CN1134527C - 催化剂，用于连续颗粒置换体系的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明通过以气体和液体(即液体烃与含氢气体的混合物)的交替环的形式以不足以流化催化剂床层的速度导入流体使均匀分布的氢与烃进料基本上连续地流过密集填充催化剂床层以便基本上充填反应器的整体。催化剂的密度、形状和粒径在设定进料速度下流化。进料的液气组分在整个床层面积上的交替环中进入床层。

Description

催化剂，用于连续颗粒置换体系的方法及设备

本发明涉及用于烃进料加氢处理的催化剂与催化剂连续置换。

更具体地说，本发明涉及在保持加氢处理容器中连续地或间歇地置换用于床层活塞式流动催化剂的同时，在整个填充床中烃进料与含氢气体以高速逆向流动期间未产生填充床催化剂实质性流化态或沸腾的条件下，能够在宽的处理速度范围内有效地利用加氢处理容器空间的催化剂、方法与设备。

用于由烃进料流中脱除不需要组分的加氢处理属于催化处理这类重质烃以便提高其商业价值的公知方法。“重质”烃液体物流以及特定的找顶油、石油脚、焦油砂沥青、页岩油或液化煤或再生油通常含产物污染物如硫、和/或在加氢处理条件下在与进料和氢接触期间易于钝化催化剂颗粒的氮、金属和有机金属化合物。这种加氢处理条件通常为100-650℃、20-300大气压。这种加氢处理一般在含有VI或VIII族金属如铂、钼、钨、镍、钴等的催化剂存在下进行，上述金属与具有高表面/体积比的氧化铝、氧化硅、氧化镁等各种其它金属元素颗粒组合在一起。更具体地，用于对重油及其类似物进行加氢去金属化、加氢脱硫化、加氢脱氮化、加氢裂解等处理的催化剂通常由载体或基质材料如氧化铝、氧化硅、氧化铝一氧化硅、或可能存在的晶形硅铝酸盐与一种或多种助催化剂或催化活性金属(或化合物)和痕量材料构成。被使用的典型的催化活性金属为钴、钼、镍和钨；然而，可以依据应用场合选用其它金属或化合物。

Stangeland等人的U.S.P.NO.5076908提供一种体系，其中大体上呈填充催化剂床层的全部空间中在宽的烃进料流与氢气逆流流速范围内保持催化剂床层的活塞式流动。通过控制催化剂粒径、形状与密度，这种填充床流动将基本上最大催化剂体积与密度保持在给定的容器设计体积之内从而在流体以设计流速流过整个容器时都基本上不会使床层膨胀。通过应用在大型试验工厂中借助烃、氢与催化剂在下面详述的设计压力与流速下对床层膨胀进行广泛研究得到的系数确定适宜的粒径、形状与密度。

为了进一步控制这种填充床流动，不断地借助γ-射线吸收测定容器中催化剂床层高度，以确保几乎未发生床层沸腾现象。这种控制通过均匀地分布氢与液体进料于整个床体而进一步被强化，均匀分布方式是集中分布进入催化剂床层的氢气组分与烃流体进料组分于整个容器水平横截面上交替出现的同心环形通道。此外，需要的话，通过一个急冷系统在催化剂床层长度方向上不同高度的一个或多个中间层再次将氢均匀地分布，必要时增大其流量。沿着填充颗粒床长度方向使通过整个水平面的氢与液体进料流量均等可以防止局部湍流以及较轻颗粒与以活塞式流动的方式在整个容器中向下流动的较重颗粒相互间发生不希望有的纵向分离。

在本发明优选实施方案中，通过广义地提供平均粒径范围约为35-3泰勒标准筛号、其粒径分布使得至少约90％(重)催化剂颗粒具备R₁至大约R₂直径范围的催化剂而实现了本发明的预期目的，其中：

(1)R₁取值范围约为1/64英寸至1/4英寸；

(2)R₂取值范围约为：1/64英寸至1/4英寸；

(3)，R₂/R₁比值约为1.0-1.4，纵横比小于约2.0。

该催化剂可被用于任何加氢过程。优选地，该催化剂用于形成加氢处理期间加氢处理催化剂的活塞式流动的大体上填充床层，通过使加氢处理催化剂的大体上填充床层与向上流动的烃进料流接触完成加氢处理。更具体地说，当催化剂颗粒被置于烃反应区中时，便形成了加氢处理催化剂的大体上填充床，而当烃进料流向上流过加氢处理催化剂的大体上填充床时，若将一定体积的催化剂颗粒从烃反应区底部被撤出的话便会使加氢处理催化剂的大体上填充床开始出现活塞式流动。本文所说的“催化剂”包括与进料物流相互作用的其它颗粒如吸收剂或者其它流体接触体。催化剂被置于反应区内，烃进料流向上流过用于加氢处理烃进料流的催化剂。

催化剂颗粒的粒径分布导致最多约2.0％(重)所述催化剂颗粒的直径小于R₁，最多约0.4％(重)催化剂颗粒的直径小于R₃，其中R₃小于R₁，R₁/R₃比值约为1.4。直径为R₁的催化剂颗粒的最大磨耗约为1.0％(重)，直径为R₃的催化剂颗粒的最大磨耗约为0.4％(重)，其中R₃小于R₁，R₁/R₃比值约为1.4。

在该催化剂的一个实施方案中，催化剂包括众多平均直径为约6-8泰勒标准筛号，其粒径分布使得至少约97％(重)催化剂颗粒具备R₁至R₂直径范围的催化剂颗粒，其中：

(1)R₁约为0.093英寸；

(2)R₂约为0.131英寸；纵横比约为1.0；其中8泰勒标准筛号细粒最大含量高达约1.0％(重)，10泰勒标准筛号细粒含量高达约0.2％(重)。

在该催化剂的另一实施方案中，该催化剂包含众多平均直径为约10-12泰勒标准筛号，其粒径分布使得至少约90％(重)催化剂颗粒具备R₁至R₂直径范围的催化剂颗粒，其中：

(1)R₁约为0.065英寸；

(2)R₂约为0.078英寸，纵横比小于约2.0，其中催化剂颗粒的粒径分布导致最多约2.0％(重)所述催化剂颗粒的直径小于R₁，最多约0.4％(重)催化剂颗粒的直径小于R₃，其中R₃小于R₁，R₁/R₃约为1.4。

在该催化剂的另一实施方案中，向上流动通过具备催化剂大体上填充床的加氢反应区的烃进料流借助催化剂被加氢处理，该催化剂包括众多平均直径为约6-8泰勒标准筛号，其粒径分布使得至少约90％(重)催化剂颗粒具备R₁至R₂直径范围的催化剂颗粒，其中：

(1)R₁约为0.093英寸；

(2)R₂约为0.131英寸；纵横比小于约2.0，其中催化剂颗粒的粒径分布导致最多约2.0％(重)所述催化剂颗粒的直径小于R₁，最多约0.4％(重)催化剂颗粒的直径小于R₃，其中R₃小于R₁，R₁/R₃约为1.4。

在本发明的另一方面，通过广义地提供一种在加氢转化反应区内产生加氢处理催化剂的基本上向下地作活塞式流动的大体上填充床的方法实现本发明的预期目的，该方法包括下列步骤：

(a)在上述加氢处理催化剂的大体上填充床构成的加氢转化反应区下形成多个环形混合物区，以便使每一个环形混合物区含有具备液体组分与含氢气体组分的烃进料流，并且使环形混合物区彼此同心，与加氢转化反应区同轴；

(b)由步骤(a)中每一个环形混合物区将烃进料流导入加氢处理催化剂的大体上填充床以便使烃进料流由每一个环形混合物区开始向上流过催化剂的大体上填充床；

(c)由加氢转化反应区撤离一定体积的颗粒催化剂，以便在加氢转化反应区内形成基本上向下地呈活塞式流动的加氢处理催化剂大体上填充床。

该方法还包括将急冷材料(例如液体急冷)注入加氢处理催化剂的大体上填充床。注入步骤包括使急冷材料通过具有第一导管直径的第一导管区；使来自第一导管区的急冷材料流入其第二导管直径大于第一导管直径的第二导管区；使来自第二导管区的急冷材料流入其第三导管直径小于第二导管直径的第三导管区，以及将急冷物料由第三导管区注入被置于加氢转化反应区中(其中有烃进料物流流动)的催化剂内。

将加氢处理催化剂的大体上填充床置于处在反应器容积内的反应区中以便使加氢处理催化剂的大体上填充床最大限度地占据反应器容积。加氢处理催化剂的大体上填充床占据至少约50％(体积)反应器，以至少约60％(体积)为佳，以至少约65或70％(体积)为更佳。

由上述概述可知，存在多个重要的因素对实现本发明的预期目的、对于有效地应用给定工艺反应器确保通过其中的催化剂颗粒主体进行非流化活塞式流动并且与此同时通过烃液体物流与气流以最大空速逆流接触起着直接的促进作用。其中有：(i)在烃物流的可预选流速和压力下这类催化剂颗粒的粒径、体积与密度特征；(ii)在烃流体和氢流动期间对催化剂床层沸腾和/或悬浮所进行的控制；(iii)在为了置换(或者再生)于不发生床层流化或或悬浮的条件下进行进入或离开催化剂移动床的运动期间催化剂颗粒完成的层间流动；(iv)烃进料的气体和液体组分的交替环的同心环状进料均匀地进入完全移动式催化剂床层，这能够迅速地平抑反应器中不稳定状态或称补压力变化以便在延长(例如数千小时)的工艺操作过程中保持这种气液交替环；和(v)沿着移动床的轴向重新分布气体组分。

附图简介

图1为描述于开始出现活塞式流动之前具备多个叠加层的催化剂床层的局部截面视图；

图2为描述以活塞式流动方式向下移动的催化剂床层的局部截面视图；

图3为用于截锥形或金字塔形屏障的同心与径向催化剂床层支撑装置的附视图；

图3A为反应器的局部截面图与催化剂支撑装置的另一实施方案的部分透视图；

图4为反应器与图3A中催化剂支撑装置的局部截面图，该装置包括多个处于加氢处理催化剂的大体上填充床之下的环形混合物区域，每一区域含有液体烃组分与含氢气体组分，其中环形混合区与反应器和加氢处理催化剂的大体上填充床同轴；

图5为反应器和带有惰性丸粒的图4中支撑装置的局部截面图，描述了被紧固在无缝中央板上的并且支撑众多拼合板的条辐；

图6为反应器和图5表示的类似支撑装置的另一截面图，带有惰性丸粒床层，这些丸粒周围流动着有待进入环形混合物区的液体烃组分和含氢气体组分；

图7为加氢处理容器或反应器的横截面图，表明呈顶部平面形状的急冷系统或组件将急冷物料(即液体急冷和/或气体急冷)在所需的高度分布在催化剂床层中；

图8为沿图7中箭头方向和线段8-8的平面取得的局部纵截面图；

图8A为揭示安装在急冷导管一侧的喷嘴的局部截面图，和

图9为沿图7中箭头方向与线段9-9的平面取得的局部纵剖面图。

依据附图、更具体地从图1开始详细地说明加氢处理体系，该体系实施本发明方法，使一定体积或床层的催化剂10的持续催化活性与给定体积的单一反应器如反应器11的应用有效性均得到明显的提高。以其圆柱形侧壁12的厚度及拱形封闭顶部或底部13与14表示的容器11被指定用于使与液体烃进料混合的含氢气体在高达约300大气压和高达约650℃下发生反应。这种反应气体与烃液体进料流最好预先混合在一起并且通过管线16经由底端13以单一物流被导入。

为了确保在烃进料流与含氢气体的加氢处理过程中产生最大的催化作用，重要的是容器11在其设计容积限度内容纳尽可能多的催化剂。因此，在确保能够将氢气相充分地分散于液体烃物流中的同时，催化剂床层10的支撑装置17被置于容器11中尽可能低的部位。同样地，在为了从通过中心管18撤离的所形成产物中分离出被夹带催化剂而提供充分空间21的同时，床层10的上限靠近拱形顶端14。为了确保催化剂不被夹带进入通过中心管18离开的产物流体中，可以在用于限定催化剂床层顶部边界的床层表面20的上方空间21中设置一个筛网15。这样，新鲜催化剂通过延伸经过筛网15的管19被加至床层表面20，按照预期的方式，被指定为床层表面20的催化剂床层10的上层或顶部优选地借助γ-射线吸收测定连续地加以控制，通过设置在紧靠催化剂床层10的床层表面20的γ-射线源与γ-射线检测器(图中未示出)使得上述γ-射线吸收测定成为可能。这类γ-射线源形式可以是被置于反应器内特别设计的井的放射性同位素如铯137。作为替代方式，该源可以是可以电控制的源如热中子激活γ-射线发生器。检测器的形式可以是个电离管，Geiger-Mueller管或闪烁检测器。适宜的射线源与检测器是由RonanEngineering公司，Texas Nuclear和其它商家制造的。按照本发明通过检测表面20的高度，可以确保催化剂被保持在最佳高度并且不使反应器被过量填充。

过量填注反应器会使催化剂颗粒在靠近每一传送器端部时在传送管线的分离阀中被破碎的可能性增大了。同样必要的是层床高度的控制要确保最大限度地消除床层流化现象并且确保避免向上流过床层10的氢与烃进料的根据选定催化剂而设计的流速出现不希望有的变化。为此，按照进料物流的最大设计流速选定被提供给催化剂床层的颗粒大小、形状和密度，以防出现流化现象。这样控制可以保证床层10渐进地、一层一层地以活塞式流动方式向下通过容器11。图1和2描述了催化剂床层10的“活塞式流动”，最好以下述方式对其进行描述：当底部体积层A被移除后，后面的体积层B向下流动以替代A并且呈现出作为底部体积层B的新位置。被移除的底部体积层A为上部体积层J所取代。通过移除底部体积层B并且使后面的体积层C向下以活塞方式流动从而替代底部体积层B并且呈现作为底部体积层C的新位置再次重演上述过程(图2中虚线所示)。被移除的底部体积层B被上部体积层K所取代。可以继续重复该过程以便定义沿图2中箭头W的方向移动的向下作活塞式流动的催化剂床层10。

确定催化剂床层10是否在进行活塞式流动中以采取任意适宜的过程。举例来说，在本发明的优选实施方案中，金属(例如钒)从烃进料流中被脱除，如果来自被撤离的催化剂的催化剂样品(例如15个催化剂颗粒)经元素金属分析表明催化剂样品具备均匀的高金属负载、优选至少高于催化剂床层10的平均金属负载约1.5倍，更优选地至少约2.0倍的话，则催化剂床层10正在进行活塞式流动。本领域普通专业人员可以依据由烃进料流移除的金属总量、催化剂床层10的重量等确定催化剂床层10的平均负载。

应当理解，在未提及或讲述基础的情况下，本发明说明书与权利要求书讲述或提及的任何类型催化剂运动或催化剂床层10的运动(例如，“移除”、“移动”、“供给”、“替代”、“传递”、“流动”、“传送”、“添加”、“混合”等)对于任意类型催化剂或催化剂混合物来说都可以任何类型为基础如“间歇基础”、“周期基础”、“连续基础”、“半连续基础”等。因此，举例来说，脱除底部体积层催化剂与添加上部体积催化剂层可以按照“周期基础”、“连续基础”或者甚至“一次性基础”在不脱离本发明范围与实质的条件下进行。同样应当理解的是催化剂的“移除”或“撤离”与催化剂的“添加”或“替代”是彼此相互排斥的并且可以同时进行或在不违背本发明实质与范围的条件下于不同时刻进行。优选地，催化剂的“添加”或“替代”是在催化剂的“移除”或“撤离”之后与在催化剂床层10已经向下移动进入不动状态之后进行。

为了进一步确保活塞式流动在床层的全部长度范围内特别是在底部持续进行，底部床层支撑装置17的具体特征在于其被截断的多边结构或锥形构造。

正如图3-6的优选实施方案所示，支架17包括一系列环状多边形，它的形状近似环，由多个处在由无缝中心板25延伸至容器11的侧壁12的径向条辐26之间的拼板27(见图3)形成。如图3和5所示，条辐26可以呈任何适宜的几何形状如棒状(图5)或大体上的平板状(图3)，它将容器的周长分割为数段(此时为8段)，类似地支撑由环形或环绕板27形成的支撑装置17的外部八边形环23的末端。在此情况下，径向条辐26与环形拼板27形成了众多支撑锥形或金属塔形穿孔板或筛网28的同心环或环状多边形。因此，由容器11下部上升的气体与液体均能够穿过筛网28。

在图3所示同心环状多边形的优选实例中，互连板27形成众多通常沿着与侧壁12平行的轴向延伸的环形结构，侧壁12带有沿径向延伸至反应器11的侧壁12的径向条辐26。有待进入催化剂床层10的由烃液体进料与氢气组成的混合物借助重力分离为径向交替出现的气体与液体环，它是由每一对径向条辐26之间的相邻拼板构成的。因此，两相向上流过筛网28下面交替出现的同心环形通道。每一环中优先进行气液分离，其中包括在充有液体的邻近的下部环形拼板上设有气体的环形有帽拼板。这样，两种流体具有相等的并且角度相近的通过筛网28进入床层的通道。这些众多氢气与烃液体的交替环保证了两相以均匀和相等的进料通过筛网28的整个截面进入床层10。在其它因素之中，我们特别发现这一结构确保了在催化剂床层的整个截面上实现均等的分布。这种在床层10的整个直径范围内的均等分布允许直接在截断锥形床层支撑装置17的中心板25上方形成平稳流动区。这削弱了基本上潜伏着的局部沸腾或涡流于催化剂通过被颠倒的J形管29的入口30被撤离处的催化剂层床上被引发的可能性，从而保证了催化剂与来自床层10内部的液体形成局部层流。

由烃进料流与氢组成的混合物的均匀进料通过被封闭在支撑装置17与圆板构件31之间送气室(或进料室)33而被专门送往支撑装置17的板27的入口侧，该进料在容器11的整个截面上扩散。圆形板件31限定了图4、5和6所示用于支撑具有一个或多个开口的可穿透筛网6的栅格结构。正如图4，5和6所进一步展示的那样，可穿透的筛网6支撑由众多其粒径使其不能通过可穿透筛网6上开口的惰性丸粒(例如刚玉球)构成的床层，以便防止在送气室33中形成涡流并且在烃进料中保持含氢气体的扩散气泡不断出现。板31包括许多能够形成通过板31的开口的类似大直径管32。每个管的直径为数英寸，其在板31下面的轴向沿伸长度与此值相近，即4-6英寸。管道32为由氢与烃进料流组成的混合物进入送气室33提供了相等的机会。折转板34(见图1和2)同样有助于由进料管线16进入底部总管35的进料流的均匀分布，从而确保了可能包含在进料流中的大尺寸氢气泡被均等地分布于板31的整个截面上并且被均等地分配给用于流入送气室33的每一个管子32。选择管32的长度以便在板31下面形成适宜的气体压头，从而抑制进入集管35的进料流中出现的波动。

如上所述，将每一单独环形和径向段分隔开的板27的纵向、横向宽度或轴向长度为氢与液体进料进入催化剂床层10提供了均等的通道，板27在筛网28下面呈梯级状排布，从而在催化剂床层10的进口侧交替地在整个直径范围内有效地形成气体与烃进料环。这样，催化剂床层10的入口平面上每一处无论是对气体还是液体均不构成分离或优先流动通路。此外，若压力波动导致筛网28被液相完全浸渍，可以借助板27与径向板26之间每一段的宽度回收气流。

在如图3-6所示同心环状多边形的特别优点的另一优选实施方案中看出液体烃组分LH与含氢气体组分HG(含氢气泡)作为LH-HG混合物由管道32进入送气室33。在该本发明优选实施方案中，环形或圆周板27被径向条辐26支撑并且与其固定在一起，其纵向或横向宽度基本上等于环形或圆周板27的纵向或横向宽度。径向条辐26还起着减小含氢气泡，特别是来自含氢气体组分HG的过大的含氢气泡尺寸的作用。本领域专业人员不难看出所用的径向条辐26的数目取决于多种因素如向上流动的烃进料流中预计的尺寸过大的含氢气泡数目、催化剂床层10的重量等。内连板27与径向条辐26形成限定多个在图3-6中通常被表述为MZ的环形混合物区的网状结构。环形混合物区MZ基本上是连续的或是无终端的环形混合物区MZ，并且可以含有或被分为任何合理的所需数目的混合物区(或亚混合物区)如图5与4中的MZ₁、MZ₂、MZ₃、MZ₄、MZ₅和MZ₆。每一个单独混合物区为适用于实际应用的连续或无终端的混合物区，所不同的是被径向条辐26周期性地阻断，它们与任何一对邻近条辐26-26之间距离相比都较为狭窄。如图3-6所示，与混合物区MZ₁同心并且构成其一部分底部的是无缝中心板25，优选地，将其与板31和筛网6隔开以便借助筛网6与板31在紧靠无缝中心板25下部支撑惰性丸粒4。混合物区MZ₁基本上为带有顶部开口和被多个相互接合的板27₁与无缝中心板25的周边之间空间限定的边界的圆柱环形混合物区。

催化剂床层10下面的多个环形混合物区MZ(或环形连续或无终端混合物区MZ₂、MZ₃、MZ₄、MZ₅与MZ₆)彼此同心并且与反应器11和催化剂床层10同轴。板27可以在径向上彼此间隔任意适宜的距离(以等距离为佳)以利于实现本发明目的；然而，优选地，板27在径向上为约1英寸至4英尺、以约6英寸至3英尺为更佳、以约1英尺至2英尺为最佳这一通常均匀的厚度或距离彼此间隔开。板27之间的径向间隔关系通常限定了混合物区(即MZ₂、MZ₃等)各自的均匀厚度。有待理解的是尽管图3-6表示了许多环形混合物区MZ，即许多非圆形几何形状区域(例如3中的八面形)，但是，属于本发明的实质与范围的这些众多混合物区MZ包括任何几何图形区域，不仅有多边形区域，而且还有同心圆形混合物区域等，所有这些区域还可以彼此同心并且与反应器11和/或催化剂床层10(或加氢转化反应区)同轴。

因此，板27的作用是形成通常厚度均匀、与催化剂床层10同轴的同心烃进料流的基本上呈圆形的带。如图3-6所示实例，环形混合物区MZ₂是通过8个互连的板27₁与8个互连的板27₂所限定的。8个板27₁与8个板27₂形成了混合物区MZ₂中烃进料流的基本上呈圆形带的环状边界。由于板27₁与27₂之间间隔或距离通常沿周边是均匀的，所以混合物区MZ₂中烃进料流的基本上圆形带的厚度或尺寸在横向上基本上是一致的和/或在横向或水平截面上相等。类似地，混合物区MZ₆由8个互连的板27₅与8个互连板27₆所限定，其组合形式构成混合物区MZ₆中烃进料流的基本上圆形带的环形边界。正如前面对板27₁与27₂所作的类似说明那样，由于27₅与27₆之间的间距或距离通常沿周边是均匀的，所以混合物区MZ₆中烃进料流的圆形带的厚度或尺寸基本上是横向均匀的和/或在横向或水平截面上均等的。板27₂，27₃，27₄和27₅类似地从功能上互连和接合以便限定混合物区MZ₃、MZ₄和MZ₅的环形边界。如图3所示，条辐26沿径向从无缝中心板25向外伸展并且在平面上呈现馅饼形状。在任意一对邻近条辐26-26之间，相应的板27的长度从

板27₁增大至27₆，而宽度基本上如图3～4所示是相同的。因此板27₂比27₁长，不过具有相同的近似宽度。类似地，板27₃比板27₂长，板27₄比板27₃长，板27₅比板27₄长，板27₆比板27₅长，而所有板27同时具有通常相同的宽度或相同处在筛网28下面(见图3)的纵向延伸范围。因此，板27的垂直尺寸或宽度(即板27的结构广度，通常与反应器11和/或其中催化剂床层10的纵轴平行)一般是均等的，所有的板27优选被间隔开，以便烃进料流在接触与进入催化剂层床10之前以与该床层的纵轴平行的方向流动。板27₁、27₂、27₃、27₄、27₅与27₆的上缘与下边处在不同水平或高度。混合物区MZ与用于将基本上完全或基本上全部圆柱形烃进料流导入催化剂床层10的众多管道、导管或管状通路不同。如图5和4所示，板27₁的上下边缘与板27₂的上下边，处于不同水平或高度，后者又与27₃的上下边处于不同的水平或高度。类似地，27₃的上下边与27₄的上下边处于不同的水平或高度，后者又与27₅的上下边处于不同水平或高度。板27₅的上下边与27₆的上下边处于不同的水平或高度。

待LH-HG混合物通过筛网6进入送气室33之后，使LH-HG混合物流入每一个用于将LH-HG混合物流分离为众多通常连续环状LH-HG混合物(图11中被指定为LH-HG₂至LH-HG₆)的通常连续环状混合物区MZ₂、MZ₃等。如上所述，混合物区MZ₁还是由无缝中心板25的周边与互连拼合板27₁之间的空间限定的基本上环形或圆柱形混合物区，它接收流过该空间的烃进料流(即烃液体进料和/或氢气)。在图6所示本发明的优选实施方案中，在LH-GH混合物流入每一个通常连续的环形混合物区MZ₁、MZ₂、MZ₃等之前，LH-HG混合物以迂回前进的方式在众多惰性丸粒4周围流动以便降低出现涡流的可能性和保持被扩散于液体烃中的氢气鼓泡与防止其聚集成为体积更大的气泡。进入混合物区MZ₁的烃进料流被指定为LH-HG₁。众多的LH-HG混合物(即LH-HG₁、LH-HG₂等)通过筛网28并且分别由各个混合物区(即MZ₁、MZ₂、MZ₃等)以一定流速进入催化剂床层10，该流速保证催化剂床层10不沸腾、不悬浮、不向上和/或朝向筛网15与拱形顶部14膨胀超出填充态(如图1所示)催化剂床层10的基本上全部轴向长度的10％以上。众多通常连续的环形LH-HG混合物向上流过筛网28并且进入催化剂床层10。本发明催化剂床层10优选包括粒径、形状和密度基本上相同和/或均一的催化剂颗粒，它们的选择按照烃进料流(即由液体烃组分LH与含氢气体HG组成的混合物或连续环形LH-HG混合物)流入送气室33以及随后进入和通过众多混合物区MZ₂、MZ₃等的平均最佳速度完成。来自相应的混合物区MZ₁、MZ₂等的众多LH-HG混合物(即LH-HG₁、LH-HG₂等)的流速与通过管线16进入送气室33的烃进料流的流速均被控制在一定数量与程度，因而足以将催化剂床层10的膨胀或悬浮保持在超出部分少于填充态床层10中基本上全部轴向长度的10％。更优选地，基本上呈填充态的催化剂床层的膨胀局限于超出部分少于填充态床层10的基本上全部轴向长度的5％，以少于2％或甚至少于1％为最佳。作为理想情况，基本上呈填充态的催化剂床层的膨胀，被限制在基本上0％(长度)。

通过管线16的烃进料流的流速基本上不大于最佳流速。通过基本上呈填充催化剂床的工艺流体最佳流速依据包括油与烃进料特征、催化剂规格、方法目的等在内的多种因素在不同的工艺装置中有所变化。对于粒径、形状和密度基本上相同和/或均匀的催化剂颗粒来说，烃进料流的流速优选范围约为0.01-10.00英尺/秒，以约0.01～1.0英尺/秒为更佳。类似地和/或同样地，仍然对于粒径、形状与密度基本上相同和/或均匀的催化剂颗粒来说，连续环形LH-HG混合物的流速(即分别来自图4中混合物区MZ₁至MZ₆的LH-HG₁至LH-HG₆的流速总和)基本上不大于最佳流速，以约0.01-10.00英尺/秒为佳，以约0.01～～1.00英尺/秒为更佳。如上所述，具体流速取决于众多变量如加氢处理过程的具体应用(例如去金属化反应或脱硫化反应等)。不过，具体流速可以被控制在一定数量和一定程度的适宜速率，从而足以将基本上填充催化剂床层的膨胀限制在超出部分少于填充态床层中加氢处理催化剂的基本上被填充床长度的10％。

在本发明的用于烃进料流的该流速与用于连续环形HL-HG混合物的该流速的优选实施方案中，催化剂颗粒优选具有大体上相同和/或均等的粒径、形状与密度，以便通过对烃进料流(即LH-HC混合物)中液体烃组分LH进行必要的去金属化和/或脱硫化处理，使其生成有待通过中心管18由反应器11撤离的加氢改质产物流体。在上述通过管线16的烃进料流速下，以及在通常连续的环形LH-HG混合物(即LH-HG、LH-HG₂等)的流速下，形成的改质产物流体优选以约0.01-10.000英尺/秒、以0.01-1.000英尺/秒为更佳的流速通过中心管18撤离反应器11。形成的改质产物流体的撤离速度不大于最佳流速并且依据包括油与氢进料特性、催化剂规格、工艺目的等在内的多种因素在不同操作单元之间有所变化。具体的撤离速度可以是任何适宜的撤离速度，它被控制在一定数值与程度，以便足以防止和/或限制催化剂的大体上呈填充态床层的膨胀超出填充态床层10的基本上全部轴向长度的部分少于10％(以少于5％为更佳，以少于2％或甚至少于1％为最佳)。

图4所示用于均匀分布氢气与液体烃进料的入口分布器31的排布可以通过加长或缩短管道32、形成均匀分布的进入送气室33的圆柱形通路而得到改善。与仅仅在整个直径范围内穿孔的作用相比，使用管道32的特殊优越性在于在板31下面的单独管道32周围形成气囊。申请人发现由于这些在板31下面捕集的气囊提供压力减震作用，而该气囊又是由被提供给反应器的由氢与液体组成的混合物的流量变化造成的，所以它的存在是必要的。然而，管32的长度应保持在尽可能短以便发挥此功效。此外，这样作的原因还在于除了用于使进料流与转化催化剂相接触的反应器11中可供处理空间以外，有必要使用于其它目的空间尽可能地小。与管道和穿孔的集合形式相比，使用管道32的特殊优越性在于可以在很宽的流速范围内保持设计的流量分布方式。借助管道与穿孔，气体通常向上流过穿孔，而液体向上流过管道。不过。若气体流量增大或穿孔被填塞，气体会寻找新的通道流过管道，从而导致与设计方式不同的并且可能不需要的流动方式。

现在参照图7-9详细讨论急冷系统39的实施方案，该系统不仅用于进一步帮助催化剂床层10在其整个轴向长度上保持活塞流，而且还有助于：(i)降低催化剂床层10的上部反应区中含氢气体流量(即含氢气体组分速度)以便保持与确保预期的非沸腾的基本上呈填充态(催化剂)床层条件；(ii)将反应中间冷却或急冷装载能力由全过程急冷气体介质转变为选自急冷气、急冷液及其混合物的急冷介质，或者在某些情况下转变为完全由过程急冷液组成的急冷介质，以及(iii)控制任何液/气组合急冷介质中的急冷气部分以便根据加氢处理过程化学上的要求、不必要根据全面冷却和/或急冷要求保持含氢气体平衡，和(iv)将反应器中间冷却和/或急冷的主要控制改为急冷液体物料或急冷液体系统，当急冷液体物料或急冷液体系统的流动因为某种原因而被阻断后，会自动地被急冷气体物料或急冷气流替代。本发明优选实施方案中的急冷系统39可被用于任何类型包括但不限于固定床加氢处理，沸腾或膨胀床加氢处理等在内加氢处理过程和/或与上述过程共同被使用。

图7-9中本发明实施方案所用的急冷系统39包括主要急冷介质供给组件130和辅助急冷介质供给组件132，后者被固定和/或接合在主要急冷介质供给组件130上并且与组件130连通，组件130用于接收急冷介质或材料(即液体急冷和/或气体急冷)和按照下文详述的方法将其分布于催化剂床层10中。在反应器11(即反应器11的内圆周表面)上以及在主要和辅助急冷介质提供组件130和132上固定和/或连接支撑装置134，用以使主要和辅助急冷介质提供组件130和132相对于催化剂床层10和在该催化剂床层之中处于悬浮状态并且保持这两个组件130和132相对于反应器11呈通常静止状态。

主要急冷介质供给组件130优选包括用于接收已经或正在被从外部急冷源输送往反应器11的急冷介质或物料的急冷导管总管142，它是要中空急冷介质接收构件138的优选实例。

主要中空急冷介质接收构件138或急冷导管总管142由一个或多个或众多通常中空的横向构件或横向总管导管150构成，它们一般正常地延伸并且与主要中空急冷介质接收构件138或急冷导管集管142连通。众多横向总管导管150的直径(即内径)小于急冷导管总管142的直径。如图8所示，构成主要中空急冷介质接收构件138(或急冷导管总管142)的还有与主要中空急冷介质接收构件138(或急冷导管总管142)连通的总管进口导管(或辅助进口导管)146a，用于接收和传输流入138的急冷介质和物料。总管入口导管146a的直径(即内径)小于急冷导管总管142的直径(内径)。后者的直径大于急冷介质入口导管146的直径，以便能够获得或者接收与贮存大量或足够体积的用于立即和/或无阻断地分散辅助急冷介质供给组件132的急冷介质。

在主要中空急冷介质接收构件138或急冷导管总管142的纵向端部或相对的两端具有一对导向型总管支撑装置(或主要支撑装置)182-182，分别被固定在138和支撑装置134(更具体地说被固定在下面的裙件180)上。总管(或主要)支撑装置182-182的作用是将主要中空急冷介质接受构件138(或急冷导管总管142)与支撑装置132连接在一起。总管(或主要)支撑装置182-182可以由任何适宜材料、以能够符合冶金学要求的任何热膨胀材料为佳制备，以便在允许因热膨胀而产生自由移动的同时参照与支撑装置132之间的从属关系支撑主要中空急冷介质接收构件138或急冷导管总管142。

主要急冷介质供给组件130还包括通过反应器11的圆柱形侧壁12并且固定和/或连接在总管入口导管146a的急冷介质入口构件140，用于传送或引导急冷介质或物料进入总管入口导管146a，146a随后又将其传送或引导入主要中空急冷介质接收构件138(或急冷导管总管142)。如上所述，急冷介质或物料来自预先已经获得并且被设在反应器11外部的急冷源。急冷介质入口构件140以其直径基本上等于总管进口导管146a的直径(即内径)的急冷介质入口导管146为佳。在本发明优选实施方案中，急冷介质入口导管146通过抱合式联管节158(或偶联管装置)被连接到总管入口导管146a上，158起着连接与解脱装置或构件的作用以便使急冷介质入口导管146可以很容易地被连接或固定在总管入口导道146a上并且有利于由于任何需要的原因如清洗和/或疏通入口导管146和/或146a等使两个入口导管146与146a的解除连接。抱合式联管节158可为能够与用于实现本发明优选实施方案中急冷体系39的目的的任何一对构件或导管构件连接与解除连接的任何适宜连接装置或组件。适宜的抱合式联管节158由ABB VETCO GRAY公司，休斯敦，得克萨斯以GRAYLOC^R出售。该急冷介质入口导管146在与反应器11和/或催化剂床层10的纵轴通常同轴的部位向主要中空急冷介质接收构件138(即急冷导管总管142及其相连的总管入口导管146a)供料。

辅助急冷介质供给组件132包括一个或多个或众多其直径(即内径)近似于横向总管导管150直径的急冷导管侧管154。每个急冷导管侧管154通过如上所述可以是任何适宜连接组件158的抱合式联管节158被固定和/或连接在相应的横向总管导管150上，该连接组件尤其是或者更具体地是能够根据任何原因如出于清洗或其它目的连接与脱离横向总管导管150与急冷导管侧管154。每一种急冷导管侧管154的终端都具有一个导向侧管支撑装置184(见图9)，它被固定在上述终端和支撑装置134(更具体地，被固定在下文称其为180的边缘构件上)。侧管支撑装置184的作用是使急冷导管侧管154与支撑装置134连接。侧管支撑装置184可以由任何适宜的材料制造，优选任何热膨胀材料，它符合冶金学要求，在允许因热膨胀而产生自由移动的同时依据对支撑装置132的从属关系支撑辅助急冷介质供给组件132或急冷导管侧管154。

每一个急冷导管侧道154都带有一个或多个与喷嘴组件164连通的小孔160，允许急冷介质或物料由急冷导管侧管154进入喷嘴组件164以便完成后续向催化剂床层10注入和分布过程。一个或多个小孔160被设计为将急冷介质(即急冷液体和/或急冷气体)均匀地分布于催化剂床层10中。

每个喷嘴组件164都被连接在急冷导管侧管154(和/或急冷导道总管142)上以便以通常平行于反应器11的纵轴向上对着反应器11的拱顶14喷射。不过，本发明的实质与范围还包括将一个或多个喷嘴组件164固定在急冷导管侧管154(和/或急冷导管总管142)上以便对着加氢处理反应器底部或向下如对着固定床反应器底部喷射。(一个或多个)喷嘴组件164的喷射方向取决于急冷介质或物料所需的注入和/或分布方向如与通过催化剂床层的烃进料流并流或逆流的方向。

支撑装置134可以是任何用于支撑于反应器11的催化剂床层10中所需位置上急冷介质供给组件130和132的适宜支撑装置，不过优选地含有裙件180和固定在裙件180上的支撑连接构件188。塔裙支撑构件180以被设计为圆柱环形为佳，支撑连接构件188连接在其外部周边表面和圆柱侧壁12的内侧。如上所述，一对总管(或主要)支撑装置182-182同样连接在塔裙支撑构件180(更具体地连接在塔裙支撑构件180的周边内表面)以便将主要中空急冷介质接收构件138或急冷导管总管142与塔裙支撑构件180连接在一起。同样如上所述，侧管支撑装置184还与塔裙支撑构件180(更具体地与塔裙支撑构件180的周边内表面)连接，以便将辅助急冷介质供给组件132、更具体地急冷导管侧管154连接在塔裙支撑构件180上。支撑连接构件188支撑处在反应器11之中和与其分离(即处在反应器11的圆柱形侧壁12之内和与其分离)的急冷系统39的优选实例，并且优选地由任何适宜的符合冶金学要求并且容许一定程度由于热膨胀引起的自由移动的材料制造。

包括液体组分与含氢气体组分的加氢处理进料流以一定流速向上流入基本上呈填充态的加氢处理催化剂床层，该流速使得基本上呈填充态的加氢处理催化剂的膨胀被限制在填充床中加氢处理催化剂的基本上呈填充态床层的大体上全部轴向长度的少于10％。从反应区撤离一定体积的加氢处理催化剂，使反应区内基本上呈填充态的加氢处理催化剂床层开始向下作基本上活塞式流动，以基本上替代被撤离加氢处理催化剂体积的速率将加氢处理置换催化剂加至基本上作向下活塞式流动的基本上呈填充态的加氢处理催化剂床层中。该步骤可以随意重复多次，甚至可以在连续加氢处理过程中连续地重复进行。

被提供的另一方法用于加氢处理向上流过具备基本上呈填充态催化剂床层的加氢转化反应区的烃进料流，其中包括在具有基本上呈填充态的加氢处理催化剂床层的加氢转化反应区下面形成众多环形混合物区，从而使每一个环形混合物区含有由液体组分与含氢气体组分组成的烃进料流并且其中环形混合物区彼此同心、与加氢转化反应区同轴。来自每个环形混合物区的烃进料流均被导入加氢处理催化剂的基本上呈填充态床层中以便使来自每个环形混合物区的烃进料流开始向上流过催化剂的大体上呈填充态床层。

另外提供的一种方法用于通过使加氢转化反应区中催化剂床层与向上流动的含有液体组分与含氢气体组分的烃进料流相互接触提高加氢处理过程中催化剂床层下部反应区中催化剂颗粒的活性水平，其中包括下列步骤：

(a)在加氢转化反应区中放置众多催化剂颗粒，形成具有至少一个上部反应区和至少一个下部反应区的催化剂床层；

(b)使具有液体组分和含氢气体组分的烃进料流向上流入步骤(a)的催化剂床层直至基本上达到稳态条件以及上部反应区中催化剂颗粒呈现上部活性水平而下部反应区中催化剂颗粒具备不同于上部活性水平的下部活性水平为止；

(c)由加氢转化反应区的下部反应区撤离一定体积颗粒状催化剂，其中颗粒状催化剂的撤出体积包括高活性低密度催化剂颗粒与高密度低活性催化剂颗粒；

(d)分离高活性低密度催化剂颗粒与高密度低活性催化剂颗粒；

(e)将高活性低密度催化剂颗粒与新鲜催化剂颗粒混合成为催化剂混合物；

(f)将步骤(e)的催化剂混合物导入步骤(a)的所述加氢转化反应区；和

(g)重复步骤(c)至(f)直至基本上达到稳态条件以及催化剂床层的下部反应区中催化剂颗粒的活性水平高于步骤(b)的下部活性水平为止。

另外提供的一种方法用于通过使加氢转化反应区中加氢处理催化剂与具有液体组分和含氢气体组分的向上流动烃进料流接触提高加氢处理过程中(尤其是处于平衡或稳态条件)在加氢转化反应区内向下移动的基本上呈填充态催化剂床层中加氢处理催化剂的改质能力和/或去金属性，其中包括下列步骤：

(a)由具有基本上呈填充态的加氢处理催化剂床层的加氢转化反应区撤离一定体积的催化剂颗粒，该催化剂床层在加氢转化反应区中基本上以活塞式向下流动，其中被撤离的一定体积的催化剂颗粒包括高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒；

(b)使高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒分离；

(c)使高活性低密度催化剂颗粒与新鲜催化剂颗粒混合成为催化剂混合物；以及

(d)将步骤(c)的催化剂混合物导入步骤(a)的加氢转化反应区中以便提高在步骤(a)的加氢转化反应区中基本上向下作活塞式流动的加氢处理催化剂基本上呈填充态床层中所述加氢处理催化剂的改质和/或去金属化能力。

本发明还通过广义地提供下述方法完成预期目的，该方法用于在加氢处理过程中通过使加氢转化反应区中加氢处理催化剂与具有液体组分与含氢气体组分的向上流动烃进料流相互接触减少用于使烃进料流改质所需加氢处理催化剂数量(换言之，用于延长加氢转化反应区中加氢处理催化剂寿命)。本发明所需的加氢处理催化剂用量的减少提供或允许达到与烃进料流按照一次通过加氢处理催化剂置换方式进行改质所需加氢处理催化剂用量相比基本上相同的烃进料流改质程度。该方法广义地包括下列步骤：

(a)由具有基本上呈填充态的加氢处理催化剂床层的加氢转化反应区撤离一定体积的催化剂颗粒，该催化剂具有初始填充床体积，该催化剂床层在加氢转化反应区中基本上以活塞式向下流动，其中被撤离的一定体积的催化剂颗粒包括高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒；

(b)使高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒分离；

(c)使高活性低密度催化剂颗粒与新鲜催化剂颗粒混合成为其体积小于被撤出催化剂颗粒体积的催化剂混合物；以及

(d)随后将催化剂混合物导入加氢转化反应区中以便使加氢转化反应区中基本上向下作活塞式流动的基本上呈填充态床层的填充床体积小于初始填充床体积。

在本发明的的另一方面，还提供了一种方法，用于加氢处理向上流过具有基本上呈填充态催化剂床层的加氢转化反应区的烃进料流，其中包括下列步骤：

(a)在具有基本上呈填充态加氢处理催化剂床层的加氢转化反应区下面形成众多环形混合区，从而使每一个环形混合区含有由液体组分与含氢气体组分组成的烃进料流，其中环形混合区彼此同心并且与加氢转化反应区同轴；

(b)将来自每一环形混合区的烃进料流导入加氢处理催化剂的基本上填充床从而使来自每一环形混合区的烃进料流向上流过催化剂的基本上填充床并且产生一定体积处于加氢转化反应区中具有高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒的粒状催化剂；

(c)由加氢转化反应区撤离上述体积的粒状催化剂以便使加氢转化反应区内加氢处理催化剂的基本上填充床开始向下作基本上活塞式流动；

(d)分离高活性低密度催化剂颗粒与高密度低活性催化剂颗粒；

(e)将高活性低密度催化剂颗粒与新鲜催化剂颗粒混合成为催化剂混合物；

(f)将该催化剂混合物导入所述加氢转化反应区。

本发明优选实施方案中的加氢转化系统和/或加氢转化反应区含有下文详述的催化剂，它可以作为固定床(即不膨胀的催化剂床层)、移动床、沸腾床、膨胀床或流化床操作。

催化剂

在本发明的优选实施方案中，被加入反应器11的催化剂最好满足下列4项标准：(i)对于特定的应用场合(例如脱金属、加氢脱硫等)具备适宜的催化活性和寿命；(ii)具备能够将反应器11中随机运动减至最小程度的物理特性；(iii)具备能够将催化剂转移步骤中与反应器11中催化剂的损失量减至最小程度的物理特性；和(iv)催化剂的粒径、形状与密度均匀一致，足以防止在正常操作过程中产生粒径分级现象。

本发明催化剂优选对于具体应用场合(例如脱金属、加氢脱硫等)呈现适宜的催化活性与寿命。举例来说，若催化剂被用于脱金属，应该具备充分的HDM活性与金属负载能力(即寿命)以便在不使用超出经济可行用量催化剂的条件下满足目标脱金属要求。催化剂的金属负载能力相对于每立方厘米催化剂总体积优选大于约0.10克以大于约0.20为更佳。对催化剂活性与金属负载能力影响最大的催化剂性质为孔隙结构(孔体积与孔径分布)、基质材料(例如氧化铝-氧化硅)、催化剂金属(数量、分布、类型(镍、钼、钴等))、表面积、粒径与形状。

本发明催化剂同样优选具备能够将在向上流动型反应器11中催化剂提升进入随机运动的可能性减至最小的物理特性。由于本发明的优点之一是反应物与催化剂之间实现逆流接触，所以优选的是保持催化剂向下以活塞式流动通过反应器11全长。对最大限度地减小或防止催化剂膨胀起关键作用的催化剂特性是：催化剂颗粒密度(在仍然能够满足催化剂活性与金属负载要求的同时，优选最高颗粒密度)、粒径(优选最大粒径)、骨架密度(优选最高骨架密度以便降低骨架浮力)和粒径均一性。本发明的突出特征之一是催化剂不会在反应器11中膨胀进入随机运动状态，不过在流动转移过程中仍然很容易移动。在该反应器的实际操作条件下，在明显较大的催化剂移向底部的同时，明显较小的催化剂升至顶部。这样便干扰了催化剂的最佳活塞式流动。为此，本发明催化剂粒径规格比完全填充床或固定床与沸腾床催化剂粒径相比范围更加狭小。

本发明催化剂应该还具备能够使催化剂转移步骤与反应器11中催化剂的损失减至最少的物理特性。在转移步骤或反应器11中发生的催化剂破碎与磨损会对反应器系统本身与下游设备或加工装置的操作产生明显的不利影响。下列催化剂性能对催化剂的损失是至关重要的：催化剂磨耗(最低磨耗是绝对必要的)、催化剂破碎强度(在不产生非常脆并且会过度磨耗的催化剂的条件下，最大破碎强度是必要的)、催化剂粒径与形状(优选球催化剂，原因是它们更易于移动并且不具有会断裂的粗糙或锋利的边缘)、以及细粒含量(最小细粒是绝对必要的，以免对反应器11和下游设备产生不利影响)。

催化剂的粒径、形状与密度须充分均匀一致以免在正常操作过程中出现粒径分级现象。一般情况下，催化剂的规格要求较窄，以防粒径分级。选择具体的催化剂粒径以便膨胀接近随机运动，但是防止膨胀达到随机运动或流化态。

用于选择本发明催化剂的所有四项主要标准都很重要并且不是独立的或彼此相互排斥的。这四个主要标准必须彼此间相互平衡以便使适用于具体应用场合的催化剂处于最佳状态。举例来说，为了最大限度地减少膨胀进入随机运动状态的催化剂数量，优选采用大颗粒高密度催化剂。这与需要低密度小粒径催化剂的残渣脱金属应用场合对应的特性相反。必须权衡这些相抵触的需求，以确保在实现适宜的催化剂活性以及金属负载能力的同时最大限度地抑制催化剂膨胀或沸腾、将磨耗减至最少和最有效地削弱粒径分级。

由于存在着相互竞争的催化剂标准，而每一种应用场合又是独特的，所以本发明的催化剂可以是任何能够有助于本发明实施与实现本发明的目的的适宜催化剂。

本发明催化剂出人意料地使加氢处理期间加氢处理催化剂的大体上填充床层(即催化剂床层10)作活塞式流动，该加氢处理过程通过使加氢处理催化剂的大体上填充床层与以一流速向上流动的烃进料流(即液体组分和含氢气体组分)接触而完成，该流速被控制在一定数值和范围以便足以将加氢处理催化剂的大体上填充床层的膨胀限制在超出部分占呈填充床状态加氢处理催化剂的大体上填充床的大体上全部轴向长度少于10％，以少于5％为更佳，以少于2％或甚至少于1％为最佳，烃进料流的流速可以是被控制在一定数值和范围足以限制加氢处理催化剂的大体上填充床层膨胀的任何适宜流速，以约0.01-10.00英尺/秒为佳。

更具体地，当一定体积加氢处理催化剂在优选地层流条件下由加氢处理催化剂的大体上填充床层的底部被撤出或被转移时，本发明的催化剂出人意料地使加氢处理催化剂的大体上填充床层作活塞式流动，与此同时，加氢处理催化剂的大体上填充床层最大程度上与最佳地占据反应器11的体积(即整个内部和/或内部可供利用体积)至少约50％，以约80-98％为佳。本发明加氢处理催化剂的大体上填充床层在反应器11内部最大限度地与以最佳方式占据的体积大于一个流化反应器中催化剂床层体积，该流化反应器具有与反应器11的整个内部和/或内部可供利用体积基本上相同的体积并且其中催化剂床层的体积处在“滑崩”(或填充)催化剂床层条件或状态。典型地，处于“滑崩”催化剂床层状况的沸腾反应器中的催化剂床层占据该流化反应器整体内部和/或内部可供利用体积约小于50％(最大值)。因此，加氢处理催化剂的大体上填充床最大程度地与最佳地占据反应器11整体内部和/或内部可供利用体积至少约50％、以约80％-98％为佳，以约85-95％为最佳。

具体地，当上述体积加氢处理催化剂在优选地层流条件下于烃进料流中被撤出或者被转移时，本发明的催化剂还会出人意料地使加氢处理催化剂的大体上填充床层作活塞式流动，上述过程在加氢处理催化剂的基本上填充床层的中心部分或段以及在其最低段或底部和多个含有烃进料流(即液体组分与含氢气体组分)的环形混合物区MZ的入口下部完成。如上所述，当上述体积本发明的加氢处理催化剂被撤离或转移以便开始进行活塞流动时，其撤离与转移优选地以层流方式在烃进料流的液体组分中进行并且从床层支撑装置17的不可渗透区(即无缝中心板25)上部或其附近脱除，基本上离开由混合区MZ(即MZ₂，MZ₃等)释放出的LH-HG混合物(即LH-HG₂、LH-HG₃等)的流通途径。在任何所需的时刻由加氢处理催化剂的基本上填充床层底部撤出的催化剂的具体体积(或数量)可以是任何能够实现本发明预期目的的适宜体积或数量。优选地，如仅仅以举例说明的方式，在任意需要时刻被撤出的催化剂具体体积或数量为基本上填充床(即催化剂床层10)的约0.10-25.00％(重)。催化剂具体体积(或数量)的撤离速度还可以是实现本发明预期目的任何适宜体积或数量，如当催化剂(例如烃进料流中的催化剂)的流速范围为约0.1-20英尺/秒、以约0.1-10英尺/秒为更佳以及催化剂的浓度范围约为0.10～0.80磅催化剂/磅催化剂淤浆(即加氢处理催化剂重量加上烃进料流重量)，以约0.15-0.60为更佳时的撤离速度。如上所述，被撤出的催化剂通过将一定体积新鲜催化剂经过反应器11顶部导入催化剂床层10而被方便地取代。置换速度或催化剂添加速度可以是能够实现发明预期目的的任何适宜速度如取值范围约为0.1-20英尺/秒、以约0.1-10英尺/秒为更佳的置换催化剂(即在精制烃物流(例如瓦斯油)中的置换催化剂)的流动置换速度，催化剂置换浓度范围约为0.10～0.80磅置换催化剂/磅催化剂淤浆(即置换催化剂重量加上作为淤浆介质的精制烃物流(例如瓦斯油)的重量)，以约0.15-0.60为更佳。

在本发明的优选实施方案中，本发明催化剂包括无机载体，其中包括沸石、无机氧化物如氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钛及其混合物，或者II、III或IV族元素的无定形耐火无机氧化物中任意一种或者这些无机氧化物的组合物。更优选地，无机载体含有多孔载体材料如氧化铝、氧化硅、氧化硅-氧化铝或晶状硅铝酸盐。被沉积在无机载体或多孔承载材料之上和/或之中的是一种或多种金属或金属化合物如氧化物，其中金属选自元素周期表中Ib、Vb、VIb、VIIb和VIII族元素。这些金属的典型实例为铁、钴、镍、钨、钼、铬、钒、铜、钯与铂及其组合形式。其中以钼、钨、镍和钴及其组合形式为佳。优选类型的催化剂的适用实例包括沉积在选自氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化钍、氧化硼或氧化铪或这些无机氧化物的组合物如氧化硅一氧化铝、氧化硅一氧化镁、氧化铝一氧化镁等之类多孔无机氧化物之上和/或之中的镍-钨、镍-钼、钴-钼或镍-钴-钼。

本发明催化剂还包括改变催化剂的活性和/或金属负载特性的添加剂，其非限制性实例有如磷与陶土(包括柱式陶土在内)。依据包括被使用的催化剂在内的加氢转化法的具体应用，这些添加剂可以任何适宜的数量存在。典型地，这些添加剂以催化剂(无机氧化物载体和金属氧化物)总重为基准计的用量约为0-10.0％(重)。

虽然金属组分(即钴、钼等)可以任何适宜数量存在，但是本发明催化剂优选含有以催化剂(即无机氧化物载体和金属氧化物)的总重为基准计约0.1-60％(重)金属组分，以约0.2-40％(重)为更佳，以约0.5-30％(重)为最佳。III族金属通常以少量或较少用量被使用，其取值范围约为0.1-30％(重)、以约为0.1-10％(重)为更佳，VIB族金属通常以大量或较大量被使用，其取值范围约为0.5-50％(重)、以约0.5-30％(重)为更佳；与此同时，如上所述，多孔无机载体上金属组分的总量优选占全部催化剂高达约60％(重)(以高达约40％(重)为更佳)。VIII族与VIB族金属的原子比可以在宽范围内变化，以约0.01-15为佳，以约0.05-10为更佳，以约0.1-5为最佳。该原子比取决于催化剂的特定加氢处理应用场合和/或处理目的。

上述元素周期表中各族被公布于Lange′s Handbook of Chemistry(第12版)由John A.Dean出版，1979版权McGraw-Hill公司所有，或The Condensed Chemical Dictionary(第10版)，由Gessner G.Hawley改编，版权由Litton教育出版公司所有。

在催化剂的更优选实施例中，被无机载体或多孔承载材料负载的氧化加氢处理催化剂或金属氧化物组分为MoO₃或其中MoO₃以较大量存在的MoO₃与NiO的组合形式。多孔无机载体以氧化铝为更佳。催化剂无机载体(氧化铝)上Mo的存在量以无机载体与金属氧化物的总重量为基准计约为0.5-50％(重)，以约0.5-30％(重)为佳、以约1.0～20％(重)为最佳。镍的存在量以催化剂无机载体与金属氧化物的总重为基准计高达约为30％(重)、以约0.5-20％(重)为佳、以约0.5-10％(重)为更佳。可以借助任何适宜的工艺如通过将金属氧化物的水溶液沉积在多孔无机载体材料上，随后进行干燥与煅烧来制备氧化加氢处理催化剂或金属氧化物组分。催化剂制备工艺通常是传统的与公知的并且可以包括浸渍、研磨、共沉淀等，随后进行煅烧。

催化剂的表面积(如BET法所测量)足以实现本发明的加氢处理目的，典型地为约50-300平方米/克、以约75-150平方米/克更为典型。

催化剂平均破碎强度应该取其最小值约为5磅。破碎强度可以依据催化剂颗粒的统计样品确定。举例来说，由包括众多有待被用于本发明加氢过程的催化剂颗粒的统计等份获取固定数目(30粒)催化剂颗粒。每个催化剂颗粒随后被放在两个水平的和平行钢板之间。对上面的钢板施加力直至被放置的催化剂颗粒破碎为止。被施用于破碎催化剂颗粒的力即为破碎强度。对剩余的催化剂颗粒重复该试验，获得平均破碎强度。此外，优选地，不多于约35％(重)催化剂颗粒的平均破碎强度小于约5磅，更优选地，不多于约15％(重)催化剂颗粒的平均破碎强度小于约5磅，最优选地，不多于约0％(重)。

本发明催化剂包含众多粒径均匀的催化剂颗粒，它们以平均直径如下的球形颗粒为佳，约35-3泰勒标准筛号，以约20-4泰勒标准筛号为更佳，以约14-5泰勒标准筛号为最佳。本文所用的泰勒标准筛号的含义见“Tyler Standand Screen Scale Sieves”(手册53，1981版，CE Tyler Combustion Engineening，Inc.，50 Washington st.，South Norwal，Conn.06856)。

同样，优选的催化剂颗粒具有均匀光滑的圆表面。优选的形状包括，举例来说，圆球、球状体、蛋形颗粒等。更优选地，本发明方法的催化剂为包括众多粒径分布如下的催化剂颗粒在内的圆形颗粒，该粒径分布使得至少约90％(重)所述催化剂颗粒的纵横比小于约2.0，以等于或小于约1.5为更佳，以约为1.0为最佳。本文所述的“纵横比”通过用催化剂颗粒的最大突出部分的数值除以催化剂颗粒的宽度值而限定的几何术语，“最大突出部分”为可能的最大催化剂颗粒突出。有时它被称作最大厚度尺寸和催化剂颗粒的最大截面中的最大尺寸。催化剂颗粒的“厚度”为垂直于最大突出部分的催化剂颗粒突出部分并且是垂直于最大突出部分的催化剂颗粒的最大尺寸。

催化剂应该具备的粒径分布使得催化剂床层10在反应器111的条件下膨胀，超出处于填充床状态加氢处理催化剂的基本上填充床的基本上全部轴向长度小于10％(以小于5％为更佳，以小于1％为最佳)。为了使反应器物料通过量达到最大限度，催化剂颗粒应当具有较窄的粒径分布。用于本发明加氢方法的催化剂广泛地包含粒径范围或粒径分布，从而使催化剂床层10中催化剂颗粒的至少约90％(重)、以至少约95％为佳、以至少约97％(重)为更佳的直径在R₁至R₂范围内，其中：(i)R₁取值范围约为1/64英寸(即近似孔径为35泰勒标准筛号)～约1/4英寸(即近似孔径为3泰勒标准筛号)；(ii)R₂取值范围约为1/64～1/4英寸，(iii)R₂/R₁比值大于或等于约1，小于或等于约1.4(或约为2.0的平方根)。更优选地，催化剂床层10中的催化剂颗粒直径范围为R₁～R₂，其中R₁和R₂各自取值范围约为2/64英寸(即近似孔径为20泰勒标准筛号)～12/64英寸(即近似孔径为4泰勒标准筛号)，以约3/64英寸(即近似孔径为1 4泰勒标准筛孔)至9/64英寸(即近似孔径为5泰勒标准筛号)为最佳，其中R₂/R₁比值范围约为1.00-1.4(大约为2.0的平方根)。

用于本发明加氢过程的催化剂同样广泛地包含粒径范围或粒径分布，从而使催化剂颗粒中最多约2.0％(重)(更优选地最多约1.0％(重)、最优选地最多约0.5％(重)或更少)的直径小于R₁。催化剂的粒径范围或粒径分布还使得最多约0.4％(重)(更优选地最多约0.2％(重)、最优选地约0.1％(重)或更少)催化剂颗粒的直径小于R₃，其中R₃小于R₁，R₁/R₃比值约为1.4(或约为2.0的平方根)。直径(即泰勒标准筛孔)为R₁时，催化剂颗粒的最大磨耗优选地约为1.0％(重)(更优选地，约为0.5％(重)，最为优选地约为0.25％(重)或更少)，而当直径(同样为泰勒标准筛孔)为R₃、其中R₃(如上所述)同样小于R₁并且R₁/R₃约为1.4(或者约为2.0的平方根)时，催化剂颗粒的最大磨耗约为0.4％(重)(更优选地约为0.2％(重)、最优选地约为0.1％(重)或更少)。(应该注意的是磨耗步骤被详述于ASTM D 4058-87。然而，在标准方法中，通过850微米(～20目)筛脱除细粒。在本发明方法中，筛孔大小等于特定应用场合所需的最小催化剂粒径，如由数值R₁和R₃更具体限定的)。因此，仅仅通过举例的方式，对于具体粒径范围约为10-12泰勒标准筛号的催化剂颗粒，最多约2.0％(重)(更优选地多达约1.0％(重))细粒通过12泰勒标准筛号和最多高达约0.4％(重)(更优选地高达约0.2％(重))通过14泰勒标准筛号。类似地，对于特定粒径范围约为6-8泰勒标准筛号的催化剂来说，最多高达约2.0％(重)细粒(以高达约1％(重)为佳)通过8泰勒标准筛号和最多高达约0.4％(重)细粒(更优选地高达约0.2％(重))通过10泰勒标准筛号。对于特定粒径范围约为10-12泰勒标准筛号的催化剂来说，通过12泰勒标准筛号时最大磨耗高达约1.0％(重)(更优选地高达约0.5％(重)，最优选地高达约0.25％(重))，通过1 4泰勒标准筛号时最大磨耗高达约0.4％(重)(更优选地高达约0.2％(重)、最优选地高达约0.1％(重))。另外，类似地，对于特定粒径范围约为6-8泰勒标准筛号的催化剂来说，通过8泰勒标准筛号时最大磨损高达约1.0％(重)(更优选地高达约0.5％(重)、最优选地高达约0.25％(重))，通过10泰勒标准筛号时最大磨损高达约0.4％(重)(更优选地高达约0.2％(重)，最优选地高达约0.1％(重))。

催化剂颗粒的具体颗粒密度由加氢转化方法的要求来确定。对于本发明来说，催化剂颗粒以具有均一密度为佳。“均匀密度”是指单独催化剂颗粒中至少约70％(重)，以至少约80％(重)为佳、以至少约90％(重)为更佳的密度相对于所有催化剂颗粒的平均密度的变化不超过约10％，以不超出约5％为更佳。在本发明的优选实施方案中，催化剂(即新鲜催化剂)的颗粒密度范围约为0.6～1.5克/毫升、以约0.7～1.2克/毫升为佳、以约0.8-1.1克/毫升为最佳。待催化剂至少部分失效后，颗粒密度范围约为0.6-3.0克/毫升、以约0.7-3.0克/毫升为更佳、以约0.8-3.0克/毫升为最佳。粒径的确定基本上与上述内容相同。在加氢处理过程中细粒与磨耗会增加。

本发明催化剂可以是上述任何催化剂，我们发现适宜以最佳方式实现本发明目的的更优选催化剂包括下列组分并且具备下列特征：(i)多孔无机氧化物载体；(ii)一种或多种沉积在多孔无机氧化物载体之中和/或之上的催化剂金属和/或额外催化剂添加剂；(iii)至少约5磅力的破碎强度；(iv)约6-8泰勒标准筛号的均匀粒径；(v)通过8泰勒标准筛号的细粉含量高达约1.0％(重)，通过10泰勒标准筛号的高达约0.2％(重)，(vi)通过8泰勒标准筛号的磨耗高达约0.5％(重)，通过10泰勒标准筛号的磨耗高达约0.2％(重)；(vii)通常均匀的球形；和(viii)约0.7～3.0克/毫升的均匀密度。结果出人意料地发现具有上述性能组合的更优选催化剂可以出人意料地以最佳方式使加氢处理催化剂的基本上填充床(即催化剂床层11)作活塞式流动，同时膨胀超出填充床态加氢处理催化剂的大体上填充床层的大体上全部轴向长度的部分不到10％(以小于1％为佳)，与此同时加氢处理催化剂的基本上填充床占据反应器11的体积(即反应器体积的全部内部和/或内部可供利用体积)最大与最佳地约为50～98％。

多孔基质材料或无机氧化物载体的特定类型、催化剂金属的具体种类、孔隙结构、催化剂表面积与催化剂粒径取决于催化剂预期的具体应用场合(例如脱除金属、脱硫等)。一般情况下，更优选的催化剂包括选自氧化铝、氧化硅及其混合物的、表面积为约75-150平方米/克的多孔无机氧化物载体。优选的催化剂包括沉积在多孔无机载体之中和/或之上以氧化物形式存在的催化剂金属。优选催化剂中催化剂金属的氧化物或金属氧化物组分选自氧化钼、氧化钴、氧化镍、氧化钨及其混合物，其含量占全部催化剂(即无机氧化物载体与金属氧化物)约0.5-50％(重)、以约0.5-30％(重)为更佳。更优选的催化剂还含有平均直径约为20-4泰勒标准筛号的通常呈均匀一致球形颗粒。尽管球形催化剂为更为优选的催化剂，但是如果挤出物非常强硬、即其破碎强度高于5磅力的话，也可以使用挤出物。催化剂的绝对粒径可以随着应用场合的不同而变化，但是如上所述，更优选的催化剂具备狭窄的粒径分布。

本领域专业人员由上述讨论内容可知，尽管本发明方法的催化剂颗粒具有均匀的粒径、一致的形状和密度，但是其化学与冶金学性能会依据所选用的加工目的与方法条件而变化。例如，选用来在希望尽可能少地发生加氢裂解的条件下完成脱除金属应用的催化剂在本质上可以完全不同于加工目的为最大限度地进行加氢脱硫与加氢裂解时所选用的催化剂。所选用的符合与具备上述特性的催化剂类型被放在所有加氢转化反应区内。烃进料流通过催化剂，优选地以诸如向上流动的方式通过催化剂以便加氢处理烃进料流。更优选地，借助本发明的各种实施方案使用该催化剂。

实施例

将众多催化剂颗粒加入反应器如反应器11中的反应区内，形成催化剂床层(如图1和2中催化剂床层10)。借助类似于图1和2中通常如17所示支撑装置的截锥床层支撑装置支撑反应器中的催化剂床层。一个入口分布器如图1和2中具有多个管32的圆板构件31沿着处在截锥床层支撑装置下面的反应器整个截面上伸展，形成处在入口分布器与截锥床层支撑装置之间的送气室或入口室。催化剂的截锥床层支撑装置包括一系列含有众多拼合板(如图4-6中拼合板27)的环形多边体，这些拼板与诸如图3-6所示构件26之类径向条辐构件连接。厚度分别约为10英寸、宽度为约1.5英寸的众多拼板被固定在8个径向条辐构件上。互连的拼板与经向条辐构件形成网状结构从而产生用于接收烃进料流的基本上环形连续混合物区。其上部覆盖有其筛孔平均直径小于催化剂颗粒的筛网。每一处于筛网下的混合区通常具有在周长上均匀一致的厚度。

催化剂颗粒包含氧化铝多孔载体材料或氧化铝无机载体。沉积在氧化铝多孔载体材料之上和/或之中的是由NiO和/或MoO₃组成的氧化加氢处理催化剂组分。以氧化铝多孔载体材料与氧化加氢处理催化剂组分的总重为基准计，氧化铝多孔载体材料之上和/或之中存在的Mo含量为约3％(重)，Ni含量为约1％(重)。催化剂颗粒的表面积约为120平方米/克。

这些众多的催化剂颗粒通常为平均直径取值范围约为6-8泰勒标准筛号的球形体。催化剂颗粒的平均抗碎强度约为5磅力。催化剂的金属负载能力相对于催化剂颗粒总体积约为0.3克/立方厘米。

催化剂颗粒的粒径分布使得催化剂床层中98.5％(重)催化剂颗粒具有约1.0的纵横比和取值范围为R₁-R₂的直径，其中(i)R₁约为0.093英寸(即8泰勒标准筛号的近似孔)，(ii)R₂约为0.131英寸(即6泰勒标准筛号的近似孔)；和(iii)R₂/R₁比值约等于2.0的平方根或约为1.414。催化剂颗粒的粒径分布使得催化剂颗粒中最多约1.0％(重)的直径小于R₁，其中最多约0.2％(重)的直径小于R₃，R₃小于R₁，比值R₁/R₃约为2.0的平方根，或者约为1.414。

催化剂颗粒在通过R₁直径(即泰勒标准筛网孔)的最大磨耗约为0.5％(重)，通过R₃直径(即泰勒标准筛网孔)的最大磨耗约为0.2％(重)，其中R₃小于R₁，R₁1/R₃约为2.0的平方根或约为1.414。换言之，对于具体粒径分布或范围约为6-8泰勒标准筛号的催化剂颗粒来说，最大通过8泰勒标准筛号的催化剂颗粒的规定磨耗高达约0.5％(重)，最大通过10泰勒标准筛号时，高达约0.2％。

通过8泰勒标准筛号的催化剂颗粒的最大细粒含量高达约1.0％(重)，通过10泰勒标准筛号的高达约0.2％(重)。换言之，对于规定粒径范围或分布约为6-8泰勒标准筛号的催化剂颗粒来说，通过8泰勒标准筛号的催化剂颗粒的规定细粒含量高达约1.0％(重)，通过10泰勒标准筛号的高达约0.2％(重)。催化剂颗粒具有均匀的密度从而使催化剂颗粒的平均密度约为0.9克/毫升。

烃进料流的液体组分为重质常压残渣，其中至少95％(体积)在高于约343℃沸腾，其中相当一部分(例如50％(体积))在高于约510℃沸腾。“重质”烃进料中含有约90ppm(重)不需要的金属。烃进料流的含氢气体为基本上97％纯的氢气并且与重质常压残渣流以相对每升重质常压残渣623升标准状态含氢气体的混合比混合以便形成烃进料流。

烃进料流以约0.1-1.00英尺/秒的流速通过入口分布器并且被导入反应器送气室。反应器中加氢处理压力和温度分别约为2300磅/平方英寸和约400℃。烃进料流由反应器送气室进入环形连续混合物区并且均匀地通过筛网、被导入催化剂床层以免引发催化剂床层内、尤其是靠近被筛网覆盖的锥形床层支撑装置的催化剂床层内出现局部流化或涡流。

反应器中催化剂床层含有多个轴向上彼此间隔的氢气再分布(或氢气急冷)组件(参见图7-9所示的氢气急冷组件)。当烃进料流向上流过催化剂床层时，氢气由氢气再分布组件中被放出。该组件重新分布所有含氢气体，这些气体在氢气再分布组件下面(或其近处)的部分催化剂床层中形成通道，该组件还可以避免产生局部热点、涡流或催化剂床层上部(尤其是氢气再分布组件上方)发生流化。

液体烃进料流以约3.6英尺/秒的撤离流速离开反应器并且经过改质，使其中金属含量以液体烃进料流重量为基准计约为3ppm。当烃进料流向上流过催化剂床层时，催化剂床层中的γ-射线源和与其结合的反应器γ-射线检测器检测到催化剂床层膨胀超出呈填充床态催化剂床层基本上全部轴向长度的部分小于10％。

在反应器操作约1周后，约7.25立方米(或约3.3％(重)催化剂床层)催化剂颗粒以约3.6英尺/秒的流速在烃进料流中通过J一管(如图1中29所示)以层流方式被撤出。烃进料流中被撤出的催化剂的浓度为约为0.5磅催化剂/磅催化剂淤浆(即被撤出催化剂重量加上烃进料流重量)。一旦该体积的催化剂颗粒被撤离或移出催化剂床层底部时，催化剂床层(即催化剂的大体上填充态床层)开始作活塞式流动。

被撤出的催化剂通过经由反应器顶部加入相关体积的新鲜置换催化剂而被置换。该新鲜置换催化剂在烃精制流(例如瓦斯油)中形成淤浆，并且以约3.6英尺/秒的催化剂置换流速、以约0.5磅置换催化剂/磅催化剂淤浆(置换催化剂重量加上作为淤浆介质的烃精制物流(如瓦斯油))的催化剂置换浓度将其导入反应器。

虽然本发明借助特定实施方案得到描述，但是上述内容意在包括一定范围的改进、更动与替换，在某些情况下可以理解的是在没有相关地利用其它特征与不离开本发明范围的条件可以利用本发明特征。

Claims (21)

1.一种向上流过具有催化剂基本上填充床的加氢转化反应区的烃进料流加氢处理方法，其中包括下列步骤：

(a)在反应区中放置催化剂，所述催化剂包含众多平均直径范围约为35～3泰勒标准筛号的催化剂颗粒，其粒径分布使得至少约90％重所述催化剂颗粒的直径范围为R₁～R₃，其中：(1)R₁取值范围约为1/64～1/4英寸，(2)R₂取值范围约为1/64～1/4英寸，(3)R₂/R₁比值约为1.0-1.4，纵横比小于约2.0，

其中所述催化剂颗粒的最大磨耗约为1.0％重通过R₁直径的所述催化剂颗粒，

(b)使烃进料流向上流过所述步骤(a)的催化剂以便对烃进料流进行加氢处理。

2.按照权利要求1的方法，其中所述催化剂颗粒的粒径分布使得最多约2.0％重所述催化剂颗粒的直径小于R₁。

3.按照权利要求1的方法，其中所述催化剂颗粒的粒径分布使得最多约0.4％重所述催化剂颗粒的直径小于R₃，其中R₃小于R₁，R₁/R₃之比约为1.4。

4.一种向上流过具有催化剂基本上填充床层的加氢转化反应区的烃进料流的加氢处理方法，包括下列步骤：

(a)在具有加氢处理催化剂的基本上填充床的加氢转化反应区下形成多个环形混合物区，以便使每一个环形混合物区含有具备液体组分与含氢气体组分的烃进料流，并且使所述环形混合物区彼此同心，与所述加氢转化反应区同轴，其中所述加氢处理催化剂包含众多平均直径范围约为35-3泰勒标准筛号的催化剂颗粒，粒径分布使得至少约90％重所述催化剂颗粒的纵横比小于约2.0，直径范围为R₁-R₂，其中：(1)R₁取值范围约为1/64-1/4英寸，(2)R₂取值范围约为1/64-1/4英寸，(3)R₂/R₁比值范围约为1.0-1.4；和

(b)由步骤(a)中每一所述环形混合区将所述烃进料流导入加氢处理催化剂的所述基本上填充床以便使所述烃进料流由每一所述环形混合区向上流过所述催化剂的基本上填充床。

5.按照权利要求4的方法，其中将所述烃进料流由每一个步骤(a)的所述环形混合区导入加氢处理催化剂基本上填充床层的所述步骤(b)包括使来自步骤(a)的每一所述环形混合区的所述烃进料流向上流入加氢处理催化剂的所述基本上填充床，其流速使得加氢处理催化剂的所述基本上填充床膨胀超出呈填充床态加氢处理催化剂的所述基本上填充床层的基本上全部轴向长度的部分少于10％。

6.按照权利要求4的方法，其中还包括由所述反应区撤出一定体积所述加氢处理催化剂以便使加氢处理催化剂的所述基本上填充床层在所述反应区内开始向下基本上作活塞式流动，以基本上置换所述体积所述加氢处理催化剂的体积将加氢处理置换催化剂加入所述基本上向下作活塞式流动的加氢处理催化剂的基本上填充床中。

7.一种使加氢处理催化剂的基本上填充床层在加氢处理期间产生活塞式流动的催化剂，通过使加氢处理催化剂的基本上填充床与含有液体组分和含氢气体组分的向上流动烃进料流相接触完成上述加氢处理，该催化剂包含众多平均直径范围约为35-3泰勒标准筛号的催化剂颗粒，粒径分布使得至少约90％重所述催化剂颗粒的直径范围为R₁-R₂，其中：(1)R₁取值范围约为1/64-1/4英寸，(2)R₂取值范围约为1/64-1/4英寸，(3)R₂/R₁比值范围约为1.0-1.4；和纵横比小于约2.0，其中所述催化剂颗粒的粒径分布使得最多约2.0％重所述催化剂颗粒的直径小于R₁并且最多约0.4％重所述催化剂颗粒的直径小于R₃，其中R₃小于R₁，R₁/R₃比值约为1.4，其中所述催化剂颗粒的最大磨耗约为0.4％重通过直径R₃的所述催化剂颗粒；这样，当所述催化剂颗粒被置于烃反应区以便形成加氢处理催化剂的基本上填充床和烃进料流向上流过加氢处理催化剂的基本上填充床层时，若一定体积所述催化剂颗粒从烃反应区底部被撤离，则加氢转化催化剂基本上填充床层开始作活塞式流动。

8.按照权利要求1的方法，其中还包括将急冷物料注入所述催化剂。

9.按照权利要求4的方法，其中还包括将急冷物料注入所述催化剂。

10.按照权利要求8的方法，其中所述注入过程包括使急冷物料通过具有第一导管直径的第一导管区；使急冷物料由第一导管区流入其第二导管区直径大于第一导管区直径的第二导管区；使急冷物料由第二导管区流入其第三导管直径小于第二导管区直径的第三导管区；将急冷物料由第三导管区注入烃进料流流过其中的加氢转化反应区中放置的催化剂。

11.按照权利要求9的方法，其中所述注入过程包括使急冷物料通过具有第一导管直径的第一导管区；使急冷物料由第一导管区流入其第二导管区直径大于第一导管区直径的第二导管区；使急冷物料由第二导管区流入其第三导管直径小于第二导管区直径的第三导管区；将急冷物料由第三导管区注入烃进料流流过其中的加氢转化反应区中放置的催化剂。

12.按照权利要求4的方法，其中在通过使加氢转化反应区中的催化剂床层与具有液体组分和含氢气体组分的向上流动烃进料流相接触而完成的加氢处理期间为了提高加氢处理催化剂床层的下部反应区中催化剂颗粒的活性水平，所述方法还包括下列步骤：

(c)将众多催化剂颗粒置于加氢转化反应区以便形成具有至少一个上部反应区和至少一个下部反应区的催化剂床层；

(d)使具有液体组分和含氢气体组分的烃进料流向上流入步骤(a)的催化剂床层直至基本上达到稳态条件以及上部反应区中催化剂颗粒呈现上部活性水平而下部反应区中催化剂颗粒具备不同于上部活性水平的下部活性水平；

(e)从加氢转化反应区中的下部反应区撤出一定体积颗粒状催化剂，其中颗粒状催化剂的撤出体积包括高活性低密度催化剂颗粒与高密度低活性催化剂颗粒；

(f)分离高活性低密度催化剂颗粒与高密度低活性催化剂颗粒；

(g)将高活性低密度催化剂颗粒与新鲜催化剂颗粒混合成为催化剂混合物；

(h)将步骤(g)的催化剂混合物导入步骤(c)的所述加氢转化反应区；和

(i)重复步骤(e)至(h)直至基本上达到稳态条件以及催化剂床层的下部反应区中催化剂颗粒的活性水平高于步骤(d)的下部活性水平为止。

13.按照权利要求4的方法，其中为了在通过使加氢转化反应区中加氢处理催化剂与向上流动的含有液体组分与含氢气体组分的烃进料流相互接触而完成的加氢处理期间提高加氢转化反应区中向下流动的催化剂基本上填充床层中加氢处理催化剂的改质能力和脱金属性，所述方法还包括下列步骤：

(c)由具有加氢处理催化剂基本上填充床层的加氢转化反应区撤离一定体积的催化剂颗粒，该催化剂床层在加氢转化反应区中基本上以活塞式向下流动，其中被撤离体积的催化剂颗粒包括高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒；

(d)使高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒分离；

(e)使高活性低密度催化剂颗粒与新鲜催化剂颗粒混合成为催化剂混合物；以及

(f)将步骤(e)的催化剂混合物导入步骤(c)的加氢转化反应区中以便提高在步骤(c)的加氢转化反应区中基本上向下作活塞式流动的加氢处理催化剂基本上呈填充态床层中所述加氢处理催化剂的改质和/或去金属化能力。

14.按照权利要求13的方法，其中所述加氢处理是在平衡或稳态条件下。

15.按照权利要求5的方法，其中为了在加氢处理过程中通过使加氢转化反应区中加氢处理催化剂与具有液体组分与含氢气体组分的向上流动烃进料流相互接触减少用于使烃进料流改质所需加氢处理催化剂数量，从而所需的加氢处理催化剂数量上的减少可以使或者允许烃进料流的改质与以一次性通过加氢处理催化剂置换方式改质烃进料流所需加氢处理催化剂数量相比基本上达到相同的改质程度，还包括下列步骤：

(c)由具有加氢处理催化剂基本上填充床的加氢转化反应区撤离一定体积催化剂颗粒，该催化剂床层具有初始填充床体积并且在加氢转化反应区中基本上以活塞式向下流动，其中被撤离体积的催化剂颗粒包括高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒；

(d)使高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒分离；

(e)使高活性低密度催化剂颗粒与新鲜催化剂颗粒混合以便形成其混合体积小于催化剂颗粒排出体积的催化剂混合物；

(f)将催化剂混合物随后导入加氢转化反应区，从而使在加氢转化反应区内向下基本上作活塞式流动的基本上填充床具备比初始填充床体积小的填充床体积。

16.按照权利要求11的方法，其中在通过使加氢转化反应区中的催化剂床层与具有液体组分和含氢气体组分的向上流动烃进料流相接触而完成的加氢处理期间为了提高加氢处理催化剂床层的下部反应区中催化剂颗粒的活性水平，所述方法还包括下列步骤：

(c)将众多催化剂颗粒置于加氢转化反应区以便形成具有至少一个上部反应区和至少一个下部反应区的催化剂床层；

(d)使具有液体组分和含氢气体组分的烃进料流向上流入步骤(a)的催化剂床层直至基本上达到稳态条件以及上部反应区中催化剂颗粒呈现上部活性水平而下部反应区中催化剂颗粒具备不同于上部活性水平的下部活性水平；

(e)从加氢转化反应区中的下部反应区撤出一定体积颗粒状催化剂，其中颗粒状催化剂的撤出体积包括高活性低密度催化剂颗粒与高密度低活性催化剂颗粒；

(f)分离高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒，

(g)使高活性低密度催化剂颗粒与新鲜催化剂颗粒混合成为催化剂混合物；

(h)将步骤(g)的催化剂混合物导入步骤(c)的所述加氢转化反应区；和

(i)重复步骤(e)至(h)直至基本上达到稳态条件以及催化剂床层的下部反应区中催化剂颗粒的活性水平高于步骤(d)的下部活性水平为止。

17.按照权利要求1的方法，其中为了在通过使加氢转化反应区中催化剂床层与具有液体组分和含氢气体组分的向上流动烃进料流相接触而完成的加氢处理期间提高加氢处理催化剂床层的下部反应区中催化剂颗粒的活性水平，还包括下列步骤：

(c)在加氢转化反应区中放置众多催化剂颗粒，形成具有至少一个上部反应区和至少一个下部反应区的催化剂床层；

(d)使含有液体组分和含氢气体组分的烃进料流向上流入步骤(a)的催化剂床层，直至稳态条件基本上形成以及上部反应区中的催化剂颗粒具备上部活性水平，而下部反应区中催化剂颗粒具备不同于上部活性水平的下部活性水平为止；

(e)由加氢转化反应区的下部反应区撤离一定体积催化剂颗粒，其中排出体积的催化剂颗粒包括高活性低密度催化剂颗粒和低活性高密度催化剂颗粒；

(f)分离高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒；

(g)使高活性低密度催化剂颗粒与新鲜催化剂颗粒混合，形成催化剂混合物；

(h)将步骤(g)的催化剂混合物导入步骤(c)的所述加氢转化反应区；和

(i)重复步骤(e)～(h)直至基本上实现稳态条件以及催化剂床层的下部反应区中催化剂颗粒的活性水平大于步骤(d)的下部活性水平。

18.按照权利要求1的方法，其中为了在通过使加氢转化反应区中加氢处理催化剂与向上流动的含有液体组分与含氢气体组分的烃进料流相互接触而完成的加氢处理期间提高加氢转化反应区中向下流动的催化剂基本上填充床层中加氢处理催化剂的改质能力和脱金属性，其中还包括下列步骤：

(c)由具有加氢处理催化剂基本上填充床层的加氢转化反应区撤离一定体积的催化剂颗粒，该催化剂床层在加氢转化反应区中基本上以活塞式向下流动，其中被撤离的一定体积的催化剂颗粒包括高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒；

(d)使高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒分离；

(e)使高活性低密度催化剂颗粒与新鲜催化剂颗粒混合成为催化剂混合物；以及

(f)将步骤(e)的催化剂混合物导入步骤(c)的加氢转化反应区以便提高在步骤(c)的加氢转化反应区中基本上向下作活塞式流动的加氢处理催化剂基本上呈填充态床层中所述加氢处理催化剂的改质和/或去金属化能力。

19.按照权利要求18的方法，其中所述加氢处理是在平衡或稳态条件下。

20.按照权利要求1的方法，其中为了在加氢处理过程中通过使加氢转化反应区中加氢处理催化剂与具有液体组分与含氢气体组分的向上流动烃进料流相互接触减少用于使烃进料流改质从而使所需的加氢处理催化剂用量的减少允许烃进料流改质达到与在加氢处理催化剂一次性置换方式中用于改质烃进料流所需加氢处理催化剂用量相比基本上相同的程度，还包括下列步骤：

(c)由具有加氢处理催化剂基本上填充床约加氢转化反应区撤离一定体积催化剂颗粒，该催化剂床层具有初始填充床体积并且在加氢转化反应区中基本上以活塞式向下流动，其中被撤离体积的催化剂颗粒包括高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒；

(d)使高活性低密度催化剂颗粒与低活性高密度催化剂颗粒分离；

(e)使高活性低密度催化剂颗粒与新鲜催化剂颗粒混合以便形成其混合体积小于催化剂颗粒排出体积的催化剂混合物；

(f)将催化剂混合物随后导入加氢转化反应区，从而使在加氢转化反应区内向下基本上作活塞式流动的基本上填充床具备比初始填充床体积小的填充床体积。

21.一种用于加氢处理向上流过具有催化剂基本上填充床的加氢转化反应区的烃进料流的方法，其中包括下列步骤：

(a)在具有基本上呈填充态加氢处理催化剂床层的加氢转化反应区下面形成众多环形混合区，从而使每一个环形混合区含有由液体组分与含氢气体组分组成的烃进料流，其中环形混合区彼此同心并且与加氢转化反应区同轴；

(b)将来自步骤(a)中每一环形混合区的烃进料流导入加氢处理催化剂的基本上填充床从而使来自每一环形混合区的烃进料流开始向上流过催化剂的基本上填充床；

(c)将急冷物质注入加氢处理催化剂的所述基本上填充床层；

(d)由加氢转化反应区撤离一定体积的粒状催化剂以便使加氢转化反应区内加氢处理催化剂的基本上填充床开始向下作基本上活塞式流动；

(e)将一定体积催化剂加入步骤(d)的加氢转化反应区以便置换步骤(d)中撤出体积的催化剂颗粒。

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