[发明专利]一种重质原料的固定床加氢处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种重质原料的固定床加氢处理方法。

背景技术

随着原油的重质化日益严重，原油品种日益增多，对重质原料轻质化的要求也越来越高，该工艺方法的重要性日益显现，并且有较好的应用前景。

“重质原料”指由拔头原油、石油渣油、油砂、沥青、页岩油、液化煤或再生油得到的高沥青质含量的烃类。重质原料通常含有各种污染物，例如含碳残质、硫、氮和金属等。一般在加工重质原料反应器序列中，依次装填加氢脱金属剂、加氢脱金属脱硫剂、加氢脱硫剂、加氢脱氮剂和加氢脱残炭剂，从而脱除重质原料中的金属、硫、氮和残炭，生产合格的催化裂化原料。

重质原料的加氢工艺是一种重油深度加工技术，该工艺是在氢气及催化剂的存在下，对渣油等重油进行加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属以及残炭转化和加氢裂化反应，所得到的加氢后的渣油可作为优质催化裂化的进料来生产轻质油品，以达到渣油最大限度的轻质化，实现无渣油炼厂。

经加氢处理后的渣油用作FCC进料可减少FCC汽油的硫含量，同时可减少FCC烟气中SOx和NOx的排放，还可以使轻馏分油最大化，从而充分利用原油资源。

目前的重质原料加氢催化剂级配中，主要考虑脱金属、脱硫、脱氮和脱残炭。因此，重质原料加氢过程中主要发生的反应有加氢脱金属、加氢脱硫、加氢脱氮以及残炭转化和沥青质的加氢裂解反应等。重质原料的所有组分中，沥青质是最难加工的组分。沥青质的分子量很大，并且含有硫、氮、重金属和多核芳环化合物。因此，沥青质的转化效果在很大程度上决定了重质原料加氢处理的效果。

US4118310中提出了一个有保护反应器的加工含沥青质重质原料的方法，在保护反应器中主要是脱除原料中的硫和金属，再利用后续加氢反应器中的催化剂进一步脱金属、脱硫、脱氮和残炭。操作模式也是采用常规渣油加氢的操作模式。

但是，由于沥青质分子较大，该方法仍不能很好的对沥青质进行转化，从而使得重质原料脱金属、脱硫、脱氮和残炭转化的效果并不理想。

此外，由于渣油是一种胶体结构，外层的油相较易反应，在反应器的进料口附近，这些外层的油相发生反应会破坏渣油的胶体平衡结构，在各个反应器的出料口附近沥青质较容易析出，而在重质原料加氢处理过程中，各反应器的出料口温度较高，较高的反应温度会使这些析出的沥青质结焦，影响催化剂的使用寿命。

因此，亟需发展一种能够较好的转化沥青质且能够延长催化剂使用寿命的重质原料加氢处理方法。

发明内容

本发明的目的就是改善现有技术重质原料加氢处理方法的不足，从催化剂和工艺的角度出发，提出了一种重质原料的固定床加氢处理方法，该方法能够很好的转化重质原料中的沥青质且能够延长催化剂的使用寿命。

本发明的发明人在研究中发现，现有技术中重质原料加氢处理效果并不理想的原因在于重质原料中的沥青质分子较大，且含有大量的杂原子，而这些杂原子均深深地“埋藏”在沥青质的分子内部，利用常规脱金属催化剂很难将沥青质转化，因此也难以将“埋藏”在沥青质分子内部的杂质脱除。

加氢处理催化剂通常由多孔的难熔载体和金属活性组分组成。而加氢处理催化剂的孔结构影响催化剂的脱硫、脱氮和残炭转化的活性，以及影响金属污染物如何迅速使催化剂失活。因此，选择一种适合对沥青质进行处理的加氢处理催化剂并配合相应的工艺应该能够有效的将重质原料中的沥青质转化，从而改善重质原料加氢处理的效果。

此外，考虑到每个加氢反应器中都会出现沥青质析出和结焦的问题，如果在每个反应器的出料口一端都增设一个对沥青质具有较强转化能力的催化剂床层应该能够有效的防止沥青质的析出和结焦，从而能够延长催化剂的使用寿命。

正是基于这两方面，本发明的发明人完成了本发明。

本发明提供一种重质原料的固定床加氢处理方法，其特征在于，该方法包括，在加氢处理反应条件下，将重质原料和氢气依次引入串联的多个加氢反应器中，并与该多个加氢反应器中依次设置的加氢保护催化剂床层、加氢脱金属催化剂床层、加氢脱硫催化剂床层和加氢脱残炭催化剂床层接触，每个加氢反应器的出料口一端还设置有大孔加氢处理催化剂床层，且依照所述重质原料的流向，第一加氢反应器中仅设置有加氢保护催化剂床层和所述大孔加氢处理催化剂床层，其中，所述大孔加氢处理催化剂床层中的大孔加氢处理催化剂的平均孔径为10-40nm，孔容为0.1-2cm³/g，比表面积为100-250m²/g。