逆流式反应釜的制作方法

专利名称：逆流式反应釜的制作方法
技术领域：
本发明关于加工液态石油和化学蒸汽的反应釜，其中蒸汽与如含氢气的气体的处理气体流在至少一个中间反应区逆向流动。反应釜包括蒸汽、有选择性的液体、旁路一个或多个填充床、最好是催化剂床的通道。这允许更稳定而有效的容器操作。
先有技术的描述在石油精炼和化学工业中，一直有要求改进催化和加工技术。一种加工技术、加氢处理技术已要求改进杂原子的除去、芳族饱和及降低沸点。更具活性的催化剂和改进的反应釜设计需要满足这些要求。逆流式反应釜具有满足这些要求的潜力，由于它们提供了一些超越共流反应釜的优点。逆流式加氢处理是已知的，但它们的商业用途非常有限。在美国专利No.3147210中公开了一种逆流方法，它教导了一种用于高沸点芳香族烃的加氢处理氢化的两级方法。首先最好在与氢气共流的情况下使原料经受催化加氢处理。然后在与富氢气体流逆向的硫敏隋性金属氢化催化剂上氢化。美国专利No.3767562和3775291公开了一种生产喷气燃料的类似方法，只是喷气燃料在两级氢化之前先加氢脱硫。美国专利No.5183556还公开了一种在柴油燃料蒸汽中加氢精制氢化芳香族的两级共流一逆流方法。
美国专利No.5449501公开了用作催化蒸馏的一种装置，该蒸馏装置是一个反应釜，它包含一蒸汽通道，该通道提供了一个用于上方的分馏部分和下方的催化剂床之间的蒸汽联通的装置。在反应釜中的基本上是所有的蒸汽通过蒸汽通道上升，蒸汽和液体之间的必要的接触仅出现在分馏部分中。
除了逆流式氢化处理有时是已知的外，在石油工业中通常不采用逆流式反应釜，这主要是因为传统的固定床反应釜在逆流模式工作时易受到催化剂床液泛的损害。亦即向上流动的处理气体的较高速度阻止了液体向下的流动。因此液体不能通过催化剂床。在液泛不希望出现的情况下，由反应液接触的催化剂在该床接近液泛条件时得到改进，然而，靠近早期的液泛点的操作使该方法产生缺陷，使温度或压力出现波动，或使液体或气流速度波动。这会导致大到足以启动液泛的干扰，为了重新开始适当的操作，加工设备会关闭。这个中断操作对连续的工业生产来说是非常不符合要求的。
在美国多个发明人提出的系列号为08/702334的文件中公开了一种具有逆流式反应釜的对液泛问题的解决办法。在该反应釜中，一根或多根旁路管安装成越过催化剂床，催化剂床允许处理气体旁路该反应区。允许气体旁路反应区将超过反应区的压差保持在不出现液泛的量级上。而本发明不能增加反应釜的效率和生产率，它并不是一个简单而有效的调节旁路反应区的气量的装置。理想情况应该是气体在预定液泛条件之前那一刻转向，并反转向到使液体保持在液泛水平前的必要的程度上。
因此，仍然有必要改进逆流式反应釜设计，使它不易受到液泛的伤害，在液泛出现时不关机的情况下能很容易地恢复工作，同时使该反应釜在液泛条件之前进行工作。
发明概述因此本发明的目的在于提供一种逆流式反应釜，它将液泛出现的可能性降到最小。
本发明的另一目的在于提供一种逆流式反应釜，它能在不必中断反应过程的情况下很容易从液泛条件下恢复过来。
本发明还有一个目的在于提供一种逆流式反应釜，它具有自动调节旁路气体的时间和气量的气体旁路能力。
本发明的再一个目的在于提供一种逆流式反应器，它的气体旁路装置很简单，且维护的工作量极小。
毫无疑问，对本专业技术人员来说，在阅读了参照各种附图对优选和选择性的实施例的描述后会更加清楚本发明的这些和其它目的。
因此，按照本发明的目的提供一种在具有催化剂的情况下使液体与处理气体反应的反应釜，该反应釜包括包住第一反应区的连续的壁，其中第一反应区包括一个在液体和处理气体之间产生所需要的反应的催化剂床；在第一反应区上方用以允许未反应的液体部分进入反应釜的液体入口装置；在第一反应区下方允许未反应的处理气体进入反应釜的气体入口装置；在第一反应区下方允许反应后的液体部分排出反应釜的液体出口装置；在第一反应区上方允许反应后的气体排出反应釜的气体出口装置；在第一反应区中允许部分处理气体旁路部分第一反应区的气体旁路装置，该气体旁路装置包括用以调节旁路部分第一反应区的处理气体量的气体旁路调节装置。上述布局允许液体和处理气体以逆流方式越过反应区内的催化剂床。
在一个优选实施例中，该反应釜包括若干反应区，一个液体配置盘安置在每个反应区的上方。气体旁路装置包括一个管道，该管道具有下段和上段，其中上段能与接纳在液体配置盘中的液体一起形成液压静态密封，下段装在或伸到第一反应区的下方。
反应釜还可以有选择地包括在第一反应区上方的至少一个反应区；装在附加反应区上方用以在与液流相同的方向、即向下方向建立处理气体流的第二气体入口装置。此外液体原料能被引入附加反应区下方、但在第一反应区上方，同时附加处理气体处于同样的水平线上，这样蒸气相的原料能与附加处理气体以共流的方式、即向上方向一起反应。
附图概述

图1是本发明优选实施例的剖视图，它示出三个反应区，每个区包括放置成相对于液体配置盘的工作位置的气体旁路装置，图2示出图1的气体旁路装置的另一实施例，图3示出图2气体旁路装置的进一步的替换实施例，其中去掉了液体配置盘中的泄水口。
本发明的详细描述本发明的反应釜宜用于任何石油化工中，其中，它有利于使诸如含氢的处理气体以与液体原料流相反方向通过。在现有的反应釜采用的精制方法的非限定性的例子包括重油原料到低沸点产品的加氢转化；馏出液沸腾范围原料的加氢裂化；各种石油原料的加氢处理以去掉如硫、氮和氧类的杂原子；芳香族的氢化；和蜡、尤其是Fischer-Tropsch蜡的加氢异构化和/或催化剂的脱蜡。本发明的反应釜最好用于氢化处理和氢化碳氢化合物，尤其在去掉杂原子和氢化至少部分送入物芳香族细粒时更是如此。
详细描述传统逆流反应釜中的常见的问题将有助于理解本发明提供的先进性。在逆流式加工中，垂直向上流动的气体阻碍液体向下的移动。在液体和气体的流速较低时，来自低速移动的气体的阻碍不足以引起液泛，反应釜中的液体能够排出反应区中的催化剂床。然而，如果向上流动的气体或向下流动的液体的速度太高，液体就不能排出催化剂床，这就是所谓的“液泛”。保留在床上的液体增加，并开始聚集在催化剂床顶面的上方。液泛在某一床上出现时的向上流动的气体速度取决于向下流动的液体的速度和物理特性，以及催化剂颗粒的尺寸和形状。同样，在某一床上出现液泛时向下流动的液体的速度同样取决于向上流动气体的速度和特性，以及催化剂颗粒的尺寸和形状。
正如下面将要细述的，本发明的反应釜出现液泛的情况比传统的逆流反应釜要少，这是因为它具有通道或气体旁路装置，它能有选择地旁路部分向上流动的穿过一个或多个催化剂床的处理气体，应该看到，这是所用的术语“处理气体”和“气体旁路”还可包括任何蒸发的液体，它们在反应时与处理气体混合在一起。当压差增加到预定的接近液泛条件的临界量级时，允许部分向上流动的处理气体旁路一个或多个催化剂床。当气体旁路催化剂床时，越过催化剂床的压差减小使液体朝下流动。当压差降到预定的临界值以下时，气体的旁路自动停止。因此，气体旁路装置提供了自动调节的向上流动的处理气体的量，因此扩大了反应釜的加氢动态操作的窗口。采用一个或多个装有流动控制装置的外部气体旁路装置能提供进一步扩大的范围。这样的系统提供了一个使催化剂床压力降低的装置，因此，催化剂接触效率能得到进一步控制。外部旁路能用来辅助内部气体旁路装置，从而使反应釜的操作按需要接近液泛点。没有旁路特殊催化剂床的处理气体将穿过其它的催化剂床、用来参与所要求的氢化处理反应，带走轻的或蒸发的反应产品，汽提如硫化氢、水和/或氨类的催化剂毒品。
因此，本发明的气体旁路装置为反应釜提供了扩大的操作范围和接近液泛点操作的机会。这就能使反应釜处于更稳定、更有效的操作状态。另外，该反应釜可在正常的液体和气体的速度及温度波动的情况下安全而连续地工作。因此扩大了可能有差异的总的流速的范围。接近液泛点工作可导致非常有效的接触，这是因为催化剂颗粒受到向下流动的液体的充分的冲洗。在不具有气体旁路装置的情况下，为了保持正常操作，传统的逆流式反应釜将必须在较低效率下工作。
本发明的反应釜较高的气流速度的能力为使用较高的急冷气体速度和/或处理气体速度提供了机动性，使其用途广泛外延，例如用于涉及高氢气消耗和热量释放的芳族饱和反应中。另外，较高的气体处理能力使逆流反应加工能用于涉及蒸汽相产品转化的反应中，而在这些加工中可能会由于在如加氢裂化的反应期间产生过量的蒸汽而导致液泛。
即使液泛出现，本发明的反应釜也能比较容易地恢复并返回到正常操作。在液泛期间，留在床上的液体增加，并会紧集在床的顶面上方。这些受阻的液体必须排出以从液泛中恢复过来。在液泛出现时或被激活时，气体旁路装置减少了通过催化剂床的气流速度，允许液体比较容易地穿过催化剂床。
除非另有说明，这里的术语“向上”和“向下”相对于液流来说，最好是向下流动。另外，本发明的反应罐不仅限于催化化学反应，还可用于气液接触塔，如用作蒸馏、萃取或汽提。在这种情况下，通常得到两种蒸汽之间的质量转换，不涉及向上移动的气体与向下移动的液体的必要的反应。
现参见图1，本发明的反应釜1的一个实施例通常包括一个连续的壁2，它包住具有催化剂床4的一个反应区R1，催化剂床4宜于在液体5和处理气体6之间产生所需要的反应。为清楚起见，各种反应釜内部构件、如热电偶、热传导装置等不涉及新款性的构件均省略了。虽然在图1中以系列形式示出三个反应区R1、R2、R3，任何已知反应釜内的反应区的数量将取决于反应的特殊要求，这一点下面将叙述。每个反应区紧接着一个非反应区NR1，NR2，NR3，NR4，非反应区是反应釜1中的空置部分，液体入口7位于靠近反应釜1的顶部，允许作为待处理的原料的流进液体5进入反应釜1，气体入口8位于靠近反应釜1的底部，允许流进的处理气体6进入反应釜1。液体出口9位于靠近反应釜1的底部，允许反应后的部分液体作为反应产品排出反应釜1。同时气体出口10位于靠近反应釜1的顶部，允许部分气体排出反应釜1。
液体配置装置最好为配置盘11的形式，它最好放置在每个反应区的正上方，用以使向下流动的液体5均匀配置越过反应区R1、R2、R3。在一个优选实施例中，每个盘11包括一个底面12。底面12能保存累积的液体，它的周边与容器壁12密封接触。若干短管13、每根均具有从底面12上竖起的上端，它们成形在盘11中，允许液体配置在下游的反应区。上面的布局允许液体在达到管13的高度之前容纳在盘11的底面12上。仅当容纳的液体超过管13的高度后，液体均匀地配置在盘11下方的反应区上。盘11还包括多根较高的液面限制管14，在液体超出短管13的排放能力时它协助排放容纳在盘11中的液体，一个或多个气体出口15也成形在盘11中，允许向上移动的处理气体通过。气体出口15包括一块盖板16，它可防止来自上游反应区的液体旁路配置盘11进入下游的反应区。然而，气体出口15还可在严重的液泛条件出现时用作一个备用的液体排放装置。本专业技术人员将很清楚，上述盘11是可用来允许将液体均匀配置在床上的多种设计之一。
正如图1所示，气体旁路装置17装在每个反应区上，允许部分处理气体旁路至少部分反应区。在一个优选的实施例中，气体旁路装置17包括一个或多个气体旁路管18，每根管具一个上段19和一个下段20。每根气体旁路管18使处理气体在独立的非反应区流体联通。参见图1的最上部反应区R1，每根气体旁路管18的下段20其终端在非反应区NR2，而其上段19形成一倒U形，它的终端21位于液体配置盘11中形成的液体凹坑22中。在反应釜1工作时，累积在盘11中的液体将注满凹坑22，并与气体旁路管18的终端21液压静力密封。一旦产生了液压静力密封，处理气体就不能进入非反应区NR1，除非反应区R1的压差超过液压静力密封的压头H1。尤其从图1可以看出，为使气体旁路出现，反应区R1的压差必须超过反应区R1采用的至少一个气体旁路管18的总的压头。
例如，对于一个给定尺寸的催化剂床，当压差超过每英尺床高的液体中为1.0～1.5英寸时预计就可能发生液泛。如果催化剂床的高度是20英尺，液体凹坑22和气体旁路管18的上段19必须设计成提供约20英寸的累积的液压静态水头。基于已知的液泛条件，在特殊的设计中将采用多个物理参数，例如气体旁路管18的内径，终端21浸入液体凹坑22中的程度，累积在盘21中液体的高度以及在特殊的反应区上使用的气体旁路管18的数量等。
上述设计可在得到最佳操作条件方面具有很多机动性。例如，在为产生较小的压头而设计特殊的气体旁路管18、然后使气体仅通过该特珠的气体旁路管18来旁路反应区R1的情况下，这可通过采用较短的终端21，气体克服较少的液体、或在终端21上开孔使气体通过较高的孔逸出来做到。因此，可以看出，一组气体旁路管18可有选择地设置在任何已知反应区上，其中一些气体旁路管18将比另一些产生较大或较小的压差，从而能分阶段旁路处理气体。换言之，如果通过具有较小压头的气体旁路管18的旁路气体的量足以防止液泛，就不会有气体通过具有较大压头的其余的气体旁路管18。因此，开始液泛量级上的最大量的处理气体将被迫通过反应区4。这种布局提供了微调压差范围内的气体的释放量的机会，使反应釜1在非常有效并在即将产生液泛的条件下工作。本发明的附加的有利之处在于它使反应釜在催化剂床调整和/或结污的整个时间内压降增大的情况下，在接近最大效率的情况下连续工作。
重要的是U形上段19的顶部位于盘11内能累积最大液面上方的一个高度上。如果一定的液泛出现，使液面迅速上升到液面限制管14的上方，气体出口15可用作为附加的液体排放装置，使液体转向正下游方的反应区。因此，该气体旁路管18将决不会象一个虹吸管那样将未反应的液导向下一个未反应区。
现参见图2，它示出本发明的一个替换的实施例，其中去掉了气体旁路装置17的倒“U”形上段19，代之以直的气体旁路管25，每个管25具有覆盖倒置容器27的上端26。在该实施例中，每个气体旁路管25的压头H由留在上端26和容器27之间的液体产生。容器27的开口28相对于累积在盘11中的液面30的高度确定了必须克服以释放旁路气体的液压静态密封的强度。
同样在图3中示出另一个替换的实施例，它并未采用液体凹坑22，而是采用了在盘11上较高地累积液体的设施。正如图中看出的，由于要求较高的液面来产生预定的压头H，在本实施例中就要求具有较高的液面限制管14。然而无论是哪一个实施例、单独的或是相互联合的，每个均能以简单的结构、以同样的有效性和可靠性来工作。
虽然气体旁路装置17的优选实施例采用了液压静态密封，还可采用多种替换装置来达到同样或类似的结果。例如，任何能调节开口和关闭气体旁路管内的阀门的压敏装置均可用在合适的时候排放处理气体。一个这类替换装置可以包括一个或多个装在直的气体旁路管中的弹簧加载的阀门。
应该看到，任何气体旁路管18、25的下端20均不是必须放在非反应区内，正如具有反应区R2的图1所示，气体旁路管18的下端20实际上位于催化剂床内。因此这些特殊的气体旁路管18的压头H可以设计成小于下端20整个地位于反应区R2下方的情况。因此，反应釜1可以成形为使所采用的气体旁路管18的阵列中，每个气体旁路管18的下端20在反应区的不同的高度上旁路。此外，管18还可在沿其高度的不同位置打孔，同样如果液泛即将发生的话，部分反应后的气体也可以反转到上游的未反应区、如未反应区NR2。
正如以前说明的，反应釜是由将待处理的液态原料5引入液体入口装置7来工作的。合适的处理气体、如含氢的气体通过气体入口装置8以与向下流动的液体原料5相对的方向被引入反应釜1。应该看到处理气体不必仅在反应釜底的气体入口装置8处引入，而且还可被引入到一个或多个非反应区NR1，NR2，NR3，NR4。处理气体还可喷入反应区R1，R2，R3的一个或多个反应床中。在反应釜的多点上引入处理气体的好处是能控制反应釜内的温度。例如，冷的反应气体在多点喷入反应釜，就可中和反应时放出的热量。在任何上述点的一个上引入处理气体也均在本发明的范围内。同样为了温控，液体也可在多点和合适的温度上喷入。当采用这项温度控制技术时，骤冷流体(气体或液体)的流速会有波动，这将引起反应区4上压降的波动。因此，该气体旁路管18在减小可能出现的液泛的危险的同时提供了调节这些波动的机动性。
本发明的实施例中所使用的反应釜在符合要求的反应中在合适的温度和压力下工作。例如，典型的加氢处理的温度范围约为40℃～450℃，压力约为50psig～3000psig，最好为50～2500psig。液体原料最初穿过反应区R1的催化剂床向下，在反应区R1在催化剂表面与处理气体反应。得出的气相反应产品由向上流动的处理气体带走。这种气相反应产品可以包括低沸点的碳氢化合物和杂原子成份，如H2S和NH3。任何未反应的原料、以及液态反应产品向下通过下一个反应区R2和R3的下一个催化剂床。在临界的液泛条件下，自调节气体旁路管18有选择地将在反应区R2产生的蒸汽旁路到反应釜的气体出口10，同时通过有选择地使含高纯度氢气的气体从非反应区NR3旁路到反应区R1的底部，使含高纯度氢的反应气体进入反应区R1。反应后的液体流通过液体出口装置9排出反应釜，同时气流通过气流出口装置10排出。在反应釜工作期间，仅部分气体旁路，因此使足够的气体向上流过催化剂床，以满足具有相当高的动态效率的催化剂床的处理气体(氢)的要求。
气体旁路管18可以用能经受反应釜工作条件的任何材料制成。合适的材料包括如不锈钢和碳钢、陶瓷材料以及如碳纤维材料类的高性能复合材料。最好采用具有圆形截面的管状通道。管子不必是很直的，也就是说，它们可以是弯的、甚至做成螺旋形式。应该看到，管子可具有任何尺寸，这取决于人们想从一个非反应区旁路到另一个的气体的数量和速度。气体旁路管还能延伸通过多于一个反应区。一些气体旁路管可以延伸通过所有上游的反应区，使一些气体从反应釜抽出而既不与催化剂接触，也不与向下流动的液体接触。当采用多根气体旁路管时，最好能绕着反应釜的垂直轴对中安置。还可以将一根或多根气体旁路管安置在反应釜的外部。例如在反应釜的外侧可采用管状布局，从而使一个或多个反应区与任何一个或多个非反应区流体连通。正如上面所述，无论是内部还是外部的气体旁路管都可以包含流体控制装置，从而控制从一个非反应区到另一个非反应区的部分气体。这些流体控制装置可用以代替由气体旁路管或它们的联合而形成的液压静态密封。如果气体旁路管装在反应釜的外部，那末流体控制装置最好采用工业上通用的流体控制阀，这对本专业技术人员来说是已知的。
应该看到，气体旁路管不必是如刚性壁管的中空结构，它们可以包含惰性型式或催化剂颗粒，或两者均有的填充材料。能被用作填充材料的惰性型式的非限定性的例子包括先有技术的发明，如球、拉希格(填充瓷)圈，Intalox鞍，Pall圈，Berl鞍、Cyclohelix螺旋圈、Lessing圈、交叉分割圈等等。如果在气体旁路管中至少部分填充材料含有催化剂颗粒，它们还能用于使气相反应物作进一步反应。在旁路管中的填充材料和/或催化剂颗粒可以具有与反应区的催化剂床上的催化剂颗粒不同的尺寸。这样的填充材料有助于改进旁路管的旁路特性。该气体旁路管还可以打孔，从而使蒸汽沿催化剂床的不同高度来配置。
可以选择一个或多个共流反应区作为一个或多个逆流反应区的上游区。例如，液体原料可以从两个反应区之间引入，这样液相原料向下流入下面的反应区，而蒸汽相原料向上流过上游的反应区。对于蒸汽相原料向上的流动，可在与原料相同的高度上引入附加的处理气体，这样处理气体将向上流入上游反应区、与蒸汽相原料共流。因此液态原料将在下方反应区中以逆流方式与引入反应区下游的反应气体反应，不管流动方向怎样，这些反应区可以是一个单独的反应罐、或两个或多个在同样的反应罐中的反应区。当然，最好所有逆流区在同一个反应罐中。
本发明的实施例可用于所有的蒸汽逆流精制和化学处理系统中。适用于该系统的原料包括粗挥发油沸腾范围和重油类的原料，如中间馏出物、粗柴油和残油。通常沸腾温度将约为40℃～1000℃。能用于本发明实施例的这类供给物的非限定性的例子包括真空残油、常压残油、真空粗柴油(VGO)、常压粗柴油(AGO)、重常压粗柴油(HAGO)，蒸汽裂化粗柴油(SCGO)、脱沥青油(DAO)和轻馏分循环油(LCCO)。
一些由本发明的实施例处理的原料可包含高量级的废原子，如硫和氮。在这种情况下，最好在第一反应区中、送入的液体与向下通过合适的加氢处理的催化剂的固定床的含氢处理气体流共流。这里所用的术语“加氢处理”指的是一种处理，其中在具有催化剂的情况下采用含氢处理气体来处理，催化剂作为除去具有一些芳香族烃的氢化物、如硫和氮的杂原子的主要活性剂。术语“加氢加工”包括加氢处理，还包括氢化、加氢裂化和加氢异构化。用于本发明目的的环打开、尤其是环烷环的打开也可包括在“加氢加工中”。用于本发明的合适的加氢处理催化剂可以是任何普通的加氢处理催化剂，它们包括至少一种VIII族金属、优选Fe、CO和Ni，最好是CO和/或Ni；以及至少一种VI族金属，优选Mo或W，最好是Mo，它们放在最好为氧化铝的上表面区载体材料上。其它的加氢处理的催化剂包括沸化催化剂，以及贵金属催化剂，其中贵金属从Pd和Pt中选出。在同一个反应釜中采用多于一种类型的催化剂也在本发明的范围内。通常VIII族金属占重量的2～20％、最好约为4～12％。通常VI族金属将占重量的5～50％，优选10～40％、最好约20～30％。所有的金属重量百分比是建立在载体上的，我们所指的“在载体上”意思是该百分比是以载体重量为基础的，例如，如果载体重100克，那么20％的VIII族金属指的是在载体上有20克VIII族金属。典型的加氢处理温度约为100℃～430℃，压力约为50psig～3000psig，最好约为50psig～2500psig。如果原料含有较低的杂原子，可以去掉加氢处理步骤，原料直接送到芳族饱和、加氢裂化和/或环打开反应区。
为了加氢加工，术语“含氢处理气体”指的是至少含有有效数量的、拟进行反应的氢气的处理气体流。引入反应釜的处理气体流至少含有50％体积、最好含有75％体积的氢气。含氢处理气体由富氢气体、最好由氢气制成。
在第一反应区是共流的向下流动的加氢处理反应区的情况下，来自上述加氢反应区的液流将至少通过一个下游的反应区，在该反应区，液体通过含氢处理气体向上反向流动的催化剂床。按照原料的特性和提高质量所需的量级，可以要求多于一个的反应区。当用粗柴油作原料时从加氢加工得出的最符合要求的产品是硫和氮含量减少的产品。含有石蜡、尤其是线性链烷烃的产品流常常优于环烷烃，而环烷烃常优于芳香族环烃。为此，至少一种下游的催化剂将从包括下列催化剂的组合中选出加氢裂化的催化剂、芳香族饱和催化剂、开环催化剂。如果经济上允许生产一种具有较高级的石蜡的产品气流，该下游区最好包括芳香族饱和区和开环区。
如果下游反应区中的一个是加氢裂化区，催化剂可采用合适的普通的加氢裂化催化剂。在授予UOP的美国专利No.4921595中描述了典型的加氢裂化催化剂，这里指出以供参考。这种催化剂通常由沸石裂化基上的VIII族金属氢化组分构成。沸石裂化基常与分子筛技术有关，并通常包含硅、氧化铝和一种或多种可置换的阳离子、如钠、镁、钙、稀土金属等的阳离子。它们的特征还在于具有较均匀的直径在4～12之间的晶状微孔。最好采用具有大于3、最好大于6的较高的硅/氧化铝摩尔比的沸石。在自然中发现的合适的沸石包括丝光沸石、斜发沸石、镁碱沸石、环晶沸石、毛沸石和八面沸石。合适的合成沸石包括Beta X.Y和L晶体型、如合成的八面沸石、丝光沸石ZSM-5、MCM-22，以及ZSM和MCM系列的大微孔品种。一种特别推荐的沸石是八面沸石族中的任何一种，对此请参见Tracy等的Proc.of the Royal Soc.1996卷452第813页。应该看到，这些沸石可以包括脱金属的沸石，它们包括很大的孔，其间隙孔范围达20～500。可用于加氢裂化催化剂的VIII族金属的非限定性的例子包括铁、钴、镍、钌、铑和钯、优选推荐钯。VIII族金属的量的范围占催化剂总重量的0.05％～30％。如果金属是VIII族贵金属，则推荐使用0.05～2％的重量。如果VIII族金属不是贵金属，推荐的组份还将包括VI族金属，其比例类似于上述用作加氢处理催化剂的比例。加氢裂化条件包括从200℃～425℃的温度、推荐值220℃～330℃、最好为245℃～315℃；从200psig～3000psig的压力；液体的每小时空间速度约为0.5～10v/v/小时，最好为1～5v/v/小时。
芳族氢化催化剂的非限定性的例子包括镍、钴铜合金、镍铜合金和镍钨合金。贵金属催化剂的非限定性的例子包括铂和/或钯基上的金属，它们最好支撑在合适的载体材料上，这些载体材料通常是耐火的氧化材料，如氧化铝，氧化硅、氧化铝-氧化硅、硅藻土(Kieselguhr，diatomaceous earth)，氧化镁和二氧化锆。也可使用沸石载体。这种催化剂通常要受到硫和氮的毒化的影响。芳族饱和区优选的工作温度是40～400℃，最好为260～350℃；压力为100psig～3000psig，最好为200～1200psig；液体每小时空间速度(LHSV)为0.3v/v/小时～2.0v/v/小时。
本发明所用的反应釜中的液相将通常是具有较高的沸点的进料组分，蒸汽相通常是含氢处理气体、杂原子杂质和新进料的蒸汽的低沸点组分、以及加氢加工反应的轻质产品。在逆流反应区催化剂床中的蒸汽相将随着含氢处理气体向上流动而向上排放、汇集、分馏或为进一步加工而通过反应床。汽相流体可从任何非反应区抽回。如果汽相流体需要进一步加氢加工，可使它通过含附加加氢加工催化剂的汽相反应区，经受到合适的加氢加工条件以进行进一步的反应。应该看到，所有反应区可以在同一个反应罐中由非反应区分隔或也可以是单独的反应罐。在后者情况下非反应区通常包括从一个反应罐到另一个的传输管线。
如果进行共流的预加工步骤，蒸汽和液体可以分开，液体流导向逆流反应釜的顶部。来自预加工步骤的蒸汽可以单独加工或与来自本发明的反应釜的汽相产品联合加工。如果要求更大量地减少杂原子和芳香族物质汽相产品可以进行进一步的加氢加工或直接送到回收系统。
来自上游反应区的液体与溶有H2S和NH3杂质的、来自向上流动的处理汽流的汽提逆流接触，从而既改进了氢气的部分压力，也提高了催化剂的性能。所得到最终的液体产品将含有比原来的原料更低量级的杂原子和更多的氢。这种液体产品流可以送到下游进行加氢加工或转化加工。
虽然已以特殊实施例来描述了本发明，对本专业技术人员来说，毫无疑问可进行各种置换或修改。因此下面的权利要求将力图包含落在本发明的精神和范围内的置换和修改。
权利要求
1.一种在具有催化剂的情况下使液体与处理气体反应的反应釜，上述反应釜包括(a)包住第一反应区的连续的壁，其中上述第一反应区包括在上述液体和上述处理气体之间产生所需要的反应的催化剂装置；(b)在上述第一反应区的上方、用以使上述一部分液体进入上述反应釜的液体入口装置，(c)在上述第一反应区的下方、用以使一部分上述处理气体进入上述反应釜的气体入口装置；(d)在上述第一反应区的下方、用以使反应后的上述液体排出上述反应釜的液体出口装置，(e)在上述第一反应区的上方、用以使一部分上述处理气体排出上述反应釜的气体出口装置，(f)在上述第一反应区内的气体旁路装置，用以使一部分上述处理气体旁路一部分上述反应区，上述气体旁路装置包括气体旁路调节装置，它调节旁路上述第一反应区的上述部分的上述处理气体的量。
2.权利要求1的反应釜，其中上述处理气体以基本与通过上述第一反应区的液体流相反的方向流过上述第一反应区。
3.权利要求1的反应釜，其中上述反应釜包括多个上述反应区。
4.权利要求3的反应釜，其中每个上述反应区包括上述气体旁路装置。
5.权利要求1的反应釜，还包括(a)安置在上述第一反应区上方的第二反应区；和(b)第二气体进口装置安置在上述第二反应区的上方，以使上述处理气体以与上述液体流同样的方向流动。
6.权利要求1的反应釜，其中上述气体旁路装置使上述处理气体完全旁路上述第一反应区。
7.权利要求1的反应釜，还包括放置在上述第一反应区上方的液体配置盘，其中上述气体旁路装置包括具有一上段和下段的管道，其中(a)上述上段能与累积在上述液体配置盘中的上述液体一起形成液压静态密封；和(b)上述下段伸到上述第一反应区的下方。
8.权利要求7的反应釜，其中上述上段做成倒“U”形，它的终端放置在成形在上述液体配置盘中的液体凹坑内。
9.权利要求1的反应釜，还包括放置在上述第一反应区上方的液体配置盘，其中上述气体旁路装置包括具有上段和下段的管道，其中(a)上述上段能与累积在上述液体配置盘中的上述液体一起形成液压静态密封，和(b)上述下段安置在上述第一反应区内。
10.权利要求9的反应釜，其中上述上段做成倒“U”形，它的终端放置在成形在上述液体配置盘中的液体凹坑内。
11.权利要求3的反应釜，其中上述气体旁路装置使上述处理气体可旁路两个或多个依次相连的反应区。
12.权利要求7的反应釜，其中上述上段还包括倒扣的容器，该容器盖住上述上段的终端，其中上述倒扣的容器包括一个与上述液体配置盘中上述液体接触的开口。
全文摘要
一种反应釜(1)在催化剂(4)存在的情况下具有与处理气体(6)反应的液体(5),反应釜(1)包括包住第一反应区(R1)的连续的壁(2),其中第一反应区(R1)包括在液体(5)和处理气体(6)之间产生所需要的反应的催化剂(4);第一反应区上方用以允许部分液体(5)进入反应釜的液体入口(7),第一反应区(R1)的下方用以允许部分处理气体(6)进入反应釜(1)的气体入口(8),第一反应区(R1)的下方用以允许反应后的液体(5)排出反应釜(1)的液体出口(9),第一反应区(R1)的上方允许部分处理气体(6)排出反应釜的气体出口(10),和一个气体旁路装置(17),它装在第一反应区(R1)内用以允许部分处理气体旁路部分第一反应区(R1),该气体旁路装置(17)包括用以调节旁路第一反应区的处理气体量的旁路调节装置。
文档编号B01J19/24GK1261820SQ9880668
公开日2000年8月2日 申请日期1998年6月30日 优先权日1997年6月30日
发明者拉梅什·古普塔, 杰弗里·W·弗莱德里克, 爱德华·S·爱利斯, 戴维·C·丹克沃斯, 迪米特廖斯·M·灿加里斯 申请人:埃克森研究工程公司