本发明涉及一种悬浮床加氢水溶性催化剂的分散方法，属于化工领域。
背景技术：
悬浮床加氢工艺比较简单，大多采用空桶反应器或附带简单内构件，将分散得很细的添加物(包括催化剂或助剂等)与原料油及氢气一起通过反应器进行转化。目前应用的悬浮床加氢催化剂分为油溶性催化剂和水溶性催化剂两大类。油溶性催化剂易分散且加氢活性较高，但价格昂贵，载焦性能较差。水溶性催化剂价格低廉，载焦性能好于油溶性催化剂，但由于与渣油不易混溶，分散难度大。催化剂在原料油中的分散是悬浮床加氢工艺的关键步骤之一，它对最终的反应结果有重要影响。如果催化剂能以细小颗粒均匀稳定分布在原料油中，既可减少催化剂用量，节约成本，又能取得理想的反应结果。
专利cn200910012501.0公开了一种重油悬浮床加氢改质方法，将分散型的水溶性催化剂与乳化剂混合后加入到重油原料中。cn02109397公开了一种重油悬浮床加氢催化剂分散方法，在水溶性催化剂中加入一种或多种表面活性剂助其在重油原料中形成微乳液。专利cn200710013465.0公开了一种重油悬浮床加氢裂化的反相胶束纳米催化剂及其制备方法，硫化态的过渡金属纳米颗粒稳定地存在于水相中。上述悬浮床加氢催化剂及其在重油中的分散方法均存在如下问题：水溶液比表面积较小，在与其不互溶的渣油体系中易聚并形成更大液滴是分散效果不佳的根本因素；催化剂原料水溶液含水量较高，给后续的汽提破乳造成较大负担。探求催化剂分散的新工艺仍是悬浮床加氢技术工业化的一个重要课题。
技术实现要素：
为了解决现有技术中悬浮床加氢工艺中水溶性分散剂存在的分散难度大、催化剂原料含水高等缺陷，本发明提供一种悬浮床加氢水溶性催化剂的分散方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种悬浮床加氢水溶性催化剂的分散方法，包括以下步骤：
(1)在水溶性催化剂溶液中加入发泡剂，在转速为500～15000r/min的条件下，搅拌1～6000秒后，分为上下两层，上层为稳定泡沫态的催化剂分散体系，下层为清液或悬浊液；其中，发泡剂包括阳离子型、阴离子型或非离子型表面活性剂中的至少一种；发泡剂加入量为每升水溶性催化剂溶液0～500g。
(2)将步骤(1)所得的稳定泡沫态的催化剂分散体系取出加入到重油原料中搅拌，所得混合物经过汽提后进入反应系统。
所述稳定泡沫态的催化剂分散体系相对于重油原料的用量是0.01～20％(质量分数)。
上述泡沫层(稳定泡沫态的催化剂分散体系)在与重油原料搅拌混合过程中会爆裂成小液滴均匀稳定的分散在重油中。
申请人对上层泡沫层(稳定泡沫态的催化剂分散体系)和下层清液层或悬浊液层中的催化剂活性组分浓度进行原子吸收光谱分析，发现泡沫层中金属离子浓度远大于清液层或悬浊液层，泡沫对金属离子的富集作用明显，通过高倍显微镜观察催化剂在重油中分散状况明显的看出以泡沫形态加入到原料油中的催化剂颗粒更加均匀细微的分散在原料油中，分散效果显著好于传统形式，且分散体系含水量得到了显著的降低，降低了后续汽提破乳负担。
本申请适用于各种悬浮床加氢水溶性催化剂，优选，步骤(1)中，水溶性催化剂溶液中的活性组分为含锌、铁、钴、镍、钒、钨、铬、镉和钼元素化合物中的至少一种。
步骤(1)中，水溶性催化剂溶液可以是不饱和、饱和和过饱和中的任何一种，优选为过饱和溶液或含有过量未溶解催化剂的悬浊液。
为进一步提高催化剂的分散性、降低含水量，优选，步骤(1)中，阳离子型表面活性剂为胺盐、季铵盐和杂环类化合物中的至少一种；阴离子型表面活性剂为羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐中的至少一种；非离子型表面活性剂为聚氧乙烯型或多元醇型中的至少一种。
进一优选，阳离子型表面活性剂的亲水基离子中含有氮原子。
为进一步提高催化剂的分散性，步骤(1)中，搅拌温度为-5～50℃。
为进一步提高催化剂的分散性的同时保证催化剂浓度，步骤(1)中，稳定泡沫态的催化剂分散体系的泡沫直径为0.1～1000μm，泡沫半衰期为1～1000min。
上述稳定泡沫态的催化剂分散体系静置一段时间后可以变成清液，也可以是含有过量未溶解催化剂活性组分化合物及其组合的悬浊液。
上述步骤(1)中，上层中催化剂浓度不低于下层中催化剂浓度。
本申请悬浮床加氢水溶性催化剂的分散方法适于各种重油类型，优选，重油原料为常压渣油、减压渣油和重质燃料油；汽提所用气体为氮气、空气或水蒸气。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明悬浮床加氢水溶性催化剂的分散方法发泡工艺简单，仅需在催化剂水溶液或悬浊液中加入适量发泡剂搅拌即可；通过泡沫对催化活性组分的富集减少了分散体系的含水量从而降低了后续汽提脱水过程中的负荷；可以将催化剂颗粒更加均匀细微的分散在原料油中，分散效果好于传统形式。
附图说明
图1为本发明悬浮床加氢水溶性催化剂的分散方法流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
悬浮床加氢水溶性催化剂的分散方法，包括以下步骤：
(1)在水溶性催化剂溶液中加入发泡剂，发泡剂加入量为每升水溶性催化剂溶液0～500g，在转速为500～15000r/min、搅拌温度为-5～50℃的条件下，搅拌1～6000秒后，分为上下两层，上层为稳定泡沫态的催化剂分散体系，下层为清液或悬浊液；
(2)将步骤(1)所得的稳定泡沫态的催化剂分散体系取出加入到重油原料中搅拌，所得混合物经过汽提后进入反应系统。
具体如图1所示：发泡剂1与催化剂水溶液2在高速搅拌机3中搅拌发泡，上部泡沫层通过催化剂泵4输送至混合器7与原料油5充分混合后进入汽提塔8，与从塔底输入的汽提气9接触后将水分汽提干净得到汽提油10送至反应系统，含水汽提气以塔顶气11的形式从塔顶排出。
实施例1
在以16250μg/gfeso4和6250μg/gniso4制得的复配催化剂水溶液中加入十二烷基苯磺酸钠/吐温80加入量均为5g/l的发泡剂组合，在转速为5000r/min、搅拌温度为25℃的条件下，搅拌60秒后，分为上下两层，上层为稳定泡沫态的催化剂分散体系，下层为清液；对微泡沫半衰期时泡沫层(上层)和清液层(下层)金属离子浓度进行原子吸收光 谱分析，结果见表1，表2是催化剂以不同方式分散到辽河常渣和委内瑞拉常渣后进行悬浮床加氢反应的主要产物收率。
表1原子吸收光谱所测不同体系中金属离子的浓度
由表1可见泡沫层金属离子浓度远大于清液层，微泡沫对金属离子富集作用明显。
表2水溶性催化剂几种分散方式主要产物收率
表2中各催化剂形式相对于油样的用量是2％(质量分数)。其中l-1为催化剂通过微泡沫(前述所得上层物料)方式分散到辽河常渣中，l-2为催化剂通过加入与l-1等量发泡剂的水溶液(前述所得下层物料)方式分散到辽河常渣中，l-3为催化剂通过水溶液(没加发泡剂之前的催化剂水溶液)方式分散到辽河常渣中。v-1为催化剂通过微泡沫(前述所得上层物料)方式分散到委内瑞拉常渣中，v-2为催化剂通过与v-1加入等量发泡剂的水溶液(前述所得下层物料)形态分散到委内瑞拉常渣中，v-3为催化剂通过水溶液(没加发泡剂之前的催化剂水溶液)方式分散到委内瑞拉常渣中。由表2可见，经悬浮床加氢反应评定，采用微泡沫分散的辽河常渣油样，焦炭含量由2.39％降低至1.67％，馏分油收率也有所增加。采用微泡沫分散新工艺的委内瑞拉常渣油样，焦炭含量由2.78％降低至2.05％，馏分油收率也有所增加。