[发明专利]来自浆料加氢裂化过程的具有固体催化剂的重质残渣的气化

说明书

相关申请

本申请要求2011年9月20日提交的待决的美国专利申请序列号13/236,923的优先权。

发明背景

发明领域

本发明涉及一种在膜壁气化反应器中，部分氧化回收自浆料加氢裂化过程的重质残渣底部产物以生产合成气的方法。

相关领域说明

在典型的炼厂中，原油初始时引入到常压蒸馏塔中或者原油塔中，在这里将它分离成多种不同的组分，包括在36℃-180℃沸腾的石脑油，在180℃-370℃沸腾的柴油和在高于370℃沸腾的常压底部产物。该常压底部残渣在真空蒸馏塔中进一步加工，在这里将它分离成在370℃-520℃沸腾的真空瓦斯油(VGO)和在高于520℃沸腾的重质减压渣油。该VGO可以通过加氢裂化进一步加工以生产石脑油和柴油，或者通过流化催化裂化(FCC)以生产汽油和循环油。该重质减压渣油可以经处理以除去不需要的杂质或者转化成有用的烃产物。

在炼制工业中存在着三种主要类型的反应器：固定床、沸腾床和移动床。在固定床反应器中，催化剂粒料保持在原地，相对于固定的参考系不移动。固定床技术在处理特别是含有高百分比杂原子、金属和沥青质的重质装料时存在着相当大的问题，因为这些污染物导致了催化剂快速失活和随后堵塞反应器。多个串联的固定床反应器可以用于实现在高于370℃沸腾的重质原料的相对高的转化率，但是这样的设计将是昂贵的，并且对于某些原料在商业上不可行，例如催化剂必须每3-4个月更换。

研发了沸腾床反应器来克服与固定床反应器有关的堵塞问题，因为原料变得更重质和减压渣油的转化率增加。在沸腾床反应器中，催化剂是流体，这意味着它将不会出现固定床反应器中可能出现的堵塞。该催化剂的流体性质还允许对小部分的床进行在线催化剂更换，这获得了高的净床活性。

移动床反应器结合了固定床操作中的活塞流和沸腾床技术中相对容易的催化剂更换的优点。滴流式系统允许不连续的催化剂更换，而不中断操作。操作条件比通常的固定床反应器更剧烈，即压力可以超过200个大气压，和温度可以是400℃-427℃。催化剂更换频率取决于失活速率。在更换过程中，催化剂移动比进料的线性速率慢。催化剂添加和取出经由在反应器顶上和底部的闸系统来进行。移动床反应器的优点是移动床的顶层由新鲜催化剂组成。因此，沉积在床顶上的金属和盐与催化剂一起向下移动，并且在底部释放。因此，对金属和其他污染物的容忍度远大于固定床反应器。由于具有这种能力，移动床反应器具有加氢处理非常重质的进料的优点，特别是当几个反应器串联组合时更是如此。

使用具体类型的反应器的决定基于许多标准，包括原料类型、期望的转化百分率、灵活性、运行时间、产物品质及其他。在炼厂中，催化剂的更换或更新的停车时间必须尽可能短。此外，方法的经济性通常将取决于系统处理进料流的通用性，该进料流含有变化量的污染物例如硫、氮、金属和/或有机金属化合物例如在VGO、DAO和残渣中所发现的那些。

已经对将在520℃及以上沸腾的重质减压渣油转化成轻质烃例如石脑油和柴油进行了研究。Zhang等人在“A Review of Slurry-Phase Hydrocracking Heavy Oil Technology”，Energy&Fuels，2007，21(6)，3057-3062中已经报道了浆料加氢裂化过程，其将重质减压渣油在氢和固体催化剂颗粒或者可溶性催化剂存在下进行转化。该浆料加氢裂化技术基于热裂化。该方法不同于常规的热裂化方法，因为它将进料油、氢和分散的无载体催化剂颗粒混合在一起。看起来氢主要消耗来封闭热裂化所形成的自由基。参见Matsumura等人的“Hydrocracking Marlim Vacuum Residue With Natural Limonite.Part2:Experimental Cracking In A Slurry-Type Continuous Reactor”，Fuel，2005，84，417-421，420。可以通过浆料加氢裂化技术来处理重质残渣油、VGO和低价值耐火沥青流，其通常不能经济地提质或者甚至共混到其他产物例如燃料油或者合成原油中，这归因于它们的高粘度和高固含量。