DE69737480T2

DE69737480T2 - Hydroumwandlung in einem gegnstromreaktionsgefäss

Info

Publication number: DE69737480T2
Application number: DE69737480T
Authority: DE
Inventors: Ramesh Berkeley Heights GUPTA; David C. Whitehouse Station DANKWORTH; Dennis D. East Horsley FLEMING; Edward S. Basking Ridge ELLIS; James J. Baton Rouge SCHORFHEIDE
Original assignee: ExxonMobil Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2017-08-23
Also published as: JP4190033B2; EP0944692B1; EP0944692A4; EP0944692A1; CA2262449A1; US5985131A; CA2262449C; DE69737480D1; WO1998007807A1; AU4083697A; JP2000517357A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veredlung eines flüssigen Erdöl- oder chemischen Stroms, bei dem der Strom im Gegenstrom zu der Strömung eines Behandlungsgases, wie eines wasserstoffhaltigen Gases, in mindestens einer Reaktionszone fließt. Der bei der Durchführung der Erfindung verwendete Reaktor enthält Dampf- und gegebenenfalls Flüssigkeitsdurchlassmittel, um ein oder mehrere Katalysatorbetten zu umgehen. Dies ermöglicht einen stabileren und effizienteren Betrieb des Reaktors.
Hintergrund der Erfindung
In den Erdölraffinierungs- und chemischen Industrien besteht ein stetiger Bedarf an verbesserten Katalysatoren und verbesserter Verfahrenstechnik. An eine solche Verfahrenstechnik, der Hydroverarbeitung (Hydroprocessing), sind wachsende Forderungen nach verbesserter Heteroatomentfernung, Aromatensättigung und Siedepunktserniedrigung gestellt worden. Es sind aktivere Katalysatoren und verbesserte Reaktorkonstruktionen erforderlich, um diesen Bedarf zu befriedigen. Gegenstromreaktoren haben das Potential, zur Erfüllung dieser Anforderungen beizutragen, weil sie gegenüber Gleichstromreaktoren bestimmte Vorteile bieten. Die Gegenstrom-Hydroverarbeitung ist wohl bekannt, hat jedoch eine sehr eingeschränkte kommerzielle Verwendung. Ein Gegenstromverfahren ist in der US-A-3 147 210 offenbart, die ein Zweistufenverfahren für die Hydroverarbeitung-Hydrierung von hochsiedenden aromatischen Kohlenwasserstoffen lehrt. Das Einsatzmaterial wird zuerst katalytischer Hydroverarbeitung unterzogen, vorzugsweise im Gleichstrom mit Wasserstoff. Es wird dann über einen schwefelempfindlichen Edelmetallhydrierkatalysator im Gegenstrom zu der Strömung von wasserstoffreichem Gas einer Hydrierung unterzogen. Die US-A-3 767 562 und die US-A-3 775 291 offenbaren ein ähnliches Ver fahren zur Herstellung von Düsentreibstoffen, außer dass der Düsentreibstoff zuerst vor der zweistufigen Hydrierung hydroentschwefelt wird. Die US-A-5 183 556 offenbart ebenfalls ein zweistufiges Gleichstrom-/Gegenstromverfahren zum Hydrofining/Hydrieren von Aromaten in einem Dieselkraftstroffstrom.
In der US-A-5 449 501 ist eine Vorrichtung offenbart, die für die katalytische Destillation vorgesehen ist. Die Destillationsvorrichtung, die ein Reaktor ist, enthält Dampfdurchlässe, die ein Mittel zur Dampfkommunikation zwischen Fraktionierabschnitten liefern, die oberhalb und unterhalb von Katalysatorbetten angeordnet sind. Im Wesentlichen der gesamte Dampf in dem Reaktor steigt durch die Dampfdurchlässe, und das gewünschte Inkontaktbringen zwischen Dampf und Flüssigkeit findet in den Fraktionierabschnitten statt.
Die US-A-3 425 810 offenbart und beansprucht eine Vorrichtung zur Durchführung von Hydrobehandlung von schweren kohlenstoffreichen Ölen, welche einen aufrechten Reaktor mit einem oberen Ende und einem unteren Ende umfasst, der geeignet ist, Wasserstoff und flüssiges Öl bei erhöhter Temperatur und Druck zu enthalten, wobei der Reaktor
interne perforierte Trägermittel zum Tragen fester Kontaktteilchen innerhalb des Reaktors, wenn dieser sich in aufrechter Stellung befindet, wobei die Trägermittel für feste Kontaktteilchen mindestens drei Kammern definieren, die so angepasst sind, dass Flüssigkeit, die vom einen Ende des Reaktors an das andere Ende strömt, dazu gebracht wird, nacheinander durch die Kammern zu gelangen,
einen internen Mantel zum Tragen der Trägermittel, wobei der interne Mantel in röhrenförmiger Gestaltung vorliegt und zusammen mit dem Reaktor einen ringförmigen Raum zwischen dem Reaktor und dem internen Mantel definiert,
feste Kontaktteilchen, die durch die Trägermittel als getrennte Betten in den Kammern getragen werden, wodurch sie ein oberes Bett und mindestens zwei untere Betten bilden,
Einlassmittel zum Einbringen von wasserstoffreichem Gas an einer Stelle innerhalb des Reaktors, die unterhalb der mindestens zwei oberen Betten liegt,
Auslassmittel zum Entnehmen von Dampf von einer Stelle innerhalb des Reaktors, die oberhalb einer Stelle zum Einbringen von wasserstoffreichem Gas liegt,
erstes Einlassmittel zum Einbringen von flüssigen Kohlenwasserstoffölen an einer Stelle innerhalb des Reaktors, die oberhalb zumindest des Bodens der zwei Betten liegt,
Mittel zur gleichmäßigen Verteilung von Flüssigkeit oberhalb des oberen Betts von Kontaktteilchen,
Mittel zur gleichmäßigen Verteilung von Flüssigkeit oberhalb zumindest eines der Betten von Kontaktteilchen, die unterhalb des oberen Betts liegen,
zweites Einlassmittel, das sich von einem der zwei Enden des Reaktors vollständig über zumindest eines der Betten erstreckt, zum Einbringen von flüssigem Öl an einer Stelle innerhalb des Reaktors, die unterhalb der Stelle zum Einbringen von Flüssigkeit mittels des ersten Einlassmittels liegt,
Auslassmittel zum Entnehmen von Flüssigkeit von einer Stelle innerhalb des Reaktors, die unterhalb einer Stelle zum Einbringen von wasserstoffreichem Gas liegt, und
separates Mittel zum Entnehmen von Flüssigkeit von einer Stelle innerhalb des Reaktors aufweist, die oberhalb einer Stelle zum Einbringen von wasserstoffreichem Gas liegt.
Die US-A-4 604 261 beansprucht und offenbart einen Hydroverarbeitungsreaktor zur katalytischen Entparaffinierung von flüssigen Erdöleinsatzmaterialien, der

(a) einen im wesentlichen vertikalen Behälter mit offenem Boden und einer inneren und äußeren Wand, die einen ringförmigen Raum dazwischen definieren, Mittel zum Abdichten des unteren Endes des ringförmigen Raums und einen in der Mitte gelegenen Teil innerhalb der inneren und äußeren Wände,
(b) eine Vielzahl von vertikal abgestuften Böden, die innerhalb des in der Mitte gelegenen Teils des Behälters befestigt sind und Stromdurchlässe zwischen den Böden definieren, wobei jeder der Böden einen Träger für ein Bett von kristallinem Aluminosilikatkatalysator darstellt,
(c) Einlassmittel am oberen Ende des Behälters zur Einführung von flüssigem Erdöleinsatzmaterial in den in der Mitte gelegene Teil des Behälters, um das flüssige Einsatzmaterial zum Herunterrieseln durch die Katalysatorbetten und Böden in Richtung des offenen unteren Endes des Behälters zu bringen
(d) Einlassmittel am oberen Ende des ringförmigen Raums zur Einführung von Wasserstoff, Öffnungen in der inneren Wand, die den ringförmigen Raum mit dem unteren Teil jedes Katalysatorbetts in Verbindung setzen, um Wasserstoff dazu zu bringen, auf jedem Boden aufwärts durch das Katalysatorbett zu durchdringen und sich mit dem flüssigen Erdöleinsatzmaterial umzusetzen, das abwärts dadurch herunterrieselt, und um niedrig siedende, flüchtige Umwandlungsprodukte aus dem flüssigen Erdöleinsatzmaterial zu strippen, wobei das Wasserstoffgas und die mitgerissenen Umwandlungsprodukte in die Stromdurchlässe zwischen den Katalysatorbetten und Böden strömen, und
(e) einen Einlass in die Stromdurchlässe, der sich am unteren Ende des Behälters befindet, zum Einbringen einer aufwärts gerichteten Strömung von inertem Trägergas in die Stromdurchlässe aufweist, wobei der Einlass ferner weitere Stromdurchlassmittel einschließt, die eine Strömungskommunikation des Einlasses mit den Durchlässen bereitstellt, wodurch Trägergas und das Wasserstoffgas mit den mitgerissenen Umwandlungsprodukten aufwärts geführt und vom oberen Ende des Behälters abgeführt werden.

Obwohl das Konzept der Gegenstrom-Hydroverarbeitung seit einiger Zeit bekannt ist, werden Gegenstromreaktoren in der Erdölindustrie in der Regel nicht verwendet, vor allem weil herkömmliche Gegenstromreaktoren für ein Fluten des Katalysatorbetts anfällig sind. Dies bedeutet, dass die relativ hohe Geschwindigkeit des aufwärts fließenden Behandlungsgases den abwärts gerichteten Strom der Flüssigkeit verhindert. Die Flüssigkeit kann somit das Katalysatorbett nicht passieren. Obwohl das Fluten unerwünscht ist, verbessert sich das Kontaktieren des Katalysators mit der Reaktantflüssigkeit, wenn sich das Bett einem gefluteten Zustand annähert. Jedoch macht ein Betrieb nahe dem Punkt des beginnenden Flutens das Verfahren gegenüber Schwankungen des Drucks oder der Temperatur oder der Flüssigkeits- oder Gasströmungsgeschwindigkeiten anfällig. Dies kann zu einer Störung führen, die groß genug ist, um ein Fluten und ein Abschalten der Verfahrensanlage einzuleiten, um zu einem stabilen Betrieb zurückzukehren. Solche Unterbrechungen sind in einem kontinuierlichen kommerziellen Betrieb im hohen Maße unerwünscht.
Daher besteht nach wie vor ein Bedarf an verbesserten Gegenstromreaktorkonstruktionen, die nicht so leicht für das Fluten anfällig sind und die sich ohne ein Abschalten erholen können, wenn ein Fluten auftreten sollte.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Veredlung flüssiger Erdöl- und chemischer Ströme in Gegenwart eines wasserstoffhaltigen Behandlungsgases zur Verfügung, wobei das Verfahren in Anspruch 1 der dieser Beschreibung folgenden Ansprüche definiert ist.
Optionale und bevorzugte Merkmale des Verfahrens werden in den Unteransprüchen charakterisiert, die an den dieser Beschreibung folgenden Anspruch 1 angehängt sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Reaktor zwei oder mehrere Reaktionszonen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt mindestens eines der Dampfdurchlassmittel außerhalb des Reaktionsgefäßes.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist ein bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendeter Reaktor, der drei Reaktionszonen zeigt, von denen jede Dampfdurchlässe, sodass aufwärts fließender Dampf eine Reaktionszone umgehen kann, und ein Flüssigkeitsablassmittel enthält.
2 ist eine Darstellung davon, wie der Reaktor der 1 auf einen Flutzustand reagiert, während Maßnahmen getroffen werden, um die Hydrodynamik des Betts zum Normalzustand zurückzuführen.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Nicht-einschränkende Beispiele für Hydroverarbeitungsverfahren, die erfindungsgemäß durchgeführt werden können, schließen die Hydroumwandlung von schweren Erdöleinsatzmaterialien in niedriger siedende Produkte, das Hydrocracken von Einsatzmaterialien aus dem Destillatsiedebereich, die Hydrobehandlung (Hydrotreating) von verschiedenen Erdöleinsatzmaterialien zur Entfernung von Heteroatomen wie Schwefel, Stickstoff und Sauerstoff, die Hydrierung von Aromaten, die Hydroisomerisierung und/oder katalytische Entparaffinierung von Wachsen, insbesondere Fischer-Tropsch-Wachsen, und die Entmetallisierung von schweren Strömen ein. Es ist bevorzugt, dass die erfindungsgemäß verwendeten Reaktoren jene sind, in denen ein Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial hydrobehandelt und hydriert wird, insbesondere wenn Heteroatome entfernt werden und wenn mindestens ein Teil der Aromatenfraktion des Einsatzmaterials hydriert wird.
Bei der Gegenstromverarbeitung behindert das vertikal aufwärts strömende Gas die abwärts gerichtete Bewegung der Flüssigkeit: Bei geringen Flüssigkeits- und Gasgeschwindigkeiten reicht die Behinderung durch das sich langsam bewegende Gas nicht aus, um ein Fluten hervorzurufen, und die Flüssigkeit im Reaktor ist in der Lage, durch das Katalysatorbett oder die Katalysatorbetten abzulaufen. Wenn jedoch entweder die Geschwindigkeit des aufwärts strömenden Gases oder die Geschwindigkeit der abwärts strömenden Flüssigkeit zu hoch ist, kann die Flüssigkeit nicht durch das Katalysatorbett ablaufen. Dies ist als "Fluten" bekannt. Die Verweilzeit der Flüssigkeit in dem Bett nimmt zu und die Flüssigkeit kann beginnen, sich oberhalb der Oberseite des Betts anzusammeln. Die Geschwindigkeit des aufwärts strömenden Gases, bei der ein Fluten in einem gegebenen Bett stattfindet, hängt von solchen Faktoren wie der Geschwindigkeit und den physikalischen Eigenschaften der abwärts strömenden Flüssigkeit ab. Ebenso hängt die Geschwindigkeit der abwärts strömenden Flüssigkeit, bei der ein Fluten in einem gegebenen Bett auftritt, in gleicher Weise von der Geschwindigkeit und den Eigenschaften des aufwärts strömenden Gases ab.
Die erfindungsgemäß verwendeten Reaktoren sind aufgrund von Dampfdurchlässen, die bewirken, dass ein Teil des aufwärts strömenden Behandlungsgases durch ein oder mehrere der Katalysatorbetten selektiv umgeleitet wird, weniger für ein Fluten anfällig als herkömmliche Gegenstromreaktoren. Der Teil des aufwärts strömenden Behandlungsgases, der ein Katalysatorbett umgeht, nimmt zu, wenn der Dampfdruckabfall über das Katalysatorbett zunimmt. Somit liefern die Dampfdurchlässe eine selbst einstellende Regulierung von aufwärts strömendem Dampf, wodurch das Fenster des hydrodynamischen Betriebs des Reaktors erweitert wird. Eine weitere Erweiterung dieses Bereichs kann erhalten werden, indem ein oder mehrere äußere Dampfdurchlässe mit Strömungskontrollmitteln eingefügt werden. Ein solches System liefert ein Mittel, durch das der Druckabfall des Katalysatorbetts und daher die Wirksamkeit des Kontaktierens mit dem Katalysator kontrolliert werden können. Wenn vorzugsweise sowohl innere als auch äußere Dampfdurchlässe bereitgestellt werden, können die äußeren Dampfdurchlässe mit einem Steuerungsmittel gesteuert werden, vorzugsweise einem Ventil für die sogenannte "Abgleichs" umleitung. Das Ventil kann selbstverständlich automatisch gesteuert werden, sodass es sich bis zu einem geeigneten Grad als Antwort auf ein Signal öffnet und schließt, das als Antwort auf Änderungen des Druckabfalls in dem Katalysatorbett/den Katalysatorbetten übermittelt wird. Dies bedeutet, dass die Abgleichsumleitung verwendet wird, um den Reaktor so nahe am Fluten wie erwünscht arbeiten zu lassen. Das Behandlungsgas, das ein bestimmtes Katalysatorbett oder bestimmte Katalysatorbetten nicht umgeht, passiert das andere Katalysatorbett/die anderen Katalysatorbetten und dient dazu, an den erwünschten Hydroverarbeitungsreaktionen teilzunehmen, leichte oder verdampfte Reaktionsprodukte abzuführen und Katalysatorgifte wie Schwefelwasserstoff, Wasser und/oder Ammoniak usw. zu strippen.
Somit bieten die Dampfdurchlässe einen erweiterten Betriebsbereich und eine Möglichkeit, nahe am Flutungspunkt des Reaktors zu arbeiten. Dies ermöglicht ein stabileres, effizienteres Reaktorbetriebsregime. Ferner kann der Reaktor sicher und kontinuierlich betrieben werden und spricht gleichzeitig auf normale Prozessschwankungen der Flüssigkeits- und Dampfströmungsgeschwindigkeit und der Temperatur an. Der Bereich von Gesamtströmungsgeschwindigkeiten, die toleriert werden können, wird dadurch erweitert. Der Betrieb nahe am Flutungspunkt führt zu sehr wirksamem Kontaktieren, weil die Katalysatorteilchen durch die abwärts strömende Flüssigkeit gut berieselt werden. Bei einem Fehlen von Dampfdurchlässen müsste man einen herkömmlichen Gegenstromreaktor bei geringerer Effizienz betreiben, um betriebsbereit zu bleiben.
Die höhere Kapazität der Dampfströmungsgeschwindigkeit der erfindungsgemäß verwendeten Reaktoren sorgt für Flexibilität hinsichtlich der Verwendung von höheren Quenchgasgeschwindigkeiten und/oder Behandlungsgasgeschwindigkeiten, was eine größere Anwendungsbreite bei Reaktionen mit einem hohen Wasserstoffverbrauch und einer hohen Wärmefreisetzung wie der Aromatensättigung ermöglicht. Außerdem ermöglicht die höhere Gashandhabungskapazität die Verwendung der Gegenstromreaktionsverfahrenstechnik bei Reaktionen mit Entwicklung von Dampfphasenprodukten, die in Folge von überschüssigem, während der Reaktion erzeugtem Dampf andernfalls zum Fluten führen können, z.B. dem Hydrocracken.
Falls ein Fluten stattfindet, erholen sich die erfindungsgemäß verwendeten Reaktoren auch leichter und werden leichter zurück zum Normalbetrieb gebracht. Während des Flutens nimmt die Flüssigkeitsverweilzeit in dem Bett zu, und Flüssigkeit kann beginnen, sich oberhalb der Oberseite des Betts anzusammeln. Dieser Flüssigkeitsstau muss abgelassen werden, damit eine Erholung von dem Fluten erfolgt. Die Dampfdurchlässe verringern die Gasströmungsgeschwindigkeit durch das Katalysatorbett/die Katalysatorbetten, wodurch die Flüssigkeit leichter durch das Katalysatorbett/die Katalysatorbetten ablaufen kann. Das erfindungsgemäße Flüssigkeitsablassmittel trägt auch zur Erholung des Reaktors von dem Fluten bei.
Solange hier nicht anders angegeben, beziehen sich die Begriffe "stromabwärts" und "stromaufwärts" auf den Flüssigkeitsstrom, der abwärts fließt. Ferner müssen die erfindungsgemäßen Reaktoren nicht auf katalytische chemische Reaktionen beschränkt sein, sondern können auch in Gas-Flüssigkeitskontakttürmen verwendet werden, wie solche, die zum Extrahieren oder zum Strippen verwendet werden. In solchen Fällen ist notwendigerweise keine Reaktion einbezogen und das sich aufwärts bewegende Gas kontaktiert eine sich abwärts bewegende Flüssigkeit, um in der Regel einen Massentransfer zwischen den zwei Strömen zu erzielen.
Die bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendeten Reaktoren werden anhand einer Beschreibung eines Beispielreaktors besser verständlich, der hier in den 1 und 2 gezeigt ist. Verschiedene Reaktoreinbauten, wie Strömungsverteilermittel, Thermoelemente, Wärmeübertragungsvorrichtungen usw., sind in den Figuren der Einfachheit halber nicht gezeigt. 1 zeigt Reaktor R, der einen Flüssigkeitseinlass LI zur Aufnahme eines zu behandelnden Einsatzmaterials und einen Flüssigkeitsauslass LO zur Entfernung von flüssigem Reaktionsprodukt enthält. Es wird auch ein Behandlungsgaseinlass GI und ein Gasauslass GO bereitgestellt. Der Reaktor enthält drei in Reihe angeordnete Reaktionszonen r₁, r₂ und r₃. Jeder Reaktionszone geht unmittelbar voraus und folgt unmittelbar eine Nicht-Reaktionszone nr₁, nr₂, nr₃ und nr₄. Die Nicht-Reaktionszone kann ein Hohlraum oder ein leerer Abschnitt in dem Reaktor sein. Ein Flüssigkeitsverteilungsmittel LR (das in 2 der Einfachheit halber nicht gezeigt ist) kann oberhalb von jeder Reaktionszone angeordnet sein, um abwärts fließende Flüssigkeit gleichmäßiger in der nächsten stromabwärts liegenden Reaktionszone zu verteilen. Jede Reaktionszone ist aus einem Katalysatorbett zusammengesetzt, das für die erwünschte Reaktion geeignet ist.
Fünf Dampfdurchlässe VB₁, VB₂, VB₃, VB₄ und VB₅ und ein Flüssigkeitsablassmittel LD sind bei den Reaktoren der Figuren gezeigt, auch wenn irgendeine Anzahl und Größe der Dampfdurchlässe in Abhängigkeit von dem Anteil des Dampfes verwendet werden kann, den man die Reaktionszone(n) zu umgehen wünscht. Für erfindungsgemäße Zwecke ist es erwünscht, dass nur ein Teil des Dampfes eine oder mehrere Gegenstromreaktionszonen umgeht. Es ist bevorzugt, dass weniger als etwa 50 Vol.-%, soweit möglich, umgeleitet werden. Das Flüssigkeitsablassmittel dient als Dampfdurchlass während des Normalbetriebs, kann jedoch das Ablassen von Flüssigkeit bei Flutungsstörungen ermöglichen. Es ist selbstverständlich, dass mehr als ein Flüssigkeitsablassmittel in irgendeiner oder mehreren Reaktionszonen verwendet werden können. Die Größe und Anzahl von solchen Flüssigkeitsablassmitteln hängt von solchen Faktoren wie der Größe des Reaktors, der Packung des Katalysators in dem Katalysatorbett/den Katalysatorbetten und der Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeit durch das Katalysatorbett ab.
Der Reaktor der 1 wird betrieben, indem das zu behandelnde Einsatzmaterial in Flüssigkeitseinlass LI des Reaktors R eingebracht wird. Ein geeignetes Behandlungsgas, wie ein wasserstoffhaltiges Gas, wird durch Öffnung GI im Gegenstrom zu dem abwärts gerichteten Strom des flüssigen Einsatz materials in den Reaktor eingebracht. Es ist selbstverständlich, dass das Behandlungsgas nicht allein an dem unteren Teil des Reaktors bei GI eingebracht werden muss, sondern auch in eine beliebige oder mehrere der Nicht-Reaktionszonen eingebracht werden kann, beispielsweise bei GI_a und/oder GI_b. Das Behandlungsgas kann auch in irgendein oder mehrere der Katalysatorbetten injiziert werden. Ein Vorteil des Einbringens von Behandlungsgas an verschiedenen Stellen in dem Reaktor besteht darin, die Temperatur innerhalb des Reaktors zu kontrollieren. Beispielsweise kann kaltes Behandlungsgas an verschiedenen Stellen in den Reaktor injiziert werden, um jegliche exotherme Reaktionswärme abzumildern. Es liegt auch im Bereich dieser Erfindung, dass das gesamte Behandlungsgas an irgendeiner der zuvor genannten Stellen eingebracht werden kann, solange mindestens ein Teil davon in mindestens einer Reaktionszone im Gegenstrom zu der Flüssigkeitsströmung strömt.
Die Reaktoren, die bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden bei für die gewünschte Reaktion geeigneten Temperaturen und Drücken betrieben. Beispielsweise liegen typische Hydrobehandlungstemperaturen im Bereich von etwa 40°C bis etwa 450°C bei Drücken von etwa 3,45 bis etwa 206,9 bar Überdruck (etwa 50 bis etwa 3000 psig), vorzugsweise 3,45 bis 172,41 bar Überdruck (50 bis 2500 psig). Das flüssige Einsatzmaterial passiert abwärts gerichtet das Katalysatorbett von Reaktionszone r₁, in der es sich auf der Katalysatoroberfläche mit dem Behandlungsgas umsetzt. Jegliche erhaltenen Dampfphasenreaktionsprodukte werden durch das aufwärts strömende Behandlungsgas nach oben gespült. Diese Dampfphasenreaktionsprodukte können relativ niedrig siedende Kohlenwasserstoffe und Heteroatomkomponenten wie H₂S und NH₃ einschließen. Jegliches nicht umgesetztes Einsatzmaterial sowie flüssiges Reaktionsprodukt passiert abwärts gerichtet jedes aufeinanderfolgende Katalysatorbett von jeder aufeinanderfolgenden Reaktionszone r₂ und r₃. Diese Figur zeigt ein optiona les Flüssigkeitsverteilungsmittel LR, das oberhalb von jedem Katalysatorbett angeordnet werden kann. Die Enden der Dampfdurchlässe können oberhalb oder unterhalb des Flüssigkeitsverteilungsmittels angeordnet sein. Beispielsweise zeigt 1 das obere Ende von Dampfdurchlass VB₃, der an einer Stelle oberhalb von Flüssigkeitsverteilungsmittel LR endet. Das untere Ende von Dampfdurchlässen VB₁ und VB₂ endet an einer Stelle unterhalb von dem Flüssigkeitswiederverteilungsmittel LR. Diese Anordnung ermöglicht eine selektive Umleitung von in Reaktionszone r₂ erzeugten Dämpfen zu dem Reaktorgasauslass, wobei gleichzeitig wasserstoffhaltiges Behandlungsgas höherer Reinheit in Katalysatorbett r₁ eingebracht wird, indem wasserstoffhaltiges Gas höherer Reinheit aus nr₃ zu dem Einlass von Katalysatorbett r₁ selektiv umgeleitet wird. Es liegt im Bereich dieser Erfindung, dass die oberen oder unteren Enden von einem oder mehreren der Dampfdurchlässe an einer Stelle innerhalb der Reaktionszone enden, wie wenn beispielsweise Katalysatorteilchen mit zwei unterschiedlichen Größen oder Geometrien in einer einzelnen Reaktionszone in Schichten verwendet werden. Es wird nicht angenommen, dass der exakte Typ von Flüssigkeitsverteilungsboden die Durchführung der vorliegenden Erfindung einschränkt, und der Reaktor kann daher irgendwelche herkömmlichen Verteilungsböden wie Siebböden, Glockenböden usw. verwenden. Der Flüssigkeitsabstrom verlässt den Reaktor über Öffnung LO und Dampfabstom über Öffnung GO. Die bevorzugte Betriebsweise der erfindungsgemäß verwendeten Reaktoren besteht darin, dass lediglich ein Teil des Dampfes umgeleitet wird, während nach wie vor ausreichend durch das Katalysatorbett/die Katalysatorbetten aufwärts strömender Dampf aufrechterhalten wird, um die Nachfrage an Behandlungsgas (Wasserstoff) für das Katalysatorbett/die Katalysatorbetten mit relativ hoher kinetischer Effizienz zu erfüllen.
Wie zuvor erwähnt, sind Gegenstromreaktoren typischerweise für eine Störung durch Flutung anfällig. Das bedeutet, dass das aufwärts strömende Behandlungsgas das flüssige Einsatzmaterial und den Flüssigkeitsabstrom daran hindert, durch ein oder mehrere Katalysatorbetten abwärts zu fließen. 2 zeigt hier, wie der Reaktor der 1 während eines Flutzustands arbeiten würde, um den Reaktor ohne erhebliche Ausfallzeit zum Betrieb zurückzubringen. Beispielsweise steigt während eines Flutzustands in Reaktionszone r₂ der Flüssigkeitsstand in dem Bett an und Flüssigkeit kann beginnen, sich oberhalb der Oberseite des Katalysatorbetts anzusammeln. Ein oder mehrere Flüssigkeitsablassmittel LD werden bereitgestellt, damit die Flüssigkeit ein oder mehrere Katalysatorbetten umgehen kann. Vor dem Fluten kann das Flüssigkeitsablassmittel als Dampfdurchlass fungieren. Der obere Teil des Flüssigkeitsablassmittels kann mit dem Katalysatorbett bündig abschließen oder sich auf irgendeiner Höhe oberhalb der Oberseite des Katalysatorbetts befinden. Es ist bevorzugt, dass der obere Teil des Flüssigkeitsablassmittels mit der Oberseite des Katalysatorbetts im Wesentlichen bündig abschließt. Jegliche Flüssigkeit, die das Ablassmittel passiert, kann zu dem nächsten stromabwärts liegenden Bett geleitet werden, oder sie kann vorzugsweise in irgendeine oder mehrere der stromaufwärts liegenden Reaktionszonen zurückgeführt werden.
Die Dampf- und Flüssigkeitsablassdurchlässe können irgendein geeignetes Gefüge sein, das aus einem Material konstruiert ist, das die Betriebsbedingungen des Reaktors überstehen kann. Geeignete Materialien schließen Metalle, wie rostfreie und Kohlenstoffstähle, keramische Materialien sowie Hochleistungsverbundmaterialien wie Kohlefasermaterialien ein. Bevorzugt sind röhrenförmige Durchlässe. Die Durchlässe müssen nicht völlig senkrecht sein. Das heißt, dass sie geneigt oder gekrümmt sein können oder sogar in Form einer Spirale vorliegen können. Es ist selbstverständlich, dass die Durchlässe irgendeine geeignete Größe in Abhängigkeit von der Menge und der Geschwindigkeit von Dampf aufweisen können, den man von einer Nicht-Reaktionszone zu einer anderen umzuleiten wünscht. Ferner können ein oder mehrere der Durchlässe oder Ablassmittel ein flaches, im Wesentlichen horizontales Teil, wie eine Ablenkplatte, darüber aufweisen, um zu verhindern, dass Flüssigkeit aus einem stromaufwärts liegenden Bett in die Durchlässe fällt. Ebenso können sich mehr als ein Durchlass über mindestens einen Teil von irgendeiner oder mehreren Reaktionszonen erstrecken. Es ist bevorzugt, dass sich die Dampfdurchlässe über die eine oder mehreren Reaktionszonen vollständig erstrecken. Wenn eine Vielzahl verwendet wird, ist es bevorzugt, dass sie um die vertikale Achse des Reaktors herum konzentrisch angeordnet sind. Ein oder mehrere Dampfdurchlässe können auch außerhalb der Reaktionszone geführt werden. Beispielsweise kann eine röhrenförmige Anordnung auf der Außenseite des Reaktors verwendet werden, sodass sich eine oder mehrere Nicht-Reaktionszonen in Flüssigkeitskommunikation mit irgendeiner oder mehreren anderen Nicht-Reaktionszonen befinden. Die Dampfdurchlässe können ein Strömungskontrollmittel enthalten, um den Teil von Dämpfen zu kontrollieren, der aus einer Nicht-Reaktionszone zu einer anderen Nicht-Reaktionszone geleitet wird. Wenn sich die Dampfdurchlässe außerhalb des Reaktors befinden, dann ist es bevorzugt, dass das Strömungskontrollmittel einfach ein Strömungskontrollventil ist.
Es liegt im Bereich der vorliegenden Erfindung, dass die Dampfdurchlässe zwei oder mehrere Katalysatorbetten oder Reaktionszonen umgehen. Ferner müssen die Dampfdurchlässe keine hohlen Gefüge wie vollwandige Rohre sein, jedoch können sie ein Packungsmaterial enthalten, wie inerte Kugeln oder Katalysatorteilchen oder beides. Wenn Katalysatorteilchen zumindest einen Teil des Packungsmaterials in den Dampfdurchlässen ausmachen, können sie verwendet werden, um die Dampfphasenreaktanden weiter umzusetzen. Das Packungsmaterial und/oder die Katalysatorteilchen in den Dampfdurchlässen können eine Größe aufweisen, die von den Katalyatorteilchen in den Katalysator betten der Reaktionszonen verschieden sind. Eine solche Packung kann dazu beitragen, die Umleitungseigenschaften der Rohre zu verbessern. Die Dampfdurchlässe können auch perforiert sein, damit Dampf entlang verschiedener Niveaus des Katalysatorbetts verteilt werden kann. Es ist bevorzugt, dass sich ein oder mehrere Gleichstromreaktionszonen stromaufwärts von einer oder mehreren Gegenstromreaktionszonen befinden. Die Zonen können in separaten Reaktoren oder zwei oder mehrere Zonen können in demselben Reaktor vorliegen. Es ist bevorzugt, dass sämtliche Gegenstromzonen in demselben Reaktor vorliegen.
Die Durchführung der vorliegenden Erfindung ist auf alle Flüssigkeits-Dampf-Gegenstromraffinier- und chemischen Systeme anwendbar. Einsatzmaterialien, die für die Verwendung in solchen Systemen geeignet sind, schließen jene im Naphtha-Siedebereich bis hin zu schweren Einsatzmaterialien, wie Gasöle und Rückstände, ein. Typischerweise reicht der Siedebereich von etwa 40°C bis etwa 1000°C. Nicht-einschränkende Beispiele für solche Einsatzmaterialien, die bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Vakuumrückstand, atmosphärischen Rückstand, Vakuumgasöl (VGO), atmosphärisches Gasöl (AGO), schweres atmosphärisches Gasöl (HAGO), dampfgecracktes Gasöl (steam cracked gas oil, SCGO), entasphaltiertes Öl (deasphalted oil, DAO) und leichtes Katalysezyklusöl (light cat cycle oil, LCCO) ein.
Einsatzmaterialien, die durch die Durchführung der vorliegenden Erfindung behandelt werden, enthalten höchstwahrscheinlich unerwünschte hohe Gehalte an Heteroatomen, wie Schwefel und Stickstoff. In solchen Fällen ist es häufig bevorzugt, dass die erste Reaktionszone eine solche ist, in der der flüssige Einsatzmaterialstrom im Gleichstrom mit einem Strom von wasserstoffhaltigem Behandlungsgas durch ein Festbett aus einem geeigneten Hydrobehandlungskatalysator fließt.
Der Begriff „Hydrobehandlung" (Hydrotreating) bezieht sich, so wie er hier verwendet wird, auf Verfahren, bei denen ein wasserstoffhaltiges Behandlungsgas in Gegenwart eines Katalysators verwendet wird, der vorwiegend zur Entfernung von Heteroatomen wie Schwefel und Stickstoff unter einer gewissen Hydrierung von Aromaten wirksam ist.
Der Begriff „Hydroverarbeitung" (Hydroprocessing) schließt Hydrobehandlung ein, schließt jedoch auch Verfahren ein, die vorwiegend in Richtung Hydrierung, Hydrocracken und Hydroisomerisierung wirksam sind.
Ringöffnung, insbesondere von naphthenischen Ringen, kann für erfindungsgemäße Zwecke ebenfalls in den Begriff „Hydroverarbeitung" eingeschlossen sein.
Geeignete Hydrobehandlungskatalysatoren zur erfindungsgemäßen Verwendung sind irgendwelche herkömmlichen Hydrobehandlungskatalysatoren und schließen jene ein, die aus mindestens einem Gruppe VIII-Metall, vorzugsweise Fe, Co und Ni, insbesondere Co und/oder Ni und am meisten bevorzugt Co sowie mindestens einem Gruppe VI-Metall, vorzugsweise Mo und W, insbesondere Mo auf einem Trägermaterial mit großer Oberfläche, vorzugsweise Aluminiumoxid, zusammengesetzt sind.
Andere geeignete Hydrobehandlungskatalysatoren schließen Zeolithkatalysatoren sowie Edelmetallkatalysatoren ein, wobei das Edelmetall aus Pd und Pt ausgewählt ist.
Es liegt im Bereich der vorliegenden Erfindung, dass mehr als ein Typ von Hydrobehandlungskatalysator in demselben Reaktor verwendet wird.
Das Gruppe VIII-Metall ist typischerweise in einer Menge im Bereich von etwa 2 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 4 bis 12 Gew.-% vorhanden. Das Gruppe VI-Metall ist typischerweise in einer Menge im Bereich von etwa 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 10 bis 40 Gew.-% und insbesondere von etwa 20 bis 30 Gew.% vorhanden. Sämtliche Gewichtsprozentsätze der Metalle beziehen sich auf den Träger. Mit "auf den Träger" ist gemeint, dass die Prozentsätze auf das Gewicht des Trägers bezogen sind. Wenn der Träger beispielsweise 100 g wiegt, bedeuten 20 Gew.-% Gruppe VIII-Metall, dass sich 20 g Gruppe VIII-Metall auf dem Träger befinden. Typische Hydrobehandlungstemperaturen liegen im Bereich von etwa 100°C bis etwa 400°C mit Drücken von etwa 3,45 bis etwa 206,9 bar Überdruck (etwa 50 psig bis etwa 3000 psig), vorzugsweise von etwa 3,45 bis etwa 172,41 bar Überdruck (etwa 50 psig bis etwa 2500 psig). Wenn das Einsatzmaterial relativ geringe Gehalte an Heteroatomen enthält, kann die Gleichstrom-Hydrobehandlungsstufe wegfallen und das Einsatzmaterial direkt zu einer Aromatensättigungs-, Hydrocrack- und/oder Ringöffnungsreaktionszone geleitet werden.
Zu Zwecken der Hydroverarbeitung bedeutet der Begriff "wasserstoffhaltiges Behandlungsgas" einen Behandlungsgasstrom, der mindestens eine wirksame Menge an Wasserstoff für die vorgesehene Reaktion enthält. Der in den Reaktor eingebrachte Behandlungsgasstrom enthält vorzugsweise mindestens etwa 50 Vol.-%, insbesondere mindestens etwa 75 Vol.-% Wasserstoff. Es ist bevorzugt, dass das wasserstoffhaltige Behandlungsgas wasserstoffreiches Frischgas, vorzugsweise Wasserstoff ist.
Wenn die erste Reaktionszone eine Gleichstrom-Hydrobehandlungsreaktionszone ist, wird der flüssige Abstrom aus der Hydrobehandlungsreaktionszone zu mindestens einer stromabwärts liegenden Reaktionszone geleitet, in der die Flüssigkeit im Gegenstrom zu dem Strom von aufwärts strömenden wasserstoffhaltigem Behandlungsgas durch ein Katalysatorbett geleitet wird. In Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Einsatzmaterials und dem gewünschten Veredelungsgrad kann mehr als eine Reaktionszone erforderlich sein. Die am meisten gewünschten Reaktionsprodukte, die aus der Hydroverarbeitung erhalten werden, sind, insbesondere wenn Gasöle die Einsatzmaterialien sind, jene, die verringerte Gehalte an Schwefel und Stickstoff enthalten. Produktströme, die Paraffine, insbesondere lineare Paraffine enthalten, sind oft gegenüber Naphthenen bevorzugt, die oft gegenüber Aromaten bevorzugt sind. Um dies zu erreichen, wird mindestens ein stromabwärts liegender Katalysator aus der Gruppe bestehend aus Hydrobehandlungskatalysatoren, Hydrocrack-Katalysatoren, Aromatensättigungskatalysatoren und Ringöffnungskatalysatoren ausgewählt. Wenn es wirtschaftlich machbar ist, einen Produktstrom mit höheren Gehalten an Paraffinen herzustellen, schließen die stromabwärts liegenden Zonen dann vorzugsweise eine Aromatensättigungszone und eine Ringöffnungszone ein.
Wenn eine der stromabwärts liegenden Reaktionszonen eine Hydrocrackzone ist, kann der Katalysator irgendein geeigneter herkömmlicher Hydrocrackkatalysator sein, der unter typischen Hydrocrackbedingungen eingesetzt wird. Typische Hydrocrackkatalysatoren sind in der US-A-4 921 595 (UOP) beschrieben, auf die hier Bezug genommen wird. Solche Katalysatoren sind typischerweise aus einer Gruppe VIII-Metall-Hydrierkomponente auf einem Zeolith-Crackbasismaterial zusammengesetzt. Die Zeolith-Crackbasismaterialien werden in der Technik auch mitunter als Molekularsiebe bezeichnet und sind im Allgemeinen aus Siliciumdioxid, Alumiumoxid und einem oder mehreren austauschbaren Kationen zusammengesetzt, wie Natrium, Magnesium, Calcium, Seltenerdmetallen usw. Sie sind ferner durch Kristallporen mit relativ gleichmäßigem Durchmesser zwischen etwa 4 und 12 Å gekennzeichnet. Es ist bevorzugt, Zeolithe mit einem relativ hohen Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Molverhältnis größer als etwa 3, vorzugsweise größer als etwa 6 zu verwenden. Geeignete in der Natur vorkommende Zeolithe schließen Mordenit, Clinoptiliolit, Ferrierit, Dachiardit, Chabasit, Erionit und Faujasit ein. Geeignete synthetische Zeolithe schließen die Kristalltypen β, X, Y und L, z.B. synthetischen Faujasit, Mordenit, ZSM-5, MCM-22 und die größerporigen Varianten der ZSM- und MCM-Reihen ein. Ein besonders bevorzugter Zeolith ist irgendein Mitglied der Faujasit-Familie, siehe Tracy et al. Proc. of the Royal Soc., 1996, Band 452, Seite 813. Es ist selbstverständlich, dass diese Zeolithe entmetallisierte Zeolithe einschließen können, die selbstverständlich ein signifikantes Porenvolumen im Mesoporenbereich, d.h. 20 bis 500 Å, einschließen. Nicht-einschränkende Beispiele für Gruppe VIII-Metalle, die auf den Hydrocrack-Katalysatoren verwendet werden können, schließen Eisen, Kobalt, Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin ein. Bevorzugt sind Platin und Palladium, wobei Platin bevorzugter ist. Die Menge an Gruppe VIII-Metall liegt im Bereich von etwa 0,05 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators. Wenn das Metall ein Gruppe VIII-Edelmetall ist, ist es bevorzugt, etwa 0,05 bis etwa 2 Gew.-% zu verwenden. Hydrocrack-Bedingungen schließen Temperaturen von etwa 200°C bis 425°C, vorzugsweise von etwa 220°C bis 330°C, insbesondere von etwa 245°C bis 315°C, einen Druck von etwa 13,79 bis etwa 206,9 bar Überdruck (etwa 200 psig bis etwa 3000 psig) und einen stündlichen Flüssigkeitsdurchsatz von etwa 0,5 bis 10 V/V/h, vorzugsweise von etwa 1 bis 5 V/V/h ein.
Nicht-einschränkende Beispiele für Aromaten-Hydrierungskatalysatoren schließen Nickel, Kobalt-Molybdän, Nickel-Molybdän und Nickel-Wolfram ein. Nicht-einschränkende Beispiele für Edelmetall-Katalysatoren schließen jene auf Basis von Platin und/oder Palladium ein, das vorzugsweise auf einem geeigneten Trägermaterial aufgebracht ist, typischerweise ein hitzebeständiges Oxidmaterial wie Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid-Siliciumdioxid, Kieselgur, Diato meenerde, Magnesiumoxid und Zirconiumdioxid. Zeolithträger können ebenfalls verwendet werden. Solche Katalysatoren sind typischerweise für eine Vergiftung durch Schwefel und Stickstoff anfällig. Die Aromatensättigungszone wird vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 40°C bis etwa 400°C, insbesondere von etwa 260°C bis etwa 350°C, bei einem Druck von etwa 6,89 bis etwa 206,9 bar Überdruck (etwa 100 psig bis etwa 3000 psig), vorzugsweise von etwa 13,79 bis etwa 82,76 bar Überdruck (etwa 200 psig bis etwa 1200 psig) und bei einem stündlichen Flüssigkeitsdurchsatz (LHSV) von etwa 0,3 V/V/h bis etwa 2,0 V/V/h betrieben.
Die flüssige Phase in den erfindungsgemäß verwendeten Reaktoren sind typischerweise die Komponenten des Einsatzmaterials mit höherem Siedepunkt. Die Dampfphase ist typischerweise eine Mischung aus wasserstoffhaltigem Behandlungsgas, Heteroatomverunreinigungen und verdampften, niedriger siedenden Komponenten in dem frischen Einsatzmaterial sowie leichten Produkten von Hydroverarbeitungsreaktionen. Die Dampfphase in dem Katalysatorbett einer Gegenstromreaktionszone wird mit dem aufwärts strömenden wasserstoffhaltigen Behandlungsgas nach oben gespült und gesammelt, fraktioniert oder zur weiteren Verarbeitung weitergeführt. Wenn der Dampfphasenabstrom noch weitere Hydroverarbeitung benötigt, kann er zu einer Dampfphasenreaktionszone, die zusätzlichen Hydroverarbeitungskatalysator enthält, geleitet werden und geeigneten Hydroverarbeitungsbedingungen für eine weitere Umsetzung unterzogen werden. Es ist selbstverständlich, dass sämtliche Reaktionszonen entweder in demselben Reaktor durch Nicht-Reaktionszonen voneinander getrennt vorliegen oder irgendwelche in separaten Reaktoren vorliegen können. Die Nicht-Reaktionszonen sind im letzteren Fall typischerweise die Überführungsleitungen, die von einem Reaktor in einen anderen führen. Es liegt auch im Bereich der vorliegenden Erfindung, dass ein Einsatzmaterial, das bereits hinreichend niedrige Gehalte an Heteroatomen ent hält, direkt in eine Gegenstrom-Hydroprocessing-Reaktionszone zur Aromatensättigung und/oder zum Cracken eingeführt wird. Wenn eine Vorverarbeitungsstufe durchgeführt wird, um den Gehalt an Heteroatomen zu verringern, können der Dampf und die Flüssigkeit getrennt und der flüssige Abstrom zu dem oberen Teil eines Gegenstromreaktors geleitet werden. Der Dampf aus der Vorverarbeitungsstufe kann separat verarbeitet oder mit dem Dampfphasenprodukt aus dem erfindungsgemäßen Reaktor kombiniert werden. Das Dampfphasenprodukt/die Dampfphasenprodukte können eine weitere Dampfphasen-Hydroverarbeitung durchlaufen, falls eine größere Verringerung von Heteroatom- und Aromatenspezies erwünscht ist oder direkt zu einem Gewinnungssystem geleitet werden.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Einsatzmaterial in eine erste Reaktionszone im Gleichstrom mit dem Strom von wasserstoffhaltigem Behandlungsgas eingebracht werden. Eine Dampfphasenabstrom-Fraktion kann dann zwischen Reaktionszonen von der Abstromfraktion der flüssigen Phase getrennt werden. Das heißt in einer Nicht-Reaktionszone. Der Dampfphasenabstrom kann zu einer zusätzlichen Hydrobehandlung geleitet oder gesammelt oder weiter fraktioniert werden. Der Abstrom der flüssigen Phase wird dann zur nächsten stromabwärts liegenden Reaktionszone geleitet, die vorzugsweise eine Gegenstromreaktionszone ist. Gemäß anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann der Dampfphasenabstrom und/oder das Behandlungsgas zwischen beliebigen Reaktionszonen entnommen oder injiziert werden.
Das Gegenstromkontaktieren von Flüssigkeit aus einer stromaufwärts liegenden Reaktionszone mit aufwärts strömendem Behandlungsgas strippt gelöste H₂S- und NH₃-Verunreinigungen aus dem Abstrom-Strom, wodurch sowohl der Wasserstoffpartialdruck als auch die Katalysatorleistung verbessert wird. Das resultierende flüssige Endprodukt enthält einen wesentlich geringeren Gehalt an Heteroatomen und wesentlich mehr Wasserstoff als das ursprüngliche Einsatzmaterial. Dieser flüssige Produktstrom kann zu stromabwärts liegenden Hydroverarbeitungs- oder Umwandlungsverfahren geleitet werden.

Claims

Verfahren zur Veredlung flüssiger Erdöl- und chemischer Ströme in Gegenwart eines wasserstoffhaltigen Behandlungsgases, wobei das Verfahren in einem Reaktor durchgeführt wird, der eine oder mehrere vertikal angeordnete Reaktionszonen aufweist, wobei jede Reaktionszone Hydroverarbeitungskatalysator enthält und jeder Reaktionszone, bezogen auf die Strömung der Flüssigkeit durch diese, unmittelbar eine Nicht-Reaktionszone vorausgeht und unmittelbar eine Nicht-Reaktionszone folgt, wobei mindestens eine der Reaktionszonen mit mindestens einem Dampfdurchlassmittel verbunden ist, sodass ein Teil des aufwärts strömenden Dampfes von einer Nicht-Reaktionszone, die unmittelbar der Reaktionszone folgt, durch das Dampfdurchlassmittel in eine Nicht-Reaktionszone gelangt, die der Reaktionszone unmittelbar vorausgeht, und dadurch zumindest einen Teil des vertikalen Bereichs der einen Reaktionszone umgeht, wobei bei dem Verfahren (a) flüssiger Strom im Gegenstrom zum aufwärts strömenden wasserstoffhaltigen Behandlungsgas in mindestens eine Reaktionszone geleitet wird, um unter Hydroverarbeitungsbedingungen Hydroverarbeitungskatalysator zu kontaktieren, wobei der Hydrobehandlungskatalysator ausgewählt ist aus Hydrobehandlungskatalysatoren, Hydrierungskatalysatoren, Hydroisomerisierungskatalysatoren und Ringöffnungskatalysatoren, wobei die Reaktionszone mit mindestens einem zuvor beschriebenen Dampfdurchlassmittel verbunden ist, das sich durch oder um zumin dest einem Teil einer oder mehrerer jeweiliger Reaktionszonen erstreckt, sodass ein Teil des aufwärts strömenden wasserstoffhaltigen Behandlungsgases einen vertikalen Teil des Katalysatorbetts in der jeweiligen Reaktionszone umgeht, wodurch der Teil des aufwärts strömenden Behandlungsgases, der ein Katalysatorbett umgeht, zunimmt, wenn der Dampfdruckabfall durch dieses Bett zunimmt, (b) ein Abstrom der Dampfphase von mindestens einer Gegenstromreaktionszone in die unmittelbar stromaufwärts (bezogen auf die Strömung der Flüssigkeit) befindliche Nicht-Reaktionszone gewonnen wird, wobei der Abstrom der Dampfphase aus wasserstoffhaltigem Behandlungsgas, gasförmigen Reaktionsprodukten und verdampftem flüssigem Reaktionsprodukt zusammengesetzt ist, (c) ein Abstrom der flüssigen Phase stromabwärts (bezogen auf die Strömung der Flüssigkeit) von der mindestens einen Gegenstromreaktionszone gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem drei Reaktionszonen vorhanden sind, wobei die erste eine Hydrobehandlungszone ist, die zweite Reaktionszone eine Hydrocrackzone ist, wobei der Abstrom der Flüssigkeit aus der ersten Reaktionszone im Gegenstrom zu dem aufwärts strömenden wasserstoffhaltigen Gas unter Hydrocrackbedingungen durch ein Bett von Hydrocrackkatalysator strömt, und die dritte Reaktionszone eine Aromatensättigungszone ist, in der der Abstrom der Flüssigkeit der zweiten Reaktionszone im Gegenstrom zu dem aufwärts strömenden wasserstoffhaltigen Gas unter Hydrierungsbedingungen durch ein Bett von Hydrierungskatalysator strömt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Hydrobehandlungszone eine Gegenstromreaktionszone ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem stromaufwärts der Gegenstrom-Hydrobehandlungsreaktionszone mindestens eine Gleichstrom-Hydrobehandlungsreaktionszone bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zusätzlich zu mindestens einer Gegenstromreaktionszone mindestens eine Gleichstromreaktionszone bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem mindestens eine Gleichstromreaktionszone Hydrobehandlungskatalysator zur Entfernung von Heteroatomen aus dem Strom enthält und unter Hydrobehandlungsbedingungen betrieben wird, die Temperaturen im Bereich von etwa 100°C bis etwa 400°C bei Drücken von etwa 0,35 bis etwa 20,69 MPa Überdruck (etwa 50 psig bis etwa 3000 psig) einschließen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Hydrobehandlungskatalysator aus mindestens einem Metall aus Gruppe VIII und mindestens einem Metall aus Gruppe VI des Periodensystems der Elemente zusammengesetzt ist, wobei die Metalle auf einem anorganischen, feuerfesten Träger vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Gruppe VIII-Metall ausgewählt ist aus einem Edelmetall (vorzugsweise Pt oder Pd), Fe, Co und Ni, und das Gruppe VI-Metall ausgewählt ist aus Mo and W.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine der Gegenstromreaktionszonen Hydrocrackkatalysator enthält und unter Hydrocrackbedingungen betrieben wird, die Temperaturen von etwa 200°C bis 425°C und einen stündlichen Flüssigkeitsdurchsatz von etwa 0,5 bis 10 V/V/h einschließen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Hydrocrackkatalysator aus einem Gruppe VIII-Metall auf einem Zeolithträger zusammengesetzt ist, wobei das Gruppe VIII-Metall ausgewählt ist aus Eisen, Kobalt, Nickel; Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin, und wobei das Zeolithmaterial ein Zeolith mit Kristallporen mit relativ gleichmäßigem Durchmesser zwischen etwa 4 und 12 Å (0,4 bis 1,2 nm) und mit einem Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Molverhältnis größer als etwa 3 ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Menge des Gruppe VIII-Metalls, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, etwa 0,05 Gew.-% bis 30 Gew.-% beträgt und der Zeolith ausgewählt ist aus Mordenit, Clinoptiliolit, Ferrierit, Dachiardit, Chabasit, Erionit und Faujasit.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine der Gegenstromreaktionszonen Hydrierungskatalysator zur Hydrierung von Aromaten enthält und unter Hydrierungsbedingungen betrieben wird, die Temperaturen von etwa 40°C bis etwa 400°C und Drücke von etwa 0,69 bis 20,69 MPa Überdruck (etwa 100 bis 3000 psig), vorzugsweise 1,38 bis 20,69 MPa Überdruck (200 bis 3000 psig) einschließen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Hydrierungskatalysator aus einem Edelmetall ausgewählt aus Pt und Pd auf einem anorganischen feuerfesten Träger zusammengesetzt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem mindestens eines der Dampfdurchlassmittel, falls erforderlich, auch als Flüssigkeitsablassmittel während des Flutens des Reaktors dient.