[發(fā)明專利]一種加氫處理潔凈原料的研究方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710307429.5
• 申請日: 2007-12-29
• 公開（公告）號: CN101274254A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 理查德·F·鮑曼
• 申請（專利權(quán)）人: 亞申科技研發(fā)中心（上海）有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;G01N31/10;C40B30/08;C40B60/00
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【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種用于以較低的成本快速開發(fā)一種從其最初發(fā)現(xiàn)到商業(yè)應(yīng)用的平推流催化加氫處理工藝的方法，尤其是指一種用于加氫處理潔凈原料的研究方法。

【背景技術(shù)】

所述加氫處理(Hydroprocessing)包括了許多用氫氣處理碳氫化合物的催化工藝，如氫化裂解(Hydrocracking)、加氫異構(gòu)(Hydroisomerization)、氫化處理(Hydrotreating)、氫化反應(yīng)(Hydrogenation)、開環(huán)反應(yīng)(Ring?Opening)及其他流程，比如催化裂解石蠟，其涉及到直鏈烷烴轉(zhuǎn)化為較低分子量的分子混合物，其中該混合物大部分為支鏈異構(gòu)體。除了所期望的主要的反應(yīng)發(fā)生外，在加氫處理工藝中常會發(fā)生二次反應(yīng)，以至于產(chǎn)生不期望的可使加氫處理催化劑失活的物質(zhì)(Deactivating?Species)，比如不飽和烴、芳香烴和多核芳香烴(Polynuclear?Aromatics，PNAs)。所述潔凈原料可以是已經(jīng)被處理過而移除催化劑失活物的碳氫化合物流體，如松軟石蠟、費托石蠟或液態(tài)物或精煉餾分，該流體中不含有任何有效量的失活物，這樣，在潔凈原料的加氫處理中，催化劑失活物出現(xiàn)主要由二次反應(yīng)本身所產(chǎn)生。因而，降低催化劑失活的速率及減少在加氫處理工藝由二次反應(yīng)所生成的不期望的產(chǎn)物將會對工業(yè)規(guī)模加氫處理流程的經(jīng)濟可行性和收益率產(chǎn)生實質(zhì)的影響。

為了放大(Scale-up)一種平推流催化工藝，就需要研究反應(yīng)時間(Time?onStream)、反應(yīng)物停留時間(Residence?Time)、催化劑顆粒尺寸、形狀和其其他特征及溫度曲線(Temperature?Profile)對反應(yīng)速率和催化劑選擇性的影響。在傳統(tǒng)的放大的研究中，第一步通常先涉及到的是選擇催化劑及確定所選擇催化劑的一些本質(zhì)特性。為了減小質(zhì)傳對操作過程的影響，此步驟的操作常是選擇經(jīng)過稀釋的壓碎的催化劑或粉末狀催化劑在等溫條件下進行。在此步驟的操作開始時，需要對反應(yīng)工藝的可變性進行測試，其主要目的在于確定空速、壓力及反應(yīng)物停留時間對反應(yīng)速率和催化劑選擇性的影響。這樣，對該步驟所使用的催化劑活性及選擇性的確定常需要六個多月到一年的時間。在此步驟操作過程的最后，仍需要對反應(yīng)工藝的可變性再進行測試，用于確定以上特性是否會隨著反應(yīng)時間而變化。

其次，選擇工業(yè)規(guī)格的所述催化劑在等溫反應(yīng)器中進行測試。所謂的工業(yè)規(guī)格的催化劑，其相較于上述壓碎的催化劑具有較大的顆粒尺寸或具有特定的形狀，用來減小操作過程中的壓降。由于在反應(yīng)過程中反應(yīng)物或生成物進入或離開催化劑孔洞過程中質(zhì)量傳遞的限制，一般大尺寸顆粒催化劑的反應(yīng)速率及選擇性較差。在此操作過程的開始及結(jié)束時，也常同樣需要對工藝的可變性進行研究以測試催化劑活性及選擇性，這樣就又需要大約一年的時間。此外，此步驟常使用實驗室規(guī)模的反應(yīng)器來進行。

最后一步通常是選用設(shè)有一個或多個反應(yīng)管的驗證性規(guī)模的反應(yīng)器，在絕熱的條件下測試所述工業(yè)規(guī)格的催化劑。所述反應(yīng)管的內(nèi)徑大約25.4mm(1英寸)。另外，為了更好的探究熱量傳遞的影響，所述反應(yīng)器常設(shè)置6-8個反應(yīng)管，且反應(yīng)管間的距離按照工業(yè)規(guī)模采用的距離設(shè)置。在一個放熱反應(yīng)中，如在管式反應(yīng)器中或在不具有特別的除熱設(shè)備的平推流反應(yīng)器中，溫度曲線的變化依賴于連續(xù)移除反應(yīng)熱的程度。溫度的變化對催化劑的選擇性、反應(yīng)速率及活性具有顯著的影響。在此步驟的測試中，?？蓪Ψ磻?yīng)產(chǎn)生熱點或溫度失控的趨勢進行測量。同樣，此步驟往往需要一年多的時間。

可見，這一系列步驟的完成常需要三年多的時間，而且常常不一定能得到所有用于放大所需要的數(shù)據(jù)。對于很多催化劑來說，其反應(yīng)速率及選擇性與反應(yīng)物停留時間和反應(yīng)器持續(xù)進行反應(yīng)的時間有關(guān)。這種關(guān)系是催化劑狀態(tài)或規(guī)格變化的結(jié)果，而這種結(jié)果是由于催化劑反應(yīng)的時間或從反應(yīng)器入口至出口過程中氣體或液體組成的不斷變化而引起的。比如催化劑在遇到硫化氫及氨等物質(zhì)并與其反應(yīng)中，催化劑會被轉(zhuǎn)化過程中形成的水氧化，于其表面會形成覆蓋層及催化劑中毒等，從而引起催化劑狀態(tài)或規(guī)格變化。另外，由于反應(yīng)物和產(chǎn)物在催化劑孔中發(fā)生表面催化反應(yīng)及其在孔中的蓄積也可導(dǎo)致傳質(zhì)速率(MassTransfer?Rate)的降低。