ITUD980176A1 - Processo per la produzione di un materiale per miscela dibenzina debenzenato e isomerizzato tramite l'utilizzo di - Google Patents
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Description
Descrizione di brevetto per modello industriale di utilità
Titolo:
PROCESSO PER LA PRODUZIONE DI UN MATERIALE PER MISCELA DI BENZINA DEBENZENATO E ISOMERIZZATO TRAMITE
L'UTILIZZO DI UN CATALIZZATORE FUNZIONALE DOPPIO
CAMPODE TROVATO
Il presente trovato riguarda un procensso per la produzione di un materiale per miscela di benzina debenzenato ed isomerizzato proveniente da un flusso di raffineria contenente benzene più particolarmente utilizzando un catalizzatore a funzione doppia, preferibilmente in un reattore singolo / o reattore di distillazione catalitica.
DATI RELATIVI AL TROVATO
Tra i componenti della benzina, il benzene è un noto cancerogeno ed uno dei maggiori elementi tossici che inquinano l'aria. Gli emendamenti dell'Atto per l'Aria Pulita (CAAA) del 1990 specificano che il contenuto di benzene nella benzina Americana riformulata devono essere limitati all'1.0 voi %. É perciò molto auspicabile rimuovere il benzene dal materiale di miscela per benzina in modo da renderlo riformato.
Ci sono molte tecniche precedenti per i processi di rimozione del benzene che, di fatto, trovano difficoltà nel produrre benzina di alta qualità.
Per esempio, il brevetto U.S. no. 5,189,233 divulga un processo di idrogenazione a due fasi per la produzione di cicloesano mediantej l'idrogenazione del benzene in fase liquida che comprende il contatto del benzene con l'idrogeno in presenza di una base catalizzatrice miscelata comprendente un primo catalizzatore che è un catalizzatore di idrogenazione meno attivo selezionato fra elementi del gruppo Vili della Tavola Periodica ed un secondo, catalizzatore più attivo, comprendente un metallo del Gruppo Vili supportato da un ossido quale l'allumina, il silicio, od i titani. Il vantaggio di questa designazione è di mitigare l'aumento rapido della temperatura di reazione senza usare alcun diluente. Ma il cicloesano di ottano inferiore realizzato in questo processo non é adatto ad un materiale per miscela di benzina.
Il brevetto U.S. no. 5,210,348 divulga un processo che rende alchilata la parte ricca di benzene del flusso di raffineria con le olefine C2-C4 in una zona di alchilazione di una colonna di distillazione catalitica. La restante frazione leggera è idrogenata per convertire sostanzialmente tutto il restante benzene non-alchilato in cicloesano ed è isomerizzata per convertire le paraffine normali C5-C7 in isoparaffine in un reattore singolo.
Gli svantaggi di questo processo sono rappresentati dagli aromatici contenuti nel materiale per miscela di benzina che non possono essere ridotti effettivamente al livello desiderato ed anche dal fatto che si consumano le olefine valide C2-C4.
A questo riguardo, è altamente auspicabile idrogenare il benzene nel flusso di raffineria contenente benzene in un cicloesano e contemporaneamente un cicloesano isomerizzato in un metilciclopentano, e le paraffine normali C5-C7 in isoparaffine utilizzando un catalizzatore funzionale doppio, preferibilmente in un reattore singolo / o reattore di distillazione catalitico.
SOMMARIO
Il presente trovato divulga un processo per la produzione di un materiale per miscela di benzina proveniente da un flusso di raffineria contenente benzene utilizzando un catalizzatore funzionale doppio, preferibilmente in un reattore singolo, per idrogenare il benzene in cicloesano e contemporaneamente isomerizzare il cicloesano in metilciclopentano e le paraffine normali C5-C7 in isoparaffine per minimizzare la perdita del numero di ottani.
Il presente processo è applicabile ai flussi di raffineria contenenti benzene, comprendenti riformato, FCC (Piroscissione per catalisi di fluido) benzina, nafta di prima distillazione e coker nafta, tra altri, il riformato è un materiale di alimentazione preferibile. La Tavola 1 mostra le proprietà del riformato che è idoneo al presente trovato. La tavola 2 mostra i componenti di un tipico riformato e la tavola 3 mostra i componenti di un tipico riformato leggero. Il materiale di alimentazione potrebbe anche includere una miscela di frazione leggera di benzina FCC / o coker nafta (ebollizione sotto 95°C) ed un riformato leggero. I materiali di alimentazione preferibili potrebbero contenere benzene nella proporzione di 2 wt % a 15 wt % e un'ebollizione fra 15°C e 105°C.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La Fig. 1 mostra un disegno schematico di una concretizzazione preferibile secondo il processo del presente trovato.
La Fig. 2 mostra un disegno schematico di un'altra concretizzazione secondo il processo del presente trovato.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DEL TROVATO
A. In riferimento alla Fig. 1
(1 ) Un flusso di raffineria contenente benzene, come un riformato, alimentato in una prima colonna di distillazione 12 tramite la linea 10 da essere distillato in una frazione più leggera ricca di benzene ed in una frazione più pesante povera di benzene.
La frazione più pesante povera di benzene sarà allora inviata direttamente ad un contenitore del materiale per miscela di benzina (non mostrato) tramite la linea 16.
Una frazione di riformato leggera C5-200°F esce dalla colonna di distillazione tramite la linea 14 e viene mescolata con un gas di recupero di idrogeno di aggiunta e gas leggero da un separatore di gas dal liquido 30 tramite la linea 36 attraverso un compressore 34 quindi ad un reattore di idrogenazione ed isomerizzazione 20.
Il rapporto molare di idrogeno a idrocarburo nell'alimentazione miscelata può variare da circa 0.01/1 a 5/1. La velocità di alimentazione dell'alimentazione miscelata può variare da circa 0.1 a 10 hH di LHSV (Velocità di Spazio Oraria del Liquido).
(2) Il reattore a funzione doppia 20 contiene un catalizzatore funzionale doppio ad alta attività per idrogenare l'idrocarburo ricco di benzene in prodotti privi di benzene includenti cicloesano e normali paraffine C5-C7 a basso numero di ottani e contemporaneamente per isomerizzare i prodotti debenzenati in metilciclopentano e le isoparaffine C5 -C7 con più alto numero di ottani.
Le condizioni reattive del reattore 20 includono una temperatura che rientra in uno raggio da 100°C a 300°C, una pressione che rientra in un raggio da 50 psig a 1500 psig, preferibilmente fra 100 -500 psig.
(3) Il flusso dal reattore 20 passa attraverso uno scambiatore di calore 22 tramite la linea 24 ed in un separatore di gas dal liquido 30 tramite la linea 25.
Il gas dal separatore di gas dal liquido 30 è mescolato con idrogeno di aggiunta proveniente dalla linea 32 e riciclato tramite la linea 35 attraverso il compressore 34 e la linea 36 al reattore 20 dopo essere mescolato con la frazione ricca di benzene dalla colonna di distillazione 12 tramite la linea 14 come sopra descritto.
(4) Il prodotto liquido dal fondo del separatore di gas dal liquido 30 è alimentato tramite la linea 38 alla colonna di distillazione 40.
La colonna di distillazione 40 separa i rimanenti idrocarburi C1-C4 dai prodotti liquidi. Il gas C1 -C4 verrà fatto uscire attraverso la linea 44 per il recupero deH'isobutano o usato come combustibile.
Il prodotto liquido nella colonna di distillazione 40 è allora inviato al serbatoio del materiale per miscela di benzina (non mostrato) tramite la linea 42.
B. In riferimento alla Fig. 2.
(1) Un reattore per la distillazione catalitica 112 è la combinazione di una colonna di distillazione 12 e di un reattore a funzione doppia 20 mostrato nella Fig. 1 , avente una zona di distillazione in una porzione inferiore ed una zona reagente catalitica in una porzione superiore con un catalizzatore funzionale doppio in questa, e cioè per definizione un reattore per la distillazione catalitica per questa.
Un flusso di raffineria contenente benzene, quale un riformato, alimentato nelle zona di distillazione del reattore 112 tramite la linea 110 per distillare il flusso di raffineria contenente benzene in una frazione più pesante povera di benzene e in una frazione più leggera ricca di benzene.
La frazione più pesante povera di benzene è inviata direttamente ad una cisterna di materiale per miscela di benzina (non mostrata) tramite la linea 116 mentre la frazione più leggera ricca di benzene passa direttamente attraverso la zona reagente catalitica della colonna 112.
Un gas di riciclo dell'idrogeno di aggiunta e gli idrocarburi C1 -C4 sono retroalimentati da un separatore di gas dal liquido 130 tramite una linea 136 tramite un compressore 134 è alimentato alla zona reagente catalitica della colonna 112 e mescolato con una frazione ricca di benzene in un rapporto molare di idrogeno a idrocarburo compreso tra circa 0.01/1 a 5/ 1 .
La frazione ricca di benzene viene poi idrogenata in prodotti debenzenati includenti il cicloesano e le paraffine C5-C7 di basso ottano e contemporaneamente per isomerizzare i prodotti debenzenati in metilcicloeptano e isoparaffine C5-C7 di ottano più alto.
Le condizioni di reazione del reattore 112 includono una temperatura che rientra nel campo da 100° C a 300° C, una pressione che rientra nel campo tra 50 psig. a 1500 psig., preferibilmente tra 50 psig. e 500 psig., e una WHSV (Velocità Spaziale Oraria del Peso) che rientra in un campo da 0.1 a circa 10 hr-1.
(2) Il flusso che fuoriesce dal reattore 112 viene inviato al separatore di gas dal liquido 130 tramite la linea 124, poi il gas separato nel separatore 130 è mescolato con idrogeno.di aggiunta dalla linea 132 ed inviato al compressore 134 tramite la linea 135 quindi retrocesso alla zona di reazione catalitica del reattore 112.
(3) Mentre il prodotto liquido nel separatore 130 è inviato alla colonna di distillazione 140 per separare il rimanente gas leggero C1-C4 dal prodotto liquido.
Gli idrocarburi C1 -C4 dalla colonna 140 saranno raccolti attraverso la linea 144 per il recupero dell'isobutano o usati come carburante.
Il prodotto liquido nella colonna di distillazione 40 viene poi inviato ad una cisterna del materiale per la miscela di benzina (non mostrato) tramite la linea 142.
C. Il catalizzatore funzionale doppio usato nel presente trovato per fornire una funzione di idrogenazione ed isomerizzazione ad alta attività può comprendere un gruppo di metalli Vili, preferibilmente platino e zeolite a larghi pori, preferibilmente una Beta; una Mordenite o una zeolite Y.
(a) Il catalizzatore funzionale doppio composto di platino e o di una zeolite Beta o di una zeolite Mordenite è preformato tramite le seguenti fasi: (1) mescolare ed impastare la polvere di zeolite Beta o Mordenite con un legante come la polvere pseudoboemite in un rapporto di 65:35 per peso, acqua e acido nitrico;
(2) estrudere la miscela della fase (1) attraverso una pasta malleabile; (3) calcinare l'estruso a 538° C per 3 ore;
(4) cambiare gli ioni ad un estruso con una soluzione di nitrato d'ammoniaca al platino da 4.8 mM ed un nitrato d'ammoniaca 1.0 N a temperatura ambiente per 24 ore;
(5) essiccare il predetto materiale ad una temperatura di 90° C; quindi (6) calcinare a 350° C per 3 ore. Eventualmente, il catalizzatore contiene platino in peso % per circa 0.9 -1.0.
(b) Mentre il catalizzatore funzionale doppio composto da platino e da una zeolite Y è preformato tramite le seguenti fasi:
(1) mescolare e impastare la polvere di zeolite Y con un legante di polvere di pseudoboemite in un rapporto di 65:35 per peso, acqua e acido nitrico; (2) estrudere la miscela della fase (1) attraverso una pasta malleabile; (3) calcinare l'estruso a 538° C per 3 ore;
(4) attuare uno scambio ionico ad un estruso con una soluzione di nitrato d'ammoniaca al platino da 2.4 mM a temperatura ambiente per 24 ore; (5) essiccare il predetto materiale ad una temperatura di 90° C; quindi (6) calcinare a 350° C per 3 ore. Eventualmente, il catalizzatore contiene platino in peso % per circa 0.3.
I risultati della prova di attività del menzionato catalizzatore contenente tre diversi tipi di zeolite sono mostrati nella tavola 5, ed i componenti del riformato leggero usato per la prova sono mostrati nella tavola 4. La prova viene condotta come segue:
1. Preparazione:
caricare 10c.c di un catalizzatore estruso da 1/16 pollici in un reattore di acciaio inossidabile che ha un diametro di 7/8 pollici, e quindi introdurre idrogeno nel reattore ad una temperatura di 400° C per 4 ore per attivare il catalizzatore a funzione doppia.
2. Prova:
Alimentare il riformato leggero ricco di benzene che è stato distillato dal riformato completo e idrogeno in un rapporto molare 2.3/1 in un reattore ad una velocità di alimentazione di 20 c.c/hr.
3. Analisi:
I prodotti di reazione sono analizzati da un cromatografo dei gas dotato di una colonna capillare Petrocol<Tl>^ da 50 metri (Supelco Ine.). Parte dei risultati sono elencati nella tavola 5.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI: 1. Processo per la produzione di un materiale per miscela di benzina debenzenata ed isomerizzata da un flusso di raffineria contenente benzene utilizzando un catalizzatore funzionale doppio, comprendente: (I) una fase di distillazione per separare detto flusso di raffineria contenente benzene in una frazione più pesante sostanzialmente povera di benzene ed in una frazione più leggera ricca di benzene in una colonna di distillazione. (ii) una fase reagente a funzione doppia per idrogenare detta frazione più leggera ricca di benzene in un prodotto debenzenato e contemporaneamente isomerizzare il cicloesano e le comuni paraffine C5-C7 di un prodotto debenzenato a basso numero di ottani in metilciclopentano e le isoparaffine C5-C7 di più alto numero di ottani all'interno di un singolo reattore avente un catalizzatore funzionale doppio in esso.
- 2. Processo per la produzione di un materiale per miscela di benzina debenzenata ed isomerizzata da un flusso di raffineria contenente benzene utilizzando un catalizzatore funzionale doppio, comprendente: un reattore per la distillazione catalitica che combina una zona di distillazione ed una zona reagente a funzione doppia all'Interno di un singolo reattore. La zona di distillazione dovrebbe separare detto flusso di raffineria contenente benzene in una frazione più pesante sostanzialmente povera di benzene ed una frazione più leggera ricca di benzene e quindi una zona reagente a funzione doppia per convertire detta frazione più leggera ricca di benzene in prodotti debenzenati e isomerizzati usando un catalizzatore funzionale doppio.
- 3. Processo come presentato nella rivendicazione 1, in cui dette condizioni reagenti a funzione doppia includono una temperatura che rientra in un campo da circa 100°C a circa 300° C, una pressione che rientra in un campo da circa 50 psig., a circa 1500 psig., un rapporto molare idrogeno a idrocarburo che rientra in una campo da circa 0.01 a circa 5, ed un LHSV (velocità spaziale oraria del liquido) che rientra in un campo da circa 0.1 a circa 10 hr. -1.
- 4. Processo come presentato nella rivendicazione 2, in cui dette condizioni reagenti a funzione doppia includono una temperatura che rientra in un campo da circa 100°C a circa 300° C, una pressione che rientra in un campo da circa 50 psig., a circa 1500 psig., un rapporto molare idrogeno a idrocarburo che rientra in una campo da circa 0.01 a circa 5, ed un WHSV che rientra in un campo da circa 0.1 a circa 10 hr. -1.
- 5. Processo come presentato sia nella rivendicazione 1 che nella 2, in cui detto catalizzatore funzionale doppio comprende un gruppo di metalli Vili, ed una zeolite aiuminosilicata.
- 6. Processo come presentato nella rivendicazione 5, in cui detto Gruppo di metalli Vili di detto catalizzatore funzionale doppio comprende il platino.
- 7. Processo come presentato nella rivendicazione 6, in cui detta zeolite di detto catalizzatore funzionale doppio è la Zeolite Beta.
- 8. Processo come presentato nella rivendicazione 6, in cui detta zeolite di detto catalizzatore funzionale doppio è la Zeolite Mordenite.
- 9. Processo come presentato nella rivendicazione 6, in cui detta zeolite di detto catalizzatore funzionale doppio è la Zeolite Y.
- 10. Processo come presentato nella rivendicazione 1, in cui almeno il 25 wt% del cicloesano risultato dall'idrogenazione del benzene è isomerizzato in metilciclopentano nella detta zona reagente all'interno di detto reattore di distillazione catalitica.
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