upward through a hydrogenation conversion reaction zone containing a substantially densified catalyst bed, which includes forming a plurality of annular mixing zones in a hydrogenation transformation reaction zone having a substantially densified catalyst bed, such that each annular mixing zone contains a hydrocarbon feed stream having a liquid component and a component of a hydrogen-containing gas and in which ltsevye mixing zones are concentric with respect to each other and coaxial with respect to the hydroconversion reaction zone. A hydrocarbon feed stream from each annular mixing zone is introduced into a substantially densified hydrotreating catalyst bed and an upward flow of hydrocarbon feed from each annular mixing zone through a substantially densified catalyst bed begins.
Кроме того, дополнительно предоставлен способ увеличения уровня активности частиц катализатора в нижней реакционной зоне слоя катализатора при гидроочистке путем контактирования слоя катализатора в реакционной зоне гидрогенизационного превращения с восходящим потоком углеводородного сырья, имеющим жидкий компонент и компонент водородсодержащего газа, который включает стадии:
a) размещение множества частиц катализатора в реакционной зоне гидрогенизационного превращения с образованием слоя катализатора, в котором имеется по меньшей мере одна верхняя реакционная зона и по меньшей мере одна нижняя реакционная зона;
b) движение восходящего потока углеводородного сырья, имеющего жидкий компонент и водородсодержащий газовый компонент, в слое катализатора по стадии (a) до тех пор, пока не будут достигнуты практически стационарные условия, причем частицы катализатора в верхней зоне реакции имеют повышенный уровень активности, а частицы катализатора в нижней реакционной зоне имеют пониженный уровень активности по сравнению с верхним уровнем активности;
c) выведение объема частиц катализатора из нижней реакционной зоны гидрогенизационного превращения, причем выведенный объем частиц катализатора включает частицы катализатора пониженной плотности с повышенным уровнем активности и частицы катализатора повышенной плотности с пониженным уровнем активности;
d) разделение частиц катализатора с высокой активностью и меньшей плотностью и частиц катализатора с пониженной активностью и большей плотностью;
e) смешивание частиц катализатора с высокой активностью и меньшей плотностью со свежими частицами катализатора, чтобы получить смесь катализаторов;
f) введение смеси катализаторов стадии (e) в реакционную зону гидрогенизационного превращения стадии (a); и
g) повторение стадий от (c) до (f) до тех пор, пока не будут практически достигнуты условия стационарного состояния, причем частицы катализатора в нижней реакционной зоне слоя катализатора имеют повышенный уровень активности по сравнению с нижним уровнем активности стадии (b).In addition, a method for increasing the activity of catalyst particles in the lower reaction zone of the catalyst bed during hydrotreating by contacting the catalyst bed in the hydrogenation reaction reaction zone with an upward stream of hydrocarbon feed having a liquid component and a component of a hydrogen-containing gas, which includes the steps of:
a) placing a plurality of catalyst particles in a hydrogenation reaction reaction zone to form a catalyst layer in which there is at least one upper reaction zone and at least one lower reaction zone;
b) the upward flow of hydrocarbon feeds having a liquid component and a hydrogen-containing gas component in the catalyst layer according to stage (a) until practically stationary conditions are reached, with the catalyst particles in the upper reaction zone having an increased level of activity, and the particles catalysts in the lower reaction zone have a lower level of activity compared to the upper level of activity;
c) removing the volume of the catalyst particles from the lower reaction zone of the hydrogenation conversion, wherein the withdrawn volume of the catalyst particles includes reduced density catalyst particles with an increased level of activity and increased density catalyst particles with a reduced level of activity;
d) separation of catalyst particles with high activity and lower density and catalyst particles with reduced activity and higher density;
e) mixing the catalyst particles with high activity and lower density with fresh catalyst particles to obtain a mixture of catalysts;
f) introducing a mixture of catalysts of stage (e) into the reaction zone of the hydrogenation conversion of stage (a); and
g) repeating steps (c) to (f) until the steady state conditions are achieved, with the catalyst particles in the lower reaction zone of the catalyst layer having an increased level of activity compared to the lower level of activity of step (b).
Кроме того, предусмотрен способ повышения способности катализатора гидроочистки к облагораживанию и/или деметаллизации в существенно уплотненном слое катализатора, который передвигается вниз в реакционной зоне гидрогенизационного превращения в процессе гидроочистки (особенно в равновесных или стационарных условиях), посредством контактирования катализатора гидроочистки в реакционной зоне гидрогенизационного превращения с восходящим потоком углеводородного сырья, содержащим жидкий компонент и компонент водородсодержащего газа, который включает стадии:
a) выведение объема частиц катализатора из реакционной зоны гидрогенизационного превращения, включающей существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки, который фактически движется вниз поршневым потоком внутри реакционной зоны гидрогенизационного превращения, причем выведенный объем частиц катализатора включает частицы катализатора пониженной плотности с повышенной активностью и частицы катализатора повышенной плотности с пониженной активностью;
b) разделение частиц катализатора с высокой активностью и меньшей плотностью от частиц катализатора с пониженной активностью и большей плотностью;
c) смешивание частиц катализатора с высокой активностью и меньшей плотностью со свежими частицами катализатора, чтобы получить смесь катализаторов; и
d) введение смеси катализаторов стадии (c) в реакционную зону гидрогенизационного превращения стадии (a) для повышения способности катализатора гидроочистки к облагораживанию и/или деметаллизации в существенно уплотненном слое катализатора, который передвигается вниз в реакционной зоне гидрогенизационного превращения стадии (a) в режиме поршневого потока.In addition, a method is provided for improving the hydrotreating catalyst’s ability to refine and / or demetallize in a substantially densified catalyst bed that moves down in the hydrogenation conversion reaction zone during hydrotreating (especially under equilibrium or stationary conditions) by contacting the hydrotreating catalyst in the hydrogenation conversion reaction zone with a hydrocarbon feed stream containing a liquid component and a hydrogen-containing gas component, which includes the stages:
a) removing the volume of catalyst particles from the hydrogenation conversion reaction zone, including a substantially densified hydrotreating catalyst layer, which actually moves downward by a piston stream inside the hydrogenation conversion reaction zone, wherein the withdrawn volume of catalyst particles includes reduced density catalyst particles with increased activity and increased density catalyst particles with decreased activity;
b) separation of catalyst particles with high activity and lower density from catalyst particles with reduced activity and higher density;
c) mixing the catalyst particles with high activity and lower density with fresh catalyst particles to obtain a mixture of catalysts; and
d) introducing a mixture of catalysts of stage (c) into the hydrogenation conversion reaction zone of stage (a) to increase the hydrotreatment catalyst’s ability to refine and / or demetallize in a substantially densified catalyst bed which moves downward in the piston hydrogenation transformation reaction zone flow.
Поставленные цели настоящего изобретения также достигаются путем широкого предоставления способа уменьшения количества катализатора гидроочистки, которое необходимо для облагораживания потока углеводородного сырья (или, говоря иными словами, для продления срока службы катализатора гидроочистки в реакционной зоне гидрогенизационного превращения) в ходе гидроочистки посредством контактирования катализатора гидроочистки в реакционной зоне гидрогенизационного превращения с восходящим потоком углеводородного сырья, содержащим жидкий компонент и компонент водородсодержащего газа. В соответствии с настоящим изобретением уменьшение необходимого количества катализатора обеспечивает или позволяет облагораживать поток углеводородного сырья практически до той же степени, что и в случае с количеством катализатора гидроочистки, которое необходимо для облагораживания потока углеводородного сырья в реакторе с однократным способом замены катализатора гидроочистки. Этот способ вообще состоит из стадий:
a) выведение объема частиц катализатора из реакционной зоны гидрогенизационного превращения, включающей существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки, который первоначально имеет вид уплотненного слоя и который фактически движется вниз поршневым потоком внутри реакционной зоны гидрогенизационного превращения, причем выведенный объем частиц катализатора включает частицы катализатора пониженной плотности с повышенной активностью и частицы катализатора повышенной плотности с пониженной активностью;
b) разделение частиц катализатора с высокой активностью и меньшей плотностью и частиц катализатора с пониженной активностью и большей плотностью;
c) смешивание частиц катализатора с высокой активностью и меньшей плотностью со свежими частицами катализатора, чтобы получить смесь катализатора, имеющую объем, который меньше выведенного объема частиц катализатора; и
d) последующее введение смеси катализатора в реакционную зону гидрогенизационного превращения таким образом, чтобы существенно уплотненный слой катализатора, который передвигается вниз в реакционной зоне гидрогенизационного превращения в режиме поршневого потока, имел в последующем объем уплотненного слоя меньше первоначального объема уплотненного слоя.The objectives of the present invention are also achieved by the wide provision of a method of reducing the amount of hydrotreating catalyst that is necessary to improve the flow of hydrocarbon feed (or, in other words, to extend the life of the hydrotreating catalyst in the hydrogenation reaction zone) during hydrotreating by contacting the hydrotreating catalyst in the reaction hydrogenation transformation zone with an upward flow of hydrocarbon feed containing liquid component and component of hydrogen-containing gas. In accordance with the present invention, a decrease in the required amount of catalyst provides or allows the refinement of the hydrocarbon feed stream to the same extent as in the case of the amount of hydrotreatment catalyst that is needed to refine the hydrocarbon feed in a reactor with a single method for replacing the hydrotreatment catalyst. This method generally consists of stages:
a) removing the volume of catalyst particles from the hydrogenation conversion reaction zone, comprising a substantially densified hydrotreating catalyst layer, which initially has the form of a densified layer and which actually moves downward by a piston stream inside the hydrogenation conversion reaction zone, wherein the withdrawn volume of catalyst particles includes reduced density catalyst particles with increased activity and particles of a catalyst of increased density with reduced activity;
b) separation of catalyst particles with high activity and lower density and catalyst particles with reduced activity and higher density;
c) mixing the catalyst particles with high activity and lower density with fresh catalyst particles to obtain a catalyst mixture having a volume that is less than the extracted volume of the catalyst particles; and
d) the subsequent introduction of the catalyst mixture into the hydrogenation conversion reaction zone so that the substantially densified catalyst bed, which moves downward in the piston flow hydrogenation transformation reaction zone, subsequently has a volume of compacted layer less than the original volume of the compacted layer.
В другом аспекте настоящего изобретения, кроме того, предоставляется способ гидроочистки потока углеводородного сырья, двигающегося вверх через реакционную зону гидрогенизационного превращения, содержащую существенно уплотненный слой катализатора, причем этот способ включает стадии:
а) образование множества кольцевых зон смешения в реакционной зоне гидрогенизационного превращения, содержащей существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки, так что каждая кольцевая зона смешения содержит поток углеводородного сырья, включающий жидкий компонент и водородсодержащий газовый компонент, и в котором кольцевые зоны смешения являются концентрическими в отношении друг друга и соосными в отношении реакционной зоны гидрогенизационного превращения;
b) введение потока углеводородного сырья из каждой кольцевой зоны смешения стадии (a) в существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки для того, чтобы поток углеводородного сырья начал подниматься вверх из каждой кольцевой зоны смешения через существенно уплотненный слой катализатора и чтобы получить объем частиц катализатора в реакционной зоне гидрогенизационного превращения, который включает частицы катализатора пониженной плотности с повышенной активностью и частицы катализатора повышенной плотности с пониженной активностью;
c) выведение объема частиц катализатора из реакционной зоны гидрогенизационного превращения для того, чтобы началось движение вниз поршневым потоком существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки внутри реакционной зоны гидрогенизационного превращения;
d) разделение частиц катализатора с высокой активностью и меньшей плотностью от частиц катализатора с пониженной активностью и большей плотностью;
e) смешивание частиц катализатора с высокой активностью и меньшей плотностью со свежими частицами катализатора, чтобы получить смесь катализаторов; и
f) введение смеси катализаторов в реакционную зону гидрогенизационного превращения.In another aspect of the present invention, there is further provided a method for hydrotreating a stream of hydrocarbon feed moving upward through a hydrogenation conversion reaction zone containing a substantially densified catalyst bed, the method comprising the steps of:
a) the formation of a plurality of ring mixing zones in the hydrogenation reaction zone containing a substantially densified hydrotreating catalyst bed, such that each ring mixing zone contains a hydrocarbon feed stream comprising a liquid component and a hydrogen-containing gas component, and in which the ring mixing zones are concentric with respect to each other friend and coaxial with respect to the reaction zone of the hydrogenation transformation;
b) introducing a hydrocarbon feed stream from each annular mixing zone of step (a) into a substantially densified hydrotreating catalyst bed so that the hydrocarbon feed begins to rise up from each annular mixing zone through a substantially densified catalyst bed and to obtain a volume of catalyst particles in the reaction zone hydrogenation conversion, which includes low density catalyst particles with increased activity and high density catalyst particles with low activity Stu;
c) removing the volume of catalyst particles from the hydrogenation conversion reaction zone so that a substantially densified hydrotreating catalyst bed inside the reaction zone of the hydrogenation transformation begins to move downward with a piston stream;
d) separation of catalyst particles with high activity and lower density from catalyst particles with lower activity and higher density;
e) mixing the catalyst particles with high activity and lower density with fresh catalyst particles to obtain a mixture of catalysts; and
f) introducing a mixture of catalysts into the reaction zone of the hydrogenation conversion.
Система гидрогенизационного превращения и/или реакционная зона гидрогенизационного превращения предпочтительного варианта воплощения настоящего изобретения включает катализатор, который подробно описан ниже со следующим подзаголовком "Катализатор" и который также может работать в неподвижном слое (т. е. слой катализатора не расширяется), в движущемся слое, кипящем слое, расширенном слое или псевдоожиженном слое. The hydrogenation conversion system and / or the hydrogenation conversion reaction zone of a preferred embodiment of the present invention includes a catalyst which is described in detail below with the following subheading "Catalyst" and which can also operate in a fixed bed (i.e., the catalyst bed does not expand), in a moving bed fluidized bed, expanded bed, or fluidized bed.
Катализатор
В предпочтительном варианте воплощения изобретения катализатор, который загружается в реактор 11, предпочтительно удовлетворяет следующим четырем основным критериям;
1) катализатор имеет соответствующую каталитическую активность и срок службы для конкретного применения (например, деметаллизация, гидрообессеривание и т.п.);
2) катализатор имеет такие физические свойства, при которых сведены к минимуму его случайные движения в реакторе 11;
3) катализатор имеет такие физические свойства, при которых сведены к минимуму его потери как на стадиях его переноса, так и в реакторе 11; и
4) катализатор является достаточно однородным по размеру, форме и плотности частиц, чтобы предотвратить их разделение по размеру при нормальной работе.Catalyst
In a preferred embodiment, the catalyst that is charged to
1) the catalyst has the corresponding catalytic activity and service life for a particular application (for example, demetallization, hydrodesulfurization, etc.);
2) the catalyst has such physical properties in which its random movements in the
3) the catalyst has such physical properties in which its losses are minimized both at the stages of its transfer and in the
4) the catalyst is sufficiently uniform in size, shape and density of particles to prevent their separation in size during normal operation.
Предпочтительно катализатор настоящего изобретения обладает соответствующей каталитической активностью и сроком службы для конкретного применения (например, деметаллизация, гидрообессеривание и т.п.). Например, если катализатор будет применяться для деметаллизации, он должен иметь достаточную активность в процессе гидродеметаллизации и достаточную емкость по металлам (т. е. срок службы), для того чтобы соответствовать цели деметаллизации без использования неэкономичных количеств катализатора. Емкость катализатора по металлам предпочтительно превышает примерно 0,10 г металла на один кубический сантиметр насыпного объема катализатора. Свойствами катализатора, которые наиболее сильно влияют на каталитическую активность и емкость по металлам, являются следующие: пористая структура (объем пор и распределение пор по размерам); материал основы (например, оксид алюминия или диоксид кремния); каталитические металлы (количество, распределение и тип - никель, молибден, кобальт и др.); площадь поверхности и размер и форма частиц. Preferably, the catalyst of the present invention has the corresponding catalytic activity and service life for a particular application (e.g., demetallization, hydrodesulfurization, etc.). For example, if the catalyst is to be used for demetallization, it must have sufficient activity during hydrodemetallization and a sufficient metal capacity (i.e., service life) in order to meet the purpose of demetallization without the use of uneconomical amounts of catalyst. The metal catalyst capacity preferably exceeds about 0.10 g of metal per cubic centimeter of bulk catalyst volume. The properties of the catalyst, which most strongly affect the catalytic activity and metal capacity, are as follows: porous structure (pore volume and pore size distribution); a base material (e.g., alumina or silica); catalytic metals (quantity, distribution and type - nickel, molybdenum, cobalt, etc.); surface area and particle size and shape.
Кроме того, катализатор настоящего изобретения предпочтительно имеет такие физические свойства, при которых сведен к минимуму случайный подъем его частиц при восходящем движении сырья в реакторе 11. Поскольку одним из преимуществ настоящего изобретения является контактирование в противотоке, которое достигается между реагентами и катализатором, предпочтительным является поддержание поршневого течения катализатора вниз по всей длине реактора 11. Для минимизации или предотвращения расширения слоя катализатора критическими являются следующие свойства катализатора: плотность частиц катализатора (наибольшая возможная плотность частиц является предпочтительной, которая соответствует требованиям каталитической активности и емкости по металлам); размер частиц (практически предпочтителен наибольший размер); плотность основы (повышенная плотность основы является предпочтительной для снижения скелетной плавучести); и однородность размеров. Одной из отличительных особенностей настоящего изобретения является то, что катализатор не будет распространяться при случайном движении внутри реактора, но будет еще довольно легко перемещаться при транспортировании потоком. При фактических условиях процесса внутри реактора существенно меньшие частицы катализатора могут подниматься кверху, в то время как существенно большие частицы могут мигрировать вниз. Это мешает оптимальному поршневому течению катализатора. По этой причине размерные условия для катализатора настоящего изобретения уже, чем условия для катализаторов полностью уплотненного или неподвижного слоя и кипящего слоя. In addition, the catalyst of the present invention preferably has such physical properties that minimizes the accidental rise of its particles during the upward movement of the feedstock in the
Катализатор настоящего изобретения должен дополнительно иметь такие физические свойства, при которых сведены к минимуму потери катализатора на стадиях его перемещения и в реакторе 11. Разрушение или истирание катализатора или на стадиях перемещения или в реакторе 11 может оказывать значительное вредное воздействие на характеристики самой реакторной системы и на любое последующее оборудование или технологическую установку. Для потери катализатора критическими являются следующие свойства: истираемость катализатора (абсолютным требованием является минимальная истираемость); прочность катализатора к разрушению (требуется максимальная прочность катализатора к разрушению, не допускается использование очень хрупкого катализатора, который может быть подвержен избыточному истиранию); размер и форма частиц катализатора (предпочтительными являются сферические частицы катализатора, так как они более подвижны и не имеют резких или острых краев, которые откалываются); содержание пыли (абсолютным требованием является минимальное количество пыли, чтобы избежать вредного воздействия пыли в реакторе 11 и в последующем оборудовании). The catalyst of the present invention should additionally have such physical properties in which the loss of catalyst at the stages of its movement and in the
Частицы катализатора являются достаточно однородными по размерам, форме и плотности, чтобы предотвратить разделение катализатора по размерам при обычной работе. Обычно требуется узкий интервал размеров для того, чтобы предотвратить разделение катализатора по размерам. Конкретный размер частиц катализатора выбирают таким образом, чтобы он был вблизи от размера, при котором частицы распространяются по случайным направлениям, но не такого размера, при котором частицы распространяются по случайным направлениям сами по себе или при кипении. The catalyst particles are sufficiently uniform in size, shape and density to prevent separation of the catalyst in size during normal operation. Typically, a narrow size range is required in order to prevent the size separation of the catalyst. The specific particle size of the catalyst is chosen so that it is close to the size at which the particles propagate in random directions, but not the size at which the particles propagate in random directions on their own or during boiling.
Все эти четыре основных критерия для подбора катализаторов настоящего изобретения являются важными и не являются взаимно независимыми или взаимно исключающими. Эти 4 основных критерия должны быть сбалансированы между собой для того, чтобы оптимизировать катализатор для конкретного применения. Например, для минимизации распространения катализатора по случайным направлениям были бы предпочтительны большие частицы очень плотного катализатора. Это противоречит свойствам, которые могли бы быть желательными при применении катализатора для деметаллизации нефтяных остатков, где необходимы частицы малого диаметра с низкой плотностью. Эти противоречия должны быть сбалансированы между собой для того, чтобы обеспечить минимальное распространение катализатора или кипение и в то же время добиться соответствующей активности катализатора и его емкости по металлам, минимальной истираемости и минимального разделения частиц по размерам. All four of these basic criteria for selecting the catalysts of the present invention are important and are not mutually independent or mutually exclusive. These 4 main criteria must be balanced among themselves in order to optimize the catalyst for a particular application. For example, to minimize the spread of the catalyst in random directions, large particles of a very dense catalyst would be preferable. This contradicts properties that might be desirable when using a catalyst for demetallization of oil residues, where particles of small diameter with low density are needed. These contradictions must be balanced among themselves in order to ensure minimal catalyst distribution or boiling and at the same time to achieve the corresponding activity of the catalyst and its capacity in metals, minimal abrasion and minimal particle size separation.
Вследствие взаимоисключающих требований к катализатору и из-за того, что каждое его применение является специфичным, катализатором настоящего изобретения может быть любой подходящий катализатор, который способен содействовать при осуществлении изобретения и содействовать в достижении поставленных целей изобретения. Due to the mutually exclusive requirements for the catalyst and due to the fact that each application is specific, the catalyst of the present invention can be any suitable catalyst that is able to assist in the implementation of the invention and to help achieve the objectives of the invention.
Катализатор настоящего изобретения обеспечивает неочевидное поршневое течение существенно уплотненного слоя катализатора (то есть слоя катализатора 10) при гидроочистке путем контактирования существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки с потоком углеводородного сырья (т.е. жидким компонентом и компонентом водородсодержащего газа), который течет снизу вверх со скоростью, регулируемой в такой степени, которая достаточна для ограничения расширения существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки меньше чем на 10% по длине сверх осевой длины существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки в неподвижном состоянии. Более предпочтительно расширение существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки ограничивается до менее чем 5%, наиболее предпочтительно менее чем на 2% или даже менее чем на 1% сверх практически всей осевой длины существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки в неподвижном состоянии. Скорость течения потока углеводородного сырья может иметь любую подходящую величину, регулируемую в такой степени, которая достаточна для ограничения расширения существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки, предпочтительно скорость потока изменяется в пределах приблизительно от 0,01 фут/с (0,3 см/с) до 10 фут/с (304,8 см/с). The catalyst of the present invention provides an unobvious piston flow of a substantially densified catalyst bed (i.e., catalyst bed 10) during hydrotreating by contacting the substantially densified hydrotreating catalyst bed with a hydrocarbon feed stream (i.e., a liquid component and a hydrogen-containing gas component) that flows upwardly controlled to such an extent that it is sufficient to limit the expansion of a substantially densified hydrotreating catalyst layer by less than 10% Line over the axial length of the substantially packed catalyst bed hydrotreating stationary. More preferably, the expansion of the substantially densified hydrotreating catalyst bed is limited to less than 5%, most preferably less than 2%, or even less than 1% over substantially all of the axial length of the substantially densified hydrotreating catalyst bed in a stationary state. The flow rate of the hydrocarbon feed stream may be any suitable amount that is adjustable to such an extent that it is sufficient to limit the expansion of the substantially densified hydrotreating catalyst layer, preferably the flow rate ranges from about 0.01 ft / s (0.3 cm / s) to 10 ft / s (304.8 cm / s).
Катализатор настоящего изобретения более конкретно обеспечивает неочевидное поршневое течение существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки, когда объем катализатора гидроочистки выводится или переносится в условиях предпочтительно ламинарного потока со дна существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки хотя и одновременно с этим существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки максимально и оптимально занимает по меньшей мере примерно 50% объема, предпочтительно примерно от 80 до 98% объема реактора 11 (то есть весь внутренний доступный объем). Существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки настоящего изобретения максимально и оптимально занимает объем внутри реактора 11, который больше, чем объем слоя катализатора в реакторе с кипящим слоем, который имеет практически такой же полный внутренний доступный объем, что и реактор 11, и в котором объем слоя катализатора в реакторе с кипящим слоем в "проваленном" состоянии слоя занимает менее чем примерно 50% от объема (максимум) всего внутреннего доступного объема реактора с кипящим слоем. Таким образом, существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки максимально и оптимально занимает по меньшей мере примерно 50% объема, предпочтительно примерно от 80 до 98 об.% внутреннего доступного объема реактора 11. Наиболее предпочтительно существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки настоящего изобретения максимально и оптимально занимает по меньшей мере примерно от 85 до 98 об.% внутреннего доступного объема реактора 11. The catalyst of the present invention more specifically provides an unobvious piston flow of a substantially densified hydrotreating catalyst bed when the volume of hydrotreating catalyst is discharged or transferred under conditions of a preferably laminar flow from the bottom of the substantially densified hydrotreating catalyst bed, although at the same time, the substantially densified hydrotreating catalyst bed maximally and optimally occupies at least at least about 50% of the volume, preferably from about 80 to 98% of the volume of the reactor 11 ( there is all internal available volume). The substantially densified hydrotreating catalyst bed of the present invention maximally and optimally occupies a volume inside the
Кроме того, катализатора настоящего изобретения конкретно обеспечивает неочевидное поршневое течение существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки, когда объем катализатора гидроочистки выводится или переносится в потоке углеводородного сырья в условиях предпочтительно ламинарного потока из центральной части или секции существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки из самой нижней донной секции слоя и ниже точек множества кольцевых зон смешения MZ, содержащих поток углеводородного сырья (то есть жидкий компонент и компонент водородсодержащего газа). Как указывалось выше, когда объем катализатора гидроочистки настоящего изобретения выводится или переносится, для того, чтобы началось поршневое течение слоя, он выводится или переносится предпочтительно ламинарно в жидком потоке углеводородного сырья и удаляется из него вблизи непроницаемой зоны (то есть неперфорированной центральной пластины 25) опорного средства 17 слоя и практически вне пути потока смесей LH-HG (то есть LH-HG2, LH-HG3 и др.), вытекающих из зон смешения MZ (то есть MZ2, NZ3 и др.). Конкретный объем (или количество) катализатора, который выводится в любое желаемое время со дна существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки, может быть любым подходящим объемом (или количеством), при котором достигаются поставленные цели настоящего изобретения. Предпочтительно, как например, только в качестве примера, конкретным объемом (или количеством) катализатора, который выводится в любое желаемое время, является объем (или количество), изменяющийся примерно от 0,1% до 25% от веса существенно уплотненного слоя катализатора (то есть слоя катализатора 10). Скорость выведения конкретного объема (или количества) катализатора также может быть любым подходящим объемом (или количеством), при котором достигаются поставленные цели настоящего изобретения, как например, скорость выведения, при которой поток катализатора (например, катализатора в потоке углеводородного сырья) изменяется приблизительно от 0,1 фут/с (3,05 см/с) до 20 фут/с (610 см/с), более предпочтительно приблизительно от 0,1 фут/с (3,05 см/с) до 10 фут/с (304,8 см/с), и при концентрации катализатора, изменяющейся приблизительно от 0,1 фунт (45,4 г) катализатора/фунт (454 г) суспензии катализатора (то есть вес катализатора гидроочистки плюс вес потока углеводородного сырья) до приблизительно 0,80 фунт (363 г) катализатора/фунт (454 г) суспензии катализатора, более предпочтительно приблизительно от 0,15 (68 г) до 0,60 фунт (272 г) катализатора/фунт (454 г) суспензии катализатора. Как указывалось выше, выведенный катализатор может быть удобно заменен путем введения объема свежего катализатора через верх реактора 11 на слой катализатора 10. Скорость замены или добавления катализатора может быть любой скоростью замены или добавления катализатора, при которой достигаются поставленные цели настоящего изобретения, как, например, скорость потока заменяемого катализатора (т.е. заменяемого катализатора в потоке очищенного углеводородного сырья, например в газойле), изменяющаяся приблизительно от 0,1 фут/с (0,3 см/с) до 20 фут/с (610 см/с), более предпочтительно приблизительно от 0,1 фут/с (0,3 см/с ) до 10 фут/с (304,8 см/с), и при концентрации заменяемого катализатора, изменяющейся приблизительно от 0,1 фунт (45,4 г) заменяемого катализатора/фунт (454 г) суспензии катализатора (то есть вес катализатора гидроочистки плюс вес потока очищенного углеводородного сырья) до приблизительно 0,80 фунт (363 г) заменяемого катализатора/фунт (454 г) суспензии катализатора, более предпочтительно приблизительно от 0,15 (68 г) до 0,60 фунт (272 г) катализатора/фунт (454 г) суспензии катализатора. In addition, the catalyst of the present invention specifically provides an unobvious piston flow of a substantially densified hydrotreating catalyst bed when the volume of the hydrotreating catalyst is withdrawn or transferred in a hydrocarbon feed stream under conditions of a preferably laminar flow from a central portion or section of a substantially densified hydrotreating catalyst bed from the lowermost bottom section of the bed and below the points of the plurality of annular mixing zones MZ containing a hydrocarbon feed stream (i.e., a liquid component nt and a component of hydrogen-containing gas). As indicated above, when the volume of the hydrotreating catalyst of the present invention is removed or transferred, so that the piston flow of the layer begins, it is removed or transferred preferably laminarly in the liquid hydrocarbon stream and removed from it near the impermeable zone (i.e., the non-perforated central plate 25) of the
В предпочтительном варианте настоящего изобретения катализатор настоящего изобретения включает неорганический носитель, который может включать цеолиты, неорганические оксиды, такие как диоксид кремния, оксид алюминия, оксид магния, диоксид титана и их смеси или любые аморфные тугоплавкие неорганические оксиды из группы II, III или IV элементов или композиции неорганических оксидов. Более предпочтительно неорганический носитель включает пористый материал носителя, такой как диоксид кремния, оксид алюминия, алюмосиликат или кристаллический алюмосиликат. На этот неорганический носитель или пористый материал носителя осаждают один или несколько металлов или соединений металлов, таких как оксиды, причем эти металлы выбирают из групп Ib, Vb, VIb, VIIb и VIII Периодической системы. Типичными примерами этих металлов являются железо, кобальт, никель, вольфрам, молибден, хром, ванадий, медь, ванадий, медь, палладий и платина, а также их сочетания. Предпочтение отдается молибдену, вольфраму, кобальту и никелю, а также их сочетаниям. Подходящие примеры катализатора предпочтительного типа включают никель-вольфрам, никель-молибден, кобальт-молибден или кобальт-никель-молибден, осажденные на пористый неорганический носитель, выбранный из группы, включающей диоксид кремния, оксид алюминия, оксид магния, диоксид титана, диоксид циркония, диоксид тория, оксид бора или диоксид гафния, или композиции неорганических оксидов, таких как алюмосиликат, диоксид кремния - оксид магния, оксид алюминия - оксид магния и т.п. In a preferred embodiment of the present invention, the catalyst of the present invention includes an inorganic carrier, which may include zeolites, inorganic oxides such as silica, alumina, magnesium oxide, titanium dioxide and mixtures thereof or any amorphous refractory inorganic oxides from group II, III or IV elements or inorganic oxide compositions. More preferably, the inorganic support comprises a porous support material such as silica, alumina, silica-alumina or crystalline silica-alumina. One or more metals or metal compounds, such as oxides, are deposited onto this inorganic support or porous support material, these metals being selected from Groups Ib, Vb, VIb, VIIb and VIII of the Periodic System. Typical examples of these metals are iron, cobalt, nickel, tungsten, molybdenum, chromium, vanadium, copper, vanadium, copper, palladium and platinum, as well as combinations thereof. Molybdenum, tungsten, cobalt and nickel, as well as their combinations, are preferred. Suitable examples of the preferred catalyst type include nickel-tungsten, nickel-molybdenum, cobalt-molybdenum or cobalt-nickel-molybdenum deposited on a porous inorganic support selected from the group consisting of silica, alumina, magnesium oxide, titanium dioxide, zirconia, thorium dioxide, boron oxide or hafnium dioxide, or compositions of inorganic oxides such as aluminosilicate, silicon dioxide - magnesium oxide, aluminum oxide - magnesium oxide, and the like.
Катализатор настоящего изобретения может дополнительно включать добавки, которые изменяют характеристики активности и/или емкости по металлам катализатора, такие как (но не ограничивающиеся указанными) фосфор и глины, включая слоистые глины. Такие добавки могут присутствовать в любых подходящих количествах в зависимости от конкретного применения для процесса гидрогенизационного превращения, включая прикладные катализаторы. Обычно такие добавки могут составлять практически примерно от 0 до 10 вес.% в расчете на вес всего катализатора (т.е. неорганический носитель плюс оксид металла). The catalyst of the present invention may further include additives that alter the activity characteristics and / or capacity of the metals of the catalyst, such as (but not limited to) phosphorus and clays, including layered clays. Such additives may be present in any suitable amounts, depending on the particular application for the hydrogenation conversion process, including applied catalysts. Typically, such additives can be from about 0 to 10% by weight, based on the weight of the total catalyst (i.e., inorganic support plus metal oxide).
Хотя металлические компоненты (например, кобальт, молибден и др.) могут присутствовать в любом подходящем количестве, катализатор настоящего изобретения предпочтительно включает приблизительно от 0,1% до 60% от веса металлических компонентов, в расчете на вес всего катализатора (т.е. неорганический оксидный носитель плюс оксиды металлов) или более предпочтительно примерно от 0,2% до 40% от веса всего катализатора и наиболее предпочтительно примерно от 0,5% до 30% от веса всего катализатора. Металлы VII группы обычно используются в меньших количествах, в интервале приблизительно от 0,1% до 30 вес. %, более предпочтительно примерно от 0,1% до 10 вес.%, а металлы группы VIB обычно используются в больших количествах, в интервале приблизительно от 0,5% до 50 вес.%, более предпочтительно примерно от 0,5% до 30 вес. %; хотя, как упоминалось выше, общее количество металлических компонентов на пористом неорганическом носителе составляет до 60% от веса всего катализатора (более предпочтительно примерно до 40% от веса). Атомное отношение металлов VIII и VIB групп может изменяться в широких пределах, предпочтительно приблизительно от 0,01 до 15, более предпочтительно примерно от 0,1 до 5. Эти атомные отношения будут зависеть от конкретного использования катализатора гидроочистки и/или от целей очистки. Although metal components (e.g., cobalt, molybdenum, etc.) may be present in any suitable amount, the catalyst of the present invention preferably comprises from about 0.1% to 60% by weight of the metal components, based on the weight of the total catalyst (i.e. inorganic oxide carrier plus metal oxides) or more preferably from about 0.2% to 40% by weight of the total catalyst and most preferably from about 0.5% to 30% by weight of the total catalyst. Group VII metals are usually used in smaller amounts, in the range of about 0.1% to about 30 weight. %, more preferably from about 0.1% to 10 wt.%, and the metals of group VIB are usually used in large quantities, in the range from about 0.5% to 50 wt.%, more preferably from about 0.5% to 30 weight. %; although, as mentioned above, the total amount of metal components on a porous inorganic support is up to 60% by weight of the total catalyst (more preferably up to about 40% by weight). The atomic ratio of Group VIII and Group VIB metals can vary widely, preferably from about 0.01 to 15, more preferably from about 0.1 to 5. These atomic ratios will depend on the particular use of the hydrotreating catalyst and / or purification goals.
Группы в Периодической системе, на которую ссылались выше, относятся к Периодической Таблице элементов, которая опубликована в Справочнике по химии Ланге (12-е издание, под редакцией Джона Д. Дина, авторское право 1979 г. Издательство Мак-Гроу Хилл Инк.) или которая опубликована в кратком химическом словаре (10-е издание), переработанном Гесснером Г. Хоули (авторское право 1981 г. Издательство Литтон Эдьюкашнл Паблишинг Инк.). The groups in the Periodic System referenced above refer to the Periodic Table of the Elements that is published in the Lange Chemistry Handbook (12th edition, edited by John D. Dean, copyright 1979 by McGraw Hill Inc.) or which is published in a brief chemical dictionary (10th edition), revised by Gessner G. Hawley (copyright 1981 by Lytton Publishing Publishing Inc.).
В более предпочтительном варианте воплощения катализатора оксидный катализатор гидроочистки или металлооксидный компонент, нанесенный на неорганический носитель или пористый материал носителя, представляет собой триоксид молибдена (MoO3) или сочетание триоксида молибдена и оксида никеля (NiO), причем триоксид молибдена присутствует в большом количестве. Наиболее предпочтительным неорганическим носителем является оксид алюминия. Молибден присутствует на неорганическом носителе катализатора (оксида алюминия) в количествах, изменяющихся примерно от 0,5% до 50 вес.%, предпочтительно примерно от 0,5% до 30 вес.%, наиболее предпочтительно примерно от 1,0% до 20 вес. % в расчете на суммарный вес неорганического носителя и оксида металла (металлов). Когда никель присутствует, его количество изменяется приблизительно до 30 вес. %, предпочтительно примерно от 0,5% до 20 вес.%, более предпочтительно примерно от 0,5% до 10 вес.% в расчете на суммарный вес неорганического носителя и оксида металла (металлов). Оксидный катализатор гидроочистки или металлооксидный компонент может быть приготовлен по любой подходящей методике, такой как осаждение оксида металла (металлов) из водных растворов на пористый неорганический материал носителя, с последующей сушкой и прокаливанием. В общем, методики приготовления катализатора являются традиционными и хорошо известными и могут включать пропитку, размол на бегунах, соосаждение и т.п. с последующим прокаливанием.In a more preferred embodiment of the catalyst, the hydrotreating oxide catalyst or metal oxide component supported on an inorganic support or porous support material is molybdenum trioxide (MoO 3 ) or a combination of molybdenum trioxide and nickel oxide (NiO), with molybdenum trioxide present in large quantities. The most preferred inorganic carrier is alumina. Molybdenum is present on the inorganic catalyst support (alumina) in amounts ranging from about 0.5% to 50% by weight, preferably from about 0.5% to 30% by weight, most preferably from about 1.0% to 20% by weight . % based on the total weight of the inorganic carrier and metal oxide (s). When nickel is present, its amount changes to approximately 30 weight. %, preferably from about 0.5% to 20% by weight, more preferably from about 0.5% to 10% by weight, based on the total weight of the inorganic carrier and the metal oxide (s). The hydrotreating oxide catalyst or metal oxide component can be prepared by any suitable technique, such as precipitation of metal oxide (s) from aqueous solutions onto porous inorganic support material, followed by drying and calcination. In general, catalyst preparation techniques are traditional and well known and may include impregnation, milling on runners, coprecipitation, and the like. followed by calcination.
Катализатор имеет площадь поверхности (такую как измеряется методом Брунауэра-Эммета-Теллера), которая достаточна для достижения целей гидроочистки при конкретном применении. Площадь поверхности обычно составляет примерно от 50 квадратных метров на грамм (м2/г) до 300 м2/г, более типично примерно от 75 до 150 м2/г.The catalyst has a surface area (such as measured by the Brunauer-Emmett-Teller method) that is sufficient to achieve hydrotreatment goals for a particular application. The surface area is usually from about 50 square meters per gram (m 2 / g) to 300 m 2 / g, more typically from about 75 to 150 m 2 / g.
Средняя прочность катализатора на раздавливание должна составлять минимум приблизительно 5 фунтов (2270 г). Прочность катализатора на раздавливание может быть определена на представительной пробе частиц катализатора. Например, фиксированное число частиц (скажем 30 частиц катализатора) получают из статического образца, включающего множество частиц катализатора, которые будут испытаны в процессе гидроочистки настоящего изобретения. Каждую частицу катализатора последовательно располагают между двумя горизонтальными параллельными стальными пластинами. Затем на верхнюю стальную пластину подают нагрузку до тех пор, пока размещенная частица катализатора не будет раздавлена. Прочность катализатора на раздавливание представляет собой приложенную нагрузку, при которой частица катализатора раздавливается. Это испытания повторяют для остальных частиц катализатора и рассчитывают среднюю прочность катализатора на раздавливание. Также предпочтительно, чтобы не более, чем примерно 35 вес.% частиц катализатора имели среднюю прочность менее чем приблизительно 5 фунтов (2270 г); более предпочтительно, чтобы не более, чем примерно 15 вес.% частиц катализатора имели среднюю прочность менее чем приблизительно 5 фунтов (2270 г); и наиболее предпочтительно не более чем примерно 0%. The average crush strength of the catalyst should be a minimum of approximately 5 pounds (2270 g). The crushing strength of the catalyst can be determined on a representative sample of catalyst particles. For example, a fixed number of particles (say 30 catalyst particles) are obtained from a static sample comprising a plurality of catalyst particles that will be tested during the hydrotreatment of the present invention. Each catalyst particle is sequentially positioned between two horizontal parallel steel plates. Then, a load is applied to the upper steel plate until the placed catalyst particle is crushed. The crush strength of a catalyst is the applied load at which a catalyst particle is crushed. This test is repeated for the remaining catalyst particles and the average crush strength of the catalyst is calculated. It is also preferred that no more than about 35 wt.% Of the catalyst particles have an average strength of less than about 5 pounds (2270 g); more preferably, not more than about 15 wt.% of the catalyst particles have an average strength of less than about 5 pounds (2270 g); and most preferably not more than about 0%.
Катализатор настоящего изобретения включает множество частиц катализатора, которые имеют однородный размер и предпочтительно сферическую форму со средним диаметром, изменяющимся примерно от 35 до 3 единиц Тайлера (от 0,42 до 6,68 мм), более предпочтительно примерно от 20 до 4 единиц Тайлера (от 0,83 до 4,70 мм) и наиболее предпочтительно от 14 до 5 единиц Тайлера (от 1,17 до мм). Используемые здесь обозначения единиц Тайлера взяты из таблицы, озаглавленной "Сита по стандартной гранулометрической шкале Тайлера" Справочника 53, издания 1981 г., опубликованного фирмой СЕ Тайлер Комбастшн Инжиниринг, Инк., ул. Вашингтон, г. Саут Норфолк, шт. Коннектикут. The catalyst of the present invention includes a plurality of catalyst particles that are uniform in size and preferably spherical with an average diameter varying from about 35 to 3 Tyler units (from 0.42 to 6.68 mm), more preferably from about 20 to 4 Tyler units ( from 0.83 to 4.70 mm) and most preferably from 14 to 5 Tyler units (from 1.17 to mm). The Tyler unit designations used here are taken from the table entitled "Tyler Standard Sieve Scales" of Reference 53, 1981 edition, published by CE Tyler Combustion Engineering, Inc., ul. Washington, South Norfolk. Connecticut.
Таким же образом, предпочтительно частицы катализатора имеют однородно гладкую и скругленную поверхность. Предпочтительные формы включают, например, сферы, сфероиды, частицы с формой яйца и т.п. Более предпочтительно катализатор настоящего изобретения представляет собой круглые частиц, включающие множество частиц катализатора, имеющих такое распределение по размеру, что по меньшей мере приблизительно 90 вес.% этих частиц имеют размерное отношение меньше чем примерно 2,0, более предпочтительно равное 1,5 или меньше чем 1,5 и наиболее предпочтительно равное примерно 1,0. Используемый здесь термин "размерное отношение" является геометрическим термином, который определяется величиной максимальной протяженности частицы катализатора, отнесенной к ширине частицы катализатора. "Максимальная протяженность" является максимально возможной протяженностью частицы катализатора. Иногда эту величину называют калибровым размером и она представляет собой максимальный размер в максимально поперечном сечении частицы катализатора. "Ширина" частицы катализатора является проекцией частицы катализатора перпендикулярно к максимальной протяженности и представляет собой наибольший размер частицы катализатора в направлении, перпендикулярном к максимальной протяженности. In the same way, preferably the catalyst particles have a uniformly smooth and rounded surface. Preferred forms include, for example, spheres, spheroids, egg particles, and the like. More preferably, the catalyst of the present invention is round particles comprising a plurality of catalyst particles having a size distribution such that at least about 90% by weight of these particles have a size ratio of less than about 2.0, more preferably 1.5 or less than 1.5 and most preferably equal to about 1.0. As used herein, the term "dimensional ratio" is a geometric term that is defined by the maximum length of a catalyst particle, relative to the width of the catalyst particle. "Maximum extent" is the maximum possible extent of a catalyst particle. This value is sometimes called the gauge size and it represents the maximum size in the maximum cross section of the catalyst particle. The “width” of the catalyst particle is the projection of the catalyst particle perpendicular to the maximum extent and represents the largest size of the catalyst particle in the direction perpendicular to the maximum extent.
Катализатор должен иметь такое распределение частиц по размеру, чтобы расширение слоя катализатора 10 в условиях внутри реактора 11 составляло менее 10% от длины (более предпочтительно менее 5% и наиболее предпочтительно менее чем 1% по длине) сверх практически полной осевой длины существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки в стационарном состоянии. Для того, чтобы получить максимальную производительность реактора, частицы катализатора имеют узкое распределение по размеру. Катализатор, используемый в процессе гидрогенизации настоящего изобретения, вообще включает такой интервал размеров или распределение по размеру, что по меньшей мере примерно 90 вес.%, предпочтительно по меньшей мере примерно 95 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере примерно от 97 вес.% частиц катализатора в слое катализатора 10 имеют диаметр в интервале от R1 до R2, при этом:
i) R1 имеет значение примерно от 1/64 дюйма (0,04 см) (то есть примерно соответствует размеру отверстия сита Тайлера 35 меш) до 1/4 дюйма (0,63 см) (то есть примерно соответствует размеру отверстия сита Тайлера 3 меш);
ii) R2 также имеет значение примерно от 1/64 дюйма (0,04 см) (то есть примерно соответствует размеру отверстия сита Тайлера 35 меш) до 1/4 дюйма (0,63 см), (то есть примерно соответствует размеру отверстия сита Тайлера 3 меш); и
iii) отношение R2/R1 имеет значение, большее или примерно равное 1,0 и меньшее или примерно равное 1,4 (или примерно равно квадратному корню из 2,0).The catalyst should have a particle size distribution such that the expansion of the
i) R1 has a value from about 1/64 inch (0.04 cm) (i.e. approximately corresponds to the size of the hole of the
ii) R2 also has a value of approximately 1/64 inch (0.04 cm) (i.e. approximately corresponds to the size of the mesh hole of
iii) the ratio R2 / R1 has a value greater than or approximately equal to 1.0 and less than or approximately equal to 1.4 (or approximately equal to the square root of 2.0).
Более предпочтительно частицы катализатора в слое катализатора 10 имеют диаметр в интервале от R1 до R2, при этом каждый диаметр R1 и R2 имеет значение примерно от 2/64 дюйма (0,08 см), (то есть примерно соответствует размеру отверстия сита Тайлера 20 меш) до 12/64 дюйма (0,48 см), (то есть примерно соответствует размеру отверстия сита Тайлера 4 меш); наиболее предпочтительно примерно от 3/64 дюйма (0,12 см) (то есть примерно соответствует размеру отверстия сита Тайлера 14 меш) до 9/64 дюйма (0,36 см) (то есть примерно соответствует размеру отверстия сита Тайлера 5 меш); причем отношение R2/R1 имеет значение, изменяющееся примерно от 1,0 до 1,4 (или примерно квадратный корень из 2,0). More preferably, the catalyst particles in the
Катализатор, используемый в процессе гидрогенизации настоящего изобретения, также в широком смысле включает такое распределение частиц по размеру, что максимум примерно 2,0 вес.% (более предпочтительно максимум примерно 1,0 вес.% и наиболее предпочтительно максимум примерно 0,5 вес.% или менее) частиц катализатора имеют диаметр меньше, чем R1. Катализатор также имеет такое распределение частиц по размеру, что максимум примерно 0,4 вес.% (более предпочтительно максимум примерно 0,2 вес.% и наиболее предпочтительно максимум примерно 0,1 вес.% или менее) частиц катализатора имеют диаметр меньше, чем R3, причем R3 меньше R1 и величина отношения R1/R3 составляет примерно 1,4 (или примерно квадратный корень из 2,0). Частицы катализатора предпочтительно имеют максимальную истираемость примерно 1,0 вес. % (более предпочтительно максимум примерно 0,5 вес.% и наиболее предпочтительно максимум примерно 0,25 вес.% или менее) от частиц катализатора до диаметра (т. е. проходящих через сито Тайлера), имеющего значение R1, и дополнительно имеют максимальную истираемость примерно 0,4 вес. % (более предпочтительно максимальная истираемость примерно 0,2 вес.% и наиболее предпочтительно максимум примерно 0,1 вес.% или менее) от частиц катализатора до диаметра (т.е. проходящих через сито Тайлера), имеющего значение R3, причем и здесь R3 (как указывалось выше) меньше R1 и величина отношения R1/R3 составляет примерно 1,4 (или примерно квадратный корень из 2,0). Заметим, что методика определения истираемости указана в стандарте США Эй-Эс-Ти-Эм Ди 4058-87. Однако в стандартной методике пыль удаляется вплоть до сита 850 мкм (примерно 20 меш). В настоящей методике это сито имеет отверстия, равные минимальному размеру частиц катализатора, который желателен для конкретного применения, который более конкретно определяется величинами R1 и R3. Таким образом, только в целях примера, для катализатора с оговоренным интервалом размеров частиц примерно от 10 до 12 меш. Тайлера можно указать примерно до 2,0 вес.% пыли (более предпочтительно примерно до 1 вес.% пыли) для максимального размера 12 меш. Тайлера и до 0,4 вес.% пыли (более предпочтительно примерно до 0,2 вес. % пыли) для максимального размера 14 меш. Тайлера. Аналогично для катализатора с оговоренным интервалом размеров частиц примерно от 6 до 8 меш. Тайлера можно указать примерно до 2,0 вес.% пыли (более предпочтительно до 1 вес.% пыли) для максимального размера 8 меш. Тайлера и до 0,4 вес.% пыли (более предпочтительно примерно до 0,2 вес.% пыли) для максимального размера 10 меш. Тайлера. Для катализатора с оговоренным интервалом размеров частиц примерно от 10 до 12 меш. Тайлера можно указать истираемость примерно вплоть до 1,0 вес.% (более предпочтительно примерно до 0,5 вес.%, наиболее предпочтительно примерно до 0,25 вес.%) для максимального размера 12 меш. Тайлера и примерно до 0,4 вес.% (более предпочтительно примерно до 0,2 вес.%, наиболее предпочтительно примерно до 0,1 вес.%) для максимального размера 14 меш. Тайлера. Далее аналогично для катализатора с оговоренным интервалом размеров частиц примерно от 6 до 8 меш. Тайлера можно указать истираемость примерно до 1,0 вес.% (более предпочтительно примерно до 0,5 вес.%, наиболее предпочтительно примерно до 0,25 вес. %) для максимального размера 8 меш. Тайлера и до 0,4 вес.% (более предпочтительно примерно до 0,2 вес.% и наиболее предпочтительно примерно до 0,1 вес. %) для максимального размера 10 меш. Тайлера. The catalyst used in the hydrogenation process of the present invention also broadly includes a particle size distribution such that a maximum of about 2.0 wt.% (More preferably a maximum of about 1.0 wt.% And most preferably a maximum of about 0.5 wt. % or less) of the catalyst particles have a diameter less than R1. The catalyst also has a particle size distribution such that a maximum of about 0.4 wt.% (More preferably a maximum of about 0.2 wt.% And most preferably a maximum of about 0.1 wt.% Or less) of the catalyst particles have a diameter less than R3, wherein R3 is less than R1 and the ratio R1 / R3 is about 1.4 (or about the square root of 2.0). The catalyst particles preferably have a maximum abradability of about 1.0 weight. % (more preferably a maximum of about 0.5 wt.% and most preferably a maximum of about 0.25 wt.% or less) from the catalyst particles to a diameter (i.e. passing through a Tyler sieve) having a value of R1, and additionally have a maximum abrasion is about 0.4 weight. % (more preferably a maximum abradability of about 0.2 wt.% and most preferably a maximum of about 0.1 wt.% or less) from the catalyst particles to a diameter (i.e. passing through a Tyler sieve) having the value R3, and here R3 (as mentioned above) is less than R1 and the ratio R1 / R3 is about 1.4 (or about the square root of 2.0). Note that the method for determining the abrasion is specified in the US standard AIS-T-EM Dee 4058-87. However, in the standard procedure, dust is removed up to a sieve of 850 μm (approximately 20 mesh). In the present methodology, this sieve has openings equal to the minimum particle size of the catalyst, which is desirable for a particular application, which is more specifically determined by the values of R1 and R3. Thus, by way of example only, for a catalyst with an agreed particle size range of about 10 to 12 mesh. Tyler can specify up to about 2.0 wt.% Dust (more preferably up to about 1 wt.% Dust) for a maximum size of 12 mesh. Tyler and up to 0.4 wt.% Dust (more preferably up to about 0.2 wt.% Dust) for a maximum size of 14 mesh. Tyler. Similarly, for a catalyst with a specified particle size range of about 6 to 8 mesh. Tyler can specify up to about 2.0 wt.% Dust (more preferably up to 1 wt.% Dust) for a maximum size of 8 mesh. Tyler and up to 0.4 wt.% Dust (more preferably up to about 0.2 wt.% Dust) for a maximum size of 10 mesh. Tyler. For a catalyst with a specified particle size range of about 10 to 12 mesh. Tyler can specify the abrasion up to about 1.0 wt.% (More preferably up to about 0.5 wt.%, Most preferably up to about 0.25 wt.%) For a maximum size of 12 mesh. Tyler and up to about 0.4 wt.% (More preferably up to about 0.2 wt.%, Most preferably up to about 0.1 wt.%) For a maximum size of 14 mesh. Tyler. Further, it is similar for a catalyst with a specified particle size range of from about 6 to 8 mesh. Tyler can specify the abrasion to about 1.0 wt.% (More preferably up to about 0.5 wt.%, Most preferably up to about 0.25 wt.%) For a maximum size of 8 mesh. Tyler and up to 0.4 wt.% (More preferably up to about 0.2 wt.% And most preferably up to about 0.1 wt.%) For a maximum size of 10 mesh. Tyler.
Удельный вес частиц катализатора определяется требованиями процесса гидрогенизационного превращения. Для катализатора настоящего изобретения предпочтительно, чтобы частицы имели однородную плотность. Термин "однородная плотность" означает, что плотность по меньшей мере 70 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 80 вес.% и более предпочтительно по меньшей мере 90 вес. % индивидуальных частиц катализатора не изменялась более, чем примерно на 10% от средней плотности всех частиц катализатора; и более предпочтительно плотность индивидуальных частиц катализатора не изменялась более, чем примерно на 5% от средней плотности всех частиц катализатора. В предпочтительном варианте воплощения катализатор настоящего изобретения (т.е. свежий катализатор) имеет плотность частиц, изменяющуюся примерно от 0,6 до 1,5 г/куб. см, более предпочтительно примерно от 0,7 до 1,2 г/куб. см, наиболее предпочтительно примерно от 0,8 до 1,1 г/куб. см. После того как катализатор по меньшей мере частично отработался, плотность частиц может изменяться примерно от 0,6 до 3,0 г/куб. см, более предпочтительно примерно от 0,7 до 3,0 г/куб. см и наиболее предпочтительно примерно от 0,8 до 3,0 г/куб. см. Определение размера частиц будет оставаться таким же, как указано выше. Содержание пыли и истираемость могут увеличиться в ходе гидрогенизационного превращения. The specific gravity of the catalyst particles is determined by the requirements of the hydrogenation conversion process. For the catalyst of the present invention, it is preferred that the particles have a uniform density. The term "uniform density" means that the density of at least 70 wt.%, Preferably at least 80 wt.% And more preferably at least 90 wt. % of individual catalyst particles did not change by more than about 10% of the average density of all catalyst particles; and more preferably, the density of the individual catalyst particles has not changed by more than about 5% of the average density of all catalyst particles. In a preferred embodiment, the catalyst of the present invention (i.e., fresh catalyst) has a particle density ranging from about 0.6 to 1.5 g / cc. cm, more preferably from about 0.7 to 1.2 g / cu. cm, most preferably from about 0.8 to 1.1 g / cu. see After the catalyst is at least partially spent, the particle density can vary from about 0.6 to 3.0 g / cu. cm, more preferably from about 0.7 to 3.0 g / cu. cm and most preferably from about 0.8 to 3.0 g / cu. see particle size determination will remain the same as above. Dust content and abrasion can increase during the hydrogenation transformation.
Хотя катализатором настоящего изобретения может быть любой катализатор, определенный выше, авторы обнаружили, что наиболее предпочтительный катализатор для оптимального достижения целей настоящего изобретения обладает сочетанием следующих свойств:
1. Пористый неорганический оксидный носитель.Although the catalyst of the present invention can be any catalyst defined above, the authors found that the most preferred catalyst for the optimal achievement of the objectives of the present invention has a combination of the following properties:
1. Porous inorganic oxide carrier.
2. Один или несколько каталитически активных металлов и/или дополнительные каталитические добавки, осажденные на пористый неорганический оксидный носитель. 2. One or more catalytically active metals and / or additional catalytic additives deposited on a porous inorganic oxide carrier.
3. Прочность на раздавливание составляет по меньшей мере 5 фунтов (2270 г). 3. The crushing strength is at least 5 pounds (2270 g).
4. Однородный размер частиц, изменяющийся примерно от 6 до 8 меш. Тайлера. 4. Homogeneous particle size, varying from about 6 to 8 mesh. Tyler.
5. Содержание пыли приблизительно до 1 вес.% для максимального размера 8 меш. Тайлера и до 0,2 вес.% пыли для максимального размера 10 меш. Тайлера. 5. Dust content up to approximately 1 wt.% For a maximum size of 8 mesh. Tyler and up to 0.2 wt.% Dust for a maximum size of 10 mesh. Tyler.
6. Истираемость примерно вплоть до 0,5 вес.% для максимального размера 8 меш. Тайлера и примерно до 0,2 вес.% для максимального размера 10 меш. Тайлера. 6. Abrasion up to about 0.5 wt.% For a maximum size of 8 mesh. Tyler and up to about 0.2 wt.% For a maximum size of 10 mesh. Tyler.
7. Обычно однородная сферическая форма. 7. Usually a uniform spherical shape.
8. Однородная плотность, изменяющаяся примерно от 0,7 до 3,0 куб. см. 8. Homogeneous density, varying from about 0.7 to 3.0 cubic meters. cm.
Авторы неожиданно обнаружили, что более предпочтительный катализатор, имеющий или содержащий сочетание свойств, перечисленное непосредственно выше, неочевидно обеспечивает оптимальный характер поршневого течения существенно уплотненного слоя (т.е. слоя катализатора 11) катализатора гидроочистки, который одновременно расширяется менее чем на 10% по длине (более предпочтительно меньше чем на 1% по длине) сверх практически полной осевой длины существенно уплотненного слоя катализатора гидроочистки в стационарном состоянии, хотя (и одновременно с этим) существенно уплотненный слой катализатора гидроочистки максимально и оптимально занимает примерно от 50 об.% до 98% от объема реактора 11 (т.е. весь внутренний доступный объем или объем реактора). The authors unexpectedly found that a more preferred catalyst having or containing a combination of properties listed immediately above does not obviously provide the optimal nature of the piston flow of a substantially densified layer (i.e., catalyst layer 11) of a hydrotreating catalyst, which simultaneously expands by less than 10% in length (more preferably less than 1% in length) over the almost total axial length of the substantially densified hydrotreating catalyst bed in a stationary state, although (and at the same time Along with this, a substantially densified hydrotreating catalyst bed maximally and optimally occupies from about 50 vol.% to 98% of the volume of the reactor 11 (i.e., the entire internal available volume or volume of the reactor).
Конкретный вид пористого базового материала или неорганического оксидного носителя, конкретный тип каталитически активного металла, пористая структура, площадь поверхности катализатора и размер частиц катализатора - все эти характеристики будут зависеть от предполагаемого конкретного применения (например, деметаллизация, обессеривание и т.п.) катализатора. Вообще говоря, более предпочтительный катализатор включает пористый неорганический оксидный носитель, выбранный из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния и их смесей, и имеет площадь поверхности в интервале приблизительно от 75 до 150 м2/г. Предпочтительный катализатор включает каталитически активный металл (металлы), присутствующий в виде оксида (оксидов), осажденный на пористый неорганический носитель. Оксид (оксиды) каталитически активного металла (металлов) или металлооксидный компонент предпочтительного катализатора выбирают из группы, состоящей из оксида молибдена, оксида кобальта, оксида никеля, оксида вольфрама и их смесей, и включает примерно от 0,5 до 50 вес.%, более предпочтительно примерно от 0,5 до 30% от веса всего катализатора (т. е. неорганический носитель плюс оксид металла (металлов)). Кроме того, более предпочтительный катализатор имеет общий однородный размер сферических частиц со средним диаметром, изменяющимся приблизительно от 20 до 4 меш. Тайлера. Хотя катализатор сферической формы является более предпочтительным, может использоваться также экструдат, если он является очень прочным, скажем, имеет прочность на раздавливание свыше 5 фунтов (2270 г). Абсолютный размер частиц катализатора может изменяться в зависимости от области применения, но более предпочтительный катализатор имеет узкое распределение, как указано выше.The specific type of porous base material or inorganic oxide support, the specific type of catalytically active metal, the porous structure, the surface area of the catalyst and the particle size of the catalyst - all these characteristics will depend on the intended specific application (e.g. demetallization, desulfurization, etc.) of the catalyst. Generally speaking, a more preferred catalyst comprises a porous inorganic oxide support selected from the group consisting of alumina, silica and mixtures thereof, and has a surface area in the range of about 75 to 150 m 2 / g. A preferred catalyst includes a catalytically active metal (s) present in the form of oxide (s) deposited on a porous inorganic support. The oxide (s) of the catalytically active metal (s) or metal oxide component of the preferred catalyst is selected from the group consisting of molybdenum oxide, cobalt oxide, nickel oxide, tungsten oxide and mixtures thereof, and includes from about 0.5 to 50 wt.%, More preferably about 0.5 to 30% by weight of the total catalyst (i.e., inorganic support plus metal oxide (s)). In addition, a more preferred catalyst has an overall uniform size of spherical particles with an average diameter varying from about 20 to 4 mesh. Tyler. Although a spherical catalyst is preferred, an extrudate can also be used if it is very strong, say, has a crush strength of more than 5 pounds (2270 g). The absolute particle size of the catalyst may vary depending on the application, but the more preferred catalyst has a narrow distribution, as described above.
Из приведенного выше обсуждения квалифицированным специалистам-практикам будет ясно, что, хотя частицы катализатора настоящего изобретения имеют однородный размер, форму и плотность, химические и металлургические свойства катализатора могут изменяться в зависимости от целей гидроочистки и выбранных условий процесса. Например, катализатор, выбранный для использования в процессе деметаллизации с максимальной активностью в отношении гидрокрекинга, будет совершенно другим по природе, чем катализатор, выбранный для задачи максимального обессеривания и гидрокрекинга в процессе. Тип катализатора, выбранный в соответствии с этим и имеющий упомянутые выше свойства, располагается в любой реакционной зоне гидрогенизационного превращения. Поток углеводородного сырья проходит через катализатор предпочтительно проходит как восходящий поток через катализатор для того, чтобы осуществить гидроочистку потока углеводородного сырья. Более предпочтительно катализатор используется с различными вариантами воплощения настоящего изобретения. From the discussion above, it will be clear to qualified practitioners that, although the catalyst particles of the present invention are of uniform size, shape and density, the chemical and metallurgical properties of the catalyst may vary depending on the hydrotreatment goals and the selected process conditions. For example, the catalyst selected for use in the demetallization process with maximum activity against hydrocracking will be completely different in nature than the catalyst selected for the task of maximum desulfurization and hydrocracking in the process. A type of catalyst, selected in accordance with this and having the above properties, is located in any reaction zone of the hydrogenation transformation. The hydrocarbon feed stream passes through the catalyst, preferably passes upstream through the catalyst in order to hydrotreat the hydrocarbon feed stream. More preferably, the catalyst is used with various embodiments of the present invention.
Пример
Множество частиц катализатора загружают в реакционную зону, находящуюся внутри реактора, такого как реактор 11. Это множество частиц катализатора образует слой катализатора (такой как слой катализатора 10 на фиг. 1 и 2). Этот слой катализатора в реакторе опирался на опору слоя в виде усеченного конуса, подобно опоре, показанной в общем как позиция 17 на фиг. 1 и 2. Входной распределитель, такой как круглый пластинчатый элемент 31 на фиг. 1 и 2 с множеством труб 32, проходящих поперек полного поперечного сечения реактора ниже усеченной конической опоры слоя, образует камеру повышенного давления или входную камеру между входным распределителем и усеченной конической опорой слоя. Эта усеченная коническая опора слоя катализатора включает ряд кольцевых многоугольников, которые включают множество сегментированных пластин (таких как сегментированные пластины 27 на фиг. 4-6), связанных или сформированных с элементами радиальных спиц, такими как элементы 26 на фиг. 3-6. Множество сегментированных пластин, каждая из которых имеет толщину около 10 дюймов (25,4 см) и ширину около 1,5 дюймов (3,8 см), прикреплено к восьми элементам радиальных спиц. Взаимно зацепленные сегментированные пластины и элементы радиальных спиц образуют сетчатую структуру для того, чтобы получить существенно кольцевые непрерывные зоны смешения для приема потока углеводородного сырья, причем они перекрываются с фильтром, имеющим отверстия такого среднего диаметра, который меньше, чем размер частиц катализатора. Каждая зона смешения ниже фильтра имеет обычно однородную толщину на периферии.Example
A plurality of catalyst particles are charged into a reaction zone located inside the reactor, such as
Частицы катализатора включают пористый алюминийоксидный материал носителя или неорганический носитель - оксид алюминия. На этот пористый алюминийоксидный материал носителя наносят оксидный компонент катализатора гидроочистки, состоящий из оксида никеля и/или триоксида молибдена. Количество молибдена, присутствующего на этом пористом алюминийоксидном материале носителя, составляет 3 вес.% в расчете на суммарный вес пористого алюминийоксидного материала носителя и оксидного компонента (компонентов) катализатора гидроочистки. Никель содержится на пористом алюминийоксидном материале носителя в количестве около 1 вес.%, в расчете на суммарный вес пористого алюминийоксидного материала носителя и оксидного компонента (компонентов) катализатора гидроочистки. Площадь поверхности этих частиц катализатора составляет примерно 120 м2/г.Catalyst particles include a porous alumina support material or an inorganic support, alumina. An oxide component of a hydrotreating catalyst consisting of nickel oxide and / or molybdenum trioxide is applied to this porous alumina support material. The amount of molybdenum present on this porous alumina support material is 3% by weight based on the total weight of the porous alumina support material and the oxide component (s) of the hydrotreating catalyst. Nickel is contained in the porous alumina support material in an amount of about 1% by weight, based on the total weight of the porous alumina support material and the oxide component (s) of the hydrotreating catalyst. The surface area of these catalyst particles is about 120 m 2 / g.
Множество частиц катализатора имеет в основном сферическую форму и средний диаметр, изменяющийся от 6 до 8 меш. Тайлера. Средняя прочность на раздавливание частиц катализатора составляет примерно 5 фунтов (2270 г). Емкость по металлам этого множества частиц катализатора составляет около 0,3 г металлов на 1 кубический сантиметр насыпного объема частиц катализатора. The plurality of catalyst particles are generally spherical in shape and have an average diameter varying from 6 to 8 mesh. Tyler. The average crush strength of the catalyst particles is approximately 5 pounds (2270 g). The metal capacity of this plurality of catalyst particles is about 0.3 g of metals per 1 cubic centimeter of bulk volume of catalyst particles.
Это множество частиц имеет такое распределение по размеру, что 98,5 вес. % частиц в слое катализатора имеют размерное отношение около 1,0 и диаметр в интервале от R1 до R2, при этом: 1) R1 имеет значение примерно 0,093 дюйма (0,24 см) (то есть примерно соответствует размеру отверстия сита Тайлера 8 меш); 2) R2 имеет значение примерно 0,093 дюйма (0,24 см) (то есть примерно соответствует размеру отверстия сита Тайлера 6 меш); и 3) отношение R2/R1 имеет значение, равное примерно квадратному корню из 2,0 или около 1,414. Частицы катализатора имеют такое распределение частиц по размеру, что максимум примерно 1,0 вес.% частиц катализатора имеют диаметр меньше, чем R1. Катализатор также имеет такое распределение частиц по размеру, что максимум примерно 0,2 вес.% частиц катализатора имеют диаметр меньше, чем R3, причем R3 меньше 1 и величина отношения R1/R3 составляет примерно 1,414 или примерно квадратный корень из 2,0. This set of particles has a size distribution such that 98.5 weight. % of the particles in the catalyst bed have a particle size ratio of about 1.0 and a diameter in the range from R1 to R2, wherein: 1) R1 has a value of about 0.093 inches (0.24 cm) (i.e. approximately corresponds to a Tyler sieve hole size of 8 mesh) ; 2) R2 has a value of about 0.093 inches (0.24 cm) (that is, approximately corresponds to the size of the opening of
Частицы катализатора предпочтительно имеют максимальную истираемость примерно 0,5 вес.% от частиц катализатора до диаметра (т.е. проходящих через сито Тайлера), имеющего значение R1, и дополнительно имеют максимальную истираемость примерно 0,2 вес.% от частиц катализатора до диаметра (т.е. проходящих через сито Тайлера), имеющего значение R3, причем и здесь R3 меньше R1, а величина отношения R1/R3 составляет примерно 1,414 или примерно квадратный корень из 2,0. Или иными словами для частиц катализатора с оговоренным интервалом размеров частиц или распределением примерно от 6 до 8 меш Тайлера указанная истираемость составляет примерно до 0,5 вес.% для максимального размера 8 меш Тайлера и до 0,2 вес.% для максимального размера 10 меш Тайлера. The catalyst particles preferably have a maximum abradability of about 0.5 wt.% From catalyst particles to a diameter (i.e. passing through a Tyler sieve) of value R1, and additionally have a maximum abradability of about 0.2 wt.% From catalyst particles to a diameter (i.e., passing through a Tyler sieve) having a value of R3, and here R3 is less than R1, and the ratio R1 / R3 is approximately 1.414 or approximately the square root of 2.0. Or in other words, for catalyst particles with a specified particle size range or distribution of about 6 to 8 Tyler mesh, the specified abrasion is up to about 0.5 wt.% For a maximum size of 8 Tyler mesh and up to 0.2 wt.% For a maximum size of 10 mesh Tyler.
Частицы катализатора имеют максимальное примерно до 1,0 вес.% для максимального размера 8 меш Тайлера и до 0,2 вес.% пыли для максимального размера 10 меш Тайлера. Иными словами, для катализатора с оговоренным интервалом размеров частиц или распределением по размеру примерно от 6 до 8 меш Тайлера указанное содержание пыли в частицах катализатора составит примерно до 1,0 вес.% для максимального размера 8 меш Тайлера и примерно до 0,2 вес.% для максимального размера 10 меш Тайлера. Частицы катализатора имеют однородную плотность такую, что средняя плотность частиц катализатора равна примерно 0,9 г/куб. см. The catalyst particles have a maximum of up to about 1.0 wt.% For a maximum size of 8 Tyler mesh and up to 0.2 wt.% Dust for a maximum size of 10 Tyler mesh. In other words, for a catalyst with a specified particle size range or a size distribution of about 6 to 8 Tyler mesh, the indicated dust content in the catalyst particles will be up to about 1.0 wt.% For a maximum size of 8 Tyler mesh and about 0.2 weight. % for a maximum size of 10 Tyler mesh. The catalyst particles have a uniform density such that the average density of the catalyst particles is approximately 0.9 g / cu. cm.
Жидкий компонент потока углеводородного сырья представляет собой тяжелый остаток атмосферной перегонки, в котором по меньшей мере 95 об.% выкипают выше 343oC и в котором значительная часть (например, 50% по объему) выкипает выше 510oC. Это "тяжелое" углеводородное сырье имеет содержание нежелательных металлов примерно 90 ч/млн. на вес тяжелого сырья. Водородсодержащий газ потока углеводородного сырья представляет собой практически на 97% чистый водород и его смешивают с тяжелым атмосферным остатком в соотношении 623 литра водородсодержащего газа при стандартных условиях на литр тяжелого атмосферного остатка, для того, чтобы получить поток углеводородного сырья.The liquid component of the hydrocarbon feed stream is a heavy residue of atmospheric distillation, in which at least 95 vol.% Boil above 343 o C and in which a significant part (for example, 50% by volume) boils above 510 o C. This is a "heavy" hydrocarbon the feed has an unwanted metal content of about 90 ppm. by weight of heavy raw materials. The hydrogen-containing gas of the hydrocarbon feed stream is almost 97% pure hydrogen and is mixed with a heavy atmospheric residue in the ratio of 623 liters of hydrogen-containing gas under standard conditions per liter of heavy atmospheric residue, in order to obtain a hydrocarbon feed stream.
Этот поток углеводородного сырья проходит через входной распределитель и вводится внутрь камеры повышенного давления реактора со скоростью потока, изменяющейся примерно от 0,1 до 1,0 фут/с (от 3 до 30,48 см/с). Давление и температура процесса гидроочистки составляли около 2300 фунт/кв.дюйм (161 ат) и 400oC соответственно. Из этой камеры повышенного давления поток углеводородного сырья поступает в кольцевую непрерывную зону смешения и равномерно подается через фильтр и в слой катализатора таким образом, чтобы не вызвать локальное вскипание или турбулентные потоки в слое катализатора, особенно вблизи к конической опоре слоя, которая перекрывается с фильтром.This hydrocarbon feed stream passes through an inlet distributor and is introduced into the reactor’s high pressure chamber at a flow rate varying from about 0.1 to 1.0 ft / s (3 to 30.48 cm / s). The pressure and temperature of the hydrotreating process were about 2,300 psi (161 at) and 400 ° C., respectively. From this pressure chamber, the hydrocarbon feed stream enters the annular continuous mixing zone and is uniformly fed through the filter and into the catalyst bed so as not to cause local boiling or turbulent flows in the catalyst bed, especially close to the conical bed support that overlaps with the filter.
Слой катализатора в реакторе содержит множество блоков повторного распределения (или закалки газообразным водородом), расположенных порознь аксиально (см. фиг. 7-9 для иллюстрации блоков закалки газообразным водородом). Когда поток углеводородного сырья проходит наверх через слой катализатора, газообразный водород испускается из блоков повторного распределения, которые перераспределяют любой водородсодержащий газ, который стал заключен в части слоя катализатора ниже (или в непосредственной близости) блоков повторного распределения водорода и дополнительно устраняется возможность образования пятен локального разогрева, турбулентных потоков или вскипания в верхней части (особенно выше блоков повторного распределения водорода) слоя катализатора. The catalyst bed in the reactor contains a plurality of redistribution units (or quenching with hydrogen gas) located axially apart (see FIGS. 7-9 for an illustration of quenching blocks with hydrogen gas). When the hydrocarbon feed stream flows upward through the catalyst bed, hydrogen gas is emitted from the redistribution units that redistribute any hydrogen-containing gas that has become enclosed in a portion of the catalyst bed below (or in close proximity) the hydrogen redistribution units and further eliminates the possibility of localized heating spots turbulent flows or boiling in the upper part (especially above the blocks of redistribution of hydrogen) of the catalyst layer.
Поток углеводородного сырья покидает реактор со скоростью потока около 3,6 фут/с (109,7 см/с), причем его качество улучшено настолько, что содержание металлов составляет около 3 ч/млн. от веса потока жидкого углеводородного сырья. Когда поток углеводородного сырья проходит наверх через слой катализатора, источник гамма-излучения в слое катализатора в сочетании с детектором гамма-излучения на реакторе свидетельствуют, что слой катализатора расширился меньше чем на 10% от длины сверх практически полной осевой длины слоя катализатора в стационарном состоянии. The hydrocarbon feed stream leaves the reactor at a flow rate of about 3.6 ft / s (109.7 cm / s), and its quality is so improved that the metal content is about 3 ppm. by weight of the liquid hydrocarbon feed stream. When the hydrocarbon feed stream flows upward through the catalyst bed, the gamma radiation source in the catalyst bed in combination with the gamma radiation detector in the reactor indicates that the catalyst bed has expanded less than 10% of the length over the almost full axial length of the catalyst bed in a stationary state.
После того, как реактор проработал в течение 1 недели, приблизительно 7,25 кубометров частиц катализатора (или примерно 3,3% от веса слоя катализатора) были выведены ламинарным потоком со скоростью примерно 3,6 фут/с (109,7 см/с) в потоке углеводородного сырья через J-образную трубу (такую, как показана позицией 29 на фиг. 1). Выведенный катализатор в потоке углеводородного сырья содержался в концентрации примерно 0,5 фунт/фунт суспензии катализатора (227 г/454 г) (т.е. вес выведенного катализатора плюс вес потока углеводородного сырья). Когда этот объем частиц катализатора был выведен или перемещен со дна слоя катализатора, этот слой (то есть существенно уплотненный слой катализатора) начал движение в поршневом режиме. After the reactor has been running for 1 week, approximately 7.25 cubic meters of catalyst particles (or approximately 3.3% of the weight of the catalyst bed) were discharged by laminar flow at a rate of approximately 3.6 ft / s (109.7 cm / s ) in a hydrocarbon feed stream through a J-shaped pipe (such as that shown at 29 in FIG. 1). The withdrawn catalyst in the hydrocarbon feed stream was contained in a concentration of about 0.5 lb / lb of catalyst suspension (227 g / 454 g) (i.e., the weight of the withdrawn catalyst plus the weight of the hydrocarbon feed stream). When this volume of catalyst particles was removed or moved from the bottom of the catalyst layer, this layer (i.e., a substantially densified catalyst layer) began to move in a piston mode.
Выведенный катализатор был заменен путем введения сравнимого объема свежего замещающего катализатора через верх реактора. Этот свежий замещающий катализатор суспендируют в очищенном потоке углеводорода (например, газойля) и вводят в реактор со скоростью потока замещения катализатора, равной примерно 3,6 фут/с (109,7 см/с), и при концентрации замещающего катализатора/фунт (454 г) суспензии катализатора (т.е. выведенного катализатора плюс вес потока углеводородного сырья, например газойля, в качестве суспендирующей среды). The withdrawn catalyst was replaced by introducing a comparable volume of fresh replacement catalyst through the top of the reactor. This fresh substitute catalyst is suspended in a purified hydrocarbon stream (e.g., gas oil) and introduced into the reactor at a catalyst substitution flow rate of about 3.6 ft / s (109.7 cm / s) and at a concentration of substitute catalyst / lb (454 d) catalyst slurries (i.e., discharged catalyst plus the weight of a stream of hydrocarbon feeds, for example gas oil, as a suspending medium).
Хотя настоящее изобретение описано здесь со ссылкой на конкретные варианты его воплощения, подразумевается множество модификаций, различных изменений и замещений, причем можно признать, что в некоторых случаях некоторые признаки изобретения будут использоваться без соответствующего применения других признаков, без отклонения от объема изложенного здесь изобретения. Although the present invention has been described herein with reference to specific embodiments thereof, many modifications, various changes and substitutions are implied, it being recognized that in some cases some features of the invention will be used without the corresponding use of other features, without deviating from the scope of the invention set forth herein.
Claims (21)
29.04.94 - по пп.1 - 4, 10 - 12, 19 и 20;
11.07.94 - по пп.5, 9, 13, 14, 21;
21.11.94 - по пп.6 - 8, 15 - 18.Priority on points:
04/29/94 - according to claims 1 - 4, 10 - 12, 19 and 20;
07/11/94 - according to claims 5, 9, 13, 14, 21;
11.21.94 - according to claims 6 - 8, 15 - 18.
Applications Claiming Priority (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US23504394A | 1994-04-29 | 1994-04-29 | |
| US08/235,777 US5472928A (en) | 1989-07-19 | 1994-04-29 | Catalyst, method and apparatus for an on-stream particle replacement system for countercurrent contact of a gas and liquid feed stream with a packed bed |
| US08/235,043 | 1994-04-29 | ||
| US08/235,777 | 1994-04-29 | ||
| US08/273,526 US5492617A (en) | 1989-07-19 | 1994-07-11 | Apparatus and method for quenching in hydroprocessing of a hydrocarbon feed stream |
| US08/273,526 | 1994-07-11 | ||
| US08/342,527 | 1994-11-21 | ||
| US08/342,527 US5589057A (en) | 1989-07-19 | 1994-11-21 | Method for extending the life of hydroprocessing catalyst |
| PCT/US1995/005280 WO1995029970A1 (en) | 1994-04-29 | 1995-04-27 | Catalyst, method and apparatus for a particle replacement system for countercurrent feed-packed bed contact |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96105938A RU96105938A (en) | 1998-06-10 |
| RU2134286C1 true RU2134286C1 (en) | 1999-08-10 |
Family
ID=27499776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96105938A RU2134286C1 (en) | 1994-04-29 | 1995-04-27 | Crude hydrocarbon material hydrofining method (versions) and catalyst |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0711331A4 (en) |
| CN (1) | CN1134527C (en) |
| AU (1) | AU2368795A (en) |
| CA (1) | CA2168339A1 (en) |
| RU (1) | RU2134286C1 (en) |
| TW (1) | TW321613B (en) |
| WO (1) | WO1995029970A1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2284217C2 (en) * | 2001-03-01 | 2006-09-27 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Reactor |
| RU2637553C2 (en) * | 2012-05-25 | 2017-12-05 | Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани | Method of direct hydrogen injection in hydrogenation processing reactor with full filling catalyst layer with liquid |
| RU2685266C1 (en) * | 2015-11-12 | 2019-04-17 | Чайна Петролиум энд Кемикал Корпорейшн | Heavy oil hydrofining system and heavy oil hydrofining method |
| US10696907B2 (en) | 2016-09-16 | 2020-06-30 | Lummus Technology Inc. | Fluid catalytic cracking process and apparatus for maximizing light olefin yield and other applications |
| US10758883B2 (en) | 2016-09-16 | 2020-09-01 | Lummus Technology Llc | Fluid catalytic cracking process and apparatus for maximizing light olefin yield and other applications |
| RU2786474C1 (en) * | 2019-04-03 | 2022-12-21 | ЛАММУС ТЕКНОЛОДЖИ ЭлЭлСи | Method for stepwise fluid-catalytic cracking, using solid particle separator, for increasing quality of ligroin range material |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5916529A (en) * | 1989-07-19 | 1999-06-29 | Chevron U.S.A. Inc | Multistage moving-bed hydroprocessing reactor with separate catalyst addition and withdrawal systems for each stage, and method for hydroprocessing a hydrocarbon feed stream |
| US5879642A (en) * | 1996-04-24 | 1999-03-09 | Chevron U.S.A. Inc. | Fixed bed reactor assembly having a guard catalyst bed |
| JPH11319584A (en) | 1998-05-11 | 1999-11-24 | Nippon Kecchen Kk | Method for producing carrier for granular catalyst and method for producing catalyst using the carrier |
| US6554994B1 (en) * | 1999-04-13 | 2003-04-29 | Chevron U.S.A. Inc. | Upflow reactor system with layered catalyst bed for hydrotreating heavy feedstocks |
| CN1098330C (en) * | 2000-04-29 | 2003-01-08 | 中国石化集团洛阳石油化工工程公司 | Fluidifying and catalytic convertion process of hydrocarbon |
| TWI422743B (en) | 2010-04-19 | 2014-01-11 | Ying Che Huang | Pump structure |
| CN102872711B (en) * | 2012-09-26 | 2014-09-17 | 山东国舜建设集团有限公司 | Guiding device for slurry flow field in lime/limestone wet desulphurization tower |
| DE102015107366B3 (en) * | 2015-05-11 | 2016-01-21 | Krohne Messtechnik Gmbh | Method of operating a flowmeter and related flowmeter |
| FR3060414B1 (en) * | 2016-12-16 | 2019-01-25 | IFP Energies Nouvelles | DEVICE FOR TEMPORARILY STORING AND CIRCULATING A CERTAIN QUANTITY OF CATALYST IN CATALYTIC REFORMING UNITS. |
| CN108793241B (en) * | 2018-09-04 | 2023-09-08 | 沈阳东方钛业股份有限公司 | Charging ring for titanium dioxide production |
| US20210121865A1 (en) * | 2019-10-04 | 2021-04-29 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Porous catalyst carrier particles and methods of forming thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3887455A (en) * | 1974-03-25 | 1975-06-03 | Exxon Research Engineering Co | Ebullating bed process for hydrotreatment of heavy crudes and residua |
| US4422960A (en) * | 1980-02-19 | 1983-12-27 | Chiyoda Chemical Engineering & Construction Co., Ltd. | Catalysts for hydrotreatment of heavy hydrocarbon oils containing asphaltenes |
| SU1255055A3 (en) * | 1981-12-17 | 1986-08-30 | Феб Петрольхемишес Комбинат Шведт (Инопредприятие) | Method of hydrofining heavy petroleum fractions |
| US5076908A (en) * | 1989-07-19 | 1991-12-31 | Chevron Research & Technology Company | Method and apparatus for an on-stream particle replacement system for countercurrent contact of a gas and liquid feed stream with a packed bed |
-
1995
- 1995-04-27 EP EP95917740A patent/EP0711331A4/en not_active Ceased
- 1995-04-27 AU AU23687/95A patent/AU2368795A/en not_active Abandoned
- 1995-04-27 RU RU96105938A patent/RU2134286C1/en active
- 1995-04-27 WO PCT/US1995/005280 patent/WO1995029970A1/en not_active Ceased
- 1995-04-27 CA CA 2168339 patent/CA2168339A1/en not_active Abandoned
- 1995-04-27 CN CNB951905686A patent/CN1134527C/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-12 TW TW84104719A patent/TW321613B/zh active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3887455A (en) * | 1974-03-25 | 1975-06-03 | Exxon Research Engineering Co | Ebullating bed process for hydrotreatment of heavy crudes and residua |
| US4422960A (en) * | 1980-02-19 | 1983-12-27 | Chiyoda Chemical Engineering & Construction Co., Ltd. | Catalysts for hydrotreatment of heavy hydrocarbon oils containing asphaltenes |
| SU1255055A3 (en) * | 1981-12-17 | 1986-08-30 | Феб Петрольхемишес Комбинат Шведт (Инопредприятие) | Method of hydrofining heavy petroleum fractions |
| US5076908A (en) * | 1989-07-19 | 1991-12-31 | Chevron Research & Technology Company | Method and apparatus for an on-stream particle replacement system for countercurrent contact of a gas and liquid feed stream with a packed bed |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2284217C2 (en) * | 2001-03-01 | 2006-09-27 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Reactor |
| RU2637553C2 (en) * | 2012-05-25 | 2017-12-05 | Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани | Method of direct hydrogen injection in hydrogenation processing reactor with full filling catalyst layer with liquid |
| RU2685266C1 (en) * | 2015-11-12 | 2019-04-17 | Чайна Петролиум энд Кемикал Корпорейшн | Heavy oil hydrofining system and heavy oil hydrofining method |
| US11001768B2 (en) | 2015-11-12 | 2021-05-11 | China Petroleum & Chemical Corporation | Heavy oil hydrotreating system and heavy oil hydrotreating method |
| US10696907B2 (en) | 2016-09-16 | 2020-06-30 | Lummus Technology Inc. | Fluid catalytic cracking process and apparatus for maximizing light olefin yield and other applications |
| RU2728777C1 (en) * | 2016-09-16 | 2020-07-31 | ЛАММУС ТЕКНОЛОДЖИ ЭлЭлСи | Catalytic cracking method with suspended catalyst and device for maximizing yield of light olefin and other applications |
| US10758883B2 (en) | 2016-09-16 | 2020-09-01 | Lummus Technology Llc | Fluid catalytic cracking process and apparatus for maximizing light olefin yield and other applications |
| US11015130B2 (en) | 2016-09-16 | 2021-05-25 | Lummus Technology Llc | Fluid catalytic cracking process and apparatus for maximizing light olefin yield and other applications |
| RU2786474C1 (en) * | 2019-04-03 | 2022-12-21 | ЛАММУС ТЕКНОЛОДЖИ ЭлЭлСи | Method for stepwise fluid-catalytic cracking, using solid particle separator, for increasing quality of ligroin range material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1134527C (en) | 2004-01-14 |
| EP0711331A4 (en) | 1998-03-25 |
| AU2368795A (en) | 1995-11-29 |
| CA2168339A1 (en) | 1995-11-09 |
| EP0711331A1 (en) | 1996-05-15 |
| WO1995029970A1 (en) | 1995-11-09 |
| CN1129950A (en) | 1996-08-28 |
| TW321613B (en) | 1997-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2134286C1 (en) | Crude hydrocarbon material hydrofining method (versions) and catalyst | |
| US5916529A (en) | Multistage moving-bed hydroprocessing reactor with separate catalyst addition and withdrawal systems for each stage, and method for hydroprocessing a hydrocarbon feed stream | |
| US6086749A (en) | Catalyst and method for hydroprocessing a hydrocarbon feed stream in a reactor containing two or more catalysts | |
| US9738835B2 (en) | Process for performing a fischer tropsch reaction | |
| US5472928A (en) | Catalyst, method and apparatus for an on-stream particle replacement system for countercurrent contact of a gas and liquid feed stream with a packed bed | |
| US5648051A (en) | Apparatus and method for quenching in hydroprocessing of a hydrocarbon feed stream | |
| US5498327A (en) | Catalyst, method and apparatus for an on-stream particle replacement system for countercurrent contact of a gas and liquid feed stream with a packed bed | |
| US5589057A (en) | Method for extending the life of hydroprocessing catalyst | |
| KR20000064761A (en) | Hydrogenation Process and Gas-Pocket Distribution Unit of Hydrocarbon Feedstream | |
| US3966420A (en) | Apparatus and process for the catalytic treatment of hydrocarbons | |
| US4591428A (en) | Continuous process for the catalytic treatment of hydrocarbon oils | |
| US3844936A (en) | Desulfurization process | |
| US4229418A (en) | Apparatus for the catalytic treatment of hydrocarbons | |
| US4239614A (en) | Hydrocarbon conversion process with annular guard beds | |
| RU2135275C1 (en) | Structure of catalyst carrier and method of its application | |
| US5603904A (en) | Apparatus for catalyst replacement | |
| CN100482765C (en) | Catalyst for conversion processes | |
| ZA200403378B (en) | In-situ hydroisomerization of a synthesized hydrocarbon liquid in a slurry fischer-tropsch reactor. | |
| CA2286847C (en) | Gas and solids reducing slurry downcomer | |
| US3195987A (en) | Apparatus for contacting mixed phase fluids with a solid catalyst | |
| CN108014721A (en) | A kind of residual hydrogenation reactor |