加氢处理方法和加氢处理系统技术方案

提供了一种加氢处理方法。所述方法包括以下步骤：提供适用于进行加氢处理的材料；将所述材料与氢化试剂混合以形成进料流；以及在催化剂的存在下加热所述进料流以使所述材料的化学键断裂。将所述进料流加热到至少这样的温度：在此温度下催化剂可提供活化氢以与所述材料中断裂的键反应，从而使由所述材料形成的焦炭最小化。还提供了实施所述方法的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加氢处理方法和加氢处理系统
本专利技术涉及加氢处理方法和加氢处理系统。
技术介绍
生物质可被热解以形成生物原油，生物原油可进一步加氢处理以形成生物燃料。然而，由热解生物质所产生的生物原油的组成在进行加氢处理时存在特别的挑战。特别地，生物原油通常包含高浓度的含氧官能团，使生物原油具有高反应性、极性、酸性及腐蚀性。这会导致对生物原油加氢处理时在催化剂表面(包括催化剂的内表面)上结焦(积碳)，进而可使催化剂失活。此外，生物原油的水份含量较高，从而降低生物原油加氢处理的能量效率。例如，在通常的加氢处理条件下，水很可能处于气态，因此从生物原油中蒸发水需要大量能量。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种加氢处理方法，所述方法包括以下步骤：提供适用于进行加氢处理的物料；将所述物料与氢化剂混合以形成进料流，进料流包含所述物料与所述氢化剂的混合物；以及在催化剂的存在下加热所述进料流以使所述物料的化学键断裂，将所述进料流加热到至少这样的温度：在此温度时催化剂可提供活化氢以与所述物料中断裂的键反应，从而使由所述物料形成的结焦最小化。贯穿本说明书，术语“氢化剂”用于表示氢或可提供氢以用于物料的加氢处理的任何合适的化合物。加热进料流的步骤通常包括将进料流加热到催化剂具有显著活性的温度。可通过与催化剂接触来加热进料流，所述催化剂已被加热到至少这样的温度：在此温度时所述催化剂具有显著活性。在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：在催化剂存在下加热进料流之前，使进料流保持在预定温度以下，当达到该预定温度时，由所述物料形成的结焦量会显著降低催化剂活性。在催化剂存在下加热进料流可提供以下优点：在物料接触活化氢之前，使由所述物料形成的结焦尽可能最小化。所述预定温度取决于待加氢处理的物料；对于待加氢处理的生物原油(例如生物油)该温度最好低于150℃。在一个实施方案中，通过将进料流保持在低于预定温度以下的方法是：将所述物料与所述氢化剂混合从而使进料流的线速度足够高进而缩短所述物料在处于预定温度或高于预定温度的第一区域内的停留时间，然后所述进料流在第二区域与催化剂相接触。第一和第二区域可位于加氢处理反应器内。降低物料在第一区域的停留时间的优点是：在与催化剂接触之前，将物料的温度限制在预定温度以下。进一步讲，或另一种方法是，可通过直接将进料流引导至第二区域中来保持进料流低于预定温度。在一个实施方案中，将进料流导入通过提供有进料流出口的通道，所述进料流可从所述进料流出口流出，所述进料流出口被设置于第二区域处或邻近第二区域，以使得至少一部分从所述进料流出口流出的所述进料流直接流入所述第二区域。将进料流直接导入第二区域中可有助于在进料流与催化剂接触之前，防止所述物料被加热而发生导致结焦形成的反应。在进料流与催化剂接触之前防止结焦的形成可有助于防止在催化剂上结焦，从而保持相对高的催化活性。在一个实施方案中，在进料流出口处提供流体分散装置，从而使进料流在其通过进料流出口时分散或雾化。与未提供流体分散装置相比，提供流体分散装置提供了如下优点：以这样的方式分散进料流从而促进了所述进料流与催化剂之间的接触。这将有利于待加氢处理的物料的快速加热。所述流体分散装置可为分配器或雾化器。所述方法还可包括以下步骤：引导进料流以与催化剂接触，从而使得至少部分进料流在催化剂存在下反应以形成产物流；以及将热量从产物流传递至进料流。在一个实施方案中，利用氢气流将热量从产物流传递至进料流。可将氢气流引导从而使得至少一部分氢气流从热交换器(产物流流过该热交换器)获得热量。然后，氢气流所获得的热量可被传递给进料流。在一个实施方案中，通过使氢气流与进料流混合来使氢气流所获得的热量传递给进料流。氢气流还可用于催化剂存在下的反应中，例如通过将氢引导至催化剂所处的区域中。如果进料流含水，将热量从产物流传递至进料流可有利于蒸发进料流中的至少一部分水。热交换器可为盘管换热器或本领域技术人员熟悉的其他适当的热交换器设计。在一个实施方案中，进料流通过第一区域以在第二区域中反应，并将所得到的产物流引导至第一区域，在该区域热量从产物流被传递给进料流。在一个实施方案中，第一区域和第二区域在反应器的内部。在另一个实施方案中，至少第一区域的一部分在反应器的外部，而第二区域在反应器的内部。在一个实施方案中，产物流通过第二区域被引导至第一区域。所述物料可为生物原油。所述物料可为生物物料、医药物料或可加氢处理的但在不存在由催化剂提供的活化氢的情况下会发生不希望发生的反应的任何物料。可利用本领域技术人员所知的各种方法，由生物质的热解、水热处理或液化获得绿色生物原油。应当理解的是：各种含氢的气体均可作为氢源。一个这样的实例是固体或液体燃料的气化/重整所生成的合成气(主要含CO和H2)。可使用目前已知或将来开发的各种加氢处理催化剂。在一个实施方案中，催化剂为镍基催化剂或钴基催化剂。在一个特定实例中，催化剂为预硫化或原位硫化的NiMo催化剂。在另一个实例中，催化剂为预硫化或原位硫化的CoMo催化剂。在另一个实施方案中，所述催化剂(或催化剂混合物)包含：能催化从进料和/或氢化剂(包括含氢气流)原位形成活化氢的催化物质。所述催化物质最好可在低温下催化活化氢的形成。一个这样的实例是可正向和/或反向催化水煤气变换反应(CO+H2O＝H2+CO2)的催化物质。本专利技术的第二方面提供了一种加氢处理方法，所述方法包括以下步骤：引导所述进料流与催化剂接触，从而使得至少部分所述进料流在催化剂存在下反应以形成产物流，所述进料流包含适用于进行加氢处理的物料和氢化剂；以及将热量从所述产物流传递给所述进料流。氢化剂可为氢或含氢的反应物。与不发生传热的情形相比，将热量从产物流传递给进料流，将增加所述方法的能量效率。如果进料流含水，将热量从产物流传递给进料流可有利于蒸发进料流中的至少一部分水。此外，将热量从产物流传递给进料流，可有利于产物流的冷却，从而使产物流的分解最小化。进料流可通过第一区域至催化剂位于其中的第二区域，该第二区域至少处于这样的温度：在该温度时催化剂具有显著的活性。在一个实施方案中，利用氢气流将热量从产物流传递给进料流。应当理解的是，用于将热量从产物流传递给进料流的氢气流，可以与进料流中的氢不同。可引导氢气流从而使得至少一部分氢气流从热交换器(产物流流过该热交换器)获得热量。然后，由氢气流获得的热量可被传递至进料流。在一个实施方案中，通过将氢气流与进料流混合将由氢气流获得的热量传递至进料流。还可将氢气流用于催化剂存在下的反应中，例如通过将氢引导至第二区域。热交换器可为盘管换热器或本领域技术人员熟悉的其他适当的热交换器设计。在一个实施方案中，进料流通过第一区域以在第二区域中反应，并将所得到的产物流引导至第一区域，并在第一区域中将热量从产物流传递给进料流。在一个实施方案中，第一区域和第二区域在反应器的内部。在另一个实施方案中，至少第一区域的一部分在反应器的外部，并且第二区域在反应器的内部。在一个实施方案中，所述产物流从第二区域或通过第二区域被引导至第一区域。所述方法还可包括以下步骤：在催化剂的存在下加热所述进料流以使所述物料的化学键断裂，将所述进料流加热到至少这样的温度：达到此温度时催化剂可提供活化氢以与所述物料中断裂的键反应，从而使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加氢处理方法，所述方法包括以下步骤：提供适用于进行加氢处理的材料；将所述材料与氢化试剂混合以形成进料流，所述进料流包含所述材料和所述氢化试剂的混合物；以及在催化剂的存在下加热所述进料流以使所述材料的化学键断裂，将所述进料流加热到至少这样的温度：在所述温度下所述催化剂可提供活化氢以与所述材料中断裂的键反应，从而使由所述材料形成的焦炭最小化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.25 AU 20129031961.一种加氢处理方法，所述方法包括以下步骤：提供适用于进行加氢处理的物料；将所述物料与氢化剂混合以形成进料流，所述进料流包含所述物料和所述氢化剂的混合物；以及加热所述进料流以使所述物料中的化学键断裂，其特征在于：所述进料流是在固定床催化剂的存在下加热的，且在所述进料流与催化剂接触之前所述催化剂已被加热到至少这样的温度：在达到所述温度时所述催化剂具有显著活性从而提供活化氢以与所述物料中断裂的键反应，从而使由所述物料形成的结焦最小化；并且在所述进料流遇到所述已被加热到所述温度的催化剂之前，使所述进料流保持在预定温度以下，当达到该预定温度时，由所述物料形成的结焦量会显著降低催化剂活性。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢化剂为含氢反应物。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢化剂为氢。4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的方法，其中通过与所述催化剂接触来加热所述进料流，所述催化剂已被加热到至少这样的温度：在所述温度时所述催化剂提供活化氢与所述物料中断裂的键反应，从而使由所述物料形成的结焦最小化。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述进料流通过处于所述预定温度或高于所述预定温度的第一区域后进入含有所述催化剂的第二区域，其中将进料流保持在低于预定温度以下的方法是：将所述物料与所述氢化剂混合从而使进料流的线速度足够高进而缩短所述物料在第一区域内的停留时间。6.根据权利要求5所述的方法，所述预定温度为150℃。7.根据权利要求6所述的方法，其中保持所述进料流低于所述预定温度的方法是将所述进料流直接引导至所述第二区域中。8.根据权利要求7所述的方法，其中将所述进料流引导通过具有进料流出口的通道，所述进料流从所述进料流出口流出，所述进料流出口被布置于所述第二区域处内或邻近所述第二区域，以使得至少一部分从所述进料流出口流出的所述进料流直接流入到所述第二区域中。9.根据权利要求8所述的方法，其中在所述进料流出口处提供有流体分散装置，从而当所述进料流流过所述进料流出口时分散或雾化所述进料流。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述流体分散装置为分配器或雾化器。11.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：引导所述进料流以与所述催化剂接触，从而使得至少部分所述进料流在所述催化剂存在下反应以形成产物流；以及将热量从所述产物流传递至所述进料流。12.根据权利要求11所述的方法，其中使用氢气流将热量从所述产物流传递至所述进料流。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述氢气流的流向能使至少部分氢气流从产物流通过的传热器获得热量。14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，其中通过将所述氢气流与所述进料流混合来将由所述氢气流获得的热量传递至所述进料流。15.根据权利要求12所述的方法，其中将所述氢气流用于所述催化剂存在下的所述反应中。16.根据权利要求11或15所述的方法，其中所述进料流流过第一区域以在第二区域中反应，并将所得到的产物流引导至所述第一区域，在所述第一区域内将热量从所述产物流传递至所述进料流。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一区...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春柱，理查德·古纳万，莫尔塔扎·戈利扎德，维拉乌特·猜瓦，
申请(专利权)人：科廷科技大学，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU