DE69533139T2 - WACHSHYDROISOMERISIERVERFAHREN - Google Patents

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Robert Minas Apelian
Charles Richard DOUGHERTY
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Description

Querverweis auf zugehörige Anmeldungencross-reference on related Registrations

Diese Anmeldung betrifft die gleichzeitig anhängige Anmeldung, Seriennummer 08/017,949 (Fortführung von S.N. 07/548,702), mit dem Titel "Production of High Viscosity Index Lubricants", die ein zweistufiges Verfahren zur Herstellung von Schmiermitteln mit hohem Viskositätsindex durch Hydrocracken und Hydroisomerisieren von Rohparaffinbeschickungen unter Verwendung eines Hydroisomerisierungskatalysators aus Zeolith Beta mit geringer Acidität beschreibt. Die Seriennummer 08/017,955, ebenfalls mit dem Titel "Production of High Viscosity Index Lubricants", beschreibt ein Verfahren zum Hydroisomerisieren von Wachs unter Verwendung von Zeolithkatalysatoren mit einer geregelten geringen Acidität bei hohem Druck. Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilfortführung der Seriennummer 08/017,955. Die vorliegende Anmeldung ist auch eine Teilfortführung der Seriennummer 08/017,949. Die Seriennummer 08/017,955 wird in der vorliegenden Anmeldung als Bezug erwähnt. Das entsprechende Europäische Patent Nr. 464,547A1 (das die Verwendung von Zeolith Beta mit einer geringen Acidität zum Isomerisieren von Wachs angibt) wird ebenfalls als Bezug erwähnt. Die vorliegende Anmeldung betrifft auch die gleichzeitig anhängige Anmeldung S.N. 08/303,091, bei der zwei Katalysatoren für das Entparaffinieren synergistisch wirken, wodurch ein Schmiermittel mit einem hohen Viskositätsindex erzeugt wird.This registration concerns the same time pending Registration, serial number 08 / 017,949 (continuation of S.N. 07 / 548,702), with the title "Production of High Viscosity Index Lubricants "which is a two step process for Manufacture of lubricants with a high viscosity index by hydrocracking and hydroisomerizing raw paraffin feeds using a zeolite hydroisomerization catalyst Low acidity beta describes. The serial number 08 / 017.955, also with the title "Production of High Viscosity Index Lubricants ", describes a process for hydroisomerizing wax under Use of zeolite catalysts with a regulated low acidity at high pressure. The present application is a partial continuation of Serial number 08 / 017.955. The present application is also a partial continuation of the Serial number 08 / 017,949. The serial number 08 / 017.955 is in the present application mentioned as a reference. The corresponding European patent No. 464,547A1 (which the use of zeolite beta with a low acidity for isomerizing wax) is also mentioned as a reference. The This application also concerns the pending application S.N. 08 / 303,091, in which two catalysts for dewaxing are synergistic act, creating a lubricant with a high viscosity index is produced.

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Schmiermitteln mit hohem Viskositätsindex durch Isomerisieren von Rohparaffinen unter Verwendung von Zeolithen mit großen Poren und einer geringen Kristallgröße. Die Wachse können vor dem Isomerisieren hydrogecrackt größe. Die Wachse können vor dem Isomerisieren hydrogecrackt werden. Das Isomerisierungsprodukt kann ferner entweder mit einem Lösungsmittel oder durch katalytische Maßnahmen entparaffiniert werden, um den zu erzielenden Pourpoint zu erreichen.The invention relates to the manufacture of high viscosity index lubricants by isomerization of raw paraffins using large pore zeolites and a small crystal size. The Can wax hydrocracked size before isomerization. The waxes can before hydrocracked after isomerization. The isomerization product can also with either a solvent or by catalytic measures be dewaxed to reach the pour point to be achieved.

Allgemeiner Stand der Technikgeneral State of the art

Auf Mineralöl basierende Schmiermittel werden herkömmlich durch eine Trennsequenz produziert, die in der Erdölraffinerie durchgeführt wird, die das Fraktionieren eines paraffinischen Rohöls bei Atmosphärendruck, gefolgt vom Fraktionieren unter Vakuum umfaßt, wodurch Destillatfraktionen (Neutralöle) und eine Rückstandsfraktion erzeugt werden, die nach dem Deasphaltieren und einer strengen Lösungsmittelbehandlung ebenfalls als Schmiermittelgrundmaterial verwendet werden kann. Diese raffinierte Rückstandsfraktion wird gewöhnlich als Brightstock bezeichnet. Neutralöle werden nach der Lösungsmittelextraktion, wodurch Komponente mit einem niedrigen Viskositätsindex (VI) entfernt werden, herkömmlich dem Entparaffinieren, entweder mit einem Lösungsmittel- oder katalytischen Entparaffinierungsverfahren, unterzogen, um den gewünschten Pourpoint zu erzielen. Das entparaffinierte Grundöl kann dem Hydrofinishing unterzogen werden, um die Stabilität zu verbessern und Farbkörper zu entfernen. Der Viskositätsindex (VI) spiegelt den Betrag der Abnahme der Viskosität wider, den ein Schmiermittel mit zunehmender Temperatur erfährt. Die Produkte vom Lösungsmittelentparaffinieren sind entparaffiniertes Grundöl und Paraffingatsch. Paraffingatsch enthält typischerweise 60 bis 90% Wachs, wobei der Rest mitgerissenes Öl ist. In einigen Fällen ist es erwünscht, den Paraffingatsch vom mitgerissenen Öl zu reinigen, indem der Paraffingatsch einem Entölungsschritt unterzogen wird, in dem der Paraffingatsch mit Entparaffinierungslösungsmitteln verdünnt und bei einer Temperatur filtriert wird, die höher als die ist, die im Filterschritt angewendet wird, der dazu dient, Paraffingatsch zu erzeugen. Das gereinigte Wachs wird als entöltes Wachs bezeichnet und enthält mehr als 95% Wachs. Das Nebenprodukt der zweiten Filtration enthält typischerweise 50% Wachs und wird als Bodenöl bezeichnet.Lubricants based on mineral oil become conventional produced by a separation sequence in the petroleum refinery carried out which is the fractionation of a paraffinic crude oil at atmospheric pressure, followed by fractionation under vacuum, thereby producing distillate fractions (Neutral oils) and a residue fraction generated after deasphalting and rigorous solvent treatment can also be used as a lubricant base material. This refined residue fraction will usually referred to as Brightstock. Neutral oils after solvent extraction, thereby removing components with a low viscosity index (VI) conventional dewaxing, either with a solvent or catalytic Dewaxing process, subjected to the desired To achieve pourpoint. The dewaxed base oil can do that Hydrofinishing to improve stability and color body to remove. The viscosity index (VI) reflects the amount of decrease in viscosity, which a lubricant experiences with increasing temperature. The Products from solvent dewaxing are dewaxed base oil and paraffin gossip. Paraffin gums typically contain 60 to 90% Wax, the rest of which is entrained oil. In some cases it is desirable to clean the paraffin gums from the entrained oil by the paraffin gums a deoiling step is subjected to paraffin wax with dewaxing solvents dilute and is filtered at a temperature higher than that in the filtering step is used, which serves to create paraffin gossip. The cleaned Wax is de-oiled Wax denotes and contains more than 95% wax. The by-product of the second filtration typically contains 50% wax and is used as a floor oil designated.

Das katalytische Entparaffinieren von Grundölen erfolgt typischerweise, indem die Wachsmoleküle durch Cracken in geringsiedende Produkte überführt werden oder indem die Wachsmoleküle isomerisiert werden, wodurch Spezies erzeugt werden, die im entparaffinierten Schmieröl verbleiben. Katalysatoren für das Entparaffinieren erhalten die hohe Ausbeute primär dadurch, daß sie Porenstrukturen aufweisen, die das Cracken von cyclischen und stark verzweigten Spezies hemmen, die allgemein mit entparaffiniertem Schmieröl verbunden sind, während nahezu linearen Molekülen, aus denen das Wachs im allgemeinen besteht, ein leichterer Zugang zu den katalytisch aktiven Plätzen möglich ist. Katalysatoren, die den Zugang von Spezies auf der Basis der Molekülgröße deutlich verringern, werden als formselektiv bezeichnet. Eine höhere Formselektivität eines Katalysators für das Entparaffinieren erhöht häufig die Ausbeute an entparaffiniertem Öl.Catalytic dewaxing of base oils is typically done by cracking the wax molecules into low-boiling Products are transferred or by adding the wax molecules areomerized, thereby producing species that are dewaxed oil remain. Catalysts for the dewaxing obtain the high yield primarily by that she Have pore structures that are cyclic and strong cracking inhibit branched species, generally with dewaxed Lubricating oil connected are while almost linear molecules, of which the wax is generally made, easier access to the catalytically active places possible is. Catalysts that allow access of species based on the Molecular size clearly decrease, are called shape selective. A higher shape selectivity of a Catalyst for dewaxing increases frequently the yield of dewaxed oil.

Die Formselektivität eines Katalysators für das Entparaffinieren ist praktisch durch dessen Fähigkeit eingeschränkt, Wachsmoleküle, die eine leicht verzweigte Struktur aufweisen, umzuwandeln. Diese Arten von Spezies sind noch üblicher mit höhersiedenden Grundölen, wie Brightstock, verbunden. Stark formselektive Katalysatoren für das Entparaffinieren können nicht in der Lage sein, hochsiedende verzweigte Wachsspezies umzuwandeln, was zu einem trüben Aussehen des Schmieröls bei Umgebungstemperatur und einem hohen Trübungspunkt im Verhältnis zu Pourpoint führt.The shape selectivity of a dewaxing catalyst is practically limited by its ability to convert wax molecules that have a slightly branched structure. These types of species are more commonly associated with higher boiling base oils such as Brightstock. Highly shape-selective dewaxing catalysts may not be able to handle high-boiling branched wax species convert, which leads to a cloudy appearance of the lubricating oil at ambient temperature and a high cloud point in relation to pour point.

Herkömmliche Verfahren zum Raffinieren von Schmieröln beruhen auf der geeigneten Auswahl und Verwendung der Rohöle, gewöhnlich mit paraffinischem Charakter, die in angemessenen Mengen Schmierölfraktionen mit den gewünschten Qualitäten erzeugen. Der Bereich der zulässigen Rohölquellen kann jedoch durch das Verfahren zum Hydrocracken von Schmieröl erweitert werden, das Rohmaterialien mit geringfügiger oder schlechter Qualität, gewöhnlich mit einem höheren Aromatengehalt als die besten paraffinischen Rohöle, ausnutzen kann. Das Verfahren zum Hydrocracken von Schmieröl, das sich in der Erdölraffinerieindustrie gut durchgesetzt hat, umfaßt im allgemeinen einen ersten Hydrocrackschritt, der bei hohem Druck, hoher Temperatur und in Gegenwart eines bifunktionellen Katalysators durchgeführt wird, der eine teilweise Sättigung und Ringöffnung der aromatischen Komponenten vornimmt, die in der Beschickung vorhanden sind. Das hydrogecrackte Produkt wird dann dem Entparaffinieren unterzogen, um den zu erzielenden Pourpoint zu erreichen, da das hydrogecrackte Produkt gewöhnlich Spezies mit relativ hohem Pourpoint enthält. Das flüssige Produkt auf dem Entparaffinierungsschritt wird häufig einem Wasserstoffbehandlungsschritt bei niedriger Temperatur und hohem Druck unterzogen, um den Aromatengehalt des Schmieröls bis zum gewünschten Wert zu verringern.Conventional refining processes of lubricating oils are based on the appropriate selection and use of the crude oils, usually with paraffinic in character, in reasonable quantities of lubricating oil fractions with the ones you want qualities produce. The range of allowed crude sources however, can be expanded through the process of hydrocracking lubricating oil raw materials of poor or poor quality, usually with a higher one Aromatic content as the best paraffinic crude oils. The procedure for hydrocracking lubricating oil, that is in the petroleum refining industry well established generally a first hydrocracking step, which at high pressure, high temperature and in the presence of a bifunctional catalyst carried out which is a partial saturation and ring opening of the aromatic components present in the feed are. The hydrocracked product is then dewaxed subjected to achieve the pour point to be achieved since the hydrocracked product usually Species with a relatively high pour point. The liquid product on the dewaxing step becomes common a low temperature hydrogen treatment step and subjected to high pressure to increase the aromatic content of the lubricating oil desired Decrease value.

Gegenwärtige Trends bei der Gestaltung von Kraftfahrzeugmotoren sind mit höheren Betriebstemperaturen verbunden, da die Leistung der Motoren zunimmt. Diese höheren Betriebstemperaturen erfordern Schmiermittel mit immer besserer Qualität. Eine der Forderungen besteht in höheren Viskositätsindizes (VI), um die Effekte der höheren Betriebstemperaturen auf die Viskosität von Motorschmiermitteln zu verringern. Hohe VI-Werte wurden herkömmlich durch die Verwendung von Mitteln zur Verbesserung des VI, z. B. Polyacrylate und Polystyrole, erreicht. Mittel zur Verbesserung des VI neigen zum Abbau durch hohe Temperaturen und hohe Scherraten, die im Motor auftreten. Die härteren Bedingungen, die mit Hochleistungsmotoren verbunden sind, führen zu einem noch schnelleren Abbau von Ölen, die signifikante Mengen von Mitteln zur Verbesserung des VI verwenden. Somit besteht ständig Bedarf nach Schmiermitteln für Kraftfahrzeuge, die auf Fluiden mit einem hohen Viskositätsindex basieren und die ge genüber den Bedingungen mit hoher Temperatur und hoher Scherrate beständig sind, die in modernen Motoren auftreten.Current trends in design of automotive engines are at higher operating temperatures connected as the performance of the motors increases. These higher operating temperatures require ever better quality lubricants. A the demands are higher viscosity indexes (VI) to the effects of higher Operating temperatures to the viscosity of engine lubricants reduce. High VI values have become conventional through use of means to improve the VI, e.g. B. polyacrylates and polystyrenes, reached. VI improvers tend to degrade high temperatures and high shear rates that occur in the engine. The tougher Conditions associated with high performance engines lead to an even faster breakdown of oils, the significant amounts use funds to improve VI. So there is always a need for lubricants for Motor vehicles based on fluids with a high viscosity index based and the opposite are resistant to high temperature and high shear rate conditions, that occur in modern engines.

Synthetische Schmiermittel, die durch Polymerisation von Olefinen in Gegenwart bestimmter Katalysatoren erzeugt wurden, haben hervorragende VI-Werte gezeigt, deren Herstellung ist jedoch relativ teuer. Folglich besteht Bedarf nach der Herstellung von Schmiermitteln mit hohem VI aus Minieralölmaterialien, die nach Verfahren erzeugt werden können, die denen vergleichbar sind, die gegenwärtig in Erdölraffinerien angewendet werden.Synthetic lubricants made by Polymerization of olefins in the presence of certain catalysts have shown excellent VI values, their production however, is relatively expensive. Hence there is a need for manufacture of high VI lubricants made from mineral oil materials by process can be generated comparable to those currently used in oil refineries.

US-Patent Nr. 4,975,177 offenbart ein zweistufiges Entparaffinierungsverfahren zur Herstellung von Grundölen mit einem hohen VI aus wachsartigen Beschickungsmaterialien. In der ersten Stufe dieses Verfahrens wird die wachsartige Beschickung durch Isomerisieren über Zeolith Beta, der ein Edelmetall enthält, katalytisch entparaffiniert. Die Beispiele verwenden einen Druck unter 6996 kPaa (1000 psig) und einen Katalysator mit mittelmäßiger Acidität mit einem α-Wert von etwa 55. Das Produkt des Isomerisierungsschritts enthält noch wachsartige Spezies und muß weiter entparaffiniert werden, um den zu erzielenden Pourpoint zu erreichen. Das Entparaffinieren in der zweiten Stufe wendet entweder das Lösungsmittelentparaffinieren, wobei das zurückgehaltene Wachs in diesem Fall zur Isomerisierungsstufe rezirkuliert werden kann, um die Ausbeute zu maximieren, oder das katalytische Entparaffinieren an. Katalysatoren, die in dieser zweiten Stufe verwendet werden können, sind ZSM-5, ZSM-22, ZSM-23 und ZSM-35. Damit die Ausbeute und der VI erhalten bleiben, sollte der Katalysator für das Entparaffinieren in der zweiten Stufe eine Selektivität aufweisen, die dem Lösungsmittelentparaffinieren ähnlich ist. US-Patent 4,919,788 beschreibt auch ein zweistufiges Verfahren zum Entparaffinieren, bei dem die wachsartige Beschickung teilweise entparaffiniert wird, indem eine Isomerisierung über einem siliciumhaltigen Katalysator Y oder Beta, der ein Edelmetall enthält, durchgeführt wird. Beispiele geben einen Druck von weniger als 10030 kPaa und einen Katalysator aus Zeolith Beta mit mittelmäßiger Acidität und einem α-Wert von 55 an. Dieses Produkt wird anschließend bis zum gewünschten Pourpoint entparaffiniert, wobei entweder das Lösungsmittelentparaffinieren oder das katalytische Entparaffinieren angewendet wird. Kataylsatoren für das Entparaffinieren mit einer hohen Formselektivität, wie ZSM-22 und ZSM-23, stellen bevorzugte Katalysatoren dar.U.S. Patent No. 4,975,177 discloses a two-stage dewaxing process for producing high VI base oils from waxy feeds. In the first stage of this process, the waxy feed is catalytically dewaxed by isomerization over zeolite beta, which contains a noble metal. The examples use a pressure below 6996 kPa a (1000 psig) and a medium acidity catalyst with an α value of about 55. The product of the isomerization step still contains waxy species and must be further dewaxed to achieve the pour point to be achieved. Dewaxing in the second stage either uses solvent dewaxing, in which case the retained wax can be recirculated to the isomerization stage to maximize yield, or catalytic dewaxing. Catalysts that can be used in this second stage are ZSM-5, ZSM-22, ZSM-23 and ZSM-35. To maintain yield and VI, the second stage dewaxing catalyst should have a selectivity similar to solvent dewaxing. U.S. Patent 4,919,788 also describes a two-stage dewaxing process in which the waxy feed is partially dewaxed by isomerization over a silicon-containing catalyst Y or beta containing a noble metal. Examples indicate a pressure of less than 10030 kPa a and a zeolite beta catalyst with moderate acidity and an α value of 55. This product is then dewaxed to the desired pour point using either solvent dewaxing or catalytic dewaxing. Catalysts for dewaxing with high shape selectivity, such as ZSM-22 and ZSM-23, are preferred catalysts.

Die Seriennummer 08/017,949 offenbart ein zweistufiges Hydrocrack- und Hydroisomerisierungsverfahren. Die erste Stufe verwendet einen bifunktionellen Katalysator, der eine Hydrierungskomponente aus einem Metall auf einem amorphen sauren Träger umfaßt. Die zweite Stufe, der Hydroisomerisierungsschritt, wird über Zeolith Beta durchgeführt. Das anschließende Entparaffinieren ist wahlfrei, jedoch empfohlen. Anschließend kann entweder das Lösungsmittelentparaffinieren oder das katalytische Entparaffinieren angewendet werden, um den zu erzielenden VI und Pourpoint zu erreichen.Serial number 08 / 017,949 is disclosed a two-stage hydrocracking and Hydroisomerization. The first stage uses a bifunctional one Catalyst containing a metal hydrogenation component an amorphous acid carrier includes. The second stage, the hydroisomerization step, is over zeolite Beta done. The subsequent one Dewaxing is optional, but recommended. Then you can either dewax the solvent or catalytic dewaxing can be applied to the VI and pour point to be achieved.

In S.N. 08/017,955 wird eine Rohparaffinbeschickung der Hydroisomerisierung über einem Edelmetall enthaltenden Zeolithkatalysator mit geringer Acidität unterzogen. Die in der Beschickung vorhandenen Paraffine werden selektiv in Isoparaffine mit hohem VI, jedoch mit einem niedrigeren Pourpoint, überführt, so daß bei einem minimalen Ausmaß des anschließenden Entparaffinierens ein Schmierölendprodukt mit guten viskosimetrischen Eigenschaften erzeugt wird. Das Verfahren, das bei hohem Druck arbeitet, ist für die Qualitätsverbesserung von wachsartigen Beschickungen, wie Paraffingatsch, mit einem Aromatengehalt von mehr als etwa 15 Gew.-% in Schmieröle mit hohem Viskositätsindex bei hohen Ausbeuten in einem einzigen Durchgang und bei einer begrenzt erforderlichen Entparaffinierung des Produktes gut geeignet.In SN 08 / 017,955, a raw paraffin feed is subjected to the hydroisomerization over a zeolite catalyst with low acidity containing noble metal. The paraffins present in the feed are selectively converted to isoparaffins with a high VI, but with a lower pour point, so that with a minimal amount of subsequent dewaxing, a final lubricating oil product with good viscosimetric properties is produced. The process, which operates at high pressure, is for the quality improvement of waxy feeds, such as paraffin gums, with an aromatic content greater than about 15% by weight in high viscosity index lubricating oils with high yields in a single pass and with limited dewaxing required of the product well suited.

US-Patent Nr. 5,302,279 (und die analoge Europäische Patentanmeldung EP 464 547 A1 ) beschreibt die Verwendung einer Form von Zeolith Beta mit geringer Acidität für die Isomerisierung und das Entparaffinieren von Furfural-Raffinaten. In den Beispielen wurde die verbesserte Selektivität eines Katalysators mit geringer Acidität gegenüber einem mit hoher Acidität gezeigt.U.S. Patent No. 5,302,279 (and the analog European patent application EP 464 547 A1 ) describes the use of a form of low acidity zeolite beta for the isomerization and dewaxing of furfural raffinates. The examples showed the improved selectivity of a catalyst with low acidity over one with high acidity.

US-Patent Nr. 5,282,958 hat die bessere Isomerisierungsselektivität für n-Hexadecan unter Verwendung von Zeolithen mit gleichen Poren und geringer Kristallgröße gezeigt, obwohl die aufgeführten Kristallgrößen alle äußerst gering sind und nicht mit den Messungen übereinstimmen, die von anderen auf dem Gebiet der Herstellung von Katalysatoren durchgeführt wurden. Außerdem erlauben die Zeolithe mit eingeschränkten mittleren Poren, wie ZSM-22 und ZSM-23, die in diesem Patent verwendet werden, den Zugang in das Gitter des Katalysators nicht so leicht wie andere Molekularsiebe mit mittleren und großen Poren. Die Reaktionen von Molekülen vom Schmiermittel-Typ erfolgen wahrscheinlich in der Nähe der Porenöffnung der Katalysatoren mit mittleren Poren. Die Kristallgröße von ZSM-22 oder ZSM-23 beeinflußt wahrscheinlich die Isomerisierungsselektivität nicht so deutlich wie bei Katalysatoren mit einer weniger restriktiven Porenstruktur.U.S. Patent No. 5,282,958 has the better isomerization for n-hexadecane shown using zeolites with the same pores and small crystal size, although the listed Crystal sizes all extremely small and do not match the measurements made by others in the field of catalyst production. Moreover allow the zeolites with restricted medium pores, such as ZSM-22 and ZSM-23 used in this patent access into the lattice of the catalyst not as easily as other molecular sieves with medium and large Pores. The reactions of molecules lubricant type are likely to occur near the pore opening of the Medium pore catalysts. The crystal size of ZSM-22 or ZSM-23 affected probably the isomerization selectivity is not as clear as in Catalysts with a less restrictive pore structure.

Kurze Beschreibung der ErfindungShort description the invention

Das Konzept der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Isomerisieren und Entparaffinieren von paraffinhaltigen bzw. wachsartigen Beschickungsmaterialien unter Verwendung von Molekularsieben mit großen Poren und einer geringen Kristallgröße für die Erzeugung von hochqualitativen Schmiermittelgrundmaterialien mit einem VI von mindestens 130. In dieser Erfindung verwendbare Molekularsiebe mit großen Poren werden so definiert, daß sie einen Zwangsindex von weniger als 1 aufweisen, und dazu gehören die Zeolithe Beta, Mordenit und Y. Molekularsiebe mit großen Poren weisen zugängliche Porenstrukturen auf, um aus wachsartigen Beschickungsmaterialien, besonders jenen Materialien, die Spezies mit hohem Molekulargewicht enthalten, stark verzweigte Paraffine zu erzeugen. Diese verzweigten Paraffine weisen einen hohen VI und einen niedrigen Pourpoint auf. Da die Isomerisierung innerhalb der Poren des Katalysators erfolgt, ermöglicht eine geringe Kristallgröße, daß verzweigte Paraffine ohne Cracken leicht aus den Zeolithporen diffundieren, was somit zu hohen Schmierölausbeuten führt.The concept of the present invention involves a process for isomerization and dewaxing of paraffinic or waxy feed materials under Use of molecular sieves with large pores and a small one Crystal size for generation of high quality lubricant base materials with a VI of at least 130. Molecular sieves useful in this invention with big Pores are defined so that they have a constraint index of less than 1, and include the Zeolites beta, mordenite and Y. Large pore molecular sieves assign accessible Pore structures to make from waxy feed materials, especially those materials that are high molecular weight species contain to produce highly branched paraffins. This branched Paraffins have a high VI and a low pour point. Since the isomerization takes place within the pores of the catalyst, allows a small crystal size that branched Diffuse paraffins easily from the zeolite pores without cracking, which leads to high lubricating oil yields leads.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet die Behandlung eines wachsartigen Kohlenwasserstoffbeschickungsmaterials über einem Isomerisierungskatalysator, der wachsartige Spezies in verzweigte Paraffine überführt. Die Bildung dieser verzweigten Paraffine, die hohe Viskositätsindizes und niedrige Pourpoints aufweisen, führt zu einem Schmiermittelgrundmaterial mit hervorragender Qualität.The present invention includes treating a waxy hydrocarbon feedstock over one Isomerization catalyst that branches into waxy species Paraffins transferred. The Formation of these branched paraffins, which have high viscosity indices and have low pour points results in a lubricant base material with excellent quality.

Die in dieser Erfindung verwendeten Beschickungsmaterialien enthalten mindestens 20% Wachs, und vorzugsweise enthalten sie mehr als 50% Wachs. Das Beschickungsmaterial kann vor der Isomerisierung vorbehandelt werden, um stickstoff- und schwefelhaltige Spezies zu entfernen und deren Aromatengehalt zu verringern. Das rohe oder vorbehandelte Beschickungsmaterial wird mit einem ein Edelmetall enthaltenden Molekularsieb mit großen Poren und geringer Acidität in Kontakt gebracht, über dem ein wesentlicher Teil des Wachses in der Beschickung isomerisiert wird, wodurch Spezies erzeugt werden, die typischerweise mit Schmierölgrundmaterialien verbunden sind. Die Isomerisierung erfolgt typischerweise bei einem Druck von 4238 kPaa (600 psig) bis 20786 kPaa (3000 psig). Der Abfluß von der Isomerisierung kann der Wasserstoffbehandlung unterzogen werden, um restliche Aromaten zu entfernen. Der Kataylsator Zeolith Beta, der in den Beispielen dieser Erfindung erläutert wird, weist einen Kristalldurchmesser von weniger als 0,1 μm auf, damit die relative Rate der Isomerisie rung gegenüber der des Crackens auf einen Höchstwert gebracht wird. Kristalle mit einem geringen Durchmesser erlauben es isomerisierten Spezies, leicht aus dem Gitter des Katalysators zu diffundieren, wodurch die Möglichkeit geringer wird, daß sie gecrackt werden. Der vorstehend im allgemeinen Stand der Technik erläuterte Stand der Technik zeigt eine bessere Selektivität des Katalysators mit geringer Acidität gegenüber einem mit höherer Acidität. Eine geringe Acidität des Zeoliths in Verbindung mit einer hohen Aktivität von Metallen ist für eine hohe Isomerisierungsselektivität erforderlich, garantiert eine solche Selektivität jedoch nicht. Es wurde festgestellt, daß die Kristallgröße bestimmter Molekularsiebe einen wichtigen Faktor darstellt, der die Isomerisierungsselektivität beeinflußt. Große Kristalle verlängern den Diffusionsweg für die isomerisierten Spezies, um aus dem Gitter auszutreten, womit die Möglichkeit zunimmt, daß das isomerisierte Molekül im Inneren des Gitters gecrackt wird. Die Erfindung erläutert hier den Selektivitätsvorteil für die Isomerisierung von wachsartigen Beschickungen, wie Paraffingatsch, mit einem Katalysator aus Zeolith Beta mit kleinen Kristallen und geringer Acidität ausführlich.The feed materials used in this invention contain at least 20% wax, and preferably contain more than 50% wax. The feed material can be pretreated prior to isomerization to remove nitrogen and sulfur containing species and to reduce their aromatic content. The crude or pretreated feedstock is contacted with a large pore, low acidity noble metal molecular sieve over which a substantial portion of the wax in the feed is isomerizes to produce species typically associated with lubricating oil base materials. The isomerization typically takes place at a pressure of 4238 kPa a (600 psig) to 20786 kPa a (3000 psig). The isomerization effluent can be subjected to hydrogen treatment to remove residual aromatics. The zeolite beta catalyst illustrated in the examples of this invention has a crystal diameter of less than 0.1 µm in order to maximize the relative rate of isomerization versus that of cracking. Small diameter crystals allow isomerized species to diffuse easily from the lattice of the catalyst, reducing the possibility of them being cracked. The prior art explained above in the general prior art shows a better selectivity of the catalyst with low acidity over one with higher acidity. A low acidity of the zeolite combined with a high activity of metals is necessary for a high isomerization selectivity, but does not guarantee such selectivity. The crystal size of certain molecular sieves has been found to be an important factor affecting isomerization selectivity. Large crystals extend the diffusion path for the isomerized species to exit the lattice, increasing the possibility of the isomerized molecule being cracked inside the lattice. The invention explains here in detail the selectivity advantage for the isomerization of waxy feeds, such as paraffin wax, with a zeolite beta catalyst with small crystals and low acidity.

Die vorliegende Erfindung verwendet Zeolith Beta, der mit einem Edelmetall, wie Pt, beladen ist, um wachsartige Spezies selektiv zu Schmiermittel mit hohem VI zu isomerisieren. Dieser Katalysator hat eine hohe Isomerisierungsselektivität, Toleranz für mittelmäßige Mengen an Schwefel und Stickstoff und eine zugängliche Porenstruktur, damit die Umwandlung von voluminösen Wachsmolekülen möglich ist. Die Selektivität von Zeolith Beta, der mit Pt beladen ist, wird optimiert, wenn er eine geringe Acidität des Zeoliths, eine gute Dispersion der Metalle und eine geringe Kristallgröße aufweist.The present invention uses zeolite beta loaded with a noble metal such as Pt to selectively isomerize waxy species to high VI lubricants. This catalyst has one high isomerization selectivity, tolerance for moderate amounts of sulfur and nitrogen and an accessible pore structure, so that the conversion of voluminous wax molecules is possible. The selectivity of zeolite beta loaded with Pt is optimized if it has a low acidity of the zeolite, a good dispersion of the metals and a small crystal size.

Beschreibung der Zeichnungdescription the drawing

Die Figur vergleicht die Selektivität bei der Isomerisierung von Wachs für zwei Katalysatoren aus mit Siliciumdioxid gebundenem Zeolith Beta mit geringer Acidität, der mit Pt beladen ist. Einer besitzt eine geringe Kristallgröße und der andere weist eine große Kristallgröße auf.The figure compares the selectivity at the Isomerization of wax for two silica-bound zeolite beta catalysts with low acidity, which is loaded with Pt. One has a small crystal size and the others have a big one Crystal size.

Ausführliche Beschreibung der ErfindungFull Description of the invention

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden Beschickungen mit einem relativ hohen Wachsgehalt in einem Hydroisomerisierungsverfahren in Schmiermittel mit hohem VI überführt, wobei ein Hydroisomerisierungskatalysator aus einem Zeolith mit geringer Acidität verwendet wird, der eine geringe Kristallgröße aufweist. Das anschließende Entparaffinieren kann erforderlich sein, um restliches Wachs vom Isomerisierungsschritt zu entfernen. Die Produkte sind durch gute viskosimetrische Eigenschaften gekennzeichnet, dazu gehört ein hoher Viskositätsindex, typischerweise mindestens 140°C bei einem Pourpoint von –17,78°C (0°F) und gewöhnlich im Bereich von 143 bis 147.In the process of the invention, feeds are used with a relatively high wax content in a hydroisomerization process converted to high VI lubricant, where a low zeolite hydroisomerization catalyst acidity is used, which has a small crystal size. The subsequent dewaxing may be required to remove residual wax from the isomerization step to remove. The products have good viscometric properties marked, belongs to it a high viscosity index, typically at least 140 ° C at a pour point of -17.78 ° C (0 ° F) and usually in Range from 143 to 147.

Beschickungfeed

Die erfindungsgemäßen Verfahren können mit einem weiten Bereich von Beschickungen durchgeführt werden, die von Mineralöl stammen, wodurch ein Bereich von Schmiermittelprodukten mit guten Leistungsmerkmalen erzeugt wird. Zu diesen Merkmalen gehören ein niedriger Pourpoint, ein niedriger Trübungspunkt und ein hoher Viskositätsindex. Die Qualität des Produktes und die Ausbeute, mit der es erhalten wird, hängen von der Qualität der Beschickung und ihrer Eignung für die Behandlung mit den erfindungsgemäßen Katalysatoren ab. Produkte mit dem höchsten VI werden durch die Verwendung bevorzugter Wachsbeschickungen, wie Paraffingatsch, Bodenöl, entöltes Wachs, Vakuumdestillate, die von wachsartigen Rohölen stammen, Wachs von einem Fischer-Tropsch-Verfahren, Petrolatum, Vakuumgasöl oder einem Raffinat von der Lösungsmittelextraktion von Vakuumdestillat, erhalten. Produkte mit niedrigeren VI-Werten können auch aus anderen Beschickungen erhalten werden, die eine geringere Anfangsmenge von wachsartigen Komponenten enthalten.The processes according to the invention can be carried out with a wide range of feeds derived from mineral oil, creating a range of lubricant products with good performance is produced. These features include a low pour point, a low cloud point and a high viscosity index. The quality of the product and the yield with which it is obtained depend on of quality the feed and its suitability for treatment with the catalysts of the invention from. Products with the highest VI are through the use of preferred wax loads, such as Paraffin gums, soil oil, deoiled Wax, vacuum distillates derived from waxy crude oils, wax from a Fischer-Tropsch process, petrolatum, vacuum gas oil or one Raffinate from solvent extraction of vacuum distillate. Products with lower VI values can can also be obtained from other feeds that have a lower Initial amount of waxy components included.

Die Beschickungen, die verwendet werden können, sollten einen Anfangssiedepunkt aufweisen, der nicht niedriger als der Anfangssiedepunkt des gewünschten Schmiermittels ist. Ein typischer Anfangssiedepunkt der Beschickung übersteigt 343°C (650°F). Beschickungen dieses Typs, die verwendet werden können, schließen Vakuumgasöle sowie auch andere hochsiedende Fraktionen, wie Destillate von der Vakuumdestillation von atmosphärischen Rückständen, Raffinate von der Lösungsmittelextraktion dieser Destillatfraktionen, hydrogecrackte Vakuumdestillate und Wachse vom Lösungsmittelentparaffinieren von Raffinaten und Hydrocrackprodukte ein.The feeds that used can be should have an initial boiling point that is not lower than the starting boiling point of the desired Is lubricant. A typical initial boiling point of the feed exceeds 343 ° C (650 ° F). feedstocks of this type that can be used include vacuum gas oils as well also other high-boiling fractions, such as distillates from vacuum distillation of atmospheric Residues, raffinates from solvent extraction of these distillate fractions, hydrocracked vacuum distillates and Dewax wax from solvent of raffinates and hydrocracked products.

Es kann erforderlich sein, die Beschickung vorzubereiten, damit sie im Hydroisomerisierungsschritt befriedigend behandelt werden kann. Die Vorbereitungsschritte, die allgemein erforderlich sind, sind jene, die Komponente mit einem niedrigen VI, wie Aromaten und polycyclische Naphthene, sowie auch Stickstoff und Schwefel enthaltende Spezies entfernen.Feeding may be required prepare to be satisfactory in the hydroisomerization step can be treated. The preparatory steps, the general are required are those that have a low component VI, such as aromatics and polycyclic naphthenes, as well as nitrogen and remove sulfur-containing species.

Geeignete Vorbehandlungsschritte für die Vorbereitung von Beschickungen für die Hydroisomerisierung sind jene, die Aromaten und andere Komponenten mit niedrigem VI aus der ursprünglichen Beschickung entfernen. Die Wasserstoffbehandlung stellt besonders bei hohem Wasserstoffdruck, der für die Sättigung der Aromaten wirksam ist, z. B. 5600 kPaa (800 psig) oder darüber, einen wirksamen Vorbehandlungsschritt dar. Das milde Hydrocracken kann ebenfalls als Vorbehandlung angewendet werden und ist in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn eine Vorbehandlung erforderlich ist. Das nachfolgende Beispiel 3 erläutert die Hydrocrackbedingungen, die in der vorliegenden Erfindung angewendet werden, um eine Beschickung für das Entparaffinierungsverfahren vorzubereiten. Ein Druck von mehr als 6996 kPaa (1000 psig) ist für die Hydrocrackbehandlung bevorzugt. Das Hydrocracken entfernt stickstoff- und schwefelhaltige Spezies und verringert den Aromatengehalt, wie es die nachfolgende Tabelle 6 zeigt. Das Hydrocracken hat in diesem Beispiel auch den Siedebereich der Beschickung leicht geändert, wodurch sie in einem niedrigerem Bereich siedet. Handelsübliche Katalysatoren, wie Nickelwolframflourid auf Aluminiumoxid (NiWF-/Al2O3), können für die Hydrocrack-Vorbehandlung verwendet werden.Suitable pretreatment steps for preparing feeds for hydroisomerization are those that remove aromatics and other low VI components from the original feed. The hydrogen treatment is particularly at high hydrogen pressure, which is effective for saturating the aromatics, for. B. 5600 kPa a (800 psig) or above is an effective pretreatment step. The mild hydrocracking can also be used as a pretreatment and is preferred in the present invention when pretreatment is required. Example 3 below illustrates the hydrocracking conditions used in the present invention to prepare a feed for the dewaxing process. A pressure greater than 6996 kPa a (1000 psig) is preferred for the hydrocracking treatment. Hydrocracking removes nitrogen and sulfur-containing species and reduces the aromatic content, as shown in Table 6 below. Hydrocracking has also slightly changed the feed boiling range in this example, causing it to boil in a lower range. Commercial catalysts, such as nickel tungsten fluoride on aluminum oxide (NiWF- / Al 2 O 3 ), can be used for the hydrocracking pretreatment.

Die bevorzugten Gasöl- und Vakuumdestillatbeschickungen sind jene mit einem hohen Wachsgehalt, der nach ASTM D-3235 bestimmt wird, vorzugsweise mehr als etwa 30 Gew.-% und stärker bevorzugt mehr als 50 Gew.-%. Zu Beschickungen dieses Typs gehören bestimmte Öle aus Südostasien und vom chinesischen Festland. Minas Gas Oil aus Indunesien stellt eine solche Beschickung dar. Diese Beschickungen haben gewöhnlich einen hohen Paraffingehalt, der durch eine herkömmliche Analyse für Paraffine, Naphthene und Aromaten bestimmt wird. Die Eigenschaften typischer Beschickungen dieses Typs sind in S.N. 07/017,955 beschrieben. Eine bevorzugte Beschickung weist einen Wachsgehalt von mindestens 40 Gew.-% und einen Aromatengehalt von weniger als 25 Gew.-% auf.The preferred gas oil and vacuum distillate feeds are those with a high wax content determined according to ASTM D-3235, preferably more than about 30% by weight, and more preferably more than 50% by weight. This type of feed includes certain oils from Southeast Asia and mainland China. Minas Gas Oil from Tunisia is one such feed. These feeds usually have a high paraffin content, which is determined by conventional analysis for paraffins, naphthenes and aromatics. The properties of typical loads of this type are described in SN 07 / 017,955. A preferred feed has a wax content of at least 40% by weight and an aromatic content of less than 25% by weight.

Wie bereits festgestellt, ist der Wachsgehalt der bevorzugten Beschickungen vor der Vorbehandlung hoch, im allgemeinen mindestens 30 Gew.-% (nach ASTM Test D-3235 bestimmt). Der Wachsgehalt beträgt vor der Vorbehandlung noch üblicher mindestens 60 bis 80 Gew.-%, wobei der Rest eingeschlossenes Öl ist, das Isoparaffine, Aromaten und Naphthene umfaßt. Diese wachsartigen, stark paraffinischen Wachsmaterialien haben aufgrund ihres relativ geringen Gehalts an Aromaten und Naphthenen gewöhnlich eine geringe Viskosität, obwohl der hohe Gehalt an wachsartigen Paraffinen ihnen Schmelzpunkte und Pourpoints verleiht, mit denen sie ohne weitere Behandlung als Schmiermittel inakzeptabel werden. Wachsbeschickungen sind in S.N. 07/017,955 weiter erläutert.As already stated, the Wax content of preferred feeds high before pretreatment, generally at least 30% by weight (determined according to ASTM Test D-3235). The wax content is before pretreatment even more common at least 60 to 80% by weight, with the rest trapped oil which includes isoparaffins, aromatics and naphthenes. This wax-like, highly paraffinic wax materials due to their relatively low levels of aromatics and naphthenes usually one low viscosity, although the high content of waxy paraffins gives them melting points and gives pourpoints with which they can be used as lubricants without further treatment become unacceptable. Wax loads are in S.N. 07 / 017,955 explained further.

Die besonders bevorzugte Art von Wachsbeschickungen ist Paraffingatsch (siehe nachfolgende Tabelle 2). Das sind wachsartige Produkte, die direkt von einem Lösungsmittelentparaffinierungsverfahren, z. B. einem Entparaffinierungsverfahren mit MEK (Methylethylketon)/Toluol oder MEK/MIBK (Methylisobutylketon) oder Propan, erhalten werden. Der Paraffingatsch, der ein festes bis halbfestes Produkt darstellt, das primär stark wachsartige Paraffine (hauptsächlich n- und Monomethylparaffine) zusammen mit eingeschlossenem Öl umfaßt, kann direkt verwendet werden oder einem anfänglichen Entölungsschritt vom herkömmlichen Charakter unterzogen werden, um das eingeschlossene Öl zu entfernen. Das Entfernen des Öls führt zu einem härteren, stärker paraffinischen Wachs, das dann als Beschickung verwendet werden kann. Das Nebenprodukt des Entölungsschritts wird als Bodenöl bezeichnet und kann ebenfalls als Beschickung für dieses Verfahren verwendet werden. Bodenöl enthält den größten Teil der im ursprünglichen Paraffingatsch vorhandenen Aromaten und mit diesen Aromaten den größten Teil der Heteroatome. Paraffingatsch und Bodenöl erfordern typischerweise eine Vorbehandlung vor dem katalytischen Entparaffinieren. Der Ölgehalt des entölten Wachses kann ziemlich gering sein, und für diesen Zweck kann für die Reproduzierbarkeit eine Messung des Ölgehalts nach dem Verfahren von ASTM D721 erforderlich sein, da der vorstehend genannte Test D-3235 bei einem Ölgehalt von weniger als etwa 15 Gew.-% zu einer geringeren Zuverlässigkeit neigt.The most preferred type of Wax loading is paraffin gossip (see table below 2). These are waxy products that come directly from a solvent dewaxing process, z. B. a dewaxing process with MEK (methyl ethyl ketone) / toluene or MEK / MIBK (methyl isobutyl ketone) or propane. The paraffin gum, which is a solid to semi-solid product, that is primarily strong waxy paraffins (mainly n- and monomethyl paraffins) together with trapped oil be used directly or an initial deoiling step from the conventional Undergo character to remove the trapped oil. The removal of the oil leads to a harder one stronger paraffin wax, which can then be used as a feed can. The by-product of the deoiling step is called soil oil referred to and can also be used as a feed for this process become. floor oil contains the biggest part the one in the original Paraffingatsch existing aromatics and with these aromatics biggest part of heteroatoms. Paraffin gossip and soil oil typically require pretreatment before catalytic dewaxing. The oil content de-oiling Wax can be quite low, and for this purpose, can be used for reproducibility a measurement of the oil content the procedure of ASTM D721 may be required because of the above called test D-3235 at an oil content less than about 15% by weight to lower reliability inclines.

In der nachstehenden Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen einiger typischer Wachse aufgeführt.In Table 1 below are the compositions of some typical waxes are listed.

Tabelle 1 Wachszusammensetzung – Rohöl "Arab Light"

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Table 1 Wax composition - crude oil "Arab Light"
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Eine typische Paraffingatschbeschickung hat die in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigte Zusammensetzung. Dieser Paraffingatsch wird vom Lösungsmittelentparaffinieren (MEK) eines aus dem Rohöl "Arab Light" erhaltenen Neutralöls mit 65 mm2/s (cSt) bei 40°C (300 SUS) erhalten. Tabelle 2 Eigenschaften des Paraffingatsch Grad API 39 Wasserstoff, Gew.-% 15,14 Schwefel, Gew.-% 0,18 Stickstoff, ppmw 11 Schmelzpunkt, °C (°F) 57 (135) KV bei 100°C, cSt 5,168 PNA, Gew.-% Paraffine 70,3 Naphthene 13,6 Aromaten 16, 3 A typical paraffin wax feed has the composition shown in Table 2 below. This paraffin wax is obtained from the solvent dewaxing (MEK) of a neutral oil obtained from the crude oil "Arab Light" at 65 mm 2 / s (cSt) at 40 ° C (300 SUS). Table 2 Properties of paraffin gossip Degree API 39 Hydrogen,% by weight 15.14 Sulfur, wt% 0.18 Nitrogen, ppmw 11 Melting point, ° C (° F) 57 (135) KV at 100 ° C, cSt 5,168 PNA % By weight paraffins 70.3 naphthenes 13.6 aromatics 16, 3

Simulierte Destillation:

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Simulated distillation:
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Ein anderer Paraffingatsch, der für die Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist, hat die Eigenschaften, die nachstehend als Teil von Beispiel 3 in Tabelle 6 aufgeführt sind. Dieses Wachs wird durch Lösungsmittelentparaffinieren eines hochsiedenden neutralen Furfural-Raffinats hergestellt. Wie bereits erläutert, kann das Hydrocracken angewendet werden, um den Paraffingatsch vor der Hydroisomerisierung vorzubereiten.Another paraffin gossip that is for use in the method according to the invention is suitable has the properties below as part of Example 3 listed in Table 6 are. This wax is dewaxed by solvent of a high-boiling neutral furfural raffinate. How already explained Hydrocracking can be applied to pre-paraffin gossip to prepare for hydroisomerization.

Hydrocrackverfahren (wahlfrei)Hydrocracking process (optional)

Wenn das Hydrocracken als Vorbehandlungsschritt angewendet wird, wird vorzugsweise ein amorpher bifunktioneller Katalysator verwendet, um die Sättigung und Ringöffnung der aromatischen Komponente mit schlechter Qualität in der Beschickung zu fördern, wodurch hydrogecrackte Produkte erzeugt werden, die verhältnismäßig stärker paraffinisch sind. Das Hydrocracken wird bei hohem Druck durchgeführt, um die Sättigung der Aromaten zu begünstigen, die Umwandlung im Siedebereich wird jedoch bei einem relativ niedrigen Wert behalten, um das Cracken der gesättigten Komponenten der Beschickung und der Produkte zu minimieren, die durch die Sättigung und Ringöffnung der aromatischen Materialien erhalten wurden. In Übereinstimmung mit diesen Aufgaben des Verfahrens beträgt der Wasserstoffdruck in der Hydrocrackstufe mindestens etwa 5500 kPaa (800 psig), und liegt gewöhnlich im Bereich von 6900 kPaa (1000 psig) bis 20700 kPaa (3000 psig). Normalerweise ist ein Partialdruck von Wasserstoff von mindestens 10500 kPaa (1500 psig) am besten, um bei der Sättigung der Aromaten einen hohen Wert zu erreichen. Zirkulationsraten von Wasserstoff von mindestens etwa 178 nl/l (1000 scf/bbl), vorzugsweise im Bereich von 900 nl/l (2000 scf/bbl) bis 1800 nl/l (8000 scf/bbl) sind geeignet.When hydrocracking is used as a pretreatment step, an amorphous bifunctional catalyst is preferably used to promote the saturation and ring opening of the poor quality aromatic component in the feed, producing hydrocracked products that are relatively more paraffinic. The hydrocracking is carried out at high pressure to favor the saturation of the aromatics, but the boiling range conversion is kept at a relatively low level to minimize the cracking of the saturated components of the feed and the products caused by the saturation and ring opening of the aromatic materials were obtained. In accordance with these objectives of the process, the hydrogen pressure in the hydrocracking stage is at least about 5500 kPa a (800 psig), and is usually in the range of 6900 kPa a (1000 psig) to 20700 kPa a (3000 psig). Normally, a partial pressure of hydrogen of at least 10500 kPa a (1500 psig) is best to achieve a high level when aromatics are saturated. Circulation rates of hydrogen of at least about 178 nl / l (1000 scf / bbl), preferably in the range from 900 nl / l (2000 scf / bbl) to 1800 nl / l (8000 scf / bbl) are suitable.

Beim Hydrocrackverfahren ist die Umwandlung der Beschickung in Produkte, die unterhalb des Siedebereichs von Schmieröl sieden, typischerweise in Produkte mit 345°C- (650°F-), auf nicht mehr als 50 Gew.-% der Beschickung begrenzt und beträgt gewöhnlich nicht mehr als 30 Gew.-% der Beschickung, damit die gewünschten hohen Ausbeuten in einem Durchgang erhalten bleiben, die für dieses Verfahren charakteristisch sind. Die tatsächliche Umwandlung hängt von der Qualität der Beschickung ab, wobei Paraffingatschbeschickungen eine geringere Umwandlung als Petrolatum erfordern, bei dem es notwendig ist, mehr polycyclische Komponenten mit schlechter Qualität zu entfernen. Bei Paraffingatschbeschickungen, die vom Entparaffinieren von neutralen Ausgangsmaterialien stammen, ist die Umwandlung in Produkte mit 345°C- (650°F-) für alle praktischen Zwecke nicht höher als 10 bis 20 Gew.-%, wobei für die meisten Paraffingatsche 5 bis 15 Gew.-% typisch sind. Mit Petrolatumbeschickungen können höhere Umwandlungen verbunden sein, da diese typischerweise mehr Komponenten mit einer schlechten Qualität enthalten. Bei Petrolatumbeschickungen liegt die Hydrocrackumwandlung typischerweise im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%, um Produkte mit hohem VI zu erzeugen. Die Umwandlung kann beim gewünschten Wert gehalten werden, wenn die Temperatur in der Hydrocrackstufe gesteuert wird, die normalerweise im Bereich von 315 bis 430°C (600 bis 800°F) und noch üblicher im Bereich von etwa 345 bis 400°C (650 bis 750°F) liegt. Änderungen der Raumgeschwindigkeit können ebenfalls angewendet wer den, um die Severity zu kontrollieren, obwohl dies angesichts der mechanischen Beanspruchung des Systems in der Praxis weniger üblich ist. Die Raumgeschwindigkeit liegt im allgemeinen im Bereich von 0,25 bis 2 LHSV, h–1 und gewöhnlich im Bereich von 0,5 bis 1,5 LHSV.In the hydrocracking process, the conversion of the feed to products boiling below the boiling range of lubricating oil, typically 345 ° C (650 ° F) products, is limited to no more than 50% by weight of the feed and is usually no more than 30% by weight of the feed to maintain the desired high yields characteristic of this process in one pass. The actual conversion depends on the quality of the feed, with paraffin wax feeds requiring less conversion than petrolatum, where it is necessary to remove more poor quality polycyclic components. For paraffin wax feeds derived from the dewaxing of neutral feedstocks, conversion to 345 ° C (650 ° F) products for all practical purposes is no higher than 10 to 20% by weight, with most paraffin wax 5 to 15 % By weight are typical. Petrolatum feeds can involve higher conversions because they typically contain more poor quality components. For petrolatum feeds, the hydrocrack conversion is typically in the range of 15 to 25% by weight to produce high VI products. The conversion can be maintained at the desired level by controlling the temperature in the hydrocracking stage, which is typically in the range of 315 to 430 ° C (600 to 800 ° F) and more usually in the range of approximately 345 to 400 ° C (650 to 750 ° F). Changes in space velocity can also be used to control severity, although this is less common in practice given the mechanical stress on the system. The space velocity is generally in the range of 0.25 to 2 LHSV, h -1 and usually in the range of 0.5 to 1.5 LHSV.

Ein charakteristisches Merkmal des Hydrocrackverfahrens ist die Verwendung eines bifunktionellen Katalysators, der einen sauren Träger umfaßt. Allgemein ausgedrückt schließen diese Katalysatoren eine Metallkomponente ein, um die gewünschten Reaktionen zur Sättigung von Aromaten zu fördern, und gewöhnlich wird eine Kombination von Nichtedelmetallen mit einem Metall aus der Eisengruppe (Gruppe VIII) in Kombination mit einem Metall aus der Gruppe VIB verwendet. Das Nichtedelmetall, wie Nickel oder Cobalt, wird folglich in Kombination mit Molybdän oder Wolfram verwendet. Die bevorzugte Kombination ist Nickel/Wolfram, da sie sich für die Förderung der gewünschten Hydrocrackreaktion von Aromaten als sehr wirksam gezeigt hat. Edelmetalle, wie Platin oder Palladium, können verwendet werden, da sie eine gute Hydrierungsaktivität aufweisen, wenn kein Schwefel vorhanden ist, sie sind jedoch normalerweise nicht bevorzugt. Die Mengen der Metalle, die auf dem Katalysator vorliegen, sind für Katalysatoren dieses Typs zum Hydrocracken von Schmieröl herkömmlich und liegen im allgemeinen im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% des Metalls der Gruppe VIII und 10 bis 30 Gew.-% des Metalls der Gruppe VI, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators. Wenn eine Edelmetallkomponente, wie Platin oder Palladium, anstelle eines Nichtedelmetalls, wie Nickel oder Cobalt, verwendet wird, sind angesichts der höheren Hydrierungsaktivitäten dieser Edelmetalle relativ geringere Mengen erforderlich, wobei typischerweise etwa 0,5 bis 5 Gew.-% ausreichend sind. Die Metalle können nach irgendeinem geeigneten Verfahren eingeführt werden, dazu gehört das Imprägnieren auf dem porösen Träger, nachdem er zu Partikeln mit der gewünschten Größe geformt worden ist, oder die Zugabe zu einem Gel der Träger materialien vor dem Kalzinieren. Die Zugabe zum Gel stellt ein bevorzugtes Verfahren dar, wenn relativ große Mengen der Metallkomponenten zugesetzt werden sollen, z. B. mehr als 10 Gew.-% des Metalls der Gruppe VIII und mehr als 20 Gew.-% des Metalls der Gruppe VI. Diese Verfahren sind dem Charakter nach herkömmlich und werden für die Herstellung von Katalysatoren zum Hydrocracken von Schmieröl verwendet.A characteristic of the hydrocracking process is the use of a bifunctional catalyst comprising an acidic carrier. Generally speaking, these catalysts include a metal component to promote the desired aromatic saturation reactions, and a combination of base metals with an iron group (Group VIII) metal is commonly used in combination with a Group VIB metal. The base metal, such as nickel or cobalt, is therefore used in combination with molybdenum or tungsten. The preferred combination is nickel / tungsten as it has proven to be very effective in promoting the desired hydrocracking reaction of aromatics. Noble metals such as platinum or palladium can be used because they have good hydrogenation activity when no sulfur is present, but they are usually not preferred. The amounts of metals present on the catalyst are conventional for this type of lubricating oil hydrocracking catalyst and are generally in the range of 1 to 10% by weight of Group VIII metal and 10 to 30% by weight of the metal Group VI, based on the total weight of the catalyst. If a noble metal component, such as platinum or palladium, is used instead of a non-noble metal, such as nickel or cobalt, relatively smaller amounts are required in view of the higher hydrogenation activities of these noble metals, typically about 0.5 to 5% by weight being sufficient. The metals can be introduced by any suitable method, including impregnation on the porous support after it has been formed into particles of the desired size, or addition to a gel of the support materials prior to calcination. The addition to the gel is a preferred method when relatively large amounts of the metal components are to be added, e.g. B. more than 10% by weight of Group VIII metal and more than 20% by weight of Group VI metal. These processes are conventional in character and are used for the manufacture of catalysts for hydrocracking lubricating oil.

Die Metallkomponente des Katalysators wird im allgemeinen auf einem porösen, amorphen Träger aus einem Metalloxid getragen, und für diesen Zweck ist Aluminiumoxid bevorzugt, obwohl auch Siliciumdioxid-Aluminiumoxid verwendet werden kann. Im Träger können auch andere Metalloxidkomponenten vorliegen, obwohl deren Vorhandensein weniger erwünscht ist. In Übereinstimmung mit den Anforderungen an einen Katalysator für das Hydrocracken von Schmieröl sollte der Träger eine Porengröße und -verteilung haben, die angemessen sind, damit die relativ voluminösen Komponenten der hochsiedenden Beschickungen in die innere Porenstruktur des Katalysators eindringen können, in der die gewünschten Hydrocrackreaktionen stattfinden. Für diesen Zweck hat der Katalysator normalerweise eine Mindestporengröße von etwa 50 Å, das heißt, daß nicht weniger als etwa 5% der Poren eine Porengröße von weniger als 5 nm (50 Å) aufweisen, wobei der größte Teil der Poren eine Porengröße im Bereich von 5 bis 40 nm (50 bis 400 Å) aufweist (wobei nicht mehr als 5% eine Porengröße von mehr als 40 nm (400 Å) aufweisen), wobei vorzugsweise nicht mehr als etwa 30% Porengrößen im Bereich von 20 bis 40 nm (200 bis 400 Å) haben. Bei bevorzugten Katalysatoren für das Hydrocracken sind mindestens 60% der Poren im Bereich von 5 bis 20 nm (50 bis 200 Å). Die Porengrößenverteilung und andere Eigenschaften einiger typischer Katalysatoren für das Hydrocracken von Schmieröl (LHDC), die für die Verwendung beim Hydrocracken geeignet sind, sind in der nachfolgenden Tabelle 3 gezeigt:The metal component of the catalyst is generally made from a porous, amorphous support Metal oxide worn, and for alumina is preferred for this purpose, although also silica-alumina can be used. In the carrier can other metal oxide components are also present, although their presence less desirable is. In accordance with the requirements for a catalyst for hydrocracking lubricating oil the carrier a pore size and distribution have that are appropriate to the relatively voluminous components of the high-boiling charges in the inner pore structure of the Catalyst can penetrate, in which the desired Hydrocracking reactions take place. For this purpose the catalyst has normally a minimum pore size of about 50 Å, that is, not less than about 5% of the pores have a pore size of less than 5 nm (50 Å), being the largest part the pores a pore size in the range from 5 to 40 nm (50 to 400 Å) has (with no more than 5% having a pore size of more than 40 nm (400 Å)), preferably no more than about 30% pore sizes in the range from 20 to 40 nm (200 to 400 Å) to have. Preferred hydrocracking catalysts are at least 60% of the pores in the range of 5 to 20 nm (50 to 200 Å). The Pore size distribution and other properties of some typical hydrocracking catalysts of lubricating oil (LHDC) which for which are suitable for use in hydrocracking are as follows Table 3 shown:

Tabelle 3 Eigenschaften von Katalysatoren für das LHDC

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Table 3 Properties of catalysts for the LHDC
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Um die gewünschte Umwandlung zu erreichen, kann der Katalysator falls erforderlich mit Fluor gefördert werden, indem entweder bei der Herstellung des Katalysators Fluor in diesen eingeführt wird oder indem das Hydrocracken in Gegenwart einer Fluorverbindung durchgeführt wird, die der Beschickung zugesetzt wird. Fluorhaltige Verbindungen können während der Herstellung des Katalysators durch Imprägnieren mit einer geeigneten Fluorverbindung, wie Ammoniumfluorid (NH4F) oder Ammoniumbifluorid (NH4F·HF), in diesen eingeführt werden, wovon die letztere bevorzugt ist. Die Fluormenge, die bei Katalysatoren verwendet wird, die dieses Element enthalten, beträgt vorzugsweise etwa 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, gewöhnlich etwa 2 bis 6 Gew.-%. Fluor kann eingeführt werden, indem die Fluorverbindung während der Herstellung des Katalysators einem Gel des Metalloxidträgers zugesetzt wird oder indem imprägniert wird, nachdem die Katalysatorpartikel durch Trocknen oder Kalzinieren des Gels geformt worden sind. Wenn der Katalysator eine relativ große Fluormenge sowie auch große Mengen von Metallen enthält, wie es vorstehend aufgeführt ist, ist es bevorzugt, die Metalle und die Fluorverbindung in das Metalloxidgel einzu führen, bevor das Gel getrocknet und kalziniert wird, um die fertigen Katalysatorpartikel zu erzeugen.To achieve the desired conversion, the catalyst can be promoted with fluorine, if necessary, either by introducing fluorine into the catalyst during manufacture or by hydrocracking in the presence of a fluorine compound that is added to the feed. Fluorine-containing compounds can be introduced during the preparation of the catalyst by impregnation with a suitable fluorine compound, such as ammonium fluoride (NH 4 F) or ammonium bifluoride (NH 4 F · HF), the latter of which is preferred. The amount of fluorine used in catalysts containing this element is preferably about 1 to 10% by weight based on the total weight of the catalyst, usually about 2 to 6% by weight. Fluorine can be introduced by adding the fluorine compound to a gel of the metal oxide support during the preparation of the catalyst or by impregnating after the catalyst particles have been formed by drying or calcining the gel. If the catalyst contains a relatively large amount of fluorine as well as large amounts of metals as listed above, it is preferred to introduce the metals and the fluorine compound into the metal oxide gel before the gel is dried and calcined to produce the finished catalyst particles ,

Die Aktivität des Katalysators kann auch beim gewünschten Wert gehalten werden, indem in situ fluoriert wird, wobei eine Fluorverbindung dem Strom zugesetzt wird, der in dieser Stufe des Verfahrens über den Katalysator strömt. Die Fluorverbindung kann der Beschickung kontinuierlich oder diskontinuierlich zugesetzt werden, oder in einer anderen Ausführungsform kann ein erster Aktivierungsschritt durchgeführt werden, bei dem die Fluorverbindung ohne die Beschickung, z. B. in einem Wasserstoffstrom, über den Katalysator strömt, damit der Fluorgehalt des Katalysators erhöht wird, bevor das tatsächliche Hydrocracken eingeleitet wird. Das in situ Fluorieren des Katalysators auf diese Art und Weise wird vorzugsweise vorgenommen, um vor dem Verfahren einen Fluorgehalt von etwa 1 bis 10% hervorzurufen, danach kann das Fluor auf ausreichende Unterhaltungswerte verringert werden, damit die gewünschte Aktivität erhalten bleibt. Geeignete Verbindungen für das Fluorieren in situ sind Orthofluortoluol und Difluorethan.The activity of the catalyst can also at the desired one Value is maintained by fluorinating in situ, using a fluorine compound added to the stream over the catalyst at this stage of the process flows. The fluorine compound can be fed continuously or discontinuously can be added, or in another embodiment, a first Activation step carried out be in which the fluorine compound without the feed, e.g. B. in a stream of hydrogen, about the catalyst flows with it the fluorine content of the catalyst is increased before the actual one Hydrocracking is initiated. Fluorination of the catalyst in situ in this way is preferably made to before the Procedure to produce a fluorine content of about 1 to 10%, afterwards the fluorine can be reduced to sufficient entertainment values, the desired one activity preserved. Suitable compounds for fluorination in situ are Orthofluorotoluene and difluoroethane.

Die auf dem Katalysator vorhandenen Metalle werden vorzugsweise in ihrer Sulfidform verwendet, und für diesen Zweck sollte das vorherige Sulfidieren des Katalysators durchgeführt werden, bevor das Hydrocracken eingeleitet wird. Das Sulfidieren stellt eine anerkannte Technik dar und wird typischerweise durchgeführt, indem der Katalysator, gewöhnlich in Gegenwart von Wasserstoff, mit einem schwefelhaltigen Gas in Kontakt gebracht wird. Ein Gemisch aus Wasserstoff und Schwefelwasserstoff, Kohlenstoffdisulfid oder einem Mercaptan, wie Butolmercaptan, ist für diesen Zweck herkömmlich. Das vorherige Sulfidieren kann auch durchgeführt werden, indem der Katalysator mit Wasserstoff und einem schwefelhaltigen Kohlenwasserstofföl, wie saurem Kerosin oder Gasöl, in Kontakt gebracht wird.The ones present on the catalyst Metals are preferably used in and for their sulfide form For this purpose, the previous sulfidation of the catalyst should be carried out before hydrocracking is initiated. The sulfiding poses is a recognized technique and is typically performed by the catalyst, usually in the presence of hydrogen, with a gas containing sulfur Is brought into contact. A mixture of hydrogen and hydrogen sulfide, Carbon disulfide or a mercaptan such as butol mercaptan For this Purpose conventional. The previous sulfiding can also be carried out by the catalyst with hydrogen and a sulfur-containing hydrocarbon oil, such as acidic kerosene or gas oil, is brought into contact.

Hydroisomerisierunghydroisomerization

Die in der ursprünglichen Wachsbeschickung vorhandenen paraffinischen Komponenten besitzen hohe Viskositätsindizes, haben jedoch relativ hohe Pourpoints. Die Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht folglich darin, eine selektive Umwandlung der wachsartigen Spezies vorzunehmen, während die Umwandlung von stärker verzweigten Spezies minimiert wird, die für Schmierölkomponenten charakteristisch sind. Die Umwandlung des Wachses erfolgt vorzugsweise durch Isomerisieren, wodurch stärker verzweigte Spezies erzeugt werden, die niedrigere Pourpoints und Trübungspunkte aufweisen. Das Isomerisieren wird von einem gewissen Cracken begleitet, wobei sich das Ausmaß des Crackens mit dem Umwandlungsgrad des Wachses ändert.The ones in the original wax load paraffinic components have high viscosity indices, however, have relatively high pour points. The object of the method according to the invention consequently, is a selective conversion of the waxy Species to make while the conversion of stronger branched species is minimized, which are characteristic of lubricating oil components. The wax is preferably converted by isomerization, making stronger branched species are generated, the lower pourpoints and Cloud points exhibit. The isomerization is accompanied by some cracking, the extent of Cracking changes with the degree of conversion of the wax.

Katalysator für die Hydroisomerisierungcatalyst for the hydroisomerization

Der in dieser Erfindung bei der Hydroisomerisierung verwendete Katalysator ist einer, der eine hohe Selektivität für die Isomerisierung von wachsartigen, linearen oder nahezu linearen Paraffinen zu weniger wachsartigen, isoparaffinischen Produkten besitzt. Katalysatoren dieses Typs haben einen bifunktionellen Charakter, wobei sie eine Metallkomponente auf einem porösen Träger mit einer großen Porengröße und einer relativ geringen Acidität umfassen. Die Acidität wird bei dieser Stufe des Verfahrens bei einem niedrigen Wert gehalten, um die Umwandlung in Produkte zu vermindern, die außerhalb des Siedebereichs von Schmieröl sieden. Allgemein ausgedrückt sollte der Katalysator vor der Zugabe der Metalle einen α-Wert von nicht mehr als 30 aufweisen, wobei bevorzugte Werte nicht mehr als 20 betragen (siehe Beispiel 1).The hydroisomerization in this invention The catalyst used is one that has high selectivity for isomerization from waxy, linear or almost linear paraffins to less waxy, owns isoparaffinic products. Have catalysts of this type a bifunctional character, being a metal component on a porous carrier with a big one Pore size and a relative low acidity include. The acidity is kept low at this stage of the process, to lessen the conversion to products that are outside the boiling range of lubricating oil boil. Generally speaking the catalyst should have an α value of before adding the metals have no more than 30, with preferred values no more than 20 (see example 1).

Der α-Wert ist eine ungefähre Kennzeichnung der katalytischen Crackaktivität des Katalysators im Vergleich mit einem Standardkata lysator. Der α-Test gibt die relative Geschwindigkeitskonstante (Geschwindigkeit der Umwandlung von n-Hexan pro Volumen des Katalysators pro Zeiteinheit) des Testkatalysators im Verhältnis zum Standardkatalysator an, der als α = 1 angenommen wird (Geschwindigkeitskonstante = 0,016 s–1). Der α-Test ist in US-Patent 3,354,078 und in J. Catalysis, 1, 527 (1965); 6, 278 (1966) und 61, 395 (1980) beschrieben, worauf für die Beschreibung des Tests Bezug genommen wird. Die Versuchsbedingungen des Tests, der dazu diente, die in dieser Beschreibung genannten α-Werte zu bestimmen, schließen eine konstante Temperatur von 538°C und eine variable Strömungsrate ein, wie es in J. Catalysis, 61, 395 (1980) ausführlich beschrieben ist.The α value is an approximate description of the catalytic cracking activity of the catalyst in comparison with a standard catalyst. The α test indicates the relative rate constant (rate of conversion of n-hexane per volume of catalyst per unit time) of the test catalyst in relation to the standard catalyst, which is assumed to be α = 1 (rate constant = 0.016 s −1 ). The α test is described in U.S. Patent 3,354,078 and J. Catalysis, 1, 527 (1965); 6, 278 (1966) and 61, 395 (1980), which are referred to for the description of the test. The experimental conditions of the test which served to determine the α values mentioned in this description include a constant temperature of 538 ° C and a variable flow rate as described in detail in J. Catalysis, 61, 395 (1980) ,

Der Hydroisomerisierungskatalysator umfaßt ein Molekularsieb mit großen Poren, im allgemeinen einen Zeolith oder Siliciumdioxid : Aluminophosphat. Das Sieb mit großen Poren wird von einem porösen Bindemittel getragen. Zeolithe mit großen Poren haben gewöhnlich mindestens einen Porenkanal, der aus 12-gliedrigen Sauerstoffringen besteht. Die Zeolithe Beta, Y und Mordenite sind Zeolithe mit großen Poren. Die erfindungsgemäßen Katalysatoren besitzen einen Kristalldurchmesser von weniger als 0,1 μm, damit die relative Rate der Isomerisierung gegenüber der vom Cracken maximiert wird. Kristalle mit einem kleinen Durchmesser ermöglichen es, daß isomerisierte Spezies leicht aus dem Kristallgitter diffundieren, wodurch eine geringere Möglichkeit besteht, daß sie gecrackt werden.The hydroisomerization catalyst comprises a large pore molecular sieve, generally a zeolite or silica: aluminophosphate. The sieve with large pores is carried by a porous binder. Large pore zeolites usually have at least one pore channel consisting of 12-membered oxygen rings. Zeolites Beta, Y and Mordenite are large pore zeolites. The catalysts of the invention have a crystal diameter of less than 0.1 μm so that the relative rate of isomerization compared to that of cracking is maximized. Small diameter crystals allow isomerized species to diffuse easily from the crystal lattice, creating a ge there is less chance that they will be cracked.

Der bevorzugte Hydroisomerisierungskatalysator verwendet Zeolith Beta, da sich gezeigt hat, daß dieser Zeolith eine herausragende Aktivität für die Isomerisierung von Paraffinen in Gegenwart von Aromaten besitzt, wie es in US 4,419,220 offenbart ist. Die Formen von Zeolith Beta mit geringer Acidität können durch Synthese einer siliciumreichen Form von Zeolith, z. B. mit einem Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Verhältnis von mehr als etwa 500 : 1, oder noch leichter durch Dampfbehandlung der Zeolithe mit einem niedrigeren Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Verhältnis bis zum geforderten Aciditätswert erhalten werden. Sie können auch durch Extraktion mit Säuren, wie Dicarbonsäuren, erhalten werden, wie es in US-Patent Nr. 5,200,168 offenbart ist. US-Patent Nr. 5,238,677 offenbart die Synthese von dealuminisiertem Mordenit durch Extraktion mit Oxalsäure. US-Patent Nr. 5,164,169 offenbart die Herstellung von siliciumreichem Zeolith Beta, wobei im Synthesegemisch ein Chelatbildner, wie tertiäre Alkenolamine, verwendet wird. US-Patent Nr. 3,308,069 beschreibt die Synthese von Zeolith Beta mit einer Kristallgröße im Bereich von 0, 01 bis 0, 05 μm. In der vorliegenden Erfindung werden Katalysatoren mit Kristallgrößen in diesem Bereich verwendet. Die Kristallgröße übersteigt in der vorliegenden Erfindung 0,1 μm nicht, obwohl eine Kristallgröße von 0,01 bis 0,05 μm bevorzugt ist.The preferred hydroisomerization catalyst uses zeolite beta, since this zeolite has been shown to have excellent activity for the isomerization of paraffins in the presence of aromatics, as described in US Pat US 4,419,220 is disclosed. The forms of low acidity zeolite beta can be obtained by synthesis of a silicon-rich form of zeolite, e.g. B. with a silica / alumina ratio of more than about 500: 1, or more easily by steaming the zeolites with a lower silica / alumina ratio up to the required acidity value. They can also be obtained by extraction with acids such as dicarboxylic acids as disclosed in U.S. Patent No. 5,200,168. U.S. Patent No. 5,238,677 discloses the synthesis of dealuminized mordenite by extraction with oxalic acid. U.S. Patent No. 5,164,169 discloses the preparation of high-silica zeolite beta using a chelating agent such as tertiary alkenolamines in the synthesis mixture. US Patent No. 3,308,069 describes the synthesis of zeolite beta with a crystal size in the range from 0.01 to 0.05 μm. Catalysts with crystal sizes in this range are used in the present invention. The crystal size does not exceed 0.1 µm in the present invention, although a crystal size of 0.01 to 0.05 µm is preferred.

Die besonders bevorzugten Zeolithe sind einer strengen Dampfbehandlung unterzogen und weisen ein Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Verhältnis des Gitters von mindestens 200 : 1 und stärker bevorzugt von mehr als 400 : 1 auf.The most preferred zeolites undergo rigorous steaming and have a silica / alumina ratio of Grid of at least 200: 1 and more preferably of more than 400: 1.

Die Dampfbehandlungsbedingungen sollten eingestellt werden, um im fertigen Katalysator den gewünschten α-Wert zu erzielen, und es werden typischerweise Atmosphären aus 100% Dampf bei Temperaturen von etwa 427 bis 595°C (800 bis etwa 1100°F) verwendet. Die Dampfbehandlung wird normalerweise etwa 12 bis 120 Stunden, typischerweise etwa 96 Stunden, bei Temperaturen von mehr als 538°C (1000°F) durchgeführt, um die gewünschte Verringerung des Acidität zu erreichen.The steam treatment conditions should can be adjusted to the desired α value in the finished catalyst achieve, and typically 100% vapor atmospheres at temperatures from about 427 to 595 ° C (800 to about 1100 ° F) used. Steam treatment is usually about 12 to 120 Hours, typically about 96 hours, at temperatures above than 538 ° C (1000 ° F) carried out, to the one you want Decrease in acidity to reach.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung eines Katalysators aus Zeolith Beta mit geringer Acidität besteht im Ersatz eines Teils des Aluminiums im Gitter des Zeoliths durch ein anderes dreiwertiges Element, wie Bor, was zu einem niedrigeren intrinsischen Wert der sauren Aktivität im Zeolith führt. Die bevorzugten Zeolithe dieses Typs sind jene, die Bor im Gitter enthalten. Bor wird dem Zeolithgitter gewöhnlich vor der Zugabe anderer Metalle zugesetzt. Bei Zeolithen dieses Typs besteht das Gitter grundsätzlich aus Silicium, das tetraedrisch koordiniert und untereinander mit Sauerstoffbrücken verbunden ist. Die geringfügige Menge eines Elementes (Aluminiumoxid im Falle eines Aluminosilicatzeoliths Beta) ist ebenfalls koordiniert und bildet einen Teil des Gitters. Der Zeolith enthält in den Poren der Struktur auch Material, obwohl diese keinen Teil des Gitters bilden, das die charakteristische Struktur des Zeoliths darstellt. Der Begriff Bor "im Gitter" dient hier der Unterscheidung zwischen einem Material im Gitter des Zeoliths, das sich dadurch zeigt, daß es zur Ionenaustauschkapazität des Zeoliths beiträgt, und einem Material, das in den Poren vorliegt und keinen Einfluß auf die gesamte Ionenaustauschkapazität des Zeoliths hat. Zeolith Beta besitzt bei Temperaturen von 316 bis 399°C einen Zwangsindex von 0,60 bis 2,0, obwohl Zwangsindizes von weniger als 1 bevorzugt sind.Another manufacturing process of a low-acidity zeolite beta catalyst to replace part of the aluminum in the lattice of the zeolite another trivalent element, like boron, resulting in a lower one leads to intrinsic value of acidic activity in the zeolite. The preferred zeolites of this type are those which contain boron in the lattice. Boron is common to the zeolite lattice added before adding other metals. For zeolites of this type the grid is basically there made of silicon, which coordinates tetrahedrally and with each other oxygen bridges connected is. The minor Amount of an element (alumina in the case of an aluminosilicate zeolite Beta) is also coordinated and forms part of the grid. The zeolite contains in the pores of the structure also material, although this is not part of the lattice that form the characteristic structure of the zeolite represents. The term boron "in Grid "serves here the distinction between a material in the lattice of the zeolite, which is shown by the fact that it to ion exchange capacity of the zeolite, and a material that is present in the pores and does not affect the total ion exchange capacity of the zeolite. Zeolite Beta has at temperatures of 316 up to 399 ° C a compulsory index of 0.60 to 2.0, although compulsory indices of less are preferred as 1.

Verfahren zur Herstellung von Zeolithen mit hohem Siliciumdioxidgehalt, die Bor im Gitter enthalten, sind bekannt und z. B. in US-Patent Nr. 4,269,813 beschrieben. Ein Verfahren zur Herstellung von Zeolith Beta, der Bor im Gitter enthält, ist in US-Patent Nr. 4,672,049 offenbart. Wie dort festgestellt, kann die im Zeolith enthaltene Bormenge geändert werden, indem unterschiedliche Mengen eines Borations in die den Zeolith bildende Lösung eingebracht werden, z. B. durch die Verwendung unterschiedlicher Mengen von Borsäure im Verhältnis zu den Kräften von Siliciumdioxid und Aluminiumoxid. Für die Beschreibung der Verfahren, nach denen diese Zeolithe hergestellt werden können, wird auf diese Beschreibungen Bezug genommen.Process for the production of zeolites high silica content containing boron in the lattice known and z. For example, described in U.S. Patent No. 4,269,813. A procedure for the production of zeolite beta, which contains boron in the lattice in U.S. Patent No. 4,672,049. As stated there, can the amount of boron contained in the zeolite can be changed by different Amounts of borate introduced into the solution forming the zeolite be, e.g. B. by using different amounts of boric acid in relation to to the forces of silica and alumina. For the description of the procedures, According to which these zeolites can be produced is based on these descriptions Referred.

Der Katalysator aus Zeolith Beta mit geringer Acidität sollte im Gitter mindestens 0,1 Gew.-% Bor, vorzugsweise mindestens 0,5 Gew.-% Bor enthalten. Bor kann dem Gitter vor der Zugabe anderer Metalle zugesetzt werden. Die Höchstmenge von Bor beträgt normalerweise etwa 5 Gew.-% des Zeoliths und in den meisten Fällen nicht mehr als 2 Gew.-% des Zeoliths. Das Gitter schließt normalerweise auch etwas Aluminiumoxid ein. In dem Zustand, in dem der Zeolith synthetisiert ist, beträgt das Verhältnis von Siliciumdioxid : Aluminiumoxid gewöhnlich mindestens 30 : 1. Ein bevorzugter Katalysator aus Zeolith Beta, der mit Bor substituiert ist, wird durch Dampfbehandlung eines ursprünglich borhaltigen Zeoliths hergestellt, der mindestens 1 Gew.-% Bor (als B2O3) enthält, was zu einem abschließenden α-Wert von nicht mehr als etwa 20 und vorzugsweise nicht mehr als 10 führt.The low acidity zeolite beta catalyst should contain at least 0.1% by weight boron, preferably at least 0.5% by weight boron, in the lattice. Boron can be added to the grid before adding other metals. The maximum amount of boron is usually about 5% by weight of the zeolite and in most cases no more than 2% by weight of the zeolite. The grid usually also includes some alumina. In the state in which the zeolite is synthesized, the ratio of silicon dioxide: aluminum oxide is usually at least 30: 1. A preferred zeolite beta-substituted catalyst is prepared by steaming an originally boron-containing zeolite which is at least 1 wt .-% boron (as B 2 O 3 ) contains, which leads to a final α value of not more than about 20 and preferably not more than 10.

Eigenschaftencharacteristics

Die Acidität kann verringert werden, wenn Stickstoffverbindungen, z. B. NH3 oder organische Stickstoffverbindungen, mit der Beschickung für den Hydroisomerisierungskatalysator eingeführt werden. Der gesamte Stickstoffgehalt der Beschickung sollte jedoch 100 ppm nicht übersteigen und sollte vorzugsweise weniger als 20 ppm betragen. Der Katalysator kann auch Metalle enthalten, die die Anzahl der stark sauren Plätze des Katalysators verringern und die Selektivität für Isomerisierungsreaktionen gegenüber Crackreaktionen verbessern. Für diesen Zweck bevorzugte Metalle sind jene, die zur Klasse der Metalle der Gruppe IIA gehören, wie Calcium und Magnesium.The acidity can be reduced if nitrogen compounds, e.g. B. NH 3 or organic nitrogen compounds are introduced with the feed for the hydroisomerization catalyst. However, the total nitrogen content of the feed should not exceed 100 ppm and should preferably be less than 20 ppm. The catalyst can also contain metals that reduce the number of highly acidic sites on the catalyst and improve the selectivity for isomerization reactions over cracking reactions. Preferred metals for this purpose are those belonging to the class of group IIA metals, like calcium and magnesium.

Der Zeolith wird mit einem Matrixmaterial verbunden, um den fertigen Katalysator herzustellen, und für diesen Zweck sind herkömmliche Matrixmaterialien mit sehr geringer Acidität, wie Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid und Siliciumdioxid, geeignet, obwohl Aluminiumoxide, wie α-Böhmit (α-Aluminiumoxidmonohydrat) ebenfalls verwendet werden können, vorausgesetzt, daß sie dem mit der Matrix verbundenen Katalysator keine wesentliche saure Aktivität verleihen. Der Zeolith wird gewöhnlich in auf das Gewicht bezogene Mengen von 8 : 20 bis 20 : 80, typischerweise 80 : 20 bis 50 : 50 Zeolith : Matrix, mit der Matrix verbunden. Das Verbinden kann durch her kömmliche Maßnahmen erfolgen, dazu gehört das gemeinsame Mahlen der Materialien, gefolgt von der Extrusion zu den gewünschten fertigen Katalysatorpartikeln. Ein bevorzugtes Verfahren zum Extrudieren des Zeoliths mit Siliciumdioxid als Bindemittel ist in US 4,582,815 offenbart. Wenn der Katalysator einer Dampfbehandlung unterzogen werden soll, um die gewünschte geringe Acidität zu erreichen, wird diese, so wie es herkömmlich ist, durchgeführt, nachdem der Katalysator mit dem Bindemittel formuliert worden ist. Das bevorzugte Bindemittel für den der Dampfbehandlung unterzogenen Katalysator ist Aluminiumoxid.The zeolite is bonded to a matrix material to produce the final catalyst, and conventional very low acidity matrix materials such as alumina, silica-alumina and silica are suitable for this purpose, although alumina such as alpha-boehmite (alpha-alumina monohydrate) is also suitable can be used provided that they do not impart substantial acidic activity to the catalyst associated with the matrix. The zeolite is usually bonded to the matrix in amounts by weight of 8:20 to 20:80, typically 80:20 to 50:50 zeolite: matrix. The connection can be carried out by conventional measures, including joint grinding of the materials, followed by extrusion to the desired finished catalyst particles. A preferred method for extruding the zeolite with silica as a binder is in US Pat US 4,582,815 disclosed. If the catalyst is to be steamed to achieve the desired low acidity, it is carried out, as is conventional, after the catalyst has been formulated with the binder. The preferred binder for the steamed catalyst is alumina.

Der Hydroisomerisierungskatalysator schließt auch eine Metallkomponente ein, um die gewünschten Hydroisomerisierungsreaktionen zu fördern, die einer Vermittlung durch eine Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente bedürfen, da sie über ungesättigte Übergangsspezies verlaufen. Um die Isomerisierungsaktivität des Katalysators zu maximieren, sind Metalle mit einer starken Hydrierungsfunktion bevorzugt, und aus diesem Grund werden Platin und andere Edelmetalle, wie Rhenium, Gold und Palladium, bevorzugt. Die Menge der Hydrierungskomponente aus einem Edelmetall liegt typischerweise im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.-% des gesamten Katalysators, gewöhnlich von 0,1 bis 2 Gew.-%; ein bevorzugter Katalysator umfaßt 0,3 bis 2 Gew.-% Pt auf einem Träger, der Zeolith Beta umfaßt. Das Platin kann nach herkömmlichen Verfahren in den Katalysator eingebracht werden, dazu gehört der Ionenaustausch mit Kationen eines Platinkomplexes, wie Platintetraamin, oder das Imprägnieren mit Lösungen von löslichen Platinverbindungen, z. B. mit Platintetraaminsalzen, wie Platintetraaminchlorid. Der Katalysator kann dem abschließenden Kalzinieren bei herkömmlichen Bedingungen unterzogen werden, um das Edelmetall in seine reduzierte Form zu überführen und dem Katalysator die geforderte mechanische Festigkeit zu verleihen. Vor der Verwendung kann der Katalysator einer vorherigen Sulfidierung unterzogen werden, wie es vorstehend für die Vorbehandlung des Katalysators vor dem Hydrocracken beschrieben worden ist.The hydroisomerization catalyst includes also a metal component to achieve the desired hydroisomerization reactions to promote, which require mediation by a hydrogenation / dehydrogenation component because them over unsaturated transition species run. To maximize the isomerization activity of the catalyst, metals with a strong hydrogenation function are preferred, and from for this reason platinum and other precious metals such as rhenium, Gold and palladium are preferred. The amount of the hydrogenation component a noble metal is typically in the range of 0.1 to 5% by weight of the total catalyst, usually from 0.1 to 2% by weight; a preferred catalyst comprises 0.3 to 2 wt% Pt a carrier, the zeolite beta comprises. The platinum can be made according to conventional Processes are introduced into the catalyst, including ion exchange with cations of a platinum complex, such as platinum tetraamine, or that Impregnate with solutions of soluble Platinum compounds, e.g. B. with platinum tetraamine salts such as platinum tetraamine chloride. The catalyst can undergo final calcination in conventional Conditions are subjected to the precious metal in its reduced To convert form and to give the catalyst the required mechanical strength. Before use, the catalyst may undergo prior sulfidation be subjected as described above for the pretreatment of the catalyst before hydrocracking has been described.

Hydroisomerisierungsbedingungenhydroisomerization

Die Bedingungen für die Hydroisomerisierung (auch als Isomerisierung bezeichnet) werden so eingestellt, daß die Aufgabe der Isomerisierung der wachsartigen, linearen und nahezu linearen paraffinischen Komponenten in der wachsartigen Beschickung zu weniger wachsartigen isoparaffinischen Materialien mit einem relativ niedrigeren Pourpoint jedoch hohem VI gelöst wird. Das Verfahren wird vorzugsweise in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführt, wodurch 40 bis 90 Gew.-% des in der Beschickung enthaltenen Wachses umgewandelt werden. Dieses Ziel wird erreicht, wobei die Umwandlung zu Produkten außerhalb des Siedebereichs von Schmieröl, Materialien mit 345°C- (650°F-) minimiert wird. Da der für die Hydroisomerisierung verwendete Katalysator eine geringe Acidität hat, liegt die Umwandlung in geringersiedende Produkte gewöhnlich bei einem relativ niedrigen Wert, und durch eine geeignete Auswahl der Severtiy kann die Durchführung des Verfahrens für die Isomerisierung gegenüber dem Cracken optimiert werden. Bei herkömmlichen Raumgeschwindigkeiten von etwa 1 und der Verwendung eines Katalysators aus Pt/Zeolith Beta mit einem α-Wert von weniger als 20, liegen die Temperaturen für die Hydroisomerisierung typischerweise im Bereich von etwa 288 bis 427°C (550 bis 800°F), vorzugsweise 300 bis 415°C (etwa 570 bis etwa 780°F), wobei die Umwandlung zu 345°C- (650°F-typischerweise etwa 5 bis 30 Gew.-%, noch üblicher 10 bis 25 Gew.-% der wachsartigen Beschickung beträgt.The conditions for hydroisomerization (also referred to as isomerization) are set so that the task the isomerization of the waxy, linear and almost linear paraffinic components in the waxy feed to less waxy isoparaffinic materials with a relatively lower Pourpoint however solved high VI becomes. The process is preferably carried out in the presence of hydrogen carried out, whereby 40 to 90% by weight of the wax contained in the feed. This Goal is achieved, converting to products outside the boiling range of lubricating oil, Materials minimized at 345 ° C- (650 ° F-) becomes. Since the for the hydroisomerization catalyst used has a low acidity the conversion to low-boiling products usually at a relatively low Value, and by appropriate selection of the severtiy can carry out the Procedure for versus the isomerization cracking can be optimized. At conventional space velocities of about 1 and the use of a Pt / zeolite beta catalyst with an α value of less than 20, the temperatures for the hydroisomerization are typically in the range of about 288 to 427 ° C (550 to 800 ° F), preferably 300 to 415 ° C (about 570 to about 780 ° F), the conversion to 345 ° C- (650 ° F-typically about 5 to 30% by weight, more usually 10 to 25% by weight of the waxy feed.

Die Hydroisomerisierung erfolgt bei einem Partialdruck von Wasserstoff (Reaktoreinlaß) von mindestens 5516 kPaa (800 psig), gewöhnlich 5516 bis 20785 kPaa (800 bis 3000 psig) und in den meisten Fällen 5516 bis 17340 kPaa (800 2500 psig). Die Zirkulationsraten von Wasserstoff liegen gewöhnlich im Bereich von etwa 90 bis 900 nl/l (500 bis 5000 scf/bbl). Da eine gewisse Sättigung der in der ursprünglichen Beschickung vorhandenen aromatischen Komponenten in Gegenwart der Hydrierungskomponente in Form eines Edelmetalls auf dem Katalysator stattfindet, wird in der Hydroisomerisierung Wasserstoff verbraucht, obwohl sich die gewünschten Isomerisierungsreaktionen in einem Wasserstoff-Gleichgewicht befinden; aus diesem Grund kann es erforderlich sein, die Zirkulationsraten von Wasserstoff entsprechend dem Aromatengehalt der Beschickung und auch der bei der Hydroisomerisierung angewendeten Temperatur einzustellen, da höhere Temperaturen mit einem stärkeren Cracken und folglich mit einer höheren Olefinproduktion verbunden sind, von denen einige im Siedebereich von Schmieröl sind, so daß die Stabilität des Produktes durch Sättigung gesichert werden muß. Zirkulationsraten von Wasserstoff von mindestens 180 nl/l (1000 scf/bbl) liefern normalerweise ausreichend Wasserstoff, um den erwarteten Verbrauch von Wasserstoff zu kompensieren sowie auch eine niedrige Alterungsrate des Katalysators zu sichern.Hydroisomerization occurs at a hydrogen partial pressure (reactor inlet) of at least 5516 kPa a (800 psig), usually 5516 to 20785 kPa a (800 to 3000 psig) and in most cases 5516 to 17340 kPa a (800 2500 psig). The circulation rates of hydrogen are usually in the range of about 90 to 900 nl / l (500 to 5000 scf / bbl). Since some saturation of the aromatic components present in the original feed takes place on the catalyst in the presence of the hydrogenation component in the form of a noble metal, hydrogen is consumed in the hydroisomerization, although the desired isomerization reactions are in a hydrogen equilibrium; for this reason, it may be necessary to adjust the hydrogen circulation rates according to the aromatics content of the feed and also the temperature used in the hydroisomerization, since higher temperatures are associated with more cracking and consequently with higher olefin production, some of which are in the boiling range of lubricating oil are so that the stability of the product must be ensured by saturation. Circulation rates of hydrogen of at least 180 nl / l (1000 scf / bbl) normally provide enough hydrogen to compensate for the expected consumption of hydrogen as well to ensure a low aging rate of the catalyst.

Eine Abschreckung zwischen den Betten ist erwünscht, damit die Temperatur in diesem Verfahren erhalten bleibt. Als Abschreckung wird im allgemeinen kalter Wasserstoff verwendet, es kann jedoch auch eine flüssige Abschreckung, gewöhnlich das rezirkulierte Produkt, verwendet werden.A deterrent between beds is desired so that the temperature is maintained in this process. As a deterrent cold hydrogen is generally used, but it can also a liquid Deterrence, usually the recirculated product.

Entparaffinierendewaxing

In Abhängigkeit vom Wachsgehalt der Beschickung kann auch ein abschließender Entparaffinierungsschritt erforderlich sein, um den gewünschten Pourpoint des Produktes zu erreichen. Es ist ein bemerkenswertes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß das erforderliche Ausmaß des Entparaffinierens relativ gering ist. Typischerweise beträgt der Verlust beim abschließenden Entparaffinie rungsschritt nicht mehr als 15 bis 20 Gew.-% der Beschickung zur Entparaffinierungsvorrichtung und kann niedriger sein. An dieser Stelle kann entweder das katalytische Entparaffinieren oder das Lösungsmittelentparaffinieren verwendet werden, und wenn eine Vorrichtung zum Lösungsmittelentparaffinieren verwendet wird, kann das entfernte Wachs für einen zweiten Durchlauf durch den Isomerisierungsschritt zur Hydroisomerisierung rezirkuliert werden. Die Anforderungen an die Entparaffinierungsanlage für dieses Produkt sind relativ gering, und das erfindungsgemäße Verfahren liefert in diesem Zusammenhang eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Verfahren, das allein amorphe Katalysatoren verwendet, bei dem eine signifikante Entparaffinierung erforderlich ist. Die hohe Isomerisierungsselektivität der Zeolithkatalysatoren mit großen Poren ermöglicht es, daß hohe Wachsumwandlungen in einem einzigen Durchgang erreicht werden, typischerweise etwa 80%, verglichen mit 50% für das Verfahren mit einem amorphen Katalysator, so daß der Durchsatz der Anlage deutlich verbessert wird.Depending on the wax content of the Feeding can also be a final dewaxing step be required to get the one you want To reach the pour point of the product. It is a remarkable one Feature of the method according to the invention, that this required extent of Dewaxing is relatively low. Typically the loss is at the final Dewaxing step no more than 15 to 20% by weight of the feed to the dewaxer and can be lower. At this Site can be either catalytic dewaxing or solvent dewaxing are used, and if a device for solvent dewaxing the removed wax can be used for a second pass recirculates the isomerization step for hydroisomerization become. The requirements for the dewaxing plant for this Product are relatively small, and the method according to the invention provides a significant improvement over the Process using only amorphous catalysts, in which one significant dewaxing is required. The high isomerization selectivity of the zeolite catalysts with big Enables pores it that high Wax conversions can be achieved in a single pass, typically about 80% compared to 50% for the process with an amorphous catalyst so that the throughput the plant is significantly improved.

In einer anderen Ausführungsform kann statt des Versuchs mit der Lösungsmittelentparaffinierung ein formselektiver Katalysator für das Entparaffinieren verwendet werden. Dieser Katalysator entfernt die n-Paraffine zusammen mit den wachsartigen, leicht verzweigten Paraffinen, während die stärker verzweigten Isoparaffine im Verfahrensstrom verbleiben. Formselektive katalytische Entparaffinierungsverfahren verwenden Katalysatoren, die für das Entfernen von n-Paraffinen und leicht verzweigten Paraffinen viel selektiver als der Isomerisierungskatalysator mit großen Poren, wie Zeolith Beta, sind. Das selektive katalytische Entparaffinieren erfolgt wie in US-Patent Nr. 4,919,788 beschrieben, worauf für die Beschreibung dieser Phase Bezug genommen wird. Der katalytische Entparaffinierungsschritt im erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise mit einem eingeschränkten formselektiven Entparaffinierungskatalysator durchgeführt, der auf einem eingeschränkten kristallinen Material mit mittleren Po ren, wie einem Aluminosilicat, basiert. Ein eingeschränktes mittleres kristallines Material weist mindestens einen Kanal aus 10-gliedrigen Sauerstoffringen mit einem diesen schneidenden Kanal mit 8-gliedrigen Ringen auf. ZSM-23 stellt den für diesen Zweck bevorzugten Zeolith dar, obwohl besonders bei geringersiedenden Ausgangsmaterialien auch andere stark formselektive Zeolithe, wie ZSM-22 oder der synthetische Ferrierit ZSM-35, verwendet werden können. Silicoaluminophosphate, wie SAPO-11 und SAPO-41, können als selektive Entparaffinierungskatalysatoren verwendet werden.In another embodiment can instead of attempting solvent dewaxing a shape selective catalyst for dewaxing can be used. This catalyst is removed the n-paraffins along with the waxy, slightly branched paraffins, while the stronger branched isoparaffins remain in the process stream. shape-selective Catalytic dewaxing processes use catalysts the for the removal of n-paraffins and slightly branched paraffins much more selective than the large pore isomerization catalyst, like zeolite beta. The selective catalytic dewaxing takes place as described in U.S. Patent No. 4,919,788, followed by the description this phase is referred to. The catalytic dewaxing step in the method according to the invention is preferably with a limited shape-selective dewaxing catalyst carried out, the one on a restricted crystalline material with medium pores, such as an aluminosilicate, based. A restricted medium crystalline material has at least one channel of 10-membered Oxygen rings with a channel that intersects them with 8 elements Wrestle on. ZSM-23 provides the for Zeolite is preferred for this purpose, although especially with low boiling ones Starting materials also other strongly shape-selective zeolites, such as ZSM-22 or the synthetic ferrierite ZSM-35 can be used can. Silicoaluminophosphates, such as SAPO-11 and SAPO-41, can be used as selective dewaxing catalysts are used.

Die für die Verwendung als Entparaffinierungskatalysatoren bevorzugten Katalysatoren sind relativ eingeschränkte Zeolithe mit mittlerer Porengröße. Solche bevorzugten Zeolithe weisen einen Zwangsindex im Bereich von 1 bis 12 auf, der nach dem Verfahren bestimmt wird, das in US-Patent Nr. 4,016,218 beschrieben ist. Diese bevorzugten Zeolithe sind auch durch bestimmte Sorptionseigenschaften gekennzeichnet, die mit ihren Eigenschaften in bezug auf eine relativ eingeschränkte Diffusion in Zusammenhang stehen. Diese Sorptionseigenschaften sind jene, die in US-Patent Nr. 4,810,357 für Zeolithe, wie Zeolith ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35 und Ferrierit, beschrieben sind. Diese Zeolithe weisen Porenöffnungen auf, die zu einer bestimmten Kombination von Sorptionseigenschaften führen, und zwar (1) ein Verhältnis der Sorption von n-Hexan zu o-Xylol, auf der Basis von Volumenprozent, von mehr als etwa 3, wobei die Sorption bei P/P0 = 0,1 und einer Temperatur von 50°C für n-Hexan und 80°C für o-Xylol bestimmt wurde, und (2) die Fähigkeit, bei 1000°F und einem Druck von 1 Atmosphäre aus einem Gemisch von n-Hexan/3-Methylpentan/2,3-Dimethylbutan mit einem Gewichtsverhältnis von 1/1/1 3-Methylpentan (3MP) bevorzugt gegenüber dem doppelt verzweigten 2,3-Dimethylbutan (DMB) selektiv zu cracken, wobei das Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten k3MD/kDMB, das bei einer Temperatur von 538°C (1000°F) bestimmt wurde, mehr als etwa 2 beträgt.The preferred catalysts for use as dewaxing catalysts are relatively restricted, medium pore size zeolites. Such preferred zeolites have a Constraint Index in the range of 1 to 12 which is determined by the method described in U.S. Patent No. 4,016,218. These preferred zeolites are also characterized by certain sorption properties which are related to their properties with respect to a relatively restricted diffusion. These sorption properties are those described in U.S. Patent No. 4,810,357 for zeolites such as zeolite ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35 and ferrierite. These zeolites have pore openings which result in a particular combination of sorption properties, namely (1) a ratio of the sorption of n-hexane to o-xylene, based on volume percent, of more than about 3, the sorption at P / P 0 = 0.1 and a temperature of 50 ° C for n-hexane and 80 ° C for o-xylene, and (2) the ability at 1000 ° F and a pressure of 1 atmosphere from a mixture of n-Hexane / 3-methylpentane / 2,3-dimethylbutane with a weight ratio of 1/1/1 3-methylpentane (3MP) preferentially cracking over the double-branched 2,3-dimethylbutane (DMB), the ratio of the rate constants k 3MD / k DMB determined at a temperature of 538 ° C (1000 ° F) is greater than about 2.

Der Begriff "P/P0" stimmt mit seiner üblichen Bedeutung überein, wie sie in der Literatur, z. B. in "The Dynamical Character of Adsorption" von J. H. deBoer, 2. Aufl., Oxford University Press (1968), beschrieben ist und stellt den relativen Druck dar, der als Verhältnis des Partialdrucks des Sorbats zum Dampfdruck des Sorbats bei der Sorptionstemperatur definiert wird. Das Verhältnis der Gechwindigkeitskonstanten k3MD/kDMB, wird auf übliche Weise nach folgender Gleichung aus der Kinetik 1. Ordnung bestimmt: k = (1/Tc)1n(1/1 – ε)worin k die Geschwindigkeitskonstante für jede Komponente ist, Tc die Kontaktzeit ist und ε die anteilige Umwandlung jeder Komponente ist.The term "P / P 0 " agrees with its usual meaning as used in the literature, e.g. B. in "The Dynamic Character of Adsorption" by JH deBoer, 2nd ed., Oxford University Press (1968), and represents the relative pressure, which defines the ratio of the partial pressure of the sorbate to the vapor pressure of the sorbate at the sorption temperature becomes. The ratio of the rate constants k 3MD / k DMB is determined in the usual way from the first order kinetics using the following equation: k = (1 / T c ) 1n (1/1 - ε) where k is the rate constant for each component, T c is the contact time and ε is the proportional conversion of each component.

Zeolithe, die diese Anforderungen in bezug auf die Sorption erfüllen, schließen den natürlich vorkommenden Zeolith Ferrierit sowie auch die synthetischen Zeolithe ZSM-22, ZSM-23 und ZSM-35 ein. Diese Zeolithe liegen zumindest teilweise in der sauren Form oder der Wasserstofform vor, wenn sie im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.Zeolites that meet these requirements in terms of sorption, conclude that of course occurring zeolite ferrierite as well as the synthetic zeolites ZSM-22, ZSM-23 and ZSM-35. These zeolites lie at least partially in the acidic form or the hydrogen form before when in the process according to the invention be used.

Die Herstellung und die Eigenschaften des Zeoliths ZSM-22 sind in US-Patent Nr. 4,810,357 (Chester) beschrieben, worauf für diese Beschreibung Bezug genommen wird.The manufacture and the properties of the ZSM-22 zeolite are described in U.S. Patent No. 4,810,357 (Chester), what for this description is referred to.

Der synthetische Zeolith ZSM-23 ist in US-Patenten Nr. 4,076,842 und 4,104,151 beschrieben, worauf für die Beschreibung dieses Zeoliths, seiner Herstellung und Eigenschaften Bezug genommen wird.The synthetic zeolite is ZSM-23 in U.S. Patent Nos. 4,076,842 and 4,104,151, followed by the description of this zeolite, its manufacture and properties becomes.

Das synthetische kristalline Material mit mittlerer Porengröße, das als ZSM-35 bezeichnet wird ("Zeolith ZSM-35" oder einfach "ZSM-35") ist in US-Patent Nr. 4,016,245 beschrieben, worauf für die Beschreibung dieses Zeoliths und seiner Herstellung Bezug genommen wird.The synthetic crystalline material with medium pore size, the is referred to as ZSM-35 ("Zeolite ZSM-35 "or simply" ZSM-35 ") is in US patent No. 4,016,245, whereupon for the description of this zeolite and reference is made to its manufacture.

Die Synthese von SAPO-11 ist in US-Patenten Nr. 4,943,424 und 4,440,871 beschrieben. Die Synthese von SAPO-41 ist in US-Patent Nr. 4,440,871 beschrieben.The synthesis of SAPO-11 is in US patents Nos. 4,943,424 and 4,440,871. The synthesis of SAPO-41 is described in U.S. Patent No. 4,440,871.

Ferrierit ist ein natürlich vorkommendes Material, das in der Literatur beschrieben ist, siehe z. B. D. W. Breck, ZEOLITE MOLECULAR SIEVES, John Wiley and Sons (1974), S. 125–127, 146, 219 und 625, worauf für die Beschreibung dieses Zeoliths Bezug genommen wird.Ferrierite is a naturally occurring one Material described in the literature, see e.g. B. D. W. Breck, ZEOLITE MOLECULAR SIEVES, John Wiley and Sons (1974), pp. 125-127, 146, 219 and 625, whereupon the description of this zeolite is referred to.

Die bei diesem formselektiven katalytischen Entparaffinieren verwendeten Entparaffinierungskatalysatoren schließen vorzugsweise eine Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente aus einem Metall ein. Obwohl es nicht unbedingt erforderlich sein kann, die selektiven Crackreaktionen zu fördern, hat sich gezeigt, daß das Vorhandensein dieser Komponente erwünscht ist, um bestimmte Isomerisierungsreaktionen zu fördern, die zum Synergismus dieses Entparaffinierungssystems mit zwei Katalysatoren beitragen. Das Vorhandensein der Metallkomponente führt zu einer Verbesserung des Produktes, insbesondere des VI und der Stabilität und trägt auch dazu bei, die Alterung des Katalysators zu verzögern. Das formselektive katalytische Entparaffinieren erfolgt normalerweise in Gegenwart von Wasserstoff unter Druck. Das Metall ist vorzugsweise Platin oder Palladium. Die Menge der Metallkomponente beträgt typischerweise 0,1 bis 10 Gew.-%. Falls erforderlich können Matrixmaterialien und Bindemittel verwendet werden.The shape-selective catalytic Dewaxing catalysts used in dewaxing preferably include a metal hydrogenation / dehydrogenation component. Although it may not be essential, the selective ones To promote crack reactions, has been shown to be present this component is desirable is to promote certain isomerization reactions that lead to synergism contribute to this dewaxing system with two catalysts. The presence of the metal component leads to an improvement in the Product, especially the VI and the stability and also helps the aging to delay the catalyst. Shape-selective catalytic dewaxing is usually done in the presence of hydrogen under pressure. The metal is preferred Platinum or palladium. The amount of the metal component is typically 0.1 to 10% by weight. If necessary, matrix materials and Binders can be used.

Das formselektive Entparaffinieren unter Verwendung von stark eingeschränkten, sehr formselektiven Katalysatoren kann in der gleichen allgemeinen Art und Weise wie andere katalytische Entparaffinierungsverfahren, wie die für die erste Isomerisierungsphase beschriebenen, durchgeführt werden. Für eine ausführlichere Erläuterung des formselektiven katalytischen Entparaffinierungsschrittes wird auf US-Patent 4,919,788 Bezug genommen.The form-selective dewaxing using highly restricted, very shape-selective catalysts can be in the same general manner as other catalytic Dewaxing processes, such as those for the first isomerization phase described, carried out become. For a more detailed explanation of the shape-selective catalytic dewaxing step refer to U.S. Patent 4,919,788.

Das Ausmaß der Umwandlung in geringersiedende Spezies in der Entparaffinierungsstufe ändert sich je nach Ausmaß der an dieser Stelle geforderten Entparaffinierung, d. h. nach dem Unterschied zwischen dem zu erzielenden Pourpoint und dem Pourpoint des Abflusses aus der Isomerisierungsstufe. Es hängt auch von der Selektivität des verwendeten formselektiven Katalysators ab. Bei niedrigeren Pourpoints des Produktes und bei relativ wenig selektiven Entparaffinierungskatalysatoren gibt es höhere Umwandlungen und einen entsprechend höheren Wasserstoffverbrauch.The extent of conversion to lower boiling Species in the dewaxing stage change depending on the extent of the dewaxing required at this point, d. H. after the difference between the pour point to be achieved and the pour point of the drain from the isomerization stage. It also depends on the selectivity of the one used shape-selective catalyst. At lower pour points of the product and with relatively few selective dewaxing catalysts it higher Conversions and a correspondingly higher hydrogen consumption.

Nachdem der Pourpoint des Öls durch selektives Entparaffinieren auf den gewünschten Wert verringert worden ist, kann das entparaffinierte Öl Behandlungen, wie einer Wasserstoffbehandlung, unterzogen werden, um Farbkörper zu entfernen und ein Schmierölprodukt mit den gewünschten Eigenschaften herzustellen. Das Fraktionieren kann angewendet werden, um den Vorlauf zu entfernen und die Vorschriften in bezug auf die Flüchtigkeit zu erfüllen. Geeignete Wasserstoffbehandlungsverfahren sind in den Ansprüchen 15, 16, 27 und 28 aufgeführt.After the pour point of the oil through selective dewaxing has been reduced to the desired value is the dewaxed oil Undergo treatments such as hydrogen treatment around color bodies to remove and a lubricating oil product with the ones you want To produce properties. Fractionation can be used to remove the lead and the regulations regarding the volatility to fulfill. Suitable hydrogen treatment processes are in claims 15, 16, 27 and 28 listed.

ProdukteProducts

Die Produkte von diesem Verfahren sind Materialien mit einem hohen VI und einem niedrigen Pourpoint, die mit einer hervorragenden Ausbeute erhalten werden. Neben hervorragenden viskosimetrischen Eigenschaften sind sie auch sehr stabil, sowohl oxidativ und thermisch als auch gegenüber UV-Licht. Bei den bevorzugten Wachsbeschickungen zu diesem Verfahren werden typischerweise VI-Werte im Bereich von 130 bis 150 erreicht, und es lassen sich bei Ausbeuten des Produktes von mindestens 50 Gew.-%, gewöhnlich mindestens 60 Gew.-%, bezogen auf die ursprüngliche Wachsbeschickung, leicht Werte von mindestens 140 erzielen.The products of this process are materials with a high VI and a low pour point, which are obtained with an excellent yield. In addition to excellent viscometric properties, they are also very stable, both oxidative and thermal as well as against UV light. With the preferred Wax loads for this process are typically VI values reached in the range of 130 to 150, and it can be used in yields the product of at least 50% by weight, usually at least 60% by weight, based on the original Wax loading, easily achieve values of at least 140.

BeispieleExamples

Beispiel 1example 1

Ein Zeolith Beta enthaltender Katalysator mit geringer Acidität wurde hergestellt, indem zuerst ein Gemisch aus 65 Gew.-Teilen Zeolith Beta und 35 Gew.-Teilen Siliciumdioxid (SiO2) extrudiert wurde. Der bei dieser Herstellung verwendete Zeolith Beta weist ein Verhältnis von SiO2 : Al2O3 von 600, eine durchschnittliche Kristallgröße von 1 bis 3 μm, durch Rasterelektronenmikroskopie (SEM) gemessen, auf. Einzelheiten der Synthese sind in US-Patenten 5,232,579, 5,164,169 und 5,164,170 aufgeführt. Das Gemisch von Zeolith Beta und Siliciumdioxid wurde mit einer wäßrigen Alkalilösung gemischt, wodurch eine Paste erzeugt wurde, und nach Standardverfahren extrudiert, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Katalysatorherstellung bekannt sind. Das Extrudat wurde 8 Stunden bei 121°C (250°F) getrocknet, mit 5 V./V. einer 1 n NH4NO3-Lösung in Kontakt gebracht, um dessen Natriummenge zu verringern. Das Extrudat mit verringerter Natriummenge wurde dann in N2 auf 482°C (900°F) erwärmt und 3 Stunden bei dieser Temperatur gehalten, bevor es 6 Stunden bei 538°C (1000°F) Luft ausgesetzt wurde, damit sich die organischen Verbindungen zersetzen, die bei der Herstellung des Zeoliths Beta verwendet worden waren. Dieser Katalysator wurde dann ausreichend lange (24 Stunden) 100% Dampf bei 101 kPaa (0 psig) ausgesetzt, damit seine α-Aktivität auf weniger als 15 abnimmt.A low acidity zeolite beta catalyst was prepared by first extruding a mixture of 65 parts by weight of zeolite beta and 35 parts by weight of silicon dioxide (SiO 2 ). The at the The zeolite beta used in its production has a SiO 2 : Al 2 O 3 ratio of 600, an average crystal size of 1 to 3 μm, measured by scanning electron microscopy (SEM). Details of the synthesis are given in U.S. Patents 5,232,579, 5,164,169 and 5,164,170. The mixture of zeolite beta and silica was mixed with an aqueous alkali solution to form a paste and extruded by standard methods known to those skilled in the catalyst preparation art. The extrudate was dried at 121 ° C (250 ° F) for 8 hours at 5 V./V. a 1N NH 4 NO 3 solution to reduce the amount of sodium. The reduced sodium extrudate was then heated in N 2 to 482 ° C (900 ° F) and held at that temperature for 3 hours before being exposed to air at 538 ° C (1000 ° F) for 6 hours to allow the organic compounds to dissolve decompose that had been used in the manufacture of the zeolite beta. This catalyst was then exposed to 100% steam at 101 kPa a (0 psig) for a sufficient time (24 hours) for its α activity to decrease to less than 15.

Dieses mit Dampf deaktivierte, Zeolith Beta enthaltende Material wurde dann dem Austausch mit einer wäßrigen Lösung von Platintetramminchloriddihydrat, die bei pH 7 bis 8 gehalten wurde, unterzogen. Der mit Platin ausgetauschte Katalysator wurde mit Wasser gespült, um Chloride zu entfernen, und dann in Luft auf 349°C (660°F) erhitzt und 3 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Der fertige Ka talysator enthielt 0,6 Gew.-% Platin und hat die in Tabelle 4 aufgeführten Eigenschaften.This steam deactivated zeolite Material containing beta was then exchanged with an aqueous solution of Platinum tetrammine chloride dihydrate maintained at pH 7 to 8 subjected. The catalyst replaced with platinum was replaced with water rinsed, to remove chlorides and then heated in air to 349 ° C (660 ° F) and kept at this temperature for 3 hours. The finished catalyst contained 0.6% by weight of platinum and has the properties listed in Table 4.

Tabelle 4 Eigenschaften des mit Siliciumdioxid verbundenen Pt/Beta-Katalysators

Figure 00350001
Table 4 Properties of the Pt / Beta catalyst associated with silica
Figure 00350001

Beispiel 2Example 2

Ein Zeolith Beta enthaltender Katalysator wurde hergestellt, indem zuerst ein Gemisch aus 65 Gew.-Teilen Zeolith Beta und 35 Gew.-Teilen Siliciumdioxid (SiO2) extrudiert wurde. Der bei dieser Herstellung verwendete Zeolith Beta hatte ein Verhältnis von SiO2 : Al2O3 von 50, eine durchschnittliche Kristallgröße von weniger als 0,05 μm, die unter Anwendung der SEM gemessen worden war, und war nach folgenden Standardverfahren für Zeolith Beta mit MIDW-Qualität synthetisiert worden. Das Gemisch aus Zeolith Beta und Siliciumdioxid wurde mit einer wäßrigen Alkalilösung gemischt, wodurch eine Paste erzeugt wurde, und nach Standardverfahren extrudiert, die dem Fachmann für Katalysatoren bekannt sind. Das Extrudat wurde 8 Stunden bei 121°C (250°F) getrocknet. Die Natrium enthaltenden Extrudate wurden dann in N2 auf 482°C (900°F) erhitzt und 3 Stunden bei dieser Temperatur gehalten, bevor sie 6 Stunden bei 538°C (1000°F) Luft ausgesetzt wurden, damit sich die organischen Verbindungen zersetzen, die bei der Herstellung des Zeoliths Beta verwendet worden waren. Dieser Katalysator wurde dann insgesamt 6 Stunden bei 71°C (160°F) einer 2 m wäßrigen Oxalsäurelösung ausgesetzt. Der mit Oxalsäure behandelte Katalysator Zeolith Beta wurde dann 2 Stunden auf 538°C (1000°F) erhitzt. Das Material hatte einen α-Wert von weniger als 10 und einen Natriumgehalt von 525 ppmw.A catalyst containing zeolite beta was prepared by first extruding a mixture of 65 parts by weight of zeolite beta and 35 parts by weight of silicon dioxide (SiO 2 ). The zeolite beta used in this preparation had a SiO 2 : Al 2 O 3 ratio of 50, an average crystal size of less than 0.05 μm, which had been measured using the SEM, and was in accordance with the following standard methods for zeolite beta MIDW quality has been synthesized. The zeolite beta and silica mixture was mixed with an aqueous alkali solution to form a paste and extruded by standard methods known to those skilled in the art of catalysts. The extrudate was dried at 121 ° C (250 ° F) for 8 hours. The sodium-containing extrudates were then heated in N 2 to 482 ° C (900 ° F) and held at that temperature for 3 hours before being exposed to air at 538 ° C (1000 ° F) for 6 hours to decompose the organic compounds that had been used in the manufacture of the zeolite beta. This catalyst was then exposed to a 2M aqueous oxalic acid solution at 71 ° C (160 ° F) for a total of 6 hours. The zeolite beta catalyst treated with oxalic acid was then heated to 538 ° C (1000 ° F) for 2 hours. The material had an α value of less than 10 and a sodium content of 525 ppmw.

Dieser mit Oxalsäure behandelte Katalysator Zeolith Beta wurde dann einem Austausch mit einer wäßrigen Lösung von Platintetraminchloriddihydrat, die bei pH 5 bis 6 gehalten wurde, unterzogen. Der mit Platin ausgetauschte Katalysator wurde mit Wasser gespült, um Chloride zu entfernen und dann in Luft auf 349°C (660°F) erhitzt und 3 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Der fertige Katalysator enthielt 0,5 Gew.-% Platin und hat die in der vorstehenden Tabelle 4 aufgeführten Eigenschaften.This catalyst treated with oxalic acid Zeolite Beta was then exchanged with an aqueous solution of Platinum tetramine chloride dihydrate, which was kept at pH 5 to 6, subjected. The catalyst replaced with platinum was replaced with water rinsed, to remove chlorides and then heated in air to 349 ° C (660 ° F) and kept at this temperature for 3 hours. The finished catalyst contained 0.5% by weight of platinum and has that in the table above 4 listed Characteristics.

Beispiel 3Example 3

Paraffingatsch, der vom Lösungsmittelentparaffinieren eines hochsiedenden neutralen Furfural-Raffinats mit 97 mm2/s (cSt) (450 SUS) stammte, wurde bei einer milden Severity hydrogecrackt, damit sein Schwefel- und Stickstoffgehalt abnimmt. Die Bedingungen für den milden Hydrocrackschritt lauteten: 2 LHSV, 404°C (760°F), Partialdruck 13891 kPaa (2000 psig H2). Die Eigenschaften des Paraffingatsch und des gestrippten, hydrogecrackten Produktes sind in Tabelle 5 aufgeführt.Paraffin gum, which originated from the solvent dewaxing of a high-boiling neutral furfural raffinate at 97 mm 2 / s (cSt) (450 SUS), was hydrocracked at a mild severity to reduce its sulfur and nitrogen content. The conditions for the mild hydrocracking step were: 2 LHSV, 404 ° C (760 ° F), partial pressure 13891 kPa a (2000 psig H 2 ). The properties of paraffin gossip and stripped, Hydrocracked product are listed in Table 5.

Der milde Hydrocrackschritt wandelte 16% der Paraffingatschbeschickung in Produkte um, die unter 343°C (650°F) sieden, und wandelte auch 17% des Wachses in der Beschickung um. Die Wachsumwandlung und die Schmierölausbeute werden durch folgende Gleichungen berechnet. Wegen der Übereinstimmung wurde die Ausbeute des entparaffinierten Öls auf einen Pourpoint von 0°F korrigiert.

Figure 00370001
Wachsausbeute = (Ausbeute der Destillationsrückstände gegenüber der wachsartigen Beschickung) × (Ausbeute des ölfreien Wachses vom Lösungsmittelentparaffinieren auf der Basis der Beschickung zur Vorrichtung für das Lösungsmittelentparaffinieren) Schmierölausbeute = 100 – Wachsbeschickung – 650°F+-Umwandlung, durch simulierte Destillation gemessen The mild hydrocracking step converted 16% of the paraffin wax feed to products boiling below 650 ° F (343 ° C) and also converted 17% of the wax in the feed. The wax conversion and the lubricating oil yield are calculated using the following equations. Because of the agreement, the yield of the dewaxed oil was corrected to a pour point of 0 ° F.
Figure 00370001
Wax yield = (yield of the distillation residues compared to the waxy feed) × (yield of the oil-free wax from solvent dewaxing based on the feed to the device for solvent dewaxing) Lube oil yield = 100 - wax loading - 650 ° F + -Conversion, measured by simulated distillation

Tabelle 5 Eigenschaften des Beschickungsmaterials

Figure 00370002
Table 5 Properties of the feed material
Figure 00370002

Tabelle 5 Fortsetzung

Figure 00380001
Table 5 continued
Figure 00380001

Beispiel 4Example 4

Der mild hydrogecrackte Paraffingatsch von Beispiel 3 wurde in getrennten Versuchen über den Pt/Beta-Katalysatoren von Beispiel 1 und 2 umgesetzt. Die Reaktionsbedingungen lauteten: 13891 kPaa (2000 psig) und LHSV = 1 für den Katalysator von Beispiel 1 und LHSV = 1,25 für den Katalysator von Beispiel 2. Die Katalysatortemperatur wurde geändert, um Änderungen bei der Severity der Reaktion herbeizuführen. Vor der Einführung der flüssigen Beschickung wurden beide Katalysatoren bis zu einer Höchsttemperatur von 371°C (700°F) mit einem Gemisch aus 2 Vol.-% H2S/98 Vol.-% H2 vorsulfidiert.The mildly hydrocracked paraffin grease from Example 3 was implemented in separate experiments over the Pt / Beta catalysts from Examples 1 and 2. The reaction conditions were 13891 kPa a (2000 psig) and LHSV = 1 for the catalyst of Example 1 and LHSV = 1.25 for the catalyst of Example 2. The catalyst temperature was changed to make changes in the severity of the reaction. Before the liquid feed was introduced, both catalysts were presulfided to a maximum temperature of 371 ° C (700 ° F) with a mixture of 2% by volume H 2 S / 98% by volume H 2 .

Der Reaktorabfluß aus diesen Versuchen wurde durch simulierte Destillation analysiert, um die Umwandlung in Produkte mit 343°C (650°F-) zu bestimmen, und danach bis zur nominellen Trenngrenze 343°C (650°F) destilliert. Die Wachs- und Schmierölausbeuten und die Wachsumwandlungen wurden auf der Basis der Gleichungen von Beispiel 3 berechnet und sind in Tabelle 6 aufgeführt. Die Figur zeigt die relative Abhängigkeit der Schmierölausbeute von der Wachsumwandlung für diese beiden Katalysatoren.The reactor effluent from these experiments was analyzed by simulated distillation to convert into products at 343 ° C (650 ° F-) and then distilled to the nominal cut point of 343 ° C (650 ° F). The wax and lubricating oil yields and the wax conversions were calculated based on the equations of Example 3 calculated and are listed in Table 6. The Figure shows the relative dependency the lubricating oil yield of wax conversion for these two catalysts.

Die Selektivität für die Wachsisomerisierung des Katalysators mit kleinen Kristallen (Beispiel 2) war deutlich höher als die des Katalysators mit großen Kristallen (Beispiel 1). Die Schmierölausbeute hatte für den Pt/Beta-Katalysator mit kleinen Kristallen den Höchstwert bei 64%, wohingegen sie bei dem Katalysator mit großen Kristallen nur 52% erreichte. In Übereinstimmung dem aufeinanderfolgenden Netzwerk von Reaktionen aus Isomerisierung, gefolgt vom formselektiven Cracken ergaben beide Katalysatoren bei niedrigen Wachsumwandlungen (weniger als 40%) ähnliche Ausbeuten. Wenn die Severity der Reaktion zunahm, nahm die Crackrate beim Katalysator mit großen Kristallen im Verhältnis zur Isomerisierungsrate jedoch wesentlich zu, so daß bei einer Wachsumwandlung von 50% die Erzeugungsrate von Schmieröl durch Isomerisierung mit der Verlustrate bei Schmieröl durch Cracken übereinstimmte. Eine Erhöhung der Wachsumwandlung über diesen Punkt führte zu einer Verringerung der Schmierölausbeute. Im Gegensatz dazu blieb das Verhältnis zwischen Isomerisierung und Cracken beim Katalysator mit kleinen Kristallen bis zu hohen Wachsumwandlungen hoch. Die Geschwindigkeiten dieser beiden Reaktionen wurden nicht äquivalent, bis nicht eine Wachsumwandlung von 80% erreicht war.The selectivity for the wax isomerization of the Small crystal catalyst (Example 2) was significantly higher than that of the catalyst with large Crystals (example 1). The lubricating oil yield had for the Pt / Beta catalyst the maximum value with small crystals at 64%, whereas the catalyst with large crystals only reached 52%. In accordance the sequential network of isomerization reactions, followed by shape-selective cracking resulted in both catalysts low wax conversions (less than 40%) similar yields. If the Severity of the reaction increased, the crack rate at the catalyst with big Crystals in proportion to the isomerization rate, however, so that at a Wax conversion of 50% by the rate of generation of lubricating oil Isomerization coincided with the rate of loss of lubricating oil due to cracking. An increase the wax conversion over led this point to a reduction in the lubricating oil yield. In contrast to the relationship remained between isomerization and cracking in the catalyst with small Crystals up to high wax conversions. The speeds these two reactions were not equivalent until a wax conversion of 80% was reached.

Die praktische Anwendung der Erfindung besteht, über die naheliegenden höheren Ausbeuten für den Katalysator mit kleinen Kristallen hinaus, in der Fähigkeit des Katalysators, bei einer hohen Wachsumwandlung selektiv zu wirken. Das verringert die Umlaufmenge von Wachs und die erforderliche Größe der Reaktoren, um eine vorgegebene Menge eines Grundmaterials mit hohem VI zu erzeugen.Practical application of the invention exists about the obvious higher ones Yields for the catalyst with small crystals, in the ability of the catalyst to act selectively with a high wax conversion. This reduces the amount of wax in circulation and the required size of the reactors, to produce a given amount of a high VI base material.

Die Acidität des Zeoliths kann auch bei der Bestimmung der Isomerisierungsselektivität eine wichtige Rolle spielen. Während der Pt/Beta-Katalysator mit großen Kristallen im Vergleich mit der Version mit kleinen Kristallen (13 gegenüber 8) einen höheren α-Wert aufwies, ist es wahrscheinlich, daß der zwischen diesen Katalysatoren beobachtete Unterschied bei der Selektivität nicht primär eine Funktion der Acidität war. Der Unterschied der α-Werte ist nicht signifikant hoch.The acidity of the zeolite can also play an important role in determining the isomerization selectivity. While the Pt / beta catalyst with large crystals had a higher α value compared to the version with small crystals (13 versus 8), it is likely that the difference in selectivity observed between these catalysts is not primarily a function of acidity was. The Un The difference in the α values is not significantly high.

Tabelle 6 Selektivität bei der Isomerisierung von Wachs der mit Siliciumdioxid gebundenen Pt/Beta-Katalysatoren Katalysator von Beispiel 1 (1 bis 3 μm, 13 ∝)

Figure 00400001
Table 6 Selectivity in the Isomerization of Wax of the Pt / Beta Catalysts Bound With Silica Catalyst of Example 1 (1 to 3 μm, 13 ∝)
Figure 00400001

Katalysator von Beispiel 2 (0,05 μm, 8 ∝)

Figure 00410001
Example 2 catalyst (0.05 μm, 8 8)
Figure 00410001

Claims (26)

Verfahrens zur Herstellung eines Schmieröls mit einem Viskositätsindex (VI) von mindestens 130 aus einer wachsartigen Kohlenwasserstoffbeschickung mit einem Wachsgehalt von mindestens 20 Gew.-%, das das katalytische Entparaffinieren der in der Beschickung vorhandenen wachsartigen Paraffine, primär durch Isomerisieren, in Gegenwart von Wasserstoff und in Gegenwart eines Molekularsiebs mit großen Poren und geringer Acidität umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Zeolith Beta, Y und Mordenit besteht, mit mindestens einem Porenkanal mit einer Hauptabmessung von mehr als 0,7 nm und mit einer Kristallgröße von weniger als 0,1 μm, einem α-Wert von nicht mehr als 30 und der eine Hydrierungskomponente aus einem Edelmetall enthält.Process for producing a lubricating oil with a viscosity Index (VI) of at least 130 from a waxy hydrocarbon feed with a wax content of at least 20% by weight, which is the catalytic Dewaxing the wax-like substances present in the feed Paraffins, primary by isomerization, in the presence of hydrogen and in the presence a molecular sieve with large Pores and low acidity comprises that selected from the group which consists of zeolite beta, Y and mordenite, with at least a pore channel with a main dimension of more than 0.7 nm and with a crystal size of less than 0.1 μm, an α value of not more than 30 and the one hydrogenation component from one Contains precious metal. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Molekularsieb mit großen Poren mindestens einen Porenkanal aus 12-gliedrigen Sauerstoffringen besitzt.The method of claim 1, wherein the molecular sieve with big Pores at least one pore channel made of 12-membered oxygen rings has. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zeolith Beta einen α-Wert von nicht mehr als 20 aufweist.The method of claim 1, wherein the zeolite beta an α value of no more than 20. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Molekularsieb mit großen Poren eine Kristallgröße von weniger als 0,05 μm aufweist.The method of claim 1, wherein the molecular sieve with big Pores a crystal size of less than 0.05 μm having. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Molekularsieb mit großen Poren ein Zeolith Beta mit geringer Acidität ist, der der Dampf behandlung unterzogen wurde, der ein Verhältnis von Siliciumdioxid : Aluminiumoxid des Gitters von mindestens 200 : 1 aufweist.The method of claim 1, wherein the molecular sieve with big Pores is a zeolite beta with low acidity, which is the steam treatment has undergone a relationship of silicon dioxide: aluminum oxide of the lattice of at least 200 : 1 has. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Molekularsieb mit großen Poren einen Isomerisierungskatalysator aus einem borhaltigen Zeolith Beta umfaßt, bei dem das Bor als Gitterkomponente des Zeolith Beta vorliegt.The method of claim 1, wherein the molecular sieve with big Pores an isomerization catalyst from a boron-containing zeolite Beta includes in which the boron is present as a lattice component of the zeolite beta. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Molekularsieb mit großen Poren 0,3 bis 2 Gew.-% Pt auf einem Träger umfaßt, der Zeolith Beta umfaßt.The method of claim 1, wherein the molecular sieve with big Pores 0.3 to 2 wt .-% Pt on a support comprising zeolite beta. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschickung eine wachsartige Kohlenwasserstoffbeschickung mit einem Wachsgehalt von mindestens 40 Gew.-% und einem Aromatengehalt von weniger als 25 Gew.-% umfaßt.The method of claim 1, wherein the feed a waxy hydrocarbon feed with a wax content of at least 40% by weight and an aromatic content of less than 25 wt .-% comprises. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Beschickungsmaterial aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Rohparaffin, entöltem Wachs, Wachs von einem Fischer-Tropsch-Verfahren, Bodenölen, Petrolatum, Vakuumgasöl oder Raffinat von der Lösungsmittelextraktion eines Vakuumdestillats besteht.The method of claim 1, wherein the feed material selected from the group is that from raw paraffin, de-oiled Wax, wax from a Fischer-Tropsch process, floor oils, petrolatum, Vacuum gas oil or raffinate from solvent extraction a vacuum distillate. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführt wird, wodurch 40 bis 90 Gew.-% des in der Beschickung enthaltenen Wachs umgewandelt werden.The method of claim 1, wherein the method in Presence of hydrogen is carried out, reducing 40 to 90 % By weight of the wax contained in the feed is converted. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bedingungen einen Partialdruck von Wasserstoff im Bereich von 4238 bis 20786 kPaa (600 bis 3000 psig) und eine Temperatur von 288 bis 427°C (550 bis 800°F) einschließen.The method of claim 1, wherein the conditions include a partial pressure of hydrogen in the range of 4238 to 20786 kPa a (600 to 3000 psig) and a temperature of 288 to 427 ° C (550 to 800 ° F). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die katalytisch entparaffinierte Beschickung einem weiteren selektiven Entparaffinieren unterzogen wird, um den zu erzielenden Pourpoint zu erreichen.The method of claim 1, wherein the catalytic dewaxed feed another selective dewaxing is subjected to achieve the pour point to be achieved. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das weitere Entparaffinieren entweder durch Lösungsmittel oder katalytische Maßnahmen erreicht wird.The method of claim 12, wherein the further dewaxing either by solvent or catalytic measures is achieved. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die katalytisch entparaffinierte Beschickung der Wasserstoffbehandlung unterzogen wird, indem sie bei einem Druck im Bereich von etwa 3549 bis etwa 20786 kPaa (500 bis etwa 3000 psig), einer Reaktionstemperatur im Bereich von etwa 260 bis etwa 427°C (500 bis etwa 800°F), einer Raumgeschwindigkeit, die im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10 LHSV liegt und bei einer Zirkulationsrate von Wasserstoff bei einem Durchgang, die von etwa 178 bis etwa 1780 nl/l (1000 bis etwa 10000 scf/b) liegt, mit einem Katalysator in Kontakt gebracht wird, der eine Hydrierungskomponente aus einem Metall auf einem porösem Trägermaterial umfaßt, um die Wärme- und Oxidationsbeständigkeit des Schmieröls zu verbessern.The method of claim 1, wherein the catalytically dewaxed feed the hydrogen treatment is subjected by at a pressure in the range of about 3549 to about 20786 kPa a (500 to about 3000 psig), a reaction temperature in the range of about 260 to about 427 ° C (500 to about 800 ° F), a space velocity that is in the range of about 0.1 to about 10 LHSV, and a circulation rate of hydrogen in one pass that is from about 178 to about 1780 nl / L (1000 to about 10,000 scf / b) is brought into contact with a catalyst comprising a hydrogenation component made of a metal on a porous carrier material in order to improve the heat and oxidation resistance of the lubricating oil. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Beschickung nach dem selektiven Entparaffinieren der Wasserstoffbehandlung unterzogen wird, indem sie bei einem Druck im Bereich von etwa 3549 bis etwa 20786 kPaa (500 bis etwa 3000 psig), einer Reaktionstemperatur im Bereich von etwa 260 bis etwa 427°C (500 bis etwa 800°F), einer Raumgeschwindigkeit, die im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10 LHSV liegt und bei einer Zirkulationsrate von Wasserstoff bei einem Durchgang, die von etwa 178 bis etwa 1780 nl/l (1000 bis etwa 10000 scf/b) liegt, mit einem Katalysator in Kontakt gebracht wird, der eine Hydrierungskomponente aus einem Metall auf einem porösem Trägermaterial umfaßt, um die Wärme- und Oxidationsbeständigkeit des Schmieröls zu verbessern.The method of claim 12, wherein the feed is subjected to the selective dewaxing hydrotreating by at a pressure in the range of about 3549 to about 20786 kPa a (500 to about 3000 psig), a reaction temperature in the range of about 260 to about 427 ° C (500 to about 800 ° F), a space velocity that is in the range of about 0.1 to about 10 LHSV, and a hydrogen circulation rate in one pass that is from about 178 to about 1780 nl / l (1000 to about 10,000 scf / b) is contacted with a catalyst comprising a metal hydrogenation component on a porous support material to improve the heat and oxidation resistance of the lubricating oil. Verfahren zur Herstellung eines Schmieröls mit einem Viskositätsindex (VI) von mindestens 130 aus einer wachsartigen Kohlenwasserstoffbeschickung mit einem Wachsgehalt von 20 von mindestens 20 Gew.-%, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: a) Hydrocracken der Beschickung, um sowohl deren Stickstoffgehalt zu verringern als auch naphthenische und aromatische Komponenten zu entfernen, wodurch der VI verbessert wird, wobei das Hydrocrackverfahren den Kontakt der Beschickung mit einem Katalysator umfaßt, der aus einer Hydrierungskomponente aus einem Metall auf Luft saurem Träger besteht. b) Katalytisches Entparaffinieren der in der Beschickung vorhandenen wachsartigen Paraffine, primär durch Isomerisierung, in Gegenwart von Wasserstoff und in Gegenwart eines Molekularsiebs mit großen Poren und geringer Acidität, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Zeolith Beta, Y und Mordenit besteht, mit mindestens einem Porenkanal mit einer Hauptabmessung von mehr als 0,7 nm und einer Kristallgröße von weniger als 0,1 μm, einem α-Wert von nicht mehr als 30 und der eine Hydrierungskomponente aus einem Edelmetall enthält.Process for producing a lubricating oil with a viscosity Index (VI) of at least 130 from a waxy hydrocarbon feed with a wax content of 20 of at least 20 wt .-%, wherein the Procedure includes the following steps: a) hydrocracking the Feed to reduce both their nitrogen content and also remove naphthenic and aromatic components, thereby the VI is improved, the hydrocracking process making contact the feed comprising a catalyst consisting of a hydrogenation component consists of a metal on air acidic carrier. b) Catalytic Dewaxing the wax-like substances present in the feed Paraffins, primary by isomerization, in the presence of hydrogen and in the presence a molecular sieve with large Pores and low acidity, that selected from the group which consists of zeolite beta, Y and mordenite, with at least a pore channel with a main dimension of more than 0.7 nm and a crystal size of less than 0.1 μm, an α value of not more than 30 and the one hydrogenation component from one Contains precious metal. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Molekularsieb mit großen Poren mindestens einen Porenkanal aus 12-gliedrigen Sauerstoffringen besitzt.The method of claim 16, wherein the molecular sieve with big Pores at least one pore channel made of 12-membered oxygen rings has. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Zeolith Beta einen α-Wert von nicht mehr als 20 aufweist.The method of claim 16, wherein the zeolite is beta an α value of no longer than 20. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Molekularsieb mit großen Poren ein Zeolith Beta mit geringer Acidität ist, der der Dampfbehandlung unterzogen wurde, der ein Verhältnis von Siliciumdioxid : Aluminiumoxid des Gitters von mindestens 200 : 1 aufweist.The method of claim 16, wherein the molecular sieve with big Pores is a zeolite beta with low acidity, that of steam treatment has undergone a relationship of silicon dioxide: aluminum oxide of the lattice of at least 200 : 1 has. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Molekularsieb mit großen Poren 0,3 bis 2 Gew.-% Pt auf einem Träger umfaßt, der Zeolith Beta umfaßt.The method of claim 16, wherein the molecular sieve with big Pores 0.3 to 2 wt .-% Pt on a support comprising zeolite beta. Verfahren nach Anspruch J7, wobei das Beschickungsmaterial aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Rohparaffin, entöltem Wachs, Wachs von einem Fischer-Tropsch-Verfahren, Bodenölen, Petrolatum, Vakuumgasöl oder Raffinat von der Lösungsmittelextraktion eines Vakuumdestillats besteht.The method of claim J7, wherein the feed material selected from the group is that from raw paraffin, de-oiled Wax, wax from a Fischer-Tropsch process, floor oils, petrolatum, Vacuum gas oil or raffinate from solvent extraction a vacuum distillate. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Bedingungen des Schrittes (b) einen Partialdruck von Wasserstoff im Bereich von 4238 bis 20786 kPaa (600 bis 300 psig) und eine Temperatur von 288 bis 427°C (550 bis 800°F) einschließen.The method of claim 16, wherein the conditions of step (b) include a partial pressure of hydrogen in the range of 4238 to 20786 kPa a (600 to 300 psig) and a temperature of 288 to 427 ° C (550 to 800 ° F). Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Abfluß vom Schritt (b) einem weiteren selektiven Entparaffinieren unterzogen wird, um den zu erzielenden Pourpoint zu erreichen.The method of claim 16, wherein the step effluent (b) subjected to further selective dewaxing, to reach the pour point to be achieved. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das weitere Entparaffinieren entweder durch ein Lösungsmittel oder durch katalytische Maßnahmen erreicht wird.The method of claim 23, wherein the further dewaxing either by a solvent or through catalytic measures is achieved. Verfahren nach Anspruch 16, wobei zumindest ein Teil des Abflusses vom Schritt (b) der Wasserstoffbehandlung unterzogen wird, indem er bei einem Druck im Bereich von etwa 3549 bis etwa 20786 kPaa (500 bis etwa 3000 psig), einer Reaktionstemperatur im Bereich von etwa 260 bis etwa 427°C (500 bis etwa 800°F), einer Raumgeschwindigkeit, die im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10 LHSV liegt und bei einer Zirkulationsrate von Wasserstoff bei einem Durchgang, die von etwa 178 bis etwa 1780 nl/l (1000 bis etwa 10000 scf/b) liegt, mit einem Katalysator in Kontakt gebracht wird, der eine Hydrierungskomponente aus einem Metall auf einem porösem Trägermaterial umfaßt, um die Wärme- und Oxidationsbeständigkeit des Schmieröls zu verbessern.The method of claim 16, wherein at least a part of the effluent is subjected to the step (b) the hydrogen treatment by keeping it at a pressure in the range of about 3549 to about 20786 kPa a (500 to about 3000 psig), a reaction temperature in the range of about 260 to about 427 ° C (500 to about 800 ° F), a space velocity that is in the range of about 0.1 to about 10 LHSV and a circulation rate of hydrogen in one pass that is from about 178 to about 1780 nl / l (1000 to about 10000 scf / b) is contacted with a catalyst comprising a hydrogenation component made of a metal on a porous support material to improve the heat and oxidation resistance of the lubricating oil. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Abfluß vom Schritt (b) von Anspruch 16 nach dem weiteren selektiven Entparaffinieren der Wasserstoffbehandlung unterzogen wird, indem er bei einem Druck im Bereich von etwa 3549 bis etwa 20786 kPaa (500 bis etwa 3000 psig), einer Reaktionstemperatur im Bereich von etwa 260 bis etwa 427°C (500 bis etwa 800°F), einer Raumgeschwindigkeit, die im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10 LHSV liegt und bei einer Zirkulationsrate von Wasserstoff bei einem Durchgang, die von etwa 178 bis etwa 1780 nl/l (1000 bis etwa 10000 scf/b) liegt, mit einem Katalysator in Kontakt gebracht wird, der eine Hydrierungskomponente aus einem Metall auf einem porösem Trägermaterial umfaßt, um die Wärme- und Oxidationsbeständigkeit des Schmieröls zu verbessern.The method of claim 23, wherein the effluent from step (b) of claim 16, after further selectively dewaxing, is subjected to the hydrogen treatment by being at a pressure in the range of about 3549 to about 20786 kPa a (500 to about 3000 psig) Reaction temperature in the range of about 260 to about 427 ° C (500 to about 800 ° F), a space velocity that is in the range of about 0.1 to about 10 LHSV, and a circulation rate of hydrogen in one pass that is about 178 up to about 1780 nl / l (1000 to about 10000 scf / b) is contacted with a catalyst comprising a metal hydrogenation component on a porous support material to improve the heat and oxidation resistance of the lubricating oil.
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