ГИДРИРОВАНИЕ СРЕДНЕГО ДИСТИЛЛЯТА В ПРОТИВОТОЧНОМ РЕАКТОРЕ Российский патент 2007 года по МПК C10G65/04 C10G65/08 

Изобретение относится к способу гидрирования сырья среднего дистиллята, такого как дизельное топливо, чтобы получить дизельный продукт улучшенного качества.

Уровень техники

Нефтяные дистилляты, включающие газойли, кипящие в интервале от примерно 165°С до примерно 426°С, включая прямогонные газойли, газойль легкого термического крекинга, газойль коксования и легкий рецикловый газойль флюид-каталитического крекинга (ФКК), обрабатывают, чтобы получить дизельные топлива улучшенного качества. Дизельное топливо должно соответствовать определенным техническим условиям в отношении содержания серы, азота, олефинов и ароматических соединений, цетанового индекса, точки кипения (перегонка) и плотности. Более строгие правила будут требовать от нефтепереработчиков в последующие годы производить дизельное топливо с ультранизким содержанием серы (ДТУНС). В общем это будет заставлять нефтепереработчиков производить дизельное топливо с содержанием серы 0,001-0,005 вес.%.

Обессеривание углеводородного сырья гидроочисткой, т.е. реакцией с водородом в соответствующих условиях, чтобы удалить серу в форме сероводорода (H₂S). При нынешних достижениях в катализе в существующих установках нефтепереработчики могут снизить содержание серы в обрабатываемом дистилляте, но недостаточно, чтобы соответствовать требованиям.

Многие существующие установки гидроочистки, которые в настоящее время производят дизельное топливо, имеющее уровни серы больше чем 50 весовых частей на миллион, требуют реконструкции и/или нового выполнения. Чтобы достичь требуемых технических условий на дизельное топливо, необходимо обрабатывать дистиллятное сырье, чтобы повлиять на химические и физические свойства дистиллятов. Тип катализатора и операционные условия зависят от технических условий на дизельное топливо. Переработка требует гидрирования с соответствующим катализатором или комбинацией различных каталитических систем в атмосфере, обогащенной водородом. Для снижения содержания серы, азота, олефинов и ароматических соединений требуется глубокое гидрирование. Для улучшения цетанового числа и/или плотности требуется как глубокое гидрирование, так и селективное раскрытие кольца.

Реконструкции существующих установок гидроочистки по производству дизельного топлива с ультранизким содержанием серы, обычные схемы переработки предшествующей практики будут обычно добавлять новый прямоточный реактор последовательно или параллельно существующему реактору, чтобы обеспечить дополнительный объем катализатора. В дополнение, этот тип реконструкции схемы предлагает значительные модификации и/или замену существующего оборудования в реакционной петле высокого давления, включая основной трубопровод/теплообменник, аминный скруббер и компрессор рециркулирования. Все эти модификации существующих установок будут приводить к значительным капиталовложениям и простоям.

Сущность изобретения

Представлен способ гидрирования углеводородного сырья. Способ предусматривает противоточное контактирование основной части углеводородного сырья с водородом в первой реакционной зоне в реакционных условиях гидрирования в присутствии катализатора гидрирования, по меньшей мере, в первом слое катализатора, в котором жидкий поток выходит с низа первой реакционной зоны, а газообразный поток, содержащий водород, выходит с верха первой реакционной зоны; и прямоточное контактирование незначительной части углеводородного сырья с указанным газообразным потоком во второй реакционной зоне, имеющей слой катализатора, расположенный так, чтобы принять поток, содержащий водород, из первой реакционной зоны.

В другом варианте способ предусматривает: а) прямоточное контактирование нефтяной фракции с водородом в первой реакционной зоне в присутствии первого катализатора гидрирования, чтобы получить первый поток, имеющий пониженное содержание гетероатомов; и b) противоточное контактирование первого потока с водородом во второй реакционной зоне в присутствии второго катализатора гидрирования, чтобы получить продукт, имеющий содержание гетероатомов всего лишь примерно 0,005 вес.%.

Способ приводит к глубокому гидрированию и позволяет получить дизельное топливо с ультранизким содержанием серы как на новом, так и на существующем оборудовании без крупных изменений, обычно связанных с обычными схемами переработки.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 приведена схематическая диаграмма процесса по изобретению, использующего прямоточный реактор в сочетании с новым противоточным реактором по изобретению;

На Фиг.2-4 - схематические диаграммы других схем процесса по изобретению, использующих как прямоточный, так и новый противоточный реакторы;

На Фиг.5 - схематическая диаграмма процесса гидрирования нефтяного дистиллята, использующего только противоточный реактор;

На Фиг.6 - диаграмма последующей деароматизационной обработки, которая может быть выполнена на продукте способа гидрирования по изобретению, и

На Фиг.7 - схематическая иллюстрация многослойного противоточного реактора по изобретению.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Настоящее изобретение можно использовать для гидрирования нефтяной фракции, особенно среднего дистиллята, такого, который может быть использован для дизельного топлива. Гидрирование можно использовать для гидроочистки, например, для удаления гетероатомных или ароматических соединений (например, гидрообессеривания, гидродеазотирования, гидродеароматизации).

Схема переработки по настоящему изобретению использует противоточный реактор, который может быть интегрирован в существующую систему гидроочистки. Противоточный реактор выполняют «вне реакционной петли высокого давления», таким образом, предлагая дополнительные преимущества процесса, включая более низкую стоимость монтажа, более простую реконструкцию, никакой интеграции основной трубопровод/теплообменник, никакого сильного воздействия на существующий скруббер или компрессор рециклового газа и снижение времени простоя. Дополнительная схема использует катализатор низкой стоимости на основе неблагородного металла и предлагает улучшенные свойства продукта, включая снижение содержания ароматических соединений, улучшение цетанового числа и стабильности катализатора.

При реконструкции работа существующего реактора оптимизируется таким образом, чтобы готовить сырье для нового противоточного реактора. Далее в противоточном реакторе поток из существующего реактора обрабатывается таким образом, чтобы достичь требуемых целей.

Фиг.1 показывает систему 100 гидрообессеривания среднего дистиллята. Система 100 показывает реконструкцию схемы гидроочистки, обведенной контуром 101, путем включения схемы 102 противоточной реакции. В последующем описании сходные цифровые и буквенные обозначения указывают на сходное оборудование или потоки процесса.

Сырье F - средняя нефтяная фракция, обычно имеющая свойства, показанные в Таблице 1:

 ТАБЛИЦА 1Плотность, в градусах Американского
Нефтяного Института20-45 Интервал перегонки, °С (°F)Начальная точка кипения165-260 (330-500)Конечная точка кипения280-440 (536-825)Сера, вес. %0,01-2,0Азот, (всего) вес. %0,0015-0,1Бромное число, г/100 г1-10Цетановый индекс25-55

Эти интервалы приведены с целью иллюстрации. Сырье, имеющее свойства вне этих рамок, также может быть использовано, если целесообразно.

Водород добавляют к сырью F по линии 127 и смесь сырье-водород подают в прямоточный реактор R-1, в котором достигается, по меньшей мере, частичное обессеривание. Прямоточный реактор включает слой, содержащий подходящий катализатор обессеривания, такой как никель (Ni), кобальт (Co), молибден (Mo), вольфрам (W) и их комбинацию (такую как Ni-Mo, Co-Mo, Ni-W, Co-Mo-Ni, Co-Mo-W) на носителе, таком как диоксид кремния, оксид алюминия или диоксид кремния-оксид алюминия. Условия прямоточной реакции обессеривания обычно включают температуру примерно от 200°С до примерно 450°С, давление примерно от 21,09 до примерно 105,5 ати и объемную скорость до примерно 20 ч^-1. Поток 110 из реактора R-1 обычно содержит от примерно 0,01 до примерно 0,1 вес.% серы. По меньшей мере частично десульфурированный поток (линия 110) охлаждают в теплообменнике 111 до температуры от примерно 200°С до примерно 380°С и подают по линии 110 в сепаратор D-11, где разделяют на пар и жидкость. Жидкость отводят по линии 112, нагревают в теплообменнике 113 до температуры от примерно 225°С до примерно 370°С и подают в противоточный реактор R-2. Пары из сепаратора D-11 охлаждают далее в теплообменнике 115 и подают по линии 114 в сепаратор D-12 для дальнейшего разделения паровых и жидких компонентов. Пары, содержащие водород, сероводород и легкие углеводородные компоненты, добавляют по линии 120 в линию 118 для переноса в сепаратор D-13. Жидкость отводят и подают по линии 122 в поток 112, поступающий в реактор R-2.

Противоточный реактор R-2 предпочтительно содержит два или больше слоев катализатора, В-1 и В-2. Реактор R-2 содержит две реакционные зоны: первую зону, в которой углеводород и водород контактируют противотоком, и вторую реакционную зону, в которой углеводород и водород контактируют прямотоком. Как показано на Фиг. 1, слой В-1 находится в первой реакционной зоне, а слой В-2 - во второй реакционной зоне. Углеводородное сырье вводят в реактор R-2 в положение между первой и второй реакционными зонами. Каждый слой содержит катализатор гидрообессеривания. Полезные катализаторы гидрообессеривания включают катализаторы, упомянутые выше (например, Ni-Mo, Co-Mo, Ni-W на носителе диоксид кремния, оксид алюминия или диоксид кремния-оксид алюминия), а также цеолиты, благородные металлы и др. Жидкое сырье по линии 112 вводят в реактор R-2 между слоями В-1 и В-2. Кондиционный водород вводят в реактор R-2 снизу. Реактор R-2 работает при температуре от примерно 225°С до примерно 450°С, давлении от примерно 17,58 до примерно 105,5 ати и объемной скорости от примерно 0,6 до примерно 5,0 ч^-1.

Основная часть углеводородного сырья в реакторе течет сверху вниз в первой реакционной зоне, занимаемой слоем В-1. Водород, входящий в реактор R-2 снизу, течет через слой В-1 катализатора снизу вверх противотоком по отношению к жидкому сырью. Однако, водородсодержащий газ, выходящий из слоя В-1 с верха первой реакционной зоны, захватывает с собой незначительную часть углеводородного сырья, поступившего в реактор. Любой захваченный углеводородный туман или пар реагирует с водородсодержащим газом в присутствии катализатора слоя В-2. Поскольку как углеводородная часть, так и водородсодержащий газ текут снизу вверх через слой В-1, контактирование осуществляется прямоточным образом. Расположение слоя катализатора В-2 выше точки ввода сырья для того, чтобы принять поток водородсодержащего газа из первой реакционной зоны, гарантирует, что углеводороды не пройдут через реактор R-2, не контактируя с водородом в присутствии катализатора; тем самым достигается ультранизкий уровень содержания серы. Головной продукт 116 из реактора R-2 объединяют с жидкостью, вытекающей из нижней части реактора, и общий поток из реактора R-2 охлаждают в теплообменнике 117 и подают по линии 118 в сепаратор D-13.

Жидкий продукт Р отделяют и отводят из сепаратора D-13 по линии 126, а пары удаляют по линии 124. Способ и оборудование, описанные здесь, будут обеспечивать продукт Р, полезный в качестве компонента дизельного топлива с содержанием серы ниже 0,005 вес.%.

Пары, отбираемые с верха сепаратора D-13 (содержащие водород, сероводород и некоторое количество углеводородных компонентов), отводят по линии 124 и подают через теплообменник 125 на охлаждение и затем через установку 130 воздушного охлаждения в сепаратор D-14 для дальнейшего разделения жидкости и пара. Жидкость из сепаратора D-14 отводят снизу по линии 134 и добавляют в поток 126 с получением потока Р продукта нефтяной фракции с ультранизким содержанием серы. Пары из сепаратора D-14 (содержащие водород, сероводород и некоторое количество углеводородных компонентов, таких как метан, этан и др.) подают по линии 132 в нижнюю часть абсорбера А, в котором восходящий поток паров контактирует противотоком с нисходящим абсорбентом, чтобы удалить сероводород из потока паров. Более определенно, слабый аминный абсорбент А-1 вводят с верха абсорбера 150. Аминным абсорбентом предпочтительно является, например, водный раствор алканоламина, такого как этаноламин, диэтаноламин, диизопропаноламин, метилдиэтаноламин, триэтаноламин и им подобные вещества.

Богатые водородом пары, отбираемые с верха абсорбера А (содержащие некоторое количество легких углеводородных компонентов), подают по линии 136 в компрессор С-1, где их компримируют до давления от примерно 28,12 до примерно 112,5 ати. Поток 128, выходящий из компрессора С-1, может быть разделен на поток 129, который смешивают с потоком кондиционного водорода для подачи в реактор R-2, и на поток 127, который подают через теплообменник 125 с потоком 124 в поток F сырья.

На Фиг.2 система 200 иллюстрирует реконструкцию схемы гидроочистки, оконтуренную линией 201, включением противоточной реакционной схемы 202. Сырье F, имеющее состав, указанный выше, соединяют с водородом (и легкими углеводородами) из потока 238 и затем подают в реактор R-1, где проводится, по меньшей мере, частичное гидрообессеривание в реакционных условиях, изложенных выше. Вытекающий поток 210 из реактора R-1 охлаждают в теплообменнике 211 и подают в сепаратор D-21, где жидкость и пары разделяются. Поток паров 226 из сепаратора D-21 подают через теплообменник 227 и воздухоохладитель 230 в сепаратор D-24. Жидкость, вытекающую из нижней части сепаратора D-21, отводят по линии 212 и добавляют в поток 214 из сепаратора D-24, который затем подают в реактор R-2 через необязательный насос 215 и теплообменник 216. Теплообменник 216 регулирует температуру потока 214 до температуры от примерно 200°С до примерно 450°С. Как описано выше, сырье в реактор R-2 вводят между слоями катализатора В-1 и В-2. Жидкость течет через слой В-1 сверху вниз относительно восходящего потока водорода. Восходящий поток тумана захваченных углеводородов далее обрабатывают в слое В-2. Пары, отбираемые с верха и содержащие водород, сероводород и углеводородные компоненты, объединяют с жидкостью из нижней части реактора R-2 с получением потока 218. Полный поток 218 из реактора R-2 охлаждают в теплообменнике 219 и подают в отстойник D-22. Продукт Р в виде жидкости из отстойника D-22 течет сверху вниз. Пар из отстойника D-22 далее охлаждают в теплообменнике 223 и подают в сепаратор D-23 для дальнейшего разделения. Жидкость из нижней части сепаратора D-23 подают по линии 222 в линию P продукта нефтяной фракции с ультранизким содержанием серы. Поток 224, отбираемый с верха, добавляют к потоку паров 226 из сепаратора D-21. Как указано выше, поток 226 охлаждают в теплообменнике 227, затем охлаждают в воздухоохладителе 230 и подают в сепаратор D-24. Жидкость, вытекающую из нижней части сепаратора D-24, подают в реактор R-2 по линии 214. Пары, отбираемые с верха сепаратора D-24 и содержащие водород, сероводород и легкие углеводороды, подают в абсорбер А, где они контактируют противотоком с нисходящим аминным абсорбентом сероводорода, таким, как описан выше. Поток 232, отбираемый с верха, не содержащий сероводорода и содержащий в основном водород и некоторое количество легких углеводородов, подают в компрессор С-1 и компримируют до давления от примерно 28,12 до примерно 112,5 ати. Выходящий поток 234 компрессора может быть разделен на поток 236, который добавляют в поток кондиционного водорода, и поток 238, который обменивается теплом с потоком 226 в теплообменнике 227 и который затем добавляют к потоку F сырья для введения в реактор R-1.

На Фиг.3 система 300 иллюстрирует реконструкцию схемы гидроочистки, оконтуренную линией 301, включением противоточной реакционной схемы 302. Сырье F, имеющее состав, указанный выше, соединяют с потоком 342, содержащим водород и некоторое количество легких углеводородных компонентов, и вводят в реактор R-1 для по меньшей мере частичного гидрообессеривания в реакционных условиях, изложенных выше. Вытекающий поток 310 из реактора R-1 охлаждают в теплообменнике 311 и подают в сепаратор D-31 для разделения жидкости и паров. Жидкость подают по линии 312 в реактор R-2 необязательно через насос 314 и теплообменник 315. Теплообменник 315 регулирует температуру потока 312 до температуры от примерно 200°С до примерно 450°С. Как описано выше, сырье в реактор R-2 вводят между слоями катализатора В-1 и В-2. Жидкость течет вниз через слой В-1 относительно восходящего потока водорода. Кондиционный водород из источника водорода вводится ниже слоя В-1 и течет вверх. Восходящий поток тумана захваченных углеводородов далее обрабатывают в слое В-2. Пары, отбираемые с верха и содержащие водород, сероводород и пары углеводородов, объединяют с жидкостью, вытекающей из нижней части реактора R-2. Полный поток 318 из реактора R-2 охлаждают в теплообменнике 319 и подают в отстойник D-32. Жидкость из отстойника D-32 отводят по линии 322, к которой добавляют жидкости, вытекающие из нижней части сепаратора D-33, с получением потока 328. Поток 328 добавляют в поток 344 из сепаратора D-34 с получением потока Р продукта. Поток 320 паров из сепаратора D-32 далее охлаждают в теплообменнике 321 и подают в сепаратор D-33 для дальнейшего разделения. Жидкости, вытекающие из нижней части сепаратора D-33, подают по линии 324 в поток 322, как указано выше. Поток 326 паров, отобранный с верха сепаратора D-33, добавляют в поток 334 из сепаратора D-34.

Поток 313 паров из сепаратора D-31 охлаждают теплообменом в теплообменнике 325 и далее охлаждают воздухоохладителем 330 перед подачей в сепаратор D-34 для разделения пара и жидкости. Жидкий поток 344 из нижней части сепаратора D-34 объединяют с жидким потоком 328 из сепаратора D-32 с получением потока Р продукта нефтяной фракции с ультранизким содержанием серы. Паровой поток, отобранный с верха сепаратора D-34, объединяют с паровым потоком 326 из сепаратора D-33 и подают по линии 334 в абсорбер А, в котором он контактирует противотоком с нисходящим потоком аминного абсорбента сероводорода, такого как указано выше. Паровой поток 336, отобранный с верха и не содержащий сероводорода и содержащий, в основном, водород и незначительное количество легких углеводородов, подают в компрессор С-1 для компрессии до от примерно 28,12 ати до примерно 112,5 ати. Выходящий поток 338 компрессора может быть разделен на поток 340, который добавляют в поток кондиционного водорода, и поток 342, который подвергают теплообмену с потоком 313 в теплообменнике 325 и затем подают в сырьевой поток F для введения в реактор R-1.

На Фиг.4 система 400 иллюстрирует реконструкцию схемы гидроочистки, оконтуренную линией 401, включением противоточной реакционной схемы 402. Сырье F, имеющее состав, указанный выше, соединяют с потоком 434, содержащим водород и некоторое количество легких углеводородных компонентов, и вводят в реактор R-1 для, по меньшей мере, частичного гидрообессеривания в реакционных условиях, изложенных выше. Вытекающий поток 410 из реактора R-1 подают в сепаратор D-41. Жидкий поток 414, вытекающий из нижней части сепаратора D-41, охлаждают в теплообменнике 413. Паровой поток 412, отобранный с верха, объединяют с жидким потоком 414, который затем подают в реактор R-2. Как описано выше, сырье в реактор R-2 вводят между слоями катализатора В-1 и В-2. Жидкость течет вниз через слой В-1 относительно восходящего потока водорода. Кондиционный водород из источника водорода вводится ниже слоя В-1 и течет вверх. Восходящий поток тумана захваченных углеводородов далее обрабатывают в слое В-2. Вытекающий поток 418 из нижней части реактора R-2 подают по линии 418 через охладитель 417 в сепаратор D-42. Паровой поток 416, отбираемый с верха реактора R-2, добавляют в поток 418 перед охлаждением в охладителе 417. Жидкости из нижней части сепаратора D-42 отводят по линии 422, и они становятся потоком Р продукта. Поток 420 паров из верхней части сепаратора D-42 охлаждают теплообменом в теплообменнике 425 и далее охлаждают воздухоохладителем 430 перед подачей в сепаратор D-43 для дальнейшего разделения пара и жидкости. Жидкий поток 424 из нижней части сепаратора D-43 объединяют с жидким потоком 422 из сепаратора D-42 с получением потока Р продукта нефтяной фракции с ультранизким содержанием серы. Паровой поток из верхней части сепаратора D-43 подают по линии 426 в абсорбер А, в котором он контактирует противотоком с нисходящим потоком аминного абсорбента сероводорода, такого как описан выше. Паровой поток 428, отобранный с верха и не содержащий сероводорода и содержащий, в основном, водород и незначительное количество легких углеводородов, подают в компрессор С-1 для компрессии до от примерно 28,12 ати до примерно 112,5 ати. Выходящий поток компрессора разделяют на поток 432, который добавляют в поток кондиционного водорода, и поток 434, который подвергают теплообмену с потоком 420 в теплообменнике 425, и затем подают в сырьевой поток F для введения в реактор R-1.

На Фиг.5 показана система 500, в которой прямоточный реактор R-1 не используют, чтобы предварительно обработать сырье с целью частичной гидроочистки. Предпочтительно, только реактор R-2 используют для гидрирования. Сырье F нагревают в теплообменнике 510, затем в теплообменнике 512 и затем подают для дальнейшего нагревания до температуры от примерно 200°С до примерно 450°С в нагреватель 514. Нагретое сырье затем вводят в реактор R-2 в точке между слоями В-1 и В-2, как объяснялось выше. Поток 529 водорода вводится в низ реактора R-2 и течет снизу вверх относительно нисходящего жидкого нефтяного дистиллята. Как указано выше, захваченные углеводороды, переносимые восходящим газом, входят в слой В-2 и подвергаются гидроочистке таким образом, что никакая порция сырья F не выходит из реактора R-2 без гидроочистки. Поток 516, отобранный с верха реактора R-2, охлаждают в теплообменнике 510 теплообменом с входящим сырьем F и затем подают в сепаратор D-51 для разделения жидкости и пара. Жидкости, вытекающие из нижней части сепаратора D-51, подают по линии 520 для соединения с потоком 534 (жидкостью из нижней части сепаратора D-53), с тем, чтобы обеспечить поток Р продукта. Паровой поток 518 из верхней части сепаратора D-51, содержащий водород, сероводород и некоторое количество легких углеводородов, подают в абсорбер А, в котором восходящий пар контактирует с нисходящим слабым аминным абсорбентом А-1 сероводорода. Паровой поток 522 из верхней части абсорбера А, не содержащий сероводорода и содержащий водород и некоторое количество легких углеводородов, объединяют с кондиционным водородом из источника водорода и подают в компрессор С-2/С-3 для компрессии. Поток 532 из верхней части сепаратора D-53 объединяют с выходящим потоком компрессора С-2, чтобы образовать поток 523, который охлаждают в теплообменнике 524 и затем подают в сепаратор D-52 для дальнейшего разделения жидкости и пара. Жидкости из нижней части сепаратора D-52 подают по линии 528 в поток 534, вытекающий из нижней части сепаратора D-53, с тем, чтобы обеспечить продукт Р с ультранизким содержанием серы. Поток 529 из верхней части сепаратора D-52 подают в компрессор С-3 для компрессии и затем подают в низ реактора R-2. Полная компрессия между С-2 и С-3 составляет от примерно 21,09 ати до примерно 112,5 ати.

На Фиг.6 показано, как продукт Р с ультранизким содержанием серы может быть гидрирован далее. Например, система 600 включает реактор 610 гидродеароматизации, содержащий слой В-3 катализатора гидрирования. Реактор обычно работает при температуре от примерно 200°С до примерно 400°С, давлении от примерно 28,12 ати до примерно 112,5 ати и объемной скорости от примерно 0,3 ч^-1 до примерно 6 ч^-1, предпочтительно примерно 3,5 ч^-1. Различные процессы гидрирования известны и описаны, например, в патенте США № 5183556, который включен в рассмотрение ссылками. Катализатором в слое В-3 может быть благородный или неблагородный металл, нанесенный на диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид кремния-оксид алюминия, оксид циркония или другой оксид металла. Водород из источника водорода вводится в низ реактора 610 и течет вверх относительно нисходящего потока фракции нефтяного дистиллята. Паровой поток из верхней части удаляют по линии 602, а поток, выходящий из нижней части, содержащий деароматизированный нефтяной дистиллят, удаляют по линии 603.

Фиг.7 иллюстрирует работу альтернативного многослойного противоточного реактора R-3 гидрирования. Реактор R-3 содержит три пространственно-разделенных слоя катализатора (В-1а, В-1b и В-2). Сырье F вводят между средним слоем В-1b и верхним слоем В-2. Водород вводят по линиям Н-1 и Н-2. Вход Н-1 в реактор R-3 расположен ниже нижнего слоя В-1а, а вход Н-2 в реактор R-3 расположен выше слоя В-1а и ниже слоя В-1b. Водород течет вверх относительно нисходящего потока сырья F нефтяного дистиллята и гидрирование сырья F (например, гидрообессеривание, гидродеазотирование) выполняется в слоях В-1а и В-1b противоточным контактированием с водородом. Как сказано выше, некоторое количество углеводородных компонентов может захватываться восходящим потоком водорода и эти компоненты гидрируются в слое В-2, так что все сырье подвергается гидрированию. Паровой поток (V) из верхней части слоя В-2 содержит избыток водорода, сероводород и некоторое количество легких углеводородных компонентов. Жидкий выходящий поток Е, отбираемый с низа реактора, содержит нефтяной дистиллят (например, дизельное топливо) с ультранизким содержанием серы.

Пример ниже иллюстрирует аспекты изобретения.

Сырье имело следующие свойства:

Плотность, в градусах Американского
Нефтяного Института27-40 Интервал перегонки, °С (°F)Начальная точка кипения165-260 (330-500)Конечная точка кипения280-440 (536-825)Сера, вес.%0,01-0,05Азот, (всего) вес.%0,0005-0,01

Сырье обрабатывают в системе гидрирования, имеющей противоточный реактор по изобретению. Условия реакции включают температуру 346°С, давление 52,73 ати, объемную скорость 1,6 ч^-1 и катализатор гидрирования NiMo на носителе диоксид кремния. Продукт реакции имел плотность 38,6 градусов АНИ, содержание серы 0,0008 вес.% и содержание азота меньше 0,0001 вес.%.

Несмотря на то, что описание выше содержит много особенностей, эти особенности не должны истолковываться как ограничения объема изобретения, а просто как иллюстративные примеры его предпочтительных вариантов. Например, первая и вторая реакционные зоны могут находиться в разных реакторах или в одном реакторе. Специалисты, опытные в технике, могут предвидеть много других возможных вариаций, удовлетворяющих объему и сущности изобретения, определенных приложенной формулой изобретения.

Использование: изобретение относится к способу гидрирования среднего дистиллята, в частности дизельного топлива. Сущность: проводят противоточное контактирование основного количества углеводородного сырья с водородом в первой реакционной зоне в условиях реакции гидрирования в присутствии катализатора гидрирования в, по меньшей мере, первом слое катализатора, в котором жидкий выходящий поток выходит с низа первой реакционной зоны, а водородсодержащий газовый поток выходит с верха первой реакционной зоны. Затем проводят прямоточное контактирование незначительной части углеводородного сырья с указанным водородсодержащим газовым потоком во второй реакционной зоне, содержащей слой катализатора, расположенный таким образом, чтобы принять водородсодержащий поток первой реакционной зоны. Технический результат: получение продукта с ультранизким содержанием серы с использованием несложной схемы переработки. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ гидрирования углеводородного сырья, который включает контактирование основной части углеводородного сырья с водородом противотоком в первой реакционной зоне в условиях реакции гидрирования в присутствии катализатора гидрирования в по меньшей мере первом слое катализатора, в котором жидкий поток выходит с низа первой реакционной зоны, а газообразный поток, содержащий водород, выходит с верха первой реакционной зоны и прямоточное контактирование незначительной части углеводородного сырья с указанным газообразным потоком, содержащим водород, во второй реакционной зоне, имеющей слой катализатора, расположенный так, чтобы принять поток, содержащий водород, из первой реакционной зоны.2. Способ по п.1, в котором первая и вторая реакционные зоны находятся в первом реакторе, в котором слой катализатора второй реакционной зоны расположен выше первого слоя катализатора первой реакционной зоны и углеводородное сырье вводят в первый реактор в положение между первым слоем катализатора первой реакционной зоны и слоем катализатора второй реакционной зоны.3. Способ по п.2, в котором по меньшей мере некоторое количество водорода вводят в реактор ниже первого слоя катализатора первой реакционной зоны.4. Способ по п.2, в котором второй слой катализатора расположен ниже первого слоя катализатора первой реакционной зоны.5. Способ по п.4, в котором по меньшей мере некоторое количество водорода вводят в реактор ниже второго слоя катализатора первой реакционной зоны и по меньшей мере некоторое количество водорода вводят в реактор между вторым слоем катализатора и первым слоем катализатора первой реакционной зоны.6. Способ по п.2, включающий стадию предварительной обработки углеводородного сырья во втором реакторе прямоточным контактированием углеводородного сырья с водородом в присутствии катализатора гидрирования.7. Способ по п.1, в котором указанное углеводородное сырье содержит серу и/или азот.8. Способ по п.7, в котором углеводородное сырье имеет серу в начальном процентном составе, способ гидрирования является гидрообессериванием и способ производит продукт, содержащий серы всего лишь примерно 0,001 вес.%.9. Способ по п.1, в котором способ гидрирования является гидродеароматизацией.10. Способ гидрирования нефтяной фракции, который включает а) прямоточное контактирование нефтяной фракции с водородом в первой реакционной зоне в присутствии первого катализатора гидрирования, чтобы получить первый выходящий поток с пониженным содержанием гетероатомов; и b) контактирование первого выходящего потока с водородом во второй реакционной зоне в присутствии второго катализатора гидрирования, чтобы получить продукт, содержащий гетероатомов всего лишь примерно 0,005 вес.%, причем первый выходящий поток вводят во вторую реакционную зону между первым и вторым слоями катализатора, в котором указанный входящий поток течет вниз через указанный первый слой катализатора относительно восходящего водородсодержащего газа, и в котором незначительная часть входящего потока захватывается восходящим потоком водородсодержащего газа во второй слой катализатора.11. Способ по п.10, в котором нефтяная фракция является средним дистиллятом, имеющим начальную точку кипения от примерно 165 до примерно 260°С и конечную точку кипения от примерно 280 до примерно 440°С.12. Способ по п.10, в котором условия реакции первого гидрирования включают температуру от примерно 200 до примерно 450°С, давление от примерно 21,09 до примерно 105,5 ати и объемную скорость от примерно 0,4 до примерно 20 ч^-1.13. Способ по п.10, в котором условия реакции второго гидрирования включают температуру от примерно 225 до примерно 450°С, давление от примерно 17,58 до примерно 105,5 ати и объемную скорость от примерно 0,4 до примерно 10 ч^-1.14. Способ по п.10, в котором катализатор первого гидрирования включает один или больше металлов, выбранных из группы, состоящей из кобальта, молибдена, никеля и вольфрама на носителе катализатора.15. Способ по п.14, в котором носителем катализатора является неорганический оксид, выбранный из группы, состоящей из диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида кремния-оксида алюминия, оксида циркония и оксида титана.16. Способ по п.10, в котором катализатор второго гидрирования включает один или больше металлов, выбранных из группы, состоящей из кобальта, молибдена, никеля и вольфрама на носителе катализатора.17. Способ по п.16, в котором носителем катализатора является неорганический оксид, выбранный из группы, состоящей из диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида кремния-оксида алюминия, оксида магния, оксида циркония и оксида титана.18. Способ по п.10, в котором гетероатомом является сера, а реакция гидрирования - реакция гидрообессеривания.19. Способ по п.18, в котором содержание серы в продукте составляет меньше, чем 0,001 вес.%.