Способ гидрообработки тяжелого углеводородного сырья во взаимозаменяемых реакторах, включающий по меньшей мере один этап постепенной перестановки

Способ гидрообработки тяжелого углеводородного сырья во взаимозаменяемых реакторах, включающий по меньшей мере один этап постепенной перестановки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу гидрообработки тяжелого углеводородного сырья, в котором используется система взаимозаменяемых защитных зон с неподвижными слоями, причем каждая зона содержит по меньшей мере один слой катализатора, включающий в себя по меньшей мере один этап, в ходе которого поток сырья, подаваемый на первую защитную зону, контактирующую с сырьем, частично перебрасывается в ближайшую нижнюю по потоку защитную зону, предпочтительно постепенно.

Гидрообработка углеводородного сырья приобретает все большее значение в практике нефтеочистки при возрастающей потребности в снижении содержания серы в нефтяных погонах и превращения тяжелых фракций в более легкие фракции, которые можно использовать в качестве топлива и/или химических продуктов. Это действительно необходимо ввиду новых стандартов, предъявляемых в каждой стране к коммерческому топливу, чтобы как можно лучше использовать импортируемую нефть со все более высоким содержанием тяжелых фракций, гетероатомов и металлов и все более обедненную водородом.

Каталитическая гидрообработка позволяет, приводя в контакт углеводородное сырье с катализатором в присутствии водорода, существенно снизить содержание асфальтенов, металлов, серы и других примесей, одновременно улучшая отношение водорода к углероду (H/C) и превращая это сырье по большей или меньшей части в более легкие фракции. Под гидрообработкой (HDT) понимаются, в частности, реакции гидрообессеривания (HDS), которыми обозначают реакции, позволяющие удалить серу из сырья с получением H₂S, реакции гидродеазотирования (HDN), которыми обозначают реакции, позволяющие удалить азот из сырья с получением NH₃, и реакции гидродеметаллирования, которыми обозначают реакции, позволяющие удалить металлы из сырья путем осаждения, а также гидрирование, гидродезоксигенирование, гидродеароматизацию, гидроизомеризацию, гидродеалкилирование и гидродеасфальтирование.

Существует два типа способов гидрообработки, позволяющих очистить такие тяжелые фракции, как остатки атмосферной дистилляции (RA) или вакуумной дистилляции (RSV), а именно способы в неподвижном слое и способы в кипящем слое. Zong и др. (Recent Patents on Chemical Engineering, 2009, 2, 22-36) приводят обзор различных способов, известных для обработки тяжелых нефтяных фракций.

В промышленности наиболее распространена технология в неподвижном слое ввиду ее технической завершенности, низкой стоимости и стабильной и надежной эффективности. В таких способах сырье движется через несколько реакторов с неподвижным слоем, установленных последовательно, причем первый или первые реакторы применяются, чтобы осуществить главным образом гидродеметаллирование сырья (этап HDM), а также частично гидрообессеривание, а последний или последние реакторы применяются для осуществления глубокого рафинирования сырья (этап гидрообработки HDT) и, в частности, гидрообессеривания (этап HDS). Потоки отбираются из последнего реактора HDT.

Способы в неподвижном слое ведут к повышенной эффективности рафинирования (получение фракций 370°C + с менее 0,5% вес. серы и содержащих менее 20 ч./млн металлов), исходя из сырья, содержащего до 5% вес. серы и до 300 ч./млн металлов, в частности, никеля и ванадия). Различные потоки, полученные таким образом, могут служить основой для получения тяжелых мазутов хорошего качества, газойля и бензина или применяться как сырье для других установок, таких как установки каталитического крекинга.

Известно, что при содержании металлов выше этого уровня первые слои катализатора могут быстро дезактивироваться из-за происходящего значительного осаждения металлов. Чтобы компенсировать эту дезактивацию, в таком случае повышают температуру реактора. Однако это повышение температуры способствует отложению кокса, ускоряющему процессы внутризеренного (закупорка пор катализатора) и межзеренного (забивка каталитического слоя) засорения. Поэтому при содержании металлов в сырье выше этого уровня обычно предпочтительны способы в кипящем слое. Действительно, одна проблема, возникающая при каталитической гидрообработке этого сырья в неподвижном слое, связана с тем, что при реакциях гидрообработки нефтяных фракций, содержащих металлоорганические комплексы, большинство этих комплексов разрушается в присутствии водорода, сероводорода и катализатора гидрообработки. Металл, образующий эти комплексы, осаждается тогда в виде твердого сульфида, который будет связываться на катализаторе. Это имеет место, в частности, в случае комплексов ванадия, никеля, железа, натрия, титана, кремния и меди, которые естественным образом присутствуют в сырой нефти в более или менее значительных количествах, в зависимости от происхождения нефти, и которые при операциях перегонки имеют тенденцию концентрироваться во фракциях с высокой точкой кипения, в частности, в остатках. К отложению этих примесей добавляются также отложения кокса, и все это имеет тенденцию быстро дезактивировать и забивать каталитическую систему. Эти явления ведут к прекращению работы установок гидрообработки для замены твердых веществ и к чрезмерному расходу катализатора, что специалисты хотят минимизировать.

Другой проблемой, возникающей при каталитической гидрообработке этого сырья в неподвижном слое, является забивка. Известно, что каталитические слои, в частности верхние части каталитических слоев и, в частности, верхние части первого каталитического слоя, находящиеся в контакте с сырьем, способны забиваться довольно быстро из-за асфальтенов и осадков, содержащихся в сырье, что выражается сначала в увеличении потери напора и в необходимости рано или поздно останавливать установку для замены катализатора.

Из этого следует, что приходится останавливать установку для замены дезактивированных и/или забитых первых каталитических слоев. Таким образом, эти типы способов гидрообработки сырья должны быть оформлены так, чтобы позволить как можно более длительный рабочий цикл без остановки установки.

Уровень техники

Вышеуказанные недостатки, связанные с расположением неподвижных слоев, пытались разрешить разными способами, в частности, используя защитные слои, размещенные до главных реакторов. Основной задачей защитных слоев является защита расположенных ниже по схеме катализаторов главных реакторов гидрообработки путем проведения частичного деметаллирования и отфильтровывания частиц, содержащихся в сырье, которые могут привести к забивке. Как правило, защитные слои вводят в секцию HDM процесса гидрообработки тяжелых фракций, включающую обычно первую секцию HDM, а затем вторую секцию HDT. Хотя защитные слои обычно применяют для осуществления первого гидродеметаллирования и фильтрования, в этих реакторах неизбежно будут иметь место и другие реакции гидрообработки (HDS, HDN и т.п.) из-за присутствия водорода и катализатора.

Таким образом, предусматривалась возможность установить один или несколько реакторов с движущимся слоем в начале этапа HDM (US3910834 или GB2124252). Эти движущиеся слои могут двигаться прямоточно (например, способ HYCON компании SHELL) или противоточно (например, способ OCR компании Chevron Lummus Global и способ HYVAHL-M™ от авторов настоящей заявки).

Рассматривалось также добавление защитного реактора с неподвижным слоем перед реакторами HDM (US4118310 и US3968026). Чаще всего этот защитный реактор может быть замкнут накоротко благодаря использованию, в частности, отсечного клапана. В результате получают временную защиту главных реакторов от забивки.

Аналогично также была описана, в частности, настоящим заявителем (FR2681871 и US5417846) система, позволяющая сочетать отличные характеристики неподвижного слоя с повышенными рабочими показателями для обработки сырья с высоким содержанием металлов, которая состоит в способе гидрообработки, по меньшей мере двухэтапном, тяжелой углеводородной фракции, содержащей асфальтены, серосодержащие примеси и металлические примеси, в котором в ходе первого этапа, называемого HDM, в условиях HDM углеводородное сырье и водород проводят через катализатор HDM, а затем в ходе последующего второго этапа проводят, в режиме HDT, поток, выходящий с первого этапа, через катализатор HDT. Этап HDM включает в себя одну или несколько зон HDM с неподвижными слоями, которым предшествуют по меньшей мере две защитные зоны HDM, называемые также "взаимозаменяемыми реакторами", также с неподвижными слоями, расположенными последовательно, для циклического применения, состоящего в последовательном повторении этапов b) и c), определенных ниже:

a) этап, на котором защитные зоны используются все вместе в течение периода длительностью не больше времени дезактивации и/или забивки одной из них,

b) этап, на котором дезактивированная и/или забитая защитная зона замыкается накоротко, и катализатор, который в ней содержится, регенерируют и/или заменяют свежим катализатором, и на котором используется другая или другие защитные зоны,

c) этап, на котором защитные зоны используются все вместе, причем защитная зона, катализатор которой был регенерирован в ходе предыдущего этапа, снова подсоединяется, и указанный этап продолжается в течение периода длительностью не больше времени дезактивации и/или забивки одной из защитных зон.

Этот способ, известный под названием HYVAHL-F™, позволяет достичь суммарного обессеривания выше 90% и суммарной степени деметаллирования порядка 95%. Применение взаимозаменяемых реакторов позволяет непрерывную циклическую работу.

Было неожиданно обнаружено, что можно увеличить длительность использования взаимозаменяемых реакторов, прежде чем станет необходимой замена катализатора, содержащегося во взаимозаменяемых реакторах. Таким образом, настоящее изобретение улучшает рабочие характеристики взаимозаменяемых реакторов, какие описаны заявителем в патенте FR2681871, вводя после этапов, в ходе которых сырье проходит последовательно через все защитные зоны, дополнительные этапы, на которых поток сырья, подаваемого в первую защитную зону, находящуюся в контакте с сырьем, частично перебрасывают в ближайшую защитную зону, предпочтительно постепенно. Таким образом, на этих дополнительных этапах сырье вводят одновременно в две соседние защитные зоны. Этот переброс потока позволяет замедлить увеличение потери напора в первой защитной зоне, находящейся в контакте с сырьем, и, таким образом, продлить срок ее работы. Введение части сырья в ближайшую нижнюю по потоку зону, в то время как другая часть сырья продолжает проходить через первую зону, находящуюся в контакте с сырьем, позволяет обойти и, следовательно, "разгрузить" первую защитную зону. Часть сырья, введенного в ближайшую нижнюю по потоку зону, проходит, таким образом, через гораздо менее забитую и/или дезактивированную зону, чем первая зона.

Равным образом ряд технологических факторов, относящихся к способу осуществления этого переброса, в частности, момент начала этапа переброса, количество сырья, вводимого в ближайшую зону в начале этапа переброса, и возрастание его введения в дальнейшем позволяют оптимизировать время работы каждой защитной зоны и, следовательно, продлить полный цикл взаимозаменяемых реакторов.

Это продление цикла влечет повышение рабочих характеристик установки, а также экономию времени, снижение эксплуатационных затрат и снижение расхода свежего катализатора. Таким образом, задачей настоящего изобретения является повышение продолжительности цикла работы защитных зон.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение предлагает усовершенствование описанного в патенте FR2681871 способа гидрообработки, обеспечиваемое защитными зонами (взаимозаменяемые реакторы). Функционирование защитных зон согласно FR2681871 описано на фигуре 1, показывающей две защитные зоны (или взаимозаменяемые реакторы) R1a и R1b. Этот способ содержит ряд циклов, каждый из которых включает четыре последовательных этапа:

- первый этап (называемый далее "этап a"), в ходе которого сырье проходит последовательно через реактор R1a, а затем через реактор R1b,

- второй этап (называемый далее "этап b"), в ходе которого сырье проходит только через реактор R1b, а реактор R1a замкнут накоротко для регенерации и/или замены катализатора,

- третий этап (называемый далее "этап c"), в ходе которого сырье проходит последовательно через реактор R1b, а затем через реактор R1a,

- четвертый этап (называемый далее "этап d"), в ходе которого сырье проходит только через реактор R1a, а реактор R1b замкнут накоротко для регенерации и/или замены катализатора.

В ходе технологического этапа a) сырье вводится по линии 3 и линии 21, содержащей клапан V1, открытый к линии 21', и в защитный реактор R1a, содержащий неподвижный каталитический слой A. В этот период клапаны V3, V4 и V5 закрыты. Поток, выходящий из реактора R1a, проводится по линии 23, линии 26, содержащей открытый клапан V2, и линии 22' в защитный реактор R1b, содержащий неподвижный каталитический слой B. Поток, выходящий из реактора R1b, проводится по линиям 24 и 24', содержащим открытый клапан V6, и линии 13 в секцию основной гидрообработки 14.

В ходе технологического этапа b) клапаны V1, V2, V4 и V5 закрыты, и сырье вводится по линии 3 и линии 22, содержащей клапан V3, открытый к линии 22', в реактор R1b. В этот период поток, выходящий из реактора R1b, проводится по линиям 24 и 24', содержащим открытый клапан V6, и по линии 13 в секцию основной гидрообработки 14.

В ходе этапа c) клапаны V1, V2 и V6 закрыты, а клапаны V3, V4 и V5 открыты. Сырье вводится по линии 3 и линиям 22 и 22' в реактор R1b. Поток, выходящий из реактора R1b, проводится по линии 24, линии 27, содержащей открытый клапан V4, и линии 21' в защитный реактор R1a. Поток, выходящий из реактора R1a, проводится по линиям 23 и 23', содержащим открытый клапан V5, и линии 13 в секцию основной гидрообработки 14.

В ходе этапа d) клапаны V2, V3, V4 и V6 закрыты, а клапаны V1 и V5 открыты. Сырье вводится по линии 3 и линиям 21 и 21' в реактор R1a. В этот период поток, выходящий из реактора R1a, проводится по линиям 23 и 23', содержащим открытый клапан V5, и линии 13 в секцию основной гидрообработки 14.

Затем цикл начинается снова. Операции над клапанами установки, делающие возможным функционирование взаимозаменяемых реакторов согласно патенту FR2681871, приведены в таблице 1.

Таблица 1Операции над клапанами вблизи взаимозаменяемых реакторов, согласно FR2681871
Этап цикла	Вмешательство	V1	V2	V3	V4	V5	V6
a	R1A+R1B	-	O*	O	F**	F	F	O
b	R1B	R1A	F	F	O	F	F	O
c	R1B+R1A	-	F	F	O	O	O	F
d	R1A	R1B	O	F	F	F	O	F
a	R1A+R1B	-	O	O	F	F	F	O
*O=открыт, **F=закрыт

Настоящее изобретение улучшает работу защитных зон, описанных в уровне техники, благодаря введению в этот способ после этапов, в ходе которых сырье проходит последовательно через все защитные зоны, дополнительных этапов, на которых поток сырья, подаваемый на первую защитную зону, находящуюся в контакте с сырьем, частично перебрасывается в ближайшую нижнюю по потоку защитную зону, предпочтительно постепенно.

В частности, настоящее изобретение относится к способу гидрообработки тяжелой углеводородной фракции, содержащей асфальтены, осадки, примеси, содержащие серу, азот и металлы, в котором углеводородное сырье и водород проводят в условиях гидрообработки через катализатор гидрообработки, в по меньшей мере двух защитных зонах гидрообработки с неподвижными слоями, каждая из которых содержит по меньшей мере один каталитический слой, причем защитные зоны расположены последовательно, чтобы применяться циклически, причем цикл состоит в последовательном повторении этапов b), c) и c'), определенных ниже:

- этап a), на котором сырье проходит через все защитные зоны в течение периода, составляющего часть времени дезактивации и/или забивки первой защитной зоны, находящейся в контакте с сырьем,

- этап a'), на котором часть сырья продолжает проходить через первую защитную зону, находящуюся в контакте с сырьем, а другая часть сырья вводится в ближайшую нижнюю по потоку защитную зону в течение периода продолжительностью не больше времени дезактивации и/или забивки первой защитной зоны, находящейся в контакте с сырьем,

- этап b), на котором дезактивированная и/или забитая защитная зона замыкается накоротко, и катализатор, который в ней содержится, регенерируют и/или заменяют свежим катализатором, и на котором используется другая или другие защитные зоны,

- этап c), на котором сырье проходит через все защитные зоны, причем защитную зону, катализатор которой был регенерирован в ходе предыдущего этапа, снова подсоединяют таким образом, чтобы она располагалась по потоку за всеми другими защитными зонами, и указанный этап продолжается в течение периода продолжительностью не более времени дезактивации и/или забивки первой защитной зоны, находящейся в контакте с сырьем,

- этап c'), на котором одна часть сырья продолжает проходить через первую защитную зону, находящуюся в контакте с сырьем, а другая часть сырья вводится в ближайшую, нижнюю по потоку защитную зону в течение периода продолжительностью не более времени дезактивации и/или забивки первой защитной зоны, находящейся в контакте с сырьем.

Защитные зоны, в частности, первая защитная зона, находящаяся в контакте с сырьем, постепенно насыщается металлами, коксом, осадками и различными другими примесями. Когда катализатор или катализаторы, которые в них содержатся, станут практически насыщены металлами и различными примесями, эти зоны следует отсоединить, чтобы осуществить замену или регенерацию катализаторов. Предпочтительно катализаторы заменяют. Этот момент называется временем дезактивации и/или забивки. Хотя время дезактивации и/или забивки меняется в зависимости от сырья, рабочих условий и от используемых катализаторов, обычно оно выражается в падении каталитических свойств катализатора (увеличение концентрации металлов и/или других примесей в выходящем потоке), в повышении температуры, необходимой для поддержания неизменной гидрообработки или в частном случае забивки в значительном увеличении потери напора. Потерю напора Δp, выражающую степень забивки, измеряют непрерывно в течение всего цикла для каждой из зон, ее можно определить по увеличению давления, являющемуся следствием частичной блокировки прохождения через зону. Аналогично температуру измеряют непрерывно в течение всего цикла в каждой из двух зон.

Чтобы определить время дезактивации и/или забивки, специалист сначала определяет максимально допустимое значение потери напора Δp и/или температуры в зависимости от обрабатываемого сырья, рабочих условий и выбранных катализаторов, начиная с которого следует произвести отсоединение защитной зоны. Таким образом, время дезактивации и/или забивки определяется как время, когда достигается предельное значение потери напора и/или температуры. Предельное значение потери напора и/или температуры устанавливается как общее правило при первом пуске реакторов. В случае процесса гидрообработки тяжелых фракций предельное значение потери напора составляет обычно от 0,3 до 1 МПа (3-10 бар), предпочтительно от 0,5 до 0,8 МПа (5-8 бар). Предельное значение температуры составляет обычно от 400°C до 430°C, здесь и далее в тексте эта температура соответствует средней измеренной температуре каталитического слоя. Другим предельным значением для температур, указывающим, что произошла дезактивация (меньше экзотермических реакций), является то, что перепад температуры (ΔT) по каталитическому слою становится меньше 5°C независимо от величины средней температуры.

Согласно настоящему изобретению, поток сырья, подаваемый на первую защитную зону, находящуюся в контакте с сырьем, частично перебрасывают в ближайшую нижнюю по потоку защитную зону ранее момента дезактивации и/или забивки.

Способ согласно изобретению описывается с помощью фигуры 1, показывающей систему с двумя взаимозаменяемыми защитными зонами. Этот способ содержит ряд циклов, каждый из которых включает шесть последовательных этапов:

- этап a), на котором сырье проходит последовательно через защитные зоны R1a и R1b, в течение периода, составляющего часть времени дезактивации и/или забивки зоны R1a,

- этап a') (этап переброса), на котором одна часть сырья продолжает проходить через зону R1a, а другая часть сырья вводится в зону R1b в течение периода длительностью не больше времени дезактивации и/или забивки зоны R1a,

- этап b), в ходе которого сырье проходит только через реактор R1b, а реактор R1a замкнут накоротко для регенерации и/или замены катализатора,

- этап c), на котором сырье проходит последовательно через зоны R1b и R1a в течение периода, составляющего часть времени дезактивации и/или забивки R1b,

- этап c') (этап переброса), на котором одна часть сырья продолжает проходить через зону R1b, а другая часть сырья вводится в зону R1a в течение периода длительностью не больше времени дезактивации и/или забивки зоны R1b,

- этап d), в ходе которого сырье проходит только через реактор R1a, а реактор R1b замкнут накоротко для регенерации и/или замены катализатора.

В ходе технологического этапа a) сырье вводится по линии 3 и линиям 21 и 21', содержащим открытый клапан V1, в защитный реактор R1a, содержащий неподвижный слой A катализатора. В этот период клапаны V3, V4 и V5 закрыты. Поток, выходящий из реактора R1a, проводится по линии 23, линии 26, содержащей открытый клапан V2, и по линии 22' в защитный реактор R1b, содержащий неподвижный слой B катализатора. Поток, выходящий из реактора R1b, проводится по линиям 24 и 24', содержащим открытый клапан V6, и линии 13 в секцию основной гидрообработки 14.

Постепенно защитные зоны, в частности, первая защитная зона, находящаяся в контакте с сырьем (R1a), будут забиваться и/или дезактивироваться. Тогда наблюдается увеличение потери напора и/или существенное снижение эффективности катализатора, что требует повышения температуры. В таком случае переходят к этапу a'), на котором одна часть сырья продолжает проходить через зону R1a, а другая часть сырья вводится в зону R1b. Таким образом, часть сырья вводится по линии 3 и линиям 21 и 21', содержащим открытый клапан V1 (называемый также главным клапаном), в защитный реактор R1, а другая часть сырья вводится по линии 3 и линиям 22 и 22', содержащим открытый клапан V3 (называемый также клапаном переброса), в защитную зону R1b. В этот период клапаны V4 и V5 закрыты. Поток, выходящий из реактора R1a, проводится по линии 23, линии 26, содержащей открытый клапан V2, и линии 22' в защитный реактор R1b, соединяясь, таким образом, с другой частью сырья, введенной напрямую. Поток, выходящий из реактора R1b, проводится по линиям 24 и 24', содержащим открытый клапан V6, и линии 13 в секцию основной гидрообработки 14. Этап a') продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто предельное значение потери напора и/или температуры для зоны R1a.

Затем переходят к этапу b), в ходе которого сырье проходит только через реактор R1b, а реактор R1a замкнут накоротко для регенерации и/или замены катализатора. Так, согласно фигуре 1, клапаны V1, V2, V4 и V5 закрыты, и сырье вводится по линии 3 и линиям 22 и 22', содержащим открытый клапан V3, в реактор R1b. В этот период поток из реактора R1b проводится по линиям 24 и 24', содержащим открытый клапан V6, и линии 13 в секцию основной гидрообработки 14.

После нового подсоединения реактора R1a, катализатор в котором был регенерирован или заменен, ниже по потоку от реактора R1b переходят к технологическому этапу c), в ходе которого сырье проходит последовательно через реактор R1b, а затем через реактор R1a. В ходе этого этапа c) клапаны V1, V2 и V6 закрыты, а клапаны V3, V4 и V5 открыты. Сырье вводится по линии 3 и линиям 22 и 22' в реактор R1b. Поток, выходящий из реактора R1b, проводится по линии 24, линии 27, содержащей открытый клапан V4, и линии 21' в защитный реактор R1a. Поток, выходящий из реактора R1a, проводится по линиям 23 и 23', содержащим открытый клапан V5, и линии 13 в секцию основной гидрообработки 14.

Постепенно защитные зоны, в частности, первая защитная зона, находящаяся в контакте с сырьем (R1b), будут забиваться и/или дезактивироваться. Тогда аналогично тому, как делалось на этапе a'), переходят к частичному перебросу сырья в ближайшую нижнюю по потоку защитную зону, что обозначено как этап c'). Так, согласно фигуре 1, открывают, кроме того, клапан V1 зоны R1a. Таким образом, одна часть сырья вводится по линии 3 и линиям 22 и 22', содержащим открытый клапан V3 (называемый также главным клапаном), в защитный реактор R1b, а другая часть сырья вводится по линии 3 и линиям 21 и 21', содержащим открытый клапан V1 (называемый также клапаном переброса), в защитную зону R1a. В этот период клапаны V2 и V6 закрыты. Поток, выходящий из реактора R1b, проводится по линии 24, линии 27, содержащей открытый клапан V4, и линии 21' в защитный реактор R1a, соединяясь, таким образом, с другой частью сырья, введенной напрямую. Поток, выходящий из реактора R1a, проводится по линиям 23 и 23', содержащим открытый клапан V5, и линии 13 в секцию основной гидрообработки 14. Этап c') продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто предельное значение потери напора и/или температуры для зоны R1b.

Затем переходят к этапу d), в ходе которого сырье проходит только через реактор R1a, а реактор R1b замкнут накоротко для регенерации и/или замены катализатора. Так, согласно фигуре 1, клапаны V2, V3, V4 и V6 закрыты, а клапаны V1 и V5 открыты. Сырье вводится по линии 3 и линиям 21 и 21' в реактор R1a. В этот период поток, выходящий из реактора R1a, проводится по линиям 23 и 23', содержащим открытый клапан V5, и линии 13 в секцию основной гидрообработки 14.

Затем цикл начинается снова. Операции над клапанами установки, делающие возможным функционирование взаимозаменяемых реакторов согласно изобретению, приведены в таблице 2.

Таблица 2Операции над клапанами для системы взаимозаменяемых реакторов согласно изобретению
Этап цикла	Вмешательство	V1	V2	V3	V4	V5	V6
a	R1A+R1B	-	O*	O	F**	F	F	O
a'	R1A+R1B	-	O	O	O	F	F	O
b	R1B	R1A	F	F	O	F	F	O
c	R1B+R1A	-	F	F	O	O	O	F
c'	R1B+R1A	-	O	F	O	O	O	F
d	R1A	R1B	O	F	F	F	O	F
a	R1A+R1B	-	O	O	F	F	F	O
* O=открыт, **F=закрыт

Предпочтительно часть сырья, вводимая в ближайшую нижнюю по потоку защитную зону на этапах a') и c'), не превышает 50% от всего сырья. Максимальная величина раскрытия клапана, питающего ближайшую нижнюю по потоку зону (клапан переброса), составляет в таком случае 50%. Действительно, если в ближайшую нижнюю по потоку зону ввести более 50% сырья (то есть в первую зону, находящуюся в контакте с сырьем, ввести меньше 50%), то возникает опасность, что обе зоны будут забиты и/или дезактивированы в один и тот же момент, достигая одновременно максимальных значений потери напора и/или температуры. Это может привести к нарушению работы цикла взаимозаменяемых реакторов. Действительно, чтобы обеспечить хорошую работу обоих реакторов в непрерывном режиме, нужно иметь достаточно времени для этапа регенерации и/или замены катализатора (этап b) и d)) в реакторе, прежде чем в другом реакторе будет достигнуто предельное значение потери напора и/или температуры, требующее замены его катализатора.

Несколько рабочих параметров позволяют оптимизировать время функционирования каждой защитной зоны, оптимизируя, в частности, способ одновременного введения сырья в две соседние защитные зоны на этапах a') и c'). Эти параметры относятся к:

- моменту начала этапа переброса,

- количеству сырья, вводимого в ближайшую нижнюю по потоку защитную зону в начале этапа переброса (начальное раскрытие клапана переброса),

- постепенному увеличению количества сырья, вводимого в ближайшую нижнюю по потоку зону на этапе переброса (постепенное раскрытие клапана переброса).

Момент переброса соответствует моменту начала ввода части сырья в ближайшую нижнюю по потоку зону при продолжении подачи в первую зону, находящуюся в контакте с сырьем. Это время предпочтительно составляет от 30 до 95%, более предпочтительно от 60 до 90% от времени дезактивации и/или забивки первой защитной зоны, находящейся в контакте с сырьем. Действительно, продолжительность цикла увеличивается тем сильнее, чем больше запаздывает момент переброса, то есть момент, когда зона в первом положении уже вполне заполнена забивающим материалом.

Другим параметром, позволяющим оптимизировать время работы, является количество сырья, вводимого в ближайшую нижнюю по потоку зону в начале этапов переброса a') и c'). Клапаны переброса (V3 на этапе a') и V1 на этапе c')) позволяют контролировать количество сырья, вводимого в ближайшую нижнюю по потоку зону. Количество сырья, которое продолжают вводить в первую зону, находящуюся в контакте с сырьем, тем самым еще более снижается (в результате регулирования главных клапанов VI на этапе a') и V3 на этапе c'). Часть сырья, вводимая в ближайшую нижнюю по потоку зону в начале этапов a') и c'), выраженная в объемных процентах, составляет от 0 до 50%, предпочтительно от 20 до 40% от всего сырья. Минимальное значение 0% введения сырья в начале этапа требует увеличения количества сырья, вводимого позднее. Предпочтительно избегать введения более 50% сырья в ближайшую нижнюю по потоку зону из-за упомянутого выше риска одновременной забивки обеих зон.

Другим важным параметром, позволяющим оптимизировать время работы, является увеличение количества сырья, вводимого в ближайшую нижнюю по потоку зону на этапах a') и c'). Предпочтительно указанная часть сырья, вводимая в ближайшую нижнюю по потоку защитную зону увеличивается на этапах a') и c') постепенно, что выражается в постепенном раскрытии клапана переброса одновременно с постепенным закрытием главного клапана в таком же масштабе. Постепенное увеличение можно осуществлять непрерывно или ступенчато. Увеличение количества сырья, вводимого в ближайшую нижнюю по потоку зону, может задаваться как процентная доля увеличения на один процент времени дезактивации и/или забивки первой зоны, находящейся в контакте с сырьем. Предпочтительно оно составляет от 0,02 до 4%, предпочтительно от 0,02 до 1% на 1% времени дезактивации и/или забивки. Предпочтительно избегать повышения, ведущего к введению более 50% сырья в ближайшую нижнюю по потоку зону по вышеупомянутым причинам риска одновременной забивки обеих зон.

В одной предпочтительной форме осуществления применяется секция кондиционирования катализатора, позволяющая на ходу, то есть без прекращения работы установки, переключать эти защитные зоны: сначала система, работающая при умеренном давлении (от 10 до 50 бар, но предпочтительно от 15 до 25 бар) позволяет обеспечить следующие действия на отсоединенном защитном реакторе: промывка, отпарка, охлаждение перед выгрузкой отработанного катализатора; затем нагрев и сульфирование после загрузки свежего катализатора; затем другая система наддува/сброса давления и клапанные краны подходящей технологии позволят эффективно переключать эти защитные зоны без остановки установки, то есть не влияя на рабочие характеристики, поскольку все операции промывки, отпарки, выгрузки отработанного катализатора, загрузки свежего катализатора, нагрева, сульфирования проводятся на отсоединенном реакторе или защитной зоне. Альтернативно в секции кондиционирования может использоваться предварительно активированный катализатор, чтобы упростить процедуру переключения без остановки производства.

Каждая защитная зона содержит по меньшей мере один каталитический слой (например, 1, 2, 3, 4 или 5 каталитических слоев). Предпочтительно каждая защитная зона содержит один каталитический слой. Каждый каталитический слой содержит по меньшей мере один слой катализатора, содержащий один или несколько катализаторов, возможно дополненный по меньшей мере одним инертным слоем. Катализаторы, используемые в каталитическом слое или слоях, могут быть одинаковыми или разными.

Таким образом, способ гидрообработки с взаимозаменяемыми реакторами позволяет существенно увеличить продолжительность цикла. На этапах a') и c') часть сырья имеет укороченное время пребывания во взаимозаменяемых реакторах из-за обхода первой зоны. Поэтому, чтобы удерживать постоянную степень гидрообработки на выходе из последнего реактора, температуру в зонах постепенно повышают. Эту температуру также обычно повышают во время цикла, чтобы противодействовать дезактивации катализатора. Однако это повышение температуры способствует отложению кокса, ускоряющему процессы забивки. Таким образом, чтобы ограничить слишком большое повышение температуры, фракция, вводимая в ближайшую защитную зону на этапах a') и c'), должна быть ограничена. Количество сырья, вводимого в ближайшую нижнюю по потоку зону, определяется оптимизацией между увеличением продолжительности цикла и ограниченным повышением температуры.

Согласно одному предпочтительному варианту, сырье проходит на входе каждой защитной зоны через фильтрующую распределительную тарелку, состоящую из одной ступени или двух последовательных ступеней, причем указанная тарелка расположена выше по потоку от каталитического слоя или слоев. Эта фильтрующая тарелка, описанная в патенте US2009177023, позволяет уловить забивающие частицы, содержащиеся в сырье, с помощью особой распределительной тарелки, содержащей фильтрующую среду. Таким образом, фильтрующая тарелка позволяет увеличить экономию времени в процессе гидрообработки, использующем взаимозаменяемые защитные зоны. Эта фильтрующая тарелка позволяет одновременно распределить газовую фазу (водород и газообразная часть сырья) и жидкую фазу (жидкая часть сырья), подаваемую в реактор, обеспечивая одновременно функцию фильтрации по отношению к примесям, содержащимся в сырье. Равным образом фильтрующая тарелка обеспечивает более однородное распределение смеси по всей поверхности каталитического слоя и снижает проблемы неравномерного распределения в фазе забивки самой тарелки.

Более точно фильтрующая тарелка представляет собой устройство фильтрации и распределения, причем указанное устройство содержит тарелку, установленную выше по потоку от слоя катализатора, причем указанная тарелка состоит из базовой поверхности, по существу горизонтальной и жестко соединенной со стенками реактора, на которой установлены по существу вертикальные трубки, открытые на их верхнем конце для доступа газа и на нижнем конце для отведения смеси газ-жидкость, предназначенной для подачи на слой катализатора, расположенный ниже по потоку, причем в указанных трубках на определенной доле их высоты проделана непрерывная боковая прорезь или проделаны боковые отверстия для доступа жидкости, причем указанная тарелка несет фильтрующий слой, окружающий трубки, и указанный фильтрующий слой состоит из по меньшей мере одного слоя частиц с размером меньше или равным размеру частиц каталитического слоя. Фильтрационный слой состоит из частиц, обычно инертных, но может также содержать по меньшей мере один слой катализатора, идентичного или относящегося к тому же семейству, что и катализатор каталитического слоя. Этот последний вариант позволяет уменьшить объем каталитических слоев в реакторе.

Фильтрующая распределительная тарелка может также содержать две ступени и состоять из двух последовательных тарелок: первая тарелка, несущая защитный слой, состоящий из инертных частиц, и по меньшей мере один слой катализатора, идентичный или относящийся к тому же семейству, что и катализатор каталитического слоя. Эта тарелка описана в патенте US2009177023. Слой размещен на решетке, жидкая фаза течет через защитный слой, а газ течет через трубки, пересекающие защитный слой и первую тарелку. В конце забивки жидкость и газ вытекают одновременно через трубки, позволяя второй тарелке продолжать обеспечивать ее функцию распределения. Вторая тарелка обеспечивает функцию распределения газа и жидкости: она может состоять из трубок с боковыми отверстиями для прохождения жидкост