本发明专利技术公开了一种煤焦油深度净化的加氢精制催化剂级配方法，将原料煤焦油与氢气混合后进入加氢反应器进行加氢反应，反应流出物经高分、低分后得到产品。加氢反应器中依次有三个加氢反应区床层，在第一加氢反应床层中装填脱金属剂，第二反应床层装填脱硫剂，第三反应床层装填脱氮剂。本发明专利技术采用优化的催化剂级配方法，并可根据不同原料的性质进行调整，充分发挥催化剂的脱金属、脱硫及脱氮活性，对煤焦油的高金属、高氮特点，具有很好的杂质脱除率。本发明专利技术采用的级配方法充分考虑了煤焦油易结焦堵塞的特点，使得加氢过程温升易控，明显可减缓催化剂的失活速度，延长催化剂的运行周期。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于煤化工
技术介绍
近年来，随着我国经济的迅速发展，由于国内油气资源不足，供需矛盾日益突出，因此采用煤焦油加氢生产汽、柴油和燃料油，对替代我国部分石油资源具有重要的现实和战略意义。但由于煤焦油密度大、粘度高、氢碳比低和富含有大量的金属、硫、氮等杂质元素以及胶质、浙青质等非理想组分，导致其加氢处理难度远远大于馏分油。—般的加氢装置主要有固定床、悬浮床、沸腾床、移动床和移动床加固定床,其中固定床应用最广泛。在固定床煤焦油加氢精制技术中，为了达到精制效果、延缓结焦、提高催化剂的寿命，经常使用催化剂级配装填技术，即使用两种或两种以上不同催化剂，其中有加氢脱金属催化剂、加氢脱硫催化剂和加氢脱氮催化剂等。对特定的原料和操作条件来说，·合适的级配比例不仅是对目标产品质量的保证，也可以最大程度地发挥出各催化剂的特征和功能。美国专利US 4 447 314提出一种双催化剂床层系统加氢处理渣油的过程，该过程所采用的第一种催化剂为大孔催化剂，第二种催化剂为小孔催化剂。渣油加氢过程中，原料油首先通过第一种催化剂床层，在顺序通过位于第一种催化剂下游的第二种催化剂实现渣油的脱金属和脱硫。美国专利US 4 306 964则提出三种催化剂依次装填在反应器不同部位的方法，以解决上述问题。丹麦Topsoe 公司的 Bartholdy (Studies in Surface Science and Catalysis,1996，100 :117-124)公开了一种渣油加氢改质过程中的催化剂级配方法。所用的催化剂分别为加氢脱金属(HDM)(型号TK-711)、加氢脱硫(HDS)(型号ΤΚ_751)和加氢脱金属脱硫(HDM/HDS)(型号ΤΚ-771)催化剂。三种催化剂的级配比例为7 31 :62，在此级配比例下催化剂具有较高的活性和稳定性。科威特国家石油公司Mina Abdulla 炼油厂 ΑΙ-Nasser 等(Studies in SurfaceScience and Catalysis, 1996,100 :171-180)公开了一种常压渣油脱硫装置(ARDS)上HDM、HDS和加氢脱氮(HDN)催化剂的级配方法。三种催化剂的级配比例为32 52 :16，在此级配比例下可使催化剂使用寿命增加并使产品收率和质量提高。CN1197105A公开了一种加氢处理含金属污染物的烃类原料的方法，该法是在氢气存在下，使原料与第一催化剂、第二催化剂、第三催化剂中的一个或多个催化剂床层接触。试验证明，这种分级装填方法仅适应于普通的劣质渣油，而且第二、第三床层的温升过高，处理量小。CN1197105A公开了一种渣油加氢催化剂级配方法，在此方法下对渣油加氢脱金属过程较为合适，其加氢活性组分含量低，稠环芳烃加氢饱和能力差，加氢转化能力不强。CN104213SC公开的渣油加氢用大孔催化剂，其稠环芳烃加氢饱和能力和加氢转化能力均较好，但受其孔径限制，不能较好转化大分子组分。CN101928592 A公开了一种加氢催化剂的级配方法，反应器装填脱金属剂和脱硫齐U，分别占15-80%和20-85%，催化剂活性逐渐增大，孔径、粒度和孔隙率逐渐减小。在此装填方法下，催化剂具有更好的脱金属、脱残炭和脱硫活性。综上所述，现有技术均为渣油等石油馏分加氢催化剂的级配方法，如何克服煤焦油生焦和金属杂质在催化剂上沉积导致的催化剂失活问题，如何延长煤焦油加氢处理催化剂使用寿命是煤焦油研究者面临的最大难题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是在优化工艺条件的基础上提供一种催化剂的级配装填方法，以有效发挥各催化剂的功能，能够减缓催化剂床层的积炭，降低床层压降和反应温度，延长催化剂的使用寿命，特别适用于含氮量高、金属含量高的煤焦油的加氢处理。本专利技术实现过程如下 ，将原料煤焦油与氢气混合后进入加氢反应器进行加氢反应，加氢反应器中有三个加氢反应区床层，在第一反应床层中装填脱金属齐U，第二反应床层装填脱硫剂，第三反应床层装填脱氮剂，各床层占催化剂总装填量的百分比为脱金属剂25ν9Γ65ν%，脱硫剂5ν9Γ35ν%，脱氮剂25ν9Γ55ν% ;优选的各床层占催化剂总装填量的百分比为脱金属剂35ν°/Γ50ν%，脱硫剂10ν°/Γ35ν%，脱氮剂30ν°/Γ45ν%。所述的煤焦油为煤炭在气化、炼焦或生产半焦过程中产生的低温(低温温度范围为500 700°C)、中温(中温温度范围为700 900°C)和高温(高温温度范围为900 IlO(TC)全馏分煤焦油或这几种煤焦油的馏分油，或这几种煤焦油经延迟焦化得到的轻质油。上述反应操作条件为空速O. I I. OtT1，压力10 16 MPa，氢油比500 2000:1 (v/v)，第一反应床层温度330 360°C，第二反应床层温度350 370°C，第三反应床层温度360 380°C的条件下进行；优选的反应压力为13 15MPa，氢油体积比为700^1800 (v/v);液时体积空速为0.2 O. 4 h'所述脱金属剂、脱硫剂和脱氮剂为含有Co、Mo、W或Ni的三氧化二铝负载型加氢催化剂。如石油科学研究院RHT系列催化剂或抚顺研究院FZC系列催化剂，脱金属剂为RDM-2，脱硫剂为RMS-I，脱氮剂RSN-I，或脱金属剂为FZC-201，脱硫剂为FZC-301，脱氮剂FZC-41。本专利技术的效果及优点为本专利技术在优化的工艺条件下采用优化的催化剂级配方法，可根据不同原料的性质进行调整，充分发挥催化剂的脱金属、脱硫及脱氮活性，对煤焦油的高金属、高氮特点具有很好的杂质脱除率。由于煤焦油密度大、馏分重、氮含量高、胶质含量高，硫含量相对较低，本专利技术选用合适的催化剂进行级配充分考虑了煤焦油易结焦堵塞的特点，使得加氢过程温升易控，明显可减缓催化剂的失活速度，延长催化剂的运行周期。具体实施例方式本专利技术催化剂装填百分比按照动力学模型拟合推测得出，具体如下 I动力学模型的建立 假设煤焦油加氢脱杂原子的反应级数为/ ，脱杂原子反应的速率表达式可写为权利要求1.，其特征在于原料煤焦油与氢气混合后进入加氢反应器进行加氢反应，加氢反应器中有三个加氢反应区床层，在第一反应床层中装填脱金属剂，第二反应床层装填脱硫剂，第三反应床层装填脱氮剂，各床层占催化剂总装填量的百分比为脱金属剂25ν°/Γ65ν%，脱硫剂5ν°/Γ35ν%，脱氮剂25ν% 55ν%。2.根据权利要求I所述煤焦油加氢精制过程中催化剂级配方法，其特征在于各床层占催化剂总装填量的百分比为脱金属剂35ν°/Γ50ν%，脱硫剂10ν°/Γ35ν%，脱氮剂30ν°/Γ45ν%。3.根据权利要求I所述煤焦油加氢精制过程中催化剂级配方法，其特征在于所述的煤焦油为煤炭在气化、炼焦或生产半焦过程中产生的低温、中温和高温全馏分煤焦油或这几种煤焦油的馏分油，或这几种煤焦油经延迟焦化得到的轻质油。4.根据权利要求I所述煤焦油加氢精制过程中催化剂级配方法，其特征在于反应在空速O. I I. 01Γ1，压力10 16 MPa，氢油比500 2000:1，第一反应床层温度330 360°C，第二反应床层温度350 370°C，第三反应床层温度360 380°C的条件下进行。5.根据权利要求4所述煤焦油加氢精制过程中催本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种煤焦油加氢精制过程中催化剂级配方法，其特征在于：原料煤焦油与氢气混合后进入加氢反应器进行加氢反应，加氢反应器中有三个加氢反应区床层，在第一反应床层中装填脱金属剂，第二反应床层装填脱硫剂，第三反应床层装填脱氮剂，各床层占催化剂总装填量的百分比为：脱金属剂25v%~65v%，脱硫剂5v%~35v%，脱氮剂25v%~55v%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李稳宏，李冬，范峥，李学坤，
申请(专利权)人：陕西省能源化工研究院，
类型：发明
国别省市：
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