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逆流式反应釜

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CN1114478C
CN1114478C CN 98806685 CN98806685A CN1114478C CN 1114478 C CN1114478 C CN 1114478C CN 98806685 CN98806685 CN 98806685 CN 98806685 A CN98806685 A CN 98806685A CN 1114478 C CN1114478 C CN 1114478C
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爱德华·S·爱利斯
杰弗里·W·弗莱德里克
拉梅什·古普塔
戴维·C·丹克沃思
迪米特廖斯·M·灿加里斯
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埃克森研究工程公司
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Abstract

一种反应釜(1)在催化剂(4)存在的情况下具有与处理气体(6)反应的液体(5),反应釜(1)包括包住第一反应区(R1)的连续的壁(2),其中第一反应区(R1)包括在液体(5)和处理气体(6)之间产生所需要的反应的催化剂(4);第一反应区上方用以允许部分未反应的液体进入反应釜的液体入口(7),第一反应区的下方用以允许部分未反应的处理气体进入反应釜的气体入口(8),第一反应区的下方用以允许反应后的液体排出反应釜的液体出口(9),第一反应区的上方允许部分处理气体排出反应釜的气体出口(10),和一个液体旁路装置(17),它装在第一反应区内用以允许部分液体旁路部分第一反应区,该液体旁路装置(17)包括用以调节旁路第一反应区的液体量的旁路调节装置。

Description

逆流式反应釜

相互参照的有关申请本申请是1996年8月23日提出的USSN 08/702,334的部分继续申请。

发明领域本发明关于加工液态石油和化学蒸汽的反应釜,其中蒸汽与如含氢气的气体的处理气体流在至少一个中间反应区逆向流动。反应釜包括旁路一个或多个填充床、最好是催化剂床的液体通道。这允许更稳定而有效的容器操作。

先有技术的描述在石油精炼和化学工业中,一直有要求改进催化和加工技术。一种加工技术、加氢处理技术已要求改进杂原子的除去、芳族饱和及降低沸点。更具活性的催化剂和改进的反应釜设计需要满足这些要求。逆流式反应釜具有满足这些要求的潜力,由于它们提供了一些超越共流反应釜的优点。逆流式加氢处理是已知的,但它们的商业用途非常有限。在美国专利No.3147210中公开了一种逆流方法,它教导了一种用于高沸点芳香族烃的加氢处理氢化的两级方法。首先最好在与氢气共流的情况下使原料经受催化加氢处理。然后在与富氢气体流逆向的硫敏隋性金属氢化催化剂上氢化。美国专利No.3767562和3775291公开了一种生产喷气燃料的类似方法,只是喷气燃料在两级氢化之前先加氢脱硫。美国专利No.5183556还公开了一种在柴油燃料蒸汽中加氢精制氢化芳香族的两级共流-逆流方法。

美国专利No.5449501公开了用作催化蒸馏的一种装置,该蒸馏装置是一个反应釜,它包含一蒸汽通道,该通道提供了一个用于上方的分馏部分和下方的催化剂床之间的蒸汽联通的装置。在反应釜中的基本上是所有的蒸汽通过蒸汽通道上升,蒸汽和液体之间的必要的接触仅出现在分馏部分中。

除了逆流式加氢处理有时是已知的外,在石油工业中通常不采用逆流式反应釜,这主要是因为传统的固定床反应釜在逆流模式工作时易受到催化剂床液泛的损害。亦即向上流动的处理气体的较高速度阻止了液体向下的流动。因此液体不能通过催化剂床。在液泛不希望出现的情况下,由反应液接触的催化剂在该床接近液泛条件时得到改进,然而,靠近早期的液泛点的操作使该方法产生缺陷,使温度或压力出现波动,或使液体或气流速度波动。这会导致大到足以启动液泛的干扰,为了重新开始适当的操作,加工设备会关闭,这个中断操作对连续的工业生产来说是非常不符合要求的。

在美国多个发明人提出的系列号为08/702334的文件中公开了一种具有逆流式反应釜的对液泛问题的解决办法。在该反应釜中,一根或多根旁路管安装成越过催化剂床,允许处理气体旁路该反应区。允许气体旁路反应区将越过反应区的压差保持在不出现液泛的量级上。在美国系列号No.08/885,788、代理人文档号为HEN9706、与本申请同时提出并具有相同的发明人的申请中描述了一种解决方案,它包括一种逆流式反应釜,它具有简单而有效的调节旁路反应区的气体量的装置。在该反应釜中,气体仅在预定的液泛条件之前的某一时刻分流,并使催化剂床保持在液泛水平前所必须的程度上。

上述发明提供了一种涉及旁路处理气体的技术方案,仍然还有要求来旁路向下流动的液体。尤其在下列情况下仅旁路液体是非常有利的:(1)克服或防止预定液泛条件,(2)使液体保持在选定的高度上,从而保持反应釜操作的机动性,(3)防止芳族气体旁路严重,导致引起催化剂失活的氢的不足。理想情况是,这种液体旁路的特点是自启动的,并与上述气体旁路技术一起使用,以建立最佳的反应条件。这些改进会导致在一个逆流反应釜中不易出现液泛,若液泛出现时能在不关机的情况下很容易地恢复,并能使反应釜在液泛条件出现前工作。

发明概述因此本发明的目的在于提供一种逆流式反应釜,它将液泛出现的可能性降到最小。

本发明的另一目的在于提供一种逆流式反应釜,它能在不必中断反应过程的情况下很容易从液泛条件下恢复过来。

本发明还有一个目的在于提供一种逆流式反应釜,它具有自动调节旁路液体的时间和液体量的液体旁路能力。

本发明的再一个目的在于提供一种逆流式反应器,它的液体旁路装置很简单,且维护的工作量极小。

毫无疑问,对本专业技术人员来说,在阅读了参照各种附图对优选和选择性的实施例的描述后会更加清楚本发明的这些和其它目的。

因此,按照本发明,提供一种在具有催化剂的情况下使液体与处理气体反应的反应釜,该反应釜包括包住第一反应区的连续的壁,其中第一反应区包括一个在液体和处理气体之间产生所需要的反应的催化剂床;在第一反应区上方用以允许部分液体进入反应釜的液体入口装置;在第一反应区下方允许部分处理气体进入反应釜的气体入口装置;在第一反应区下方允许反应后的液体部分排出反应釜的液体出口装置;在第一反应区上方允许反应后的气体排出反应釜的气体出口装置;在第一反应区中允许部分向下流动的液体旁路部分第一反应区的液体旁路装置,该液体旁路装置包括用以调节旁路部分第一反应区的液体量的液体旁路调节装置。上述布局允许液体和处理气体以逆流方式越过反应区内的催化剂床。

在一个优选实施例中,该反应釜包括若干反应区,一个液体配置盘安置在每个反应区的上方。液体旁路装置包括一个管道,该管道具有下段和上段,其中上段与在液体配置盘中的液体流体连通,在预定的液泛条件出现前,与液体一起形成液压静态密封,在液泛出现时产生虹吸效应,下段伸到第一反应区的下方。

反应釜还可有选择地包括在第一反应区上方的至少一个反应区,一些或所有的供给的液体从该附加反应区的上方进入反应釜,第二气体入口装置安置在附加反应区的上方,以建立与液体流动方向相同方向亦即向下方向的处理气体流。另外,液体原料可从附加反应区的下方、但在第一反应区的上方引入,同时选择性的附加处理气体在同样的高度上引入,这样蒸汽相的原料能以与附加的处理气体以共流的方式、即向上的方向一起反应。

附图概述图1是本发明优选实施例的剖视图,它表示三个反应区,每个都包括处于相对于液体配置盘的工作位置的液体旁路装置,图2表示图1实施例一个反应区的细节,图3是图1的一个反应区的优选实施例,图4是图3的实施例的替换实施例,图5表示液体旁路装置的替换实施例。

发明的详细描述本发明宜用于许多石油和化学加工中,其中使含有处理气体的气体与液态原料逆向流动是有利的。在通常的反应釜中能采用的精炼加工的非限定性的例子包括重油加氢转化为低沸点产品,蒸馏沸腾区原料的加氢裂化,各种石油原料的加氢处理以除去如硫、氮和氧类的杂原子,加氢异构化和/或蜡的催化脱蜡、尤其是Fischer-Tropsch蜡。在本发明的反应釜中最好进行碳氢化合物原料的加氢处理和用氢处理,尤其是在除去杂原子和至少部分原料的芳族分馏物时的用氢处理。

对在传统的逆流反应釜中经常见到的问题的描述将有助于理解本发明的先进性。在逆流加工中,垂直向上的流动气体阻碍了液体向下的移动。在液体和气体速度较低时,来自缓慢移动气体的阻碍不足以引起液泛,反应釜中的流体能排过反应区的催化剂床。然而如果向上流动的气体的速度或向下流动的液体的速度太高,液体就不能通过催化剂床排放。这就是所谓的“液泛”。滞留在床上的液体增加并累积在催化剂床的顶面上方。在某一床上出现液泛时向上流动的气体速度取决于向下流动的液体的速度及其物理特性、还取决于催化剂颗粒的尺寸和形状。同样,在某一床上液泛出现时向下流动的液体的速度取决于向上流动的气体的速度和性质,以及催化剂颗粒的尺寸和形状。

正如下面将要详细说明的,本发明的反应釜要比传统的逆流反应釜较少出现液泛,这是因为具有通道或液体旁路装置,它能有选择地旁路部分向下流动的液体,使它们通过一个或多个催化剂床。当来自液体配置盘的液体的速度增加到接近液泛条件的先前预定的限定值时,允许部分向下流动的液体旁路一个或多个催化剂床。当液体排放速度下落到第二预定的限定值以下时,液体旁路自动停止。因此,该液体旁路装置提供了通过下方反应区的向下流动的液体的自动调节量。因此防止了液泛和延伸了反应釜的动态操作窗口。这样的系统提供了一种装置,通过该装置能进一步控制催化剂床压力下降,因此提高了催化剂接触效率。没有旁路的某一特殊的催化剂床的液体将通过其它的催化剂床,从而参与所需要的加氢加工反应。

因此本发明的液体旁路装置,尤其当它与先前提到的气体旁路技术结合时,为反应釜提供了延长的工作范围和接近液泛点操作的机会。这能使反应釜的操作更稳定、更有效。另外,该反应釜能在相应的通常的液体和蒸汽流速和温度波动时安全而连续地工作。因此能使变化的总流速的范围增大。接近液泛点工作使催化剂颗粒受到向下流动的液体的充分冲洗,因此会导致非常有效的接触。在不具有旁路装置时,为了保持正常工作传统的逆流反应釜需要在较低的平均液体流速下工作。

控制旁路液体的能力允许使用较高的气流速度。本发明反应釜能具有较高的气流速度为使用较高的急冷气体速度和/或处理气体速度提供了机动性,增大了与氢气消耗和热释放有关的反应、如芳族饱和反应的应用范围。另外,较高的气体处理能力能利用逆流反应来进行产生气相产品的反应,否则由于在反应中产生过量的蒸汽(如加氢裂化时)就会导致液泛。

如果液泛出现,本发明的反应釜也能很容易恢复并返回到正常操作。在液泛期间,滞留在床上的液体可能开始累积。如果未受抑制,在配置盘上的液体高度也会增加。为了从液泛状态恢复过来,必须排出阻挡住的液体。液体旁路装置将液体旁路到下方的催化剂床,使液体有效地重新安置到反应釜中需要发生反应的区域。除另有所述外,这里的术语“下游”、“上游”是相对于向下流动的液体而言的。

现在转到图1,图示的本发明的反应釜1的一个实施例包括一个连续的壁2,它包住具有催化剂床4的至少一个反应区R1,催化剂床宜用于在液体5和处理气体6之间发生所需要的反应。为清楚起见,各种反应釜的内部的构件如热电偶、热传导装置等不涉及新颖性的构件均省略了。虽然在图1中以系列形式示出三个反应区R1、R2、R3,任何已知反应釜内反应区的数量将取决于反应的特殊要求,这一点下面将叙述。每个反应区紧接着一个非反应区NR1、NR2、NR3、NR4,非反应区是反应釜1中的空置部分,液体入口7位于靠近反应釜1的顶部,允许作为待处理原料的流进液体5进入反应釜1,气体入口8位于靠近反应釜1的底部,允许流进的处理气体6进入反应釜1。液体出口9位于靠近反应釜1的底部,允许反应后的部分液体作为反应产品排出反应釜1。同时气体出10位于靠近反应釜1的顶部,允许部分气体排出反应釜1。

液体配置装置最好为配置盘11的形式,它最好放置在每个反应区的正上方,用以使向下流动的液体5均匀配置越过反应区R1、R2、R3。每个盘11包括一个底面12。底面12能保存累积的液体,它的周边与容器壁2密封接触。若干短管13、每根均具有从底面12上竖起的上端,它们成形在盘11中,允许液体配置在下游的反应区。上面的布局允许液体在达到管13的高度之前容纳在盘11的底面12上。仅当容纳的液体超过管13的高度后,液体均匀地配置在盘11下方的反应区上。一个或多个气体出15也成形在盘11中,允许向上移动的处理气体通过。气体出15包括一块盖板16,它可防止来自上游反应区的液体旁路配置盘11进入下游的反应区。然而,气体出15还可在严重的液泛条件出现时用作一个备用的液体排放装置。

正如图1所示,液体旁路装置17装在每个反应区上,允许部分液体旁路至少部分反应区。在一个优选的实施例中,液体旁路装置17包括一个或多个液体旁路管18,每根管具有一个上段19和一个下段20。正如图1所示,两个这样的液体旁路管18安置成跨越每个反应区,当然也可多于或少于两根管。每根液体旁路管18使液体在两个独立的非反应区之间流体联通。参见图1的最上部反应区R1,两根液体旁路管18的下段20其终端在非反应区NR2,而每个上段19形成一倒U形,它的终端21位于液体配置盘11的预定距离上。

在图2中更详细地示出了图1中反应区R1的实施例。其中示出了液泛出现前、出现期间和出现后的液面高度,下面将结合液体旁路管18的效果来作进一步说明。在反应釜1工作期间,累积在盘11中的液体处于“正常液面高度”(NLL),它将与液体旁路管18的终端21一起建立液压静态密封。一旦产生了液压静态密封,在配置盘11的液面高度达到与送到反应区R1的液体不需要的高流速相对应的一个高度、如图2所示的“高液面高度”(HLL)之前,液体旁路管18不允许旁路液体。HLL与旁路管18的内表面40相对应,在这一点上,液体将开始通过液体旁路管18旁路。如果进入反应釜的液体继续骤增或累积,配置盘11中的液面高度将升得更高,使液体旁路管18起到一根虹吸管的作用。图2所示的较高的液面高度称作为“激发虹吸的液面高度”(SLL),它与旁路管18内的内表面41的高度相对应。正如本专业技术人员所知道的,虹吸作用不仅在配置盘11的液面高度返回到正常高度之前将液体旁路到下方反应区,而且还将继续将配置盘11中的液体排放到正常高度以下。在图2中示出的虹吸后的液面高度称为“低液面高度”(LLL)。在液体旁路管18产生虹吸效应期间,送到催化剂床4的液体的流速降低,防止了不需要的液泛,减小了催化剂床上的流速起伏的可能性。

在液体旁路管18的虹吸作用期间,液体流到下端20,在此处液体相的重量迫使止回阀51打开,将液体释放到下方的非反应区NR2。止回阀51包括一个简单的重力操作的返回关闭机构,由一个铰链来连接阀板52和配重臂53。在液流停止通过旁路管18后,阀板52关闭下端20,防止蒸汽向上通过旁路管18。因此,旁路管18的上端19能防止与非反应区NR2的蒸汽流体联通。这对于适当的液体排放功能和旁路管18的虹吸作用来说是非常重要的。为了确保非反应区NR2的静压不与旁路管18的上端19联通,一根蒸汽排放管55从每根旁路管18的侧部伸出。排放管位于催化剂床4上方和配置盘11下方的一个高度上,它具有足够的尺寸,允许任何少量的可能通过止回阀51的不良密封而漏入的蒸汽通过。因此旁路管18内的静压大约与配置盘11上液体上方的静压相同,从而使旁路管18仅响应配置盘11上的液面高度而变化。排放管55的出口60朝下,以防止向下流动的液体通过排放管55进入旁路管18。另外,排放管55从旁路管18的侧部向上伸展,消除了在旁路管18的正常旁路作用时液体通过排放管55的排放。

虽然在图2中示出了一个止回阀51的实施例,对本专业技术人员来说,可以采用其它具有同样效果的实施例。例如,止回阀51可以是由一弹簧或其它类似装置使它被弹性偏压进入正常关闭位置。止回阀51最好放置在反应釜的通常的蒸汽相区内,铰链56可用合适的机械罩、如一个封套保护起来,从而防止飞溅的液体和与碳氢化合物的液体的接触。另外,止回阀51可放置成由向下流动的液体连续浸泡它的零件,从而清洗和润滑它的移动部件。

在图3中更加详细地示出了图1的上部反应区R1的本发明的优选实施例。在图3中示出了一些特征和液面高度,它们与图2相同,由于两图中的功能是相同的,这里就不再讨论了。图3如图2一样详细地示出了图1上反应区R1的实施例。在液体旁路管18的虹吸作用期间,液流通过已沉浸在配置盘65的现有液体中的下端20,配置盘65位于非反应区NR2中。在通过旁路管18的液流中断时,旁路管下端20中的液面高度返回到高于盘65液面高度的一个高度上,该高度差由NR2和NR1之间的压差确定,通常约为每英尺床4中的催化剂1~2英寸液体。位于催化剂床4上方的排放管55能确保盘65上的液面高度或越过床4的压差变化不影响液体旁路管的启动。旁路管18底部的液态密封防止蒸汽通过液体旁路管向上流动。

图4是图3所示的一个置换实施例。所有与图2和3中一样的特征不作讨论,因为前面已讨论过了。图4实施例表示旁路管18下端20上的液体密封件,它的下端做成U形,这里提供了一种在管18底部累积液体的装置,防止了向上压的流体。为了防止温度降低液体在下端20聚合或粘结,在旁路管18中有一开口68,从而使通过旁路管的液流保持基本连续。开口的位置最好在低液面LLL的下方、但在配置盘11顶面上方的一个高度上。

当虹吸继续进行时,液流将降到反应区的正常高度以下,当然这是暂时的,当盘11中的液面高度降到旁路管18的终端21的下方时,虹吸作用就完全停止。随着抽吸的中断,在反应釜逐步回到催化剂床4的正常流速期间,盘11中的液体高度回到其正常高度。

基于已知的液泛条件,在特殊设计中将采用多个物理参数,这些参数是液体旁路管18的内径、终端21的高度、SLL的高度40、HLL的高度41、累积在盘11中的液体高度、跨过每个反应区的所用的液体旁路管18的数量。在确定旁路管18的特殊尺寸时,也必须考虑向上流动的处理气体所加的压力和反应釜稳定所需要的速度。本专业技术人员将会知道,应采用管子的确切尺寸和数量将按情况需要进行变化。在充分理解上述原理的情况下,对每个使用上述旁路管18的反应釜来说,进行计算是很容易的。

上述设计在得到液泛响应和确保最佳工作条件方面具有机动性。例如,在一个专门的液体旁路管18设计成允许在较小的波动期间液体旁路的情况下,那么将允许液体仅通过该专门的液体旁路管18来旁路反应区R1。这个效果可通过降低上端19从而使液体在较低液面高度上旁路来达到。在同样反应区R1上具有较高上端19的其它的液体旁路管18将不允许响应这种较小波动的情况而旁路。因此,可以看出,任何阵列的液体旁路管18均可有选择地放置在任何给定的反应区上,其中一些液体旁路管18将比另一些产生或多或少的波动,从而导致具有呈台阶状旁路液体的能力。同样,一些管子18的高度40和41之间的差值可以比另一些大,这可用上端19的最上部分上的大直径管做到。因此,在液体少量波动时旁路期间,旁路的量可按需要逐步变化。这样布局提供了在一定范围的波动强度上微调液体旁路的机会,从而使反应釜1在波动后快速稳定并能使它更有效地进行工作。

现在参见图5,它示出了本发明的另一实施例,其中省略了液体旁路装置17的倒“U”形的上段19,代之以放在直管26上的杯子58。杯子58放在直管26终端27的上方,它具有一底部开59。在本实施例中,虹吸作用的启动基本与前面实施例相同。液体旁路和虹吸的确切点可以通过调节杯58的高度、终端27的高度和/或通过增加杯子58的长度来控制。在本实施例中还采用了前面讨论的排放管55和止回阀51。

虽然上述实施例的液体旁路装置17采用液压静态密封和虹吸效应,采用多种替换装置可得到同类或类似的结果。例如,任何对液流敏感的装置、它们能在盘11下方的旁路管18内打开和关闭一个阀门也能提供液体波动保护,从而起动独立的反应釜压力变化。

如前所述,反应釜1是通过将待处理的液态原料5引入液体入口装置7工作的。合适的处理气6,如含氢的气体通过气体入口装置8以与向下流动的液体原料5逆流方式引入反应釜1。应该看到,处理气体不必仅通过反应釜底部的气体入口装置8引入,还可引入一个或多个非反应区NR1、NR2、NR3、NR4。处理气体还可喷入反应区R1、R2、R3中的一个或多个催化剂床。在反应釜的多点上引入处理气体的优点是能控制反应釜的温度。例如,能将冷的处理气体在多点喷入反应釜可中和反应放出的热量。所有在上述任何点上引入反应气体,只要它的至少一部分在至少一个反应区内以与液流逆流的方式流动,就在本发明的范围之内。

在本发明的实践中使用的反应釜在合适的温度和所需要的反应压力下工作。例如,典型的加氢加工温度范围将从约40℃~450℃,压力约为50psig~3000psig,最好为50~2500psig。液态原料开始时向下通过反应区R1的催化剂床,在催化剂表面上与处理气体发生反应。产生的汽相反应产品由向上流动的处理气体向上吹走。这种汽相反应产品可包括相当低沸点碳氢化合物和杂原子成分,如H2s和NH3。未反应的原料及液态反应产品向下穿过下方反应区R2和R3的催化剂床。

液体旁路管18可用任何能经受反应釜工作条件的材料制成。合适的材料包括如不锈钢和碳钢类的金属,陶瓷材料及如碳纤维类的高性能复合材料。优选推荐具有圆形截面的管状通道。管子不必是很直的,也就是说,它们可以弯曲,甚至呈螺旋形式。应该看到,管子可具有任何尺寸,这取决于人们想从一个非反应区到另一个的旁路液体的数量和速度。液体旁路管还能延伸到允许旁路通过多于一个反应区。一根或多根液体旁路管可穿过所有的下游的反应区,这样一些液体可从反应釜抽出而不进一步与催化剂或向上流动的处理气体接触。当采用多根液体旁路管时,它们最好绕着反应釜的垂直轴对中安置。

一个或多个共流反应区位于一个或多个逆流反应区的上游是可能的。例如,液体原料能在两个反应区之间引入,使液相原料向下流入下游反应区,同时汽相原料向上通过上游反应区。对于向上流动的汽相原料,可将附加的处理气体在与原料相同的高度上引入,从而使处理气体向上流入上游反应区、与汽相原料共流。因此,液态原料将在下方反应区以逆流形式与反应区下游引入的处理气体反应。不管流动方向如何,这些反应区可以是在一个单独的反应容器中,或两个或多个反应区在同样的容器中。然而最好所有的逆流反应区在同一个容器中。

本发明的实施例可用于所有的蒸汽逆流精制和化学处理系统中。适用于该系统的原料包括粗挥发油沸腾范围和重油类的原料,如中间馏出物、粗柴油和残油。通常沸腾温度将约为40℃~1000℃。能用于本发明实施例的这类供给物的非限定性的例子包括真空残油、常压残油、真空粗柴油(VGO)、常压粗柴油(AGO)、重常压粗柴油(HAGO)、蒸汽裂化粗柴油(SCGO)、脱沥青油(DAO)和轻馏分循环油(LCCO)。

一些由本发明的实施例处理的原料可包含高量级的废原子,如硫和氮。在这种情况下,最好在第一反应区中、送入的液体与向下通过合适的加氢处理的催化剂的固定床的含氢处理气体流共流。这里所用的术语“加氢处理”指的是一种处理,其中在具有催化剂的情况下采用含氢处理气体来处理,催化剂作为除去具有一些芳香族烃的氢化物、如硫和氮的杂原子的主要活性剂。术语“加氢加工”包括加氢处理、还包括氢化、加氢裂化和加氢异构化。用于本发明目的的环打开、尤其是环烷环的打开也可包括在“加氢加工中”。用于本发明的合适的加氢处理催化剂可以是任何普通的加氢处理催化剂,它们包括至少一种VIII族金属、优选Fe、CO和Ni,最好是CO和/或Ni;以及至少一种VI族金属,优选Mo或W,最好是Mo,它们放在最好为氧化铝的上表面区载体材料上。其它的合适的加氢处理催化剂包括沸石催化剂以及贵金属催化剂,其中贵金属从Pd和Pt中选出。在同一个反应釜中采用多于一种类型的催化剂也在本发明的范围内。通常VIII族金属占重量的2~20%、最好约为4~1 2%。通常VI族金属将占重量的5~50%,优选10~40%、最好约20~30%。所有的金属重量百分比是建立在载体上的,我们所指的“在载体上”意思是该百分比是以载体重量为基础的,例如,如果载体重100克,那么20%的VIII族金属指的是在载体上有20克VIII族金属。典型的加氢处理温度约为100℃~430℃,压力约为50psig~3000psig,最好约为50psig~2500psig。如果原料含有较低的杂原子,可以去掉加氢处理步骤,原料直接送到芳族饱和、加氢裂化和/或环打开反应区。

为了加氢加工,术语“含氢处理气体”指的是至少含有有效数量的、拟进行反应的氢气的处理气体流。引入反应釜的处理气体流至少含有50%体积、最好含有75%体积的氢气。含氢处理气体由富氢气体、最好由氢气制成。

在第一反应区是共流的向下流动的加氢处理反应区的情况下,来自上述加氢反应区的液流将至少通过一个下游的反应区,在该反应区,液体通过含氢处理气体向上反向流动的催化剂床。按照原料的特性和提高质量所需的量级,可以要求多于一个的反应区。当用粗柴油作原料时从加氢加工得出的最符合要求的产品是硫和氮含量减少的产品。含有石蜡、尤其是线性链烷烃的产品流常常优于环烷烃,而环烷烃常优于芳香族环烃。为此,至少一种下游的催化剂将从包括下列催化剂的组合中选出:加氢裂化的催化剂、芳香族饱和催化剂、开环催化剂。如果经济上允许生产一种具有较高级的石蜡的产品气流,该下游区最好包括芳香族饱和区和开环区。

如果下游反应区中的一个是加氢裂化区,催化剂可采用合适的普通的加氢裂化催化剂。在授予UOP的美国专利No.4921595中描述了典型的加氢裂化催化剂,这里指出以供参考。这种催化剂通常由沸石裂化基上的VIII族金属氢化组分构成。沸石裂化基常与分子筛技术有关,并通常包含硅、氧化铝和一种或多种可置换的阳离子、如钠、镁、钙、稀土金属等的阳离子。它们的特征还在于具有较均匀的直径在4~12A之间的晶状微孔。最好采用具有大于3、最好大于6的较高的硅/氧化铝摩尔比的沸石。在自然中发现的合适的沸石包括丝光沸石、斜发沸石、镁碱沸石、环晶沸石、毛沸石和八面沸石。合适的合成沸石包括BetaX.Y.和L晶体型、如合成的八面沸石、丝光沸石ZSM-5、MCM-22,以及ZSM和MCM系列的大微孔品种。一种特别推荐的沸石是八面沸石族中的任何一种,对此请参见Tracy等的Proc.of theRoyal Soc.1996卷452第813页。应该看到,这些沸石可以包括脱金属的沸石,它们包括很大的孔,其间隙孔范围达20-500。可用于加氢裂化催化剂的VIII族金属的非限定性的例子包括:铁、钴、镍、钌、铑、钯、锇、铱和铂,优选推荐钯和铂。VIII族金属的量的范围占催化剂总重量的0.05%~30%。如果金属是VIII族贵金属,则推荐使用0.05~2%的重量。如果VIII族金属不是贵金属,推荐的组份还将包括VI族金属,  其比例类似于上述用作加氢处理催化剂的比例。加氢裂化条件包括从200℃~425℃的温度、推荐值220℃~330℃、最好为245℃~315℃;从200psig~3000psig的压力;液体的每小时空间速度约为0.5~10v/v/小时,最好为1~5v/v/小时。

芳族氢化催化剂的非限定性的例子包括:镍、钴钼合金、镍钼合金和镍钨合金。贵金属催化剂的非限定性的例子包括铂和/或钯基上的金属,它们最好支撑在合适的载体材料上,这些载体材料通常是耐火的氧化材料,如氧化铝、氧化硅、氧化铝-氧化硅、硅藻土(Kieselguhr,diatomaceous earth),氧化镁和二氧化锆。也可使用沸石载体。这种催化剂通常受到硫和氮的毒化的影响。芳族饱和区优选的工作温度是40~400℃,最好为260~350℃;压力为100psig~3000psig,最好为200~1200psig;液体每小时空间速度(LHSV)为0.3v/v/小时~2.0v/v/小时。

本发明所用的反应釜中的液相将通常是具有较高的沸点的进料组分,蒸汽相通常是含氢处理气体、杂原子杂质和新进料的蒸汽的低沸点组分、以及加氢加工反应的轻质产品的混合物。在逆流反应区催化剂床中的蒸汽相将随着含氢处理气体向上流动而向上排放、汇集、分馏或为进一步加工而通过反应床。如果汽相流体需要进一步加氢加工,可使它通过含附加加氢加工催化剂的汽相反应区,经受到合适的加氢加工条件以进行进一步的反应。应该看到,所有反应区可以在同一个反应罐中由非反应区分隔或也可以是单独的反应罐。在后者情况下非反应区通常包括从一个反应罐到另一个的传输管线。如果已含有较低量级的杂原子的原料直接送入共流加氢加工反应区进行芳族饱和和/或裂化,这也属于本发明的范围。如果进行加氢加工步骤以减少杂原子的量级,蒸汽和液体可以分开,液体流直接导到逆流反应釜的顶部。来自预加工步骤的蒸汽能单独或与本发明的反应釜的蒸气相产品联合加工。如果需要进一步减少杂原子和芳族物质,可将蒸汽相产品进行进一步的加氢加工或直接送到回收系统。

在上面描述的本发明的实施例中,原料可引入第一反应区,与含氢处理气体共流。在反应区之间、如非反应区蒸汽相流动部分可与液相流动部分分开。可将蒸汽相流动部分进行附加的加氢处理。或收集或作进一步的分馏。液相流动部分将送到下一个下游反应区,该反应区最好是逆流反应区。在本发明的其它实施例中,可在任何反应区之间抽出或喷入蒸汽相气流和/或处理气体。

来自上游反应区的液体与溶有H2S和NH3杂质的、来自向上流动的处理汽流的汽提逆流接触,从而改进了氢气的部分压力,也提高了催化剂的性能。所得到最终的液体产品将含有比原来原料更低量级的杂原子和更多的氢。这种液体产品流可以送到下游进行加氢加工或转化加工。

虽然已以特殊实施例来描述了本发明,对本专业技术人员来说,毫无疑问可进行各种置换或修改。因此下面的权利要求将力图包含落在本发明的精神和范围内的置换和修改。

Claims (22)

1.一种在具有催化剂的情况下使液体与处理气体反应的反应釜,上述反应釜包括:(a)包住第一反应区的连续的壁,其中上述第一反应区包括在上述液体和上述处理气体之间产生所需要的反应的催化剂装置;(b)在上述第一反应区的上方、用以使上述一部分未反应的液体进入上述反应釜的液体入口装置,(c)在上述第一反应区的下方、用以使一部分未反应的上述处理气体进入上述反应釜的气体入口装置;(d)在上述第一反应区的下方、用以使反应后的上述液体排出上述反应釜的液体出口装置,(e)在上述第一反应区的上方、用以使一部分上述处理气体排出上述反应釜的气体出口装置,(f)在上述第一反应区的正上方、用以将上述液体配置到上述第一反应区的配置盘;和(g)在上述第一反应区内的液体旁路装置,用以使一部分上述液体旁路一部分上述第一反应区,上述液体旁路装置包括液体旁路调节装置,它调节旁路上述第一反应区的上述部分的上述液体的量,上述液体旁路装置包括具有一上段和下段的管道,其中:(a)上述上段在预定的液泛条件下与上述液体配置盘中的上述液体流体连通,与累积在上述液体配置盘中的上述液体一起形成液压静态密封;(b)上述下段伸到上述第一反应区的下方,和(c)上述下段的端部具有防止向上的蒸汽通过上述旁路装置的装置。
2.权利要求1的反应釜,其中上述处理气体以基本与通过上述第一反应区的液体流相反的方向流过上述第一反应区。
3.权利要求1的反应釜,其中上述反应釜包括多个上述反应区。
4.权利要求3的反应釜,其中每个上述反应区包括上述液体旁路装置。
5.权利要求1的反应釜,还包括:(a)安置在上述第一反应区上方的第二反应区;和(b)第二气体进口装置安置在上述第二反应区的上方,以使上述处理气体以与上述液体流同样的方向流动。
6.权利要求1的反应釜,其中上述液体旁路装置使上述液体完全旁路上述第一反应区。
7.权利要求1的反应釜,其中上述上段做成倒“U”形,它的终端放置在上述液体配置盘中的上方。
8.权利要求1的反应釜,其中上述上段包括向上延伸的终端和一个放在上述终端上的杯子,其中上述杯子包括位于上述终端下方的底部开口。
9.权利要求3的反应釜,其中上述液体旁路装置允许上述液体旁路两个或多个连续的反应区。
10.一种在具有催化剂的情况下使液体与处理气体反应的反应釜,上述反应釜包括:(a)包住第一反应区的连续的壁,其中上述第一反应区包括在上述液体和上述处理气体之间产生所需要的反应的催化剂装置;(b)在上述第一反应区的上方、用以使上述一部分未反应的液体进入上述反应釜的液体入口,(c)在上述第一反应区的上方、用以使一部分未反应的上述处理气体进入上述反应釜的气体入口;(d)在上述第一反应区的下方、用以使反应后的上述液体排出上述反应釜的液体出口,(e)在上述第一反应区的上方、用以使一部分上述处理气体排出上述反应釜的气体出口,(f)在上述第一反应区的正上方、用以将上述液体配置到上述第一反应区的配置盘;和(g)在上述第一反应区内的至少一根液体旁路管,用以使一部分上述液体旁路一部分上述第一反应区,上述液体旁路管包括液体旁路调节装置,它能调节旁路上述第一反应区的上述部分的上述液体的量,上述液体旁路管包括具有一上段和下段的管道,其中:(a)上述上段在预定的液泛条件下与上述液体配置盘中的上述液体流体连通,与累积在上述液体配置盘中的上述液体一起形成液压静态密封;(b)上述下段伸到上述第一反应区的下方,和(c)上述下段的端部具有防止向上的蒸汽通过上述旁路装置的装置。
11.权利要求10的反应釜,其中上述处理气体以基本与通过上述第一反应区的液体流相反的方向流过上述第一反应区。
12.权利要求10的反应釜,其中上述反应釜包括多个上述反应区。
13.权利要求12的反应釜,其中每个上述反应区包括上述至少一根液体旁路管。
14.权利要求10的反应釜,还包括:(a)安置在上述第一反应区上方的第二反应区;和(b)第二气体进口装置安置在上述第二反应区的上方,以使上述处理气体以与上述液体流同样的方向流动。
15.权利要求10的反应釜,其中上述液体旁路管使上述液体完全旁路上述第一反应区。
16.权利要求10的反应釜,其中上述上段做成倒“U”形,它的终端放置在上述液体配置盘中的上方。
17.权利要求10的反应釜,其中上述上段包括一向上延伸的终端和一个放在上述终端上方的杯子,其中上述杯子包括上述终端下方的底部开口。
18.权利要求12的反应釜,其中上述液体旁路管允许上述液体旁路两个或多个连续的反应区。
19.权利要求1的反应釜,其中防止蒸汽向上通过的装置是一个机械装置。
20.权利要求1的反应釜,其中防止蒸汽向上通过的装置是一个液压密封装置。
21.权利要求10的反应釜,其中防止蒸汽向上通过的装置是一个机械装置。
22.权利要求10的反应釜,其中防止蒸汽向上通过的装置是一个液压密封装置。
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