DE2051447A1 - Verfahren zur Herstellung von Benzin hoher Oktanzahl - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Benzin hoher OktanzahlInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
(Prio 31.10.69 - Ü3A
Linden, N.J./V·St.A, Hamburg, 15* OkScber 197©
Verfahren zur Horsfcslluig ^c-,: k.üsa
hoher Oktanzahl
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung von Benzin mit erhöhter Oktanzahl und insbesondere
auf eine* Verbesserung beim Hydroformieren von
Roh-, atraight-run- od«r Crack- Naphtha.
Beim Hi'droforraing-Verfahren odJi· beim Hydroformieren
werden naphthenealtige Einsatzprodukte unter hohen Temperaturen
und Drucken in Gegenwart eines f23ten Katalysators
ursd Wasserstoff durch Dehydrierung*?- \mü Cyclisierunga
ii in Benzin mit höherer Oktanzahl »jnigöw&ridijli;, wo-
fcai j31 ;o3entllohGfi ule vorhandenen Naphti-eno durch Dehy4rio.!*ijng
in dl·:■ entsprechenden Aromafcon um,?sviandi;Ifc
werde«., -^obei acyclisch« und cyclische F-^:at*flue ai:ch
isomeri'ilart werfen, Wassarstoff v/ird im ii/'iJ.a
sam !Tii'a :3ar verdärap/.'ten Beschickung in dit Il3a
gebrach1;, wobei ala großer übersohuö an IL-, ont.-jteht, welcher
eine lifi^lrkulation «rmö>ilJcM*.,
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Mit einem derartigen Verfahren könnte man im gesamten
Siedebereich ein Produkt mit einer Oktanzahl Über 100 RON erhalten. Jedoch ergeben sich bei den zur Erzielung einer
derartig hohen Oktanzahl übIieher» V®x»faihr©R bei Naphthafraktlonen
erhebliche Koksbablagerungen am Katalysator, wodurch die Einsatzfähigkeit des Hydroforming-Verfahrens
beschränkt ist. ■·.>..,.-.
Gemäß Erfindung werden diese Nachtelle beseitigt und eine
Fraktion mit hoher Oktanzahl erhalten, ohne daß sich übermäßig Koks am Katalysator ablagert, wenn man das Hydroformieren
in zwei Stufen durchführt, wobei die erste stufe bei verhältnismäßig milden Bedingungen und die zweite
Stufe unter kräftigeren, aber immer noch mäßigen Bedingungen mit einem zwischengeschalteten Lösungsmittelextraktionsschritt
durchgeführt wird, um die während der ersten Stufe gebildeten Aromaten zu entfernen* Das Produkt au3 der
zweiten Stufe wird zu einem zwischen 71 und 16O0C siedenden
Motortreibstoff und einem zwischen I60 und 2210C siedenden
Düsentreibstoff fraktioniert. Das Raffinat und/oder der Extrakt aus der Lösungsmittelextraktion kann fraktioniert
werden, um die höhersledenden Anteile zu entfernen, worauf der Anteil des Raffinats hydroformiert wird, der oberhalb
16O°C siedet und der schwerere Anteil des über 2270C siedenden
Extraktes hydrierend gecrackt wird.
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. 5 -
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen
näher erläutert werden; es zeigenί
Fig. 1 - ein Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer lösungsmittelextraktlon am Produkt aus
der ersten Hydroformierstufe5
Fig. 2 - ein Fließbild einer weiteren AusfUhrungsform des
erfindungsgeraäßeh Verfahrens, bei dem das Produkt
aus der ersten Hydroformierstufe extrahiert und der Extrakt und das Raffinat fraktioniert
werden, wobei die leichteren Anteile des Raffinates unter härteren Bedingungen hydr©formiert und der
schwere Teil des Extraktes hydrierend gecrackt werden.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren wird ein Rohnaphtha oder ein gecracktes Naphtha aus einem Vorratsbehälter
über die Leitung 1 in eine Hydroforming-Zone 4
geleitet, die unter milden Temperatur- und Druckbedingungen betrieben wird, wobei ein nur geringer Verlust an
Produkten mit vier und weniger Kohlenstoffatomen auftritt. In diesem Bereich wird bei Temperaturen zwischen 467 und
4950C und mit Drucken zwischen 3*5 und 35 atü" und Durchsatzgeschwindigkeiten
zwischen 4 und 20 Gewichtsteilen/ Stunde/Gewichtsteilen und einem Wasserstoffdurchsatz von
4000 bis Io 000 SCF/B gearbeitet.
Der in der ersten Hydroformierstufe eingesetzte Katalysator
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kann Platin auf eta-Tonerde mit nur geringem Chlorgehalt
oder ein sulfidisierter Platinkatalysator sein. Bei Verwendung des ersten Katalysators schwankt der Platingehalt
zwischen 0,3 und 0,7 Oew.jS und der Chlorgehalt zwischen
o,0l und 0,5 %l letzterer liegt vorzugsweise unter 0,j5#«
Die milden Bedingungen rufen eine Aromatisierung und Isomerisation der Paraffine zu Aromaten hervor, ohne daß die
Aromaten entalkyliert werden* Die hydroformieren Produkte
werden dann vom Boden der Zone 4 Über die Leitung 5 abgezogen, wobei man gegebenenfalls die bis zu 71°C siedenden
leichteren Anteile einer Lösungsmittelextraktionszone 6 zuführen kann. Die Lösungsmittelextraktion in der Zone 6
erfolgt mit einem hochsiedenden selektiven Lösungsmittel, dessen Siedepunkt hler höher als der Bndsiedepunkt des
EinsätzmaterIaIs liegt. Das Lösungsmittel wird kontinuierlich über die Leitung 7 von oben in die Kolonne eingegeben
und strömt durch den Turm und aus der Austrittsleitung 8 ab.
Im allgemeinen sind als selektive Lösungsmittel über
150oC siedende Verbindungen zur Extraktion von niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen geeignet. Vorzugswelse sollen
die Lösungsmittel keine konstant siedenden Gemische mit den Kohlenwasserstoffen bilden, es sei denn, daß durch
Wasserextraktion eine vollständige Abtrennung möglich 1st.
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Die folgenden Lösungsmittel sind geeignet:
Acetamid, Kp 222°C
Anilin, Kp 1820C
"Chlorex", Kp 1780C
Nitrobenzol, Kp. 211°C
Phenitidin, Kp 229 - 254°C
Resorcinol, Kp 2770C achwefeldioxyd, Kp -100C
Tetraäthylenglykol, Kp 144°C (0,1 mm) Tetramin, Kp 266°C Trlacetin, Kp 2590C
Tricresylphosphat, Kp 2630C (20 mm)
Triethanolamin, Kp 277°C (150 mm) TriMthylenglykol, Kp 2880C
Xylenol, Kp 2320C Xylldin, Kp 211 - 2270C.
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Abgesehen von diesen geeigneten Lösungsmitteln können
auch andere allein oder In Mischung verwendet werden. Die
Extraktion erfolgt in einem alt PUllkörpern beschickten
Turm oder in einer gewöhnlichen Fraktionierkolonne. ■ -
Die ungelösten, in der Dampfphase vorhandenen Kohlenwasserstoffe werden aus der Extraktionskolonne 6 Über die
Leitung 9 abgezogen und In eine Hydroformierzone 10 geführt, die unter schärferen Bedingungen als die Hydroformierzone 4 betrieben wird. Die Temperatur ist hier
höher als in der ersten Stufe, 1st aber noch mäßig und liegt gewöhnlich zwischen 482 und 52?0C. Wenn die Temperatur in der Reformierzone 10 sich im unteren Bereich
befindet, soll die Temperatur der Hydroformierzone 4
ebenfalls in dem unteren Teil des angegebenen Bereiches liegen· Bs wird mit Drucken zwischen 3» 5 und 35 atü gearbeitet, wobei der Druck im Reformer 10 nicht niedriger
und vorzugsweise höher als der im Reformer 4 sein soll. Die Einsatzgeschwindigkeit liegt zwischen 1 und 10 Gewichtsteilen/Stunde/Gewichtsteilen, und der Wasserstoffdurchsatz soll zwischen 4000 und 10 000, vorzugsweise zwischen
6000 und 8000 SCF/B liegen. Der Katalysator soll aktiver
als der Katalysator in der Reformlerzone 4 sein, wobei besonders geeignete Katalysatoren solche sind, die 0,3 bis
1,0 Qew.£ Pt und 0,5 bis 1,5 Qew.£ Cl2 auf eta-Tonerde
enthalten.
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Die Dämpfe von dem Hydroformer 10 werden über die
Leitung 12 dem Kondensator 17 und dann einem Vorratsbehälter zugeführt.
Die Komponenten des Einsatzdestillates mit höheren Oktanzahlen, wie aromatische oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, werden von dem Lösungsmittel im Turm 6 selektiv
gelöst und Über die Leitung 8 entfernt und in die
stoffe Über Kopf durch die Leitung 13 zum Kondensator 15
abgeführt werden« Das selektive Lösungsmittel aus der
Destillationskolonne 14 wird über die Leitung 16 wieder über Kopf in die Extraktionskolonne 6 geleitet.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Arbeitswelse wird ein zwischen
71 und 260°C siedendes Einsatzprodukt mit hohem Endsiedepunkt Uberdle Leitung 100 in die Hydroformierzone 1O4 geführt und dort mit einem Katalysator unter ähnlichen |
Bedingungen wie im Hydroformer 4 des vorigen Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 in Kontakt gebracht. Das Hydroformat
wird über die Leitung 105 in eine Extraktionszone I06 gebracht und dort wie im vorigen Beispiel mit einem Lösungsmittel extrahiert, welches über die Leitung 107 eingeleitet
wird. Der Extrakt wird Über die Leitung I08 und das Raffinat
über die Leitung 109 abgezogen. Das Raffinat wird in eine
Fraktionleranlage 110 und der Extrakt in eine Fraktionier-
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anlage 111 geleitet. Aus der Fraktionleranlage 110 wird über Kopf durch die Leitung 112 eine C,-- bis 71°C-Fraktion
abgesogen»und Uber die Leitung 123 wird eine zwischen 71
und 16O°C sledendeFraktlon zu einem unter härteren Hydroformierbedingungen arbeitenden Hydroforraer 113 geleitet.
Xn dem Hydroformer 11) herrschen im wesentlichen die
gleichen Bedingungen, und es werden die gleichen Katalysatoren verwendet wie bei dem Hydroformer 10, wobei der
Katalysator nur einen höheren Chlorgehalt hat. Aus dem Hydroformer115 werden über die Leitung 114 Benzinfraktionen
mit hohen Oktangehalt abgezogen. Analog wird ein zwischen
I60 und 238°C siedender Düsentreibstoff über die Leitung
aus der Fraktionleranlage 110 abgezogen und Über die Leitung 117 eine schwerer siedende Fraktion mit einem Siedepunkt von 2380C und höher, die wie später beschrieben
weiterbehandelt wird·
Der in die Fraktioniervorrichtung 111 geleitete Extrakt wird aufgeteilt in eine über Kopf durch die Leitung 116
abgezogene Fraktion mit einem Siedeberelch zwischen 66 und 850C (Benzolkonzentrat) und einem aromatischen Konzentrat, das zwischen 85 und 2210C siedet und als Nebenstrom über die Leitung 124 abgezogen wird.Gegebenenfalls
können diese beiden Produktenströme auch gemeinsam über
Kopf abgezogen werden. Eine über 2210C siedende Bodenfraktion wird Über die Leitung 118 abgenommen und mit den
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Bodenfraktionen aus der Fraktionieranlage 110, die über
die Leitung 117 zugeführt wird, vereinigt. Die zuletzt
erwähnte Fraktion wird der hydrierenden Crackanlage zugeführt und dort unter Üblichen Temperatur- und Druckbedingungen mit einem üblichen Katalysator hydrierend
georackt. Ale geeigneter Katalysator dient ein Nickel/
Wolfram-Katalysator auf einem Wasserstoff-Faujasit,
Palladium auf einem Wasserstoff-Paujaeit, Nickelsulfid
auf Kieselsäure/Tonerde oder ein Edelmetall auf einem mit HP-aktivierten Tonerde- oder Ton-TrSger. Die von der
hydrierenden Crackanlage erhaltenen Produkte werden über die Leitung 120 in eine Fraktionieranlage 121 geleitet,
wo sie in eine Ce- bis 2210C siedende Motortreibstoff-Fraktion mit hoher Oktanzahl über die Leitung 122 und eine
Bodenfraktion aufgetrennt werden, die Über die Leitung abgenommen und wieder zurückgeführt und weiterverarbeitet
wird, Gegebenenfalls können die Fraktionen aus den Leitungen 112, 114, 116, 124 und 122 als Motortreibstoffgemisch kombiniert werden.
Bei dem beschriebenen Verfahren ist es wichtig, daß das Einsatzmaterial für die Hydroformier-Zone lo4 einen
geringen Schwefelgehalt von nicht mehr als 50 ppm besitzt, da der Katalysator schwefelempfindlich 1st. Gegebenenfalls
muß Vorsorge dafür getroffen werden, daß größere Schwefelmengen vor Eingabe des Einsatzproduktes In den Hydroformer
entfernt wird.
109819/1748
V 2051U7
Im folgenden soll die Erfindung anband von Beispielen
näher erläutert werden· Beispiel 1
Eine zwischen 82 und IfI0C siedende Rohnaphtha-Fraktion
wurde in eine Hydroforraier-Zone eingeleitet, die einen
0,j> Oew.# Pt und 0,35 % Cig auf eta-AlgO,,-Katalysator
enthielt. Die Durchschnittstemperatur betrug 4770C, der
Druck lag bei 19 attt, der Durchsatz betrug 6 VAAi und
die Wasserstoffzufuhr lag bei 65OO SCF/Öe Bs wurden
92,0 Vol£ Produkt mit einer RON von 80 erhalten. Dieses Produkt wurde zur Entfernung von etwa 6 % (5,2 VoIJ(J
bezogen auf dasEinsatzprodukt) eines bis zu 7I0C siedenden
Materials destilliert. Das über 710C siedende Produkt
wurde mit Butyrolaoton extrahiert» wobei 53,0 % Raffinat
und 45 % Extrakt bzw. 46,1 Voljß und 27,1 Vol£ bezogen
auf das Einsatzprodukt erhalten wurden. Der Aromatenextrakt aus der einzigen Stufe hatte eine API-Diohte von
39,5° und RON Cl von 98. Eine mehrstufige Extraktion
erhöhte den klaren RON-Wert auf 100. Das Raffinat aus
der einstufigen Extraktion hatte eine API-Dichte von 58,1° und einen RON Cl-Wert von 47,1. Dieses Material
wurde dann mit einem Katalysator aus 0,6 Gew.£ Pt und 0,8 0ew.£ Cig auf einem eta-AlgO^-TrHger unter drei verschiedenen Arbeitsbedingungen hydroformlert, wie die
folgenden Daten zeigen1
108819/1
Tab·'!· J
Versuch Hydroformieren der 2.Stufe
| Temperatur in 0C | 504 | 507 | 519 |
| Druck in atU | 14 | 28 | 70 |
| V/V/h | 4 | 4 | 4 |
| Hg-Gas-Binsatz In 3CF/B | 4000 | 4000 | 4000 |
| Stabilisiertes Rydroformat | |||
| Dichte in AFI | 47,7 | 54,0 | 75,4 |
| RON Cl | 99.2 | 96,9 | 86,6 |
| Erhaltene Benzinfraktlon |
in VoI % bezogen auf Binsatz-
produkt 75,1 76,0 70,2
Anteile t
C4 in VoIJi 13,3 13,5 23,4
Die obigen Werte zeigen, daß man mit dem erf Indungsgemäfien
Verfahren ein Benzin mit hoher Oktanzahl erhält. Die Werte zeigen ferner, daß man mit Drucken von nicht mehr als
28 bis 35 atU arbeiten soll, um nicht Gasverluste oder Verluste an höhersledenden Produkten zu erleiden.
Das Hydroforraat aus dem Versuch 1 wurde mit den wieder
extrahierten Aromaten aus dem milde behandelten Hydroformat
und mit dem vor der Extraktion abgezogenen Ce- bis 710C-Produkt vereinigt, wobei eine Benzinfraktion von
>100 RON Cl erhalten wurde.
109819/1748
205U47
Oktanzahlen über lOO können durch eine wirksamere Extraktion
und eine Steigerung der Härte der Arbeitsbedingungen beim
zweiten Hydroformieren erhalten werden. Gegebenenfalls kann das zweite Hydroformat extrahiert werden, um reine
Aromaten zu gewinnen» und das Raffinat kann als Düsentreibstoff oder als Mitteldestillat verwendet werden.
Es wurde ein Roheinsatzprodukt mit einem Siedebereich zwischen 93 und 260°C nach dem Verfahren gemäß Flg. 2
behandelt, wobei jedoch vor dem ersten Hydroformieren noch eine Hydrofinierung in Gegenwart eines Kobaltmolybdat-Katalyeators auf einem Tonerdeträger vorgeschaltet
wurde. Die Arbeitsbedingungen und Ausbeuten sind in der folgenden Tabelle angegeben.
109819/1748
| Veriahren | Endsiedepunkt iFBP) | (D | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) | (7) | (8) | (9) | (10) | (H) | (12) | (13) |
| C_+ Ausbeute in Gew. % | Ausbeute | 100 | 100 | 96, 0 | 52 | 48 | 53, 0 | 39,0 | 8,0 | 77,4 | 22, 6 | 77, 6 | 62, 0 | 38, 0 |
| API - Dichte | Rückstand Schwefeleehalt, nnm |
48, 5 | 48,4 | 40, 5 | 48, 8 | 30, 1 | 59, 3 | 40, 8 | 18, 9 | 35,5 | 12,4 | 49, 9 | 47 | 21 |
| D—8έ> Anfang β siedepunkt (IB P) |
93,3 | 93,3 | 37, 8 | 37,8 | 71, 1 | 37, 8 | 143 | 232 | 71, 1 | 204 | 37, 8 | 37, 8 | 204 | |
| 5 10 50 95 |
130 139 168 227 238 |
171 | 174 | 166 | 182 | HO | 201 | 140 | 238 | 118 | 135 | 235 | ||
| 248 | 249 | 260 | 254 | 266 | 160 | 238 | 277 | 216 | 27 9 | 196 | 216 | 288 | ||
| 99 | 99 | 99 | 98 | 98 | 99 | 98 | 98 | 98 | 99 | 99 | 98 | |||
| 1 300 |
1 <20 |
1 | 2 | 1 | I | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 |
N in ppm 10 < 1
Oktanzahl 100, 2 97, 7 99, 5
Aromaten in Gew. ^ Naphthene in Gew. "^
Paraffine in Gew. °?o Lumin omet er zahl
| 5 | 18, 0 | 100 | ,2 | |
| 24, | (8.0)* | 85 | ,6 | |
| 5 | 10, 5 | |||
| 8, | (11,7)* | 2, | 6 | |
| 0 | 71,5 | |||
| 67, | (80,3)" | 11 | ,8 | |
| 62, 8 | ||||
| (71,0)* | ||||
109819/17^8
U 2Q51U7
In der obigen Tabelle bedeuten die in der Spalte "Verfahren" angegebenen Zahlen folgendes ζ
1) - Einsätzprodukt (93 - 26o°C)
2) - Hydrof!nieren bei 360°C, 1 V/V/h
3) - Reformieren bei 4?2°C unter milden Bedingungen^
4 V/V, 14 atü. (4000 SCFHg/B)
4) - Raffinat aus der einstufigen Extraktion
5) - Extrakt aus der einstufigen Extraktion
6) - Raffinatfraktion, Anfangssiedepunkt bis 16O°C
7) - Raffinatfraktion, l6o bis 2580C
8) Raffinatfraktion, 2580C und höher
9) - Extraktfraktion, Anfangssiedepunkt bis 2210C
10) - Extraktfraktion, 221°C und höher
11) - Reformleren unter scharfen Bedingungen bei 5000C,
4 V/V, 19,3 atü (4000 SCFH2ZB)
12) - Hydrooracken (221°C und Aromaten), 371°C, l V/v,
13) - Hydrocracken (2210C und Aromaten), 371°C, 1 V/V,
105 atü (4000 SCPHp/B), Anfangssiedepunkt bis 221°C
und höher.
Die in der 7. Verfahrensstufe in Klammern angegebenen
Zahlen beziehen sich auf eine zweistufige Extraktion.
Die Werte der Tabelle zeigen deutlich, daß ausgezeichnete Ausbeuten an Brennstoff mit hoher Oktanzahl und einem
paraffinischen Düsentreibstoff mit guten Lumlnometerwerten
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden
können*
109819/1748
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Benzin hoher Oktanzahl, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Erdöleinsatzprodukt in einer ersten Hydroformierstufe in Gegenwart
eines Hydroforniierkatalyaators bei Temperaturen zwischen
468 und 493°C und Drucken zwischen 3,5 und 35 atU, hydroforraiert, das erhaltene Hydroforraat extrahiert
und einen aromatischen Sxtrakt und ein paraffinisches
Raffinat erhält, wobei man das paraffinische Raffinat
in einer zweiten Hydroformlerstufe bei Temperaturen
zwischen 482 und 527°C und Drucken zwischen 3»5 und 35 atü hydr©formiert, wobei Temperaturen und Drucke
beim zweiten Hydroformieren höher als beim ersten Hydroformieren sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man das paraffinische Raffinat in mindestens eine
Fraktion, die unter 16O°C siedet und mindestens eine Fraktion, die Über 2270C, aufteilt, wobei man die zweite
unter unter 160°C siedende Fraktion in der zweiten Hydroformlerstufe unter den angegebenen Bedingungen
hydroformlert und die über 2210C siedende Fraktion
unter bekannten hydrierenden Crack-Bedingungen hydrierend craokt.
10 9 819/1748
3. Verfahren nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet, daß
nan eine Erdölfraktion als Einsatzsaterial verwendet,
die In einem Bereich zwischen. 71 und 260°C siedet und
daß man das paraffinische Raffinat in eine Cc- bis 7l°C~
Fraktion, eine 7I bis 160oC-Fraktion und eine I60 bis
380C-Prakt lon und in eine über 2380C siedende Boden*
fraktion auftrennt» wobei man die 71 bis l60°C~Fraktlon
in der zweiten Hydroforraierstufe bei Temperaturen von
482 bis 527°C und Drucken zwischen 3,5 und 35 atü
hydroforraiert, und daß man den Extrakt von der ersten
Hydroforralerstufe fraktioniert um eine Cg- bis 221°c-Praktion
und eine über 2210C siedende Fraktion aufzuteilen, wobei man die Über 2380C siedenden Bodenfraktionen
mit der über 2210C siedenden Fraktion kombiniert,
die kombinierte über 2210C siedende Fraktion
hydrierend crackt und das hierbei erhaltene Crack» produkt auftrennt In eineCj-- bis 221° C-Fraktion und
daß man die über 2210C siedende Fraktion zurückleitet
und weiterverarbeitet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator in der ersten Stufe eine
eta-Tonerde mit 0,3 bis 0,7 Qew.# Pt und 0,01 bis 0,5
Oew.£ Chlor und in der zweiten Stufe eine eta-Tonerde
mit 0,3 bis 0,6 Gew.£ Ft und 0*7 bis 1,5 Qev.% Chlor
verwendet*
ue:cm
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