DE2064195C3 - Process for the catalytic cracking of heavy gasoline - Google Patents

Process for the catalytic cracking of heavy gasoline

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DE2064195C3
DE2064195C3 DE19702064195 DE2064195A DE2064195C3 DE 2064195 C3 DE2064195 C3 DE 2064195C3 DE 19702064195 DE19702064195 DE 19702064195 DE 2064195 A DE2064195 A DE 2064195A DE 2064195 C3 DE2064195 C3 DE 2064195C3
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heavy
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heavy gasoline
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David LeRoy Nederland; Youngblood Douglas James Groves; Parker Levi Christy Port Arthur; Colvert James Harvey Houston; Tex. Reynolds (V.St.A.)
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halten, bekannt. In dieser Patentschrift wird zwar in minosilikaten vom Typ X oder Y bestehen, wobeikeep known. In this patent specification will exist in minosilicates of the type X or Y, where

den Beispielen 33 bis 36 die katalytische Aktivität sowohl die natürlich auftretenden wie auch die syn-Examples 33 to 36 the catalytic activity both naturally occurring and syn-

so'.cher Katalysatoren für das Kracker, von n-Decan thetischen Formen verwendet werden. Wegen ihrerso'.cher catalysts for the cracker, of n-decan thetic forms are used. Because of her

als Modellsubstanz verglichen. Diese Vergleiche weisen hohen Aktivität werden diese zeolithischen Stoffe mitcompared as a model substance. These comparisons show that zeolitic substances are having high activity

indes keinen technisch gangbaren Weg zum Kracken 5 einem Stoff kombiniert, dessen katalytische Aktivitäthowever, no technically feasible way of cracking 5 combines a substance whose catalytic activity

von Schwerbenzin, weil sich dessen einzelne Bestand- wesentlich geringer ist, nämlich mit einer synthe-of heavy gasoline, because its individual inventory is much lower, namely with a synthetic

teile, zu denen n-Decan zählen kann, hinsichtlich ihres tischen, halbsynthetischen oder natürlichen silika-parts to which n-decane can belong, in terms of their table, semi-synthetic or natural silica

Krackverhaltens bekanntlich stark unterscheiden. tischen Matrix. Hierzu können SiO2/Al,O3, Kiesel-It is well known that there are strong differences in cracking behavior. tables matrix. For this purpose, SiO 2 / Al, O 3 , silica

Die Erfindung bezieht sich auf das katalytische säuregel, SiO2/Beryllium-, SiO,/Magnesium-.The invention relates to the catalytic acid gel, SiO 2 / beryllium, SiO, / magnesium.

Kracken von Schwerbenzin um die Oktanzahl des io SiO2/Thorium- oder SiO2/Zirkoniumoxid zählen, dieCracking heavy gasoline to count the octane number of the io SiO 2 / thorium or SiO 2 / zirconium oxide

Schwerbenzins zu erhöhen und wesentliche Mengen auch früher schon mit Erfolg eingesetzt wurden. ImTo increase heavy fuel and substantial amounts have been used successfully in the past. in the

leichterer Stoffe als Ausgangsmaterialien für die Her- allgemeinen enthält der zusammengesetzte kristallineThe compound crystalline contains lighter substances than starting materials for the general

stellung petrochemischer, Polymerisations- und Alky- zeolithische Katalysator 1 bis 50 Gewichtsprozentposition of petrochemical, polymerization and alky- zeolite catalysts 1 to 50 percent by weight

latprodiikte zu gewinnen. Zeolithische Krackkatal>sa- Zeolith, 5 bis 50 Gewichtsprozent Tonerde, und derto win lat products. Zeolitic Krackkatal> sa- zeolite, 5 to 50 weight percent alumina, and the

toren mit Aluminosilikaten vom Typ X oder Y haben 15 Rest ist SiO2. Der kristalline Aluminosilikatanteil desgates with aluminosilicates of type X or Y have 15 and the remainder is SiO 2 . The crystalline aluminosilicate fraction of the

sich als besonders nützlich beim katalytischen Kracken Katalysators ist ein natüiliches oder synthetisches,Particularly useful in catalytic cracking Catalyst is a natural or synthetic,

solcher Ausgangsströme en» iesen. Alkaliionen enthaltendes kristallines AJuminosilikatsuch output currents arise. Crystalline aluminosilicate containing alkali ions

Es wurde gefunden, daß durch katalytisches Kracken vom Typ X oder Y, das so vorbehandelt worden ist, von im Bereich von 37 bis 232°C siedendem Schwer- daß der ganze oder mindestens ein wesentlicher Anteil benzin mit zeolithischen Krackkatalysatoren, die aus 20 der ursprünglichen Alkaliionen durch andere Ionen, Aluminosilikaten vom Typ X oder Y bestehen, sowohl wie z. B. Wasserstoff- und/oder ein Metall- oder eine die Oktanzahl des Ausgangsstromes wie auch die Kombination von Metallionen, z. B. Barium-, Kai-Erzeugung wesentlicher Mengen von Stoffen, die zium-, Magnesium-, Mangan-Ionen oder Ionen der unterhalb des Siedebeginns des Ausgangs-Schwer- Seltenerdmetalle wie Cer, Lanthan, Neodym, Prasebenzins sieden und besonders gut zur Herstellung 25 odym, Samarium und Yttrium ersetzt sind. Die obenpetrochemischer, Polymerisat- und Alkylprodukte ge- genannten kristallinen Zeolithe können durch die eignet sind, wesentlich verbessert werden können. folgende Formel wiedergegeben werden:It has been found that by catalytic cracking of type X or Y, which has been pretreated in this way, of heavy boiling in the range from 37 to 232 ° C that the whole or at least a substantial portion petrol with zeolitic cracking catalysts, which are converted from 20 of the original alkali ions by other ions, Aluminosilicates of the type X or Y exist, both as z. B. hydrogen and / or a metal or a the octane number of the output stream as well as the combination of metal ions, e.g. B. Barium, wharf production substantial amounts of substances containing zium, magnesium, manganese ions or ions of the below the start of boiling of the starting heavy rare earth metals such as cerium, lanthanum, neodymium, pre-gas boil and are particularly good for making 25 odym, samarium and yttrium are replaced. The above petrochemical, Crystalline zeolites called polymerizate and alkyl products can be obtained by the are suitable, can be significantly improved. the following formula can be reproduced:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kataly- „.n .. ^The invention relates to a method for catalyzing ". n .. ^

tischen Kracken von Schwerbenzin, das dadurch ge- ΜΛυ : Al3 : x blUi!: y "2^'table cracking of heavy gasoline, which is Μ Λ υ: Al * ° 3 : x blUi !: y " 2 ^ '

kennzeichnet ist, daß ein Schwerbenzin, das irn Bereich 30 "indicates that a heavy fuel in the 30 "

von 37 bis 232°C siedet, bei einer Temperatur von in der M Wasserstoff oder ein Metall, η seine Wertig-boils from 37 to 232 ° C, at a temperature in which M is hydrogen or a metal, η its valence-

371 bis871°C, mit einem Katalysator-Schwerbenzin- keit, χ ein Wert zwischen 2 und 10 und γ ein Wert371 to 871 ° C, with a catalyst heavy fuel, χ a value between 2 and 10 and γ a value

Verhältnis von 0,5 bis 30 und einer Verweilzeit von zwischen 0 und 10 ist, wobei γ bei entwässertenRatio of 0.5 to 30 and a residence time of between 0 and 10, with γ at dehydrated

0,5 Sekunden bis 15 Minuten an einem kristallinen Zeolithen im wesentlichen Null sein wird. Bei der0.5 seconds to 15 minutes on a crystalline zeolite will be essentially zero. In the

Aluminiumsilikat vom Typ Zeolith X oder Zeolith Y, 35 Erfindung sind die kristallinen Zeolithe entwederAluminum silicate of the type zeolite X or zeolite Y, 35 In accordance with the invention, the crystalline zeolites are either

das Kationen der Seltenerdmetalle enthält, katalytisch natürliche oder synthetische Zeolithe vom Typ Xwhich contains cations of the rare earth metals, catalytically natural or synthetic zeolites of type X

gekrackt wird und aus den Krackprodukten Produkte, oder Y. In besonders bevorzugten Ausführungsformenis cracked and from the cracked products products, or Y. In particularly preferred embodiments

deren Siedepunkt unter dem Siedebeginn des Ausgangs- ist M ein Wasserstoff-, Kalzium-, Magnesium- oderwhose boiling point is below the start of boiling of the starting point M is hydrogen, calcium, magnesium or

Schwerbenzins liegt, sowie ein Schwerbenzin mit Seltenerdmetall-Ion.Heavy gasoline lies, as well as a heavy gasoline with rare earth metal ion.

höherer Oktanzahl gewonnen werden. 40 Die folgenden Arbeitsbedingungen sind für dashigher octane number can be obtained. 40 The following working conditions are for the

Das Ausgangsmaterial für das Verfahren der Erfin- katalytische Kracken von Schwerbenzin vorgesehen:The starting material for the process of invention - catalytic cracking of heavy gasoline is provided:

dung besteht aus Schwerbenzin, das im Bereich von ReaktortemperaUir von 371 bis 871, vorzugsweisemanure consists of heavy gasoline, which is in the range of reactor temperature from 371 to 871, preferably

37 bis 232°C siedet. Mit dem Verfahren der Erfindung 454 bis 649rC, Reaktorverweilzeit von 0,5 SekundenBoils from 37 to 232 ° C. With the method of the invention 454 to 649 r C, reactor residence time of 0.5 seconds

lassen sich viele Raffinerieströme auf höhere Oktan- bis 15 Minuten, vorzugsweise von 1 Sekunde bis 10 Mi-many refinery streams can be adjusted to higher octane up to 15 minutes, preferably from 1 second to 10 minutes

zahlen einstellen. Zweckmäßige Ausgangsstoffe sind 45 nuten, und ein Katalysator-Öl-Verhältnis zwischenset numbers. Appropriate starting materials are 45 slots, and a catalyst-oil ratio between

gewöhnlich stark paraffinhaltig und enthalten leichte 0,5 bis 30, vorzugsweise zwischen 2 und 15. Bei Ver-usually contains a lot of paraffin and contains a slight 0.5 to 30, preferably between 2 and 15.

Kohlenwasserstofffraktionen wie Schwerbenzine mit wendung einer Wirbelbettkatalysator-Krackanlage zurHydrocarbon fractions such as heavy gasoline with the use of a fluidized bed catalyst cracking plant

niedriger Oktanzahl, Udex-Raffinat sowie Schwer- Durchführung des Verfahrens der Erfindung und ins-low octane number, Udex raffinate and heavy-duty implementation of the method of the invention and ins-

benzine mit niedriger Oktanzahl, die durch thermisches besondere einer Anlage zum »Steigrohr-Kracken« sindGasoline with a low octane number, which is thermally special in a system for "riser cracking"

Kracken oder Hydrokracken gewonnen wurden. Die 5" noch folgende weitere Bedingungen gegeben: Verweil-Cracking or hydrocracking were obtained. The 5 "are given the following additional conditions: Dwell

Schwierigkeit, solche Ausgangs-Schwerbenzine zu zeit im Steigrohr von 0,5 bis 30, vorzugsweise 5 bisDifficulty, such starting heavy gasoline to time in the riser from 0.5 to 30, preferably 5 to

kracken, ließ nicht erwarten, daß katalytisches Kracken 20 Sekunden, Verweilzcit im Reaktorbett von 0 biscrack, did not expect catalytic cracking 20 seconds, residence time in the reactor bed from 0 to

in Gegenwart von Krackkatalysatoren vom Typ 15, vorzugsweise von 0 bis 10 Minuten sowie einein the presence of type 15 cracking catalysts, preferably from 0 to 10 minutes and one

Zeolith X oder Zeolith Y zu besserer Qualität dieser Regeneratortemperatur von 538 bis 816, vorzugsweiseZeolite X or Zeolite Y to better quality this regenerator temperature of 538 to 816, preferably

Ströme fühl en würde. Zu den Produkten des erfindungs- 55 593 bis 7320C.Would feel currents. To the products of the invention 55 593 to 732 0 C.

gemäßen Verfahrens gehören Schwerbenzine mit er- Für den Fachmann wird es leicht zu erkennen sein,According to the procedure, heavy gasoline with

höhter Oktanzahl und Kohlenwasserstoffe, die unter daß jede beliebige der gegenwärtig in der Erdolin-higher octane and hydrocarbons, which are subordinate to any of those currently in the petroleum

dem Siedebeginn des Ausgangsmaterials sieden und dustnc verwendeten Katalysatorkrackanlagen, da-the beginning of the boiling point of the starting material boil and dustnc used catalyst cracking systems,

sich besonders als Ausgangsmaterial für die Herstellung runter Festbett-, Fließbett- oder Wirbelbettkataly-is particularly suitable as a starting material for the production of fixed bed, fluidized bed or fluidized bed catalysts

von petrochemischen Produkten, Polymerisatbenzin 60 sator-Krackanlagen verschiedenen Typs einschließlichof petrochemical products, including polymer gasoline 60 sator crackers of various types

und Alkylatbenzin eignen. derjenigen, mit denen das Steigrohr-Kracken durch-and alkylate petrol are suitable. those with whom the riser cracking

Bei dem im erfindungsgemäßen Verfahren verwen- geführt wird, zur Durchführung des erfindungsge-In which is used in the method according to the invention, to carry out the inventive

deten Katalysator handelt es sich um einen Krack- mäßen Verfahrens eingesetzt werden kann. Bei Ver-The catalyst is a cracking process that can be used. In case of

katalysator zeolithischen Typs, beispielsweise um wendung eines Festbettreaktors wird dieser in penosolche Katalysatoren, bei denen das Aluminosilikat in 65 dischen Abständen außer Betrieb gesetzt, um dencatalyst zeolitic type, for example in order to use a fixed bed reactor, this is in penosolche Catalysts in which the aluminosilicate is put out of operation at 65 dical intervals to avoid the

einer silikatischen Matrix verteilt ist. Zweckmäßige Katalysator zu regenerieren. Bei Fließbett- odera silicate matrix is distributed. Appropriate catalyst to regenerate. With fluidized bed or

Katalysatoren für das Verfahren der Erfindung sind Wirbelbettkatalysator-Anlagen wird der Katalysator solche zeolithischen Krackkatalysatoren, die aus Alu- kontinuierlich regeneriert.Catalysts for the process of the invention are fluidized bed catalyst systems, the catalyst is such zeolitic cracking catalysts that regenerate continuously from aluminum.

Das Ausgangs-Schwerbenzin wird dem Katalysator-Reaktor unter den obengenannten Bedingungen zugeleitet um die gewünschte Umwandlung de;; Ausgangsmaterials herbeizuführen. Nachdem das Schweruenzm den Reaktor durchströmt hat, wire das aus dem Reaktor strömende Produkt in eine herkomm .ehe Gewinnungsanlage geleitet, die auch eine Destillationsvorrichtung enthält, mit der das h™0Ul'£- Produkt in Schwerbenzin und KohlenwasserstoRe, üie leichter als Schwerbenzin sind, zerlegt wird, wobei der hohe Olefin- und Isobuiangehalt der leichteren Kohlenwasserstoffe diese speziell als Ausgangsmatenal ur Alkylierung«! geeignet macht und deren allgemeine Eigenschaften sie speziell als Ausgangsstoff fur die Petrolchemie und für Polymerbenzine geeignet machen. Nachfolgend werden an einem Beispiel d.e Durchführung des Verfahrens der Erfindung um4 seine Vorzüge gegenüber herkömmlichen und bekannten Verfahren erläutert. Alle neun Versuchsläufe wurden in einer Modeil Versuchsanlage mit fluidisiertem r-estoeu durchgeführt. In dieser Versuchsanlage wurden zwischen 400 und 1000 ml Schwerbenzin auf 400 g katalysator aufgebracht, wobei die Verweilze.t 15 Minuten betrug. Die Reaktortemperatur variierte zwischen 471 und 552°C. Ein schweres Destillat-Fahrbenzin (straight run) diente bei allen Versuchsläufen als Einsatzmaterial; seine Eigenschaften sind in Tabelle ι aufgeführt.The starting heavy gasoline is fed to the catalyst reactor under the above-mentioned conditions in order to achieve the desired conversion; Bring starting material. After the heavy fuel has flowed through the reactor, the product flowing out of the reactor is fed into a conventional recovery plant which also contains a distillation device with which the product in heavy fuel and hydrocarbons is easier than heavy fuel, is broken down, whereby the high olefin and isobuian content of the lighter hydrocarbons specifically serve as the starting materials for alkylation «! and whose general properties make them particularly suitable as starting materials for petroleum chemistry and for polymer gasoline. In the following, using an example of the implementation of the method of the invention in FIG. 4, its advantages over conventional and known methods are explained. All nine test runs were carried out in a Modeil test facility with fluidized r-estoeu. In this test system, between 400 and 1000 ml of heavy gasoline were applied to 400 g of catalyst, the dwell time being 15 minutes. The reactor temperature varied between 471 and 552 ° C. A heavy distillate gasoline (straight run) served as feed material in all test runs; its properties are listed in table ι.

Tabelle I
Analyse des Einsatzmaterials
Table I.
Analysis of the input material

Beschreibungdescription

Schweres Destillat-Fahrbenzin (straight run)Heavy distillate petrol (straight run)

54,554.5

0,011 1,5 50,3 50,60.011 1.5 50.3 50.6

74,874.8

115,6/120115.6 / 120

121,1/123,3 125/126,7121.1 / 123.3 125 / 126.7

129.4/133,8 138/142 149/153129.4 / 133.8 138/142 149/153

166,5166.5

13,6 48,2 37,813.6 48.2 37.8

C) Oktanzahl mit Zusatz von 3 ml Tetraäthylblei pm 3,785C) Octane number with the addition of 3 ml of tetraethyl lead pm 3.785

Bei den Vergleichsversuchen wurden die folgenden Katalysatoren eingesetzt:The following catalysts were used in the comparative tests:

a) ein herkömmlicher, tonerdereiche amorphe SiO2/ Al2O3-Katalysator.a) a conventional, high-alumina amorphous SiO 2 / Al 2 O 3 catalyst.

b) ein Aluminosilikat-Katalysator, ein saurer Mordenit. Bei den Versuchen mit diesem Katalysator wurden der saure Mordcnit und der tonerdereiche Katalysator im Verhältnis 50: 50 und 11 : 89 ge-b) an aluminosilicate catalyst, an acidic mordenite. In the experiments with this catalyst the acid mordcnite and the high-alumina catalyst were produced in a ratio of 50:50 and 11:89.

Dichte, 0API Density, 0 API

Schwefel, Röntgen, in Gewichtsprozent Sulfur, X-ray, in percent by weight

Brom-Zahl Bromine number

Anilinpunkt, 0C Aniline point, 0 C

Research-Oktanzahl, klar Research octane number, of course

Research-Oktanzahl,Research octane number,

plus 3 ml TAB (l) plus 3 ml TAB ( l )

ASTM-Destillaüon, 0CASTM distillery, 0 C

Siedebeginn /5% Onset of boiling / 5%

10/20 10/20

30/40 30/40

50/60 50/60

70/80 70/80

90/95 90/95

Siedeende End of boiling

FIA-MS, in VolumprozentFIA-MS, in percent by volume

Aromaten Aromatics

Paraffine Paraffins

NaphtheneNaphthenes

Der SiO./Al2O-j-Kaialysator wurde in den Versuchen fund 6 eingesetzt, während in den Versuchen 4 und 8 ein aus saurem Mordenit und SiO,/Al»O3 gemischter Katalysator verwendet wurde.The SiO./Al 2 Oj catalyst was used in experiments 6, while in experiments 4 and 8 a catalyst mixed from acidic mordenite and SiO / Al »O 3 was used.

Bei den Versuchen mit dem erfindungsgemäßen. Verfahren wurden folgenoe Katalysatoren eingesetzt:In the experiments with the invention. proceedings the following catalysts were used:

a) Zeolith Nr. 1 enthielt ca. 3 Gewichtsprozent einesa) Zeolite # 1 contained about 3 percent by weight of one

ο zeolithsJvoinTypY.der in einer SiOj/AljOa-Matrixο zeolithsJvoinTypY.der in a SiOj / AljOa matrix

verteilt war und Seltenerdmetallkationen enthielt;was distributed and contained rare earth metal cations;

bl Zeolith Nr. 2 enthielt etwa 11 GewichtsprozentNo. 2 zeolite contained approximately 11 percent by weight

eines Zeoliths vom Typ X, der in einer SiO2/Al.,O3-of a zeolite of type X, which in a SiO 2 / Al., O 3 -

Matrix verteilt war und SeltenerdmetallkationenMatrix was distributed and rare earth metal cations

enthielt; .contained; .

c) Zeolith Nr. 3 war ein Katalysator mit einem hohen Zeolithgehalt von etwa 40 Gewichtsprozent eines Zeoliths vom Typ X, aer m einer SiO /Al2O3-Matrix verteilt war und Seltenerdmetällkationen enthielt. Zeolith Nr. 1 wurde in den Versuchen 2 und 7, Zeolith Nr. 2 in den Versuchen 3 und 9 und Zeolith Nr. 3 im Versuch 5 eingesetzt.c) Zeolite No. 3 was a catalyst with a high zeolite content of about 40 percent by weight of a type X zeolite, distributed in a SiO / Al 2 O 3 matrix and containing rare earth metal cations. Zeolite no. 1 was used in experiments 2 and 7, zeolite no. 2 in experiments 3 and 9, and zeolite no. 3 in experiment 5.

Die Versuche 1 bis 3 wurden mit einer Temperatur von 551 5°C und einer Raumgeschwindigkeit von 3,6 durchgeführt. Versuch 1 zeigt den Stand der Technik, Versuche 2 und 3 das erfindungsgemäße Verfahren. Die Versuche 4 und 5 wurden mit einer Temperatur von 47Γ C und einer Raumgeschwindigkeit von 7,2 durchgeführt, wobei Versuch 4 den Stand der Technik und Versuch 5 das erfindungsgemäße Verfahren wiedergeben Die Versuche 6 und 7 wurden mit einer Temperatur von etwa 479,50C und einer Raumgeschwindig- « keit von 3 6 durchgeführt. Versuch 6 zeigt den Stand der Technik und Versuch 7 das erfindungsgemäße Verfahren Die Versuche 8 und 9 wurden mit einer Temperatur von etwa 488° C und einer Raumgeschwindiekeit von 3,6 durchgeführt. Der erstere gibt wiederum den Stand der Technik und der letztere das Verfahren der Erfindung wieder.Experiments 1 to 3 were carried out with a temperature of 5515 ° C. and a space velocity of 3.6. Experiment 1 shows the prior art, experiments 2 and 3 the method according to the invention. Experiments 4 and 5 were carried out at a temperature of 47Γ C and a space velocity of 7.2, where Experiment 4 of the prior art and test 5, the inventive method reflect Experiments 6 and 7 were with a temperature of about 479.5 0 C and a space velocity of 36. Experiment 6 shows the prior art and experiment 7 shows the method according to the invention. Experiments 8 and 9 were carried out at a temperature of about 488 ° C. and a space velocity of 3.6. The former in turn represents the state of the art and the latter the method of the invention.

Jeder Katalysator wurde vor Beginn des Versuchs einer siebzehnstündigen Aktivierungsbehandlung durch Erhitzen auf 8040C unterworfenEach catalyst was subjected, before start of the experiment a seventeen hour activation treatment by heating at 804 0 C

*c Die Verfahrensbedingungen und Versuchsergebnisse sind für alle Versuche in Tabelle II zusammengefaßt. Aus den Ergebnissen dieser Versuchsreihe gehen die Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens hervor. Bei allen Versuchen mit einem zeolithischen Katalysator, der ein Aluminosilikat vom Typ X oder Y enthielt war die Ausbeute an C1- und leichteren Kohlenwasserstoffen höher als die Gesamtumwandlung der unter 115,6° C siedenden Stoffe. Weiterhin war die Research-Oktanzahl des Schwerbenzins signifikant höher als bei den Vergleichsversuchen. Außerdem zeigte sich bei den Versuchen gemäß dem Verfahren der Erfindung eine hohe Selektivität für die Bildung von Isobutan. Die gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellten Schwerbenzine enthielten auch 6c mehr Aromaten und weniger Naphthene als die Schwerbenzine, die aus den Vergleichsversuchen unter Verwendung von herkömmlichen oder Mordenit-Katalysatoren hervorgegangen waren. Allgemein zeigten die Versuchsdaten der erfindungsgemäßen Versuche auch einen niedrigeren Olefingehalt. Schließlich wurden die günstigen Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens auch innerhalb eines großen Temperaturbereichs erzielt. * c The process conditions and test results for all tests are summarized in Table II. The advantages of the method according to the invention emerge from the results of this series of tests. In all experiments with a zeolitic catalyst containing an aluminosilicate of type X or Y, the yield of C 1 - and lighter hydrocarbons was higher than the total conversion of the substances boiling below 115.6 ° C. Furthermore, the research octane number of the heavy gasoline was significantly higher than in the comparison tests. In addition, the tests according to the method of the invention showed a high selectivity for the formation of isobutane. The heavy gasolines produced according to the process of the invention also contained 6c more aromatics and less naphthenes than the heavy gasoline obtained from the comparative tests using conventional or mordenite catalysts. In general, the test data of the tests according to the invention also showed a lower olefin content. Finally, the favorable results of the method according to the invention were also achieved within a wide temperature range.

Tabelle IITable II

KrackkatalysatorCracking catalyst

Ungefährer Zcolith-Gchalt in GewichtsprozentApproximate zcolith content in percent by weight

Reaktortemperatur, in 0C Reactor temperature, in 0 C

Raumgeschwindigkeit, Gewichtsteil/GewichtsteilSpace velocity, part by weight / part by weight

Katalysator · Stunden Catalyst · hours

Ausbeuten, in GewichtsprozentYields, in percent by weight

Koks coke

Propylen Propylene

Butylen Butylene

Isobutan Isobutane

Umwandlung von C4 und leichteren KW, inConversion of C 4 and lighter HC, into

Gewichtsprozent Weight percent

Umwandlung O)1 in Volumprozent Conversion O) 1 in percent by volume

Selektivität (2) Selectivity ( 2 )

37,8/221' C-Schwerbenzin-Oktanzahl, ROZ (3) FlA-MS, in Volumprozent
37,8/115,6" C-Schwerbenzin
37.8 / 221 'C heavy gasoline octane number, RON ( 3 ) FlA-MS, in percent by volume
37.8 / 115.6 "C heavy gasoline

Olefine Olefins

Aromaten Aromatics

Paraffine Paraffins

Naphthene Naphthenes

115,6/22 Γ C-Schwerbenzi η115.6 / 22 Γ C heavy fuel η

Olefine Olefins

Aromaten Aromatics

Paraffine Paraffins

Naphthene Naphthenes

SiO1/Al2O3 SiO 1 / Al 2 O 3

551,5 3,6551.5 3.6

1,8 4,7 1,5 2,81.8 4.7 1.5 2.8

14,9 39,2 0,188 79,614.9 39.2 0.188 79.6

9,1 14,7 45,9 30,39.1 14.7 45.9 30.3

1,4 23,0 44,5 31,11.4 23.0 44.5 31.1

Zcolith Nr. 1Zcolith No. 1

3
551,5
3
551.5

3,63.6

0,60.6

3,73.7

2,2
4,7
2.2
4.7

19,1
46,3
0,246
84,4
19.1
46.3
0.246
84.4

7,3
18,8
49,2
24,7
7.3
18.8
49.2
24.7

1,1
31,7
42,8
24,4
1.1
31.7
42.8
24.4

Versuch Nr.
3
Attempt no.
3

Zeolith
Nr. 2
Zeolite
No. 2

Mordenit HMordenite H

plus
SiO2ZAI2O3 («)
plus
SiO 2 ZAI 2 O 3 («)

11
551,5
11th
551.5

3,63.6

0,9
4,0
1.6
8,6
0.9
4.0
1.6
8.6

23,8
49,8
0,361
87,5
23.8
49.8
0.361
87.5

6,8
21,9
48,8
6.8
21.9
48.8

22,522.5

1,2
37,8
39,1
21,9
1.2
37.8
39.1
21.9

50
471
50
471

7,27.2

1,2
1,1
0,6
3,4
1.2
1.1
0.6
3.4

8,4
30,7
8.4
30.7

0,404
79,3
0.404
79.3

4,6
12,3
46,4
36,7
4.6
12.3
46.4
36.7

0,8
17,1
43,5
38,6
0.8
17.1
43.5
38.6

Tabelle 11 (Fortsetzung)Table 11 (continued)

KrackkatalysatorCracking catalyst

Ungefährer Zeolith-Gehalt in GewichtsprozentApproximate weight percent zeolite content

Reaktortemperatur in 0C Reactor temperature in 0 C

Raumgeschwindigkeit, Gewichtsteil/GewichtsteilSpace velocity, part by weight / part by weight

Katalysator · Stunden Catalyst · hours

Ausbeuten, in GewichtsprozentYields, in percent by weight

Koks coke

Propylen Propylene

Butylen Butylene

Isobutan Isobutane

Umwandlung von C4 und leichteren KW, inConversion of C 4 and lighter HC, into

G ewichtsprozent Weight percent

Umwandlung C1), in Volumprozent Conversion C 1 ), in percent by volume

Selektivität (2) Selectivity ( 2 )

37,8/221 ^C-Schwerbenzin-Oktanzahl ROZ (3) FIA-MS, in Volumprozent
37,8/115,6° C-Schwerbenzin
37.8 / 221 ^ C heavy gasoline octane number RON ( 3 ) FIA-MS, in percent by volume
37.8 / 115.6 ° C heavy gasoline

Olefine Olefins

Aromaten Aromatics

Paraffine Paraffins

Naphthene Naphthenes

115,6/221 ° C-Schwerbenzin115.6 / 221 ° C heavy gasoline

Olefine Olefins

Aromaten Aromatics

Paraffine Paraffins

Naphthene Naphthenes

(·) Umwandlung = (100 — Volumprozent der 115,6/221°C-Schwerbenzin-Ausbeute).(·) Conversion = (100 - volume percent of the 115.6 / 221 ° C heavy gasoline yield).

(·) Selektivität = Isobuten (Gewichtsprozent) Butane und leichtere Kohlenwasserstoffe (Gewichtsprozent).(·) Selectivity = isobutene (percent by weight) butane and lighter hydrocarbons (percent by weight).

Versuch Nr.Attempt no.

Zeolith
Nr. 1
Zeolite
number 1

Mordenit HMordenite H

plus
SiO2/Al2Oa(5)
plus
SiO 2 / Al 2 Oa ( 5 )

481 3,6481 3.6

3
479,5
3
479.5

3,63.6

0,6
1,6
0.6
1.6

1,1
5,3
1.1
5.3

12,4
39,2
0,426
83,3
12.4
39.2
0.426
83.3

3,6
13,0
55,4
28,0
3.6
13.0
55.4
28.0

0,5
27,4
46,1
26,0
0.5
27.4
46.1
26.0

11
486,8
11th
486.8

3,63.6

0,4
2,2
1,2
3,1
0.4
2.2
1.2
3.1

7,0
29,0
7.0
29.0

0,328
79,2
0.328
79.2

4,7
1.1,4
49,0
34,9
4.7
1.1.4
49.0
34.9

0,5
17,7
45,5
36,3
0.5
17.7
45.5
36.3

Zeolith Nr. 3Zeolite No. 3

4040

471471

7,27.2

1,4 0,9 0,8 8,21.4 0.9 0.8 8.2

19,3 53,2 0,413 93,919.3 53.2 0.413 93.9

1,8 22,5 56,0 19,71.8 22.5 56.0 19.7

0,4 57,4 29,9 12,30.4 57.4 29.9 12.3

Zeolith Nr. 2Zeolite No. 2

11 48811 488

3,63.6

0,4 1,7 1,00.4 1.7 1.0

5,55.5

14,9 43,2 0,369 85,514.9 43.2 0.369 85.5

1,7 13,2 57,2 27,91.7 13.2 57.2 27.9

0,9 31,9 44,2 22,50.9 31.9 44.2 22.5

Research-Oktanzahl, 3 ml Tetraäthylblei pro 3,785 I Gewichtsverhältnis 50:50. Gewichtsverhältnis 11:89.Research octane number, 3 ml tetraethyl lead per 3.785 liters 50:50 weight ratio. 11:89 weight ratio.

611611

Claims (3)

ρ - k · Wasserstoffen wesentlich geringer als beim konven- i-aientansprucne. tionellen katalytischen Kracken. So wird also in Zu-ρ - k · hydrogen significantly lower than with conventional i-aientansprucne. functional catalytic cracking. So in future 1. Verfahren zum katalytischen Kracken von kunft der Anfall an Isobutan, Propylen und Butenen Schwerbenzin, dadurch gekennzeich- für die Produktion von Alkylaten bzw. den genannten net, daß ein Schwerbenzin, -das im Bereich von 5 und anderen leichteren Kohlenwasserstoffen für die 37 bis 2320C siedet, bei einer Temperatur von Polymerisation und petrochemische Verarbeitung stetig 371 bis 8710C, mit einem Katalysator-Schwer- zurückgehen. Ein Verfahren zur Erhöhung der Oktanbenzin-Verhältnis von 0,5 bis 30 und einer Verweil- zahlen bei Schwerbenzinströmen zur Verwendung in zeit von 0,5 Sekunden bis 15 Minuten an einem Fahrbenzin und zur gleichzeitigen Lieferung von zukristallinen Aluminiumsilikat vom Typ Zeolith X io sätzlichen Mengen \on C4- und leichteren Kohlenoder Zeolith Y, das Kationen der Seltenerdmetalle Wasserstoffen ist daher sehr erwünscht.1. Process for the catalytic cracking of the future of isobutane, propylene and butenes heavy gasoline, characterized gekennzeich- for the production of alkylates or the net mentioned that a heavy gasoline, -das in the range of 5 and other lighter hydrocarbons for the 37 to 232 0 C boils, at a temperature of polymerisation and petrochemical processing steadily 371 to 871 0 C, with a catalyst heavy going back. A method for increasing the octane gasoline ratio from 0.5 to 30 and a dwell number in heavy gasoline streams for use in time from 0.5 seconds to 15 minutes on a vehicle gasoline and for the simultaneous delivery of too crystalline aluminum silicate of the type zeolite X io additional amounts \ on C 4 - and lighter carbon or zeolite Y, the cation of the rare earth metals hydrogen, is therefore very desirable. enthält, katalytisch gekrackt wird und aus den Schwerbenzin läßt sich nicht so leicht kracken wie Krackprodukten Produkte, deren Siedepunkt unter Gasöl, und bisher wurde Schwerbenzin nur mit bedem Siedebeginn des Ausgangs-Schwerbenzins grenztem Erfolg katalytisch gekrackt. Ein herkömmliegt, sowie ein Schwerbenzin mit höherer Oktan- 15 licher Krackkatalysator wie SiO2/Ai2O3 zeigte bei zahl gewonnen werden. seiner Verwendung zum Kracken von Schwerbenzincontains, is catalytically cracked and the heavy gasoline cannot be cracked as easily as cracked products like products whose boiling point is below gas oil, and until now heavy gasoline has only been catalytically cracked with limited success with the initial heavy gasoline boiling point. A conventional, as well as a heavy gasoline with a higher octane 15 Licher cracking catalyst such as SiO 2 / Ai 2 O 3 showed at number to be obtained. its use to crack heavy fuel 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- eine relativ geringe Selektivität und Aktivität und zeichnet, daß Aluminosilikat-Katalysatoren ver- führte zur Bildung relativ großer Gas- und Kokswandt werden, die in einer amorphen Matrix aus mengen und nur kleiner Mengen der erwünschten Al2O3 und SiO2 verteilt sind und Wasserstoff-, 20 Olefine und Aromaten. Die USA.-Patentschrift Barium-, Kalzium-, Magnesium- oder Mangan- 3 284 341 beschreibt ein Verfahren zum katalytischen Kationen enthalten. Kracken von Schwerbenzin mit einem SiO-Al2O3-2. The method according to claim 1, characterized in that the selectivity and activity are relatively low and that aluminosilicate catalysts lead to the formation of relatively large gas and coke walls which are in an amorphous matrix and only small amounts of the desired Al 2 O 3 and SiO 2 are distributed and hydrogen, 20 olefins and aromatics. The USA patent specification barium, calcium, magnesium or manganese 3,284,341 describes a method for containing catalytic cations. Cracking heavy gasoline with a SiO-Al 2 O 3 - 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, Katalysator zur Erzeugung wesentlicher Mengen Oledadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Tempe- fine und Aromaten, wobei die Raumgeschwindigkeit ratur von 454 bis. 649°C, einem Katalysator- 25 bei etwa 4,5, der Druck zwischen 0 und 1,41 atü und Schwerberizin-Verhältnis von 2 bis 15 und mit die Reaktionstemperatur zwischen 538 und 649°C einer Verweilzeit von 1 Sekunde bis 10 Minuten gehalten wird.3. The method according to any one of claims 1 or 2, catalyst for producing substantial amounts of oil thereby characterized that it is at a tempe- fine and aromatics, where the space velocity rature from 454 to. 649 ° C, a catalyst 25 at about 4.5, the pressure between 0 and 1.41 atü and Heavy berizine ratio from 2 to 15 and with the reaction temperature between 538 and 649 ° C a residence time of 1 second to 10 minutes. durchgeführt wird. Die neuen zeolithischen Krackkatalysatoren werdenis carried out. The new zeolitic cracking catalysts will be in großem Maßstab zürn Kracken von Gasöl einge-used on a large scale for cracking gas oil 30 setzt, jedoch muß ihre Verwendbarkeit bei der Umwandlung von leichtem Schwerbenzin noch abschließend erforscht werden. Aus der USA.-Patentschrift30 sets, but their usability in the conversion of light heavy gasoline has yet to be concluded to be explored. From the USA patent Die Erfindung betrifft das katalytische Kracken 3 247 098 geht hervor, daß saurer Mordenit, ein von Schwerbenzin mit niedriger Oktanzahl und einem kristallines Aluminosilikat, als Katalysator für die Siedebereich zwischen 37 und 232°C. 35 Umwandlung von leichtem Schwerbenzin zu nochThe invention relates to catalytic cracking 3 247 098 it is found that acidic mordenite, a of heavy gasoline with a low octane number and a crystalline aluminosilicate, as a catalyst for the Boiling range between 37 and 232 ° C. 35 Conversion of light heavy fuel to still Leichtbenzine erhält man durch Verschneiden von leichteren Bestandteilen und die gleichzeitige Erhöhung »Naphtha-Stocks«, deren Oktanzahlen häufig durch der Oktanzahl des dabei entstehenden Schwerbenzirts katalytisches Reformieren erhöht werden. Sowohl ur- äußerst aktiv ist. Die Verwendbarkeit des Mordenitsprüngliche wie auch gekrackte Stocks können durch Aluminosilikats als Krackkatalysator für Schwer-Reformier-Verfahren auf höhere Oktanzahlen ge- 40 benzin war insofern überraschend, als ein Magnesiumbracht werden. Die katalytischen Reformer werden Faujasit-Katalysator keine befriedigende Wirkung gewöhnlich so betrieben, daß die gewünschte Ver- beim Kracken von Schwerbenzin gezeigt hatte. Der besserung der Oktanzahl mit der geringstmöglichen Magnesium-Faujasit war als hochwirksamer Krack-Umwandlung von Leichtbenzin in Butane und leichtere katalysator für Gasöl bekannt. Die Entwicklung Stoffe einhergeht. 45 weiterer Katalysatoren, deren Verwendung beimLight petrol is obtained by blending lighter components and increasing them at the same time »Naphtha sticks«, the octane number of which is often determined by the octane number of the heavy gasoline produced catalytic reforming can be increased. Both primal is extremely active. The usability of the mordenite initial As well as cracked stocks, aluminosilicate can act as a cracking catalyst for heavy reforming processes Petrol fueled with higher octane numbers was surprising in that it brought magnesium will. The catalytic reformers, faujasite catalyst will not have a satisfactory effect usually operated in such a way that the desired consumption had shown in the cracking of heavy gasoline. the Improving the octane number with the lowest possible magnesium faujasite was considered to be a highly effective cracking conversion known from light gasoline in butane and lighter catalyst for gas oil. The development Goes hand in hand with substances. 45 other catalysts used in Der Betrieb der Leichtbenzin-Verschnittanlage ba- Kracken von Schwerbenzin nützlich ist und die selektiv siert auf verschiedenen Vorgängen, der Zuführung für die Erzeugung leichter Olefine und Paraffine wie von Isobutan und Butenen zu Alkylierungsanlagen, der auch Schwerbenzine mit höheren Oktanzahlen sind, Polymerisation von leichten Olefinen zur Erzielung ist daher sehr erwünscht.The operation of the light gasoline blending plant ba- cracking heavy gasoline is useful and which is selective based on various processes, the feed for the production of light olefins and paraffins such as from isobutane and butenes to alkylation systems, which are also heavy fuels with higher octane numbers, Polymerization of light olefins to achieve this is therefore very desirable. hochoktaniger Mischkomponenten, während das kata- 50 Ferner war aus der französischen Patentschrift tylische Kracken von Gasöl die Zufuhr von Schwer- 1 390 913 ein Krackverfahren bekannt, bei dem als benzin erhöht und gleichfalls zusätzliches Ausgangs- Katalysator kristalline Zeolithe verwendet werden, material für die Alkylierungs- und Polymerisations- die ein SiO2-Al2O3-Molverhältnis von 3 bis 6 aufweisen anlagen liefert. Obgleich durch das Hydrokracken zu- und Kationen der Seltenerdmetalle enthalten. Wie die sätzliche Mengen von Schwerbenzin zum Verschnitt 55 Vergleichsversuche dieser Patentschrift zeigen, sind für Leichtbenzin anfallen, hat das durch Hydro- zum Kracken leichter Gasöle nur die Mg- und Zn-Salze kracken erhaltene schwere Schwerbenzin vielfach eine dieser Zeolithe genügend aktiv. Schwerbenzine mit relativ niedrige Oktanzahl, die sich durch katalytisches dem für das Verfahren der Erfindung beanspruchtem Reformieren erhöhen läßt. Siedebereich sind in der französischen Patentschrifthigh-octane mixed components, while the catalytic cracking of gas oil was known from the French patent specification of the use of heavy gas oil, a cracking process in which crystalline zeolites are used as gasoline and an additional starting catalyst, material for the alkylation - and polymerization systems which have an SiO 2 -Al 2 O 3 molar ratio of 3 to 6 supplies. Although the hydrocracking adds and contains cations of the rare earth metals. As the additional amounts of heavy gasoline for the blend show 55 comparative tests of this patent specification are incurred for light gasoline, the heavy heavy gasoline obtained by hydro for cracking light gas oils only cracking the Mg and Zn salts often has one of these zeolites sufficiently active. Heavy gasoline with a relatively low octane number which can be increased by catalytic reforming as claimed for the process of the invention. Boiling ranges are in the French patent Die Einführung von zeolithischen Krackkatalysa- 60 nicht als geeignetes Ausgangsmaterial benannt worden, toren hat zu wesentlichen Verbesserungen beim kata- Wie die bereits bekannte USA.-Patentschrift 3 247 098 lytischen Krackverfahren geführt. Die Verwendung (Sp. 2, 3. Abs.) lehrt, ergeben die in der frandieser hochaktiven Katalysatoren in bestehenden zösischen Patentschrift 1 390 913 beschriebenen Zeo-Katalysatorkrackanlagen zum Kracken von Gasöl hat lithe, etwa Mg-Faujasit, beim Kracken solcher Schwereinen erhöhten Durchsatz und verbesserte Produkt- 65 benzine nur geringe Umwandlungsgrade (unter 10%). qualität mit sich gebracht. Obwohl diese zeolithischen Auch aus der USA.-Patentschrift 3 210 267 war einThe introduction of zeolitic cracking catalysis has not been named as a suitable starting material, toren has led to significant improvements in the kata lytic cracking process. The use (col. 2, 3rd paragraph) teaches that in the frandieser highly active catalysts in existing Zeo catalyst cracking plants described in existing Zösische Patent 1,390,913 for cracking gas oil has lithe, such as Mg faujasite, for cracking such heavy loads increased throughput and improved product gasoline only low conversion rates (less than 10%). quality brought with it. Although this zeolitic also from US Pat. No. 3,210,267 was a Katalysatoren den Anfall von Schwerbenzin hoher Verfahren zum Kracken von Gasölen an Zeolitlh-Oualität steigern, ist die Ausbeute an leichteren Kohlen- Katalysatoren, die Kationen der Seltenerdmetalle ent-Catalysts the accumulation of heavy gasoline of high process for cracking gas oils to zeolite quality increase is the yield of lighter carbon catalysts, the cations of the rare earth metals
DE19702064195 1969-12-31 1970-12-29 Process for the catalytic cracking of heavy gasoline Expired DE2064195C3 (en)

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DE2064195B2 DE2064195B2 (en) 1973-04-05
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