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DE69733487T2 - Gegenstrom-reaktionsgefäss - Google Patents

Gegenstrom-reaktionsgefäss

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DE69733487T2
DE69733487T2 DE1997633487 DE69733487T DE69733487T2 DE 69733487 T2 DE69733487 T2 DE 69733487T2 DE 1997633487 DE1997633487 DE 1997633487 DE 69733487 T DE69733487 T DE 69733487T DE 69733487 T2 DE69733487 T2 DE 69733487T2
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DE
Grant status
Grant
Patent type
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Application number
DE1997633487
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English (en)
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DE69733487D1 (de )
Inventor
C. David DANKWORTH
S. Edward ELLIS
D. Dennis FLEMING
Ramesh Gupta
J. James SCHORFHEIDE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ExxonMobil Research and Engineering Co
Original Assignee
ExxonMobil Research and Engineering Co
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS, COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0449Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
    • B01J8/0453Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS, COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0492Feeding reactive fluids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G49/00Treatment of hydrocarbon oils in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of the groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00
    • C10G49/002Apparatus for fixed bed hydrotreatment processes

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • [0001]
    Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktor zur Verarbeitung von flüssigen Erdöl- oder chemischen Strömen, wobei der Strom im Gegenstrom zu der Strömung eines Behandlungsgases, wie eines wasserstoffhaltigen Gases, in mindestens einer Wechselwirkungszone fließt. Der Reaktor enthält Dampf- und Flüssigkeitsdurchlässe, um ein oder mehrere gepackte Katalysatorbetten zu umgehen. Dies ermöglicht einen stabileren und effizienteren Betrieb des Reaktors.
  • Hintergrund der Erfindung
  • [0002]
    In den Erdölraffinierungs- und chemischen Industrien besteht ein stetiger Bedarf nach verbesserten Katalysatoren und verbesserter Verfahrenstechnik. An eine solche Verfahrenstechnik, die Hydroverarbeitung (Hydroprocessing), sind wachsende Anforderungen nach verbesserter Heteroatomentfernung, Aromatensättigung und Siedepunktsverringerung gestellt worden. Es sind aktivere Katalysatoren und verbesserte Reaktorkonstruktionen erforderlich, um diesen Bedarf zu erfüllen. Gegenstromreaktoren haben das Potential, zur Erfüllung dieser Anforderungen beizutragen, weil sie gegenüber Gleichstromreaktoren bestimmte Vorteile bieten. Die Gegenstrom-Hydroverarbeitung ist wohl bekannt, hat jedoch eine sehr eingeschränkte kommerzielle Verwendung. Ein Gegenstromverfahren ist in US-A-3 147 210 offenbart, die ein Zweistufenverfahren für die Hydroverarbeitung-Hydrierung von hochsiedenden aromatischen Kohlenwasserstoffen lehrt. Das Einsatzmaterial wird zuerst katalytischer Hydroverarbeitung unterzogen, vorzugsweise im Gleichstrom mit Wasserstoff. Es wird dann über einen schwefelempfindlichen Edelmetall-Hydrierkatalysator im Gegenstrom zu der Strömung von wasserstoffreichem Gas einer Hydrierung unterzogen. US-A-3 767 562 und US-A-3 775 291 offenbaren ein ähnliches Verfahren zur Herstellung von Düsentreibstoffen, au ßer dass der Düsentreibstoff zuerst vor der zweistufigen Hydrierung hydroentschwefelt wird. US-A-5 183 556 offenbart auch ein zweistufiges Gleichstrom-/Gegenstromverfahren zum Hydrofining/Hydrieren von Aromaten in einem Dieselkraftstroffstrom.
  • [0003]
    In US-A-5 449 501 ist eine Vorrichtung offenbart, die für die katalytische Destillation vorgesehen ist. Die Destillationsvorrichtung, die ein Reaktor ist, enthält Dampfdurchlässe, die ein Mittel zur Dampfkommunikation zwischen Fraktionierabschnitten liefern, die oberhalb und unterhalb von Katalysatorbetten angeordnet sind. Im Wesentlichen der gesamte Dampf in dem Reaktor steigt durch die Dampfdurchlässe, und das gewünschte Inkontaktbringen zwischen Dampf und Flüssigkeit findet in den Fraktionierabschnitten statt.
  • [0004]
    US-A-3 425 810 offenbart einen Gegenstromreaktor mit einer Anzahl von Behandlungsbetten und -verteilern oberhalb der Betten sowie Dampf-/Flüssigkeitseinlass- und Dampf-/Flüssigkeitsentnahmevorrichtungen, die zwischen Reaktionszonen angeordnet sind. Die Druckschrift beschreibt Mittel zur Entnahme von Flüssigkeit (Öl) oberhalb der letzten Reaktionszone, sodass das Öl diese Reaktionszone umgeht, und schließt die erneute Einbringung des Öls in den Reaktor unterhalb der obersten Reaktionszone ein, wodurch sie umgangen wird. In ähnlicher Weise umgeht das Mittel zur Dampfentnahme, das unterhalb der oberen Reaktionszonen angeordnet ist, sämtliche Zwischenzonen, um den Dampf vollständig aus dem Reaktor abzugeben.
  • [0005]
    US-A-4 604 261 offenbart eine Hydroprocessing-Rieselreaktorkonstruktion, die die katalytische Entparaffinierung von flüssigem Erdöl- oder Schmierstoffeinsatzmaterialien auf eine höchst effiziente und wirtschaftliche Weise durch die Verwendung von Reaktoren erleichtert, die ein stationäres Bett aus einem definierten, formselektiven kristallinen Aluminosilikat-Zeolithkatalysator, vorzugsweise ZSM-5, verwenden. Gemäß einer Ausführungsform des Hydroprocessing-Reaktors ist letzterer im Wesentlichen aus einem Rieselbettreaktor zusammengesetzt, worin eine Vielzahl von vertikal übereinander angeordneten und versetzt angeordneten Böden die Betten aus Katalysatormaterial, wie dem kristallinen Zeolithen, trägt und durch die das flüssige Erdöleinsatzmaterial von dem oberen Ende des Reaktors abwärts rieselt, während Wasserstoff gleichzeitig in den Katalysator auf jedem der Böden injiziert wird. Dies führt dazu, dass der Wasserstoff das Katalysatorbett durchdringt und den abwärts rieselnden Strom von flüssigem Erdöleinsatzmaterial aus niedrig siedenden Umwandlungsprodukten oder wachsartigen Komponenten, wie Naphtha, kontaktiert und strippt. Gemäß einer zweiten Ausführungsform der katalytischen Hydroprocessing-Reaktorkonstruktion werden geneigte tragende Festbetten des Katalysators vertikal übereinander angeordnet, wobei das flüssige Erdöleinsatzmaterial durch den Reaktor herunterrieselt, um so in den oberen Teil des in jedem Boden enthaltenen Betts einzutreten, entlang der geneigten Bodenoberfläche davon fließt, eine flüssige Versiegelung entlang der Unterseite von jedem Boden bildet und den in jeden Boden eingebrachten Wasserstoff dazu zwingt, durch das Katalysatorbett aufwärts zu fließen und sich mit dem flüssigen Erdöleinsatzmaterial umzusetzen. Die Flüssigkeit wird geleitet, um durch die Einfügung von geeigneten Ablenkplatten zu einem unteren Katalysatorbett abwärts zu rieseln, wohingegen Wasserstoffgas einschließlich niedrig siedender, flüchtiger Umwandlungsprodukte, die aus dem flüssigen Erdöl in den Katalysatorbetten gestrippt werden, über Durchlässe unterhalb der Ablenkplatten in eine zentrale vertikale Rohrleitung in dem Reaktor aufwärts fließt, von wo sie aus dem oberen Ende des Reaktors abgeführt werden, indem sie in einem aufwärts fließenden Trägergas mitgerissen werden.
  • [0006]
    US-A-5 183 556 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Dieselkraftstoff aus einem Dieselkohlenwasserstoff-Einsatzmaterial. Es wird Wasserstoff im Gleichstrom mit dem Einsatzmaterial in eine erste Hydrierungszone in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators eingespeist. Ein flüssiger Abstrom aus der ersten Hydrierungszone wird dann zu einer zweiten Hydrierungszone geleitet, worin der flüssige Abstrom im Gegenstrom zu Wasserstoff in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators kontaktiert wird. Bevorzugte Hydrierungskatalysatoren sind jene, die Nicht-Edelmetalle in der ersten Hydrierungszone umfassen, und können Edel- oder Nicht-Edelmetalle in der zweiten Hydrierungszone umfassen.
  • [0007]
    Obwohl das Konzept der Gegenstrom-Hydroverarbeitung seit einiger Zeit bekannt ist, werden Gegenstromreaktoren in der Erdölindustrie in der Regel nicht verwendet, vor allem weil herkömmliche Gegenstromreaktoren für ein Fluten des Katalysatorbetts anfällig sind. Dies bedeutet, dass die relativ hohe Geschwindigkeit des aufwärts fließenden Behandlungsgases den abwärts gerichteten Strom der Flüssigkeit verhindert. Die Flüssigkeit kann somit das Katalysatorbett nicht passieren. Obwohl das Fluten unerwünscht ist, verbessert sich das Kontaktieren des Katalysators mit der Reaktantflüssigkeit, wenn sich das Bett einem gefluteten Zustand annähert. Jedoch macht ein Betrieb nahe dem Punkt des beginnenden Flutens das Verfahren gegenüber Schwankungen des Drucks oder der Temperatur oder der Flüssigkeits- oder Gasströmungsgeschwindigkeiten anfällig. Dies kann zu einer Störung führen, die groß genug ist, um ein Fluten und ein Abschalten der Verfahrensanlage einzuleiten, um zu einem stabilen Betrieb zurückzukehren. Solche Unterbrechungen sind in einem kontinuierlichen kommerziellen Betrieb im hohen Maße unerwünscht.
  • [0008]
    Daher besteht nach wie vor ein Bedarf an verbesserten Gegenstromreaktorkonstruktionen, die nicht so leicht für das Fluten anfällig sind oder die sich leichter ohne ein Abschalten erholen können, wenn ein Fluten auftreten sollte.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • [0009]
    Erfindungsgemäß wird ein Reaktor wie in Anspruch 1 definiert zur Umsetzung von flüssigen Erdöl- und chemischen Strömen mit einem wasserstoffhaltigen Behandlungsgas in Gegenwart eines Katalysators in mindestens einer Gegenstromreaktionszone bereitgestellt.
  • [0010]
    In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält der Reaktor zwei oder mehrere Reaktionszonen.
  • [0011]
    In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform liegt mindestens einer der Dampfdurchlässe außerhalb des Reaktors.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • [0012]
    1 ist ein erfindungsgemäßer Reaktor, welche drei Reaktionszonen zeigt, von denen jede Dampfdurchlässe, sodass aufwärts fließender Dampf eine Reaktionszone umgehen kann, und ein Flüssigkeitsablassmittel enthält.
  • [0013]
    2 ist eine Darstellung, wie der Reaktor der 1 auf einen Flutzustand reagiert, während Maßnahmen getroffen werden, um die Hydrodynamik des Betts zum Normalzustand zurückzuführen.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • [0014]
    Die erfindungsgemäßen Reaktoren sind für die Verwendung in einem beliebigen Erdöl- oder chemischen Verfahren geeignet, bei dem es vorteilhaft ist, ein Gas, wie ein wasserstoffhaltiges Behandlungsgas, im Gegenstrom zu dem Strom von flüssigem Einsatzmaterial zu leiten. Nicht-einschränkende Beispiele für Raffinierverfahren, bei denen die vorliegenden Reaktoren verwendet werden können, schließen die Hydroumwandlung von schwe ren Erdöleinsatzmaterialien in niedriger siedende Produkte, das Hydrocracken von Einsatzmaterialien im Destillatsiedebereich, die Hydrobehandlung (Hydrotreating) von verschiedenen Erdöleinsatzmaterialien zur Entfernung von Heteroatomen wie Schwefel, Stickstoff und Sauerstoff, die Hydrierung von Aromaten, die Hydroisomerisierung und/oder katalytische Entparaffinierung von Wachsen, insbesondere Fischer-Tropsch-Wachsen, und die Entmetallisierung von schweren Strömen ein. Es ist bevorzugt, dass die erfindungsgemäßen Reaktoren jene sind, in denen ein Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial hydrobehandelt und hydriert wird, insbesondere wenn Heteroatome entfernt werden und wenn mindestens ein Teil der Aromatenfraktion des Einsatzmaterials hydriert wird.
  • [0015]
    Bei der Gegenstromverarbeitung behindert das vertikal aufwärts strömende Gas die abwärts gerichtete Bewegung der Flüssigkeit. Bei geringen Flüssigkeits- und Gasgeschwindigkeiten reicht die Behinderung durch das sich langsam bewegende Gas nicht aus, um ein Fluten hervorzurufen, und die Flüssigkeit in dem Reaktor ist in der Lage, durch das Katalysatorbett oder die Katalysatorbetten abzulaufen.
  • [0016]
    Wenn jedoch entweder die Geschwindigkeit des aufwärts strömenden Gases oder die Geschwindigkeit der abwärts strömenden Flüssigkeit zu hoch ist, kann die Flüssigkeit nicht durch das Katalysatorbett ablaufen. Dies ist als "Fluten" bekannt. Die Verweilzeit der Flüssigkeit in dem Bett nimmt zu und die Flüssigkeit kann beginnen, sich oberhalb der Oberseite des Betts anzusammeln. Die Geschwindigkeit des aufwärts strömenden Gases, bei der ein Fluten in einem gegebenen Bett stattfindet, hängt von solchen Faktoren wie der Geschwindigkeit und den physikalischen Eigenschaften der abwärts strömenden Flüssigkeit ab. Ebenso hängt die Geschwindigkeit der abwärts strömenden Flüssigkeit, bei der ein Fluten in einem gegebenen Bett auftritt, in gleicher Weise von der Geschwindigkeit und den Eigenschaften des aufwärts strömenden Gases ab.
  • [0017]
    Die erfindungsgemäßen Reaktoren sind in Folge von Dampfdurchlässen, die bewirken, dass ein Teil des aufwärts strömenden Behandlungsgases durch ein oder mehrere der Katalysatorbetten selektiv umgeleitet wird, weniger für ein Fluten anfällig als herkömmliche Gegenstromreaktoren. Der Teil des aufwärts strömenden Behandlungsgases, der ein Katalysatorbett umgeht, nimmt zu, wenn der Dampfdruckabfall über das Katalysatorbett zunimmt. Somit liefern die Dampfdurchlässe eine selbst einstellende Regulierung von aufwärts strömendem Dampf, wodurch das Fenster des hydrodynamischen Betriebs des Reaktors erweitert wird. Eine weitere Erweiterung dieses Bereichs kann erhalten werden, indem ein oder mehrere äußere Dampfdurchlässe mit Strömungskontrollmitteln eingefügt werden. Ein solches System liefert ein Mittel, wodurch der Druckabfall des Katalysatorbetts und daher die Wirksamkeit des Kontaktierens mit dem Katalysator kontrolliert werden können. Wenn vorzugsweise sowohl innere als auch äußere Dampfdurchlässe bereitgestellt werden, können die äußeren Dampfdurchlässe mit einem Steuerungsmittel gesteuert werden, vorzugsweise ein Ventil für die sogenannte "Abgleichs"umleitung. Das Ventil kann selbstverständlich automatisch gesteuert werden, sodass es sich bis zu einem geeigneten Grad als Antwort auf ein Signal öffnet und schließt, das als Antwort auf Änderungen des Druckabfalls in dem Katalysatorbett/den Katalysatorbetten übermittelt wird. Dies bedeutet, dass die Abgleichsumleitung verwendet wird, um den Reaktor so nahe am Fluten wie erwünscht arbeiten zu lassen. Das Behandlungsgas, das ein bestimmtes Katalysatorbett oder bestimmte Katalysatorbetten nicht umgeht, passiert das andere Katalysatorbett/die anderen Katalysatorbetten und dient dazu, an den erwünschten Hydroprocessing-Reaktionen teilzunehmen, leichte oder verdampfte Reaktionsprodukte abzuführen und Katalysatorgifte wie Schwefelwasserstoff, Wasser und/oder Ammoniak usw. zu strippen.
  • [0018]
    Somit bieten die Dampfdurchlässe einen erweiterten Betriebsbereich und eine Möglichkeit, nahe am Flutpunkt des Reaktors zu arbeiten. Dies ermöglicht ein stabileres, effizienteres Reaktorbetriebsregime. Ferner kann der Reaktor sicher und kontinuierlich betrieben werden und spricht gleichzeitig auf normale Prozessschwankungen der Flüssigkeits- und Dampfströmungsgeschwindigkeit und der Temperatur an. Der Bereich von Gesamtströmungsgeschwindigkeiten, die toleriert werden können, wird dadurch erweitert. Der Betrieb nahe am Flutpunkt führt zu sehr wirksamem Kontaktieren, weil die Katalysatorteilchen durch die abwärts strömende Flüssigkeit gut berieselt werden. Bei einem Fehlen von Dampfdurchlässen müsste man einen herkömmlichen Gegenstromreaktor bei geringerer Effizienz betreiben, um betriebsbereit zu bleiben.
  • [0019]
    Die höhere Kapazität der Dampfströmungsgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Reaktoren sorgt für Flexibilität hinsichtlich der Verwendung von höheren Quenchgasgeschwindigkeiten und/oder Behandlungsgasgeschwindigkeiten, was eine größere Anwendungsbreite bei Reaktionen mit einem hohen Wasserstoffverbrauch und einer hohen Wärmefreisetzung wie der Aromatensättigung ermöglicht. Außerdem ermöglicht die höhere Gashandhabungskapazität die Verwendung der Gegenstromreaktionsverfahrenstechnik bei Reaktionen mit Entwicklung von Dampfphasenprodukten, die in Folge von überschüssigem, während der Reaktion erzeugtem Dampf andernfalls zum Fluten führen können, z.B. dem Hydrocracken.
  • [0020]
    Falls ein Fluten stattfindet, erholen sich die erfindungsgemäßen Reaktoren auch leichter und werden zurück zum Normalbetrieb gebracht. Während des Flutens nimmt der Flüssigkeitsbestand in dem Bett zu, und Flüssigkeit kann beginnen, sich oberhalb der Oberseite des Betts anzusammeln. Dieser Flüssigkeitsstau muss abgelassen werden, damit eine Erholung von dem Fluten erfolgt. Die Dampfdurchlässe verringern die Gasströmungsgeschwindigkeit durch das Katalysatorbett/die Katalysatorbetten, wodurch die Flüssigkeit leichter durch das Katalysatorbett/die Katalysatorbetten ablaufen kann. Das erfindungsgemäße Flüssigkeitsablassmittel trägt auch zur Erholung des Reaktors von dem Fluten bei.
  • [0021]
    Wenn hier nicht anders angegeben, beziehen sich die Begriffe "stromabwärts" und "stromaufwärts" auf den Flüssigkeitsstrom, der abwärts fließt.
  • [0022]
    Die erfindungsgemäßen Reaktoren werden anhand einer Beschreibung eines Beispielreaktors besser verständlich, der hier in den 1 und 2 gezeigt ist. Verschiedene Reaktoreinbauten, wie Strömungsverteilermittel, Thermoelemente, Wärmeübertragungsvorrichtungen usw., sind in den Figuren der Einfachheit halber nicht gezeigt. 1 zeigt Reaktor R, der einen Flüssigkeitseinlass LI zur Aufnahme eines zu behandelnden Einsatzmaterials 10 und einen Flüssigkeitsauslass LO zur Entfernung von flüssigem Reaktionsprodukt enthält. Es wird auch ein Behandlungsgaseinlass GI und ein Gasauslass GO bereitgestellt. Der Reaktor enthält drei in Reihe angeordnete Reaktionszonen r1, r2 und r3. Jeder Reaktionszone geht unmittelbar voraus und folgt unmittelbar eine Nicht-Rekationszone nr1, nr2, nr3 und nr4. Die Nicht-Reaktionszone kann ein Hohlraum oder ein leerer Abschnitt in dem Reaktor sein. Ein Flüssigkeitsverteilungsmittel LR (das in 2 der Einfachheit halber nicht gezeigt ist) kann oberhalb von jeder Reaktionszone angeordnet sein, um abwärts fließende Flüssigkeit gleichmäßiger in der nächsten stromabwärts liegenden Reaktionszone zu verteilen. Jede Reaktionszone ist aus einem Katalysatorbett zusammengesetzt, das für die erwünschte Reaktion geeignet ist.
  • [0023]
    Fünf Dampfdurchlässe VB1, VB2, VB3, VB4 und VB5 und ein Flüssigkeitsablassmittel LD sind bei den Reaktoren der Figuren gezeigt, auch wenn irgendeine Anzahl und Größe der Dampfdurchlässe in Abhängigkeit von dem Anteil des Dampfes verwendet werden kann, den man die Reaktionszone(n) zu umgehen wünscht. Für erfindungsgemäße Zwecke ist es erwünscht, dass nur ein Teil des Dampfes ein oder mehrere Gegenstromreaktionszonen umgeht. Es ist bevorzugt, dass weniger als etwa 50 Vol.%, soweit möglich, umgeleitet werden. Das Flüssigkeitsablassmittel dient als Dampfdurchlass während des Normalbetriebs, kann jedoch das Ablassen von Flüssigkeit bei Flutungsstörungen ermöglichen. Es ist selbstverständlich, dass mehr als ein Flüssigkeitsablassmittel in einer beliebigen oder mehreren beliebigen Reaktionszonen verwendet werden können. Die Größe und Anzahl von sol- chen Flüssigkeitsablassmitteln hängt von solchen Faktoren wie der Größe des Reaktors, der Packung des Katalysators in dem Katalysatorbett/den Katalysatorbetten und der Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeit durch das Katalysatorbett ab.
  • [0024]
    Der Reaktor der 1 wird betrieben, indem das zu behandelnde Einsatzmaterial in Flüssigkeitseinlass LI des Reaktors R eingebracht wird. Ein geeignetes Behandlungsgas, wie ein wasserstoffhaltiges Gas, wird durch Öffnung GI im Gegenstrom zu dem abwärts gerichteten Strom des flüssigen Einsatzmaterials in den Reaktor eingebracht. Es ist selbstverständlich, dass das Behandlungsgas nicht allein an dem unteren Teil des Reaktors bei GI eingebracht werden muss, sondern auch in eine beliebige oder mehrere beliebige der Nicht-Reaktionszonen eingebracht werden kann, beispielsweise bei GIa und/oder GIb. Das Behandlungsgas kann auch in ein beliebiges oder mehrere beliebige der Katalysatorbetten injiziert werden. Ein Vorteil des Einbringens von Behandlungsgas an verschiedenen Stellen in dem Reaktor besteht darin, die Temperatur innerhalb des Reaktors zu kontrollieren. Beispielsweise kann kaltes Behandlungsgas an verschiedenen Stellen in den Reaktor injiziert werden, um jegliche exotherme Reaktionswärme abzumildern. Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung, dass das gesamte Behandlungsgas an irgendeiner der zuvor genannten Stellen eingebracht werden kann, solange mindestens ein Teil davon im Gegenstrom zu der Flüssigkeitsströmung in mindestens einer Reaktionszone strömt.
  • [0025]
    Die Reaktoren, die bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden bei für die gewünschte Reaktion geeigneten Temperaturen und Drücken betrieben. Beispielsweise liegen typische Hydroprocessing-Temperaturen im Bereich von etwa 40°C bis etwa 450°C bei Drücken von etwa 50 psig (0,3 MPa) bis etwa 3.000 psig (20,7 MPa), vorzugsweise 50 bis 2.500 psig (0,3 bis 17,2 MPa). Das flüssige Einsatzmaterial passiert abwärts gerichtet das Katalysatorbett von Reaktionszone r1, in der es sich auf der Katalysatoroberfläche mit dem Behandlungsgas umsetzt. Jegliche erhaltenen Dampfphasenreaktionsprodukte werden durch das aufwärts strömende Behandlungsgas nach oben gespült. Diese Dampfphasenreaktionsprodukte können relativ niedrig siedende Kohlenwasserstoffe und Heteroatomkomponenten wie H2S und NH3 einschließen. Jegliches unumgesetztes Einsatzmaterial sowie flüssiges Reaktionsprodukt passiert abwärts gerichtet jedes aufeinanderfolgende Katalysatorbett von jeder aufeinanderfolgenden Reaktionszone r2 und r3. Diese Figur zeigt ein optionales Flüssigkeitsverteilungsmittel LR, das oberhalb von jedem Katalysatorbett angeordnet werden kann. Die Enden der Dampfdurchlässe können oberhalb oder unterhalb des Flüssigkeitsverteilungsmittels angeordnet sein. Beispielsweise zeigt 1 das obere Ende von Dampfdurchlass VB3, der an einer Stelle oberhalb von Flüssigkeitsverteilungsmittel LR endet. Das untere Ende von Dampfdurchlässen VB1 und VB2 endet an einer Stelle unterhalb von dem Flüssigkeitswiederverteilungsmittel LR. Diese Anordnung ermöglicht eine selektive Umleitung von in Reaktionszone r2 erzeugten Dämpfen zu dem Reaktorgasauslass, wobei gleichzeitig wasserstoffhaltiges Be handlungsgas höherer Reinheit in Katalysatorbett r1 eingebracht wird, indem wasserstoffhaltiges Gas höherer Reinheit aus nr3 zu dem Einlass von Katalysatorbett r1 selektiv umgeleitet wird. Es liegt im Bereich dieser Erfindung, dass die oberen oder unteren Enden von einem oder mehreren der Dampfdurchlässe an einer Stelle innerhalb der Reaktionszone enden, wie wenn beispielsweise Katalysatorteilchen mit zwei unterschiedlichen Größen oder Geometrien in einer einzelnen Reaktionszone in Schichten verwendet werden. Es wird nicht angenommen, dass der exakte Typ von Flüssigkeitsverteilungsboden die Durchführung der vorliegenden Erfindung einschränkt und der Reaktor daher beliebige herkömmliche Verteilungsböden wie Siebböden, Glockenböden usw. verwenden kann. Der Flüssigkeitsabstrom verlässt den Reaktor über Öffnung LO und Dampfabstom über Öffnung GO. Die bevorzugte Betriebsweise der erfindungsgemäß verwendeten Reaktoren besteht darin, dass lediglich ein Teil des Dampfes umgeleitet wird, wobei gleichzeitig ausreichend durch das Katalysatorbett/die Katalysatorbetten aufwärts strömender Dampf nach wie vor gewährleistet wird, um die Nachfrage an Behandlungsgas (Wasserstoff) für diese Katalysatorbetten mit relativ hoher kinetischer Effizienz zu erfüllen.
  • [0026]
    Wie zuvor erwähnt, sind Gegenstromreaktoren typischerweise für eine Störung durch Flutung anfällig. Dies bedeutet, dass das aufwärts strömende Behandlungsgas das flüssige Einsatzmaterial und den Flüssigkeitsabstrom daran hindert, durch ein oder mehrere Katalysatorbetten abwärts zu fließen. 2 zeigt hier, wie der Reaktor der 1 während eines Flutzustands arbeiten würde, um den Reaktor ohne erhebliche Ausfallzeit zum Betrieb zurückzubringen. Beispielsweise steigt während eines Flutzustands in Reaktionszone r2 der Flüssigkeitsbestand in dem Bett an und Flüssigkeit LF kann beginnen, sich oberhalb der Oberseite des Katalysatorbetts anzusammeln. Ein oder mehrere Flüssigkeitsablassmittel LD. werden bereitgestellt, damit die Flüssigkeit ein oder mehrere Katalysatorbet ten umgehen kann. Vor dem Fluten kann das Flüssigkeitsablassmittel als Dampfdurchlass fungieren. Der obere Teil des Flüssigkeitsablassmittels kann mit dem Katalysatorbett bündig abschließen oder sich auf irgendeiner Höhe oberhalb der Oberseite des Katalysatorbetts befinden. Es ist bevorzugt, dass der obere Teil des Flüssigkeitsablassmittels mit der Oberseite des Katalysatorbetts im Wesentlichen bündig abschließt. Jegliche Flüssigkeit, die das Ablassmittel passiert, kann zu dem nächsten stromabwärts liegenden Bett geleitet werden, oder sie kann vorzugsweise in eine beliebige oder mehrere beliebige der stromaufwärts liegenden Reaktionszonen zurückgeführt werden.
  • [0027]
    Die Dampf- und Flüssigkeitsablassdurchlässe können irgendein geeignetes Gefüge sein, das aus einem Material konstruiert ist, das die Betriebsbedingungen des Reaktors überstehen kann. Geeignete Materialien schließen Metalle, wie rostfreie und Kohlenstoffstähle, keramische Materialien sowie Hochleistungsverbundmaterialien wie Kohlefasermaterialien ein. Bevorzugt sind röhrenförmige Durchlässe. Die Durchlässe müssen nicht völlig senkrecht sein. Das heißt, dass sie geneigt oder gekrümmt sein können oder sogar in Form einer Spirale vorliegen können. Es ist selbstverständlich, dass die Durchlässe irgendeine geeignete Größe in Abhängigkeit von der Menge und der Geschwindigkeit von Dampf aufweisen können, den man von einer Nicht-Reaktionszone zu einer anderen umzuleiten wünscht. Ferner können ein oder mehrere der Durchlässe oder Ablassmittel ein flaches, im Wesentlichen horizontales Teil, wie eine Ablenkplatte, darüber aufweisen, um zu verhindern, dass Flüssigkeit aus einem stromaufwärts liegenden Bett in die Durchlässe fällt. Ebenso können sich mehr als ein Durchlass über mindestens einen Teil von einer beliebigen oder mehreren beliebigen Reaktionszonen erstrecken. Es ist bevorzugt, dass sich die Dampfdurchlässe über die eine oder mehreren Reaktionszonen vollständig erstrecken. Wenn eine Vielzahl verwendet wird, ist es bevorzugt, dass sie um die vertikale Achse des Reaktors herum konzentrisch angeordnet sind. Ein oder mehrere Dampfdurchlässe können auch außerhalb der Reaktionszone geführt werden. Beispielsweise kann eine röhrenförmige Anordnung auf der Außenseite des Reaktors verwendet werden, sodass sich eine oder mehrere Nicht-Reaktionszonen in Fluidkommunikation mit einer beliebigen oder mehreren beliebigen anderen Nicht-Reaktionszonen befinden. Die Dampfdurchlässe können ein Strömungskontrollmittel enthalten, um den Teil von Dämpfen zu kontrollieren, der aus einer Nicht-Reaktionszone zu einer anderen Nicht-Reaktionszone geleitet wird. Wenn sich die Dampfdurchlässe außerhalb des Reaktors befinden, dann ist es bevorzugt, dass das Strömungskontrollmittel einfach ein Strömungskontrollventil ist.
  • [0028]
    Es liegt im Bereich der vorliegenden Erfindung, dass die Dampfdurchlässe zwei oder mehrere Katalysatorbetten oder Reaktionszonen umgehen. Ferner müssen die Dampfdurchlässe keine hohlen Gefüge wie vollwandige Rohre sein, jedoch können sie ein Packungsmaterial enthalten, wie inerte Kugeln oder Katalysatorteilchen oder beides. Wenn Katalysatorteilchen zumindest einen Teil des Packungsmaterials in den Dampfdurchlässen ausmachen, können sie verwendet werden, um die Dampfphasenreaktanden weiter umzusetzen. Das Packungsmaterial und/oder die Katalysatorteilchen in den Dampfdurchlässen können eine Größe aufweisen, die von den Katalyatorteilchen in den Katalysatorbetten der Reaktionszonen verschieden sind. Eine solche Packung kann dazu beitragen, die Umleitungseigenschaften der Rohre zu verbessern. Die Dampfdurchlässe können auch perforiert sein, damit Dampf entlang verschiedener Niveaus des Katalysatorbetts verteilt werden kann. Es ist bevorzugt, dass sich ein oder mehrere Gleichstromreaktionszonen stromaufwärts von einer oder mehreren Gegenstromreaktionszonen befinden. Die Zonen können in separaten Reaktoren oder zwei oder mehrere Zonen können in demselben Reaktor vorliegen. Es ist bevorzugt, dass sämtliche Gegenstromzonen in demselben Reaktor vorliegen.
  • [0029]
    Die Durchführung der vorliegenden Erfindung ist auf alle Flüssigkeits-Dampf-Gegenstromraffinier- und chemischen Systeme anwendbar. Einsatzmaterialien, die für die Verwendung in solchen Systemen geeignet sind, schließen jene im Naphtha-Siedebereich bis hin zu schweren Einsatzmaterialien, wie Gasöle und Rückstände, ein. Typischerweise liegt der Siedebereich von etwa 40°C bis etwa 1000°C. Nicht-einschränkende Beispiele für solche Einsatzmaterialien, die bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Vakuumrückstand, atmosphärischen Rückstand, Vakuumgasöl (VGO), atmosphärisches Gasöl (AGO), schweres atmosphärisches Gasöl (HAGO), dampfgecracktes Gasöl (steam cracked gas oil, SCGO), entasphaltiertes Öl (deasphalted oil, DAO) und leichtes Katalysezyklusöl (light cat cycle oil, LCCO) ein.
  • [0030]
    Einsatzmaterialien, die durch den erfindungsgemäßen Reaktor behandelt werden, enthalten höchstwahrscheinlich unerwünschte hohe Gehalte an Heteroatomen, wie Schwefel und Stickstoff. In solchen Fällen ist es häufig bevorzugt, dass die erste Reaktionszone eine solche ist, in der der flüssige Einsatzmaterialstrom im Gleichstrom mit einem Strom von wasserstoffhaltigem Behandlungsgas durch ein Festbett aus einem geeigneten Hydrotreating-Katalysator fließt. Der Begriff "Hydrotreating" (Hydrobehandlung), wie hier verwendet, bezieht sich auf Verfahren, bei denen ein wasserstoffhaltiges Behandlungsgas in Gegenwart eines Katalysators verwendet wird, der vorwiegend zur Entfernung von Heteroatomen wie Schwefel und Stickstoff unter einer gewissen Hydrierung von Aromaten wirksam ist. Der Begriff "Hydroprocessing" (Hydroverarbeitung) schließt das Hydrotreating ein, schließt jedoch auch Verfahren ein, die vorwiegend in Richtung Hydrierung, Hydrocracken und Hydroisomerisierung wirksam sind. Ringöffnung, insbesondere von naphthenischen Ringen, kann für erfindungsgemäße Zwecke ebenfalls in den Begriff "Hydroprocessing" eingeschlossen sein. Geeignete Hydrotreating-Katalysatoren zur erfindungsgemäßen Verwendung sind jegliche herkömmlichen Hydrotreating-Katalysatoren und schließen jene ein, die aus mindestens einem Gruppe VIII-Metall, vorzugsweise Fe, Co und Ni, insbesondere Co und/oder Ni und am meisten bevorzugt Co sowie mindestens einem Gruppe VI-Metall, vorzugsweise Mo und W, insbesondere Mo auf einem Trägermaterial mit großer Oberfläche, vorzugsweise Aluminiumoxid, zusammengesetzt sind. Andere geeignete Hydrotreating-Katalysatoren schließen Zeolithkatalysatoren sowie Edelmetallkatalysatoren ein, wobei das Edelmetall aus Pd und Pt ausgewählt ist. Es liegt im Bereich der vorliegenden Erfindung, dass mehr als ein Typ von Hydrotreating-Katalysator in demselben Reaktor verwendet wird. Das Gruppe VIII-Metall ist typischerweise in einer Menge im Bereich von etwa 2 bis 20 Gew.%, vorzugsweise von etwa 4 bis 12 Gew.% vorhanden. Das Gruppe VI-Metall ist typischerweise in einer Menge im Bereich von etwa 5 bis 50 Gew.%, vorzugsweise von etwa 10 bis 40 Gew.% und insbesondere von etwa 20 bis 30 Gew.% vorhanden. Sämtliche Gewichtsprozentsätze der Metalle beziehen sich auf den Träger. Mit "auf den Träger" meinen wir, dass die Prozentsätze auf das Gewicht des Trägers bezogen sind. Wenn der Träger beispielsweise 100 g wiegt, bedeuten 20 Gew.% Gruppe VIII-Metall, dass sich 20 g Gruppe VIII-Metall auf dem Träger befinden. Typische Hydrotreating-Temperaturen liegen im Bereich von etwa 100°C bis etwa 400°C mit Drücken von etwa 50 psig (0,3 MPa) bis etwa 3.000 psig (20,7 MPa), vorzugsweise von etwa 50 psig (0,3 MPa) bis etwa 2.500 psig (17,2 MPa). Wenn das Einsatzmaterial relativ geringe Gehalte an Heteroatomen enthält, kann die Gleichstrom-Hydrobehandlungsstufe wegfallen und das Einsatzmaterial direkt zu einer Aromatensättigungs-, Hydrocrack- und/oder Ringöffnungsreaktionszone geleitet werden.
  • [0031]
    Zu Zwecken der Hydroverarbeitung bedeutet der Begriff "wasserstoffhaltiges Behandlungsgas" einen Behandlungsgasstrom, der mindestens eine wirksame Menge an Wasserstoff für die vorgesehene Reaktion enthält. Der in den Reaktor eingebrachte Behandlungsgasstrom enthält vorzugsweise mindestens etwa 50 Vol.%, insbesondere mindestens etwa 75 Vol.% Wasserstoff. Es ist bevorzugt, dass das wasserstoffhaltige Behandlungsgas wasserstoffreiches Frischgas, vorzugsweise Wasserstoff ist.
  • [0032]
    Im Falle, dass die erste Reaktionszone eine Gleichstrom-Hydrotreating-Reaktionszone ist, wird der flüssige Abstrom aus der Hydrotreating-Reaktionszone zu mindestens einer stromabwärts liegenden Reaktionszone geleitet, in der die Flüssigkeit im Gegenstrom zu dem Strom von aufwärts strömenden wasserstoffhaltigem Behandlungsgas durch ein Katalysatorbett geleitet wird. In Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Einsatzmaterials und dem gewünschten Veredelungsgrad kann mehr als eine Reaktionszone erforderlich sein. Die am meisten gewünschten Reaktionsprodukte, die aus der Hydroverarbeitung erhalten werden, sind, insbesondere wenn Gasöle die Einsatzmaterialien sind, jene, die verringerte Gehalte an Schwefel und Stickstoff enthalten. Produktströme, die Paraffine, insbesondere lineare Paraffine enthalten, sind oft gegenüber Naphthenen bevorzugt, die oft gegenüber Aromaten bevorzugt sind. Um dies zu erreichen, wird mindestens ein stromabwärts liegender Katalysator aus der Gruppe bestehend aus Hydrotreating-Katalysatoren, Hydrocrack-Katalysatoren, Aromatensättigungskatalysatoren und Ringöffnungskatalysatoren ausgewählt. Wenn es wirtschaftlich machbar ist, einen Produktstrom mit höheren Gehalten an Paraffinen herzustellen, schließen die stromabwärts liegenden Zonen dann vorzugsweise eine Aromatensättigungszone und eine Ringöffnungszone ein.
  • [0033]
    Wenn eine der stromabwärts liegenden Reaktionszonen eine Hydrocrackzone ist, kann der Katalysator irgendein geeigneter herkömmlicher Hydrocrack-Katalysator sein, der unter typischen Hydrocrack-Bedingungen eingesetzt wird. Typische Hydrocrack- Katalysatoren sind in US-A-4 921 595 (UOP) beschrieben. Solche Katalysatoren sind typischerweise aus einer Gruppe VIII-Metall-Hydrierkomponente auf einem Zeolith-Crackbasismaterial zusammengesetzt. Die Zeolith-Crackbasismaterialien werden in der Technik auch mitunter als Molekularsiebe bezeichnet und sind im Allgemeinen aus Siliciumdioxid, Alumiumoxid und einem oder mehreren austauschbaren Kationen zusammengesetzt, wie Natrium, Magnesium, Calcium, Seltenerdmetallen usw. Sie sind ferner durch Kristallporen mit relativ gleichmäßigem Durchmesser zwischen etwa 4 und 12 Å gekennzeichnet. Es ist bevorzugt, Zeolithe mit einem relativ hohen Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Molverhältnis größer als etwa 3, vorzugsweise größer als etwa 6 zu verwenden. Geeignete in der Natur vorkommende Zeolithe schließen Mordenit, Clinoptiliolit, Ferrierit, Dachiardit, Chabasit, Erionit und Faujasit ein. Geeignete synthetische Zeolithe schließen die Kristalltypen β, X, Y und L, z.B. synthetischen Faujasit, Mordenit, ZSM-5, MCM-22 und die größerporigen Varianten der ZSM- und MCM-Reihen ein. Ein besonders bevorzugter Zeolith ist ein beliebiges Mitglied der Faujasit-Familie, siehe Tracy et al. Proc. of the Royal Soc., 1996, Band 452, Seite 813. Es ist selbstverständlich, dass diese Zeolithe entmetallisierte Zeolithe einschließen können, die selbstverständlich ein signifikantes Porenvolumen im Mesoporenbereich, d.h. 20 bis 500 Å, einschließen. Nichteinschränkende Beispiele für Gruppe VIII-Metalle, die auf den Hydrocrack-Katalysatoren . verwendet werden können, schließen Eisen, Kobalt, Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin ein. Bevorzugt sind Platin und Palladium, wobei Platin bevorzugter ist. Die Menge an Gruppe VIII-Metall liegt im Bereich von etwa 0,05 Gew.% bis 30 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators. Wenn das Metall ein Gruppe VIII-Edelmetall ist, ist es bevorzugt, etwa 0,05 bis etwa 2 Gew.% zu verwenden. Hydrocrack-Bedingungen schließen Temperaturen von etwa 200°C bis 425°C, vorzugsweise von etwa 220°C bis 330°C, insbesondere von etwa 245°C bis 315°C, einen Druck von etwa 200 psig (1,4 MPa) bis etwa 3.000 psig (20,7 MPa) und einen stündlichen Flüssigkeitsdurchsatz von etwa 0,5 bis 10 V/V/h, vorzugsweise von etwa 1 bis 5 V/V/h ein.
  • [0034]
    Nicht-einschränkende Beispiele für Aromaten-Hydrierkatalysatoren schließen Nickel, Kobalt-Molybdän, Nikkel-Molybdän und Nickel-Wolfram ein. Nicht-einschränkende Beispiele für Edelmetall-Katalysatoren schließen jene auf Basis von Platin und/oder Palladium ein, das vorzugsweise auf einem geeigneten Trägermaterial aufgebracht ist, typischerweise ein hitzebeständiges Oxidmaterial wie Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid-Siliciumdidxid, Kieselgur, Diatomeenerde, Magnesiumoxid und Zirconiumdioxid. Zeolithträger können ebenfalls verwendet werden. Solche Katalysatoren sind typischerweise für eine Vergiftung durch Schwefel und Stickstoff anfällig. Die Aromatensättigungszone wird vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 40°C bis etwa 400°C, insbesondere von etwa 260°C bis etwa 350°C, bei einem Druck von etwa 100 psig (0,7 MPa) bis etwa 3.000 psig (20,7 MPa), vorzugsweise von etwa 200 psig (1,4 MPa) bis etwa 1.200 psig (8,3 MPa) und bei einem stündlichen Flüssigkeitsdurchsatz (LHSV) von etwa 0,3 V/V/h bis etwa 2,0 V/V/h betrieben.
  • [0035]
    Die flüssige Phase in den erfindungsgemäßen Reaktoren sind typischerweise die Komponenten des Einsatzmaterials mit höherem Siedepunkt. Die Dampfphase ist typischerweise eine Mischung aus wasserstoffhaltigem Behandlungsgas, Heteroatom-Verunreinigungen und verdampften, niedriger siedenden Komponenten in dem frischen Einsatzmaterial sowie leichten Produkten von Hydroprocessing-Reaktionen. Die Dampfphase in dem Katalysatorbett mit einer Gegenstromreaktionszone wird mit dem aufwärts strömenden wasserstoffhaltigen Behandlungsgas nach oben gespült und gesammelt, fraktioniert oder zur weiteren Verarbeitung weitergeführt. Wenn der Dampfphasenabstrom noch weitere Hydroverarbeitung benötigt, kann er zu einer Dampfpha senreaktionszone, die zusätzlichen Hydroprocessing-Katalysator enthält, geleitet werden und geeigneten Hydroprocessing-Bedingungen für eine weitere Umsetzung unterzogen werden. Es ist selbstverständlich, dass sämtliche Reaktionszonen entweder in demselben Reaktor durch Nicht-Reaktionszonen voneinander getrennt vorliegen oder beliebige in separaten Reaktoren vorliegen können. Die Nicht-Reaktionszonen sind im letzteren Fall typischerweise die Überführungsleitungen, die von einem Reaktor in einen anderen führen. Es liegt auch im Bereich der vorliegenden Erfindung, dass ein Einsatzmaterial, das bereits hinreichend niedrige Gehalte an Heteroatomen enthält, direkt in eine Gegenstrom-Hydroprocessing-Reaktionszone zur Aromatensättigung und/oder zum Cracken eingespeist wird. Wenn eine Vorverarbeitungsstufe durchgeführt wird, um den Gehalt an Heteroatomen zu verringern, können der Dampf und die Flüssigkeit getrennt und der flüssige Abstrom zu dem oberen Teil eines Gegenstromreaktors geleitet werden. Der Dampf aus der Vorverarbeitungsstufe kann separat verarbeitet oder mit dem Dampfphasenprodukt aus dem erfindungsgemäßen Reaktor kombiniert werden. Das Dampfphasenprodukt/die Dampfphasenprodukte können eine weitere Dampfphasen-Hydroverarbeitung durchlaufen, falls eine größere Verringerung von Heteroatom- und Aromatenspezies erwünscht ist oder direkt zu einem Gewinnungssystem geleitet werden.
  • [0036]
    In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Einsatzmaterial in eine erste Reaktionszone im Gleichstrom mit dem Strom von wasserstoffhaltigem Behandlungsgas eingebracht werden. Eine Dampfphasenabstrom-Fraktion kann dann zwischen Reaktionszonen von der Abstromfraktion der flüssigen Phase getrennt werden. Das heißt in einer Nicht-Reaktionszone. Der Dampfphasenabstrom kann zu einer zusätzlichen Hydrobehandlung geleitet oder gesammelt oder weiter fraktioniert werden. Der Abstrom der flüssigen Phase wird dann zur nächsten stromabwärts liegenden Reaktionszone geleitet, die vorzugsweise eine Gegenstromreaktionszone ist. In anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann der Dampfphasenabstrom und/oder das Behandlungsgas zwischen beliebigen Reaktionszonen entnommen oder injiziert werden.
  • [0037]
    Das Gegenstromkontaktieren von Flüssigkeit aus einer stromaufwärts liegenden Reaktionszone mit aufwärts strömendem Behandlungsgas strippt gelöste H2S- und NH3-Verunreinigungen aus dem Abstrom-Strom, wodurch sowohl der Wasserstoffpartialdruck als auch die Katalysatorleistung verbessert wird. Das resultierende flüssige Endprodukt enthält einen wesentlich geringeren Gehalt an Heteroatomen und wesentlich mehr Wasserstoff als das ursprüngliche Einsatzmaterial. Dieser flüssige Produktstrom kann zu stromabwärts liegenden Hydroprocessing- oder Umwandlungsverfahren geleitet werden.

Claims (11)

  1. Reaktor zur Umsetzung von flüssigem Erdöl- und chemischen Strömen mit einem wasserstoffhaltigen Behandlungsgas in Gegenwart eines Katalysators in mindestens einer Gegenstromreaktionszone, wobei der Reaktor (a) einen zylindrischen Außenmantel (R) mit einem angefügten oberen Abschnitt und einem angefügten unteren Abschnitt, wobei (b) der zylindrische Außenmantel mindestens eine Gegenstromreaktionszone (r1, r2, r3) zur Aufnahme eines Katalysatorbetts einschließt, wobei jede Reaktionszone eine Nicht-Reaktionszone (nr1, nr2, nr3, nr4) unmittelbar darüber und unmittelbar darunter aufweist, (c) mindestens ein Flüssigkeitseinlassmittel (LI) und mindestens ein Gasauslassmittel (GO) an einem Stelle, die bezogen auf den Strom des flüssigen Einsatzmaterialstroms stromaufwärts von der obersten Gegenstromreaktionszone liegt, (d) mindestens ein Flüssigkeitsauslassmittel und mindestens ein Gaseinlassmittel an einer Stelle, die stromabwärts von der untersten Gegenstromreaktionszone liegt, (e) mindestens ein Dampfdurchlassmittel (VB1, VB2, VB3, VB4, VB5), das mindestens einen Teil von mindestens einer Gegenstromreaktionszone umgeht, sodass sowohl bei normalem Betrieb als auch bei Flutungsstörungen ein Teil des Dampfes innerhalb des Reaktors von einer Nicht-Reaktionszone unterhalb der Gegenstromreaktionszone zu einer Nicht-Reaktionszone oberhalb der Gegenstromreaktionszone aufwärts fließen kann, ohne mit mindestens einem Teil des Katalysators der Gegenstromreaktionszone in Kontakt zu kommen, und (f) mindestens ein Flüssigkeitsablassmittel (LD) umfasst, das mindestens eine Reaktionszone umgeht und für den Dampfstrom aus einer unteren Nicht-Reaktionszone zu einer oberen Nicht-Reaktionszone während des normalen Betriebs sorgt, wodurch bei Flutungsstörungen Flüssigkeit die Reaktionszone passieren kann, ohne den Katalysator der Reaktionszone zu kontaktieren.
  2. Reaktor nach Anspruch 1, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass er mindestens zwei Gegenstromreaktionszonen aufweist.
  3. Reaktor nach Anspruch 2, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass jede Gegenstromreaktionszone mindestens ein Dampfdurchlassmittel enthält.
  4. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, der ferner mindestens eine Gleichstromreaktionszone umfasst, die bezogen auf abwärts fließende Flüssigkeit stromaufwärts von der mindestens einen Gegenstromreaktionszone liegt.
  5. Reaktor nach Anspruch 1, bei dem sich mindestens ein Dampfdurchlassmittel vollständig über mindestens eine Gegenstromreaktionszone erstreckt.
  6. Reaktor nach Anspruch 5, bei dem sich sämtliche Dampfdurchlassmittel vollständig über die Gegenstromreaktionszonen erstrecken, in denen sie angeordnet sind.
  7. Reaktor nach Anspruch 4, bei dem das Flüssigkeitseinlassmittel und ein Dampfeinlassmittel stromaufwärts von der obersten Gleichstromreaktionszone angeordnet sind und ein Dampfauslassmittel zwischen der untersten Gleichstromreaktionszone und der obersten Gegenstromreaktionszone angeordnet ist.
  8. Reaktor nach Anspruch 1, bei dem mindestens ein Dampfdurchlassmittel außerhalb von mindestens einer Gegenstromreaktionszone angeordnet ist.
  9. Reaktor nach Anspruch 8, bei dem der mindestens eine Dampfdurchlass, der außerhalb von mindestens einer Reaktionszone angeordnet ist, ein Mittel enthält, um die Größe des Dampfstroms durch das mindestens eine Dampfdurchlassmittel einzustellen.
  10. Reaktor nach Anspruch 1 oder 4, bei dem die Dampfdurchlassmittel röhrenförmig sind.
  11. Reaktor nach Anspruch 1, bei dem mindestens ein Dampfdurchlassmittel zwei oder mehrere aufeinanderfolgende Reaktionszonen umgeht.
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