CN117813364A - 顺序添加分散催化剂的重油的高效加氢处理和溶剂脱沥青 - Google Patents

Abstract

组合的加氢处理和溶剂脱沥青，并顺序添加分散的催化剂来加工重油，而不增加设备结垢。示例方法包括：加氢处理含有分散的催化剂颗粒的重油以生产提质重油；将提质重油的渣油部分进行溶剂脱沥青以生产DAO和沥青；以及加氢处理含有分散的催化剂颗粒的脱沥青油以产生提质脱沥青油。示例***包括：用于将催化剂前体与重油混合以形成经调制的原料的混合器；分解催化剂前体并原位形成分散的催化剂颗粒的加热器；用于对重油进行加氢处理以生产提质重油的加氢处理反应器；将DAO与沥青分离的溶剂脱沥青***；用于将催化剂前体与脱沥青油混合以形成经调制的脱沥青油的混合器；分解催化剂前体并原位形成分散的催化剂颗粒的加热器；和用于对脱沥青油进行加氢处理以生产提质脱沥青油的加氢处理反应器。

Description

顺序添加分散催化剂的重油的高效加氢处理和溶剂脱沥青

技术领域

本发明涉及重油加氢处理(hydroprocessing)和溶剂脱沥青的方法和***，包括使用顺序添加的分散催化剂来提高效率。

背景技术

将重油转化为有用成品涉及广泛的加工，例如降低重油的沸点、提高氢碳比以及去除金属、硫、氮和焦炭前体等杂质。使用常规非均相催化剂来提质常压塔底物的加氢裂化工艺的示例包括固定床加氢处理、沸腾床加氢处理和移动床加氢处理。用于提质减压塔底物的非催化提质工艺包括热裂化，例如延迟焦化、灵活焦化、减粘裂化和溶剂萃取。

对更有效地利用低质量重油原料并从中提取有价值的燃料的需求日益增加。低品质原料的特征在于包括相对大量的标称在524℃(975°F)或以上沸腾的烃。它们还含有相对高浓度的沥青质、硫、氮和金属。源自这些低品质原料的高沸点馏分通常具有高分子量(通常由更高的密度和粘度表示)和/或低氢/碳比，这与高浓度的不良组分(包括沥青质和残炭)的存在有关。沥青质和残炭难以加工，通常会导致常规催化剂和加氢处理设备结垢，因为它们会导致焦炭和沉积物的形成。

低品质重油原料含有高浓度的沥青质、残炭、硫、氮和金属。示例包括重质原油、油砂沥青和常规炼油工艺遗留的残留物。残油(或“渣油”)可以指常压塔底物和减压塔底物。常压塔底产物的沸点至少为343℃(650°F)，但众所周知，各炼油厂的沸点可能不同，最高可达380℃(716°F)。减压塔底物(也称为“渣油沥青”或“减压渣油”)的沸点至少为524℃(975°F)，但众所周知，各炼油厂的沸点可能不同，最高可达538℃(1000°F)或甚至565℃(1050°F)。

通过比较，阿尔伯塔(Alberta)轻质原油含有约9vol％的减压渣油，而劳埃德明斯特重油含有约41vol％的减压渣油，Cold Lake沥青含有约50vol％的减压渣油，阿萨巴斯卡(Athabasca)沥青含有约51vol％的减压渣油。作为进一步比较，来自北海(North Sea)地区的相对轻的油例如Dansk Blend仅含有约15vol％的减压渣油，而低品质的欧洲油如乌拉尔(Ural)含有超过30vol％的减压渣油，并且诸如Arab Medium的油甚至更高，含有约40vol％的减压渣油。

在给定的沸腾床***中，转化产物的生产率通常受到结垢的限制。当试图增加转化产品的产量超过某个实际极限时，热交换器和其他工艺设备的结垢速度变得太快，需要更频繁地停机进行维护和清洁。炼油厂操作员通常将观察到的设备结垢速率与沉积物产量的测量值相关联，并得出操作沉积物极限，高于该极限时炼油厂将避免运行沸腾床加氢裂化器。因此，沉积物产生和设备结垢对转化率和转化产物的生产率设置了实际上限。当使用品质较低的重油原料时，此类问题会更加严重。

一些人已经使用油溶性催化剂和前体作为附加催化剂金属的来源，以改善沸腾床反应器的性能和稳定性。Bhattacharya等人(“Bhattacharya”)的美国专利第5,372,705号公开了一种双催化剂体系，其包含多孔负载型催化剂与油溶性催化剂(例如脂族羧酸的金属盐)的组合。为了增加沸腾床反应器的稳定性，Bhattacharya要求使用5-20重量％的芳族重油添加剂，例如重循环瓦斯油(HCGO)。Lott等人(“Lott”)的美国公开第2005/0241991 A1号公开了一种双催化剂体系，其包含多孔负载型催化剂和油溶性催化剂前体，当在分解前适当混合时，该油溶性催化剂前体原位形成胶体或分子催化剂。Lott的实施例使用100-300ppm的胶体或分子硫化钼催化剂来实现有益的结果。Lott指出，胶体或分子催化剂优先与沥青质分子结合，而沥青质分子难以使用多孔负载型催化剂进行加氢裂化，因为尺寸排阻抑制了大沥青质分子扩散到催化剂孔中。Lott指出，与单独使用多孔负载型催化剂相比，胶体或分子硫化钼催化剂与沥青质分子的结合有益地提高了沥青质的转化率。

延迟焦化和溶剂脱沥青(SDA)有时用于去除金属、沥青质和其他沉积物形成和设备结垢材料，以产生“更清洁”的在进一步加工时不太可能造成设备结垢的馏出物和液体。延迟焦化可用于从沥青质和其他焦炭形成材料中提取一定量的可蒸馏且液态的烃，最终产品为馏出物、液体和石油焦炭，金属、沉淀物和其他不可蒸馏的材料残留在焦炭中。溶剂脱沥青(SDA)可替代地用于除去金属、沥青质和其它不溶物，它们最终形成废沥青产品，以提供在加氢处理过程中不太可能形成焦炭和沉积物的脱沥青烃原料，这可减少设备结垢和***清洗的频率。

然而，延迟焦化和SDA去除了可提质和不可提质的烃，降低了有用烃的净产量。延迟焦化和SDA还去除了催化金属，这些催化金属原本可以有助于促进有益的提质反应。因此，尽管延迟焦化和SDA可用于去除不可提质的烃以及可能导致设备结垢的金属和其他杂质，但它们也产生不能进一步提质为有用的烃液体的废弃成品。然而，这种成品含有大量的烃，这些烃原本可以提质为有用的燃料，而不是转化为低价值的焦炭或沥青成品。它们还含有催化金属，这些金属原本可以促进有益的提质反应，而不是作为焦炭或沥青废品的一部分被去除。

因此，仍然需要找到更有效地加氢处理重油并提高转化率而不增加沥青质、金属和其他不溶物造成的设备结垢的方法。

发明内容

本文公开了用于加氢处理重油的方法和***，其将溶剂脱沥青与分散催化剂的顺序添加相结合，以便更有效地加氢处理重油并提高转化率，而不增加沥青质、金属和其他不溶物造成的设备结垢。

加氢处理重油的示例方法包括：

(1)将第一量的催化剂前体添加至重油中并加热重油，以在重油内原位形成第一分散的金属硫化物催化剂颗粒；

(2)在加氢处理条件下对含有第一分散的金属硫化物催化剂颗粒的重油进行加氢处理，以产生含有转化烃的提质重油；

(3)对至少一部分提质重油进行溶剂脱沥青以生产脱沥青油(DAO)和沥青；

(4)将第二量的催化剂前体添加至脱沥青油并加热脱沥青油，以在脱沥青油内原位形成第二分散的金属硫化物催化剂颗粒；和

(5)在加氢处理条件下对含有第二分散的金属硫化物催化剂颗粒的脱沥青油进行加氢处理，以产生含有转化烃的提质脱沥青油。

加氢处理重油的示例***包括：

(1)一个或多个混合器，用于将第一量的催化剂前体与重油混合，以形成经调制的重油，当将其加热至高于催化剂前体分解温度的温度时，在重油内原位形成第一分散的金属硫化物催化剂颗粒；

(2)一个或多个加氢处理反应器，其被配置为在加氢处理条件下对含有第一分散的金属硫化物催化剂颗粒的重油进行加氢处理，以产生含有转化烃的提质重油；

(3)溶剂脱沥青***，其被配置为接收至少一部分提质重油和溶剂并进行溶剂脱沥青以生产脱沥青油(DAO)和沥青；

(4)一个或多个混合器，用于将第二量的催化剂前体与脱沥青油混合，以形成经调制的脱沥青油，当将其加热至高于催化剂前体分解温度的温度时，在脱沥青油内原位形成第二分散的金属硫化物催化剂颗粒；和

(5)一个或多个加氢处理反应器，其被配置为在加氢处理条件下对脱沥青油进行加氢处理，以产生含有转化烃的提质脱沥青油。

在一些实施方案中，重油可以在一个或多个沸腾床反应器中进行加氢处理，这些沸腾床反应器将第一分散的金属硫化物催化剂颗粒与非均相沸腾床催化剂组合利用来生产提质重油。作为一个或多个沸腾床反应器的替换或除了一个或多个沸腾床反应器之外，重油可以在一个或多个淤浆相反应器和/或一个或多个固定床反应器中加氢处理，该淤浆相反应器单独利用第一分散的金属硫化物催化剂颗粒或将第一分散的金属硫化物催化剂颗粒与常规淤浆催化剂组合利用，该固定床反应器将第一分散的金属硫化物催化剂颗粒与非均相固定床催化剂组合使用。

在一些实施方案中，脱沥青油可以在一个或多个沸腾床反应器中进行加氢处理，这些沸腾床反应器将第二分散的金属硫化物催化剂颗粒与非均相沸腾床催化剂组合利用来生产提质脱沥青油。作为一个或多个沸腾床反应器的替换或除了一个或多个沸腾床反应器之外，脱沥青油可以在一个或多个淤浆相反应器和/或一个或多个固定床反应器中加氢处理，该淤浆相反应器单独使用第二分散的金属硫化物催化剂颗粒或将第二分散的金属硫化物催化剂颗粒与常规淤浆催化剂组合利用，该固定床反应器将第二分散的金属硫化物催化剂颗粒与非均相固定床催化剂组合利用。

在重油加氢处理之后和溶剂脱沥青之前，提质重油可以分离成一种或多种较低沸点烃馏分和一种或多种液态烃馏分，一种或多种液态烃馏分的至少一部分是进行溶剂脱沥青的进料。例如，提质重油可以通过热分离、常压蒸馏或减压蒸馏中的一种或多种来分离。

在一些实施方案中，溶剂脱沥青包括：

(1)将至少一部分一种或多种液态烃馏分和溶剂(例如至少一种链烷烃溶剂)引入萃取器单元；

(2)从萃取器单元中除去含有脱沥青油和第一部分溶剂的第一料流，并对第一料流进行闪蒸分离，随后进行DAO真空汽提，以产生脱沥青油和第一回收溶剂；

(3)从萃取器单元中除去含有沥青和第二部分溶剂的第二料流，并对第二料流进行加热、闪蒸分离和沥青真空汽提，以产生沥青和第二回收溶剂；和

(4)将至少一部分第一回收溶剂和第二回收溶剂再循环至萃取器，任选地与补充溶剂一起再循环。

在一些实施方案中，添加到重油中的第一量的催化剂前体大于添加到脱沥青油中的第二量的催化剂前体。例如，添加到重油中的第一量的催化剂前体可以比添加到脱沥青油中的第二量的催化剂前体多至少约25％、至少约50％、至少约75％、至少约150％、至少约300％、至少约600％、至少约1200％或至少约2000％。

在一些实施方案中，与脱沥青油相比，重油在加氢处理期间包括更高浓度的分散的金属硫化物催化剂颗粒。例如，加氢处理期间重油中分散的金属硫化物催化剂颗粒的浓度可以比加氢处理期间脱沥青油中分散的金属硫化物催化剂颗粒的浓度高至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约30％、至少约50％或至少约100％。

作为具有分散的金属硫化物催化剂颗粒的组合的加氢处理和脱沥青方法和***如何更有效地加氢处理重油的实例，使用本文公开的组合的加氢处理和溶剂脱沥青生产给定量的转化产物所需的催化剂前体的总量少于在没有溶剂脱沥青和分散的金属硫化物催化剂颗粒的顺序添加的情况下(例如在沸腾床反应器中使用双催化剂体系但省略了溶剂脱沥青和分散的金属硫化物催化剂颗粒的顺序添加的加氢处理方法或***)生产相同量的转化产物所需的催化剂前体的总量。例如，与在沸腾床反应器中使用双催化剂体系但省略了溶剂脱沥青和分散的金属硫化物催化剂颗粒的顺序添加的加氢处理方法或***中生产相同量的转化产物所需的催化剂前体总量相比，生产给定量的转化产物所需的催化剂前体总量减少了至少约2.5％、至少约5％、至少约10％、至少约20％、至少约30％或至少约50％。

作为使用分散的金属硫化物催化剂颗粒的组合的改进的加氢处理和溶剂脱沥青方法和***如何更有效地将重油转化为提质材料的另一个实例，在分散的金属硫化物催化剂颗粒存在下加氢处理重油后通过溶剂脱沥青生产的沥青总量少于省略了分散的金属硫化物催化剂颗粒的使用加氢处理重油后通过溶剂脱沥青生产的沥青总量。例如，与使用分散的金属硫化物催化剂颗粒加氢处理重油后通过溶剂脱沥青生产的沥青总量相比，在分散的金属硫化物催化剂颗粒存在下加氢处理重油后通过溶剂脱沥青生产的沥青总量减少了至少约2.5％、至少约5％、至少约10％、至少约15％或至少约20％。

已经发现，当溶剂脱沥青后第一量的分散的金属硫化物颗粒中的至少一部分保留在沥青中时，即当脱沥青油不包括加氢处理后提质重油中所含的第一量的分散的金属硫化物催化剂颗粒的全部或大部分时，向脱沥青油中添加或在脱沥青油中形成第二量的分散的金属硫化物催化剂颗粒可能是有利的。已经发现，在溶剂脱沥青之后，至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％或至少约80％的第一分散的金属硫化物催化剂颗粒保留在沥青中，使得脱沥青油由于在沥青中被除去而含有耗尽量的分散的金属硫化物催化剂颗粒。在一些情况下，基本上所有的第一分散的金属硫化物催化剂颗粒都保留在沥青中，并且基本上没有颗粒保留在脱沥青油中。

因为沥青可以含有大量分散的金属硫化物催化剂颗粒，所以在一些实施方案中，通过将沥青添加到待加氢处理的重油中以提供除第一分散的金属硫化物催化剂颗粒之外的补充的分散的金属硫化物催化剂颗粒来再循环沥青的至少一部分可能是有利的。可以选择再循环沥青的量，使得包括更多分散的金属硫化物催化剂颗粒的益处超过向重油中添加沥青所造成的损害。

与在沸腾床反应器中使用包含非均相催化剂和分散的金属硫化物催化剂颗粒的双催化剂体系但省略溶剂脱沥青的加氢处理重油相比，所公开的使用分散的金属硫化物催化剂颗粒将重油和脱沥青油的加氢处理与溶剂脱沥青相结合的方法和***允许沸腾床反应器在比没有溶剂脱沥青时更高的总体苛刻度下操作。

例如，与没有溶剂脱沥青和顺序添加分散的金属硫化物催化剂颗粒的加氢处理相比，所公开的方法和***可以包括将一个或多个沸腾床反应器的操作温度提高至少2.5℃、至少5℃、至少7.5℃或至少10℃。

此外或可替代地，与没有溶剂脱沥青和顺序添加分散的金属硫化物催化剂颗粒的加氢处理相比，所公开的方法和***可以包括使重油的生产量增加至少2.5％、至少5％、至少10％或至少20％。

此外或可选地，与没有溶剂脱沥青和顺序添加分散的金属硫化物催化剂颗粒的加氢处理相比，所公开的方法和***可以使重油的转化率提高至少2.5％、至少5％、至少7.5％、至少10％或至少15％。

与在沸腾床反应器中使用包含非均相催化剂和分散的金属硫化物催化剂颗粒的双催化剂体系但省略溶剂脱沥青的加氢处理重油相比，所公开的将加氢处理重油与溶剂脱沥青和顺序添加分散的金属硫化物催化剂相结合的方法和***可以降低设备结垢速率。在一些实施方案中，与在相同的转化产物总产率下使用相同的催化剂体系但省略了溶剂脱沥青的设备结垢相比，所公开的方法和***可以将设备结垢速率降低至少5％、至少10％、至少15％或至少20％。

设备结垢速率可以通过以下至少一种方法来测量：(i)所需的热交换器清洗频率；(ii)切换至备用热交换器的频率；(iii)过滤器(filter)更换的频率；(iv)过滤器(strainer)清理或更换的频率；(v)包括选自热交换器、分离器或蒸馏塔的设备的设备表面温度的下降速率；(vi)炉管金属温度的上升速率；(vii)热交换器和熔炉的计算结垢阻力系数的增长率；(viii)热交换器压差的增长率；(ix)清洗常压和/或减压蒸馏塔的频率；或(x)维护周转的频率。

在一些实施方案中，分散的金属硫化物催化剂颗粒的尺寸小于1μm，或尺寸小于约500nm，或尺寸小于约250nm，或尺寸小于约100nm，或尺寸小于约50nm，或尺寸小于约25nm，或尺寸小于约10nm，或尺寸小于约5nm。

在一些实施方案中，分散的金属硫化物催化剂颗粒可以在来自催化剂前体的重油内原位形成。举例来说，分散的金属硫化物催化剂颗粒可以通过在催化剂前体的热分解和原位形成活性金属硫化物催化剂颗粒之前将催化剂前体混合进全部重油或脱沥青油中来形成。

作为进一步的实例，实施方案可以包括将催化剂前体与稀释烃混合以形成稀释的前体混合物，随后将稀释的前体混合物与重油混合以形成经调制的重油，并加热该经调制的重油以分解催化剂前体并在重油中原位形成分散的金属硫化物催化剂颗粒。

类似地，实施方案可以包括将催化剂前体与稀释烃混合以形成稀释的前体混合物，随后将稀释的前体混合物与脱沥青油混合以形成经调制的脱沥青油，并加热该经调制的脱沥青油以分解催化剂前体并在脱沥青油中原位形成分散的金属硫化物催化剂颗粒。

本发明的这些和其他优点和特征将在以下描述和所附权利要求中变得更加显而易见，或者可以通过下文所述的本发明的实践来了解。

附图说明

为了进一步阐明本发明的上述和其他优点和特征，将参考附图中示出的本发明的具体实施方案来对本发明进行更具体的描述。应当理解，这些附图仅描绘了本发明的典型实例，因此不应被视为对其范围的限制。通过使用附图，将更加具体和详细地描述和解释本发明，其中：

图1示意性地示出了用于处理重油原料的组合的加氢处理和溶剂脱沥青***；

图2示意性地示出了沸腾床反应器和将挥发性物质与非挥发性物质分离的分离器单元，其可用于加氢处理重油或脱沥青油；

图3示意性地示出了沸腾床反应器和将挥发性物质与非挥发性物质分离的分离器单元，其可用于加氢处理重油或脱沥青油；

图4描绘了假想的沥青质分子结构；

图5示意性地示出了用于从渣油材料中分离沥青以生产脱沥青油的脱沥青***；

图6示意性地示出了一种示例性的组合的加氢处理和溶剂脱沥青***，其中顺序添加或原位形成分散的金属硫化物催化剂颗粒；

图7示意性地示出了包括多个沸腾床反应器的示例性沸腾床加氢处理***，其在第二和第三沸腾床反应器之间***了级间分离器和脱沥青单元，其任选再循环含有残留的分散的催化剂的沥青；

图8示意性地示出了使用双催化剂体系的示例性沸腾床加氢处理***，该***可用于加氢处理重油或脱沥青油；

图9示意性地示出了中试规模的沸腾床加氢处理***，该***被配置为使用非均相催化剂自身或包括非均相催化剂和分散的金属硫化物催化剂颗粒的双催化剂体系，其可用于加氢处理重油或脱沥青油并收集有用的数据；

图10是示出使用分散的金属硫化物催化剂颗粒和溶剂脱沥青对重油进行加氢处理的示例性方法的流程图，其中顺序添加催化剂前体以形成分散的催化剂；

图11是示出使用沸腾床反应器结合溶剂脱沥青并使用分散的金属硫化物催化剂颗粒来加氢处理重油的示例性方法的流程图；和

图12是示出在使用分散的金属硫化物催化剂颗粒对脱沥青油进行进一步加氢处理之前，对烃渣油进行溶剂脱沥青以将可溶性脱沥青油与不溶性沥青分离的示例性方法的流程图。

具体实施方式

I.介绍和定义

本文公开了用于加氢处理重油的方法和***，其将溶剂脱沥青与分散的催化剂的顺序添加相结合，以便更有效地加氢处理重油并提高转化产物的生产率，而不增加由沥青质、金属和其他不溶物造成的设备结垢。

术语“沥青质”是指重油渣油中通常不溶于链烷烃溶剂如丙烷、丁烷、戊烷、己烷和庚烷的材料。沥青质可以包括由杂原子如硫、氮、氧和金属结合在一起的稠环化合物片。沥青质广泛地包括具有80至1200个碳原子的多种复杂化合物，通过溶液技术测定的主要分子量在1200至16900范围内。原油中约80-90％的金属包含在沥青质馏分中，沥青质馏分与较高浓度的非金属杂原子一起使沥青质分子比重油渣油中的其他烃亲水性更强且疏水性更弱。

Chevron的A.G.Bridge及其合作者开发的一种假想的沥青质分子结构如图4所示。沥青质通常根据不溶物分析的结果进行定义，并且可以使用一种以上的沥青质的定义。具体而言，沥青质的常用定义是庚烷不溶物减去甲苯不溶物(即沥青质可溶于甲苯；不溶于甲苯的沉积物和残留物不计入沥青质)。以这种方式定义的沥青质可称为“C₇沥青质”。另一个定义是戊烷不溶物减去甲苯不溶物，通常称为“C₅沥青质”。在本发明的实例中，使用了C₇沥青质的定义，但是C₅沥青质的定义可以容易地替换。

术语“沉积物”是指在液体料流中形成的固体，其可以在重油加氢处理***的设备中沉淀出来。沉积物可以包括无机物、焦炭或转化后沉淀的不溶性沥青质。石油产品中的沉积物通常使用IP-375热过滤测试程序进行测量，该程序用于测量残留燃料油中的总沉积物，作为ISO 10307和ASTM D4870的一部分公开。其他测试包括IP-390沉积物测试和壳牌热过滤测试。沉积物与在加工和处理过程中倾向于形成固体的油组分有关。这些固体形成组分在加氢转化工艺中具有多种不良影响，包括产品质量下降(例如，塔底物质量)和与设备结垢相关的可操作性问题。应该注意的是，尽管沉积物的严格定义是基于沉积物测试中的固体测量，但该术语通常更宽松地使用，指油本身的固体形成组分，这些组分可能不会作为实际固体存在于油中，但在某些条件下会形成固体。

所有原油都含有具有特有的“沉积物形成倾向”的减压渣油组分。尽管重油原料的沉积物形成倾向并不总是可量化的，但是一些重油原料具有或多或少的沉积物形成倾向。例如，俄罗斯原油(如乌拉尔原油)、南美原油(如委内瑞拉原油和哥伦比亚原油)以及一些中美或北美原油(如墨西哥原油和某些墨西哥湾原油)，与普通原油(如西德克萨斯中质原油、阿拉斯加北坡原油、许多非洲原油、北海原油和大多数中东原油，包括***中质原油、***重质原油和邦尼轻质原油)相比具有沉积物形成倾向明显更高的减压渣油组分。

术语“结垢”是指形成干扰加工的不良相(结垢物)。结垢物通常是沉积和聚集在加工设备内的碳质物质或固体。设备结垢会导致因设备停机而造成的生产损失、设备性能下降、由于热交换器或加热器中污垢沉积物的隔热作用而导致能耗增加、设备清洁维护成本增加、分馏器效率降低以及非均相催化剂的反应性降低。

加氢裂化反应器的“设备结垢速率”可以通过以下至少一项来测量：(i)所需的热交换器清洗频率；(ii)切换至备用热交换器的频率；(iii)过滤器(filter)更换的频率；(iv)过滤器(strainer)清理或更换的频率；(v)包括选自热交换器、分离器或蒸馏塔的设备的设备表面温度的下降速率；(vi)炉管金属温度的上升速率；(vii)热交换器和熔炉的计算结垢阻力系数的增长速率；(viii)热交换器压差的增长速率；(ix)清洗常压和/或减压蒸馏塔的频率；或(x)维护周转的频率。

术语“重油”和“重油原料”是指重质原油、油砂沥青、炼油过程中留下的桶底物(bottom of the barrel)以及残油(residuum)(例如减粘裂化的塔底物)，以及任何其它含有大量高沸点烃馏分和/或包括大量沥青质的低品质物质，这些沥青质会使非均相催化剂失活和/或导致焦炭前体和沉积物的形成。重油的实例包括但不限于劳埃德明斯特(Lloydminster)重油、Cold Lake沥青、阿萨巴斯卡(Athabasca)沥青、常压塔底物、减压塔底物、残油(或“渣油”)、渣油沥青、减压渣油(例如，Ural VR、***中质VR、阿萨巴斯卡VR、Cold Lake VR、Maya VR和Chichimene VR)、通过溶剂脱沥青获得的脱沥青液体、作为脱沥青副产物获得的沥青质液体以及在原油、来自焦油砂的沥青、液化煤、油页岩或煤焦油原料进行蒸馏、热分离、溶剂萃取等之后剩余的非挥发性液体馏分。作为进一步实例，常压塔底物(ATB)可以具有至少为343℃(650℉)的标称沸点，但应了解，分馏点(cut point)在炼油厂之间可能会有所不同，并可以高达380℃(716℉)。真空塔底物可以具有至少为524℃(975℉)的标称沸点，但应了解，分馏点在炼油厂之间可能会有所不同，并可以高达538℃(1000℉)或甚至565℃(1050℉)。

重油的“品质”可以通过选自但不限于以下的至少一种特征来测量：(i)沸点；(ii)硫浓度；(iii)氮浓度；(iv)金属浓度；(v)分子量；(vi)粘度；(vii)氢碳比；(viii)沥青质含量；和(ix)沉积物形成趋势。

与初始重油原料相比，“低品质重油”和/或“低品质原料混合物”可以具有至少一种低品质特征，该低品质特征选自但不限于：(i)较高的沸点；(ii)较高的硫浓度；(iii)较高的氮浓度；(iv)较高的金属浓度；(v)较高的分子量(通常由较高的密度和粘度表示)；(vi)较高的粘度；(vii)较低的氢碳比；(viii)较高的沥青质含量；和(ix)较大的沉积物形成趋势。

术语“机会原料”是指与初始重油原料相比具有至少一种较低品质特征的较低品质重油和较低品质重油原料混合物。与初始原料相比，机会原料的市场价值(或价格)通常较低。

术语“脱沥青油”、“DAO”和“脱沥青油原料”是指烃物料，其包括在一个或多个加氢处理反应器和一个或多个分离器中自重油生产的渣油物质，其已经受溶剂脱沥青以通过溶剂萃取除去沥青质、金属、沉积物和其它不溶物。脱沥青油是从溶剂中除去的可溶部分，而沥青是不溶于溶剂的物质。可以使用不同的溶剂以从所加工的渣油物质中“提升(lift)”DAO。较轻的溶剂(如C3和C4)提升较低，并排出大量的芳族化合物和树脂，而较重的溶剂(如C5-C7)提取更多的芳族化合物和树脂，因此提升较高。

术语“加氢裂化”和“加氢转化”是指其主要目的是降低重油的沸程并且其中大部分重油转化成沸程小于最初原料的沸程的产物的工艺。加氢裂化或加氢转化通常包括将较大的烃分子碎裂成具有较少碳原子数和较高氢碳比的较小分子片段。发生加氢裂化的机理通常涉及在热碎裂过程中形成烃自由基，接着用氢封端自由基。在加氢裂化期间与烃自由基反应的氢原子或基团可以在活性催化剂位点处或通过活性催化剂位点生成。

术语“加氢处理”是指其主要目的是从原料中除去诸如硫、氮、氧、卤化物和痕量金属的杂质并通过使烃自由基与氢反应而不是允许它们与自己反应来使烯烃饱和和/或稳定烃自由基的工艺。主要目的不是改变原料的沸程。加氢处理最经常使用固定床反应器进行，尽管可以使用其他加氢处理反应器，其实例是沸腾床加氢处理器和淤浆相加氢处理器。

当然，“加氢裂化”和“加氢转化”也可涉及从原料中除去硫和氮和烯烃饱和以及通常与“加氢处理”相关的其他反应。术语“加氢处理(hydroprocessing)”和“加氢转化”应广泛指代“加氢裂化”和“加氢处理(hydrotreating)”工艺，它们定义了范围的两端，以及在范围之间的所有。

术语“加氢裂化反应器”应指在氢气和加氢裂化催化剂存在下加氢裂化原料(即降低原料的沸程)是主要目的任何容器。加氢裂化反应器的特征在于具有一个或多个将重油和氢气引入其中的入口，一个从其中排出提质的原料或物质的出口，以及促进较大的烃分子***成较小的分子、导致烃自由基的形成的足够的热能。加氢裂化反应器的实例包括但不限于淤浆相反应器(即，两相的气-液体系)、沸腾床反应器(即，三相的气-液-固体系)和固定床反应器(即三相***，其包括在固体非均相催化剂的固定床上向下缓慢流动或向上流过固体非均相催化剂的固定床的液体进料，其中氢通常并流地但可能逆流地流向重油)。

术语“加氢裂化温度”是指引起重油原料显著加氢裂化所需的最低温度。通常，加氢裂化温度优选落入约399℃(750℉)至约460℃(860℉)的范围内，更优选在约418℃(785℉)至约443℃(830℉)的范围内，最优选在约421℃(790℉)至约440℃(825℉)的范围内。

术语“气-液淤浆相加氢裂化反应器”是指包括连续液相和气态分散相的加氢处理反应器，所述气态分散相在液相内形成气泡的“淤浆”。液相通常包含可含有低浓度的分散的金属硫化物催化剂颗粒(其可以表现为胶体或假溶质)的烃原料，并且气相通常包含氢气、硫化氢和汽化的低沸点烃产物。液相可以任选地包含供氢溶剂。

当固体催化剂与液体和气体一起使用时，使用术语“气-液-固三相淤浆加氢裂化反应器”。气体可以含有氢气、硫化氢和汽化的低沸点烃产物。术语“淤浆相反应器”应广义地指代两种类型的反应器(例如具有分散的金属硫化物催化剂颗粒的那些，具有微米级或更大颗粒状催化剂的那些以及包括两者的那些)。

术语“固体非均相催化剂”、“非均相催化剂”和“负载型催化剂”是指通常用于沸腾床和固定床加氢处理***中的催化剂，包括被设计主要用于加氢裂化、加氢转化、加氢脱金属化和/或加氢处理的催化剂。非均相催化剂通常包含具有大表面积和相互连接的通道或孔隙的催化剂载体结构和分散在通道或孔隙内的细粒的活性催化剂颗粒，例如钴、镍、钨和钼的硫化物。载体的孔隙通常具有有限的尺寸以保持非均相催化剂的机械完整性并防止反应器中的过量细粒的分解和形成。非均相催化剂可以制成圆柱形丸粒、圆柱形挤出物、其它形状如三叶形、环形、鞍形等，或球形固体。

术语“分散的金属硫化物催化剂颗粒”和“分散的催化剂”应指粒度低于1μm(亚微米)，优选小于约500nm，或小于约250nm，或小于约100nm，或小于约50nm，或小于约25nm，或直径小于约10nm，或小于约5nm的催化剂颗粒。术语“分散的金属硫化物催化剂颗粒”可以包括分子的或分子级分散的催化剂化合物。术语“分散的金属硫化物催化剂颗粒”通常不包括大于1μm的金属硫化物颗粒和金属硫化物颗粒的团聚体。

术语“分子级分散的催化剂”是指在烃原料或合适的稀释剂中基本上“溶解”或与其他催化剂化合物或分子“解离”的催化剂化合物。它可以包括非常小的催化剂颗粒，其含有连接在一起的少数催化剂分子(例如15个或更少的分子)。

术语“残余分散的催化剂颗粒”和“残余分散的金属硫化物催化剂颗粒”应指当从一个容器转移到另一个容器(例如，从加氢处理反应器转移到分离器和/或其他加氢处理反应器)时与烃产物一起保留的催化剂颗粒。在例如通过闪蒸分离、热分离、常压蒸馏、减压蒸馏或真空汽提将烃产物分离成馏出物和残余液体或沥青之后，残余分散的金属硫化物催化剂颗粒也可能残留在液体残余馏分或沥青中。

术语“经调制的原料”是指这样的烃原料：催化剂前体已经结合在其中并充分混合，使得在催化剂前体分解并形成活性催化剂时，所述催化剂将包含在原料内原位形成的分散的金属硫化物催化剂颗粒。经调制的原料包括调经调制的重油和经调制的脱沥青油。

当用于描述正在进行或已经进行过加氢处理的原料或所得到的物料或产物时，术语“提质”和“提质的”是指原料分子量的降低、原料沸程降低、沥青质浓度降低、烃自由基浓度降低和/或杂质(例如硫、氮、氧、卤化物和/或金属)的量减少中的一种或多种。

术语“苛刻度(severity)”是指在加氢处理期间引入重油中的能量的量，并且与加氢处理反应器的操作温度(即，在相同或相似的生产量下，较高的温度与较高的苛刻度有关，较低的温度与较低的苛刻度有关)以及持续时间或停留时间有关。提高的苛刻度通常增加加氢处理反应器产生的转化产物(包括期望的产物和不期望的产物)的量。转化率和生产量也会影响苛刻度。例如，当温度升高而生产量保持不变时，对于给定的原料，转化率通常会增加。为了保持温度同时增加生产量(即增加液时空速)，从而减少重油在反应器中的停留时间，必须向***中加入更多的热能，以抵消单位时间内将更大量的初始较冷的重油送入反应器的冷却效应。

期望的转化产物包括具有降低的分子量、沸点和比重的烃，其可包括最终产物如石脑油、柴油、喷气燃料、煤油、蜡、燃料油等。其他期望的转化产物包括可以使用常规精炼和/或蒸馏工艺进一步加工的高沸点烃。品质足以用作燃料油的塔底产物是理想转化产物的其它实例。

不期望的转化产物包括焦炭、沉积物、金属和其它固体物料，它们可沉积在加氢处理设备上并引起结垢，例如反应器的内部组件、分离器、过滤器、管道、塔、热交换器，以及非均相催化剂。不期望的转化产物也可以指蒸馏后剩余的未转化的渣油，例如常压塔底物(“ATB”)或减压塔底物(“VTB”)，特别是品质太低而不能用作燃料油或其他期望用途的渣油。最大限度地减少不期望的转换产物降低设备结垢和清理设备所需的停工。尽管如此，为了使下游分离设备正常工作和/或为了提供用于携带焦炭、沉积物、金属和其他固体物料的液体传输介质，可能存在期望量的未转化的残油，否则这些物料可能沉积在设备上并结垢，但它们可以由剩余的渣油运走。

除了温度，“苛刻度”可以与“转化率”和“生产量”之一或两者相关。增加的苛刻度是否涉及增加的转化率和/或增加的或减少的生产量可能取决于重油原料的品质和/或整个加氢处理***的质量平衡。例如，在需要将更大量的进料转化和/或向下游设备提供更大量的物料的情况下，增加的苛刻度可能主要涉及增加的生产量而不必增加转化分率(fractional conversion)。这可能包括渣油馏分(ATB和/或VTB)作为燃料油出售的情况，增加转化率而不增加生产量可能会减少该产物的量。在希望提高提质物料与渣油馏分的比率的情况下，可能希望主要增加转化率而不必增加生产量。在引入加氢处理反应器中的重油品质波动的情况下，可能希望选择性地增加或减少转化率和生产量中的一种或两者以保持提质物料与渣油馏分的期望比率和/或正在生产的最终产物的期望的绝对量。

术语“转化率”和“转化分数(fractional conversion)”是指转化为低沸点和/或低分子量物质的重油的比例，通常以百分比表示。该转化率表示为被转化为沸点小于限定的分馏点的产物的初始渣油含量(即，沸点大于限定的渣油分馏点的组分)的百分比。渣油分馏点的定义可以变化，并且可以标称上包括524℃(975℉)、538℃(1000℉)、565℃(1050℉)等。它可以通过对进料和产物料流进行蒸馏分析来测量，以确定沸点高于限定的分馏点的组分的浓度。转化分率表示为(F-P)/F，其中F是组合的进料料流中渣油的量，并且P是组合的产物料流中的量，其中进料和产物渣油含量基于相同的分馏点定义。通常基于沸点大于所定义的分馏点的组分的质量来定义渣油的量，但也可以使用体积或摩尔定义。

沥青质的转化率可能不同于重油的总转化率。出于本公开的目的，沥青质转化率的有用定义是基于新鲜原料和提质产品中沥青质的相对量，并可由下式定义，其产生0至1的小数部分，可通过乘以100转换成百分比：

转化率＝[Asph(新鲜进料)-Asph(产物)]/Asph(新鲜进料)。

再循环流料中的沥青质含量是工艺的内部成分。当沥青质的转化率与重油的转化率相比整体上太低时，可能会发生沥青质的再循环积累。

术语“生产量”是指每单位时间引入加氢处理反应器中的进料物料的量(质量或体积)。生产量可用体积表示，如桶/小时或天，或以质量表示，如公吨/小时或天。在通常使用中，生产量被定义为仅重油原料本身(例如真空塔底物等)的质量或体积进料速率。该定义通常排除可以添加到或包括在加氢转化单元的总进料中的稀释剂或其他组分的量，尽管也可以使用包括那些其他组分的定义。

术语“空速”和“液时空速”与特定反应器的生产量或反应器尺寸相关，但被归一化以除去反应器的尺寸(体积)。因此，较大的反应器可以具有两倍于一半体积尺寸的反应器的生产量，但空速相同。因此，对于给定的反应器尺寸，空速的增加通常与生产量的增加成比例。空速与重油在给定反应器尺寸的反应器中的停留时间成反比。

“转化产品的生产速率”是一个绝对速率，以体积表示，如桶/小时或天，或以质量表示，如公吨/小时或天。“转化产品的生产速率”不应与产量或效率混淆，后者有时被错误地称为“速率”(例如，单位进料速率的生产速率或单位转化进料的生产速率)。应该理解的是，转化产品的初始生产速率和转化产品的增加生产速率的实际数值对于单个生产设施是特定的，并且取决于该设施的生产能力。因此，比较改造前后相关装置或设施的生产速率是有效的，但不能与具有不同产能的不同装置或设施进行比较。

II.加氢处理和脱沥青***

图1示意性示出了用于重油高效提质的组合的加氢处理和脱沥青***100的实施方案。***100包括用于加氢处理重油的子***、将来自加氢处理重油的转化产物的渣油部分脱沥青以生产脱沥青油的子***以及加氢处理脱沥青油的子***。

用于加氢处理重油的子***被配置为对重油原料102进行加氢处理，向其中添加催化剂前体104的第一部分104a以形成经调制的原料106，当加热至高于其分解温度时，该原料106分解释放出催化剂金属。催化剂金属与硫(例如，重油原料102中的硫化氢气体和/或有机硫化合物)反应，在重油原料102内原位形成第一量的分散的金属硫化物催化剂颗粒。经调制的原料可以在进料到第一加氢处理反应器108a中之前预热，以形成分散的金属硫化物催化剂颗粒，或者可以直接进料到加氢处理反应器108a中，在该反应器108a中，将经调制的原料升高到加氢处理(例如，加氢裂化)温度，该温度高于催化剂前体的分解温度。在任一情况下，分散的金属硫化物催化剂颗粒都是通过热沉积和与硫反应形成的。

第一和第二加氢处理反应器108a、108b可以是本领域已知的任何加氢处理反应器。在优选实施方案中，第一和第二反应器108a、108b是沸腾床反应器，其包括重油提质领域中已知的沸腾床加氢处理反应器的共同特征。非限制性实例包括H-Oil和LC精炼***。使用已知手段将氢气(未示出)在压力下引入反应器108a、108b。本领域已知的非均相沸腾床催化剂可用作固体负载催化剂，其与分散的金属硫化物催化剂颗粒一起提供两种形式的加氢处理催化剂(即，双催化剂体系)。含有催化剂前体和/或原位形成的分散的金属硫化物催化剂颗粒的重油原料通常被连续进料到第一加氢处理反应器108a中。第一和第二加氢处理反应器108a、108b在所需的加氢处理条件(包括基于温度、转化率和生产量的所需反应器苛刻度)下操作。

含有转化产物、分散的金属硫化物催化剂颗粒和氢气的提质重油110a的第一料流从第一反应器108a中移除，并进料到第二加氢处理(例如沸腾床)反应器108b中，第二加氢处理反应器108b可以与第一(例如沸腾床)反应器108a类似地操作。因为沸腾床催化剂保留在第一沸腾床反应器108a中，并且不与提质重油110a一起携带到第二沸腾床反应器108b，所以第二沸腾床反应器108b将包括单独量的沸腾床催化剂。然而，因为来自第一反应器108b的分散的金属硫化物催化剂颗粒被去除并携带在进料至第二反应器108b的提质重油110a中，所以通常不需要添加额外的催化剂前体以形成额外量的分散的金属硫化物催化剂颗粒用于第二反应器108b(尽管如果需要可以这样做)。可以将额外量的补充氢气进料至第二反应器108b，以至少部分地补偿第一反应器108a中消耗的氢气。

从第二加氢处理反应器108b中去除含有其他转化产物、分散的金属硫化物催化剂颗粒和氢气的提质重油110b的第二料流，并将该第二料流进料到分离器112中，分离器112的非限制性实例是热分离器。蒸发的烃和气体的气态料流114从分离器112的顶部去除，含有未转化产物的烃的液态料流116从分离器112的底部去除。挥发性烃和气体的料流114可以在下游进一步处理成产物118。

将含有未转化产物和残余分散的金属硫化物催化剂颗粒的烃的液态料流116进料到脱沥青***120中，为简单起见，该***示意性地示出为单个容器，但实际上通常包括多个容器、分离器和流动管线，如下文图5中进一步所示。将脱沥青溶剂(未示出)引入脱沥青***120中，以将可溶性烃与不溶性物质如沥青质、金属和其他不溶物分离，不溶性物质作为沥青料流122除去，沥青料流122可以被丢弃、作为重油加氢处理子***中使用的重油原料的一部分再循环，例如以提供额外量的分散的金属硫化物催化剂颗粒，和/或进一步加工成产物134。

来自脱沥青***120的脱沥青油的料流124被进料到加氢处理反应器128中，该反应器被配置为加氢处理脱沥青油。脱沥青油通常含有基本耗尽量的分散的金属硫化物催化剂颗粒，其程度使得脱沥青***120已经除去烃料流116中大部分残余分散的金属硫化物催化剂颗粒。因此，催化剂前体104的第二部分104b有利地在引入加氢处理反应器128之前添加到脱沥青油124中，以在经调制的脱沥青油126的料流中形成第二量的分散的金属硫化物催化剂颗粒。

加氢处理反应器128可以类似于或不同于用于加氢处理重油的反应器108a、108b。在一些实施方案中，反应器128可以是沸腾床反应器，其利用非均相催化剂与分散的金属硫化物催化剂颗粒的组合。因为脱沥青油含有显著减少量的沥青质、金属和其他结垢物，加氢处理反应器128可以被配置为在显著更高的苛刻度(例如，更高的温度、转化率和/或生产量中的一个或多个)下操作以提高或最大化效率。与加氢处理重油的反应器108a、108b中分散的金属硫化物催化剂颗粒的量相比，脱沥青油中沥青质的显著减少还可以允许使用更少的催化剂前体和更少量的分散的金属硫化物催化剂颗粒。

加氢处理重油的反应器108a、108b中使用的分散的金属硫化物催化剂颗粒的浓度由添加到重油原料102中的催化剂前体104的第一量104a的量决定，在一些情况下，可以用通过任选将脱沥青***120产生的一部分沥青122再循环回重油原料102和/或反应器108a、108b中的一个或两个补充的分散的金属硫化物催化剂颗粒来增加该浓度。

加氢处理脱沥青油的反应器128中使用的分散的金属硫化物催化剂颗粒的浓度由添加至脱沥青油124中的催化剂前体104的第二量104b的量决定，脱沥青油124可能含有残留在脱沥青油124中而不是在沥青122中除去的残余的补充的分散的金属硫化物催化剂颗粒。

在一些实施方案中，用于加氢处理脱沥青油的反应器的分散的金属硫化物催化剂颗粒的浓度可以为用于加氢处理重油的反应器的分散的金属硫化物催化剂颗粒的浓度的约2％至约80％、或约3％至约60％、或约4％至约50％、或约5％至约40％、或约6％至约30％。

图2和3示意性地示出了沸腾床加氢处理反应器200、300，其可用于在本文公开的对重油进行加氢处理和脱沥青的组合的方法和***中对重油进行加氢处理和脱沥青。沸腾床加氢处理反应器200、300中的每一个可以在期望的加氢处理条件下操作，包括基于温度、转化率和生产量的期望反应器苛刻度，该生产量基于被加氢处理的重油或脱沥青油的类型和品质以及转化产物的期望生产速率。

加氢处理的原料可以包含任何期望的化石燃料原料和/或其馏分，包括但不限于重质原油、油砂沥青、原油的桶馏分(barrel fractions)的底物、常压塔底物、真空塔底物、煤焦油、液化煤和其他渣油馏分和脱沥青油中的一种或多种。重油和渣油可以包含显著比例的高沸点烃(即标称等于或高于343℃(650℉)，更特别是标称等于或高于约524℃(975℉))和/或沥青质。沥青质是包括相对低的氢碳比的复杂的烃分子，这是大量带有链烷烃侧链的稠合的芳环和环烷烃环的结果(参见图4)。由稠合的芳环和环烷烃环组成的片由诸如硫或氮的杂原子和/或聚亚甲基桥、硫醚键以及钒和镍配合物结合在一起。该沥青质馏分还含有比原油或减压渣油的其余部分更高含量的硫和氮，还含有更高浓度的碳形成化合物(即，形成焦炭前体和沉积物的化合物)。

图2示意性地示出了由C-E Lummus开发的在LC-精炼加氢裂化***中使用的沸腾床加氢处理反应器200。沸腾床反应器200包括靠近底部的入口206，通过该入口引入原料202和加压氢气204，和在顶部的出口208，通过该出口抽取加氢处理的物料210。

沸腾床反应器200进一步包括包含非均相催化剂214的膨胀催化剂区212，所述非均相催化剂214通过液态烃和气体(示意性地描绘为气泡216)向上运动穿过沸腾床反应器200而克服重力保持在膨胀或流化状态。膨胀催化剂区212的下端由分配器格栅板218限定，该分配器格栅板218将膨胀催化剂区212与位于分配器格栅板218下方的下部非均相无催化剂区220分开。分配器格栅板218被配置成将氢气和烃均匀地分布在反应器中并且防止非均相催化剂214在重力的作用下落入下部无非均相催化剂区220中。膨胀催化剂区212的上端的高度为在该高度处随着非均相催化剂214达到给定水平的膨胀或分离，向下的重力等于或超过穿过反应器200向上移动的原料和气体的上升力。在膨胀催化剂区212上方是上部无非均相催化剂区222。

沸腾床反应器200内的烃和其它物料通过再循环通道224从上部无非均相催化剂区222连续再循环到下部无非均相催化剂区220，所述再循环通道224位于沸腾床反应器200中心并连接到反应器200底部处的沸腾泵226上。在再循环通道224的顶部是漏斗形的再循环杯228，通过该再循环杯228从上部无非均相催化剂区222中抽取液体中的烃和其他物料。向下抽取穿过再循环通道224的物料进入下部无催化剂区220，然后向上通过分配器格栅板218并进入膨胀催化剂区212，在那里它与通过入口206进入沸腾床反应器200的新加入的原料202和氢气204混合。连续再循环混合物料向上通过沸腾床反应器200有利地使非均相催化剂214在膨胀催化剂区212内保持膨胀或流化状态，使通道化(channeling)最小化，控制反应速率，并且分配由放热氢化反应释放的热量以将反应器温度保持在安全水平。

将新鲜的非均相催化剂214通过催化剂入口管230周期性地引入沸腾床反应器200，例如引入膨胀催化剂区212，该催化剂入口管230穿过沸腾床反应器200的顶部并直接进入膨胀催化剂区212。通过催化剂抽取管232从膨胀催化剂区212抽取废的非均相催化剂214，该催化剂抽取管232从膨胀催化剂区212的下端通过分配器格栅板218，并通过反应器200的底部。可以理解的是，催化剂抽取管232不能区分全废的催化剂、部分废掉但是有活性的催化剂和新添加的催化剂，使得无规分布的非均相催化剂214通常作为“废”催化剂从沸腾床反应器200中抽取。

可以将从沸腾床反应器200的出口208抽取的加氢处理物料210引入分离器240(例如，热分离器、级间压差分离器、常压蒸馏塔或减压蒸馏塔)中。分离器240被配置为将一种或多种挥发性馏分(或馏出物)242与非挥发性馏分(或液体)244分离。在分离器204的一个位置(例如顶部)移除挥发的馏分和气体246，并且从分离器204的另一个位置(例如底部)移除包含非挥发的液态烃和固体的非挥发的馏分248。

图3示意性地示出了由Hydrocarbon Research Incorporated开发并且目前由Axens许可的在H-Oil加氢裂化***中使用的沸腾床反应器300。沸腾床反应器300包括入口306，通过该入口引入原料302和加压氢气304，和出口308，通过该出口抽取提质烃物料310。

包括非均相催化剂314的膨胀催化剂区312由分配器格栅板318和上端332界定，该分配器格栅板318将膨胀催化剂区312与分配器格栅板318下方的下部无催化剂区330分开，该上端129限定了膨胀催化剂区312和上部无催化剂区334之间的大致边界。虚线边界线336示意性地示出了不处于膨胀或流化状态时的非均相催化剂314的大致水平。

沸腾床反应器300中的烃和其他物料通过连接到位于反应器300外部的沸腾泵340的再循环通道338连续再循环。通过漏斗形再循环杯342从上部无催化剂区334抽出物料。再循环杯342是螺旋形的，这有助于将氢气泡316与向下穿过再循环通道338的再循环物料分离，以防止沸腾泵340的气穴现象。再循环物料进入下部无催化剂区330，在那里与新鲜原料302和氢气304混合，并且混合物向上通过分配器格栅板318并进入膨胀催化剂区312。新鲜非均相催化剂通过催化剂入口管344被引入到膨胀催化剂区312中，并且通过催化剂排放管346从膨胀催化剂区312抽取废催化剂。

H-Oil沸腾床反应器300和LC-精炼沸腾床反应器200之间的主要区别在于沸腾泵的位置。H-Oil反应器300中的沸腾泵340位于反应室外部。再循环原料物料通过反应器300底部的具有分配器346的再循环口引入。具有分配器346的再循环口有助于均匀分配物料通过下部无催化剂区330。

可以将从沸腾床反应器300的出口308抽取的加氢处理物料310引入分离器350(例如，热分离器、级间压差分离器、常压蒸馏塔或减压蒸馏塔)中。分离器350被配置为将一种或多种挥发的馏分(或馏出物)352与非挥发的馏分(或液体)354分离。在分离器350的一个位置(例如顶部)移除挥发的馏分和气体356，并且从分离器350的另一个位置(例如底部)移除包含非挥发的液态烃和固体的非挥发的馏分358。

图5示意性地示出了脱沥青***500，其可用于在本文公开的对重油进行加氢处理和脱沥青的组合的方法和***中对重油进行加氢处理和脱沥青。脱沥青***500包括萃取器单元502，该萃取器单元502被配置成通过溶剂萃取从烃残油中的沥青质和其他不溶性物料中接收和分离可溶性烃。

烃残油(residuum)504)(例如常压或减压塔底物)与第一萃取溶剂料流506a结合以形成混合渣油-溶剂料流508，将其引入萃取器单元502。渣油504中可溶于溶剂的烃物料迁移到萃取器单元502的顶部，在那里它们被蒸汽510加热并作为脱沥青油(DAO)/溶剂料流512被移除。包括沥青质、金属、至少一部分分散的金属硫化物催化剂颗粒、沉积物和其他固体(统称为“沥青”)的不溶物沉降到萃取器单元502的底部。第二溶剂料流506b被添加到萃取器单元502的底部，在此它与不溶性沥青材料混合以形成沥青/溶剂料流514，其从萃取器单元502的底部移除。如下所述，这两个料流512、514被进一步加工以除去溶剂并产生脱沥青油料流534和沥青料流564。

将(DAO)/溶剂料流512引入一系列闪蒸分离器520a、520b、520c中，随后引入真空汽提塔530中以除去溶剂。(DAO)/溶剂料流512被引入第一闪蒸分离器520a，其将第一溶剂料流522a与第一浓缩DAO/溶剂料流524a分离，该第一浓缩DAO/溶剂料流524a被送入第一热交换器526a以将热量从第一溶剂料流522a传递至第一浓缩DAO/溶剂料流524a。将第一浓缩(DAO)/溶剂料流524a引入第二闪蒸分离器520b，该第二闪蒸分离器520b将第二溶剂料流522b与第二浓缩DAO/溶剂料流524b分离，该第二浓缩DAO/溶剂料流524b进入第二热交换器526b以将热量从第二溶剂料流522b传递至第二浓缩DAO/溶剂料流524b。将第二浓缩(DAO)/溶剂料流524b引入第三闪蒸分离器520c，其将第三溶剂料流522c与第三浓缩DAO/溶剂料流524c分离。溶剂料流522a、522b、522c被合并成单一溶剂料流522，该单一溶剂料流522被送至溶剂罐540。

将第三浓缩DAO/溶剂料流524c与蒸汽530一起引入DAO真空汽提塔528，其将潮湿溶剂料流532a与脱沥青油(DAO)534分离，该脱沥青油(DAO)534可以使用加氢处理反应器和如本文所述的分散的金属硫化物催化剂进一步加氢处理。潮湿溶剂料流532a与来自沥青真空汽提塔的第二潮湿溶剂料流532b合并，如下所述，以形成合并的潮湿溶剂料流532，该合并的潮湿溶剂料流532由压缩机536压缩并被送至溶剂罐540。

沥青/溶剂料流514通过热交换器542并被热交换器542加热，进一步被加热器548加热，并被引入闪蒸分离器550，该闪蒸分离器550将溶剂料流552与浓缩的沥青/溶剂料流554分离。溶剂料流552通过热交换器542以预热沥青/溶剂料流514，与从脱沥青油中除去的溶剂料流522合并，并被送到溶剂罐540。

将浓缩的沥青/溶剂料流554与蒸汽562一起引入沥青真空汽提塔560中，该蒸汽562将潮湿溶剂料流532b与沥青料流564分离，沥青料流564可以被加工、丢弃和/或用于任何所需目的，例如铺路沥青和/或再循环到加氢处理反应器中以提供补充的分散的金属硫化物催化剂颗粒，这些分散的金属硫化物催化剂颗粒保留在沥青中。如上所述，潮湿溶剂料流532b与来自DAO真空汽提塔530的潮湿溶剂料流536a合并。

补充溶剂544被引入溶剂罐540中，该溶剂罐540将水546与脱水溶剂548分离，该脱水溶剂548被分成第一和第二溶剂料流506a、506b，并被引入如上所述的萃取器单元502中。

图6示意性地示出了可根据所公开的方法和***使用的加氢处理和脱沥青***600，该方法和***包括顺序添加分散的金属硫化物催化剂用于重油的高效加氢处理。***600示出了根据本发明的分散的金属硫化物催化剂的顺序添加与结合到沸腾床单元中的SDA单元。加氢处理和脱沥青***600包括用于重油加氢处理、溶剂脱沥青和脱沥青油加氢处理的子***，并被配置为根据本文公开的方法和***更高效和有效地对重油原料602进行加氢处理和脱沥青。

催化剂前体604可以有利地与烃稀释剂混合以形成第一稀释前体混合物料流604a，使用一个或多个混合器(未示出)将该催化剂前体604与重油原料602混合以形成经调制的原料606。经调制的原料606通过加热器608以至少部分热分解催化剂前体604并释放金属，该金属与重油原料602中的硫和/或添加至混合物中的硫化氢气体反应，以在重油原料602中原位形成分散的金属硫化物催化剂颗粒。来自加热器608的具有原位形成的分散催化剂颗粒的重油原料602与加热且压缩的氢气的第一料料流610a合并，并引入第一沸腾床加氢处理反应器614。第一沸腾床反应器614在所需的加氢处理条件(包括基于温度、转化率和生产量的所需反应器苛刻度)下操作，以生产提质重油616。

将来自第一沸腾床反应器614的提质重油616引入第一分离器618，例如热分离器，该第一分离器618将气体和烃蒸气的第一挥发的料流620与第一液态烃料流622分离。挥发的料流620与由脱沥青油加氢处理子***产生的气体和烃蒸气的第二挥发的料流680混合，如下所述，并通过气体冷却单元624。将冷却的合并的料流引入第二分离器626，例如闪蒸分离器，以从第二液态烃流630中除去气体料流628。

气体料流628通过高压胺洗涤器632以产生部分纯化的气体料流634，该部分纯化的气体料流634通过氢气纯化单元636以产生纯化的氢气638。纯化氢气638与使用补充氢气压缩机642压缩的补充氢气640合并，以形成合并的氢气料流610，该合并的氢气料流610通过再循环压缩机646，通过加热器612，并分成加热且压缩的氢气的第一和第二气体料流610a、610b。如上所述，第一氢气料流610a在第一加氢处理反应器614中用于加氢处理重油。如下所述，第二氢气料流610b在第二加氢处理反应器674中用于加氢处理脱沥青油。

如下所述，来自第一分离器618的第一液态烃料流622与来自第二分离器626的第二液态烃料流630和由脱沥青油加氢处理子***产生的第三液态烃料流682合并，以形成合并的液态烃料流684。将合并的液态烃料流684引入常压蒸馏塔650，该常压蒸馏塔650将挥发的常压瓦斯油652与常压塔底物654分离。常压塔底物654被引入减压蒸馏塔660，其将减压塔底物664与挥发的减压瓦斯油662分离。

减压塔底物664被引入溶剂脱沥青***666(例如图5所示的溶剂脱沥青***500)并由其处理，以生产脱沥青油668和沥青670。脱沥青油668与第二稀释的催化剂前体料流604b合并，通过加热器672，与第二加热且压缩的氢气料流610b合并，并引入第二加氢处理反应器674。

第二沸腾床反应器674在所需的加氢处理条件下操作，包括基于温度、转化率和生产量的所需反应器苛刻度，以生产提质脱沥青油676。将提质脱沥青油676引入第三分离器678，例如热分离器，该第三分离器678将上述气体和烃蒸气的第二挥发的料流680与第三液态烃料流682分离。第二挥发的料流680与第一挥发的料流620合并，并如上所述进行进一步加工。第三液态烃料流682与第一液态烃料流622和第二液态烃料流630合并，以形成合并的液态烃料流684，并通过如上所述的常压和减压蒸馏进行进一步加工。

图7示意性地示出了根据所公开的方法和***使用的组合的加氢处理和脱沥青***700的另一实施方案，该方法和***具有顺序添加分散的金属硫化物催化剂颗粒用于重油的高效加氢处理。组合的加氢处理和脱沥青***700包括具有多个(例如，一个或两个)沸腾床反应器的重油加氢处理子***、溶剂脱沥青子***和具有沸腾床反应器的脱沥青油加氢处理子***。对于任何给定的重油原料，包括较低品质的机会原料，***700使催化剂效率和转化产物的生产速率最大化。重油加氢处理、溶剂脱沥青和脱沥青油加氢处理子***可以包括或基于现有的加氢处理和脱沥青技术。

如图7所示，组合的加氢处理和脱沥青***700被配置为加工重油原料702。将催化剂前体703与烃稀释剂704在混合***705中混合以产生稀释的前体混合物706，将其添加到重油原料702中以形成经调制的原料。混合***705可包括一个或多个本领域已知的用于混合烃物料的混合器，例如一个或多个静态在线混合器和/或高剪切混合器。可以使用一个或多个本领域已知的用于混合烃物料的混合器，例如一种或多种静态在线混合器和/或高剪切混合器(未示出)，将稀释的前体混合物706与重油原料702混合，以有利地在加热分解催化剂前体之前，将重油702内的催化剂前体混合至分子水平。缓冲罐708可以帮助混合稀释的前体混合物706和重油原料702，提供延长的停留时间以增强混合，并且适应不同量的物料和/或流量波动。

来自缓冲罐708的经调制的重油原料709被加压和预热，这引起催化剂前体的至少部分分解以及与重油702一起原位形成分散的催化剂金属硫化物催化剂颗粒。氢气716被加压、预热并与经调至、加压和预热的原料709一起引入到第一沸腾床反应器710a中。第一沸腾床反应器710a在所需的加氢处理条件(包括基于温度、转化率和生产量的所需反应器苛刻度)下操作，以生产第一提质烃物料720a。第一沸腾床反应器710a利用双催化剂体系，该双催化剂体系包含分散的催化剂金属硫化物催化剂颗粒和非均相沸腾床催化剂，这两种催化剂都催化反应器710a中有利的加氢处理反应。

含有与第一沸腾床反应器710a中使用的分散的催化剂金属硫化物催化剂颗粒浓度基本相同的第一提质烃物料720a与额外的氢气716一起引入第二沸腾床反应器710b中，该第二沸腾床反应器710b在所需的加氢处理条件(包括基于温度、转化率和生产量的所需反应器苛刻度)下操作，以产生第二提质烃物料720b。第二沸腾床反应器710b利用包含分散的催化剂金属硫化物催化剂颗粒和非均相沸腾床催化剂的双催化剂体系，两者都催化反应器710b中有益的加氢处理反应。

将由第二沸腾床反应器710b产生的第二提质烃物料720b(其含有残余分散的催化剂金属硫化物催化剂颗粒)引入分离器771，例如热分离器或级间压差分离器，该分离器771将气体和汽化的烃772与含有未转化的烃和沥青质、金属、残余分散的金属硫化物催化剂颗粒、沉积物和其他非挥发性材料的烃塔底物774分离。

烃塔底物774被送至溶剂脱沥青***776，例如图5所示的溶剂脱沥青***500，其将脱沥青油780与沥青782分离。烃塔底物774中的至少一部分残余分散的金属硫化物催化剂颗粒通常保留在沥青782中而不是脱沥青油780中。在一些情况下，基本上所有残余分散的金属硫化物催化剂颗粒都保留在沥青782中。沥青782可用于任何所需目的，包括造粒并作为燃料燃烧、用作再循环沥青料流786以将补充的分散的催化剂金属硫化物催化剂颗粒添加到重油加氢处理子***中，或用作沥青788(例如，用于铺路)。

将脱沥青油料流780与额外量的催化剂前体778混合，该额外量的催化剂前体778可以作为类似于混合物706的稀释的前体混合物提供，但通常浓度低于引入第一沸腾床反应器710a中的浓度，以形成一种经调制的脱沥青油，其中分散的金属硫化物催化剂颗粒在或将在催化剂前体的加热和热分解时原位形成。将经或未经预热的经调制的脱沥青油与加压氢气716一起引入第三沸腾床加氢处理反应器710c中。第三反应器710c在所需的加氢处理条件(包括基于温度、转化率和生产量的所需反应器苛刻度)下操作，以生产第三提质烃物料720c。第三沸腾床反应器710c利用包含分散的催化剂金属硫化物催化剂颗粒和非均相沸腾床催化剂的双催化剂体系，两者都在反应器710c中催化有益的加氢处理反应。

第三沸腾床反应器710c产生的第三提质烃物料720c与来自重油加氢加工子***的分离器771的气体和汽化烃772合并，并被送至高温分离器742a(即，热分离器)。高温分离器742a将气体和烃蒸气746a与第一非挥发的液态烃748a分离。挥发的物料246a通过热交换器750，该热交换器750除去用于在将氢气体716进料到沸腾床反应器710a、710b、710c之前预热氢气体716的热量。稍冷却的挥发性馏分746a被送至中温分离器742b，该中温分离器242b将剩余的挥发性物料746b与由于热交换器750冷却而形成的第二非挥发的液态烃748b分离。剩余的挥发性物料746b被送至低温分离器242c以进一步分离成气态物料752c和第一脱气液体748c。

来自中温分离器742b的第二非挥发的液态烃748b与来自高温分离器742a的第一非挥发的液态烃748a合并，并且将合并的液态烃料流送至低压分离器742d。低压分离器742d将富氢气体752d与第二脱气液体748d分离，该第二脱气液体748d与来自低温分离器742c的第一脱气液体748c一起被送至后端***760，该后端***760包括一个或多个蒸馏塔(包括减压蒸馏塔)，在蒸馏塔中物料被分馏成包括轻质烃和蒸馏塔底物的产品。

来自低温分离器742c的气态料流752c被纯化成废气、排放气(purge gas)和氢气716。氢气716被压缩，与压缩的补充氢气716a混合，并且要么是通过热交换器750、被加热并被引入第一沸腾床反应器710a中，要么是被直接引入第二和第三沸腾床反应器710b和710b中。

图8示意性地示出了示例性沸腾床加氢处理***800，其利用分散的金属硫化物催化剂颗粒和非均相沸腾床催化剂的双催化剂体系。沸腾床加氢处理***800可用于组合的方法和***的重油加氢处理子***和脱沥青油加氢处理子***。分散的金属硫化物催化剂颗粒可以单独生成，然后加入到沸腾床反应器中，与非均相催化剂一起形成双催化剂体系。备选地或另外地，至少一部分分散的金属硫化物催化剂颗粒可以在沸腾床反应器内原位生成。

沸腾床加氢处理***800包括沸腾床反应器830和分离器804(例如热分离器或蒸馏塔)。将催化剂前体802与烃稀释剂804在一个或多个预混合器806中混合，以形成稀释的前体混合物809。将稀释的前体混合物809添加到重油或脱沥青油原料808中并与原料在一个或多个混合器810中混合，以形成经调制的原料811。将经调制的原料811送入带有泵循环回路814的缓冲容器812中以实现催化剂前体802在原料808内的进一步混合和分散。来自缓冲容器812的经调制的原料通过一个或多个泵816加压，经过预加热器818，并与氢气820一起通过位于或靠近沸腾床反应器830底部的入口836进入沸腾床反应器830中。

沸腾床反应器830包括烃物料826和膨胀催化剂区842，该膨胀催化剂区842包含典型用于沸腾床反应器的非均相催化剂844。下部无非均相催化剂区848位于膨胀催化剂区842下方，而上部无非均相催化剂区850位于膨胀催化剂区842上方。分散的金属硫化物催化剂颗粒824分散在沸腾床反应器830内的整个烃物料826中，包括在膨胀催化剂区842和无非均相催化剂区848、850中，从而可以在不存在催化剂的情况下促进有益的提质反应。

沸腾床反应器830内的烃物料826通过连接到沸腾泵854的再循环通道852从上部无非均相催化剂区850连续再循环到下部无非均相催化剂区848。在再循环通道852的顶部是漏斗形的再循环杯856，通过该再循环杯856从上部无非均相催化剂区850中抽取含有分散的催化剂颗粒824的烃物料826。再循环烃物料826与新的经调制的原料和氢气820混合。

新鲜的非均相催化剂844通过催化剂入口管858引入沸腾床反应器830中，并且废非均相催化剂844通过催化剂抽取管860抽出。分散的金属硫化物催化剂颗粒824在膨胀催化剂区842、再循环通道852以及下部和上部无非均相催化剂区848、850内提供额外的催化活性。在非均相催化剂844外部向烃中加入氢使沉积物和焦炭前体的形成最小化，沉积物和焦炭前体的形成通常导致非均相催化剂的失活。

沸腾床反应器830还包括位于或靠近顶部的出口838，通过该出口838抽取经转化的物料840。转化的物料840被引入分离器804中，该分离器804将从热分离器804的顶部抽取的一种或多种挥发性馏分805与从分离器804的底部抽取的渣油馏分407分离。渣油馏分807含有残留的分散的金属硫化物催化剂颗粒，其示意性地描绘为催化剂颗粒824"。如果需要，可以将至少一部分渣油馏分807再循环回沸腾床反应器830，以形成部分进料物料并且提供补充的分散的金属硫化物催化剂颗粒。替代地，渣油馏分807可以使用下游加工设备，例如另一个沸腾床反应器、蒸馏塔、脱沥青单元等进行进一步加工。

加氢处理***通常被配置和操作以促进加氢裂化反应而不是不太剧烈的加氢处理反应，例如加氢处理。加氢裂化涉及碳-碳分子键的断裂，例如降低较大烃分子的分子量和/或芳族化合物的开环。另一方面，加氢处理主要涉及不饱和烃的加氢，其中碳-碳分子键极少断裂或没有断裂。

为了促进更剧烈的加氢裂化反应而不是不太剧烈的加氢处理反应，加氢加工反应器优选在约750℉(399℃)至约860℉(460℃)的范围内更优选在约780℉(416℃)至约830℉(443℃)的范围内的温度下操作，优选地在约1000psig(6.9MPa)至约3000psig(20.7MPa)范围内，更优选在约1500psig(10.3MPa)至约2500psig(17.2MPa)的范围内的压力下操作，并且优选在约0.05hr-1至约0.45hr-1的范围内，更优选在约0.1hr-1至约0.35hr-1的范围内的空速(LHSV)下操作。加氢裂化和加氢处理之间的差异也可以用渣油转化率表示(其中加氢裂化导致较高沸点烃到较低沸点烃的实质转化，而加氢处理则不会)。

本文公开的加氢处理***可以导致在约60％至约95％的范围内，优选在约75％至约90％范围内的渣油总转化率。由于不同原料之间加工难度的差异，优选的转化率范围通常取决于原料的类型。

与仅使用非均相催化剂操作沸腾床反应器相比，使用双催化剂体系操作沸腾床反应器可导致相同或减少的设备结垢。例如，当使用双催化剂体系而不是单独使用非均相催化剂时，设备结垢速率可以带来以下一项或多项好处：(i)减少热交换器停机和/或蒸馏塔停机以进行清理的频率；(ii)减少更换或清洁过滤器和粗滤器的频率；(iii)减少更换备用热交换器的频率；(iv)降低热交换器、分离器或蒸馏塔等设备中表层温度的下降速率；(v)降低炉管金属温度的增长速率；以及(vi)降低计算出的热交换器的污垢阻力系数的增长速率。

图9示意性地示出了包含沸腾床反应器912、912'的中试装置900，其可用于测试和验证本文公开的组合的加氢处理和脱沥青方法和***中使用的重油加氢处理和脱沥青油加氢处理子***的各方面。中试装置900包括混合装置902，其用于将重油或脱沥青油原料、烃稀释剂和催化剂前体(例如，2-乙基己酸钼，15重量％的钼)与重油原料(统称为501)混合，以形成经调制的原料。虚线表示间歇加工，尽管使用连续加工也在本公开的范围内。更彻底的混合是通过首先将催化剂前体与烃稀释剂预混合以形成稀释的前体混合物，然后将该稀释的前体混合物与原料混合来实现的。加氢处理的重减压瓦斯油可以用作烃稀释剂。在一个实施方案中，可以制备稀释的前体混合物，使得可以将1重量份的稀释的前体混合物添加到99重量份的原料中，以实现原料中分散的金属硫化物催化剂颗粒的目标负载量。例如，对于在经调制的原料中有30ppm分散的金属硫化物催化剂颗粒的目标负载量(其中负载量基于金属浓度、而不是催化剂前体的总重量表示)的测试研究，将稀释的催化剂前体混合物制备为包括3000ppm的金属。

对于不使用分散的金属硫化物催化剂的对比测试研究，可以将烃稀释剂(例如加氢处理的重真空瓦斯油)以1重量份HVGO对99重量份原料的相同比例添加到原料中。这确保了在使用双催化剂体系的测试和仅使用非均相沸腾床催化剂的测试之间背景组成是相同的，由此允许直接比较测试结果。

非均相催化剂是通常用于沸腾床反应器的市售的催化剂。经调制的原料通过泵904再循环出并返回到混合容器902中，这在概念上类似于商业单元中的缓冲容器和泵循环(pump-around)。高精度正位移泵906用于从再循环回路吸取经调制的原料并将其加压至反应器压力。将氢气体908供入加压的原料中，并且将所得混合物在引入第一中试规模沸腾床反应器912之前通过预热器910。

在一些实施方案中，每个中试规模沸腾床反应器912、912'可具有约3000ml的内部容积，但也可使用所需的其他尺寸。每个沸腾床反应器912、912'中催化剂的沉降高度由下虚线916示意性地表示，并且使用期间的膨胀催化剂床的上部膨胀由上虚线918示意性地表示。网丝防护装置914用于防止非均相催化剂无意中从反应器中逸出。每个反应器912、912’还配备有再循环管线911、911’和再循环泵913、913’，其在反应器912、912’中提供所需的流速以使非均相催化剂床膨胀。在一些实施方案中，两个反应器912、912'和它们各自的循环管线911、911'的组合容积可以是6700ml，但也可以使用所需的其他容积。组合容积是***的热反应容积，可以用作计算液体空速(LHSV)的基础，液体空速与生产量类似，但经过标准化以消除反应器尺寸，并且与烃物料在反应器912、912'中的停留时间成反比。

由第一反应器912生产的提质烃物料与补充氢气908’一起转移到第二反应器912’中用于进一步加氢处理和提质。来自第二反应器912'的进一步提质物料920'可以被引入到热分离器922中以将低沸点烃产物和气体924与未转化的液体馏分926分离。烃产物蒸气和气体924被冷却并送入冷分离器928，其进一步将它们分离成气体930和转化的烃产物，该转化的烃产物作为分离器塔顶物932被回收。

来自热分离器922的液体馏分926可以使用单独的(离线的)间歇减压蒸馏装置(未示出)进一步加工以产生分离器底部物934。尽管商业装置中的减压蒸馏是在连续在线蒸馏塔中进行的，但间歇蒸馏装置可用于中试装置测试以进行进一步研究。

III.加氢处理和脱沥青方法

图10-12是示出加氢处理重油与溶剂脱沥青和顺序添加分散的金属硫化物催化剂相结合的的示例方法的流程图。

图10示出了顺序添加分散的金属硫化物催化剂并结合溶剂脱沥青以进行重油的高效加氢处理的示例性方法1000。

步骤1002包括将第一量的催化剂前体添加至重油中并加热重油，以在重油内原位形成第一分散的金属硫化物催化剂颗粒的步骤。如本文所讨论的，催化剂前体当被加热至高于其分解温度时分解以释放金属并与重油中的硫反应以形成分散的金属硫化物催化剂颗粒。有利的是，催化剂前体高度分散在整个重油中，以便在热分解催化剂前体并形成金属硫化物催化剂颗粒之前形成经调制的原料。催化剂前体在整个重油中分散得越彻底和精细，所得催化剂颗粒就越小。较小的催化剂颗粒比较大的催化剂颗粒数量更多并且具有更高的表面积，从而大大提高催化活性。

为了确保催化剂前体在重油内充分混合，有利的是首先将催化剂前体与烃稀释剂混合以形成催化剂前体混合物，然后将催化剂前体混合物与重油混合以形成经调制的原料。因为烃稀释剂通常不需要像重油一样高的温度来保持可流动的液体，所以形成催化剂前体混合物是有利的，因为它可以进一步帮助防止催化剂前体在完全混合到整个重油中之前过早热诱导分解。

步骤1004包括在一个或多个反应器中在加氢处理条件下对含有第一分散的金属硫化物催化剂颗粒的重油进行加氢处理，以生产含有转化产物的提质重油的步骤。加氢处理条件可以是适合加氢处理重油的任何条件。在一些实施方案中，如本文所讨论的，加氢加工条件可以是加氢裂化条件。重油的加氢处理可以使用已知的加氢处理反应器进行，包括沸腾床反应器、固定床反应器和淤浆相反应器。

来自一个或多个加氢处理反应器的流出物经历一种或多种分离工艺，例如闪蒸分离、热分离、常压蒸馏和减压蒸馏，以将出一种或多种挥发性物料与含有沥青质、金属、分散的金属硫化物催化剂颗粒、沉淀物、高沸点烃和其他非挥发性物料的液态烃物料分离。

步骤1006包括对步骤1004中产生的至少一部分提质重油进行溶剂脱沥青以生产脱沥青油和沥青；有利地，进行溶剂脱沥青的物料有利地是在步骤1004中通过使提质重油进行一种或多种分离工艺而产生的液态烃物料。这确保了更有价值的烃产物不会受到溶剂脱沥青的影响，这会降低加氢处理与溶剂脱沥青相结合的整体效率和经济效益。对烃渣油或塔底物进行溶剂脱沥青的步骤1006可以使用已知的溶剂脱沥青工艺来进行。在一些实施方案中，溶剂脱沥青可以使用图5所示的溶剂脱沥青***和/或图12所示和本文讨论的溶剂脱沥青方法进行。

步骤1008包括将第二量的催化剂前体添加至步骤1006中产生的脱沥青油并加热该脱沥青油，以在脱沥青油内原位形成第二分散的金属硫化物催化剂颗粒。因为催化剂前体通常在加热至高于其分解温度时热分解，所以有利的是催化剂前体高度分散在整个脱沥青油中，以便在热分解催化剂前体并形成第二金属硫化物催化剂颗粒之前形成经调制的脱沥青原料。催化剂前体在整个脱沥青油中分散得越彻底和精细，所得催化剂颗粒就越小且催化活性越高。有利的是，将第二量的催化剂前体与烃稀释剂混合以形成第二催化剂前体混合物，随后将第二催化剂前体混合物与脱沥青油混合以形成经调制的脱沥青油，然后加热脱沥青油并原位形成第二分散的金属硫化物催化剂颗粒。

步骤1010包括在一个或多个反应器中在加氢处理条件下对含有第二分散的金属硫化物催化剂颗粒的脱沥青油进行加氢处理，以生产含有转化产物的提质脱沥青油的步骤。加氢处理条件可以是适合加氢处理脱沥青油的任何条件。在一些实施方案中，加氢处理条件可以是加氢裂化条件。脱沥青油的加氢处理可以使用已知的加氢处理反应器进行，包括沸腾床反应器、固定床反应器和淤浆相反应器。

来自一个或多个脱沥青油加氢处理反应器的流出物经历一种或多种分离工艺，例如闪蒸分离、热分离、常压蒸馏和减压蒸馏，以将一种或多种挥发性物料与含有沥青质、金属、分散的金属硫化物催化剂颗粒、沉淀物、高沸点烃和其他不溶性物料的非挥发性物料分离。有利地，如图6所示，对非挥发性物料进行溶剂脱沥青，例如通过重油加氢处理后的一种或多种分离方法与步骤1004中产生的残余材料合并，然后在步骤1006中进行溶剂脱沥青。

图11示出了顺序添加分散的金属硫化物催化剂并结合溶剂脱沥青以进行重油的有效加氢处理的另一示例性方法1100。方法1100具体涉及使用一个或多个沸腾床反应器来加氢处理重油和脱沥青油。

步骤1102包括加热含有第一量的催化剂前体的重油以在重油内原位形成第一分散的金属硫化物催化剂颗粒的步骤。如本文所述，有利的是在热分解催化剂前体并形成金属硫化物催化剂颗粒之前，催化剂前体高度分散在整个重油中。为了确保催化剂前体在重油中充分混合，在原位形成分散的金属硫化物催化剂颗粒之前，可以将催化剂前体与烃稀释剂预混合以形成催化剂前体混合物，将其与重油混合以形成经调制的重油。

步骤1104包括使用包含非均相沸腾床催化剂和第一分散的金属硫化物催化剂颗粒的双催化剂体系在第一沸腾床加氢处理反应器中，在基于温度、转化率和产量的期望的苛刻度下操作来对重油进行加氢处理以产生含有转化产物的提质重油的步骤。加氢处理条件可以是适合加氢处理重油的任何条件，例如加氢裂化条件。

步骤1106包括使用包含非均相沸腾床催化剂和第一分散的硫化金属催化剂颗粒的双催化剂体系在第二沸腾床加氢处理反应器中对来自步骤1104的至少一部分提质重油(例如由一种或多种分离工艺产生的液态烃物料)进行加氢处理生成含有转化产物的第二提质重油的步骤，该第二沸腾床加氢处理反应器在根据温度、转化率和生产量的所需的苛刻度条件下操作。

步骤1108包括使第一提质重油和/或第二提质重油经历一个或多个分离工艺，例如热分离、常压蒸馏和减压蒸馏，以将一种或多种较低沸点馏分与一种或多种液态烃分离，这些馏分通常含有沥青质、金属、第一分散的金属硫化物催化剂颗粒、沉积物、高沸点烃和其他非挥发性物质。

步骤1110包括对来自步骤1108的一种或多种液态烃馏分的至少一部分进行溶剂脱沥青以生产脱沥青油和沥青。溶剂脱沥青可以使用已知的溶剂脱沥青方法和***进行。在一些实施方案中，溶剂脱沥青可以使用图5所示的溶剂脱沥青***和/或图12所示和本文讨论的溶剂脱沥青方法进行。

步骤1112包括加热含有第二量的催化剂前体的来自步骤1110的脱沥青油以在脱沥青油内原位形成第二分散的金属硫化物催化剂颗粒的步骤。有利的是在催化剂前体热分解并形成金属硫化物催化剂颗粒之前将催化剂前体分散在整个脱沥青油中。为了确保催化剂前体在脱沥青油中充分混合，在原位形成第二量的分散的金属硫化物催化剂颗粒之前，可以将催化剂前体与烃稀释剂预混合以形成稀释的前体混合物，将其与脱沥青油混合以形成经调制的脱沥青油。

步骤1114包括例如在基于温度、转化率和产量的期望的苛刻度条件下操作的沸腾床加氢处理反应器中使用包含非均相沸腾床催化剂和第二分散的金属硫化物催化剂颗粒的双催化剂体系对脱沥青油进行加氢处理，以产生含有转化产物的提质脱沥青油的步骤。加氢处理条件可以是适合加氢处理脱沥青油的任何条件，例如加氢裂化条件。

来自加氢处理脱沥青油的流出物可以经历一种或多种分离工艺，例如闪蒸分离、热分离、常压蒸馏和减压蒸馏，以将一种或多种挥发性馏分与含有沥青质、金属、分散的金属硫化物催化剂颗粒、沉淀物、高沸点烃和其他不溶性物料的非挥发性馏分中分离。非挥发性物料还可进行溶剂脱沥青，如图6所示，例如通过一种或多种分离方法与步骤1104、1106中的一个或两个中产生的残余物料合并，并在步骤1110中进行溶剂脱沥青。

图12示出了对烃渣油物料进行溶剂脱沥青以将不溶性沥青与可溶性脱沥青油分离的示例性方法1200。方法1200可以使用任何期望的溶剂脱沥青***来进行，例如图5中所示的脱沥青***500或类似***。

步骤1202包括将烃渣油材料和溶剂引入萃取器单元中，在萃取器单元的上游和/或在萃取器单元中混合烃渣油和溶剂。溶剂可以是适合于对含有不溶物(例如沥青质、金属、分散的金属硫化物催化剂颗粒、沉积物和其他固体物料)的烃物料进行溶剂脱沥青的任何溶剂。有利地，可以使用链烷烃溶剂，例如丙烷、丁烷、戊烷、己烷和庚烷，并且能够有效溶解可溶性烃，并且具有足够低的粘度以例如通过离心和/或重力沉降排除不溶性沥青物料。较轻的溶剂(如C₃和C₄)会排出大量的芳族化合物和树脂，并实现较低的“DAO”的升程，而较重的溶剂(如C₅-C₇)提取更多的芳族化合物和树脂，因此升程较高。

步骤1204包括从萃取器单元中除去含有溶解的烃馏分和第一部分萃取溶剂的第一料流，并对第一料流进行闪蒸分离，随后进行真空汽提，以产生脱沥青油和第一回收溶剂。如图5所示，脱沥青***可包括一系列闪蒸分离器，其分阶段从脱沥青油中除去萃取溶剂。这种分步的闪蒸分离过程使产量最大化并使在任一闪蒸分离器中的停留时间最小化。真空汽提可利用蒸汽进一步加热闪蒸分离后剩余的液体材料，以确保从脱沥青油中基本上彻底去除任何剩余溶剂。因此，第一回收溶剂可能含有残留的水分，可以例如使用允许相分离和排出分离的水的溶剂桶将其去除。

步骤1206包括从萃取器单元中除去含有不溶性沥青和第二部分溶剂的第二料流，并对第二料流进行闪蒸分离，随后进行真空汽提，以产生沥青和第二回收溶剂。如图5所示，脱沥青***可包括预热沥青/溶剂料流的加热器，以确保在真空汽提之前通过闪蒸分离除去高百分比的残余溶剂。这提高了效率并减少了使用多个闪蒸分离器的需求。真空汽提可以利用蒸汽来进一步加热来自闪蒸分离器的剩余沥青/溶剂混合物，以确保从沥青中基本上彻底地去除任何剩余溶剂。因此，第二回收溶剂可能含有残留的水分，可以使用允许相分离和排出分离的水的溶剂桶将其去除。

步骤1208包括将第一和第二回收溶剂的至少一部分再循环至萃取器单元，任选地与补充溶剂一起再循环以补偿在脱沥青油和沥青料流中损失的溶剂。第一部分的溶剂可以与进行溶剂脱沥青的液态烃物料一起添加到萃取器单元中，并且第二部分的溶剂可以在萃取器单元的底部处或底部附近添加以帮助除去沥青/溶剂料流。在不添加第二溶剂的情况下，沥青可能不流动但可能固化和/或以其他方式积聚在萃取器单元和/或下游管道中。

步骤1210包括任选地将步骤1208中产生的一部分沥青作为补充的分散的金属硫化物催化剂颗粒的来源再循环至待加氢处理的重油。可再循环的沥青量可取决于其是否导致重油加氢处理反应器中沥青质的再循环累积。如果补充的分散的金属硫化物催化剂颗粒添加到重油中的益处大于沥青带来的损害(例如结垢增加、沸腾床催化剂失活和/或重油转化率较低)，则再循环沥青可能是有利的。通过仔细监测设备结垢和转化产物的生产率，操作者可以确定可以有利地再循环的沥青的最佳量。

IV.使用组合的加氢处理和脱沥青的方法和***的操作条件和效果

与在加氢处理重油和脱沥青油时省略分散的金属硫化物催化剂颗粒的加氢处理***(例如利用典型的非均相负载型催化剂的常规沸腾床反应器)相比，使用包含非均相催化剂和分散的金属硫化物催化剂颗粒的双催化剂体系允许沸腾床反应器在显著更高的反应器苛刻度下运行，而不会导致更多的设备结垢，并且在许多情况下，还可以减少设备结垢。

此外，与采用包含非均相催化剂和分散的金属硫化物催化剂颗粒的双催化剂体系来加氢处理重油但省略了溶剂脱沥青和顺序添加分散的金属硫化物催化剂颗粒的沸腾床加氢处理***相比，本文公开的方法和***增加了由给定量的重油生产的转化产物的总量。

令人惊讶且出乎意料地进一步发现，即使使用相同或减少的总量的催化剂前体和分散的金属硫化物催化剂颗粒，由给定量的重油进料生产的转化产物的量也可以增加。考虑到用于加氢处理重油的分散的金属硫化物催化剂颗粒的大部分在来自加氢处理重油的烃残油的溶剂脱沥青之后在沥青中除去的事实，这尤其出乎意料。仅少量(如果有的话)分散的金属硫化物催化剂颗粒保留在脱沥青油中，这需要添加另一量的催化剂前体以形成用于加氢处理脱沥青油的分散的金属硫化物催化剂颗粒。即使如此，与使用双催化剂体系但省略溶剂脱沥青的沸腾床加氢处理***相比，在所公开的方法和***中使用给定量的分散的金属硫化物催化剂颗粒导致产生更大量的转化产物。

一般而言，加氢加工重油和脱沥青油时转化产物的生产速率可以通过增加反应器苛刻度来提高，反应器苛刻度是输入到***中的能量的量，例如通过以下的一种或多种来提高：(i)在相同或相似的生产量下更高的温度和更高的转化率；(ii)在相同或相似的转化率下更高的温度和更高的产量；(iii)更高的温度、更高的生产量和更高的转化率。与用于处理重油的常规***相比，所公开的方法和***允许沸腾床反应器在显着更高的反应器苛刻度下操作，而不会引起更大的设备结垢，并且在许多情况下减少设备结垢。

在一些实施方案中，可通过将重油的生产量增加至少2.5％、至少5％、至少10％或至少20％，同时维持或增加温度和转化率中的一项或两项，来增加转化产物的生产速率。

在一些实施方案中，可通过将重油的转化率增加至少2.5％、至少5％、至少7.5％、至少10％或至少15％，同时维持或增加温度和生产量中的一项或两项，来增加转化产物的生产速率。

在一些实施方案中，可通过将反应器操作温度提高至少2.5℃、至少5℃、至少7.5℃或至少10℃来提高转化产物的生产速率，如果生产量保持不变或没有增加超过阈值水平，则会导致转化率增加，在该阈值水平下增加的生产量会抵消温度升高带来的增强的加氢处理效果，从而不增加转化率。鉴于此，应当理解，如果生产量不增加超过阈值水平，则操作温度的这种增加允许增加重油的生产量而不降低转化率，在该阈值水平下增加的生产量超过抵消增加的温度的增强效果。

在一些实施方案中，与用于处理重油的常规***的设备结垢速率相比，所公开的方法和***可以将设备结垢速率降低至少5％、25％、50％或75％。

在一些实施方案中，分散的金属硫化物催化剂颗粒在添加至加氢处理反应器的重油或脱沥青油的整体内原位形成。这可以通过以下步骤完成：首先将催化剂前体与重油或脱沥青油整体混合以形成经调制的原料，然后加热经调制的原料以分解催化剂前体并引起或允许催化剂金属与重油或脱沥青油中的和/或添加至重油或脱沥青油的硫和/或含硫分子反应，以形成分散的金属硫化物催化剂颗粒。

该催化剂前体可以是油溶性的并具有在约100℃(212℉)至约350℃(662℉)范围内，或在约150℃(302℉)至约300℃(572℉)的范围内，或在约175℃(347℉)至约250℃(482℉)的范围内的分解温度。催化剂前体的实例包括有机金属配合物或化合物，更具体地说是过渡金属和有机酸的油溶性化合物或配合物，其分解温度或范围足够高以避免在适当的混合条件下与重油或脱沥青油原料混合时的大量分解。当将催化剂前体与烃油稀释剂混合时，有利的是将稀释剂保持在低于催化剂前体发生显著分解时的温度。本领域技术人员可以选择混合温度曲线，其导致在原位形成分散的金属硫化物催化剂颗粒之前选定的前体组合物密切混合而不大量分解。

催化剂前体的实例包括但不限于2-乙基己酸钼、辛酸钼、环烷酸钼、环烷酸钒、辛酸钒、六羰基钼、六羰基钒和五羰基铁。其他催化剂前体包括包含多个阳离子钼原子和多个羧酸根阴离子的钼盐，所述羧酸根阴离子具有至少8个碳原子并且是(a)芳族、(b)脂环族或(c)支链的、不饱和且脂肪族中的至少一种。举例来说，每个羧酸根阴离子可具有8至17个碳原子或11至15个碳原子。符合至少一种前述类型的羧酸根阴离子的实例包括羧酸衍生的羧酸根阴离子，羧酸选自由3-环戊基丙酸、环己烷丁酸、联苯-2-羧酸、4-庚基苯甲酸、5-苯基戊酸、香叶酸(3,7-二甲基-2,6-辛二烯酸)及其组合组成的组。

在其他实施方案中，适合用于制备油溶性热稳定的钼催化剂前体化合物的羧酸根阴离子衍生自羧酸，所述羧酸选自由3-环戊基丙酸、环己烷丁酸、联苯-2-羧酸、4-庚基苯甲酸、5-苯基戊酸、香叶酸(3,7-二甲基-2,6-辛二烯酸)、10-十一碳烯酸、十二烷酸及其组合的组成的组。已经发现使用衍生自前述羧酸的羧酸根阴离子制备的钼催化剂前体具有改善的热稳定性。

具有较高热稳定性的催化剂前体可具有高于210℃，高于约225℃，高于约230℃，高于约240℃，高于约275℃或高于约290℃的第一分解温度。这样的催化剂前体可具有高于250℃，或高于约260℃，或高于约270℃，或高于约280℃，或高于约290℃，或高于约330℃的峰值分解温度。

尽管将催化剂前体与重油或脱沥青油原料直接混合在本发明的范围内，但在这种情况下必须小心地将各组分混合足够的时间，以在前体组合物已经发生大量分解之前在原料内充分混合催化剂前体。例如，Cyr等人的美国专利第5578197号(其通过引用整体并入本文)描述了一种方法，其中将2-乙基己酸钼与沥青减压塔残油混合24小时，然后将所得混合物在反应容器中加热以形成活性催化剂并实现加氢裂化(见第10栏第4-43行)。尽管在实验室规模测试中进行24小时混合对于实验室工作来说可能是可以接受的，但如此长的混合时间通常在工业和经济上都不可行。为了确保催化剂前体在加热形成活性催化剂之前在重油或脱沥青油内充分混合，在加热经调制的原料之前通过不同的混合装置进行一系列混合步骤。这些可包括一个或多个低剪切连续(in-line)混合器，随后是一个或多个高剪切混合器，然后是缓冲容器(surge vessel)和泵循环(pump-around)***，随后是用于在将经调制的原料引入加氢处理反应器之前对其进行加压的一个或多个多级高压泵。

在一些实施方案中，在进入加氢处理反应器之前，使用加热设备将经调制的原料预加热，以便进入反应器之前在重油或脱沥青油内原位形成至少一部分分散的金属硫化物催化剂颗粒。在其他实施方案中，可以在加氢处理反应器中加热或进一步加热经调制的原料以便在重油或脱沥青油内原位形成至少一部分分散的金属硫化物催化剂颗粒。

在一些实施方案中，分散的金属硫化物催化剂颗粒可以以多步骤工艺形成。例如，可以将油溶性催化剂前体组合物与烃稀释剂预混合以形成稀释的前体混合物。合适的烃稀释剂的实例包括但不限于减压瓦斯油(其通常具有360-524℃(680-975℉)的标称沸程)，滗析油或循环油(其通常具有360°-550℃)(680-1022℉)的标称沸程)，和常压瓦斯油(其通常具有200°-360℃(392-680℉)的标称沸程)，一部分重油或脱沥青油原料，和标称在高于约200℃的温度下沸腾的其它烃。

用于制备稀释的前体混合物的催化剂前体与烃油稀释剂的比率可以在约1:500至约1:1的范围内，或在约1:150至约1:2的范围内，或在约1:100至约1:5(例如，1:100、1:50、1:30或1:10)的范围内。催化剂金属(例如钼)在稀释的前体混合物中的量优选为稀释的前体混合物重量的约100ppm至约7000ppm，更优选为约300ppm至约4000ppm。

在催化剂前体的大部分分解的温度以下，催化剂前体有利地与烃稀释剂混合。该混合可以在约25℃(77℉)至约250℃(482℉)范围内，或在约50℃(122℉)至约200℃(392℉)的范围内，或在约75℃(167℉)至约150℃(302℉)的范围内的温度下进行，以形成稀释的前体混合物。形成稀释的前体混合物时的温度可取决于使用的催化剂前体的分解温度和/或其他特性和/或烃稀释剂的特性，例如粘度。

催化剂前体优选与烃油稀释剂混合约0.1秒至约5分钟，或约0.3秒至约3分钟，或约0.5秒至约1分钟，或约0.7秒至约30秒，或约1秒至约10秒的时间段。实际的混合时间至少部分地取决于温度(即，其影响流体粘度)和混合强度。混合强度至少部分地取决于级数目，例如，对于连续静态混合器来说。

将催化剂前体与烃稀释剂预混合以形成稀释的前体混合物，然后将其与重油或脱沥青油原料混合，这大大有助于将催化剂前体在原料内充分且密切地混合至原料中，特别是在大规模工业操作所需的相对短的时间段内。形成稀释的前体混合物通过以下方式缩短了总体混合时间：(1)减少或消除更具极性的催化剂前体和更具疏水性的重油或脱沥青油原料之间的溶解度差异，(2)减少或消除催化剂前体和重油或脱沥青油原料之间的流变学差异，和/或(3)分解(breaking up)催化剂前体分子以在烃稀释剂内形成更易于分散在重油或脱沥青油原料内的溶质。

然后将稀释的前体混合物与重油或脱沥青油原料合并，并以一定的方式混合足够的时间，以使得催化剂前体分散在整个重油或脱沥青油原料中以形成经调制的原料，其中催化剂前体在热分解和原位形成活性金属硫化物催化剂颗粒之前与原料充分混合。为了获得催化剂前体在原料内的充分混合，将稀释的前体混合物和原料有利地混合在约0.1秒至约5分钟的范围内，或在约0.5秒至约3分钟的范围内，或在约1秒至约1分钟的范围内的时间段。增加混合过程的剧烈程度和/或剪切能量通常会减少实现充分混合所需的时间。

可用于实现催化剂前体和/或稀释的前体混合物与重油或脱沥青油原料充分混合的混合装置的实例包括但不限于高剪切混合，例如在以下装置中产生的混合：具有螺旋桨或涡轮叶轮的容器；多个静态连续混合器；多个静态连续混合器与连续高剪切混合器相结合；多个静态连续混合器与连续高剪切混合器相结合以及随后的缓冲容器；上述组合，接着是一个或多个多级离心泵；和一个或多个多级离心泵。根据一些实施方案，可以使用具有多个室的高能量泵来进行连续而不是间歇式混合，其中催化剂前体组合物和重油或脱沥青油原料作为泵送过程本身的一部分被搅拌和混合。上述混合装置也可以用于上面讨论的预混合过程，其中催化剂前体与烃稀释剂混合形成催化剂前体混合物。

在室温下为固体或极其粘稠的重油原料的情况下，可有利地加热这些原料以使其软化并产生具有足够低粘度的原料，从而允许油溶性催化剂前体良好地混入原料中。通常，降低重油原料的粘度将减少将油溶性前体组合物在原料内充分和密切混合所需的时间。然而，它也会导致催化剂前体过早分解。人们可以选择具有适合给定重油原料的分解温度的催化剂前体。

重油原料和催化剂前体和/或稀释的前体混合物有利地在约25℃(77℉)至约350℃(662℉)范围内，或在约50℃(122℉)至约300℃(572℉)的范围内，或在约75℃(167℉)至约250℃(482℉)的范围内的温度下混合，以产生经调制的原料。

在催化剂前体直接与重油或脱沥青油原料混合而不首先形成稀释的前体混合物的情况下，有利地将催化剂前体和原料混合在约0.2秒至约10分钟的范围内，在约约1秒至约6分钟的范围内，或在约2秒至约2分钟的范围内。在大部分催化剂前体组合物的分解的温度以下，催化剂前体有利地与原料混合。

在催化剂前体与烃稀释剂预混合以形成稀释的前体混合物(其随后与重油或脱沥青油原料混合)的情况下，可以可允许的是原料处于或高于催化剂前体的分解温度。在一些情况下，烃稀释剂屏蔽单个催化剂前体分子并防止它们团聚形成较大的颗粒，在混合过程中使催化剂前体分子暂时与来自重油或脱沥青油的热隔离，并促进催化剂前体分子在分解以释放金属前充分快速地分散在整个原料中。另外，可能需要额外加热原料以从重油或脱沥青油中的含硫分子中释放硫化氢，以形成金属硫化物催化剂颗粒。以这种方式，催化剂前体的逐渐稀释允许在重油或脱沥青油原料中的高分散度，导致形成高度分散的金属硫化物催化剂颗粒，即使原料处于高于催化剂前体的分解温度的温度下。

在催化剂前体已在整个重油或脱沥青油中充分混合以得到经调制的原料之后，将该组合物加热以引起催化剂前体分解，这从其中释放出催化剂金属，引起或允许催化剂金属与重油或脱沥青油内和/或添加到重油中的硫反应，并原位形成活性金属硫化物催化剂颗粒。来自催化剂前体的金属最初可以形成金属氧化物，然后其与重油或脱沥青油中的硫反应以产生形成最终活性催化剂的金属硫化物化合物。在重油和/或脱沥青油原料包含足量或过量的硫的情况下，最终的活化的催化剂可以通过将原料加热到足以从其中释放硫的温度而原位形成。在一些情况下，可以在与催化剂前体发生分解的温度相同的温度下释放硫。在其他情况下，可能需要进一步加热至更高的温度。硫化氢气体可以添加到缺乏足够硫的重油或脱沥青油中以形成活性金属硫化物催化剂颗粒。

如果催化剂前体在整个重油或脱沥青油中充分混合，则至少大部分释放的金属离子将被充分遮蔽或从其他金属离子屏蔽，从而它们可以在与硫反应以形成金属硫化物化合物时形成分子级分散的催化剂。在某些情况下，可能发生微小的团聚，产生胶态尺寸的催化剂颗粒。但是，据信在催化剂前体热分解之前注意在整个原料中充分混合催化剂前体可以产生单个的催化剂分子而不是胶态颗粒。催化剂前体与原料简单混合，但未能充分混合，通常会引起形成微米尺寸或更大的大团聚金属硫化物化合物。

为了形成分散的金属硫化物催化剂颗粒，将经调制的原料加热到在约275℃(527℉)至约450℃(842℉)范围内，或在约310℃(590℉)至约430℃(806℉)的范围内，或在约330℃(626℉)至约410℃(770℉)的范围内的温度。

由重油中分散的金属硫化物催化剂颗粒提供的催化剂金属的浓度可以在约1ppm至约150ppm的范围内，或在约5ppm至约95ppm的范围内，或在约10ppm至约90ppm的范围内，基于重油和任何稀释剂的重量计。

由脱沥青油中分散的金属硫化物催化剂颗粒提供的催化剂金属的浓度可以在约0.1ppm至约50ppm的范围内，或在约0.5ppm至约30ppm的范围内，或在约1ppm至约20ppm的范围内，基于脱沥青油的重量计。

随着挥发性馏分从加氢处理的残余馏分中除去，催化剂可变得更浓。减压塔底物(vacuum bottoms)和/或沥青的再循环可以提供补充的分散的金属硫化物催化剂颗粒，其可以在沸腾床反应器中保持期望的浓度，同时减少催化剂前体的使用，或者其可以增加分散的金属硫化物催化剂颗粒的浓度，这可以有助于对由再循环的减压塔底物和/或沥青提供额外的沥青质进行加氢处理。

在重油或脱沥青油包含大量沥青质分子的情况下，分散的金属硫化物催化剂颗粒可优先与沥青质分子缔合或保持紧密接近。沥青质分子可对金属硫化物催化剂颗粒具有更大的亲和力，因为沥青质分子通常比重油或脱沥青油中包含的其它烃更亲水且疏水性更低。因为金属硫化物催化剂颗粒倾向于亲水，所以单个颗粒或分子将倾向于朝向重油原料内更亲水的部分或分子迁移。

尽管金属硫化物催化剂颗粒的高度极性的性质引起或允许它们与沥青质分子缔合，但是高度极性的催化剂化合物与疏水性重油和脱沥青油之间通常的不相容性使得在分解和原位形成活性催化剂颗粒之前需要将催化剂前体组合物在原料内进行上述的密切或充分的混合。因为金属催化剂化合物是高度极性的，所以如果直接添加，则它们不能有效地分散在重油或脱沥青油中。实际上，形成较小的活性催化剂颗粒导致更多数量的催化剂颗粒，它们在整个重油中提供更均匀分布的催化剂位点。它还增加了催化剂表面积。

在一些实施方案中，添加到重油中的第一量的催化剂前体大于添加到脱沥青油中的第二量的催化剂前体。例如，添加到重油中的第一量的催化剂前体可以比添加到脱沥青油中的第二量的催化剂前体多至少约25％、至少约50％、至少约75％、至少约100％、至少约150％、至少约200％、至少约300％、至少约400％或至少约500％。

在一些实施方案中，与脱沥青油相比，重油在加氢处理期间包括更高浓度的分散的金属硫化物催化剂颗粒。例如，加氢处理期间重油中分散的金属硫化物催化剂颗粒的浓度可以比加氢处理期间脱沥青油中分散的金属硫化物催化剂颗粒的浓度高至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约40％或至少约50％。

作为改善的加氢处理***如何利用分散的金属硫化物催化剂颗粒更高效地加氢处理重油的实例，使用本文公开的组合的加氢处理和溶剂脱沥青生产给定量的转化产物所需的催化剂前体的总量少于在没有溶剂脱沥青和分散的金属催化剂颗粒的顺序添加的情况下(例如在沸腾床反应器中使用双催化剂体系但不存在溶剂脱沥青和分散的金属催化剂颗粒的顺序添加的加氢处理方法或***)生产相同给定量的转化产物所需的催化剂前体的总量。例如，与在沸腾床反应器中使用双催化剂体系但不存在溶剂脱沥青和分散的金属催化剂颗粒的顺序添加的加氢处理方法或***中生产相同给定量的转化产物所需的催化剂前体总量相比，生产给定量的转化产物所需的催化剂前体总量减少了至少约2.5％、至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％或至少约25％。

作为改善的加氢处理***如何利用分散的金属硫化物催化剂颗粒更高效地加氢处理重油的另一个实例，在分散的金属硫化物催化剂颗粒存在下加氢处理重油后通过溶剂脱沥青生产的沥青总量少于在分散的金属硫化物催化剂颗粒存在下在没有加氢处理重油的情况下通过溶剂脱沥青生产的沥青总量。例如，与在分散的金属硫化物颗粒的存在下没有加氢处理重油的情况下通过溶剂脱沥青生产的沥青总量相比，在分散的金属硫化物催化剂颗粒存在下在加氢处理重油的情况下通过溶剂脱沥青生产的沥青总量减少了至少约2.5％、至少约5％、至少约7.5％、至少约10％或至少约15％。

已经发现，当溶剂脱沥青后第一量的分散的金属颗粒中的至少一部分保留在沥青中时，即当脱沥青油不包括加氢处理后提质重油中所含的第一量的分散的金属硫化物催化剂颗粒的全部或大部分时，在脱沥青油中添加或形成第二量的分散的金属颗粒可能是有利的。

已经发现，在溶剂脱沥青之后，至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％或至少约80％的第一分散的金属硫化物催化剂颗粒保留在沥青中，使得脱沥青油由于在沥青中被除去而含有耗尽量的分散的金属硫化物催化剂颗粒。在一些情况下，基本上所有第一分散的金属硫化物催化剂颗粒都保留在沥青中，并且基本上没有颗粒保留在脱沥青油中。

因为沥青可以含有大量分散的金属催化剂颗粒，所以在一些实施方案中，通过将沥青添加到待加氢处理的重油中以提供除第一分散的金属硫化物催化剂颗粒之外的补充分散的金属硫化物催化剂颗粒来再循环沥青的至少一部分可能是有利的。可以选择再循环沥青的量，使得包括更分散的金属硫化物催化剂颗粒的益处超过向重油中添加沥青所造成的损害。

与在沸腾床反应器中使用包含非均相催化剂和分散的金属硫化物催化剂颗粒的双催化剂体系加氢处理重油但省略溶剂脱沥青相比，所公开的使用分散的金属硫化物催化剂将重油和脱沥青油的加氢处理与溶剂脱沥青相结合的方法和***允许沸腾床反应器在比没有溶剂脱沥青时更高的总体苛刻度下操作。

例如，与没有溶剂脱沥青和顺序添加分散的金属硫化物催化剂颗粒的加氢处理相比，所公开的方法和***可以包括将一个或多个沸腾床反应器的操作温度提高至少2.5℃、至少5℃、至少7.5℃或至少10℃。

此外或可替代地，与没有溶剂脱沥青和顺序添加分散的金属硫化物催化剂颗粒的加氢处理相比，所公开的方法和***可以使重油的生产量增加至少2.5％、至少5％、至少10％或至少20％。

此外或可选地，与没有溶剂脱沥青和顺序添加分散的金属硫化物催化剂颗粒的加氢处理相比，所公开的方法和***可以包括使重油的转化率提高至少2.5％、至少5％、至少7.5％、至少10％或至少15％。

与在沸腾床反应器中使用包含非均相催化剂和分散的金属硫化物催化剂颗粒的双催化剂体系加氢处理重油但省略溶剂脱沥青相比，所公开的将使用分散的金属硫化物催化剂加氢处理重油和脱沥青油与溶剂脱沥青相结合的方法和***可以降低设备结垢速率。在一些实施方案中，与在相同的转化产物总产率下使用相同的催化剂体系但不存在溶剂脱沥青的设备结垢相比，所公开的方法和***可以将设备结垢速率降低至少5％、至少10％、至少15％或至少20％。

设备结垢速率可以通过以下至少一种方法来测量：(i)所需的热交换器清洗频率；(ii)切换至备用热交换器的频率；(iii)过滤器(filter)更换的频率；(iv)过滤器(strainer)清理或更换的频率；(v)包括选自热交换器、分离器或蒸馏塔的设备的设备表面温度的下降速度；(vi)炉管金属温度的上升速率；(vii)热交换器和熔炉的计算结垢阻力系数的增长速率；(viii)热交换器压差的增长速率；(ix)清洗常压和/或减压蒸馏塔的频率；或(x)维护周转的频率。

V.实验研究和结果

两个案例研究(实施例1和2)将传统加氢处理和溶剂脱沥青与在重油和脱沥青油中顺序添加或形成分散的金属硫化物催化剂颗粒的加氢处理和溶剂脱沥青进行了比较。研究发现，利用分散的金属硫化物催化剂颗粒可以在溶剂脱沥青之前最大程度地提高加氢处理反应器中重油的转化率，从而大大提高溶剂脱沥青***的性能以及整个工艺方案的整体性能。一方面，与单独使用非均相催化剂相比，使用分散的金属硫化物催化剂颗粒提高了沥青质转化率，并且显着减少了必须通过溶剂脱沥青***加工和除去的沥青的量。

预计溶剂脱沥青将除去至高60重量％的用于加氢处理重油的分散的金属硫化物催化剂颗粒。基于这一假设，假设足够的分散的金属硫化物催化剂颗粒将保留在脱沥青油中以确保整个过程的效率。事实上，已确定大部分或全部分散的金属硫化物催化剂颗粒保留在沥青中并且没有被带入脱沥青油中。令人惊奇且出乎意料的是，与利用双催化剂体系加氢处理重油但省略溶剂脱沥青的沸腾床加氢处理***相比，该方法能够使用给定量的催化剂前体更高效地加氢处理给定量的重油。

实施例1和2

在实施例1中，与采用溶剂脱沥青但省略了分散的金属硫化物催化剂颗粒的常规加氢处理***相比，在恒定沉积物基准的情况下，设计基准转化率提高了5体积％。根据下面报告的测试结果，在不增加沉积物产生和设备结垢的情况下，可以将转化率提高5体积％以上。

在实施例2中，与采用溶剂脱沥青但省略了分散的金属硫化物催化剂颗粒的常规加氢处理***相比，在恒定的转化率和沉积物基准下，产量增加了8.5％(482吨/小时)。

与常规加氢处理和省略了分散的金属硫化物催化剂颗粒的溶剂脱沥青相比，所公开的方法和***的总体工艺性能和产率益处的改进总结于下表1和2中。分散的金属硫化物催化剂颗粒缩写为“DMSC”。基线(Baseline)案例是省略DMSC的传统加氢处理和溶剂脱沥青。

表1

表2

未转化油的产物特性的改善总结在下表3中：

表3

与基线(无DMSC)相比，更高效生产和更高质量的产品的估计经济效益如下：

实施例1：每年$12.39MM

实施例2：每年$13.60MM

由于减少了设备结垢，从而减少了停机和清洗次数，因此可额外节省$5-10MM。

实施例3-5比较了使用沸腾床加氢处理反应器、非均相催化剂、分散的金属硫化物催化剂颗粒的使用、反应器转化率、总转化率、溶剂脱沥青和催化剂前体的添加顺序的不同组合以及省略的效果。

对比例3

在对比例3中，包括三个沸腾床反应器的***，其利用包含非均相催化剂和分散的金属硫化物催化剂颗粒(DMSC)的双催化剂体系，但其中该***省略了溶剂脱沥青，在高基线转化率和中等基线分散的金属硫化物催化剂浓度下操作。重油的进料速率为400t/hr；DMSC的基线进料速率是标准的；重油的总体转化率为86.2％。转化产物的生产速率为344.8t/hr，未转化产物的生产速率为55t/hr。

对比例4

在对比例4中，使用非均相催化剂但省略了分散的金属硫化物催化剂颗粒的组合的加氢处理和脱沥青***包括两个加氢处理重油的沸腾床反应器和一个加氢处理脱沥青油的沸腾床反应器。两个重油沸腾床反应器的重油进料速率为400t/hr，重油的转化率为70％。转化产物的生产速率为280t/hr，未转化产物的生产速率为120t/hr。

来自重油加氢处理子***的未转化产物进行溶剂脱沥青，脱沥青油的提升量为60％或72t/hr，沥青生产速率为48t/hr。

脱沥青油加氢处理子***中的沸腾床反应器的脱沥青油进料速率为72t/hr，脱沥青油的转化率为90％。因此，脱沥青油加氢处理子***的转化产物的生产速率为64.8t/hr，未转化产物的生产速率为7.2t/hr。

因此，组合的重油和脱沥青油的加氢处理***的沥青和未转化产物的组合产量为55.2t/hr，转化产物的总产量为344.8t/hr，相当于86.2％的总转化率。

实施例5

在实施例5中，组合的加氢处理和脱沥青***利用非均相催化剂和分散的金属硫化物催化剂颗粒的双催化剂体系，包括两个加氢处理重油的沸腾床反应器和单个加氢处理脱沥青油的沸腾床反应器。实施例5还涉及将第一量的催化剂前体(DMSC)顺序添加至由前两个沸腾床反应器加氢处理的重油中，以及将第二量的催化剂前体(DMSC)添加至由第三沸腾床反应器加氢处理的脱沥青油中。

重油向这两个重油沸腾床反应器的进料速率为400t/hr；DMSC向重油的进料速率为基线的60％；重油的转化率为75％。因此，重油加氢处理子***的转化产物的生产速率为300t/hr，未转化产物的生产速率为100t/hr。

重油加氢处理的未转化产物进行溶剂脱沥青，脱沥青油的提升率为60％，或60t/hr，沥青的生产速率为40t/hr。重油加氢处理子***中使用的基本上所有分散的金属硫化物催化剂颗粒均通过溶剂脱沥青从沥青中除去。因此，基本上没有分散的金属硫化物催化剂颗粒残留在脱沥青油中。

脱沥青油加氢处理子***中脱沥青油向沸腾床反应器的进料速率为60t/hr；第二量的DMSC向脱沥青油的进料速率为基线的4.5％；脱沥青油的转化率为95％，由于分散的金属硫化物催化剂颗粒的存在，可以在不增加设备结垢的情况下提高脱沥青油的转化率。因此，脱沥青油加氢处理子***的转化产物的生产速率为57t/hr，未转化产物的生产速率为3.0t/hr。

因此，组合的重油和脱沥青油的加氢处理***的沥青和未转化产物的组合产量为43t/hr，转化产物的总产量为357t/hr，相当于89.2％的总转化率。

值得注意的是，与对比例3和4相比，实施例5能够提高总转化率并以更高的速率生产转化产物。令人惊讶且出乎意料的是，与对比例3相比，尽管总体上使用了更少的催化剂前体，实施例5也能够提高重油的总转化率并以更高的速率生产转化产物。

在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以以其它具体形式实施。所描述的实施方案将在所有方面被认为仅仅是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求而不是前面的描述来表示。属于权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化将被包括在其范围内。

Claims (29)

1.加氢处理重油的方法，包括：

将第一量的催化剂前体添加至重油中并加热重油，以在重油内原位形成第一分散的金属硫化物催化剂颗粒；

在加氢处理条件下对含有第一分散的金属硫化物催化剂颗粒的重油进行加氢处理，以产生含有转化产物的提质重油；

对至少一部分提质重油进行溶剂脱沥青以生产脱沥青油和沥青；

将第二量的催化剂前体添加至脱沥青油并加热脱沥青油，以在脱沥青油内原位形成第二分散的金属硫化物催化剂颗粒；和

在加氢处理条件下对含有第二分散的金属硫化物催化剂颗粒的脱沥青油进行加氢处理，以产生含有转化产物的提质脱沥青油。

2.根据权利要求1所述的方法，其中将重油在一个或多个加氢处理反应器中利用所述第一分散的金属硫化物催化剂颗粒并在加氢处理条件下操作进行加氢处理。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中将重油在一个或多个沸腾床反应器中利用所述第一分散的金属硫化物催化剂颗粒和非均相沸腾床催化剂并在加氢处理条件下操作进行加氢处理。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中将脱沥青油在一个或多个加氢处理反应器中利用所述第二分散的金属硫化物催化剂颗粒并在加氢处理条件下操作进行加氢处理。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中将脱沥青油在一个或多个沸腾床反应器中利用所述第二分散的金属硫化物催化剂颗粒结合非均相沸腾床催化剂和任选地保留在脱沥青油中的第一分散的金属硫化物催化剂颗粒的残余部分，并在加氢处理条件下操作进行加氢处理。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括将所述提质重油分离成一种或多种较低沸点烃馏分和一种或多种液态烃馏分，以及使所述一种或多种液态烃馏分的至少一部分进行溶剂脱沥青。

7.根据权利要求6所述的方法，其中通过闪蒸分离、热分离、常压蒸馏或减压蒸馏中的一种或多种将所述提质重油分离成一种或多种较低沸点烃馏分和一种或多种液态烃馏分。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于溶剂脱沥青包括：

将一种或多种液态烃馏分的至少一部分和溶剂引入萃取器单元并进行溶剂脱沥青；

从萃取器单元中除去含有脱沥青油和第一部分溶剂的第一料流，并对第一料流进行闪蒸分离，随后进行真空汽提，以产生脱沥青油和第一回收溶剂；

从萃取器单元中除去含有沥青和第二部分溶剂的第二料流，加热第二料流，并对第二料流进行闪蒸分离，随后进行真空汽提，以产生沥青和第二回收溶剂；和

将至少一部分第一回收溶剂和第二回收溶剂再循环至萃取器单元，任选地与补充溶剂一起再循环。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在溶剂脱沥青步骤中使用的溶剂包含至少一种链烷烃溶剂。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中添加到重油中的第一量的催化剂前体大于添加到脱沥青油中的第二量的催化剂前体。

11.根据权利要求10所述的方法，其中添加到重油中的第一量的催化剂前体可以比添加到脱沥青油中的第二量的催化剂前体多至少约25％、至少约50％、至少约75％、至少约150％、至少约300％、至少约600％、至少约1200％或至少约2000％。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述重油与脱沥青油相比，在加氢处理期间包括更高浓度的分散的金属硫化物催化剂颗粒。

13.根据权利要求12所述的方法，其中加氢处理期间重油中分散的金属硫化物催化剂颗粒的浓度可以比加氢处理期间脱沥青油中分散的金属硫化物催化剂颗粒的浓度高至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约30％、至少约50％、至少约75％或至少约100％。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中使用组合的加氢处理和溶剂脱沥青生产给定量的转化产物所需的催化剂前体的总量小于在没有溶剂脱沥青和顺序添加分散的金属催化剂颗粒的情况下生产给定量的转化产物所需的催化剂前体的总量。

15.根据权利要求14所述的方法，其中与在没有溶剂脱沥青和顺序添加分散的金属催化剂颗粒的情况下生产给定量的转化产物所需的催化剂前体的总量相比，生产给定量的转化产物所需的催化剂前体的总量减少了至少约2.5％、至少约5％、至少约10％、至少约20％、至少约30％或至少约50％。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中利用分散的金属硫化物颗粒和沸腾床催化剂在沸腾床反应器中对重油进行加氢处理后通过溶剂脱沥青产生的沥青的总量小于利用沸腾床催化剂在不存在分散的金属硫化物颗粒的情况下在沸腾床反应器中对重油进行加氢处理后通过溶剂脱沥青产生的沥青的总量。

17.根据权利要求16所述的方法，其中与利用沸腾床催化剂在不存在分散的金属硫化物催化剂颗粒的情况下在沸腾床反应器中对重油进行加氢处理之后通过溶剂脱沥青产生的沥青的总量相比，利用分散的金属硫化物催化剂颗粒和沸腾床催化剂在沸腾床反应器中对重油进行加氢处理后通过溶剂脱沥青产生的沥青的总量减少了至少约2.5％、至少约5％、至少约10％、至少约15％或至少约20％。

18.根据权利要求1-17中任一项所述的方法，其中所述第一分散的金属硫化物颗粒的至少一部分在溶剂脱沥青之后保留在沥青中。

19.根据权利要求18所述的方法，其中至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％或至少约80％的第一分散的金属硫化物颗粒在溶剂脱沥青后保留在沥青中。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，还包括通过将至少一部分沥青添加到加氢处理的重油中来将所述至少一部分沥青再循环，再循环的沥青除第一分散的金属硫化物催化剂颗粒之外还提供补充的分散的金属硫化物催化剂颗粒。

21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其中分散的金属硫化物催化剂颗粒的尺寸小于1μm，或尺寸小于约500nm，或尺寸小于约250nm，或尺寸小于约100nm，或尺寸小于约50nm，或尺寸小于约25nm，或尺寸小于约10nm。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，还包括将第一量的催化剂前体与第一稀释烃混合以形成第一稀释的前体混合物，将所述第一稀释的前体混合物与所述重油混合以形成经调制的重油，并加热所述经调制的重油以分解催化剂前体并在重油内原位形成第一分散的金属硫化物催化剂颗粒。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，还包括将第二量的催化剂前体与第二稀释烃混合以形成第二稀释的前体混合物，将所述第二稀释的前体混合物与脱沥青油混合以形成经调制的脱沥青油，并加热所述经调制的脱沥青油以分解催化剂前体并在脱沥青油内原位形成第二分散的金属硫化物催化剂颗粒。

24.一种用于加氢处理重油的***，包括：

一个或多个混合器，用于将第一量的催化剂前体与重油混合，以形成经调制的重油，当将其加热至高于催化剂前体分解温度的温度时，在重油内原位形成第一分散的金属硫化物催化剂颗粒；

一个或多个加氢处理反应器，其被配置为在加氢处理条件下对含有第一分散的金属硫化物催化剂颗粒的重油进行加氢处理，以产生含有转化产物的提质重油；

溶剂脱沥青***，其被配置为接收至少一部分提质重油和溶剂并进行溶剂脱沥青以生产脱沥青油和沥青；

一个或多个混合器，用于将第二量的催化剂前体与脱沥青油混合，以形成经调制的脱沥青油，当将其加热至高于催化剂前体分解温度的温度时，在脱沥青油内原位形成第二分散的金属硫化物催化剂颗粒；和

一个或多个加氢处理反应器，其被配置为在加氢处理条件下对脱沥青油进行加氢处理，以产生含有转化产物的提质脱沥青油。

25.根据权利要求24所述的***，其中配置成加氢处理重油的所述一个或多个加氢处理反应器包括利用所述第一分散的金属硫化物催化剂颗粒与非均相沸腾床催化剂组合的一个或多个沸腾床反应器。

26.根据权利要求24或25所述的***，其中配置成加氢处理脱沥青油的所述一个或多个加氢处理反应器包括利用所述第二分散的金属硫化物催化剂颗粒与非均相沸腾床催化剂组合的一个或多个沸腾床反应器。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的***，还包括选自闪蒸分离器、热分离器、常压蒸馏塔或减压蒸馏塔的并且被配置为将所述提质重油分离成一种或多种较低沸点烃馏分和一种或多种液态烃馏分的一种或多种分离器。

28.根据权利要求27所述的***，其中溶剂脱沥青包括：

萃取器单元，其被配置为接收一种或多种液态烃馏分的至少一部分和溶剂并进行溶剂脱沥青；

闪蒸分离器，其被配置为接收含有从萃取器单元去除的脱沥青油(DAO)和第一部分溶剂的第一料流，随后是DAO真空汽提器，其被配置为产生脱沥青油和第一回收溶剂；

加热器，其被配置为接收含有从萃取器去除的沥青和第二部分溶剂的第二料流，随后是闪蒸分离器单元，随后是沥青真空汽提器，其被配置为产生沥青和第二回收溶剂；和

将至少一部分第一回收溶剂和第二回收溶剂再循环至萃取器，任选地与补充溶剂一起再循环的装置。

29.根据权利要求24至28中任一项所述的***，还包括通过将至少一部分沥青添加到加氢处理的重油中来将所述至少一部分沥青再循环，并且还提供除第一分散的金属硫化物催化剂颗粒之外的补充的分散的金属硫化物催化剂颗粒的装置。