CN110684556B - 一种加氢处理方法和*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种加氢处理方法和***，该方法包括：(1)、将加氢原料和氢气依次经过加氢保护反应区、加氢脱金属区和深度加氢反应区中进行加氢保护反应、加氢脱金属反应和深度加氢反应；其中，所述加氢保护反应区至少包括在上游的第一加氢保护反应器和在下游的第二加氢保护反应器；(2)、当第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂需要更换时，将第一加氢保护反应器切出并更换为加氢脱金属催化剂或深度加氢催化剂，并将所述加氢原料和氢气引入第二加氢保护反应器中进行加氢保护反应，所得反应流出物引入更换催化剂的第一加氢保护反应器、所述加氢脱金属区和深度加氢反应区中。本发明的方法和***可以延长装置的运转周期。

Description

一种加氢处理方法和***
技术领域
本发明涉及加氢技术领域，具体地，涉及一种加氢处理方法和***。
背景技术
随着原油的重质化日益严重，原油品种日益增多，对重质油品轻质化的要求也越来越高。“重质油品”指由拔头原油、石油渣油、油砂、沥青、页岩油、液化煤或再生油得到的高沥青质含量的烃类。重质油品的加氢工艺是一种重油深度加工技术，该工艺是在氢气及催化剂的存在下，对渣油等重油进行加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属以及残炭转化和加氢裂化反应，所得到的加氢后的渣油可作为优质催化裂化的进料来生产轻质油品，以达到渣油最大限度的轻质化，实现无渣油炼厂。
到目前为止，渣油加氢已开发了四种工艺类型：固定床、沸腾床、浆液床和移动床。在四种工艺类型中，固定床工艺成熟，易操作，装置投资相对较低；产品氢含量增加较多，未转化渣油可作为RFCC进料，在四种工艺中该工艺的工业应用最多。
对于固定床渣油加氢工艺，因渣油原料中的金属杂质(如钒，镍，钙，铁等)、不饱和组分以及垢物很容易沉积在催化剂的表面以及催化剂颗粒之间的空隙中，堵塞催化剂孔口，导致催化剂失活，并且造成床层压力降快速升高，使装置频繁停工和更换催化剂。对于Ni、V金属含量很高的渣油，除此之外渣油加氢反应过程中的金属会沉积在催化剂微孔中，对于Ni、V金属含量很高的渣油，运行时间不长就会因金属沉积过多堵塞催化剂微孔，造成催化剂失活，严重影响渣油加氢装置操作周期。因此解决压降过快上升以及金属沉积导致的催化剂失活问题是加工劣质渣油的关键。
现有技术中，通过设置有多个加氢反应器或反应区实现对重质油品的加氢处理。
中国专利CN 1484684A中提出可置换反应器和可短路反应器加氢处理重烃馏分的方法。该方法对保护反应区的催化剂进行更换，开工初期，A、B两个保护反应器串联操作，B保护反应器在A保护反应器下游；当A保护反应器压降太高或催化剂失活时，迅速将该反应器切出，B保护反应器继续运转，装置不停工；A保护反应器切出后，完成催化剂隔离、冷却、卸出旧剂、装填新剂等过程，最后切回反应***重新运转。该方法仍然更换为保护反应区的催化剂，对加氢脱金属区和后部加氢区的性能没有帮助。
发明内容
本发明的目的是提供一种加氢处理方法和***，本发明的方法和***可以延长装置的运转周期。
为了实现上述目的，本发明提供一种加氢处理方法，该方法包括：
(1)、将加氢原料和氢气依次经过加氢保护反应区、加氢脱金属区和深度加氢反应区中与加氢保护催化剂、加氢脱金属催化剂和深度加氢催化剂接触并进行加氢保护反应、加氢脱金属反应和深度加氢反应；其中，按照反应物料流向，所述加氢保护反应区至少包括在上游的第一加氢保护反应器和在下游的第二加氢保护反应器，所述加氢脱金属区至少包括一个加氢脱金属反应器，所述深度加氢反应区至少包括一个深度加氢反应器；
(2)、当第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂需要更换时，将第一加氢保护反应器切出并更换为加氢脱金属催化剂或深度加氢催化剂，并将所述加氢原料和氢气引入第二加氢保护反应器中进行加氢保护反应，所得反应流出物引入更换催化剂的第一加氢保护反应器、所述加氢脱金属区和深度加氢反应区中。
可选的，若将所述第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为加氢脱金属催化剂，则将第二加氢保护反应器所得反应流出物先引入所述更换催化剂的第一加氢保护反应器中，然后再依次引入所述加氢脱金属区和所述深度加氢反应区中；
若将所述第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为深度加氢催化剂，则将第二加氢保护反应器所得反应流出物先依次引入所述加氢脱金属区和更换催化剂的第一加氢保护反应器，然后再引入所述深度加氢反应区中；或者若将所述第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为深度加氢催化剂，则将第二加氢保护反应器所得反应流出物先依次引入所述加氢脱金属区和所述深度加氢反应区，然后再引入所述更换催化剂的第一加氢保护反应器中。
可选的，所述加氢保护反应区中的加氢保护催化剂包括第一载体和负载在该第一载体上的第一活性金属组分，所述第一活性金属组分选自第VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述加氢保护催化剂的干基重量为基准，以氧化物计的第一活性金属组分含量为0-12重量％；
所述加氢脱金属区中的加氢脱金属催化剂包括第二载体和负载在该第二载体上的第二活性金属组分，所述第二活性金属组分选自第VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述加氢脱金属催化剂的干基重量为基准，以氧化物计的第二活性金属组分含量为0-30重量％；
所述深度加氢反应区中的深度加氢催化剂包括第三载体和负载在该第三载体上的第三活性金属组分，所述第三活性金属组分选自第VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述深度加氢催化剂的干基重量为基准，以氧化物计的第三活性金属组分含量为5-35重量％。
可选的，步骤(2)中，当所述第一加氢保护反应器出现如下情况之一时，则判定加氢保护催化剂需要更换：
a、第一加氢保护反应器中温度达到限值；
b、第一加氢保护反应器的压降达到限值；
c、第一加氢保护反应器中检测到不可控的热点。
可选的，所述第一加氢保护反应器、第二加氢保护反应器、加氢脱金属反应器和深度加氢反应器各自独立地选自上流式反应器、下流式反应器和逆流式反应器中的至少一种。
可选的，所述加氢原料为选自渣油、渣油与直馏馏分油的混合油、煤焦油、乙烯焦油、焦化蜡油、深拔蜡油、焦化柴油、催化裂化柴油、回炼油、油浆、热裂解柴油、煤焦油柴油、催化裂化汽油、焦化汽油、煤焦油汽油和热裂解石脑油中的至少一种。
可选的，所述加氢原料中铁和钙含量均为15-50μg/g，镍含量为15-75μg/g，钒含量为15-75μg/g。
可选的，所述加氢保护反应、加氢脱金属反应和深度加氢反应的条件各自独立地包括：氢分压5.0-22.0MPa，反应温度330-450℃，体积空速0.1-3.0h-1，氢气与加氢原料的体积比350-2000。
本发明还提供一种加氢处理***，按照反应物料流向，该***包括依次连通的加氢保护反应区、加氢脱金属区和深度加氢反应区，所述加氢保护反应区至少包括在上游的第一加氢保护反应器和在下游的第二加氢保护反应器，所述加氢脱金属区至少包括一个加氢脱金属反应器，所述深度加氢反应区至少包括一个深度加氢反应器；
所述第一加氢保护反应器被设置为可被切出***更换催化剂并切入***作为所述第二加氢保护反应器下游的加氢脱金属反应器或深度加氢反应器。
可选的，所述***包括第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线和第六管线，所述第一管线用于送入加氢原料和氢气且分别通过第二管线和第三管线与所述第一加氢保护反应器和第二加氢保护反应器的进料口连通，所述第一加氢保护反应器的出料口通过第四管线与第二加氢保护反应器的进料口连通，所述第二加氢保护反应器的出料口通过第五管线与加氢脱金属区的进料口连通，所述加氢脱金属区的出料口通过第六管线与所述深度加氢反应区的进料口连通，所述第二管线、第三管线和第四管线上分别设置有第一阀门、第二阀门和第三阀门；
所述***还包括第七管线和第八管线，所述第二加氢保护反应器的出料口通过第七管线与第一加氢保护反应器的进料口连通，所述第一加氢保护反应器的出料口通过第八管线与加氢脱金属区的进料口连通，所述第五管线、第七管线和第八管线上分别设置有第四阀门、第五阀门和第六阀门；或者，所述***还包括第九管线和第十管线，所述加氢脱金属区的出料口通过第九管线与第一加氢保护反应器的进料口连通，所述第一加氢保护反应器的出料口通过第十管线与所述深度加氢反应区的进料口连通，所述第六管线、第九管线和第十管线上分别设置有第七阀门、第八阀门和第九阀门；或者，所述***还包括第十一管线、第十二管线和第十三管线，所述深度加氢反应区的出料口通过第十一管线与所述第一加氢保护反应器的进料口连通，所述第一加氢保护反应器的出料口连通所述第十二管线，所述深度加氢反应区的出料口连通有第十三管线，所述第十一管线、第十二管线和第十三管线上分别设置有第十阀门、第十一阀门和第十二阀门。
可选的，所述第一加氢保护反应器、第二加氢保护反应器、加氢脱金属反应器和深度加氢反应器各自独立地选自上流式反应器、下流式反应器和逆流式反应器中的至少一种。
本发明与现有技术相比，优点在于：
(1)本发明在切除第一加氢保护反应器后，将其变为脱金属反应器或深度加氢反应器，可以强化脱金属性能或残炭加氢转化性能。
(2)本发明在延长装置运转周期的情况下，避免了装置多次切换，减少了安全隐患。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明***第一种具体实施方式的结构示意图。
图2是本发明***第二种具体实施方式的结构示意图。
图3是本发明***第三种具体实施方式的结构示意图。
附图标记说明
1加氢保护反应区 11第一加氢保护反应器 12第二加氢保护反应器
2加氢脱金属区 3深度加氢反应区
31第一管线 32第二管线 33第三管线
34第四管线 35第五管线 36第六管线
37第七管线 38第八管线 39第九管线
310第十管线 311第十一管线 312第十二管线
313第十三管线
41第一阀门 42第二阀门 43第三阀门
44第四阀门 45第五阀门 46第六阀门
47第七阀门 48第八阀门 49第九阀门
410第十阀门 411第十一阀门 412第十二阀门
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种加氢处理方法，该方法包括：
(1)、将加氢原料和氢气依次经过加氢保护反应区、加氢脱金属区和深度加氢反应区中与加氢保护催化剂、加氢脱金属催化剂和深度加氢催化剂接触并进行加氢保护反应、加氢脱金属反应和深度加氢反应；其中，按照反应物料流向，所述加氢保护反应区至少包括在上游的第一加氢保护反应器和在下游的第二加氢保护反应器，所述加氢脱金属区至少包括一个加氢脱金属反应器，所述深度加氢反应区至少包括一个深度加氢反应器；
(2)、当第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂需要更换时，将第一加氢保护反应器切出并更换为加氢脱金属催化剂或深度加氢催化剂，并将所述加氢原料和氢气引入第二加氢保护反应器中进行加氢保护反应，所得反应流出物引入更换催化剂的第一加氢保护反应器、所述加氢脱金属区和深度加氢反应区中。
与现有将加氢保护反应器中的失活加氢保护催化剂更换为新的加氢保护催化剂相比，本发明的方法将第一加氢保护催化剂中的加氢保护催化剂更换为反应活性更高的加氢脱金属催化剂或深度加氢催化剂，从而在保证加氢***运转周期的前提下，提高产品的质量。
本发明中，第一加氢保护反应器更换催化剂后可以任选作为加氢脱金属反应器或深度加氢反应器，第一加氢保护反应器的切入位置本发明也没有具体限制。优选情况下，根据步骤(2)中第一加氢保护反应器中更换催化剂的不同，本发明分为如下两种实施方式：
a、若将所述第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为加氢脱金属催化剂，则将第二加氢保护反应器所得反应流出物先引入所述更换催化剂的第一加氢保护反应器中，然后再依次引入所述加氢脱金属区和所述深度加氢反应区中。在该实施方式中，第一加氢保护反应器切入加氢处理***后作为加氢脱金属区的第一个加氢脱金属反应器，从而利用其更换的活性更高的催化剂提高加氢脱金属性能，并且提高其余加氢脱金属反应器中催化剂的寿命。
b、若将所述第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为深度加氢催化剂，则将第二加氢保护反应器所得反应流出物先依次引入所述加氢脱金属区和更换催化剂的第一加氢保护反应器，然后再引入所述深度加氢反应区中；或者若将所述第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为深度加氢催化剂，则将第二加氢保护反应器所得反应流出物先依次引入所述加氢脱金属区和所述深度加氢反应区，然后再引入所述更换催化剂的第一加氢保护反应器中。在该实施方式中，第一加氢保护反应器切入加氢处理***后作为深度加氢反应区的第一个深度加氢反应器或最后一个深度加氢反应器，作为第一个深度加氢反应器有助于利用其更换的活性更高的催化剂提高深度加氢性能，并且提高其余深度加氢反应器中催化剂的寿命，而作为最后一个深度加氢反应器有助于强化深度加氢性能，改善反应产物的质量。所述深度加氢反应区中可以包括依次串联的过渡脱金属脱硫段、加氢脱硫段、以及加氢脱残炭段或加氢脱氮段等反应段，每个反应段可以设置于一个反应器中或一个或多个反应器的一个或多个催化剂床层中。
本发明中，当将第一加氢保护反应器切出进行更换催化剂时，可以先将加氢原料和氢气依次引入第二加氢保护反应器、加氢脱金属区和深度加氢反应区中，而当第一加氢保护反应器的催化剂更换完毕，将第一加氢保护反应器切回反应***作为加氢脱金属反应器或深度加氢反应器即可。
本发明中，加氢保护反应区、加氢脱金属区和深度加氢反应区中分别装填的加氢保护催化剂、加氢脱金属催化剂和深度加氢催化剂是本领域技术人员所熟知的，例如，所述加氢保护反应区中的加氢保护催化剂可以包括第一载体和负载在该第一载体上的第一活性金属组分，所述第一活性金属组分可以选自第VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述加氢保护催化剂的干基重量为基准，以氧化物计的第一活性金属组分含量可以为0-12重量％；所述加氢脱金属区中的加氢脱金属催化剂可以包括第二载体和负载在该第二载体上的第二活性金属组分，所述第二活性金属组分可以选自第VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述加氢脱金属催化剂的干基重量为基准，以氧化物计的第二活性金属组分含量可以为0-30重量％；所述深度加氢反应区中的深度加氢催化剂可以包括第三载体和负载在该第三载体上的第三活性金属组分，所述第三活性金属组分可以选自第VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述深度加氢催化剂的干基重量为基准，以氧化物计的第三活性金属组分含量可以为5-35重量％。所述第一载体、第二载体和第三载体可以为常规的氧化铝、氧化硅等载体。除了上述组成的催化剂外，本领域技术人员也可以自制或者商购其它催化剂，本发明不再赘述。
本发明步骤(2)中，当所述第一加氢保护反应器出现如下情况之一时，则可以判定加氢保护催化剂需要更换：a、第一加氢保护反应器中温度达到限值，表明保护反应器中催化剂已无活性，不能脱除原料中的铁和钙等杂质，对后面的催化剂起不到保护作用，一般而言，温度限制可以为420-430℃；b、第一加氢保护反应器的压降达到限值，反应器一般设置有设计的最高压降限制，压降过高会损坏反应器内构件(如出口收集器)以及影响循环氢压缩机的运行，现有压降的限制一般设计在0.7MPa左右；c、第一加氢保护反应器中检测到不可控的热点，不可控的热点也可以称为飞温，可以通过测定反应器径向温差获得，径向温差过大，表明反应物料在催化剂床层中的分配不均匀，影响催化剂的使用效率，一般情况下径向温差不超过25℃，而若超过30℃则应停工处理。
本发明中，加氢保护反应器是本领域技术人员所熟知的，例如可以为固定床反应器或沸腾床反应器，所述第一加氢保护反应器、第二加氢保护反应器、加氢脱金属反应器和深度加氢反应器可以各自独立地选自上流式反应器、下流式反应器和逆流式反应器中的至少一种。所述的下流式反应器是指物流自上向下流动的反应器，所述的上流式反应器是指物流自下向上流动的反应器，所述的逆流式反应器是指液体和气体流向相反的反应器。本领域技术人员也可以采用其它反应器，本发明不再赘述。
根据本发明，加氢原料是本领域技术人员所熟知的，例如，所述加氢原料可以为选自渣油、渣油与直馏馏分油的混合油、煤焦油、乙烯焦油、焦化蜡油、深拔蜡油、焦化柴油、催化裂化柴油、回炼油、油浆、热裂解柴油、煤焦油柴油、催化裂化汽油、焦化汽油、煤焦油汽油和热裂解石脑油中的至少一种。本发明的方法在加工渣油时特别适于加工容易引起压降的渣油原料，如高钙含量的渣油，也适于加工容易造成渣油加氢催化剂失活的原料，如高金属含量的渣油，所述加氢原料中铁和钙含量均可以为15-50μg/g，镍含量可以为15-75μg/g，钒含量可以为15-75μg/g。
本发明中，加氢保护反应主要为了脱除加氢原料(例如渣油)中的铁、铜、钙等金属杂质、胶质和颗粒物等结垢物以保护后续反应器中的催化剂，所述加氢脱金属反应可以用于将加氢原料中的大部分金属镍和钒去除，所述深度加氢反应用于脱除加氢原料中剩余部分的金属、大部分硫和氮等杂质以及深度加氢实现残炭加氢转化，所述加氢保护反应、加氢脱金属反应和深度加氢反应的条件均可以为渣油加氢工艺条件，例如可以各自独立地包括：氢分压5.0-22.0MPa，反应温度330-450℃，体积空速0.1-3.0h-1，氢气与加氢原料(简称氢油比)的体积比350-2000。
如图1-3所示，本发明还提供一种加氢处理***，按照反应物料流向，该***包括依次连通的加氢保护反应区1、加氢脱金属区2和深度加氢反应区3，所述加氢保护反应区1至少包括在上游的第一加氢保护反应器11和在下游的第二加氢保护反应器12，所述加氢脱金属区2至少包括一个加氢脱金属反应器，所述深度加氢反应区3至少包括一个深度加氢反应器；所述第一加氢保护反应器11被设置为可被切出***更换催化剂并切入***作为所述第二加氢保护反应器12下游的加氢脱金属反应器或深度加氢反应器。
本发明***第一加氢保护反应器可以切出更换催化剂还可以之后切入作为加氢脱金属反应器或深度加氢反应器，从而在保证加氢***运转周期的前提下，提高产品的质量。
如图1-3所示，所述***可以包括第一管线31、第二管线32、第三管线33、第四管线34、第五管线35和第六管线36，所述第一管线31用于送入加氢原料和氢气且分别通过第二管线32和第三管线33与所述第一加氢保护反应器11和第二加氢保护反应器12的进料口连通，所述第一加氢保护反应器11的出料口通过第四管线34与第二加氢保护反应器12的进料口连通，所述第二加氢保护反应器12的出料口通过第五管线35与加氢脱金属区2的进料口连通，所述加氢脱金属区2的出料口通过第六管线36与所述深度加氢反应区3的进料口连通，所述第二管线32、第三管线33和第四管线34上分别设置有第一阀门41、第二阀门42和第三阀门43；根据第一加氢保护反应器更换催化剂的不同，本发明***可以分为如下两种实施方式。
第一种实施方式，若将所述第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为加氢脱金属催化剂，如图1所示，所述***还可以包括第七管线37和第八管线38，所述第二加氢保护反应器12的出料口通过第七管线37与第一加氢保护反应器11的进料口连通，所述第一加氢保护反应器11的出料口通过第八管线38与加氢脱金属区2的进料口连通，所述第五管线35、第七管线37和第八管线38上分别设置有第四阀门44、第五阀门45和第六阀门46；在该实施方式中，第一加氢保护反应器切入加氢处理***后作为加氢脱金属区的第一个加氢脱金属反应器，从而利用其更换的活性更高的催化剂提高加氢脱金属性能，并且提高其余加氢脱金属反应器中催化剂的寿命。
第二种实施方式，若将所述第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为深度加氢催化剂，如图2所示，所述***还可以包括第九管线39和第十管线310，所述加氢脱金属区2的出料口通过第九管线39与第一加氢保护反应器11的进料口连通，所述第一加氢保护反应器11的出料口通过第十管线310与所述深度加氢反应区3的进料口连通，所述第六管线36、第九管线39和第十管线310上分别设置有第七阀门47、第八阀门48和第九阀门49；或者如图3所示，所述***还可以包括第十一管线311、第十二管线312和第十三管线313，所述深度加氢反应区3的出料口通过第十一管线311与所述第一加氢保护反应器11的进料口连通，所述第一加氢保护反应器11的出料口连通所述第十二管线312，所述深度加氢反应区3的出料口连通有第十三管线313，所述第十一管线311、第十二管线312和第十三管线313上分别设置有第十阀门410、第十一阀门411和第十二阀门412。在该实施方式中，第一加氢保护反应器切入加氢处理***后作为深度加氢反应区的第一个深度加氢反应器或最后一个深度加氢反应器，作为第一个深度反应器有助于利用其更换的活性更高的催化剂提高深度加氢性能，并且提高其余深度加氢反应器中催化剂的寿命，而作为最后一个深度反应器有助于强化深度加氢性能，提高反应产物的质量。所述深度加氢反应区中可以包括依次串联的过渡脱金属脱硫段、加氢脱硫段、以及加氢脱残炭段或加氢脱氮段等反应段，每个反应段可以设置于一个反应器中或一个或多个反应器的一个或多个催化剂床层中。
本发明中，加氢保护反应器是本领域技术人员所熟知的，例如可以为固定床反应器或沸腾床反应器，所述第一加氢保护反应器、第二加氢保护反应器、加氢脱金属反应器和深度加氢反应器可以各自独立地选自上流式反应器、下流式反应器和逆流式反应器中的至少一种。所述的下流式反应器是指物流自上向下流动的反应器，所述的上流式反应器是指物流自下向上流动的反应器，所述的逆流式反应器是指液体和气体流向相反的反应器。本领域技术人员也可以采用其它反应器，本发明不再赘述。
以下结合附图对本发明***的操作方式进行进一步说明，但并不因此限制本发明。
在加氢处理***刚开工时，如图1所示，加氢保护反应区1的第一加氢保护反应器11和第二加氢保护反应器12串联且与后续加氢脱金属区2和深度加氢反应区3处于串联状态，此时第一阀门41、第三阀门43、第四阀门44处于打开状态，而其余阀门处于关闭状态，反应物料先通过第一管线31、第二管线32、阀门41进入第一加氢保护反应器11，然后经第四管线34和第三阀门43进入第二加氢保护反应器12，反应流出物经过第五管线35和第四阀门44进入加氢脱金属区2和深度加氢反应区3中。当第一加氢保护反应器11中的加氢保护催化剂需要更换时，关闭第一阀门41和第三阀门43，此时第一加氢保护反应器11切出***进行更换催化剂并进行硫化和钝化，根据第一加氢保护反应器11更换催化剂的不同分为如下两种实施方式：
第一种实施方式，第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为加氢脱金属催化剂，则如图1所示，打开第二阀门42、第五阀门45和第六阀门46，关闭第四阀门44，使反应物料先经第一管线31、第三管线33和第二阀门42进入第二加氢保护反应区12中，所得反应流出物经第七管线37、第五阀门45进入更换催化剂的第一加氢保护反应器11中，所得反应流出物经第八管线38、第六阀门46进入后续加氢脱金属区2和深度加氢反应区3中，此时的第一加氢保护反应器11作为加氢脱金属区的第一个加氢脱金属反应器。
第二种实施方式，第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为深度加氢催化剂，则分为如图2和图3所示的两种方式。
如图2所示，打开第二阀门42、第八阀门48、第九阀门49，关闭第七阀门47，此时反应物料先经第一管线31、第三管线33和第二阀门42进入第二加氢保护反应区12中，所得反应流出物经第五管线35进入加氢脱金属区2中，所得反应流出物经第九管线39和第八阀门48进入更换催化剂的第一加氢保护反应器11中后经第十管线310和第九阀门49进入深度加氢反应区2中，此时的第一加氢保护反应器11作为深度加氢反应区的第一个深度加氢反应器。
如图3所示，打开第二阀门42、第十阀门410、第十一阀门411，关闭第十二阀门412，则此时反应物料先经第一管线31、第三管线33和第二阀门42进入第二加氢保护反应区12中，所得反应流出物经第五管线35和第六管线36依次进入加氢脱金属区2和深度加氢反应区3中，深度加氢反应区3所得反应流出物经第十一管线311和第十阀门410进入更换催化剂的第一加氢保护反应器11中，所得反应流出物经第十二管线312和第十一阀门411送出***，此时的第一加氢保护反应器11作为深度加氢反应区的最后一个深度加氢反应器。
下面通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。
实施例和对比例中使用的催化剂都是由中国石化石油化工科学研究院开发及由催化剂长岭分公司生产的渣油加氢处理系列催化剂。其中RG系列为加氢保护剂，RDM系列为脱金属剂，RMS系列为脱硫剂，RCS为脱残炭剂。
实施例1-2和对比例1、2、3使用的渣油混合原料A性质如表1所示。实施例3和对比例4使用的渣油混合原料B性质如表2所示。
实施例1-2在如图1的中型试验装置上进行。实施例3在如图3的中型试验装置上进行。
图1中，第一加氢保护反应器11和第二加氢保护反应器12中催化剂装填量均为80ml，加氢脱金属区2中的两个加氢脱金属反应器催化剂装填量均为80ml，深度加氢反应区3中的一个深度加氢反应器中催化剂装填量均为300ml。
第一加氢保护反应器11和第二加氢保护反应器12中的催化剂自上而下为保护剂RG-30B和RDM-36催化剂，各催化剂装填体积的比例为50：50；
第一个加氢脱金属反应器内全部装填RDM-32催化剂；
第二个加氢脱金属反应器内全部装填RDM-32催化剂；
深度加氢反应器内装填RMS-30和RCS-31催化剂，各催化剂体积比例为30:70；
图3中，第一加氢保护反应器11中催化剂装填量为80ml，其余3个反应器中催化剂装填量均为100ml。
第一加氢保护反应器11中的催化剂自上而下为保护剂RG-30B和RDM-32催化剂，各催化剂装填体积的比例为50：50；
第二加氢保护反应器12中的催化剂自上而下为保护剂RG-30B和RDM-32催化剂，各催化剂装填体积的比例为30：70；
加氢脱金属区2中的加氢脱金属反应器内全部装填RDM-32催化剂；
深度加氢反应区3中的深度加氢反应器内全部装填RCS-30和RCS-31催化剂，各催化剂体积比例为50:50。
实施例1
如图1所示，渣油混合原料A和氢气进入第一加氢保护反应器11，然后再依次进入后续串联的反应器。固定床渣油加氢装置操作条件包括：体积空速0.20h-1，氢油体积比700:1，氢分压为15.0MPa。
整个运转周期通过调整反应温度使得渣油加氢处理后的产品性质保持为：硫含量0.40重量％，氮含量0.16重量％，残炭值5.7重量％，重金属(Ni+V)15μg/g，满足RFCC进料的要求。其中第一加氢保护反应器11出口流出物重金属(Ni+V)低于40μg/g。
装置连续运转7850h后，第一加氢保护反应器11温度上升至425℃，将渣油混合原料A和氢气引入第二加氢保护反应器12，其反应流出物进入后续串联的反应器。
更换第一加氢保护反应器11中的催化剂为RDM-32，将催化剂硫化、钝化后，将第二加氢保护反应器12反应流出物引入第一加氢保护反应器11，然后再进入后续串联的反应器，装置共运转16050h后，催化剂平均反应温度为420℃，装置停工。
其中硫化和钝化步骤为：(1)反应部分在通入氢气的情况下，反应器入口温度升温至150℃恒温2h引硫化油，并注入DMDS(二甲基二硫)，DMDS流量与硫化油的重量流率比为2:100；(2)反应器入口温度再以15℃/h升温至230℃，恒温4h；(3)反应器入口温度再以10℃/h升温至280℃，恒温4h；(4)反应器入口温度再以10℃/h升温至320℃，恒温4h后换进钝化油，停进DMDS，再恒温12h。硫化油和钝化油的主要性质如表3所示。
对比例1
如图1所示，渣油混合原料A和氢气进入第一加氢保护反应器11，然后再依次进入后续串联的反应器。固定床渣油加氢装置操作条件包括：体积空速0.20h-1，氢油体积比700:1，氢分压为15.0MPa。
整个运转周期通过调整反应温度使得渣油加氢处理后的产品性质保持为：硫含量0.40重量％，氮含量0.16重量％，残炭值5.7重量％，重金属(Ni+V)15μg/g，满足RFCC进料的要求。
装置连续运转13150h后，催化剂平均反应温度为420℃，装置停工。
实施例2
如图1所示，渣油混合原料A和氢气进入第一加氢保护反应器11，然后再依次进入后续串联的反应器。固定床渣油加氢装置操作条件包括：体积空速0.25h-1，氢油体积比700:1，氢分压为15.0MPa。
整个运转周期通过调整反应温度使得渣油加氢处理后的产品性质保持为：硫含量0.40重量％，氮含量0.16重量％，残炭值5.7重量％，重金属(Ni+V)15μg/g，满足RFCC进料的要求。其中第一加氢保护反应器11出口流出物重金属(Ni+V)低于40μg/g。
装置连续运转6250h后，第一加氢保护反应器11温度上升至425℃，将渣油混合原料A和氢气引入第二加氢保护反应器12，其反应流出物进入后续串联的反应器。
更换第一加氢保护反应器11中的催化剂为RDM-32，将催化剂按照实施例1的方法进行硫化、钝化后，将第二加氢保护反应器12反应流出物引入第一加氢保护反应器11，然后再进入后续串联的反应器，装置共运转13025h后，催化剂平均反应温度为420℃，装置停工。
对比例2
如图1所示，渣油混合原料A和氢气进入第一加氢保护反应器11，然后再依次进入后续串联的反应器。固定床渣油加氢装置操作条件包括：体积空速0.25h-1，氢油体积比700:1，氢分压为15.0MPa。
整个运转周期通过调整反应温度使得渣油加氢处理后的产品性质保持为：硫含量0.40重量％，氮含量0.16重量％，残炭值5.7重量％，重金属(Ni+V)15μg/g，满足RFCC进料的要求。
装置连续运转9850h后，催化剂平均反应温度为420℃，装置停工。
对比例3
如图1所示，渣油混合原料A和氢气进入第一加氢保护反应器11，然后再依次进入后续串联的反应器。固定床渣油加氢装置操作条件包括：体积空速0.20h-1，氢油体积比700:1，氢分压为15.0MPa。
整个运转周期通过调整反应温度使得渣油加氢处理后的产品性质保持为：硫含量0.40重量％，氮含量0.16重量％，残炭值5.7重量％，重金属(Ni+V)15μg/g，满足RFCC进料的要求。其中第一加氢保护反应器11出口流出物重金属(Ni+V)低于40μg/g。
装置连续运转7850h后，第一加氢保护反应器11温度上升至425℃，将渣油混合原料A和氢气引入第二加氢保护反应器12，其反应流出物进入后续串联的反应器。
更换第一加氢保护反应器11中的催化剂为自上而下为保护剂RG-30B和RDM-36催化剂，各催化剂装填体积的比例为50：50，将催化剂按照实施例1的方法进行硫化、钝化后，将第二加氢保护反应器12出口物流引入第一加氢保护反应器11，再进入后续串联的反应器，装置共运转14150后，催化剂平均反应温度为420℃，装置停工。
实施例3
如图3所示，渣油混合原料B和氢气进入第一加氢保护反应器11，然后再依次进入后续串联的反应器。固定床渣油加氢装置操作条件包括：体积空速0.20h-1，氢油体积比700:1，氢分压为15.0MPa。
整个运转周期通过调整反应温度使得渣油加氢处理后的产品性质保持为：硫含量0.40重量％，氮含量0.16重量％，残炭值5.7重量％，重金属(Ni+V)15μg/g，满足RFCC进料的要求。
装置连续运转6000h后，第一加氢保护反应器11压降上升至0.7MPa，将渣油混合原料B和氢气引入第二加氢保护反应器12，其反应流出物进入后续串联的加氢脱金属区2和深度加氢反应区3。
更换第一加氢保护反应器11中的催化剂为RCS-31，将催化剂按照实施例1的方法进行硫化、钝化后，将深度加氢反应区3反应流出物引入第一加氢保护反应器11，第一加氢保护反应器11反应流出物为装置的加氢产物，装置共运转11550h后，反应器2压降升至0.7MPa，装置停工。
对比例4
如图3所示，渣油混合原料B和氢气进入第一加氢保护反应器11，然后再依次进入后续串联的反应器。固定床渣油加氢装置操作条件包括：体积空速0.20h-1，氢油体积比700:1，氢分压为15.0MPa。
整个运转周期通过调整反应温度使得渣油加氢处理后的产品性质保持为：硫含量0.40重量％，氮含量0.16重量％，残炭值5.7重量％，重金属(Ni+V)15μg/g，满足RFCC进料的要求。
装置连续运转6000h后，第一加氢保护反应器11压降上升至0.7MPa，装置停工。
从实施例和对比例可以看出，本发明的方法与不更换第一加氢保护反应器的催化剂相比，可以显著延长运转周期；本发明的方法与将第一加氢保护反应器中的催化剂更换为新鲜加氢保护催化剂相比，也可以显著延长运转周期。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所发明的内容。表1渣油混合原料A的性质
原料油 渣油混合原料A
密度(20℃)/(kg/m<sup>3</sup>) 968.0
粘度(100℃)/(mm<sup>2</sup>/s) 125.20
残炭值/重量％ 12.08
硫含量/重量％ 3.35
氮含量/重量％ 0.29
氢含量/重量％ 10.92
金属(Ni+V)含量/(μg/g) 92
金属铁含量/(μg/g) 2
金属钙含量/(μg/g) 1
表2渣油混合原料B的性质
原料油 渣油混合原料B
密度(20℃)/(kg/m<sup>3</sup>) 983.0
粘度(100℃)/(mm<sup>2</sup>/s) 174.30
残炭值/重量％ 11.31
硫含量/重量％ 1.73
氮含量/重量％ 0.58
氢含量/重量％ 11.18
金属(Ni+V)含量/(μg/g) 48
金属铁含量/(μg/g) 28.0
金属钙含量/(μg/g) 25.0
表3硫化油和钝化油的主要性质
项目 硫化油 钝化油
N/(mg/kg) 64 510
S/(wt％) 0.301 1.165
残炭/(wt％) 0.01 0.27
馏程(ASTM-D86)/(℃)
IBP 191.5 272
5％ 229.5 317
10％ 234 333
30％ / 368
50％ 256.5 401
70％ / 426
90％ 289 459
95％ 298 481
97％ / 491

Claims (11)

1.一种加氢处理方法，该方法包括：
(1)、将加氢原料和氢气依次经过加氢保护反应区、加氢脱金属区和深度加氢反应区中与加氢保护催化剂、加氢脱金属催化剂和深度加氢催化剂接触并进行加氢保护反应、加氢脱金属反应和深度加氢反应；其中，按照反应物料流向，所述加氢保护反应区至少包括在上游的第一加氢保护反应器和在下游的第二加氢保护反应器，所述加氢脱金属区至少包括一个加氢脱金属反应器，所述深度加氢反应区至少包括一个深度加氢反应器；
(2)、当第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂需要更换时，将第一加氢保护反应器切出并更换为加氢脱金属催化剂或深度加氢催化剂，并将所述加氢原料和氢气引入第二加氢保护反应器中进行加氢保护反应，所得反应流出物引入更换催化剂的第一加氢保护反应器、所述加氢脱金属区和深度加氢反应区中。
2.根据权利要求1所述的方法，在步骤(2)中，若将所述第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为加氢脱金属催化剂，则将第二加氢保护反应器所得反应流出物先引入所述更换催化剂的第一加氢保护反应器中，然后再依次引入所述加氢脱金属区和所述深度加氢反应区中；
若将所述第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为深度加氢催化剂，则将第二加氢保护反应器所得反应流出物先依次引入所述加氢脱金属区和更换催化剂的第一加氢保护反应器，然后再引入所述深度加氢反应区中；或者若将所述第一加氢保护反应器中的加氢保护催化剂更换为深度加氢催化剂，则将第二加氢保护反应器所得反应流出物先依次引入所述加氢脱金属区和所述深度加氢反应区，然后再引入所述更换催化剂的第一加氢保护反应器中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加氢保护反应区中的加氢保护催化剂包括第一载体和负载在该第一载体上的第一活性金属组分，所述第一活性金属组分选自第VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述加氢保护催化剂的干基重量为基准，以氧化物计的第一活性金属组分含量为0-12重量％；
所述加氢脱金属区中的加氢脱金属催化剂包括第二载体和负载在该第二载体上的第二活性金属组分，所述第二活性金属组分选自第VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述加氢脱金属催化剂的干基重量为基准，以氧化物计的第二活性金属组分含量为0-30重量％；
所述深度加氢反应区中的深度加氢催化剂包括第三载体和负载在该第三载体上的第三活性金属组分，所述第三活性金属组分选自第VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述深度加氢催化剂的干基重量为基准，以氧化物计的第三活性金属组分含量为5-35重量％。
4.根据权利要求1所述的方法，步骤(2)中，当所述第一加氢保护反应器出现如下情况之一时，则判定加氢保护催化剂需要更换：
a、第一加氢保护反应器中温度达到限值；
b、第一加氢保护反应器的压降达到限值；
c、第一加氢保护反应器中检测到不可控的热点。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一加氢保护反应器、第二加氢保护反应器、加氢脱金属反应器和深度加氢反应器各自独立地选自上流式反应器、下流式反应器和逆流式反应器中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加氢原料为选自渣油、渣油与直馏馏分油的混合油、煤焦油、乙烯焦油、焦化蜡油、深拔蜡油、焦化柴油、催化裂化柴油、回炼油、油浆、热裂解柴油、煤焦油柴油、催化裂化汽油、焦化汽油、煤焦油汽油和热裂解石脑油中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加氢原料中铁和钙含量均为15-50μg/g，镍含量为15-75μg/g，钒含量为15-75μg/g。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加氢保护反应、加氢脱金属反应和深度加氢反应的条件各自独立地包括：氢分压5.0-22.0MPa，反应温度330-450℃，体积空速0.1-3.0h-1，氢气与加氢原料的体积比350-2000。
9.一种加氢处理***，按照反应物料流向，该***包括依次连通的加氢保护反应区(1)、加氢脱金属区(2)和深度加氢反应区(3)，所述加氢保护反应区(1)至少包括在上游的第一加氢保护反应器(11)和在下游的第二加氢保护反应器(12)，所述加氢脱金属区(2)至少包括一个加氢脱金属反应器，所述深度加氢反应区(3)至少包括一个深度加氢反应器；
所述第一加氢保护反应器(11)被设置为可被切出***更换催化剂并切入***作为所述第二加氢保护反应器(12)下游的加氢脱金属反应器或深度加氢反应器。
10.根据权利要求9所述的***，所述***包括第一管线(31)、第二管线(32)、第三管线(33)、第四管线(34)、第五管线(35)和第六管线(36)，所述第一管线(31)用于送入加氢原料和氢气且分别通过第二管线(32)和第三管线(33)与所述第一加氢保护反应器(11)和第二加氢保护反应器(12)的进料口连通，所述第一加氢保护反应器(11)的出料口通过第四管线(34)与第二加氢保护反应器(12)的进料口连通，所述第二加氢保护反应器(12)的出料口通过第五管线(35)与加氢脱金属区(2)的进料口连通，所述加氢脱金属区(2)的出料口通过第六管线(36)与所述深度加氢反应区(3)的进料口连通，所述第二管线(32)、第三管线(33)和第四管线(34)上分别设置有第一阀门(41)、第二阀门(42)和第三阀门(43)；
所述***还包括第七管线(37)和第八管线(38)，所述第二加氢保护反应器(12)的出料口通过第七管线(37)与第一加氢保护反应器(11)的进料口连通，所述第一加氢保护反应器(11)的出料口通过第八管线(38)与加氢脱金属区(2)的进料口连通，所述第五管线(35)、第七管线(37)和第八管线(38)上分别设置有第四阀门(44)、第五阀门(45)和第六阀门(46)；或者，所述***还包括第九管线(39)和第十管线(310)，所述加氢脱金属区(2)的出料口通过第九管线(39)与第一加氢保护反应器(11)的进料口连通，所述第一加氢保护反应器(11)的出料口通过第十管线(310)与所述深度加氢反应区(3)的进料口连通，所述第六管线(36)、第九管线(39)和第十管线(310)上分别设置有第七阀门(47)、第八阀门(48)和第九阀门(49)；或者，所述***还包括第十一管线(311)、第十二管线(312)和第十三管线(313)，所述深度加氢反应区(3)的出料口通过第十一管线(311)与所述第一加氢保护反应器(11)的进料口连通，所述第一加氢保护反应器(11)的出料口连通所述第十二管线(312)，所述深度加氢反应区(3)的出料口连通有第十三管线(313)，所述第十一管线(311)、第十二管线(312)和第十三管线(313)上分别设置有第十阀门(410)、第十一阀门(411)和第十二阀门(412)。
11.根据权利要求9所述的***，其中，所述第一加氢保护反应器、第二加氢保护反应器、加氢脱金属反应器和深度加氢反应器各自独立地选自上流式反应器、下流式反应器和逆流式反应器中的至少一种。
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