CN1111673A - 降低石油中苯含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种异构化的催化剂，它含4—15％ 至少一种卤素和至少一种在载体上沉积的第八族金 属，其载体由η氧化铝和γ氧化铝以非常确定的比例 的混合物组成，还涉及在所述催化剂存在下降低石油 馏分中苯含量的方法以及链烷的异构化，其中对物料(a)和一般为直接蒸馏C5—C6馏分(b)的混合物进行异构化，物料的特征为下述范围重量组成：40—80％链烷，0.5—7％环烃，6—45％芳烃，最高蒸馏温度为70—90℃。

Description

本发明涉及一种异构化催化剂，该催化剂含有在载体上沉积的4-15%的至少一种卤素（尤其是氯），和至少一种第八族中的一种金属，所述载体是由特定比例的η氧化铝和γ氧化铝混合物所组成，本发明还涉及一种在所述催化剂存在下降低石油馏分中苯含量的方法和链烷异构化的方法，在所述的方法中，对例如轻的重整产品和/或C5-C6馏分物料进行异构化。
环境问题导致要同时降低铅含量和降低石油中的苯含量，而不降低辛烷值。在非常严格条件下使用催化重整和辛烷值低的标准链烷C5-C6异构化，是目前得到不加铅的高辛烷值最常用的方法，但是催化重整法得到大量高辛烷值的苯，因此必须研制新方法，这种新方法应能降低汽油中苯含量，同时满足有关辛烷值的规格。
催化重整和异构化的联合法在于分离重整产品中的C5-C6馏分，使其异构化并将它直接加入汽油馏分中以提高辛烷值，这种联合法是人们熟知的：例如在US-A-4457832，US-A-4181599，US-A-3761392中描述了这种联合法。异构化处理来自于直接蒸馏原油得到的C5-C6馏分也是人们熟知的。这种处理大大提高了这种馏分的辛烷值。降低重整产品中苯含量也可以用不同的方式进行，例如改变重整与异构化之间粗汽油馏分点或将重整产物分离成两种馏分：重馏分（重的重整产物）和轻馏分（轻的重整产物），所有的苯被浓缩在所述的轻馏分中。然后将这种轻馏分送到氢化设备中，该设备能将苯转化成环烷，再在异构化设备中在严格的条件下脱环。采用常用的异构化方法将所生成的标准链烷进行异构化（US-A-5003118）。另外EP-A-552070专利申请涉及一种降低石油馏分中苯含量的方法，该方法包括物料的氢化，其物料重量组成如下：40-80%链烷，0.5-7%环烃和6-45%芳烃，而最高蒸馏温度为70-90℃，然后在所述的物料和/或所述流出液与C5-C6馏分混合时将氢化流出液异构化。
EP-A-0552069专利申请还涉及一种在异构化催化剂存在下如轻重整产物和/或C5-C6馏分之类的物料异构化的方法，该催化剂最好含有至少一种第八族的金属和Si/Al比为5-50的丝光沸石。
美国专利US-A-3025248描述了以α（alpha）和β（beta）氧化铝为基体载体催化剂生产方法，将催化剂进行处理以便将这些氧化铝转化成η（eta）和γ（gamma）氧化铝。该催化剂还含有少量铂或其它金属，如钯、镍、铁或钴，可能还有微量的氯。
本发明涉及一种催化剂，尤其是可用于降低石油馏分中苯含量方法的催化剂。
这种催化剂载体是由η氧化铝和γ氧化铝组成的，载体中η氧化铝含量为85-95%（重量），优选为88-92%（重量），更优选为89-91%（重量），由γ氧化铝将载体补充到100%（重量），所述催化剂还含有4-15%，优选为6-15%，更优选为6-11%的至少一种卤素，优选为氯，和至少一种第八族的金属。
本发明中使用的η氧化铝的比表面一般为400-600m2/g，优选为420-550m2/g，总孔体积为0.3-0.5cm3/g，更优选为0.35-0.45cm3/g。
本发明中使用的γ氧化铝具有的比表面一般为150-300m2/g，优选为180-250m2/g，总孔体积一般为0.4-0.8cm3/g，更优选为0.45-0.75cm3/g。
将两种类型的氧化铝混合并采用本技术领域的技术人员已知的任何技术，例如，通过挤压模挤压，或制片或包裹按照上述限定的比例成型。
这样得到的载体比表面积一般为300-550m2/g，优选为350-500m2/g，孔体积一般为0.3-0.6cm3/g，优选为0.35-0.5cm3/g。
采用本技术领域的技术人员已知的任何技术，例如，在铂的情况下以六氯铂酸，在钯的情况下，以氯化钯阴离子交换，将至少一种第八族的氢化金属沉积在这种载体上，所述的金属优选选自于由铂，钯和镍组成的组中。
在铂或钯的情况下，重量含量为0.05-1%，优选为0.1-0.6%。在镍的情况下，重量含量为0.1-10%，优选为0.2-5%。
这样制备的催化剂在氢存在下进行还原，然后用本技术领域的技术人员所知的任何卤素化合物进行卤化处理。在氯的情况下，这样一种卤素化合物可以是四氯化碳或全氯乙烯。最后催化剂的卤素含量（优选为氯）为4-15%，优选为6-15%，更优选为6-11%。
可以在加料之前或场地之外在设备中直接进行卤化处理。在氢存在下还原催化剂之前也可进行卤化处理。
本发明还涉及这种催化剂尤其在降低石油馏分苯含量方法中的应用，在该方法中，比如对重整产物的轻馏分和/或C5-C6馏分（一般来自于直接蒸馏）的物料异构化。令人惊奇地得到了实际上无苯的流出液（即含有0.1%重量以下的苯）而所测定的辛烷值高于或等于轻的重整产物所要求的辛烷值，这就能在稳定之后直接加入汽油馏分中。
由所述重整产物蒸馏得到重整产物的轻馏分。其馏分由最高蒸馏温度和烃族的重量组成所决定，所述温度为70-90℃，优选为77-83℃，所述组成范围：40.0-80.0%链烷，0.5-7.0%环烃（如甲基环戊烷，环戊烷或环已烷），和6.0-45.0%芳烃。蒸馏温度一般为室温至最高蒸馏温度（或顶部温度）。
芳烃一般主要由苯组成。另外，1.0-3.0%链烯烃可能存在于所述轻馏分中。一般地，所述轻馏分还具有下述的特征：所述轻馏分的平均分子量为70-90克/摩尔，在15℃所测定的密度为0.670-0.780g/cm3，所测定的辛烷值为75-90。
可以使用具有下述组成的任何其它含烃物料，所限定的重量组成有如下的范围：40-80%链烷，0.5-7%环烃，6-45%芳烃，最高蒸馏温度为70-90℃，优选为77-83℃。
一般来自于直接蒸馏的所述馏分C5-C6重量组成取决于待处理原油的性质。
然而，所述馏分一般由链烷的含量限定，其含量高于90%（重量），环烃的含量一般低于10%（重量），苯含量一般低于1.5%（重量）。其测定的辛烷值一般为60-75%。
另外，所述馏分可含少量的每个分子有四个碳原子的化合物（0.5%重量以下）。
根据本发明，将上述两种物料混合，然后一起送到异构化设备，混合物中C5-C6馏分含量为10-90%，优选为15-55%。
一般地，在进入异构化区之前，在上面得到的混合物中添加一种含氯的化合物，如四氯化碳或全氯乙烯，以使物料中氯含量为50-5000ppm，优选为100-1000ppm。异构化区使用的条件为一般异构化的条件。在至少一个反应器中有异构化区。
其温度为100-300℃，优选为120-250℃，氢的分压为大气压至70巴，优选为5-50巴。体速度为每升催化剂每小时0.2-10升，优选为0.5-5升液体烃。在反应器进口处氢/物料摩尔比是这样的，以致在流出液中氢/物料摩尔比高于0.06，优选为0.06-10。
这样得到的稳定流出液具有稳定后可加入汽油槽中的足够高的辛烷值，并且实际上完全无苯（流出液中含量低于0.1%（重量））。
下面的实施例说明了本发明而又不限制其范围。
实施例1（根据本发明）
在80℃蒸馏后得到的轻重整产物含21.5%苯，具有辛烷值为80.3，其重整产物与直接蒸馏的馏分C5-C6按照50%（重量）混合，其馏分含0.7%，辛烷值为65。这两种产物的组成列于表1中。轻的重整产物含以重量计为21.5%的芳烃，4%环烃和74.5%链烷。C5-C6馏分含以重量计为0.7%苯，7.25%环烃和92.05%链烷。这两种物料混合物的组成也列于表1中，将这种混合物送到异构化设备中，其设备在温度为170℃，压力为30巴，体速度为每升催化剂每小时2升液体烃下运行，物料的氢/烃的摩尔比是如此，即在流出液中这一同样的比为0.07。
所用催化剂是由沉积在载体上的0.3%（重量）Pt组成的，其载体由90%（重量）η氧化铝和10%（重量）γ氧化铝所组成。这种催化剂再按照9%（重量）Cl进行氯化。由异构化设备流出的流出液的组成列于表1中。它实际上不含苯，辛烷值为81.5%。因此，在稳定后可将它直接加入汽油馏分中。
表1
重整产物 蒸馏的C5-C6异构化进 异构化出
馏分  口物料  口流出液
轻的  6.5  1.0  3.7  6.0
iC59.9 18.9 14.4 23.7
nC57.1 25.4 16.25 7.4
22DMC43.0 0.4 1.7 13.2
23DMC44.1 1.85 3.0 4.9
2MC515.8 11.1 13.45 16.5
3MC512.5 9.4 11.0 10.1
nC612.1 19.6 15.9 6.7
C73.5 4.4 3.9 3.0
CC50.4 1.4 0.9 0.5
MCC53.6 4.1 3.85 4.9
CC60 1.75 0.85 3.1
苯  21.5  0.7  11.1  -
R.O.N.  80.3  65  72.9  81.5
实施例2（根据本发明）
制备六种标记为A-F的催化剂，它们由沉积在载体上的0.3%Pt组成，载体含有η氧化铝和γ氧化铝的混合物，在载体中η氧化铝的含量为85-95%，如表2所表明的那样。这样限定的催化剂按照9%（重量）氯进行氯化。异构化进口物料的组成列于表1，将其物料送到异构化设备中，其设备运行的条件与实施例1中描述的相同。异构化后得到的RON列于表2。人们可以看到在其载体中η氧化铝的含量为89-91%时，得到的RON最大。
实施例3（根据本发明）
本实施例与实施例1的不同之处仅在于异构化设备中使用的催化剂氯含量为7%（重量）。由异构化设备出来的流出液的组成列于表3。它不再含苯，辛烷值为80.3。因此它可在稳定后直接加入石油馏分中。
表3
重整产物 蒸馏的C5-C6异构化进 异构化出
馏分  口物料  口流出液
轻的  6.5  1.0  3.7  6.0
iC59.9 18.9 14.4 22.2
nC57.1 25.4 16.25 8.9
22DMC43.0 0.4 1.7 12.7
23DMC44.1 1.85 3.0 4.5
2MC515.8 11.1 13.45 16.5
3MC512.5 9.4 11.0 10.1
nC612.1 19.6 15.9 7.6
C73.5 4.4 3.9 3.0
CC50.4 1.4 0.9 0.5
MCC53.6 4.1 3.85 4.9
CC60 1.75 0.85 3.1
苯  21.5  0.7  11.1  -
R.O.N.  80.3  65  72.9  80.3
实施例4（对比）
实施例4与实施例3的不同之处仅在于在异构化区中使用的催化剂是由在载体上沉积的0.3%（重量）Pt组成，其载体由50%（重量）η氧化铝和50%（重量）γ氧化铝组成。这样限定的催化剂再经过氯化处理。最后的氯含量为7%（重量）。
表4列出异构化设备流出物的组成。
表4
重整产物 蒸馏的C5-C6异构化进 异构化出
馏分  口物料  口流出液
轻的  6.5  1.0  3.7  65.5
iC59.9 18.9 14.4 18.4
nC57.1 25.4 16.25 12.3
22DMC43.0 0.4 1.7 10.3
23DMC44.1 1.85 3.0 3.9
2MC515.8 11.1 13.45 12.9
3MC512.5 9.4 11.0 7.9
nC612.1 19.6 15.9 15.0
C73.5 4.4 3.9 3.0
CC50.4 1.4 0.9 0.5
MCC53.6 4.1 3.85 5.2
CC60 1.75 0.85 5.1
苯  21.5  0.7  11.1  -
R.O.N.  80.3  65  72.9  74.8
异构化设备的物料与其流出物之间辛烷值的增加（RON）很小。与轻重整产物相比，辛烷值（RON）有损失。
注：在上表中
22DMC4＝2，2-二甲基丁烷
23DMC4＝2，3-二甲基丁烷
2MC5＝2-甲基戊烷
3MC5＝3-甲基戊烷
CC5＝环戊烷
MCC5＝甲基环戊烷
CC6＝环已烷

Claims (11)

1、含有在载体上的4-15%至少一种卤素和至少一种第八族金属的催化剂，其催化剂载体主要由η氧化铝和γ氧化铝组成，η氧化铝的含量以载体计为85-95%(重量)，补充到100%载体的是γ氧化铝。
2、根据权利要求1所述的催化剂，其中所述催化剂载体中η氧化铝含量为88-92%（重量）。
3、根据权利要求1或2所述的催化剂，其中第八族金属选自于由铂、钯和镍所组成的组中。
4、根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的催化剂，其中η氧化铝的比表面为400-600m2/g而孔体积为0.3-0.5cm3/g。
5、根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的催化剂，其中γ氧化铝的比表面为150-300m2/g而孔体积为0.4-0.8cm3/g。
6、根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的催化剂，其中卤素的含量为6-15%。
7、根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的催化剂，其中卤素为氯。
8、根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的催化剂应用于降低石油馏分中苯含量和链烷异构化的方法中，该方法对由下述限定的物料混合物进行异构化（a）重量组成范围：40-80%链烷，0.5-7%环烃和6-45%芳烃，而最高蒸馏温度范围70-90℃，以及（b）由链烷含量限定的C5-C6馏分高于90%（重量），环烃的含量低于10%（重量），苯含量低于1.5%（重量）。
9、根据权利要求8所述的应用，其中在下述的操作条件下进行异构化：温度为100-300℃，氢的分压为大气压至70巴，体速度为每小时每升催化剂0.2-10升物料，在反应器入口处的氢/物料摩尔比是这样的即，在流出液中氢/物料比值高于0.06，在物料中添加含氯化合物，含量为50-5000ppm。
10、根据权利要求8或9所述的应用，其中C5-C6馏分是直接蒸馏的馏分。
11、根据权利要求8至10中任一权利要求所述的应用，其中所述的混合物含10-90%（重量）所述馏分。
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