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Il Procédé dthydrocraquage d'hydre carbura s avec un tamis mold- culaire à pores de grand diamètre, qui contient un métal du groupe du platine*.
La présente invention se rapporte à l'hydrocraquage ca- talytique des hydrocarbures. Elle concerne plus particulière- ment un procédé dans lequel les hydrocarbures sont soumis au cra-
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quage en présence d'hydrogène et d'un tamis moléculaire adolithi- que cristallin à pores de grand diamètre, ce diamètre étant uni- forme et compris entre 6 et 15 A, un métal ou un composé métalli- que du groupe du platine étant mélangé avec ce tamis moléculaire,
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ou imprégnant ce tamis moléculaire ou encore servant de support à ce dernier.
Encore plus particulièrement, la présente inven- tion se rapporte au craquage des hydrocarbures en présence d' hydrogène et d'un tamis moléculaire à pores à grand diamètre, qui est supporté par un métal ou un composé du groupe du platine ou est mélangé avec ce métal ou ce composé, lorsque, par exemple, le platine, le palladium, le rhodium, l'iridium, le ruthénium ou un métal analogue, la teneur en métal alkylé du support zéo- 1 inique étant inférieure à 10% par rapport au poids du support , calculé sous la forme de l'oxyde alcalin.
Le craquage des hydrocarbures en présence d'hydrogène est une opération bien connue dans le raffinage des pétroles et de nombreux catalyseurs ont été utilisés ou proposés à cet effet.
En général, le craquage trouve son utilité la plus élevée avec des hydrocarbures bouillant dans la gamme du naphte lourd et des gas-oils, bien qu'on puisse également l'utiliser pour l'améliora- tion, par conversion en gas-oils et en essence, produits tels que des gas-oils lourds et des produits ayant des gammes d'ébulli- tion encore plus élevées. En général, on peut soumettre à 1' hydrocraquage des naphtes de première distillation et des naphtes ayant subi un traitement catalytique,à des gas-oils, à des huiles de recyclage et à des matières provenant d'opérations de craquage classiques et bouillant généralement dans la gamme d' ébullition des gas-oils, et aux hydrocarbures alkyliques aromati- ques en général,
ainsi qu'aux naphtes lourds de première distil- lation et aux gas-oils. Le procédé est également Avantageux pour la désalkylation par hydrogénation de fractions alkyliques aroma- tiques pour obtenir des hydrocarbures alkyliques aromatiques ayant une gamme d'ébullition inférieure et des hydrocarbures aromati- ques entièrement désalkylés.
Le procédé d'hydrocraquage par lui-même consiste à faire passer la charge à traiter, en mélange avec de l'hydrogène,
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sur le catalyseur, si on utilise un catalyseur en lit fixe, ou en contact avec un lit mobile ou un lit fluidifié des matières solides du catalyseur, en utilisant des conditions appropriées de température, de débit, de pression été., pour obtenir une conversion notable de la charge à traiter en produits ayant des points d'ébullition plus bas, tels que l'essence. En même temps, des composés organiques de l'azote et du soufre, qui sont pré- sente dans la charge, sont largement transformes en ammoniac et en hydrogène sulfure, respectivement.
Les conditions de la réac- tion sont déterminées à un degré notable par la nature de la char- ge à traiter, l'activité du catalyseur et la nature du prod final désiré.
Les catalyseurs de la technique antérieure qui ont été utilisés dans ce procédé n'ont pas donne complètement satisfac- tion pour plusieurs raisons. On a constaté que certains cataly- seurs étaient particulièrement sensibles à la présence d'impuretés contenues dans la charge, en particulier à la présence d'az@ te organique. De tels catalyseurs comprennent les métaux, les oxy- des et les sulfures des métaux du groupe du fer. Ces catalyseurs exigent des régénérations fréquentes ou le maintien de conditions de réaction ne permettant pas d'obtenir des rendements élevés en produit recherché.
D'autres catalyseurs, tels que des mé- taux nobles supportés sur des catalyseurs de craquago amorphes classiques, tels que les catalyseurs silice-alumine, silice-@agné- sie, silice-alumine-magnésie et des catalyseurs analogues, n'ont pas montré une activité aussi élevée qu'on l'aurait désiré, et il faut également les régénérer plus souvent qu'il n'est d@sirable Beaucoup de catalyseurs ont également des tendances élevées è la formation de coke, et exigent en outre des pressions relativement élevées, dont l'obtention est coûteuse, ainsi qu'une purification de la charge.
La présente invention a pour objet l'obtention de tata-
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lyseurs efficaces et sélectifs pour l'hydrocraquage de chargea à traiter constituée par des hydrocarbures en vue de produire, avec un excellent fondement, des hydrocarbures ayant des pointa d'ébullition plus bas, de l'essence et/ou des huiles combustible.,
Conformément à la présente invention, on a mis au point un procédé et un catalyseur pour l'hydrocraquage d'une gran- de diversité d'hydrocarbures, y compris un pétrole brut entier ainsi que des distillats et des fractions résiduelles, en pré- sence d'hydrogène et d'un tamis moléculaire zéolithique cristal- lin, spores de grand diamètre et dépourvu de cations, qui sup- porte un métal ou un composé de la série du platine ou du palla- dium,
ou qui est imprégné par ce métal ou ce composé ou encore qui est mélangé avec ceux-ci.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement, au cours de la descrip- tion détaillée qui va suivre.
Les conditions d'hydrocraquage utilisées en connexion avec le catalyseur qu'on décrira plus complètement par la suite comprennent de préférence le passage de la charge préchauffée sur un lit fixe d'un catalyseur, à une température comprise entre en- viron 288 et 538 C, sous des pressions (relatives) comprises en- tre 0 et 140 Kg/cm , de préférence entre environ 14 et 84 Kg/cm , et à des vitesses volumétriques comprises entre 0,6 et 10,0 unités de poids de la charge par unité de poids de catalyseur et par heure (P/P/heure)* Des débits d'hydrogène préférés peuvent être compris entre 134 et 4470 m3/100 litres d'hydrocarbure à traiter.Il est bien entendu qu'on peut également utiliser le catalyseur sous forme d'un lit fluide, d'une suspension ou d'un lit fluidifié.
Conformément à la présente invention, on utilise un catalyseur d'hydrocraquage remarquable formé par une composition comprenant un métal ou un composé du groupe du platine déposé sur un réseau anionique formé par un composé silice-alumine cristal-
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lin, ou bien mélangé avec ce réseau ou encore incorporé dans ce réseau, dont les pores entres ouvertures d'un diamètre uniforme compris entre environ 6 et 15 A.
La dimension uniforme des ouvertures des pores du support du catalyseur est une caractéristique critique du catalyseur de l'invention. Par exemple, les ouvertures des pores d'un tamis moléculaire cristallin du type Linde 4 A ont une dimension d'en- viron 4 A, tandis que les pores de la forme calcium échangeuse de o base ont des ouvertures d'environ 5 Ces ouvertures ne sont pas assez grandes pour que les paraffines à chaînes ramifiées* les oléfines, ou les composés cycliques présents dans un hydr bure à traiter pissent pénétrer ou sortir librement, La nature cristalline du catalyseur présente de l'importance,
car la struc- ture cristalline particulière contrôle l'uniformité des ouvertures des pores,ce qui établit une distinction entre ce catalyseur et d'autres zéolithes cristallins et non cristallins ainsi que des catalyseurs silice amorphe/gel d'alumine et des catalyseurs à base d'alumines.
Dans un zéolithe cristallin constitua par un alumin,,- silicate, la structure réelle comprend un réseau anionique avec des cations dispersés pour assurer une neutralité électrique.
Normalement, tels qu'ils sont préparés, ces cations sont du sodium. Dans la structure, la quantité de sodium qui est pré- sente possède la même teneur en atomes que l'aluminium, parce que, du fait que l'atome d'aluminium est trivalent, il faut qu'une charge supplémentaire soit présente pour compenser sa déficience par rapport aux atomes de silicium tétravalenta Ainsi, dans la pré-' sente invention, le support du catalyseur est obtenu à partir d'un tamis moléculaire dont la composition nominale, est
Na2O.A12O3.xSiO2,à l'état anhydre, la dimension des ouvertures des pores de la matière cristalline étant comprise entre 6 et 15 A.
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Normalement, pour obtenir un support de catalyseur satisfaisant dans un procédé d'hydrocraquage, la teneur en soude est trop .le- vée, mais elle peut être réduite à un niveau acceptable par un échange de bases avec un cation plus satisfaisant, tel que des ions ammonium ou hydrogène. Ceci n'empêche pas l'utilisation d' autres cations métalliques au cours de cette opération d'échange de bases, cations qui pourraient servir d'agents catalytiques par eux-mêmes et qui pourraient également améliorer les propriétés des cristaux d'alumine-silicate servant de supports.
On peut préparer des alumine-silicates cristallins, du type formant des tamis moléculaires et caractérisés par des pores de 6 à 15 A, dans lesquels le rapport moléculaire SiO2/Al2O3 est compris entre environ 2,2/1 et environ 6,0/1 et plus. Des rapporta Moléculaires SiO2/Al2O3 supérieurs à 3/1 et de préférence compris entre 4,5/1 et 6,0/1 sont particulièrement désirables. Ces ma- tériaux sont similaires en ce qui concerne (1) leurs propriétés d'adsorption, (2) leurs surfaces de contact et le volume des pores, (3) leurs spectres de diffraction aux rayons X, et (4) les ouver- tures des pores.
Par exemple, dans les tamis moléculaires appelés "13X" par Linde Co., le rapport moléculaire SiO2/Al2O3 est no- minalement d'environ 2,7. On a préparé un zéolithe dont les ouver- tures de pores similaires et les spectres de diffraction sont si- milaires, mais dans lesquels le rapport SiO2/Al2O3 est aussi fai- ble que 2,2. Par ailleurs, la faujasite minérale naturelle possè- de une structure et d'autres propriétés physiques identiques à celle du tamis 13X, mais le rapport moléculaire SiO2/ Al2O3 est d'environ 5/1.
Ainsi, on peut obtenir des tamis dont les pores ont des dimensions comprises entre 6 et 15 A, dans lesquels le rapport moléculaire SiO2/Al2O3 dépasse une garnie de 2,2 à 5/1 ou plus, des rapports moléculaires supérieurs à 3,0/1 étant parti- culièrement préférés dans la présente invention.
Des tamis moléculaires à pores de grand diamètre compris entre 6 et 15 A, possédant des rapports silice/alumine variables
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peuvent être préparés d'une manière bien connue dans la techni- que. Le moyen général réside dans la présence d'une quantité ap- propriée et de rapports appropries de silice, d'alumine et de soude caustique. Ces procédés ont été entièrement décrits dans la littérature.
Le traitement d'une permutite acide avec du sili- cate de sodium donne un tamis à grands pores, dans lequel le rap- port silice-alumine est de 3,5 à 1. Dans la faujasite, qui est un tamis moléculaire zéolithique naturel ayant des ouvertures de pores de la nature décrite et un spectre similaire de diffrae- tion aux rayons X, le rapport SiO2/Al2O3 est de 5 à 1 environ.
Ainsi. d'une manière générale, on peut préparer les tamis à pores de grandes dimensions, en utilisant, dans le mélange de réaction ' de l'aluminate de sodium, un sol d'alumine, etc... pour Al2O3, du silicate de sodium et/ou un gel de silice et/ou un sol de si- lice pour SiO2, et un hydroxyde alcalin, libre et/ou en combinai- son avec les constituants précités. On doit soigneusement contra- ler le pH, la concentration en ions sodium dans le mélange et la période de cristallisation, le tout d'une manière connue en elle. même.
Ces tamis à pores de grandes dimensions sont les sup- ports utilisés conformément à la présente invention, après que la teneur en sodium a été diminuée par échange de bases.
Pour obtenir un catalyseur approprié pour l'hydrocraquage. la plus grande partie du sodium, et dans certains cas la totalité de celui-ci est éliminée du tamis par une opération d'échange de bases. Pour obtenir ce résultat, on peut faire réagir le tamis contenant du sodium avec des ions ammonium ; après calcination, le forme décationisée ou " hydrogène" du tamis subsiste. La présence d'une certaine quantité de sodium, pouvant aller jusqu'à 105, cal- culée en Na2O, peut être avantageuse ; une quantité plus grande provoque la fabrication de gaz de synthèse très sec et le dépôt de coke, La teneur en soude dans le support du tamis de la pré- sente invention est comprise entre 0,5 et 10 et est de préféren-
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ce inférieure à 8,5%.
L'opération au cours de laquelle la forme " hydrogène" ou forme NH4 du tamis est mélangée avec le métal noble peut être du genre d'une imprégnation au mouillé ou d'une réaction d'écran-' ge de bases. Ainsi, on/peut utiliser un sel de platine ou de pal- ladium ou un complexe d'ammonium de ces éléments, par exemple on peut utiliser du chloroplatinate d'ammonium Pt(NH3)4C12, et de nombreux autres produits. Les sels de palladium tels que PdC12, peuvent également être utilisés, soit pour l'imprégnation, soit pour l'échange des bases. La quantité de métal catalytique dans le catalyseur fini est ordinairement comprise entre 0,01 et envi- ron 5,0% en poids, de préférence entre 0,1 et 2.
On peut apporter de nombreuses modifications au ' catalyseur de la présente invention sans s'écarter de son esprit,
Bien qu'il possède une utilité maximum quand un atome d'hydrogène remplace la plus grande partie des atomes de sodium dans l'alumi- no-silicate de sodium initial, il peut être désirable, dans cer- taines circonstances, de remplacer le sodium par d'autres éléments, tels que du cobalt, du nickel, du zinc, du magnésium, du calcium, du cadmium, du cuivre et du baryum, et d'utiliser les composi- tions cristallines résultantes comme support pour les métaux du groupe du platine. Non seulement ces produits servent de support pour le catalyseur constitué par un métal du groupe du platine, mais encore ils possèdent une activité catalytique par eux-mêmes.
Ainsi, ces catalyseurs peuvent jouer un double rôle dans des réac- tions spécifiques de conversion des hydrocarbures, Les autres mo- difications apportées aux constituants métalliques de l'agent ad- sorbant peuvent conférer une thermostabilité plus élevée au cata- lyseur composite contenant un métal noble..
De façon similaire, on peut préparer des alumino- silicates hydrogénés, bien que plus difficilement, grâce à un lavage à l'eau poussé de l'alumuno-silicate de sodium alcalin, jus- qu'à ce que le produit obtenu ait un pH essentiellement identique
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à celui de l'eau de lavage. Un autre procède, qui est moins dé- sirable, consiste à laver soigneusement l'alumino-silicate de sodium avec de grandes quantités d'un acide dilué, tel que 1' acide chlorhydrique, l'acide acétique, l'acide sulfurique et des acides analogues. L'acide de lavage doit être dilué à un point tel que son pH soit supérieur à environ 3,8 et soit de préfé- rence supérieur à environ 4,5.
De cette manière, la structure initiale de l'alumino-silicate est conservée Un pH plus bas pour- rait détruire la structure.
On comprendra mieux le procédé de l'invention à la lecture des exemples suivants, qui sont toutefois donne uniquement à titre indicatif et non limitatif de la portée de l'invention.
EXEMPLE 1.
Le présent exemple décrit la préparation d'un cataly- seur typique qui est utilisé dans le procédé de la présente in- vention. Dans cet exemple, le rapport silice/alumine dans le sup- port de catalyseur est de 2,5 à 1.
Cet exemple décrit la préparation d'un produit adsor- bant formé par un alumino-silicate cristallin et ayant des ou- vertures de pores uniformes suffisamment grandes pour adsorber les hydrocarbures à chaînes ramifiées, les hydrocarbures aromatiques et les naphtènes. On dissout 435 g de métasilicate de sodium gra- nulaire (Na2O.SiO2.5H2O), comprenant approximativement 29,1% de Na20 et 28,7% de SiO2, dans 1305 em3 de H2O à la température au biante.
Tout en agitant vigoureusement la solution, on ajoute 265 g d'une solution d'aluminate de sodium, comprenant 20% de A1203 et dont les matières solides ont pour composition 3Na2O.2Al2O3. Après avoir agité le précipité épais et dense pendant environ 5 minutes, on ajoute 1000 cm3 de H2O pour diluer la suspension et faciliter son agitation.
Tandis que la solution de silicate de sodium pré- sente un rapport moléculaire Na2O/SiO2 d'environ 0,98/1, la com- position relative approximative de la suspension composite est d'
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environ 5,4 Na20,Al20,. 4 8i02'
On fait macérer le mélange à 82 - 99 C pendant 10 jours, Après refroidissement, on filtre la suspension cristalline, on la lave à l'eau et on la sèche dans une étuve chauffée à 135 C,
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On calcine ensuite les cristaux pendant 4 heures à 454 .ü et on les soumet à un examen pour déterminer leur capacité d'adsorption, On place un échantillon posé des cristaux dans une ampoule dans
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laquelle on fait le vide et qui est maintenue , 9 C,
qui est le point d'ébullition du n-heptanoe On ajoute des portions nue cessives de n-heptane jusqu'à ce que la pression interne dans le système ait atteint 500 mm de Hg. On a constaté que la capa- cité de l'adsorbant dans ce cas est de 0,20 cm de n-heptane ( sous forme liquide)par gramme d'adsorbant.
Quand l'adsorbant est le toluène, la capacité mesurée est de 0,23 cm de toluène (sous forme liquide) par gramme d'adsorbant*
L'analyse chimique de l'adsorbant cristallin montre
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qu'il contient 47,8% de 6i02 ' bzz de Na20 et '2.or,.6 de A1C Ces chiffres correspondent à la composition moléculaire appro- ximative Na20,Al20,*2,5Si02# EXEMPLE 2.-
Comme on l'a noté plus haut, le rapport silice/alumine dans le produit cristallin final est, au moins en partie, fonc- tion du rapport de leurs teneurs dans la solution. De préférence, les quantités des solutions de silicate et d'aluminate utilisées
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sont telles que le rapport Si02/A120, dans le mélange final soit compris entre 2/1 et 10/1.
Dans le présent exemple, on décrit la préparation d'un tamis à pores de grand diamètre dans lequel
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le rapport silice-alumine est de 3p3 à 1.
On dissout 564 g de métasilicate de sodium en granu- les (NaaO,sio2o5HZO) comprenant approximativement 29,1% de Na20 et 28,7 % de Si02 dans 1128 ml do H20 placés dans un récipient d'une contenance de 4 litres. Tout en agitant rapidement la solu- tion, à la température ambiante, on ajoute 138 g d'une solution
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d'aluminate de sodium, comprenant 20% de Al2O3 et une composi- tion, à l'état solide, correspondant à 3Na2O.2Al2O3. Quand la so- lution d'aluminate est entièrement ajoutée, on continue à agiter pendant 5 minutes et on introduit ensuite 1000 ml d'eau supplémen- taires pour diluer la suspension et faciliter son agitation. La composition relative de la suspension est approximativement la suivante :11,3 Na2O.Al2O3. 10 SiO2.
On fait macérer la suspension à chaud, à des tempéra- tures comprises entre 85 et 88 C, en utilisant un condenseur à reflux pour retenir le contenu liquide, pendant 190 heures. On refroidit le produit, on le filtre par aspiration, on le lave avec environ 1 litre d'eau et on le sèche dans une étuve chauft à 135 C. Le spectre de diffraction aux rayons X de ce produit est similaire à celui de la matière 13X classique décrite dans 1' exemple 1 et à celui de la faujasite minérale. Une analyse chimi- que du produit montre qu'il contient 55,5% de SiO2, 28,9% de
Al2O3 et 15,6 de na2O, ce qui correspond à une composition molé- culaire d'environ 0,9 Na2O, Al2O3,3,3 SiO2.
On pèse la matière cristalline, après calcination à 454 C pendant 4 heures, et on l'examine en ce qui concerne se capacité d'adsorption par le procédé décrit dans l'exemple 1,
Quand l'adsorbat est du n-heptane, la capacité de la matière est de 0,24 cm3 de n-heptane (sous forme liquide) par gramme d'agent adsorbant. Quand l'adsorbat est du toluène, la capacité mesurée est de 0, 27 cm de toluène (sous forme liquide) par gramme de pro- duit adsorbant. Quand l'adsorbat est le 2-méthyl pentane, la ca- mesurée pacité/est de 0,27 cm de 2-méthyl pentane (sous forme liquide) par gramme de produit adsorbant.
EXEMPLE 3.- Dans un récipient contenant un litre d'eau, on intro- duit, tout en agitant, 500 g de l'alumino-silicate de sodium pré- paré cornue décrit dans l'exemple 1 et se présentant sous la forme de granules extrudés de 1,58 mm de diamètre. Dans un récipient
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distinct, on dissout 0,453 g de NH4Cl dans 1500 ml de H20 et on ajoute 250 ml de NH40H concentré 28, de NH3), On ajoute cet- te solution mélangée à la suspension.aqueuse de tamis et on agi- te le produit composite par intermittence pendant 3 heures. On élimine le liquide par décantation et la matière solide restante est lavée à deux reprises avec 500 ml de H20 , On répète cette phase d'échange d'ions à deux reprises en utilisant chaque fois
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des solutions fraîches de NH40H-IHC1.
On sèche la matière lavée dans une étuve chauffée à 10400. On place ensuite les granules dans un four à moufle et on les chauffe à 204 0 pendant 2 heures, On élève ensuite la température à 2b8 C pendant 4 heures. Pendant cette période de chauffage, une quantité considérable d'ammoniac se dégage. La température est finalement portée à 343 C et est
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maintenue\à ce niveau pendant 2 heures. Une analyse chimique montre que le produit contient 6,5% de Na.0, 53,3 de 8.0 et 3915% de A12o" ce qui correspond à une composition molé- culaire d'environ 0,25Nag0.Al205i2,3 Si02' La matière calcinée comprend l'anhydre de la forme hydrogénée ou déea-tionisée de bzz aluminowsilicate.
On mélange 2B6 g de la forme hydrogénée de l'alumine- silicate avec 1% de platine par contact avec 180 ml d'une solu- tion comprenant 2,86 g de Pt sous la forme d'un sel de platine soluble. Ce catalyseur, comprenant 1% de Pt déposé sur la forme
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hydrogénée du tamis moléculaire, est séché à J.04cC et est appe- lé catalyseur 1 dans les exemples suivants.
EXEMPLE 4. w f -* <*< On mélange 1 litre de H 20 et 400 g de .a7.uwino.-s.l,aate de sodium préparé comme décrit dans l'exemple 1 et se trouvant tous la forme de granules extrudés de l,58 mn. Dans un autre ré- cipient, on dissout 0,453 Kg de chlorure de cobalt (CoCl2, 6HgO) dans 390U ml d'une solution à ,5; d'ammoniaque. On fait barbo- ter de l'air à travers cette solution pendant que le produit com- plexe formé par le chlorure de cobalt-amino se forme,
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On ajoute 1300 cm' de la solution de cobalt à une sue-
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pension tam1s-H2Qet on agite par intermittences pendant 90 mi- nutes. On décante le liquide et on lave les granules restant* à deux reprises avec 500 ml de H2O.
On répote doux fois cette opération d'échange d'ions, en utilisant 1300 ml de la solution fraîche de cobalt-amine et 1 litre de H2O à chaque traitement*
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On sèche finalement la matière lavée dans une étuve à .04 C, On
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chauffe ensuite les granules pendant 2 heures à 20400, puis î pendant 4 heures z. 2bb C pour décomposer le couiplexe d'aminé. 01- nalement, on chauffe les granules à 454 C pendant 16 heures.
Les granules résultants comprennent alors principalement la four- me cobalt de 1'alumine-silicate cristallin, :
On met en contact 445 g de la forme cobalt de l'alu- mino-silicate avec 450 cm3 d'une solution comprenant 4,5 g de Pt sous la forme d'un sel de platine soluble.
Après macération pendant 30 minutes, on place le produit compo-
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site dans une étuve chauffée à 104 C et on le sèche lentement i pour assurer une meilleure imprégnation des tamis par les ions contenant du platine*
Ce catalyseur comprend 1% de Pt déposé sur la forme cobalt de l'alumino-silicate constituant le tamis mole-
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culaire et. est appelé catalyseur tt Bit dans les autres exemples.
EXEMPLE 5.- mm m #* mi Kt m On étudie l'activité d'hydrocpaquage du catalyseur à 343 C " A"/ et sous la pression atmosphérique en utilisant une charge de n-heptane. Le débit d'introduction à l'état liquide est de 1,3 V/V/heure et l'hydrogène est introduit avec un débit de mole 27 moles/de n-heptane. On utilise un lit fixe de catalyseur. Dans ces conditions, 17,3% de la charge sont craqués sous la forme d' hydrocarbures ayant un poids-moléculaire plus bas* Les produits craqués comprennent principalement environ 26% d'hydrocarbures
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totaux en 04et 6,;b d'hydrocarbures totaux en 5 ' comme connt3,tu ante principaux.
EXEMPLE 6
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On évalue encore l'activité d'hydrocraquage du cata- lyseur "A" à 454 C et sous la pression atmosphérique, en u- tilisant du méthylcyclohexane comme charge à traiter. Le débit d'admission à l'état liquide est de 0,8 V/V/heure et on introduit l'hydrogène avec un débit de 27 moles /mole de méthyl cyclohexane.
On utilise un lit fixe de catalyseur. Dans ces conditions, 39,6% de la charge sont craqués en hydrocarbures en C6 et en hydrocar- bures plus légers. Parmi ces produits craques, les principaux sont formes par 26% d'hydrocarbures totaux en C et 48% d'hydrocarbures acycliques totaux en C6.
EXEMPLE 7.-
On évalue de nouveau l'activité d'hydrocraquage du ca- talyseur "A" à 490 C, en utilisant une charge constituant par un naphte lourds de première distillation. La gamme d'ébullition de ce naphte est comprise entre 93 et 166 C, sa densité est de 0,759 et son point d'aniline est de 48 C.Le naphte contient, en : volume, 15% de produits aromatiques, 44% de paraffines et 41% de naphtënes, ainsi que 40 ppm de soufre. On envoie le naphte sur un lit fixe de catalyseur "A" sous une pression (relative) de
14 Kg/cm , en utilisant 46,488 m d'hydrogène ajouté pour 100 litres de naphte, avec un débit de 4,0 P/P/heure. La durée du traitement est de 4 heures.
Dans cette opération, 10,1% du naphte sont transformés en produits ayant 5 atomes de carbone ou moins. Ces produits craqués comprennent 64% d'hydrocarbures en
C3 et 16% d'hydrocarbures en C4.L'indice d'octane du naphte en
C6+ est amélioré.
EXEMPLE 8.-
On évalue l'activité d'hydrocraquage du catalyseur "B" à 49000 utilisé, dans une opération en lit fixe, pour un naphte lourd de première distillation. On a décrit ce naphte dans l'exemple 7. On introduit le naphte avec un débit de 4P/P/ heure, avec 46,488 m d'hydrogène ajouté pour 100 litres de naphte*
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La pression (relative) est de 14 Kg/cm , et la durée du traite- ment est de 4 heures, Dans cette opération, 18,1% du naphte sont transformés en produits ayant 5 atomes de carbone ou moins.
Les principaux de ces produits craques sont : le méthane, 28, les hydrocarbures en C3, 33% et les hydrocarbures en C4, 28%.
L'indice d'octane clair (procède Research) du naphte en C6+ res- tant est augmenta de 58 à 80 grâce au traitement catalytique.
EXEMPLE! 9.-
On chauffe au reflux; à environ 99 C, un mélange d'- aluminate de sodium, de soude caustique et de sol de silice, dans des proportions et pendant un temps tels qu'on obtienne des tamis cristallins dans lesquels le rapport SiO2/Al2O3 est d'en, viron 4 à 5,5. On soumet ensuite le tamis sous la forme sodium à un échange d'Ions avec des solutions de NH4OH- NH4CL pour obtenir un produit contenant moins de 10% de soude et de pré- férence moins d'environ 4%. Le degré de 1'échange de bases est fa- cilement contrôle en réglant la durée du contact et le nombre des échanges.
On peut ensuite calciner le tamis résultant pour décela- on poser le composé ammonium, après quoi/le fait réagir avec du platine ou un sel de platine, tel que PdC12 ammoniacal, on la transforme en granules et on le calcine de nouveau, ou bien on peut traiter le tamis sous la forme ammonium (ou le faire réa- gir) directement avec une solution ammoniacale d'un sel de platine ou de palladium pour obtenir l'échange des bases, le filtrer, le sécher, le transformer, en granules et le chauffer lentement, puis ; le calciner finalement à 343-482 C pour obtenir ce qu'on appelle la forme décationisée du tamis contenant l'agent catalytique.
Un tamis dans lequel le rapport SiO2/Al2O3 est d'envi- ron 5 et qui contient 0,5% en poids de palladium est soumis à un essai pour déterminer son activité d'hydrocraquage avec divers hydrocarbures à traiter.
EXEMPLE 10.-
Dans cet exemple, on compare l'activité d'hydrocraquage
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d'un tamis moléculaire à pores de grand diamètre, contenant du
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palladium et decationi8<h, avec l'activité d'hydrocraquage du sulfure de nickel classique dans un catalyseur silice amorphe-gel d'alumine.
On effectue ces opérations dans une installation - pilote et les résultats donnes ci-dessous résument les résultats après une opération d'une durée de 12 semaine.,
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Charge Ìu.le d rc 1a oa a t ue ld r Chargez Pd/tamis moléculaire Ni3?/Al90,- catalyseur à grands pores sio ata.yeur , brande tarez SiOg
EMI16.3
<tb> Pression, <SEP> kg/cm2 <SEP> 105 <SEP> 56 <SEP> 105
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> V/V/heure <SEP> 1,0 <SEP> 1,3 <SEP> 0,5
<tb>
EMI16.4
Température, pC 338 5'T1 360
EMI16.5
<tb> Conversion, <SEP> % <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb> Taux <SEP> de <SEP> désactivation <SEP> du
<tb>
<tb> catalyseur, <SEP> 00/jour <SEP> 0,16 <SEP> 0,22 <SEP> 0,56
<tb>
La charge de recyclage brute contient environ 50 ppm de composés organiques de l'azote,
et le catalyseur au nickel perd rapidement son activité à des températures supérieures à 371 C. Ainsi, le catalyseur au nickel aurait une durée d'environ un mois dans les conditions ci-dessus. Par contre, sous une pres-
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sion (relative) de 105 Kg/cm , le catalyseur au Pd n'est pas af- fecté par une température allant jusqu'à 399 C, ce qui indique une vie utile du catalyseur d'une durée dépassant une année, dans ces conditions, avant que la régénération soit nécessaire. De plus, ces résultats montrent que le catalyseur formé par un ta- mis moléculaire au palladium peut être utilisé dans des conditions de température et de pression sensiblement moins sévères que le catalyseur au nickel sans perdre son activité.
EXEMPLE 11.-
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-¯IIiIt..-----
Comme on l'a déjà mentionné, l'un des grands avantages du catalyseur au palladium par rapport aux catalyseurs comprenant du sulfure de nickel déposé sur un produit composite gel de sili-
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ce-alumine réside dans le fait que la pression requise est plus faibles Cet avantage est démontré clairement dane la compa- raison suivante de deux catalyseurs utilisée avec une huile de
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recyclage catalytique légère, qui est hydroraffinée et contient environ 2 ppm d'azote.
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analyseur reiiagium sur Vaa..reur au tamis moldcu1a1- craquage re décationisé Sulfure de (grands pores) N,/Si02 - Alg0<
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<tb> Pression, <SEP> Kg/cm2 <SEP> 105 <SEP> 56 <SEP> 35 <SEP> 105 <SEP> 56
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> V/V/heure <SEP> 2,5 <SEP> 1,3 <SEP> 1,0 <SEP> 1,3 <SEP> 0,4
<tb>
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Température, 00 524 340 390 304 399
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<tb> Conversion, <SEP> % <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 50
<tb>
<tb> Taux <SEP> de <SEP> désactivation
<tb> 00/jour <SEP> 0 <SEP> 0,05 <SEP> - <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
L'opération sous une pression (relative) de 56 Kg/cm avec un catalyseur au palladium s'étend sur une période de 39 Jours ou 87 jours équivalents à 0,1 V/V/heure. Pendant cette période,
la température requise pour une conversion de 60% à 1 V/V/heure n'augmente pas de plus de 5,6 C.
EXEMPLE 12.-
Le catalyseur au palium se montre intéressant pour la production d'une essence pour moteur de première qualité (essence premium), par comparaison avec le catalyseur d'hydrocra. quage au sulfure de nickel, le catalyseur au palladium étant plue sélectif vis-à-vis des produits légers et donnant un naphte de meilleure qualité, Sur la base des rendements en naphte et des indices d'octane, le catalyseur au palladium se montre particu- lièrement intéressant pour la production d'essences pour moteur de première qualités
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<tb> Charge <SEP> --- <SEP> Huile <SEP> de <SEP> recyclage <SEP> brute-Catalyseur <SEP> Sulfure <SEP> de <SEP> nickel <SEP> Palladium
<tb>
EMI18.2
Température,
00 354-399 377 Pression (relative) Kg/ema 105 wrrrwlwal Conversion, r.w.rurrwrrrrrrrrw,rr 60 rrrrwmrr
EMI18.3
<tb> Distributian <SEP> des <SEP> produits
<tb>
<tb> Hydrocarbures <SEP> on <SEP> C3-. <SEP> poids <SEP> % <SEP> 3 <SEP> 4
<tb>
<tb> Hydrocarbures <SEP> en <SEP> C4, <SEP> vol. <SEP> % <SEP> 6 <SEP> 13
<tb>
EMI18.4
Hydrocarbures en 05/190050ce vol, 53 g3 Hydrocarbuz ba en Ce/22l"C, vol % 69 61
EMI18.5
<tb> Qualité <SEP> des <SEP> produits
<tb>
<tb>
<tb> Indice <SEP> d'octane <SEP> Research <SEP> +3 <SEP> cm3 <SEP> TEL
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydr. <SEP> en <SEP> C5/ <SEP> 190,500 <SEP> 93 <SEP> 97
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydr. <SEP> en <SEP> C5/ <SEP> 221 C <SEP> 94 <SEP> 97
<tb>
EMI18.6
Indice d'ootane'moteur +3cm' TEL Hydre en C,/ 190.5 0 88 90 Hydr. en Cg/221<'C 87 90 TEL plomb tétrathr,e
EMI18.7
r't lPrw..
En raison de la teneur élevée en azote de certain$$ charges à traiter, il est extrêmement difficile de les soumettre à un hydrocraquages On a constaté que les composée azotée diminuent l'activité de la plupart des catalyseurs d'hydrocraquage de façon très poussée ; la compensation de cette diminution d'activité par une augmentation de la température augmente généralement la vitesse de désactivation du catalyseur à un degré tel qu'on ne peut pas l'utiliser de façon satisfaisante dans un procédé conti-
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nu sans le régénérer à des intervalles excessivement rapproches.
Toutefois, le catalyseur de la présente invention s'est révélé plus résistant aux effets nuisibles des composés azotés. Avec un gas-oil obtenu en cokéfiant un résidu de distillation du pé- trole, et qui contient beaucoup plus d'azote que le produit de re-
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cyclage catalytique utilisé dans les exemples précédente, le catalyseur au palladium donne un taux de conversion de 25% de 0,5 V/V/heure, une pression (relative) de 105 Kg/cm2 et une tem- pérature de 427 C.
Dans ces conditions, le catalyseur d'hydrocra- quage de type classique (tel qu'un catalyseur de craquage au sul- fure de nickel déposé sur un produit composite silice-alumine) se trouverait presque immédiatement désactivé en totalité. l'ou- tefois, le catalyseur de la présente invention conserve son actti- vite pendant au moins 6 jours, qui est la durée de l'essai.
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<tb> Gas-oil <SEP> prove- <SEP> Huile <SEP> de <SEP> recy-
<tb>
EMI19.2
nant de ltap- clage cataly-4 pareil de tique légère cokéfaction mmMmmmimmmmmmmmmmm
EMI19.3
<tb> Gamme <SEP> d'ébullition, <SEP> C <SEP> 232-454 <SEP> 204-321
<tb>
<tb> Densité <SEP> 0,9329 <SEP> 0,880
<tb>
<tb> Azote, <SEP> ppm <SEP> 1340 <SEP> 50 <SEP>
<tb>
<tb> Soufre, <SEP> poids <SEP> % <SEP> 1,07 <SEP> 0,38
<tb>
<tb> EXEMPLE <SEP> 14.-
<tb>
Pour déterminer si les propriétés exceptionnelles d' hydrocraquage du catalyseur de la présente invention sont dues à la combinaison d'un métal noble ou d'un catalyseur de craquage actif contenant des oxydes mélangés, ou bien si elles sont dues à la nature du support,
on a comparé l'activité du catalyseur de la présente invention avec celle d'un catalyseur au palladium sur un catalyseur de craquage gel de silice-alumine classique. Les résultats ci-dessous montrent la supériorité notable du catalyseur formé par un tamis moléculaire cristallin à grands pores mélange avec du palladium,
<Desc/Clms Page number 20>
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Tablez ai - - - - -
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catalyseur Pd/Tamis moléculaire '(grands pores, déca1;
d.onisé) Pd sur catalseur de craquage amorphe Composition 095% Pd ik 0,% Pd sur 13% de Alê3es?% 5i02 Conditions de travail a ¯a¯ JËL-J Charge (1) a a ---- ..!L a b gemp.s .0 - 322,2 307,7 3122 311,6 312,2 ########-"-- }1.5,.5 Tempe* 32292 30717 31292 31116 312$2 Breton (relative), 68960 69980 66935 66,50 6592 65,1 70, 70$21 C-9386 70,21 68.6? Durée heures de l'expérience, 1-38 42-62 66-85 92-110 116-182 :B2- f- 42-62 66-85 92-110 116-182 1822DE Débitt V/V/heure },14 ".54 3,41 3,?5 2137 2,57'2 2s41 3s19 ?J,41.- 1,70 2,2? \ Débit du gaz (sans recyclage) 920 81? yy 40 683 929,7 1022,? 770,6 722,3 876,1 65?s9 M31100 litres 817 847 772 740 683 92997 1022s? ?7Os6 722,à3 87691 65719
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<tb> produit
<tb>
EMI20.4
Densité 0,7487 0,7927 Oa79O9 0=8011 01800 0i8612 0*8193 O,8.5}9 8280 8284 0,8571 0 5;
D t l' à eng. 204 C 86 58 62 52 31 10 28 24 25 24 7 0 Taux: de conversion rélt1 90 66 ?3 65 33 15 32 25 41 43 8 0 Taux corrigé pour 3/V/V/heure 91 72 77 73 27 z.3 28 2I 4' 47 (1) a. Huile de recyclage catalytique légère bydroraffiné. b. Huile de recyclage :3.talytique légère brute. dom"%
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EXEMPLE 15.-
On évalue l'activité d'hydrocraquage du tamis à pores de grande dimension mélangé avec du palladium et décationisé dans une autre série d'expériences, en comparant son activité en ce qui concerne son activité de désalkylation par hydro- génation avec celle du catalyseur plus classique comprenant du platine traité par du chlore et déposé sur de l'alumine.
Dans le présent exemple, la charge à traiter est un mélange d'é- thylbenzène et de xylène. Les résultats montrent la haute activi- té d'hydrogénation et de désalkylation par hydrogénation du cata- lyseur, et ils prouvent qu'on peut l'utiliser pour préparer du benzène et du naphtalène à partir de matières de départ telles que des naphtes catalytiques, des huiles de recyclage et d'au- tres charges aromatiques riches en produits alkyliques aromatiques.
, Les conditions typiques de désalkylation par hydrogénation compren- nent des températures de 488 à 499 C, des pressions (relatives) de 14 à 19,95 Kg/cm2 des rapports H2/hydrocarbures d'environ 5 et des débits d'alimentation d'environ 0,5 à 1,0 P/P/heure. On activa le catalyseur par un traitement par l'hydrogèned'une du-
2 rée de 3 heures, à une pression (relative) de 21 Kg/cm et une i température de 527 C.
Dans l'exemple spécifique, la température est de 488 C, le débit d'alimentation est de 0,5 P/P/heur, la pression partiel le de l'hydrogène est de 12,6 Kg/cm2 et la pression partielle de l'hydrocarbure est de 2,50 Kg/cm2.
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<tb>
Charge <SEP> Rendements, <SEP> poids/de <SEP> la <SEP> charge
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> % <SEP> Tamis,Pd/H <SEP> 0,6% <SEP> Pt/Al2O3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Benzène <SEP> ) <SEP> 0,6 <SEP> 24.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Toluène <SEP> 0,6 <SEP> 24,3, <SEP> 2,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Produits <SEP> aroma- <SEP> 99,4 <SEP> 26,4 <SEP> 88,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> produits <SEP> aroma- <SEP> 0,0 <SEP> 0,0 <SEP> 0,0
<tb>
<Desc/Clms Page number 22>
Le catalyseur (Pd/tamis moléculaire décationisé à pores de grande dimension) donne environ 10 fois plus de benzène que le catalyseur classique platiné/alumine.
Bien que l'invention soit d'une application particu- lièrement intéressante quand le tamis est décationisé, il est bien entendu, comme on l'a signalé, qu'on obtient également des résultats intéressants quand le cation sodium qui est régu- lièrement présent est remplacé par d'autres cations, y compris des cations de métaux nobles. Ainsi, un tamis sous la forme cal- cium préparé par échange de bases d'un tamis sous forme sodium à pores de grande dimension avec du chlorure de calcium, suivi d'un mélange avec un sel de palladium et d'une réduction, possè- de une activité d'hydrocraquage marquée. Les résultats obtonus lors d'un hydrocraquage avec un tamis au cobalt supporté sur du platine ont été donnés dans l'exemple 8.
De plus, bien que 1' efficacité des tamis à grands pores varie de façon importante, d'une manière générale, plus le rapport Sio2/Al2O3 est élève, plus l'efficacité est grandes De plus, on peut conformément à la présente invention ajouter dos agents d'activation aux tamis sup- portés par des métaux nobles* Ces agents peuvent être des métaux de transition, leurs oxydes ou leurs sulfures et en particulier les métaux et les composés des groupes VB, VIB, VIIB et VIIIB, ainsi que leurs mélanges*
Les expressions "ouvertures des porea" ou " diamètre des pores" utilisées dans le présent exposé sont entièrement décrites dans "The Structure of Synthetic Molecular Sieves" de L. Broussard et D.P.
Shoemaker dans " J.A. 0,S. " 82, 1960, pages 1041-1051. Des mesures par diffraction des rayons X ont permis de constater les bains synthétiques et naturels à grands pores, pos- sèdent, quel que soit le rapport SiO2/Al2O3. des pores dont le diamètre est essentiellement du mène ordre de grandeur et dont l'importance est assez grande pour permettre l'admission d'hydro-
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carbures à chaînes ramifiées et de la majeure partie des hydro- carbures cycliques ordinaires.
On peut apporter de nombreuses modifications aux mo- des de réalisation décrits ci-dessus. On a déjà attiré l'atten- tion sur la technique modifiée de préparation des catalyseurs dans laquelle on peut former un produit composite avec le métal du groupe du platine et la forme ammonium du tamis, puis calciner ce produit composite. De plus, il est important que le support du tamis soit de nature cristalline au moment où on le mélange avec le métal ou le composé du groupe du platine, en vue d'obte- nir les résultats avantageux de la présente invention; la conser- vation de cette structure cristalline n'est pas nécessaire dans tous les cas.
REVENDICATIONS. -
1) Un procédé d'hydrocraquage d'hydrocarbures pour obtenir des produits dont la gamme d'ébullition est inférieure à celle de ces hydrocarbures, dans lequel on soumet ces hydrocar- bures à des conditions d'hydrocraquage en présence d'hydrogène ajouté et d'un catalyseur constitué par un métal du groupe du pla- tine mélangé avec un tamis moléculaire zéolithique cristallin du type alumino-silicate métallique ayant des pores d'un dia- mètre uniforme compris entre 6 et 15 A et dans lequel le rapport moléculaire silice/alumine est d'au moins 2,2 à 1, ce tamis étant en outre caractérisé par le fait qu'il ne contient pas plus de 10% de sodium, calculé en Na2O.
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The process of hydrocracking carburized hydrogens with a large-pore moldcular sieve, which contains a platinum group metal *.
The present invention relates to the catalytic hydrocracking of hydrocarbons. It relates more particularly to a process in which the hydrocarbons are subjected to cracking.
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quage in the presence of hydrogen and a crystalline adolithic molecular sieve with large pores, this diameter being uniform and between 6 and 15 A, a metal or a metallic compound of the platinum group being mixed with this molecular sieve,
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or impregnating this molecular sieve or else serving as a support for the latter.
Still more particularly, the present invention relates to the cracking of hydrocarbons in the presence of hydrogen and a large-diameter molecular sieve, which is supported by or mixed with a metal or a platinum group compound. metal or this compound, when, for example, platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium or an analogous metal, the content of alkylated metal of the zeoinic support being less than 10% with respect to the weight of the support calculated as the alkali oxide.
The cracking of hydrocarbons in the presence of hydrogen is a well-known operation in the refining of oils and numerous catalysts have been used or proposed for this purpose.
In general, cracking finds its greatest utility with hydrocarbons boiling in the range of heavy naphtha and gas oils, although it can also be used for improvement, by conversion to gas oils and gas oils. in gasoline, products such as heavy gas oils and products with even higher boiling ranges. In general, first distillation naphtha and catalytically treated naphtha, gas oils, recycle oils and materials from conventional cracking operations which generally boil in gas and recycle oils can be hydrocracked. the boiling range of gas oils, and of aromatic alkyl hydrocarbons in general,
as well as heavy first distillation naphtha and gas oils. The process is also advantageous for the dealkylation by hydrogenation of aromatic alkyl moieties to obtain aromatic alkyl hydrocarbons having a lower boiling range and fully dealkylated aromatic hydrocarbons.
The hydrocracking process itself consists in passing the feed to be treated, mixed with hydrogen,
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on the catalyst, if a catalyst is used in a fixed bed, or in contact with a moving bed or a fluidized bed of the solids of the catalyst, using appropriate conditions of temperature, flow rate, summer pressure, to obtain a conversion of the charge to be processed into products having lower boiling points, such as gasoline. At the same time, organic nitrogen and sulfur compounds, which are present in the feed, are largely transformed into ammonia and hydrogen sulfide, respectively.
The conditions of the reaction are determined to a considerable degree by the nature of the feed to be treated, the activity of the catalyst and the nature of the final product desired.
Prior art catalysts which have been used in this process have not been completely satisfactory for several reasons. It has been found that certain catalysts are particularly sensitive to the presence of impurities contained in the feed, in particular to the presence of organic nitrogen. Such catalysts include metals, oxides and sulfides of the iron group metals. These catalysts require frequent regenerations or the maintenance of reaction conditions which do not make it possible to obtain high yields of the desired product.
Other catalysts, such as noble metals supported on conventional amorphous cracking catalysts, such as silica-alumina, silica-agnesia, silica-alumina-magnesia, and the like catalysts have not. showed as high activity as would have been desired, and they also need to be regenerated more often than desirable. Many catalysts also have high tendencies to coke, and in addition require high pressures. relatively high, which is expensive to obtain, as well as purification of the feed.
The object of the present invention is to obtain tata-
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Efficient and selective lysers for the hydrocracking of charges to be treated constituted by hydrocarbons in order to produce, with an excellent foundation, hydrocarbons having lower boiling points, gasoline and / or fuel oils.,
In accordance with the present invention, a process and catalyst has been developed for the hydrocracking of a wide variety of hydrocarbons, including whole crude oil as well as distillates and residual fractions, in the presence of. hydrogen and a crystalline zeolitic molecular sieve, large diameter spore free of cations, which supports a metal or a compound of the platinum or palladium series,
or which is impregnated with this metal or this compound or which is mixed with these.
Other characteristics and advantages of the present invention will emerge more clearly in the course of the detailed description which follows.
The hydrocracking conditions used in connection with the catalyst, which will be described more fully below, preferably comprise passing the preheated feed through a fixed bed of a catalyst, at a temperature between about 288 and 538 ° C. , at (relative) pressures between 0 and 140 Kg / cm, preferably between about 14 and 84 Kg / cm, and at volumetric speeds of between 0.6 and 10.0 load weight units per catalyst weight unit per hour (P / P / hour) * Preferred hydrogen flow rates can be between 134 and 4470 m3 / 100 liters of hydrocarbon to be treated. It is of course possible to use the catalyst in the form of a fluid bed, a suspension or a fluidized bed.
In accordance with the present invention, a remarkable hydrocracking catalyst is used formed by a composition comprising a metal or a compound of the platinum group deposited on an anionic network formed by a silica-crystalline alumina compound.
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flax, or mixed with this network or incorporated into this network, the pores of which enter openings with a uniform diameter of between approximately 6 and 15 A.
The uniform size of the pore openings of the catalyst support is a critical characteristic of the catalyst of the invention. For example, the pore openings of a crystalline molecular sieve of the Linde 4 A type have a size of about 4 A, while the pores of the calcium base exchange form have openings of about 5. are not large enough for branched chain paraffins * olefins, or cyclic compounds present in a hydride to be treated to enter or exit freely, The crystalline nature of the catalyst is important,
because the particular crystalline structure controls the uniformity of the pore openings, which distinguishes this catalyst from other crystalline and non-crystalline zeolites as well as amorphous silica / alumina gel catalysts and catalysts based on 'aluminas.
In a crystalline zeolite formed by an aluminosilicate, the actual structure comprises an anionic network with dispersed cations to ensure electrical neutrality.
Normally, as prepared, these cations are sodium. In structure, the amount of sodium that is present has the same atomic content as aluminum, because, because the aluminum atom is trivalent, an additional charge must be present to compensate. its deficiency with respect to tetravalenta silicon atoms Thus, in the present invention, the catalyst support is obtained from a molecular sieve whose nominal composition is
Na2O.A12O3.xSiO2, in the anhydrous state, the size of the pore openings of the crystalline material being between 6 and 15 A.
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Normally, to obtain a satisfactory catalyst support in a hydrocracking process, the sodium hydroxide content is too high, but it can be reduced to an acceptable level by base exchange with a more satisfactory cation, such as ammonium or hydrogen ions. This does not preclude the use of other metal cations during this base exchange operation, which cations could serve as catalytic agents by themselves and which could also improve the properties of the alumina-silicate crystals. serving as supports.
Crystalline alumina silicates, of the molecular sieve-forming type and characterized by pores of 6 to 15 A, in which the SiO2 / Al2O3 molecular ratio is between about 2.2 / 1 and about 6.0 / 1, can be prepared. and more. SiO2 / Al2O3 Molecular ratios greater than 3/1 and preferably between 4.5 / 1 and 6.0 / 1 are particularly desirable. These materials are similar in (1) their adsorption properties, (2) their contact surfaces and pore volume, (3) their X-ray diffraction spectra, and (4) open them. pore tures.
For example, in molecular sieves designated "13X" by Linde Co., the SiO2 / Al2O3 molecular ratio is typically about 2.7. A zeolite has been prepared which has similar pore openings and diffraction spectra, but in which the SiO2 / Al2O3 ratio is as low as 2.2. On the other hand, naturally occurring mineral faujasite has the same structure and other physical properties as 13X sieve, but the SiO2 / Al2O3 molecular ratio is about 5/1.
Thus, sieves can be obtained whose pores have dimensions between 6 and 15 A, in which the molecular ratio SiO2 / Al2O3 exceeds a packed of 2.2 to 5/1 or more, molecular ratios greater than 3.0. / 1 being particularly preferred in the present invention.
Large diameter molecular sieves between 6 and 15 A, with varying silica / alumina ratios
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can be prepared in a manner well known in the art. The general way is the presence of the right amount and proper ratios of silica, alumina and caustic soda. These methods have been fully described in the literature.
Treatment of an acid permutite with sodium silicate gives a large pore sieve, in which the silica-alumina ratio is 3.5 to 1. In faujasite, which is a natural zeolite molecular sieve having pore openings of the nature described and a similar x-ray diffraction spectrum, the SiO2 / Al2O3 ratio is about 5 to 1.
So. in general, sieves with large pores can be prepared by using, in the reaction mixture, sodium aluminate, alumina sol, etc. for Al2O3, sodium silicate and / or a silica gel and / or a silica sol for SiO2, and an alkali hydroxide, free and / or in combination with the aforementioned constituents. The pH, the concentration of sodium ions in the mixture and the period of crystallization must be carefully controlled, all in a manner known in the art. even.
These large pore screens are the supports used in accordance with the present invention, after the sodium content has been reduced by base exchange.
To obtain a suitable catalyst for hydrocracking. most of the sodium, and in some cases all of it, is removed from the screen by a base exchange operation. To achieve this result, the sieve containing sodium can be reacted with ammonium ions; after calcination, the decationized or "hydrogen" form of the sieve remains. The presence of a certain quantity of sodium, which can range up to 105, calculated as Na2O, can be advantageous; a larger quantity causes the production of very dry synthesis gas and the deposition of coke. The soda content in the support of the screen of the present invention is between 0.5 and 10 and is preferably
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this less than 8.5%.
The operation in which the "hydrogen" form or NH4 form of the sieve is mixed with the noble metal may be of the type of a wet impregnation or a base screening reaction. Thus, a platinum or palladium salt or an ammonium complex thereof can be used, for example ammonium chloroplatinate Pt (NH3) 4Cl2, and many other products can be used. Palladium salts such as PdC12 can also be used, either for impregnation or for base exchange. The amount of catalytic metal in the finished catalyst is usually between 0.01 and about 5.0% by weight, preferably between 0.1 and 2.
Many modifications can be made to the catalyst of the present invention without departing from its spirit,
Although it has maximum utility when a hydrogen atom replaces most of the sodium atoms in the initial sodium alumino-silicate, it may be desirable, in certain circumstances, to replace sodium. by other elements, such as cobalt, nickel, zinc, magnesium, calcium, cadmium, copper and barium, and to use the resulting crystalline compositions as a carrier for the metals of the group of platinum. Not only do these products serve as a support for the catalyst consisting of a metal of the platinum group, but also they possess catalytic activity by themselves.
Thus, these catalysts can play a dual role in specific hydrocarbon conversion reactions. Other changes to the metal constituents of the adsorbent can give higher thermostability to the metal-containing composite catalyst. noble..
Similarly, hydrogenated aluminosilicates can be prepared, although with greater difficulty, by thorough washing with water of the alkali sodium aluminosilicate, until the product obtained has a pH of essentially identical
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to that of the wash water. Another method, which is less desirable, is to wash the sodium alumino-silicate thoroughly with large amounts of a dilute acid, such as hydrochloric acid, acetic acid, sulfuric acid, and acids. analogous acids. The wash acid should be diluted to such an extent that its pH is greater than about 3.8 and is preferably greater than about 4.5.
In this way, the original structure of the alumino-silicate is retained. Lower pH could destroy the structure.
The process of the invention will be better understood on reading the following examples, which are however given only as an indication and not as a limitation on the scope of the invention.
EXAMPLE 1.
This example describes the preparation of a typical catalyst which is used in the process of the present invention. In this example, the silica / alumina ratio in the catalyst carrier is 2.5 to 1.
This example describes the preparation of a crystalline aluminosilicate adsorbent and having uniform pore openings large enough to adsorb branched chain hydrocarbons, aromatic hydrocarbons and naphthenes. 435 g of granular sodium metasilicate (Na2O.SiO2.5H2O), comprising approximately 29.1% Na20 and 28.7% SiO2, is dissolved in 1305 em3 of H2O at biante temperature.
While vigorously stirring the solution, 265 g of a sodium aluminate solution, comprising 20% A1203 and the solids of which have the composition 3Na2O.2Al2O3, are added. After stirring the thick and dense precipitate for about 5 minutes, 1000 cm3 of H2O is added to dilute the suspension and facilitate its stirring.
While the sodium silicate solution has an Na2O / SiO2 molecular ratio of about 0.98: 1, the approximate relative composition of the composite suspension is
<Desc / Clms Page number 10>
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about 5.4 Na20, Al20 ,. 4 8i02 '
The mixture is macerated at 82-99 C for 10 days. After cooling, the crystalline suspension is filtered, washed with water and dried in an oven heated to 135 C,
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The crystals were then calcined for 4 hours at 454 .ü and subjected to examination to determine their adsorption capacity. A sample of the crystals was placed in an ampoule in
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which we create a vacuum and which is maintained, 9 C,
which is the boiling point of n-heptanoe. Naked portions of n-heptane are added until the internal pressure in the system has reached 500 mm Hg. It has been found that the capacity of adsorbent in this case is 0.20 cm of n-heptane (in liquid form) per gram of adsorbent.
When the adsorbent is toluene, the measured capacity is 0.23 cm of toluene (in liquid form) per gram of adsorbent *
Chemical analysis of crystalline adsorbent shows
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that it contains 47.8% of 6102 'bzz of Na20 and' 2.or, .6 of A1C These figures correspond to the approximate molecular composition Na20, Al20, * 2.5Si02 # EXAMPLE 2.-
As noted above, the silica / alumina ratio in the final crystalline product is, at least in part, a function of the ratio of their contents in solution. Preferably, the amounts of the silicate and aluminate solutions used
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are such that the SiO 2 / Al 2 O ratio in the final mixture is between 2/1 and 10/1.
In the present example, the preparation of a sieve with large diameter pores in which
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the silica-alumina ratio is 3p3 to 1.
564 g of granular sodium metasilicate (NaaO, sio205HZO) comprising approximately 29.1% Na2O and 28.7% SiO2 are dissolved in 1128 ml of H2O placed in a 4 liter container. While stirring the solution rapidly, at room temperature, 138 g of a solution are added.
<Desc / Clms Page number 11>
sodium aluminate, comprising 20% Al2O3 and a composition, in the solid state, corresponding to 3Na2O.2Al2O3. When the aluminate solution is completely added, stirring is continued for 5 minutes and then an additional 1000 ml of water is added to dilute the suspension and facilitate its stirring. The relative composition of the suspension is approximately as follows: 11.3 Na2O.Al2O3. 10 SiO2.
The suspension is hot macerated at temperatures between 85 and 88 ° C, using a reflux condenser to retain the liquid contents, for 190 hours. The product is cooled, filtered by suction, washed with about 1 liter of water and dried in a hot oven at 135 C. The X-ray diffraction spectrum of this product is similar to that of the material. Conventional 13X described in Example 1 and that of the mineral faujasite. Chemical analysis of the product shows that it contains 55.5% SiO2, 28.9%
Al2O3 and 15.6 na2O, which corresponds to a molecular composition of approximately 0.9 Na2O, Al2O3,3,3 SiO2.
The crystalline material is weighed, after calcination at 454 C for 4 hours, and examined for adsorption capacity by the method described in Example 1,
When the adsorbate is n-heptane, the capacity of the material is 0.24 cc of n-heptane (in liquid form) per gram of adsorbent. When the adsorbate is toluene, the measured capacity is 0.27 cm of toluene (in liquid form) per gram of adsorbent product. When the adsorbate is 2-methyl pentane, the measured capacity / is 0.27 cm 3 of 2-methyl pentane (in liquid form) per gram of adsorbent.
EXAMPLE 3 - Into a receptacle containing one liter of water are introduced, while stirring, 500 g of the retort prepared sodium alumino-silicate described in Example 1 and in the form of 1.58mm diameter extruded granules. In a container
<Desc / Clms Page number 12>
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separate 0.453 g of NH4Cl is dissolved in 1500 ml of H2O and 250 ml of concentrated NH4OH (NH3) are added. This mixed solution is added to the aqueous sieve suspension and the composite product is stirred by intermittent for 3 hours. The liquid is removed by decantation and the remaining solid material is washed twice with 500 ml of H2O. This ion exchange phase is repeated twice using each time
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fresh solutions of NH40H-IHC1.
The washed material was dried in an oven heated to 10400. The granules were then placed in a muffle oven and heated to 204 ° C. for 2 hours. The temperature was then raised to 2 ° C. for 4 hours. During this heating period, a considerable amount of ammonia is given off. The temperature is finally raised to 343 C and is
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maintained at this level for 2 hours. A chemical analysis shows that the product contains 6.5% Na.0, 53.3 of 8.0 and 3915% of A12o "which corresponds to a molecular composition of approximately 0.25Nag0.Al2O5i2.3 SiO2 'La Calcined material comprises the anhydrous of the hydrogenated or dea-tionized form of bzz aluminowsilicate.
2B6 g of the hydrogenated form of the alumina silicate are mixed with 1% platinum by contact with 180 ml of a solution comprising 2.86 g of Pt in the form of a soluble platinum salt. This catalyst, comprising 1% of Pt deposited on the form
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molecular sieve hydrogenated, dried at J.04 ° C and is referred to as catalyst 1 in the following examples.
EXAMPLE 4.wf - * <* <1 liter of H 20 and 400 g of sodium a7.uwino.-sl, sodium aate prepared as described in Example 1 and all in the form of extruded granules of 1 are mixed. , 58 mins. In another container, 0.453 kg of cobalt chloride (CoCl2, 6HgO) is dissolved in 390U ml of a solution of .5; ammonia. Air is bubbled through this solution while the complex product formed by the cobalt-amino chloride is formed,
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1300 cm 3 of the cobalt solution is added to a salt
<Desc / Clms Page number 13>
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board tam1s-H2Q and stir intermittently for 90 minutes. The liquid is decanted and the remaining granules * are washed twice with 500 ml of H2O.
This ion exchange operation is repeated gently times, using 1300 ml of the fresh cobalt-amine solution and 1 liter of H2O for each treatment *
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The washed material is finally dried in an oven at .04 C.
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then heat the granules for 2 hours at 20400, then for 4 hours z. 2bb C to decompose the amine couiplex. 01- Finally, the granules are heated at 454 C for 16 hours.
The resulting granules then mainly comprise the cobalt furnace of the crystalline alumina silicate,:
445 g of the cobalt form of the aluminosilicate are contacted with 450 cm 3 of a solution comprising 4.5 g of Pt in the form of a soluble platinum salt.
After maceration for 30 minutes, the composite product is placed
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site in an oven heated to 104 C and dried slowly i to ensure better impregnation of the sieves with ions containing platinum *
This catalyst comprises 1% of Pt deposited on the cobalt form of the alumino-silicate constituting the mole sieve.
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cular and. is referred to as tt Bit catalyst in the other examples.
EXAMPLE 5 - mm m # * mi Kt m The hydrocoating activity of the catalyst is studied at 343 C "A" / and at atmospheric pressure using a charge of n-heptane. The flow rate of introduction in the liquid state is 1.3 V / V / hour and the hydrogen is introduced with a flow rate of 27 moles / of n-heptane. A fixed catalyst bed is used. Under these conditions, 17.3% of the feed is cracked in the form of hydrocarbons having a lower molecular weight * The cracked products mainly comprise about 26% of hydrocarbons.
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total in 04 and 6,; b of total hydrocarbons in 5 'as connt3, tu ante principal.
EXAMPLE 6
<Desc / Clms Page number 14>
The hydrocracking activity of catalyst "A" was further evaluated at 454 ° C. and under atmospheric pressure, using methylcyclohexane as the feed to be treated. The admission flow rate in the liquid state is 0.8 V / V / hour and the hydrogen is introduced with a flow rate of 27 moles / mole of methyl cyclohexane.
A fixed catalyst bed is used. Under these conditions, 39.6% of the feed is cracked into C6 hydrocarbons and lighter hydrocarbons. Among these cracked products, the main ones are formed by 26% of total C hydrocarbons and 48% of total C6 acyclic hydrocarbons.
EXAMPLE 7.-
The hydrocracking activity of catalyst "A" was re-evaluated at 490 C, using a feed consisting of a heavy naphtha from the first distillation. The boiling range of this naphtha is between 93 and 166 C, its density is 0.759 and its aniline point is 48 C. The naphtha contains, by: volume, 15% aromatics, 44% paraffins and 41% naphthens, as well as 40 ppm sulfur. The naphtha is sent to a fixed bed of catalyst "A" under a (relative) pressure of
14 Kg / cm, using 46.488 m of hydrogen added per 100 liters of naphtha, with a flow rate of 4.0 P / P / hour. The duration of treatment is 4 hours.
In this operation, 10.1% of the naphtha is converted into products having 5 carbon atoms or less. These cracked products contain 64% of hydrocarbons in
C3 and 16% C4 hydrocarbons. The octane number of naphtha in
C6 + is improved.
EXAMPLE 8.-
The hydrocracking activity of catalyst "B" was evaluated at 49,000 used, in a fixed bed operation, for a heavy first-distillation naphtha. This naphtha was described in Example 7. The naphtha is introduced at a flow rate of 4P / P / hour, with 46.488 m of hydrogen added per 100 liters of naphtha *
<Desc / Clms Page number 15>
The pressure (relative) is 14 Kg / cm, and the treatment time is 4 hours. In this operation, 18.1% of the naphtha is converted into products having 5 carbon atoms or less.
The main ones of these cracked products are: methane, 28, C3 hydrocarbons, 33% and C4 hydrocarbons, 28%.
The clear octane number (from Research) of the remaining C6 + naphtha was increased from 58 to 80 by the catalytic treatment.
EXAMPLE! 9.-
It is heated to reflux; at about 99 ° C., a mixture of sodium aluminate, caustic soda and silica sol, in proportions and for a time such that crystalline sieves are obtained in which the SiO2 / Al2O3 ratio is en, about 4 to 5.5. The sieve in the sodium form is then subjected to ion exchange with solutions of NH4OH-NH4CL to obtain a product containing less than 10% sodium hydroxide and preferably less than about 4%. The degree of base exchange is easily controlled by adjusting the duration of the contact and the number of exchanges.
The resulting sieve can then be calcined to detect the ammonium compound, after which it is reacted with platinum or a platinum salt, such as ammoniacal PdC12, granulated and re-calcined, or the sieve can be treated in the ammonium form (or made to react) directly with an ammoniacal solution of a platinum or palladium salt to obtain the exchange of bases, filter it, dry it, transform it into granules and heat it slowly, then; Finally calcine it at 343-482 C to obtain what is called the decationized form of the sieve containing the catalytic agent.
A sieve in which the SiO2 / Al2O3 ratio is about 5 and which contains 0.5% by weight of palladium is tested to determine its hydrocracking activity with various hydrocarbons to be treated.
EXAMPLE 10.-
In this example, we compare the hydrocracking activity
<Desc / Clms Page number 16>
a large diameter molecular sieve containing
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palladium and decationi8 <h, with the activity of hydrocracking conventional nickel sulfide in an amorphous silica-alumina gel catalyst.
These operations are carried out in a pilot plant and the results given below summarize the results after an operation lasting 12 weeks.
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Charge Ìu.le d rc 1a oa a t ue ld r Charge Pd / molecular sieve Ni3? / Al90, - large pore catalyst sio ata.yeur, brande tarez SiOg
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<tb> Pressure, <SEP> kg / cm2 <SEP> 105 <SEP> 56 <SEP> 105
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> V / V / hour <SEP> 1.0 <SEP> 1.3 <SEP> 0.5
<tb>
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Temperature, pC 338 5'T1 360
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<tb> Conversion, <SEP>% <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb> Rate <SEP> of <SEP> deactivation <SEP> of
<tb>
<tb> catalyst, <SEP> 00 / day <SEP> 0.16 <SEP> 0.22 <SEP> 0.56
<tb>
The crude recycle charge contains approximately 50 ppm organic nitrogen compounds,
and the nickel catalyst rapidly loses its activity at temperatures above 371 ° C. Thus, the nickel catalyst would have a life of about one month under the above conditions. On the other hand, under a pressure
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pressure (relative) of 105 Kg / cm, the Pd catalyst is not affected by a temperature of up to 399 C, which indicates a useful life of the catalyst of more than one year, under these conditions. , before regeneration is necessary. In addition, these results show that the catalyst formed by a molecular palladium tat can be used under conditions of temperature and pressure substantially less severe than the nickel catalyst without losing its activity.
EXAMPLE 11.-
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-¯IIiIt ..-----
As already mentioned, one of the great advantages of the palladium catalyst over catalysts comprising nickel sulfide deposited on a sili- gel composite product.
<Desc / Clms Page number 17>
This alumina resides in the fact that the required pressure is lower This advantage is clearly demonstrated in the following comparison of two catalysts used with an oil of
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Light catalytic recycle, which is hydrorefined and contains about 2 ppm nitrogen.
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reiiagium analyzer on Vaa..ror with a moldcu1a1 sieve- re-decationized cracking Sulfide of (large pores) N, / Si02 - Alg0 <
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<tb> Pressure, <SEP> Kg / cm2 <SEP> 105 <SEP> 56 <SEP> 35 <SEP> 105 <SEP> 56
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> V / V / hour <SEP> 2.5 <SEP> 1.3 <SEP> 1.0 <SEP> 1.3 <SEP> 0.4
<tb>
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Temperature, 00 524 340 390 304 399
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<tb> Conversion, <SEP>% <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 50
<tb>
<tb> <SEP> rate of <SEP> deactivation
<tb> 00 / day <SEP> 0 <SEP> 0.05 <SEP> - <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
The operation under a (relative) pressure of 56 Kg / cm with a palladium catalyst extends over a period of 39 days or 87 days equivalent to 0.1 V / V / hour. During this period,
the temperature required for a 60% conversion at 1 V / V / hour does not increase by more than 5.6 C.
EXAMPLE 12.-
The palium catalyst is interesting for the production of premium motor gasoline (premium gasoline), compared to the hydrocra catalyst. quage with nickel sulphide, the palladium catalyst being more selective towards the light products and giving a better quality naphtha. Based on the yields of naphtha and the octane numbers, the palladium catalyst is shown to be particularly - particularly interesting for the production of premium motor gasoline
<Desc / Clms Page number 18>
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<tb> Load <SEP> --- <SEP> Oil <SEP> of <SEP> recycling <SEP> crude-Catalyst <SEP> Sulfide <SEP> of <SEP> nickel <SEP> Palladium
<tb>
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Temperature,
00 354-399 377 Pressure (relative) Kg / ema 105 wrrrwlwal Conversion, r.w.rurrwrrrrrrrrw, rr 60 rrrrwmrr
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<tb> Distributian <SEP> of <SEP> products
<tb>
<tb> Hydrocarbons <SEP> on <SEP> C3-. <SEP> weight <SEP>% <SEP> 3 <SEP> 4
<tb>
<tb> Hydrocarbons <SEP> in <SEP> C4, <SEP> vol. <SEP>% <SEP> 6 <SEP> 13
<tb>
EMI18.4
Hydrocarbons in 05 / 190050ce vol, 53 g3 Hydrocarbuz ba in Ce / 22l "C, vol% 69 61
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<tb> Quality <SEP> of the <SEP> products
<tb>
<tb>
<tb> Octane index <SEP> <SEP> Research <SEP> +3 <SEP> cm3 <SEP> TEL
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydr. <SEP> in <SEP> C5 / <SEP> 190,500 <SEP> 93 <SEP> 97
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydr. <SEP> en <SEP> C5 / <SEP> 221 C <SEP> 94 <SEP> 97
<tb>
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Ootane index 'motor + 3cm' TEL Hydra in C, / 190.5 0 88 90 Hydr. in Cg / 221 <'C 87 90 TEL lead tetrathr, e
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r't lPrw ..
Due to the high nitrogen content of some feeds to be treated, it is extremely difficult to subject them to hydrocracking. Nitrogen compounds have been found to decrease the activity of most hydrocracking catalysts very extensively; compensating for this decrease in activity by increasing the temperature generally increases the rate of catalyst deactivation to such an extent that it cannot be used satisfactorily in a continuous process.
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naked without regenerating it at excessively close intervals.
However, the catalyst of the present invention has been found to be more resistant to the deleterious effects of nitrogen compounds. With a gas oil obtained by coking a residue from the distillation of petroleum, and which contains much more nitrogen than the product of re-
<Desc / Clms Page number 19>
Catalytic cycling used in the previous examples, the palladium catalyst gives a 25% conversion rate of 0.5 V / V / hour, a (relative) pressure of 105 Kg / cm2 and a temperature of 427 C.
Under these conditions, the conventional hydrocracking catalyst (such as a nickel sulphide cracking catalyst deposited on a silica-alumina composite product) would be almost immediately completely deactivated. however, the catalyst of the present invention retains its activity for at least 6 days, which is the duration of the test.
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<tb> Diesel <SEP> from- <SEP> Oil <SEP> from <SEP> recy-
<tb>
EMI19.2
coking light tick cataly-4 ltap- clage mmMmmmimmmmmmmmmmm
EMI19.3
<tb> Boiling range <SEP>, <SEP> C <SEP> 232-454 <SEP> 204-321
<tb>
<tb> Density <SEP> 0.9329 <SEP> 0.880
<tb>
<tb> Nitrogen, <SEP> ppm <SEP> 1340 <SEP> 50 <SEP>
<tb>
<tb> Sulfur, <SEP> weight <SEP>% <SEP> 1.07 <SEP> 0.38
<tb>
<tb> EXAMPLE <SEP> 14.-
<tb>
To determine whether the exceptional hydrocracking properties of the catalyst of the present invention are due to the combination of a noble metal or an active cracking catalyst containing mixed oxides, or whether they are due to the nature of the support,
the activity of the catalyst of the present invention was compared with that of a palladium catalyst on a conventional silica gel-alumina cracking catalyst. The results below show the notable superiority of the catalyst formed by a crystalline molecular sieve with large pores mixed with palladium,
<Desc / Clms Page number 20>
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Tablez ai - - - - -
EMI20.2
Pd catalyst / Molecular sieve (large pores, deca1;
d.onized) Pd on amorphous cracking catalyst Composition 095% Pd ik 0,% Pd on 13% of Alê3es?% 5i02 Working conditions a ¯ā JËL-J Load (1) aa ---- ..! L ab gemp.s .0 - 322.2 307.7 3122 311.6 312.2 ######## - "-} 1.5, .5 Tempe * 32292 30717 31292 31116 $ 312 2 Breton (relative), 68960 69980 66935 66.50 6592 65.1 70, 70 $ 21 C-9386 70.21 68.6? Duration hours of the experiment, 1-38 42-62 66-85 92-110 116-182: B2- f- 42 -62 66-85 92-110 116-182 1822DE Flow rate V / V / hour}, 14 ".54 3.41 3,? 5 2137 2.57'2 2s41 3s19? J, 41.- 1.70 2, 2? \ Gas flow (without recycling) 920 81? yy 40 683 929.7 1022 ,? 770.6 722.3 876.1 65? S9 M31100 liters 817 847 772 740 683 92997 1022s? ? 7Os6 722, to3 87691 65719
EMI20.3
<tb> product
<tb>
EMI20.4
Density 0.7487 0.7927 Oa79O9 0 = 8011 01800 0i8612 0 * 8193 O, 8.5} 9 8280 8284 0.8571 0 5;
D t l 'to eng. 204 C 86 58 62 52 31 10 28 24 25 24 7 0 Conversion rate rlt1 90 66? 3 65 33 15 32 25 41 43 8 0 Rate corrected for 3 / V / V / hour 91 72 77 73 27 z.3 28 2I 4 '47 (1) a. Light catalytic recycle oil bydroraffined. b. Recycle oil: Crude light analytical. dom "%
<Desc / Clms Page number 21>
EXAMPLE 15.-
The hydrocracking activity of the large pore sieve mixed with palladium and decationized was evaluated in a further series of experiments, by comparing its activity in terms of its dealkylation activity by hydrogenation with that of the plus catalyst. conventional comprising platinum treated with chlorine and deposited on alumina.
In the present example, the feed to be treated is a mixture of ethylbenzene and xylene. The results show the high activity of hydrogenation and dealkylation by hydrogenation of the catalyst, and they prove that it can be used to prepare benzene and naphthalene from starting materials such as catalytic naphtha. recycle oils and other aromatic feeds rich in aromatic alkyl products.
Typical conditions for dealkylation by hydrogenation include temperatures of 488 to 499 C, (relative) pressures of 14 to 19.95 Kg / cm2, H 2 / hydrocarbon ratios of about 5, and feed rates of. about 0.5 to 1.0 P / P / hour. The catalyst was activated by a hydrogen treatment of a
2 rea of 3 hours, at a (relative) pressure of 21 Kg / cm and a temperature of 527 C.
In the specific example, the temperature is 488 C, the feed rate is 0.5 P / P / hour, the partial pressure of hydrogen is 12.6 Kg / cm2 and the partial pressure of the hydrocarbon is 2.50 Kg / cm2.
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<tb>
Load <SEP> Yields, <SEP> weight / of <SEP> the <SEP> load
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Weight <SEP>% <SEP> Sieve, Pd / H <SEP> 0.6% <SEP> Pt / Al2O3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Benzene <SEP>) <SEP> 0.6 <SEP> 24.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Toluene <SEP> 0.6 <SEP> 24.3, <SEP> 2.2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Products <SEP> aroma- <SEP> 99.4 <SEP> 26.4 <SEP> 88.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> products <SEP> aroma- <SEP> 0,0 <SEP> 0,0 <SEP> 0,0
<tb>
<Desc / Clms Page number 22>
The catalyst (Pd / decationized large pore molecular sieve) gives about 10 times more benzene than the conventional platinum / alumina catalyst.
Although the invention is of particularly interesting application when the sieve is decationized, it is of course, as has been pointed out, that one also obtains interesting results when the sodium cation which is regularly present. is replaced by other cations, including noble metal cations. Thus, a sieve in the calcium form prepared by base exchange of a sieve in the large pore sodium form with calcium chloride, followed by mixing with a palladium salt and reduction, possesses - a marked hydrocracking activity. The results obtained during hydrocracking with a cobalt sieve supported on platinum were given in Example 8.
In addition, although the efficiency of large pore sieves varies widely, in general, the higher the Sio2 / Al2O3 ratio, the greater the efficiency. Further, according to the present invention, it is possible to add dos activating agents to the sieves supported by noble metals * These agents can be transition metals, their oxides or their sulphides and in particular the metals and compounds of groups VB, VIB, VIIB and VIIIB, as well as their mixtures *
The expressions "pore openings" or "pore diameter" used in the present disclosure are fully described in "The Structure of Synthetic Molecular Sieves" by L. Broussard and D.P.
Shoemaker in "J.A. 0, S." 82, 1960, pages 1041-1051. X-ray diffraction measurements have made it possible to observe the synthetic and natural baths with large pores, whatever the SiO2 / Al2O3 ratio. pores whose diameter is essentially of the order of magnitude and whose size is large enough to allow the admission of hydro-
<Desc / Clms Page number 23>
branched chain carbides and most of the ordinary cyclic hydrocarbons.
Numerous modifications can be made to the embodiments described above. Attention has already been drawn to the modified technique of preparing catalysts in which one can form a composite with the platinum group metal and the ammonium form of the sieve, and then calcine this composite. In addition, it is important that the screen support be crystalline in nature when mixed with the metal or platinum group compound, in order to obtain the advantageous results of the present invention; retention of this crystal structure is not necessary in all cases.
CLAIMS. -
1) A process for hydrocracking hydrocarbons to obtain products whose boiling range is lower than that of these hydrocarbons, in which these hydrocarbons are subjected to hydrocracking conditions in the presence of added hydrogen and 'a catalyst consisting of a metal from the platinum group mixed with a crystalline zeolitic molecular sieve of the metallic alumino-silicate type having pores of a uniform diameter of between 6 and 15 A and in which the molecular ratio silica / alumina is at least 2.2 to 1, this sieve being further characterized in that it does not contain more than 10% sodium, calculated as Na2O.