体包括平均 粒度为1-20微米的催化剂颗粒。在第Ξ实施方案中，所述催化剂颗粒具有2-10微米的平 均粒度。在一个实施方案中，所述浆状催化剂包含平均粒度为胶态的（纳米尺寸）至约1-2 微米的平均粒度。在另一个实施方案中，所述浆状催化剂包含具有尺寸为胶态的（即，小于 lOOnm，小于约lOnm，小于约5nm，和小于约Inm)分子和/或极小的颗粒的催化济I，形成团 聚体，所述团聚体在一个实施方案中具有1-10微米的平均粒径，在另一个实施方案中具有 1-20微米的平均粒径，在又一个实施方案中具有小于10微米的平均粒径。
[0046] 在一个实施方案中，控制反应器条件为在整个超声反应器上是大约均匀的。在一 个实施方案中，所述反应器保持在加氨裂化的条件下，即，在达到重油原料的加氨裂化的最 小溫度下，例如100°c-460°c的总体溫度，和l-5(K)psig的压力。然而，将理解的是由于超 声发生器的作用，局部溫度和压力，例如但不限于空穴位点处，可能会高的多。在本文描述 的条件下超声可显著地降低反应溫度和压力，W使超声反应器可在比传统低很多的总体溫 度和压力下操作，同时保持加氨处理或加氨裂化条件。在一个实施方案中，总体反应器溫度 可为约100°C-约400°C，约200°C-约450°C，小于约440°C，小于约400°C，或在另一个实 施方案中，大于约300°C但小于约410°C。
[0047] 在一个实施方案中，在超声反应器中的反应器压力（例如，氨气压力或氨气分压） 可为小于约50化sig，小于约45化sig，小于约40化sig，小于约35化sig，小于约30化sig，小 于约250psig，小于约200psig，小于约150psig，小于约lOOpsig，或小于约50psig。在一个 实施方案中，所述反应器压力（例如，氨气压力或氨气分压）可为约5psig-约5(K)psig，约 SOpsig-约450psig，lOOpsig-约400psig，200psig-约350psig，约250psig-约300psig， 或前述的任何组合。 W48] 在浆状催化剂使用的现有技术中，颗粒是如此的小（例如1-10微米）W使通常不 必需使用累的再循环W产生催化剂的充分移动W得到混流效果。因此，再循环累通常用在 使用挤出催化剂小球（通常直径为1-10,长度为2mm)的工艺中。然而，即使在均相催化剂 体系中，再循环用来快速降低反应器流体中的局部热点或不均匀的溫度分布W防止反应失 控。
[0049] 在一个实施方案中，所述反应器系统的特征在于具有可允许反应器中液体（浆 体）流再循环的再循环系统。在一个实施方案中，所述累系统使浆体流从反应器顶部（出 口）附近再循环返回至底部（入口）。在另一个实施方案中，所述再循环系统包含适当的管 路（piping)、管子（tubing)等用于使液体从出口传送至入口。在一个实施方案中，取代或 除累装置外，采用上向流装置。
[0050] 在一个实施方案中，除了所述再循环系统，所述反应器进一步包括W揽拌器 (stirrer)、内部挡板和揽拌器（agitator)等形式的混合器，用于使液体与加入其中的物 质（例如，基质、试剂、溶剂、载体液体等）混合。在另一个实施方案中，可将所述混合器配 置在再循环系统本身内部，例如其管路（piping)或管子（tubing)内。
[0051]可在美国专利号 4, 1：34, 825、4, 066, 530、5, 372, 705、5, 868, 923、5, 622, 616、 6, 136, 179和8, 236, 170的一个或多个中发现可使用具有本文描述的超声反应器系统的多 种重油原料处理系统的额外的讨论，包括多种类型的反应器容器和催化剂体系的讨论，其 全部通过引用并入本文中。
[0052] II.超声反应器系统
[0053] 将参考附图进一步说明本发明的实施方案。
[0054] 图1示出了使用超声反应器102用于升级控类的重油升级系统100的工艺流程 图。所述超声反应器102包括压力容器110和被放置和配置W传送超声能量与重油原料、 氨气和催化剂接触的超声发生器116。在一个实施方案中，所述催化剂可通过超声由混合在 原料中的油溶性前驱体产生。 阳化5] 在一个实施方案中，可将重油原料112(例如，重油、渣油、煤和重油等）供给至具 有分散在重油112中的低压氨气114(例如，小于5(K)psig下的氨气）的压力容器110中。 在一个实施方案中，可将压力容器110配置为固定床反应器、揽拌床反应器或沸腾床反应 器。在另一个实施方案中，在将重油供至压力容器110之前可将浆状催化剂或油溶性催化 剂（例如耗费的沸腾床加氨裂化催化剂的粉末，或催化剂前驱体例如环烧酸钢，2-乙基己 酸钢，其他油溶形式的环烧酸盐，例如儀、饥或铁环烧酸盐）与重油原料112混合。在运样 的一个实施方案中，在将重油112供给至压力容器之前所述压力容器110可配有催化剂体 系，或所述浆状或油溶性催化剂可为单独的催化剂。
[0056] 可将所述压力容器110配置为固定床反应器、揽拌床反应器、沸腾床反应器，或浆 态反应器的一种。在一个实施方案中，压力容器110包括被配置用于将压力容器102中的 重油原料加热至足W加氨裂化的溫度的加热器118。作为一种选择，在将重油供给至压力容 器110之前可将所述重油原料加热至选定的溫度（例如，约350°C)。
[0057] 在图1中所示的实施方案中，在在超声反应器102中处理原料后，可将超声反应器 102的产物供给至闪蒸分离器120。也通常称为气-液分离器的闪蒸分离器是用于油精炼 和处理和其他工业应用W分离气-液混合物的设备。在本情况下，闪蒸分离器120用于从 包含升级的控类的124部分中分离包含未反应的氨和挥发性的控类（甲烧、乙烧等）的122 部分。
[005引现在参照图2和图3,更详细地说明超声反应器的实施方案。在图2所示的实施方 案中，超声发生器位于压力容器内。相反，在图3所示的实施方案中，超声发生器位于压力 容器外部的流动池中。
[0059] 现在具体参考图2,所示出的超声反应器200包括压力容器210、被配置W混合包 含在压力容器210中的重油原料202的混合器装置、重油源220、氨气源222和被配置用于 升级所述重油原料202的催化剂224。催化剂224可为固定床催化剂、揽拌床催化剂、沸腾 床催化剂或浆态催化剂中的至少一种。可配置催化剂224用于促进裂化、氨化、去除重油原 料202中的硫、氮、氧和金属的升级反应。压力容器210还包括加热器218,所述加热器可用 于保持重油202在足W加氨裂化的溫度下。所示出的超声发生器包括与超声换能器220连 接的超声发生器222,所述超声换能器反过来与位于压力容器210内与重油原料202接触的 超声发送器216连接。如此放置，超声换能器220和超声发送器216能够将超声能量传送 至重油202中。
[0060] 现在参考图3,示出了超声反应器300的另一个实施方案。超声反应器300包括 含重油原料302的压力容器310,可用于使重油302保持在足W加氨裂化的溫度下的加热 器310,重油源330,氨气源332,和被配置用于升级所述重油原料302的催化剂334。催化 剂334可为固定床催化剂、揽拌床催化剂、沸腾床催化剂或浆态催化剂中的至少一种。可配 置催化剂334用于促进裂化、氨化、去除重油原料302中的硫、氮、氧和金属的升级反应。超 声反应器300进一步包括与压力容器310流动结合的循环通道312和被配置W通过流动通 道312抽送重油302的累314。流通通道312也任选地包括可用于使重油的溫度保持在加 氨裂化溫度的加热器318a。超声反应器300的超声发生器系统包括与超声换能器324连 接的超声发生器326,所述超声换能器324反过来与超声发送器322连接。超声发送器322 在位于流动通道312中的流动池320中被放置与重油302流体接触。累314通过流动通道 312使油302循环，通过在其中油302被超声处理的流动池320,并返回至压力容器310中。
[0061] 正如上述更详细描述的，超声能量产生冲击波、空穴等，其产生可在比传统可用 于加氨处理的本体溫度和氨气压力更低的本体溫度和压力下产生加氨裂化条件的非常高 的局部压力和溫度。同样地，超声发生器的作用可打碎催化剂团聚体，在浆状或油溶性催 化剂的情况下，和产生在油、催化剂和氨气之间的更紧密的接触，运可提高或增强反应速 率。虽然图2和3各显示一个超声发生器，应理解的是本文描述的超声反应器可包括多个 超声发生器，可在不同的脉冲序列和不同的功率和频率设置下操作多个超声发生器，运取 决于被升级的油的体积、生产能力和其他设计参数。可并入本文描述的超声反应器的超声 发生器装置可从多个供应商商购。超声发生器的一个供应商是德国Teltow的化elscher UltrasonicsGmbH。
[0062] 现在参考图4,示出了另一个工艺流程图400。首先在超声反应器410中在氨原料 气414和催化剂存在下升级重油原料412。正如图1中所示的实施方案，所述超声反应器包 括超声发生器416和加热器418。将升级的重油供入闪蒸分离器420,所述闪蒸反应器从升 级的重油中去除过量的氨和轻产物422。然后用累将来自闪蒸分离器420的升级的重油连 同新鲜氨气426送入较高压力的返混鼓泡反应器424中。所述返混鼓泡反应器在高溫（例 如，380°C-460°C)下在催化剂存在下氨压力为500-4000psig下，取决于所需的控类转化水 平和原料性质，使氨气通过重油鼓泡。
[0063] 可根据本领域已知的加工技术使用常压和真空蒸馈在传统方案中加工来自返混 鼓泡反应器424的升级的产品428。未转化的控类可被循环返回至超声反应器410或返混 鼓泡反应器424中的一个中用于进一步升级。未转化的控可经受溶剂萃取W回收不溶性控 类和催化剂。可在超声反应器410或返混鼓泡反应器424中进一步处理不溶性部分（即， 未升级的控类）。同样地，来自返混鼓泡反应器424的升级的产物428可在一个或多个串联 连接的返混鼓泡反应器中进一步加氨裂化。
[0064] 现在参考图5,示出了用于升级控类的另一个工艺流程图500。流程图500包括串 联连接的第一超声反应器510a和第二超声反应器510b。第一超声反应器510a包括超声发 生器516a和加热器518a;第二超声反应器也包括超声发生器51化和加热器518b。虽然