Способ загрузки материалов защитного слоя в реакторы гидроочистки углеводородного сырья

Авторы патента:

Рогозина Марина Викторовна (RU)

Овсиенко Ольга Леонидовна (RU)

Никульшин Павел Анатольевич (RU)

Гусева Алена Игоревна (RU)

Дорохов Виктор Сергеевич (RU)

C10G49/00 - Обработка углеводородных масел в присутствии водорода или соединений, выделяющих водород, не отнесенная ни к одной из рубрик C10G 45/02,C10G 45/32, C10G 45/44,C10G 45/58 или C10G 47/00[3]

B01J8/02 - с неподвижными частицами, например в стационарных слоях

B01D46/30 - сепараторы для отделения частиц, например пылеотделители с сыпучим фильтрующим материалом

Владельцы патента RU 2737364:

Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") (RU)

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам загрузки материалов защитного слоя в реакторы гидроочистки углеводородного сырья. В способе загрузки материалов защитного слоя в реакторы гидроочистки углеводородного сырья путем их засыпки над слоем катализатора материалы защитного слоя дополнительно размещают в сетчатых корзинах, расположенных одновременно в слое защитных материалов и слое катализатора гидроочистки. В качестве материалов защитного слоя используют материалы активной фильтрации и каталитически-активные материалы, геометрические размеры гранул/пеллет материалов защитного слоя составляют не более 5 см. Количество корзин составляет 1-12. Длина корзин составляет 0,2-0,4 высоты части реактора, загруженной катализатором гидроочистки и материалами защитного слоя. Глубина погружения корзин составляет 0,1-0,4 высоты части реактора, загруженной катализатором гидроочистки и материалами защитного слоя. Расстояние между корзинами или до стенки реактора составляет не менее 0,45 диаметра корзины. Верхнюю часть сетчатых корзин располагают над материалами защитного слоя или заглубляют в слое материалов защитного слоя. Изобретение позволяет продлить срок эксплуатации каталитической системы реакторов гидроочистки за счет увеличения площади контактной поверхности катализаторного слоя с сырьевым потоком, обеспечивающего снижение скорости возрастания сопротивления каталитической системы (перепада давления в реакторе гидроочистки). 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам загрузки материалов защитного слоя в реакторы гидроочистки углеводородного сырья.

В промышленности наиболее распространена технология гидроочистки в неподвижном катализаторном слое ввиду высокой надежности и низкой стоимости по сравнению с технологиями в движущемся или кипящем слое.

Накопление примесей в верхнем «лобовом» контактном слое неподвижной каталитической системой (один или более катализаторов основного действия с моно- или поликомпонентным защитным слоем) с входящим технологическим потоком приводит к засорению межзеренного и внутризеренного пространства и, как следствие, к росту гидродинамического сопротивления по реактору. Длительность работы реактора без необходимости перегрузки катализаторной системы или защитного слоя вследствие увеличения гидродинамического сопротивления до критического значения определяется емкостью защитного «лобового» слоя по примесям при прочих равных условиях (количество очищаемого сырья, количество примесей в сырье). Критическое гидродинамическое сопротивление связано с критической толщиной засоренного примесями граничного слоя катализатора. Как правило, это несколько сантиметров так называемой «корки».

Известен способ гидрообработки тяжелого углеводородного сырья, в котором используется система взаимозаменяемых защитных зон с неподвижными слоями, причем каждая зона содержит по меньшей мере два каталитических слоя RU 2570948, опубл. 20.12.2015. Если каталитический слой, который находился в контакте с сырьем, дезактивируется и/или забивается, точку ввода сырья смещают ниже по потоку.

Способ обеспечивает увеличение срока работы каталитической системы за счет конструкционной особенности реакторов гидроочистки.

Недостатки указанного способа: сложность конструкции реакторов; использование большого числа клапанов, дополнительных байпасных линий; неэффективное использование объема реактора, занятого дезактивированным катализатором (защитным материалом); сложность и высокая опасность (в ряде случаев невозможность) выгрузки дезактивированного слоя/его части в условиях работающих реакторов гидроочистки, незначительное увеличение срока эксплуатации каталитической системы (на ~18%).

Известен способ получения малосернистых нефтяных фракций, при котором высокосернистые среднедистиллятные фракции подвергают гидроочистке в присутствии пакета алюмооксидных катализаторов, включая защитный слой предварительно активированных серосодержащим агентом при условии, что в состав каталитического пакета входит 2-10% масс, катализатора защитного слоя RU 2140964, опубл. 10.11.1999. Способ обеспечивает увеличение межрегенерационного периода каталитических систем за счет использования слоя защитного материала.

Недостатком этого способа является небольшой срок эксплуатации каталитической системы, обусловленный малой площадью контактной поверхности катализатора и сырьевого потока.

Задачей изобретения является увеличение срока эксплуатации каталитической системы реакторов гидроочистки за счет увеличения площади контактной поверхности катализаторного слоя с сырьевым потоком при определенном способе загрузки защитного слоя катализатора в сетчатые корзины.

Поставленная задача решается способом загрузки материалов защитного слоя в реакторы гидроочистки углеводородного сырья, который заключается в засыпке материалов защитного слоя над слоем катализатора гидроочистки, материалы защитного слоя дополнительно размещаются в сетчатых корзинах, расположенных одновременно в слое защитных материалов и слое катализатора гидроочистки, в качестве материалов защитного слоя используют материалы активной фильтрации и каталитически-активные материалы, геометрические размеры гранул/пеллет которых составляют не более 5 см;

- количество корзин составляет 1-12;

- длина корзин составляет 0,2-0,4 высоты части реактора, загруженной катализатором гидроочистки и материалами защитного слоя;

- глубина погружения корзин составляет 0,1-0,4 высоты части реактора, загруженной катализатором гидроочистки и материалами защитного слоя;

- расстояние между корзинами или до стенки реактора составляет не менее 0,45 диаметра корзины.

Причем, верхнюю часть сетчатых корзин располагают над материалами защитного слоя или заглубляют в слое материалов защитного слоя.

Под материалами защитного слоя понимают материалы активной фильтрации и каталитически-активные защитные материалы.

Преимуществом настоящего способа является то, что материалы защитного слоя размещают не только над слоем основного катализатора, но и в погружаемых в слой катализатора сетчатых корзинах. Предлагаемый способ загрузки может быть реализован в промышленных реакторах гидроочистки разных геометрических размеров для любой марки катализатора основного слоя и для любых марок защитных материалов. Единственным ограничением являются чрезмерно большие геометрические размеры гранул/пеллет защитных материалов (не более 5 см). Большие размеры гранул не обеспечивают плотную укладку при загрузке в корзины, вследствие чего эффективность и надежность защитного слоя снижается.

При этом количество защитного материала увеличивается до 2 раз, а площадь контакта входящего технологического потока с неподвижным катализатором основного процесса увеличивается в 2-15 раз. Длительность возрастания гидродинамического сопротивления до критического значения, т.е. использования каталитической системы без необходимости перегрузки возрастает в тоже число раз, что и увеличение площади контакта (в 2-15 раз) при прочих равных условиях (количество очищаемого сырья, количество примесей в сырье, толщине «корки»). При обычной кольцевидной загрузке защитного слоя поверх основного катализатора длительность пробега реакторов гидроочистки углеводородного сырья без перегрузки составляет от нескольких месяцев до 2 лет в зависимости от состава и степени загрязненности очищаемого сырьевого потока. Предлагаемый способ загрузки материалов активной фильтрации и каталитически-активных материалов с использованием корзин позволяет увеличить безостановочный пробег до 2-10 лет.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Во всех примерах геометрические размеры гранул/пеллет материалов защитного слоя составляют не более 5 см;

Пример 1 (сравнительный).

Загрузка материала защитного слоя над слоем основного катализатора гидроочистки без использования корзин (фиг. 1).

Геометрические параметры реактора гидроочистки:

диаметр - 2,4 м

высота загрузки реактора - 4,73 м число корзин - нет

высота основного слоя катализатора (L) - 3,98 м

высота слоя защитного материала - 0,75 м

объем катализатора (V_к) - 18,00 м³

объем слоя защитного материала (V_з) - 3,39 м³

Площадь контактной поверхности сырьевого потока с основным катализатором равна площади сечения реактора - 4,5 м².

Примеры 2-4.

Загрузка защитного материала над слоем катализатора и в корзины, верхняя часть которых расположена над материалами защитного слоя (фиг. 2). Геометрические параметры реактора гидроочистки: диаметр - 2,4 м

высота загрузки реактора - 4,73 м

Число корзин (N), длина корзин диаметр корзин (d_к), высота основного слоя катализатора (L), объем катализатора (V_к), высота слоя защитного материала (без учета корзин) объем защитного слоя (V_з) и площадь контактной поверхности сырьевого потока с основным катализатором приведены в таблице 1.

Пример 5 (сравнительный).

Загрузка защитного материала над слоем основного катализатора гидроочистки без использования корзин (фиг. 1).

Геометрические параметры реактора гидроочистки:

диаметр - 0,6 м

высота загрузки реактора - 3,65 м число корзин - нет

высота основного слоя катализатора (L) - 3,29 м

высота слоя защитного материала (l₃) - 0,36 м

объем катализатора (V_к) - 0,93 м³объем слоя защитного материала (V_з) - 0,10 м³

Площадь контактной поверхности сырьевого потока с основным катализатором равна площади сечения реактора - 0,3 м².

Примеры 6-7.

высота загрузки реактора - 3,65 м

Пример 8 (сравнительный).

Геометрические параметры реактора гидроочистки: диаметр - 3,5 м

высота загрузки реактора - 4,0 м

число корзин - нет.

высота основного слоя катализатора (L) - 3,3 м

высота слоя защитного материала - 0,7 м

объем катализатора (V_к) - 31,75 м³

объем слоя защитного материала (V_з) - 6,73 м³

Площадь контактной поверхности сырьевого потока с основным катализатором равна площади сечения реактора - 9,6 м².

Пример 9.

высота загрузки реактора - 4,0 м

Примеры 10-12 (сравнительные, заявленные параметры ниже нижней границы по длине корзин, глубине погружения корзины в основной слой)

Загрузка защитного материала над слоем катализатора и в корзины, верхняя часть которых заглублена в слое защитных материалов (фиг. 2). Геометрические параметры реактора гидроочистки: диаметр - 2,4 м

высота загрузки реактора - 4,73 м

Число корзин (N), длина корзин (1_к), диаметр корзин (d_к), высота слоя катализатора (L), объем катализатора (V_к), высота слоя защитного материала (b), объем защитного слоя (V_з) и площадь контактной поверхности сырьевого потока с основным катализатором приведены в таблице 1. Увеличение срока эксплуатации каталитической системы менее чем в 2 раза по сравнению с примерами без корзин.

Примеры 13-15.

Загрузка защитного материала над слоем катализатора и в корзины, верхняя часть которых заглублена в слое защитных материалов (фиг. 3).

Геометрические параметры реактора гидроочистки: диаметр - 2,4 м

высота загрузки реактора - 4,73 м

Число корзин (N), длина корзин (l_к), диаметр корзин (d_к), высота слоя катализатора (L), объем катализатора (V_к), высота слоя защитного материала (b), объем защитного слоя (V_з) и площадь контактной поверхности сырьевого потока с основным катализатором приведены в таблице 2.

Примеры 16-17.

Загрузка защитного материала над слоем катализатора и в корзины, верхняя часть которых заглублена в слое защитных материалов (фиг. 3). Геометрические параметры реактора гидроочистки: диаметр - 0,6 м

высота загрузки реактора - 3,65 м

Число корзин (N), длина корзин (1 _к), диаметр корзин (d_к), высота слоя катализатора (L), объем катализатора (V_к), высота слоя защитного материала (b), объем защитного слоя (V_з) и площадь контактной поверхности сырьевого потока с основным катализатором приведены в таблице 2.

Пример 18.

высота загрузки реактора - 4,0 м

Число корзин (N), длина корзин (1 _к), диаметр корзин (d_K), высота слоя катализатора (L), объем катализатора (V_к), высота слоя защитного материала (b), объем защитного слоя (V_з) и площадь контактной поверхности сырьевого потока с основным катализатором приведены в таблице 2.

Пример 19 (сравнительный, заявленные параметры выше верхней границы по длине корзин, глубине погружения корзины в основной слой)

высота загрузки реактора - 4,73 м

В этом случае при увеличении контактной поверхности в ~3 раза объем защитного материала превышает 20% и соответственно объем загрузки катализатора сокращается более, чем на 20%, что нежелательно.

Следующие примеры 20-22 демонстрируют результаты экспериментальной загрузки предлагаемым способом пилотного реактора.

При загрузке применялись: катализатор гидроочистки АКГД-400 марки АН, материал защитного слоя ФОР-2 марки К-3. В качестве сырья использовался метан с искусственно внесенными примесями, представляющими собой смесь:

- карбид кремния SiC 5 мкм (25%),

- карбид кремния SiC 50 мкм (25%),

- оксид железа Fe₂O₃ 10 мкм (25%),

- графит С (25%).

Время пропускания сырья составляло 20 часов.

Объемная скорость пропускания сырья через катализаторный слой 6000 ч^-1

Концентрация примесей в сырье (1,0÷1,5)×10^-3% масс.

Температура процесса 350°С.

Пример 20 (сравнительный).

Геометрические параметры пилотного реактора гидроочистки:

диаметр - 0,055 м;

высота загрузки реактора -1,10 м;

число корзин - нет;

высота основного слоя катализатора (L) - 0,85 м;

высота слоя защитного материала - 0,25 м

объем катализатора (V_к) - 0,002 м³;

объем слоя защитного материала (V_з) - 0,0006 м³.

Площадь контактной поверхности сырьевого потока с основным катализатором равна площади сечения реактора - 0,0024 м².

Сопротивление катализаторного слоя вместе с защитным материалом за время эксперимента возросло в ~30 раз.

Пример 21.

Загрузка защитного материала над слоем катализатора и в корзины, верхняя часть которых расположена над материалами защитного слоя (фиг. 2). Геометрические параметры пилотного реактора гидроочистки:

диаметр - 0,055 м;

высота загрузки реактора - 1,10 м.

Сопротивление катализаторного слоя вместе с защитным материалом за время эксперимента возросло в ~3 раза.

Пример 22.

Геометрические параметры пилотного реактора гидроочистки:

диаметр - 0,055 м;

высота загрузки реактора - 1,10 м.

Сопротивление катализаторного слоя вместе с защитным материалом за время эксперимента возросло в ~3 раза.

Пример 23.

Загрузка защитного материала над слоем катализатора и в корзины, верхняя часть которых расположена над материалами защитного слоя (фиг. 2).

Геометрические параметры пилотного реактора гидроочистки:

диаметр - 0,055 м;

высота загрузки реактора - 1,10 м.

Расстояние между корзиной и стенкой реактора 0,4 диаметра корзины.

За время эксперимента сопротивление катализаторного слоя вместе с защитным материалом возросло в ~7 раз, что больше, чем в примерах 21, 22. При одинаковой площади контактной поверхности такой результат поясняется негативным влиянием пристеночных вихрей. После испытания и вскрытия реактора обнаружено смещение гранул защитного материала (2 «горки» по периметру зазора между стенкой реактора и стенкой корзины) и не равномерное распределение уловленных примесных частиц по сечению реактора, чего не наблюдалось после испытаний, описанных в примерах 20-22.

Таким образом, приведенные примеры показывают, что предлагаемый способ позволяет значительно продлить срок эксплуатации каталитической системы реакторов гидроочистки за счет увеличения площади контактной поверхности катализаторного слоя с сырьевым потоком, обеспечивающего снижение скорости возрастания сопротивления каталитической системы (перепада давления в реакторе гидроочистки).

1. Способ загрузки материалов защитного слоя в реакторы гидроочистки углеводородного сырья путем их засыпки над слоем катализатора, материалы защитного слоя дополнительно размещают в сетчатых корзинах, расположенных одновременно в слое защитных материалов и слое катализатора гидроочистки, отличающийся тем, что в качестве материалов защитного слоя используют материалы активной фильтрации и каталитически-активные материалы, геометрические размеры гранул/пеллет материалов защитного слоя составляют не более 5 см;

количество корзин составляет 1-12;

длина корзин составляет 0,2-0,4 высоты части реактора, загруженной катализатором гидроочистки и материалами защитного слоя;

глубина погружения корзин составляет 0,1-0,4 высоты части реактора, загруженной катализатором гидроочистки и материалами защитного слоя;

расстояние между корзинами или до стенки реактора составляет не менее 0,45 диаметра корзины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что верхнюю часть сетчатых корзин располагают над материалами защитного слоя или заглубляют в слое материалов защитного слоя.

Группа изобретений может быть использована в нефтегазодобывающей промышленности для промысловой подготовки сероводородсодержащей нефти очистки нефти от сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов.

Система и способ повышения пропускной способности конверсии тяжелых масел // 2695378

Изобретение относится к системе для гидроконверсии тяжелых масел, по существу содержащей реактор, парожидкостный сепаратор и десорбционную секцию продуктов конверсии, находящуюся вне реактора, содержащую трубопровод подачи десорбирующего газа в некотором месте соединительного трубопровода между верхней частью реактора и парожидкостным сепаратором, причем указанный соединительный трубопровод имеет наклон вверх, по меньшей мере от места соединения трубопровода подачи и соединительного трубопровода, с величиной наклона от 2 до 20% относительно горизонтальной плоскости.

Переработка остатка вакуумной дистилляции нефти и вакуумного газойля в системах реакторов с кипящим слоем // 2654478

Изобретение относится к способу повышения качества углеводородных остатков и тяжелого дистиллятного сырья, включающему: введение в контакт углеводородных остатков и водорода с металлосодержащим катализатором гидропереработки на нецеолитной основе в первой системе реакторов гидропереработки в кипящем слое для получения первого выходящего потока; фракционирование первого выходящего потока из первого реактора гидропереработки в кипящем слое для получения первого жидкого продукта и первого парового продукта; введение в контакт первого парового продукта с углеводородным потоком в абсорбционной колонне в противоточном режиме; отделение первого парового продукта и углеводородного потока в абсорбционной колонне для образования второго парового продукта и второго жидкого продукта, причем второй паровой продукт имеет пониженное содержание средних дистиллятов и содержит углеводороды фракции газойля, введение в контакт второго парового продукта и тяжелого дистиллятного сырья с цеолитным селективным катализатором гидрокрекинга во второй системе реакторов гидрокрекинга в кипящем слое для получения второго выходящего потока; выведение второго выходящего потока из второй системы реакторов гидрокрекинга в кипящем слое; и фракционирование второго выходящего потока из второй системы реакторов гидрокрекинга в кипящем слое для получения одной или нескольких углеводородных фракций.

Рекуперация тепла из потока высокого давления // 2638579

Изобретение относится к способу рекуперации тепла из потока высокого давления во время гидропереработки. Способ включает: использование горячего сепаратора для создания потока паров высокого давления; выработку как потока водяного пара среднего давления, так и потока водяного пара низкого давления из указанного потока паров высокого давления в результате отбора тепла из указанного потока паров высокого давления; направление указанного потока водяного пара среднего давления в установку отпаривания, где указанный поток водяного пара среднего давления используют в качестве водяного пара для отпаривания; и направление указанного потока водяного пара низкого давления в по меньшей мере одну установку, выбираемую из установки фракционирования продукта и выносной установки отпаривания для дизельного топлива, где указанный поток водяного пара низкого давления используют в качестве водяного пара для отпаривания.

Катализатор гидроочистки и способ обработки тяжелого улеводородного сырья // 2636150

Изобретение относится к катализатору гидроочистки для обработки тяжелого углеводородного сырья, имеющего значительные концентрации ванадия, где упомянутый катализатор гидроочистки содержит: прокаленную частицу, содержащую совместно перемешанную смесь, приготовленную посредством совместного перемешивания неорганического оксидного порошка, порошка триоксида молибдена и частиц металла VIII группы и затем формования упомянутой совместно перемешанной смеси в частицу, которую прокаливают, чтобы тем самым получить упомянутую прокаленную частицу, где упомянутая прокаленная частица имеет такую структуру пор, что, по меньшей мере, 23% от общего объема пор упомянутой прокаленной частицы находится в виде пор упомянутой прокаленной частицы, имеющих диаметры пор больше чем 5000 ангстрем, и меньше чем 70% от общего объема пор упомянутой прокаленной частицы находится в виде пор упомянутой прокаленной частицы, имеющих диаметры пор в диапазоне от 70 до 250 , как измерено методом ртутной порометрии.

Способ гидропереработки углеводородного сырья // 2630774

Изобретение относится к способу гидропереработки углеводородного сырья и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности. Способ включает смешение нагретого жидкого углеводородного сырья с разбавителем и водородом, контактирование гомогенной сырьевой смеси с катализатором в по меньшей мере одном реакторе с по меньшей мере одним слоем катализатора с получением гидрогенизата, разделение последнего на разбавитель и балансовый гидрогенизат, который разделяют на товарный продукт, легкую углеводородную фракцию и отходящий газ.

Устройство для гидропереработки углеводородного сырья // 2630773

Изобретение относится к устройству для гидропереработки углеводородного сырья, которое может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности. Устройство включает входной сепаратор с линией вывода водорода, по меньшей мере один реактор с поверхностью раздела фаз с по меньшей мере одним слоем катализатора каждый и узел циркуляции гидрогенизата.

Распределительное устройство для многослойного реактора с нисходящим потоком // 2625854

Изобретение относится к распределительному устройству для распределения жидкости и газа в многослойном реакторе с нисходящим потоком, реактору, содержащему такое распределительное устройство, к использованию таких распределительного устройства и реактора при обработке углеводородов и к способу распределения жидкости и газа в многослойном реакторе.

Способ улучшения качества тяжелой углеводородной смеси // 2625160

Настоящее изобретение обеспечивает способ улучшения качества тяжелой углеводородной смеси, содержащий: (1) разделение указанной тяжелой углеводородной смеси по меньшей мере на первую часть и вторую часть, причем указанная первая часть содержит 10-45 мас.% тяжелой углеводородной смеси, а указанная вторая часть содержит 90-55 мас.% тяжелой углеводородной смеси; (2) термическое улучшение указанной первой части тяжелой углеводородной смеси в апгрейдере для получения более легкой углеводородной смеси; (3) смешивание указанной более легкой углеводородной смеси с тяжелой углеводородной смесью для получения улучшенной углеводородной смеси, при этом на входе в указанный апгрейдер состав указанной первой части тяжелой углеводородной смеси идентичен составу указанной второй части тяжелой углеводородной смеси, а полученную путем улучшения более легкую углеводородную смесь не подвергают разделению перед смешиванием с указанной второй частью тяжелой углеводородной смеси.

Способ и устройство для гидрообработки риформата // 2609780

Изобретение относится к способу и устройству для гидрообработки риформата. Способ включает приведение риформата в контакт с обладающим каталитическим гидрирующим действием катализатором в условиях жидкофазной гидрообработки в реакторе гидрирования, при этом часть водородсодержащего газа для гидрообработки получена из растворенного водорода, содержащегося в риформате; где гидрообработку проводят в присутствии дополнительного водородсодержащего газа, который инжектируют в риформат перед проведением контактирования и/или во время контактирования через поры с помощью смесителя, который содержит, по меньшей мере, один канал для жидкости, предназначенный для риформата, и, по меньшей мере, один канал для газа, предназначенный для дополнительного водородсодержащего газа, при этом канал для жидкости соединен с каналом для газа посредством компонента, по меньшей мере, часть которого представляет собой пористую область; при этом риформат получают из нижней части газожидкостного сепаратора путем инжекции смеси каталитического риформинга в газожидкостной сепаратор и в продукте, полученном путем проведения контактирования, удаляют летучие компоненты, причем риформат поступает в реактор гидрирования после теплообмена с нефтяным сырьем с удаленными летучими компонентами, нефтяное сырье с удаленными летучими компонентами инжектируют в колонну для удаления тяжелых компонентов и для извлечения ароматических углеводородов из верхней части колонны.

Дегидрирование этилбензола с получением стирола // 2729274

Изобретение относится к каталитической смеси для катализа, реакторной системе и способу дегидрирования этилбензола с получением стирола. Реакторная система включает реакторную установку, в которой размещается каталитическая смесь, и индукционную катушку с возможностью генерирования переменного магнитного поля внутри реакторной установки при подключении к источнику питания.