Способ гидрообработки жидких нефтяных фракций и реактор для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПА 1 ЕНеУ Союз Советскии Социалистических Республик) Заявлено 07.05.75 (21) 65/23(23) Приоритет (31) 7406 226 (43) Опубликован (45) Дата опубл 2) 09. 05. 74 Государственный коцит Совета Министров ССС па делаи изобретений и открытий(33) Ни 11,77,Бюллетень 42 53) УДК 66 5; 64 (088,8) вания описания 18.10 Иностранецоаннес Баптиста Вейффелс (Нидерланды) 2) Автор изобретения Иностранная фирма6Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхап(54) СПОСОБ ГИДРООБРАБОТКИ ЖИДКИХ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИР И РЕАКТОР ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ Изобрстение относится частности к способам гидро нефтяных фракций и устрой ществления.Известны различные спос ки жидких нефтяных фракц емые при этом реакции изот температура может привес деградации прошедших обра батываемых углеводородов. к нефтехимии, в бработки жидких твам для их осулоем О/О от абот- отекасокая еской обраобы гилрооб ий 1 Ц. Пр ермичны, вь и к терми ботку и/или 1 О идро- уточежего ащего ции оме ю с ер Во избежение термических реак гобработку проводят ступенчато с пр ж ным охлаждением питания с помощь вхолодного водорода или водородсод жгаза,Однако для проведения процесса в несколь-ко ступеней требуется значительно больший период времени, слой катализатора должен иметь достаточно большую высоту, поскольку катализатор перегревается. Кроме того, питание в достаточной степени охлаждается холод О ным водородом только при определенной высоте слоя катализатора.Наиболее близким к предлагаемому является способ гидрообработки жидких нефтяных фракций путем подачи сырья сверху через реактор, содержащий неподвижный слой ка тализатора. Слой катализатора покрыт керамических частиц высотой не более 2 высоты слоя катализатора 12. Однако при этом потоки жидкости и газа в слоях распределяются недостаточно равномерно.Для улучшения равномерности распределе.ия потоков жидкости и газа по предлагаемому спосооу гидрообработку жидких нефтяных фракций проводят путем контактирования сырья и водорода с катализатором, покрытым керамической насадкой, состоящей из слоя элементов насадки лиаметром 1 О - 100 мм и слоя элементов насадки диаметром 1 в 10 мм.Г 1 редпочтительно используют катализатор, расположенный в виде слоев, каждый из которых, кроме первого по холу сырья, покрыт насадкой.Предпочтительно также водород вводить перед каждым слоем катализатора.Отличительными признаками способа являются использование насадки, состоящей из слоя относительно больших элементов насадки, диаметром 1 О - 100 мм и слоя относительно малых элементов насалки лиаметром 1 10 мм, а также предпочтительные условия проведения способа.15 20 25 45 50 60 При этом разница между первоначальнымитемпературами нефтяной фракции и относительно холодного богатого водородом газа выравнивается более чем на 95%.При использовании одного слоя частиц сдиаметром более 10 мм общая высота слоядля получения требуемого охлаждения питаниястановится неприемлемо большой и составляет,например 50 см. При использовании одногослоя частиц диаметром 1 - 10 мм охлаждающий эффект наблюдается при меньшей толщинеслоя (25 см), однако такой слой неприменимвследствие возникновения канального эффекта,По предлагаемому способу газы предпочтительно проходят через слои катализаторав том же направлении, что и нефтяная фракция. Подаваемый отдельно водород являетсяболее холодным при контактировании с нефтяной фракцией в слоях керамических частиц,расположенных сверху катализаторного слоя,При этом нефтяная фракция охлаждается непосредственно перед вступлением в контактс катализатором. Газы выводят снизу реакторавместе с нефтяной фракцией.Предлагаемый способ может быть примененв процессах гидрирования, гидрообессеривания, гидрокрекинга, гидроалкилирования жидких нефтяных фракций и в других экзотермических процессах.Эффективно использовать слой относительно малых частиц с диаметром 3 - 6 мм. Такиечастицы являются хорошим теплоносителеммежду богатым водородом газом и жидкой нефтяной фракцией.Кроме того, при использовании частиц укаанного диаметра падение давления вдоль резктора незначительно,Предпочтительно использовать слой относительно больших частиц диаметром 20 - 30 ммВерхний слой частиц таких размеров дает хорошее распределение жидкости при отсутствииканального эффекта.В качестве относительно больших частицмогут быть использованы, например, кольцаРашига или седловидные частицы,Во многих случаях хорошие результаты могут быть получены при использовании слояотносительно больших частиц, имеющих толщину 10 - 40 см, и слоя относительно малыхчастиц, имеющих толщину 5 - 20 см. Реакторыобычно содержат от двух до пяти слоев катализатора, тол шина которых составляет 1 - 5 м, Размеры реактора, слоев катализатора и верхних слоев, нанесенных на слой катализатора, зависят от типа гидрообработки,требуемой производительности и активностикатализатора.Так, например, при обработке водородомфракции смазочного масла при температуре 350 в 5 С и давлении не менее 10 атм,смазочное масло очень чувствительно к флуктуациям температуры в период контакта с катализатором. В случае избыточных флуктуаций, например отклонение в 10 С от требуемойвеличины, могут произойти неприемлемые изменения в вязкости. Такую обработку смазочного масла, например гидрообработку или гидроочистку, как правило, проводят с катализатором, содержащим Со или Х 1 и Мо или Ю на глиноземном носителе.Часть богатого водородом газа подают предпочтительно в верхнюю часть реактора, оставшуюся часть подают в реактор в объемы между слоями, расположенными непосредственно один над другим, причем все слои катализатора в реакторе, за исключением верхнего слоя катализатора, покрыты двумя слоями инертных керамических частиц.Известен реактор для осуществления способа гидрообработки жидких нефтяных фракций Г 33.Наиболее близким к изобретению является реактор для гидрообработки жидких нефтяных фракций, содержащий корпус, штуцеры подачи нефтяной фракции в верхней его части и вывода нефтяной фракции и газа в нижней части, расположенные на расстоянии друг от друга неподвижные сгнои катализатора с керамической насадкой на каждом из них и последовательно расположенными над насадкой на расстоянии друг от друга распределительной тарелкой и узлом подачи водорода 4,Недостатком такого реактора является неравномерность распределения потоков жидкости и газа.Для улучшения равномерности распределения потоков жидкости и газа в реакторе рекомендуется применение предлагаемого реактора для осуществления способа гидрообработки жидких нефтяных фракций, содержагцем корпус, штуцеры подачи нефтяной фракции в верхней его части и вывода нефтяной фракции и газа в нижней части, расположенные на некотором расстоянии друг от друга неподвижные слои катализатора с керамической насадкой, состоящей из верхнего слоя относительно больших элементов диаметром 10 - 100 мм и нижнего слоя относительно малых элементов диаметром 1 - 10 мм, на каждом из них и последовательно расположенными над насадкой на некотором расстоянии друг от друга распределительной тарелкой и узлом подачи водорода.Предпочтительно относительно малые эле. менты керамической насадки имеют диаметр 3 - 6 мм, относительно большие элементы - 20 - 30 мм, в верхней части керамической насадки расположен слой толщиной 10 - 40 см относительно больших элементов, в нижней части - слой толшиной 5 - 20 см относительно малых элементов.Отличительные признаки реактора заклю. чаются в том, что в верхней части керамичес. кой насадки расположен слои относительно больших элементов, а в нижней части - слой относительно малых элементов вышеуказанных размеров.На чертеже схематически изображено вертикальное поперечное сечение реактора,Реактор содержит корпус 1, снабженный штуцером подачи 2 нефтяной фракции и богатого водородом газа и штуцер вывода 3 для обработанной нефтяной фракции и отработанного газа, а также разгрузочный патрубок 4 для удаления катализатора из реактора.Реактор содержит 4 слоя катализатора 5 - 8 включительно, высотой приблизительно 2.5 м,3,4 м, 3,4 м и 3,5 м соответственно. Уровнислоев катализатора в реакторе показаны не вмасштабе, Диаметр реактора 1,5 м.Над каждым слоем катализатора предусмотрены распределительные тарелки 9, предназначенные для хорошего распределения масла над всем поперечным сечением слоя катализатора, расположенного под тарелкой.Под каждой распределительной тарелкойпредусмотрен слой керамической насадки 10высотой 25 см в виде инертных керамическихколец Рашига с наибольшим размером колец 25 мм. Для слоев катализатора 6,7 и 8 подслоем колец Рашига 10 также предусмотренслой инертных керамических шариков 11 диаметром 3 мм; высота слоя 10 см.Слои катализатора расположены на опорных тарелках 12, а между опорными тарелками 12 и слоями 10, покрывающими лежащиепод ними слои катализатора, имеется пустоепространство высотой около 50 см, в которомустановлена распределительная тарелка 9. Надтарелками 9 находятся кольцевые элементы 13для подачи относительно холодного, обогащенного водородом газа. Радиус кольцевого элемента составляет около 50 см.Над верхним слоем катализатора расположена осадительная тарелка 14, а не элемент 13.Оример. Сырье, деасфальтированный вакуумный остаток нефти с температурой началакипения 510 С, имеющий вязкость при 99 С33,0 сот, подвергают гидрообработке при температуре 455 С и давлении 170 атм.Температура выходящего из очистителяобогащенного водородом газа, содержащего,кроме водорода, сероводород и С, - С - углеводороды, составляет менее 50 С.Используемый катализатор содержит 8вес./о никеля и 13 вес./о молибдена на глиноземе. Линейная обьемная скорость смазочного масла составляет около 1 кг масла на 1 лкатализатора в 1 час.При подаче 1000 нм газа на 1 тоннусырья через иитатель 2 и подаче 100 нм газана 1 тонну питания через каждый из элементов 13 происходит рост температуры на 25 Спосле первого слоя катализатора, на 20 С послевторого слоя катализатора, на 10 С после третьего слоя катализатора и на 5 С после четвертого слоя катализатора,Таким образом, температура сырья в началеслоя катализатора постоянно изменяется менее,чем на 5 С от требуемой величины, равной 430 С,В использовании известных способов гидрообработки температура фракции на выходе изреактора может достигать 470 С и выше.Формула изобретения1. Способ гидрообработки жидких нефтяныхфракций путем контактирования сырья и водорода с катализатором, покрытым керамичес кой насадкой, от.гичающийся тем, что, с целью улучшения равномерности распределения потоков жидкости и газа, используют керамическую насадку, состоящую из верхнего слоя относительно больших элементов насадки диаметром 10 - 100 мм и нижнего слоя относительно малых элементов насадки диаметром 1 - 10 мм,2. Способ по п. 1, отличающийся тем, чтоиспользуют катализатор, расположенный в ви О де слоев, каждый из которых кроме первогопо ходу сырья, покрыт насадкой.3, Способ по п. 1, отличающийся тем, чтоприменяют насадку, высота которой составляет 1 - 20/о от высоты слоя катализатора.4.Способ по п, 2, отличающийся тем, что 15 водород вводят перед каждьгм слоем катализатора.5. Реактор для осуществления способа гидрообработки жидких нефтяных фракций по п. 1, сбдержащий корпус, штуцеры подачи нефтяной фракции в верхней его части и вывода нефтяной фракции и газа в нижней части, расположенные на некотором расстоянии друг от друга неподвижные слои катализатора с керамической насадкой на каждом из них и последовательно расположенными над насадкой на 5 некотором расстоянии друг от друга распределительной тарелкой и узлом подачи водорода, отличающийся тем, что, с целью улучшения равномерности распределения потоков в реакторе, в верхней части керамической насадки расположен слой относительно больших элеЗО ментов диаметром 10 - 100 мм, в нижней частислой относительно малых элементов диаметром 1 - 10 мм.6. Реактор ио п. 5, отличающийся тем, чтоотносительно малые элементы керамической насадки имеют диаметр 3 - 6 мм.7. Реактор по п. 5, отличающийся тем, чтоотносительно большие элементы керамической насадки имеют диаметр 20 - 30 мм.8. Реактор по п. 5, отличающийся тем, чтов верхней части керамической насадки расио 4 г,ложен слой толщиной 10 - 40 см относительнобольших элементов, в нижней части - слой толсдиной 5 - 20 см относительно малых элементов. Источники информации, принятые во вни 45 мание при экспертизе:1. Орочко Д. И., Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке., М., Химия, 1971,с. 9 - 60..2. Патент ЧССР Мо 142439, кл. 120 1/021971.3. Суханов В. П. Каталитические процессыв нефтепереработке, М., (Химия,о 1973,с. 207 - 209.4. Патент ЧССР Мо 142439, кл, 120 1/021971,580808 Составите Тех ред М. Л ь Н. Королеваевицкая Корректор Д.МельниченкоПодписноемитета Совета Министров СССРетений и открытий ушская 1 ате Филиал ПП едактор,Ч. Емельяновааказ 3857 ОЦНИИПИ Госупо3035,Тираж 947 ственного кделам изобросква, ЖУжгород, ул. Проектная, 4