EA041150B1 - METHOD OF MODERNIZATION OF BOILING-BED REACTOR FOR MINOR SLUDGE POLLUTION - Google Patents

METHOD OF MODERNIZATION OF BOILING-BED REACTOR FOR MINOR SLUDGE POLLUTION Download PDF

Info

Publication number
EA041150B1
EA041150B1 EA201890416 EA041150B1 EA 041150 B1 EA041150 B1 EA 041150B1 EA 201890416 EA201890416 EA 201890416 EA 041150 B1 EA041150 B1 EA 041150B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
fluidized bed
rate
bed reactor
initial
fouling
Prior art date
Application number
EA201890416
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дэвид М. Маунтинленд
Бретт М. Силверман
Майкл А. Рутер
Ли Смит
Original Assignee
Хайдрокарбон Текнолоджи Энд Инновейшн
ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хайдрокарбон Текнолоджи Энд Инновейшн, ЭлЭлСи filed Critical Хайдрокарбон Текнолоджи Энд Инновейшн
Publication of EA041150B1 publication Critical patent/EA041150B1/en

Links

Description

Уровень техникиState of the art

1) Область техники.1) The field of technology.

Изобретение относится к способам и системам гидроочистки тяжелой нефти, таким как способы и системы гидроочистки с кипящим слоем, которые используют систему двухкомпонентного катализатора и эксплуатируются с получением незначительного загрязнения осадком.The invention relates to heavy oil hydrotreating methods and systems, such as fluidized bed hydrotreating methods and systems, which use a two-way catalyst system and operate with little sediment fouling.

2) Соответствующая технология.2) Appropriate technology.

Существует всевозрастающая потребность в более эффективном использовании низкокачественного тяжелого нефтяного сырья и извлечения из него энергетического потенциала. Низкокачественное сырье характеризуется как включающее в себя относительно высокие количества углеводородов, которые номинально кипят при температуре 524°С (975°F) или выше. Они также содержат относительно высокие концентрации серы, азота и/или металлов. Высококипящие фракции, полученные из этого низкокачественного сырья, обычно имеют высокую молекулярную массу (часто обозначенные более высокой плотностью и вязкостью) и/или низкое соотношение водород/углерод, что связано с наличием высоких концентраций нежелательных компонентов, включая асфальтены и коксовый остаток. Асфальтены и коксовый остаток трудны в обработке и обычно вызывают загрязнение традиционных катализаторов и оборудования для гидроочистки, поскольку они способствуют образованию кокса и осадка.There is an ever-increasing need for more efficient use of low-quality heavy oil feedstocks and the extraction of energy potential from them. Low quality feedstocks are characterized as including relatively high amounts of hydrocarbons that nominally boil at 524°C (975°F) or higher. They also contain relatively high concentrations of sulfur, nitrogen and/or metals. The high boiling fractions produced from these inferior feedstocks typically have a high molecular weight (often denoted by higher density and viscosity) and/or a low hydrogen/carbon ratio due to the presence of high concentrations of undesirable components including asphaltenes and coke residue. Asphaltenes and coke residue are difficult to handle and typically cause fouling of traditional catalysts and hydrotreating equipment because they promote coke and sludge formation.

В данной системе с кипящим слоем производительность превращенных продуктов часто ограничивается загрязнением. Когда предпринимаются попытки повысить производительность выше определенного практического предела, скорость загрязнения некоторых теплообменников или другого технологического оборудования становится слишком быстрой, требуя более частых остановок для техобслуживания и очистки. Как правило, на нефтеперерабатывающем заводе определяется соотношение наблюдаемой скорости загрязнения оборудования к измерениям образования осадка и достигается эксплуатационное ограничение осадка, выше которого на нефтеперерабатывающем заводе будут избегать эксплуатации установки гидрокрекинга с кипящим слоем. Кроме того, образование осадка и загрязнение оборудования налагают ограничения на дальнейшую переработку высококипящих фракций.In this fluidized bed system, the productivity of the converted products is often limited by fouling. When attempts are made to increase productivity beyond a certain practical limit, the fouling rate of some heat exchangers or other process equipment becomes too fast, requiring more frequent maintenance and cleaning shutdowns. Typically, the refinery will determine the ratio of the observed equipment fouling rate to the measurements of sludge formation and reach an operational sludge limit above which the refinery will avoid operating a fluidized bed hydrocracker. In addition, sedimentation and equipment fouling impose restrictions on the further processing of high-boiling fractions.

Низкокачественное тяжелое нефтяное сырье, которое содержит более высокие концентрации асфальтенов, коксового остатка, серы, азота и металлов, включает тяжелую нефть, битуминозные нефтяные пески и кубовый остаток, оставшийся от традиционной технологической установки. Кубовый остаток (или гудрон) может относиться к кубовому остатку атмосферной колонны и к кубовому остатку вакуумной колонны. Кубовый остаток атмосферной колонны может иметь точку начала кипения минимум 343°С (650°F) хотя понятно, что граница кипения фракций может варьироваться среди нефтеперерабатывающих заводов и достигать 380°С (716°F). Кубовый остаток вакуумной колонны (также известный как остаточный пек или вакуумный остаток) может иметь точку начала кипения минимум 524°С (975°F) хотя понятно, что граница кипения фракций может варьироваться среди нефтеперерабатывающих заводов и достигать 538°С (1000°F) или даже 565°С (1050°F).Low quality heavy oil feedstocks, which contain higher concentrations of asphaltenes, coke residue, sulfur, nitrogen and metals, include heavy oil, tar sands and bottoms left over from a conventional process unit. Bottoms (or tar) can refer to the bottoms of the atmospheric column and to the bottoms of the vacuum column. The bottoms of the atmospheric column may have an initial boiling point of at least 343°C (650°F) although it is understood that the boiling point of fractions may vary among refineries and reach 380°C (716°F). Vacuum column bottoms (also known as residual pitch or vacuum bottoms) may have a boiling point of at least 524°C (975°F) although it is understood that the boiling point of fractions may vary among refineries and reach 538°C (1000°F) or even 565°C (1050°F).

Для сравнения, легкая нефть Alberta содержит примерно 9% по объему вакуумного остатка, тогда как тяжелая нефть Lloydminster содержит примерно 41% по объему вакуумного остатка, битумы Cold Lake содержат примерно 50% по объему вакуумного остатка и битумы Athabasca содержат примерно 51% по объему вакуумного остатка. В качестве дополнительного сравнения относительно легкая нефть, такая как Dansk Blend из региона Северного моря, содержит примерно 15% вакуумного остатка, тогда как низкокачественная европейская нефть, такая как Urals содержит более 30% вакуумного остатка и нефть, такая как Arab Medium (аравийская средняя) содержит еще выше от примерно 40% вакуумного остатка. Эти примеры подчеркивают важность возможности превращения вакуумных остатков при использовании низкокачественных видов неочищенной сырой нефти.By comparison, Alberta light oil contains approximately 9% by volume vacuum residue, while Lloydminster heavy oil contains approximately 41% vacuum residue by volume, Cold Lake bitumen contains approximately 50% vacuum residue by volume, and Athabasca bitumen contains approximately 51% vacuum residue by volume. remainder. As a side comparison, relatively light oil such as Dansk Blend from the North Sea region contains approximately 15% vacuum residue, while lower quality European oils such as Urals contain over 30% vacuum residue and oils such as Arab Medium (Arabian Medium) contains even higher from about 40% vacuum residue. These examples highlight the importance of being able to convert vacuum residues when using low grade crude oils.

Превращение тяжелой нефти в полезные конечные продукты включает в себя обширную переработку, в том числе снижение точки начала кипения тяжелой нефти, увеличение соотношения водорода к углероду и удаление примесей, таких как металлы, сера, азот и предшественники кокса. Примеры процессов гидрокрекинга с использованием традиционных гетерогенных катализаторов для обогащения кубового остатка атмосферной колонны включают в себя гидроочистку с неподвижным слоем, гидроочистку с кипящим слоем и гидроочистку с подвижным слоем. Процессы некаталитической модернизации для обогащения кубового остатка вакуумной колонны включают в себя термический крекинг, такой как замедленное коксование, флексикокинг, легкий крекинг и экстракцию растворителем.Turning heavy oil into useful end products involves extensive processing, including lowering the boiling point of heavy oil, increasing the hydrogen to carbon ratio, and removing impurities such as metals, sulfur, nitrogen, and coke precursors. Examples of hydrocracking processes using conventional heterogeneous atmospheric bottoms upgrade catalysts include fixed bed hydrotreating, fluidized bed hydrotreating, and moving bed hydrotreating. Non-catalytic upgrading processes for upgrading vacuum column bottoms include thermal cracking such as delayed coking, flexcoking, light cracking, and solvent extraction.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Раскрытыми в данном документе являются способы для модернизации системы гидроочистки с кипящим слоем с получением незначительного загрязнения осадком. Также раскрытыми являются модернизированные системы гидроочистки с кипящим слоем с получением незначительного загрязнения осадком. Раскрытые способы и системы включают использование системы двухкомпонентного катализатора, состоящей из твердого катализатора на носителе и хорошо диспергированных (например, гомогенных) частиц катализатора. Система двухкомпонентного катализатора позволяет эксплуатировать реактор с кипящим слоем с той же самой или более высокой интенсивностью для тяжелой нефти данного качества, потому что осадок, который образуется, вызывает незначительное загрязнение оборудования по сравнению с осадком, образованным в том же реакторе, используя только твердый катализатор на носителе.Disclosed herein are methods for retrofitting a fluidized bed hydrotreating system to produce low sludge fouling. Also disclosed are upgraded fluidized bed hydrotreating systems to produce negligible sludge fouling. The disclosed methods and systems include the use of a two-way catalyst system consisting of a supported solid catalyst and well-dispersed (eg, homogeneous) catalyst particles. The two-way catalyst system allows a fluidized bed reactor to be operated at the same or higher rate for a heavy oil of a given quality because the sludge that forms causes little equipment fouling compared to the sludge generated in the same reactor using only solid catalyst at carrier.

- 1 041150- 1 041150

В некоторых вариантах осуществления способ модернизации системы гидроочистки с кипящим слоем с получением незначительного загрязнения осадком содержит: (1) эксплуатацию реактора с кипящим слоем с использованием гетерогенного катализатора для гидроочистки тяжелой нефти в начальных условиях, включая начальную производительность превращенных продуктов, начальную скорость образования осадка и/или концентрацию в технологическом потоке и начальную скорость загрязнения оборудования; (2) затем модернизацию реактора с кипящим слоем для эксплуатации с использованием системы двухкомпонентного катализатора, состоящей из диспергированных частиц металлсульфидного катализатора и гетерогенного катализатора; и (3) эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком, что приводит к незначительному загрязнению оборудования при заданной скорости образования осадка и/или концентрации по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем в начальных условиях.In some embodiments, a method for upgrading a fluidized bed hydrotreating system to produce low sludge fouling comprises: (1) operating a fluidized bed reactor using a heterogeneous heavy oil hydrotreating catalyst under initial conditions, including initial converted product productivity, initial sludge formation rate, and/ or concentration in the process stream and the initial contamination rate of the equipment; (2) then upgrading the fluidized bed reactor to operate with a two-way catalyst system consisting of dispersed metal sulfide catalyst particles and a heterogeneous catalyst; and (3) operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system with little sludge fouling resulting in little equipment fouling at a given sludge rate and/or concentration compared to operating the fluidized bed reactor under initial conditions.

В некоторых вариантах осуществления эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком включает в себя по меньшей мере одно из: (i) снижение скорости образования осадка и/или концентрации в технологическом потоке и снижение скорости загрязнение оборудования в большей степени, чем снижение скорости образования осадка и/или концентрации; (ii) сохранение соответствующей скорости образования осадка и/или концентрации при снижении скорости загрязнения оборудования; или (iii) увеличение скорости образования осадка и/или концентрации без увеличения скорости загрязнения оборудования.In some embodiments, operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system to produce negligible sludge fouling comprises at least one of: (i) reducing the sludge formation rate and/or concentration in the process stream and reducing the equipment fouling rate to a greater extent. degree than the reduction in the rate of precipitation and/or concentration; (ii) maintaining an appropriate sludge rate and/or concentration while reducing equipment fouling rates; or (iii) increasing the rate of sedimentation and/or concentration without increasing the rate of equipment fouling.

В некоторых вариантах осуществления эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком содержит: (i) выработку превращенных продуктов с той же или аналогичной скоростью, что и начальная скорость получения превращенных продуктов при эксплуатации в начальных условиях; (ii) образование осадка с пониженной скоростью и/или концентрацией в технологическом потоке по сравнению с начальной скоростью образования осадка и/или концентрацией при эксплуатации в начальных условиях; и (iii) загрязнение оборудования происходит с уменьшенной скоростью по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования при эксплуатации в начальных условиях и где скорость загрязнения оборудования снижается в большей степени, чем снижение скорости образования осадка и/или концентрации.In some embodiments, operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system to produce negligible sludge fouling comprises: (i) producing converted products at the same or similar rate as the initial rate of converted products during initial operation; (ii) sludge formation at a reduced rate and/or concentration in the process stream compared to the initial sludge rate and/or concentration during initial operation; and (iii) the fouling of the equipment occurs at a reduced rate compared to the initial fouling rate of the equipment when operating under initial conditions and where the fouling rate of the equipment is reduced to a greater extent than the reduction in sedimentation rate and/or concentration.

В некоторых вариантах осуществления эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком содержит: (i) выработку превращенных продуктов с более высокой скоростью, чем начальная скорость получения превращенных продуктов при эксплуатации в начальных условиях; (ii) образование осадка со скоростью и/или концентрацией в технологическом потоке, которая не превышает начальную скорость образования осадка и/или концентрацию при эксплуатации в начальных условиях; и (iii) загрязнение оборудования происходит с уменьшенной скоростью по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования при эксплуатации в начальных условиях.In some embodiments, operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system to produce negligible sludge fouling comprises: (i) producing converted products at a higher rate than the initial rate of converted products during initial operation; (ii) deposit formation at a rate and/or concentration in the process stream that does not exceed the initial deposit rate and/or concentration during initial operation; and (iii) equipment fouling occurs at a reduced rate compared to the initial equipment fouling rate during initial operation.

В некоторых вариантах осуществления эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком содержит: (i) выработку превращенных продуктов с большей скоростью, чем начальная скорость получения превращенных продуктов при эксплуатации в начальных условиях; (ii) образование осадка с более высокой скоростью и/или концентрацией в технологическом потоке, чем при эксплуатации в начальных условиях; и (iii) загрязнение оборудования происходит со скоростью, которая не превышает начальную скорость загрязнения оборудования при эксплуатации в начальных условиях.In some embodiments, operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system to produce negligible sludge fouling comprises: (i) producing converted products at a rate greater than the initial rate of converted products during initial operation; (ii) deposit formation at a higher rate and/or concentration in the process stream than during initial operation; and (iii) equipment fouling occurs at a rate that does not exceed the initial fouling rate of the equipment during initial operation.

В некоторых вариантах осуществления выработка превращенных продуктов может быть увеличена при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора по меньшей мере одной из: (i) более высокой температурой и более высокой конверсией при такой же или аналогичной пропускной способности как в случае эксплуатации в начальных условиях; (ii) более высокой температурой и более высокой пропускной способностью при такой же или аналогичной конверсии как в случае эксплуатации в начальных условиях; или (iii) более высокой температурой, более высокой пропускной способностью и более высокой конверсией, как в случае эксплуатации в начальных условиях. В некоторых вариантах осуществления увеличение выработки превращенных продуктов может включать в себя увеличение пропускной способности по меньшей мере на 2,5%, по меньшей мере на 5%, по меньшей мере на 10% или по меньшей мере на 20% при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем, по сравнению с эксплуатацией в начальных условиях. В некоторых вариантах осуществления увеличение выработки превращенных продуктов может включать в себя увеличение конверсии по меньшей мере на 2,5%, по меньшей мере на 5%, по меньшей мере на 7,5%, по меньшей мере на 10% или по меньшей мере на 15% при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем, по сравнению с эксплуатацией в начальных условиях. В некоторых вариантах осуществления увеличение выработки превращенных продуктов может включать в себя повышение температуры по меньшей мере на 2,5°С, по меньшей мере на 5°С, по меньшей мере на 7,5°С или по меньшей мере наIn some embodiments, converted product yield can be increased by operating the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system of at least one of: (i) higher temperature and higher conversion at the same or similar throughput as operating in initial conditions; (ii) higher temperature and higher throughput at the same or similar conversion as in the case of initial operation; or (iii) higher temperature, higher throughput and higher conversion, as in the case of initial operation. In some embodiments, the increase in converted product yield may include an increase in throughput of at least 2.5%, at least 5%, at least 10%, or at least 20% when operating the upgraded boiling water reactor. layer, compared with the operation in the initial conditions. In some embodiments, increasing the yield of converted products may include increasing conversion by at least 2.5%, at least 5%, at least 7.5%, at least 10%, or at least 15% in the operation of a modernized fluidized bed reactor, compared with operation in the initial conditions. In some embodiments, increasing the yield of converted products may include increasing the temperature by at least 2.5°C, at least 5°C, at least 7.5°C, or at least

- 2 041150- 2 041150

10°С при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем по сравнению с эксплуатацией в начальных условиях.10°C during operation of the upgraded fluidized bed reactor compared to operation under initial conditions.

В некоторых вариантах осуществления скорость загрязнения оборудования может быть определена при эксплуатации в начальных условиях и при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора по меньшей мере одной из: (i) частотой требуемой очистки теплообменника; (ii) частотой переключения на запасные теплообменники; (iii) частотой замен фильтра; (iv) частотой очисток или замен фильтра грубой очистки; (v) скоростью снижения температур обшивки в оборудовании, в том числе в оборудовании, выбранном из теплообменников, сепараторов или дистилляционных колонн; (vi) скоростью увеличения температуры металла печной трубы; (vii) скоростью увеличения рассчитанных факторов термического сопротивления загрязнению теплообменников и печей; (viii) скоростью увеличения перепада давления на теплообменниках; (ix) частотой очистки атмосферных и/или вакуумных дистилляционных колонн; или (х) частотой капитальных ремонтов.In some embodiments, the equipment fouling rate can be determined during initial operation and during operation of the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system of at least one of: (i) the frequency of heat exchanger cleaning required; (ii) frequency of switching to spare coils; (iii) frequency of filter changes; (iv) frequency of cleaning or replacement of the coarse filter; (v) the rate of decrease in skin temperatures in equipment, including equipment selected from heat exchangers, separators or distillation columns; (vi) the rate of increase in temperature of the chimney metal; (vii) the rate of increase of the calculated fouling thermal resistance factors for heat exchangers and furnaces; (viii) the rate of increase in pressure drop across the heat exchangers; (ix) cleaning frequency of atmospheric and/or vacuum distillation columns; or (x) frequency of major repairs.

В некоторых вариантах осуществления образование осадка может быть определено при эксплуатации в начальных условиях и при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора по меньшей мере одной из: (i) абсолютной скоростью образования осадка (например, количество в единицу времени); или (ii) концентрацией осадка по меньшей мере в одном технологическом потоке. В некоторых вариантах осуществления концентрация осадка может быть измерена по меньшей мере в одном технологическом потоке, выбранном из атмосферного остатка, остатка со дна атмосферной дистилляционной колонны, вакуумного остатка, остатка со дна вакуумной дистилляционной колонны, сырья для атмосферной колонны, продукта из горячего сепаратора низкого давления, продукта жидкого топлива или кубового остатка вакуумной колонны после добавления дистиллятных нефтепродуктов.In some embodiments, sludge formation can be determined during initial operation and during operation of the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system of at least one of: (i) an absolute sludge formation rate (eg, amount per unit time); or (ii) the concentration of sludge in at least one process stream. In some embodiments, the sediment concentration can be measured in at least one process stream selected from atmospheric residue, atmospheric distillation column bottom residue, vacuum residue, vacuum distillation column bottom residue, atmospheric column feed, hot low pressure separator product , product of liquid fuel or VAT residue of the vacuum column after adding distillate oil products.

В некоторых вариантах осуществления после модернизации реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора скорость образования осадка и/или концентрация в технологическом потоке поддерживается или увеличивается по сравнению с начальной скоростью образования осадка и/или концентрацией, а скорость загрязнение оборудования снижается по меньшей мере на 5, 25, 50 или 75% по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования.In some embodiments, after retrofitting a fluidized bed reactor with a two-way catalyst system, the sludge rate and/or concentration in the process stream is maintained or increased from the initial sludge rate and/or concentration, and the equipment fouling rate is reduced by at least 5 , 25, 50 or 75% compared to the initial equipment contamination rate.

В некоторых вариантах осуществления после модернизации с использованием системы двухкомпонентного катализатора скорость образования осадка увеличивается по меньшей мере на 2, 10, 20 или 33% по сравнению с начальной скоростью образования осадка, а скорость загрязнения оборудования поддерживается или уменьшается по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования.In some embodiments, after upgrading to a two-way catalyst system, the fouling rate is increased by at least 2%, 10%, 20%, or 33% from the initial fouling rate, and the equipment fouling rate is maintained or reduced from the initial fouling rate of the equipment.

В некоторых вариантах осуществления после модернизации с использованием системы двухкомпонентного катализатора концентрация осадка в технологическом потоке увеличивается по меньшей мере на 2, 10, 20 или 33% по сравнению с начальной концентрацией осадка, а скорость загрязнения оборудования поддерживается или уменьшается по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования.In some embodiments, after upgrading to a two-way catalyst system, the sludge concentration in the process stream is increased by at least 2%, 10%, 20%, or 33% from the initial sludge concentration and the equipment fouling rate is maintained or reduced from the initial equipment fouling rate. .

В некоторых вариантах осуществления после модернизации с использованием системы двухкомпонентного катализатора скорость образования осадка снижается по меньшей мере на 2, 10, 30 или 50% по сравнению с начальной скоростью образования осадка, а скорость загрязнения оборудования снижается на еще больший процент, чем процентное снижение скорости образования осадка по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования.In some embodiments, after upgrading to a two-way catalyst system, the sludge rate is reduced by at least 2%, 10%, 30%, or 50% of the initial sludge rate, and the equipment fouling rate is reduced by an even greater percentage than the percent reduction in sludge rate. sludge compared to the initial equipment fouling rate.

В некоторых вариантах осуществления после модернизации с использованием системы двухкомпонентного катализатора концентрация осадка в технологическом потоке снижается по меньшей мере на 2, 10, 30 или 50% по сравнению с начальной концентрацией осадка, а скорость загрязнения оборудования уменьшается на еще больший процент, чем процентное снижение концентрации осадка по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования.In some embodiments, after upgrading to a two-way catalyst system, the sludge concentration in the process stream is reduced by at least 2%, 10%, 30%, or 50% of the initial sludge concentration, and the equipment fouling rate is reduced by an even greater percentage than the percentage reduction in concentration. sludge compared to the initial equipment fouling rate.

В некоторых вариантах осуществления диспергированные частицы металлсульфидного катализатора составляют менее 1 мкм в размере или менее примерно 500 нм в размере, или менее примерно 250 нм в размере, или менее примерно 100 нм в размере, или менее примерно 50 нм в размере, или менее примерно 25 нм в размере, или менее примерно 10 нм в размере, или менее примерно 5 нм в размере.In some embodiments, the dispersed metal sulfide catalyst particles are less than 1 micron in size, or less than about 500 nm in size, or less than about 250 nm in size, or less than about 100 nm in size, or less than about 50 nm in size, or less than about 25 nm in size, or less than about 10 nm in size, or less than about 5 nm in size.

В некоторых вариантах осуществления диспергированные частицы металлсульфидного катализатора образуются in situ в тяжелой нефти из предшественника катализатора. В качестве примера, а не ограничения, диспергированные частицы металлсульфидного катализатора могут быть образованы путем перемешивания предшественника катализатора по всему объему тяжелой нефти до термического разложения предшественника катализатора и образования активных частиц металлсульфидного катализатора. В качестве дальнейшего примера способы могут включать в себя перемешивание предшественника катализатора с углеводородным разбавителем с образованием разбавленной смеси предшественника, перемешивание разбавленной смеси предшественника с тяжелой нефтью с образованием кондиционированной тяжелой нефти и нагревание кондиционированной тяжелой нефти с разложением предшественника катализатора и образование диспергированных частиц металлсульфидного катализатора in situ в тяжелой нефти.In some embodiments, the dispersed metal sulfide catalyst particles are formed in situ in the heavy oil from the catalyst precursor. By way of example, and not limitation, dispersed metal sulfide catalyst particles can be formed by agitating the catalyst precursor throughout a heavy oil to thermally decompose the catalyst precursor and form active metal sulfide catalyst particles. As a further example, the methods may include mixing the catalyst precursor with a hydrocarbon diluent to form a dilute precursor mixture, mixing the dilute precursor mixture with a heavy oil to form a conditioned heavy oil, and heating the conditioned heavy oil to decompose the catalyst precursor and form dispersed metal sulfide catalyst particles in situ. in heavy oil.

- 3 041150- 3 041150

Эти и другие преимущества и признаки настоящего изобретения станут более очевидными из нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения, или могут быть изучены на практике осуществления настоящего изобретения, как изложено ниже.These and other advantages and features of the present invention will become more apparent from the following description and the appended claims, or may be learned by practice of the present invention as set forth below.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

С целью дополнительного прояснения вышеупомянутых и других преимуществ и признаков настоящего изобретения, более конкретное описание изобретения будет представлено посредством ссылки на его конкретные варианты осуществления, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Понятно, что на этих чертежах изображены только типичные варианты осуществления изобретения и поэтому не рассматриваются ограничивающими его объем. Изобретение будет описано и объяснено с дополнительной спецификой и детализацией посредством использования прилагаемых чертежей, гдеFor the purpose of further clarifying the above and other advantages and features of the present invention, a more specific description of the invention will be presented by reference to its specific embodiments, which are illustrated in the accompanying drawings. It is to be understood that these drawings only show exemplary embodiments of the invention and are therefore not intended to limit its scope. The invention will be described and explained with additional specificity and detail through the use of the accompanying drawings, where

На фиг. 1 изображена предположительная молекулярная структура асфальтена.In FIG. 1 depicts the putative molecular structure of asphaltene.

На фиг. 2А и 2В схематично проиллюстрированы примерные реакторы с кипящим слоем.In FIG. 2A and 2B schematically illustrate exemplary fluidized bed reactors.

На фиг. 2С схематично проиллюстрирована примерная система гидроочистки с кипящим слоем, содержащая несколько реакторов с кипящим слоем.In FIG. 2C schematically illustrates an exemplary fluidized bed hydrotreating system comprising multiple fluidized bed reactors.

На фиг. 2D схематично проиллюстрирована примерная система гидроочистки с кипящим слоем, содержащая несколько реакторов с кипящим слоем и промежуточный сепаратор между двумя реакторами.In FIG. 2D schematically illustrates an exemplary fluidized bed hydrotreating system comprising multiple fluidized bed reactors and an intermediate separator between the two reactors.

На фиг. 3А представлена блок-схема, иллюстрирующая примерный способ модернизации реактора с кипящим слоем с получением незначительного загрязнения осадком.In FIG. 3A is a block diagram illustrating an exemplary process for retrofitting a fluidized bed reactor to achieve low sludge fouling.

На фиг. 3В представлена блок-схема, иллюстрирующая примерный способ модернизации реактора с кипящим слоем для снижения скорости загрязнения оборудования в большей степени, чем снижение скорости образования осадка и/или концентрации в технологическом потоке.In FIG. 3B is a flow diagram illustrating an exemplary process for upgrading a fluidized bed reactor to reduce equipment fouling rates rather than reducing fouling rates and/or process stream concentrations.

На фиг. 3С представлена блок-схема, иллюстрирующая примерный способ модернизации реактора с кипящим слоем для снижения скорости загрязнения оборудования при такой же скорости образования осадка и/или концентрации в технологическом потоке.In FIG. 3C is a flow diagram illustrating an exemplary process for upgrading a fluidized bed reactor to reduce equipment fouling rates at the same sludge rate and/or process stream concentration.

На фиг. 3D представлена блок-схема, иллюстрирующая примерный способ модернизации реактора с кипящим слоем для увеличения скорости образования осадка и/или концентрации осадка в технологическом потоке без увеличения скорости загрязнения оборудования.In FIG. 3D is a block diagram illustrating an exemplary method for upgrading a fluidized bed reactor to increase the rate of sludge formation and/or the concentration of sludge in the process stream without increasing the rate of equipment fouling.

На фиг. 4 схематично проиллюстрирована примерная система гидроочистки с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора.In FIG. 4 schematically illustrates an exemplary fluidized bed hydrotreating system using a two-way catalyst system.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществленияDetailed Description of the Preferred Embodiments

I. Введение и определения.I. Introduction and definitions.

Настоящее изобретение относится к способам модернизации системы гидроочистки с кипящим слоем с получением незначительного загрязнения осадком. Модернизированная система с кипящим слоем создается путем осуществления раскрытого способа.The present invention relates to methods for upgrading a fluidized bed hydrotreating system to produce low sludge fouling. An upgraded fluidized bed system is created by carrying out the disclosed method.

Термин осадок относится к твердым веществам, образовавшимся в жидком потоке, которые могут оседать. Отложения могут включать в себя неорганические вещества, кокс или нерастворимые асфальтены, которые осаждаются после конверсии.The term precipitate refers to solids formed in a liquid stream that may settle. The deposits may include inorganic matter, coke, or insoluble asphaltenes that precipitate after conversion.

Осадок в нефтепродуктах обычно измеряют с использованием процедуры испытания на фильтруемость в горячем состоянии IP-375 для общего отложения в остаточном жидком топливе, опубликованной в рамках стандарта ISO 10307 и ASTM D4870. Другие испытания включают испытание на определение осадка по IP-390 и испытание по методике горячей фильтрации Shell hot filtration test. Осадок связан с компонентами нефти, которые имеют склонность к образованию твердых веществ во время обработки и транспортировки. Эти твердообразующие компоненты имеют несколько нежелательных эффектов в процессе гидроконверсии, включая ухудшение качества продукта и проблемы эксплуатационной пригодности, связанные с загрязнением оборудования. Следует отметить, что, хотя строгое определение осадка основано на измерении твердых веществ в испытании на содержание осадка, обычно этот термин используют более условно, чтобы ссылаться на твердообразующиеся компоненты самой нефти, которые могут не присутствовать в нефти в качестве реальных твердых веществ, но которые способствуют образованию твердых веществ при определенных условиях.Sediment in petroleum products is typically measured using the IP-375 Hot Filterability Test Procedure for Total Sediment in Residual Fuel Oil published under ISO 10307 and ASTM D4870. Other tests include the IP-390 sludge test and the Shell hot filtration test. Sediment is associated with oil components that tend to form solids during processing and transportation. These hard forming components have several undesirable effects in the hydroconversion process, including product degradation and serviceability issues associated with equipment fouling. It should be noted that while the strict definition of sludge is based on the measurement of solids in a sludge test, the term is generally used more loosely to refer to the solid forming components of the oil itself, which may not be present as actual solids in the oil, but which contribute to the formation of solids under certain conditions.

Образование осадка может быть выражено как абсолютная скорость образования (например, фунт/час или кг/ч) или как концентрация (например, мас.%) в технологическом потоке. Следовательно, образование осадка может быть определено при эксплуатации в начальных условиях и при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора по меньшей мере одной из (i) абсолютной скоростью образования осадка или (ii) концентрацией осадка по меньшей мере в одном технологическом потоке. Например, концентрация осадка может быть измерена по меньшей мере в одном технологическом потоке, выбранном из атмосферного остатка, остатка со дна атмосферной дистилляционной колонны, вакуумного остатка, остатка со дна вакуумной дистилляционной колонны, сырья для атмосферной колонны, продукта из горячего сепаратора низкого давления, продукта жидкого топлива, кубового остатка вакуумной колонны после добавления дистиллятных нефтепродуктов.Sludge formation can be expressed as an absolute rate of formation (eg, lb/hr or kg/hr) or as a concentration (eg, wt%) in the process stream. Therefore, sludge formation can be determined during initial operation and during operation of a retrofit fluidized bed reactor using a two-way catalyst system of at least one of (i) absolute sludge formation rate or (ii) sludge concentration in at least one process stream . For example, the sediment concentration can be measured in at least one process stream selected from atmospheric residue, atmospheric distillation column bottom residue, vacuum residue, vacuum distillation column bottom residue, atmospheric column feed, hot low pressure separator product, product liquid fuel, VAT residue of the vacuum column after adding distillate oil products.

Следует отметить, что либо скорость образования осадка, либо концентрацию можно изменить при использовании системы двухкомпонентного катализатора, но не обязательно обе одновременно, в зави- 4 041150 симости от тонкостей эксплуатации установки. Например, когда установку эксплуатируют со значительно более высокой общей производительностью превращенных продуктов, общее количество кубового продукта после разделения (например, путем горячей сепарации, атмосферной перегонки и/или вакуумной перегонки) может быть снижено особенно в случаях, когда более высокая производительность достигается за счет использования более высокой температуры и конверсии при равной пропускной способности. В таком случае измеренная концентрация осадка в жидком продукте или другом технологическом потоке может быть равна или выше, чем при эксплуатации в начальных условиях, даже когда абсолютная скорость образования осадка ниже.It should be noted that either the rate of precipitation or the concentration can be changed using a two-way catalyst system, but not necessarily both at the same time, depending on the subtleties of plant operation. For example, when the plant is operated with a significantly higher overall throughput of converted products, the total bottoms after separation (for example, by hot separation, atmospheric distillation and/or vacuum distillation) can be reduced, especially in cases where higher throughput is achieved through the use of higher temperature and conversion at the same throughput. In such a case, the measured sludge concentration in the liquid product or other process stream may be equal to or higher than when operating under initial conditions, even when the absolute sludge formation rate is lower.

Термин загрязнение относится к образованию нежелательной фазы (загрязнителя), которая препятствует обработке. Загрязнителем обычно является углеродсодержащий материал или твердое вещество, которое откладывается и собирается в технологическом оборудовании. Загрязнение оборудования может привести к потере продукции из-за отключения оборудования, сниженной производительности оборудования, увеличенного потребления энергии из-за теплоизоляционной способности отложений загрязнителя в теплообменниках или нагревателях, увеличенных затрат на техническое обслуживание для очистки оборудования, сниженной эффективности фракционирующих колонн и сниженной реакционной способности гетерогенного катализатора.The term fouling refers to the formation of an undesirable phase (contaminant) that interferes with processing. The contaminant is typically a carbonaceous material or solid that is deposited and collected in process equipment. Equipment fouling can result in loss of production due to equipment shutdowns, reduced equipment productivity, increased energy consumption due to thermal insulating capacity of contaminant deposits in heat exchangers or heaters, increased maintenance costs to clean equipment, reduced fractionator efficiency, and reduced heterogeneous reactivity. catalyst.

Скорость загрязнения оборудования до и после модернизации реактора гидрокрекинга для использования системы двухкомпонентного катализатора может быть определена по меньшей мере одной из: (i) частотой требуемой очистки теплообменника; (ii) частотой переключения на запасные теплообменники; (iii) частотой замен фильтра; (iv) частотой очисток или замен фильтра грубой очистки; (v) скоростью снижения температур обшивки в оборудовании, в том числе в оборудовании, выбранном из теплообменников, сепараторов или дистилляционных колонн; (vi) скоростью увеличения температуры металла печной трубы; (vii) скоростью увеличения рассчитанных факторов термического сопротивления загрязнению теплообменников и печей; (viii) скоростью увеличения перепада давления на теплообменниках; (ix) частотой очистки атмосферных и/или вакуумных дистилляционных колонн; или (х) частотой капитальных ремонтов.The rate of equipment fouling before and after upgrading a hydrocracking reactor to use a two-way catalyst system can be determined by at least one of: (i) the frequency of heat exchanger cleaning required; (ii) frequency of switching to spare coils; (iii) frequency of filter changes; (iv) frequency of cleaning or replacement of the coarse filter; (v) the rate of decrease in skin temperatures in equipment, including equipment selected from heat exchangers, separators or distillation columns; (vi) the rate of increase in temperature of the chimney metal; (vii) the rate of increase of the calculated fouling thermal resistance factors for heat exchangers and furnaces; (viii) the rate of increase in pressure drop across the heat exchangers; (ix) cleaning frequency of atmospheric and/or vacuum distillation columns; or (x) frequency of major repairs.

Термин тяжелое нефтяное сырье относится к тяжелой нефти, битуминозным нефтяным пескам, остатку из бочки и кубовому остатку, оставшегося от традиционной технологической установки (например, висбрейкинг-остаток) и любым другим низкокачественным материалам, которые содержат значительное количество высококипящих углеводородных фракций и/или которые включают в себя значительное количество асфальтенов, которые могут дезактивировать гетерогенный катализатор и/или вызвать или привести к образованию предшественников кокса и осадку. Примеры тяжелого нефтяного сырья включают в себя, но не ограничиваются ими, тяжелую нефть Lloydminster, битумы Cold Lake, битумы Athabasca, кубовые остатки атмосферных колонн, кубовые остатки вакуумных колон, кубовый остаток (или гудрон), остаточный пек, вакуумный остаток (например, Ural VR, Arab Medium VR, Athabasca VR, Cold Lake VR, Maya VR и Chichimene VR), деасфальтизированные жидкости, полученные деасфальтизацией растворителя, асфальтеновые жидкости, полученные в качестве побочного продукта деасфальтизации, и нелетучие жидкие фракции, которые остаются после обработки сырой нефти, битума из нефтеносных песков, сжиженного угля, нефтеносных сланцев или сырья из каменноугольной смолы для дистилляции, горячей сепарации, экстракции растворителем и тому подобного. В целях дальнейшего примера, кубовый остаток атмосферных колон (АТВ) может иметь условную точку начала кипения минимум 343°С (650°F) хотя понятно, что граница кипения фракций может варьироваться среди нефтеперерабатывающих заводов и достигать 380°С (716°F). Кубовый остаток вакуумных колон может иметь условную точку начала кипения минимум 524°С (975°F) хотя понятно, что граница кипения фракций может варьироваться среди нефтеперерабатывающих заводов и достигать 538°С (1000°F) или даже 565°С (1050°F).The term heavy oil feedstock refers to heavy oil, tar sands, barrel bottoms and bottoms from a conventional process unit (e.g. include a significant amount of asphaltenes, which can deactivate the heterogeneous catalyst and/or cause or lead to the formation of coke precursors and precipitation. Examples of heavy oil feedstocks include, but are not limited to, Lloydminster heavy oil, Cold Lake bitumen, Athabasca bitumen, atmospheric column bottoms, vacuum tower bottoms, bottoms (or tar), bottoms pitch, vacuum bottoms (e.g., Ural VR, Arab Medium VR, Athabasca VR, Cold Lake VR, Maya VR and Chichimene VR), deasphalted fluids obtained by solvent deasphalting, asphaltene fluids obtained as a by-product of deasphalting, and non-volatile liquid fractions that remain after the processing of crude oil, bitumen from oil sands, liquefied coal, oil shale or coal tar raw materials for distillation, hot separation, solvent extraction and the like. For purposes of further example, atmospheric column bottoms (ATB) may have a nominal initial boiling point of at least 343°C (650°F) although it is understood that the cut-off point may vary among refineries and be as high as 380°C (716°F). Vacuum column bottoms can have a nominal initial boiling point of at least 524°C (975°F) although it is understood that the boiling point of fractions can vary among refineries and reach 538°C (1000°F) or even 565°C (1050°F ).

Термины асфальтен и асфальтены относятся к материалам в тяжелом нефтяном сырье, которые обычно нерастворимы в парафиновых растворителях, таких как пропан, бутан, пентан, гексан и гептан. Асфальтены могут включать слои конденсированных кольцевых соединений, удерживаемых вместе гетероатомами, такими как сера, азот, кислород и металлы. Асфальтены в широком смысле включают разнообразные сложные соединения, имеющие от 80 до 1200 атомов углерода с преобладающими молекулярными массами, что установлено растворной технологией в интервале 1200-16900. Примерно 80-90% металлов в сырой нефти содержится в асфальтеновой фракции, которая вместе с более высокой концентрацией неметаллических гетероатомов делает асфальтеновые молекулы более гидрофильными и менее гидрофобными, чем другие углеводороды в сырой нефти. Предположительная структура молекулы асфальтена, разработанная A.G. Bridge и сотрудниками при Chevron, изображена на фиг. 1. Как правило, асфальтены обычно определяют на основе результатов способов определения нерастворимых веществ, и можно использовать более одного определения асфальтенов. В частности, широко используемое определение асфальтенов представляет собой нерастворимые в гептане за вычетом нерастворимых в толуоле (т.е. асфальтены растворимы в толуоле, осадки и остатки, нерастворимые в толуоле, не считаются асфальтенами). Асфальтены, определенные таким образом, могут называться С7-асфальтенами. Однако альтернативное определение можно также использовать с равной достоверностью, измеренной как не- 5 041150 растворимые в пентане за вычетом нерастворимых в толуоле и обычно называемых С5-асфальтенами.The terms asphaltene and asphaltenes refer to materials in heavy oil feedstocks that are generally insoluble in paraffinic solvents such as propane, butane, pentane, hexane and heptane. Asphaltenes may include layers of condensed ring compounds held together by heteroatoms such as sulfur, nitrogen, oxygen, and metals. Asphaltenes in a broad sense include a variety of complex compounds having from 80 to 1200 carbon atoms with predominant molecular weights, which is established by solution technology in the range of 1200-16900. Approximately 80-90% of the metals in crude oil are contained in the asphaltene fraction, which, together with the higher concentration of non-metallic heteroatoms, makes the asphaltene molecules more hydrophilic and less hydrophobic than other hydrocarbons in crude oil. The proposed asphaltene molecular structure developed by AG Bridge and collaborators at Chevron is shown in FIG. 1. As a rule, asphaltenes are usually determined based on the results of insolubles determination methods, and more than one determination of asphaltenes may be used. In particular, the commonly used definition of asphaltenes is those insoluble in heptane minus those insoluble in toluene (i.e. asphaltenes soluble in toluene, precipitates and residues insoluble in toluene are not considered asphaltenes). Asphaltenes thus defined may be referred to as C 7 -asphaltenes. However, an alternative definition can also be used with equal certainty, measured as insoluble in pentane minus insoluble in toluene and commonly referred to as C 5 -asphaltenes.

В примерах настоящего изобретения используют определение С7-асфальтенов, но может быть легко заменено на определение С5-асфальтенов.In the examples of the present invention, the definition of C7 asphaltenes is used, but can easily be changed to the definition of C 5 asphaltenes.

Качество тяжелой нефти может быть измерено по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из, но не ограниченной ею: (i) точкой кипения; (ii) концентрацией серы; (iii) концентрацией азота; (iv) концентрацией металлов; (v) молекулярной массой; (vi) соотношением водорода к углероду; (vii) содержанием асфальтенов; и (viii) склонностью к образованию осадка.The quality of a heavy oil can be measured by at least one characteristic selected from, but not limited to: (i) boiling point; (ii) sulfur concentration; (iii) nitrogen concentration; (iv) concentration of metals; (v) molecular weight; (vi) the ratio of hydrogen to carbon; (vii) asphaltene content; and (viii) a tendency to precipitate.

Низкокачественная тяжелая нефть и/или смесь низкокачественного сырья может обладать по меньшей мере одной низкокачественной характеристикой по сравнению с тяжелым нефтяным сырьем, выбранной из, но не ограниченной ею: (i) более высокой температурой кипения; (ii) более высокой концентрацией серы; (iii) более высокой концентрацией азота; (iv) более высокой концентрацией металлов; (v) более высокой молекулярной массой (часто указываемая более высокой плотностью и вязкостью); (vi) более низким соотношением водорода к углероду; (vii) более высоким содержанием асфальтенов; и (viii) большей склонностью к образованию осадка.The low quality heavy oil and/or low quality feedstock blend may have at least one low quality characteristic compared to the heavy oil feedstock, selected from, but not limited to: (i) higher boiling point; (ii) higher sulfur concentration; (iii) higher nitrogen concentration; (iv) higher concentration of metals; (v) higher molecular weight (often indicated by higher density and viscosity); (vi) lower hydrogen to carbon ratio; (vii) higher asphaltene content; and (viii) greater tendency to precipitate.

Термин выгодное сырье относится к низкокачественным видам тяжелой нефти и низкокачественным смесям тяжелого нефтяного сырья, обладающих по меньшей мере одной низкокачественной характеристикой по сравнению с исходным тяжелым нефтяным сырьем. У выгодного сырья также, как правило, более низкая рыночная стоимость (или цена) по сравнению с исходным сырьем.The term advantageous feedstock refers to low quality heavy oils and low quality blends of heavy oil feedstocks having at least one inferior quality characteristic compared to the original heavy oil feedstock. Beneficial feedstocks also tend to have a lower market value (or price) compared to the feedstock.

Термины гидрокрекинг и гидроконверсия относятся к способу, главной целью которого является снижение интервала кипения тяжелого нефтяного сырья и, в котором значительная часть сырья превращается в продукты с интервалами кипения ниже, чем у исходного сырья. Гидрокрекинг или гидроконверсия обычно включает фрагментацию более крупных углеводородных молекул на более мелкие молекулярные фрагменты, имеющие меньшее число атомов углерода и более высокое соотношение водорода к углероду. Механизм, по которому происходит гидрокрекинг, обычно включает образование углеводородных свободных радикалов во время термической фрагментации с последующим блокированием концов свободных радикалов или фрагментов водородом. Атомы водорода или радикалы, которые взаимодействуют с углеводородными свободными радикалами во время гидрокрекинга, могут быть образованы на или при активных каталитических центрах.The terms hydrocracking and hydroconversion refer to a process whose main purpose is to reduce the boiling range of a heavy oil feedstock and in which a significant portion of the feedstock is converted to products with boiling ranges lower than those of the feedstock. Hydrocracking or hydroconversion typically involves the fragmentation of larger hydrocarbon molecules into smaller molecular fragments having fewer carbon atoms and a higher hydrogen to carbon ratio. The mechanism by which hydrocracking occurs typically involves the formation of hydrocarbon free radicals during thermal fragmentation followed by capping of the ends of the free radicals or fragments with hydrogen. Hydrogen atoms or radicals that interact with hydrocarbon free radicals during hydrocracking can be formed at or at active catalytic sites.

Термин гидроочистка относится к операциям, главной целью которых является удаление примесей, таких как сера, азот, кислород, галогениды и следы металлов из сырья и насыщение олефинов, и/или стабилизация углеводородных свободных радикалов путем их взаимодействия с водородом вместо того, чтобы позволить им взаимодействовать друг с другом. Главная цель не состоит в изменении интервала кипения сырья. Гидроочистка чаще всего осуществляется с использованием реактора с неподвижным слоем, хотя другие реакторы гидроочистки также могут быть использованы для гидроочистки, примером которых является реактор гидроочистки с кипящим слоем.The term hydrotreating refers to operations whose main purpose is to remove impurities such as sulfur, nitrogen, oxygen, halides and trace metals from feedstocks and saturate olefins and/or stabilize hydrocarbon free radicals by reacting them with hydrogen instead of allowing them to react together. The main goal is not to change the boiling range of the raw material. Hydrotreating is most commonly carried out using a fixed bed reactor, although other hydrotreating reactors can also be used for hydrotreating, an example of which is the fluidized bed hydrotreating reactor.

Конечно, гидрокрекинг или гидроконверсия также может включать удаление серы и азота из сырья, а также олефиновое насыщение и другие реакции, обычно связанные с гидроочисткой. Термины гидроочистка и гидроконверсия в широком смысле относятся к процессам как гидрокрекинга, так и гидроочистки, которые определяют противоположные концы спектра и все внутри спектра.Of course, hydrocracking or hydroconversion can also involve the removal of sulfur and nitrogen from feedstocks, as well as olefin saturation and other reactions commonly associated with hydrotreating. The terms hydrotreating and hydroconversion broadly refer to both hydrocracking and hydrotreating processes that define opposite ends of the spectrum and everything within the spectrum.

Термин реактор гидрокрекинга относится к любому сосуду, в котором главной целью является гидрокрекинг (т.е. снижение интервала кипения) сырья в присутствии водорода и катализатора гидрокрекинга. Реакторы гидрокрекинга характеризуются наличием впускного отверстия, в которое могут быть введены тяжелое нефтяное сырье и водород, выпускного отверстия, из которого могут быть выведены обогащенное сырье или материал, и достаточной тепловой энергии для того, чтобы образовывать углеводородные свободные радикалы, для того, чтобы вызвать фрагментацию более крупных углеводородных молекул на более мелкие молекулы. Примеры реакторов гидрокрекинга включают, но не ограничиваются ими, суспензионнофазные реакторы (т.е. двухфазная газожидкостная система), реакторы с кипящим слоем (т.е. трехфазная система газ-жидкость-твердое вещество), реакторы с неподвижным слоем (т.е. трехфазная система, которая включает в себя подачу жидкости, прикапывающую вниз или текущую вверх через неподвижный слой твердого гетерогенного катализатора с водородом, обычно текущую прямоточно, но, возможно, противоточно, к тяжелой нефти).The term hydrocracking reactor refers to any vessel in which the main purpose is to hydrocrack (ie, reduce the boiling range) of a feedstock in the presence of hydrogen and a hydrocracking catalyst. Hydrocracking reactors are characterized by having an inlet into which heavy oil feed and hydrogen can be introduced, an outlet from which enriched feed or material can be expelled, and sufficient thermal energy to generate hydrocarbon free radicals to cause fragmentation. larger hydrocarbon molecules into smaller molecules. Examples of hydrocracking reactors include, but are not limited to, slurry phase reactors (i.e. two-phase gas-liquid system), fluidized bed reactors (i.e. three-phase gas-liquid-solid system), fixed bed reactors (i.e. a three-phase system that includes a liquid feed dropping down or flowing up through a fixed bed of a solid heterogeneous catalyst with hydrogen, usually flowing cocurrently, but possibly countercurrently, to the heavy oil).

Термин температура гидрокрекинга относится к минимальной температуре, необходимой для осуществления значительного гидрокрекинга тяжелого нефтяного сырья. Вообще, температуры гидрокрекинга предпочтительно находятся в интервале от примерно 399°С (750°F) до примерно 460°C (860°F), более предпочтительно в интервале от примерно 418°С (785°F) до примерно 443°С (830°F) и наиболее предпочтительно в интервале от примерно 421°С (790°F) до примерно 440°С (825°F).The term hydrocracking temperature refers to the minimum temperature required to effect significant hydrocracking of a heavy oil feedstock. In general, hydrocracking temperatures are preferably in the range from about 399°C (750°F) to about 460°C (860°F), more preferably in the range from about 418°C (785°F) to about 443°C (830 °F) and most preferably in the range from about 421°C (790°F) to about 440°C (825°F).

Термин газожидкостной суспензионнофазный реактор гидрокрекинга относится к реактору гидроочистки, который включает в себя непрерывную жидкую фазу и газообразную дисперсную фазу, которая образует суспензию газообразных пузырьков в жидкой фазе. Жидкая фаза обычно содержит углеводородное сырье, которое может содержать низкую концентрацию диспергированных частиц металлсульфидного катализатора, и газообразная фаза обычно содержит газообразный водород, сероводород и выпаренные низкокипящие углеводородные продукты. Жидкая фаза может при необходимости включатьThe term gas-liquid slurry-phase hydrocracking reactor refers to a hydrotreating reactor that includes a continuous liquid phase and a gaseous dispersed phase that forms a suspension of gaseous bubbles in the liquid phase. The liquid phase typically contains hydrocarbon feedstock, which may contain a low concentration of dispersed metal sulfide catalyst particles, and the gaseous phase typically contains hydrogen gas, hydrogen sulfide, and vaporized low-boiling hydrocarbon products. The liquid phase may optionally include

- 6 041150 растворитель - донор водорода. Термин трехфазный газ-жидкость-твердое вещество суспензионный реактор гидрокрекинга используется, когда твердый катализатор используется вместе с жидкостью и газом. Газ может содержать водород, сероводород и выпаренные низкокипящие углеводородные продукты. Термин суспензионнофазный реактор в широком смысле относится к реакторам обоих типов (например, реакторам с диспергированными частицами металлсульфидного катализатора, реакторам с частицами катализатора микронного размера или более крупными частицами и реакторам, которые включают и то и другое).- 6 041150 solvent - hydrogen donor. The term three-phase gas-liquid-solid slurry hydrocracking reactor is used when a solid catalyst is used together with liquid and gas. The gas may contain hydrogen, hydrogen sulfide and evaporated low-boiling hydrocarbon products. The term slurry phase reactor broadly refers to both types of reactors (eg, reactors with dispersed metal sulfide catalyst particles, reactors with micron-sized or larger catalyst particles, and reactors that include both).

Термины твердый гетерогенный катализатор, гетерогенный катализатор и катализатор на носителе относятся к катализаторам, обычно используемым в системах гидроочистки с кипящим слоем и неподвижным слоем, включая катализаторы, предназначенные главным образом для гидрокрекинга, гидроконверсии, гидродеметаллизации и/или гидроочистки.The terms solid heterogeneous catalyst, heterogeneous catalyst and supported catalyst refer to catalysts commonly used in fluidized bed and fixed bed hydrotreating systems, including catalysts primarily for hydrocracking, hydroconversion, hydrodemetallization and/or hydrotreating.

Гетерогенный катализатор обычно содержит: (i) носитель катализатора, имеющий большую площадь поверхности и взаимосоединенные каналы или поры; и (ii) мелкие активные частицы катализатора, такие как сульфиды кобальта, никеля, вольфрама и молибдена, диспергированные в каналах или порах. Поры носителя обычно имеют ограниченный размер для поддержания механической целостности гетерогенного катализатора и предотвращения разрушения и образования излишних мелких частиц в реакторе. Гетерогенные катализаторы могут быть получены в виде цилиндрических гранул, цилиндрических экструдатов, других форм, таких как трилистники, кольца, седла или тому подобное, или сферические твердые вещества.A heterogeneous catalyst typically contains: (i) a catalyst support having a large surface area and interconnected channels or pores; and (ii) fine active catalyst particles such as cobalt, nickel, tungsten and molybdenum sulfides dispersed in channels or pores. The pores of the carrier are usually of limited size to maintain the mechanical integrity of the heterogeneous catalyst and to prevent degradation and the formation of excessive fines in the reactor. Heterogeneous catalysts can be obtained in the form of cylindrical pellets, cylindrical extrudates, other shapes such as trefoils, rings, saddles or the like, or spherical solids.

Термины диспергированные частицы металлсульфидного катализатора и диспергированный катализатор относятся к частицам катализатора, имеющим размер частиц, который составляет менее 1 мкм (субмикрон), например менее примерно 500 нм в диаметре или менее примерно 250 нм в диаметре, или менее примерно 100 нм в диаметре, или менее примерно 50 нм в диаметре или менее примерно 25 нм в диаметре, или менее примерно 10 нм в диаметре, или менее примерно 5 нм в диаметре. Термин диспергированные частицы металлсульфидного катализатора может включать молекулярные или молекулярно-дисперсные каталитические соединения. Термин диспергированные частицы металлсульфидного катализатора исключает частицы сульфида металла и агломераты частиц сульфида металла, которые составляют более 1 мкм.The terms dispersed metal sulfide catalyst particles and dispersed catalyst refer to catalyst particles having a particle size that is less than 1 micron (submicron), such as less than about 500 nm in diameter, or less than about 250 nm in diameter, or less than about 100 nm in diameter, or less than about 50 nm in diameter, or less than about 25 nm in diameter, or less than about 10 nm in diameter, or less than about 5 nm in diameter. The term dispersed metal sulfide catalyst particles may include molecular or molecularly dispersed catalyst compounds. The term dispersed metal sulfide catalyst particles excludes metal sulfide particles and agglomerates of metal sulfide particles that are larger than 1 µm.

Термин молекулярно-диспергированный катализатор относится к каталитическим соединениям, которые по существу растворены или диссоциированы из других каталитических соединений или молекул в углеводородном сырье или подходящем разбавителе. Он может включать очень маленькие частицы катализатора, которые содержат несколько каталитических молекул, соединенных вместе (например, 15 молекул или менее).The term molecularly dispersed catalyst refers to catalyst compounds that are substantially dissolved or dissociated from other catalyst compounds or molecules in a hydrocarbon feed or a suitable diluent. It may include very small catalyst particles that contain several catalytic molecules linked together (eg, 15 molecules or less).

Термины остаточные частицы катализатора относятся к частицам катализатора, которые остаются с обогащенным материалом при перемещении из одного сосуда в другой (например, из реактора гидроочистки в сепаратор и/или другой реактор гидроочистки).The terms residual catalyst particles refer to catalyst particles that remain with enriched material when transferred from one vessel to another (eg, from a hydrotreating reactor to a separator and/or another hydrotreating reactor).

Термин кондиционированное сырье относится к углеводородному сырью, в котором предшественник катализатора был объединен и смешан настолько полно, что при разложении предшественника катализатора и образовании активного катализатора катализатор содержал диспергированные частицы металлсульфидного катализатора, образованные in situ в сырье.The term conditioned feed refers to a hydrocarbon feed in which the catalyst precursor has been combined and mixed so completely that when the catalyst precursor decomposes and forms an active catalyst, the catalyst contains dispersed metal sulfide catalyst particles formed in situ in the feed.

Термины обогащать, обогащение и обогащенное, при использовании для описания сырья, которое подвергается или было подвергнуто гидроочистке, или готового материала или продукта, относятся к одному или нескольким из уменьшения молекулярной массы сырья, снижения интервала кипения сырья, снижения концентрации асфальтенов, снижения концентрации углеводородных свободных радикалов и/или снижения количества примесей, таких как сера, азот, кислород, галогениды и металлы.The terms upgrade, upgrade, and upgrade, when used to describe a feedstock that is or has been hydrotreated, or a finished material or product, refer to one or more of feedstock molecular weight reduction, feedstock boiling range reduction, asphaltene reduction, free hydrocarbon concentration reduction. radicals and/or reduction of impurities such as sulfur, nitrogen, oxygen, halides and metals.

Термин интенсивность обычно относится к количеству энергии, которое вводят в тяжелую нефть во время гидроочистки, и часто связано с рабочей температурой реактора гидроочистки (т.е. более высокая температура связана с более высокой интенсивностью, более низкая температура связана с низкой интенсивностью) в сочетании с продолжительностью упомянутого температурного воздействия. Повышенная интенсивность обычно увеличивает количество продуктов конверсии, производимых реактором гидроочистки, включая как желаемые продукты, так и нежелательные продукты конверсии. Желательные продукты конверсии включают углеводороды с уменьшенной молекулярной массой, точкой кипения и удельной плотностью, которые могут включать конечные продукты, такие как нафта, дизельное топливо, реактивное топливо, керосин, воск, жидкое топливо и тому подобное. Другие желательные продукты конверсии включают более высококипящие углеводороды, которые могут быть дополнительно обработаны с использованием традиционных способов очищения и/или перегонки. Нежелательные продукты конверсии включают кокс, осадок, металлы и другие твердые материалы, которые могут оседать на оборудовании для гидроочистки и вызывать загрязнение, такого как внутренние компоненты реакторов, сепараторов, фильтров, труб, колонн, теплообменников и гетерогенного катализатора.The term rate usually refers to the amount of energy that is injected into the heavy oil during hydrotreating and is often related to the operating temperature of the hydrotreating reactor (i.e. higher temperature is associated with higher rate, lower temperature is associated with lower rate) in combination with the duration of the mentioned temperature effect. The increased intensity generally increases the amount of conversion products produced by the hydrotreating reactor, including both desired products and unwanted conversion products. Desirable conversion products include hydrocarbons with reduced molecular weight, boiling point and specific gravity, which may include end products such as naphtha, diesel fuel, jet fuel, kerosene, wax, liquid fuels, and the like. Other desirable conversion products include higher boiling hydrocarbons, which can be further processed using conventional purification and/or distillation techniques. Undesired conversion products include coke, sludge, metals, and other solid materials that can deposit on hydrotreating equipment and cause fouling, such as internal components of reactors, separators, filters, pipes, columns, heat exchangers, and heterogeneous catalyst.

Нежелательные продукты конверсии также могут относиться к непрореагировавшим остаткам, которые остаются после перегонки, такие как кубовый остаток атмосферной колонны (АТВ) или кубовый остаток вакуумной колонны (VTB). Сведение к минимуму нежелательных продуктов конверсии сниUndesired conversion products may also refer to unreacted residues that remain after distillation, such as atmospheric column bottoms (ATB) or vacuum column bottoms (VTB). Minimizing unwanted conversion products

- 7 041150 жает загрязнение оборудования и отключения оборудования, необходимые для очистки оборудования. Тем не менее, может существовать желательное количество непрореагировавших остатков для того, чтобы оборудование для разделения ниже по потоку функционировало должным образом и/или для обеспечения жидкой транспортной среды для содержания кокса, осадка, металлов и других твердых материалов, которые могли бы в противном случае откладываться на и загрязнять оборудование, если бы не были перенесены прочь оставшимися остатками.- 7 041150 removes equipment contamination and equipment shutdowns required to clean equipment. However, there may be a desired amount of unreacted residue in order for the downstream separation equipment to function properly and/or to provide a liquid transport medium for containing coke, sediment, metals and other solids that might otherwise be deposited. on and contaminate equipment if not carried away by remaining residues.

В дополнение к температуре интенсивность может быть связана с одной или обеими конверсией и пропускной способностью. Вне зависимости от того, что повышенная интенсивность включает повышенную конверсию и/или повышенную или сниженную пропускную способность, она может зависеть от качества тяжелого нефтяного сырья и/или массового баланса всей системы гидроочистки. Например, когда желательно превратить большее количество исходного материала и/или предоставить большее количество материала для оборудования, расположенного ниже по потоку, повышенная интенсивность может в первую очередь включать повышенную пропускную способность без необходимости увеличения фракционной конверсии. Это может включать случай, когда фракции остатков (АТВ и/или VTB) продаются в качестве жидкого топлива, и увеличенная конверсия без увеличенной пропускной способности может снизить количество этого продукта. В случае, когда желательно увеличить соотношение обогащенных материалов к фракциям остатков, может быть желательным в первую очередь увеличить конверсию без необходимости увеличения пропускной способности. Когда качество тяжелой нефти, введенной в реактор гидроочистки, колеблется, может быть желательным избирательно повышать или снижать одну или обе, конверсию и пропускную способность, чтобы поддерживать желаемое соотношение обогащенных материалов к фракциям остатков и/или желаемому абсолютному количеству или количествам полученного(ых) конечного(ых) продукта(ов).In addition to temperature, intensity may be related to one or both of conversion and throughput. Regardless of whether the increased rate includes increased conversion and/or increased or decreased throughput, it may depend on the quality of the heavy oil feedstock and/or the mass balance of the entire hydrotreating system. For example, when it is desired to convert more feed and/or provide more material to downstream equipment, the increased rate may primarily include increased throughput without the need for increased fractional conversion. This may include the case where the residue fractions (ATB and/or VTB) are sold as liquid fuels and increased conversion without increased throughput may reduce the amount of this product. In the case where it is desired to increase the ratio of enriched materials to residue fractions, it may be desirable to increase the conversion in the first place without the need to increase throughput. When the quality of the heavy oil introduced into the hydrotreating reactor fluctuates, it may be desirable to selectively increase or decrease one or both of the conversion and throughput in order to maintain the desired ratio of enriched materials to residue fractions and/or the desired absolute amount or amounts of final product(s). (s) product(s).

Термины конверсия и степень превращения относятся к соотношению, часто выраженному в процентах, тяжелой нефти, которая превращается в более низкокипящие и/или более низкомолекулярные материалы. Конверсия выражается в процентах от исходного содержания остатка (т.е. компонентов с точкой кипения больше определенной границы кипения фракций остатка), который превращается в продукты с точкой кипения меньше, чем заданная граница кипения фракций. Определение границы кипения фракций остатка может варьироваться и может номинально включать в себя 524°С (975°F), 538°C (1000°F), 565°C (1050°F) и тому подобное. Ее можно измерить анализом разгонкой потоков сырья и продукта, чтобы определить концентрацию компонентов с точкой кипения больше, чем определенная граница кипения фракций. Степень превращения выражается как (F-P)/F, где F представляет собой количество остатка в объединенных потоках сырья, а Р представляет собой количество в объединенных потоках продуктов, где содержание сырья и остатка продукта основано на одном и том же определении границы кипения фракций. Количество остатка чаще всего определяется на основе массы компонентов с точкой кипения больше определенной границы кипения фракций, но также могут использоваться объемные или молярные определения.The terms conversion and conversion ratio refer to the ratio, often expressed as a percentage, of heavy oil that is converted to lower boiling and/or lower molecular weight materials. The conversion is expressed as a percentage of the original content of the residue (i.e. components with a boiling point greater than the defined boiling point of the fractions of the residue), which is converted into products with a boiling point less than the specified boiling point of the fractions. The definition of the boiling point of the residue fractions may vary and may nominally include 524°C (975°F), 538°C (1000°F), 565°C (1050°F) and the like. It can be measured by distillation analysis of the feed and product streams to determine the concentration of components with a boiling point greater than the defined boiling point of the fractions. The conversion is expressed as (F-P)/F where F is the amount of residue in the combined feed streams and P is the amount in the combined product streams where the feed and product residue contents are based on the same definition of the boiling point of the fractions. The amount of residue is most often determined based on the mass of components with a boiling point greater than the defined boiling point of the fractions, but volumetric or molar definitions may also be used.

Термин пропускная способность относится к количеству исходного материала, который вводят в реактор гидроочистки в зависимости от времени. Пропускная способность может быть выражена в объемных единицах, таких как баррелей в день или в массовом выражении, таком как метрические тонны в час. При общем использовании пропускная способность определяется как массовая или объемная скорость подачи только собственно тяжелого нефтяного сырья (например, кубовый остаток вакуумной колонны или тому подобное). Определение обычно не включает количества разбавителей или других компонентов, которые иногда могут быть включены в общее сырье для установки гидроконверсии, хотя также может быть использовано определение, которое включает эти другие компоненты.The term throughput refers to the amount of feedstock that is introduced into the hydrotreating reactor as a function of time. Throughput can be expressed in volume units such as barrels per day or in mass terms such as metric tons per hour. In general usage, throughput is defined as the mass or volumetric feed rate of the heavy oil feed itself only (eg vacuum column bottoms or the like). The definition generally does not include amounts of diluents or other components that may sometimes be included in the total hydroconversion feedstock, although a definition that includes these other components may also be used.

Скорость получения превращенных продуктов представляет собой абсолютную скорость, которая может быть выражена в объемных единицах, таких как баррелей в день или в массовом выражении, например, таком как метрические тонны в час. Скорость получения превращенных продуктов не следует путать с выпуском продукции или эффективностью, которые иногда ошибочно называют скоростью (например, скорость получения на единицу скорости подачи или скорость получения на единицу превращенного сырья). Следует принимать во внимание, что фактические числовые значения, как начальной скорости получения превращенных продуктов, так и повышенной скорости получения превращенных продуктов являются специфическими для отдельного производственного объекта и зависят от мощности этого объекта. Поэтому справедливо сравнить производительность установки или объекта, о котором идет речь до и после модернизации, но не в сопоставление с другой установкой или объектом, построенным с другой мощностью.The rate of production of converted products is an absolute rate, which can be expressed in volume units such as barrels per day or in mass terms such as metric tons per hour. The rate of production of converted products should not be confused with output or efficiency, which is sometimes erroneously referred to as rate (for example, rate of production per unit feed rate or rate of production per unit of raw material converted). It should be appreciated that the actual numerical values of both the initial rate of converted products and the increased rate of converted products are specific to an individual production facility and depend on the capacity of that facility. Therefore, it is fair to compare the performance of an installation or facility in question before and after the upgrade, but not in comparison with another installation or facility built with a different capacity.

II. Системы и реакторы гидроочистки с кипящим слоем.II. Fluidized bed hydrotreating systems and reactors.

На фиг. 2A-2D схематично изображены неограничивающие примеры систем и реакторов гидроочистки с кипящим слоем, используемые для гидроочистки углеводородного сырья, такого как тяжелая нефть, которые могут быть модернизированы с использованием системы двухкомпонентного катализатора в соответствии с изобретением. Следует понимать, что пример систем и реакторов гидроочистки с кипящим слоем может включать в себя промежуточное разделение, интегрированную гидроочистку и/или интегрированный гидрокрекинг.In FIG. 2A-2D schematically depict non-limiting examples of fluidized bed hydrotreatment systems and reactors used to hydrotreat hydrocarbon feedstocks such as heavy oils that can be upgraded with a two-way catalyst system in accordance with the invention. It should be understood that exemplary fluidized bed hydrotreating systems and reactors may include intermediate separation, integrated hydrotreating, and/or integrated hydrocracking.

- 8 041150- 8 041150

На фиг. 2А схематически проиллюстрирован реактор гидроочистки с кипящим слоем 10, используемый в системе гидрокрекинга LC-Fining, разработанной С-Е Lummus. Реактор с кипящим слоем 10 включает в себя впускное отверстие 12 вблизи дна, через которое вводятся сырье 14 и сжатый газообразный водород 16, и выпускное отверстие 18 сверху, через которое выводится гидроочищенный материалIn FIG. 2A schematically illustrates a fluidized bed hydrotreating reactor 10 used in the LC-Fining hydrocracking system developed by C-E Lummus. The fluidized bed reactor 10 includes an inlet 12 near the bottom through which feedstock 14 and pressurized hydrogen gas 16 are introduced and an outlet 18 at the top through which hydrotreated material is removed.

20.20.

Реактор 10 дополнительно включает в себя зону разрыхленного катализатора 22, содержащую гетерогенный катализатор 24, который поддерживается в разрыхленном или псевдоожиженном состоянии в противовес силе тяжести путем восходящего движения жидких углеводородов и газа (схематически изображенных в виде пузырьков 25) через реактор с кипящим слоем 10. Нижний конец зоны разрыхленного катализатора 22 ограничен распределительной сетчатой решеткой 26, которая отделяет зону разрыхленного катализатора 22 от нижней зоны 28 свободной от гетерогенного катализатора, расположенной между дном реактора с кипящим слоем 10 и распределительной сетчатой решеткой 26. Распределительная сетчатая решетка 26 выполнена с возможностью равномерного распределения газообразного водорода и углеводородов через реактор и предотвращает падение гетерогенного катализатора 24 под действием силы тяжести в нижнюю зону 28 свободную от гетерогенного катализатора. Верхний конец зоны разрыхленного катализатора 22 представляет собой высоту, на которой сила тяжести, действующая вниз, начинает становиться равной или превышать гидростатическую подъемную силу вверх движущегося сырья и газа через реактор с кипящим слоем 10, тогда как гетерогенный катализатор 24 достигает заданного уровня разрыхления или разделения. Над зоной разрыхленного катализатора 22 находится верхняя зона 30 свободная от гетерогенного катализатора.The reactor 10 further includes a loosened catalyst zone 22 containing a heterogeneous catalyst 24 that is maintained in a loosened or fluidized state against gravity by the upward movement of liquid hydrocarbons and gas (schematically depicted as bubbles 25) through the fluidized bed reactor 10. the end of the loosened catalyst zone 22 is bounded by a distribution grid 26, which separates the loosened catalyst zone 22 from the lower heterogeneous catalyst-free zone 28 located between the bottom of the fluidized bed reactor 10 and the distribution grid 26. The distribution grid 26 is configured to evenly distribute the gaseous hydrogen and hydrocarbons through the reactor and prevents the heterogeneous catalyst 24 from falling by gravity into the lower zone 28 free from the heterogeneous catalyst. The upper end of the loosened catalyst zone 22 is the height at which downward gravity begins to equal or exceed the hydrostatic lift of the upwardly moving feed and gas through the fluidized bed reactor 10 while the heterogeneous catalyst 24 reaches a desired level of loosening or separation. Above the loosened catalyst zone 22 is an upper zone 30 free of heterogeneous catalyst.

Углеводороды и другие материалы в реакторе с кипящим слоем 10 непрерывно рециркулируют из верхней зоны 30 свободной от гетерогенного катализатора в нижнюю зону 28 свободную от гетерогенного катализатора с помощью рециркулирующего канала 32, расположенного в центре реактора с кипящим слоем 10, соединенного с эбуляционным насосом 34 на дне реактора с кипящим слоем 10. В верхней части рециркуляционного канала 32 находится воронкообразная рециркуляционная чаша 36, через которую подается сырье из верхней зоны 30 свободной от гетерогенного катализатора. Материал, транспортированный вниз через рециркуляционный канал 32, поступает в нижнюю зону 28 свободную от катализатора и затем проходит вверх через распределительную сетчатую решетку 26 и в зону разрыхленного катализатора 22, где он смешивается со свеже-добавленным сырьем 14 и газообразным водородом 16, поступающим в реактор с кипящим слоем 10 через впускное отверстие 12. Непрерывное циркулирование смешанных материалов вверх через реактор с кипящим слоем 10 преимущественно поддерживает гетерогенный катализатор 24 в разрыхленном или псевдоожиженном состоянии в зоне разрыхленного катализатора 22, минимизирует образование каналов, контролирует скорости реакции и сохраняет тепло, выделяемое реакциями экзотермического гидрирования до безопасного уровня.Hydrocarbons and other materials in the fluidized bed reactor 10 are continuously recycled from the upper heterogeneous catalyst free zone 30 to the lower heterogeneous catalyst free zone 28 via a recycle channel 32 located in the center of the fluidized bed reactor 10 connected to an ebullation pump 34 at the bottom. fluidized bed reactor 10. In the upper part of the recirculation channel 32 is a funnel-shaped recirculation bowl 36, through which feed is fed from the upper zone 30 free of heterogeneous catalyst. The material transported down through the recirculation channel 32 enters the lower catalyst-free zone 28 and then passes upward through the distribution grid 26 and into the loosened catalyst zone 22, where it mixes with freshly added feed 14 and hydrogen gas 16 entering the reactor fluidized bed 10 through inlet 12. Continuous circulation of mixed materials upwards through fluidized bed reactor 10 advantageously maintains heterogeneous catalyst 24 in a loosened or fluidized state in the loosened catalyst zone 22, minimizes channeling, controls reaction rates, and conserves heat generated by exothermic reactions. hydrogenation to a safe level.

Свежий гетерогенный катализатор 24 вводят в реактор с кипящим слоем 10, например в зону разрыхленного катализатора 22, через впускную трубу катализатора 38, которая проходит через верхнюю часть реактора с кипящим слоем 10 и непосредственно в зону разрыхленного катализатора 22. Отработанный гетерогенный катализатор 24 выводится из зоны разрыхленного катализатора 22 через трубу для выведения катализатора 40, которая проходит от нижнего конца зоны разрыхленного катализатора 22 через распределительную сетчатую решетку 26 и нижнюю часть реактора с кипящим слоем 10. Следует понимать, что труба для выведения катализатора 40 неспособна различать полностью отработанный катализатор, частично отработанный, но активный катализатор от свежедобавленного катализатора, так что неравномерное распределение гетерогенного катализатора 24 обычно выводится из реактора с кипящим слоем 10 в качестве отработанного катализатора.Fresh heterogeneous catalyst 24 is introduced into the fluidized bed reactor 10, for example, into the loosened catalyst zone 22, through the catalyst inlet pipe 38, which passes through the top of the fluidized bed reactor 10 and directly into the loosened catalyst zone 22. The spent heterogeneous catalyst 24 is withdrawn from the zone of the loosened catalyst 22 through the catalyst withdrawal pipe 40, which extends from the lower end of the loosened catalyst zone 22 through the distribution grid 26 and the bottom of the fluidized bed reactor 10. , but the active catalyst is from the freshly added catalyst, so that the uneven distribution of the heterogeneous catalyst 24 is usually withdrawn from the fluidized bed reactor 10 as a spent catalyst.

Обогащенный материал 20, выведенный из реактора с кипящим слоем 10, может быть введен в сепаратор 42 (например, горячий сепаратор, промежуточный сепаратор с перепадом давления или дистилляционную колонну, например, атмосферную или вакуумную). Сепаратор 42 разделяет одну или несколько летучих фракций 46 от нелетучей фракции 48.The enriched material 20 withdrawn from the fluidized bed reactor 10 may be introduced into a separator 42 (eg, a hot separator, an intermediate pressure swing separator, or a distillation column, eg, atmospheric or vacuum). Separator 42 separates one or more volatile fractions 46 from non-volatile fraction 48.

На фиг. 2В схематично проиллюстрирован реактор с кипящим слоем 110, используемый в системе гидрокрекинга H-Oil, разработанной Hydrocarbon Research Incorporated и в настоящее время лицензированной Axens. Реактор с кипящим слоем 110 включает в себя впускное отверстие 112, через которое вводятся тяжелое нефтяное сырье 114 и газообразный водород 116, находящийся под давлением, и выпускное отверстие 118, через которое извлекается обогащенный материал 120. Зона разрыхленного катализатора 122, содержащая гетерогенный катализатор 124, ограничена распределительной сетчатой решеткой 126, которая отделяет зону разрыхленного катализатора 122 от нижней зоны 128 свободной от катализатора, между дном реактора 110 и распределительной сетчатой решеткой 126 и верхним концом 129, который определяет приблизительную границу между зоной разрыхленного катализатора 122 и верхней зоной 130 свободной от катализатора. Пунктирная граница раздела 131 схематически изображает приблизительный уровень гетерогенного катализатора 124, когда он не находится в разрыхленном или псевдоожиженном состоянии.In FIG. 2B schematically illustrates a fluidized bed reactor 110 used in an H-Oil hydrocracking system developed by Hydrocarbon Research Incorporated and currently licensed by Axens. The fluidized bed reactor 110 includes an inlet 112 through which heavy oil feedstock 114 and pressurized hydrogen gas 116 are introduced, and an outlet 118 through which enriched material 120 is withdrawn. bounded by a distribution grid 126 which separates the loose catalyst zone 122 from the lower catalyst free zone 128, between the bottom of the reactor 110 and the distribution grid 126 and an upper end 129 which defines the approximate boundary between the loose catalyst zone 122 and the upper catalyst free zone 130 . The dotted boundary 131 schematically depicts the approximate level of heterogeneous catalyst 124 when it is not in the loosened or fluidized state.

Материалы непрерывно рециркулируют в реакторе 110 посредством рециркуляционного канала 132, соединенного с эбуляционным насосом 134, расположенным снаружи реактора 110. МатериалыMaterials are continuously recirculated in the reactor 110 via a recirculation channel 132 connected to an ebullation pump 134 located outside the reactor 110. Materials

- 9 041150 транспортируются через воронкообразную чашу 136 из верхней зоны 130, свободной от катализатора.- 9 041150 are transported through the funnel-shaped bowl 136 from the upper zone 130, free of catalyst.

Рециркуляционная чаша 136 является спиралеобразной, которая помогает отделять пузырьки водородаThe 136 recirculation bowl is spiral-shaped to help separate hydrogen bubbles

125 от рециркулирующего материала 132 для предотвращения кавитации эбуляционного насоса 134.125 from the recirculating material 132 to prevent cavitation of the ebullation pump 134.

Рециркулирующий материал 132 входит в нижнюю зону 128 свободную от катализатора, где он смешивается со свежим сырьем 116 и газообразным водородом 118, и смесь проходит через распределительную сетчатую решетку 126 и в зону разрыхленного катализатора 122. Свежий катализатор 124 вводится в зону разрыхленного катализатора 122 через впускную трубу катализатора 136, а отработанный катализатор 124 выводится из зоны разрыхленного катализатора 122 через трубу для выведения катализатора 140.The recycle material 132 enters the lower catalyst free zone 128 where it mixes with fresh feed 116 and hydrogen gas 118 and the mixture passes through the distribution grid 126 and into the loose catalyst zone 122. The fresh catalyst 124 is introduced into the loose catalyst zone 122 through the inlet catalyst pipe 136, and the spent catalyst 124 is removed from the loose catalyst zone 122 through the catalyst withdrawal pipe 140.

Основное различие между реактором с кипящим слоем Н-Oil 110 и реактором с кипящим слоем LCFining 10 является расположение эбуляционного насоса. Эбуляционный насос 134 в реакторе H-Oil 110 расположен снаружи реакционной камеры. Рециркулирующее сырье вводится через канал рециркуляции 141 на дне реактора 110. Канал рециркуляции 141 включает в себя распределитель 143, который способствует равномерному распределению материалов через нижнюю зону 128 свободную от катализатора. Показано, что обогащенный материал 120 отправляется в сепаратор 142, который разделяет одну или несколько летучих фракций 146 от нелетучей фракции 148.The main difference between the H-Oil 110 fluidized bed reactor and the LCFining 10 fluidized bed reactor is the location of the ebullation pump. The ebullation pump 134 in the H-Oil reactor 110 is located outside the reaction chamber. The recycle feed is introduced through a recycle channel 141 at the bottom of the reactor 110. The recycle channel 141 includes a distributor 143 that promotes uniform distribution of the materials through the lower catalyst-free zone 128. It is shown that enriched material 120 is sent to separator 142 which separates one or more volatile fractions 146 from non-volatile fraction 148.

На фиг. 2С схематично проиллюстрирована система гидроочистки с кипящим слоем 200, содержащая несколько реакторов с кипящим слоем. Система гидроочистки 200, примером которой является установка гидроочистки LC-Fining, может включать в себя три реактора с кипящим слоем 210, расположенные последовательно для обогащения сырья 214. Сырье 214 вводится в первый реактор с кипящим слоем 210а вместе с газообразным водородом 216, оба из которых проходят через соответствующие нагреватели перед входом в реактор. Обогащенный материал 220а из первого реактора с кипящим слоем 210а вводится вместе с дополнительным газообразным водородом 216 во второй реактор с кипящим слоем 210b. Обогащенный материал 220b из второго реактора с кипящим слоем 210b вводится вместе с дополнительным газообразным водородом 216 в третий реактор с кипящим слоем 210с.In FIG. 2C schematically illustrates a fluidized bed hydrotreating system 200 comprising multiple fluidized bed reactors. The hydrotreating system 200, exemplified by the LC-Fining hydrotreater, may include three fluidized bed reactors 210 arranged in series to upgrade feedstock 214. Feedstock 214 is introduced into first fluidized bed reactor 210a along with hydrogen gas 216, both of which pass through appropriate heaters before entering the reactor. The enriched material 220a from the first fluidized bed reactor 210a is introduced along with additional hydrogen gas 216 into the second fluidized bed reactor 210b. The enriched material 220b from the second fluidized bed reactor 210b is introduced along with additional hydrogen gas 216 into the third fluidized bed reactor 210c.

Следует понимать, что один или несколько промежуточных сепараторов могут быть при необходимости размещены между первым и вторым реакторами 210а, 210b и/или вторым и третьим реакторами 210b, 210с, чтобы удалить более низкокипящие фракции и газы из нелетучей фракции, содержащей жидкие углеводороды и остаточные диспергированные частицы металлсульфидного катализатора. Может быть желательным удаление низших алканов, таких как гексаны и гептаны, которые являются ценными топливными продуктами, но плохими растворителями для асфальтенов. Удаление летучих материалов между несколькими реакторами увеличивает выработку ценных продуктов и повышает растворимость асфальтенов в углеводородной жидкой фракции, подаваемой в нижестоящий(ие) реактор(ы). Оба повышают эффективность всей системы гидроочистки.It should be understood that one or more intermediate separators may optionally be placed between the first and second reactors 210a, 210b and/or the second and third reactors 210b, 210c to remove lower boiling fractions and gases from the non-volatile fraction containing liquid hydrocarbons and residual dispersed metal sulfide catalyst particles. It may be desirable to remove lower alkanes such as hexanes and heptanes, which are valuable fuel products but poor solvents for asphaltenes. The removal of volatile materials between multiple reactors increases the production of valuable products and increases the solubility of asphaltenes in the hydrocarbon liquid fraction fed to the downstream reactor(s). Both increase the efficiency of the entire hydrotreating system.

Обогащенный материал 220с из третьего реактора с кипящим слоем 210с направляется в высокотемпературный сепаратор 242а, который разделяет летучие и нелетучие фракции. Летучая фракция 246а проходит через теплообменник 250, который предварительно нагревает газообразный водород 216 перед введением в первый реактор с кипящим слоем 210а. Немного охлажденная летучая фракция 246а направляется в сепаратор средней температуры 242b, который отделяет оставшуюся летучую фракцию 246b от полученной жидкой фракции 248b, которая образуется в результате охлаждения теплообменником 250. Оставшаяся летучая фракция 246b направляется вниз по течению в сепаратор низкой температуры 246c для дальнейшего разделения на газовую фракцию 252с и дегазированную жидкую фракцию 248c.The enriched material 220c from the third fluidized bed reactor 210c is sent to a high temperature separator 242a which separates volatile and non-volatile fractions. The volatile fraction 246a passes through a heat exchanger 250 which preheats the hydrogen gas 216 before being introduced into the first fluidized bed reactor 210a. The slightly cooled volatile fraction 246a is sent to a medium temperature separator 242b, which separates the remaining volatile fraction 246b from the resulting liquid fraction 248b, which is formed as a result of cooling by the heat exchanger 250. The remaining volatile fraction 246b is sent downstream to the low temperature separator 246c for further separation into gas fraction 252c; and degassed liquid fraction 248c.

Жидкая фракция 248а из сепаратора высокой температуры 242а отправляется вместе с полученной жидкой фракцией 248b из сепаратора средней температуры 242b в сепаратор низкого давления 242d, который отделяет обогащенный водородом газ 252d от дегазированной жидкой фракции 248d, которую затем смешивают с дегазированной жидкой фракцией 248с из сепаратора низкой температуры 242с и фракционируют на продукты. Газообразная фракция 252с из сепаратора низкой температуры 242с очищается на отходящий газ, продувочный газ и газообразный водород 216. Газообразный водород 216 сжимается, смешивается с подпиточным газообразным водородом 216а и пропускается через теплообменник 250 и вводится в первый реактор с кипящим слоем 210а вместе с сырьем 216 или вводится непосредственно во второй и третий реакторы с кипящим слоем 210b и 210с.The liquid fraction 248a from the high temperature separator 242a is sent along with the produced liquid fraction 248b from the medium temperature separator 242b to the low pressure separator 242d, which separates the hydrogen-rich gas 252d from the degassed liquid fraction 248d, which is then mixed with the degassed liquid fraction 248c from the low temperature separator 242c and fractionated into products. The gaseous fraction 252c from the low temperature separator 242c is scrubbed into off gas, purge gas, and hydrogen gas 216. Hydrogen gas 216 is compressed, mixed with make-up hydrogen gas 216a, and passed through heat exchanger 250 and introduced into first fluidized bed reactor 210a along with feed 216 or injected directly into the second and third fluidized bed reactors 210b and 210c.

На фиг. 2D схематично проиллюстрирована система гидроочистки с кипящим слоем 200, содержащая несколько реакторов с кипящим слоем, аналогичную системе, проиллюстрированной на фиг. 2С, но демонстрирующая промежуточный сепаратор 221, расположенный между вторым и третьим реакторами 210b, 210с (хотя промежуточный сепаратор 221 может быть расположен между реакторами первой и второй ступени 210а, 210b). Как изображено, выходящий поток из реактора второй ступени 210b входит в промежуточный сепаратор 221, который может быть сепаратором высокого давления и высокой температуры. Жидкую фракцию из сепаратора 221 объединяют с частью рециркулирующего водорода из линии 216 и затем направляют в реактор третьей ступени 210с. Паровая фракция из промежуточного сепаратора 221 обходит реактор третьей ступени 210с, смешивается с выходящим потоком из реактора третьей ступени 210с и затем поступает в сепаратор высокой температуры 242а.In FIG. 2D schematically illustrates a fluidized bed hydrotreating system 200 comprising multiple fluidized bed reactors, similar to the system illustrated in FIG. 2C, but showing an intermediate separator 221 located between the second and third reactors 210b, 210c (although the intermediate separator 221 may be located between the first and second stage reactors 210a, 210b). As shown, the effluent from the second stage reactor 210b enters an intermediate separator 221, which may be a high pressure high temperature separator. The liquid fraction from separator 221 is combined with a portion of the hydrogen recycle from line 216 and then sent to third stage reactor 210c. The vapor fraction from the intermediate separator 221 bypasses the third stage reactor 210c, mixes with the effluent from the third stage reactor 210c and then enters the high temperature separator 242a.

- 10 041150- 10 041150

Это позволяет более легким, более насыщенным компонентам, сформированным в реакторах первых двух ступеней, обходить реактор третьей ступени 210с. Преимуществами этого являются: (1) сниженная паровая нагрузка на реактор третьей ступени, которая увеличивает объемное использование реактора третьей ступени для превращения оставшихся тяжелых компонентов и (2) сниженная концентрация антирастворителя компонентов (насыщенных углеводородов), которые могут дестабилизировать асфальтены в реакторе третьей ступени 210с.This allows the lighter, richer components formed in the first two stage reactors to bypass the third stage reactor 210c. The advantages of this are: (1) reduced steam load on the third stage reactor, which increases the volumetric utilization of the third stage reactor for converting the remaining heavy components, and (2) reduced concentration of anti-solvent components (saturated hydrocarbons) that can destabilize asphaltenes in the third stage reactor 210c.

В предпочтительных вариантах осуществления системы гидроочистки сконструированы и эксплуатируются с целью содействия реакциям гидрокрекинга, по сравнению с гидроочисткой, который является менее тяжелой формой гидроочистки. Гидрокрекинг включает в себя разрушение углерод-углеродных молекулярных связей, и, в частности, уменьшение молекулярной массы более крупных углеводородных молекул и/или раскрытие кольца ароматических соединений. С другой стороны, гидроочистка главным образом включает в себя гидрирование ненасыщенных углеводородов с минимальным разрушением или без разрушения углерод-углеродных молекулярных связей. Для содействия гидрокрекингу, а не просто реакциям гидроочистки реактор(ы) гидроочистки предпочтительно эксплуатируют при температуре в интервале от примерно 750°F (399°С) до примерно 860°F (460°С), более предпочтительно в интервале от примерно 780°F (416°С) до примерно 830°F (443°C) предпочтительно эксплуатируются при давлении в интервале от примерно 1000 фунтов на квадратный дюйм (6,9 МПа) до примерно 3000 фунтов на квадратный дюйм (20,7 МПа), более предпочтительно в интервале от примерно 1500 фунтов на квадратный дюйм (10,3 МПа) до примерно 2500 фунтов на квадратный дюйм (17,2 МПа), и предпочтительно эксплуатируются при объемной скорости (например, часовой объемной скорости жидкости или LHSV, определяемой как отношение поданного объема к объему реактора в час) в интервале от примерно 0,05 ч-1 до примерно 0,45 ч'1, более предпочтительно в интервале от примерно 0,15 ч-1 до примерно 0,35 ч'1. Различие между гидрокрекингом и гидроочисткой также может быть выражено относительно конверсии остатка (где гидрокрекинг приводит к существенной конверсии более высококипящих в более низкокипящие углеводороды, тогда как в гидроочистке этого не происходит). Раскрытые в настоящем документе системы гидроочистки могут приводить к конверсии остатка в интервале от примерно 40% до примерно 90%, предпочтительно в интервале от примерно 55% до примерно 80%. Предпочтительный интервал конверсии, как правило, зависит от типа сырья по причине различий в сложности обработки среди различных видов сырья. Как правило, конверсия будет по меньшей мере на 5% выше, предпочтительно по меньшей мере на 10% выше, по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем перед модернизацией с использованием системы двухкомпонентного катализатора, как раскрыто в настоящем документе.In preferred embodiments, hydrotreating systems are designed and operated to promote hydrocracking reactions, as compared to hydrotreating, which is a less severe form of hydrotreating. Hydrocracking involves the breaking of carbon-carbon molecular bonds, and in particular the reduction in molecular weight of larger hydrocarbon molecules and/or ring opening of aromatic compounds. On the other hand, hydrotreating mainly involves the hydrogenation of unsaturated hydrocarbons with minimal or no destruction of carbon-carbon molecular bonds. To promote hydrocracking rather than just hydrotreatment reactions, the hydrotreating reactor(s) are preferably operated at a temperature in the range of about 750°F (399°C) to about 860°F (460°C), more preferably in the range of about 780°F (416°C) to about 830°F (443°C) are preferably operated at pressures ranging from about 1000 psi (6.9 MPa) to about 3000 psi (20.7 MPa), more preferably in the range from about 1500 psi (10.3 MPa) to about 2500 psi (17.2 MPa), and are preferably operated at a space velocity (e.g., liquid hourly space velocity or LHSV, defined as the ratio of volume delivered to the volume of the reactor per hour) in the range from about 0.05 h -1 to about 0.45 h' 1 , more preferably in the range from about 0.15 h -1 to about 0.35 h' 1 . The difference between hydrocracking and hydrotreating can also be expressed in terms of residue conversion (where hydrocracking results in a significant conversion of higher boiling to lower boiling hydrocarbons, whereas this does not occur in hydrotreating). The hydrotreating systems disclosed herein can result in residue conversions ranging from about 40% to about 90%, preferably in the range from about 55% to about 80%. The preferred conversion range generally depends on the type of feedstock due to differences in processing complexity among different feedstocks. Typically, the conversion will be at least 5% higher, preferably at least 10% higher, compared to operating a fluidized bed reactor prior to upgrading with a two-way catalyst system as disclosed herein.

III. Модернизированный реактор гидроочистки с кипящим слоем.III. Upgraded fluidized bed hydrotreating reactor.

На фиг. 3А, 3В, 3С и 3D представлены блок-схемы, которые иллюстрируют примерные способы модернизации реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора и получения незначительного загрязнения осадком.In FIG. 3A, 3B, 3C, and 3D are flow charts that illustrate exemplary methods for upgrading a fluidized bed reactor using a two-way catalyst system and achieving low sludge fouling.

На фиг. 3А более конкретно проиллюстрирован способ, содержащий: (А) первоначально эксплуатирующийся реактор с кипящим слоем с использованием гетерогенного катализатора для гидроочистки тяжелой нефти в начальных условиях и образования осадка, и способствование загрязнению при заданной скорости; (В) добавление или образование in situ диспергированных частиц металлсульфидного катализатора в реактор с кипящим слоем с формированием модернизированного реактора с системой двухкомпонентного катализатора; и (С) эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком, чем при начальной эксплуатации реактора с кипящим слоем.In FIG. 3A more specifically illustrates a process comprising: (A) an initially operating fluidized bed reactor using a heterogeneous catalyst for hydrotreating heavy oil under initial conditions and sludge formation and promoting fouling at a given rate; (B) adding or forming in situ dispersed metal sulfide catalyst particles into the fluidized bed reactor to form an upgraded reactor with a two-way catalyst system; and (C) operating the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system producing little sediment fouling than the initial operation of the fluidized bed reactor.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления гетерогенный катализатор, используемый при первоначальной эксплуатации реактора с кипящим слоем в начальном состоянии, представляет собой коммерчески доступный катализатор, обычно используемый в реакторных системах с кипящим слоем. Чтобы максимизировать эффективность, начальные условия реактора преимущественно находятся на уровне, при котором образование осадка и загрязнение оборудования поддерживаются на приемлемых уровнях. Увеличение образования осадка (абсолютная скорость образования и/или повышенное мас.% осадка по меньшей мере в одном технологическом потоке) без модернизации реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора может, следовательно, привести к повышенному загрязнению оборудования, что в противном случае потребовало бы более частых остановок и очистки реактора гидроочистки и соответствующего оборудования, такого как трубы, колонны, нагреватели, теплообменники, гетерогенный катализатор и/или сепарационное оборудование.In accordance with some embodiments, the heterogeneous catalyst used in the initial operation of the fluidized bed reactor in the initial state is a commercially available catalyst commonly used in fluidized bed reactor systems. To maximize efficiency, the initial conditions of the reactor are preferably at a level at which sludge formation and equipment fouling are maintained at acceptable levels. Increased fouling (absolute fouling rate and/or increased wt % fouling in at least one process stream) without retrofitting the fluidized bed reactor with a two-way catalyst system can therefore lead to increased equipment fouling that would otherwise require more frequent shutdowns and cleaning of the hydrotreating reactor and related equipment such as pipes, columns, heaters, heat exchangers, heterogeneous catalyst and/or separation equipment.

Для получения незначительного загрязнения осадком, например, путем увеличения скорости получения превращенных продуктов и/или скорости образования осадка и/или концентрации осадка по меньшей мере в одном технологическом потоке (например, путем увеличения интенсивности реактора и/или скорости получения превращенных продуктов) без увеличения загрязнения оборудования и необходимости более частого отключения и обслуживания, реактор с кипящим слоем модернизируют с использованием системы двухкомпонентного катализатора, содержащую гетерогенный катализатор и диспергированные частицы металлсульфидного катализатора. Эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем с получением незначительного загрязнения осадком может включать в себя эксплуатаTo produce negligible sludge contamination, for example by increasing the rate of converted products and/or the rate of sludge formation and/or the concentration of sludge in at least one process stream (for example, by increasing the reactor intensity and/or the rate of converted products) without increasing the contamination equipment and the need for more frequent shutdowns and maintenance, the fluidized bed reactor is upgraded with a two-way catalyst system containing a heterogeneous catalyst and dispersed metal sulfide catalyst particles. Operation of an upgraded fluidized bed reactor with negligible sludge fouling may include the operation of

- 11 041150 цию с повышенной конверсией и/или повышенной пропускной способностью, чем при эксплуатации в начальных условиях. Также как правило, включают в себя эксплуатацию модернизированного реактора при повышенной температуре и увеличение образования осадка и скорости загрязнения оборудования. Однако получение незначительного загрязнения осадком приводит к меньшему загрязнению оборудования и снижению частоты отключений и очистке, когда осадок образуется с заданной скоростью или мас.% в технологическом потоке.- 11 041150 a solution with higher conversion and/or higher throughput than when operating under initial conditions. Also typically include operating the upgraded reactor at elevated temperatures and increasing sludge formation and equipment fouling rates. However, obtaining negligible sludge fouling results in less equipment fouling and reduced frequency of shutdowns and purges when sludge forms at a given rate or wt % in the process stream.

В одном варианте осуществления способ модернизации системы гидроочистки с кипящим слоем, которая включает в себя один или несколько реакторов с кипящим слоем с получением незначительного загрязнения осадком содержит: (1) эксплуатацию реактора с кипящим слоем с использованием гетерогенного катализатора для гидроочистки тяжелой нефти в начальных условиях, включая начальную производительность превращенных продуктов, начальную скорость образования осадка и/или концентрацию в технологическом потоке и начальную скорость загрязнения оборудования; (2) затем модернизацию реактора с кипящим слоем для эксплуатации с использованием системы двухкомпонентного катализатора, состоящей из диспергированных частиц металлсульфидного катализатора и гетерогенного катализатора; и (3) эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком, приводящее к меньшему загрязнению оборудования при заданной скорости образования осадка и/или концентрации по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем в начальных условиях.In one embodiment, a method for upgrading a fluidized bed hydrotreating system that includes one or more fluidized bed reactors to produce negligible sludge fouling comprises: (1) operating a fluidized bed reactor using a heterogeneous heavy oil hydrotreating catalyst under initial conditions, including initial throughput of converted products, initial sedimentation rate and/or concentration in the process stream, and initial equipment fouling rate; (2) then upgrading the fluidized bed reactor to operate with a two-way catalyst system consisting of dispersed metal sulfide catalyst particles and a heterogeneous catalyst; and (3) operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system with little sludge fouling resulting in less equipment fouling at a given sludge rate and/or concentration compared to operating the fluidized bed reactor under initial conditions.

В одном варианте осуществления эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком содержит: (i) получение превращенных продуктов с той же или аналогичной скоростью, что и начальная производительность превращенных продуктов при эксплуатации в начальных условиях; (ii) получение осадка с пониженной скоростью и/или концентрацией в технологическом потоке по сравнению с начальной скоростью образования осадка и/или концентрацией при эксплуатации в начальных условиях; и (iii) загрязнение оборудования происходит с пониженной скоростью по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования при эксплуатации в начальных условиях и, где скорость загрязнения оборудования снижается в большей степени, чем снижение скорости образования осадка и/или концентрации.In one embodiment, operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system to produce negligible sludge fouling comprises: (i) producing converted products at the same or similar rate as the initial production of converted products when operating under initial conditions; (ii) producing a sludge at a reduced rate and/or concentration in the process stream compared to the initial sludge rate and/or concentration during initial operation; and (iii) the fouling of the equipment occurs at a reduced rate compared to the initial fouling rate of the equipment during initial operation and where the fouling rate of the equipment is reduced to a greater extent than the reduction in sedimentation rate and/or concentration.

В другом варианте осуществления эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком содержит: (i) получение превращенных продуктов с более высокой скоростью, чем начальная производительность превращенных продуктов при эксплуатации в начальных условиях; (ii) получение осадка со скоростью и/или концентрацией в технологическом потоке, которые не превышают начальную скорость образования осадка и/или концентрацию при эксплуатации в начальных условиях; и (iii) загрязнение оборудования происходит со сниженной скоростью по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования при эксплуатации в начальных условиях.In another embodiment, operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system to produce negligible sludge fouling comprises: (i) producing converted products at a higher rate than the initial production of converted products during initial operation; (ii) obtaining a sludge at a rate and/or concentration in the process stream that does not exceed the initial sludge rate and/or concentration during initial operation; and (iii) equipment fouling occurs at a reduced rate compared to the initial equipment fouling rate during initial operation.

В еще одном варианте осуществления эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком содержит: (i) получение превращенных продуктов с более высокой скоростью, чем начальная производительность превращенных продуктов при эксплуатации в начальных условиях; (ii) получение осадка с более высокой скоростью и/или концентрацией, чем начальная скорость образования осадка и/или концентрация при эксплуатации в начальных условиях; и (iii) загрязнение оборудования происходит со скоростью, которая не превышает начальную скорость загрязнения оборудования при эксплуатации в начальных условиях.In yet another embodiment, operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system to produce negligible sludge fouling comprises: (i) producing converted products at a higher rate than the initial production of converted products during initial operation; (ii) obtaining a precipitate at a higher rate and/or concentration than the initial rate of precipitation and/or concentration during initial operation; and (iii) equipment fouling occurs at a rate that does not exceed the initial fouling rate of the equipment during initial operation.

В одном варианте осуществления производительность превращенных продуктов увеличивается при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора по меньшей мере одной из: (i) более высокой температурой и более высокой конверсией при такой же или аналогичной пропускной способности по сравнению с эксплуатацией в начальных условиях; (ii) более высокой температурой и более высокой пропускной способностью при такой же или аналогичной конверсии по сравнению с эксплуатацией в начальных условиях; или (iii) более высокой температурой, более высокой пропускной способностью и более высокой конверсией по сравнению с эксплуатацией в начальных условиях. В некоторых вариантах осуществления пропускная способность может быть увеличена по меньшей мере на 2,5%, по меньшей мере на 5%, по меньшей мере на 10% или по меньшей мере на 20% при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем по сравнению с эксплуатацией в начальных условиях. В некоторых вариантах осуществления конверсия может быть увеличена по меньшей мере на 2,5%, по меньшей мере на 5%, по меньшей мере на 7,5%, по меньшей мере на 10% или по меньшей мере на 15% при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем по сравнению с эксплуатацией в начальных условиях. В некоторых вариантах осуществления температура может быть увеличена по меньшей мере на 2,5°С, по меньшей мере на 5°С, по меньшей мере на 7,5°С или по меньшей мере на 10°С при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем по сравнению с эксплуатацией в начальных условиях.In one embodiment, the productivity of converted products is increased by operating the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system of at least one of: (i) higher temperature and higher conversion at the same or similar throughput compared to operating under initial conditions ; (ii) higher temperature and higher throughput at the same or similar conversion compared to initial operation; or (iii) higher temperature, higher throughput and higher conversion compared to initial operation. In some embodiments, the throughput can be increased by at least 2.5%, at least 5%, at least 10%, or at least 20% when operating the upgraded fluidized bed reactor compared to operating in initial conditions. In some embodiments, the conversion can be increased by at least 2.5%, at least 5%, at least 7.5%, at least 10%, or at least 15% by operating the upgraded reactor. with a fluidized bed compared to operation in the initial conditions. In some embodiments, the temperature may be increased by at least 2.5°C, at least 5°C, at least 7.5°C, or at least 10°C when operating the upgraded fluidized bed reactor. compared to operation under initial conditions.

В некоторых вариантах осуществления после модернизации реактора с кипящим слоем с использоIn some embodiments, after upgrading a fluidized bed reactor using

- 12 041150 ванием системы двухкомпонентного катализатора скорость образования осадка и/или концентрация в технологическом потоке поддерживается или увеличивается по сравнению с начальной скоростью образования осадка и/или концентрацией, а скорость загрязнение оборудования снижается по меньшей мере на 5, 25, 50 или 75% по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования. В некоторых вариантах осуществления после модернизации с использованием системы двухкомпонентного катализатора скорость образования осадка увеличивается по меньшей мере на 2, 10, 20 или 33% по сравнению с начальной скоростью образования осадка, а скорость загрязнения оборудования сохраняется или снижается по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования. В некоторых вариантах осуществления после модернизации с использованием системы двухкомпонентного катализатора концентрация осадка в технологическом потоке увеличивается по меньшей мере на 2, 10, 20 или 33% по сравнению с начальной концентрацией осадка, а скорость загрязнения оборудования сохраняется или снижается по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования. В некоторых вариантах осуществления после модернизации с использованием системы двухкомпонентного катализатора скорость образования осадка снижается по меньшей мере на 2, 10, 30 или 50% по сравнению с начальной скоростью образования осадка, а скорость загрязнения оборудования снижается на еще больший процент по сравнению с первоначальной скоростью загрязнения оборудования. В некоторых вариантах осуществления после модернизации с использованием системы двухкомпонентного катализатора концентрация осадка в технологическом потоке снижается по меньшей мере на 2, 10, 30 или 50% по сравнению с начальной концентрацией осадка, а скорость загрязнения оборудования снижается на еще больший процент по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования.- 12 041150 by using a two-way catalyst system, the sludge formation rate and/or concentration in the process stream is maintained or increased compared to the initial sludge formation rate and/or concentration, and the equipment fouling rate is reduced by at least 5%, 25%, 50%, or 75% by compared to the initial contamination rate of the equipment. In some embodiments, after upgrading to a two-way catalyst system, the fouling rate is increased by at least 2%, 10%, 20%, or 33% from the initial fouling rate, and the equipment fouling rate is maintained or reduced from the initial fouling rate of the equipment. In some embodiments, after upgrading to a two-way catalyst system, the sludge concentration in the process stream is increased by at least 2%, 10%, 20%, or 33% from the initial sludge concentration and the equipment fouling rate is maintained or reduced from the initial equipment fouling rate. . In some embodiments, after upgrading to a two-way catalyst system, the fouling rate is reduced by at least 2%, 10%, 30%, or 50% of the initial fouling rate, and the equipment fouling rate is reduced by an even greater percentage of the original fouling rate. equipment. In some embodiments, after upgrading to a two-way catalyst system, the sludge concentration in the process stream is reduced by at least 2%, 10%, 30%, or 50% from the initial sludge concentration, and the equipment fouling rate is reduced by an even greater percentage from the initial rate. equipment contamination.

На фиг. 3В изображена блок-схема, иллюстрирующая примерный способ модернизации реактора с кипящим слоем для снижения загрязнения оборудования в большей степени, чем снижение образования осадка, что является вариантом осуществления способа, проиллюстрированного на фиг. 3А. На фиг. 3В более конкретно проиллюстрирован способ, содержащий: (А) первоначально эксплуатирующийся реактор с кипящим слоем с использованием гетерогенного катализатора для гидроочистки тяжелой нефти в начальных условиях с образованием осадка с заданной скоростью или концентрацией в технологическом потоке и содействием загрязнению оборудования с заданной скоростью; (В) добавление или образование in situ диспергированных частиц металлсульфидного катализатора в реактор с кипящим слоем с формированием модернизированного реактора с системой двухкомпонентного катализатора; и (С) эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора для снижения скорости образования осадка и/или концентрации и снижения скорости загрязнения оборудования на больший процент, чем процентное снижение скорости образования осадка или концентрации.In FIG. 3B is a flow diagram illustrating an exemplary fluidized bed reactor upgrade to reduce equipment fouling rather than reduce sludge formation, which is an embodiment of the method illustrated in FIG. 3A. In FIG. 3B more specifically illustrates a process comprising: (A) an initially operating fluidized bed reactor using a heterogeneous catalyst to hydrotreat heavy oil under initial conditions to form a precipitate at a given rate or concentration in the process stream and promote equipment fouling at a given rate; (B) adding or forming in situ dispersed metal sulfide catalyst particles into the fluidized bed reactor to form an upgraded reactor with a two-way catalyst system; and (C) operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system to reduce the fouling rate and/or concentration and reduce the fouling rate of the equipment by a percentage greater than the percentage reduction in fouling rate or concentration.

В одном варианте осуществления способ модернизации системы гидроочистки с кипящим слоем, которая включает в себя один или несколько реакторов с кипящим слоем с получением незначительного загрязнения осадком содержит: (1) эксплуатацию реактора с кипящим слоем с использованием гетерогенного катализатора для гидроочистки тяжелой нефти в начальных условиях, включая начальную скорость образования осадка и/или концентрацию в технологическом потоке и начальную скорость загрязнения оборудования; (2) затем модернизацию реактора с кипящим слоем для эксплуатации с использованием системы двухкомпонентного катализатора, состоящей из диспергированных частиц металлсульфидного катализатора и гетерогенного катализатора; и (3) эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора со сниженной скоростью образования осадка и/или концентрацией и сниженной скоростью загрязнения оборудования со степенью снижения, которая больше, чем снижение скорости образования осадка и/или концентрации. В некоторых вариантах осуществления эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем включает в себя снижение скорости образования осадка и/или концентрации в технологическом потоке по меньшей мере на 2, 10, 30 или 50% по сравнению с начальной скоростью образования осадка и/или концентрацией и снижение скорости загрязнения оборудования по меньшей мере на 5, 25, 50 или 75% по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования.In one embodiment, a method for upgrading a fluidized bed hydrotreating system that includes one or more fluidized bed reactors to produce negligible sludge fouling comprises: (1) operating a fluidized bed reactor using a heterogeneous heavy oil hydrotreating catalyst under initial conditions, including initial sedimentation rate and/or concentration in the process stream and initial equipment fouling rate; (2) then upgrading the fluidized bed reactor to operate with a two-way catalyst system consisting of dispersed metal sulfide catalyst particles and a heterogeneous catalyst; and (3) operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system with a reduced fouling rate and/or concentration and a reduced fouling rate of equipment with a reduction rate that is greater than the fouling rate and/or concentration reduction. In some embodiments, operating an upgraded fluidized bed reactor includes reducing the sludge rate and/or concentration in the process stream by at least 2%, 10%, 30%, or 50% compared to the initial sludge rate and/or concentration and reducing the rate equipment contamination by at least 5%, 25%, 50%, or 75% of the initial equipment contamination rate.

На фиг. 3С представлена блок-схема, иллюстрирующая примерный способ модернизации реактора с кипящим слоем для снижения загрязнения оборудования при аналогичном образовании осадка, который является вариантом осуществления способа, проиллюстрированного на фиг. 3А. На фиг. 3С более конкретно проиллюстрирован способ, содержащий: (А) первоначально эксплуатирующийся реактор с кипящим слоем с использованием гетерогенного катализатора для гидроочистки тяжелой нефти в начальных условиях с получением осадка с заданной скоростью и/или концентрацией в технологическом потоке и содействием загрязнению оборудования при заданной скорости; (В) добавление или образование in situ диспергированных частиц металлсульфидного катализатора в реакторе с кипящим слоем с формированием модернизированного реактора с системой двухкомпонентного катализатора; и (С) эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора при такой же или аналогичной скорости образования осадка и/или концентрации и более низкой скорости загрязнения оборудования.In FIG. 3C is a flow diagram illustrating an exemplary fluidized bed reactor upgrade to reduce equipment fouling with similar sludge formation, which is an embodiment of the method illustrated in FIG. 3A. In FIG. 3C more specifically illustrates a process comprising: (A) an initially operating fluidized bed reactor using a heterogeneous catalyst to hydrotreat heavy oil under initial conditions to produce a precipitate at a given rate and/or concentration in the process stream and promote equipment fouling at a given rate; (B) adding or forming in situ dispersed metal sulfide catalyst particles in a fluidized bed reactor to form an upgraded reactor with a two-way catalyst system; and (C) operating the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system at the same or similar sludge rate and/or concentration and lower equipment fouling rate.

В одном варианте осуществления способ модернизации системы гидроочистки с кипящим слоем,In one embodiment, a method for upgrading a fluidized bed hydrotreating system,

- 13 041150 которая включает в себя один или несколько реакторов с кипящим слоем с получением незначительного загрязнения осадком содержит: (1) эксплуатацию реактора с кипящим слоем с использованием гетерогенного катализатора для гидроочистки тяжелой нефти в начальных условиях, включая начальную скорость образования осадка и/или концентрацию в технологическом потоке и начальную скорость загрязнения оборудования; (2) затем модернизацию реактора с кипящим слоем для эксплуатации с использованием системы двухкомпонентного катализатора, состоящей из диспергированных частиц металлсульфидного катализатора и гетерогенного катализатора; и (3) эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора при такой же или аналогичной скорости образования осадка и/или концентрации и при сниженной скорости загрязнения оборудования. В некоторых вариантах осуществления эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем включает в себя снижение скорости загрязнения оборудования по меньшей мере на 5, 25, 50 или 75% по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования.- 13 041150 which includes one or more fluidized bed reactors with low sludge fouling, comprises: (1) operating a fluidized bed reactor using a heterogeneous heavy oil hydrotreating catalyst under initial conditions, including initial sludge formation rate and/or concentration in the process flow and the initial rate of contamination of the equipment; (2) then upgrading the fluidized bed reactor to operate with a two-way catalyst system consisting of dispersed metal sulfide catalyst particles and a heterogeneous catalyst; and (3) operating the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system at the same or similar deposit formation rate and/or concentration and at a reduced equipment fouling rate. In some embodiments, operating the upgraded fluidized bed reactor includes reducing the equipment fouling rate by at least 5%, 25%, 50%, or 75% of the equipment's initial fouling rate.

На фиг. 3D представлена блок-схема, иллюстрирующая примерный способ модернизации реактора с кипящим слоем для повышения образования осадка без увеличения скорости загрязнения оборудования, что является вариантом осуществления способа, проиллюстрированного на фиг. 3А. На фиг. 3D более конкретно проиллюстрирован способ, содержащий: (А) первоначально эксплуатирующийся реактор с кипящим слоем с использованием гетерогенного катализатора для гидроочистки тяжелой нефти в начальных условиях с получением осадка с заданной скоростью и/или концентрацией в технологическом потоке и содействием загрязнению оборудования при заданной скорости; (В) добавление или образование in situ диспергированных частиц металлсульфидного катализатора в реакторе с кипящим слоем с формированием модернизированного реактора с системой двухкомпонентного катализатора; и (С) эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора при более высокой скорости образования осадка и/или концентрации и без снижения скорости загрязнения оборудования.In FIG. 3D is a flow diagram illustrating an exemplary method for upgrading a fluidized bed reactor to increase sludge generation without increasing equipment fouling rate, which is an embodiment of the method illustrated in FIG. 3A. In FIG. 3D more specifically illustrates a process comprising: (A) an initially operating fluidized bed reactor using a heterogeneous catalyst to hydrotreat heavy oil under initial conditions to produce a precipitate at a given rate and/or concentration in the process stream and promote equipment fouling at a given rate; (B) adding or forming in situ dispersed metal sulfide catalyst particles in a fluidized bed reactor to form an upgraded reactor with a two-way catalyst system; and (C) operating the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system at a higher sludge rate and/or concentration and without reducing the equipment fouling rate.

В одном варианте осуществления способ модернизации системы гидроочистки с кипящим слоем, которая включает в себя один или несколько реакторов с кипящим слоем с получением незначительного загрязнения осадком содержит: (1) эксплуатацию реактора с кипящим слоем с использованием гетерогенного катализатора для гидроочистки тяжелой нефти в начальных условиях, включая начальную скорость образования осадка и/или концентрацию в технологическом потоке и начальную скорость загрязнения оборудования; (2) затем модернизацию реактора с кипящим слоем для эксплуатации с использованием системы двухкомпонентного катализатора, состоящей из диспергированных частиц металлсульфидного катализатора и гетерогенного катализатора; и (3) эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора при более высокой скорости образования осадка и/или концентрации и при такой же или более низкой скорости загрязнения оборудования. В некоторых вариантах осуществления эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем включает в себя повышение скорости образования осадка и/или концентрации осадка в технологическом потоке по меньшей мере на 2, 10, 20 или 33% по сравнению с начальной скоростью образования осадка и/или концентрацией.In one embodiment, a method for upgrading a fluidized bed hydrotreating system that includes one or more fluidized bed reactors to produce negligible sludge fouling comprises: (1) operating a fluidized bed reactor using a heterogeneous heavy oil hydrotreating catalyst under initial conditions, including initial sedimentation rate and/or concentration in the process stream and initial equipment fouling rate; (2) then upgrading the fluidized bed reactor to operate with a two-way catalyst system consisting of dispersed metal sulfide catalyst particles and a heterogeneous catalyst; and (3) operating the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system at a higher sludge rate and/or concentration and at the same or lower equipment fouling rate. In some embodiments, operating the upgraded fluidized bed reactor includes increasing the sludge rate and/or sludge concentration in the process stream by at least 2%, 10%, 20%, or 33% over the initial sludge rate and/or concentration.

Диспергированные частицы металлсульфидного катализатора могут быть получены отдельно и затем добавлены в реактор с кипящим слоем с образованием системы двухкомпонентного катализатора. Альтернативно или в дополнение, по меньшей мере, часть диспергированных частиц металлсульфидного катализатора может быть получена in situ внутри реактора с кипящим слоем.The dispersed metal sulfide catalyst particles can be prepared separately and then added to a fluidized bed reactor to form a two-way catalyst system. Alternatively, or in addition, at least a portion of the dispersed metal sulfide catalyst particles may be produced in situ within a fluidized bed reactor.

В некоторых вариантах осуществления диспергированные частицы металлсульфидного катализатора преимущественно образуются in situ внутри всего объема тяжелого нефтяного сырья. Это может быть достигнуто путем первоначального перемешивания предшественника катализатора со всем объемом тяжелого нефтяного сырья с образованием кондиционированного сырья и последующего нагревания кондиционированного сырья с разложением предшественника катализатора, и содействием или позволением каталитическому металлу взаимодействовать с серой и/или серосодержащими молекулами в тяжелой нефти и/или добавленных к тяжелой нефти с образованием диспергированных частиц металлсульфидного катализатора.In some embodiments, the dispersed metal sulfide catalyst particles are predominantly formed in situ within the bulk of the heavy oil feedstock. This can be achieved by first mixing the catalyst precursor with the entire volume of the heavy oil feedstock to form a conditioned feedstock and then heating the conditioned feedstock to decompose the catalyst precursor, and allowing or assisting the catalytic metal to react with the sulfur and/or sulfur containing molecules in the heavy oil and/or added to heavy oil with the formation of dispersed particles of the metal sulfide catalyst.

Предшественник катализатора может быть нефтерастворимым и иметь температуру разложения в интервале от примерно 100°С (212°F) до примерно 350°С (662°F) или в интервале от примерно 150°С (302°F) до примерно 300°С (572°F) или в интервале от примерно 175°С (347°F) до примерно 250°С (482°F). Примеры предшественников катализатора включают металлоорганические комплексы или соединения, более конкретно нефтерастворимые соединения или комплексы переходных металлов и органических кислот, имеющие температуру разложения или интервал достаточно высокий, чтобы избежать значительного разложения при перемешивании с тяжелым нефтяным сырьем в подходящих условиях перемешивания. При перемешивании предшественника катализатора с разбавителем нефтепродуктов целесообразно поддерживать разбавитель при температуре, ниже которой происходит значительное разложение предшественника катализатора. Специалист в данной области может в соответствии с настоящим изобретением выбрать профиль температуры перемешивания, который приводит к тщательному перемешиванию выбранной композиции предшественника без существенного разложения до образования диспергированных частиц металлсульфидного катализатора.The catalyst precursor may be oil-soluble and have a decomposition temperature in the range from about 100°C (212°F) to about 350°C (662°F) or in the range from about 150°C (302°F) to about 300°C ( 572°F) or in the range from about 175°C (347°F) to about 250°C (482°F). Examples of catalyst precursors include organometallic complexes or compounds, more particularly oil-soluble compounds or complexes of transition metals and organic acids, having a decomposition temperature or range high enough to avoid significant decomposition when agitated with a heavy oil feedstock under suitable agitation conditions. When mixing the catalyst precursor with the petroleum diluent, it is advantageous to maintain the diluent at a temperature below which significant decomposition of the catalyst precursor occurs. One skilled in the art can, in accordance with the present invention, select a mixing temperature profile that results in thorough mixing of the selected precursor composition without significant decomposition to form dispersed metal sulfide catalyst particles.

- 14 041150- 14 041150

Примеры предшественников катализатора включают, но не ограничиваются ими, 2-этилгексаноат молибдена, октоат молибдена, нафтанат молибдена, нафтанат ванадия, октоат ванадия, гексакарбонил молибдена, гексакарбонил ванадия и пентакарбонил железа. Другие предшественники катализатора включают соли молибдена, содержащие некоторое количество катионных атомов молибдена и некоторое количество карбоксилатных анионов по меньшей мере из 8 атомов углерода и, которые являются по меньшей мере одними из (а) ароматических, (б) алициклических или (с) разветвленных ненасыщенных и алифатических. В качестве примера каждый карбоксилатный анион может иметь от 8 до 17 атомов углерода или от 11 до 15 атомов углерода. Примеры карбоксилатных анионов, которые попадают по меньшей мере в одну из вышеперечисленных категорий, включают карбоксилатные анионы, полученные из карбоновых кислот, выбранных из группы, состоящей из 3-циклопентилпропионовой кислоты, циклогексанмасляной кислоты, бифенил-2-карбоновой кислоты, 4-гептилбензойной кислоты, 5-фенилвалериановой кислоты, гераниевой кислоты (3,7-диметил-2,6-октадиеновой кислоты) и их комбинаций.Examples of catalyst precursors include, but are not limited to, molybdenum 2-ethylhexanoate, molybdenum octoate, molybdenum naphthanate, vanadium naphthanate, vanadium octoate, molybdenum hexacarbonyl, vanadium hexacarbonyl, and iron pentacarbonyl. Other catalyst precursors include molybdenum salts containing some cationic molybdenum atoms and some carboxylate anions of at least 8 carbon atoms and which are at least one of (a) aromatic, (b) alicyclic or (c) branched unsaturated and aliphatic. By way of example, each carboxylate anion may have 8 to 17 carbon atoms, or 11 to 15 carbon atoms. Examples of carboxylate anions that fall into at least one of the above categories include carboxylate anions derived from carboxylic acids selected from the group consisting of 3-cyclopentylpropionic acid, cyclohexanebutyric acid, biphenyl-2-carboxylic acid, 4-heptylbenzoic acid, 5-phenylvaleric acid, geranic acid (3,7-dimethyl-2,6-octadienoic acid), and combinations thereof.

В других вариантах осуществления карбоксилатные анионы для использования при получении нефтерастворимых термически стабильных предшественников катализатора на основе соединений молибдена получают из карбоновых кислот, выбранных из группы, состоящей из 3-циклопентилпропионовой кислоты, циклогексанмаслянои кислоты, бифенил-2-карбоновой кислоты, 4-гептилбензойной кислоты, 5фенилвалериановой кислоты, гераниевой кислоты (3,7-диметил-2,6-октадиеновой кислоты), 10ундеценовой кислоты, додекановой кислоты и их комбинаций. Было обнаружено, что предшественники молибденового катализатора, полученные с использованием карбоксилатных анионов, полученных из вышеуказанных карбоновых кислот, обладают улучшенной термической стабильностью.In other embodiments, carboxylate anions for use in the preparation of oil-soluble thermally stable molybdenum compound catalyst precursors are derived from carboxylic acids selected from the group consisting of 3-cyclopentylpropionic acid, cyclohexanebutyric acid, biphenyl-2-carboxylic acid, 4-heptylbenzoic acid, 5phenylvaleric acid, geranic acid (3,7-dimethyl-2,6-octadienoic acid), 10undecenoic acid, dodecanoic acid, and combinations thereof. Molybdenum catalyst precursors made using carboxylate anions derived from the above carboxylic acids have been found to have improved thermal stability.

Предшественники катализатора с более высокой термической стабильностью могут иметь первую температуру разложения выше 210°С, выше примерно 225°С, выше примерно 230°С, выше примерно 240°С, выше примерно 275°С или выше примерно 290°С. Такие предшественники катализатора могут иметь предельную температуру разложения выше 250°С или выше примерно 260°С, или выше примерно 270°С, или выше примерно 280°С, или выше примерно 290°С, или выше примерно 330°C.Higher thermal stability catalyst precursors may have a first decomposition temperature greater than 210°C, greater than about 225°C, greater than about 230°C, greater than about 240°C, greater than about 275°C, or greater than about 290°C. Such catalyst precursors may have a decomposition temperature limit greater than 250°C, or greater than about 260°C, or greater than about 270°C, or greater than about 280°C, or greater than about 290°C, or greater than about 330°C.

Специалист в данной области может в соответствии с настоящим изобретением выбрать профиль температуры перемешивания, который приводит к тщательному перемешиванию выбранной композиции предшественника без существенного разложения до образования диспергированных частиц металлсульфидного катализатора.One skilled in the art can, in accordance with the present invention, select a mixing temperature profile that results in thorough mixing of the selected precursor composition without significant decomposition to form dispersed metal sulfide catalyst particles.

Несмотря на то, что в объем настоящего изобретения входит непосредственно смесь композиции предшественника катализатора с тяжелым нефтяным сырьем, в таких случаях следует соблюдать осторожность, чтобы смешивать компоненты в течение времени, достаточного для тщательного перемешивания композиции предшественника в сырье до того, как произошло существенное разложение композиции предшественника. Например, патент США № 5578197 на имя Cyr и др., раскрытие которого включено в качестве ссылки, описывает способ, посредством которого 2-этилгексаноат молибдена перемешивали с кубовым остатком битума вакуумной колонны в течение 24 часов до того, как полученную смесь нагревали в реакционном сосуде с образованием каталитического соединения и для осуществления гидрокрекинга (см. колонку 10, строки 4-43). В то время как 24-часовое перемешивание в условиях испытания может быть полностью приемлемым, такое длительное время перемешивания делает некоторые промышленные эксплуатации чрезмерно дорогими. Для обеспечения тщательного перемешивания предшественника катализатора в тяжелой нефти перед нагреванием с образованием активного катализатора осуществляют несколько этапов перемешивания с помощью различных смесительных устройств до нагревания кондиционированного сырья. Они могут включать один или несколько встроенных смесителей с малыми сдвиговыми усилиями, за которыми следуют один или несколько смесителей с высокими сдвиговыми усилиями, за которыми следуют буферный резервуар и циркуляционная система, за которыми следуют один или несколько многоступенчатых насосов высокого давления, используемых для поддержания давления сырьевого потока перед введением его в реактор для гидроочистки.Although it is within the scope of the present invention to directly blend the catalyst precursor composition with the heavy oil feedstock, in such cases care must be taken to mix the components for a time sufficient to thoroughly mix the precursor composition in the feedstock before significant degradation of the composition has occurred. predecessor. For example, US Pat. No. 5,578,197 to Cyr et al., the disclosure of which is incorporated by reference, describes a process whereby molybdenum 2-ethylhexanoate was mixed with the bottoms of vacuum column bitumen for 24 hours before the resulting mixture was heated in a reaction vessel. to form a catalytic compound and to carry out hydrocracking (see column 10, lines 4-43). While 24-hour mixing under test conditions may be entirely acceptable, such long mixing times make some commercial operations prohibitively expensive. To ensure thorough mixing of the catalyst precursor in the heavy oil prior to heating to form the active catalyst, several mixing steps are carried out with various mixing devices prior to heating the conditioned feedstock. These may include one or more low shear inline mixers followed by one or more high shear mixers followed by a buffer tank and circulation system followed by one or more high pressure multistage pumps used to maintain feed pressure. stream before introducing it into the hydrotreating reactor.

В некоторых вариантах осуществления кондиционированное сырье предварительно нагревают с использованием нагревательного устройства до входа в реактор гидроочистки, для того чтобы образовать, по меньшей мере, часть диспергированных частиц металлсульфидного катализатора in situ в тяжелой нефти. В других вариантах осуществления кондиционированное сырье нагревают или дополнительно нагревают в реакторе гидроочистки, для того чтобы образовать, по меньшей мере, часть диспергированных частиц металлсульфидного катализатора in situ в тяжелой нефти.In some embodiments, the conditioned feedstock is preheated using a heater prior to entering the hydrotreating reactor to form at least a portion of the dispersed metal sulfide catalyst particles in situ in the heavy oil. In other embodiments, the conditioned feedstock is heated or further heated in a hydrotreating reactor to form at least a portion of the dispersed metal sulfide catalyst particles in situ in the heavy oil.

В некоторых вариантах осуществления диспергированные частицы металлсульфидного катализатора могут быть образованы в многоступенчатом процессе. Например, нефтерастворимая композиция предшественника катализатора может быть предварительно смешана с углеводородным разбавителем с образованием разбавленной смеси предшественника. Примеры подходящих углеводородных разбавителей включают, но не ограничиваются ими, вакуумный газойль (который, как правило, имеет номинальный интервал кипения 360-524°С) (680-975°F), нефтяная эмульсия (декантат) или рецикловый газойль (которые, как правило, имеют номинальный интервал кипения 360-550°С) (680-1022°F) и газойль (который, как правило, имеет номинальный интервал кипения 200-360°C) (392-680°F), часть тяжелого нефтяного сырья и других углеводородов, которые номинально кипятят при температуре выше примерно 200°С.In some embodiments, the dispersed metal sulfide catalyst particles may be formed in a multi-stage process. For example, an oil soluble catalyst precursor composition may be premixed with a hydrocarbon diluent to form a diluted precursor mixture. Examples of suitable hydrocarbon diluents include, but are not limited to, vacuum gas oil (which typically has a nominal boiling range of 360-524°C) (680-975°F), emulsion oil (decantate), or cycle oil (which typically , have a nominal boiling range of 360-550°C) (680-1022°F) and gas oil (which typically has a nominal boiling range of 200-360°C) (392-680°F), some heavy oil feedstocks and others hydrocarbons that nominally boil at temperatures above about 200°C.

- 15 041150- 15 041150

Соотношение предшественника катализатора к разбавителю из жидких нефтепродуктов, используемого для получения разбавленной смеси предшественника, может находиться в интервале от примерно 1:500 до примерно 1:1 или в интервале от примерно 1:150 до примерно 1:2, или в интервале от примерно 1:100 до примерно 1:5 (например, 1:100, 1:50, 1:30 или 1:10).The ratio of catalyst precursor to liquid petroleum diluent used to form the diluted precursor mixture may be in the range of about 1:500 to about 1:1, or in the range of about 1:150 to about 1:2, or in the range of about 1 :100 to about 1:5 (eg 1:100, 1:50, 1:30 or 1:10).

Количество каталитического металла (например, молибдена) в разбавленной смеси предшественника предпочтительно находится в интервале от примерно 100 м.д. до примерно 7000 м.д. по массе разбавленной смеси предшественника, более предпочтительно в интервале от примерно 300 м.д. до примерно 4000 м.д. по массе разбавленной смеси предшественника.The amount of catalytic metal (eg, molybdenum) in the dilute precursor mixture is preferably in the range from about 100 ppm to about 100 ppm. up to about 7000 ppm by weight of the diluted precursor mixture, more preferably in the range of from about 300 ppm. up to about 4000 ppm by weight of the diluted precursor mixture.

Предшественник катализатора предпочтительно перемешивают с углеводородным разбавителем ниже температуры, при которой значительная часть композиции предшественника катализатора разлагается. Перемешивание может быть осуществлено при температуре в интервале от примерно 25°С (77°F) до примерно 250°С (482°F) или в интервале от примерно 50°С (122°F) до примерно 200°С (392°F), или в интервале от примерно 75°С (167°F) до примерно 150°С (302°F) для образования разбавленной смеси предшественника. Температура, при которой образуется разбавленная смесь предшественника, может зависеть от температуры разложения и/или других характеристик предшественника катализатора, который используется и/или характеристик углеводородного разбавителя, такой как вязкость.The catalyst precursor is preferably mixed with the hydrocarbon diluent below a temperature at which a significant portion of the catalyst precursor composition decomposes. Mixing can be carried out at a temperature in the range from about 25°C (77°F) to about 250°C (482°F) or in the range from about 50°C (122°F) to about 200°C (392°F ), or in the range from about 75°C (167°F) to about 150°C (302°F) to form a dilute precursor mixture. The temperature at which the diluted precursor mixture is formed may depend on the decomposition temperature and/or other characteristics of the catalyst precursor being used and/or the characteristics of the hydrocarbon diluent such as viscosity.

Предшественник катализатора предпочтительно перемешивают с разбавителем из жидких нефтепродуктов в течение промежутка времени в интервале от примерно 0,1 с до примерно 5 мин или в интервале от примерно 0,5 с до примерно 3 мин или в интервале от примерно 1 с до 1 мин. Фактическое время перемешивания зависит, по меньшей мере, немного от температуры (т.е., которая влияет на вязкость текучих сред) и интенсивности перемешивания. Интенсивность перемешивания зависит, по меньшей мере, частично, от количества ступеней, например, для встроенного статического смесителя.The catalyst precursor is preferably mixed with the petroleum liquid diluent for a period of time ranging from about 0.1 seconds to about 5 minutes, or from about 0.5 seconds to about 3 minutes, or from about 1 second to 1 minute. The actual mixing time depends at least slightly on temperature (ie, which affects the viscosity of the fluids) and mixing intensity. The mixing intensity depends, at least in part, on the number of stages, for example for an inline static mixer.

Предварительное перемешивание предшественника катализатора с углеводородным разбавителем с образованием разбавленной смеси предшественника, которую затем перемешивают с тяжелым нефтяным сырьем, значительно помогает в основательном и тщательном перемешивании предшественника катализатора в сырье, особенно в относительно короткий период времени необходимый для крупномасштабных промышленных эксплуатации. Образование разбавленной смеси предшественника сокращает общее время перемешивания посредством (1) уменьшения или устранения различий в растворимости между более полярным предшественником катализатора и более гидрофобным тяжелым нефтяным сырьем, (2) уменьшения или устранения различий в реологии между предшественником катализатора и тяжелым нефтяным сырьем и/или (3) разрушения молекул предшественника катализатора с образованием растворенного вещества в углеводородном разбавителе, которое наиболее легче диспергируется в тяжелом нефтяном сырье.Premixing the catalyst precursor with the hydrocarbon diluent to form a dilute precursor mixture, which is then mixed with the heavy oil feedstock, greatly aids in thorough and thorough mixing of the catalyst precursor in the feedstock, especially in the relatively short time required for large scale commercial operation. Formation of a dilute precursor mixture reduces overall mixing time by (1) reducing or eliminating differences in solubility between the more polar catalyst precursor and the more hydrophobic heavy oil feed, (2) reducing or eliminating differences in rheology between the catalyst precursor and the heavy oil feed, and/or ( 3) destruction of the catalyst precursor molecules to form a solute in the hydrocarbon diluent, which is most easily dispersed in the heavy oil feedstock.

Затем разбавленную смесь предшественника объединяют с тяжелым нефтяным сырьем и перемешивают в течение времени, достаточного в некотором смысле, чтобы диспергировать предшественник катализатора по всему сырью с образованием кондиционированного сырья, в котором предшественник катализатора тщательно перемешивают в тяжелой нефти до термического разложения и образования активных частиц металлсульфидного катализатора. Чтобы получить достаточное перемешивание предшественника катализатора в тяжелом нефтяном сырье, разбавленную смесь предшественника и тяжелое нефтяное сырье преимущественно перемешивают в течение периода времени в интервале от примерно 0,1 с до примерно 5 мин или в интервале от примерно 0,5 с до примерно 3 мин, или в интервале от примерно 1 с до примерно 3 мин. Увеличение интенсивности и/или сдвиговой энергии процесса с перемешиванием обычно сокращают время, необходимое для осуществления интенсивного перемешивания.The dilute precursor mixture is then combined with the heavy oil feed and mixed for a time sufficient to disperse the catalyst precursor throughout the feed to form a conditioned feed in which the catalyst precursor is intimately mixed in the heavy oil until thermally decomposed and active metal sulfide catalyst particles are formed. . In order to obtain sufficient mixing of the catalyst precursor in the heavy oil feed, the dilute mixture of the precursor and the heavy oil feed is preferably mixed for a period of time in the range of from about 0.1 seconds to about 5 minutes, or in the range from about 0.5 seconds to about 3 minutes, or in the range of from about 1 second to about 3 minutes. Increasing the intensity and/or shear energy of the agitation process will generally reduce the time required to effect intensive agitation.

Примеры смесительного устройства, которое может быть использовано для осуществления интенсивного перемешивания предшественника катализатора и/или разбавленной смеси предшественника с тяжелой нефтью, включают, но не ограничиваются ими, перемешивание с высоким сдвиговым усилием, такое как перемешивание, созданное в сосуде с пропеллерной мешалкой или турбинным колесом; несколько статических встроенных смесителей; несколько статических встроенных смесителей в комбинации со встроенными смесителями с высокими сдвиговыми усилиями; несколько статических встроенных смесителей в комбинации со встроенными смесителями с высокими сдвиговыми усилиями, за которыми следует буферный резервуар; комбинации вышеупомянутого, за которыми следуют один или несколько многоступенчатых центробежных насосов; и один или несколько многоступенчатых центробежных насосов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления непрерывное, а не периодическое перемешивание может быть выполнено с использованием высокоэнергетических насосов, имеющих несколько камер, в которых композицию предшественника катализатора и тяжелого нефтяного сырья встряхивают и перемешивают, как часть самого процесса накачки. Вышеупомянутый смесительный аппарат также может быть использован для процесса предварительного перемешивания, рассмотренного выше, в котором предшественник катализатора перемешивают с углеводородным разбавителем с образованием смеси предшественника катализатора.Examples of a mixing device that can be used to effect intensive mixing of the catalyst precursor and/or a dilute heavy oil precursor mixture include, but are not limited to, high shear mixing, such as mixing created in a vessel with a propeller agitator or a turbine wheel. ; several static built-in mixers; several static inline mixers in combination with high shear inline mixers; several static inline mixers in combination with high shear inline mixers followed by a buffer tank; combinations of the above followed by one or more multistage centrifugal pumps; and one or more multistage centrifugal pumps. In some embodiments, continuous rather than batch mixing can be accomplished using high energy pumps having multiple chambers in which the composition of catalyst precursor and heavy oil feedstock is agitated and agitated as part of the pumping process itself. The aforementioned mixing apparatus can also be used for the premixing process discussed above, in which the catalyst precursor is mixed with a hydrocarbon diluent to form a catalyst precursor mixture.

В случае тяжелого нефтяного сырья, которое является твердым или чрезвычайно вязким при комнатной температуре, такое сырье может быть преимущественно нагрето, для того чтобы смягчить его и создать сырье, имеющее достаточно низкую вязкость, чтобы обеспечить хорошее перемешивание нефте- 16 041150 растворимого предшественника катализатора в композиции сырья. Вообще, снижение вязкости тяжелого нефтяного сырья сократит время, необходимое для основательного и тщательного перемешивания нефтерастворимой композиции предшественника катализатора в сырье.In the case of a heavy oil feedstock that is hard or extremely viscous at room temperature, such feedstock may advantageously be heated to soften it and create a feedstock having a low enough viscosity to allow good mixing of the oil-soluble catalyst precursor in the composition. raw materials. In general, reducing the viscosity of the heavy oil feedstock will shorten the time required to thoroughly and thoroughly mix the oil soluble catalyst precursor composition in the feedstock.

Тяжелое нефтяное сырье и предшественник катализатора и/или разбавленную смесь предшественника преимущественно перемешивают при температуре в интервале от примерно 25°С (77°F) до примерно 350°С (662°F) или в интервале от примерно 50°С (122°F) до примерно 300°С (572°F) или в интервале от примерно 75°С (167°F) до примерно 250°С (482°F), чтобы получить кондиционированное сырье.The heavy oil feedstock and catalyst precursor and/or diluted precursor mixture are advantageously mixed at a temperature in the range of about 25°C (77°F) to about 350°C (662°F) or in the range of about 50°C (122°F ) to about 300°C (572°F) or in the range from about 75°C (167°F) to about 250°C (482°F) to obtain a conditioned feed.

В случае, когда предшественник катализатора перемешивают непосредственно с тяжелым нефтяным сырьем без предварительного образования разбавленной смеси предшественника, может быть выгодным смешивать предшественник катализатора и тяжелое нефтяное сырье ниже температуры, при которой значительная часть композиции предшественника катализатора разлагается. Однако в случае, когда предшественник катализатора предварительно смешивают с углеводородным разбавителем с образованием разбавленной смеси предшественника, которую затем смешивают с тяжелым нефтяным сырьем, может быть допустимо, чтобы тяжелое нефтяное сырье находилось на уровне или выше температуры разложения предшественника катализатора. Это связано с тем, что углеводородный разбавитель экранирует отдельные молекулы предшественника катализатора и предотвращает их агломерацию с образованием более крупных частиц, временно изолирует молекулы предшественника катализатора от тепла тяжелой нефти во время перемешивания и облегчает дисперсию молекул предшественника катализатора достаточно быстро по всему объему тяжелого нефтяного сырья до разложения с высвобождением металла. Кроме того, дополнительный нагрев сырья может быть необходим для высвобождения сероводорода из серосодержащих молекул в тяжелой нефти с образованием частиц металлсульфидного катализатора. Таким образом, постепенное разбавление предшественника катализатора позволяет получить высокий уровень дисперсии в тяжелом нефтяном сырье, приводящий к образованию высокодиспергированных частиц металлсульфидного катализатора, даже если сырье находится при температуре выше температуры разложения предшественника катализатора.In the case where the catalyst precursor is mixed directly with the heavy oil feedstock without first forming a dilute precursor mixture, it may be advantageous to mix the catalyst precursor and the heavy oil feedstock below a temperature at which a significant portion of the catalyst precursor composition decomposes. However, in the case where the catalyst precursor is premixed with a hydrocarbon diluent to form a dilute precursor mixture which is then mixed with the heavy oil feedstock, it may be acceptable for the heavy oil feedstock to be at or above the decomposition temperature of the catalyst precursor. This is due to the fact that the hydrocarbon diluent screens individual catalyst precursor molecules and prevents their agglomeration with the formation of larger particles, temporarily isolates the catalyst precursor molecules from the heat of heavy oil during mixing, and facilitates the dispersion of catalyst precursor molecules fairly quickly throughout the entire volume of heavy oil feedstock up to decomposition with the release of metal. In addition, additional heating of the feedstock may be necessary to release hydrogen sulfide from the sulfur-containing molecules in the heavy oil to form metal sulfide catalyst particles. Thus, gradual dilution of the catalyst precursor allows a high level of dispersion to be obtained in the heavy oil feed, resulting in the formation of highly dispersed metal sulfide catalyst particles, even if the feed is at a temperature above the decomposition temperature of the catalyst precursor.

После того, как предшественник катализатора хорошо перемешали по всему объему тяжелой нефти с получением кондиционированного сырья, эту композицию затем нагревают, чтобы вызвать разложение предшественника катализатора для высвобождения из него каталитического металла, способствовать или позволить ему взаимодействовать с серой внутри тяжелой нефти и/или добавленной в тяжелую нефть, и образовать активные частицы металлсульфидного катализатора. Металл из предшественника катализатора может первоначально образовать оксид металла, который затем взаимодействует с серой в тяжелой нефти с получением соединения сульфида металла, которое образует готовый активный катализатор. В случае, когда тяжелое нефтяное сырье включает в себя достаточную или избыточную серу, готовый активированный катализатор может быть образован in situ путем нагревания тяжелого нефтяного сырья до температуры, достаточной для выделения из него серы. В некоторых случаях сера может выделяться при той же температуре, при которой разлагается композиция предшественника. В других случаях может потребоваться дополнительное нагревание до более высокой температуры.After the catalyst precursor has been well mixed throughout the heavy oil to form a conditioned feedstock, the composition is then heated to cause the catalyst precursor to decompose to release the catalytic metal from it, promote or allow it to react with the sulfur within the heavy oil and/or added to the heavy oil, and form active particles of the metal sulfide catalyst. The metal from the catalyst precursor may initially form a metal oxide, which then reacts with the sulfur in the heavy oil to form a metal sulfide compound that forms the finished active catalyst. In the event that the heavy oil feedstock contains sufficient or excess sulfur, the finished activated catalyst may be formed in situ by heating the heavy oil feedstock to a temperature sufficient to release sulfur therefrom. In some cases, sulfur may be released at the same temperature at which the precursor composition decomposes. In other cases, additional heating to a higher temperature may be required.

Если предшественник катализатора тщательно перемешивают по всему объему тяжелой нефти, по меньшей мере, значительная часть ионов высвобожденного металла будет достаточно защищена или экранирована от других ионов металла, так что они могут образовывать молекулярно-диспергированный катализатор при взаимодействии с серой с образованием соединения сульфида металла. В некоторых случаях может произойти незначительная агломерация, приводящая к образованию частиц катализатора коллоидного размера. Однако считается, что при проведении тщательного перемешивания предшественника катализатора по всему объему сырья до термического разложения предшественника катализатора можно получить отдельные молекулы катализатора, а не коллоидные частицы. Просто смешивание, хотя и не в достаточной мере смешивание, предшественника катализатора с сырьем, как правило, вызывает образование крупных агломерированных соединений сульфида металла, которые имеют размер микрона или больше.If the catalyst precursor is thoroughly mixed throughout the heavy oil, at least a significant portion of the released metal ions will be sufficiently protected or shielded from other metal ions so that they can form a molecularly dispersed catalyst when reacted with sulfur to form a metal sulfide compound. In some cases, slight agglomeration may occur resulting in the formation of colloidal sized catalyst particles. However, it is believed that by thoroughly mixing the catalyst precursor throughout the feed prior to thermal decomposition of the catalyst precursor, individual catalyst molecules, rather than colloidal particles, can be obtained. Simply mixing, though not sufficiently mixing, the catalyst precursor with the feedstock typically causes the formation of large agglomerated metal sulfide compounds that are micron in size or larger.

Чтобы образовать диспергированные частицы металлсульфидного катализатора кондиционированное сырье нагревают до температуры в интервале от примерно 275°С (527°F) до примерно 450°С (842°F) или в интервале от примерно 310°С (590°F) до примерно 430°С (806°F), или в интервале от примерно 330°С (626°F) до примерно 410°С (770°F).To form dispersed metal sulfide catalyst particles, the conditioned feedstock is heated to a temperature in the range of about 275°C (527°F) to about 450°C (842°F) or in the range of about 310°C (590°F) to about 430° C (806°F), or in the range from about 330°C (626°F) to about 410°C (770°F).

Начальная концентрация каталитического металла, обеспечиваемая диспергированными частицами металлсульфидного катализатора, может находиться в интервале от примерно 1 м.д. до примерно 500 м.д. по массе тяжелого нефтяного сырья или в интервале от примерно 5 м.д. до примерно 300 м.д., или в интервале от примерно 10 м.д. до примерно 100 м.д. Катализатор может стать более концентрированным, поскольку летучие фракции удаляются из фракции остатка.The initial concentration of catalytic metal provided by the dispersed metal sulfide catalyst particles may range from about 1 ppm to about 1 ppm. up to about 500 ppm by weight of the heavy oil feedstock, or in the range of about 5 ppm. up to about 300 ppm, or in the range from about 10 ppm. up to about 100 ppm The catalyst may become more concentrated as the volatile fractions are removed from the residue fraction.

В случае, когда тяжелое нефтяное сырье включает значительное количество молекул асфальтенов, диспергированные частицы металлсульфидного катализатора могут предпочтительно ассоциироваться с молекулами асфальтенов или оставаться в непосредственной близости к ним. Молекулы асфальтенов могут иметь большее сродство к частицам металлсульфидного катализатора, поскольку молекулы асфальтенов, как правило, являются более гидрофильными и менее гидрофобными, чем другие углеводо- 17 041150 роды, содержащиеся в тяжелой нефти. Так как частицы металлсульфидного катализатора имеют склонность быть очень гидрофильными, отдельные частицы или молекулы будут стремиться мигрировать в сторону более гидрофильных фрагментов или молекул в тяжелом нефтяном сырье.In the case where the heavy oil feedstock contains a significant amount of asphaltene molecules, the dispersed metal sulfide catalyst particles may preferentially associate with or remain in close proximity to the asphaltene molecules. Asphaltene molecules may have a greater affinity for metal sulfide catalyst particles because asphaltene molecules are generally more hydrophilic and less hydrophobic than other hydrocarbons found in heavy oils. Since the metal sulfide catalyst particles tend to be very hydrophilic, individual particles or molecules will tend to migrate towards the more hydrophilic moieties or molecules in the heavy oil feed.

Тогда как сильнополярная природа частиц металлсульфидного катализатора вызывает или позволяет им связываться с молекулами асфальтенов, именно общая несовместимость между высокополярными каталитическими соединениями и гидрофобной тяжелой нефтью требует вышеупомянутого тщательного или основательного перемешивания композиции предшественника катализатора в тяжелой нефти до разложения и образования активных каталитических частиц. Так как соединения металлического катализатора являются высокополярными, они не могут быть эффективно диспергированы в тяжелой нефти, если они добавлены непосредственно в нее. С практической точки зрения образование небольших частиц активного катализатора приводит к большему количеству частиц катализатора, которые предоставляют более равномерно распределенные каталитические участки по всему объему тяжелой нефти.While the highly polar nature of the metal sulfide catalyst particles causes or allows them to bind to asphaltene molecules, it is the general incompatibility between highly polar catalyst compounds and hydrophobic heavy oil that requires the aforementioned thorough or thorough mixing of the catalyst precursor composition in the heavy oil prior to decomposition and formation of active catalyst particles. Since the metal catalyst compounds are highly polar, they cannot be effectively dispersed in heavy oil if added directly to it. From a practical point of view, the formation of small particles of active catalyst leads to more catalyst particles, which provide more evenly distributed catalytic sites throughout the heavy oil.

IV. Модернизированный реактор с кипящим слоем.IV. Modernized fluidized bed reactor.

На фиг. 4 схематично изображена примерная модернизированная система гидроочистки с кипящим слоем 400, которая может быть использована в раскрытых способах и системах. Система гидроочистки с кипящим слоем 400 включает в себя модернизированный реактор с кипящим слоем 430 и горячий сепаратор 404 (или другой сепаратор, такой как дистилляционная колонна). Для создания модернизированного реактора с кипящим слоем 430 предшественник катализатора 402 первоначально предварительно смешивают с углеводородным разбавителем 404 в одном или нескольких смесителях 406 с образованием смеси предшественника катализатора 409. Смесь предшественника катализатора 409 добавляют к сырью 408 и смешивают с сырьем в одном или нескольких смесителях 410 с образованием кондиционированного сырья 411. Кондиционированное сырье подается в буферный резервуар 412 с циркуляционным насосом 414, чтобы вызвать дальнейшее перемешивание и диспергирование предшественника катализатора в кондиционированном сырье.In FIG. 4 schematically depicts an exemplary upgraded fluidized bed hydrotreating system 400 that may be used in the disclosed methods and systems. Fluidized bed hydrotreating system 400 includes an upgraded fluidized bed reactor 430 and a hot separator 404 (or other separator such as a distillation column). To create the upgraded fluidized bed reactor 430, catalyst precursor 402 is initially premixed with hydrocarbon diluent 404 in one or more mixers 406 to form catalyst precursor blend 409. Catalyst precursor blend 409 is added to feedstock 408 and mixed with feedstock in one or more mixers 410c. forming a conditioned feedstock 411. The conditioned feedstock is fed into a buffer tank 412 with a circulation pump 414 to cause further mixing and dispersion of the catalyst precursor in the conditioned feedstock.

Кондиционированное сырье из буферного резервуара 412 нагнетается одним или несколькими насосами 416, проходит через предварительный нагреватель 418 и подается в реактор с кипящим слоем 430 вместе с газообразным водородом 420 под давлением через впускное отверстие 436, расположенное у дна или вблизи дна реактора с кипящим слоем 430. Тяжелый нефтяной материал 426 в реакторе с кипящим слоем 430 содержит диспергированные частицы металлсульфидного катализатора, схематически изображенные как частицы катализатора 424.The conditioned feedstock from the buffer tank 412 is pumped by one or more pumps 416, passes through the preheater 418 and is fed into the fluidized bed reactor 430 along with pressurized hydrogen gas 420 through an inlet 436 located at or near the bottom of the fluidized bed reactor 430. The heavy oil material 426 in fluidized bed reactor 430 contains dispersed metal sulfide catalyst particles, schematically depicted as catalyst particles 424.

Тяжелое нефтяное сырье 408 может содержать любое желательное сырье из ископаемого топлива и/или его фракцию, включая, но не ограничиваясь ими, одну или несколько видов тяжелой нефти, битуминозные нефтяные пески, остаток бочковых фракций из сырой нефти, кубовый остаток атмосферной колонны, кубовый остаток вакуумной колонны, каменноугольную смолу, сжиженный уголь и другие фракции остатка. В некоторых вариантах осуществления тяжелое нефтяное сырье 408 может включать значительную фракцию высококипящих углеводородов (т.е. номинально с температурой или выше 343°С (650°F), более предпочтительно номинально с температурой или выше примерно 524°С (975°F)) и/или асфальтены. Асфальтены представляют собой сложные углеводородные молекулы, которые включают в себя относительно низкое соотношение водорода к углероду, что является результатом достаточного количества конденсированных ароматических и нафтеновых колец с парафиновыми боковыми цепями (смотри фиг. 1). Слои, состоящие из конденсированных ароматических и нафтеновых колец, удерживаются вместе гетероатомами, такими как сера или азот и/или полиметиленовыми мостиками, тиоэфирными связями и комплексами ванадия и никеля. Асфальтеновая фракция также содержит более высокое содержание серы и азота, чем сырая нефть или остальная часть вакуумного остатка, и также содержит более высокие концентрации углеродобразующих соединений (т.е. те, которые образуют предшественники кокса и осадок).The heavy oil feedstock 408 may comprise any desired fossil fuel feedstock and/or fraction thereof, including, but not limited to, one or more heavy oils, tar sands, crude oil sludge, atmospheric column bottoms, bottoms vacuum column, coal tar, liquefied coal and other residue fractions. In some embodiments, the heavy oil feedstock 408 may include a significant high-boiling hydrocarbon fraction (i.e., nominally at or above 343°C (650°F), more preferably nominally at or above about 524°C (975°F)) and/or asphaltenes. Asphaltenes are complex hydrocarbon molecules that include a relatively low ratio of hydrogen to carbon, which is the result of a sufficient number of fused aromatic and naphthenic rings with paraffinic side chains (see Fig. 1). Layers of fused aromatic and naphthenic rings are held together by heteroatoms such as sulfur or nitrogen and/or polymethylene bridges, thioether bonds, and vanadium and nickel complexes. The asphaltene fraction also contains a higher sulfur and nitrogen content than crude oil or the rest of the vacuum residue, and also contains higher concentrations of carbon-forming compounds (ie those that form coke precursors and sludge).

Реактор с кипящим слоем 430 дополнительно включает зону разрыхленного катализатора 442, содержащую гетерогенный катализатор 444. Нижняя зона 448 свободная от гетерогенного катализатора расположена ниже зоны разрыхленного катализатора 442, а верхняя зона 450 свободная от гетерогенного катализатора расположена над зоной разрыхленного катализатора 442. Диспергированные частицы металлсульфидного катализатора 424 диспергированы по всему материалу 426 в реакторе с кипящим слоем 430, включая зону разрыхленного катализатора 442, зоны 448, 450, 452 свободные от гетерогенного катализатора, тем самым будучи доступными для содействия реакциям обогащения в пределах, составляющих зоны, свободные от катализатора, в реакторе с кипящим слоем до его модернизации с включением системы двухкомпонентного катализатора.The fluidized bed reactor 430 further includes a loose catalyst zone 442 containing a heterogeneous catalyst 444. A lower heterogeneous catalyst free zone 448 is located below the loose catalyst zone 442, and an upper heterogeneous catalyst free zone 450 is located above the loose catalyst zone 442. Dispersed metal sulfide catalyst particles 424 are dispersed throughout the material 426 in the fluidized bed reactor 430, including the loose catalyst zone 442, heterogeneous catalyst free zones 448, 450, 452, thereby being available to promote enrichment reactions within constituting the catalyst free zones in the reactor with a fluidized bed before its modernization with the inclusion of a two-way catalyst system.

Для содействия гидрокрекингу, а не просто реакциям гидроочистки реактор(ы) гидроочистки предпочтительно эксплуатируют при температуре в интервале от примерно 750°F (399°С) до примерно 860°F (460°С), более предпочтительно в интервале от примерно 780°F (416°С) до примерно 830°F (443°C), предпочтительно эксплуатируют при давлении в интервале от примерно 1000 фунтов на квадратный дюйм (6,9 МПа) до примерно 3000 фунтов на квадратный дюйм (20,7 МПа), более предпочтительно в интервале от примерно 1500 фунтов на квадратный дюйм (10,3 МПа) до примерно 2500 фунтов на квадратный дюйм (17,2 МПа), и предпочтительно эксплуатируют при объемной скорости (LHSV) в интервалеTo promote hydrocracking rather than just hydrotreatment reactions, the hydrotreating reactor(s) are preferably operated at a temperature in the range of about 750°F (399°C) to about 860°F (460°C), more preferably in the range of about 780°F (416°C) to about 830°F (443°C), preferably operated at a pressure in the range from about 1000 psi (6.9 MPa) to about 3000 psi (20.7 MPa), more preferably in the range from about 1500 psi (10.3 MPa) to about 2500 psi (17.2 MPa), and preferably operate at a space velocity (LHSV) in the range

- 18 041150 от примерно 0,05 до примерно 0,45 ч-1, более предпочтительно в интервале от примерно 0,15 до примерно 0,35 ч-1. Различие между гидрокрекингом и гидроочисткой также может быть выражено относительно конверсии остатка (где гидрокрекинг приводит к существенной конверсии более высококипящих в более низкокипящие углеводороды, тогда как в гидроочистке этого не происходит). Раскрытые в настоящем документе системы гидроочистки могут приводить к конверсии остатка в интервале от примерно 40 до примерно 90%, предпочтительно в интервале от примерно 55 до примерно 80%. Предпочтительный интервал конверсии, как правило, зависит от типа сырья по причине различий в сложности обработки среди различных видов сырья. Как правило, конверсия будет по меньшей мере на 5% выше, предпочтительно по меньшей мере на 10% выше, по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем перед модернизацией с использованием системы двухкомпонентного катализатора, как раскрыто в настоящем документе.- 18 041150 from about 0.05 to about 0.45 h -1 , more preferably in the range from about 0.15 to about 0.35 h -1 . The difference between hydrocracking and hydrotreating can also be expressed in terms of residue conversion (where hydrocracking results in a significant conversion of higher boiling to lower boiling hydrocarbons, whereas this does not occur in hydrotreating). The hydrotreating systems disclosed herein can result in residue conversions ranging from about 40% to about 90%, preferably in the range from about 55% to about 80%. The preferred conversion range generally depends on the type of feedstock due to differences in processing complexity among different feedstocks. Typically, the conversion will be at least 5% higher, preferably at least 10% higher, compared to operating a fluidized bed reactor prior to upgrading with a two-way catalyst system as disclosed herein.

Материал 426 в реакторе с кипящим слоем 430 непрерывно рециркулируется из верхней зоны 450 свободной от гетерогенного катализатора в нижнюю зону 448 свободную от гетерогенного катализатора посредством рециркуляционного канала 452, соединенного с эбуляционным насосом 454. В верхней части рециркуляционного канала 452 находится воронкообразная рециркуляционная чаша 456, через которую материал 426 отводится из верхней зоны 450 свободной от гетерогенного катализатора. Рециркупируемый материал 42 6 смешивается со свежим кондиционированным сырьем 411 и газообразным водородом 420.The material 426 in the fluidized bed reactor 430 is continuously recirculated from the upper heterogeneous catalyst free zone 450 to the lower heterogeneous catalyst free zone 448 via a recirculation conduit 452 connected to an ebullation pump 454. which material 426 is diverted from the upper zone 450 free of heterogeneous catalyst. Recycled material 42 6 is mixed with fresh conditioned feed 411 and hydrogen gas 420.

Свежий гетерогенный катализатор 444 вводится в реактор с кипящим слоем 430 через входную трубу катализатора 458, а отработанный гетерогенный катализатор 444 отводится через трубу для выведения катализатора 460. В то время как труба для выведения катализатора 460 неспособна различать полностью отработанный катализатор, частично отработанный, но активный катализатор от свежего катализатора, существование диспергированных частиц металлсульфидного катализатора 424 обеспечивает дополнительную каталитическую активность в зоне разрыхленного катализатора 442, рециркуляционном канале 452 и в нижней и верхней зонах 448, 450 свободных от гетерогенного катализатора. Добавление водорода к углеводородам за пределами гетерогенного катализатора 444 сводит к минимуму образование осадка и предшественников кокса, которые часто ответственны за дезактивацию гетерогенного катализатора.Fresh heterogeneous catalyst 444 is introduced into the fluidized bed reactor 430 through the catalyst inlet pipe 458, and the spent heterogeneous catalyst 444 is withdrawn through the catalyst withdrawal pipe 460. While the catalyst withdrawal pipe 460 is unable to distinguish between completely spent catalyst, partially spent but active catalyst from fresh catalyst, the existence of dispersed metal sulfide catalyst particles 424 provides additional catalytic activity in the loose catalyst zone 442, the recycle channel 452, and in the lower and upper heterogeneous catalyst free zones 448, 450. The addition of hydrogen to hydrocarbons outside of the heterogeneous catalyst 444 minimizes the formation of sludge and coke precursors that are often responsible for deactivating the heterogeneous catalyst.

Реактор с кипящим слоем 430 дополнительно включает в себя выпускное отверстие 438 на вершине или вблизи нее, через которое отводится превращенный материал 440. Превращенный материал 440 вводится в горячий сепаратор или дистилляционную колонну 404. Горячий сепаратор или дистилляционная колонна 404 разделяет на одну или несколько летучих фракций 405, которые выводятся из верхней части горячего сепаратора 404, из фракции остатка 407, которая извлекается со дна горячего сепаратора или дистилляционной колонны 404. Фракция остатка 407 содержит остаточные частицы металлсульфидного катализатора, схематически изображенные как частицы катализатора 424. При желании, по меньшей мере, часть фракции остатка 407 может быть возвращена обратно в реактор с кипящим слоем 430, чтобы образовать часть загружаемого материала и подать дополнительные частицы металлсульфидного катализатора. Альтернативно, фракция остатка 407 может быть дополнительно обработана с использованием технологического оборудования ниже по потоку, такого как другой реактор с кипящим слоем. В этом случае сепаратор 404 может быть промежуточным сепаратором.The fluidized bed reactor 430 further includes an outlet 438 at or near the top through which converted material 440 is withdrawn. 405, which are removed from the top of the hot separator 404, from the residue fraction 407, which is recovered from the bottom of the hot separator or distillation column 404. The residue fraction 407 contains residual metal sulfide catalyst particles, schematically depicted as catalyst particles 424. Optionally, at least a portion of the residue fraction 407 may be recycled back to the fluidized bed reactor 430 to form part of the feed and feed additional metal sulfide catalyst particles. Alternatively, the residue fraction 407 may be further processed using downstream process equipment such as another fluidized bed reactor. In this case, separator 404 may be an intermediate separator.

В некоторых вариантах осуществления эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем с получением незначительного загрязнения осадком при использовании системы двухкомпонентного катализатора приводит к снижению загрязнения оборудования при любой заданной скорости образования осадка и/или концентрации.In some embodiments, operating an upgraded fluidized bed reactor with little sludge fouling using a two-way catalyst system results in reduced equipment fouling at any given sludge rate and/or concentration.

Например, скорость загрязнения оборудования при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора может приводить к частоте отключений теплообменника для очистки, которая равна или меньше по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем.For example, the rate of equipment fouling when operating a retrofit fluidized bed reactor using a two-way catalyst system can result in a purge heat exchanger shutdown frequency that is equal to or less than operating a fluidized bed reactor.

К тому же или альтернативно скорость загрязнения оборудования при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора может приводить к частоте остановок атмосферной и/или вакуумной дистилляционной колонны для очистки, которая равна или меньше по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем.In addition, or alternatively, the equipment fouling rate when operating a retrofit fluidized bed reactor using a two-way catalyst system may result in a frequency of shutdowns of the atmospheric and/or vacuum distillation column for purification that is equal to or less than when the fluidized bed reactor is operated.

К тому же или альтернативно скорость загрязнения оборудования при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора может приводить к частоте замен или очистки фильтров и фильтров грубой очистки, которая равна или меньше по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем.In addition, or alternatively, the rate of equipment fouling when operating a retrofit fluidized bed reactor using a two-way catalyst system may result in a filter and pre-filter replacement or cleaning frequency that is equal to or less than when a fluidized bed reactor is operated.

К тому же или альтернативно скорость загрязнения оборудования при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора может приводить к частоте переключений на запасные теплообменники, которая равна или меньше по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем.In addition, or alternatively, the equipment fouling rate when operating a retrofit fluidized bed reactor using a two-way catalyst system can result in a switching frequency to spare heat exchangers that is equal to or less than operating a fluidized bed reactor.

К тому же или альтернативно скорость загрязнения оборудования при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора можетIn addition, or alternatively, the equipment fouling rate when operating a retrofit fluidized bed reactor using a two-way catalyst system may

- 19 041150 приводить к пониженной скорости снижения температур обшивки в оборудовании, выбранном из одного или нескольких теплообменников, сепараторов или дистилляционных колонн по сравнению с начальной эксплуатацией реактора с кипящим слоем.- 19 041150 lead to a reduced rate of decrease in skin temperatures in equipment selected from one or more heat exchangers, separators or distillation columns compared to the initial operation of the fluidized bed reactor.

К тому же или альтернативно скорость загрязнения оборудования при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора может приводить к пониженной скорости увеличения температуры металла печной трубы по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем.In addition, or alternatively, the rate of equipment fouling when operating a retrofit fluidized bed reactor using a two-way catalyst system may result in a reduced rate of increase in temperature of the furnace tube metal compared to operating a fluidized bed reactor.

К тому же или альтернативно скорость загрязнения оборудования при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора может приводить к пониженной скорости увеличения рассчитанных факторов термического сопротивления загрязнению теплообменников по сравнению с начальной эксплуатацией реактора с кипящим слоем.In addition or alternatively, the rate of equipment fouling when operating a retrofitted fluidized bed reactor using a two-way catalyst system may result in a reduced rate of increase in the calculated thermal fouling resistance factors of heat exchangers compared to the initial operation of the fluidized bed reactor.

В некоторых вариантах осуществления эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем при использовании системы двухкомпонентного катализатора может приводить к скорости образования осадка и/или концентрации, которая равна, меньше или больше по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем. В некоторых вариантах осуществления концентрация осадка может быть основана на измерении осадка в одном или нескольких из: (1) продукте кубового остатка атмосферной колонны; (2) продукте кубового остатка вакуумной колонны; (3) продукте из горячего сепаратора низкого давления; или (4) продукте жидкого топлива до или после добавления дистиллятных нефтепродуктов.In some embodiments, operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system may result in a sludge formation rate and/or concentration that is equal to, less than, or greater than operating the fluidized bed reactor. In some embodiments, the sediment concentration may be based on a measurement of sediment in one or more of: (1) the atmospheric column bottoms product; (2) product bottoms of the vacuum column; (3) hot low pressure separator product; or (4) liquid fuel product before or after the addition of distillate oils.

V. Экспериментальные исследования и результаты.V. Experimental studies and results.

Следующие данные результатов испытаний демонстрируют эффекты и преимущества модернизации реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора, состоящей из гетерогенного катализатора и диспергированных частиц металлсульфидного катализатора при гидроочистке тяжелой нефти. Сравнительные исследования проводили с использованием коммерческой установки с кипящим слоем и показали, что использование системы двухкомпонентного катализатора в модернизированной системе гидроочистки с кипящим слоем приводит к незначительному загрязнению осадком. Установкой, используемой для примеров, была трехступенчатая установка с кипящим слоем. Из-за патентного характера эксплуатации коммерческой установки рабочие параметры предоставляются в относительном, а не в абсолютном выражении.The following test results data demonstrate the effects and benefits of upgrading a fluidized bed reactor using a two-way catalyst system consisting of a heterogeneous catalyst and dispersed metal sulfide catalyst particles in heavy oil hydrotreating. Comparative studies were performed using a commercial fluidized bed plant and showed that the use of a two-way catalyst system in an upgraded fluidized bed hydrotreating system resulted in little sludge fouling. The setup used for the examples was a three-stage fluidized bed setup. Due to the patent nature of operating a commercial plant, operating parameters are provided in relative rather than absolute terms.

Тяжелый вакуумный газойль может быть использован в качестве углеводородного разбавителя для диспергирования предшественника катализатора и образования смеси предшественника, которая затем добавляется и смешивается с тяжелым нефтяным сырьем с образованием кондиционированного сырья. Перемешивание количества предшественника катализатора с количеством углеводородного разбавителя образует количество смеси предшественника катализатора, которое затем может быть перемешано с тяжелым нефтяным сырьем для достижения целевой загрузки диспергированного катализатора в кондиционированном сырье. В качестве иллюстрации, где желательна целевая загрузка в 30 м.д. диспергированного металлсульфидного катализатора в кондиционированном сырье (где загрузка выражается на основе концентрации металла), смесь предшественника катализатора может быть получена с концентрацией металла в 3000 м.д. Смеситель с большим сдвиговым усилием может быть использован для перемешивания смеси предшественника, состоящей из углеводородного разбавителя и предшественника катализатора (например, 2-этилгексаноат молибдена) с тяжелым нефтяным сырьем с образованием кондиционированного сырья. Должное перемешивание может быть достигнуто путем первого предварительного перемешивания предшественника катализатора с углеводородным разбавителем с образованием смеси предшественника.The heavy vacuum gas oil can be used as a hydrocarbon diluent to disperse the catalyst precursor and form a precursor mixture which is then added and mixed with the heavy oil feed to form the conditioned feed. Mixing the amount of catalyst precursor with the amount of hydrocarbon diluent forms an amount of the catalyst precursor blend, which can then be mixed with the heavy oil feed to achieve the target dispersed catalyst loading in the conditioned feed. By way of illustration, where a target loading of 30 ppm is desired. dispersed metal sulfide catalyst in a conditioned feed (where the loading is expressed in terms of metal concentration), a catalyst precursor mixture can be obtained with a metal concentration of 3000 ppm. A high shear mixer can be used to mix a precursor mixture of a hydrocarbon diluent and a catalyst precursor (eg, molybdenum 2-ethylhexanoate) with the heavy oil feedstock to form a conditioned feedstock. Proper mixing can be achieved by first pre-mixing the catalyst precursor with the hydrocarbon diluent to form a precursor mixture.

Как упоминалось выше, следующие примеры были выполнены в коммерческой установке с кипящим слоем. Установкой, используемой для примеров, была трехступенчатая установка с кипящим слоем. Из-за патентного характера эксплуатации коммерческой установки рабочие параметры предоставляются в относительном выражении.As mentioned above, the following examples were performed in a commercial fluidized bed plant. The setup used for the examples was a three-stage fluidized bed setup. Due to the patent nature of operating a commercial plant, operating parameters are provided in relative terms.

Сравнительный пример 1.Comparative example 1.

Коммерческая установка с кипящим слоем для сравнительного примера 1 эксплуатировалась в исходном состоянии без использования диспергированной каталитической добавки, используемой для образования диспергированных частиц сульфида металла системы двухкомпонентного катализатора. Для обработки тяжелого нефтяного сырья использовали только коммерческий гетерогенный разрыхленный (кипящий) катализатор на носителе в стандартном количестве. Реакторы с кипящим слоем эксплуатировали при базовой температуре, причем все три ступени реактора работали при одной и той же средневзвешенной температуре слоя (WABT). Технологической загрузкой был вакуумный остаток Urals, из расчета 538°С (1000°F) границы кипения фракции остатка, и установку эксплуатировали при базовой скорости подачи, обычно выраженной как часовая объемная скорость жидкости (LHSV), которая определяется как объемная скорость подачи, поделенная на объем теплового реактора.The commercial fluidized bed plant for Comparative Example 1 was operated as is without the use of the dispersed catalyst additive used to form the dispersed metal sulfide particles of the two-way catalyst system. For the processing of heavy oil feedstock, only a commercial heterogeneous loosened (boiling) supported catalyst was used in a standard amount. The fluidized bed reactors were operated at base temperature with all three reactor stages operated at the same weighted average bed temperature (WABT). The process load was Urals vacuum residue, based on the 538°C (1000°F) boiling point of the residue fraction, and the plant was operated at a base feed rate, usually expressed as liquid hourly space velocity (LHSV), which is defined as the feed space velocity divided by thermal reactor volume.

В вышеуказанных базовых условиях был достигнут базовый уровень конверсии остатка, где конверсию определяют из расчета 538°С+фракция вакуумного остатка. После выхода из реакторной системы конвертированный реакционный поток обрабатывали посредством серии разделений, которые включали атмосферную перегонку и вакуумную перегонку, приводящие к извлечению продукта из кубовогоUnder the above basic conditions, a baseline residue conversion was achieved, where the conversion is determined from the calculation of 538° C. + vacuum residue fraction. After leaving the reactor system, the converted reaction stream was processed through a series of separations that included atmospheric distillation and vacuum distillation, resulting in the recovery of the product from the still

- 20 041150 остатка вакуумной колонны (VTB). Базовую концентрацию осадка измеряли в этом продукте VTB с использованием метода IP-375.- 20 041150 vacuum column residue (VTB). Basal sediment concentration was measured in this VTB product using the IP-375 method.

Во время эксплуатации коммерческой установки в исходном состоянии сравнительного примера 1 несколько теплообменников, расположенных ниже по потоку от секции реактора с кипящим слоем, контролировали на наличие признаков загрязнения. Они включали в себя три последовательных теплообменника, расположенных ниже по потоку от вакуумной дистилляционной колонны, которые используются для снижения температуры продукта кубового остатка вакуумной колонны. Применительно к этим примерам они обозначаются как VTB охладитель № 1, VTB охладитель № 2 и VTB охладитель № 3. Система также включала в себя теплообменник, который предназначается для охлаждения вспомогательной фракции, обозначенного как охладитель вспомогательной фракции и теплообменник, который снижает температуру кубового остатка атмосферной колонны, обозначаемый как АТВ охладитель. Вспомогательная фракция представляет собой поток продукта, получаемый выше продукта VTB в вакуумной дистилляционной колонне. Загрязнение измеряли на основе перепада давления в каждом из этих теплообменников, измеренных в единицах давления кПа. Скорость загрязнения выражается как среднесуточная скорость увеличения перепада давления в течение нескольких дней, выраженная в кПа/день.During operation of the commercial plant in the initial state of comparative example 1, several heat exchangers located downstream of the fluidized bed reactor section were monitored for signs of fouling. They included three heat exchangers in series downstream of the vacuum distillation column, which are used to reduce the temperature of the vacuum column bottoms product. For these examples, they are referred to as VTB Cooler #1, VTB Cooler #2, and VTB Cooler #3. columns, referred to as ATV cooler. The auxiliary fraction is the product stream obtained above the VTB product in the vacuum distillation column. The fouling was measured based on the pressure drop across each of these heat exchangers, measured in pressure units kPa. The pollution rate is expressed as the average daily rate of increase in pressure drop over several days, expressed in kPa/day.

Результаты загрязнения показаны ниже после примера 2 в таблице. Все пять контролируемых теплообменников показали заметные скорости загрязнения в интервале от 37 кПа/день для охладителя вспомогательной фракции до 196 кПа/день для АТВ охладителя. Скорости загрязнения для трех VTB охладителей составляли от 45 до 124 кПа/день. Эти скорости являются значительными и указывают на скорость загрязнения теплообменника, достаточную для необходимого регулярного отключения отдельных теплообменников для очистки. Чтобы удовлетворить эту потребность, коммерческая установка была оборудована параллельными теплообменниками, которые позволяют очищать ключевые теплообменники, не прекращая эксплуатацию установки.The contamination results are shown below after example 2 in the table. All five monitored heat exchangers showed noticeable fouling rates ranging from 37 kPa/day for the auxiliary coolant to 196 kPa/day for the ATV cooler. The fouling rates for the three VTB coolers ranged from 45 to 124 kPa/day. These rates are significant and indicate the rate of fouling of the heat exchanger sufficient for the necessary regular shutdown of individual heat exchangers for cleaning. To meet this need, the commercial plant was equipped with parallel heat exchangers that allow the key heat exchangers to be cleaned while the plant is still in operation.

Пример 2.Example 2

В примере 2 использовали такую же коммерческую установку, которая описана в сравнительном примере 1. Однако установка была модернизирована для эксплуатации с использованием системы двухкомпонентного катализатора, содержащей коммерческий гетерогенный разрыхленный (кипящий) катализатор на носителе в таком же количестве вместе с диспергированными частицами металлсульфидного катализатора, образованным с использованием хорошо диспергированного предшественника катализатора.Example 2 used the same commercial plant as described in Comparative Example 1. However, the plant was modified to operate using a two-way catalyst system containing the same amount of commercial supported heterogeneous loosened (boiling) catalyst along with dispersed metal sulfide catalyst particles formed using a well-dispersed catalyst precursor.

Диспергированный предшественник катализатора добавляли к технологической загрузке в количестве, достаточном для предоставления 35 м.д. по массе каталитического металла молибдена в расчете на количество сырья вакуумного остатка. Скорость подачи сырья вакуумного остатка Ural поддерживалась с такой же базовой скоростью, что и в сравнительном примере 1.The dispersed catalyst precursor was added to the process feed in an amount sufficient to provide 35 ppm. by weight of the catalytic molybdenum metal based on the amount of raw material of the vacuum residue. The raw material feed rate of the Ural vacuum residue was maintained at the same base rate as in Comparative Example 1.

В примере 2 температуры реактора, выраженные как средневзвешенная температура слоя, были увеличены на 9°С по сравнению с базовой температурой, используемой в сравнительном примере 1. Все три ступени реактора были увеличены в температуре на такое же количество и, следовательно, продолжали работать на равных WABT в трех реакторах. Это увеличение температуры привело к увеличению конверсии остатка на 9,4 процентные точки по сравнению с базовой конверсией в сравнительном примере 1. Это обычно должно приводить к значительному увеличению концентрации осадка в продукте кубового остатка вакуумной колонны. Однако из-за влияния системы двухкомпонентного катализатора, используемой в примере 2, измеренная концентрация осадка (с использованием метода IP-375) в кубовом остатке вакуумной колонны была в 0,95 раз выше базовой концентрации сравнительного примера 1 или почти такой же концентрацией осадка.In Example 2, the reactor temperatures, expressed as the weighted average bed temperature, were increased by 9°C compared to the base temperature used in Comparative Example 1. All three reactor stages were increased in temperature by the same amount and therefore continued to operate on equal terms. WABT in three reactors. This increase in temperature resulted in a 9.4 percentage point increase in residue conversion compared to the baseline conversion in Comparative Example 1. This should typically result in a significant increase in the sediment concentration in the vacuum column bottoms product. However, due to the influence of the two-way catalyst system used in Example 2, the measured sediment concentration (using the IP-375 method) in the vacuum column bottoms was 0.95 times the base concentration of Comparative Example 1, or almost the same sediment concentration.

Специалист в данной области должен ожидать, что с концентрацией осадка, которая почти такая же, как в сравнительном примере 1, можно ожидать, что способ, использованный в примере 2, будет показывать аналогичные скорости загрязнения теплообменника. Однако фактические скорости загрязнения, наблюдаемые для примера 2, были существенно ниже, чем в сравнительном примере 1. Как показано в таблице, скорости загрязнения для VTB охладителей варьировались от 0,01 кПа/день для VTB охладителя № 1 до 41 кПа/день для VTB охладителя № 3. Это соответствует снижению скорости загрязнения на немыслимые 99,9% для VTB охладителя № 1, на 71,1% для VTB охладителя № 2 и на 66,9% для VTB охладителя № 3. Аналогичным образом, скорости загрязнения для охладителя вспомогательной фракции и АТВ охладителя были значительно ниже, чем в сравнительном примере 1, с уменьшением на 97,3% и 93,4% соответственно.One skilled in the art would expect that with a sludge concentration that is nearly the same as Comparative Example 1, the method used in Example 2 would be expected to show similar fouling rates of the heat exchanger. However, the actual fouling rates observed for Example 2 were substantially lower than those for Comparative Example 1. As shown in the table, fouling rates for VTB coolers ranged from 0.01 kPa/day for VTB cooler #1 to 41 kPa/day for VTB cooler #3. This equates to an unthinkable 99.9% reduction in fouling rates for VTB cooler #1, 71.1% for VTB cooler #2, and 66.9% for VTB cooler #3. Similarly, fouling rates for cooler #3 auxiliary fraction and coolant ATB were significantly lower than in comparative example 1, with a decrease of 97.3% and 93.4%, respectively.

Наблюдение резко пониженной скорости загрязнения при почти одинаковой концентрации осадка измеренного методом IP-375 в продукте кубового остатка вакуумной колонны указывает на то, что состав осадка значительно изменяется под действием диспергированной каталитической добавки по настоящему изобретению и, что образуется осадок с уменьшенной склонностью к загрязнению.The observation of a dramatically reduced fouling rate at almost the same IP-375 sludge concentration in the vacuum tower bottoms product indicates that the sludge composition is significantly altered by the dispersed catalyst additive of the present invention and that a sludge with reduced fouling tendency is formed.

--

Claims (13)

Сравнительный пример 2 и пример 1Comparative Example 2 and Example 1 Не диспергирован ный катализатор Диспергирован ный катализатор (35 м.д. Мо в сырье вакуумного остатка)Not dispersed catalyst Dispersed catalyst (35 ppm Mo in vacuum residue feed) Средневзвешенная Базовая Базовая + 9°С температура слоя,°Cweighted average Basic Base temperature + 9°С layer, °C Конверсия остатка, W% из расчета 538°С границы кипения фракции Базовая Базовая + 9, 4%Residual conversion, W% based on 538°С boiling limits factions Basic Basic + 9.4% Осадок, измеренный методом IP-375, в кубовом остатке вакуумной колонны, относительный Базовая 0.95 * БазовуюSediment measured by IP-375 method in the bottom of the vacuum column, relative Basic 0.95 * Basic Скорость загрязнения теплообменника (скорость увеличения перепада давления) кПа/день % Снижение в скорости загрязненияHeat exchanger fouling rate (rate of increase in differential pressure) kPa/day % Reduction in speed pollution VTB Охладитель №1 +90 +0,1 99, 9%VTB Cooler #1 +90 +0.1 99.9% VTB Охладитель №2 +45 +13 71, 1%VTB Cooler #2 +45 +13 71.1% VTB Охладитель №3 +124 +41 66, 9%VTB Cooler #3 +124 +41 66.9% Охладитель вспомогательной фракции +37 +1 97,3%Auxiliary fraction cooler +37 +1 97.3% АТВ Охладитель +196 +13 93, 4%ATV Cooler +196 +13 93.4% Настоящее изобретение может быть воплощено в других конкретных формах, не отступая от его объема или существенных характеристик. Описанные варианты осуществления должны рассматриваться во всех отношениях только как иллюстративные, а не ограничительные. Следовательно, объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения, а не предшествующим описанием. Все изменения, которые попадают в значение и интервал эквивалентности формулы изобретения, должны быть охвачены в пределах ее объема.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from its scope or essential characteristics. The described embodiments are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. Therefore, the scope of the invention is defined by the appended claims and not by the preceding description. All changes that fall within the meaning and equivalence range of the claims are to be embraced within the scope of the claims. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ модернизации системы гидроочистки с кипящим слоем, которая включает в себя один или несколько реакторов с кипящим слоем, с получением незначительного загрязнения осадком, содержащий эксплуатацию реактора с кипящим слоем с использованием гетерогенного катализатора в начальных условиях гидроочистки, для получения начального технологического потока, содержащего продукты конверсии и осадок, включающий гидроочистку тяжелой нефти при начальной скорости получения превращенных продуктов, начальной скорости образования осадка и/или начальной концентрации осадка в начальном технологическом потоке и начальной скорости загрязнения оборудования;1. A method for upgrading a fluidized bed hydrotreatment system that includes one or more fluidized bed reactors to produce negligible sludge fouling, comprising operating a fluidized bed reactor using a heterogeneous catalyst under initial hydrotreating conditions to produce an initial process stream containing conversion products and sludge, including heavy oil hydrotreatment at initial conversion rate, initial sludge formation rate and/or initial sludge concentration in the initial process stream, and initial equipment fouling rate; затем модернизацию реактора с кипящим слоем путем формирования модернизированного реактора с системой двухкомпонентного катализатора, содержащей диспергированные частицы металлсульфидного катализатора и гетерогенного катализатора; и эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора для гидроочистки тяжелой нефти, где указанный реактор содержит осадок, вызывающий незначительные загрязнения, по сравнению с осадком в начальном технологическом потоке, приводящий к тому, что загрязнение оборудования уменьшается по меньшей мере на 5% для данной скорости образования осадка и/или его концентрации, по сравнению с эксплуатацией реактора с кипяthen upgrading the fluidized bed reactor by forming an upgraded reactor with a two-way catalyst system containing dispersed particles of a metal sulfide catalyst and a heterogeneous catalyst; and operating an upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system for heavy oil hydrotreating, wherein said reactor contains a sludge causing minor fouling compared to the sludge in the original process stream, resulting in equipment fouling being reduced by at least 5%. for a given rate of sludge formation and/or concentration, compared to operating a reactor with boiling water - 22 041150 щим слоем при начальных условиях; где при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора, по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем в начальных условиях, скорость получения превращенных продуктов увеличена по меньшей мере на 2,5%, за счет по меньшей мере одного из следующего:- 22 041150 thick layer under initial conditions; where when operating the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system, compared to operating the fluidized bed reactor under initial conditions, the rate of obtaining converted products is increased by at least 2.5%, due to at least one of the following: (i) более высокой температуры, увеличенной по меньшей мере на 2,5°С, более высокой конверсии, увеличенной по меньшей мере на 2,5%, и при пропускной способности, по меньшей мере, на таком же уровне по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем в начальных условиях;(i) higher temperature, increased by at least 2.5°C, higher conversion, increased by at least 2.5%, and at a throughput at least the same level compared to the operation of the reactor with a fluidized bed in the initial conditions; (ii) более высокой температуры, увеличенной по меньшей мере на 2,5°С, и более высокой пропускной способности, увеличенной по меньшей мере на 2,5%, и при конверсии, по меньшей мере, на таком же уровне по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем в начальных условиях;(ii) higher temperature increased by at least 2.5°C and higher throughput increased by at least 2.5% and conversion at least the same level compared to operation fluidized bed reactor under initial conditions; (iii) более высокой температуры, увеличенной по меньшей мере на 2,5°С, и более высокой пропускной способности, увеличенной по меньшей мере на 2,5%, и при более высокой конверсии, увеличенной по меньшей мере на 2,5% по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем в начальных условиях; и где скорость загрязнения оборудования определяют при эксплуатации реактора в начальных условиях и при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора, по меньшей мере по одному из следующих показателей процесса:(iii) higher temperature increased by at least 2.5°C and higher throughput increased by at least 2.5% and higher conversion increased by at least 2.5% compared with the operation of a fluidized bed reactor under initial conditions; and where the fouling rate of the equipment is determined during the operation of the reactor under initial conditions and during the operation of a modernized fluidized bed reactor using a two-way catalyst system, at least one of the following process parameters: (i) частота требуемой очистки теплообменников;(i) frequency of required cleaning of heat exchangers; (ii) частота переключения на запасные теплообменники;(ii) frequency of switching to spare heat exchangers; (iii) частота замен фильтра;(iii) frequency of filter changes; (iv) частота очисток или замен фильтра грубой очистки;(iv) frequency of cleaning or replacement of the coarse filter; (v) скорость снижения температур обшивки в оборудовании, в том числе в оборудовании, выбранном из теплообменников, сепараторов или дистилляционных колонн;(v) the rate of decrease in skin temperatures in equipment, including equipment selected from heat exchangers, separators or distillation columns; (vi) скорость увеличения температуры металла печной трубы;(vi) the rate of increase in temperature of the chimney metal; (vii) скорость увеличения рассчитанных факторов термического сопротивления загрязнению теплообменников и печей;(vii) the rate of increase of the calculated fouling thermal resistance factors of heat exchangers and furnaces; (viii) скорость увеличения перепада давления на теплообменниках;(viii) the rate of increase in pressure drop across the heat exchangers; (ix) частота очистки атмосферных и/или вакуумных дистилляционных колонн; или (х) частота капитальных ремонтов.(ix) cleaning frequency of atmospheric and/or vacuum distillation columns; or (x) frequency of major repairs. 2. Способ по п.1, в котором эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком содержит:2. The method of claim 1, wherein operating the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system to produce negligible sludge fouling comprises: эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем при более высокой интенсивности работы реактора по сравнению с начальной интенсивностью работы, и получение конвертированных продуктов с более высокой скоростью, чем начальная скорость получения конвертированных продуктов при эксплуатации реактора с кипящим слоем в начальных условиях, и при этом:operating the upgraded fluidized bed reactor at a higher reactor rate than the initial rate of operation, and producing converted products at a rate higher than the initial rate of producing converted products when operating the fluidized bed reactor under initial conditions, and at the same time: образование осадка при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем происходит с пониженной скоростью и/или концентрацией по сравнению с начальной скоростью образования и/или концентрацией осадка, когда эксплуатацию реактора с кипящим слоем осуществляют в начальных условиях; и загрязнение оборудования системы гидроочистки происходит с пониженной скоростью по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования, когда эксплуатацию реактора с кипящим слоем осуществляют в начальных условиях, и при этом скорость загрязнения оборудования снижается в большей степени, чем снижение скорости образования и/или концентрации осадка.sludge formation during operation of the upgraded fluidized bed reactor occurs at a reduced rate and/or concentration compared to the initial sludge formation rate and/or concentration when the fluidized bed reactor is operated under initial conditions; and the fouling of the equipment of the hydrotreating system occurs at a reduced rate compared to the initial fouling rate of the equipment when the fluidized bed reactor is operated under initial conditions, and the fouling rate of the equipment is reduced to a greater extent than the decrease in the rate of formation and/or concentration of sludge. 3. Способ по п.1, в котором эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком содержит эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем при более высокой интенсивности работы чем начальная интенсивность работы реактора, и получение конвертированных продуктов с более высокой скоростью, чем начальная скорость получения конвертированных продуктов при эксплуатации реактора с кипящим слоем в начальных условиях, и при этом:3. The method of claim 1, wherein operating the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system to produce negligible sediment fouling comprises operating the upgraded fluidized bed reactor at a higher operating rate than the initial reactor operating rate and producing converted products with more high speed than the initial speed of obtaining converted products during operation of the fluidized bed reactor in the initial conditions, and at the same time: образование осадка при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем происходит со скоростью и/или концентрацией, которая не выше начальной скорости образования и/или концентрации осадка при эксплуатации реактора с кипящим слоем в начальных условиях; и загрязнение оборудования системы гидроочистки происходит с пониженной скоростью по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования при эксплуатации реактора с кипящим слоем в начальных условиях.sludge formation during operation of the upgraded fluidized bed reactor occurs at a rate and/or concentration that is not higher than the initial sludge formation rate and/or concentration during operation of the fluidized bed reactor under initial conditions; and fouling of the equipment of the hydrotreatment system occurs at a reduced rate compared to the initial fouling rate of the equipment during initial operation of the fluidized bed reactor. 4. Способ по п.1, в котором эксплуатация модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора с получением незначительного загрязнения осадком содержит эксплуатацию модернизированного реактора с кипящим слоем при более высокой интенсивности4. The method of claim 1, wherein operating the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system to produce little sediment fouling comprises operating the upgraded fluidized bed reactor at a higher rate. - 23 041150 работы, чем начальная интенсивность работы реактора, и получение конвертированных продуктов с более высокой скоростью, чем начальная скорость получения конвертированных продуктов при эксплуатации реактора с кипящим слоем в начальных условиях, и при этом:- 23 041150 work than the initial intensity of the reactor, and obtaining converted products at a higher rate than the initial rate of obtaining converted products during operation of the fluidized bed reactor in the initial conditions, and at the same time: образование осадка при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с более высокой скоростью и/или концентрацией, чем начальная скорость образования и/или концентрация осадка при эксплуатации реактора с кипящим слоем в начальных условиях; и загрязнение оборудования системы гидроочистки происходит со скоростью, которая ниже начальной скорости загрязнения оборудования при эксплуатации реактора с кипящим слоем в начальных условиях.sludge formation during operation of the upgraded fluidized bed reactor at a higher rate and/or concentration than the initial rate of formation and/or concentration of sludge during operation of the fluidized bed reactor under initial conditions; and fouling of the equipment of the hydrotreating system occurs at a rate that is lower than the initial fouling rate of the equipment during the operation of the fluidized bed reactor under initial conditions. 5. Способ по п.1, который характеризуется по меньшей мере двумя из следующего:5. The method of claim 1, which is characterized by at least two of the following: пропускная способность увеличена по меньшей мере на 5%, по меньшей мере на 10% или по меньшей мере на 20% при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем в начальных условиях;throughput is increased by at least 5%, at least 10%, or at least 20% when operating the upgraded fluidized bed reactor compared to operating the fluidized bed reactor under initial conditions; конверсия увеличена по меньшей мере на 5%, по меньшей мере на 7,5%, по меньшей мере на 10% или по меньшей мере на 15% при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем в начальных условиях; или температура повышена по меньшей мере на 5°С, по меньшей мере на 7,5°С или по меньшей мере на 10°С при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем в начальных условиях.conversion is increased by at least 5%, at least 7.5%, at least 10%, or at least 15% when operating the upgraded fluidized bed reactor compared to operating the fluidized bed reactor under initial conditions; or the temperature is increased by at least 5° C., at least 7.5° C., or at least 10° C. when operating the upgraded fluidized bed reactor compared to operating the fluidized bed reactor under initial conditions. 6. Способ по любому из пп.1-5, в котором скорость загрязнения оборудования при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора уменьшена по меньшей мере на 25%, по меньшей мере на 50% или по меньшей мере на 75% по сравнению с эксплуатацией реактора с кипящим слоем в начальных условиях.6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the equipment fouling rate during operation of the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system is reduced by at least 25%, at least 50%, or at least 75% compared to the operation of a fluidized bed reactor under initial conditions. 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором образование осадка определяют при эксплуатации реактора с кипящим слоем в начальных условиях и при эксплуатации модернизированного реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора по меньшей мере по одному из следующих показателей:7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the deposit formation is determined during the operation of the fluidized bed reactor under initial conditions and during the operation of the upgraded fluidized bed reactor using a two-way catalyst system by at least one of the following indicators: (i) абсолютная скорость образования осадка; или (ii) концентрация осадка по меньшей мере в одном технологическом потоке.(i) the absolute rate of sedimentation; or (ii) sludge concentration in at least one process stream. 8. Способ по п.7, в котором концентрацию осадка определяют по меньшей мере в одном технологическом потоке, выбранном из остатка со дна атмосферной дистилляционной колонны, сырья для атмосферной колонны, продукта из горячего сепаратора низкого давления, продукта жидкого топлива, кубового остатка вакуумной колонны после добавления дистиллятных нефтепродуктов.8. The method of claim 7 wherein the sediment concentration is determined in at least one process stream selected from atmospheric distillation column bottom residue, atmospheric column feed, hot low pressure separator product, liquid fuel product, vacuum column bottoms after adding distillate oils. 9. Способ по любому из пп.1-8, в котором после модернизации реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора скорость образования и/или концентрация осадка поддерживается или увеличивается по сравнению с начальной скоростью образования и/или концентрацией осадка, а скорость загрязнения оборудования снижается по меньшей мере на 5%, по меньшей мере на 25%, по меньшей мере на 50% или по меньшей мере на 75% по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования, когда реактор с кипящим слоем эксплуатируется в начальных условиях.9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein after upgrading the fluidized bed reactor using a two-way catalyst system, the sludge formation rate and/or concentration is maintained or increased compared to the initial sludge formation rate and/or concentration, and the fouling rate equipment is reduced by at least 5%, at least 25%, at least 50%, or at least 75% compared to the initial equipment fouling rate when the fluidized bed reactor is operated under initial conditions. 10. Способ по любому из пп.1-8, в котором после модернизации реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора скорость образования осадка увеличивается по меньшей мере на 2%, по меньшей мере на 10%, по меньшей мере на 20% или по меньшей мере на 33% по сравнению с начальной скоростью образования осадка, а скорость загрязнения оборудования поддерживается или снижается по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования, когда реактор с кипящим слоем эксплуатируется в начальных условиях.10. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein after upgrading the fluidized bed reactor using a two-way catalyst system, the rate of sludge formation is increased by at least 2%, at least 10%, at least 20%, or by at least 33% compared to the initial deposit formation rate, and the equipment fouling rate is maintained or reduced compared to the initial equipment fouling rate when the fluidized bed reactor is operated under initial conditions. 11. Способ по любому из пп.1-8, в котором после модернизации реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора концентрация осадка в технологическом потоке увеличивается по меньшей мере на 2%, по меньшей мере на 10%, по меньшей мере на 20% или по меньшей мере на 33% по сравнению с начальной концентрацией осадка, а скорость загрязнения оборудования поддерживается или снижается по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования, когда реактор с кипящим слоем эксплуатируется в начальных условиях.11. The method according to any one of claims 1 to 8, in which after upgrading the fluidized bed reactor using a two-way catalyst system, the sludge concentration in the process stream increases by at least 2%, at least 10%, at least 20 % or at least 33% compared to the initial sludge concentration, and the equipment fouling rate is maintained or reduced compared to the initial equipment fouling rate when the fluidized bed reactor is operated under initial conditions. 12. Способ по любому из пп.1-8, в котором после модернизации реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора скорость образования осадка снижается по меньшей мере на 2%, по меньшей мере на 10%, по меньшей мере на 30% или по меньшей мере на 50% по сравнению с начальной скоростью образования осадка, а скорость загрязнения оборудования снижается на еще больший процент по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования, когда реактор с кипящим слоем эксплуатируется в начальных условиях.12. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein after upgrading the fluidized bed reactor using a two-way catalyst system, the deposit formation rate is reduced by at least 2%, at least 10%, at least 30%, or by at least 50% compared to the initial deposit formation rate, and the equipment fouling rate is reduced by an even greater percentage compared to the initial equipment fouling rate when the fluidized bed reactor is operated under initial conditions. 13. Способ по любому из пп.1-8, в котором после модернизации реактора с кипящим слоем с использованием системы двухкомпонентного катализатора концентрация осадка в технологическом потоке снижается по меньшей мере на 2%, по меньшей мере на 10%, по меньшей мере на 30% или по меньшей мере на 50% по сравнению с начальной концентрацией осадка, а скорость загрязнения оборудования снижается на еще больший процент по сравнению с начальной скоростью загрязнения оборудования, 13. The method according to any one of claims 1 to 8, in which after upgrading the fluidized bed reactor using a two-way catalyst system, the sediment concentration in the process stream is reduced by at least 2%, at least 10%, at least 30 % or at least 50% compared to the initial sludge concentration, and the equipment fouling rate is reduced by an even greater percentage compared to the initial equipment fouling rate, --
EA201890416 2017-03-02 2018-03-01 METHOD OF MODERNIZATION OF BOILING-BED REACTOR FOR MINOR SLUDGE POLLUTION EA041150B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/466,011 2017-03-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA041150B1 true EA041150B1 (en) 2022-09-20

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102505534B1 (en) Upgraded ebullated bed reactor with less fouling sediment
KR102622236B1 (en) Upgraded Ebullated Bed Reactor Used with Opportunistic Feedstock
CN108699451B (en) Upgraded ebullated bed reactor with increased productivity of conversion products
CA3025419C (en) Dual catalyst system for ebullated bed upgrading to produce improved quality vacuum residue product
US11732203B2 (en) Ebullated bed reactor upgraded to produce sediment that causes less equipment fouling
JP7446081B2 (en) Upgraded ebullated bed reactor without asphaltene recycling accumulation in vacuum bottom
EA041150B1 (en) METHOD OF MODERNIZATION OF BOILING-BED REACTOR FOR MINOR SLUDGE POLLUTION
EA041453B1 (en) IMPROVED BOILING-BED REACTOR WITHOUT GROWTH OF RECYCLING ASPHALTENES IN VACUUM RESIDUES
EA040322B1 (en) DUAL CATALYTIC SYSTEM FOR ENRICHING BOILING BED TO PRODUCE A BETTER QUALITY VACUUM RESIDUE PRODUCT
EA043687B1 (en) RICH FLUIDIZED BED REACTOR USED WITH SUB-QUALITY RAW MATERIALS