JPH055277B2 - - Google Patents

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JPH055277B2
JPH055277B2 JP60168689A JP16868985A JPH055277B2 JP H055277 B2 JPH055277 B2 JP H055277B2 JP 60168689 A JP60168689 A JP 60168689A JP 16868985 A JP16868985 A JP 16868985A JP H055277 B2 JPH055277 B2 JP H055277B2
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JP
Japan
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catalyst
feedstock
silicalite
hydrocarbons
catalyst system
Prior art date
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Application number
JP60168689A
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Japanese (ja)
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JPS6181484A (en
Inventor
Aaru Batoraa Jeimuzu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cosden Technology Inc
Original Assignee
Cosden Technology Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Cosden Technology Inc filed Critical Cosden Technology Inc
Publication of JPS6181484A publication Critical patent/JPS6181484A/en
Publication of JPH055277B2 publication Critical patent/JPH055277B2/ja
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G35/00Reforming naphtha
    • C10G35/04Catalytic reforming
    • C10G35/06Catalytic reforming characterised by the catalyst used
    • C10G35/065Catalytic reforming characterised by the catalyst used containing crystalline zeolitic molecular sieves, other than aluminosilicates

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

技術分野 本発明は、炭化水素の改質に関し、とくに酸化
亜鉛およびシリカライト転化触媒の離散物理的混
合物からなる触媒系を使用する改質方法に関す
る。 背景の技術 化学的および精製の工業において、炭化水素供
給原料を経済価値の高い対応する生成物に転化す
ることを含む種々の方法が存在する。改質操作は
ガソリンに沸点範囲の石油留分についてそのオク
タン等級を増大するために実施される。オクタン
値は約30〜60オクタンの値から70〜90オクタンの
範囲内の値に増大することができる。改質操作の
典型的な条件は約400〜600℃の温度および約5〜
35バールの圧力を含む。通常、商業的改質操作
は、貴金属触媒、例えば、白金、をしばしば他の
金属、例えば、レニウム、と組み合わせて使用し
て実施される。オクタン等級が増大した生成物を
生成する改質反応は、線状炭化水素の異性化、線
状炭化水素の環式炭化水素への転化、脱水素によ
る環式ナフテンの芳香族化、および重質パラフイ
ンの軽質生成物への水素化分解を含む。従来の白
金型触媒の欠点は、イオウおよび窒素の化合物の
ような触媒「毒」に対する強度が低いことであ
る。このような触媒はイオウの阻害に感受性であ
り、そして通常数ppmより小さい非常に低いイオ
ウ含量の供給原料を必要とする。改質操作は通常
沸点の実質的変化に実質的に影響を与えない。生
成物の沸点範囲はほぼ同一であるか、あるいは多
分、供給原料の沸点範囲よりわずかに低い。 改質法および他の炭化水素の転化法は、またモ
レキユラーシーブ型触媒の存在下に実施する。こ
のようなモレキユラーシーブは金属触媒との複合
体として使用することができる。例えば、プラン
ク(Plnk)らへの米国特許第4276151号は、触媒
はゼオライト、すなわち、結晶質アルミノシリケ
ート、および普通の金属改質触媒、例えば、白
金/レニウム触媒の複合体である接触改質方法を
開示している。 チエン(Chen)らへの米国特許第4197214号
は、ノルマルヘキサンから芳香族物質の生成を含
む種々の転化反応における金属−ゼオライト組み
合わせの使用を開示している。この特許に開示さ
れている複合触媒は、湿式含浸、イオン交換によ
り組み込まれた亜鉛を有するゼオライト、および
酸化亜鉛から形成された押出物およびアンモニウ
ム交換ZSM−5ゼオライトを包含する。含浸さ
れ、イオン交換されおよび押出された形態は、ア
ンモニウム交換されたゼオライト単独に関して実
質的に増大した芳香族化活性を示した。イオン交
換された複合体は、改良された水蒸気安定性を示
し、物理的混合により添加された酸化亜鉛は示さ
なかつた。 米国特許第4288645号[ワグスタツフ
(Wagstaff)]および米国特許第4291182号[ダウ
ゼンベルグ(Dautzenberg)ら]は、それぞれ主
としてプロパンおよびブタンの供給流れに基づく
芳香族化方法を開示している。これらの方法は
400〜700℃および5〜10バールの転化条件におい
て、促進剤として亜鉛を含有する結晶質シリケー
トの存在下に実施される。亜鉛は0.05〜20重量
%、好ましくは0.1〜5重量%の範囲内の量で存
在し、そしてシリケート中にイオン交換または含
浸により組み込むことができる。 ポスト(Post)らへの米国特許第4403044号
は、シリケートに基づく触媒系を使用する多数の
転化手順を開示している。ポスト(Post)らへ
の米国特許中に開示されている方法は、異性化、
水素化分解、ガソリンのオクタン化の改良を含
む。芳香族化方法のための供給流れは、非環式有
機化合物および脂肪族および/または環式脂肪族
炭化水素およびそれらの混合物を包含する。シリ
カライトは、ニツケル、銅、亜鉛、カドミウム、
白金、パラジウム、ニツケルータングステン、銅
−モリブデン、ニツケル−モリブデン、亜鉛−パ
ラジウム、亜鉛−銅、および亜鉛−レニウムの金
属または金属の組み合わせ、鉄−クロム酸化物、
および酸化亜鉛−クロム酸化物で含浸することが
できる。 発明の開示 本発明によれば、比較的低いオクタンの供給原
料を改質して、実質的に高いオクタン等級を有す
る生成物を生成する新規なかつ改良された方法を
提供する。分枝鎖状および直鎖状の脂肪族炭化水
素を含有するガソリン範囲の供給原料を、反応ゾ
ーンに通入して触媒系と接触させ、ここで前記触
媒系は形状選択的結晶質シリカ多形シリカライト
触媒と金属または金属酸化物の脱水素触媒との離
散物理的混合物からなる。シリカライト触媒は直
鎖状脂肪族炭化水素に対して優先的に選択的であ
るが、その分枝鎖状異性体に対して制限的であ
る。反応ゾーン内において、供給原料の芳香族含
量およびパラフイン含量に関して芳香族含量が増
大しかつパラフイン含量が減少した改質された生
成物を生成するための転化条件を確立する。 本発明の1つの実施態様において、触媒系は結
合剤と混合されたシリカライトおよび脱水素触媒
の酸化物の結晶子から形成されてペレツトからな
る粒子の形態である。他の実施態様において、触
媒系は一緒に混合されて離散物理的混合物を形成
するシリカライトの粒体および脱水素触媒の粒体
からなる粒子の形態である。好ましい実施態様に
おいて、脱水素触媒は酸化亜鉛である。本発明の
他の面において、供給原料は2ppmより大きい量
でイオウを含有する。 本発明を実施する最良の方法 本発明の改質方法を実施するとき、炭化水素供
給原料を触媒系を含有する反応ゾーンに注入す
る。触媒系は、脱水素触媒、好ましくは酸化亜
鉛、および結晶質シリカ多形シリカライト触媒の
離散物理的混合物からなる。このゾーンにおい
て、供給原料は触媒系と、温度、圧力、および滞
留時間の適当な条件下で接触させて、所望の改質
反応を実施して高いオクタンの生成物を生成す
る。後に詳述するように、反応ゾーンの温度は通
常約400〜600℃範囲内に維持し、圧力は約38〜41
バールの範囲内に維持する。これらの範囲内の操
作温度および圧力のため、供給原料は1〜50の範
囲内の重量時間空間速度(WHSV)を与えるよ
うな速度で反応ゾーンを通過させる。 後に詳述するように、本発明における使用に適
当な供給原料は組成が広い範囲内で変化しうる。
しかしながら、供給原料はガソリン留分の沸点範
囲内の常態で液体の炭化水素から主として構成さ
れると一般に表わすことができる。ガソリンの範
囲は精製操作および原油供給物に依存して多少変
化しうるが、それは下限におけるペンタンの沸点
から中程度のケロシンの範囲(約220〜230℃)に
変化すると特徴づけることができ、そしていずれ
の場合においても、ガス油留分の初期の沸点より
低い。供給原料はノルマルおよび分枝鎖の脂肪族
炭化水素、シクロ脂肪族炭化水素、および芳香族
炭化水素を含有することができる。芳香族炭化水
素は置換されているかあるいは置換されていない
ことができ、こうしてベンゼンおよびアルキル芳
香族、例えば、トルエン、エチルベンゼンおよび
キシレンを包含する。 形状選択的触媒は結晶質シリカ物質であり、こ
れと対照的にゼオライト物質はアルミニウムおよ
びナトリウムまたはカルシウム、または両者のシ
リケートと定義され、このシリケートはイオン交
換容量を示す。これらの結晶質シリカ物質はシリ
カの多形体(polymorph)であり、その構造はこ
の分野において「シリカライト(Silicalite)」と
表示されてきた。これらの物質は、アルミニウム
シリケートゼオライト類と対照的に、AlO4四面
体が結晶質シリカ骨格の一部分を構成しないの
で、感知しうるイオン交換性質を示さない。アル
ミニウムはこれらのシリカライト触媒物質中に存
在することができる。しかしながら、その存在は
前記物質を調製するために使用するシリカ源中の
不純物の結果であり、そしてこのようなアルミナ
または他の金属酸化物を含有するシリカライトは
いかなる意味においても金属(metallo)シリケ
ートであると考えることはできない。シリカライ
ト型触媒を調製する説明および方法はグロース
(Grose)への米国特許第4061724号中に記載され
ており、その開示全体をここに引用によつて加え
る。 本発明において使用することができる脱水素触
媒は、白金、レニウム、亜鉛、鉄、銅、ガリウ
ム、アンチモン、スズ、鉛、ビスマス、インジウ
ム、タリウム、カドミウムおよびクロムを含む金
属または金属酸化物を包含する。酸化亜鉛は前述
のように好ましい脱水素触媒である。脱水素反応
を優先的に加速する他の適当な触媒は、シリカラ
イト触媒と適合性であるかぎり、本発明の実施に
おいて使用することができる。 脱水素触媒およびシリカライト触媒は、2種類
の触媒はそれらの離散(discrete)物理的特性を
最終生成物において保持するかぎり、適当な方法
で一緒に混合することができる。こうして、触媒
系は一緒に混合されて前記離散物理的混合物を構
成する前記シリカライトの粒体および前記脱水素
触媒の粒体からなる粒子の形態である。粒体の粒
子は、通常結合剤マトリツクス中の特定の触媒物
質を通常含み、よく混合して比較的均質な混合物
を形成すべきである。あるいは、触媒系は脱水素
触媒の結晶子およびシリカライトの結晶子の混合
物から形成されたペレツトからなる粒子の形態で
あることができる。このようなペレツトは、適当
な技術により形成することができるが、典型的に
は押出物の形態を取るであろう。押出物は、脱水
素触媒の結晶子およびシリカライト触媒の結晶子
を結合剤と混合してプラスチツクを形成し、次い
でこれを適当なダイ構造体を通して所望サイズの
ペレツトを形成することによつて形成することが
できる。押出技術により形成されるペレツト化生
成物を使用する場合、粒体の物質は典型的には約
0.5〜5ミリメートルのサイズの範囲であろう。
粒体のシリカライトおよび粒体の脱水素触媒の混
合物を使用する場合、個々の触媒粒子は通常約
0.2〜2ミリメートルの範囲であろう。脱水素触
媒の結晶子を結合の不存在下にシリカライトの結
晶子と混合することができ、この場合において、
触媒粒子のサイズは10ミクロン以下程度のきわめ
て小さいであろう。 離散触媒の物理的混合物からなる触媒系の使用
は、金属触媒がポスト(Post)らへの前述の特
許に開示されているようにシリカライト基剤中に
含浸される触媒系より、すぐれたいくつかの重要
な利点を提供する。この物理的混合物によると、
含浸された触媒形態において非常に多過ぎる金属
の使用から生じうるように、シリカライトの孔構
造体を詰まらさないで、比較的大きい濃度の亜鉛
酸化物または他の脱水素触媒を使用することがで
きる。また、粒状触媒系の使用は触媒活性の広い
変動を伴なわない。このような変動は金属含浸触
媒の場合において起こることがある。なぜなら、
金属は孔構造体から失われるからである。含浸触
媒系よりすぐれた、粒状混合物の使用から誘導さ
れる利点は通常はコストを増加しないで達成する
ことができる。事実、より大きい性能の恒常性を
提供することに加えて、粒状の混合物は、通常、
含浸触媒系よりも配合が簡単でありかつコストが
低い。 離散物理的混合物の形態を無関係に、酸化亜鉛
対シリカライトの重量比は通常約0.1〜1′の範囲
内に存在するであろうが、後述する実験により示
されるように、より大きい濃度の酸化亜鉛を使用
することができる。大抵の供給原料について、多
成分触媒における好ましい酸化亜鉛/シリカライ
ト比は0.3〜0.8の範囲内であろう。 本発明の実施において使用する供給原料は任意
の適当な源から誘導することができる。本発明が
ことに適用できる供給原料は、芳香族精製単位装
置からのラフイネート流、一時改質供給物、およ
びリフオーメートを包含する。第1の別法に関す
ると、芳香族化法からの生成物の流れを溶媒精製
抽出技術にかけることは普通に実施されている。
この分野において理解されているように、芳香族
炭化水素は脂肪族炭化水素およびナフテンから優
先的芳香族溶媒、例えば、ウデツクス(Udex)
法におい用いられているエチレンまたはプロピレ
ングリコールおよび水混合物で抽出することによ
り容易に分離することができる。溶媒芳香族抽出
から誘導されるラフイネート相は直鎖状パラフイ
ンに比較的富んでおり、そして、もちろん、少量
の芳香族炭化水素を含有する。 本発明の他の応用は後改質操作においてであ
る。この場合において、供給原料は第1改質単位
装置からの生成物の流出物(リフオーメート)で
あり、そして供給原料は芳香族含量が比較的高い
であろう。本発明のこの応用はとくに有利であ
る。なぜなら、それは重質芳香族(C9+芳香族)
の脱アルキル化ならびに直鎖状脂肪族炭化水素の
転化において有効であるからである。本発明の他
の使用は第1改質単位装置においてである。この
場合において、後述する実験データが示すよに、
本発明により複合触媒系の使用は、商業的に入手
可能なパラジウム−レニウム触媒よりも高いベン
ゼンおよびトルエンの収率ならびに低いC9+芳
香族の収率を生ずる。 貴金属改質触媒を用いる改質操作のための標準
は、きわめて低いイオウ含量、約1ppm以下を必
要とする。多くの場合において、第1改質単位装
置への供給原料は実質的に高い量のイオウ、例え
ば、10〜20ppmまでのイオウ、時にはこれよりさ
らに大きい濃度のイオウを含有する。こうして、
本発明のとくに有用な応用は、商業的に入手可能
な貴金属触媒により許容されうるより多い量、す
なわち、2ppm以上の濃度のイオウを含有する供
給原料に関するものである。触媒系を阻害しない
で、実質的に高いイオウ濃度を長期間にわたつて
耐えることができると信じられる。こうして、本
発明の他の応用は10ppm以上程度のより大きい量
のイオウさえを含有する供給原料に関する。 触媒系を内部に含有する反応ゾーンを定める反
応器を含む適当な処理装置を用いて、改質法を実
施することができる。複合体の酸化亜鉛−シリカ
ライト触媒は、反応ゾーン内で単一の触媒床また
は複数の触媒床中に配置することができる。反応
器は、この分野において理解されているように、
固定床または可動床の型であることができる。実
際には、複数の反応器を準備して、改質法を中断
しないで再生を可能とすることが通常望ましいで
あろう。通常、供給原料は反応ゾーンへ導入する
前に加熱される。供給原料が所望の滞留時間接触
して維持された後、改質生成物を抜き出し、適当
な精製および分離手順に付す。 本発明に従う酸化亜鉛−シリカライト触媒混合
物を用いて第1改質供給物を改質する実験的研究
を実施した。触媒系は、酸化亜鉛対シリカライト
の重量比が1.5である量の粒状酸化亜鉛およびシ
リカライトの均質混合物であつた。酸化亜鉛およ
びシリカライトの各々を約60〜80メツシユの粒度
に粉砕した。酸化亜鉛はUCI S72Dと表示される
商用触媒であつた。シリカライト触媒は、8ミク
ロンより小さい結晶大きさおよび少なくとも約
200のシリカ対四面体モレキユラーシーブのネツ
トワークのアルミナに比を有した。 試験は数時間実施し、その間温度を約490〜約
550℃に増加し、次いで約590℃に増加させた。反
応ゾーンの圧力を20バールに一定に維持し、そし
て供給速度は約14.5LHSVの空間速度を与えるよ
うに一定に維持した。反応器からの収集物を集
め、そして490,550および590℃の反応温度に相
当する3種類の試料を集め、分析したそれらの
個々の液状炭化水素成分を決定した。実験的研究
を表に要約する。表は、また、改質装置の供
給物から生成されたプラントのリフオーメートの
分析を記載する。プラントの改質装置は、458,
463および493℃の入口温度で操作される第1,第
3および第3反応段階をもつ3つの反応器の改質
装置であつた。改質装置は約17バールの平均圧力
で運転した。使用した触媒は商用白金レニウム改
質触媒であり、そして改質装置の供給物は約1.2
のLHSVで供給した。表において、第1欄は炭
化水素成分を示す。第2欄は改質装置の供給物に
ついての分析データを表わし、そして第3欄、第
4欄および第5欄は、それぞれ、490、550および
590℃の温度における液体の流出物の液体の分析
値を記載する。最後の欄は、プラントのリフオー
メートの液体の分析値を記載する。
TECHNICAL FIELD This invention relates to the reforming of hydrocarbons, and more particularly to a reforming process using a catalyst system consisting of a discrete physical mixture of zinc oxide and a silicalite conversion catalyst. BACKGROUND OF THE INVENTION In the chemical and refining industries, a variety of processes exist that involve converting hydrocarbon feedstocks into corresponding products of high economic value. Reforming operations are carried out on gasoline boiling range petroleum fractions to increase their octane rating. Octane values can be increased from values of about 30-60 octane to values within the range of 70-90 octane. Typical conditions for reforming operations are temperatures of about 400-600°C and
Contains a pressure of 35 bar. Commercial reforming operations are typically carried out using noble metal catalysts, such as platinum, often in combination with other metals, such as rhenium. Reforming reactions that produce products with increased octane ratings include isomerization of linear hydrocarbons, conversion of linear hydrocarbons to cyclic hydrocarbons, aromatization of cyclic naphthenes by dehydrogenation, and heavy Involves hydrogenolysis of paraffin to lighter products. A disadvantage of conventional platinum-type catalysts is their low resistance to catalyst "poisons" such as sulfur and nitrogen compounds. Such catalysts are sensitive to sulfur inhibition and require feedstocks with very low sulfur content, usually less than a few ppm. Reforming operations usually do not substantially affect the substantial change in boiling point. The product boiling range is approximately the same, or perhaps slightly lower than the feedstock boiling range. Reforming processes and other hydrocarbon conversion processes are also carried out in the presence of molecular sieve type catalysts. Such molecular sieves can be used as composites with metal catalysts. For example, US Pat. No. 4,276,151 to Plnk et al. describes a catalytic reforming process in which the catalyst is a composite of a zeolite, i.e., a crystalline aluminosilicate, and a common metal reforming catalyst, e.g., a platinum/rhenium catalyst. is disclosed. No. 4,197,214 to Chen et al. discloses the use of metal-zeolite combinations in various conversion reactions including the production of aromatics from normal hexane. The composite catalysts disclosed in this patent include zeolites with zinc incorporated by wet impregnation, ion exchange, and extrudates formed from zinc oxide and ammonium exchanged ZSM-5 zeolites. The impregnated, ion-exchanged and extruded forms showed substantially increased aromatization activity relative to the ammonium-exchanged zeolite alone. The ion-exchanged composite showed improved water vapor stability and no zinc oxide added by physical mixing. US Pat. No. 4,288,645 [Wagstaff] and US Pat. No. 4,291,182 [Dautzenberg et al.] disclose aromatization processes based primarily on feed streams of propane and butane, respectively. These methods are
It is carried out at conversion conditions of 400-700 DEG C. and 5-10 bar in the presence of crystalline silicates containing zinc as promoter. Zinc is present in an amount ranging from 0.05 to 20% by weight, preferably from 0.1 to 5% by weight, and can be incorporated into the silicate by ion exchange or impregnation. US Pat. No. 4,403,044 to Post et al. discloses a number of conversion procedures using silicate-based catalyst systems. The method disclosed in the US patent to Post et al.
Including improvements in hydrocracking and gasoline octanization. The feed streams for the aromatization process include acyclic organic compounds and aliphatic and/or cycloaliphatic hydrocarbons and mixtures thereof. Silicalite is nickel, copper, zinc, cadmium,
Platinum, palladium, nickel-tungsten, copper-molybdenum, nickel-molybdenum, zinc-palladium, zinc-copper, and zinc-rhenium metals or metal combinations, iron-chromium oxides,
and zinc oxide-chromium oxide. DISCLOSURE OF THE INVENTION In accordance with the present invention, a new and improved process for reforming relatively low octane feedstocks to produce products having substantially high octane ratings is provided. A gasoline range feedstock containing branched and linear aliphatic hydrocarbons is passed through a reaction zone and contacted with a catalyst system, wherein the catalyst system comprises a shape-selective crystalline silica polymorph. It consists of a discrete physical mixture of a silicalite catalyst and a metal or metal oxide dehydrogenation catalyst. Silicalite catalysts are preferentially selective towards linear aliphatic hydrocarbons, but are restrictive towards their branched isomers. Conversion conditions are established within the reaction zone to produce a modified product with increased aromatic content and decreased paraffin content with respect to the aromatic content and paraffin content of the feedstock. In one embodiment of the invention, the catalyst system is in the form of particles consisting of pellets formed from silicalite and crystallites of the dehydrogenation catalyst oxide mixed with a binder. In other embodiments, the catalyst system is in the form of particles consisting of silicalite particles and dehydrogenation catalyst particles mixed together to form a discrete physical mixture. In a preferred embodiment, the dehydrogenation catalyst is zinc oxide. In another aspect of the invention, the feedstock contains sulfur in an amount greater than 2 ppm. BEST MODE OF CARRYING OUT THE INVENTION When carrying out the reforming process of the invention, a hydrocarbon feedstock is injected into a reaction zone containing a catalyst system. The catalyst system consists of a discrete physical mixture of a dehydrogenation catalyst, preferably zinc oxide, and a crystalline silica polymorph silicalite catalyst. In this zone, the feedstock is contacted with a catalyst system under appropriate conditions of temperature, pressure, and residence time to carry out the desired reforming reaction to produce a high octane product. As detailed below, the reaction zone temperature is typically maintained within the range of approximately 400-600°C and the pressure is approximately 38-41°C.
Keep within range of crowbar. For operating temperatures and pressures within these ranges, the feedstock is passed through the reaction zone at a rate that provides a weight hourly space velocity (WHSV) within the range of 1-50. As discussed in more detail below, feedstocks suitable for use in the present invention may vary in composition within a wide range.
However, the feedstock can be generally described as consisting primarily of normally liquid hydrocarbons within the boiling range of the gasoline fraction. Although the gasoline range can vary somewhat depending on refining operations and crude feed, it can be characterized as varying from the boiling point of pentane at the lower end to the mid-kerosene range (approximately 220-230°C), and In both cases it is lower than the initial boiling point of the gas oil fraction. The feedstock can contain normal and branched chain aliphatic hydrocarbons, cycloaliphatic hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons. Aromatic hydrocarbons can be substituted or unsubstituted and thus include benzene and alkyl aromatics such as toluene, ethylbenzene and xylene. Shape-selective catalysts are crystalline silica materials, in contrast zeolitic materials are defined as silicates of aluminum and sodium or calcium, or both, which exhibit ion exchange capacity. These crystalline silica materials are polymorphs of silica, and their structure has been designated in the art as "silicalite." These materials, in contrast to aluminum silicate zeolites, do not exhibit appreciable ion exchange properties since the AlO 4 tetrahedra do not form part of the crystalline silica framework. Aluminum can be present in these silicalite catalyst materials. However, its presence is the result of impurities in the silica source used to prepare the material, and silicalites containing such alumina or other metal oxides are in no way metallo silicates. It is impossible to think that it is. Descriptions and methods of preparing silicalite-type catalysts are described in US Pat. No. 4,061,724 to Grose, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Dehydrogenation catalysts that can be used in the present invention include metals or metal oxides including platinum, rhenium, zinc, iron, copper, gallium, antimony, tin, lead, bismuth, indium, thallium, cadmium, and chromium. . Zinc oxide is a preferred dehydrogenation catalyst, as mentioned above. Other suitable catalysts that preferentially accelerate the dehydrogenation reaction can be used in the practice of this invention as long as they are compatible with the silicalite catalyst. The dehydrogenation catalyst and the silicalite catalyst can be mixed together in any suitable manner so long as the two catalysts retain their discrete physical properties in the final product. The catalyst system is thus in the form of particles consisting of particles of the silicalite and particles of the dehydrogenation catalyst mixed together to constitute the discrete physical mixture. The particles of the granulate usually include the specific catalytic material, usually in a binder matrix, and should be well mixed to form a relatively homogeneous mixture. Alternatively, the catalyst system can be in the form of particles consisting of pellets formed from a mixture of dehydrogenation catalyst crystallites and silicalite crystallites. Such pellets may be formed by any suitable technique, but typically will be in the form of an extrudate. The extrudates are formed by mixing the dehydrogenation catalyst crystallites and the silicalite catalyst crystallites with a binder to form a plastic, which is then passed through a suitable die structure to form pellets of the desired size. can do. When using pelletized products formed by extrusion techniques, the granular material typically has a
It will range in size from 0.5 to 5 mm.
When using a mixture of granular silicalite and granular dehydrogenation catalyst, the individual catalyst particles are typically approximately
It will be in the range of 0.2 to 2 millimeters. The crystallites of the dehydrogenation catalyst can be mixed with the crystallites of silicalite in the absence of bonding; in this case,
The size of the catalyst particles will be very small, on the order of 10 microns or less. The use of a catalyst system consisting of a physical mixture of discrete catalysts offers several advantages over catalyst systems in which the metal catalyst is impregnated into a silicalite base as disclosed in the aforementioned patent to Post et al. provides some important benefits. According to this physical mixture,
It is possible to use relatively large concentrations of zinc oxide or other dehydrogenation catalysts without clogging the pore structure of the silicalite, as can result from the use of too much metal in impregnated catalyst forms. can. Also, the use of particulate catalyst systems does not involve wide fluctuations in catalyst activity. Such variations may occur in the case of metal-impregnated catalysts. because,
This is because metal is lost from the pore structure. The advantages derived from the use of particulate mixtures over impregnated catalyst systems can usually be achieved without increased cost. In fact, in addition to providing greater performance constancy, granular mixtures typically
Easier to formulate and lower cost than impregnated catalyst systems. Irrespective of the form of the discrete physical mixture, the weight ratio of zinc oxide to silicalite will usually be in the range of about 0.1 to 1', but as shown by the experiments described below, larger concentrations of oxide Zinc can be used. For most feedstocks, the preferred zinc oxide/silicalite ratio in the multicomponent catalyst will be within the range of 0.3 to 0.8. The feedstock used in the practice of this invention can be derived from any suitable source. Feedstocks to which the present invention is particularly applicable include raffinate streams from aromatic refining units, temporary reformate feeds, and reformates. Regarding the first alternative, it is common practice to subject the product stream from the aromatization process to solvent purification extraction techniques.
As is understood in the art, aromatic hydrocarbons range from aliphatic hydrocarbons and naphthenes to preferential aromatic solvents, such as Udex.
It can be easily separated by extraction with the ethylene or propylene glycol and water mixture used in the process. The raffinate phase derived from solvent aromatic extraction is relatively rich in linear paraffins and, of course, contains small amounts of aromatic hydrocarbons. Another application of the invention is in post-reforming operations. In this case, the feedstock will be the product effluent (reformate) from the first reforming unit and the feedstock will be relatively high in aromatic content. This application of the invention is particularly advantageous. Because it is a heavy aromatic (C 9 + aromatic)
This is because it is effective in the dealkylation of hydrocarbons and the conversion of linear aliphatic hydrocarbons. Another use of the invention is in the first reforming unit. In this case, as shown by the experimental data described below,
The use of a composite catalyst system according to the present invention results in higher benzene and toluene yields and lower C9 + aromatics yields than commercially available palladium-rhenium catalysts. Standards for reforming operations using precious metal reforming catalysts require very low sulfur content, about 1 ppm or less. In many cases, the feed to the first reforming unit contains substantially high amounts of sulfur, for example up to 10-20 ppm sulfur, and sometimes even higher concentrations. thus,
A particularly useful application of the invention relates to feedstocks containing sulfur in concentrations greater than that tolerated by commercially available precious metal catalysts, ie, 2 ppm or higher. It is believed that substantially high sulfur concentrations can be tolerated for extended periods of time without inhibiting the catalyst system. Thus, other applications of the invention relate to feedstocks containing even greater amounts of sulfur, on the order of 10 ppm or more. The reforming process can be carried out using suitable processing equipment including a reactor defining a reaction zone containing a catalyst system therein. The composite zinc oxide-silicalite catalyst can be arranged in a single catalyst bed or multiple catalyst beds within the reaction zone. A reactor, as understood in this field, is
It can be of the fixed bed or movable bed type. In practice, it will usually be desirable to provide multiple reactors to allow regeneration without interrupting the reforming process. Typically, the feedstock is heated before it is introduced into the reaction zone. After the feedstocks are maintained in contact for the desired residence time, the reformed product is withdrawn and subjected to appropriate purification and separation procedures. Experimental studies were carried out to reform the first reforming feed using a zinc oxide-silicalite catalyst mixture according to the present invention. The catalyst system was a homogeneous mixture of particulate zinc oxide and silicalite in an amount where the weight ratio of zinc oxide to silicalite was 1.5. Each of the zinc oxide and silicalite was ground to a particle size of approximately 60-80 mesh. Zinc oxide was a commercial catalyst designated UCI S72D. The silicalite catalyst has a crystalline size of less than 8 microns and at least about
The ratio of silica to alumina in the tetrahedral molecular sieve network was 200. The test was conducted for several hours, during which the temperature was increased from about 490 to about
The temperature was increased to 550°C and then to approximately 590°C. The pressure in the reaction zone was kept constant at 20 bar and the feed rate was kept constant to give a space velocity of about 14.5 LHSV. Collection from the reactor was collected and three samples corresponding to reaction temperatures of 490, 550 and 590°C were collected and analyzed to determine their individual liquid hydrocarbon components. The experimental studies are summarized in the table. The table also describes an analysis of the plant reformate produced from the reformer feed. The plant reformer is 458,
It was a three reactor reformer with first, third and third reaction stages operated at inlet temperatures of 463 and 493°C. The reformer was operated at an average pressure of approximately 17 bar. The catalyst used was a commercial platinum rhenium reforming catalyst, and the reformer feed was approximately 1.2
Supplied by LHSV. In the table, the first column indicates the hydrocarbon component. The second column represents the analytical data for the reformer feed, and the third, fourth and fifth columns represent the 490, 550 and 550, respectively.
The liquid analysis of the liquid effluent at a temperature of 590°C is described. The last column contains the analysis of the plant's reformate liquid.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 重量%
* DMB−ジメチルベンゼン、CP−シクロペンタ
ン、MP−メチルペンタン、MCP−メチルシク
ロペンタン、DMP−ジメチルペンタン、DMCP
−ジメチルシクロペンタン、CP−エチルペンタ
ン、MH−メチルヘキサン、M−CH−メチルシ
クロヘキサン、EP−エチルペンタン、ECP−エ
チルシクロペンタン、TMCP−トリメチルシク
ロペンタン、DMH−ジメチルヘキサンまたはジ
メチルヘプタン、TMP−トリメチルペンタン、
PRO−CP−プロピルシクロペンタン、TMH−
トリメチルヘキサンまたはトリメチルハプテン、
EH−エチルヘキサン、TMCH−トリメチルシク
ロヘキサン、MCEH−メチルエチルシクロヘキ
サン。 欄4の考察に基づき、550℃の中間温度におい
て得られる液体生成物のプロフイルは現在の改質
装置の運転から得られるものに類似することが理
解できる。しかしながら、この温度において、複
合体のシリカライト酸化亜鉛触媒は従来の改質触
媒よりも少ないC9+生成物を生じ、これにより
重質芳香族化合物の多少の脱アルキル化が生じた
ことが示された。さらに、複合触媒についてのノ
ルマルヘキサンおよびノルマルヘプタンの濃度は
商用白金レニウム触媒についてのものよりも多少
少さい。590℃のより高い濃度(欄5)において、
ノルマルヘキサンおよびノルマルヘプタンの濃度
はさらに減少し、そしてベンゼンおよびトルエン
の濃度は商用触媒を用いる改質装置の運転につい
てよりも優位に高かつた。さらに、より高い温度
はC9+化合物の濃度を実質的に減少させた。 実験的研究において、等容積量の粒状の酸化亜
鉛およびシリカライトを使用して、前述の1.5の
重量比を得た。実際の操業において、通常、実質
的に少量の酸化亜鉛を使用して、前述の範囲内の
酸化亜鉛−シリカライト比を得るようにすること
が望ましいであろう。
[Table] Weight%
*DMB-dimethylbenzene, CP-cyclopentane, MP-methylpentane, MCP-methylcyclopentane, DMP-dimethylpentane, DMCP
-dimethylcyclopentane, CP-ethylpentane, MH-methylhexane, M-CH-methylcyclohexane, EP-ethylpentane, ECP-ethylcyclopentane, TMCP-trimethylcyclopentane, DMH-dimethylhexane or dimethylheptane, TMP-trimethyl pentane,
PRO−CP−propylcyclopentane, TMH−
trimethylhexane or trimethylhapten,
EH-ethylhexane, TMCH-trimethylcyclohexane, MCEH-methylethylcyclohexane. Based on the discussion in column 4, it can be seen that the liquid product profile obtained at an intermediate temperature of 550° C. is similar to that obtained from current reformer operation. However, at this temperature, the composite silicalite zinc oxide catalyst produced less C9 + product than the conventional reforming catalyst, indicating that some dealkylation of heavy aromatics occurred. It was done. Additionally, the concentrations of normal hexane and normal heptane for the composite catalyst are somewhat lower than for commercial platinum rhenium catalysts. At the higher concentration of 590°C (column 5),
The concentrations of normal hexane and heptane were further reduced, and the concentrations of benzene and toluene were significantly higher than for operating the reformer with commercial catalyst. Furthermore, higher temperatures substantially decreased the concentration of C9 + compounds. In experimental studies, equal volumetric amounts of granular zinc oxide and silicalite were used to obtain the aforementioned weight ratio of 1.5. In practical operations, it will usually be desirable to use substantially smaller amounts of zinc oxide to obtain zinc oxide-silicalite ratios within the aforementioned ranges.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 主としてガソリンの範囲内の常態で液体の炭
化水素から構成された低いオクタンの供給原料を
主としてガソリンの沸点の範囲内であるが、高い
オクタン等級を有する生成物に改質し、分枝鎖状
および直鎖状の脂肪族炭化水素を含有する前記供
給原料を反応ゾーンに通入しかつ前記反応ゾーン
内の触媒系と接触させる方法において、前記触媒
系は金属または金属酸化物の脱水素触媒と造形さ
れた選択的結晶質シリカ多形シリカライト触媒と
の離散物理的混合物からなり、前記シリカライト
触媒は直鎖状脂肪族炭化水素に対して優先的に選
択的であるが、その分枝鎖状異性体に対して制限
的であり、そして前記反応ゾーン内において、前
記供給原料に関して芳香族含量が増大しかつノル
マルパラフイン含量が減少した改質された生成物
を生成するための転化条件を確立することを特徴
とする方法。 2 前記触媒系は前記シリカライトおよび前記脱
水素触媒の結晶子から形成されて前記離散物理的
混合物を構成するペレツトからなる粒子の形態で
ある特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 前記触媒系は一緒に混合されて前記離散物理
的混合物を構成する前記シリカライトの粒体およ
び前記脱水素触媒の粒体からなる粒子の形態であ
る特許請求の範囲第1項記載の方法。 4 前記供給原料は芳香族化方法からの生成物の
流れの溶媒精製から得られるラフイネート混合物
である特許請求の範囲第1項記載の方法。 5 前記供給原料は改質単位装置からのリフオー
メートであり、ここで前記供給原料中に存在する
芳香族炭化水素は主としてC9+炭化水素の形態
である特許請求の範囲第1項記載の方法。 6 前記供給原料は2ppmより大きい量でイオウ
を含有する特許請求の範囲第1項記載の方法。 7 前記供給原料は10ppmより大きい量でイオウ
を含有する特許請求の範囲第1項記載の方法。 8 前記脱水素触媒は酸化亜鉛である特許請求の
範囲第1項記載の方法。 9 前記離散物理的混合中の物酸化亜鉛対シリカ
ライトの重量比は0.1〜1の範囲内である特許請
求の範囲第1項記載の方法。
Claims: 1. Reforming of a low octane feedstock consisting primarily of normally liquid hydrocarbons within the range of gasoline to a product primarily within the boiling point range of gasoline, but having a high octane rating. passing said feedstock containing branched and linear aliphatic hydrocarbons into a reaction zone and contacting a catalyst system in said reaction zone, said catalyst system containing a metal or a metal oxidizer; comprising a discrete physical mixture of a silica dehydrogenation catalyst and a shaped selective crystalline silica polymorph silicalite catalyst, said silicalite catalyst being preferentially selective towards linear aliphatic hydrocarbons. is limiting for its branched isomers and produces in said reaction zone a modified product with increased aromatic content and decreased normal paraffin content with respect to said feedstock. A method characterized by establishing conversion conditions for. 2. The method of claim 1, wherein said catalyst system is in the form of particles consisting of pellets formed from crystallites of said silicalite and said dehydrogenation catalyst to constitute said discrete physical mixture. 3. The method of claim 1, wherein the catalyst system is in the form of particles consisting of particles of the silicalite and particles of the dehydrogenation catalyst mixed together to constitute the discrete physical mixture. 4. The process of claim 1, wherein the feedstock is a roughinate mixture obtained from solvent purification of the product stream from the aromatization process. 5. The method of claim 1, wherein the feedstock is reformate from a reforming unit, and wherein the aromatic hydrocarbons present in the feedstock are primarily in the form of C9 + hydrocarbons. 6. The method of claim 1, wherein the feedstock contains sulfur in an amount greater than 2 ppm. 7. The method of claim 1, wherein the feedstock contains sulfur in an amount greater than 10 ppm. 8. The method of claim 1, wherein the dehydrogenation catalyst is zinc oxide. 9. The method of claim 1, wherein the weight ratio of zinc oxide to silicalite in said discrete physical mixing is within the range of 0.1 to 1.
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JPS6181484A (en) 1986-04-25
IT8521735A0 (en) 1985-07-26
GB8517363D0 (en) 1985-08-14
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