FI130674B1

FI130674B1 - Menetelmä nestemäisten kuljetuspolttoainekomponenttien valmistamiseksi

Info

Publication number: FI130674B1
Application number: FI20225606A
Authority: FI
Inventors: Pekka Aalto; Yaseen Khan; Kaisa Lamminpää; Ville Suntio; Sami Toppinen; Väinö Sippola
Original assignee: Neste Oyj
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2024-01-11
Also published as: FI20225606A1

Abstract

Tarjotaan prosessi ainakin yhden nestemäisen liikennepolttoainekomponentin valmistamiseksi. Prosessissa parafiininen hiilivetysyöttö altistetaan vetyisomeroinnille vetyisomerointipoisteen saamiseksi, josta vetyisomerointipoisteesta erotetaan kierrätysvirta, joka altistetaan hydrokrakkaamiselle hydrokrakkauspoisteen saamiseksi, jotka hydroisomerointipoiste ja hydrokraukkauspoiste syötetään fraktiontiin, josta saadaan ainakin yksi nestemäinen liikennepolttoainekomponentti.

Claims

PATENTTIVAATIMUKSET

1. Menetelmä — vähintään yhden nestemadisen — liikennepolttoainekomponentin valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää, että: tarjotaan käyttöön parafiinista hiilivetysyöttöä, joka käsittää vähintään 60 paino-% — parafiineja parafiinisen hiilivetysyötön kokonaispainosta, joista parafiineista enintään 30 paino-% on isoparafiineja; hydroisoimeroidaan — ensimmäisessä = reaktorissa parafiinista — hiilivetysyöttöä hydroisomerointikatalyytin läsnä ollessa hydroisomerointipoisteen saamiseksi; fraktioidaan hydroisomerointipoistetta vähintään kierrätysvirran, joka käsittää C16-n- — parafiineja ja jonka T5-lämpötila (5 tilavuus-% talteen otettua, EN ISO 3405-2019) on 270° C tai korkeampi, erottamiseksi fraktioinnista, joka kierrätysvirta käsittää vähintään 50 paino- % isoparafiineja kierrätysvirran parafiinien kokonaispainosta; vetykrakataan toisessa reaktorissa kierrätysvirran käsittävää toisen reaktorin syöttöä vetykrakkauskatalyytin läsnä ollessa kierrätyspoisteen saamiseksi; syötetään kierrätyspoistetta fraktiointiin yhteissyöttönä hydroisomerointipoisteen kanssa, ja otetaan talteen fraktioinnista vähintään yhtä tai useampaa nestemäistä liikennepolttoainekomponenttia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa hydroisomerointi ensimmäisessä — reaktorissa suoritetaan lämpötilassa, joka on alueella 200 °C - 500 °C, edullisesti 230 °C - 500 °C, edullisemmin 250 °C - 450 °C, vielä edullisemmin 280 °C - 400 °C, paineessa, joka on alueella 1 MPa - 10 MPa, edullisesti 2 MPa - 8 MPa tai 3 MPa - 10 MPa, H2:n osapaineen ensimmäisen reaktorin sisääntulossa ollessa alueella 1 MPa - 10 MPa, edullisesti 2 MPa - 8 MPa, massavirran katalyytin massaa kohti (weight hourly space velocity) ollessa alueella @ 25 0.1 - 10, edullisesti 0.2 - 8, edullisemmin 0.4 - 6 kg parafiinista hiilivetysyöttöä per kg < katalyyttiä tunnissa, ja Hz:n suhteen parafiiniseen hiilivetysyöttöön ollessa alueella 10 - O 2000, edullisesti 50 - 1000 normaalilitraa H2:ta per litraa parafiinista hiilivetysyöttöä.

2 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, jossa vetykrakkaus toisessa E reaktorissa suoritetaan lämpötilassa, joka on alueella 200 °C - 450 °C, edullisesti 220 °C - O 30 430 °C, edullisemmin 280 °C - 350 °C, paineessa, joka on alueella 0,4 MPa - 8 MPa, O edullisesti 1 MPa - 7 MPa, edullisemmin 2,5 MPa - 7 MPa, Hz:n osapaineen toisen reaktorin N sisääntulossa ollessa alueella 0,4 MPa - 8 MPa, edullisesti 1 MPa - 7 MPa, edullisemmin N 2,5 MPa - 7 MPa, massavirran katalyytin massaa kohti (weight hourly space velocity) ollessa alueella 0,1 - 10, edullisesti 0,2 - 8, edullisemmin 0,4 - 6, vielä edullisemmin 0,5 -

1,5 kg toisen reaktorin syöttöä per kg katalyyttiä tunnissa, ja Hz:n suhteen toisen reaktorin syöttöön ollessa alueella 10 - 2000, edullisesti 50 - 1000 normaalilitraa H2:ta per litraa toisen reaktorin syöttöä.

4. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa — ensimmäistä reaktoria käytetään korkeammassa lämpötilassa kuin toista reaktoria.

5. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa kierrätysvirta käsittää vähintään 60 paino-%, edullisesti vähintään 70 paino-%, edullisemmin — vähintään 80 paino-% = isoparafiineja = kierrätysvirran — parafiinien kokonaispainosta; ja/tai vähintään 5 paino-%, edullisesti vähintään 10 paino-%, — edullisemmin vähintään 15 paino-%, vielä edullisemmin vähintään 20 paino-% monihaaroittuneita isoparafiineja kierrätysvirran parafiinien kokonaispainosta.

6. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa kierrätysvirran samepiste on alle 0 °C, edullisesti alle -5 °C, edullisemmin alle -8 °C, vielä edullisemmin alle -10 *C (ASTM D 5771-17).

7. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa kierrätysvirran T5-lämpötila (ENISO3405-2109) on alueella 270 °C - alle 300 °C, edullisesti alueella 270 °C - alle 295 °C, edullisemmin alueella 270 °C - alle 290 °C, ja/tai kiehumisen alkupiste (IBP, ENISO3405-2019) on alle 290 °C, edullisesti alle 288 °C, edullisemmin alle 285 °C, tai alle 280 °C.

8. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa kierrätyspoistetta ja hydroisomerointipoistetta syötetään fraktiointiin painosuhteessa 1:10 - 10:1, edullisesti 1:5 - 5:1.

9. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa toisen 2 reaktorin syöttö käsittää lisäksi osan hydroisomerointipoistetta. O N 25 10. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, joka käsittää, S että monitoroidaan vähintään yhden tai useamman arvon vastaanottamiseksi vähintään O — yhtä tai useampaa seuraavista parametreista: E - epäpuhtauden pitoisuus parafiinisessa hiilivetysyötössä, edullisesti parafiinisen O hiilivetysyötön pitoisuus vähintään yhtä tai useampaa seuraavista: N, $, O, P, Si, CI, Fe, LO 30 — alkalimetallit, maa-alkalimetallit, ja/tai koksia muodostavat yhdisteet; N - NH3- ja/tai H2S-pitoisuus hydroisomerointipoisteen kaasumaisessa faasissa, ja/tai N NH3 ja/tai H2S-pitoisuus kierrätyspoisteen kaasumaisessa faasissa;

- hydroisomerointipoisteen = ja/tai kierrätyspoisteen fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia, edullisesti vähintään yksi tai useampi samepisteestä, jäätymispisteestä, jähmepisteestä, suodatettavuuslämpötilasta, kinemaattisesta viskositeetista, tiheydestä, ja/tai tislausominaisuudesta;

- hydroisomerointipoisteen ja/tai kierrätyspoisteen koostumuksellisia ominaisuuksia, edullisesti vähintään yksi tai useampi isoparafiinien pitoisuudesta, C8-C14 -hiilivetyjen pitoisuudesta, monihaaroittuneiden isoparafiinien pitoisuudesta, ja/tai C1-C4 -hiilivetyjen pitoisuudesta hydroisomerointipoisteessa tai kierrätyspoisteessa;

- vähintään yhden tai useamman talteen otetun nestemäisen

— liikennepolttoainekomponentin ja/tai erotetun kierrätysvirran saanto, edullisesti talteen otetun lentopolttoainekomponentin saanto;

- vähintään yhden tai useamman talteen otetun nestemäisen liikennepolttoainekomponentin — ja/tai erotetun — kierrätysvirran — fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia, edullisesti vähintään yksi tai useampi samepisteestä, jäätymispisteestä,

jähmepisteestä, suodatettavuuslämpötilasta, kinemaattisesta viskositeetista, tiheydestä, tutkimusoktaaniluvusta (RON), setaaniluvusta, ja/tai tislausominaisuudesta;

- vähintään yhden tai useamman talteen otetun nestemäisen liikennepolttoainekomponentin — ja/tai = erotetun — kierrätysvirran — koostumuksellisia ominaisuuksia, edullisesti talteen otetun polttoainekomponentin tai

— polttoainekomponenttien ja/tai erotetun kierrätysvirran isoparafiinien pitoisuus ja/tai monihaaroittuneiden isoparafiinien pitoisuus; ja/tai

- lämpötilaero ensimmäisen reaktorin yli tai sen sisältämän katalyyttipedin yli, ja/tai toisen reaktorin yli tai sen sisältämän katalyyttipedin yli;

verrataan vastaanotettua arvoa tai vastaanotettuja arvoja ennalta määrättyyn arvoon tai ennalta määrättyihin arvoihin ja vertailun perustella säädetään vähintään yhtä tai useampaa käyttöolosuhdetta ensimmäisessä reaktorissa ja/tai toisessa reaktorissa, & edullisesti säädetään vähintään yhtä tai useampaa lämpötilasta, paineesta, massavirrasta N katalyytin massaa kohti (weigth hourly space velocity, WHSV) Han suhteesta = hiilivetysyöttöön, H:n suhteesta toisen reaktorin syöttöön, ja/tai Hz:n osapaineesta A 30 — ensimmäisen reaktorin ja/tai toisen reaktorin sisääntulossa, vastaavasti, edullisemmin z nostetaan lämpötilaa ja/tai painetta ensimmäisessä reaktorissa ja/tai toisessa reaktorissa, O ja/tai vähennetään WHSV:a ensimmäisessä reaktorissa ja/tai toisessa reaktorissa, O vastaavasti.

N N 11. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa — vetykrakkausta seuraa lisähydroisomerointi lisähydroisomerointikatalyytin läsnä ollessa,

missä lisähydroisomerointi edullisesti suoritetaan patenttivaatimuksessa 2 määritellyissä käyttöolosuhteissa.

12. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa hydroisomerointikatalyytti ja/tai lisähydroisomerointikatalyytti on/ovat bifunktionaalinen — hydroisomerointikatalyytti tai bifunktionaalisia hydroisomerointikatalyyttejä, edullisesti sulfidoimaton bifunktionaalinen hydroisomerointikatalyytti tai sulfidoimattomia bifunktionaalisia hydroisomerointikatalyyttejä, käsittäen vähintään yhtä tai useampaa metallia valittuna jaksollisen järjestelmän ryhmästä VIII, edullisesti ryhmän VIII jalometalleista, edullisemmin Pt:sta ja/tai Pd:sta; ja vähintään yhtä tai useampaa hapanta huokoista materiaalia valittuna zeoliiteista ja/tai zeoliittityyppisistä materiaaleista, jolloin edullisesti vähintään yhden tai useamman zeoliitin ja/tai zeoliittityyppisen materiaalin runkotyyppi on valittuna seuraavista: AEL, ATO, AFO, MRE, MTT, MTW, TON, MRT, MOR, FER, ja/tai MWW, edullisesti vähintään yhtä tai useampaa hapanta huokoista materiaalia valittuna seuraavista: SAPO-11, SAPO-31, SAPO-41, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-48, NU-10, ZBM-30, IZM-2, EU-2, ja/tai mordeniitti, edullisemmin vähintään yhtä tai useampaa hapanta huokoista materiaalia valittuna seuraavista: SAPO-11, SAPO-41, ZSM-23, ja/tai ZSM-48; ja valinnaisesti vähintään yhtä tai useampaa aluminasta, silikasta, amorfisesta silika-aluminasta, titaanialuminasta, titaniasta, ja/tai zirkoniasta.

13. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa vetykrakkauskatalyytti on bifunktionaalinen vetykrakkauskatalyytti, edullisesti sulfidoimaton bifunktionaalinen vetykrakkauskatalyytti, joka käsittää vähintään yhtä tai useampaa metallia valittuna seuraavista: jaksollisen järjestelmän ryhmä VIII, Mo, Co ja/tai W, edullisesti Ni, Mo, Co, W, Pt, ja/tai Pd, edullisemmin Pt ja/tai Pd;ja & vähintään yhtä tai useampaa hapanta huokoista materiaalia valittuna zeoliiteista, N zeoliittityyppisistä materiaaleista, ja/tai amorfisesta silika-aluminasta, jolloin edullisesti S vähintään yhden tai useamman zeoliitin tai zeoliittityyppisen materiaalin runkotyyppi on 2 valittuna seuraavista: MFI, BEA, FAU, MOR, FER, AEL, AFI, ATO, AFO, MRE, MTT, MTW, E 30 TON, ja/tai MRT, edullisesti vähintään yhtä tai useampaa hapanta huokoista materiaalia © valittuna seuraavista: SAPO-5, SAPO-11, SAPO-31, SAPO-41, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-43, 3 ZSM-48, IZM-2, mordeniitti, beta-zeoliitit, Y-tyypin zeoliitit, ja/tai amorfinen silika-alumina, N edullisemmin vähintään yhtä tai useampaa hapanta huokoista materiaalia valittuna N seuraavista: SAPO-5, SAPO-11, ZSM-23, beta-zeoliitit, Y-tyypin zeoliitit, ja/tai amorfinen — silika-alumina; ja valinnaisesti vähintään yhtä tai useampaa aluminasta, silikasta, titaanialuminasta, titaniasta, ja/tai zirkoniasta.

14. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa hydroisomerointikatalyytti ja vetykrakkauskatalyytti ovat keskenään erilaisia.

15. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa parafiininen hiilivetysyöttö käsittää vähintään 70 paino-%, edullisesti vähintään 80 paino-%, edullisemmin vähintään 90 paino-%, vielä edullisemmin vähintään 95 paino-% parafiineja parafiinisen hiilivetysyötön kokonaispainosta, ja/tai; enintään 25 paino-%, edullisesti enintään 20 paino-%, edullisemmin enintään 15 paino-% isoparafiineja parafiinisen hiilivetysyötön parafiinien kokonaispainosta, ja/tai vähintään 70 paino-%, edullisesti vähintään 80 paino-%, edullisemmin vähintään 90 paino-%, vielä edullisemmin vähintään 95 paino-% C12-C30 -hiilivetyjä parafiinisen hiilivetysyötön kokonaispainosta, ja/tai vähintään 70 paino-%, edullisesti vähintään 80 paino-%, edullisemmin vähintään 90 paino-%, vielä edullisemmin vähintään 95 paino-% C14-C22 -hiilivetyjä parafiinisen hiilivetysyötön kokonaispainosta.

16. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa parafiinisen hiilivetysyötön käyttöön tarjoaminen käsittää, että vetykäsitellään — katalyyttisesti — vetykäsittelysyöttöä, — edullisesti — katalyyttisesti hydrodeoksygenoidaan oksygenoitua hiilivetysyöttöä, parafiinisen vetykäsittelypoisteen saamiseksi, jolloin vetykäsittelysyöttö edullisesti käsittää vähintään yhtä tai useampaa kasviöljyistä, eläinrasvoista, mikrobiöljyistä, termisesti nesteytetyistä orgaanisista jätteistä ja jäännöksistä, ja/tai entsymaattisesti nesteytetyistä orgaanista jätteistä ja jäännöksistä, s 25 — ja/tai 2 konvertoidaan synteesikaasua Fischer-Tropsch (FT) -menetelmällä parafiinisen FT- O poisteen saamiseksi, n tehdään parafiiniselle vetykäsittelypoisteelle ja/tai parafiiniselle FT-poisteelle kaasu- = neste-erotusta ja valinnaisesti parafiinisen syötön fraktiointia parafiinisen hiilivetysyötön s 30 — tarjoamiseksi käyttöön. E 17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, jossa parafiinisen hiilivetysyötön N käyttöön tarjoaminen käsittää, että katalyyttisesti hydrodeoksygenoidaan oksygenoitua N hiilivetysyöttöä, ja jossa hydrodeoksygenointi suoritetaan hydrodeoksygenointikatalyytin läsnä ollessa, ja lämpötilassa, joka on alueella 200 °C -

500 °C, paineessa, joka on alueella 1 MPa - 20 MPa, Hz:n osapaineen reaktorin sisääntulossa ollessa alueella 1 MPa - 20 MPa, massavirran katalyytin massaa kohti (weight hourly space velocity) ollessa alueella 0.1 - 10 kg oksygenoitua hiilivetysyöttöä per kg katalyyttiä tunnissa, ja Hz:n suhteen oksygenoituun hiilivetysyöttöön ollessa — alueella 50 - 2000 normaalilitraa H2:ta per litraa oksygenoitua hiilivetysyöttöä.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, jossa hydrodeoksygenointikatalyytti on sulfidoitu katalyytti, joka käsittää vähintään yhtä tai useampaa metallia jaksollisen järjestelmän ryhmästä VIII ja/tai jaksollisen järjestelmän ryhmästä VIB, edullisesti vähintään yhtä tai useampaa seuraavista: Ni, Mo, W, ja/tai Co, vielä edullisemmin vähintään yhtä tai — useampaa seuraavista: Ni ja/tai Co ja Mo ja/tai W, kuten NiMo, CoMo, NiCoMo, NIW, ja/tai NiMoW.

19. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa parafiinisen hiilivetysyötön biogeenisen hiilen pitoisuus (EN 16640 (2017)) on vähintään 50 paino-%, edullisesti vähintään 70 paino-%, edullisemmin vähintään 90 paino-%, vielä — edullisemmin vähintään 95 paino-%, tai noin 100 paino-%, perustuen parafiinisen hiilivetysyötön hiilen kokonaispainoon (TC).

20. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa fraktioinnista — otetaan talteen — vähintään yhtä tai useampaa seuraavista: lentopolttoainekomponenttia, dieselpolttoainekomponenttia, bensiinipolttoaine- —komponenttia, ja/tai meripolttoainekomponenttia, edullisesti vähintään lentopolttoaine- komponenttia, edullisemmin vähintään lentopolttoainekomponenttia ja dieselpolttoaine- komponenttia, vielä edullisemmin vähintään lentopolttoainekomponenttia, dieselpolttoaine- komponenttia ja bensiinipolttoainekomponenttia.

21. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa vähintään = 25 — yksi fraktioinnista talteen otetuista nestemäisistä liikennepolttoainekomponenteista on N lentopolttoainekomponentti, jonka tiheys 15 *C:ssa on alueella 730 kg/m? — 772 kg/m? (EN 3 ISO 12185-1996), T10-lämpötila on korkeintaan 205 °C (EN ISO 3405-2019), lopullinen © kiehumispiste on korkeintaan 300 °C (EN ISO 3405-2019), leimahduspiste on vähintään 38 E °C (IP 170-2013, Abel closed-cup -menetelmä), ja jäätymispiste on korkeintaan -40 °C (IP 2 30 529-2016). O 22. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, joka O käsittää, että fraktioinnista otetaan talteen lentopolttoainekomponenttia saannolla, joka on vähintään 30 paino-%, edullisesti vähintään 40 paino-%, edullisemmin vähintään 50 paino- %, kuten 30 paino-% - 90 paino-% parafiinisen hiilivetysyötön kokonaispainosta.