[发明专利]加氢处理方法和加氢处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及加氢处理方法和加氢处理系统。

背景技术

生物质可被热解以形成生物原油，生物原油可进一步加氢处理以形成生物燃料。然而，由热解生物质所产生的生物原油的组成在进行加氢处理时存在特别的挑战。

特别地，生物原油通常包含高浓度的含氧官能团，使生物原油具有高反应性、极性、酸性及腐蚀性。这会导致对生物原油加氢处理时在催化剂表面(包括催化剂的内表面)上结焦(积碳)，进而可使催化剂失活。

此外，生物原油的水份含量较高，从而降低生物原油加氢处理的能量效率。例如，在通常的加氢处理条件下，水很可能处于气态，因此从生物原油中蒸发水需要大量能量。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种加氢处理方法，所述方法包括以下步骤：

提供适用于进行加氢处理的物料；

将所述物料与氢化剂混合以形成进料流，进料流包含所述物料与所述氢化剂的混合物；以及

在催化剂的存在下加热所述进料流以使所述物料的化学键断裂，将所述进料流加热到至少这样的温度：在此温度时催化剂可提供活化氢以与所述物料中断裂的键反应，从而使由所述物料形成的结焦最小化。

贯穿本说明书，术语“氢化剂”用于表示氢或可提供氢以用于物料的加氢处理的任何合适的化合物。

加热进料流的步骤通常包括将进料流加热到催化剂具有显著活性的温度。

可通过与催化剂接触来加热进料流，所述催化剂已被加热到至少这样的温度：在此温度时所述催化剂具有显著活性。

在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：在催化剂存在下加热进料流之前，使进料流保持在预定温度以下，当达到该预定温度时，由所述物料形成的结焦量会显著降低催化剂活性。

在催化剂存在下加热进料流可提供以下优点：在物料接触活化氢之前，使由所述物料形成的结焦尽可能最小化。

所述预定温度取决于待加氢处理的物料；对于待加氢处理的生物原油(例如生物油)该温度最好低于150℃。

在一个实施方案中，通过将进料流保持在低于预定温度以下的方法是：将所述物料与所述氢化剂混合从而使进料流的线速度足够高进而缩短所述物料在处于预定温度或高于预定温度的第一区域内的停留时间，然后所述进料流在第二区域与催化剂相接触。第一和第二区域可位于加氢处理反应器内。

降低物料在第一区域的停留时间的优点是：在与催化剂接触之前，将物料的温度限制在预定温度以下。

进一步讲，或另一种方法是，可通过直接将进料流引导至第二区域中来保持进料流低于预定温度。在一个实施方案中，将进料流导入通过提供有进料流出口的通道，所述进料流可从所述进料流出口流出，所述进料流出口被设置于第二区域处或邻近第二区域，以使得至少一部分从所述进料流出口流出的所述进料流直接流入所述第二区域。

将进料流直接导入第二区域中可有助于在进料流与催化剂接触之前，防止所述物料被加热而发生导致结焦形成的反应。在进料流与催化剂接触之前防止结焦的形成可有助于防止在催化剂上结焦，从而保持相对高的催化活性。

在一个实施方案中，在进料流出口处提供流体分散装置，从而使进料流在其通过进料流出口时分散或雾化。与未提供流体分散装置相比，提供流体分散装置提供了如下优点：以这样的方式分散进料流从而促进了所述进料流与催化剂之间的接触。这将有利于待加氢处理的物料的快速加热。所述流体分散装置可为分配器或雾化器。

所述方法还可包括以下步骤：

引导进料流以与催化剂接触，从而使得至少部分进料流在催化剂存在下反应以形成产物流；以及将热量从产物流传递至进料流。

在一个实施方案中，利用氢气流将热量从产物流传递至进料流。可将氢气流引导从而使得至少一部分氢气流从热交换器(产物流流过该热交换器)获得热量。然后，氢气流所获得的热量可被传递给进料流。在一个实施方案中，通过使氢气流与进料流混合来使氢气流所获得的热量传递给进料流。氢气流还可用于催化剂存在下的反应中，例如通过将氢引导至催化剂所处的区域中。

如果进料流含水，将热量从产物流传递至进料流可有利于蒸发进料流中的至少一部分水。

热交换器可为盘管换热器或本领域技术人员熟悉的其他适当的热交换器设计。