專利名稱：催化劑，用于連續(xù)顆粒置換體系的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于烴進料加氫處理的催化劑與催化劑連續(xù)置換。
更具體地說，本發(fā)明涉及在保持加氫處理容器中連續(xù)地或間歇地置換用于床層活塞式流動催化劑的同時，在整個填充床中烴進料與含氫氣體以高速逆向流動期間未產(chǎn)生填充床催化劑實質(zhì)性流化態(tài)或沸騰的條件下，能夠在寬的處理速度范圍內(nèi)有效地利用加氫處理容器空間的催化劑、方法與設(shè)備。
用于由烴進料流中脫除不需要組分的加氫處理屬于催化處理這類重質(zhì)烴以便提高其商業(yè)價值的公知方法?！爸刭|(zhì)”烴液體物流以及特定的找頂油、石油腳、焦油砂瀝青、頁巖油或液化煤或再生油通常含產(chǎn)物污染物如硫、和/或在加氫處理條件下在與進料和氫接觸期間易于鈍化催化劑顆粒的氮、金屬和有機金屬化合物。這種加氫處理條件通常為100—650℃、20—300大氣壓。這種加氫處理一般在含有VI或VIII族金屬如鉑、鉬、鎢、鎳、鈷等的催化劑存在下進行，上述金屬與具有高表面/體積比的氧化鋁、氧化硅、氧化鎂等各種其它金屬元素顆粒組合在一起。更具體地，用于對重油及其類似物進行加氫去金屬化、加氫脫硫化、加氫脫氮化、加氫裂解等處理的催化劑通常由載體或基質(zhì)材料如氧化鋁、氧化硅、氧化鋁一氧化硅、或可能存在的晶形硅鋁酸鹽與一種或多種助催化劑或催化活性金屬(或化合物)和痕量材料構(gòu)成。被使用的典型的催化活性金屬為鈷、鉬、鎳和鎢；然而，可以依據(jù)應(yīng)用場合選用其它金屬或化合物。
Stangeland等人的U.S.P.NO.5076908提供一種體系，其中大體上呈填充催化劑床層的全部空間中在寬的烴進料流與氫氣逆流流速范圍內(nèi)保持催化劑床層的活塞式流動。通過控制催化劑粒徑、形狀與密度，這種填充床流動將基本上最大催化劑體積與密度保持在給定的容器設(shè)計體積之內(nèi)從而在流體以設(shè)計流速流過整個容器時都基本上不會使床層膨脹。通過應(yīng)用在大型試驗工廠中借助烴、氫與催化劑在下面詳述的設(shè)計壓力與流速下對床層膨脹進行廣泛研究得到的系數(shù)確定適宜的粒徑、形狀與密度。
為了進一步控制這種填充床流動，不斷地借助γ—射線吸收測定容器中催化劑床層高度，以確保幾乎未發(fā)生床層沸騰現(xiàn)象。這種控制通過均勻地分布?xì)渑c液體進料于整個床體而進一步被強化，均勻分布方式是集中分布進入催化劑床層的氫氣組分與烴流體進料組分于整個容器水平橫截面上交替出現(xiàn)的同心環(huán)形通道。此外，需要的話，通過一個急冷系統(tǒng)在催化劑床層長度方向上不同高度的一個或多個中間層再次將氫均勻地分布，必要時增大其流量。沿著填充顆粒床長度方向使通過整個水平面的氫與液體進料流量均等可以防止局部湍流以及較輕顆粒與以活塞式流動的方式在整個容器中向下流動的較重顆粒相互間發(fā)生不希望有的縱向分離。
在本發(fā)明優(yōu)選實施方案中，通過廣義地提供平均粒徑范圍約為35—3泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號、其粒徑分布使得至少約90％(重)催化劑顆粒具備R1至大約R2直徑范圍的催化劑而實現(xiàn)了本發(fā)明的預(yù)期目的，其中
(1)R1取值范圍約為1/64英寸至1/4英寸；(2)R2取值范圍約為1/64英寸至1/4英寸；(3)，R2/R1比值約為1.0—1.4，縱橫比小于約2.0。
該催化劑可被用于任何加氫過程。優(yōu)選地，該催化劑用于形成加氫處理期間加氫處理催化劑的活塞式流動的大體上填充床層，通過使加氫處理催化劑的大體上填充床層與向上流動的烴進料流接觸完成加氫處理。更具體地說，當(dāng)催化劑顆粒被置于烴反應(yīng)區(qū)中時，便形成了加氫處理催化劑的大體上填充床，而當(dāng)烴進料流向上流過加氫處理催化劑的大體上填充床時，若將一定體積的催化劑顆粒從烴反應(yīng)區(qū)底部被撤出的話便會使加氫處理催化劑的大體上填充床開始出現(xiàn)活塞式流動。本文所說的“催化劑”包括與進料物流相互作用的其它顆粒如吸收劑或者其它流體接觸體。催化劑被置于反應(yīng)區(qū)內(nèi)，烴進料流向上流過用于加氫處理烴進料流的催化劑。
催化劑顆粒的粒徑分布導(dǎo)致最多約2.0％(重)所述催化劑顆粒的直徑小于R1，最多約0.4％(重)催化劑顆粒的直徑小于R3，其中R3小于R1，R1/R3比值約為1.4。直徑為R1的催化劑顆粒的最大磨耗約為1.0％(重)，直徑為R3的催化劑顆粒的最大磨耗約為0.4％(重)，其中R3小于R1，R1/R3比值約為1.4。
在該催化劑的一個實施方案中，催化劑包括眾多平均直徑為約6—8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號，其粒徑分布使得至少約97％(重)催化劑顆粒具備R1至R2直徑范圍的催化劑顆粒，其中(1)R1約為0.093英寸；(2)R2約為0.131英寸；縱橫比約為1.0；其中8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號細(xì)粒最大含量高達約1.0％(重)，10泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號細(xì)粒含量高達約0.2％(重)。
在該催化劑的另一實施方案中，該催化劑包含眾多平均直徑為約10—12泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號，其粒徑分布使得至少約90％(重)催化劑顆粒具備R1至R2直徑范圍的催化劑顆粒，其中(1)R1約為0.065英寸；(2)R2約為0.078英寸，縱橫比小于約2.0，其中催化劑顆粒的粒徑分布導(dǎo)致最多約2.0％(重)所述催化劑顆粒的直徑小于R1，最多約0.4％(重)催化劑顆粒的直徑小于R3，其中R3小于R1，R1/R3約為1.4。
在該催化劑的另一實施方案中，向上流動通過具備催化劑大體上填充床的加氫反應(yīng)區(qū)的烴進料流借助催化劑被加氫處理，該催化劑包括眾多平均直徑為約6—8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號，其粒徑分布使得至少約90％(重)催化劑顆粒具備R1至R2直徑范圍的催化劑顆粒，其中(1)R1約為0.093英寸；(2)R2約為0.131英寸；縱橫比小于約2.0，其中催化劑顆粒的粒徑分布導(dǎo)致最多約2.0％(重)所述催化劑顆粒的直徑小于R1，最多約0.4％(重)催化劑顆粒的直徑小于R3，其中R3小于R1，R1/R3約為1.4。
在本發(fā)明的另一方面，通過廣義地提供一種在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生加氫處理催化劑的基本上向下地作活塞式流動的大體上填充床的方法實現(xiàn)本發(fā)明的預(yù)期目的，該方法包括下列步驟(a)在上述加氫處理催化劑的大體上填充床構(gòu)成的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)下形成多個環(huán)形混合物區(qū)，以便使每一個環(huán)形混合物區(qū)含有具備液體組分與含氫氣體組分的烴進料流，并且使環(huán)形混合物區(qū)彼此同心，與加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)同軸；(b)由步驟(a)中每一個環(huán)形混合物區(qū)將烴進料流導(dǎo)入加氫處理催化劑的大體上填充床以便使烴進料流由每一個環(huán)形混合物區(qū)開始向上流過催化劑的大體上填充床；(c)由加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)撤離一定體積的顆粒催化劑，以便在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)形成基本上向下地呈活塞式流動的加氫處理催化劑大體上填充床。
該方法還包括將急冷材料(例如液體急冷)注入加氫處理催化劑的大體上填充床。注入步驟包括使急冷材料通過具有第一導(dǎo)管直徑的第一導(dǎo)管區(qū)；使來自第一導(dǎo)管區(qū)的急冷材料流入其第二導(dǎo)管直徑大于第一導(dǎo)管直徑的第二導(dǎo)管區(qū)；使來自第二導(dǎo)管區(qū)的急冷材料流入其第三導(dǎo)管直徑小于第二導(dǎo)管直徑的第三導(dǎo)管區(qū)，以及將急冷物料由第三導(dǎo)管區(qū)注入被置于加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中(其中有烴進料物流流動)的催化劑內(nèi)。
將加氫處理催化劑的大體上填充床置于處在反應(yīng)器容積內(nèi)的反應(yīng)區(qū)中以便使加氫處理催化劑的大體上填充床最大限度地占據(jù)反應(yīng)器容積。加氫處理催化劑的大體上填充床占據(jù)至少約50％(體積)反應(yīng)器，以至少約60％(體積)為佳，以至少約65或70％(體積)為更佳。
由上述概述可知，存在多個重要的因素對實現(xiàn)本發(fā)明的預(yù)期目的、對于有效地應(yīng)用給定工藝反應(yīng)器確保通過其中的催化劑顆粒主體進行非流化活塞式流動并且與此同時通過烴液體物流與氣流以最大空速逆流接觸起著直接的促進作用。其中有(i)在烴物流的可預(yù)選流速和壓力下這類催化劑顆粒的粒徑、體積與密度特征；(ii)在烴流體和氫流動期間對催化劑床層沸騰和/或懸浮所進行的控制；(iii)在為了置換(或者再生)于不發(fā)生床層流化或或懸浮的條件下進行進入或離開催化劑移動床的運動期間催化劑顆粒完成的層間流動；(iv)烴進料的氣體和液體組分的交替環(huán)的同心環(huán)狀進料均勻地進入完全移動式催化劑床層，這能夠迅速地平抑反應(yīng)器中不穩(wěn)定狀態(tài)或稱補壓力變化以便在延長(例如數(shù)千小時)的工藝操作過程中保持這種氣液交替環(huán)；和(v)沿著移動床的軸向重新分布?xì)怏w組分。
附圖簡介

圖1為描述于開始出現(xiàn)活塞式流動之前具備多個疊加層的催化劑床層的局部截面視圖；圖2為描述以活塞式流動方式向下移動的催化劑床層的局部截面視圖；圖3為用于截錐形或金字塔形屏障的同心與徑向催化劑床層支撐裝置的附視圖；圖3A為反應(yīng)器的局部截面圖與催化劑支撐裝置的另一實施方案的部分透視圖；圖4為反應(yīng)器與圖3A中催化劑支撐裝置的局部截面圖，該裝置包括多個處于加氫處理催化劑的大體上填充床之下的環(huán)形混合物區(qū)域，每一區(qū)域含有液體烴組分與含氫氣體組分，其中環(huán)形混合區(qū)與反應(yīng)器和加氫處理催化劑的大體上填充床同軸；圖5為反應(yīng)器和帶有惰性丸粒的圖4中支撐裝置的局部截面圖，描述了被緊固在無縫中央板上的并且支撐眾多拼合板的條輻；圖6為反應(yīng)器和圖5表示的類似支撐裝置的另一截面圖，帶有惰性丸粒床層，這些丸粒周圍流動著有待進入環(huán)形混合物區(qū)的液體烴組分和含氫氣體組分；圖7為加氫處理容器或反應(yīng)器的橫截面圖，表明呈頂部平面形狀的急冷系統(tǒng)或組件將急冷物料(即液體急冷和/或氣體急冷)在所需的高度分布在催化劑床層中；圖8為沿圖7中箭頭方向和線段8—8的平面取得的局部縱截面圖；圖8A為揭示安裝在急冷導(dǎo)管一側(cè)的噴嘴的局部截面圖，和圖9為沿圖7中箭頭方向與線段9—9的平面取得的局部縱剖面圖。
依據(jù)附圖、更具體地從圖1開始詳細(xì)地說明加氫處理體系，該體系實施本發(fā)明方法，使一定體積或床層的催化劑10的持續(xù)催化活性與給定體積的單一反應(yīng)器如反應(yīng)器11的應(yīng)用有效性均得到明顯的提高。以其圓柱形側(cè)壁12的厚度及拱形封閉頂部或底部13與14表示的容器11被指定用于使與液體烴進料混合的含氫氣體在高達約300大氣壓和高達約650℃下發(fā)生反應(yīng)。這種反應(yīng)氣體與烴液體進料流最好預(yù)先混合在一起并且通過管線16經(jīng)由底端13以單一物流被導(dǎo)入。
為了確保在烴進料流與含氫氣體的加氫處理過程中產(chǎn)生最大的催化作用，重要的是容器11在其設(shè)計容積限度內(nèi)容納盡可能多的催化劑。因此，在確保能夠?qū)錃庀喑浞值胤稚⒂谝后w烴物流中的同時，催化劑床層10的支撐裝置17被置于容器11中盡可能低的部位。同樣地，在為了從通過中心管18撤離的所形成產(chǎn)物中分離出被夾帶催化劑而提供充分空間21的同時，床層10的上限靠近拱形頂端14。為了確保催化劑不被夾帶進入通過中心管18離開的產(chǎn)物流體中，可以在用于限定催化劑床層頂部邊界的床層表面20的上方空間21中設(shè)置一個篩網(wǎng)15。這樣，新鮮催化劑通過延伸經(jīng)過篩網(wǎng)15的管19被加至床層表面20，按照預(yù)期的方式，被指定為床層表面20的催化劑床層10的上層或頂部優(yōu)選地借助γ—射線吸收測定連續(xù)地加以控制，通過設(shè)置在緊靠催化劑床層10的床層表面20的γ—射線源與γ—射線檢測器(圖中未示出)使得上述γ—射線吸收測定成為可能。這類γ—射線源形式可以是被置于反應(yīng)器內(nèi)特別設(shè)計的井的放射性同位素如銫137。作為替代方式，該源可以是可以電控制的源如熱中子激活γ—射線發(fā)生器。檢測器的形式可以是個電離管，Geiger—Mueller管或閃爍檢測器。適宜的射線源與檢測器是由RonanEngineering公司，Texas Nuclear和其它商家制造的。按照本發(fā)明通過檢測表面20的高度，可以確保催化劑被保持在最佳高度并且不使反應(yīng)器被過量填充。
過量填注反應(yīng)器會使催化劑顆粒在靠近每一傳送器端部時在傳送管線的分離閥中被破碎的可能性增大了。同樣必要的是層床高度的控制要確保最大限度地消除床層流化現(xiàn)象并且確保避免向上流過床層10的氫與烴進料的根據(jù)選定催化劑而設(shè)計的流速出現(xiàn)不希望有的變化。為此，按照進料物流的最大設(shè)計流速選定被提供給催化劑床層的顆粒大小、形狀和密度，以防出現(xiàn)流化現(xiàn)象。這樣控制可以保證床層10漸進地、一層一層地以活塞式流動方式向下通過容器11。圖1和2描述了催化劑床層10的“活塞式流動”，最好以下述方式對其進行描述當(dāng)?shù)撞矿w積層A被移除后，后面的體積層B向下流動以替代A并且呈現(xiàn)出作為底部體積層B的新位置。被移除的底部體積層A為上部體積層J所取代。通過移除底部體積層B并且使后面的體積層C向下以活塞方式流動從而替代底部體積層B并且呈現(xiàn)作為底部體積層C的新位置再次重演上述過程(圖2中虛線所示)。被移除的底部體積層B被上部體積層K所取代?？梢岳^續(xù)重復(fù)該過程以便定義沿圖2中箭頭W的方向移動的向下作活塞式流動的催化劑床層10。
確定催化劑床層10是否在進行活塞式流動中以采取任意適宜的過程。舉例來說，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，金屬(例如釩)從烴進料流中被脫除，如果來自被撤離的催化劑的催化劑樣品(例如15個催化劑顆粒)經(jīng)元素金屬分析表明催化劑樣品具備均勻的高金屬負(fù)載、優(yōu)選至少高于催化劑床層10的平均金屬負(fù)載約1.5倍，更優(yōu)選地至少約2.0倍的話，則催化劑床層10正在進行活塞式流動。本領(lǐng)域普通專業(yè)人員可以依據(jù)由烴進料流移除的金屬總量、催化劑床層10的重量等確定催化劑床層10的平均負(fù)載。
應(yīng)當(dāng)理解，在未提及或講述基礎(chǔ)的情況下，本發(fā)明說明書與權(quán)利要求書講述或提及的任何類型催化劑運動或催化劑床層10的運動(例如，“移除”、“移動”、“供給”、“替代”、“傳遞”、“流動”、“傳送”、“添加”、“混合”等)對于任意類型催化劑或催化劑混合物來說都可以任何類型為基礎(chǔ)如“間歇基礎(chǔ)”、“周期基礎(chǔ)”、“連續(xù)基礎(chǔ)”、“半連續(xù)基礎(chǔ)”等。因此，舉例來說，脫除底部體積層催化劑與添加上部體積催化劑層可以按照“周期基礎(chǔ)”、“連續(xù)基礎(chǔ)”或者甚至“一次性基礎(chǔ)”在不脫離本發(fā)明范圍與實質(zhì)的條件下進行。同樣應(yīng)當(dāng)理解的是催化劑的“移除”或“撤離”與催化劑的“添加”或“替代”是彼此相互排斥的并且可以同時進行或在不違背本發(fā)明實質(zhì)與范圍的條件下于不同時刻進行。優(yōu)選地，催化劑的“添加”或“替代”是在催化劑的“移除”或“撤離”之后與在催化劑床層10已經(jīng)向下移動進入不動狀態(tài)之后進行。
為了進一步確?；钊搅鲃釉诖矊拥娜块L度范圍內(nèi)特別是在底部持續(xù)進行，底部床層支撐裝置17的具體特征在于其被截斷的多邊結(jié)構(gòu)或錐形構(gòu)造。
正如圖3—6的優(yōu)選實施方案所示，支架17包括一系列環(huán)狀多邊形，它的形狀近似環(huán)，由多個處在由無縫中心板25延伸至容器11的側(cè)壁12的徑向條輻26之間的拼板27(見圖3)形成。如圖3和5所示，條輻26可以呈任何適宜的幾何形狀如棒狀(圖5)或大體上的平板狀(圖3)，它將容器的周長分割為數(shù)段(此時為8段)，類似地支撐由環(huán)形或環(huán)繞板27形成的支撐裝置17的外部八邊形環(huán)23的末端。在此情況下，徑向條輻26與環(huán)形拼板27形成了眾多支撐錐形或金屬塔形穿孔板或篩網(wǎng)28的同心環(huán)或環(huán)狀多邊形。因此，由容器11下部上升的氣體與液體均能夠穿過篩網(wǎng)28。
在圖3所示同心環(huán)狀多邊形的優(yōu)選實例中，互連板27形成眾多通常沿著與側(cè)壁12平行的軸向延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，側(cè)壁12帶有沿徑向延伸至反應(yīng)器11的側(cè)壁12的徑向條輻26。有待進入催化劑床層10的由烴液體進料與氫氣組成的混合物借助重力分離為徑向交替出現(xiàn)的氣體與液體環(huán)，它是由每一對徑向條輻26之間的相鄰拼板構(gòu)成的。因此，兩相向上流過篩網(wǎng)28下面交替出現(xiàn)的同心環(huán)形通道。每一環(huán)中優(yōu)先進行氣液分離，其中包括在充有液體的鄰近的下部環(huán)形拼板上設(shè)有氣體的環(huán)形有帽拼板。這樣，兩種流體具有相等的并且角度相近的通過篩網(wǎng)28進入床層的通道。這些眾多氫氣與烴液體的交替環(huán)保證了兩相以均勻和相等的進料通過篩網(wǎng)28的整個截面進入床層10。在其它因素之中，我們特別發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)確保了在催化劑床層的整個截面上實現(xiàn)均等的分布。這種在床層10的整個直徑范圍內(nèi)的均等分布允許直接在截斷錐形床層支撐裝置17的中心板25上方形成平穩(wěn)流動區(qū)。這削弱了基本上潛伏著的局部沸騰或渦流于催化劑通過被顛倒的J形管29的入口30被撤離處的催化劑層床上被引發(fā)的可能性，從而保證了催化劑與來自床層10內(nèi)部的液體形成局部層流。
由烴進料流與氫組成的混合物的均勻進料通過被封閉在支撐裝置17與圓板構(gòu)件31之間送氣室(或進料室)33而被專門送往支撐裝置17的板27的入口側(cè)，該進料在容器11的整個截面上擴散。圓形板件31限定了圖4、5和6所示用于支撐具有一個或多個開口的可穿透篩網(wǎng)6的柵格結(jié)構(gòu)。正如圖4，5和6所進一步展示的那樣，可穿透的篩網(wǎng)6支撐由眾多其粒徑使其不能通過可穿透篩網(wǎng)6上開口的惰性丸粒(例如剛玉球)構(gòu)成的床層，以便防止在送氣室33中形成渦流并且在烴進料中保持含氫氣體的擴散氣泡不斷出現(xiàn)。板31包括許多能夠形成通過板31的開口的類似大直徑管32。每個管的直徑為數(shù)英寸，其在板31下面的軸向沿伸長度與此值相近，即4—6英寸。管道32為由氫與烴進料流組成的混合物進入送氣室33提供了相等的機會。折轉(zhuǎn)板34(見圖1和2)同樣有助于由進料管線16進入底部總管35的進料流的均勻分布，從而確保了可能包含在進料流中的大尺寸氫氣泡被均等地分布于板31的整個截面上并且被均等地分配給用于流入送氣室33的每一個管子32。選擇管32的長度以便在板31下面形成適宜的氣體壓頭，從而抑制進入集管35的進料流中出現(xiàn)的波動。
如上所述，將每一單獨環(huán)形和徑向段分隔開的板27的縱向、橫向?qū)挾然蜉S向長度為氫與液體進料進入催化劑床層10提供了均等的通道，板27在篩網(wǎng)28下面呈梯級狀排布，從而在催化劑床層10的進口側(cè)交替地在整個直徑范圍內(nèi)有效地形成氣體與烴進料環(huán)。這樣，催化劑床層10的入口平面上每一處無論是對氣體還是液體均不構(gòu)成分離或優(yōu)先流動通路。此外，若壓力波動導(dǎo)致篩網(wǎng)28被液相完全浸漬，可以借助板27與徑向板26之間每一段的寬度回收氣流。
在如圖3—6所示同心環(huán)狀多邊形的特別優(yōu)點的另一優(yōu)選實施方案中看出液體烴組分LH與含氫氣體組分HG(含氫氣泡)作為LH-HG混合物由管道32進入送氣室33。在該本發(fā)明優(yōu)選實施方案中，環(huán)形或圓周板27被徑向條輻26支撐并且與其固定在一起，其縱向或橫向?qū)挾然旧系扔诃h(huán)形或圓周板27的縱向或橫向?qū)挾取较驐l輻26還起著減小含氫氣泡，特別是來自含氫氣體組分HG的過大的含氫氣泡尺寸的作用。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員不難看出所用的徑向條輻26的數(shù)目取決于多種因素如向上流動的烴進料流中預(yù)計的尺寸過大的含氫氣泡數(shù)目、催化劑床層10的重量等。內(nèi)連板27與徑向條輻26形成限定多個在圖3—6中通常被表述為MZ的環(huán)形混合物區(qū)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。環(huán)形混合物區(qū)MZ基本上是連續(xù)的或是無終端的環(huán)形混合物區(qū)MZ，并且可以含有或被分為任何合理的所需數(shù)目的混合物區(qū)(或亞混合物區(qū))如圖5與4中的MZ1、MZ2、MZ3、MZ4、MZ5和MZ6。每一個單獨混合物區(qū)為適用于實際應(yīng)用的連續(xù)或無終端的混合物區(qū)，所不同的是被徑向條輻26周期性地阻斷，它們與任何一對鄰近條輻26—26之間距離相比都較為狹窄。如圖3—6所示，與混合物區(qū)MZ1同心并且構(gòu)成其一部分底部的是無縫中心板25，優(yōu)選地，將其與板31和篩網(wǎng)6隔開以便借助篩網(wǎng)6與板31在緊靠無縫中心板25下部支撐惰性丸粒4?；旌衔飬^(qū)MZ1基本上為帶有頂部開口和被多個相互接合的板271與無縫中心板25的周邊之間空間限定的邊界的圓柱環(huán)形混合物區(qū)。
催化劑床層10下面的多個環(huán)形混合物區(qū)MZ(或環(huán)形連續(xù)或無終端混合物區(qū)MZ2、MZ3、MZ4、MZ5與MZ6)彼此同心并且與反應(yīng)器11和催化劑床層10同軸。板27可以在徑向上彼此間隔任意適宜的距離(以等距離為佳)以利于實現(xiàn)本發(fā)明目的；然而，優(yōu)選地，板27在徑向上為約1英寸至4英尺、以約6英寸至3英尺為更佳、以約1英尺至2英尺為最佳這一通常均勻的厚度或距離彼此間隔開。板27之間的徑向間隔關(guān)系通常限定了混合物區(qū)(即MZ2、MZ3等)各自的均勻厚度。有待理解的是盡管圖3—6表示了許多環(huán)形混合物區(qū)MZ，即許多非圓形幾何形狀區(qū)域(例如3中的八面形)，但是，屬于本發(fā)明的實質(zhì)與范圍的這些眾多混合物區(qū)MZ包括任何幾何圖形區(qū)域，不僅有多邊形區(qū)域，而且還有同心圓形混合物區(qū)域等，所有這些區(qū)域還可以彼此同心并且與反應(yīng)器11和/或催化劑床層10(或加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū))同軸。
因此，板27的作用是形成通常厚度均勻、與催化劑床層10同軸的同心烴進料流的基本上呈圓形的帶。如圖3—6所示實例，環(huán)形混合物區(qū)MZ2是通過8個互連的板271與8個互連的板272所限定的。8個板271與8個板272形成了混合物區(qū)MZ2中烴進料流的基本上呈圓形帶的環(huán)狀邊界。由于板271與272之間間隔或距離通常沿周邊是均勻的，所以混合物區(qū)MZ2中烴進料流的基本上圓形帶的厚度或尺寸在橫向上基本上是一致的和/或在橫向或水平截面上相等。類似地，混合物區(qū)MZ6由8個互連的板275與8個互連板276所限定，其組合形式構(gòu)成混合物區(qū)MZ6中烴進料流的基本上圓形帶的環(huán)形邊界。正如前面對板271與272所作的類似說明那樣，由于275與276之間的間距或距離通常沿周邊是均勻的，所以混合物區(qū)MZ6中烴進料流的圓形帶的厚度或尺寸基本上是橫向均勻的和/或在橫向或水平截面上均等的。板272，273，274和275類似地從功能上互連和接合以便限定混合物區(qū)MZ3、MZ4和MZ5的環(huán)形邊界。如圖3所示，條輻26沿徑向從無縫中心板25向外伸展并且在平面上呈現(xiàn)餡餅形狀。在任意一對鄰近條輻26—26之間，相應(yīng)的板27的長度從板271增大至276，而寬度基本上如圖3～4所示是相同的。因此板272比271長，不過具有相同的近似寬度。類似地，板273比板272長，板274比板273長，板275比板274長，板276比板275長，而所有板27同時具有通常相同的寬度或相同處在篩網(wǎng)28下面(見圖3)的縱向延伸范圍。因此，板27的垂直尺寸或?qū)挾?即板27的結(jié)構(gòu)廣度，通常與反應(yīng)器11和/或其中催化劑床層10的縱軸平行)一般是均等的，所有的板27優(yōu)選被間隔開，以便烴進料流在接觸與進入催化劑層床10之前以與該床層的縱軸平行的方向流動。板271、272、273、274、275與276的上緣與下邊處在不同水平或高度。混合物區(qū)MZ與用于將基本上完全或基本上全部圓柱形烴進料流導(dǎo)入催化劑床層10的眾多管道、導(dǎo)管或管狀通路不同。如圖5和4所示，板271的上下邊緣與板272的上下邊，處于不同水平或高度，后者又與273的上下邊處于不同的水平或高度。類似地，273的上下邊與274的上下邊處于不同的水平或高度，后者又與275的上下邊處于不同水平或高度。板275的上下邊與276的上下邊處于不同的水平或高度。
待LH-HG混合物通過篩網(wǎng)6進入送氣室33之后，使LH-HG混合物流入每一個用于將LH-HG混合物流分離為眾多通常連續(xù)環(huán)狀LH-HG混合物(圖11中被指定為LH-HG2至LH-HG6)的通常連續(xù)環(huán)狀混合物區(qū)MZ2、MZ3等。如上所述，混合物區(qū)MZ1還是由無縫中心板25的周邊與互連拼合板271之間的空間限定的基本上環(huán)形或圓柱形混合物區(qū)，它接收流過該空間的烴進料流(即烴液體進料和/或氫氣)。在圖6所示本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，在LH-GH混合物流入每一個通常連續(xù)的環(huán)形混合物區(qū)MZ1、MZ2、MZ3等之前，LH-HG混合物以迂回前進的方式在眾多惰性丸粒4周圍流動以便降低出現(xiàn)渦流的可能性和保持被擴散于液體烴中的氫氣鼓泡與防止其聚集成為體積更大的氣泡。進入混合物區(qū)MZ1的烴進料流被指定為LH-HG1。眾多的LH-HG混合物(即H-HG1、LH-HG2等)通過篩網(wǎng)28并且分別由各個混合物區(qū)(即MZ1、MZ2、MZ3等)以一定流速進入催化劑床層10，該流速保證催化劑床層10不沸騰、不懸浮、不向上和/或朝向篩網(wǎng)15與拱形頂部14膨脹超出填充態(tài)(如圖1所示)催化劑床層10的基本上全部軸向長度的10％以上。眾多通常連續(xù)的環(huán)形LH-HG混合物向上流過篩網(wǎng)28并且進入催化劑床層10。本發(fā)明催化劑床層10優(yōu)選包括粒徑、形狀和密度基本上相同和/或均一的催化劑顆粒，它們的選擇按照烴進料流(即由液體烴組分LH與含氫氣體HG組成的混合物或連續(xù)環(huán)形LH-HG混合物)流入送氣室33以及隨后進入和通過眾多混合物區(qū)MZ2、MZ3等的平均最佳速度完成。來自相應(yīng)的混合物區(qū)MZ1、MZ2等的眾多LH-HG混合物(即LH-HG1、LH-HG2等)的流速與通過管線16進入送氣室33的烴進料流的流速均被控制在一定數(shù)量與程度，因而足以將催化劑床層10的膨脹或懸浮保持在超出部分少于填充態(tài)床層10中基本上全部軸向長度的10％。更優(yōu)選地，基本上呈填充態(tài)的催化劑床層的膨脹局限于超出部分少于填充態(tài)床層10的基本上全部軸向長度的5％，以少于2％或甚至少于1％為最佳。作為理想情況，基本上呈填充態(tài)的催化劑床層的膨脹，被限制在基本上0％(長度)。
通過管線16的烴進料流的流速基本上不大于最佳流速。通過基本上呈填充催化劑床的工藝流體最佳流速依據(jù)包括油與烴進料特征、催化劑規(guī)格、方法目的等在內(nèi)的多種因素在不同的工藝裝置中有所變化。對于粒徑、形狀和密度基本上相同和/或均勻的催化劑顆粒來說，烴進料流的流速優(yōu)選范圍約為0.01—10.00英尺/秒，以約0.01～1.0英尺/秒為更佳。類似地和/或同樣地，仍然對于粒徑、形狀與密度基本上相同和/或均勻的催化劑顆粒來說，連續(xù)環(huán)形LH-HG混合物的流速(即分別來自圖4中混合物區(qū)MZ1至MZ6的LH-HG1至LH-HG6的流速總和)基本上不大于最佳流速，以約0.01—10.00英尺/秒為佳，以約0.01～～1.00英尺/秒為更佳。如上所述，具體流速取決于眾多變量如加氫處理過程的具體應(yīng)用(例如去金屬化反應(yīng)或脫硫化反應(yīng)等)。不過，具體流速可以被控制在一定數(shù)量和一定程度的適宜速率，從而足以將基本上填充催化劑床層的膨脹限制在超出部分少于填充態(tài)床層中加氫處理催化劑的基本上被填充床長度的10％。
在本發(fā)明的用于烴進料流的該流速與用于連續(xù)環(huán)形HL-HG混合物的該流速的優(yōu)選實施方案中，催化劑顆粒優(yōu)選具有大體上相同和/或均等的粒徑、形狀與密度，以便通過對烴進料流(即LH-HC混合物)中液體烴組分LH進行必要的去金屬化和/或脫硫化處理，使其生成有待通過中心管18由反應(yīng)器11撤離的加氫改質(zhì)產(chǎn)物流體。在上述通過管線16的烴進料流速下，以及在通常連續(xù)的環(huán)形LH-HG混合物(即LH-HG、LH-HG2等)的流速下，形成的改質(zhì)產(chǎn)物流體優(yōu)選以約0.01—10.000英尺/秒、以0.01—1.000英尺/秒為更佳的流速通過中心管18撤離反應(yīng)器11。形成的改質(zhì)產(chǎn)物流體的撤離速度不大于最佳流速并且依據(jù)包括油與氫進料特性、催化劑規(guī)格、工藝目的等在內(nèi)的多種因素在不同操作單元之間有所變化。具體的撤離速度可以是任何適宜的撤離速度，它被控制在一定數(shù)值與程度，以便足以防止和/或限制催化劑的大體上呈填充態(tài)床層的膨脹超出填充態(tài)床層10的基本上全部軸向長度的部分少于10％(以少于5％為更佳，以少于2％或甚至少于1％為最佳)。
圖4所示用于均勻分布?xì)錃馀c液體烴進料的入口分布器31的排布可以通過加長或縮短管道32、形成均勻分布的進入送氣室33的圓柱形通路而得到改善。與僅僅在整個直徑范圍內(nèi)穿孔的作用相比，使用管道32的特殊優(yōu)越性在于在板31下面的單獨管道32周圍形成氣囊。申請人發(fā)現(xiàn)由于這些在板31下面捕集的氣囊提供壓力減震作用，而該氣囊又是由被提供給反應(yīng)器的由氫與液體組成的混合物的流量變化造成的，所以它的存在是必要的。然而，管32的長度應(yīng)保持在盡可能短以便發(fā)揮此功效。此外，這樣作的原因還在于除了用于使進料流與轉(zhuǎn)化催化劑相接觸的反應(yīng)器11中可供處理空間以外，有必要使用于其它目的空間盡可能地小。與管道和穿孔的集合形式相比，使用管道32的特殊優(yōu)越性在于可以在很寬的流速范圍內(nèi)保持設(shè)計的流量分布方式。借助管道與穿孔，氣體通常向上流過穿孔，而液體向上流過管道。不過。若氣體流量增大或穿孔被填塞，氣體會尋找新的通道流過管道，從而導(dǎo)致與設(shè)計方式不同的并且可能不需要的流動方式。
現(xiàn)在參照圖7—9詳細(xì)討論急冷系統(tǒng)39的實施方案，該系統(tǒng)不僅用于進一步幫助催化劑床層10在其整個軸向長度上保持活塞流動，而且還有助于(i)降低催化劑床層10的上部反應(yīng)區(qū)中含氫氣體流量(即含氫氣體組分速度)以便保持與確保預(yù)期的非沸騰的基本上呈填充態(tài)(催化劑)床層條件；(ii)將反應(yīng)中間冷卻或急冷裝載能力由全過程急冷氣體介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)檫x自急冷氣、急冷液及其混合物的急冷介質(zhì)，或者在某些情況下轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆蛇^程急冷液組成的急冷介質(zhì)，以及(iii)控制任何液/氣組合急冷介質(zhì)中的急冷氣部分以便根據(jù)加氫處理過程化學(xué)上的要求、不必要根據(jù)全面冷卻和/或急冷要求保持含氫氣體平衡，和(iv)將反應(yīng)器中間冷卻和/或急冷的主要控制改為急冷液體物料或急冷液體系統(tǒng)，當(dāng)急冷液體物料或急冷液體系統(tǒng)的流動因為某種原因而被阻斷后，會自動地被急冷氣體物料或急冷氣流替代。本發(fā)明優(yōu)選實施方案中的急冷系統(tǒng)39可被用于任何類型包括但不限于固定床加氫處理，沸騰或膨脹床加氫處理等在內(nèi)加氫處理過程和/或與上述過程共同被使用。
圖7—9中本發(fā)明實施方案所用的急冷系統(tǒng)39包括主要急冷介質(zhì)供給組件130和輔助急冷介質(zhì)供給組件132，后者被固定和/或接合在主要急冷介質(zhì)供給組件130上并且與組件130連通，組件130用于接收急冷介質(zhì)或材料(即液體急冷和/或氣體急冷)和按照下文詳述的方法將其分布于催化劑床層10中。在反應(yīng)器11(即反應(yīng)器11的內(nèi)圓周表面)上以及在主要和輔助急冷介質(zhì)提供組件130和132上固定和/或連接支撐裝置134，用以使主要和輔助急冷介質(zhì)提供組件130和132相對于催化劑床層10和在該催化劑床層之中處于懸浮狀態(tài)并且保持這兩個組件130和132相對于反應(yīng)器11呈通常靜止?fàn)顟B(tài)。
主要急冷介質(zhì)供給組件130優(yōu)選包括用于接收已經(jīng)或正在被從外部急冷源輸送往反應(yīng)器11的急冷介質(zhì)或物料的急冷導(dǎo)管總管142，它是主要中空急冷介質(zhì)接收構(gòu)件138的優(yōu)選實例。
主要中空急冷介質(zhì)接收構(gòu)件138或急冷導(dǎo)管總管142由一個或多個或眾多通常中空的橫向構(gòu)件或橫向總管導(dǎo)管150構(gòu)成，它們一般正常地延伸并且與主要中空急冷介質(zhì)接收構(gòu)件138或急冷導(dǎo)管集管142連通。眾多橫向總管導(dǎo)管150的直徑(即內(nèi)徑)小于急冷導(dǎo)管總管142的直徑。如圖8所示，構(gòu)成主要中空急冷介質(zhì)接收構(gòu)件138(或急冷導(dǎo)管總管142)的還有與主要中空急冷介質(zhì)接收構(gòu)件138(或急冷導(dǎo)管總管142)連通的總管進口導(dǎo)管(或輔助進口導(dǎo)管)146a，用于接收和傳輸流入138的急冷介質(zhì)和物料?？偣苋肟趯?dǎo)管146a的直徑(即內(nèi)徑)小于急冷導(dǎo)管總管142的直徑(內(nèi)徑)。后者的直徑大于急冷介質(zhì)入口導(dǎo)管146的直徑，以便能夠獲得或者接收與貯存大量或足夠體積的用于立即和/或無阻斷地分散輔助急冷介質(zhì)供給組件132的急冷介質(zhì)。
在主要中空急冷介質(zhì)接收構(gòu)件138或急冷導(dǎo)管總管142的縱向端部或相對的兩端具有一對導(dǎo)向型總管支撐裝置(或主要支撐裝置)182—182，分別被固定在138和支撐裝置134(更具體地說被固定在下面的裙件180)上。總管(或主要)支撐裝置182—182的作用是將主要中空急冷介質(zhì)接受構(gòu)件138(或急冷導(dǎo)管總管142)與支撐裝置132連接在一起。總管(或主要)支撐裝置182—182可以由任何適宜材料、以能夠符合冶金學(xué)要求的任何熱膨脹材料為佳制備，以便在允許因熱膨脹而產(chǎn)生自由移動的同時參照與支撐裝置132之間的從屬關(guān)系支撐主要中空急冷介質(zhì)接收構(gòu)件138或急冷導(dǎo)管總管142。
主要急冷介質(zhì)供給組件130還包括通過反應(yīng)器11的圓柱形側(cè)壁12并且固定和/或連接在總管入口導(dǎo)管146a的急冷介質(zhì)入口構(gòu)件140，用于傳送或引導(dǎo)急冷介質(zhì)或物料進入總管入口導(dǎo)管146a，146a隨后又將其傳送或引導(dǎo)入主要中空急冷介質(zhì)接收構(gòu)件138(或急冷導(dǎo)管總管142)。如上所述，急冷介質(zhì)或物料來自預(yù)先已經(jīng)獲得并且被設(shè)在反應(yīng)器11外部的急冷源。急冷介質(zhì)入口構(gòu)件140以其直徑基本上等于總管進口導(dǎo)管146a的直徑(即內(nèi)徑)的急冷介質(zhì)入口導(dǎo)管146為佳。在本發(fā)明優(yōu)選實施方案中，急冷介質(zhì)入口導(dǎo)管146通過抱合式聯(lián)管節(jié)158(或偶聯(lián)管裝置)被連接到總管入口導(dǎo)管146a上，158起著連接與解脫裝置或構(gòu)件的作用以便使急冷介質(zhì)入口導(dǎo)管146可以很容易地被連接或固定在總管入口導(dǎo)道146a上并且有利于由于任何需要的原因如清洗和/或疏通入口導(dǎo)管146和/或146a等使兩個入口導(dǎo)管146與146a的解除連接。抱合式聯(lián)管節(jié)158可為能夠與用于實現(xiàn)本發(fā)明優(yōu)選實施方案中急冷體系39的目的的任何一對構(gòu)件或?qū)Ч軜?gòu)件連接與解除連接的任何適宜連接裝置或組件。適宜的抱合式聯(lián)管節(jié)158由ABB VETCO GRAY公司，休斯敦，得克薩斯以GRAYLOCR出售。該急冷介質(zhì)入口導(dǎo)管146在與反應(yīng)器11和/或催化劑床層10的縱軸通常同軸的部位向主要中空急冷介質(zhì)接收構(gòu)件138(即急冷導(dǎo)管總管142及其相連的總管入口導(dǎo)管146a)供料。
輔助急冷介質(zhì)供給組件132包括一個或多個或眾多其直徑(即內(nèi)徑)近似于橫向總管導(dǎo)管150直徑的急冷導(dǎo)管側(cè)管154。每個急冷導(dǎo)管側(cè)管154通過如上所述可以是任何適宜連接組件158的抱合式聯(lián)管節(jié)158被固定和/或連接在相應(yīng)的橫向總管導(dǎo)管150上，該連接組件尤其是或者更具體地是能夠根據(jù)任何原因如出于清洗或其它目的連接與脫離橫向總管導(dǎo)管150與急冷導(dǎo)管側(cè)管154。每一種急冷導(dǎo)管側(cè)管154的終端都具有一個導(dǎo)向側(cè)管支撐裝置184(見圖9)，它被固定在上述終端和支撐裝置134(更具體地，被固定在下文稱其為180的邊緣構(gòu)件上)。側(cè)管支撐裝置184的作用是使急冷導(dǎo)管側(cè)管154與支撐裝置134連接。側(cè)管支撐裝置184可以由任何適宜的材料制造，優(yōu)選任何熱膨脹材料，它符合冶金學(xué)要求，在允許因熱膨脹而產(chǎn)生自由移動的同時依據(jù)對支撐裝置132的從屬關(guān)系支撐輔助急冷介質(zhì)供給組件132或急冷導(dǎo)管側(cè)管154。
每一個急冷導(dǎo)管側(cè)道154都帶有一個或多個與噴嘴組件164連通的小孔160，允許急冷介質(zhì)或物料由急冷導(dǎo)管側(cè)管154進入噴嘴組件164以便完成后續(xù)向催化劑床層10注入和分布過程。一個或多個小孔160被設(shè)計為將急冷介質(zhì)(即急冷液體和/或急冷氣體)均勻地分布于催化劑床層10中。
每個噴嘴組件164都被連接在急冷導(dǎo)管側(cè)管154(和/或急冷導(dǎo)道總管142)上以便以通常平行于反應(yīng)器11的縱軸向上對著反應(yīng)器11的拱頂14噴射。不過，本發(fā)明的實質(zhì)與范圍還包括將一個或多個噴嘴組件164固定在急冷導(dǎo)管側(cè)管154(和/或急冷導(dǎo)管總管142)上以便對著加氫處理反應(yīng)器底部或向下如對著固定床反應(yīng)器底部噴射。(一個或多個)噴嘴組件164的噴射方向取決于急冷介質(zhì)或物料所需的注入和/或分布方向如與通過催化劑床層的烴進料流并流或逆流的方向。
支撐裝置134可以是任何用于支撐于反應(yīng)器11的催化劑床層10中所需位置上急冷介質(zhì)供給組件130和132的適宜支撐裝置，不過優(yōu)選地含有裙件180和固定在裙件180上的支撐連接構(gòu)件188。塔裙支撐構(gòu)件180以被設(shè)計為圓柱環(huán)形為佳，支撐連接構(gòu)件188連接在其外部周邊表面和圓柱側(cè)壁12的內(nèi)側(cè)。如上所述，一對總管(或主要)支撐裝置182—182同樣連接在塔裙支撐構(gòu)件180(更具體地連接在塔裙支撐構(gòu)件180的周邊內(nèi)表面)以便將主要中空急冷介質(zhì)接收構(gòu)件138或急冷導(dǎo)管總管142與塔裙支撐構(gòu)件180連接在一起。同樣如上所述，側(cè)管支撐裝置184還與塔裙支撐構(gòu)件180(更具體地與塔裙支撐構(gòu)件180的周邊內(nèi)表面)連接，以便將輔助急冷介質(zhì)供給組件132、更具體地急冷導(dǎo)管側(cè)管154連接在塔裙支撐構(gòu)件180上。支撐連接構(gòu)件188支撐處在反應(yīng)器11之中和與其分離(即處在反應(yīng)器11的圓柱形側(cè)壁12之內(nèi)和與其分離)的急冷系統(tǒng)39的優(yōu)選實例，并且優(yōu)選地由任何適宜的符合冶金學(xué)要求并且容許一定程度由于熱膨脹引起的自由移動的材料制造。
包括液體組分與含氫氣體組分的加氫處理進料流以一定流速向上流入基本上呈填充態(tài)的加氫處理催化劑床層，該流速使得基本上呈填充態(tài)的加氫處理催化劑的膨脹被限制在填充床中加氫處理催化劑的基本上呈填充態(tài)床層的大體上全部軸向長度的少于10％。從反應(yīng)區(qū)撤離一定體積的加氫處理催化劑，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)基本上呈填充態(tài)的加氫處理催化劑床層開始向下作基本上活塞式流動，以基本上替代被撤離加氫處理催化劑體積的速率將加氫處理置換催化劑加至基本上作向下活塞式流動的基本上呈填充態(tài)的加氫處理催化劑床層中。該步驟可以隨意重復(fù)多次，甚至可以在連續(xù)加氫處理過程中連續(xù)地重復(fù)進行。
被提供的另一方法用于加氫處理向上流過具備基本上呈填充態(tài)催化劑床層的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)的烴進料流，其中包括在具有基本上呈填充態(tài)的加氫處理催化劑床層的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)下面形成眾多環(huán)形混合物區(qū)，從而使每一個環(huán)形混合物區(qū)含有由液體組分與含氫氣體組分組成的烴進料流并且其中環(huán)形混合物區(qū)彼此同心、與加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)同軸。來自每個環(huán)形混合物區(qū)的烴進料流均被導(dǎo)入加氫處理催化劑的基本上呈填充態(tài)床層中以便使來自每個環(huán)形混合物區(qū)的烴進料流開始向上流過催化劑的大體上呈填充態(tài)床層。
另外提供的一種方法用于通過使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中催化劑床層與向上流動的含有液體組分與含氫氣體組分的烴進料流相互接觸提高加氫處理過程中催化劑床層下部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒的活性水平，其中包括下列步驟(a)在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中放置眾多催化劑顆粒，形成具有至少一個上部反應(yīng)區(qū)和至少一個下部反應(yīng)區(qū)的催化劑床層；(b)使具有液體組分和含氫氣體組分的烴進料流向上流入步驟(a)的催化劑床層直至基本上達到穩(wěn)態(tài)條件以及上部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒呈現(xiàn)上部活性水平而下部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒具備不同于上部活性水平的下部活性水平為止；(c)由加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)的下部反應(yīng)區(qū)撤離一定體積顆粒狀催化劑，其中顆粒狀催化劑的撤出體積包括高活性低密度催化劑顆粒與高密度低活性催化劑顆粒；(d)分離高活性低密度催化劑顆粒與高密度低活性催化劑顆粒；(e)將高活性低密度催化劑顆粒與新鮮催化劑顆?；旌铣蔀榇呋瘎┗旌衔铮?f)將步驟(e)的催化劑混合物導(dǎo)入步驟(a)的所述加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)；和(g)重復(fù)步驟(c)至(f)直至基本上達到穩(wěn)態(tài)條件以及催化劑床層的下部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒的活性水平高于步驟(b)的下部活性水平為止。
另外提供的一種方法用于通過使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中加氫處理催化劑與具有液體組分和含氫氣體組分的向上流動烴進料流接觸提高加氫處理過程中(尤其是處于平衡或穩(wěn)態(tài)條件)在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)向下移動的基本上呈填充態(tài)催化劑床層中加氫處理催化劑的改質(zhì)能力和/或去金屬性，其中包括下列步驟(a)由具有基本上呈填充態(tài)的加氫處理催化劑床層的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)撤離一定體積的催化劑顆粒，該催化劑床層在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中基本上以活塞式向下流動，其中被撤離的一定體積的催化劑顆粒包括高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒；(b)使高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒分離；(c)使高活性低密度催化劑顆粒與新鮮催化劑顆粒混合成為催化劑混合物；以及(d)將步驟(c)的催化劑混合物導(dǎo)入步驟(a)的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中以便提高在步驟(a)的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中基本上向下作活塞式流動的加氫處理催化劑基本上呈填充態(tài)床層中所述加氫處理催化劑的改質(zhì)和/或去金屬化能力。
本發(fā)明還通過廣義地提供下述方法完成預(yù)期目的，該方法用于在加氫處理過程中通過使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中加氫處理催化劑與具有液體組分與含氫氣體組分的向上流動烴進料流相互接觸減少用于使烴進料流改質(zhì)所需加氫處理催化劑數(shù)量(換言之，用于延長加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中加氫處理催化劑壽命)。本發(fā)明所需的加氫處理催化劑用量的減少提供或允許達到與烴進料流按照一次通過加氫處理催化劑置換方式進行改質(zhì)所需加氫處理催化劑用量相比基本上相同的烴進料流改質(zhì)程度。該方法廣義地包括下列步驟(a)由具有基本上呈填充態(tài)的加氫處理催化劑床層的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)撤離一定體積的催化劑顆粒，該催化劑具有初始填充床體積，該催化劑床層在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中基本上以活塞式向下流動，其中被撤離的一定體積的催化劑顆粒包括高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒；(b)使高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒分離；(c)使高活性低密度催化劑顆粒與新鮮催化劑顆?；旌铣蔀槠潴w積小于被撤出催化劑顆粒體積的催化劑混合物；以及(d)隨后將催化劑混合物導(dǎo)入加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中以便使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中基本上向下作活塞式流動的基本上呈填充態(tài)床層的填充床體積小于初始填充床體積。
在本發(fā)明的的另一方面，還提供了一種方法，用于加氫處理向上流過具有基本上呈填充態(tài)催化劑床層的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)的烴進料流，其中包括下列步驟(a)在具有基本上呈填充態(tài)加氫處理催化劑床層的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)下面形成眾多環(huán)形混合區(qū)，從而使每一個環(huán)形混合區(qū)含有由液體組分與含氫氣體組分組成的烴進料流，其中環(huán)形混合區(qū)彼此同心并且與加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)同軸；(b)將來自每一環(huán)形混合區(qū)的烴進料流導(dǎo)入加氫處理催化劑的基本上填充床從而使來自每一環(huán)形混合區(qū)的烴進料流向上流過催化劑的基本上填充床并且產(chǎn)生一定體積處于加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中具有高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒的粒狀催化劑；(c)由加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)撤離上述體積的粒狀催化劑以便使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)加氫處理催化劑的基本上填充床開始向下作基本上活塞式流動；(d)分離高活性低密度催化劑顆粒與高密度低活性催化劑顆粒；(e)將高活性低密度催化劑顆粒與新鮮催化劑顆?；旌铣蔀榇呋瘎┗旌衔铮?f)將該催化劑混合物導(dǎo)入所述加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)。
本發(fā)明優(yōu)選實施方案中的加氫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)和/或加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)含有下文詳述的催化劑，它可以作為固定床(即不膨脹的催化劑床層)、移動床、沸騰床、膨脹床或流化床操作。
催化劑在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，被加入反應(yīng)器11的催化劑最好滿足下列4項標(biāo)準(zhǔn)(i)對于特定的應(yīng)用場合(例如脫金屬、加氫脫硫等)具備適宜的催化活性和壽命；(ii)具備能夠?qū)⒎磻?yīng)器11中隨機運動減至最小程度的物理特性；(iii)具備能夠?qū)⒋呋瘎┺D(zhuǎn)移步驟中與反應(yīng)器11中催化劑的損失量減至最小程度的物理特性；和(iv)催化劑的粒徑、形狀與密度均勻一致，足以防止在正常操作過程中產(chǎn)生粒徑分級現(xiàn)象。
本發(fā)明催化劑優(yōu)選對于具體應(yīng)用場合(例如脫金屬、加氫脫硫等)呈現(xiàn)適宜的催化活性與壽命。舉例來說，若催化劑被用于脫金屬，應(yīng)該具備充分的HDM活性與金屬負(fù)載能力(即壽命)以便在不使用超出經(jīng)濟可行用量催化劑的條件下滿足目標(biāo)脫金屬要求。催化劑的金屬負(fù)載能力相對于每立方厘米催化劑總體積優(yōu)選大于約0.10克以大于約0.20為更佳。對催化劑活性與金屬負(fù)載能力影響最大的催化劑性質(zhì)為孔隙結(jié)構(gòu)(孔體積與孔徑分布)、基質(zhì)材料(例如氧化鋁—氧化硅)、催化劑金屬(數(shù)量、分布、類型(鎳、鉬、鈷等))、表面積、粒徑與形狀。
本發(fā)明催化劑同樣優(yōu)選具備能夠?qū)⒃谙蛏狭鲃有头磻?yīng)器11中催化劑提升進入隨機運動的可能性減至最小的物理特性。由于本發(fā)明的優(yōu)點之一是反應(yīng)物與催化劑之間實現(xiàn)逆流接觸，所以優(yōu)選的是保持催化劑向下以活塞式流動通過反應(yīng)器11全長。對最大限度地減小或防止催化劑膨脹起關(guān)鍵作用的催化劑特性是催化劑顆粒密度(在仍然能夠滿足催化劑活性與金屬負(fù)載要求的同時，優(yōu)選最高顆粒密度)、粒徑(優(yōu)選最大粒徑)、骨架密度(優(yōu)選最高骨架密度以便降低骨架浮力)和粒徑均一性。本發(fā)明的突出特征之一是催化劑不會在反應(yīng)器11中膨脹進入隨機運動狀態(tài)，不過在流動轉(zhuǎn)移過程中仍然很容易移動。在該反應(yīng)器的實際操作條件下，在明顯較大的催化劑移向底部的同時，明顯較小的催化劑升至頂部。這樣便干擾了催化劑的最佳活塞式流動。為此，本發(fā)明催化劑粒徑規(guī)格比完全填充床或固定床與沸騰床催化劑粒徑相比范圍更加狹小。
本發(fā)明催化劑應(yīng)該還具備能夠使催化劑轉(zhuǎn)移步驟與反應(yīng)器11中催化劑的損失減至最少的物理特性。在轉(zhuǎn)移步驟或反應(yīng)器11中發(fā)生的催化劑破碎與磨損會對反應(yīng)器系統(tǒng)本身與下游設(shè)備或加工裝置的操作產(chǎn)生明顯的不利影響。下列催化劑性能對催化劑的損失是至關(guān)重要的催化劑磨耗(最低磨耗是絕對必要的)、催化劑破碎強度(在不產(chǎn)生非常脆并且會過度磨耗的催化劑的條件下，最大破碎強度是必要的)、催化劑粒徑與形狀(優(yōu)選球催化劑，原因是它們更易于移動并且不具有會斷裂的粗糙或鋒利的邊緣)、以及細(xì)粒含量(最小細(xì)粒是絕對必要的，以免對反應(yīng)器11和下游設(shè)備產(chǎn)生不利影響)。
催化劑的粒徑、形狀與密度須充分均勻一致以免在正常操作過程中出現(xiàn)粒徑分級現(xiàn)象。一般情況下，催化劑的規(guī)格要求較窄，以防粒徑分級。選擇具體的催化劑粒徑以便膨脹接近隨機運動，但是防止膨脹達到隨機運動或流化態(tài)。
用于選擇本發(fā)明催化劑的所有四項主要標(biāo)準(zhǔn)都很重要并且不是獨立的或彼此相互排斥的。這四個主要標(biāo)準(zhǔn)必須彼此間相互平衡以便使適用于具體應(yīng)用場合的催化劑處于最佳狀態(tài)。舉例來說，為了最大限度地減少膨脹進入隨機運動狀態(tài)的催化劑數(shù)量，優(yōu)選采用大顆粒高密度催化劑。這與需要低密度小粒徑催化劑的殘渣脫金屬應(yīng)用場合對應(yīng)的特性相反。必須權(quán)衡這些相抵觸的需求，以確保在實現(xiàn)適宜的催化劑活性以及金屬負(fù)載能力的同時最大限度地抑制催化劑膨脹或沸騰、將磨耗減至最少和最有效地削弱粒徑分級。
由于存在著相互競爭的催化劑標(biāo)準(zhǔn)，而每一種應(yīng)用場合又是獨特的，所以本發(fā)明的催化劑可以是任何能夠有助于本發(fā)明實施與實現(xiàn)本發(fā)明的目的的適宜催化劑。
本發(fā)明催化劑出人意料地使加氫處理期間加氫處理催化劑的大體上填充床層(即催化劑床層10)作活塞式流動，該加氫處理過程通過使加氫處理催化劑的大體上填充床層與以一流速向上流動的烴進料流(即液體組分和含氫氣體組分)接觸而完成，該流速被控制在一定數(shù)值和范圍以便足以將加氫處理催化劑的大體上填充床層的膨脹限制在超出部分占呈填充床狀態(tài)加氫處理催化劑的大體上填充床的大體上全部軸向長度少于10％，以少于5％為更佳，以少于2％或甚至少于1％為最佳，烴進料流的流速可以是被控制在一定數(shù)值和范圍足以限制加氫處理催化劑的大體上填充床層膨脹的任何適宜流速，以約0.01—10.00英尺/秒為佳。
更具體地，當(dāng)一定體積加氫處理催化劑在優(yōu)選地層流條件下由加氫處理催化劑的大體上填充床層的底部被撤出或被轉(zhuǎn)移時，本發(fā)明的催化劑出人意料地使加氫處理催化劑的大體上填充床層作活塞式流動，與此同時，加氫處理催化劑的大體上填充床層最大程度上與最佳地占據(jù)反應(yīng)器11的體積(即整個內(nèi)部和/或內(nèi)部可供利用體積)至少約50％，以約80—98％為佳。本發(fā)明加氫處理催化劑的大體上填充床層在反應(yīng)器11內(nèi)部最大限度地與以最佳方式占據(jù)的體積大于一個流化反應(yīng)器中催化劑床層體積，該流化反應(yīng)器具有與反應(yīng)器11的整個內(nèi)部和/或內(nèi)部可供利用體積基本上相同的體積并且其中催化劑床層的體積處在“滑崩”(或填充)催化劑床層條件或狀態(tài)。典型地，處于“滑崩”催化劑床層狀況的沸騰反應(yīng)器中的催化劑床層占據(jù)該流化反應(yīng)器整體內(nèi)部和/或內(nèi)部可供利用體積約小于50％(最大值)。因此，加氫處理催化劑的大體上填充床最大程度地與最佳地占據(jù)反應(yīng)器11整體內(nèi)部和/或內(nèi)部可供利用體積至少約50％、以約80％—98％為佳，以約85—95％為最佳。
具體地，當(dāng)上述體積加氫處理催化劑在優(yōu)選地層流條件下于烴進料流中被撤出或者被轉(zhuǎn)移時，本發(fā)明的催化劑還會出人意料地使加氫處理催化劑的大體上填充床層作活塞式流動，上述過程在加氫處理催化劑的基本上填充床層的中心部分或段以及在其最低段或底部和多個含有烴進料流(即液體組分與含氫氣體組分)的環(huán)形混合物區(qū)MZ的入口下部完成。如上所述，當(dāng)上述體積本發(fā)明的加氫處理催化劑被撤離或轉(zhuǎn)移以便開始進行活塞流動時，其撤離與轉(zhuǎn)移優(yōu)選地以層流方式在烴進料流的液體組分中進行并且從床層支撐裝置17的不可滲透區(qū)(即無縫中心板25)上部或其附近脫除，基本上離開由混合區(qū)MZ(即MZ2，MZ3等)釋放出的LH-HG混合物(即LH-HG2、LH-HG3等)的流通途徑。在任何所需的時刻由加氫處理催化劑的基本上填充床層底部撤出的催化劑的具體體積(或數(shù)量)可以是任何能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明預(yù)期目的的適宜體積或數(shù)量。優(yōu)選地，如僅僅以舉例說明的方式，在任意需要時刻被撤出的催化劑具體體積或數(shù)量為基本上填充床(即催化劑床層10)的約0.10—25.00％(重)。催化劑具體體積(或數(shù)量)的撤離速度還可以是實現(xiàn)本發(fā)明預(yù)期目的任何適宜體積或數(shù)量，如當(dāng)催化劑(例如烴進料流中的催化劑)的流速范圍為約0.1—20英尺/秒、以約0.1—10英尺/秒為更佳以及催化劑的濃度范圍約為0.10～0.80磅催化劑/磅催化劑淤漿(即加氫處理催化劑重量加上烴進料流重量)，以約0.15—0.60為更佳時的撤離速度。如上所述，被撤出的催化劑通過將一定體積新鮮催化劑經(jīng)過反應(yīng)器11頂部導(dǎo)入催化劑床層10而被方便地取代。置換速度或催化劑添加速度可以是能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)明預(yù)期目的的任何適宜速度如取值范圍約為0.1—20英尺/秒、以約0.1—10英尺/秒為更佳的置換催化劑(即在精制烴物流(例如瓦斯油)中的置換催化劑)的流動置換速度，催化劑置換濃度范圍約為0.10～0.80磅置換催化劑/磅催化劑淤漿(即置換催化劑重量加上作為淤漿介質(zhì)的精制烴物流(例如瓦斯油)的重量)，以約0.15—0.60為更佳。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明催化劑包括無機載體，其中包括沸石、無機氧化物如氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦及其混合物，或者II、III或IV族元素的無定形耐火無機氧化物中任意一種或者這些無機氧化物的組合物。更優(yōu)選地，無機載體含有多孔載體材料如氧化鋁、氧化硅、氧化硅—氧化鋁或晶狀硅鋁酸鹽。被沉積在無機載體或多孔承載材料之上和/或之中的是一種或多種金屬或金屬化合物如氧化物，其中金屬選自元素周期表中Ib、Vb、VIb、VIIb和VIII族元素。這些金屬的典型實例為鐵、鈷、鎳、鎢、鉬、鉻、釩、銅、鈀與鉑及其組合形式。其中以鉬、鎢、鎳和鈷及其組合形式為佳。優(yōu)選類型的催化劑的適用實例包括沉積在選自氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化鋯、氧化釷、氧化硼或氧化鉿或這些無機氧化物的組合物如氧化硅一氧化鋁、氧化硅一氧化鎂、氧化鋁一氧化鎂等之類多孔無機氧化物之上和/或之中的鎳—鎢、鎳—鉬、鈷—鉬或鎳—鈷—鉬。
本發(fā)明催化劑還包括改變催化劑的活性和/或金屬負(fù)載特性的添加劑，其非限制性實例有如磷與陶土(包括柱式陶土在內(nèi))。依據(jù)包括被使用的催化劑在內(nèi)的加氫轉(zhuǎn)化法的具體應(yīng)用，這些添加劑可以任何適宜的數(shù)量存在。典型地，這些添加劑以催化劑(無機氧化物載體和金屬氧化物)總重為基準(zhǔn)計的用量約為0—10.0％(重)。
雖然金屬組分(即鈷、鉬等)可以任何適宜數(shù)量存在，但是本發(fā)明催化劑優(yōu)選含有以催化劑(即無機氧化物載體和金屬氧化物)的總重為基準(zhǔn)計約0.1—60％(重)金屬組分，以約0.2—40％(重)為更佳，以約0.5—30％(重)為最佳。III族金屬通常以少量或較少用量被使用，其取值范圍約為0.1—30％(重)、以約為0.1—10％(重)為更佳，VIB族金屬通常以大量或較大量被使用，其取值范圍約為0.5—50％(重)、以約0.5—30％(重)為更佳；與此同時，如上所述，多孔無機載體上金屬組分的總量優(yōu)選占全部催化劑高達約60％(重)(以高達約40％(重)為更佳)。VIII族與VIB族金屬的原子比可以在寬范圍內(nèi)變化，以約0.01—15為佳，以約0.05—10為更佳，以約0.1—5為最佳。該原子比取決于催化劑的特定加氫處理應(yīng)用場合和/或處理目的。
上述元素周期表中各族被公布于Lange′s Handbook of Chemistry(第12版)由John A.Dean出版，1979版權(quán)McGraw—Hill公司所有，或The Condensed Chemical Dictionary(第10版)，由Gessner G.Hawley改編，版權(quán)由Litton教育出版公司所有。
在催化劑的更優(yōu)選實施例中，被無機載體或多孔承載材料負(fù)載的氧化加氫處理催化劑或金屬氧化物組分為MoO3或其中MoO3以較大量存在的MoO3與NiO的組合形式。多孔無機載體以氧化鋁為更佳。催化劑無機載體(氧化鋁)上Mo的存在量以無機載體與金屬氧化物的總重量為基準(zhǔn)計約為0.5—50％(重)，以約0.5—30％(重)為佳、以約1.0～20％(重)為最佳。鎳的存在量以催化劑無機載體與金屬氧化物的總重為基準(zhǔn)計高達約為30％(重)、以約0.5—20％(重)為佳、以約0.5—10％(重)為更佳?？梢越柚魏芜m宜的工藝如通過將金屬氧化物的水溶液沉積在多孔無機載體材料上，隨后進行干燥與煅燒來制備氧化加氫處理催化劑或金屬氧化物組分。催化劑制備工藝通常是傳統(tǒng)的與公知的并且可以包括浸漬、研磨、共沉淀等，隨后進行煅燒。
催化劑的表面積(如BET法所測量)足以實現(xiàn)本發(fā)明的加氫處理目的，典型地為約50—300平方米/克、以約75—150平方米/克更為典型。
催化劑平均破碎強度應(yīng)該取其最小值約為5磅。破碎強度可以依據(jù)催化劑顆粒的統(tǒng)計樣品確定。舉例來說，由包括眾多有待被用于本發(fā)明加氫過程的催化劑顆粒的統(tǒng)計等份獲取固定數(shù)目(30粒)催化劑顆粒。每個催化劑顆粒隨后被放在兩個水平的和平行鋼板之間。對上面的鋼板施加力直至被放置的催化劑顆粒破碎為止。被施用于破碎催化劑顆粒的力即為破碎強度。對剩余的催化劑顆粒重復(fù)該試驗，獲得平均破碎強度。此外，優(yōu)選地，不多于約35％(重)催化劑顆粒的平均破碎強度小于約5磅，更優(yōu)選地，不多于約15％(重)催化劑顆粒的平均破碎強度小于約5磅，最優(yōu)選地，不多于約0％(重)。
本發(fā)明催化劑包含眾多粒徑均勻的催化劑顆粒，它們以平均直徑如下的球形顆粒為佳，約35—3泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號，以約20—4泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號為更佳，以約14—5泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號為最佳。本文所用的泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的含義見“Tyler Standand Screen Scale Sieves”(手冊53，1981版，CE Tyler Combustion Engineening，Inc.，50Washington st.，South Norwalk，Conn.06856)。
同樣，優(yōu)選的催化劑顆粒具有均勻光滑的圓表面。優(yōu)選的形狀包括，舉例來說，圓球、球狀體、蛋形顆粒等。更優(yōu)選地，本發(fā)明方法的催化劑為包括眾多粒徑分布如下的催化劑顆粒在內(nèi)的圓形顆粒，該粒徑分布使得至少約90％(重)所述催化劑顆粒的縱橫比小于約2.0，以等于或小于約1.5為更佳，以約為1.0為最佳。本文所述的“縱橫比”通過用催化劑顆粒的最大突出部分的數(shù)值除以催化劑顆粒的寬度值而限定的幾何術(shù)語，“最大突出部分”為可能的最大催化劑顆粒突出。有時它被稱作最大厚度尺寸和催化劑顆粒的最大截面中的最大尺寸。催化劑顆粒的“厚度”為垂直于最大突出部分的催化劑顆粒突出部分并且是垂直于最大突出部分的催化劑顆粒的最大尺寸。
催化劑應(yīng)該具備的粒徑分布使得催化劑床層10在反應(yīng)器111內(nèi)的條件下膨脹，超出處于填充床狀態(tài)加氫處理催化劑的基本上填充床的基本上全部軸向長度小于10％(以小于5％為更佳，以小于1％為最佳)。為了使反應(yīng)器物料通過量達到最大限度，催化劑顆粒應(yīng)當(dāng)具有較窄的粒徑分布。用于本發(fā)明加氫方法的催化劑廣泛地包含粒徑范圍或粒徑分布，從而使催化劑床層10中催化劑顆粒的至少約90％(重)、以至少約95％為佳、以至少約97％(重)為更佳的直徑在R1至R2范圍內(nèi)，其中(i)R1取值范圍約為1/64英寸(即近似孔徑為35泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號)～約1/4英寸(即近似孔徑為3泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號)；(ii)R2取值范圍約為1/64～1/4英寸，(iii)R2/R1比值大于或等于約1，小于或等于約1.4(或約為2.0的平方根)。更優(yōu)選地，催化劑床層10中的催化劑顆粒直徑范圍為R1～R2，其中R1和R2各自取值范圍約為2/64英寸(即近似孔徑為20泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號)～12/64英寸(即近似孔徑為4泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號)，以約3/64英寸(即近似孔徑為14泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩孔)至9/64英寸(即近似孔徑為5泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號)為最佳，其中R2/R1比值范圍約為1.00—1.4(大約為2.0的平方根)。
用于本發(fā)明加氫過程的催化劑同樣廣泛地包含粒徑范圍或粒徑分布，從而使催化劑顆粒中最多約2.0％(重)(更優(yōu)選地最多約1.0％(重)、最優(yōu)選地最多約0.5％(重)或更少)的直徑小于R1。催化劑的粒徑范圍或粒徑分布還使得最多約0.4％(重)(更優(yōu)選地最多約0.2％(重)、最優(yōu)選地約0.1％(重)或更少)催化劑顆粒的直徑小于R3，其中R3小于R1，R1/R3比值約為1.4(或約為2.0的平方根)。直徑(即泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩孔)為R1時，催化劑顆粒的最大磨耗優(yōu)選地約為1.0％(重)(更優(yōu)選地，約為0.5％(重)，最為優(yōu)選地約為0.25％(重)或更少)，而當(dāng)直徑(同樣為泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩孔)為R3、其中R3(如上所述)同樣小于R1并且R1/R3約為1.4(或者約為2.0的平方根)時，催化劑顆粒的最大磨耗約為0.4％(重)(更優(yōu)選地約為0.2％(重)、最優(yōu)選地約為0.1％(重)或更少)。(應(yīng)該注意的是磨耗步驟被詳述于ASTM D4058—87。然而，在標(biāo)準(zhǔn)方法中，通過850微米(～20目)篩脫除細(xì)粒。在本發(fā)明方法中，篩孔大小等于特定應(yīng)用場合所需的最小催化劑粒徑，如由數(shù)值R1和R3更具體限定的)。因此，僅僅通過舉例的方式，對于具體粒徑范圍約為10—12泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的催化劑顆粒，最多約2.0％(重)(更優(yōu)選地多達約1.0％(重))細(xì)粒通過12泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號和最多高達約0.4％(重)(更優(yōu)選地高達約0.2％(重))通過14泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號。類似地，對于特定粒徑范圍約為6—8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的催化劑來說，最多高達約2.0％(重)細(xì)粒(以高達約1％(重)為佳)通過8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號和最多高達約0.4％(重)細(xì)粒(更優(yōu)選地高達約0.2％(重))通過10泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號。對于特定粒徑范圍約為10—12泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的催化劑來說，通過12泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號時最大磨耗高達約1.0％(重)(更優(yōu)選地高達約0.5％(重)，最優(yōu)選地高達約0.25％(重))，通過14泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號時最大磨耗高達約0.4％(重)(更優(yōu)選地高達約0.2％(重)、最優(yōu)選地高達約0.1％(重))。另外，類似地，對于特定粒徑范圍約為6—8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的催化劑來說，通過8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號時最大磨損高達約1.0％(重)(更優(yōu)選地高達約0.5％(重)、最優(yōu)選地高達約0.25％(重))，通過10泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號時最大磨損高達約0.4％(重)(更優(yōu)選地高達約0.2％(重)，最優(yōu)選地高達約0.1％(重))。
催化劑顆粒的具體顆粒密度由加氫轉(zhuǎn)化方法的要求來確定。對于本發(fā)明來說，催化劑顆粒以具有均一密度為佳?！熬鶆蛎芏取笔侵竼为毚呋瘎╊w粒中至少約70％(重)，以至少約80％(重)為佳、以至少約90％(重)為更佳的密度相對于所有催化劑顆粒的平均密度的變化不超過約10％，以不超出約5％為更佳。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，催化劑(即新鮮催化劑)的顆粒密度范圍約為0.6～1.5克/毫升、以約0.7～1.2克/毫升為佳、以約0.8—1.1克/毫升為最佳。待催化劑至少部分失效后，顆粒密度范圍約為0.6—3.0克/毫升、以約0.7—3.0克/毫升為更佳、以約0.8—3.0克/毫升為最佳。粒徑的確定基本上與上述內(nèi)容相同。在加氫處理過程中細(xì)粒與磨耗會增加。
本發(fā)明催化劑可以是上述任何催化劑，我們發(fā)現(xiàn)適宜以最佳方式實現(xiàn)本發(fā)明目的的更優(yōu)選催化劑包括下列組分并且具備下列特征(i)多孔無機氧化物載體；(ii)一種或多種沉積在多孔無機氧化物載體之中和/或之上的催化劑金屬和/或額外催化劑添加劑；(iii)至少約5磅力的破碎強度；(iv)約6—8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的均勻粒徑；(v)通過8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的細(xì)粉含量高達約1.0％(重)，通過10泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的高達約0.2％(重)，(vi)通過8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的磨耗高達約0.5％(重)，通過10泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的磨耗高達約0.2％(重)；(vii)通常均勻的球形；和(viii)約0.7～3.0克/毫升的均勻密度。結(jié)果出人意料地發(fā)現(xiàn)具有上述性能組合的更優(yōu)選催化劑可以出人意料地以最佳方式使加氫處理催化劑的基本上填充床(即催化劑床層11)作活塞式流動，同時膨脹超出填充床態(tài)加氫處理催化劑的大體上填充床層的大體上全部軸向長度的部分不到10％(以小于1％為佳)，與此同時加氫處理催化劑的基本上填充床占據(jù)反應(yīng)器11的體積(即反應(yīng)器體積的全部內(nèi)部和/或內(nèi)部可供利用體積)最大與最佳地約為50～98％。
多孔基質(zhì)材料或無機氧化物載體的特定類型、催化劑金屬的具體種類、孔隙結(jié)構(gòu)、催化劑表面積與催化劑粒徑取決于催化劑預(yù)期的具體應(yīng)用場合(例如脫除金屬、脫硫等)。一般情況下，更優(yōu)選的催化劑包括選自氧化鋁、氧化硅及其混合物的、表面積為約75—150平方米/克的多孔無機氧化物載體。優(yōu)選的催化劑包括沉積在多孔無機載體之中和/或之上以氧化物形式存在的催化劑金屬。優(yōu)選催化劑中催化劑金屬的氧化物或金屬氧化物組分選自氧化鉬、氧化鈷、氧化鎳、氧化鎢及其混合物，其含量占全部催化劑(即無機氧化物載體與金屬氧化物)約0.5—50％(重)、以約0.5—30％(重)為更佳。更優(yōu)選的催化劑還含有平均直徑約為20—4泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的通常呈均勻一致球形顆粒。盡管球形催化劑為更為優(yōu)選的催化劑，但是如果擠出物非常強硬、即其破碎強度高于5磅力的話，也可以使用擠出物。催化劑的絕對粒徑可以隨著應(yīng)用場合的不同而變化，但是如上所述，更優(yōu)選的催化劑具備狹窄的粒徑分布。
本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員由上述討論內(nèi)容可知，盡管本發(fā)明方法的催化劑顆粒具有均勻的粒徑、一致的形狀和密度，但是其化學(xué)與冶金學(xué)性能會依據(jù)所選用的加工目的與方法條件而變化。例如，選用來在希望盡可能少地發(fā)生加氫裂解的條件下完成脫除金屬應(yīng)用的催化劑在本質(zhì)上可以完全不同于加工目的為最大限度地進行加氫脫硫與加氫裂解時所選用的催化劑。所選用的符合與具備上述特性的催化劑類型被放在所有加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)。烴進料流通過催化劑，優(yōu)選地以諸如向上流動的方式通過催化劑以便加氫處理烴進料流。更優(yōu)選地，借助本發(fā)明的各種實施方案使用該催化劑。
實施例將眾多催化劑顆粒加入反應(yīng)器如反應(yīng)器11中的反應(yīng)區(qū)內(nèi)，形成催化劑床層(如圖1和2中催化劑床層10)。借助類似于圖1和2中通常如17所示支撐裝置的截錐床層支撐裝置支撐反應(yīng)器中的催化劑床層。一個入口分布器如圖1和2中具有多個管32的圓板構(gòu)件31沿著處在截錐床層支撐裝置下面的反應(yīng)器整個截面上伸展，形成處在入口分布器與截錐床層支撐裝置之間的送氣室或入口室。催化劑的截錐床層支撐裝置包括一系列含有眾多拼合板(如圖4—6中拼合板27)的環(huán)形多邊體，這些拼板與諸如圖3—6所示構(gòu)件26之類徑向條輻構(gòu)件連接。厚度分別約為10英寸、寬度為約1.5英寸的眾多拼板被固定在8個徑向條輻構(gòu)件上?；ミB的拼板與經(jīng)向條輻構(gòu)件形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)從而產(chǎn)生用于接收烴進料流的基本上環(huán)形連續(xù)混合物區(qū)。其上部覆蓋有其篩孔平均直徑小于催化劑顆粒的篩網(wǎng)。每一處于篩網(wǎng)下的混合區(qū)通常具有在周長上均勻一致的厚度。
催化劑顆粒包含氧化鋁多孔載體材料或氧化鋁無機載體。沉積在氧化鋁多孔載體材料之上和/或之中的是由NiO和/或MoO3組成的氧化加氫處理催化劑組分。以氧化鋁多孔載體材料與氧化加氫處理催化劑組分的總重為基準(zhǔn)計，氧化鋁多孔載體材料之上和/或之中存在的Mo含量為約3％(重)，Ni含量為約1％(重)。催化劑顆粒的表面積約為120平方米/克。
這些眾多的催化劑顆粒通常為平均直徑取值范圍約為6—8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的球形體。催化劑顆粒的平均抗碎強度約為5磅力。催化劑的金屬負(fù)載能力相對于催化劑顆?？傮w積約為0.3克/立方厘米。
催化劑顆粒的粒徑分布使得催化劑床層中98.5％(重)催化劑顆粒具有約1.0的縱橫比和取值范圍為R1—R2的直徑，其中(i)R1約為0.093英寸(即8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的近似孔)，(ii)R2約為0.131英寸(即6泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的近似孔)；和(iii)R2/R1比值約等于2.0的平方根或約為1.414。催化劑顆粒的粒徑分布使得催化劑顆粒中最多約1.0％(重)的直徑小于R1，其中最多約0.2％(重)的直徑小于R3，R3小于R1，比值R1/R3約為2.0的平方根，或者約為1.414。
催化劑顆粒在通過R1直徑(即泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)孔)的最大磨耗約為0.5％(重)，通過R3直徑(即泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)孔)的最大磨耗約為0.2％(重)，其中R3小于R1，R11/R3約為2.0的平方根或約為1.414。換言之，對于具體粒徑分布或范圍約為6—8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的催化劑顆粒來說，最大通過8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的催化劑顆粒的規(guī)定磨耗高達約0.5％(重)，最大通過10泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號時，高達約0.2％。
通過8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的催化劑顆粒的最大細(xì)粒含量高達約1.0％(重)，通過10泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的高達約0.2％(重)。換言之，對于規(guī)定粒徑范圍或分布約為6—8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的催化劑顆粒來說，通過8泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的催化劑顆粒的規(guī)定細(xì)粒含量高達約1.0％(重)，通過10泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的高達約0.2％(重)。催化劑顆粒具有均勻的密度從而使催化劑顆粒的平均密度約為0.9克/毫升。
烴進料流的液體組分為重質(zhì)常壓殘渣，其中至少95％(體積)在高于約343℃沸騰，其中相當(dāng)一部分(例如50％(體積))在高于約510℃沸騰。“重質(zhì)”烴進料中含有約90ppm(重)不需要的金屬。烴進料流的含氫氣體為基本上97％純的氫氣并且與重質(zhì)常壓殘渣流以相對每升重質(zhì)常壓殘渣623升標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)含氫氣體的混合比混合以便形成烴進料流。
烴進料流以約0.1—1.00英尺/秒的流速通過入口分布器并且被導(dǎo)入反應(yīng)器送氣室。反應(yīng)器中加氫處理壓力和溫度分別約為2300磅/平方英寸和約400℃。烴進料流由反應(yīng)器送氣室進入環(huán)形連續(xù)混合物區(qū)并且均勻地通過篩網(wǎng)、被導(dǎo)入催化劑床層以免引發(fā)催化劑床層內(nèi)、尤其是靠近被篩網(wǎng)覆蓋的錐形床層支撐裝置的催化劑床層內(nèi)出現(xiàn)局部流化或渦流。
反應(yīng)器中催化劑床層含有多個軸向上彼此間隔的氫氣再分布(或氫氣急冷)組件(參見圖7—9所示的氫氣急冷組件)。當(dāng)烴進料流向上流過催化劑床層時，氫氣由氫氣再分布組件中被放出。該組件重新分布所有含氫氣體，這些氣體在氫氣再分布組件下面(或其近處)的部分催化劑床層中形成通道，該組件還可以避免產(chǎn)生局部熱點、渦流或催化劑床層上部(尤其是氫氣再分布組件上方)發(fā)生流化。
液體烴進料流以約3.6英尺/秒的撤離流速離開反應(yīng)器并且經(jīng)過改質(zhì)，使其中金屬含量以液體烴進料流重量為基準(zhǔn)計約為3ppm。當(dāng)烴進料流向上流過催化劑床層時，催化劑床層中的γ—射線源和與其結(jié)合的反應(yīng)器γ—射線檢測器檢測到催化劑床層膨脹超出呈填充床態(tài)催化劑床層基本上全部軸向長度的部分小于10％。
在反應(yīng)器操作約1周后，約7.25立方米(或約3.3％(重)催化劑床層)催化劑顆粒以約3.6英尺/秒的流速在烴進料流中通過J一管(如圖1中29所示)以層流方式被撤出。烴進料流中被撤出的催化劑的濃度為約為0.5磅催化劑/磅催化劑淤漿(即被撤出催化劑重量加上烴進料流重量)。一旦該體積的催化劑顆粒被撤離或移出催化劑床層底部時，催化劑床層(即催化劑的大體上填充態(tài)床層)開始作活塞式流動。
被撤出的催化劑通過經(jīng)由反應(yīng)器頂部加入相關(guān)體積的新鮮置換催化劑而被置換。該新鮮置換催化劑在烴精制流(例如瓦斯油)中形成淤漿，并且以約3.6英尺/秒的催化劑置換流速、以約0.5磅置換催化劑/磅催化劑淤漿(置換催化劑重量加上作為淤漿介質(zhì)的烴精制物流(如瓦斯油))的催化劑置換濃度將其導(dǎo)入反應(yīng)器。
雖然本發(fā)明借助特定實施方案得到描述，但是上述內(nèi)容意在包括一定范圍的改進、更動與替換，在某些情況下可以理解的是在沒有相關(guān)地利用其它特征與不離開本發(fā)明范圍的條件可以利用本發(fā)明特征。
權(quán)利要求
1.一種向上流過具有催化劑大體上填充床的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)的烴進料流加氫處理方法，其中包括下列步驟(a)在反應(yīng)區(qū)中放置催化劑，所述催化劑包含眾多平均直徑范圍約為35～3泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的催化劑顆粒，其粒徑分布使得至少約90％(重)所述催化劑顆粒的直徑范圍為R1～R3，其中(1)R1取值范圍約為1/64～1/4英寸，(2)R2取值范圍約為1/64～1/4英寸，(3)R2/R1比值約為1.0—1.4，縱橫比小于約2.0，(b)使烴進料流向上流過所述步驟(a)的催化劑以便對烴進料流進行加氫處理。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述催化劑顆粒的粒徑分布使得最多約2.0％(重)所述催化劑顆粒的直徑小于R1。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述催化劑顆粒的粒徑分布使得最多約0.4％(重)所述催化劑顆粒的直徑小于R3，其中R3小于R1，R1/R3之比約為1.4。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述催化劑顆粒的最大磨耗約為1.0％(重)通過R1直徑的所述催化劑顆粒。
5.一種向上流過具有催化劑大體上填充床層的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)的烴進料流的加氫處理方法，包括下列步驟(a)在具有加氫處理催化劑的基本上填充床的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)下形成多個環(huán)形混合物區(qū)，以便使每一個環(huán)形混合物區(qū)含有具備液體組分與含氫氣體組分的烴進料流，并且使所述環(huán)形混合物區(qū)彼此同心，與所述加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)同軸，其中所述加氫處理催化劑包含眾多平均直徑范圍約為35—3泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的催化劑顆粒，粒徑分布使得至少約90％(重)所述催化劑顆粒的縱橫比小于約2.0，直徑范圍為R1-R2，其中(1)R1取值范圍約為1/64—1/4英寸，(2)R2取值范圍約為1/64—1/4英寸，(3)R2/R1比值范圍約為1.0—1.4；和(b)由步驟(a)中每一所述環(huán)形混合區(qū)將所述烴進料流導(dǎo)入加氫處理催化劑的所述基本上填充床以便使所述烴進料流由每一所述環(huán)形混合區(qū)向上流過所述催化劑的大體上填充床。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其中將所述烴進料流由每一個步驟(a)的所述環(huán)形混合區(qū)導(dǎo)入加氫處理催化劑大體上填充床層的所述步驟(b)包括使來自步驟(a)的每一所述環(huán)形混合區(qū)的所述烴進料流向上流入加氫處理催化劑的所述大體上填充床，其流速使得加氫處理催化劑的所述大體上填充床膨脹超出呈填充床態(tài)加氫處理催化劑的所述大體上填充床層的基本上全部軸向長度的部分少于10％。
7.按照權(quán)利要求5的方法，其中還包括由所述反應(yīng)區(qū)撤出一定體積所述加氫處理催化劑以便使加氫處理催化劑的所述基本上填充床層在所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)開始向下基本上作活塞式流動，以基本上置換所述體積所述加氫處理催化劑的體積將加氫處理置換催化劑加入所述基本上向下作活塞式流動的加氫處理催化劑的大體上填充床中。
8.一種使加氫處理催化劑的大體上填充床層在加氫處理期間產(chǎn)生活塞式流動的催化劑，通過使加氫處理催化劑的基本上填充床與含有液體組分和含氫氣體組分的向上流動烴進料流相接觸完成上述加氫處理，該催化劑包含眾多平均直徑范圍約為35—3泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩號的催化劑顆粒，粒徑分布使得至少約90％(重)所述催化劑顆粒的直徑范圍為R1-R2，其中(1)R1取值范圍約為1/64—1/4英寸；(2)R2取值范圍約為1/64—1/4英寸；(3)R2/R1比值范圍約為1.0—1.4；和縱橫比小于約2.0，其中所述催化劑顆粒的粒徑分布使得最多約2.0％(重)所述催化劑顆粒的直徑小于R1并且最多約0.4％(重)所述催化劑顆粒的直徑小于R3，其中R3小于R1，R1/R3比值約為1.4；這樣，當(dāng)所述催化劑顆粒被置于烴反應(yīng)區(qū)以便形成加氫處理催化劑的基本上填充床和烴進料流向上流過加氫處理催化劑的大體上填充床層時，若一定體積所述催化劑顆粒從烴反應(yīng)區(qū)底部被撤離，則加氫轉(zhuǎn)化催化劑大體上填充床層開始作活塞式流動。
9.按照權(quán)利要求8的催化劑顆粒，其中所述催化劑顆粒的最大磨耗約為0.4％(重)通過直徑R3的所述催化劑顆粒，其中R3小于R1，R1/R3比值約為1.4。
10.按照權(quán)利要求1的方法，其中還包括將急冷物料注入所述催化劑。
11.按照權(quán)利要求5的方法，其中還包括將急冷物料注入所述催化劑。
12.按照權(quán)利要求10的方法，其中所述注入過程包括使急冷物料通過具有第一導(dǎo)管直徑的第一導(dǎo)管區(qū)；使急冷物料由第一導(dǎo)管區(qū)流入其第二導(dǎo)管區(qū)直徑大于第一導(dǎo)管區(qū)直徑的第二導(dǎo)管區(qū)；使急冷物料由第二導(dǎo)管區(qū)流入其第三導(dǎo)管直徑小于第二導(dǎo)管區(qū)直徑的第三導(dǎo)管區(qū)；將急冷物料由第三導(dǎo)管區(qū)注入烴進料流流過其中的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中放置的催化劑。
13.按照權(quán)利要求11的方法，其中所述注入過程包括使急冷物料通過具有第一導(dǎo)管直徑的第一導(dǎo)管區(qū)；使急冷物料由第一導(dǎo)管區(qū)流入其第二導(dǎo)管區(qū)直徑大于第一導(dǎo)管區(qū)直徑的第二導(dǎo)管區(qū)；使急冷物料由第二導(dǎo)管區(qū)流入其第三導(dǎo)管直徑小于第二導(dǎo)管區(qū)直徑的第三導(dǎo)管區(qū)；將急冷物料由第三導(dǎo)管區(qū)注入烴進料流流過其中的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中放置的催化劑。
14.按照權(quán)利要求5的方法，其中在通過使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中的催化劑床層與具有液體組分和含氫氣體組分的向上流動烴進料流相接觸而完成的加氫處理期間為了提高加氫處理催化劑床層的下部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒的活性水平，所述方法還包括下列步驟(c)將眾多催化劑顆粒置于加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)以便形成具有至少一個上部反應(yīng)區(qū)和至少一個下部反應(yīng)區(qū)的催化劑床層；(d)使具有液體組分和含氫氣體組分的烴進料流向上流入步驟(a)的催化劑床層直至基本上達到穩(wěn)態(tài)條件以及上部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒呈現(xiàn)上部活性水平而下部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒具備不同于上部活性水平的下部活性水平；(e)從加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中的下部反應(yīng)區(qū)撤出一定體積顆粒狀催化劑，其中顆粒狀催化劑的撤出體積包括高活性低密度催化劑顆粒與高密度低活性催化劑顆粒；(f)分離高活性低密度催化劑顆粒與高密度低活性催化劑顆粒；(g)將高活性低密度催化劑顆粒與新鮮催化劑顆?；旌铣蔀榇呋旌衔铮?h)將步驟(g)的催化劑混合物導(dǎo)入步驟(c)的所述加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)；和(i)重復(fù)步驟(e)至(h)直至基本上達到穩(wěn)態(tài)條件以及催化劑床層的下部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒的活性水平高于步驟(d)的下部活性水平為止。
15.按照權(quán)利要求5的方法，其中為了在通過使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中加氫處理催化劑與向上流動的含有液體組分與含氫氣體組分的烴進料流相互接觸而完成的加氫處理期間(尤其是在平衡或穩(wěn)態(tài)條件下)提高加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中向下流動的催化劑大體上填充床層中加氫處理催化劑的改質(zhì)能力和脫金屬性，所述方法還包括下列步驟(c)由具有加氫處理催化劑大體上填充床層的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)撤離一定體積的催化劑顆粒，該催化劑床層在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中基本上以活塞式向下流動，其中被撤離體積的催化劑顆粒包括高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒；(d)使高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒分離；(e)使高活性低密度催化劑顆粒與新鮮催化劑顆粒混合成為催化劑混合物；以及(f)將步驟(e)的催化劑混合物導(dǎo)入步驟(c)的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中以便提高在步驟(c)的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中基本上向下作活塞式流動的加氫處理催化劑基本上呈填充態(tài)床層中所述加氫處理催化劑的改質(zhì)和/或去金屬化能力。
16.按照權(quán)利要求5的方法，其中為了在加氫處理過程中通過使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中加氫處理催化劑與具有液體組分與含氫氣體組分的向上流動烴進料流相互接觸減少用于使烴進料流改質(zhì)(換言之，用于延長加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中加氫處理催化劑的使用壽命)所需加氫處理催化劑數(shù)量，從而所需的加氫處理催化劑數(shù)量上的減少可以使或者允許烴進料流的改質(zhì)與以一次性通過加氫處理催化劑置換方式改質(zhì)烴進料流所需加氫處理催化劑數(shù)量相比基本上達到相同的改質(zhì)程度，還包括下列步驟(c)由具有加氫處理催化劑大體上填充床的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)撤離一定體積催化劑顆粒，該催化劑床層具有初始填充床體積并且在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中基本上以活塞式向下流動，其中被撤離體積的催化劑顆粒包括高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒；(d)使高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒分離；(e)使高活性低密度催化劑顆粒與新鮮催化劑顆?；旌弦员阈纬善浠旌象w積小于催化劑顆粒排出體積的催化劑混合物；(f)將催化劑混合物隨后導(dǎo)入加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)，從而使在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)向下基本上作活塞式流動的大體上填充床具備比初始填充床體積小的填充床體積。
17.按照權(quán)利要求13的方法，其中在通過使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中的催化劑床層與具有液體組分和含氫氣體組分的向上流動烴進料流相接觸而完成的加氫處理期間為了提高加氫處理催化劑床層的下部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒的活性水平，所述方法還包括下列步驟(c)將眾多催化劑顆粒置于加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)以便形成具有至少一個上部反應(yīng)區(qū)和至少一個下部反應(yīng)區(qū)的催化劑床層；(d)使具有液體組分和含氫氣體組分的烴進料流向上流入步驟(a)的催化劑床層直至基本上達到穩(wěn)態(tài)條件以及上部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒呈現(xiàn)上部活性水平而下部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒具備不同于上部活性水平的下部活性水平；(e)從加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中的下部反應(yīng)區(qū)撤出一定體積顆粒狀催化劑，其中顆粒狀催化劑的撤出體積包括高活性低密度催化劑顆粒與高密度低活性催化劑顆粒；(f)分離高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒，(g)使高活性低密度催化劑顆粒與新鮮催化劑顆粒混合成為催化劑混合物；(h)將步驟(g)的催化劑混合物導(dǎo)入步驟(c)的所述加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)；和(i)重復(fù)步驟(e)至(h)直至基本上達到穩(wěn)態(tài)條件以及催化劑床層的下部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒的活性水平高于步驟(d)的下部活性水平為止。
18.按照權(quán)利要求1的方法，其中為了在通過使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中催化劑床層與具有液體組分和含氫氣體組分的向上流動烴進料流相接觸而完成的加氫處理期間提高加氫處理催化劑床層的下部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒的活性水平，還包括下列步驟(c)在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中放置眾多催化劑顆粒，形成具有至少一個上部反應(yīng)區(qū)和至少一個下部反應(yīng)區(qū)的催化劑床層；(d)使含有液體組分和含氫氣體組分的烴進料流向上流入步驟(a)向催化劑床層，直至穩(wěn)態(tài)條件基本上形成以及上部反應(yīng)區(qū)中的催化劑顆粒具備上部活性水平，而下部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒具備不同于上部活性水平的下部活性水平為止；(e)由加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)的下部反應(yīng)區(qū)撤離一定體積催化劑顆粒，其中排出體積的催化劑顆粒包括高活性低密度催化劑顆粒和低活性高低密催化劑顆粒；(f)分離高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒；(g)使高活性低密度催化劑顆粒與新鮮催化劑顆?；旌?，形成催化劑混合物；(h)將步驟(g)的催化劑混合物導(dǎo)入步驟(c)的所述加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)；和(i)重復(fù)步驟(e)～(h)直至基本上實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)條件以及催化劑床層的下部反應(yīng)區(qū)中催化劑顆粒的活性水平大于步驟(d)的下部活性水平。
19.按照權(quán)利要求1的方法，其中為了在通過使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中加氫處理催化劑與向上流動的含有液體組分與含氫氣體組分的烴進料流相互接觸而完成的加氫處理期間(尤其是在平衡或穩(wěn)態(tài)條件下)提高加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中向下流動的催化劑大體上填充床層中加氫處理催化劑的改質(zhì)能力和脫金屬性，其中還包括下列步驟(c)由具有加氫處理催化劑大體上填充床層的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)撤離一定體積的催化劑顆粒，該催化劑床層在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中基本上以活塞式向下流動，其中被撤離的一定體積的催化劑顆粒包括高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒；(d)使高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒分離；(e)使高活性低密度催化劑顆粒與新鮮催化劑顆?；旌铣蔀榇呋瘎┗旌衔铮灰约?f)將步驟(e)的催化劑混合物導(dǎo)入步驟(c)的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)以便提高在步驟(c)的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中基本上向下作活塞式流動的加氫處理催化劑基本上呈填充態(tài)床層中所述加氫處理催化劑的改質(zhì)和/或去金屬化能力。
20.按照權(quán)利要求1的方法，其中為了在加氫處理過程中通過使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中加氫處理催化劑與具有液體組分與含氫氣體組分的向上流動烴進料流相互接觸減少用于使烴進料流改質(zhì)(換言之，用于延長加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中加氫處理催化劑的使用壽命)從而使所需的加氫處理催化劑用量的減少允許烴進料流改質(zhì)達到與在加氫處理催化劑一次性置換方式中用于改質(zhì)烴進料流所需加氫處理催化劑用量相比基本上相同的程度，還包括下列步驟(c)由具有加氫處理催化劑大體上填充床約加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)撤離一定體積催化劑顆粒，該催化劑床層具有初始填充床體積并且在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)中基本上以活塞式向下流動，其中被撤離體積的催化劑顆粒包括高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒；(d)使高活性低密度催化劑顆粒與低活性高密度催化劑顆粒分離；(e)使高活性低密度催化劑顆粒與新鮮催化劑顆?；旌弦员阈纬善浠旌象w積小于催化劑顆粒排出體積的催化劑混合物；(f)將催化劑混合物隨后導(dǎo)入加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)，從而使在加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)向下基本上作活塞式流動的大體上填充床具備比初始填充床體積小的填充床體積。
21.一種用于加氫處理向上流過具有催化劑大體上填充床的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)的烴進料流的方法，其中包括下列步驟(a)在具有基本上呈填充態(tài)加氫處理催化劑床層的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)下面形成眾多環(huán)形混合區(qū)，從而使每一個環(huán)形混合區(qū)含有由液體組分與含氫氣體組分組成的烴進料流，其中環(huán)形混合區(qū)彼此同心并且與加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)同軸；(b)將來自步驟(a)中每一環(huán)形混合區(qū)的烴進料流導(dǎo)入加氫處理催化劑的基本上填充床從而使來自每一環(huán)形混合區(qū)的烴進料流開始向上流過催化劑的基本上填充床；(c)將急冷物質(zhì)注入加氫處理催化劑的所述基本上填充床層；(d)由加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)撤離一定體積的粒狀催化劑以便使加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)加氫處理催化劑的基本上填充床開始向下作基本上活塞式流動；(e)將一定體積催化劑加入步驟(d)的加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)區(qū)以便置換步驟(d)中撤出體積的催化劑顆粒。
全文摘要
本發(fā)明通過以氣體和液體(即液體烴與含氫氣體的混合物)的交替環(huán)的形式以不足以流化催化劑床層的速度導(dǎo)入流體使均勻分布的氫與烴進料基本上連續(xù)地流過密集填充催化劑床層以便基本上充填反應(yīng)器的整體。催化劑的密度、形狀和粒徑在設(shè)定進料速度下流化。進料的液氣組分在整個床層面積上的交替環(huán)中進入床層。
文檔編號B01J8/12GK1129950SQ95190568
公開日1996年8月28日 申請日期1995年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月29日
發(fā)明者R·W·巴赫特爾, B·A·達思?xì)W, D·E·俄爾斯, D·R·約翰遜, R·J·克勒特, D·C·克拉莫, B·E·雷諾茨, G·L·雪爾曼, H·J·特里姆伯爾, D·N·博勞薩德 申請人:切夫里昂美國公司