专利名称：：用于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制或胺生产的方法
技术领域：
：总的来说，本发明涉及液体物流中的加氢脱硫、加氢脱氮、胺生产和/或双键饱和。更具体来说，本发明涉及用于改进液体物流的加氢脱硫、加氢脱氮、胺生产和/或双键饱和的高剪切方法。
背景技术：
：加氢处理是指各种催化加氢工艺。已知的加氢处理包括加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱金属，其中将进料例如含有残渣的油与催化剂在高温高压和氢气存在的条件下相接触，以便将硫组分转变成硫化氢，将氮组份转变成氨并且将金属沉积(通常作为硫化物)在催化剂上。关于燃料、柴油和汽油中硫水平的最新管理要求，产生了对更有效的脱硫手段的更大需求。经历加氢处理的进料，其范围从石脑油到真空渣油，并且在大多数应用中产物被用作环境可接受的清洁燃料。加氢处理操作的特征在于与例如加氢裂化相反，分子尺寸分布基本上没有变化。加氢脱硫(HDQ是加氢处理的一个亚类，其中使用催化化学过程从天然气和精炼石油产品例如汽油或挥发油、喷气燃料、煤油、柴油燃料和燃料油中除去硫。除去硫的目的是减少由使用燃料为运输车辆供应能量或作为燃料燃烧所引起的硫氧化物的排放。在石油炼制工业中，HDS装置通常也被称为加氢处理装置。在常规的加氢脱硫中，在高温高压和催化剂存在下对含碳流体和氢气进行处理。硫被还原成H2S气体，其然后可以通过例如克劳斯法被氧化成元素硫。尽管从加强硫技术规格的角度来看，加氢脱硫(HDQ可以具有越来越重要的作用，但加氢脱氮(HDN)是烃物流也可以经历以便为随后有效的升级过程做准备的另一种过程。通过例如对双键进行饱和对烃物流进行加氢精制或精整，也是一种重要的升级过程，特别是对于脂环烃物流来说。除了为了防止污染而除硫之外，在硫的存在可能使下游处理催化剂中毒的情况下，也要除硫。例如，当在用于增加石脑油物流的辛烷值的催化重整装置中使用贵重金属催化剂(例如钼和/或钌催化剂)时，可以从石脑油物流中除去硫。许多以前用于从含碳流体除去含硫化合物的方法和系统可能是昂贵的，可能包括苛刻的反应条件，可能不足以移除显著量的含硫化合物，可能不能有效除去具有某些化学结构的含硫化合物，和/或可能不容易规模放大到大的流体体积。因此，在工业中，对于用于含碳流体物流的加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制和/或胺生产的改进方法，存在着需求。
发明内容本文公开了用于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制、胺生产或其组合的方法。在实施方案中，方法包括形成含有分散在液体进料中的含氢气泡的分散体，其中气泡具有小于约5μm的平均直径，并且其中进料包含石油衍生烃类与天然来源的可再生油的混合物。在某些情况下，进料包含选自液化天然气、原油、原油馏分、汽油、柴油、石脑油、煤油、喷气燃料、燃料油及其组合的烃类。在实施方案中，形成分散体包括使含氢气体与液体进料的混合物经受高于约20，OOOs-I的剪切速率。在某些实施方案中，形成分散体包括将含氢气体与液体进料在高剪切装置中相接触，其中高剪切装置包含至少一个转子，并且其中在分散体形成过程中至少一个转子以至少22.9m/S(4，500ft/min)的尖端速度旋转。在某些情况下，高剪切装置在至少一个转子的尖端产生至少约1034.2MPa(150,OOOpsi)的局部压力。在某些情况下，高剪切装置的能量消耗高于1000W/m3。在另一个实施方案中，方法还包括将分散体与对加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制、胺生产或其组合有活性的催化剂相接触。在各种实施方案中，催化剂包括均相催化剂和非均相催化剂。在各种实施方案中，催化剂应用在固定床应用或浆料应用中。在各种实施方案中，催化剂包含选自钴、钼、钌、钼、钯、铑、镍、铜、钨及其组合的金属。本文还公开了用于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制或胺生产的方法。所述方法包括使包括含氢气体与液体进料的流体混合物在高剪切装置中经受高于20，000s-1的剪切速率，以产生氢气在液体连续相中的分散体，其中液体进料包含石油衍生烃类与天然来源的可再生油的混合物；以及将分散体导入固定床反应器中，从所述固定床反应器移除反应器产物，其中固定床反应器包含有效用于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制、胺生产或其组合的催化剂。在某些实施方案中，方法还包括将反应器产物分离成气体物流和包含脱硫液体产物的液体产物物流；从气体物流中脱除硫化氢，产生贫硫化氢气体物流；以及将至少一部分贫硫化氢气体物流重新循环到高剪切装置。在某些其他实施方案中，方法还包括对脱硫液体产物进行重整。在其他实施方案中，方法还包括从重整过的液体产物回收氢，并重新循环至少一部分回收的氢。在各种实施方案中，催化剂包含选自钴、钼、钌、钼、钯、铑、镍、铜、钨及其组合的金属。在其他实施方案中，公开了一种方法，所述方法包括将氢气在高剪切装置中分散在包含液体进料的流体混合物中以产生氢气在液体进料连续相中的分散体，其中液体进料包含石油衍生烃类与天然来源的可再生油的混合物；以及在分散体中导入包含催化剂的催化剂浆料，所述催化剂对于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制、胺生产或其组合有效。在某些情况下，催化剂包含选自钼、钯、铑、钌及其组合的金属。在某些情况下，催化剂包含选自镍、铜及其组合的金属。在某些情况下，催化剂包含选自钴、镍、钌、铜、钯、钼及其组合的金属。在某些情况下，催化剂包含选自钴、钼、镍、钨及其组合的金属。此外，公开了用于改进加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制或胺生产的高剪切方法。根据某些实施方案，提出了加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制或其组合的方法，所述方法包括形成包括分散在液体进料中的含氢气泡的分散体，其中气泡具有小于5μm的平均直径，并且其中进料包含石油衍生烃类与选自植物性油(plantoil)和植物油(vegetableoil)的至少一种油的混合物。在实施方案中，液体相中的至少一部分含硫化合物被还原形成硫化氢气体。在实施方案中，液体相中的至少一部分含氮化合物被转变成氨。在实施方案中，烃中的至少一部分未饱和碳-碳双键通过加氢被饱和。高剪切混合潜在地提供了被强化的时间、温度和压力条件，导致多相反应物之间的加速化学反应。气泡可以具有小于1.5或1μm的平均直径。在实施方案中，气泡具有不超过400nm的平均直径。液体相可以包含选自液化天然气、原油、原油馏分、汽油、柴油、石脑油、煤油、喷气燃料、燃料油及其组合的烃类。在应用中，进料包含至少一种植物性油或植物油。植物油可以是大豆油。形成分散体可以包括使含氢气体与液体进料的混合物经受高于约20,000^的剪切速率。形成分散体可以包括将含氢气体与液体进料在高剪切装置中相接触，其中高剪切装置包含至少一个转子，并且其中在分散体形成过程中，至少一个转子以至少22.9m/s(4,500ft/min)的尖端速度旋转。高剪切装置可以在至少一个转子的尖端产生至少约1034.2MPa(150,OOOpsi)的局部压力。在实施方案中，高剪切装置的能量消耗高于1000W/m3.方法还可以包括将分散体与对加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制或其组合有活性的催化剂相接触。催化剂可以包含选自钴、钼、钌及其组合的金属。还公开了用于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制或胺生产的方法，所述方法包括使含有含氢气体和包含含硫组分、含氮组分、不饱和键或其组合的液体进料的流体混合物，在外部高剪切装置中经受高于20，OOOiT1的剪切速率，以产生氢气在液体连续相中的分散体，其中液体进料包含石油衍生烃类和至少一种植物性油或植物油的混合物，并将分散体导入固定床，从所述固体床移除反应器产物，其中固定床反应器包含有效用于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制或其组合的催化剂。在应用中，液体进料包含至少一种植物油。植物油可以源自于大豆、棕榈、蓖麻、菜籽(canola)和可以从其获得油的其他作物。方法还包括将反应器产物分离成气体物流和包含脱硫液体产物的液体产物物流;从气体物流中脱除硫化氢，产生贫硫化氢气体物流；以及将至少一部分贫硫化氢气体物流重新循环到外部高剪切装置。方法还可以包括对脱硫液体产物进行重整。可以从重整回收氢气，并且可以将至少一部分回收的氢气重新循环。分散体中氢气泡的平均气泡直径可以小于约5μm。分散体在大气压下可以稳定至少约15分钟。在流体上施用剪切可以包括将流体导入含有至少两个发生器的高剪切装置。上面描述的方法的某些实施方案潜在地提供了比否则可能提供的更适合的时间、温度和压力条件，并且其潜在地增加了多相方法的速率。上面描述的方法的某些实施方案通过在低的温度和/或压力下运行、提供每单位消耗的催化剂增加的产物、减少反应时间和/或降低基建和/或运行成本，潜在地提供了总体成本的降低。这些以及其他实施方案和潜在优点，在下面的详细描述和附图中将显而易见。某些其他实施方案潜在地具有富有活力的商业应用，并提供了可用于许多工业中的材料。本发明的应用可以使用与各种装置结合使用的不同加氢处理方法，以便形成当这些材料暴露于某些催化剂时允许进行更有效和非均相的反应的系统。这些系统可能需要较少的建造和运行资本。此外，作为这些系统和方法的结果，产物收率可能增加。可选地，如果现有方法的产物收率可以接受，降低所需的停留时间允许使用比常规方法更低的温度和/或压力。在某些可选应用中，可以在目前讨论的方法和系统的某些副产物材料(硫、氮等)上进行进一步加氢处理工艺。例如，氮被用于形成硝基芳香化合物。硝基芳香化合物的加氢或催化加氢，被用于生产芳香胺。许多用于生产这些胺的商业化反应利用了硝基芳香化合物的气相加氢。胺类已知具有广泛功能，例如作为有机溶剂、农用化学品、药物、表面活性剂等。为了更详细地描述本发明的优选实施方案，现在将参考随附的图，其中图1是根据本公开的实施方案，包含外部高剪切分散的多相反应系统的示意图。图2是根据本公开的另一个实施方案，包含外部高剪切分散的多相反应系统的示意图。图3是在系统的实施方案中使用的多级高剪切装置的纵向横截面图。图4是用于实施例1中的加氢脱硫方法的装置的示意图。图5是根据本公开的实施方案，使用高剪切装置进行胺生产的系统的示意图。表示法和侖名当在本文中使用时，术语“分散体”是指包含不容易混合和溶解在一起的至少两种可区别物质(或“相”)的液化混合物。当在本文中使用时，“分散体”包含“连续”相(或“基质”)，其在其中容纳有其他相或物质的不连续的液滴、气泡和/或颗粒。因此，术语分散体可以是指包含悬浮在液体连续相中的气泡的泡沫，第一种液体的液滴整个分散在包含与第一种液体不互溶的第二种液体的连续相中的乳液，以及其中整个分布有固体颗粒的连续液体相。当在本文中使用时，术语“分散体”包含其中整个分布有气泡的连续液体相、其中整个分布有固体颗粒(例如固体催化剂)的连续液体相、其中整个分布有基本上不溶于连续相的第二种液体的液滴的第一种液体的连续相，以及其中整个分布有固体颗粒、不互溶液体液滴和气泡的任一种或组合的液体相。因此，分散体在某些情况下可以作为均相混合物(例如液体/液体相)或作为非均相混合物(例如气体/液体、固体/液体或气体/固体/液体)存在，这根据被选择用于组合的材料的性质的不同而异。在本公开中，术语“天然来源的可再生油”(NDRO)源自于植物油或动物脂肪或其组合，并包含甘油三酯、源自于甘油三酯的脂肪酸、源自于甘油三酯的酯化或转酯化脂肪酸或其组合。转酯化脂肪酸的实例是生物柴油。详细描述概述包含液体、气体和固体的化学反应的速率根据接触时间、温度和压力的不同而异。在希望将两种或更多种不同相(例如，固体与液体；液体与气体；固体、液体与气体)的原材料进行反应的情况下，控制反应速率的限制因素之一是反应物的接触时间。在非均相催化反应的情况下，存在着其他限速因素，即将反应后的产物从催化剂表面移除以允许催化剂催化其他反应物。反应物和/或催化剂的接触时间通常由混合来控制，所述混合提供了参与化学反应的两种或更多种反应物的接触。如本文中所述包含外部高剪切装置或混合器的反应器组件，能够降低质量传递限制，因此允许反应更接近动力学限制。当反应速率增加时，可以减少停留时间，从而增加可获得的通量。作为高剪切系统和方法的结果，产物收率可能增加。可选地，如果现有方法的产物收率可以接受，通过引入适合的高剪切而减少所需的停留时间，可以允许使用比常规方法更低的温度和/或压力。此外，不希望受到理论的限制，据信由包含本文所述的外部高剪切装置或混合器7的反应器组件所提供的高剪切条件，可以允许在常规情况下被预期反应将不会以任何显著程度发生的总体运行条件下进行加氢脱硫。尽管对系统和方法的讨论将参考加氢脱硫作出，但应该理解，所公开的系统和方法也适用于烃物流的加氢脱氮和加氢精制。尽管被称为“烃”或“含碳”物流，但进料(正如在下文中进一步讨论的)可以包含石油衍生烃类和植物性油或植物油的混合物。用于加氢脱硫的系统。现在将参考图1描述高剪切加氢脱硫系统，其是用于包含含硫物质的流体的加氢脱硫的高剪切系统1的实施方案的工艺流程图。代表性系统的基本组件包括外部高剪切混合装置(HSD)40、容器10和泵5。如图1中所示，高剪切装置40位于容器/反应器10外部。每种这些组件在下面更详细地描述。管线21与泵5相连，用于导入液体进料，例如包含含硫化合物的含碳流体。管线13将泵5与HSD40相连，并且管线18将HSD40与容器10相连。管线22可以与管线13相连，用于导入含氢气体(例如H2)。可选地，管线22可以与HSD40的入口相连。管线17可以与容器10相连，用于移除未反应的氢气、硫化氢产物和/或其他反应气体。如果需要，在容器10与HSD40之间、或在泵5或HSD40的前面，可以包含其他组件或工艺步骤，正如在阅读了下文中描述的高剪切加氢脱硫方法的说明后将变得明显的。例如，如果需要，管线20可以与来自下游位置(例如来自容器10)的管线21或管线13相连，以提供多次通过操作。高剪切加氢脱硫系统还可以包含下游处理装置，通过它从容器10中的产物中除去硫化氢气体。图2是根据本公开的另一个实施方案的包含外部高剪切分散装置40的高剪切加氢脱硫系统300的示意图。在图2的实施方案中，高剪切加氢脱硫系统300还包含气体分离器容器60、硫化氢吸收器30和再沸汽提蒸馏塔70。在实施方案中，高剪切脱硫系统还包含在容器10下游的气体分离器容器。气体分离器容器60可以包含用于至少一部分来自容器10的包含硫化氢和含碳液体的产物的入口、用于包含硫化氢的气体物流的出口管线44以及用于已经除去含硫化合物的液体的气体分离器液体出口管线49。高剪切加氢脱硫系统300还可以包含吸收器30。吸收器30可以包含用于经出口管线44排出气体分离器60的至少一部分气体物流的入口、用于贫胺物流的入口47、用于富胺物流的出口48以及用于已经除去硫化氢的清洁后的气体的出口管线M。管线45可以与气体分离器气体出口管线44流体连通，并可用于将一部分含硫化氢的气体导入气体分离器出口管线44，用于进一步处理。管线53可以将一部分清洁后的气体导入吸收器气体出口管线M，用于进一步处理。管线17可以将一部分清洁后的气体导入吸收器出口管线M，返回到高剪切装置40。例如，管线17可以与含有新鲜含氢气体的管线41流体连通，由此对可分散含氢气体管线22进料。高剪切系统300还可以包含蒸馏塔70。蒸馏塔70可以是例如再沸汽提蒸馏塔。蒸馏装置70包含与来自气体分离器60的气体分离器液体出口管线49流体连通的入口、用于低沸产物物流的出口51和用于包含已除去含硫化合物的含碳液体的液体产物的出口52。出口51可以与管线45流体连通。高剪切加氢脱硫系统300还可以包含热交换器80，其可以位于容器10的出口管线16上，并可用于部分冷却离开容器10的热反应产物。在某些应用中，热交换器80也可用于对管线21中的反应器进料进行预加热。热交换器80可以是例如水冷却式的。在实施方案中，出口管线42中的热交换过的反应器产物经历了压力降低。压力降低可以通过压力控制器50实施。在实施方案中，出口管线42与热交换器80和压力控制器50流体连通。PC50可以将出口管线42中的流体压力降低到约303.9kPa-506.6kPa(3至5个大气压)。来自压力控制器50的出口管线43与气体分离器60和压力控制器50流体连通。经出口管线43离开压力控制器50的液体和气体的混合物，可以在例如约35°C和303.9kPa_506.6kPa(3至5个大气压)的绝对压力下进入气体分离器容器60。高剪切混合装置。外部高剪切混合装置(HSD)40，有时也被称为高剪切装置或高剪切混合装置，被构造成通过管线13接收含有包含含硫化合物的含碳流体和分子氢的入口物流。可选地，HSD40可以被构造成通过独立的入口管线(未显示)接收液体和气态反应物物流。尽管在图1中仅显示了一个高剪切装置，但应该理解，系统的某些实施方案可以具有两个或更多个以串联或并联流动的方式排列的高剪切混合装置。HSD40是利用了一个或多个含有转子/定子组合的发生器的机械装置，每个发生器在定子和转子之间具有间隙。每个发生器组的转子和定子之间的间隙可以是固定的，也可以是可调节的。在某些实施方案中，可以使用两个或更多个转子构造来增强剪切，其中内部转子和外部转子以相反方向旋转。与单一转子/定子装置类似，外部转子也面对定子。具有多个反向旋转转子的高剪切装置具有的机械复杂性和随后的维护增加，使得它们在需要极端剪切时最为有用。HSD40被构造成能够在流过高剪切装置的反应物混合物中产生亚微米或微米尺度的气泡。高剪切装置含有机壳或机座，以便可以控制反应混合物的压力和温度。一般来说，根据高剪切混合装置混合流体的能力，它们可以分成三种主要类型。混合是减小流体中的颗粒或非均质物质的尺寸的过程。混合的程度或充分性的一种度量，是混合装置产生的用于使流体颗粒破裂的每单位体积的能量密度。根据投送的能量密度进行类型的区分。三类具有足够的能量密度、能够稳定地产生颗粒尺寸在亚微米到五十微米范围内的混合物或乳液的工业用混合器包括均化阀系统、胶体磨和高速混合器。在被称为均化阀系统的第一类高能装置中，待处理的流体在非常高的压力下被泵过狭缝阀，进入压力较低的环境中。跨过阀的压力梯度以及产生的湍流和空化作用发挥作用，以打破流体中的任何颗粒。这些阀系统最通常是用于牛奶均化中，可以产生亚微米到约一微米范围内的平均颗粒尺寸。在能量密度谱的另一端是被称为低能装置的第三类装置。这些系统通常具有在被加工流体的储液器中以高速转动的桨叶或流体转子，它更常见的许多应用是食物制品。这些低能系统习惯上用于在被处理的流体中可以接受大于20微米的平均颗粒大小的情况中。根据投送到流体的混合能量密度，介于低能装置和均化阀系统之间的是胶体磨和高剪切力转子-定子装置，它们被分类为中等能量装置。典型的胶体磨的构造包括圆锥形或圆盘状的转子，它与互补的、液体冷却的定子之间被紧密控制的转子-定子间隙隔开，该间隙通常在0.0254mm到10.16mm(0.001-0.40英寸)之间。转子通常由电动马达通过直接驱动或皮带机械驱动。当转子以高速转动时，它将流体泵到转子的外表面和定子的内表面之间，在间隙中产生的剪切力对流体进行加工。许多适当调整的胶体磨能够在被加工的流体中产生0.1-25微米的平均颗粒尺寸。这些能力使得胶体磨适合于各种不同的应用，包括胶体和油/水基乳液的加工，例如化妆品、蛋黄酱、或硅酮/银汞齐形成所需的乳液的加工，9到屋面浙青的混合。尖端速度是单位时间内转子的尖端所经过的外周距离。因此，尖端速度是转子直径和旋转频率的函数。尖端速度(单位为例如米/分钟)可以通过用转子尖端所经过的外周距离2πR、其中R是转子的半径(单位为例如米)、乘以旋转的频率(单位为例如转/分钟，rpm)来计算。胶体磨可以具有例如超过22.9m/S(4500ft/min)的尖端速度，并可以超过40m/S(7900ft/min)。出于本公开的目的，术语“高剪切”是指尖端速度能够超过5.lm/S(1000ft/min)、并需要外部机械驱动电力装置将能量驱动到待反应产物的物流中的机械转子定子装置(例如胶体磨或转子-定子分散器)。例如，在HSD40中，可以获得超过22.9m/s(4500ft/min)的尖端速度，且尖端速度可以超过40m/s(7900ft/min)。在某些实施方案中，HSD40能够以至少22.9m/S(4500ft/min)的尖端速度投送至少300L/h。功率消耗可以是约1.5kW。HSD40将高的尖端速度与非常小的剪切间隙相组合，在被加工的材料上产生了显著的剪切力。剪切力的量将依赖于流体的粘度。因此，在高剪切装置运行过程中，在转子尖端产生了压力和温度升高的局部区域。在某些情况下，局部升高的压力是约1034.2Mpa(150,OOOpsi)。在某些情况下，局部升高的温度是约500°C。在某些情况下，这些局部的压力和温度升高可以持续数纳秒或数皮秒。输入到流体中的能量的近似值(kW/L/min)可以通过测量马达能量(kW)和流体输出(L/min)来估算。正如上面提到的，尖端速度是与产生了施加于反应物的机械力的一个或多个旋转元件的末端有关的速度(ft/min或m/s)。在实施方案中，HSD40的能量消耗大于1000W/m3。在实施方案中，HSD40的能量消耗在约3000W/m3至约7500W/m3的范围内。剪切速率是尖端速度除以剪切间隙宽度(转子和定子之间的最小间隙)。在HSD40中产生的剪切速率可以大于20，000s—1。在某些实施方案中，剪切速率是至少40，OOOs^10在某些实施方案中，剪切速率是至少100,000s-1。在某些实施方案中，剪切速率是至少500,000s—1。在某些实施方案中，剪切速率是至少1，000,000s—1。在某些实施方案中，剪切速率是至少1，600，000s-1。在实施方案中，HSD40产生的剪切速率在20，000s1到100，000s1的范围内。例如，在一个应用中，转子尖端速度是约40m/s(7900ft/min)，剪切间隙宽度是0.0254mm(0.001英寸)，产生的剪切速率是1，600，OOOiT1。在另一个应用中，转子尖端速度是约22.9m/S(4500ft/min)，剪切间隙宽度是0.0254mm(0.001英寸)，产生的剪切速率是约901，600s_1oHSD40能够将氢气高度分散或运输到包含含碳流体的主要液体相(连续相)中，所述含碳流体在正常情况下、在使至少一部分氢气与含碳流体中的含硫化合物发生反应以产生包含硫化氢的产物物流的条件下，与氢气不混溶。在实施方案中，含碳流体相还包含催化剂。在某些实施方案中，HSD40包含胶体磨。适合的胶体磨由例如IKA.Works，Inc.(Wilmington,NC)和APVNorthAmerica,Inc.(Wilmington,MA)制造。在某些情况下，HSD40包括IKA.⑧Works,Inc.的DispaxReactor.。高剪切装置含有至少一个旋转元件，它产生施加于反应物的机械力。高剪切装置含有至少一个定子和至少一个定子，它们相隔一定间隙。例如，转子可以是圆锥形或圆盘形的，可以与形状互补的定子隔开。在实施方案中，转子和定子都含有多个外周相隔的齿。在某些实施方案中，定子是可调整的，以在每个发生器(转子/定子组)的转子和定子之间获得所需的剪切间隙。转子和/或定子的齿之间的沟槽，在交替的级中可以交替定向以增加湍流。每个发生器可以由任何适合的驱动系统驱动，它们被构造成能提供必需的转动。在某些实施方案中，定子和转子之间的最小间隙(剪切间隙宽度)在约0.0254mm(0.001英寸)至约3.175mm(0.125英寸)之间。在某些实施方案中，定子和转子之间的最小间隙(剪切间隙宽度)为约1.52mm(0.060英寸)。在某些构造中，定子和转子之间的最小间隙(剪切间隙)为约1.78mm(0.07英寸)。高剪切装置产生的剪切速率可以沿着流动途径随纵向位置而变化。在某些实施方案中，转子被设定为以与转子的直径和所需的尖端速度相称的速度旋转。在某些实施方案中，高剪切装置在定子和转子之间具有固定的间隙(剪切间隙宽度)。可选地，高剪切力装置具有可调节的间隙(剪切间隙宽度)。在某些实施方案中，HSD40含有单级分散室(即单一转子/定子组合，单一发生器)。在某些实施方案中，高剪切力装置40是多级直列式分散器，并含有多个发生器。在某些实施方案中，HSD40含有至少两个发生器。在其它实施方案中，高剪切力装置40含有至少三个高剪切力发生器。在某些实施方案中，高剪切力装置40是多级混合器，因此剪切速率(正如上面提到的，它与尖端速度成正比变化，与转子/定子间隙宽度成反比变化)沿着流动途径随纵向位置而变化，正如在下文中进一步描述的。在某些实施方案中，外部高剪切装置的每一级具有可互换的混合工具，提供了灵活性。例如IKA.Works，Inc.Wilmington，NC禾口APVNorthAmerica,Inc.Wilmington,MA的DR2000/4DispaxReactor含有三级分散模块。该模块可以包含多达三个转子/定子组合(发生器)，可以为每一级选择细、中等、粗和超细。这允许产生具有所需气泡尺寸(例如氢气泡)的狭窄分布的分散体。在某些实施方案中，每一级用超细发生器操作。在某些实施方案中，至少一个发生器组具有大于约5.08mm(0.20英寸)的最小转子/定子间隙(剪切间隙宽度)。在可选的实施方案中，至少一个发生器组具有大于约1.78mm(0.07英寸)的最小转子/定子间隙。现在参考图3，它显示了适合的高剪切装置200的纵向剖面图。图3的高剪切装置200是含有三个级或三个转子-定子组合的分散装置。高剪切装置200是含有三个级或三个转子-定子组合220、230和MO的分散装置。转子-定子组合可以被称为发生器220、230,240或级，对此没有限制。三个转子/定子组或发生器220、230和240沿着驱动轴250串联排列。第一个发生器220含有转子222和定子227。第二个发生器230含有转子223和定子228。第三个发生器240含有转子2M和定子229。对于每个发生器来说，转子由输入250可旋转地驱动，并绕着轴沈0以箭头265指示的方向旋转。旋转的方向可以与箭头沈5显示的方向相反(例如绕着旋转轴260顺时针或逆时针)。定子227、2观和229与高剪切装置200的壁255固定连接。正如上文中提到的，每个发生器具有剪切间隙宽度，它是转子和定子之间的最小距离。在图3的实施例中，第一个发生器220具有第一个剪切间隙225；第二个发生器230具有第二个剪切间隙235；第三个发生器240具有第三个剪切间隙M5。在实施方案中，剪切间隙225、235、245的宽度在约0.025mm至约10.Omm的范围内。可选地，方法包括使用高剪切装置200，其中间隙225、235、M5的宽度在约0.5mm至约2.5mm的范围内。在某些情况下，剪切间隙宽度被维持在约1.5mm。可选地，剪切间隙225、235、M5的宽度对于发生器220、230、240来说是不同的。在某些情况下，第一个发生器220的剪切间隙225的宽度大于第二个发生器230的剪切间隙235的宽度，后者又大于第三个发生器MO的剪切间隙M5的宽度。正如上面提到的，每个级的发生器是可以互换的，提供了灵活性。高剪切装置200可以被构造成使得沿着流260的方向剪切速率将纵向逐级增加。发生器220、230和240可以具有粗、中等、细和超细的特征。转子222、223和2以及定子227、2观和2可以具有带齿的设计。每个发生器可以具有两组或更多组转子-定子齿。在某些实施方案中，转子222、223和2M在每个转子的周缘含有10个以上周边分隔的转子齿。在实施方案中，定子227、2观和2在每个定子的周缘含有10个以上周边分隔的定子齿。在实施方案中，转子的内径是约12cm。在实施方案中，转子的直径是约6cm。在实施方案中，定子的外径是约15cm。在实施方案中，定子的直径是约6.km。在某些实施方案中，转子的直径是60mm，定子的直径是64mm，提供了约4mm的间隙。在某些实施方案中，三级中的每一级使用超细发生器操作，含有在约0.025至约4mm之间的剪切间隙。对于其中固体颗粒将通过高剪切装置40进行运送的应用来说，可以选择适合的剪切间隙宽度(转子和定子之间的最小间隙)，以适合地减小颗粒尺寸并增加颗粒表面积。在实施方案中，这可能有利于通过剪切和分散颗粒来增加催化剂的表面积。高剪切装置200被构造成在入口205处从管线13接收反应物物流。反应混合物包含氢气作为可分散相，且包含液体进料作为连续相。进料物流还可以包含颗粒状固体催化剂组分。进入入口205的进料物流被顺序泵过发生器220、230、然后崩过M0，以便形成产物分散体。产物分散体通过出口210(以及图1的管线18)离开高剪切装置200。每个发生器的转子222、223、224以高的速度相对于固定的定子227、228、2四旋转，提供了高剪切速率。转子的旋转将流体例如进料物流泵进入口205，向外通过剪切间隙(以及，如果存在的话，通过转子齿之间的空间和定子齿之间的空间)，产生了局部高剪切条件。高剪切力作用在流体流经的剪切间隙225、235和M5中(以及如果存在的话，转子齿和定子齿之间的间隙中)的流体上，加工流体并产生了产物分散体。产物分散体经过高剪切出口210(以及图1的管线18)离开高剪切装置200。产物分散体具有小于约5μm的平均气泡尺寸。在实施方案中，HSD40产生平均气泡尺寸小于约1.5μm的分散体。在实施方案中，HSD40产生平均气泡尺寸小于1μm的分散体；优选情况下，气泡的直径是亚微米级的。在某些情况下，平均气泡尺寸从约0.1μm至约1.0μm。在实施方案中，HSD40产生平均气泡尺寸小于约400nm的分散体。在实施方案中，HSD40产生平均气泡尺寸小于IOOnm的分散体。高剪切装置200产生的分散体，其中包含的气泡能够在大气压下保持分散历时至少约15分钟。不受理论的限制，在乳液化学中，已知分散在液体中的亚微米颗粒或气泡，主要通过布朗运动效应进行运动。高剪切装置200所产生的产物分散体中的气泡，在通过固体催化剂颗粒的边界层时可能具有更高的运动性，从而通过增加反应物的运输促进并加速了催化反应。在某些情况下，高剪切装置200包括IKAWorks，Inc.Wilmington,NC和APVNorthAmerica,he.Wilmington，MA的DispaxReactor‘。有几种型号可用，它们具有各种不同的入口/出口连接、马力、尖端速度、输出rpm和流速。高剪切装置的选择取决于通量要求，以及离开高剪切装置200的出口210的管线18(图1)中的分散体中颗粒或气泡的所需尺寸。例如，IKA.DR2000/4型，含有皮带驱动、4M发生器、PTFE密封环、入口法12兰25.4mm(l英寸)卫生级卡箍、出口法兰19mm(3/4英寸)卫生级卡箍，2HP功率，输出速度7900rpm，流量容力(水)约300_700L/h(根据发生器的不同而异)，尖端速度9.4-4Im/s(1850ft/min到8070ft/min)。容器。容器或反应器10是可以发生多相反应以执行上述转化反应的任何类型的容器。例如可以串联或并联使用连续或半连续搅拌釜式反应器，或一个或多个批式反应器。在某些应用中，容器10可以是塔式反应器，在其他应用中可以是管式反应器或多管式反应器。可以设想任何数量的反应器入口管线，在图1中显示了两个(管线14和15)。入口管线可以是与容器10相连的催化剂入口管线15，用于在系统操作过程中接收催化剂溶液或浆料。容器10可以包含用于排出气体的排气管线17，以及用于产物物流的出口产物管线16。在实施方案中，容器10包含多个反应器产物管线16。加氢反应将在适合的时间、温度和压力条件存在时发生。从这种意义上说，如果温度和压力条件合适，加氢反应可以在图1的流程图中的任何点处发生。当使用循环的浆料基催化剂时，反应更可能发生在图1显示的容器10外部的位点。然而，通常情况下离散的反应器/容器10是理想的，以允许增加停留时间、搅拌和加热和/或冷却。当使用反应器10时，反应器/容器10可以是固定床反应器、流化床反应器或输送床反应器，并且由于催化剂的存在及其对氢化速率的影响，可能变成发生氢化反应的主要位置。因此，容器10可以是可以发生加氢脱硫的任何类型的容器。例如，容器10可以包含一个或多个串联或并联的釜式或管式反应器。通过高剪切方法1进行的反应可以包括其中作为反应混合物的另一种组分的催化剂存在于相同相中的均相催化反应，或包含固体催化剂的非均相催化反应。任选地，正如在下文实施例1中所讨论的，通过使用高剪切装置40，加氢脱硫反应不使用催化剂即可发生。当使用容器10时，容器10可以作为浆料反应器、固定床反应器、滴流床反应器、流化床反应器、泡罩塔或本
技术领域：
的专业人员已知的其他方法操作。在某些应用中，引入外部高剪切装置40将允许例如将滴流床反应器作为浆料反应器操作。这对于例如包括但不限于加氢脱氮、加氢脱硫和加氢脱氧反应来说，可能是有用的。容器10可以包含一个或多个下列部件搅拌系统，加热和/或冷却手段，压力测量仪器，温度测量仪器，一个或多个注射点，以及液位调节器(未显示)，正如在反应容器设计领域熟知的那样。例如，搅拌系统可以包括马达驱动的混合器。加热和/或冷却装置可以包括例如热交换器。可选地，因为在某些实施方案中大部分转化反应可以在HSD40中发生，因此容器10在某些情况下可能主要用作储存容器。尽管一般不太希望，但在某些应用中可以省略容器10，特别是如果多个高剪切装置/反应器串联使用时，正如下面进一步描述的。热交换装置。除了上面提到的容器10的加热/冷却手段之外，在图1中显示的实施方案的修改中，还可以考虑其它外部或内部的用于加热或冷却加工物流的热交换装置。例如，如果反应是放热的，可以通过本
技术领域：
的专业人员已知的任何方法从容器10中除去反应热。也可以考虑使用外部加热和/或冷却热交换装置。当系统1以多次传送方式操作时，一个或多个这样的热交换装置的一些适合的位置是在泵5和HSD40之间、在HSD40和容器10之间、以及在容器10和泵5之间。这样的热交换装置的某些非限制性的实例是壳式、管式、板式和盘管式热交换器，正如本
技术领域：
中已知的。泵。泵5被构造成用于连续或半连续操作，并可以是任何能够产生大于202.65kPa(2atm)压力、优选大于303.975kPa(3atm)压力、以允许受控流通过HSD40和系统1的适合的泵装置。例如，Roper泵公司(CommerceGeorgia)的Roper1型齿轮泵、DaytonElectricCo(Niles,IL)的Dayton压力倍增泵2P372E型，是适合的泵。优选情况下，泵的所有接触部分由不锈钢、例如316不锈钢构成。在系统的某些实施方案中，泵5能够产生高于约2(^6.5kPa(20atm)的压力。除了泵5之外，一个或多个额外的高压泵(未显示)可被包含在图1显示的系统中。例如，在HSD40和容器10之间可以包含与泵5类似的增压泵，用于升高容器10中的压力，或者可以将循环泵置于管线17上，用于将来自于容器10的气体重新循环到HSD40。作为另一个实例，可以包含与泵5类似的补料泵，用于将其他反应物或催化剂导入容器10。通过含有含硫化合物的含碳流体的加氢脱硫生产硫化氢。现在将参考图1讨论高剪切系统1的操作。描述将针对加氢脱硫进行，但是应该理解，系统可以用于其他加氢处理，例如加氢脱氮。在用于流体的加氢脱硫的操作中，将可分散含氢气体物流经管线22导入系统1，并在管线13中与液体进料合并。可以通过本文公开的系统和方法处理的液体进料可以是各种不同类型。在实施方案中，进料包含碳，并可以被称为含碳流体。含碳流体中的碳可以是含碳化合物或物质的一部分。含碳化合物或物质可以是烃类。含碳流体可以包含液体烃类，例如但不限于化石燃料、原油或原油馏分、柴油燃料、汽油、煤油、轻油、石油馏分及其组合。另一种类型的含碳流体包含液化烃类，例如液化石油气。在实施方案中，含碳流体是石油基流体。管线13中的液体物流可以包含，例如，石脑油、柴油、重油及其组合。在实施方案中，液体进料包含石油衍生烃类和一种或多种非石油来源的油的混合物。油可以选自例如植物性油、植物油及其组合。在应用中，石油来源的烃类和一种或多种非石油来源的油的混合物，包含一种或多种选自下列的油菜籽油、蓖麻油、椰子油、芫荽油、玉米油、棉籽油、榛子油、大麻籽油、亚麻籽油、芒果核油、道氏池花油、橄榄油、棕榈油、棕榈核油、花生油、油菜籽油、米糠油、红花油、茶梅油、大豆油、葵花籽油、妥尔油、山茶油及其组合。在某些实施方案中，基础油选自高芥酸油菜籽油、大豆油、红花油、菜籽油、蓖麻油、葵花籽油和亚麻籽油。进料可以包含约1重量％至约99重量％的石油衍生烃类和约1重量％至约99重量％的非石油来源的油。在应用中，进料包含高于约50重量％、高于约60重量％、或高于约70重量％的石油衍生烃类。在应用中，进料包含低于约50重量％、低于约40重量％或低于约30重量％的石油衍生烃类。在应用中，进料包含比例约为11的石油衍生烃类和非石油来源的油。在实施方案中，所公开的系统和方法被用于加氢精制。在石油精炼中，加氢精制是在氢气存在下执行的用于改进低粘度指数环烷油和中粘度环烷油的性质的过程。加氢精制也可应用于石蜡，并用于除去不想要的组分。加氢精制消耗氢气，其使用胜于酸处理。作为基础油工厂中的最后一步，加氢精制使用先进催化剂和高压(高于1，OOOpsi)对基础油进行最后精炼。通过加氢精制，剩余的杂质被转变成稳定的基础油分子(例如UV稳定的)。加氢精制还用于指称以前通过加氢裂化或溶剂提取精炼过的油的精制，以及将直馏润滑油馏分加氢处理成精制过的润滑油产品两者。这些润滑油产品包括环烷油和石蜡油。所公开的系统和方法可用于饱和含烃进料物流中的双键。在实施方案中，进料物流包含热裂化石油馏分例如焦化石脑油、催化裂化石油馏分例如FCC石脑油或其组合。在实施方案中，液体进料物流包含在汽油沸程中沸腾的石脑油馏分。在实施方案中，含碳进料物流包含催化裂化石油馏分。在实施方案中，含碳进料物流包含沸程在149°C(300°F)至260°C(5000F)范围内的FCC石脑油。在实施方案中，含碳进料物流包含热裂化石油馏分。在实施方案中，含碳进料物流包含沸程在165°C(330T)至215°C(420T)范围内的焦化石脑油。在实施方案中，含碳进料物流包含FCCC6+石脑油。管线13中的液体进料可以包含各种有机硫化合物，例如但不限于硫醇、噻吩、有机硫化物和二硫化物等。含氢气体可以是基本上纯的氢气、或包含氢气的气体物流。不希望受到理论的限制，氢气起到多种作用，包括通过除去硫化物产生阴离子空位、氢解[C-X化学键的断裂，其中C是碳原子，且X是氮原子(加氢脱氮)、氧原子(加氢脱氧)或硫原子(加氢脱硫)]和加氢(净结果是氢的加成)。在实施方案中，含氢气体被直接进料到HSD40中，而不是与管线13中的液体反应物物流(即含碳流体)合并。可以操作泵5将液体反应物(液体进料，例如含有含硫化合物的含碳流体)泵过管线21，建立起压力并向HSD40进料，以提供遍布高剪切装置(HSD)40和高剪切系统1的受控流。在某些实施方案中，泵5将HSD入口物流的压力增加到超过202.65kPa(2atm)、优选超过约303.975kPa(3atm)。通过这种方式，高剪切系统1可以将高剪切与压力相组合，以增加反应物的充分混合。在实施方案中，首先将反应物和如果存在的话、催化剂(例如水性溶液和催化剂)在容器10中混合。反应物经例如入口管线14和15进入容器10。可以设想任何数量的容器入口管线，在图1中显示了两个(经管线14和15)。在实施方案中，容器10装有催化剂，并且如果需要的话，将催化剂按照催化剂供应商推荐的步骤进行活化。在泵送后，氢气和液体反应物(液体进料，例如管线13中的含有含硫化合物的含碳液体)在HSD40中混合，所述HSD40用于产生含氢气体在液体进料中的细分散体。在HSD40中，含氢气体和液体进料被高度分散，导致形成了气态反应物的纳米气泡、亚微米尺度气泡和/或微气泡，较好溶解在溶液中并增加反应物混合。例如，DR2000/4型的IKA分散器，是串联排列的配置有三个转子和定子组合的高剪切三级分散装置，可用于产生可分散含氢气体在液体进料中的分散体(即“反应物”)。转子/定子组可以例如如图3中所示进行配置。合并的反应物经线13进入高剪切装置并进入第一级转子/定子组合。第一级的转子和定子可以分别具有周边分隔的第一级转子齿和定子齿。从第一级离开的粗分散体进入第二级转子/定子。第二级的转子和定子也可以分别包含周边分隔的转子齿和定子齿。从第二级出来的气泡尺寸减小的分散体进入第三级转子/定子组合，其可以包含分别具有转子齿和定子齿的转子和定子。分散体经管线18离开高剪切装置。在某些实施方案中，剪切速率沿着流的方向260纵向逐步增加。例如，在某些实施方案中，第一级转子/定子的剪切速率高于随后级中的剪切速率。在其他实施方案中，剪切速率沿着流的方向基本上恒定，每一级中的剪切速率基本上相同。如果高剪切装置40包含PTFE密封件，密封件可以使用本
技术领域：
已知的任何适合技术来冷却。例如，流入管线13的液体进料反应物物流可用于冷却密封件，并由此在进15入高剪切装置40之前进行了所需的预加热。HSD40的转子可以被设定成以与转子的直径和所需尖端速度相称的速度旋转。正如上面描述的，高剪切装置(例如胶体磨或带有锯齿边缘的分散器)在定子和转子之间具有固定间隙，或者具有可调整的间隙。HSD40用于将含氢气体与反应物液体(即管线13中含有含硫化合物的液体物流)充分混合。在方法的某些实施方案中，通过操作高剪切装置降低了反应物的运输阻力，使得反应速度增加了约5%以上。在方法的某些实施方案中，通过操作高剪切装置降低了反应物的运输阻力，使得反应速度增加了约5倍以上。在某些实施方案中，反应速度增加了至少约10倍。在某些实施方案中，速度增加了约10倍至约100倍。在某些实施方案中，HSD40以至少4500ft/min、并且可以超过7900ft/mir^40m/s)的尖端速度投送至少300L/h。功率消耗可以是约1.5kW。尽管测量HSD40中旋转的剪切部件或旋转元件的尖端的即时温度和压力是困难的，但据估计在空化条件下，在充分混合的反应物中观察到的局部温度超过500°C，压力超过500kg/cm2。高剪切混合导致了含氢气体以微米或亚微米尺寸的气泡分散。在某些实施方案中，得到的分散体具有小于约1.5μπι的平均气泡尺寸。因此，经管线18从HSD40出来的分散体包含微米和/或亚微米尺寸的气泡。在某些实施方案中，平均气泡尺寸在约0.4μπι至约1.5μπι的范围内。在某些实施方案中，得到的分散体具有小于约Iym的平均气泡尺寸。在某些实施方案中，平均气泡尺寸小于约400nm，并且在某些情况下可以是约lOOnm。在许多实施方案中，微泡分散体能够在大气压下保持分散历时至少15分钟。可以使用用于高放大倍数共聚焦荧光显微镜的反向旋转锥板式剪切盒来研究这些剪切下的分散体。获得了对分散体的显微结构和颗粒动力学的长时间的观察。然而，对于3D系统在剪切下的真实空间研究来说，主要困难是颗粒通过显微镜视野的移动太快，使得除非非常接近其中流动速度足够小的固定的壁，否则不可能对其进行追踪。尽管更快的共聚焦扫描技术的开发可能意味着向前的一大步，但其真正答案在于使用反向旋转剪切盒。在这种方法中，盒的两个部分以相反方向旋转，导致在盒的内部形成固定平面。然后可以长时间观察位于该平面内的分散体对象。一旦分散后，获得的气体/液体或气体/液体/固体分散体经管线18离开HSD40并进料到容器10，如图1中所示。作为反应物在进入容器10之前充分混合的结果，显著部分的化学反应可能在存在或不存在催化剂的情况下在HSD40中发生。因此，在某些实施方案中，反应器/容器10可能主要用于加热及从含碳流体中分离产物硫化氢气体。可选地或此外，容器10可以用作主要反应容器，大部分硫化氢产物在其中产生。例如，在实施方案中，容器10是包含催化剂固定床的固定床反应器。容器/反应器10可以以连续或半连续流方式操作，或者它可以以分批方式操作。可以使用加热和/或冷却手段(例如冷却盘管)和温度测量仪器将容器10的内含物维持在指定的反应温度下。可以使用适合的压力测量仪器监测容器内的压力，并可以使用液位调节器(未显示)，使用本
技术领域：
的专业人员已知的技术控制容器中的反应物液位。内含物可以连续或半连续搅拌。催化剂。在各种实施方案中使用的催化剂可以采取固定床或浆料的形式。这些催化剂包括均相催化剂和非均相催化剂二者。在实施方案中，将浸渍有钴和钼的催化剂的氧化铝基料用于石油产品的加氢脱硫。在另一个实施方案中，钼族金属(钼、钯、铑、钌)基催化剂被用于NDRO油例如大豆油的加氢。在某些情况下，也将非贵重金属催化剂(例如镍基催化剂和铜化合物催化剂)用于NDRO油的加氢。镍基催化剂的实例是阮内镍(Raneynickel)和漆原镍⑴rushibaranickel)。在其他实施方案中，将钴(Co)基催化剂、镍(Ni)基催化剂、钌(Ru)基催化剂、铜(Cu)基催化剂、钯(Pd)基催化剂或钼(Pt)基催化剂用于经腈类加氢生产胺。催化剂的选择取决于需要生产的是伯胺、仲胺还是叔胺。在其他实施方案中，将钴(Co)催化剂、钼(Mo)催化剂、镍(Ni)催化剂、钨(W)催化剂或其组合用于加氢脱氮。如果使用催化剂来促进含硫物质的还原，催化剂可以作为浆料或催化剂物流经管线14和/或15导入容器10。可选地或此外，催化剂可被加入到系统1中的其他地方。例如，可以将催化剂浆料注入管线21。在某些实施方案中，管线21可以含有流动的含碳流体物流，和/或来自例如容器10的再循环物流可以经管线16连接到管线21。在实施方案中，容器/反应器10包含本
技术领域：
的专业人员已知的适合用于加氢脱硫的任何催化剂。适合的可溶性催化剂可以是承载的金属硫化物。在实施方案中，金属硫化物选自硫化钼、硫化钴、硫化钌及其组合。在实施方案中，催化剂包含硫化钌。在实施方案中，催化剂包含硫化钼和硫化钴的二元组合。在实施方案中，载体包含氧化铝。在实施方案中，催化剂包含浸渍有钴和/或钼的氧化铝基料。在加氢脱硫步骤中使用的催化剂，可以是由VI族和/或VIII族金属在适合的耐火载体上构成的常规脱硫催化剂。在实施方案中，加氢处理催化剂包含耐火载体，其选自二氧化硅、氧化铝、二氧化硅-氧化铝、二氧化硅-氧化锆、二氧化硅-二氧化钛、氧化钛和氧化锆。VI族金属可以是钼或钨，并且VIII族金属通常为镍或钴。加氢脱硫催化剂可以包含浸渍有混合的硫化物、典型为CoMo或MMo的高表面积Y-氧化铝载体。在实施方案中，加氢脱硫催化剂包含MoS2以及较少量的其他金属，其选自钼、钴、镍、铁及其组合。在实施方案中，催化剂包含氧化锌。在实施方案中，催化剂包含常规的预硫化物处理的钼和镍和/或钴加氢处理催化剂。在实施方案中，催化剂采取铝硅酸盐形式。在实施方案中，催化剂是中等孔径的沸石，例如具有ZSM-5拓扑结构的沸石。尽管由于反应区中存在氢气和硫，催化剂可能在反应区中经历化学变化，但当催化剂首先与含碳进料物流接触时，其可以采取氧化物或硫化物的形式。当系统和方法针对加氢脱氮时，可以选择钴助催的钼在氧化铝上的催化剂用于加氢脱硫。对于加氢脱氮来说，镍助催的钼在氧化铝上的催化剂可能是理想的催化剂。催化剂可以通过在高温下与例如氢气接触，或通过在空气或其他含氧气体中燃烧来再生。在实施方案中，容器10包含适合催化剂的固定床。在某些实施方案中，经管线15向容器10连续添加催化剂。在实施方案中，外部加压高剪切装置反应器的使用提供了不需催化剂的加氢脱硫，正如在下文的实施例1中进一步讨论的。理想情况下，反应物的主体或整体操作温度维持在低于其闪点。在某些实施方案中，系统1的操作条件包括约100°c至约230°C范围内的温度。在实施方案中，温度在约160°C至180°C的范围内。在特定实施方案中，容器10中的反应温度具体来说在约155°C至约160°C的范围内。在某些实施方案中，容器10中的反应压力在约202.65kPa(htm)至约5.6Mpa-6.lMPa(55-60atm)的范围内。在某些实施方案中，反应压力在约810.6kPa至约1.5MPa(8atm至约15atm)的范围内。在实施方案中，容器10在大气压或近大气压下操作。在例如用于石脑油加氢精制的实施方案中，容器10的压力可以为约345kPa(50psi)至约10.3MPa(1500psi)，并且反应温度在约260°C(5000F)至约427°C(8000F)的范围内。在例如用于石脑油加氢精制的实施方案中，容器10的压力可以为约2.0MPa(300psi)至约6.9MPa(IOOOpsi)的范围内，并且反应温度在约371°C(7000F)至约427°C(8000F)的范围内。任选地，如果需要，分散体可以在进入容器10之前进行进一步加工。在容器10中，通过用氢气还原来进行/继续加氢脱硫。可以对容器的内含物进行连续或半连续搅拌，可以控制(例如使用热交换器)反应物的温度，并且可以使用标准技术调控容器10内部的流体液位。根据具体应用的需要，硫化氢气体可以以连续、半连续或逐批方式产生。产生的产物硫化氢气体可以经气体管线17离开容器10。该气体物流可以包含例如未反应的氢气以及产物硫化氢气体。在实施方案中，对反应物进行选择，以使气体物流包含以重量计低于约6%的未反应氢气。在某些实施方案中，管线17中的反应气体物流包含以重量计约至约4%的氢气。可以对经管线17移除的反应气体进行进一步处理，并且如果需要，可以将组分循环利用。反应产物物流通过管线16离开容器10。在实施方案中，管线16中的产物物流包含溶解的硫化氢气体，并且如下文中进一步讨论的进行处理以从中除去硫化氢。在其他实施方案中，设想产物硫化氢气体经管线17离开容器10，并且包含已从中移除含硫化合物的含碳流体的液体产物，经管线16离开容器10。在实施方案的某些可选应用中，对来自石脑油的加氢精制过的组成部分(例如氮)进行加氢处理以制备胺类。胺例如己二胺、丙胺、丁胺、苯甲胺、牛脂胺、乙胺等，可以通过有机腈类例如丙腈、丁腈、牛脂腈、乙腈等，在催化剂和其他物质例如氨和/或苛性碱的存在下进行催化加氢来生产。腈类加氢以产生胺类在工业上是极为重要的，这是由于胺类的广泛应用，例如作为有机溶剂、农用化学品、药物、表面活性剂以及特别是尼龙-6，6的中间体。本文中定义的有机腈类含有至少一个腈，也称为氰(--CN)基。有机材料可以是脂族、芳香族、环脂族、杂环族、杂脂族族的腈，例如烯基氧化物和胺类及其氰基乙基化产物等。有机材料也可以具有一个以上腈基团、胺基和腈基团两者，并且也可以是不饱和的。脂肪二聚体二腈以及不饱和脂肪二聚体二腈是优选的起始材料，但是也可以使用其他腈类，包括丙烯腈，甲基丙烯腈，丙腈，苯甲腈，2-甲基戊二腈，异丁腈，二氰基环辛烷，腈基三乙腈，间苯二腈和对苯二腈，1，3，5-三氰基苯，邻、间或对甲基苯腈，邻、间或对氨基苯甲腈，邻苯二甲腈，苯基三甲腈，1-萘甲腈，2-萘甲腈，环丁腈，环戊腈，环己腈，1，4_环己二腈，1，2，4，5-环己四腈，环庚腈，3-甲基环庚腈，环辛腈，丁腈，戊腈，己腈，2，2-二甲基丙腈，庚腈，辛腈，壬腈，癸腈，十一烷腈，十二烷腈，十三烷腈，十四烷腈，十五烷腈，十六烷腈，十七烷腈，十八烷腈，苯基乙腈，丙二腈，丁二腈，戊二腈，己二腈，1,3,5-三氰基戊烷，4-甲基-3-己烯二腈，4-乙基-3-己烯二腈，5-甲基-4-壬烯二腈，5-乙基-4-癸烯二腈，7-甲基-6-十三烯二腈，7-甲基-6-十五烯二腈，12-甲基-12-二十四烯二腈，10-己基-9-二十四烯二腈，2，3-二甲基-3-己烯二腈，2，4，6-三甲基-3-庚烯二腈，4-乙基-6，7-二甲基-3-辛烯二腈，2，4，6-三乙基-3-辛烯二腈，2-乙基-4，6-二丙基-3-辛烯二腈，2-甲基-4，6，8，10-四丙基-3-十二烯二腈，2，4，7，9，11，13，15-七乙基-6-十六烯二腈，3-亚甲基己二腈，4-亚甲基庚二腈，5-亚甲基壬二腈，6-亚甲基十一烷二腈，7-亚甲基十三烷二腈，8-亚甲基十五烷二腈，12-亚甲基二十四烷二腈，15-亚甲基二十九烷二腈，2-甲基-3-亚甲基戊二腈，2，4-二甲基-3-亚甲基戊二腈，2-甲基-4-亚甲基辛二腈，2-甲基-7-乙基-4-亚甲基辛二腈，2，4，8-三甲基-6-亚甲基十二烷二腈，2，4，8，10-四丙基-6-亚甲基十二烷二腈，2，26-二甲基-14-亚甲基二十七烷二腈，氨基乙腈，环己烷-1，6-二腈，甲醇、乙醇、丁醇、戊醇等的氰基乙基化的衍生物；来自甲胺、乙胺、丁胺、辛胺、乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、对苯二酚、间苯三酚、1，4-环己二醇，1，4-二(羟甲基)环己烷、聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧化烯聚醚、聚酯多元醇，从环氧乙烷和/或环氧丙烷和亚甲基二苯胺和聚亚乙基聚苯胺混合物衍生的多元醇加成物，乙烯基增强的聚醚多元醇，例如通过苯乙烯或丙烯腈在聚醚存在下的聚合反应获得的多元醇，来自二醇例如二乙二醇和甲醛的聚缩醛，聚碳酸酯多元醇例如来自丁二醇和碳酸二芳基酯，可溶酚醛树酯多元醇，羟基封端的聚丁二烯树脂，乙二胺，丁二胺，聚胺例如伯胺封端的聚醚树脂等，及其混合物。其中氮与芳香环直接相连的胺类被称为芳香胺类，并且是大量生产的重要中间体。硝基芳香化合物的加氢是强放热反应。因此，反应热的散逸和能量利用是硝基芳香化合物生产中的重要因素。用作原料制造芳香胺类的起始芳香族硝基化合物由下面通式表示权利要求1.用于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制、胺生产或其组合的方法，所述方法包括形成含有分散在液体进料中的含氢气泡的分散体，其中气泡具有小于约5μm的平均直径，并且其中进料包含石油衍生烃类与天然来源的可再生油的混合物。2.权利要求1的方法，其中进料包含选自液化天然气、原油、原油馏分、汽油、柴油、石脑油、煤油、喷气燃料、燃料油及其组合的烃类。3.权利要求1的方法，其中形成分散体包括使含氢气体与液体进料的混合物经受高于约20,000^的剪切速率。4.权利要求1的方法，其中形成分散体包括将含氢气体与液体进料在高剪切装置中接触，其中高剪切装置包含至少一个转子，并且其中在分散体形成期间至少一个转子以至少22.9m/s(4,500ft/min)的尖端速度旋转。5.权利要求4的方法，其中高剪切装置在至少一个转子的尖端产生至少约1034.2MPa(150，OOOpsi)的局部压力。6.权利要求4的方法，其中高剪切装置的能量消耗高于1000W/m3。7.权利要求1的方法，其还包括将分散体与催化剂相接触，所述催化剂对加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制、胺生产或其组合有活性。8.权利要求7的方法，其中催化剂包括均相催化剂和非均相催化剂。9.权利要求7的方法，其中催化剂用于固定床应用或浆料应用中。10.权利要求7的方法，其中催化剂包含选自钴、钼、钌、钼、钯、铑、镍、铜、钨及其组合的金属。11.用于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制或胺生产的方法，所述方法包括使包含含氢气体和液体进料的流体混合物在高剪切装置中经受高于20，OOOs-1的剪切速率以产生氢气在液体进料连续相中的分散体，其中液体进料包含石油衍生烃类与天然来源的可再生油的混合物；以及将分散体导入到固定床反应器中，从所述固定床反应器中移除反应器产物，其中固定床反应器包含有效用于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制、胺生产或其组合的催化剂。12.权利要求11的方法，其还包括将反应器产物分离成气体物流和包含脱硫液体产物的液体产物物流；从气体物流中脱除硫化氢，产生贫硫化氢气体物流；以及将至少一部分贫硫化氢气体物流重新循环到高剪切装置。13.权利要求12的方法，其还包括对脱硫液体产物进行重整。14.权利要求12的方法，其还包括从重整过的液体产物回收氢，并重新循环至少一部分回收的氢。15.权利要求11的方法，其中催化剂包含选自钴、钼、钌、钼、钯、铑、镍、铜、钨及其组合的金属。16.一种方法，其包括将氢气在高剪切装置中分散在包含液体进料的流体混合物中以产生氢气在液体进料连续相中的分散体，其中液体进料包含石油衍生烃类与天然来源的可再生油的混合物；以及在分散体中导入包含催化剂的催化剂浆料，所述催化剂对于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制、胺生产或其组合有效。17.权利要求16的方法，其中催化剂包含选自钼、钯、铑、钌及其组合的金属。18.权利要求16的方法，其中催化剂包含选自镍、铜及其组合的金属。19.权利要求16的方法，其中催化剂包含选自钴、镍、钌、铜、钯、钼及其组合的金属。20.权利要求16的方法，其中催化剂包含选自钴、钼、镍、钨及其组合的金属。全文摘要本发明公开了用于加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制、胺生产或其组合的方法。方法包括形成含有分散在液体进料中的含氢气泡的分散体，其中气泡具有小于约5μm的平均直径，并且其中进料包含石油衍生烃类与天然来源的可再生油的混合物。进料包含选自液化天然气、原油、原油馏分、汽油、柴油、石脑油、煤油、喷气燃料、燃料油及其组合的烃类。方法还包括将分散体与催化剂相接触，所述催化剂对加氢脱硫、加氢脱氮、加氢精制、胺生产或其组合有活性。催化剂包括均相催化剂和非均相催化剂。催化剂可用于固定床应用或浆料应用中。文档编号B01J23/40GK102292418SQ201080005032公开日2011年12月21日申请日期2010年1月18日优先权日2009年1月20日发明者易卜拉西姆·巴盖尔扎德,格雷戈里·G·博尔西格,阿巴斯·哈桑,阿齐兹·哈桑,雷福德·G·安东尼申请人:Hrd有限公司