[发明专利]一种延长催化剂使用寿命的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种延长催化剂使用寿命的方法。该方法适用于劣、重质渣油加氢处理的催化剂，特别适用于固定床渣油加氢处理的催化剂。

背景技术

众所周知，近年来世界原油逐渐变重、变劣，加上环保法规对油品的要求越来越严格，渣油加氢处理显得越来越重要。然而由于重、劣质渣油密度大、粘度高、氢碳比低和富含大量金属、硫、氮等非理想组分，导致其加氢处理难度远远大于馏分油。目前处理劣、重质渣油的工艺主要有固定床、悬浮床、沸腾床、移动床和移动床加固定床，其中固定床是应用最广泛、也是最成熟的工艺。但不管应用哪种工艺，都会遇到因渣油生焦和金属在催化剂上沉积而导致催化剂失活的问题。如何延长催化剂使用寿命，提高炼油厂经济效益是当前面临的最大难题之一。

中国专利CN104558A公开了一种加氢处理催化剂的固定床式催化剂体系，用含有高空隙度催化剂颗粒和低空隙度催化剂颗粒的物理混合物，在不同层内将颗粒按不同量混合，从而在固定床式的催化剂体系内形成层状结构，以达到延长催化剂使用寿命的目的。

雪弗龙公司提出了催化剂分级装填(Grading)，托普索公司提出了复合装填(Composite Filling)，壳牌公司提出了(Stacked Bed)叠置床，实际上都是将不同催化剂和/或同类催化剂以及活性载体和/或惰性载体按其不同物理性状(形状，大小)、催化剂活性和不同反应类型进行分级装填的技术，以达到最大限度发挥催化剂作用、降低压降、延长催化剂寿命，改善产品质量的目的。

联合油公司(union oil company of california)提出了使用保护反应器技术，在主反应器前增加一个保护反应器，在保护反应器中装填渣油加氢脱金属、加氢脱硫催化剂，一直到保护反应器压降允许上限，然后甩掉保护反应器走旁路直至整个装置更换催化剂，以延长催化剂运转周期。

以上均以催化剂级配、不同类催化剂的分级装填以及使用保护反应器的技术为着手点，并未考虑到催化剂自身的反应机理。

经多年研究和试验证明，渣油加氢处理催化剂的失活主要是由于金属杂质的沉积和加氢转化过程中焦炭的生成造成的。在催化剂整个使用过程中，催化剂的失活大致可分为初期失活、稳态失活和最终突然失活三个阶段。在催化剂使用初期，由于大量积炭而导致催化剂表面积减少和小孔的堵塞引起的急聚失活称为初期失活，这一阶段用时较短，大约需800-1000小时。一旦初期失活过去，在较长一段时间内失活变慢了，催化剂进入稳态失活阶段，这一阶段失活主要是由于积炭和金属沉积在催化剂较大孔上而引起的，金属杂质沉积在催化剂表面和催化剂空隙中而引起催化剂的稳态失活，这一阶段称为催化剂的稳态失活期。随着金属杂质沉积的加剧，催化剂活性逐步下降，需要靠提高反应温度来弥补催化剂的活性损失，从对固定床反应器取出的催化剂剖析结果看，催化剂床层顶部污染严重，随着运转时间增长，污染逐步向后移动，当污染通过整个催化剂床层时将会导致催化剂的突然失活。研究表明突然失活阶段时间较短，大约在1000小时左右。

综上所述，初期失活期间较短，要想最大限度发挥催化剂性能，必须延长催化剂的稳态失活期。而催化剂稳态失活主要是由于积炭和金属在催化剂大孔上的沉积引起的，通过对原料中的金属杂质，特别是镍、钒的研究表明，金属沉积对脱金属反应活性本身没有中毒作用，只是随着沉积量的增加，会堵塞催化剂的孔道。但是从另一个角度来看，金属沉积物本身还具有自催化反应产生。试验表明，当气体中硫化氢含量加大时，金属沉积物会形成硫化镍、硫化钒，而这两种物质能和催化剂本身的活性物质如第VI和/或VIII金属组分很好匹配形成新的活性物质，促进加氢活性的提高，所以向反应系统中注入硫化剂，将会增加反应区气体中硫化氢的含量，从而促使镍、钒等杂质生成新的活性物质。而将渣油切换成馏分油可有效降低催化剂上的积炭量，试验中惊奇地发现将含有硫化剂的馏分油注入催化剂床层可有效延长催化剂寿命。

发明内容

本发明的目的就是根据上以上所述催化剂反应机理，提出一种延长催化剂寿命的方法，特别是延长以第VIB和或VIII金属为活性组分的重、渣油催化剂寿命的方法。

本发明的技术方案如下：