CN105722955A - 加氢处理方法以及与多功能加氢处理器相关的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了多功能加氢处理器，其包括：颗粒去除区，其具有颗粒阱，用于从煤焦油料流除去颗粒污染物；以及脱金属区，其包含脱金属催化剂，用于从已脱颗粒的料流除去有机键接的金属。脱金属区位于颗粒去除区之后。加氢处理器也包括位于脱金属区之后的加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧区域，其包含至少一种加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧催化剂，从而提供经加氢处理的煤焦油料流。

Description

加氢处理方法以及与多功能加氢处理器相关的应用
优先权声明
本申请要求2013年11月19日递交的临时申请No.61/906,083的优先权，将其内容全部引入本文供参考。
发明背景
许多不同类型的化学品是从石油加工生产的。但是，因为近年来的需求增加，石油越来越昂贵。
所以，已经尝试提供用于生产化学品的原料的替代来源。现在致力于研究从固体碳质材料、例如煤制备液体烃，煤可以在许多国家例如美国和中国大量获得。
煤的热解反应产生焦炭和煤焦油。制备焦炭或“焦化”方法包括将材料在密闭容器中在不存在氧气的情况下加热到非常高的温度。焦炭是多孔的、但是硬的残余物，其大部分是碳和无机灰尘，可以用于生产钢。
煤焦油是在加热期间排出的挥发性物质，其包含多种烃化合物的混合物。其可以进行分离以获得各种有机化合物，例如苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽和菲。这些有机化合物可以用于生产许多产品，例如染料、药物、炸药、调味料、香料、防腐剂、合成树脂以及油漆和颜料。从分离留下的残余沥青用于铺路、屋顶、防水和绝缘应用。
虽然煤焦油可以提供多种有用和有价值的化学品，但是煤焦油也含有杂质，例如固体颗粒物、金属、氮、氧和硫。常规用于从烃源形成有用化学品的催化剂通常被一种或多种这些杂质钝化。
因此，需要加氢处理方法和多功能加氢处理器以从煤焦油除去这些杂质。
发明概述
在第一方面中，多功能加氢处理器包括：颗粒去除区，其具有颗粒阱，用于从煤焦油料流除去颗粒污染物；以及脱金属区，其包含脱金属催化剂，用于从已脱颗粒的料流除去有机键接的金属。脱金属区位于颗粒去除区之后。加氢处理器也包括位于脱金属区之后的加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧区域，其包含至少一种加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧催化剂，用于提供经加氢处理的煤焦油料流。
在另一个方面中，加氢处理方法包括：将煤进料在热解区中热解以制备焦炭料流和煤焦油料流，并且从煤焦油料流分离沥青级分以形成具有减少沥青含量的煤焦油料流。使得具有减少沥青含量的煤焦油料流与颗粒阱接触以从煤进料去除颗粒污染物，从而形成已脱颗粒的煤焦油料流。此方法还包括使得已脱颗粒的煤焦油料流与脱金属催化剂接触以除去有机键接的金属，从而形成已脱金属的煤焦油料流，并且使得已脱金属的煤焦油料流与一种或多种用于加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧的催化剂接触，从而制备经加氢处理的煤焦油料流。
附图简述
图1显示本发明加氢处理方法的一个实施方案。
图2A显示图1所示方法的加氢脱硫/加氢脱氮/加氢脱氧区域的一个实施方案。
图2B显示图1所示方法的加氢脱硫/加氢脱氮/加氢脱氧区域的另一个实施方案。
发明详述
图1显示加氢处理方法5的一个实施方案。可以将煤进料10送入热解区15、气化区20，或可以将煤进料10分成两部分并将它们送入所述两个区域。
在热解区15中，煤10在不存在氧气的情况下被加热到高温，例如达到2000℃(3600°F)，从而驱除挥发性组分。焦化产生了焦炭25和煤焦油料流30。焦炭25可以用于其它工艺中，例如用于生产钢。
如果需要的话，含有来自焦化工艺的挥发性组分的煤焦油料流30可以被送到污染去除区35。
任选的用于从煤焦油料流或其它工艺料流除去一种或多种污染物的污染物去除区35可以位于此方法中的各种位置，这取决于具体污染物对产物或方法的影响以及除去污染物的原因，这将在下文描述。例如，污染物去除区可以位于分离区45的上游。已经确认一些污染物会干扰下游加工步骤或烃转化工艺，在这种情况下，污染物去除区35可以位于分离区45的上游，或者位于分离区45和具体下游加工步骤之间。确认其它污染物，它们应当被去除以满足具体产品规格。当希望从烃或工艺料流除去多种污染物时，各种污染物去除区可以位于此方法中的不同位置。在其它途径中，污染物去除区可以与在体系内的其它工艺重叠或整合，在这种情况下可以在另一部分工艺期间去除污染物，包括、但不限于分离区或下游烃转化区。这可以通过改进或不改进这些具体区域、反应器或工艺的情况完成。虽然污染物去除区通常位于烃转化反应器的下游，但是应当理解的是本文所述的污染物去除区可以位于分离区的上游，位于分离区和烃转化区之间，或位于烃转化区的下游，或者沿着在工艺料流内的其它料流，例如载液料流、燃料料流、氧源料流或在所述体系和方法中使用的任何料流。污染物的浓度是通过从煤焦油料流30除去至少一部分污染物而控制的。这里所用的术语“除去”可以表示实际的去除操作，例如通过吸附、吸收或膜分离，或可以表示将污染物转化成更可容忍的化合物，或这两者。
将已脱除污染物的煤焦油进料40送到任选的分离区45，在这里将其分离成两个或更多个级分。煤焦油包含具有宽沸点范围的杂环芳族化合物及其衍生物的复杂混合物。级分的数目和在不同级分中的组分可以变化，这是本领域公知的。典型的分离方法涉及将煤焦油料流分离成4-6个料流。例如，可以有含NH3、CO和轻质烃的级分，具有0-180℃沸点的轻质油级分，具有180-230℃沸点的中间油级分，具有230-270℃沸点的重质油级分，具有270-350℃沸点的蒽油级分，以及沥青。
轻质油级分含有化合物例如苯、甲苯、二甲苯、石脑油、苯并呋喃-茚、二环戊二烯、吡啶和甲基吡啶。中间油级分含有化合物例如酚、甲酚和甲苯基酸，二甲苯酚，萘，高沸点焦油酸，以及高沸点焦油碱。重质油级分含有苯吸收油和甲酚化物。蒽油级分含有蒽。沥青是煤焦油蒸馏的残余物，其主要含有芳烃和杂环化合物。
如上所述，煤焦油进料40被分离成含有气体例如NH3和CO以及轻质烃例如乙烷的气体级分50，具有不同沸点范围的烃级分55、60和65，以及沥青级分70。
合适的分离方法包括、但不限于分级，例如蒸馏，溶剂萃取，以及吸附。
一种或多种级分50、55、60、65、70可以按照需要进一步加工。如本文所述，可以将级分60送到加氢处理器75。加氢处理是这样的方法，其中氢气与烃料流在合适催化剂的存在下接触，所述催化剂主要对于从烃进料除去杂原子例如硫、氮和金属方面具有活性。在加氢处理中，具有双键和三键的烃可以被饱和。芳族化合物也可以被饱和。典型的加氢处理反应条件包括温度为290℃(550°F)至455℃(850°F)，压力为3.4MPa(500psig)至26.7MPa(4000psig)，液体小时空速为0.1hr-1至5hr-1，以及氢气速率为168-1011Nm3/m3油(1,000-10,000scf/bbl)。典型的加氢处理催化剂包含在高表面积载体材料上的至少一种VIII族金属，优选铁、钴和镍，和包含至少一种VI族金属，优选钼和钨，所述载体材料优选是氧化铝。其它典型的加氢处理催化剂包括沸石催化剂以及贵金属催化剂，其中贵金属选自钯和铂。
加氢处理器75至少包括脱颗粒区80、脱金属区90和加氢脱硫/加氢脱氮/加氢脱氧(HDS/HDN/HDO)区域110。加氢处理器75可以作为单个装置或作为彼此流体连通的离散区域形成。
级分60首先进入脱颗粒区80。脱颗粒区80包含颗粒阱或过滤器以从级分60除去固体粒子，例如灰尘。在从脱颗粒区80通过之后，将已脱颗粒的进料85送入脱金属区90。
在脱金属区90中，使得已脱颗粒的料流80与脱金属催化剂接触，从而从已脱颗粒的料流85除去有机键接的金属。脱金属催化剂是具有低酸度的大孔催化剂，其包含镍-钼催化剂和钴-钼催化剂中的至少一种。
另外，任选地将骤冷液95送入已脱颗粒的料流85，如图所示1，或在注入口加入脱金属区90。骤冷液95优选是较冷的液体，其温度低于料流85的温度，优选是26.67℃(80°F)至65.5℃(150°F)，从而降低烃料流85的温度。用脱金属催化剂促进的脱金属反应是放热的。另外，希望冷却方法能在料流85进行脱金属时帮助控制料流85的温度。骤冷液的例子包括氢气或液体产物。
在从脱金属区90通过之后，将已脱金属的进料105送入HDS/HDN/HDO区域110。已脱金属的进料与多种加氢处理催化剂在HDS/HDN/HDO区域110中接触，从而除去硫、氮和氧杂原子。加氢处理催化剂包含在高表面积载体材料上的至少一种VIII族金属，例如铁、钴或镍，和至少一种VI族金属，优选钼或钨，所述载体材料优选是氧化铝或二氧化硅。其它加氢处理催化剂可以包括沸石材料。优选用于HDS/HDN/HDO区域110中的加氢处理催化剂包括镍-钼催化剂、钴-钼催化剂、镍-钨催化剂和镍-钴-钼催化剂中的一种或多种。在与加氢处理催化剂接触之后，从HDS/HDN/HDO区域110制得经加氢处理的进料120。
HDS/HDN/HDO区域110可以按照不同的方式形成。作为一个例子，图2A显示了作为顺序排布的两个分开区域形成的HDS/HDN/HDO区域110，并且这两个区域彼此流体连通。在第一区域200中，已脱金属的料流105与第一加氢处理催化剂接触，如上所述。第一加氢处理催化剂优选具有较大的孔结构，包括孔径为5-30nm的孔，优选孔径为10-15nm。在与第一催化剂接触之后，将已部分加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧的料流210送入第二区域215。在此第二区域中，料流210与第二加氢处理催化剂接触，第二加氢处理催化剂是与第一催化剂不同的。第二催化剂优选具有较小的孔结构。例如,孔直径可以是10nm或更小，优选的孔直径是5-10nm。
或者，如图2B所示，HDS/HDN/HDO区域110可以包括顺序排布的多个床。如图2B所示，区域110包括三个床110a、110b、110c，但是本领域技术人员将能理解，在不偏离本发明范围的情况下可以包括更多或更少的床。每个床110a、110b、110c包含一种或多种加氢处理催化剂。已脱金属的料流105进入HDS/HDN/HDO区域110，并从床110a、110b、110c依次流过，此料流与在每个床中所含的催化剂接触。在每个床110a、110b、110c中的催化剂可以是相同或不同的。当需要多种催化剂时，一个或多个床可以包括堆叠式催化剂。另外，骤冷注入口225位于每个床110a、110b和110c之间，如图2B所示。骤冷口225允许注入骤冷液95，从而在烃料流通过HDS/HDN/HDO区域110时帮助控制烃料流的温度。
再次参见图1，在从HDS/HDN/HDO区域110排出之后，经加氢处理的料流120进入分离区125，从而将经加氢处理的产物分离成两个或更多个级分。分离区125优选包括冷凝器以从经加氢处理的料流120除去水，并包括分离塔以将料流120分成多个产物。例如，如图1所示，料流120被分成石脑油料流135、煤油料流140、柴油料流145和真空瓦斯油料流150。副产物料流130包含在冷凝器中除去的水和在分离塔中分离的氨产物中的一种或多种，将副产物料流130从分离区125取出，并作为氢给体源循环到热解区15。按照需要，将每个料流135、140、145、150从分离区125取出用于进一步的下游工艺。合适的工艺包括、但不限于加氢裂化、流化催化裂化、烷基化、转移烷基化、氧化和氢化。
加氢裂化是这样的方法，其中烃在氢气的存在下裂化成具有较低分子量的烃。典型的加氢裂化条件可以包括温度为290℃(550°F)至468℃(875°F)，压力为3.5MPa(500psig)至27.58MPa(4000psig)，液体小时空速(LHSV)为0.5hr-1至小于5hr-1，以及氢气速率为421-2527Nm3/m3油(2,500-15,000scf/bbl)。典型的加氢裂化催化剂包括与一种或多种VIII族或VIB族金属氢化组分组合的无定形二氧化硅-氧化铝基底或低含量沸石基底，或在其上沉积VIII族金属氢化组分的结晶沸石裂化基底。额外氢化组分可以选自VIB族，用于与沸石基底一起引入。
流化催化裂化(FCC)是催化烃转化方法，这是通过使得较重的烃在流化反应区中与催化颗粒材料接触进行的。在催化裂化中的反应是在不存在显著添加的氢气或消耗氢气的情况下进行。此方法通常使用粉末催化剂，其具有悬浮在进料烃的上升料流中的颗粒以形成流化床。在代表性方法中，裂化是在升气管中进行，升气管是垂直或向上倾斜的管道。通常，将已预热的进料经由进料喷嘴喷入升气管的底座，在这里与热的流化催化剂接触，并在与催化剂接触时气化，并且发生裂化以将高分子量油转化成较轻的组分，包括液化石油气(LPG)、汽油和馏出物。催化剂-进料混合物在短时间(数秒)内向上流过升气管，然后此混合物在旋风分离器中分离。烃被引入分级器以分离成LPG、汽油、柴油、煤油、喷射燃料和其它可能的级分。在从升气管通过的同时，裂化催化剂钝化，这是因为此过程伴随着形成焦炭，其沉积在催化剂颗粒上。被污染的催化剂从裂化烃蒸气中分离出来，并进一步用水蒸气处理以除去保留在催化剂孔中的烃。然后将催化剂送入再生器，在这里从催化剂粒子的表面烧除焦炭，从而恢复催化剂的活性并提供用于下一个反应循环的所需热量。裂化工艺是吸热的。再生的催化剂然后用于新的循环中。典型的FCC条件包括温度为400-800℃，压力为0-688kPag(0-100psig)，并且接触时间为0.1秒至1小时。这些条件是基于被裂化的烃进料和所需的裂化产物确定的。基于沸石的催化剂通常用于FCC反应器中，也可以使用复合催化剂，其含有沸石、二氧化硅-氧化铝、氧化铝和其它粘合剂。
烷基转移反应是一种化学反应，此反应使得烷基从一种有机化合物转移到另一种化合物。催化剂、尤其沸石催化剂通常用于进行此反应。若需要的话，烷基转移反应催化剂可以是使用贵金属或碱金属稳定的金属，并可以含有合适的粘合剂或基体材料，例如无机氧化物和其它合适的材料。在烷基转移工艺中，向烷基转移反应区提供多烷基芳烃进料和芳烃进料。所述进料通常被加热到反应温度，然后从反应区通过，所述反应器可以包含一个或多个独立的反应器。合并的进料从反应区通过，得到流出物流，其含有未转化的进料和作为产物的单烷基化烃。这种流出物通常进行冷却并通入汽提塔，在汽提塔中，在流出物中存在的基本上所有C5和轻质烃被浓缩成塔顶料流，并从此工艺取出。富含芳族化合物的料流作为纯汽提塔底物回收，其称为烷基转移反应流出物。
烷基转移反应可以按照任何常规或其它方便的方式在与催化复合材料接触的情况下进行，并且可以包含间歇或连续类型的操作，其中优选连续操作。烷基转移反应催化剂有利地作为固定床布置在垂直管式反应器的反应区中，其中烷基芳族进料从固定床按照向上流动或向下流动的方式加入。烷基转移反应区通常在包括温度为130-540℃的条件下操作。烷基转移反应区通常在100kPa至10MPa宽范围绝对压力的中等升高压力下操作。烷基转移反应可以在宽范围的空速下进行。也就是说，按照每小时每单位体积催化剂计的装料体积，重量小时空速(WHSV)通常是0.1-30hr-1。通常选择催化剂在较高活性水平下具有较高稳定性。
烷基化反应通常用于合并轻质烯烃、例如链烯如丙烯和丁烯的混合物与异丁烷，从而制备具有较高辛烷值的支链烷烃燃料，包括异庚烷和异辛烷。相似地，烷基化反应可以使用芳族化合物例如苯代替异丁烷进行。当使用苯时，烷基化反应得到的产物是烷基苯(例如甲苯、二甲苯、乙苯等)。对于异丁烯的烷基化反应，反应物通常在强酸催化剂的存在下混合，例如硫酸或氢氟酸。烷基化反应是在温和的温度下进行，通常是两相反应。因为此反应是放热的，所以需要进行冷却。根据所用的催化剂，常规炼油冷却水能提供足够的冷却。或者，可以提供骤冷的冷却介质以冷却反应。催化剂将链烯质子化以产生活性碳阳离子，其将异丁烷反应物烷基化，由此从异丁烷形成支链的链烷烃。芳族烷基化反应通常用固体酸催化剂进行，包括沸石或无定形二氧化硅-氧化铝。
烷基化反应区保持在足以使得反应物处于液相的压力。对于氢氟酸催化剂而言，操作压力的一般范围是200-7100kPa绝对压力。此组条件覆盖的温度范围是-20℃至200℃。对于至少芳族化合物的烷基化反应，温度范围是100-200℃，压力范围是200-7100kPa。
氧化反应涉及将烃氧化成含氧化合物，例如醛。烃包括链烷烃、链烯烃，其通常具有2-15个碳原子；以及烷基芳族化合物；可以使用直链、支化和环状的链烷烃和链烯烃。未被完全氧化成酮或羧酸的含氧化合物也可以进行氧化工艺，以及含有-S-H结构部分、噻吩环、亚砜和砜基团的硫化合物。此工艺是通过将氧化催化剂放入反应区中、并使得含有所需烃的进料流与催化剂在氧气存在下接触进行的。可以使用的反应器的类型是本领域公知的任何类型，例如固定床、移动床、多重管、CSTR、流化床等。进料流可以在液相、气相或混合相中按照向上流动或向下流动方式从催化剂床流过。在流化床的情况下，进料流可以是顺流或逆流的。在CSTR中，进料流可以连续加入或按照间歇方式加入。进料流含有所需的可氧化物质以及氧气。氧气可以作为纯氧气或作为空气或作为液相氧化剂加入，液相氧化剂包括过氧化氢、有机过氧化物或过氧酸。氧气(O2)：链烷烃的摩尔比可以在5：1至1：10的范围内。除了氧气和链烷烃或链烯烃之外，进料流还可以含有稀释剂气体，其选自氮气、氙气、氩气、氦气、二氧化碳、水蒸气或它们的混合物。如上所述，氧气可以作为空气加入，这也能提供稀释剂。稀释剂气体与氧气之间的摩尔比是在从大于0至10：1的范围内。催化剂和进料流在氧化条件下反应，包括温度为300-600℃、压力为101-5066kPa和空速为100-100,000hr-1。
氢化反应涉及将氢气加入能被氢化的烃化合物。或者，氢气可以在具有可得氢的含氢化合物中提供，例如四氢化萘、醇、氢化萘等，经由转移氢化方法在存在或不存在催化剂的情况下进行。将能被氢化的烃化合物加入氢化区，并与富含氢气的气相和氢化催化剂接触以氢化至少一部分的能被氢化的烃化合物。催化氢化区可以包含固定催化剂床、沸腾催化剂床或流化催化剂床。此反应区通常处于689kPa表压(100psig)至13790kPa表压(2000psig)的压力下，其中最高催化剂床温度是在177℃(350°F)至454℃(850°F)的范围内。液体小时空速通常是0.2hr-1至10hr-1，氢气循环速率是200标准立方英尺/桶(SCFB)(35.6m3/m3)至10,000SCFB(1778m3/m3)。
在一些方法中，全部或部分的煤进料10与氧气155和水蒸气160混合，并在加热和压力下在气化区20中反应以形成合成气165，合成气是一氧化碳和氢气的混合物。合成气165可以采用费-托(Fischer-Tropsch)反应进一步加工以生产汽油，或采用水煤气轮换反应进一步加工以生产更多的氢气。
具体实施方案
虽然下文将结合具体实施方案描述本发明，但是应当理解的是此描述仅仅用于说明目的，并不用于限制在先描述和所附权利要求的范围。
本发明的第一个实施方案是多功能加氢处理器，其包括：颗粒去除区，其包含颗粒阱，用于从煤焦油料流除去颗粒污染物；脱金属区，其包含脱金属催化剂，用于从已脱颗粒的料流除去有机键接的金属，其中脱金属区位于颗粒去除区之后；以及加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧区域，其包含至少一种加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧催化剂，从而提供经加氢处理的煤焦油料流，其中加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧区域位于脱金属区之后。本发明的一个实施方案是在本段中所述第一个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧区域包含含有第一加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧催化剂的第一区域；以及含有第二加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧催化剂的第二区域。本发明的一个实施方案是在本段中所述第一个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中所述第一催化剂和第二催化剂各自包含镍-钼催化剂、钴-钼催化剂、镍-钨催化剂和镍-钴-钼催化剂中的一种或多种。本发明的一个实施方案是在本段中所述第一个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中第一催化剂是与第二催化剂不同的。本发明的一个实施方案是在本段中所述第一个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中第一催化剂是大孔催化剂，第二催化剂是小孔催化剂。本发明的一个实施方案是在本段中所述第一个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧区域包含顺序排布的多个床。本发明的一个实施方案是在本段中所述第一个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中还包括位于所述多个床中的每个床之间的骤冷介质注入口。本发明的一个实施方案是在本段中所述第一个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中脱金属催化剂是具有低酸度的大孔催化剂，其包含镍-钼催化剂和钴-钼催化剂中的至少一种。本发明的一个实施方案是在本段中所述第一个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中还包括在脱金属区中的骤冷介质注入口。本发明的一个实施方案是在本段中所述第一个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中还包括与上游煤热解区流体连通的冷凝器，所述冷凝器位于加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧区域之后，其中将经加氢处理的煤焦油料流的冷凝水部分作为氢给体料流提供给所述上游煤热解区。
本发明的第二个实施方案是一种加氢处理方法，包括：将煤进料在热解区中热解以制备焦炭料流和煤焦油料流；从煤焦油料流分离沥青级分以形成具有减少沥青含量的煤焦油料流；使得具有减少沥青含量的煤焦油料流与颗粒阱接触以从煤进料除去颗粒污染物，从而形成已脱颗粒的煤焦油料流；使得已脱颗粒的煤焦油料流与脱金属催化剂接触以除去有机键接的金属，从而形成已脱金属的煤焦油料流；使得已脱金属的煤焦油料流与一种或多种用于加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧的催化剂接触，从而制备经加氢处理的煤焦油料流。本发明的一个实施方案是在本段中所述第二个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中还包括将经加氢处理的煤焦油料流加入分离塔，从而将煤焦油料流分离成至少石脑油料流、煤油料流、柴油料流和真空瓦斯油料流。本发明的一个实施方案是在本段中所述第二个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中分离操作还获得了氨料流。本发明的一个实施方案是在本段中所述第二个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中还包括将氨料流作为氢给体料流加入热解区。本发明的一个实施方案是在本段中所述第二个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中还包括将骤冷介质注入已脱颗粒的煤焦油料流。本发明的一个实施方案是在本段中所述第二个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中已脱金属的煤焦油料流与一种或多种用于加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧的催化剂接触的操作包括使得已脱金属的煤焦油料流与一种或多种用于加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧的催化剂在一系列顺序排布的床中接触，并且还包括在顺序排布的床之间将较冷的骤冷介质注入已脱金属的煤焦油料流中。本发明的一个实施方案是在本段中所述第二个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中一种或多种用于加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧的催化剂包含镍-钼催化剂、钴-钼催化剂、镍-钨催化剂和镍-钴-钼催化剂中的一种或多种。本发明的一个实施方案是在本段中所述第二个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中一种或多种用于加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧的催化剂包含多种催化剂，其含有至少一种大孔催化剂和至少一种小孔催化剂。本发明的一个实施方案是在本段中所述第二个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中一种或多种用于加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧的催化剂包含多种堆叠式催化剂。本发明的一个实施方案是在本段中所述第二个实施方案中的一个、任何或全部在先实施方案，其中脱金属催化剂是具有低酸度的大孔催化剂，其包含镍-钼催化剂和钴-钼催化剂中的至少一种。
虽然上文已经详细描述了至少一个示例性实施方案，但是应当理解的是存在各种变化形式。也应当理解的是一个或多个示例性实施方案仅仅是示例，并不以任何方式限制本发明的范围、应用或结构。实际上，上述详细描述将向本领域技术人员提供实施本发明示例性实施方案的便捷路径。应当理解的是可以在不偏离本发明所附权利要求范围的情况下改变在示例性实施方案中所述因素的功能和排布。

Claims (10)

1.一种多功能加氢处理器(75)，其包括：
颗粒去除区(80)，其包含颗粒阱，用于从煤焦油料流(30)除去颗粒污染物；
脱金属区(90)，其包含脱金属催化剂，用于从已脱颗粒的料流(85)除去有机键接的金属，脱金属区位于颗粒去除区(80)之后；和
加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧区域(110)，其包含至少一种加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧催化剂，用于提供经加氢处理的煤焦油料流，其中加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧区域位于脱金属区(90)之后。
2.权利要求1的多功能加氢处理器，其中所述加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧区域(110)包含:
含有第一加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧催化剂的第一区域(200)；和
含有第二加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧催化剂的第二区域(215)。
3.权利要求2的多功能加氢处理器，其中所述第一催化剂和第二催化剂各自包括镍-钼催化剂、钴-钼催化剂、镍-钨催化剂和镍-钴-钼催化剂中的一种或多种。
4.权利要求3的多功能加氢处理器，其中所述第一催化剂和所述第二催化剂是不同的。
5.权利要求2的多功能加氢处理器，其中所述第一催化剂是大孔催化剂，所述第二催化剂是小孔催化剂。
6.权利要求1-5中任一项的多功能加氢处理器，其中所述加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧区域(110)包括顺序排布的多个床(110a,110b,110c)。
7.权利要求6的多功能加氢处理器，其还包括在每个所述多个床(110a,110b,110c)之间的骤冷介质注入口(225)。
8.权利要求1-5中任一项的多功能加氢处理器，其中所述脱金属催化剂是具有低酸度的大孔催化剂，其包含镍-钼催化剂和钴-钼催化剂中的至少一种。
9.权利要求1-5中任一项的多功能加氢处理器，其还包括与上游煤热解区(15)流体连通的冷凝器(125)，所述冷凝器位于加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧区域(110)之后，其中将经加氢处理的煤焦油料流的冷凝水部分(130)作为氢给体料流提供给所述上游煤热解区。
10.一种加氢处理方法，包括：
将煤进料(10)在热解区(15)中热解以制备焦炭料流(25)和煤焦油料流(30)；
从煤焦油料流(30)分离沥青级分(70)以形成具有减少沥青含量的煤焦油料流(60)；
使得具有减少沥青含量的煤焦油料流(60)与颗粒阱(80)接触以从煤进料除去颗粒污染物，从而形成已脱颗粒的煤焦油料流(85)；
使得已脱颗粒的煤焦油料流(85)与脱金属催化剂接触以除去有机键接的金属，从而形成已脱金属的煤焦油料流(105)；
使得已脱金属的煤焦油料流(105)与一种或多种用于加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧的催化剂接触，从而制备经加氢处理的煤焦油料流(120)。
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