CN102343279A - 用c4烯烃制备清洁汽油及催化剂制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是提供利用C4中剩余烯烃生产高辛烷值汽油的一种催化剂,该催化剂是利用分子筛A,B,粘合剂C种原料混合配比,固定成型的一种有稳定孔道的分子筛催化剂。在抽提出异丁烯的混合C4气体制成品汽油的小试反应中运转400小时,其混合C4的烯烃转化率大于90%,液体汽油的辛烷值为90#。同时也使液化C4气体中的烯烃大大减少,成为清洁液化气C4烯烃转化的汽油,适合我国油品的生产和调和,而且在工业生产中无污染物排除,无废水和废弃排放,完全达到环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂的制备,特别涉及一种用于抽提出异丁烯后混合C4中烯烃制取高辛烷值汽油的制备方法,更具体地说是一种用于以提出异丁烯后混合C4制取汽油的催化剂及其制备方法和其应用。
技术背景
随着我国原油加工能力的提高和乙烯产量的不断增加,其副产品C4资源也不断的扩大,加之我国西气东输的顺利实施,大量的液化石油气也急需寻找新的出路。我国的C4气体利用率远远落后于发达国家,液化石油气的很大部分被当作民用廉价气烧掉,这是我国宝贵资源的浪费。
在FCC中(催化裂化)有8%的C4产生,而乙烯工程中C4的产量要超过乙烯产量的10%,这样看来我国的C4资源是十分丰富的,那么如何利用C4将引起广泛的关注,同时合理的利用C4将有着非常高的经济效益。在混合C4的组份中主要含有1,3-丁二烯,正丁烯(1-丁烯,顺丁烯-2,反丁烯-2)异丁烯,正丁烷,炔等组份,其中应用价值最高的是1,3-丁二烯和异丁烯的组份,而其他组份的利用率很低。
发明内容:
本发明的目的是要生产一种用于抽提1,3-丁二烯和异丁烯后混合C4制取高辛烷值汽油的催化剂。
本发明的另一个目的是将抽提出1,3-丁二烯和异丁烯后C4中烯烃原料,使用固定床反应器将其转化变成宜于使用贮存的成品汽油,也使液化C4气体中的烯烃大大减少,变成清洁燃气。
本发明是从能以工业化放大,保证其催化剂性能和环保生产,不产生污染物的基础上出发,利用有着稳定晶体结构和孔结构的材料,A和B合理配比,制取高性能催化剂,其C4烯烃的转化率≥90%,并且油品的辛烷值≥90。
为实现上述目的本发明公开了如下的技术内容:
一种用于C4烯烃制备清洁汽油的高效催化剂,其特征在于该催化剂是由不同孔径的不同结构的两种沸石分子筛A:代号NDF-10,B:代号NDF-12,粘合剂C代号NDN-14,淀粉2%~10%,硝酸2%~10%原料组成;其中A∶B=0.1~1∶1,(A+B)∶C=7~9∶1;A:NDF-10,SiO2/Al2O3=40~60,比表面560~600m2/g,正己烷吸附量90-130毫克/克,孔径7~8NM;B:NDF-12,SiO2/Al2O3=100~200,比表面=300-380m2/g,正己烷吸附量90-130毫克/克,孔径4.6~5.6NM;C:NDN-14,SiO2/Al2O3=100~0,比表面=150-300m2/g。
本发明制备的催化剂φ1.8~2.1,堆积比重为0.67~0.69,比表面为460~560m2/g,热稳定性≥700℃。
本发明的高效催化剂是由不同结构的两种沸石分子筛A:代号NDF-10,B:代号NDF-12,C是大比表的粘合剂三种原料制备而成。
A:(NDF-10)性质
SiO2/Al2O3>20最好≥40~60,比表面400~900最好≥560~600m2/g,正己烷吸附量≥130毫克/克,孔径7~8NM。
B:(NDF-12)性质
SiO2/Al2O3>500最好≥100~200,比表面≥300最好≥380m2/g,正己烷吸附量≥90毫克/克,孔径4.6~5.6NM
C:(NDN-14)性质
SiO2/Al2O3100~0,最好10~0,比表面>300m2/g。
A、B、C三种原料按一定的比例进行调配并加淀粉2%~10%,硝酸2%~10%进行成型。A、B、C三种原料(成分是SiO2、Al2O3)的比例是可调整。
本发明所述高效催化剂的制备方法,其特征在于按如下的步骤进行:
(1)将分子筛A和B准确称量后按固液比为1∶2~6加入无离子水混合搅拌10~30分钟;
(2)将原料C和淀粉加入步骤(1)中40~60℃搅拌后混合共沉淀10~30分钟,取出干燥粉碎;
(3)将体积比为1∶1的硝酸水溶液配制好;
(4)将按固体重量的6-14%的重量加入步骤(3)配置好的溶液,加入步骤(2)的固体粉末中,使其形成小颗粒,混合均匀后高压挤出成型;
(5)将步骤(4)的产物在80-120℃烘干1-5小时后放入高温炉中300-800℃培烧4-10小时。
本发明进一步公开了采用高效催化剂制备清洁汽油的方法,其特征在于将高效催化剂装入固定床常压或加压反应器内,催化剂床层高径比达到4-8(催化剂床层高径比≥2,优选达到高径比大于4);在以抽余1,3-丁二烯和异丁烯的混合C4为原料控制反应温度260-300℃,重量空速为0.4-1h-1反应器压力小于0.3Mpa的条件下进行反应,混合C4中的烯烃转化率≥93%。清洁汽油辛烷值≥90,芳烃含量≤7%,烯烃含量≤20%,沸程40℃~200℃;适合我国油品的生产和调和,而且在工业生产中无污染物排除,无废水和废弃排放,完全达到环保要求。
C4烯烃转化原理是在催化剂作用叠合和异构化合部分环化和芳构化,生成碳12以下的清洁汽油,碳四烷烃从汽油中分出,主要工艺见图2。
本发明制备的催化剂φ1.8~2.1,堆积比重为0.67~0.69,比表面为460~560m2/g,热稳定性≥700℃。
本发明采用高效催化剂制备的清洁汽油,分别送到几个配油站进行分析测得馏分、辛烷值、含硫量、胶质含量都达到国家90号汽油的标准,生产的汽油送到南开大学测试中心,用色谱质谱进行定性,主要成份为烷烃、异构烷烃,烯烃含量小于20%,芳烃含量小于7%。
本发明的积极效果在于:
(1)本发明为我国含大量烯烃的液化石油气找到了出路,大乙烯工程,催化裂化都产生大量的碳四烯烃。一般提取异丁烯和丁二烯后碳四成分中含40%正丁烯,作为液化气沸点较低,特别冬天就无法使用。现在有做芳构化反应,芳构化反应生成的汽油芳烃含量超标而且反应温度高,产生一定量的干气,因此由于经济效益低而停产很多,碳四急需找一出路。
(2)本发明碳四烯烃制备汽油的高效催化剂和工艺,在于所产汽油烯烃含量低,芳烃含量低,辛烷值高,完全符合清洁汽油标准。
(3)本发明的催化剂,反应温度低≤300℃,单程寿命长≥400,没有干气(碳一和碳=气体)产生,经济效益很高。
(4)本发明适用于含正丁烯、2-丁烯大于40%的液化石油气为原料生产高清洁汽油和情节液化气。
附图说明:
图1为从山东炼油厂购得液化气成分图;
图2为碳四烯烃制汽油的工艺流程图。
具体实施方式
为了简单和清楚的目的,下文恰当的省略了公知技术的描述,以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。以下结合较佳实施例,对本发明做进一步的描述。特别加以说明的是淀粉2%~10%,硝酸2%~10%均有市售。制备催化剂所用的原料性质
A分子筛:NDF-10,SiO 2 /Al 2 O 3 =40~60,比表面560~600m 2 /g,正己烷吸附量90-130毫克/克,孔径7~8NM;
B分子筛:NDF-12,SiO2/Al2O3=100~200,比表面=300-380m2/g,正己烷吸附量90-130毫克/克,孔径4.6~5.6NM;
C NDN-14,SiO2/Al2O3=100~0,优选10-0,比表面=150-300m2/g。
实例1
(1)将40gA分子筛和60gB型分子筛放在一起混合搅拌10分钟(以干基计算)
(2)将10gC与步骤(1)混合放入高压釜内加水升温搅拌20分钟,取出干燥后粉碎再加入5g淀粉。
(3)将5ml硝酸与5ml水混合并于步骤(2)加入捏合机内加入少量水搅拌,使其形成小颗粒。
(4)将步骤(3)的物料加入挤出机内,挤出2.0mm的圆柱形催化剂。
(5)将上述催化剂100-110℃干燥2小时,并在300-800℃,培烧4-10小时。
催化剂φ1.8,堆积比重为0.67,比表面为460m2/g,热稳定性≥700℃。
其中所述A:NDF-10,SiO2/Al2O3=50,比表面600m2/g,正己烷吸附量130毫克/克,孔径8NM;B:NDF-12,SiO2/Al2O3=150,比表面=380m2/g,正己烷吸附量130毫克/克,孔径5.6NM;C:NDN-14,SiO2/Al2O3=80,比表面=300m2/g。
其他实施例如:
配比不同(淀粉2%~10%,硝酸2%~10%)
编号 | 原料 | 配比 | 烧温度(℃) | 烧时间 |
1 | A、B、C | A∶B=0.8,(A+B)∶C=9 | 500 | 4 |
2 | A、B、C | A∶B=0.14,(A+B)∶C=8 | 400 | 6 |
实例2
(1)将40gA分子筛(SiO2/Al2O3=60,比表面560m2/g,正己烷吸附量90毫克/克,孔径7NM)和60gB型分子筛(SiO2/Al2O3=100,比表面=300m2/g,正己烷吸附量90毫克/克,孔径4.6NM);放在一起混合搅拌10分钟(以干基计算)
(2)将10gC:(NDN-14,SiO2/Al2O3=10,,比表面=150m2/g与步骤(1)混合放入高压釜内加水升温搅拌20分钟,取出干燥后粉碎再加入5g淀粉。
(3)将5ml硝酸与5ml水混合并于步骤(2)加入捏合机内加入少量水搅拌,使其形成小颗粒。
(4)将步骤(3)的物料加入挤出机内,挤出2.0mm的圆柱形催化剂。
(5)将上述催化剂100℃干燥2小时,并在300℃,培烧10小时。催化剂φ2.1,堆积比重为0.69,比表面为560m2/g,热稳定性≥700℃。
实例3
(1)将40gA分子筛(SiO 2 /Al 2 O 3 =40,比表面580m 2 /g,正己烷吸附量90毫克/克,孔 径8NM);和60gB型分子筛(SiO2/Al2O3=150,比表面=380m2/g,正己烷吸附量100毫克/克,孔径5.6NM);放在一起混合搅拌10分钟(以干基计算)
(2)将10gC与步骤(1)混合放入高压釜内加水升温搅拌20分钟,取出干燥后粉碎再加入5g淀粉。
C:NDN-14,SiO2/Al2O3=100~0,当为0时为全硅的。
(3)将5ml硝酸与5ml水混合并于步骤(2)加入捏合机内加入少量水搅拌,使其形成小颗粒。
(4)将步骤(3)的物料加入挤出机内,挤出2.0mm的圆柱形催化剂。
(5)将上述催化剂110℃干燥2小时,并在800℃,培烧10小时。催化剂φ1.8,堆积比重为0.67,比表面为560m2/g,热稳定性≥700℃。
实施例4
按上述制备的催化剂,在小型固定床反应器进行测试评价,进料速度用北京产的D07系列气体质量流量控制器,固定床反应器分三段控温用XMT-400智能PID温度调节仪控制温度。
固定床装20克催化剂,反应温度290℃~305℃,空速为体积空速133,重量空速为0.5。原料成份为催化裂化产生的碳四提取异丁烯和丁二烯的成份。具体各成份的含量见图1。
将编号1催化剂和编号2催化剂按上述条件进行反应所得汽油进行馏程分析:1号产品馏程200℃以下占90%,210℃占10%;2号产品200℃以下占100%。所以不同配比对产品有影响。
将实例1催化剂按上述原料和反应条件反应10天结果:
时间 | 温度 | 进气 | 出气 | 出油 | 气中油 |
第一天 | 302 | 4.0L/h | 2.5L/h | 2.0g/h | 7.8% |
第二天 | 302 | 4.0L/h | 2.7L/h | 3.3g/h | 6.7% |
第三天 | 302 | 4.0L/h | 2.6L/h | 3.4g/h | 6.7% |
第四天 | 302 | 4.0L/h | 2.7L/h | 3.3g/h | 6.6% |
第五天 | 302 | 4.0L/h | 2.8L/h | 3.6g/h | 6.6% |
第六天 | 302 | 4.0L/h | 2.5L/h | 3.5g/h | 6.8% |
第七天 | 302 | 4.0L/h | 2.5L/h | 3.4g/h | 6.5% |
第八天 | 302 | 4.0L/h | 2.8L/h | 3.3g/h | 6.5% |
第九天 | 302 | 4.0L/h | 2.7L/h | 3.3g/h | 6.4% |
第十天 | 302 | 4.0L/h | 2.8L/h | 3.2g/h | 6.6% |
。最终单程寿命超过200小时,从图1看催化剂在运转10天后,催化剂活性没有变化,所以说明催化剂活性大于200小时。
Claims (4)
1.一种用于C4烯烃制备清洁汽油的高效催化剂,其特征在于该催化剂是由不同孔径的不同结构的两种沸石分子筛A:代号NDF-10,B:代号NDF-12,粘合剂C代号NDN-14,淀粉2%~10%,硝酸2%~10%原料组成;其中A∶B=0.1~1∶1,(A+B)∶C=7~9∶1;
所述A:NDF-10,SiO2/Al2O3=40~60,比表面560~600m2/g,正己烷吸附量90-130毫克/克,孔径7~8NM;
B:NDF-12,SiO2/Al2O3=100~200,比表面=300-380m2/g,正己烷吸附量90-130毫克/克,孔径4.6~5.6NM;
C:NDN-14,SiO2/Al2O3=100~0,比表面=150-300m2/g。
2.权利要求1所述的高效催化剂,其中的催化剂φ1.8~2.1,堆积比重为0.67~0.69,比表面为460~560m2/g,热稳定性≥700℃。
3.权利要求1所述高效催化剂的制备方法,其特征在于按如下的步骤进行:
(1)将分子筛A和B按A∶B=0.1~1∶1计算出A和B的重量,准确称量后按固液比为1∶2~6加入无离子水混合搅拌10~30分钟;
(2)将原料C和淀粉加入步骤(1)中40~60℃搅拌后混合共沉淀10~30分钟,取出干燥粉碎;
(3)将体积比为1∶1的硝酸水溶液配制好;
(4)将按固体重量的6-14%的重量加入步骤(3)配置好的溶液,加入步骤(2)的固体粉末中,使其形成小颗粒,混合均匀后高压挤出成型;
(5)将步骤(4)的产物在80-120℃烘干1-5小时后放入高温炉中300-800℃培烧4-10小时。
4.一种采用权利要求所述高效催化剂制备清洁汽油的方法,其特征在于将高效催化剂装入固定床常压或加压反应器内,催化剂床层高径比达到4-8;在以抽余1,3-丁二烯和异丁烯的混合C4为原料控制反应温度260-300℃,重量空速为0.4-1h-1反应器压力小于0.3Mpa的条件下进行反应,混合C4中的烯烃转化率≥93%,油品的辛烷值>90#。
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