JP2020509122A - ゼオライト混合物を含む触媒を利用して原油のような炭化水素流を分解するためのシステムおよび方法 - Google Patents

ゼオライト混合物を含む触媒を利用して原油のような炭化水素流を分解するためのシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

炭化水素供給流は、反応器ユニット内で炭化水素供給流を分解触媒と接触させることを含む方法によって分解され得る。この炭化水素供給流は、少なくとも４０度のＡＰＩ比重を有する。分解触媒は、１つ以上のバインダー材料、１つ以上のマトリックス材料、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト、ＦＡＵフレームワーク型ゼオライト、およびＭＦＩフレームワーク型ゼオライトを含み得る。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１７年２月２３日出願の米国仮特許出願第６２／４６２，６８９号に対する優先権を主張する。
背景
本開示は、炭化水素の分解に関し、より詳細には、ゼオライト含有触媒系によって炭化水素流を分解するためのシステムおよび方法に関する。
エチレン、プロピレン、およびブテンなどの軽質オレフィンは、石油化学産業の大部分の基本的な中間体である。それらは主に、石油ガスおよび留出物、例えばナフサ、灯油、またはさらには軽油の熱分解（「蒸気熱分解」または「蒸気分解」と呼ばれることもある）によって得られる。しかしながら、これらの基本的な中間体化合物の需要が増加するにつれて、石油ガスおよび留出物を供給原料として利用する伝統的な熱分解プロセスを超える他の生成源を考慮しなければならない。
これらの中間体化合物はまた、軽油または残留物などの重質供給原料を転化する精製流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスによって生成されてもよい。例えば、プロピレン生成のための重要な供給源は、軽油または残留物などの留出物供給原料の分解からの精製プロピレンである。しかしながら、これらの供給原料は、通常限定的であり、精製所内のいくつかの高価でエネルギー集約的な処理ステップから生じる。
したがって、ブテンなどのこれらの中間石油化学生成物の需要がさらに高まっていることを考えると、ガス凝縮物のような比較的軽質の原油供給物などの他の種類の供給原料材料からこれらの中間体化合物を生成するプロセスおよび触媒系が必要とされている。例えば、ガス凝縮物原油供給原料を転化するための触媒およびプロセスが必要とされている。一実施形態によれば、本開示は、ガス凝縮物などの供給原料原油の直接転化によって、時には「システム生成物」として本開示において言及される軽質オレフィンなどのこれらの中間体化合物を生成するためのプロセスおよび分解触媒に関する。例えば、軽質炭化水素供給原料が、より幅広く利用可能であるか、軽質オレフィンに転化するためにより少ない処理費用を含み得るか、またはその両方であり得るため、ガス凝縮物などの、軽質炭化水素供給原料からの軽質オレフィンの生成は、これらの中間体化合物の生成において他の供給原料の転化と比較して有益であり得る。しかしながら、軽質炭化水素供給原料をブテンなどの軽質オレフィンの比較的高収率を有する生成物に選択的に転化するための新しい分解触媒が必要とされている。
１つ以上の実施形態によれば、炭化水素供給流は、反応器ユニット内で炭化水素供給流を分解触媒と接触させることを含む方法によって分解され得る。炭化水素供給流は、少なくとも４０度のＡＰＩ比重を有する。分解触媒は、全分解触媒の５重量パーセント（重要％）〜３０重量％の量の１つ以上のバインダー材料と、全分解触媒の３０重量％〜６０重量％の量の１つ以上のマトリックス材料と、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量の＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトと、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のＦＡＵフレームワーク型ゼオライトと、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のＭＦＩフレームワーク型ゼオライトとを含み得る。
別の実施形態によれば、炭化水素供給流は、反応器ユニット内で炭化水素供給流を分解触媒と接触させることを含む方法によって分解され得る。炭化水素供給流は、少なくとも４０度のＡＰＩ比重を有する。分解触媒は、全分解触媒の５重量％〜３０重量％の量の擬ベーマイト、全分解触媒の３０重量％〜６０重量％の量のカオリン、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のゼオライトベータ、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のゼオライトＹ、および全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のＺＳＭ−５を含み得る。
さらに別の実施形態によれば、炭化水素供給流を分解するためのシステムは、反応器と、反応器に流入する炭化水素供給流であって、炭化水素供給流が少なくとも４０度のＡＰＩ比重を有する、炭化水素供給流と、反応器から流出する生成物流と、分解触媒が含む少なくとも反応器内に配置された分解触媒とを含み得る。分解触媒は、全分解触媒の５重量パーセント（重要％）〜３０重量％の量の１つ以上のバインダー材料と、全分解触媒の３０重量％〜６０重量％の量の１つ以上のマトリックス材料と、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量の＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトと、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のＦＡＵフレームワーク型ゼオライトと、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のＭＦＩフレームワーク型ゼオライトとを含み得る。
本開示に記載された技術のさらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明に記載され、部分的には、明細書の記載から当業者に容易に明らかになるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、ならびに添付の図面を含む、本開示に記載される技術を実施することによって認識されるであろう。
本開示の特定の実施形態の以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号で示されている以下の図面と併せて読むと、最もよく理解することができる。
本開示に記載の１つ以上の実施形態による、流動接触分解反応器ユニットの実施形態の一般化された概略図を示す。 本開示に記載される１つ以上の実施形態による、例示的なガス凝縮物供給原料の沸点データを示す。
図１の簡略化した概略図および記載を説明するために、ある特定の化学処理操作で当業者に採用され得、よく知られている多数のバルブ、温度センサ、電子コントローラなどは含まれていない。さらに、例えば空気供給、触媒ホッパー、および煙道ガス処理などの精製所のような従来の化学処理操作にしばしば含まれる付随する構成要素は描写されていない。これらの構成要素は、開示された本実施形態の趣旨および範囲内にあることが理解されるべきである。しかしながら、本開示に記載されているものなどの動作構成要素は、本開示に記載された実施形態に追加されてもよい。
図面中の矢印はプロセス流を指すことにさらに留意されたい。しかしながら、矢印は、等価的に、２つ以上のシステム構成要素間でプロセス蒸気を移送するのに役立つ移送ラインを指すことができる。加えて、システム構成要素に接続する矢印は、各々の所定のシステム構成要素の流入口または流出口を定義する。矢印の方向は、矢印によって示される物理的移送線内に含まれる流れの材料の主な移動方向に概ね対応する。さらに、２つ以上のシステム構成要素を接続しない矢印は、描写されたシステムから流出する生成物流または描写されたシステムに流入するシステム流入口流を示す。生成物流は、付随する化学処理システムでさらに処理されてもよく、または最終生成物として市販されてもよい。システム流入口流は、付随する化学処理システムから移送された流れであってもよいか、または未処理の供給原料流であってもよい。
加えて、図面の矢印は、あるシステム構成要素から別のシステム構成要素に流れを搬送するプロセスステップを概略的に示し得る。例えば、あるシステム構成要素から別のシステム構成要素を指し示す矢印は、あるシステム構成要素から「流出する」または「除去される」プロセス流の含有物を含み得るシステム構成要素流出物を別のシステム構成要素に「送る」こと、およびその生成物流の含有物を別のシステム構成要素に「導入する」ことを表す。
ここで、様々な実施形態をより詳細に参照し、そのいくつかの実施形態が添付の図面に示される。可能な限り、図面全体を通して同じまたは類似の部分を指すために同じ参照番号が使用される。
軽質原油などの炭化水素供給流を処理して、エチレン、プロピレン、またはブテンのうちの１つ以上を含む流れなどの石油化学生成物にするためのシステムおよび方法の様々な実施形態が、本開示に記載されている。一般に、炭化水素供給流の処理は、炭化水素供給流を分解触媒と接触させることによる、炭化水素供給流の分解を含み得る。１つ以上の実施態様によれば、炭化水素供給流は、ガス凝縮物などの比較的軽質の原油を含み得る。１つ以上の実施形態によれば、分解触媒は、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト（ゼオライトベータなどであるが、これらに限定されない）、ＦＡＵフレームワーク型ゼオライト（ゼオライトＹなどであるが、これらに限定されない）、およびＭＦＩフレームワーク型ゼオライト（ＺＳＭ−５などであるが、これらに限定されない）を含むゼオライト混合物を含み得る。＊ＢＥＡ、ＭＦＩ、およびＦＡＵは、国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ）によって制定されたそれらの対応する３文字コードによって識別されるゼオライトフレームワーク型を指すことを理解されたい。ゼオライト混合物に加えて、分解触媒は、限定することなく、１つ以上のアルミナ含有材料、１つ以上のバインダー材料、または両方などの他の材料を含んでもよい。分解触媒は、炭化水素供給流を、限定することなく、乾性ガス（すなわち、水素ガス、メタン、およびエタンのうちの１つ以上）、液化石油ガス（すなわち、プロパンおよびブタンのうちの１つ以上）、軽質オレフィン（すなわち、エチレン、プロピレン、およびブテンのうちの１つ以上）、ガソリン（すなわち、アルカン、シクロアルカン、およびオレフィンを含む分子当たり４〜１２個の炭素を有する炭化水素）、またはコークスを含み得る生成物流に転化する。供給流の全ての炭化水素が分解触媒によって分解されるわけではなく、一般に、供給物の、主により重質の構成成分が分解されることを理解されたい。
本開示に記載されるいくつかの実施形態によれば、分解触媒との接触によって生成物流に転化される炭化水素供給流は、比較的軽質の原油の留分を含み得るか、それから本質的になり得るか、またはそれから完全になり得る。例えば、炭化水素供給流は、比較的大きな米国石油協会（ＡＰＩ）比重を有してもよい。例えば、炭化水素供給流のＡＰＩ比重は、少なくとも３０度、少なくとも４０度、またはさらには少なくとも５０度であってもよい。例えば、一実施形態では、炭化水素供給流は、５０度〜５５度のＡＰＩ比重を有するガス凝縮物を含むかまたはそれからなる。本開示に記載されるように、「原油」は、それぞれ対応する供給源からの、採取後に最小限に処理された、または処理されなかった燃料を指す。例えば、ガス凝縮物は、ガス凝縮物の形成において液体留分から蒸気留分を分離するための最小限の処理しか受けなくても原油と考えられる。加えて、原油は、水素化処理などにより、硫黄、重金属、窒素、または芳香族のうちの１つ以上などの不要な不純物の部分的または完全な除去などによって、最小限に処理された炭化水素供給原料を含んでもよい。さらに、現在記載されているいくつかの実施形態は、原油原料の分解に関するが、他の実施形態は、原油原料の留分または部分的に精製された炭化水素供給原料の分解に関し得ることを理解されたい。
理論に拘束されないが、ゼオライト混合物中のゼオライトの組み合わせ（すなわち、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト、ＦＡＵフレームワーク型ゼオライト、およびＭＦＩフレームワーク型ゼオライトの組み合わせ、例えば、ゼオライトベータ、ゼオライトＹ、およびＺＳＭ−５を含むゼオライト混合物）は、炭化水素供給流から軽質オレフィンの収率が向上した生成物流への転化を促進すると考えられる。例えば、ゼオライトベータをゼオライトＹおよびＺＳＭ−５と組み合わせた利用は、ガス凝縮物などの比較的軽い炭化水素供給原料からの軽質オレフィンの形成を促進し得る。理論に拘束されないが、軽質オレフィン収率、ガソリンオクタン価、または両方を増加させるために、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトなどの中再孔ゼオライトに加えて、一次分解成分としてのＦＡＵフレームワーク型ゼオライトまたは＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトなどの大細孔ゼオライトを含む触媒組成物を使用することが有利であり得ると考えられる。例えば、ゼオライトＹはガソリンの生成に利用することができ、一方ＺＳＭ−５はプロピレンの収率およびオクタン価を増加させるために利用することができる。ゼオライトベータは、オレフィンおよびオクタン価のガソリンを生成するために利用することができる。１つの触媒配合物中にこれらのゼオライトを有することによって、比較的軽質の供給原料燃料からの軽質オレフィン収率およびガソリンオクタンの著しい増加をもたらす石油化学ＦＣＣ（流動接触分解）触媒系を得ることができる。
本開示において使用されるとき、「分解触媒」は、分解化学反応の速度を増加させる任意の物質を指す。本開示において使用される場合、「分解」とは、一般に、炭素−炭素結合を有する分子が、炭素−炭素結合うちの１つ以上の切断によって２つ以上の分子に切断されるか、または芳香族などの環状部分を含む化合物から、環状部分を含まないもしくは分解前よりも少ない環状部分を含有する化合物に転化される化学反応を指す。しかしながら、分解触媒は、反応物の分解を促進するが、分解触媒は、分解機能性に限定されず、いくつかの実施形態では、他の反応を促進するように操作可能であってもよい。
１つ以上の実施形態では、ゼオライトＹなどのＦＡＵフレームワーク型ゼオライトを含み得る。本明細書で使用されるとき、「ゼオライトＹ」は、ＩＵＰＡＣゼオライト命名法によるＦＡＵフレームワーク型を有し、かつシリカおよびアルミナからなるゼオライトを指し、ここでシリカのアルミナに対するモル比は少なくとも３である。例えば、ゼオライトＹ中のシリカのアルミナに対するモル比は、５〜３０、１２〜３０、または約１５〜約３０などの、少なくとも５、少なくとも１２、またはさらには少なくとも３０であり得る。ゼオライトＹの単位格子サイズは、２４．５６オングストロームなどの約２４オングストローム〜約２５オングストロームであり得る。
１つ以上の実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のＦＡＵフレームワーク型ゼオライト（ゼオライトＹなど）の量を含み得る。例えば、実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の５重量％〜４０重量％、全分解触媒の５重量％〜３５重量％、全分解触媒の５重量％〜３０重量％、全分解触媒の５重量％〜２５重量％、全分解触媒の５重量％〜２０重量％、全分解触媒の５重量％〜１５重量％。全分解触媒の５重量％〜１０重量％、全分解触媒の１０重量％〜４５重量％、全分解触媒の１５重量％〜４５重量％、全分解触媒の２０重量％〜４５重量％、全分解触媒の２５重量％〜４５重量％、全分解触媒の３０重量％〜４５重量％、全分解触媒の３５重量％〜４５重量％、または全分解触媒の４０重量％〜４５重量％の量のＦＡＵフレームワーク型ゼオライトを含み得る。さらなる実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％、全分解触媒の１５重量％〜３０重量％、または全分解触媒の１０重量％〜４０重量％の量のＦＡＵフレームワーク型ゼオライトを含み得る。１つ以上の実施形態では、ＦＡＵフレームワーク型ゼオライトの全部または一部はゼオライトＹであり得る。
１つ以上の実施形態では、分解触媒は、ゼオライトベータなどの＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトを含み得る。本開示で使用されるとき、「ゼオライトベータ」は、ＩＵＰＡＣゼオライト命名法による＊ＢＥＡフレームワーク型を有し、かつシリカおよびアルミナからなるゼオライトを指す。ゼオライトベータ中のシリカのアルミナに対するモル比は、少なくとも１０、少なくとも２５、またはさらには少なくとも１００であってもよい。例えば、ゼオライトベータ中のシリカのアルミナに対するモル比は、２５〜３００などの、５〜５００であってもよい。ゼオライトベータは、Ｈ−ベータ、か焼により通常ＮＨ４−ベータから誘導される酸性形態のゼオライトベータの形態であり得る。１つ以上の実施形態では、ゼオライトベータは、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）との直接反応によりまたはリン酸水素アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）を用いる含浸により安定化され得る。
１つ以上の実施形態によれば、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトは、五酸化リン（「Ｐ２Ｏ５」）などの酸化リンなどの１つ以上のリン含有化合物を含んでもよい。例えば、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトは、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトの全量の５重量％〜１０重量％などの、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトの全量の１重量％〜２０重量％の量の１つ以上のリン含有化合物を含んでもよい。さらなる実施形態によれば、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトの全量に対するリン含有化合物の量は、１重量％〜１８重量％、１重量％〜１６重量％、１重量％〜１４重量％、１重量％〜１２重量％、１重量％〜１０重量％、１重量％〜８重量％、１重量％〜６重量％、１重量％〜４重量％、１重量％〜２重量％、２重量％〜２０重量％、４重量％〜２０重量％、６重量％〜２０重量％、８重量％〜２０重量％、１０重量％〜２０重量％、１２重量％〜２０重量％、１４重量％〜２０重量％、１６重量％〜２０重量％、または１８重量％〜２０重量％であってもよい。
１つ以上の実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量の＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト（ゼオライトベータなど）の量を含み得る。例えば、実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の５重量％〜４０重量％、全分解触媒の５重量％〜３５重量％、全分解触媒の５重量％〜３０重量％、全分解触媒の５重量％〜２５重量％、全分解触媒の５重量％〜２０重量％、全分解触媒の５重量％〜１５重量％。全分解触媒の５重量％〜１０重量％、全分解触媒の１０重量％〜４５重量％、全分解触媒の１５重量％〜４５重量％、全分解触媒の２０重量％〜４５重量％、全分解触媒の２５重量％〜４５重量％、全分解触媒の３０重量％〜４５重量％、全分解触媒の３５重量％〜４５重量％、または全分解触媒の４０重量％〜４５重量％の量の＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトを含み得る。さらなる実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の５重量％〜３５重量％、全分解触媒の１５重量％〜３５重量％、全分解触媒の２０重量％〜３５重量％、または全分解触媒の２５重量％〜４０重量％の量の＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトを含み得る。
１つ以上の実施形態では、触媒組成物は、ＺＳＭ−５などのＭＦＩフレームワーク型ゼオライトを含み得る。本開示で使用されるとき、「ＺＳＭ−５」は、ＩＵＰＡＣゼオライト命名法によるＭＦＩフレームワーク型を有し、かつシリカおよびアルミナからなるゼオライトを指す。ＺＳＭ−５は、「Ｚｅｏｌｉｔｅ Ｓｏｃｏｎｙ Ｍｏｂｉｌ−５」を指し、化学式ＮａｎＡｌｎＳｉ９６−ｎＯ１９２・１６Ｈ２Ｏ（式中、０＜ｎ＜２７）で表すことができるペンタシル系ゼオライトである。１つ以上の実施形態によれば、ＺＳＭ−５中のシリカのアルミナに対するモル比は、少なくとも５であってもよい。例えば、ゼオライトＹ中のシリカのアルミナに対するモル比は、５〜３０、１２〜３０、または５〜８０などの、少なくとも１０、少なくとも１２、またはさらには少なくとも３０であり得る。好適なＺＳＭ−５の例としては、ＣＢＶ２３１４、ＣＢＶ３０２４Ｅ、ＣＢＶ５５２４Ｇ、およびＣＢＶ２８０１４などの、Ｚｅｏｌｙｓｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから市販されているものが挙げられる。
１つ以上の実施形態によれば、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトは、五酸化リン（「Ｐ２Ｏ５」）などの酸化リンなどの１つ以上のリン含有化合物を含んでもよい。例えば、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトは、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトの全量の５重量％〜１０重量％などの、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトの全量の１重量％〜２０重量％の量の１つ以上のリン含有化合物を含んでもよい。さらなる実施形態によれば、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトの全量に対するリン含有化合物の量は、１重量％〜１８重量％、１重量％〜１６重量％、１重量％〜１４重量％、１重量％〜１２重量％、１重量％〜１０重量％、１重量％〜８重量％、１重量％〜６重量％、１重量％〜４重量％、１重量％〜２重量％、２重量％〜２０重量％、４重量％〜２０重量％、６重量％〜２０重量％、８重量％〜２０重量％、１０重量％〜２０重量％、１２重量％〜２０重量％、１４重量％〜２０重量％、１６重量％〜２０重量％、または１８重量％〜２０重量％であってもよい。
１つ以上の実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量の、ＺＳＭ−５などのＭＦＩフレームワーク型ゼオライトを含み得る。例えば、実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の５重量％〜４０重量％、全分解触媒の５重量％〜３５重量％、全分解触媒の５重量％〜３０重量％、全分解触媒の５重量％〜２５重量％、全分解触媒の５重量％〜２０重量％、全分解触媒の５重量％〜１５重量％。全分解触媒の５重量％〜１０重量％、全分解触媒の１０重量％〜４５重量％、全分解触媒の１５重量％〜４５重量％、全分解触媒の２０重量％〜４５重量％、全分解触媒の２５重量％〜４５重量％、全分解触媒の３０重量％〜４５重量％、全分解触媒の３５重量％〜４５重量％、または全分解触媒の４０重量％〜４５重量％の量のＭＦＩフレームワーク型ゼオライトを含み得る。さらなる実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の１０重量％〜３０重量％、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％、全分解触媒の５重量％〜１０重量％、または全分解触媒の１０重量％〜２５重量％の量のＭＦＩフレームワーク型ゼオライトを含み得る。
１つ以上の実施形態によれば、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライト、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト、およびＦＡＵフレームワーク方ゼオライトのうちの１つ以上は、遷移金属を実質的に含まなくてもよい（すなわち、１重量％未満の遷移金属を含む）。例えば、ＺＳＭ−５、ゼオライトベータ、およびゼオライトＹのうちの１つ以上は、１重量％以下、０．５重量％以下、０．３重量％以下、０．１重量％以下、０．０１、またはさらには０．００１重量％以下の遷移金属からなっていてもよい。本開示に記載されるように、遷移金属には、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、ラザホージウム、ドブニウム、シーボーギウム、ボーリウム、ハッシウム、マイトネリウム、ダームスタチウム、レントゲニウム、およびコペルニシウムが挙げられる。
１つ以上の実施形態では、触媒組成物は、アルミナ含有化合物またはシリカ含有化合物（アルミナおよびシリカを含有する化合物を含む）などの、１つ以上のバインダー材料を含んでもよい。本開示で使用されるとき、「バインダー材料」は、ミクロスフェア中でゼオライトとマトリックスとを一緒に「接着」させるか、さもなければ保持するのに役立ち得る材料を指す。それは、触媒粒子の耐摩耗性を改善し得る。バインダーは、例えば、アルミナ（非晶質アルミナなど）、シリカ−アルミナ（非晶質シリカ−アルミナなど）、またはシリカ（非晶質シリカなど）を含み得るバインダー材料として作用する。１つ以上の実施形態によれば、バインダー材料は、擬ベーマイトを含み得る。本開示で使用されるとき、「擬ベーマイト」は、結晶性ベーマイトからなる化学組成物ＡｌＯ（ＯＨ）を有するアルミニウム含有化合物を指す。好適な擬ベーマイトには、Ｓａｓｏｌ Ｌｉｍｉｔｅｄ（Ｊｏｈａｎｎｅｓｂｕｒｇ，Ｓｏｕｔｈ Ａｆｒｉｃａ）から市販されているＣＡＴＡＰＡＬ（登録商標）アルミナが挙げられる。ベーマイトも同様に水酸化酸化アルミニウムを指すが、擬ベーマイトは、一般にベーマイトよりも多量の水を有する。擬ベーマイトなどのバインダー材料は、硝酸（「ＨＮＯ３」）または塩酸（「ＨＣｌ」）などのモノプロトン酸などの酸で解膠され得る。
１つ以上の実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の５重量％〜３０重量％の量の１つ以上のバインダー材料を含み得る。例えば、実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の５重量％〜２５重量％、全分解触媒の５重量％〜２０重量％、全分解触媒の５重量％〜１５重量％、全分解触媒の５重量％〜１０重量％、全分解触媒の１０重量％〜３０重量％、全分解触媒の１５重量％〜３０重量％。全分解触媒の２０重量％〜３０重量％、または全分解触媒の２５重量％〜３０重量％の量のバインダー材料を含み得る。さらなる実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の１２重量％〜１８重量％、または全分解触媒の１４重量％〜１６重量％などの、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％の量のバインダー材料を含み得る。１つ以上の実施形態では、分解触媒は、開示された重量％範囲の量の任意の単一の開示されたバインダー材料を含み得ることを理解されたい。さらなる実施形態では、分解触媒は、開示された重量％範囲の量の組み合わせで任意の２つ以上のバインダー材料を含み得る。
１つ以上の実施形態では、触媒組成物は、１つ以上のマトリックス材料を含み得る。本開示で使用するとき、「マトリックス材料」は、カオリンなどの粘土材料を指してもよい。理論に束縛されるものではないが、触媒のマトリックス材料は、物理的機能および触媒機能の両方を果たすと考えられる。物理的機能には、粒子の完全性および耐摩耗性の提供、伝熱媒体としての作用、ならびに触媒ミクロスフェアの内外への炭化水素の拡散を可能にする多孔質構造の提供が挙げられる。マトリックスはまた、触媒選択性、生成物品質および触媒毒に対する耐性に影響を与え得る。マトリックス材料は、比較的大きな分子に直接関与する反応について、全体的な触媒特性に最も強い影響を及ぼす傾向を示す場合がある。
１つ以上の実施形態では、マトリックス材料は、カオリンを含む。本開示で使用するとき、「カオリン」は、比較的多量（少なくとも約５０重量％、少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、またはさらには少なくとも９５重量％など）の、化学式Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４によって表すことができるカオリナイトを有する粘土材料を指す。カオリンは、「チャイナクレイ」と呼ばれることがある。さらなる実施形態では、マトリックス材料は、他の粘土材料を含んでもよい。
１つ以上の実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の３０重量％〜６０重量％の量の１つ以上のマトリックス材料を含む。例えば、実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の３０重量％〜５５重量％、全分解触媒の３０重量％〜５０重量％、全分解触媒の３０重量％〜４５重量％、全分解触媒の３０重量％〜４０重量％、全分解触媒の３０重量％〜３５重量％、全分解触媒の３５重量％〜６０重量％、全分解触媒の４０重量％〜６０重量％、全分解触媒の４５重量％〜６０重量％、全分解触媒の５０重量％〜６０重量％、または全分解触媒の５５重量％〜６０重量％の量のマトリックス材料を含み得る。さらなる実施形態によれば、分解触媒は、全分解触媒の４０重量％〜５０重量％、または全分解触媒の４３重量％〜４７重量％などの、全分解触媒の３５重量％〜５５重量％の量のマトリックス材料を含み得る。１つ以上の実施形態では、分解触媒は、開示された重量％範囲の量の任意の単一の開示されたマトリックス材料を含み得ることを理解されたい。さらなる実施形態では、分解触媒は、開示された重量％範囲の量の組み合わせで任意の２つ以上のマトリックス材料を含み得る。
本開示に記載されるように、分解触媒は、ミクロスフェアなどの成形微粒子の形態であってもよい。記載のように、「微粒子」は、０．１ミクロン〜１００ミクロンのサイズを有する粒子を指す。微粒子のサイズは、微粒子の最長距離に沿って測定された、片側から別の側への粒子の最大長さを指す。例えば、球形微粒子はその直径に等しいサイズを有するか、または直角プリズム形微粒子は対向する角から伸びる斜辺に等しい最大長さを有する。
実施形態によれば、ゼオライト混合物のゼオライト（例えば、ＺＳＭ−５、ゼオライトベータ、およびゼオライトＹ）は、全て各微粒子に含まれていてもよい。しかしながら、他の実施形態において、微粒子は、混合されてもよく、微粒子は、ゼオライト混合物の一部のみを含有する。例えば、３種類の微粒子の混合物を分解触媒に含めることができ、１種類の微粒子はＺＳＭ−５のみを含み、１種類の微粒子はゼオライトベータのみを含み、１種類の微粒子はゼオライトＹのみを含む。
分解触媒は、様々なプロセスで形成され得る。一実施形態によれば、マトリックス材料を水などの流体と混合してスラリーを形成し、ゼオライトを水などの流体と別個に混合してスラリーを形成してもよい。マトリックス材料スラリーおよびゼオライトスラリーは、撹拌しながら組み合わせてもよい。別個に、バインダー材料を水などの流体と組み合わせることによって別のスラリーを形成してもよい。次いで、バインダースラリーをゼオライトおよびマトリックス材料を含有するスラリーと組み合わせて全成分スラリーを形成してもよい。全成分スラリーを、例えば、噴霧によって乾燥し、次いで焼成して、分解触媒の微粒子を生成することができる。
分解触媒は、炭化水素を転化するために反応器中で使用する前に、水蒸気と接触させることによって失活させてもよい。水蒸気処理の目的は、運転中のＦＣＣ再生成器において起こる水熱エージングを促進して平衡触媒を得ることである。水蒸気処理は、骨格からのアルミニウムの除去をもたらし、水熱条件下および熱条件下で骨格加水分解が起こり得る部位の数の減少をもたらし得る。アルミニウムをこのように除去することで、脱アルミニウムゼオライトにおける熱安定性および水熱安定性が増加する。より小さなＳｉＯ４四面体がより大きなＡｌＯ４ −四面体に置換するため、単位格子サイズは、脱アルミニウム化の結果として減少してもよい。ゼオライトの酸性度はまた、骨格アルミニウムの除去およびフレームワーク外アルミニウム種の形成による脱アルミニウム化によっても影響を受ける場合がある。脱アルミニウム化は、ゼオライトの全酸性度を減少させ、ゼオライトの酸強度を増加させることによりゼオライトの酸性度に影響を及ぼす場合がある。全酸性度は、ブレンステッド酸部位として作用する骨格アルミニウムの除去により減少し得る。ゼオライトの酸強度は、対になった酸部位の除去または次に隣接する第２配位アルミニウムの除去により増加し得る。酸強度の増加は、第２配位圏にフレームワークアルミニウムが存在しない場合に、ＯＨ基のプロトン上の電荷密度が最も高いことによって引き起こされ得る。
１つ以上の実施形態によれば、炭化水素供給流は、反応器ユニット内で分解触媒と接触させてもよい。本開示で使用されるとき、「反応器ユニット」は、１つ以上の化学反応が１種以上の触媒の存在下で１つ以上の反応物間で起こり得る容器または一連の容器を指す。例えば、反応器は、バッチ反応器、連続撹拌タンク反応器（ＣＳＴＲ）、またはプラグフロー反応器として動作するように構成されたタンクまたは管状反応器を含むことができる。反応器の例としては、固定床反応器、および流動床反応器などの充填床反応器が挙げられる。
図１に示されるように、１つ以上の実施形態によれば、炭化水素供給流を転化するために使用される反応器ユニットは、流動床反応器であってもよい。本開示で使用されるとき、「流動接触分解反応器」は、流動化反応物を分解触媒などの固体材料（通常は粒状形態）と接触させるように動作可能であり得る反応器ユニットを指す。本開示に記載されるように、流動化固体分解触媒を用いて反応物流を分解する流動床反応器は、流動接触分解反応器ユニットと呼ばれることがある。
図１は、炭化水素供給流１１０を生成物流１２０に転化する流動接触分解反応器ユニット１００を概略的に示す。図１の実施形態は、分解触媒再生成機能を含む。
さらに図１を参照すると、炭化水素供給流１１０は、流動接触分解反応器ユニット１００に送られ得る。流動接触分解反応器ユニット１００は、分解触媒／供給混合ゾーン１３２、反応ゾーン１３４、分離ゾーン１３６、および分解触媒再生成ゾーン１３８を含んでもよい。炭化水素供給流１１０は、分解触媒／供給混合ゾーン１３２に導入され得、ここで、分解触媒再生成ゾーン１３８から送られた再生成された触媒流１４０からの再生成分解触媒と混合される。炭化水素供給流１１０は、炭化水素供給流１１０の含有物を分解する反応ゾーン１３４において再生成された分解触媒と接触することにより反応する。反応ゾーン１３４における分解反応後、反応ゾーン１３４の含有物は、分離ゾーン１３６に送られ、ここで反応ゾーン１３４の分解生成物は使用済み触媒から分離され、それが使用済み触媒流１４２において、分解触媒再生成ゾーン１３８に送られ、ここで例えば、使用済み分解触媒からコークスを除去することによって再生成される。生成物流１２０は、流動接触分解反応器ユニットから送られ、ここで、例えば、複数の流れに分離することによってさらに処理されてもよい。
図１の流動接触分解反応器ユニット１００は、流動接触分解反応器ユニットの１つの特定の実施形態の単純化された概略図であり、流動接触分解反応器ユニットの他の構成は、現在開示された炭化水素分解法に好適であり得ることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、触媒は、再利用されなくてもよく、そのような実施形態では、分解触媒の再生成に関連した図１の構成要素は、存在しないであろう。
本開示において言及されるように、炭化水素供給流は、少なくとも３０度、しばしば５０度を超えるような比較的大きなＡＰＩ比重を有する流体流（気体または液体のいずれか）である。いくつかの実施形態では、炭化水素供給流１１０は、少なくとも約３０度、少なくとも３５度、少なくとも４０度、少なくとも４５度、少なくとも５０度、少なくとも５５度、またはさらには少なくとも６０度のＡＰＩ比重を有し得る。
炭化水素供給流１１０は、原油供給原料であり得るか、または分解される前に何らかの方法で処理され得る。例えば、比較的重質の油を２つ以上の構成成分に分離して、炭化水素供給流１１０を形成することができる。いくつかの実施形態では、炭化水素供給流１１０は、ここに記載されている分解触媒で処理される前に、金属、硫黄、または窒素のうちの１つ以上などの構成成分を除去するために処理されてもよい。様々な実施形態によれば、炭化水素供給流の少なくとも５０重量％、６０重量％、７０重量％、８０重量％、９０重量％、９５重量％、またはさらには９９重量％が、ガス凝縮物などの原油である。
１つ以上の実施形態によれば、分解される炭化水素供給流１１０は、Ｋｈｕｆｆ地層から入手可能なガス凝縮物などのガス凝縮物からなる。本開示の分解プロセスのための例示的な供給原料燃料であるＫｈｕｆｆガス凝縮物の特性を表１に示す。さらに、図２は、Ｋｈｕｆｆガス凝縮物の沸点プロファイルを示す。図２において、「ＩＢＰ」は、初期沸点を指し、「ＦＢＰ」は、最終沸点を指す。図２は、温度上昇の関数としての沸騰した油の重量百分率を示す。
Figure 2020509122
１つ以上の実施形態によれば、炭化水素供給流１１０は、５重量％の沸騰温度、２５重量％の沸騰温度、５０重量％の沸騰温度、７５重量％の沸騰温度、および９５重量％の沸騰温度によって記載されるような沸点プロファイルを有してもよい。これらのそれぞれの沸騰温度は、所与の重量百分率の炭化水素供給流が沸騰する温度に対応する。いくつかの実施形態では、炭化水素供給流１００は、１５０℃未満の５重量％の沸騰温度、２２５℃未満の２５重量％の沸騰温度、３００℃未満の５０重量％の沸騰温度、４００℃未満の７５重量％の沸騰温度、および６００℃未満の９５重量％の沸騰温度のうちの１つ以上を有してもよい。１つ以上の実施形態によれば、炭化水素供給流１００は、０℃〜１００℃の５重量％の沸騰温度、７５℃〜１７５℃の２５重量％の沸騰温度、１５０℃〜２５０℃の５０重量％の沸騰温度、２５０℃〜３５０℃の７５重量％の沸騰温度、および４５０℃〜５５０℃の９５重量％の沸騰温度のうちの１つ以上を有してもよい。
１つ以上の実施態様によれば、反応流動接触分解反応は、高過酷度流動接触分解反応であってもよい。本開示で使用されるとき、「高過酷度」流動接触分解は、少なくとも約摂氏５００度（「℃」）の反応温度下での分解を指す。１つ以上の実施形態によれば、流動接触分解反応器ユニット１００の反応ゾーン１３４は、約６００℃〜約７００℃、または約６２５℃〜約６７５℃などの、５００℃〜７００℃の温度で動作し得る。
実施形態によれば、触媒対油の重量比は、７．５〜９．５または７．７５〜８．２５などの、７〜１０であってもよい。１つ以上の実施形態では、反応ゾーン１２７における混合物の滞留時間は、０．２〜２秒であってもよい。
１つ以上の実施形態によれば、炭化水素供給流１２５を分解触媒と接触させることにより、エチレン、プロピレン、およびブテンから選択される少なくとも２０重量％の軽質オレフィンを含み得る生成物流１２０が生成される。例えば、実施形態において、生成物流１２０は、少なくとも２２重量％の軽質オレフィン、少なくとも２５重量％の軽質オレフィン、少なくとも３０重量％の軽質オレフィン、またはさらには少なくとも少なくとも４０重量％の軽質オレフィンを含み得る。さらなる実施形態において、生成物流１２０は、少なくとも３重量％のエチレン、少なくとも５重量％のエチレン、少なくとも７重量％のエチレン、またはさらには少なくとも８重量％のエチレン、少なくとも１３重量％のプロピレン、少なくとも１５重量％のプロピレン、少なくとも１９重量％のプロピレン、またはさらには少なくとも２１重量％のプロピレン、少なくとも８重量％のブテン、少なくとも１０重量％のブテン、少なくとも１４重量％のブテン、またはさらには少なくとも１８重量％のブテンを含み得る。
炭化水素供給流を分解するための方法およびシステムの様々な実施形態は、以下の実施例によってさらに明らかになるであろう。これらの実施例は本質的に例示的なものであり、本開示の主題を限定するものと理解されるべきではない。
実施例１−分解触媒の調製
様々な量のＺＳＭ−５、ゼオライトＹ、およびゼオライトベータを用いて、いくつかの分解触媒を調製した。さらに、比較触媒を同じ手順で調製した。調製した触媒組成物を表２に示す。さらに、調製した比較触媒組成物を表３に示す。試料２は、比較試料Ａ（２５重量％）、比較試料Ｂ（１５重量％）、および比較試料Ｃ（６０重量％）のミクロスフェアから調製されたことに留意されたい。使用したＺＳＭ−５ゼオライトは、シリカ対アルミナ比が２３である、Ｚｅｏｌｙｓｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから市販されているＣＢＶ ２３１４ゼオライトであった。使用したゼオライトベータは、シリカ対アルミナ比が２５である、Ｚｅｏｌｙｓｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから市販されているＣＰ８１４Ｅゼオライトであった。使用したゼオライトＹは、シリカ対アルミナ比が６である、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＳＰ１３−０１５９ゼオライトであった。
Figure 2020509122
Figure 2020509122
触媒を調製するために、最初に、ＺＳＭ−５、ゼオライトＹ、およびゼオライトベータに、リンを含浸させた。目標リン含有量は、全分解触媒重量の３．５重量％Ｐ２Ｏ５であった。
触媒は、カオリン粘土粉末を脱イオン水と混合することによって調製した。別個のステップにおいて、ゼオライト混合物（乾燥量基準）を、脱イオン水を用いてスラリーにした。ゼオライトスラリーを撹拌しながら、適量のオルトリン酸（濃度８５重量％）を徐々に添加して全ゼオライト重量の３．５重量％を達成した。撹拌をさらに１５分間続けた。次いで、ゼオライト−リン酸スラリーをカオリンスラリーに添加し、５分間撹拌した。
別個に、Ｃａｔａｐａｌアルミナのスラリーを、Ｃａｔａｐａｌアルミナ（乾燥量基準）を蒸留水と混合することによって調製し、これに滴量の濃硝酸（７０重量％の濃度）を添加して３０分間撹拌することによって解膠させた。得られた解膠Ｃａｔａｐａｌスラリーをゼオライト−カオリンスラリーに添加し、１０分間混合して、個々の粒子が懸濁したままである高粘度のスラリーを生成した。
３０重量％の固形分で構成された得られたスラリーを噴霧乾燥させて、２０〜１００ミクロンの粒子を生成した。次いで、乾燥した粒子を、５００℃で３時間焼成した。
実施例２−触媒試験
Ｋｈｕｆｆガス凝縮物（表１に示される組成物）の接触分解は、ＡＳＴＭ Ｄ−３９０７およびＤ−５１５４試験プロトコルに従って日本の桜木理化学製の固定床ミクロ活性試験ユニット（「ＭＡＴ」）ユニットで実施された。各ＭＡＴ実験について、完全な物質収支が得られ、約１００％であることが見出された。全てのＭＡＴ実験は、６５０℃の分解温度および３０秒の流通時間で行われた。全ての試料を、実験前に７５０℃で３時間水蒸気処理した。
表２および表３の触媒配合物の触媒活性に関するデータを、それぞれ表４および表５に提供する。軽質留分（すなわち、５個以下の炭素分子の炭化水素を有する留分）の転化率に対する触媒性能を評価する目的のために、アラブエクストラライト原油留分の分解に対するガス生成物およびコークスの全重量％として定義される。表４および５中の「転化率（重量％）」は、形成された全ての乾燥ガス、ＬＰＧ、およびコークスである。
Figure 2020509122
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結果は、転化率および軽質オレフィンの収率に対するゼオライトベータの効果を示す。転化率および軽質オレフィンの収率は、配合物中のゼオライトベータの量と共に増加する。結果はまた、ＺＳＭ−５またはゼオライトＹのみが配合物中にあるときよりも改善された軽質オレフィン収率が実現されるため、配合物中にゼオライトＹ、ゼオライトベータ、およびＺＳＭ−５を有することの相乗効果を示す。したがって、軽質オレフィンの収率およびガソリンオクタンを高めるために、従来のＦＣＣ触媒にゼオライトベータを補充することが有利であり得る。一次分解構成成分としてゼオライトＹまたはゼオライトベータなどの大孔径ゼオライトを含む触媒配合物、およびＺＳＭ−５などの中孔径ゼオライトを有することは、より良好な軽質オレフィンの収率でより活性の高い触媒を提供する。
以下の特許請求の範囲のうちの１つ以上は、用語「ｗｈｅｒｅ」を移行句として利用することに留意されたい。本技術を定義する目的のために、この用語は、構造の一連の特性の列挙を導入するために使用される非限定型の移行句として、特許請求の範囲に導入され、より一般的に使用される非限定型の前提事項用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」と同様に解釈されるべきであることに留意されたい。
特性に割り当てられた任意の２つの定量値は、その特性の範囲を構成することができ、所与の特性の全ての記載された定量値から形成される範囲の全ての組み合わせが、本開示において企図されることを理解されたい。
本開示の主題を詳細に、かつ特定の実施形態を参照して説明したが、本開示に記載された様々な詳細は、本明細書に付随する各図面に特定の要素が示されている場合であっても、これらの詳細が記載された様々な実施形態の必須構成要素であることを暗示するものと取られるべきではないことに留意されたい。むしろ、本明細書に添付された特許請求の範囲は、本開示の幅および本開示に記載の様々な実施形態の対応する範囲の単なる表現として解釈されるべきである。さらに、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、変更および変形が可能であることは明らかであろう。
本開示の第１の態様によれば、炭化水素供給流を分解するための方法は、炭化水素供給流を反応器ユニット内で分解触媒に接触させることを含み、炭化水素供給流が、少なくとも４０度のＡＰＩ比重を有し、分解触媒が、全分解触媒の５重量％〜３０重量％の量の１つ以上のバインダー材料、全分解触媒の３０重量％〜６０重量％の量の１つ以上のマトリックス材料、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量の＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト、全分解触媒の５重量％〜４５重量％のＦＡＩフレームワーク型ゼオライト、および全分解触媒の５重量％〜４５重量％のＭＦＩフレームワーク型ゼオライトを含む。
本開示の第２の態様は、炭化水素供給流が、４５度〜６０度のＡＰＩ比重を有する、第１の態様を含んでもよい。
本開示の第３の態様は、炭化水素供給流の少なくとも９５重量％が、原油である、第１または第２の態様を含んでもよい。
本開示の第４の態様は、反応器ユニットが流動床反応器である、第１〜第３の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第５の態様は、ＦＡＵフレームワーク型ゼオライトの量が、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％である、第１〜第４の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第６の態様は、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトの量が、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％である、第１〜第５の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第７の態様は、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライト、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト、およびＦＡＵフレームワーク型ゼオライトのうちの１つ以上が、五酸化リンを含む、第１〜第６の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第８の態様は、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライト、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト、およびＦＡＵフレームワーク型ゼオライトのうちの１つ以上が、１重量％〜２０重量％の五酸化リンを含む、第７の態様を含んでもよい。
本開示の第９の態様は、１つ以上のバインダー材料のうちの少なくとも１つが擬ベーマイトである、第１〜第８の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第１０の態様は、分解触媒が、５重量％〜３０重量％の擬ベーマイトを含む、第１〜第９の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第１１の態様は、１つ以上のバインダー材料の量が、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％である、第１〜第１０の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第１２の態様は、バインダーのうちの１つ以上がカオリンである、第１〜第１１の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第１３の態様は、分解触媒が、全分解触媒の３０重量％〜５０重量％の量の１つ以上のバインダー材料を含む、第１〜第１２の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第１４の態様は、触媒対油の重量比が、７〜１０である、第１〜第１３の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第１５の態様は、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトが、ＺＳＭ−５を含む、第１〜第１４の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第１６の態様は、ＦＡＵフレームワーク型ゼオライトが、ゼオライトＹを含む、第１〜第１５の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第１７の態様は、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトが、ゼオライトベータを含む、第１〜第１６の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第１８の態様は、炭化水素供給流を分解触媒と接触させることが、エチレン、プロピレン、およびブテンから選択される少なくとも２０重量％の軽質オレフィンを含む生成物流を生成する、第１〜第１７の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第１９の態様によれば、炭化水素供給流を分解するための方法は、炭化水素供給流を反応器ユニット内で分解触媒に接触させることを含み、炭化水素供給流が、少なくとも４０度のＡＰＩ比重を有し、分解触媒が、全分解触媒の５重量％〜３０重量％の量の擬ベーマイト、全分解触媒の３０重量％〜６０重量％の量のカオリン、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のゼオライトベータ、全分解触媒の５重量％〜４５重量％のゼオライトＹ、および全分解触媒の５重量％〜４５重量％のＺＳＭ−５を含む。
本開示の第２０の態様は、炭化水素供給流が、原油供給原料である、第１９の態様を含んでもよい。
本開示の第２１の態様は、炭化水素供給流が、ガス凝縮物である、第１９または第２０の態様を含んでもよい。
本開示の第２２の態様は、反応器ユニットが、流動床反応器である、第１９〜第２１の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第２３の態様は、ＺＳＭ−５、ゼオライトベータ、およびゼオライトＹのうちの１つ以上が五酸化リンを含む、第１９〜第２２の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第２４の態様によれば、炭化水素供給流を分解するためのシステムは、反応器と、反応器に流入する炭化水素供給流であって、炭化水素供給流が少なくとも４０度のＡＰＩ比重を有する、炭化水素供給流と、反応器から流出する生成物流と、少なくとも反応器内に配置された分解触媒であって、分解触媒が、全分解触媒の５重量％〜３０重量％の量の１つ以上のバインダー材料、全分解触媒の３０重量％〜６０重量％の量の１つ以上のマトリックス材料、全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量の＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト、全分解触媒の５重量％〜４５重量％のＦＡＵフレームワーク型ゼオライト、全分解触媒の５重量％〜４５重量％のＦＡＵフレームワーク型ゼオライト、および全分解触媒の５重量％〜４５重量％のＭＦＩフレームワーク型ゼオライトを含む、分解触媒と、を含み得る。
本開示の第２５の態様は、炭化水素供給流が、４５度〜６０度のＡＰＩ比重を有する、第２４の態様を含んでもよい。
本開示の第２６の態様は、炭化水素供給流の少なくとも９５重量％が原油である、第２４の態様または第２５の態様を含んでもよい。
本開示の第２７の態様は、反応器ユニットが流動床反応器である、第２４〜第２６の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第２８の態様は、ＦＡＵフレームワーク型ゼオライトの量が、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％である、第２４〜第２７の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第２９の態様は、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトの量が、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％である、第２４〜第２８の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第３０の態様は、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライト、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト、およびＦＡＵフレームワーク型ゼオライトのうちの１つ以上が、五酸化リンを含む、第２４〜第２９の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第３１の態様は、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライト、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト、ＦＡＵフレームワーク型ゼオライトのうちの少なくとも１つが、１重量％〜２０重量％の五酸化リンを含む、第２４〜第３０の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第３２の態様は、１つ以上のバインダー材料のうちの少なくとも１つが擬ベーマイトである、第２４〜第３１の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第３３の態様は、分解触媒が、５重量％〜３０重量％の擬ベーマイトを含む、第２４〜第３２の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第３４の態様は、１つ以上のバインダー材料の量が、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％である、第２４〜第３３の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第３５の態様は、バインダーのうちの１つ以上がカオリンである、第２４〜第３４の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第３６の態様は、分解触媒が、全分解触媒の３０重量％〜５０重量％の量の１つ以上のバインダー材料を含む、第２４〜第３５の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第３７の態様は、触媒対油の重量比が、７〜１０である、第２４〜第３６の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第３８の態様は、ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトが、ＺＳＭ−５を含む、第２４〜第３７の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第３９の態様は、ＦＡＵフレームワーク型ゼオライトが、ゼオライトＹを含む、第２４〜第３８の態様のいずれかを含んでもよい。
本開示の第４０の態様は、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトが、ゼオライトベータを含む、第２４〜第３９の態様のいずれかを含んでもよい。

Claims (26)

  1. 炭化水素供給流を分解するための方法であって、
    前記炭化水素供給流を反応器ユニット内で分解触媒と接触させることを含み、前記炭化水素供給流が、少なくとも４０度のＡＰＩ比重を有し、前記分解触媒が、
    全分解触媒の５重量％〜３０重量％の量の１つ以上のバインダー材料と、
    全分解触媒の３０重量％〜６０重量％の量の１つ以上のマトリックス材料と、
    全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量の＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトと、
    全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のＦＡＵフレームワーク型ゼオライトと、
    全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のＭＦＩフレームワーク型ゼオライトと、
    を含む、方法。
  2. 前記炭化水素供給流が、４５度〜６０度のＡＰＩ比重を有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記ＦＡＵフレームワーク型ゼオライトの量が、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％である、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトの量が、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
  5. 前記ＭＦＩフレームワーク型ゼオライト、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト、およびＦＡＵフレームワーク型ゼオライトのうちの１つ以上が五酸化リンを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
  6. 前記１つ以上のバインダー材料のうちの少なくとも１つが擬ベーマイトである、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
  7. 前記１つ以上のバインダー材料の量が、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％である、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
  8. 前記マトリックス材料のうちの１つ以上が、カオリンである、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
  9. 分解触媒が、全分解触媒の３０重量％〜５０重量％の量の前記１つ以上のマトリックス材料を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
  10. 前記触媒対油の重量比が、７〜１０である、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
  11. 前記ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトが、ＺＳＭ−５を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
  12. 前記ＦＡＵフレームワーク型ゼオライトが、ゼオライトＹを含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
  13. 前記＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトが、ゼオライトベータを含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
  14. 前記炭化水素供給流の、前記分解触媒との前記接触が、エチレン、プロピレン、およびブテンから選択される少なくとも２０重量％の軽質オレフィンを含む生成物流を生成する、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
  15. 前記炭化水素供給流がガス凝縮物である、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
  16. 炭化水素供給流を分解するためのシステムであって、
    反応器と、
    前記反応器に流入する炭化水素供給流であって、少なくとも４０度のＡＰＩ比重を有する、炭化水素供給流と、
    前記反応器から流出する生成物流と、
    少なくとも前記反応器内に配置された分解触媒と、を含み、前記分解触媒が、
    全分解触媒の５重量％〜３０重量％の量の１つ以上のバインダー材料と、
    全分解触媒の３０重量％〜６０重量％の量の１つ以上のマトリックス材料と、
    全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量の＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトと、
    全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のＦＡＵフレームワーク型ゼオライトと、
    全分解触媒の５重量％〜４５重量％の量のＭＦＩフレームワーク型ゼオライトと、
    を含む、システム。
  17. 前記炭化水素供給流が、４５度〜６０度のＡＰＩ比重を有する、請求項１６に記載のシステム。
  18. 前記反応器ユニットが、流動床反応器である、請求項１６または１７に記載のシステム。
  19. 前記ＦＡＵフレームワーク型ゼオライトの量が、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％である、請求項１６〜１８のいずれかに記載のシステム。
  20. 前記ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトの量が、全分解触媒の１０重量％〜２０重量％である、請求項１６〜１９のいずれかに記載のシステム。
  21. 前記ＭＦＩフレームワーク型ゼオライト、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト、およびＦＡＵフレームワーク型ゼオライトのうちの１つ以上が五酸化リンを含む、請求項１６〜２０のいずれかに記載のシステム。
  22. 前記ＭＦＩフレームワーク型ゼオライト、＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライト、およびＦＡＵフレームワーク型ゼオライトのうちの１つ以上が、１重量％〜２０重量％の五酸化リンを含む、請求項１６〜２１のいずれかに記載のシステム。
  23. 前記触媒対油の重量比が、７〜１０である、請求項１６〜２２のいずれかに記載のシステム。
  24. 前記ＭＦＩフレームワーク型ゼオライトが、ＺＳＭ−５を含む、請求項１６〜２３のいずれかに記載のシステム。
  25. 前記ＦＡＵフレームワーク型ゼオライトが、ゼオライトＹを含む、請求項１６〜２４のいずれかに記載のシステム。
  26. 前記＊ＢＥＡフレームワーク型ゼオライトが、ゼオライトベータを含む、請求項１６〜２５のいずれかに記載のシステム。
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