RU2283177C2 - Catalyst for fluidized-bed catalytic cracking of heavy hydrocarbons and fluidized-bed catalytic cracking process - Google Patents
Catalyst for fluidized-bed catalytic cracking of heavy hydrocarbons and fluidized-bed catalytic cracking process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2283177C2 RU2283177C2 RU2003105697/04A RU2003105697A RU2283177C2 RU 2283177 C2 RU2283177 C2 RU 2283177C2 RU 2003105697/04 A RU2003105697/04 A RU 2003105697/04A RU 2003105697 A RU2003105697 A RU 2003105697A RU 2283177 C2 RU2283177 C2 RU 2283177C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- metal
- amount
- catalysts
- fcc
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
ТЕХНИЧЕСКАЯ ОБЛАСТЬTECHNICAL AREA
Настоящее изобретение относится к катализатору для каталитического крекинга в псевдоожиженном слое (в дальнейшем именуемом «FCC») тяжелых нефтепродуктов и способу FCC нефти с использованием такого катализатора. Более конкретно настоящее изобретение относится к очень долговечному катализатору FCC, который не только пассивирует содержащиеся в нефти отравляющие катализатор металлы, например никель и ванадий, снижает количество образующегося водорода или кокса, имеет превосходную крекирующую активность и способность переработки остатков от разгонки нефти и может давать бензин и фракцию легкого рециклового газойля с высокими выходами без понижения октанового числа, но также может сохранять данные эксплуатационные характеристики на высоком уровне в течение длительного периода времени, и относится к способу FCC, использующему этот катализатор.The present invention relates to a catalyst for catalytic cracking in a fluidized bed (hereinafter referred to as "FCC") of heavy petroleum products and a method for FCC oil using such a catalyst. More specifically, the present invention relates to a very durable FCC catalyst, which not only passivates the metals poisoning the catalyst contained in the oil, for example nickel and vanadium, reduces the amount of hydrogen or coke generated, has excellent cracking activity and the ability to process oil residue and can produce gasoline and fraction of light recycle gas oil with high yields without lowering the octane number, but can also maintain these performance characteristics at a high level not for a long period of time, and relates to an FCC method using this catalyst.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
В последнее время в каталитическом крекинге жидких нефтепродуктов существует потребность повышения качества менее дорогого низкосортного тяжелого нефтяного сырья и в тоже время существует все более возрастающая тенденция утяжеления нефтяного сырья.Recently, in the catalytic cracking of liquid petroleum products, there is a need to improve the quality of less expensive low-grade heavy crude oil and at the same time there is an ever-increasing tendency to increase the weight of crude oil.
Тяжелое нефтяное сырье содержит огромное количество таких металлов, как никель, ванадий и им подобных, и данные металлы почти полностью осаждаются на катализаторе.Heavy petroleum feeds contain a huge amount of metals such as nickel, vanadium and the like, and these metals are almost completely deposited on the catalyst.
В частности, известно, что когда ванадий осаждается и накапливается на катализаторе, он разрушает кристаллическую структуру кристаллического алюмосиликатного цеолита, который является активным ингредиентом катализатора, и поэтому происходит значительное снижение каталитической активности, а количество образующегося водорода и кокса увеличивается.In particular, it is known that when vanadium precipitates and accumulates on the catalyst, it destroys the crystalline structure of crystalline aluminosilicate zeolite, which is the active ingredient of the catalyst, and therefore a significant decrease in catalytic activity occurs, and the amount of hydrogen and coke generated increases.
С другой стороны, известно, что никель вызывает каталитическое дегидрирование при осаждении и накапливании на поверхности катализатора и поэтому повышает количество образующегося водорода и кокса, в результате никель вызывает такие проблемы как, например, повышение температуры в регенерационной колонне.On the other hand, it is known that nickel causes catalytic dehydrogenation during deposition and accumulation on the surface of the catalyst and therefore increases the amount of hydrogen and coke generated, resulting in nickel causing problems such as, for example, a rise in temperature in the regeneration column.
Когда используются нефтяное сырье, содержащее большое количество тяжелых нефтяных остатков (например, остатков после отгонки легких фракций или перегонки под вакуумом), существенным становится не только влияние металлов, но также содержащиеся в нефтяных остатках соединения серы вызывают проблему, состоящую в том, что увеличивается количество SOx в дымовых газах из колонны регенерации катализатора, а фракция нефтепродукта, в частности бензина, имеет повышенную концентрацию серы.When petroleum feedstocks containing a large amount of heavy petroleum residues (for example, residues after distillation of light fractions or distillation under vacuum) are used, not only the influence of metals becomes significant, but also sulfur compounds contained in the petroleum residues cause a problem in that the amount is increased SO x in the flue gases from the catalyst regeneration column, and the fraction of the oil product, in particular gasoline, has an increased sulfur concentration.
Кроме того, увеличение обрабатываемого количества нефтяных остатков ведет к увеличению пополняемого количества катализатора и вызывает проблемы, связанные с увеличением стоимости катализатора и нагрузкой на окружающую среду вследствие увеличения количества отходов катализаторов.In addition, an increase in the processed amount of oil residue leads to an increase in the replenished amount of the catalyst and causes problems associated with an increase in the cost of the catalyst and the environmental load due to an increase in the amount of catalyst waste.
До сих пор для пассивации отравляющих металлов, таких как ванадий и аналогичных, которые осаждаются на катализаторе, были предложены различные методы, которые внедряют в катализатор щелочное соединение или аналогичное в качестве пассиватора металла, чтобы посредством этого улучшить устойчивость катализатора к воздействию металлов. Примеры включают метод, в котором водорастворимое соединение щелочно-земельного металла или аналогичного подвергают ионному обмену с цеолитом или матрицей из неорганического оксида, и метод, в котором нерастворимый в воде оксид (например, доломит, сепиолит, анионная глина или аналогичное) внедряют в матрицу из неорганического оксида (JP-A-62-57652, JP-A-63-182031, JP-A-3-293039 и т.д.).So far, various methods have been proposed for the passivation of poisonous metals such as vanadium and the like, which are deposited on the catalyst, which incorporate an alkaline compound or the like as a metal passivator in the catalyst, thereby improving the resistance of the catalyst to metals. Examples include a method in which a water-soluble alkaline earth metal compound or the like is ion exchanged with a zeolite or inorganic oxide matrix, and a method in which a water-insoluble oxide (e.g. dolomite, sepiolite, anionic clay or the like) is embedded in a matrix of inorganic oxide (JP-A-62-57652, JP-A-63-182031, JP-A-3-293039, etc.).
Хотя соединения щелочно-земельных металлов обладают эффектом пассивации отравляющих металлов, они не обладают крекирующей способностью, когда используются одни. Поэтому они используются в качестве пассиватора металла после внедрения в матрицу неорганического оксида, обладающую крекирующей способностью, как описано выше. Однако поскольку в ходе реакций каталитического крекинга щелочно-земельный металл мигрирует (особенно соединение магния или аналогичное) в форме легкоплавкого соединения и его щелочная природа разрушает кристаллическую структуру кристаллического алюмосиликатного цеолита, термическая стойкость катализатора снижается.Although alkaline earth metal compounds have the effect of passivation of toxic metals, they do not have cracking ability when used alone. Therefore, they are used as a metal passivator after incorporation into the inorganic oxide matrix having cracking ability, as described above. However, since alkaline earth metal migrates (especially a magnesium compound or the like) in the form of a low-melting compound during catalytic cracking reactions and its alkaline nature destroys the crystalline structure of crystalline aluminosilicate zeolite, the thermal stability of the catalyst decreases.
У описанного выше катализатора, полученного внедрением соединения щелочно-земельного металла в кристаллический алюмосиликатный цеолит посредством ионного обмена, имеются проблемы, заключающиеся, например, в том, что бензиновый продукт, полученный в результате реакции каталитического крекинга, имеет пониженное октановое число (RON).The catalyst described above, obtained by incorporating an alkaline earth metal compound into crystalline aluminosilicate zeolite by ion exchange, has problems, for example, in that the gasoline product resulting from the catalytic cracking reaction has a reduced octane number (RON).
Кроме того, в случае, когда используется анионная глина или аналогичное, глина природного происхождения является редкой и, следовательно, значительно увеличивает стоимость катализатора, в то время как синтетические продукты-глины также не являются дешевыми и приводят к увеличенной стоимости катализатора.In addition, in the case where anionic clay or the like is used, clay of natural origin is rare and therefore significantly increases the cost of the catalyst, while synthetic clay products are also not cheap and lead to an increased cost of the catalyst.
Кроме того, когда соединение щелочно-земельного металла диспергируют в качестве пассиватора металла в матрице неорганического оксида, рН суспензии катализатора значительно колеблется из-за щелочной природы соединения, так что катализатор трудно производить.In addition, when the alkaline earth metal compound is dispersed as a metal passivator in the inorganic oxide matrix, the pH of the catalyst suspension varies significantly due to the alkaline nature of the compound, so that the catalyst is difficult to produce.
В частности, соединения магния вымываются в стадии промывки катализатора водным раствором аммиака, водным раствором сульфата аммония или аналогичным (удаление щелочного металла, такого как натрий или калий, из катализатора). Поэтому трудно промыть содержащий магний катализатор, и его внедрение в катализаторы является проблематичным.In particular, magnesium compounds are washed out in the washing step of the catalyst with an aqueous solution of ammonia, an aqueous solution of ammonium sulfate or the like (removal of an alkali metal such as sodium or potassium from the catalyst). Therefore, it is difficult to wash the magnesium-containing catalyst, and its incorporation into the catalysts is problematic.
С другой стороны, дополнительное преимущество вышеописанных композиций катализаторов, обладающих эффектом захвата ванадия, состоит в том, что они обладают способностью связывать SOx (см. патент США 4889615 и т.д.). Способность является эффективной для снижения содержания SOx в отработанном газе из колонны регенерации и уменьшения содержания серы в нефтепродукте.On the other hand, an additional advantage of the above described catalyst compositions having a vanadium capture effect is that they have the ability to bind SO x (see US Pat. No. 4,889,615, etc.). The ability is effective to reduce the content of SO x in the exhaust gas from the regeneration column and to reduce the sulfur content in the oil product.
Тяжелые нефтепродукты, в частности, имеют высокое содержание серы, и соединения серы осаждаются на катализаторе вместе с коксом и превращаются в SOx в колонне регенерации установки FCC. SOx реагирует с щелочным оксидом металла и таким образом захватывается катализатором. Захваченную таким образом серу можно отделить и утилизировать, после ее превращения в сероводород реакциями в восходящем потоке. Известно, что композиции катализаторов таким образом уменьшают количество SOx в газах сгорания и снижают содержание серы в продукте из нефти.Heavy oil products, in particular, have a high sulfur content, and sulfur compounds are deposited on the catalyst together with coke and converted to SO x in the regeneration column of the FCC unit. SO x reacts with an alkali metal oxide and is thus captured by the catalyst. Sulfur trapped in this way can be separated and disposed of after it has been converted to hydrogen sulfide by upstream reactions. It is known that catalyst compositions thus reduce the amount of SO x in the combustion gases and lower the sulfur content in the oil product.
Однако когда на поверхности катализатора накапливается никель, часто имеют место случаи, когда вышеописанный пассиватор металла не оказывает пассивирующее действие на никель. Соответственно была предложена методика подачи особого соединения сурьмы (органического соединения сурьмы и т.д.) в нефтяное сырье, чтобы посредством этого пассивировать никель, осажденный на поверхности катализатора (JP-A-63-63688, JP-A-1-213399 и т.д.).However, when nickel accumulates on the surface of the catalyst, there are often cases where the metal passivator described above does not have a passivating effect on nickel. Accordingly, a technique was proposed for supplying a specific antimony compound (an organic antimony compound, etc.) to petroleum feedstocks to thereby passivate nickel deposited on the catalyst surface (JP-A-63-63688, JP-A-1-213399, etc. .d.).
Однако соединение сурьмы накапливается в виде осажденной металлической сурьмы (легкоплавкое соединение, имеющее температуру плавления от 500 до 700°С) на регулирующем вентиле и аналогичных устройствах в установке FCC.However, the antimony compound accumulates in the form of precipitated metal antimony (a low-melting compound having a melting point of 500 to 700 ° C) on a control valve and similar devices in the FCC unit.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION
С различных вышеописанных точек зрения цель настоящего изобретения заключается в предложении катализатора FCC очень долговечного типа (имеющего срок службы, по меньшей мере, в два раза больший, чем срок службы стандартных катализаторов), где пассиватор металла может вводиться без снижения каталитической активности, и который не только эффективно пассивирует отравляющие катализатор металлы, содержащиеся во входящих в состав перерабатываемого нефтяного сырья тяжелых углеводородах, снижает образующееся количество водорода или кокса, имеет превосходную крекирующую активность и способность перерабатывать нефтяные остатки и может с высоким выходом давать бензин и фракцию легкого рециклового газойля без снижения октанового числа, но также может сохранять данные эксплуатационные характеристики на высоком уровне в течение длительного периода времени.From the various points of view described above, an object of the present invention is to provide an FCC catalyst of a very durable type (having a service life of at least two times that of standard catalysts), where a metal passivator can be introduced without compromising catalytic activity, and which does not it only effectively passivates the catalyst poisoning metals contained in heavy hydrocarbons included in the refined petroleum feedstock, reduces the amount of hydrogen or coke generated It has excellent cracking activity and the ability to process oil residues and can yield gasoline and a fraction of light recycle gas oil in high yield without lowering the octane number, but can also maintain these performance characteristics for a long time.
Заявители настоящего изобретения провели интенсивные исследования для того, чтобы достичь данной цели. В результате было обнаружено, что когда в качестве пассиватора металла используется особый карбонат, выбранный из кристаллических карбонатов металлов, включающих двухвалентный металл, и кристаллических карбонатов металлов, включающих двухвалентный металл и трехвалентный металл, тогда (а) отравляющие катализатор металлы, содержащиеся в нефтяном сырье, такие как никель, ванадий и аналогичные, могут быть эффективно пассивированы, (b) катализатор можно приготовить независимо от вида матрицы неорганического оксида в качестве связующего, и катализатор можно использовать в качестве катализатора FCC на одной общей основе, не требующего для своей работы присутствия других каталитических материалов (далее в настоящем описании "цельного катализатора"), или аддитивного катализатора, который применяется в сочетании с другими катализаторами, и (с) бензин и фракцию легкого рециклового газойля можно получить с высокими выходами, в то же время поддерживая пониженную селективность по водороду и коксу и без снижения октанового числа, и данные эксплуатационные характеристики можно поддерживать на высоком уровне в течение длительного периода времени. Таким образом было осуществлено настоящее изобретение.The applicants of the present invention have conducted intensive research in order to achieve this goal. As a result, it was found that when a specific carbonate selected from crystalline metal carbonates including a divalent metal and crystalline metal carbonates including a divalent metal and a trivalent metal is used as a metal passivator, then (a) the metals poisoning the catalyst contained in the petroleum feed such as nickel, vanadium and the like, can be effectively passivated, (b) the catalyst can be prepared regardless of the type of matrix of the inorganic oxide as a binder, and the catalyst can be used as an FCC catalyst on one common basis that does not require the presence of other catalytic materials (hereinafter “solid catalyst”) or an additive catalyst which is used in combination with other catalysts and (c) gasoline and the light recycle gas oil fraction can be obtained in high yields, while at the same time maintaining reduced selectivity for hydrogen and coke and without reducing the octane number, and these performance characteristics can be supported live at a high level for a long period of time. Thus, the present invention has been completed.
Катализатор FCC по настоящему изобретению, который был получен, основываясь на данном открытии, (1) включает соединение, которое представляет собой соединение двухвалентного металла, либо соединение двухвалентного и трехвалентного металлов, показывающее рентгенограмму карбоната двухвалентного металла.The FCC catalyst of the present invention, which was obtained based on this finding, (1) includes a compound that is a divalent metal compound, or a divalent and trivalent metal compound, showing a radiograph of a divalent metal carbonate.
В катализаторе соединение может быть (2) диспергировано в матрице неорганического оксида или может быть (3) диспергировано вместе с кристаллическим алюмосиликатным цеолитом в матрице неорганического оксида.In the catalyst, the compound may be (2) dispersed in an inorganic oxide matrix or may (3) be dispersed together with crystalline aluminosilicate zeolite in an inorganic oxide matrix.
Способ FCC по настоящему изобретению включает использование стандартного катализатора А, полученного равномерным (однородным) диспергированием кристаллического алюмосиликатного цеолита в матрице неорганического оксида, в виде смеси, по меньшей мере, с одним из катализаторов В, который описан выше в (1), С, который описан выше в (2), и D, который описан выше в (3); катализатора D в виде смеси, по меньшей мере, с одним из катализаторов В и С; или одного катализатора D.The FCC method of the present invention involves the use of a standard catalyst A obtained by uniformly (uniformly) dispersing crystalline aluminosilicate zeolite in an inorganic oxide matrix as a mixture with at least one of the catalysts B described above in (1), C, which described above in (2), and D, which is described above in (3); catalyst D in the form of a mixture of at least one of catalysts B and C; or one catalyst D.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Фиг.1 показывает рентгенограмму МС-1 (Mn-Al-СО3).Figure 1 shows the x-ray of MS-1 (Mn-Al-CO 3 ).
Фиг.2 показывает рентгенограмму МС-2 (Ca-Al-СО3).Figure 2 shows an X-ray diffraction pattern of MS-2 (Ca-Al-CO 3 ).
Фиг.3 показывает рентгенограмму МС-3 (Sr-Al-СО3).Figure 3 shows the roentgenogram of MS-3 (Sr-Al-CO 3 ).
Фиг.4 показывает рентгенограмму МС-4 (Ba-Al-СО3).Figure 4 shows the x-ray of MS-4 (Ba-Al-CO 3 ).
Фиг.5 показывает рентгенограмму МС-7 (Са-СО3).Figure 5 shows the x-ray of MS-7 (Ca-CO 3 ).
Фиг.6 показывает рентгенограмму МС-8 (Са-СО3 раковины гребешка).6 shows an X-ray diffraction pattern of MS-8 (Ca-CO 3 scallop shells).
Фиг.7 показывает рентгенограмму МС-9 (Са-СО3 раковины устрицы).Fig.7 shows the x-ray of MS-9 (Ca-CO 3 oyster shells).
Фиг.8 показывает рентгенограмму гидротальцита.Fig. 8 shows a radiograph of hydrotalcite.
ЛУЧШИЙ РЕЖИМ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Вышеописанный в (1) катализатор В по настоящему изобретению не обладает крекирующей активностью, когда используется один. Это катализатор FCC так называемого аддитивного типа, который добавляется к катализатору FCC и используется с катализатором FCC, таким как описанный выше стандартный катализатор А, который обладает крекирующей активностью.The catalyst B of the present invention described in (1) does not exhibit cracking activity when one is used. This is a so-called additive type FCC catalyst that is added to the FCC catalyst and used with an FCC catalyst, such as the standard catalyst A described above, which has cracking activity.
Вышеописанный в (2) катализатор С является катализатором, в котором активный ингредиент катализатора В диспергирован в матрице неорганического оксида, и который имеет улучшенную механическую прочность. Катализатор С также не обладает крекирующей активностью, когда используется один. Подобно катализатору В катализатор С является катализатором FCC так называемого аддитивного типа, который добавляется к катализатору FCC и используется с катализатором FCC, таким как описанный выше стандартный катализатор А.Catalyst C described in (2) above is a catalyst in which the active ingredient of catalyst B is dispersed in an inorganic oxide matrix and which has improved mechanical strength. Catalyst C also does not have cracking activity when one is used. Like Catalyst B, Catalyst C is a so-called additive type FCC catalyst that is added to the FCC catalyst and used with an FCC catalyst such as the standard catalyst A described above.
Вышеописанный в (3) катализатор D является катализатором, в котором активный ингредиент катализатора В диспергирован в матрице неорганического оксида вместе с кристаллическим алюмосиликатным цеолитом, который обладает крекирующей активностью. Катализатор D обладает крекирующей активностью, даже когда используется один, и может применяться в качестве катализатора FCC так называемого цельного типа.Catalyst D described in (3) above is a catalyst in which the active ingredient of catalyst B is dispersed in an inorganic oxide matrix together with crystalline aluminosilicate zeolite that has cracking activity. Catalyst D has cracking activity, even when one is used, and can be used as the so-called solid type FCC catalyst.
Катализатор по настоящему изобретению, включающий соединение двухвалентного металла, или соединение двухвалентного и трехвалентного металлов, показывающее рентгенограмму карбоната двухвалентного металла (в дальнейшем именуемое «соединением двухвалентного и трехвалентного металлов») и имеющее один пик, который может быть отнесен к анионной глине или аналогичному, является катализатором В по настоящему изобретению.The catalyst of the present invention, comprising a divalent metal compound, or a divalent and trivalent metal compound, showing a radiograph of a bivalent metal carbonate (hereinafter referred to as a “divalent and trivalent metal compound”) and having one peak that can be attributed to anionic clay or the like, is catalyst B of the present invention.
В качестве двухвалентных и трехвалентных металлов можно использовать любой двухвалентный и трехвалентный металл. Однако предпочтительно двухвалентный металл представляет собой, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Mg2+, Mn2+, Са2+, Sr2+, Ва2+, Sn2+ и Zn2+, и более предпочтительно является, по меньшей мере, одним металлом, выбранным из группы, состоящей из Mn2+, Са2+, Sr2+, Ва2+ и Sn2+. Трехвалентный металл предпочтительно представляет собой, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Al3+, Fe3+, Cr3+, Со3+, La3+, Mn3+, Ti3+, Ga3+, Sb3+ и Bi3+, и более предпочтительно является, по меньшей мере, одним металлом, выбранным из группы, состоящей из Al3+ и Mn3+. В частности, Al3+ является наиболее предпочтительным, поскольку он дает большую площадь поверхности.As divalent and trivalent metals, any divalent and trivalent metal can be used. However, preferably the divalent metal is at least one metal selected from the group consisting of Mg 2+ , Mn 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Sn 2+ and Zn 2+ , and more preferably is at least one metal selected from the group consisting of Mn 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ and Sn 2+ . The trivalent metal is preferably at least one metal selected from the group consisting of Al 3+ , Fe 3+ , Cr 3+ , Co 3+ , La 3+ , Mn 3+ , Ti 3+ , Ga 3+ , Sb 3+ and Bi 3+ , and more preferably is at least one metal selected from the group consisting of Al 3+ and Mn 3+ . In particular, Al 3+ is most preferred since it gives a large surface area.
Вышеописанное соединение двухвалентного металла и соединение двухвалентного и трехвалентного металлов может являться соединением любой желаемой комбинации, по меньшей мере, одного из вышеперечисленных металлов.The above-described divalent metal compound and the divalent and trivalent metal compound may be a compound of any desired combination of at least one of the above metals.
А именно соединение двухвалентного металла может являться соединением, имеющим один из данных двухвалентных металлов в качестве единственного двухвалентного металла, или может являться смешанным соединением, имеющим комбинацию двух или более данных металлов. В данном случае металлы могут быть смешаны в любой пропорции.Namely, the divalent metal compound may be a compound having one of these divalent metals as the only divalent metal, or it may be a mixed compound having a combination of two or more of these metals. In this case, the metals can be mixed in any proportion.
В качестве соединения двухвалентных и трехвалентных металлов особенно эффективной для пассивации отравляющих катализатор металлов и удаления SOx является комбинация, по меньшей мере, одного элемента, выбранного из Mn2+, Са2+, Sr2+, Ва2+ и Sn2+ с Al3+, поскольку катализатор эффективно поглощает оксиды никеля, оксиды ванадия и оксиды серы. В данном случае, по меньшей мере, два двухвалентных металла можно смешать в любой пропорции и, по меньшей мере, два трехвалентных металла можно смешать в любой пропорции. Однако пропорция двухвалентных металлов к трехвалентным металлам, в которой их необходимо смешать, является такой, что молярное отношение двухвалентный металл/трехвалентный металл предпочтительно составляет от 0,5 до 10, более предпочтительно, от 2 до 5.As a compound of divalent and trivalent metals, a combination of at least one element selected from Mn 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ and Sn 2+ c is especially effective for passivation of catalyst poisoning metals and removal of SO x Al 3+ , since the catalyst effectively absorbs nickel oxides, vanadium oxides and sulfur oxides. In this case, at least two divalent metals can be mixed in any proportion and at least two trivalent metals can be mixed in any proportion. However, the proportion of divalent metals to trivalent metals in which they must be mixed is such that the molar ratio of the divalent metal / trivalent metal is preferably from 0.5 to 10, more preferably from 2 to 5.
Когда в качестве матрицы неорганического оксида в катализаторах С и D используется оксид алюминия, соединение двухвалентного металла, из числа соединений металлов предпочтительно является соединением, содержащим Са2+, Sr2+ или Ва2+, поскольку катализатор имеет высокую способность пассивировать отравляющие катализатор металлы.When aluminum oxide is used as the matrix of inorganic oxide in catalysts C and D, the divalent metal compound among the metal compounds is preferably a compound containing Ca 2+ , Sr 2+ or Ba 2+ , since the catalyst has a high ability to passivate the catalyst poisoning metals.
Когда в качестве катализатора В используется соединение двухвалентного металла или соединение двухвалентного и трехвалентного металлов, подходящей формой соединения является сыпучая форма, имеющая средний диаметр частиц, равный диаметру частиц стандартного катализатора А или катализатора С или D, которые необходимо использовать с ним в комбинации, т.е. от 50 до 90 мкм, объемную плотность от 0,3 до 1,2 г/мл и абсорбцию нефти 0,1 см3/г или более.When a bivalent metal compound or a divalent and trivalent metal compound is used as catalyst B, a suitable form of the compound is a free-flowing form having an average particle diameter equal to the particle diameter of standard catalyst A or catalyst C or D that must be used in combination with it, i.e. e. from 50 to 90 microns, bulk density from 0.3 to 1.2 g / ml and oil absorption of 0.1 cm 3 / g or more.
С другой стороны, когда соединение смешивают с матрицей неорганического оксида, кристаллическим алюмосиликатным цеолитом и т.д. и используют в качестве компонента катализатора С или D, его подходящей формой является сыпучая форма, имеющая средний диаметр частиц от 0,0001 до 60 мкм, предпочтительно от 0,001 до 30 мкм и наиболее предпочтительно от 0,1 до 10 мкм. Когда диаметр его частиц превышает 60 мкм, полученный в результате катализатор С или D является нежелательным в качестве катализатора FCC с точки зрения объемной плотности, прочности катализатора и т.д., поскольку такой диаметр частиц равен среднему диаметру частиц катализатора С или D. Когда его диаметр частиц меньше чем 0,0001 мкм, обращение с ним затруднено.On the other hand, when the compound is mixed with an inorganic oxide matrix, crystalline aluminosilicate zeolite, etc. and used as a component of the catalyst C or D, its suitable form is a free-flowing form having an average particle diameter of from 0.0001 to 60 μm, preferably from 0.001 to 30 μm and most preferably from 0.1 to 10 μm. When its particle diameter exceeds 60 μm, the resulting catalyst C or D is undesirable as an FCC catalyst in terms of bulk density, catalyst strength, etc., since this particle diameter is equal to the average particle diameter of the catalyst C or D. When it the particle diameter is less than 0.0001 microns, it is difficult to handle.
Примеры соединения двухвалентного металла и примеры соединения двухвалентного и трехвалентного металлов включают оксиды, карбонаты, сульфаты, галогениды, фосфаты и аналогичное. Среди данных соединений предпочтительными являются карбонаты. Карбонаты могут быть синтетическими или природными, а коммерческие продукты могут использоваться в том виде, как они есть.Examples of the divalent metal compound and examples of the divalent and trivalent metal compounds include oxides, carbonates, sulfates, halides, phosphates and the like. Among these compounds, carbonates are preferred. Carbonates can be synthetic or natural, and commercial products can be used as they are.
Когда в качестве матрицы неорганического оксида в катализаторах С и D используют оксид алюминия, предпочтительными карбонатами являются карбонат кальция, карбонат стронция и карбонат бария, в которых двухвалентными металлами являются Са2+, Sr2+ и Ba2+, с точки зрения не только способности пассивировать отравляющие катализатор металлы, но также прочности катализатора на истирание. В частности, карбонат кальция является наиболее предпочтительным, поскольку он имеет более низкую истинную плотность по сравнению с карбонатом стронция и карбонатом бария, препятствует увеличенной объемной плотности полученного в результате катализатора и делает легким приготовление катализатора, кроме того карбонат кальция является безопасным, с ним легко обращаться и он легкодоступен.When alumina is used as the inorganic oxide matrix in catalysts C and D, calcium carbonate, strontium carbonate and barium carbonate are preferred carbonates, in which Ca 2+ , Sr 2+ and Ba 2+ are divalent metals, from the point of view of not only passivate the catalyst poisoning metals, but also the abrasion resistance of the catalyst. In particular, calcium carbonate is most preferable because it has a lower true density compared to strontium carbonate and barium carbonate, prevents the increased bulk density of the resulting catalyst and makes the preparation of the catalyst easy, and calcium carbonate is safe and easy to handle. and it is easily accessible.
Синтетические карбонаты можно получить, например, следующим образом.Synthetic carbonates can be obtained, for example, as follows.
Карбонат двухвалентного металла получают, добавляя водный раствор водорастворимой соли двухвалентного металла к водному раствору карбоната щелочного металла и регулируя его рН водным раствором щелочи, чтобы получить суспензию кристаллического карбоната.Divalent metal carbonate is obtained by adding an aqueous solution of a water-soluble divalent metal salt to an aqueous solution of an alkali metal carbonate and adjusting its pH with an aqueous alkali solution to obtain a suspension of crystalline carbonate.
Когда используют, по меньшей мере, два двухвалентных металла в комбинации, водные растворы водорастворимых солей, по меньшей мере, двух двухвалентных металлов предварительно смешивают вместе, и смесь обрабатывают таким же образом, как описано выше, чтобы посредством этого получить суспензию.When at least two divalent metals are used in combination, aqueous solutions of the water-soluble salts of the at least two divalent metals are pre-mixed together and the mixture is treated in the same manner as described above to thereby obtain a suspension.
Карбонаты двухвалентного и трехвалентного металлов получают, предварительно смешивая водный раствор водорастворимой соли, по меньшей мере, одного двухвалентного металла с водным раствором водорастворимой соли, по меньшей мере, одного трехвалентного металла и обрабатывая смесь таким же образом, как описано выше, чтобы посредством этого получить суспензию.Carbonates of divalent and trivalent metals are obtained by pre-mixing an aqueous solution of a water-soluble salt of at least one divalent metal with an aqueous solution of a water-soluble salt of at least one trivalent metal and treating the mixture in the same manner as described above to thereby obtain a suspension .
Вышеописанные водорастворимые соли могут представлять собой неорганические соли или органические соли. Примеры противоионов в солях включают F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, СО3 2-, SO4 2-, PO4 3-, ClO4 -, ВО3 2-, СН3СОО-, щавелевую кислоту, салициловую кислоту и аналогичное. Предпочтительными являются недорогие Cl-, NO3 -, SO4 2-и СО3 2-.The above water-soluble salts may be inorganic salts or organic salts. Examples of counterions in salts include F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , CO 3 2- , SO 4 2- , PO 4 3- , ClO 4 - , BO 3 2- , CH 3 COO - , oxalic acid, salicylic acid and the like. Preferred are inexpensive Cl - , NO 3 - , SO 4 2- and CO 3 2- .
Бывают случаи, когда ионы кислоты внедряются в гель в течение старения суспензии, в зависимости от типа таких противоионов, и внедренные ионы кислоты трудно полностью удалить. Остаточные ионы кислоты могут иметь вредное воздействие на полученный катализатор. Соли с NO3 - являются наиболее предпочтительными, поскольку противоион способен улетучиваться при обработке прокаливанием и поэтому не вызывает такого осложнения.There are cases when acid ions are introduced into the gel during the aging of the suspension, depending on the type of such counterions, and the embedded acid ions are difficult to completely remove. Residual acid ions can have a deleterious effect on the resulting catalyst. Salts with NO 3 - are most preferred, since the counterion is able to volatilize during processing by calcination and therefore does not cause such a complication.
Что касается водного раствора щелочного карбоната, к которому необходимо добавлять водный раствор любой из данных водорастворимых солей, предпочтительными являются карбонаты, в которых щелочными ионами (противокатионами) являются NH4, Na и К, поскольку, как правило, они недорогие и легкодоступные. Однако, когда состаренную суспензию используют без промывки или аналогичной обработки, бывают случаи, когда ионы внедряются в гель в течение старения в зависимости от типа щелочи и оказывают неблагоприятное воздействие на полученный катализатор, как в случае солей двухвалентных металлов и трехвалентных металлов, описанных выше. NH4 соли являются предпочтительными, поскольку противоион способен улетучиваться при обработке прокаливанием и поэтому не вызывает такого осложнения.As for the aqueous alkaline carbonate solution, to which it is necessary to add an aqueous solution of any of these water-soluble salts, carbonates are preferred in which the alkaline ions (counter-cations) are NH 4 , Na and K, since they are generally inexpensive and readily available. However, when an aged suspension is used without washing or similar treatment, there are cases when ions are incorporated into the gel during aging depending on the type of alkali and adversely affect the resulting catalyst, as in the case of divalent metal salts of trivalent metals described above. NH 4 salts are preferred because the counterion is capable of volatilizing during calcination and therefore does not cause such a complication.
Кристаллы полученной таким образом суспензии кристаллического карбоната подвергают старению. Предпочтительно старение проводят при рН от 6 до 14 и температуре от 0 до 100°С. Старение можно проводить в течение любого периода времени.The crystals of the crystalline carbonate suspension thus obtained are aged. Preferably, aging is carried out at a pH of from 6 to 14 and a temperature of from 0 to 100 ° C. Aging can be carried out for any period of time.
Обычно более длительные периоды старения являются благоприятными для получения кристаллов более крупных размеров (диаметр частиц), а более короткие периоды старения можно использовать для получения кристаллов меньших размеров. Кроме того, чем выше температура старения, тем выше кристалличность.Generally, longer aging periods are favorable for producing larger crystals (particle diameter), and shorter aging periods can be used to produce smaller crystals. In addition, the higher the aging temperature, the higher the crystallinity.
Для получения кристаллических частиц, имеющих показанный выше диаметр частиц, предпочтительно, чтобы старение проводилось в течение от 0,5 до 36 часов при температуре от 50 до 90°С и рН от 8 до 11. Любой полученный таким образом при таких условиях старения карбонат подходит для использования в качестве катализатора В по настоящему изобретению или в качестве компонента катализатора С или D.To obtain crystalline particles having the particle diameter shown above, it is preferable that aging be carried out for 0.5 to 36 hours at a temperature of 50 to 90 ° C. and a pH of 8 to 11. Any carbonate thus obtained under such aging conditions is suitable for use as catalyst B of the present invention or as a component of catalyst C or D.
После старения кристаллов суспензию кристаллического карбоната можно подвергнуть без какой-либо обработки сушке и упорядочению диаметра частиц, чтобы использовать в качестве катализатора В, или можно использовать без какой-либо обработки в качестве компонента катализатора С или D. Однако предпочтительно использовать суспензию после промывки водным раствором аммиака или водным раствором соли аммония и водой для удаления примесей металлов и других примесей, которые могут неблагоприятно воздействовать на катализатор.After aging of the crystals, the suspension of crystalline carbonate can be dried without any treatment and particle diameter ordering to be used as catalyst B, or it can be used without any treatment as a component of catalyst C or D. However, it is preferable to use the suspension after washing with an aqueous solution ammonia or an aqueous solution of ammonium salt and water to remove metal impurities and other impurities that may adversely affect the catalyst.
Когда суспензию используют в качестве компонента катализатора С или D, можно осуществить регулирование с тем, чтобы она имела меньший диаметр частиц по сравнению с частицами катализатора FCC, подвергая суспензию распылительной сушке или сушке с последующим помолом или аналогичной процедуре. Однако с точки зрения уменьшения периода времени, необходимого для приготовления катализатора С или D, предпочтительно предварительно упорядочить диаметр частиц до вышеописанного размера и использовать суспензию.When the suspension is used as a component of catalyst C or D, control can be made so that it has a smaller particle diameter compared to FCC catalyst particles by spray-drying or drying the suspension, followed by grinding or a similar procedure. However, from the viewpoint of reducing the time period required to prepare the catalyst C or D, it is preferable to pre-arrange the particle diameter to the above size and use a suspension.
Кристаллический карбонат двухвалентного металла или двухвалентного и трехвалентного металлов значительно изменяет свою основность в течение термообработки, и основность имеет значительное влияние на способность пассивировать металлы.The crystalline carbonate of a divalent metal or divalent and trivalent metals significantly changes its basicity during heat treatment, and basicity has a significant effect on the ability to passivate metals.
Используемый в настоящем изобретении кристаллический карбонат двухвалентного металла или двухвалентного и трехвалентного металлов можно высушить и прокалить при температуре от 20 до 900°С. Однако с точки зрения увеличения способности пассивировать металлы обработку предпочтительно проводят при температуре от 300 до 800°С, более предпочтительно от 500 до 700°С.Used in the present invention, the crystalline carbonate of a divalent metal or divalent and trivalent metals can be dried and calcined at a temperature of from 20 to 900 ° C. However, from the point of view of increasing the ability to passivate metals, the treatment is preferably carried out at a temperature of from 300 to 800 ° C, more preferably from 500 to 700 ° C.
Примеры природных карбонатов включают руды, раковины и кости животных.Examples of natural carbonates include animal ores, shells, and bones.
Примеры руд включают кальцит, исландский шпат, арагонит, известняк, мрамор, мел, стронцианит, витерит, родохрозит и аналогичное.Examples of ores include calcite, Icelandic spar, aragonite, limestone, marble, chalk, strontianite, witerite, rhodochrosite and the like.
В качестве природных раковин и костей животных могут использоваться любые раковины и кости животных. Примеры включают раковины морского ушка, корбикулы, моллюска Tapes Philippinarum, двухстворчатых моллюсков, устриц, гребешков, улиток Turbo и аналогичные, и кости крупного рогатого скота, свиней, лошадей, овец, кур, рыбы и аналогичные. Они легкодоступны и дешевы. Кроме того, когда используются раковины, они дают эффект, заключающийся в увеличении прочности катализатора на истирание.As natural shells and bones of animals, any shells and bones of animals can be used. Examples include abalone shells, corbicula, mollusk Tapes Philippinarum, bivalves, oysters, scallops, Turbo snails and the like, and bones of cattle, pigs, horses, sheep, chickens, fish and the like. They are readily available and cheap. In addition, when shells are used, they give an effect of increasing the abrasion resistance of the catalyst.
Природные карбонаты можно использовать по отдельности или соответственно можно выбрать, по меньшей мере, два из них и использовать в виде их смеси в соответствующей пропорции.Natural carbonates can be used individually or, accordingly, at least two of them can be selected and used in the form of a mixture thereof in an appropriate proportion.
Раковины и кости содержат органические вещества, воду и аналогичное. Поэтому предпочтительно использовать раковины или кости после того, как они промыты, прокалены и затем измельчены. Прокаливание можно проводить при любых условиях, обеспечивающих удаление органических веществ, воды и т.п.. Соответствующее прокаливание проводят при температуре от 300 до 900°С в течение примерно от 10 минут до 5 часов, предпочтительно при температуре от 500 до 800°С в течение примерно от 30 минут до 5 часов.Shells and bones contain organic matter, water, and the like. Therefore, it is preferable to use shells or bones after they are washed, calcined and then ground. Calcination can be carried out under any conditions that ensure the removal of organic substances, water, etc. The corresponding calcination is carried out at a temperature of from 300 to 900 ° C for about 10 minutes to 5 hours, preferably at a temperature of from 500 to 800 ° C for about 30 minutes to 5 hours.
Раковины или кости, которые были прокалены при таких условиях, могут быть относительно легко измельчены. Их можно непосредственно измельчить на мельнице. Альтернативно вначале их можно раздробить водяной струей или подобным, а затем измельчить на мельнице для мокрого измельчения, или сначала раздробить на молотковой мельнице или подобном устройстве, а затем измельчить на мельнице для сухого измельчения. Таким образом, прокаленные раковины или кости упорядочивают, чтобы они имели описанный выше средний диаметр частиц.Shells or bones that have been calcined under such conditions can be relatively easily ground. They can be directly chopped in a mill. Alternatively, they can first be crushed with a water jet or the like, and then crushed in a wet mill, or first crushed in a hammer mill or the like, and then crushed in a dry mill. Thus, the calcined shells or bones are ordered to have the average particle diameter described above.
Желательно, чтобы катализаторы В и С, которые являются катализаторами аддитивного типа, имели такие же свойства материала, как используемый с ними в комбинации стандартный катализатор А, или как используемый с ними в комбинации катализатор D, который является катализатором цельного типа. Когда катализаторы отличаются друг от друга по прочности, диаметру частиц или объемной плотности, то бывают случаи, когда катализаторы неоднородно смешиваются друг с другом и неспособны показывать достаточные характеристики каталитической производительности.It is desirable that catalysts B and C, which are additive type catalysts, have the same material properties as the standard catalyst A used with them in combination, or as the catalyst D used with them in combination, which is an integral type catalyst. When the catalysts differ in strength, particle diameter or bulk density, there are times when the catalysts are not uniformly mixed with each other and are unable to show sufficient catalytic performance.
Свойства материала катализаторов от А до D не могут быть определены безусловно, поскольку они различаются в зависимости от вида установки FCC и рабочих условий для нее. Однако с точки зрения получения удовлетворительной текучести в установке FCC, как правило, катализаторы предпочтительно имеют средний диаметр частиц от 50 до 90 мкм, объемную плотность от 0,3 до 1,2 г/мл и абсорбцию нефти 0,1 см3/г или более, как описано выше.The material properties of the catalysts A to D cannot be determined unconditionally, since they differ depending on the type of FCC unit and the operating conditions for it. However, from the point of view of obtaining satisfactory fluidity in an FCC apparatus, typically, the catalysts preferably have an average particle diameter of from 50 to 90 μm, a bulk density of from 0.3 to 1.2 g / ml and an oil absorption of 0.1 cm 3 / g or more as described above.
Катализатор С по настоящему изобретению включает матрицу неорганического оксида и диспергированное в ней соединение двухвалентного металла или соединение двухвалентного и трехвалентного металлов и не имеет FCC-активности. То есть он представляет собой катализатор аддитивного типа, который добавляется к катализатору FCC и используется с катализатором FCC, имеющим FCC-активность, например стандартным катализатором А, катализатором D и т.д.Catalyst C of the present invention includes an inorganic oxide matrix and a divalent metal compound dispersed therein or a divalent and trivalent metal compound and does not have FCC activity. That is, it is an additive type catalyst that is added to the FCC catalyst and used with an FCC catalyst having FCC activity, for example, standard catalyst A, catalyst D, etc.
В катализаторе С количество соединения металла предпочтительно составляет от 1 до 90 мас.% и более предпочтительно от 30 до 70 мас.% в расчете на сухую массу. Когда его количество меньше 1 мас.%, способность пассивировать металлы и способность поглощать SOx является низкой. Если же его количество увеличивают так, что оно составляет более 90 мас.%, то не только по существу не получают увеличения эффекта, но относительно сниженное количество неорганического оксида также приводит к снижению прочности связывания частиц, которое является свойством неорганического оксида.In catalyst C, the amount of the metal compound is preferably from 1 to 90% by weight, and more preferably from 30 to 70% by weight, based on dry weight. When its amount is less than 1 wt.%, The ability to passivate metals and the ability to absorb SO x is low. If its amount is increased so that it is more than 90 wt.%, Then not only do not substantially increase the effect, but a relatively reduced amount of inorganic oxide also leads to a decrease in particle bonding strength, which is a property of the inorganic oxide.
Примеры неорганического оксида в катализаторе С включают известные неорганические оксиды, используемые в обычных катализаторах крекинга, такие как диоксид кремния, диоксид кремния-оксид алюминия, оксид алюминия, диоксид кремния-оксид магния, оксид алюминия-оксид магния, фосфор-оксид алюминия, диоксид кремния-диоксид циркония, диоксид кремния-оксид магния-оксид алюминия и аналогичные. С неорганическим оксидом можно смешать глину, такую как каолин, галлуазит, монтмориллонит или аналогичную.Examples of the inorganic oxide in catalyst C include known inorganic oxides used in conventional cracking catalysts, such as silica, silica-alumina, alumina, silica-magnesia, alumina-magnesia, phosphorus-alumina, silica zirconia, silica-magnesium oxide-alumina and the like. Clay such as kaolin, halloysite, montmorillonite or the like can be mixed with the inorganic oxide.
Особенно предпочтительным примером катализатора С является катализатор, включающий комбинацию оксида алюминия в качестве неорганического оксида и карбоната кальция в качестве соединения двухвалентного металла, поскольку он обладает высокой способностью пассивировать каталитические яды.A particularly preferred example of catalyst C is a catalyst comprising a combination of alumina as an inorganic oxide and calcium carbonate as a divalent metal compound, since it has a high ability to passivate catalytic poisons.
Катализатор С можно получить, добавляя соединение металла к неорганическому оксиду, после чего следует однородное диспергирование, распылительная сушка полученной в результате суспензии смеси обычном способом, промывка полученных в результате частиц, если это необходимо, и снова их сушка или сушка/прокаливание.Catalyst C can be prepared by adding a metal compound to an inorganic oxide, followed by uniform dispersion, spray drying the resulting mixture in a conventional manner, washing the resulting particles, if necessary, and then drying or drying / calcining them again.
В данной операции соединения металлов определенного типа из-за их щелочной природы может быть трудно однородно перемешать с неорганическим оксидом или другими необязательно присутствующими ингредиентами катализатора. В этом случае предпочтительно понизить основность соединений металлов покрытием их фосфорной кислотой, покрытием оксидом алюминия или тому подобным.In this operation, metal compounds of a certain type, due to their alkaline nature, can be difficult to uniformly mix with inorganic oxide or other optionally present catalyst ingredients. In this case, it is preferable to lower the basicity of the metal compounds by coating them with phosphoric acid, alumina coating or the like.
Катализатор D по настоящему изобретению включает соединение двухвалентного металла или соединение двухвалентного и трехвалентного металлов, кристаллический алюмосиликатный цеолит и матрицу неорганического оксида, в которой диспергированы соединение металла и цеолит. Катализатор обладает эффектом пассивации металлов, который является свойством соединения металла, и дополнительно имеет FCC-активность кристаллического алюмосиликатного цеолита. Следовательно, катализатор D является катализатором цельного типа, который может использоваться один в качестве катализатора FCC.Catalyst D of the present invention includes a divalent metal compound or a divalent and trivalent metal compound, a crystalline aluminosilicate zeolite, and an inorganic oxide matrix in which the metal compound and zeolite are dispersed. The catalyst has a metal passivation effect, which is a property of a metal compound, and further has the FCC activity of crystalline aluminosilicate zeolite. Therefore, catalyst D is an integral type catalyst that can be used alone as an FCC catalyst.
В катализаторе D количество соединения металла составляет предпочтительно от 0,01 до 20 мас.%, более предпочтительно от 0,1 до 10 мас.% и, наиболее предпочтительно от 0,5 до 5 мас.% по сухой массе.In the catalyst D, the amount of the metal compound is preferably from 0.01 to 20 wt.%, More preferably from 0.1 to 10 wt.% And, most preferably from 0.5 to 5 wt.% By dry weight.
Когда его количество меньше 0,01 мас.%, эффект пассивации металлов и улавливание SOx является недостаточным. Когда его количество превышает 20 мас.%, относительное содержание кристаллического алюмосиликатного цеолита или неорганического оксида снижается, и активность FCC и селективность по бензину уменьшается. В результате произвести каталитический крекинг нефтяного сырья желательным образом не только затруднительно, но также возникают проблемы, заключающиеся, например, в снижении прочности катализатора.When its amount is less than 0.01 wt.%, The effect of passivation of metals and the capture of SO x is insufficient. When its amount exceeds 20 wt.%, The relative content of crystalline aluminosilicate zeolite or inorganic oxide decreases, and FCC activity and gasoline selectivity decrease. As a result, it is not only difficult to produce catalytic cracking of petroleum feedstocks in a desirable manner, but also problems arise, such as, for example, reducing the strength of the catalyst.
Количество кристаллического алюмосиликатного цеолита в катализаторе D составляет предпочтительно от 10 до 50 мас.% и более предпочтительно от 20 до 40 мас.% в расчете на сухую массу.The amount of crystalline aluminosilicate zeolite in the catalyst D is preferably from 10 to 50 wt.% And more preferably from 20 to 40 wt.% Calculated on the dry weight.
Когда его количество меньше 10 мас.%, активность FCC и селективность по бензину снижается, что затрудняет каталитический крекинг нефтяного сырья желательным образом. Когда его количество превышает 50 мас.%, относительное содержание соединения металла или матрицы неорганического оксида снижается и желаемый эффект пассивации металлов не достигается или не может быть получена желаемая прочность катализатора.When its amount is less than 10 wt.%, The FCC activity and selectivity for gasoline decreases, which makes it difficult to catalytic cracking of crude oil in a desirable manner. When its amount exceeds 50 wt.%, The relative content of the metal compound or matrix of the inorganic oxide decreases and the desired metal passivation effect is not achieved or the desired catalyst strength cannot be obtained.
Примеры неорганических оксидов в катализаторе D включают такие же неорганические оксиды, как оксиды используемые в катализаторе С. В неорганический оксид могут быть введены глины, такие как используемые в катализаторе С.Examples of inorganic oxides in catalyst D include the same inorganic oxides as the oxides used in catalyst C. Clays such as those used in catalyst C can be introduced into the inorganic oxide.
Примеры кристаллических алюмосиликатных цеолитов включают цеолиты X, цеолиты Y, цеолиты β, морденит, цеолиты ZSM, природные цеолиты и аналогичные. Аналогично обычным катализаторам FCC цеолиты можно использовать в форме, подвергнутой ионному обмену с катионом, выбранным из водорода, аммония и поливалентных металлов.Examples of crystalline aluminosilicate zeolites include zeolites X, zeolites Y, zeolites β, mordenite, ZSM zeolites, natural zeolites and the like. Similar to conventional FCC catalysts, zeolites can be used in an ion-exchanged form with a cation selected from hydrogen, ammonium and polyvalent metals.
Особенно предпочтительными являются цеолиты Y, а цеолиты USY, которые имеют превосходную гидротермическую устойчивость, являются наиболее предпочтительными.Especially preferred are zeolites Y, and USY zeolites, which have excellent hydrothermal stability, are most preferred.
Наиболее предпочтительным цеолитом является подвергнутый "термическому удару", т.е. резкому повышению температуры кристаллический алюмосиликатный цеолит (в дальнейшем именуемый «HS цеолитом»), который получают обжигом стабилизированного цеолита Y, имеющего молярное отношение SiO2/Al2O3 от 5 до 15, параметр элементарной ячейки от 24,50 Å до менее чем 24,70 Å и содержание щелочного металла (в пересчете на оксид) от 0,02 мас.% до менее чем 1 мас.% при температуре от 600 до 1200°С в течение от 5 до 300 мин на воздухе или в атмосфере азота, чтобы привести к уменьшению кристалличности стабилизированного цеолита Y на 20% или менее.The most preferred zeolite is subjected to "thermal shock", i.e. a sharp increase in temperature crystalline aluminosilicate zeolite (hereinafter referred to as "HS zeolite"), which is obtained by firing stabilized zeolite Y, having a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 from 5 to 15, the unit cell parameter from 24.50 Å to less than 24 , 70 Å and the alkali metal content (in terms of oxide) from 0.02 wt.% To less than 1 wt.% At a temperature of from 600 to 1200 ° C for 5 to 300 minutes in air or in nitrogen atmosphere, so that lead to a decrease in crystallinity of stabilized zeolite Y by 20% or less.
В цеолите молярное отношение SiO2/Al2O3 в объеме составляет от 5 до 15, а молярное отношение алюминия, присутствующего в структуре цеолита, ко всему алюминию равно от 0,3 до 0,6. Цеолит имеет параметр элементарной ячейки менее чем 24,45 Å и содержание щелочного металла (в пересчете на оксид) от 0,02 мас.% до менее 1 мас.% и имеет распределение пор, имеющее характеристические пики рядом с 50 Å и 180 Å, где объем пор с размером, по меньшей мере, 100 Å составляет от 10 до 40% от общего объема пор. Цеолит имеет рентгенограмму, которая является основной рентгенограммой цеолитов Y (См. патент Японии №2544317.)In zeolite, the molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 in the volume is from 5 to 15, and the molar ratio of aluminum present in the zeolite structure to the entire aluminum is from 0.3 to 0.6. Zeolite has a unit cell parameter of less than 24.45 Å and an alkali metal content (in terms of oxide) of 0.02 wt.% To less than 1 wt.% And has a pore distribution having characteristic peaks near 50 Å and 180 Å, where the pore volume with a size of at least 100 Å is from 10 to 40% of the total pore volume. The zeolite has a radiograph, which is the main radiograph of zeolites Y (See Japan Patent No. 2544317.)
Катализатор D можно получить, добавляя цеолит и соединение металла к неорганическому оксиду, после чего следует однородное диспергирование, чтобы посредством этого приготовить суспензию смеси, и обрабатывая суспензию таким же образом, как при получении катализатора С, которое описано выше.Catalyst D can be prepared by adding zeolite and a metal compound to an inorganic oxide, followed by uniform dispersion to thereby prepare a suspension of the mixture, and treating the suspension in the same manner as in the preparation of catalyst C as described above.
При данном производстве может оказаться трудным однородно перемешать соединение металла из-за его щелочной природы с неорганическим оксидом или кристаллическим алюмосиликатным цеолитом, или другими необязательно включаемыми ингредиентами катализатора. В данном случае щелочную природу соединения металла можно уменьшить, покрывая его фосфорной кислотой, покрывая оксидом алюминия и т.п., как при получении катализатора С.In this production, it may be difficult to uniformly mix the metal compound due to its alkaline nature with inorganic oxide or crystalline aluminosilicate zeolite, or other optionally included catalyst ingredients. In this case, the alkaline nature of the metal compound can be reduced by coating it with phosphoric acid, coating with aluminum oxide, etc., as in the preparation of catalyst C.
Стандартный катализатор А, который можно использовать в комбинации, по меньшей мере, с одним из описываемых выше катализаторов B-D, включает матрицу, содержащую неорганический оксид и кристаллический алюмосиликатный цеолит, однородно диспергированный в матрице. Могут использоваться любые разнообразные обычно применяемые катализаторы крекинга.Standard catalyst A, which can be used in combination with at least one of the B-D catalysts described above, comprises a matrix comprising an inorganic oxide and crystalline aluminosilicate zeolite uniformly dispersed in the matrix. Any variety of commonly used cracking catalysts may be used.
Примеры неорганического оксида и кристаллического алюмосиликатного цеолита включают соединения, которые являются такими же, как в катализаторах С и D по настоящему изобретению, которые описаны выше.Examples of inorganic oxide and crystalline aluminosilicate zeolite include compounds that are the same as those of catalysts C and D of the present invention, which are described above.
В обычно используемых катализаторах FCC количество кристаллического алюмосиликатного цеолита, диспергированного в матрице, включающей неорганический оксид или включающей неорганический оксид и глину, составляет примерно от 10 до 50 мас.% и предпочтительно примерно от 20 до 40 мас.%. Однако в настоящем изобретении необходимо принимать во внимание долю смешанного катализатора В, С или D, поскольку катализатор В, С или D используется в комбинации со стандартным катализатором А.In commonly used FCC catalysts, the amount of crystalline aluminosilicate zeolite dispersed in a matrix comprising an inorganic oxide or comprising an inorganic oxide and clay is from about 10 to 50 wt.% And preferably from about 20 to 40 wt.%. However, in the present invention, it is necessary to take into account the proportion of mixed catalyst B, C or D, since catalyst B, C or D is used in combination with standard catalyst A.
Конкретно является подходящим регулировать количество кристаллического алюмосиликатного цеолита, по меньшей мере, до 10 мас.%, предпочтительно от 10 до 50 мас.% и более предпочтительно от 20 до 40 мас.% от общего количества катализаторов А, В, С или D.It is particularly suitable to control the amount of crystalline aluminosilicate zeolite to at least 10 wt.%, Preferably from 10 to 50 wt.% And more preferably from 20 to 40 wt.% Of the total amount of catalysts A, B, C or D.
Когда количество цеолита составляет менее 10 мас.%, нельзя добиться желаемой активности FCC. Даже когда его количество увеличивают так, что оно составляет 50 мас.% или более, влияние смешивания с цеолитом больше не усиливается. Поэтому такие большие количества цеолита не являются экономичными.When the amount of zeolite is less than 10 wt.%, The desired FCC activity cannot be achieved. Even when its amount is increased so that it is 50 wt.% Or more, the effect of mixing with zeolite is no longer enhanced. Therefore, such large amounts of zeolite are not economical.
Для получения желаемой доли цеолита является благоприятным предварительно регулировать количество цеолита в катализаторе FCC.To obtain the desired proportion of zeolite, it is advantageous to pre-adjust the amount of zeolite in the FCC catalyst.
Вышеуказанный желаемый стандартный катализатор А можно получить, добавляя кристаллический алюмосиликатный цеолит к неорганическому оксиду, после чего следует однородное диспергирование, распылительная сушка полученной в результате суспензии смеси обычным способом, промывка полученных в результате частиц, если это необходимо, и снова сушка или прокаливание частиц после сушки.The aforementioned desired standard catalyst A can be obtained by adding crystalline aluminosilicate zeolite to an inorganic oxide, followed by uniform dispersion, spray drying the resulting mixture in a conventional manner, washing the resulting particles, if necessary, and again drying or calcining the particles after drying .
Способ FCC по настоящему изобретению проводят с использованием, по меньшей мере, одного из вышеописанных катализаторов В и С аддитивного типа и вышеописанного катализатора D цельного типа в комбинации со стандартным катализатором А или с использованием катализатора D цельного типа в комбинации, по меньшей мере, с одним из катализаторов В и С аддитивного типа, или с использованием одного катализатора D цельного типа.The FCC method of the present invention is carried out using at least one of the additive type B and C catalysts described above and the whole type catalyst D described above in combination with the standard catalyst A or using the whole type catalyst D in combination with at least one from addition type catalysts B and C, or using one integral type D catalyst.
Когда, по меньшей мере, один из катализаторов B-D используют в комбинации со стандартным катализатором А, доли используемых катализаторов определяют, принимая во внимание нижеследующее.When at least one of the B-D catalysts is used in combination with standard catalyst A, the proportions of the catalysts used are determined taking into account the following.
Когда стандартный катализатор А используют в комбинации с катализатором D, могут быть выбраны любые их пропорции в соответствии с желаемой способностью пассивации металлов и желаемой способностью поглощения SOx.When standard catalyst A is used in combination with catalyst D, any proportions thereof can be selected according to the desired metal passivation ability and the desired SO x absorption capacity.
Когда один или оба катализатора А и D используются в комбинации с одним или обоими катализаторами В и С, является подходящим, чтобы отношение (один или оба из катализаторов А и D)/(один или оба из катализаторов В и С) составляло от 99,9/0,1 до 50/50, предпочтительно от 99,5/0,5 до 80/20 и более предпочтительно от 99/1 до 90/10 в весовом отношении. Когда один или оба катализатора В и С аддитивного типа составляют более чем половину общего количества катализатора, активность FCC и селективность по бензину являются пониженными, что затрудняет каталитический крекинг нефтяного сырья желательным образом.When one or both of catalysts A and D are used in combination with one or both of catalysts B and C, it is suitable that the ratio (one or both of catalysts A and D) / (one or both of catalysts B and C) be from 99, 9 / 0.1 to 50/50, preferably from 99.5 / 0.5 to 80/20, and more preferably from 99/1 to 90/10 in a weight ratio. When one or both additive type catalysts B and C comprise more than half the total amount of catalyst, the FCC activity and gasoline selectivity are reduced, which makes it difficult to catalyze cracking the crude oil in a desirable manner.
В способе FCC по настоящему изобретению катализаторы A-D можно использовать в виде независимых сыпучих катализаторов в определенных выше пропорциях или использовать в виде частиц приготовленной заранее смеси катализаторов в вышеописанных пропорциях. FCC можно провести, приводя в контакт тяжелый жидкий нефтепродукт в качестве нефтяного сырья с частицами катализатора при условиях FCC.In the FCC method of the present invention, the A-D catalysts can be used as independent bulk catalysts in the proportions defined above, or used as particles of a pre-prepared mixture of catalysts in the proportions described above. FCC can be carried out by contacting a heavy liquid oil product as a crude oil with catalyst particles under FCC conditions.
Примерами тяжелых жидких нефтепродуктов являются, например, газойль вакуумной перегонки, остатки отгонки легких фракций, остатки вакуумной перегонки, смеси данных остатков и т.п.Examples of heavy liquid petroleum products are, for example, vacuum distillation gas oil, light distillation residues, vacuum distillation residues, mixtures of these residues, and the like.
Катализатор FCC по настоящему изобретению является эффективным, даже когда в качестве нефтяного сырья используется тяжелые жидкие нефтепродукты с пониженным содержанием соединений никеля или ванадия и соединений серы. Однако катализатор крайне полезен, когда он используется для каталитического крекинга низкосортного тяжелого жидкого нефтепродукта, содержащего отравляющие катализатор металлы и соединения серы в больших количествах (например, имеющего содержание серы 0,2 мас.% или более и содержание металла 50 ч/млн (в расчете на количество металла) или более). Поэтому способ FCC по настоящему изобретению может дать замечательный эффект, когда в качестве нефтяного сырья используют такой низкосортный тяжелый жидкий нефтепродукт.The FCC catalyst of the present invention is effective even when heavy liquid petroleum products with a reduced content of nickel or vanadium compounds and sulfur compounds are used as petroleum feed. However, the catalyst is extremely useful when it is used for catalytic cracking of low-grade heavy liquid petroleum products containing large amounts of poisonous metals and sulfur compounds (for example, having a sulfur content of 0.2 wt.% Or more and a metal content of 50 ppm (calculated on the amount of metal) or more). Therefore, the FCC method of the present invention can have a remarkable effect when such a low grade heavy liquid oil is used as a petroleum feed.
При реализации на практике способа FCC по настоящему изобретению принимают во внимание количество примесей металлов и соединений серы, содержащихся в нефтяном сырье. Когда их количество является значительным, может быть использована смесь стандартного катализатора А или катализатора D цельного типа с катализатором В или С аддитивного типа так, чтобы содержалась увеличенная доля катализатора В или С аддитивного типа. Таким образом, снижение активности FCC, которое может иметь место из-за относительно сниженного количества стандартного катализатора А или катализатора D цельного типа, может быть скомпенсировано увеличением количества кристаллического алюмосиликатного цеолита, диспергированного в стандартном катализаторе А или катализаторе D цельного типа.When practicing the FCC method of the present invention, the amount of metal impurities and sulfur compounds contained in the petroleum feed is taken into account. When their amount is significant, a mixture of a standard catalyst A or an integral type D catalyst with an additive type catalyst B or C can be used so that an increased proportion of the additive type catalyst B or C is contained. Thus, the decrease in FCC activity that may occur due to the relatively reduced amount of standard catalyst A or whole type D catalyst can be compensated by an increase in the amount of crystalline aluminosilicate zeolite dispersed in standard catalyst A or whole type D catalyst.
Условия FCC, используемые в настоящем изобретении, могут представлять собой обычно используемые условия FCC. Типичные примеры условий FCC представляют собой следующие условия:The FCC conditions used in the present invention may constitute commonly used FCC conditions. Typical examples of FCC conditions are the following conditions:
Температура реакции: 460-540°СReaction temperature: 460-540 ° C
Среднечасовая скорость подачи сырья: 4-20 ч-1 Hourly average feed rate: 4-20 h -1
Соотношение катализатор/нефть: 4-12Catalyst / Oil Ratio: 4-12
В способах FCC катализаторы FCC, которые были дезактивированы осаждением кокса, обычно регенерируют выжиганием углерода и повторно используют в реакциях FCC. В катализаторе FCC и способе FCC по настоящему изобретению стандартный катализатор А, катализатор цельного типа D и катализаторы аддитивного типа В и С, которые были истощены, также можно регенерировать существующими регенераторами при обычных условиях регенерации и использовать повторно.In FCC methods, FCC catalysts that have been deactivated by coke deposition are typically regenerated by burning carbon and reused in FCC reactions. In the FCC catalyst and the FCC method of the present invention, standard catalyst A, whole type D catalyst, and additive type B and C catalysts that have been depleted can also be regenerated by existing regenerators under normal regeneration conditions and reused.
Регенерацию проводят при температуре от 600 до 750°С. Катализаторы B-D по настоящему изобретению показывают превосходный эффект захвата SOx, который образуется в течение данной регенерации.Regeneration is carried out at a temperature of from 600 to 750 ° C. The BD catalysts of the present invention exhibit an excellent SO x trapping effect that is generated during this regeneration.
Катализаторы B-D по настоящему изобретению пассивируют отравляющие катализатор металлы, содержащиеся в нефтяном сырье, например никель и ванадий, приводят к образованию меньшего количества водорода и кокса, обладают превосходной крекирующей активностью и способностью перерабатывать остатки разгонки нефти и могут давать бензин и фракцию легкого рециклового газойля с высокими выходами. Кроме того, катализаторы могут сохранять эксплуатационные характеристики на высоком уровне в течение длительного периода времени и, следовательно, имеют улучшенный срок службы катализатора. Кроме того, поскольку катализаторы поглощают SOx в больших количествах, они являются эффективными с точки зрения снижения количества SOx, содержащегося в отработанном газе установки FCC.The BD catalysts of the present invention passivate the catalyst poisoning metals contained in petroleum feedstocks, such as nickel and vanadium, produce less hydrogen and coke, have excellent cracking activity and the ability to process oil stripping residues, and can produce gasoline and a light recycle gas fraction with high exits. In addition, the catalysts can maintain their performance at a high level over a long period of time and therefore have an improved catalyst life. In addition, since the catalysts absorb SO x in large quantities, they are effective in reducing the amount of SO x contained in the exhaust gas of the FCC unit.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Приготовление катализатора:Catalyst Preparation:
1. Приготовление кристаллических соединений металлов, включающих двухвалентный металл или включающих двухвалентный и трехвалентный металлы1. Preparation of crystalline metal compounds, including divalent metal or including divalent and trivalent metals
Пример 1Example 1
В 3-литровом (в дальнейшем литр именуется «л», а миллилитр именуется «мл») стеклянном химическом стакане, содержащем 1000 мл дистиллированной воды, растворяют 271,9 г пентагидрата сульфата марганца, после чего следует перемешивание магнитной мешалкой в течение 15 мин с получением раствора А. Раствор А имеет рН 4,54.In a 3-liter (hereinafter, liter is referred to as “l”, and milliliter is referred to as “ml”) glass beaker containing 1000 ml of distilled water, 271.9 g of manganese sulfate pentahydrate is dissolved, followed by stirring with a magnetic stirrer for 15 minutes obtaining a solution A. Solution A has a pH of 4.54.
В 3-литровом стеклянном химическом стакане, содержащем 1000 мл дистиллированной воды, растворяют 125 г октадекагидрата сульфата алюминия, после чего следует перемешивание магнитной мешалкой в течение 15 мин с получением раствора В. Раствор В имеет рН 1,63.In a 3-liter glass beaker containing 1000 ml of distilled water, 125 g of aluminum sulfate octadecahydrate is dissolved, followed by stirring with a magnetic stirrer for 15 minutes to obtain solution B. Solution B has a pH of 1.63.
Раствор А смешивают с раствором В в 5-литровом стеклянном химическом стакане, нагревают до 80°С и перемешивают магнитной мешалкой с целью получения раствора С.Solution A is mixed with solution B in a 5 liter glass beaker, heated to 80 ° C. and stirred with a magnetic stirrer to obtain a solution C.
В 5-литровом стеклянном химическом стакане, содержащем 1000 мл дистиллированной воды, растворяют 113,8 г карбоната натрия, после чего следует нагревание до 80°С и перемешивание ультрадиспергатором в течение 15 мин с получением раствора D. Раствор D имеет рН 11,47.113.8 g of sodium carbonate are dissolved in a 5-liter glass beaker containing 1000 ml of distilled water, followed by heating to 80 ° C and stirring with an ultradisperser for 15 minutes to obtain a solution D. Solution D has a pH of 11.47.
По мере перемешивания раствора D ультрадиспергатором к нему постепенно подающим насосом добавляют раствор С. В течение данной операции также добавляют водный раствор аммиака, чтобы поддерживать рН смеси растворов при значении 9.As solution D is mixed with an ultradispersant, solution C is gradually added to it with a feed pump. During this operation, an aqueous ammonia solution is also added to maintain the pH of the solution mixture at a value of 9.
Смесь растворов подвергают старению, перемешивая при 80°С в течение 3 ч, чтобы получить соединение металла.The mixture of solutions is aged by stirring at 80 ° C. for 3 hours to obtain a metal compound.
После окончания старения раствор фильтруют через воронку Бюхнера. К отделенной суспензии (соединение металла) добавляют 2 л дистиллированной воды, нагретой до 80°С. Полученную в результате смесь перемешивают и фильтруют. Операцию повторяют, чтобы провести промывку дважды.After aging, the solution is filtered through a Buchner funnel. To the separated suspension (metal compound), 2 L of distilled water heated to 80 ° C. is added. The resulting mixture was stirred and filtered. The operation is repeated to flush twice.
Отделенную фильтрованием суспензию сушат при 100°С в течение примерно 24 ч, чтобы получить соединение металла.The suspension separated by filtration was dried at 100 ° C for about 24 hours to obtain a metal compound.
Соединение металла, которое было осушено, измельчают на мельнице до диаметра частиц 15 мкм или менее.The metal compound that has been dried is ground in a mill to a particle diameter of 15 μm or less.
Соединение металла именуют МС-1 (Mn-Al-СО3).The metal compound is referred to as MS-1 (Mn-Al-CO 3 ).
Определяют APS (средний диаметр частиц) и SA (удельную площадь поверхности) МС-1 и устанавливают содержание металлов с помощью спектрометра с индуктивно связанной плазмой. Результаты показаны в таблице 1. Перед исследованием спектроскопией с индуктивно связанной плазмой образцы подвергают обжигу при 1100°С в течение 2 ч в качестве предварительной обработки.APS (average particle diameter) and SA (specific surface area) MS-1 were determined and the metal content was determined using an inductively coupled plasma spectrometer. The results are shown in table 1. Before the study by inductively coupled plasma spectroscopy, the samples were fired at 1100 ° C for 2 hours as a preliminary treatment.
Далее для анализа кристаллической структуры используют рентгеновский дифрактометр. Результаты показаны на фиг.1.Further, an X-ray diffractometer is used to analyze the crystal structure. The results are shown in FIG.
На фиг.1 результаты анализа рентгеновским дифрактометром показаны в верхней части, данные по максимумам показаны в средней части и данные Mn-Al-СО3 из JCPDS-PDF (Joint Committee on Power Diffraction Standards - Power Diffraction; банк данных, занимающийся сбором рентгенографических данных порошкообразных образцов) показаны в нижней части.In Fig. 1, the results of an analysis by an X-ray diffractometer are shown in the upper part, data on the maxima are shown in the middle part, and Mn-Al-CO 3 data from JCPDS-PDF (Joint Committee on Power Diffraction Standards - Power Diffraction; x-ray data bank powder samples) are shown at the bottom.
Фиг.1 ясно показывает, что МС-1 имеет кристаллическую структуру карбоната двухвалентного металла.Figure 1 clearly shows that MS-1 has a crystalline structure of a divalent metal carbonate.
Пример 2Example 2
Готовят кристаллические соединения металлов так же, как в примере 1, за исключением того, что двухвалентный металл заменяют на Са2+, Sr2+, Ba2+ или Sn2+, используя хлорид или нитрат металла в растворе А в примере 1 в количестве, эквимолярном сульфату марганца.Crystalline metal compounds are prepared in the same manner as in Example 1, except that the divalent metal is replaced with Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ or Sn 2+ using metal chloride or nitrate in solution A in Example 1 in an amount , equimolar manganese sulfate.
Кристаллические соединения металлов, приготовленные с использованием Са2+, Sr2+, Ba2+ или Sn2+ в качестве двухвалентных металлов, далее именуют МС-2 (Ca-Al-СО3), МС-3 (Sr-Al-СО3), МС-4 (Ba-Al-СО3) и МС-5 (Sn-Al-СО3) соответственно.Crystalline metal compounds prepared using Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ or Sn 2+ as divalent metals are hereinafter referred to as MS-2 (Ca-Al-CO 3 ), MS-3 (Sr-Al-CO 3 ), MS-4 (Ba-Al-CO 3 ) and MS-5 (Sn-Al-CO 3 ), respectively.
Исследуют APS и SA МС-2, МС-3, МС-4 и МС-5 и устанавливают содержание металлов с помощью спектрометра с индуктивно связанной плазмой. Результаты показаны в таблице 1.APS and SA MS-2, MS-3, MS-4 and MS-5 are examined and the metal content is determined using an inductively coupled plasma spectrometer. The results are shown in table 1.
Кроме того, для анализа кристаллической структуры от МС-2 до МС-4 используют рентгеновский дифрактометр. Результаты показаны на фиг.2-4. На фиг.2-4 данные в верхних, средних и нижних частях имеют такие же значения, как на фиг.1. Фиг.2-4 ясно показывают, что каждый из образцов от МС-2 до МС-4 имеет кристаллическую структуру карбоната двухвалентного металла.In addition, an X-ray diffractometer is used to analyze the crystal structure from MS-2 to MS-4. The results are shown in FIGS. 2-4. In Fig.2-4, the data in the upper, middle and lower parts have the same values as in Fig.1. Figure 2-4 clearly show that each of the samples from MS-2 to MS-4 has a crystalline structure of a divalent metal carbonate.
Пример 3Example 3
Кристаллическое соединение металла готовят таким же образом, как в примере 1, за исключением того, что трехвалентный металл заменяют другим металлом, используя сульфат или нитрат трехвалентного металла в растворе В в примере 1 в количестве, эквимолярном сульфату алюминия.A crystalline metal compound is prepared in the same manner as in Example 1, except that the trivalent metal is replaced with another metal using trivalent metal sulfate or nitrate in solution B in Example 1 in an amount equimolar aluminum sulfate.
Кристаллическое соединение металла, приготовленное с использованием в качестве трехвалентного металла Mn3+, именуют МС-6 (Mn-Mn-СО3).A crystalline metal compound prepared using Mn 3+ as the trivalent metal is referred to as MS-6 (Mn-Mn-CO 3 ).
Определяют APS и SA для МС-6 и устанавливают содержание металлов с помощью спектрометра с индуктивно связанной плазмой. Результаты показаны в таблице 1.APS and SA are determined for MS-6 and the metal content is determined using an inductively coupled plasma spectrometer. The results are shown in table 1.
Пример 4Example 4
Реактив карбоната кальция первого сорта, производимый Kanto Chemical Co., Inc., далее обозначают как МС-7 (СаСО3); а порошки, полученные из раковин гребешков и устриц, прокаливанием при 700°С в течение 2 ч и последующим измельчением в порошок, обозначают как МС-8 (СаСО3) и МС-9 (СаСО3) соответственно.The first grade calcium carbonate reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. is hereinafter referred to as MS-7 (CaCO 3 ); and powders obtained from scallop and oyster shells, calcined at 700 ° C for 2 hours and then pulverized, are designated as MS-8 (CaCO 3 ) and MS-9 (CaCO 3 ), respectively.
Определяют APS и SA для МС-7, МС-8 и МС-9 и устанавливают содержание металлов спектрометром с индуктивно связанной плазмой. Результаты показаны в таблице 1.APS and SA are determined for MS-7, MS-8 and MS-9 and the metal content is determined by an inductively coupled plasma spectrometer. The results are shown in table 1.
Кроме того, для анализа кристаллической структуры образцов от МС-7 до МС-9 используют рентгеновский дифрактометр. Результаты показаны на фиг.5-7. На фиг.5-7 данные в верхней, средней и нижней частях имеют то же значение, что и на фиг.1. Фиг.5-7 ясно показывают, что каждый из образцов от МС-7 до МС-9 имеет кристаллическую структуру карбоната двухвалентного металла.In addition, an X-ray diffractometer is used to analyze the crystal structure of samples from MS-7 to MS-9. The results are shown in FIGS. 5-7. 5-7, the data in the upper, middle and lower parts have the same meaning as in figure 1. 5-7 clearly show that each of the samples from MS-7 to MS-9 has a crystalline structure of a divalent metal carbonate.
Сухая масса (масс.%)Table 1
Dry weight (wt.%)
Сухая масса (масс.%)Table 1 (continued)
Dry weight (wt.%)
2. Приготовление катализаторов2. Preparation of catalysts
Пример 5Example 5
К 400 г гидрозоля диоксида кремния, содержащего 10 мас.% SiO2, добавляют 64 г цеолита HS и 86 г каолиновой глины в расчете на сухую массу, чтобы получить суспензию смеси.To 400 g of a silica hydrosol containing 10 wt.% SiO 2 , 64 g of HS zeolite and 86 g of kaolin clay calculated on a dry weight basis are added to obtain a suspension of the mixture.
Суспензию смеси подвергают распылительной сушке для того, чтобы получить частицы, имеющие средний диаметр частиц 68±5 мкм. Частицы промывают и затем снова сушат, чтобы получить стандартный катализатор А.The suspension of the mixture is spray dried in order to obtain particles having an average particle diameter of 68 ± 5 μm. The particles are washed and then dried again to obtain standard catalyst A.
Стандартный катализатор А называют основа 1. Его используют, главным образом, в качестве эталона для сравнения с катализатором D цельного типа.Standard catalyst A is called
С другой стороны, стандартный катализатор А получают в промышленном масштабе в количестве примерно 100 т в течение одной операции. Катализатор называют основа 2. Его используют, главным образом, в качестве эталона для оценки катализаторов В и С аддитивного типа.On the other hand, standard catalyst A is produced on an industrial scale in an amount of about 100 tons in a single operation. The catalyst is called base 2. It is used mainly as a reference for evaluating additive type B and C catalysts.
Определяют APS, SA, ABD (кажущуюся объемную плотность) и PV (объем пор) стандартных катализаторов А (основа 1 и 2). Результаты показаны в таблицах 2 и 3.APS, SA, ABD (apparent bulk density) and PV (pore volume) of standard catalysts A (
Пример 6Example 6
К 400 г гидрозоля диоксида кремния, содержащего 10 мас.% SiO2, добавляют 64 г цеолита HS, 86 г каолиновой глины в расчете на сухую массу и 10 г приготовленного в примерах 1 и 2 соединения металла, имеющего диаметр частиц 15 мкм или менее, чтобы получить посредством этого суспензию смеси.To 400 g of a silica hydrosol containing 10 wt.% SiO 2 , add 64 g of HS zeolite, 86 g of kaolin clay calculated on dry weight and 10 g of a metal compound prepared in examples 1 and 2, having a particle diameter of 15 μm or less, to thereby obtain a suspension of the mixture.
Суспензию смеси подвергают распылительной сушке для того, чтобы получить в результате частицы, имеющие средний диаметр частиц 68±5 мкм. Частицы промывают и затем снова сушат, чтобы получить катализатор D цельного типа, содержащий связанное с ним соединение металла.The suspension of the mixture is spray dried in order to obtain particles having an average particle diameter of 68 ± 5 μm. The particles are washed and then dried again to obtain an integral type D catalyst containing a metal compound associated with it.
Катализаторы цельного типа, использующие МС-1, МС-2, МС-5, МС-7 и гидроталькит KW-2200, производимый Kyowa Chemical Co., Ltd. в качестве соединения металла, обозначают как катализаторы D1, D2, D3, D4 и X соответственно.One-piece catalysts using MS-1, MS-2, MS-5, MS-7 and KW-2200 hydrotalcite manufactured by Kyowa Chemical Co., Ltd. as a metal compound, are designated as catalysts D1, D2, D3, D4 and X, respectively.
Определяют APS, SA, ABD и PV катализаторов D1, D2, D3 и D4. Результаты показаны в таблице 2.APS, SA, ABD and PV of catalysts D1, D2, D3 and D4 are determined. The results are shown in table 2.
Кроме того, с помощью спектрометра с индуктивно связанной плазмой устанавливают содержание металлов. В результате устанавливают, что катализаторы содержат соединения металлов в количестве примерно 5 мас.% в расчете на сухую массу.In addition, the metal content is determined using an inductively coupled plasma spectrometer. As a result, it is established that the catalysts contain metal compounds in an amount of about 5 wt.% Based on the dry weight.
Гидроталькит KW-2200, производимый Kyowa Chemical Co., Ltd., сушат при 100°С. После этого гидроталькит исследуют рентгенографией и устанавливают структуру гидроталькита. Результаты показаны на фиг.8.KW-2200 hydrotalcite manufactured by Kyowa Chemical Co., Ltd. is dried at 100 ° C. After this, hydrotalcite is examined by X-ray diffraction and the hydrotalcite structure is established. The results are shown in FIG.
цеолит HSsilicon
zeolite HS
цеолит HSsilicon
zeolite HS
цеолит HSsilicon
zeolite HS
ЦеолитBinder
Zeolite
цеолит HSsilica
zeolite HS
цеолит HSsilica
zeolite HS
цеолит HSsilica
zeolite HS
Пример 7Example 7
К 600 г гидрозоля диоксида кремния, содержащего 10 мас.% SiO2, добавляют 40 г в расчете на сухую массу приготовленного в примерах 1-4 соединения металла, имеющего диаметр частиц 15 мкм или менее, чтобы тем самым получить суспензию смеси.To 600 g of a silica hydrosol containing 10 wt.% SiO 2 , 40 g, based on the dry weight of the metal compound prepared in Examples 1-4, having a particle diameter of 15 μm or less, is added to thereby obtain a suspension of the mixture.
Суспензию смеси подвергают распылительной сушке для того, чтобы получить частицы, имеющие средний диаметр частиц 68±5 мкм.The suspension of the mixture is spray dried in order to obtain particles having an average particle diameter of 68 ± 5 μm.
Частицы промывают и затем сушат, чтобы получить катализатор С аддитивного типа, содержащий связанное с ним соединение металла.The particles are washed and then dried to give an additive type catalyst C containing a metal compound associated with it.
Катализаторы С аддитивного типа, использующие в качестве соединения металла МС-1 и гидроталькит KW-2200, производимый Kyowa Chemical Co., Ltd., именуют катализаторами Cl и Y соответственно.Additive type catalysts C utilizing MC-1 and KW-2200 hydrotalcite as a metal compound manufactured by Kyowa Chemical Co., Ltd. are referred to as Cl and Y catalysts, respectively.
Определяют APS, SA, ABD и PV катализаторов Cl и Y. Результаты показаны в таблице 3.APS, SA, ABD and PV of the Cl and Y catalysts are determined. The results are shown in Table 3.
Кроме того, с помощью спектрометра с индуктивно связанной плазмой устанавливают содержание металлов. В результате устанавливают, что катализаторы содержат соединения металлов в количестве примерно 40 мас.% в расчете на сухую массу.In addition, the metal content is determined using an inductively coupled plasma spectrometer. As a result, it is established that the catalysts contain metal compounds in an amount of about 40 wt.% Based on the dry weight.
Пример 8Example 8
К 3 кг суспензии гидрогеля оксида алюминия, содержащей 10 мас.% Al2O3, добавляют 200 г в расчете на сухую массу приготовленного в примерах 1-4 соединения металла, имеющего диаметр частиц 15 мкм или менее. Суспензию подвергают распылительной сушке, чтобы в результате получить частицы, имеющие средний диаметр 68±5 мкм. Таким образом получают катализатор С аддитивного типа, содержащий связанное с ним соединение металла.To 3 kg of a suspension of an alumina hydrogel containing 10 wt.% Al 2 O 3 , add 200 g calculated on the dry weight of the metal compound prepared in examples 1-4, having a particle diameter of 15 μm or less. The suspension is spray dried to obtain particles having an average diameter of 68 ± 5 μm. In this way, an additive type catalyst C is obtained containing a metal compound associated with it.
Катализаторы аддитивного типа, полученные с использованием МС-1, МС-2, МС-3, МС-4, МС-5, МС-6, МС-7, МС-8 и МС-9 в качестве соединения металла, обозначают как катализаторы С2, С3, С4, С5, С6, С7, С8, С9 и С10 соответственно.Additive type catalysts prepared using MS-1, MS-2, MS-3, MS-4, MS-5, MS-6, MS-7, MS-8 and MS-9 as a metal compound are designated as catalysts C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9 and C10, respectively.
Определяют APS, SA, ABD и PV катализаторов С2, С3, С4, С5, С6, С7, С8, С9 и С10. Катализаторы С3, С8, С9 и С10 дополнительно исследуют для оценки прочности катализатора к истиранию [начальная мелкая фракция (именуемая "IF") и средняя потеря от истирания (именуемая "AL")]. Результаты показаны в таблице 4.APS, SA, ABD and PV of catalysts C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9 and C10 are determined. Catalysts C3, C8, C9 and C10 are further examined to evaluate the abrasion resistance of the catalyst [initial fine fraction (referred to as “IF”) and the average attrition loss (referred to as “AL”)]. The results are shown in table 4.
Далее с использованием спектрометра с индукционно связанной плазмой устанавливают содержание металлов. В результате устанавливают, что катализатор содержит соединения металлов в количестве примерно 40 мас.% по сухой массе.Next, using a spectrometer with inductively coupled plasma, the metal content is determined. As a result, it is established that the catalyst contains metal compounds in an amount of about 40% by weight on a dry weight basis.
Кроме того, 3 кг суспензии гидрогеля оксида алюминия, содержащей 10 мас.% Al2O3, подвергают распылительной сушке, чтобы в результате получить частицы, имеющие средний диаметр 68±5 мкм. Полученный таким образом катализатор обозначают как катализатор Z.In addition, 3 kg of a suspension of an alumina hydrogel containing 10 wt.% Al 2 O 3 is spray dried to obtain particles having an average diameter of 68 ± 5 μm. The catalyst thus obtained is designated as catalyst Z.
Определяют APS, SA, ABD и PV катализатора Z. Результаты показаны в таблице 4.Determine APS, SA, ABD and PV of catalyst Z. The results are shown in table 4.
3. Аналитические приборы, условия анализа и т.д.3. Analytical instruments, analysis conditions, etc.
Приборы и уравнения для вычисления или аналогичных процедур, используемые при описанных выше анализах, являются следующими.Instruments and equations for calculation or similar procedures used in the analyzes described above are as follows.
ICP (анализ состава):ICP (composition analysis):
«IRIS Advantage», производимый Thermo Jarrell Ash."IRIS Advantage" manufactured by Thermo Jarrell Ash.
APS (средний диаметр частиц):APS (average particle diameter):
«Электромагнитный вибрационный микрофильтр типа М-2», производимый Tsutsui Rikagaku Kiki К.К.“Electromagnetic vibrating microfilter type M-2”, manufactured by Tsutsui Rikagaku Kiki K.K.
SA (удельная площадь поверхности):SA (specific surface area):
«BELSORP 28» (высокоточный, полностью автоматический абсорбер газа), изготовленный Bel Japan Inc.BELSORP 28 (high precision, fully automatic gas absorber) manufactured by Bel Japan Inc.
ABD (кажущаяся объемная плотность):ABD (apparent bulk density):
«Измеритель объемной плотности», изготовленный Tokyo Kuramochi Kagaku Kikai Seisakusho (JIS Z 2504)."Bulk density meter" manufactured by Tokyo Kuramochi Kagaku Kikai Seisakusho (JIS Z 2504).
PV (объем пор):PV (pore volume):
«MICROMERITICS AUTOPORE II 9220», изготовленный Shimadzu Corp."MICROMERITICS AUTOPORE II 9220" manufactured by Shimadzu Corp.
IF (исходная мелкая фракция)*:IF (initial fine fraction) *:
[(частицы тонкой фракции через 0-12 ч (сухая масса г))/(количество образца)]×100[(fine particles after 0-12 h (dry weight g)) / (amount of sample)] × 100
AL (средняя потеря от истирания)*:AL (average abrasion loss) *:
[(частицы тонкой фракции через 12-42 ч (сухая масса г))/(количество образца)]×100[(fine particles after 12-42 hours (dry weight g)) / (amount of sample)] × 100
* Исходную мелкую фракцию и среднюю потерю от истирания определяют испытанием прочности катализатора на истирание, проводимым следующим образом и с помощью расчета.* The initial fine fraction and the average loss from abrasion is determined by testing the abrasion resistance of the catalyst, carried out as follows and by calculation.
Обрабатывают 50 г катализатора (образец), нагревая при 500°С в течение 5 ч, добавляют к ним 5 г воды и катализатор протекает через трубку для катализатора при скорости течения 0,102 м/с. Количество частиц тонкой фракции (сухая масса г), присутствующее в трубке для катализатора, измеряют в момент, когда прошло 12 ч после инициирования протекания (0-12 ч) и в момент, когда после этого прошло 42 ч (12-42 ч). Вычисляют исходную мелкую фракцию и средние потери от истирания с использованием данных выше выражений.50 g of the catalyst (sample) are treated by heating at 500 ° C for 5 hours, 5 g of water are added to them and the catalyst flows through the catalyst tube at a flow rate of 0.102 m / s. The amount of fine particles (dry weight g) present in the catalyst tube is measured at the moment when 12 hours have passed after the initiation of the leak (0-12 hours) and at the moment when 42 hours have passed (12-42 hours). The initial fine fraction and the average attrition loss are calculated using the data from the above expressions.
Рентгеновский* дифрактометр:X-ray * diffractometer:
"RINT 2500V", изготовленный Rigaku Corp."RINT 2500V" manufactured by Rigaku Corp.
*Рентгеноструктурный анализ проводят при следующих условиях, используя образец, приготовленный сушкой каждого катализатора при 100°С в течение 24 ч:* X-ray diffraction analysis is carried out under the following conditions, using a sample prepared by drying each catalyst at 100 ° C for 24 hours:
Напряжение трубки: 50 кВTube Voltage: 50 kV
Ток трубки: 300 мАTube Current: 300 mA
Режим сканирования: непрерывныйScan Mode: Continuous
Скорость сканирования: 2°/минScan Speed: 2 ° / min
Шаг сканирования: 0,02°Scan Step: 0.02 °
Диапазон сканирования (2θ): 5-90°Scanning Range (2θ): 5-90 °
Формирующая щель: 1°Forming Slit: 1 °
Приемная щель: 0,3 ммReceiving gap: 0.3 mm
4. Испытание активности MAT4. MAT activity test
Условия оценки:Evaluation Conditions:
Полученные в примерах 5-8 катализаторы подвергают следующей имитирующей равновесие обработке. После этого оценивают активность FCC катализаторов и способность пассивировать металлы, применяя устройство испытания микроактивности в неподвижном слое по ASTM (3907) и используя жидкие нефтепродукты, имеющие показанные в таблице 5 свойства, при следующих условиях испытания.Obtained in examples 5-8, the catalysts are subjected to the following imitation balance treatment. After that, the activity of the FCC catalysts and the ability to passivate metals are evaluated using the ASTM (3907) fixed-bed microactivity testing device and using liquid petroleum products having the properties shown in Table 5 under the following test conditions.
Условия имитирующей равновесие обработки:Equilibrium processing conditions:
Каждый свежий катализатор нагревают от комнатной температуры до 500°С в течение 30 мин и выдерживают при 500°С в течение 5 ч с целью прокаливания.Each fresh catalyst was warmed from room temperature to 500 ° C for 30 minutes and kept at 500 ° C for 5 hours to calcine.
После этого каждый катализатор пропитывают раствором циклогексана, содержащим нафтенат никеля и нафтенат ванадия в данных количествах (1000 и 2000 ч/млн по массе).After that, each catalyst is impregnated with a cyclohexane solution containing nickel naphthenate and vanadium naphthenate in given amounts (1000 and 2000 ppm by weight).
Катализатор сушат при 100°С, после этого нагревают от комнатной температуры до 500°С в течение 30 мин и затем выдерживают при 500°С в течение 5 ч, чтобы снова его прокалить.The catalyst was dried at 100 ° C, then it was heated from room temperature to 500 ° C for 30 minutes and then kept at 500 ° C for 5 hours to calcine it again.
Затем каждый катализатор в псевдоожиженном состоянии нагревают от комнатной температуры до 800°С в течение 90 мин на воздухе. После того, как температура достигнет 800°С, атмосферу заменяют на атмосферу 100% пара, чтобы обработать с его помощью катализатор в течение 6 ч.Then, each catalyst in a fluidized state is heated from room temperature to 800 ° C for 90 minutes in air. After the temperature reaches 800 ° C, the atmosphere is replaced with an atmosphere of 100% steam in order to treat the catalyst with it for 6 hours.
После данной обработки паром оценивают FCC активность каждого катализатора.After this steam treatment, the FCC activity of each catalyst was evaluated.
При оценке способности каждого катализатора пассивировать металлы количество никеля и ванадия на катализаторах устанавливают равным 0 и 0 ч/млн по массе, 1000 и 2000 ч/млн по массе, 2000 и 4000 ч/млн по массе или 3000 и 6000 ч/млн по массе.When evaluating the ability of each catalyst to passivate metals, the amount of nickel and vanadium on the catalysts is set to 0 and 0 ppm by mass, 1000 and 2000 ppm by mass, 2000 and 4000 ppm by mass, or 3000 and 6000 ppm by mass .
Испытываемый нефтепродукт: газойль вакуумной перегонкиTable 5
Test oil: vacuum distillation gas oil
Условия испытания: неподвижный слойTest conditions: fixed bed
Температура реакции: 500°СReaction temperature: 500 ° C
Массовое отношение катализатор/жидкий нефтепродукт:The mass ratio of the catalyst / liquid petroleum product:
2,5; 3,0; 3,52.5; 3.0; 3,5
Период испытания: 75 сTest period: 75 s
5. Оценка эксплуатационных характеристик катализатора5. Evaluation of the performance of the catalyst
Пример 9Example 9
Катализаторы D1, D2, D3 и D4 цельного типа, содержащие MC-1, МС-2, МС-5 и МС-7 соответственно, подвергают имитирующей равновесие обработке и затем испытанию активности MAT, используя образец 2. Результаты показаны в таблице 21.The whole-type catalysts D1, D2, D3, and D4 containing MC-1, MC-2, MC-5, and MC-7, respectively, are subjected to equilibrium treatment and then tested for MAT activity using sample 2. The results are shown in Table 21.
Пример 10Example 10
Катализатор Х подвергают имитирующей равновесие обработке и затем испытанию активности MAT, используя образец 2. Результаты также показаны в таблице 21.Catalyst X was subjected to an equilibrium simulator and then tested for MAT activity using sample 2. The results are also shown in table 21.
Пример 11Example 11
Катализатор С1 аддитивного типа, содержащий МС-1, физически смешивают в количестве 10 мас.% с катализатором - основа 2. Полученный в результате катализатор подвергают имитирующей равновесие обработке и затем испытанию активности MAT, используя образец 2. Результаты показаны в таблице 31.Additive type catalyst C1 containing MS-1 is physically mixed in an amount of 10 wt.% With catalyst — base 2. The resulting catalyst is subjected to equilibrium treatment and then tested for MAT activity using sample 2. The results are shown in table 31.
Пример 12Example 12
Катализатор Y аддитивного типа, содержащий гидротальцит KW-2200, физически смешивают в количестве 10% массовых с катализатором типа основа 2. Полученный в результате катализатор подвергают имитирующей равновесие обработке и затем испытанию активности MAT, используя образец 2. Результаты также показаны в таблице 31.Additive type catalyst Y containing hydrotalcite KW-2200 is physically mixed in an amount of 10% by weight with a base type 2 catalyst. The resulting catalyst is subjected to an equilibrium simulation and then tested for MAT activity using sample 2. The results are also shown in table 31.
Пример 13Example 13
Катализаторы С2, С3, С4, С5, С6, С7, С8, С9 и С10 аддитивного типа, содержащие МС-1, МС-2, МС-3, МС-4, МС-5, МС-6, МС-7, МС-8 и МС-9 соответственно, физически смешивают в количестве 10% массовых с катализатором типа основа 2. Полученные в результате катализаторы подвергают имитирующей равновесие обработке и затем испытанию активности MAT, используя образец 1. Результаты показаны в таблице 41.Catalysts C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9 and C10 additive type containing MS-1, MS-2, MS-3, MS-4, MS-5, MS-6, MS-7, MS-8 and MS-9, respectively, are physically mixed in an amount of 10% by weight with a base type 2 catalyst. The resulting catalysts are subjected to equilibrium simulations and then tested for MAT
Пример 14Example 14
Катализатор Z аддитивного типа физически смешивают в количестве 10% массовых с катализатором типа основа 2. Полученный в результате катализатор подвергают имитирующей равновесие обработке и затем испытанию активности MAT, используя образец 1. Результаты также показаны в таблице 41.Additive type Z catalyst was physically mixed in an amount of 10% by weight with a base type 2 catalyst. The resulting catalyst was subjected to an equilibrium simulation and then tested for MAT
6. Тест оценки активности стендового масштаба.6. Test benchmark activity.
Для проведения теста оценки активности катализаторов используют установку стендового масштаба, включающую реактор с псевдоожиженным слоем с циркуляцией, оборудованный реакционным сосудом и регенератором катализатора.For the test of evaluating the activity of the catalysts, a bench-scale installation is used, including a circulation fluidized bed reactor equipped with a reaction vessel and a catalyst regenerator.
До проведения теста катализаторы (основа 2, С3, С8 и С9) подвергают следующей процедуре имитации равновесия с помощью циркуляции.Prior to the test, the catalysts (base 2, C3, C8 and C9) are subjected to the following procedure to simulate equilibrium by circulation.
В качестве нефтяного сырья используют десульфурированный газойль вакуумной перегонки, показанный в таблице 6. Используют следующие условия испытания.As the crude oil, desulphurized vacuum distillation gas oil is used, as shown in Table 6. The following test conditions are used.
Испытание проводят при отношении катализатор/жидкий нефтепродукт (массовом отношении), равном 6, 8, 10 и 12, и результаты сравнивают, чтобы оценить активность.The test is carried out with a catalyst / liquid oil ratio (mass ratio) of 6, 8, 10 and 12, and the results are compared to evaluate the activity.
Температура реакции: 500°СReaction temperature: 500 ° C
Массовое отношение катализатор/жидкий нефтепродукт: 6, 8, 10, 12The mass ratio of the catalyst / liquid oil: 6, 8, 10, 12
Количество циркулирующего катализатора: 60 г/мин.The amount of circulating catalyst: 60 g / min.
Имитация равновесия с помощью циркуляции:Imitation of balance through circulation:
Используют способ и устройство, описанные в JP-A-11-179192 (заявка на патент Японии №352940/1997). Свежий катализатор или смешанный катализатор, состоящий из свежего катализатора и катализатора, в который введен металл, нагревают до 775°С и прокаливают/обрабатывают паром в атмосфере 50% воздуха и 50% пара (стадия нагрева/прокаливания/обработки паром).Use the method and device described in JP-A-11-179192 (Japanese Patent Application No. 352940/1997). A fresh catalyst or a mixed catalyst consisting of a fresh catalyst and a catalyst into which metal is introduced is heated to 775 ° C and calcined / treated with steam in an atmosphere of 50% air and 50% steam (heating / calcination / steam treatment step).
После этого смешанный катализатор охлаждают до комнатной температуры и газообразным азотом распыляют раствор металла, так что он прилипает к катализатору. Катализатор сушат при 250°С и пары растворителя отделяют с удалением газообразным азотом (стадия десорбции). Операцию повторяют в течение 6 ч в день в течение 10 дней.After this, the mixed catalyst is cooled to room temperature and a metal solution is sprayed with nitrogen gas so that it adheres to the catalyst. The catalyst was dried at 250 ° C and the solvent vapor was removed to remove nitrogen gas (desorption step). The operation is repeated for 6 hours a day for 10 days.
Стандартные условия:Standard conditions:
Проводят обработку при таких же условиях, как в описанном выше имитирующем циркуляцию равновесии, за исключением того, что среднее введенное количество никеля и ванадия корректируют до 2500 и 5000 ч/млн по массе соответственно и средний период обработки паром изменяют до 20 ч.Processing is carried out under the same conditions as in the circulating equilibrium described above, except that the average amount of nickel and vanadium introduced is adjusted to 2500 and 5000 ppm by weight, respectively, and the average period of steam treatment is changed to 20 hours.
Дублирование условий по сроку службы катализатора:Duplication of conditions for the service life of the catalyst:
Проводят обработку при таких же условиях, как в стандартных условиях, за исключением того, что среднее введенное количество никеля и ванадия корректируют до 5000 и 10000 ч/млн по массе соответственно и средний период обработки паром изменяют до 40 ч.Processing is carried out under the same conditions as under standard conditions, except that the average amount of nickel and vanadium introduced is adjusted to 5,000 and 10,000 ppm by weight, respectively, and the average steam treatment period is changed to 40 hours.
При обработке, проводимой в стандартных условиях, и обработке, проводимой при дублировании условий по сроку службы катализатора, используемыми источниками металлов являются соединения нафтеновой кислоты, разбавленные толуолом, как в методе Митчела.When processing carried out under standard conditions, and processing when duplicating the conditions for the life of the catalyst, the metal sources used are naphthenic acid compounds diluted with toluene, as in the Mitchell method.
Испытываемые нефтепродукты: газойль вакуумной перегонкиTable 6
Test Oil Products: Vacuum Distillation
7. Влияние среднего диаметра частиц и содержания карбоната кальция на свойства катализатора по изобретению7. The effect of the average particle diameter and the content of calcium carbonate on the properties of the catalyst according to the invention
ОпределенияDefinitions
В таблице 8 при проведении анализов использовали те же приборы и уравнения для вычисления, которые описаны в разд.3 (стр.38-39).In table 8, when conducting analyzes, the same instruments and equations were used for the calculations that are described in Section 3 (p. 38-39).
Получение катализатораCatalyst Preparation
Катализаторы получали следующим способом.Catalysts were prepared in the following manner.
К 3 кг суспензии гидрогеля окиси алюминия, содержащей 10 мас.% Al2SO3, добавляли СаСО3, как указано в таблице 8. Суспензию сушили распылением. Таким образом получали катализатор аддитивного типа, содержащий закрепленный в нем СаСО3.To 3 kg of a suspension of hydrogel of alumina containing 10 wt.% Al 2 SO 3 was added CaCO 3 , as indicated in table 8. The suspension was spray dried. Thus, an additive type catalyst was obtained containing CaCO 3 fixed therein.
Конкретные количества СаСО3 указаны ниже. Кроме того, они зависят от "содержания СаСО3" в катализаторах.Specific amounts of CaCO 3 are indicated below. In addition, they depend on the "content of CaCO 3 " in the catalysts.
СаСО3 имел средний диаметр частиц (APS) 0,97 или 45 мкм.CaCO 3 had an average particle diameter (APS) of 0.97 or 45 μm.
В Таблице А ОСНОВУ 1 и ОСНОВУ 2 получали следующим способом.In Table A,
К 400 г гидрозоля двуокиси кремния, содержащего 10 мас.% SiO2, добавляли 64 г цеолита HS и 86 г каолиновой глины, в расчете на сухое вещество, с получением смеси в виде суспензии.To 400 g of a silica hydrosol containing 10 wt.% SiO 2 was added 64 g of HS zeolite and 86 g of kaolin clay, calculated on the dry matter, to obtain a mixture in the form of a suspension.
Суспензию сушили распылением с получением частиц, имеющих средний диаметр частиц 68±5 мкм. Частицы промывали и затем снова сушили с получением Стандартного Катализатора А.The suspension was spray dried to give particles having an average particle diameter of 68 ± 5 μm. The particles were washed and then dried again to obtain Standard Catalyst A.
Стандартный Катализатор А указан как ОСНОВА 1.Standard Catalyst A is listed as
С другой стороны, Стандартный Катализатор А получали в коммерческом масштабе в количестве около 100 т за один цикл.On the other hand, Standard Catalyst A was produced on a commercial scale in an amount of about 100 tons per cycle.
Этот катализатор указан как ОСНОВА 2.This catalyst is listed as BASE 2.
Исследовали APS, SA, ABD (кажущаяся объемная плотность) и PV (объем пор) Стандартного Катализатора А (ОСНОВЫ 1 и 2). Результаты представлены в описании в таблице 2.Investigated APS, SA, ABD (apparent bulk density) and PV (pore volume) of Standard Catalyst A (
ПрочееOther
В таблице 8 метод Mitchell, являющийся псевдоравновесным методом, представляет собой метод, описанный со стр.40 по стр.41 (строка 4) настоящего описания.In table 8, the Mitchell method, which is a pseudo-equilibrium method, is the method described from page 40 to page 41 (line 4) of the present description.
Псевдоравновесный метод, указанный в таблице 8, осуществляли в следующих условиях:The pseudo-equilibrium method specified in table 8 was carried out under the following conditions:
Условия смоделированной равновесной обработки:Conditions for simulated equilibrium treatment:
Каждый свежий катализатор нагревали в течение 30 мин от комнатной температуры до 500°С и выдерживали при 500°С в течение 5 ч для его обжига.Each fresh catalyst was heated for 30 min from room temperature to 500 ° С and kept at 500 ° С for 5 h for its roasting.
Затем каждый катализатор пропитывали циклогексановым раствором, содержащим нафтенат никеля и нафтенат ванадия в определенных количествах (1000 и 2000 ч/млн в расчете на массу).Then, each catalyst was impregnated with a cyclohexane solution containing nickel naphthenate and vanadium naphthenate in certain amounts (1000 and 2000 ppm based on weight).
Катализатор сушили при 100°С, затем нагревали в течение 30 мин от комнатной температуры до 500°С и выдерживали при 500°С в течение 5 ч для повторного обжига.The catalyst was dried at 100 ° C, then heated for 30 min from room temperature to 500 ° C and kept at 500 ° C for 5 h for re-firing.
Затем каждый катализатор в псевдоожиженном состоянии нагревали в течение 90 мин от комнатной температуры до 800°С в атмосфере воздуха. После того, как температура достигала 800°С, атмосферу заменяли на 100% пар для обработки им катализатора в течение 6 ч.Then, each catalyst in a fluidized state was heated for 90 min from room temperature to 800 ° C in an atmosphere of air. After the temperature reached 800 ° C, the atmosphere was replaced with 100% steam to treat it with a catalyst for 6 hours.
В таблице 8 специально указано, что термин "псевдо" имеет то же значение, что и термин "имитирующий", указанный на стр.40 настоящего описания.Table 8 specifically indicates that the term "pseudo" has the same meaning as the term "mimicking", indicated on page 40 of the present description.
Далее обсуждаются результаты, представленные в таблице 8.The following are the results presented in table 8.
Относительно содержания карбоната кальция: 30-70% в расчете на сухое веществоRegarding the content of calcium carbonate: 30-70% calculated on the dry matter
Катализаторы Q, R и V показывают результаты, полученные для 40 мас.% СаСО3, что вполне укладывается в заявленные пределы, и для 20 и 90 мас.% СаСО3, что в обоих случаях находится вне заявленных пределов.Catalysts Q, R and V show the results obtained for 40 wt.% CaCO 3 , which is well within the stated limits, and for 20 and 90 wt.% CaCO 3 , which in both cases is outside the stated limits.
Что касается катализатора Q, содержание карбоната кальция в нем составляет 40 мас.% (в рамках заявленного диапазона), этот катализатор имеет отличную стойкость к истиранию (IF и AL) и способность к захвату металлов.As for catalyst Q, the content of calcium carbonate in it is 40 wt.% (Within the stated range), this catalyst has excellent abrasion resistance (IF and AL) and the ability to capture metals.
В отличие от этого катализатор R, в котором содержание карбоната кальция составляет 20 мас.%, что ниже заявленного нижнего предела, демонстрирует худшую способность к захвату металлов (т.е. худшую активность).In contrast, the catalyst R, in which the calcium carbonate content is 20 wt.%, Which is lower than the stated lower limit, demonstrates the worst ability to capture metals (i.e. worse activity).
Теперь что касается катализатора V, содержание карбоната кальция в нем составляет 90 мас.%, что превышает верхний заявленный предел. Катализатор V демонстрирует худшую стойкость к истиранию, не являющуюся достаточной для практического использования.Now with regard to catalyst V, the calcium carbonate content in it is 90 wt.%, Which exceeds the upper declared limit. Catalyst V exhibits worse abrasion resistance, which is not sufficient for practical use.
Что касается показателей стойкости к истиранию, более низкие значения означают лучшую стойкость, таким образом, в целом катализаторы, имеющие показатели выше 30, имеют тенденцию к распылению, и считается, что их практическое использование затрудняется в силу таких причин как разрушение оборудования и т.п. Следовательно, катализаторы, предложенные в настоящем изобретении, имеющие показатель стойкости к истиранию 20 или ниже, являются предпочтительными для практического использования.As regards the abrasion resistance indices, lower values mean better abrasion resistance, thus, in general, catalysts having indices higher than 30 tend to spray, and it is believed that their practical use is hindered due to reasons such as destruction of equipment, etc. . Therefore, the catalysts proposed in the present invention, having an index of abrasion resistance of 20 or lower, are preferred for practical use.
Представленные дополнительные данные показывают, что предпочтительное содержание карбоната кальция составляет от 30 до 70%, и что когда содержание выходит за рамки указанного диапазона, получаемый продукт не является полезным с практической точки зрения металлозахватывающим агентом аддитивного типа из-за заметно более низкой металлозахватывающей способности или стойкости к истиранию.The additional data presented show that the preferred content of calcium carbonate is from 30 to 70%, and that when the content is outside the specified range, the resulting product is not practical from the point of view of metal additive agent of the additive type due to the markedly lower metal-picking ability or resistance to abrasion.
Относительно среднего диаметра частиц карбоната кальция: размерные ограничения: от 0,001 до 30 мкмRelative to the average particle diameter of calcium carbonate: dimensional restrictions: from 0.001 to 30 microns
Представленные дополнительные данные показывают результаты для катализаторов с использованием металлозахватывающего агента аддитивного типа, в котором средний диаметр частиц СаСО3 составляет 45 мкм, что выше заявленного верхнего предела. Результаты показывают, что стойкость к истиранию заметно снижается от значения 20 или ниже, которое является пределом для практического использования.The additional data presented shows the results for catalysts using a metal-type additive agent of an additive type in which the average particle diameter of CaCO 3 is 45 μm, which is above the stated upper limit. The results show that abrasion resistance is markedly reduced from a value of 20 or lower, which is the limit for practical use.
Также следует отдельно отметить, что катализаторы, имеющие размер частиц меньше указанного нижнего предела 0,001 мкм, трудно изготавливать.It should also be noted separately that catalysts having a particle size less than the indicated lower limit of 0.001 μm are difficult to manufacture.
Данные стойкости к истиранию для СаСО3 со средним диаметром частиц от 1,7 до 3,5 мкм представлены в Примерах. Эти данные показывают, что стойкость к истиранию находится в полезных с практической точки зрения пределах 20 или ниже.The abrasion resistance data for CaCO 3 with an average particle diameter of 1.7 to 3.5 μm are presented in the Examples. These data show that abrasion resistance is in a practical range of 20 or less.
Обобщая вышесказанное, средний диаметр частиц карбоната кальция, используемого в настоящем изобретении, предпочтительно составляет от 0,001 до 30 мкм. Частицы карбоната кальция, имеющие размер частиц ниже указанных пределов, трудно получить. С другой стороны, карбонат кальция в форме частиц с размером больше указанного верхнего предела не демонстрирует улучшенную стойкость к истиранию.Summarizing the above, the average particle diameter of the calcium carbonate used in the present invention is preferably from 0.001 to 30 microns. Particles of calcium carbonate having a particle size below these limits are difficult to obtain. On the other hand, particulate calcium carbonate larger than the specified upper limit does not exhibit improved abrasion resistance.
Ниже приводятся дополнительные замечания по таблице 8 для лучшего ее понимания.The following are additional notes on table 8 for a better understanding.
Как показано на первой странице таблицы 8, левая колонка, четвертая группа описываемых веществ, 10 мас.% "Аддитивного типа" добавляли к 90 мас.% ОСНОВЫ 2. ОСНОВУ 1 здесь практически не использовали.As shown on the first page of table 8, the left column, the fourth group of the described substances, 10 wt.% "Additive type" was added to 90 wt.% BASIS 2.
Что касается соотношения катализатора и нефтепродукта, это соотношение составляет 3 ч. катализатора на 100 ч. нефтепродукта.As for the ratio of catalyst to oil, this ratio is 3 parts of catalyst per 100 parts of oil.
Следует указать, что для катализаторов V и Z не представлены никакие данные, касающиеся выхода. Как видно из таблицы 8, значения обоих показателей - исходного содержания мелких частиц (IF) и AL - чрезвычайно высоки. Следовательно, катализаторы V и Z не могли бы использоваться для каталитического крекинга в псевдоожиженном слое тяжелых нефтепродуктов.It should be noted that for catalysts V and Z no yield data are provided. As can be seen from table 8, the values of both indicators - the initial content of fine particles (IF) and AL - are extremely high. Therefore, catalysts V and Z could not be used for catalytic cracking in a fluidized bed of heavy petroleum products.
Хотя изобретение было описано детально и со ссылкой на конкретные варианты его осуществления, специалисту в данной области будет ясно, что в нем могут быть сделаны различные изменения и модификации без отступления от его сути и объема.Although the invention has been described in detail and with reference to specific options for its implementation, the specialist in this field will be clear that various changes and modifications can be made in it without departing from its essence and scope.
Данная заявка основывается на заявке на патент Японии №2000-257669, поданной 28 августа 2000 года, и заявке на патент Японии №2001-246232, поданной 14 августа 2001 года, причем их содержание включается сюда посредством ссылки.This application is based on Japanese Patent Application No. 2000-257669, filed August 28, 2000, and Japanese Patent Application No. 2001-246232, filed August 14, 2001, and their contents are hereby incorporated by reference.
ПРИМЕНИМОСТЬ В ПРОМЫШЛЕННОСТИINDUSTRIAL APPLICABILITY
Как описано выше, катализатор по настоящему изобретению имеет пониженную селективность по водороду и коксу и может давать бензин и фракцию легкого рециклового газойля с высоким выходом, без снижения октанового числа. Кроме того, катализатор может сохранять данные эксплуатационные характеристики на высоком уровне в течение длительного периода времени. Катализатор FCC может иметь значительно улучшенный срок службы до отравления металлами (по меньшей мере, в 3 раза долговечнее стандартного катализатора А). (Когда перерабатывается нефтяное сырье, содержащее металлы в количестве, по меньшей мере, в 3 раза большем, чем количество металлов в нефти, служащей исходным сырьем в современных процессах, катализатор по настоящему изобретению может иметь такие же эксплуатационные качества, как используемые в настоящее время катализаторы, т.е. стандартный катализатор А).As described above, the catalyst of the present invention has a reduced selectivity for hydrogen and coke and can produce gasoline and a fraction of light recycle gas oil in high yield, without lowering the octane number. In addition, the catalyst can maintain these performance characteristics at a high level for a long period of time. The FCC catalyst can have a significantly improved service life before metal poisoning (at least 3 times longer than standard catalyst A). (When refining petroleum feedstocks containing metals in an amount of at least 3 times greater than the amount of metals in the oil serving as feedstock in modern processes, the catalyst of the present invention may have the same performance as the currently used catalysts i.e. standard catalyst A).
По способу настоящего изобретения с использованием данного катализатора низкосортные тяжелые нефтепродукты можно подвергнуть FCC при низких затратах.According to the method of the present invention using this catalyst, low grade heavy oil products can be subjected to FCC at low cost.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000-257669 | 2000-08-28 | ||
JP2001246232A JP3842086B2 (en) | 2000-08-28 | 2001-08-14 | Catalyst for fluid catalytic cracking of heavy hydrocarbon oil and fluid catalytic cracking method |
JP2001-246232 | 2001-08-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003105697A RU2003105697A (en) | 2004-07-27 |
RU2283177C2 true RU2283177C2 (en) | 2006-09-10 |
Family
ID=37112999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003105697/04A RU2283177C2 (en) | 2001-08-14 | 2001-08-27 | Catalyst for fluidized-bed catalytic cracking of heavy hydrocarbons and fluidized-bed catalytic cracking process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2283177C2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447938C2 (en) * | 2006-12-07 | 2012-04-20 | В.Р.Грейс Энд Ко.-Конн. | Catalyst compositions for catalytic cracking to up oil residues conversion |
RU2540859C2 (en) * | 2009-10-02 | 2015-02-10 | Басф Корпорейшн | Improved cocatalyst for catchment of heavy metals in fluid-catalytic cracking process |
RU2603964C2 (en) * | 2011-11-21 | 2016-12-10 | Басф Корпорейшн | Improved metal passivator/trap for fcc processes |
RU2632467C1 (en) * | 2016-11-07 | 2017-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Catalyst for thermo-catalytic processing of heavy and residual hydrocarbon feedstock |
RU2664548C1 (en) * | 2018-04-19 | 2018-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) | Method of converting tar oil |
RU2799090C1 (en) * | 2019-10-04 | 2023-07-04 | Релианс Индастрис Лимитид | Fcc catalytic composition and method for its production |
-
2001
- 2001-08-27 RU RU2003105697/04A patent/RU2283177C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447938C2 (en) * | 2006-12-07 | 2012-04-20 | В.Р.Грейс Энд Ко.-Конн. | Catalyst compositions for catalytic cracking to up oil residues conversion |
RU2540859C2 (en) * | 2009-10-02 | 2015-02-10 | Басф Корпорейшн | Improved cocatalyst for catchment of heavy metals in fluid-catalytic cracking process |
RU2603964C2 (en) * | 2011-11-21 | 2016-12-10 | Басф Корпорейшн | Improved metal passivator/trap for fcc processes |
RU2632467C1 (en) * | 2016-11-07 | 2017-10-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Catalyst for thermo-catalytic processing of heavy and residual hydrocarbon feedstock |
RU2664548C1 (en) * | 2018-04-19 | 2018-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) | Method of converting tar oil |
RU2799090C1 (en) * | 2019-10-04 | 2023-07-04 | Релианс Индастрис Лимитид | Fcc catalytic composition and method for its production |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6916762B2 (en) | Catalyst for fluidized catalytic cracking of heavy hydrocarbon oil and method of fluidized catalytic cracking | |
RU2376061C2 (en) | Additives for removing metallic contaminants | |
RU2408655C2 (en) | Compositions and methods for reducing nox emissions during catalytic cracking with fluidised catalyst | |
TWI515045B (en) | Improved heavy metals trapping co-catalyst for fcc processes and method of metal passivation | |
KR101318000B1 (en) | Gasoline sulfur reduction catalyst for fluid catalytic cracking process | |
JP4535929B2 (en) | Catalyst for catalytic cracking of hydrocarbon oil and catalytic cracking method | |
CN1093735A (en) | Reduce the sulphur content in the FCC gasoline | |
RU2266782C2 (en) | Gasoline sulfur level lowering catalyst for fluidized-bed catalytic cracking process | |
US20050090379A1 (en) | Catalyst for fluid catalytic cracking of heavy hydrocarbon oil and method of fluid catalytic cracking | |
RU2603964C2 (en) | Improved metal passivator/trap for fcc processes | |
JP4689472B2 (en) | Hydrocarbon oil catalytic cracking catalyst and hydrocarbon oil catalytic cracking method | |
RU2283177C2 (en) | Catalyst for fluidized-bed catalytic cracking of heavy hydrocarbons and fluidized-bed catalytic cracking process | |
US20050205466A1 (en) | Zn-containing FCC catalyst and use thereof for the reduction of sulfur in gasoline | |
US5324416A (en) | Increasing metal-tolerance of FCC catalyst by sulfur oxide removal | |
US20040256290A1 (en) | Catalyst for fluid catalytic cracking of heavy hydrocarbon oil and method of fluid catalytic cracking | |
RU2440185C2 (en) | Catalysts bound with aluminium sulphate | |
JPH11300210A (en) | Catalytic composition for hydrocarbon fluid catalytic cracking | |
AU2011202519A1 (en) | Additives for metal contaminant removal | |
JPH07323229A (en) | Catalytic composition for fluidized catalytic cracking of hydrocarbon |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140828 |