RU2430955C1 - Procedure for production of motor fuel - Google Patents
Procedure for production of motor fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2430955C1 RU2430955C1 RU2010102948/04A RU2010102948A RU2430955C1 RU 2430955 C1 RU2430955 C1 RU 2430955C1 RU 2010102948/04 A RU2010102948/04 A RU 2010102948/04A RU 2010102948 A RU2010102948 A RU 2010102948A RU 2430955 C1 RU2430955 C1 RU 2430955C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zeolite
- catalyst
- hydrogen
- catalytic cracking
- cracking
- Prior art date
Links
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтепереработке, а именно к получению моторных топлив путем каталитического крекинга нефтяных фракций на установках с движущимся слоем формованного катализатора, в частности путем крекинга тяжелого нефтяного сырья на шариковых алюмосиликатных платиноцеолитсодержащих катализаторах.The invention relates to oil refining, in particular to the production of motor fuels by catalytic cracking of petroleum fractions in plants with a moving bed of a molded catalyst, in particular by cracking heavy petroleum feeds on ball aluminosilicate platinum-zeolite-containing catalysts.
Известные ранее способы получения моторных топлив путем крекинга нефтяных фракций ставят целью увеличение выходов как бензиновой фракции, так и суммы светлых нефтепродуктов (бензиновой и дизельной фракции). При этом вопросам качества получаемой бензиновой фракции, в частности детонационной стойкости, уделяется лишь небольшое внимание.Previously known methods for producing motor fuels by cracking oil fractions aim to increase the yields of both the gasoline fraction and the amount of light oil products (gasoline and diesel fraction). At the same time, only a little attention is paid to the quality issues of the obtained gasoline fraction, in particular, detonation resistance.
Для увеличения выхода и октанового числа получаемой в процессе крекинга бензиновой фракции используются два подхода:To increase the yield and octane number of the gasoline fraction obtained in the cracking process, two approaches are used:
- увеличение активности катализатора;- increase in catalyst activity;
- оптимизация режимов процесса.- optimization of process conditions.
Первая группа подходов основана на введении в состав катализатора цеолитного компонента различной природы, повышении активности матрицы, а также утяжелении катализатора за счет введения в его состав различных наполнителей.The first group of approaches is based on introducing a zeolite component of various nature into the composition of the catalyst, increasing the activity of the matrix, and also making the catalyst heavier by introducing various fillers into its composition.
Так, например, известен способ получения моторных топлив путем крекинга нефтяных фракций с использованием цеолитсодержащего алюмосиликатного катализатора в шариковой и микросферической формах [Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. Под ред. С.Н.Хаджиева. М., Химия, 1982 г.]. В шариковой форме катализатор содержит 10-12 мас.% цеолита Y и имеет химический состав, мас.%:For example, there is a known method for producing motor fuels by cracking oil fractions using a zeolite-containing aluminosilicate catalyst in ball and microspherical forms [Cracking of oil fractions on zeolite-containing catalysts. Ed. S.N. Khadzhieva. M., Chemistry, 1982]. In ball form, the catalyst contains 10-12 wt.% Zeolite Y and has a chemical composition, wt.%:
В микросферической форме катализатор содержит 16-18 мас.% цеолита Y и имеет следующий химический состав, мас.%:In microspherical form, the catalyst contains 16-18 wt.% Zeolite Y and has the following chemical composition, wt.%:
Введение цеолита позволяет значительно увеличить активность катализатора. Тем не менее недостатком указанного способа являются относительно невысокие выходы светлых нефтепродуктов, а также бензиновой фракции, что, вероятно, вызвано умеренной активностью применяемого при приготовлении катализатора цеолита.The introduction of zeolite can significantly increase the activity of the catalyst. Nevertheless, the disadvantage of this method is the relatively low yields of light oil products, as well as the gasoline fraction, which is probably due to the moderate activity of the zeolite used in the preparation of the catalyst.
По той же причине другие известные способы получения моторных топлив путем крекинга нефтяного сырья, основанные на применении цеолитсодержащих алюмосиликатных катализаторов [Яндиева Л.А, Закарина Н.А. Катализаторы крекинга и цеолиты. Сб. научных трудов ГрозНИИ, М., ЦНИИТЭнефтехим, 1984 г. №38, с.76-80; пат. США. №4429053, пат. Франции №2500326], не позволяют получить с большим выходом бензиновую фракцию, которая обладала бы высоким октановым числом.For the same reason, other known methods of producing motor fuels by cracking petroleum feeds based on the use of zeolite-containing aluminosilicate catalysts [Yandieva L.A., Zakarina N.A. Cracking catalysts and zeolites. Sat scientific works of the GrozNII, Moscow, TsNIITEneftekhim, 1984, No. 38, p. 76-80; US Pat. USA. No. 4429053, US Pat. France No. 2500006], they do not allow to obtain a gasoline fraction with a high yield, which would have a high octane number.
Известен способ получения моторных топлив путем крекинга нефтяных фракций в присутствии платиноцеолитсодержащего редкоземельного алюмосиликатного катализатора с содержанием платины 0,00001-0,002 мас.% [пат. Франции №2407745]. Содержание цеолита, обработанного солью металла II-VIII группы, составляет 12-60 мас.%; катализатор также, возможно, содержит до 75 мас.% глины, 20-50 мас.% α-Al2O3 и неорганическое связующее. Недостатками данного способа являются невысокий выход бензина, а также повышенный расход катализатора при эксплуатации, что вызвано невысокой активностью и низкой механической прочностью используемой матрицы.A known method of producing motor fuels by cracking oil fractions in the presence of a platinum zeolite-containing rare-earth aluminosilicate catalyst with a platinum content of 0.00001-0.002 wt.% [US Pat. France No. 2407745]. The content of zeolite treated with a metal salt of group II-VIII is 12-60 wt.%; the catalyst also possibly contains up to 75 wt.% clay, 20-50 wt.% α-Al 2 O 3 and an inorganic binder. The disadvantages of this method are the low yield of gasoline, as well as the increased consumption of catalyst during operation, which is caused by the low activity and low mechanical strength of the matrix used.
Известен способ получения моторных топлив путем крекинга нефтяных фракций в присутствии платиноцеолитсодержащего редкоземельного алюмосиликатного катализатора, состоящего из 5-20 мас.% цеолита Y с мольным отношением SiO2/Al2O3 (модулем) 4,5-7,0 и 100% степенью кристалличности, полученного прямым синтезом, и 80-95 мас.% алюмосиликатной основы [пат. РФ №2229498]. Катализатор имеет химический состав, мас.%:A known method of producing motor fuels by cracking petroleum fractions in the presence of a platinum zeolite-containing rare-earth aluminosilicate catalyst, consisting of 5-20 wt.% Zeolite Y with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 (module) of 4.5-7.0 and 100% degree crystallinity obtained by direct synthesis, and 80-95 wt.% aluminosilicate base [US Pat. RF №2229498]. The catalyst has a chemical composition, wt.%:
Применение в катализаторе цеолита NaY с модулем 4,5-7,0 позволило несколько увеличить выход светлых нефтепродуктов. Тем не менее по данному способу достигается лишь относительно небольшое увеличение выхода бензиновой фракции, обладающей невысоким октановым числом. Кроме того, наблюдается повышенный расход катализатора при эксплуатации на промышленных установках, что связано с наличием большого числа дефектов в структуре его шариков из-за грубой дисперсности частиц цеолита NaY, применяемого для его приготовления.The use of NaY zeolite with a module of 4.5-7.0 in the catalyst allowed to slightly increase the yield of light oil products. Nevertheless, this method achieves only a relatively small increase in the yield of the gasoline fraction, which has a low octane number. In addition, there is an increased consumption of catalyst during operation in industrial plants, which is associated with the presence of a large number of defects in the structure of its balls due to the coarse dispersion of NaY zeolite particles used for its preparation.
Известны способы получения моторных топлив путем каталитического крекинга нефтяных фракций в присутствии платиноцеолитсодержащего редкоземельного алюмосиликатного катализатора, в котором используют катализатор, состоящий из 5-20 мас.% цеолита типа Y с мольным отношением SiO2/Al2O3, равным 4,5-9,5, и 80-95 мас.% алюмосиликатной основы, содержащей, мас.% [пат. РФ №2166529]:Known methods for producing motor fuels by catalytic cracking of petroleum fractions in the presence of a platinum zeolite-containing rare-earth aluminosilicate catalyst, which use a catalyst consisting of 5-20 wt.% Type Y zeolite with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 equal to 4.5-9 , 5, and 80-95 wt.% Aluminosilicate base containing, wt.% [US Pat. RF №2166529]:
или алюмосиликатной основы, состоящей из 40-95 мас.% аморфного алюмосиликата и 5-60 мас.% глины и имеющей химический состав, мас.% [пат. РФ №2252242]:or aluminosilicate base, consisting of 40-95 wt.% amorphous aluminosilicate and 5-60 wt.% clay and having a chemical composition, wt.% [US Pat. RF №2252242]:
Катализаторы по указанным техническим решениям получают формованием в минеральное масло гидрозоля, синтезированного смешением водных растворов сульфата алюминия, силиката натрия, суспензий цеолита типа Y с модулем 4,5-9,5 и (при необходимости) наполнителя, с последующей активацией растворами нитрата или сульфата аммония и нитратов редкоземельных элементов, сушкой и прокаливанием в паровоздушной смеси. Введение в состав используемого катализатора цеолита Y с модулем до 9,5, а также наполнителей позволило значительно увеличить выход светлых нефтепродуктов. Однако недостатком вышеуказанных способов получения моторных топлив путем крекинга нефтяных фракций на данных катализаторах является невысокое октановое число получаемой бензиновой фракции.The catalysts according to the indicated technical solutions are obtained by molding in a mineral oil a hydrosol synthesized by mixing aqueous solutions of aluminum sulfate, sodium silicate, suspensions of type Y zeolite with a module of 4.5-9.5 and (if necessary) a filler, followed by activation with solutions of ammonium nitrate or ammonium sulfate and rare earth nitrates, by drying and calcining in a steam-air mixture. The introduction of zeolite Y with a module up to 9.5, as well as fillers, into the composition of the catalyst used significantly increased the yield of light oil products. However, the disadvantage of the above methods for producing motor fuels by cracking oil fractions on these catalysts is the low octane number of the obtained gasoline fraction.
Аналогичным недостатком обладают катализаторы, получаемые по пат. РФ №2229933 и пат. РФ №2221644. Так, согласно пат. РФ №2229933 приготовление шарикового катализатора включает смешение водных растворов сульфата алюминия, силиката натрия и суспензии цеолита NaY с модулем 4,5-9,5 в смесителе с образованием алюмосиликатного цеолитсодержащего гидрозоля, который далее коагулирует в гидрогель шариковой формы в слое минерального масла с плотностью 900-910 кг/см3 и вязкостью 25-50 мм2/с при 50°С; синерезис в растворе сульфата натрия; активацию раствором нитрата или сульфата аммония; активацию раствором нитратов редкоземельных элементов; промывку; сушку и прокаливание в токе паровоздушной смеси с содержанием водяного пара 18-30 об.%. Способ получения шарикового катализатора крекинга нефтяных фракций [пат. РФ №2221644] основан на смешении растворов силиката натрия, сульфата алюминия, суспензий цеолита типа NaY и глинозема с размером частиц менее 20 мкм - 100 мас.%, менее 10 мкм - не менее 95 мас.%, менее 4 мкм - не менее 40 мас.%; формовании гидрогелевых гранул в масляной колонне; последующей активации раствором сульфата или нитрата аммония и водным раствором смеси нитратов редкоземельных элементов; сушке и прокаливании в атмосфере водяного пара.A similar disadvantage is the catalysts obtained by US Pat. RF №2229933 and US Pat. RF №2221644. So, according to US Pat. RF №2229933 the preparation of a ball catalyst involves mixing aqueous solutions of aluminum sulfate, sodium silicate and a suspension of NaY zeolite with a module of 4.5-9.5 in the mixer with the formation of aluminosilicate zeolite-containing hydrosol, which then coagulates into a ball-shaped hydrogel in a layer of mineral oil with a density of 900 -910 kg / cm 3 and a viscosity of 25-50 mm 2 / s at 50 ° C; syneresis in a solution of sodium sulfate; activation with a solution of ammonium nitrate or sulfate; rare earth nitrate solution activation; flushing; drying and calcining in a stream of steam-air mixture with a water vapor content of 18-30 vol.%. A method of obtaining a ball catalyst for cracking oil fractions [US Pat. RF No. 2221644] is based on a mixture of solutions of sodium silicate, aluminum sulfate, suspensions of a NaY type zeolite and alumina with a particle size of less than 20 microns - 100 wt.%, Less than 10 microns - not less than 95 wt.%, Less than 4 microns - not less than 40 wt.%; molding hydrogel granules in an oil column; subsequent activation with a solution of ammonium sulfate or nitrate and an aqueous solution of a mixture of rare earth nitrates; drying and calcining in an atmosphere of water vapor.
Известны способы получения шарикового цеолитсодержащего катализатора крекинга нефтяных фракций, включающие смешение водной суспензии цеолита Y в аммонийной или редкоземельно-аммонийной [пат. РФ №2221645], в водородной или водородно-редкоземельной [пат. РФ №2287370] катионной форме с раствором силиката натрия, водной суспензией глинозема, содержащего α-Al2O3 не более 85 мас.% и θ-Al2O3 10-20 мас.%, и раствором сульфата алюминия; формование гранул катализатора в колонне с минеральным маслом; последовательные активации раствором сульфата алюминия и смеси нитратов редкоземельных элементов; отмывку от солей; сушку и прокаливание в атмосфере дымовых газов и водяного пара. Помимо невысокого октанового числа получаемой бензиновой фракции недостатками указанных катализаторов являются низкая механическая прочность, что делает невозможной их эксплуатацию на промышленных установках.Known methods for producing a ball zeolite-containing catalyst for cracking oil fractions, including mixing an aqueous suspension of zeolite Y in ammonium or rare-earth ammonium [US Pat. RF №2221645], in hydrogen or hydrogen-rare-earth [US Pat. RF №2287370] cationic form with a solution of sodium silicate, an aqueous suspension of alumina containing α-Al 2 O 3 not more than 85 wt.% And θ-Al 2 O 3 10-20 wt.%, And a solution of aluminum sulfate; molding catalyst pellets in a mineral oil column; successive activation with a solution of aluminum sulfate and a mixture of rare earth nitrates; salt washing; drying and calcining in an atmosphere of flue gases and water vapor. In addition to the low octane number of the obtained gasoline fraction, the disadvantages of these catalysts are low mechanical strength, which makes their operation in industrial plants impossible.
Вторая группа способов увеличения выходов светлых нефтепродуктов, а также получения бензиновых фракций, обладающих высоким октановым числом, основана на ужесточении режимов эксплуатации установок каталитического крекинга: увеличение температуры в реакторе; повышение кратности циркуляции катализатора; оптимизация нагрузки по перерабатываемому сырью и т.п.The second group of methods for increasing the yields of light oil products, as well as for producing gasoline fractions with a high octane number, is based on tightening the operating modes of catalytic cracking units: increasing the temperature in the reactor; increasing the frequency of circulation of the catalyst; load optimization for processed raw materials, etc.
К сожалению, эти подходы в силу технических и конструкционных особенностей не могут быть реализованы на установках типа Термофор. Исключение составляют методы, основанные на введении в перерабатываемое сырье углеводородных добавок.Unfortunately, these approaches, due to technical and structural features, cannot be implemented on Thermofor-type plants. An exception is methods based on the introduction of hydrocarbon additives into the processed raw materials.
С целью увеличения выхода и октанового числа бензиновой фракции предложен процесс крекинга в присутствии 0,5-10 об.% (на сырье) ароматического концентрата - дебутанизированной фракции побочных продуктов пиролиза этана, пропана или бутана, выкипающей в пределах 20-215°С и содержащей 3-30% алкенов и алкадиенов, а также 30-70% ароматических углеводородов [пат. США №3758400]. Недостатком указанного метода является недоступность используемого ароматического концентрата в больших объемах при промышленном производстве.In order to increase the yield and octane number of the gasoline fraction, a cracking process is proposed in the presence of 0.5-10 vol.% (For raw materials) of an aromatic concentrate - a debutanized fraction of by-products of the pyrolysis of ethane, propane or butane, boiling within 20-215 ° C and containing 3-30% alkenes and alkadienes, as well as 30-70% aromatic hydrocarbons [US Pat. US No. 3758400]. The disadvantage of this method is the inaccessibility of the aromatic concentrate used in large volumes in industrial production.
Другие подходы, основанные на добавлении к перерабатываемому сырью тяжелых остаточных фракций, были реализованы на установках, использующих микросферический катализатор. Так, например, известен процесс каталитического крекинга тяжелого нефтяного сырья [пат. США №3775287], основанный на крекинге смеси вакуумного газойля и остаточных фракций на цеолитных катализаторах. При этом к сырью крекинга добавляют до 25 об.% (предпочтительно 15-21 об.%) остаточных нефтепродуктов с температурой кипения выше 560°С. Также известен способ проведения крекинга смеси прямогонных дистиллятных фракций и 15-30 об.% остаточных фракций в системе с лифт-реакторами на цеолитсодержащем катализаторе, что позволяет увеличить выход бензина и его октановое число [пат. США №3785959]. Общим недостатком этих способов является сильная коксуемость перерабатываемого сырья, содержащего относительно большое количество остаточных фракций, что ведет к невозможности их реализации на установках типа Термофор.Other approaches based on the addition of heavy residual fractions to the processed raw materials were implemented on plants using a microspherical catalyst. So, for example, the process of catalytic cracking of heavy crude oil is known [US Pat. US No. 3775287], based on the cracking of a mixture of vacuum gas oil and residual fractions on zeolite catalysts. In this case, up to 25 vol.% (Preferably 15-21 vol.%) Of residual oil products with a boiling point above 560 ° C are added to the cracking feed. Also known is a method of cracking a mixture of straight-run distillate fractions and 15-30 vol.% Residual fractions in a system with elevator reactors on a zeolite-containing catalyst, which allows to increase the yield of gasoline and its octane number [US Pat. US No. 3785959]. A common disadvantage of these methods is the strong coking ability of the processed raw materials containing a relatively large amount of residual fractions, which leads to the impossibility of their implementation in Thermophore-type plants.
Ближайшим по технической сущности и достигаемому эффекту решением является способ получения моторных топлив путем крекинга нефтяных фракций [пат. РФ №2233309], согласно которому процесс осуществляют на шариковом катализаторе, состоящем из 5-20 мас.% цеолита типа Y с мольным отношением SiO2/Al2O3, равным 4,5-9,5, и 80-95 мас.% алюмосиликатной основы, состоящей из 40-95 мас.% аморфного алюмосиликата и 5-60 мас.% оксида алюминия в форме α-Al2O3 не более 85 мас.% и оксида алюминия в низкотемпературных формах 10-20 мас.% и имеющей химический состав, мас.%:The closest in technical essence and the achieved effect solution is a method for producing motor fuels by cracking oil fractions [US Pat. RF No. 2233309], according to which the process is carried out on a ball catalyst, consisting of 5-20 wt.% Zeolite type Y with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 equal to 4.5 to 9.5, and 80-95 wt. % aluminosilicate base, consisting of 40-95 wt.% amorphous aluminosilicate and 5-60 wt.% aluminum oxide in the form of α-Al 2 O 3 not more than 85 wt.% and alumina in low temperature forms of 10-20 wt.% and having a chemical composition, wt.%:
Катализатор согласно указанному изобретению получают по следующей схеме:The catalyst according to the invention is obtained according to the following scheme:
1) смешивают водные растворы сульфата алюминия, подкисленного серной кислотой, и силиката натрия (жидкого стекла), содержащего цеолит Y и оксид алюминия;1) mixed aqueous solutions of aluminum sulfate, acidified with sulfuric acid, and sodium silicate (water glass) containing zeolite Y and aluminum oxide;
2) коагулируют образующийся при смешении гидрозоль в гидрогель шариковой формы в слое минерального масла;2) coagulate the hydrosol formed during mixing into a ball-shaped hydrogel in a layer of mineral oil;
3) обрабатывают шарики гидрогеля в растворах солей и промывают конденсатной водой;3) the hydrogel beads are treated in salt solutions and washed with condensate water;
4) сушат и прокаливают шарики катализатора в паровоздушной атмосфере.4) dried and calcined the catalyst balls in a vapor-air atmosphere.
Недостатками способа являются невысокое октановое число получаемой бензиновой фракции, а также низкие показатели насыпной плотности и механической прочности катализатора, ведущие к сложностям его эксплуатации.The disadvantages of the method are the low octane number of the obtained gasoline fraction, as well as low indicators of bulk density and mechanical strength of the catalyst, leading to difficulties in its operation.
Целью предлагаемого технического решения является увеличение выхода бензиновой фракции и ее октанового числа.The aim of the proposed technical solution is to increase the yield of the gasoline fraction and its octane number.
Поставленная цель достигается способом получения моторных топлив путем крекинга нефтяных фракций в присутствии шарикового алюмосиликатного платиноцеолитсодержащего катализатора, полученного формованием в минеральное масло гидрозоля, синтезированного смешением растворов силиката натрия и сульфата алюминия с водными суспензиями тонкодисперсных порошков цеолита типа Y в водородно-редкоземельной форме и наполнителя, стабилизированными дисперсантами и содержащими платинохлористоводородную кислоту, активацией, промывкой, сушкой и прокаливанием в атмосфере дымовых газов и водяного пара, отличающимся тем, что для приготовления катализатора используют ультрастабильный цеолит Y в водородно-редкоземельной форме - со степенью кристалличности не менее 85%, мольным отношением SiO2/Al2O3=10-15, степенью обмена на катионы редкоземельных элементов не более чем 60%; при этом предварительно проводят гидрооблагораживание сырья каталитического крекинга до содержания серы не более 0,3 мас.%, а тяжелая фракция продукта каталитического крекинга с температурой начала кипения выше 360°С подается на рисайкл в исходное сырье до содержания не более 5 мас.%.This goal is achieved by a method of producing motor fuels by cracking petroleum fractions in the presence of a ball aluminosilicate platinum-zeolite-containing catalyst obtained by molding in a mineral oil a hydrosol synthesized by mixing solutions of sodium silicate and aluminum sulfate with aqueous suspensions of fine powders of type Y zeolite in a hydrogen-rare-earth stabilized form and a filler, dispersants and containing platinum chloride acid, activation, washing, drying and roasting in an atmosphere of flue gases and water vapor, characterized in that ultra-stable zeolite Y in a hydrogen-rare-earth form is used for the preparation of the catalyst — with a crystallinity of at least 85%, a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 = 10-15, and the degree of exchange on rare earth cations of not more than 60%; at the same time, the catalytic cracking feedstock is hydrofined before the sulfur content is not more than 0.3 wt.%, and the heavy fraction of the catalytic cracking product with a boiling point above 360 ° C is fed to the risel in the feedstock to a content of not more than 5 wt.%.
Отличительной чертой предлагаемого способа получения моторных топлив является крекинг нефтяных фракций в присутствии шарикового алюмосиликатного платиноцеолитсодержащего катализатора, содержащего ультрастабильной цеолит Y в водородно-редкоземельной форме - со степенью кристалличности не менее 85%, мольным отношением SiO2/Al2O3=10-15, степенью обмена на катионы редкоземельных элементов не более чем 60%; при этом предварительно проводят гидрооблагораживание сырья каталитического крекинга до содержания серы не более 0,3 мас.%, а тяжелая фракция продукта каталитического крекинга с температурой начала кипения выше 360°С подается на рисайкл в исходное сырье до содержания не более 5 мас.%.A distinctive feature of the proposed method for producing motor fuels is the cracking of oil fractions in the presence of a ball aluminosilicate platinum-zeolite-containing catalyst containing ultrastable zeolite Y in hydrogen-rare-earth form with a crystallinity of at least 85%, molar ratio SiO 2 / Al 2 O 3 = 10-15, the degree of exchange for cations of rare earth elements is not more than 60%; at the same time, the catalytic cracking feedstock is hydrofined before the sulfur content is not more than 0.3 wt.%, and the heavy fraction of the catalytic cracking product with a boiling point above 360 ° C is fed to the risel in the feedstock to a content of not more than 5 wt.%.
В приведенных выше способах получения шариковых катализаторов крекинга цеолит типа Y вносится в состав катализатора на стадии формования в неактивной натриевой форме - NaY. Дальнейшее превращение цеолита NaY в активную форму с замещением катионов натрия на катионы аммония и редкоземельных элементов осуществляется уже в составе гидрогелевых шариков в процессе мокрых операций - обработок растворами солей аммония и редкоземельных элементов, что, с одной стороны, затрудняет контроль за качеством цеолита в составе катализатора, а с другой - усложняет и сильно удорожает производство.In the above methods for producing ball cracking catalysts, type Y zeolite is added to the catalyst at the inactive sodium form molding step, NaY. Further conversion of NaY zeolite into an active form with the replacement of sodium cations by ammonium cations and rare earth elements is carried out already as part of hydrogel balls during wet operations - treatment with solutions of ammonium salts and rare earth elements, which, on the one hand, makes it difficult to control the quality of zeolite in the composition of the catalyst and, on the other hand, it complicates and greatly increases the cost of production.
Введение в состав шарикового катализатора цеолита в активированной форме позволяет перейти на более высокий уровень регулирования и контроля качества катализатора.The introduction of zeolite in the activated form into the composition of the ball catalyst allows one to switch to a higher level of regulation and quality control of the catalyst.
Известны способы активирования цеолита NaY, в том числе перевода в ультрастабильную форму [например, Н.С.Козлов, И.И.Урбанович, М.Ф.Русак «Ультрастабильные цеолиты», Минск, «Наука и техника», 1979], позволяющие широко варьировать основные показатели качества цеолита: степень кристалличности, мольное отношение SiO2/Al2O3 в структуре, степень обмена катионов натрия на водород и редкоземельные элементы. При этом задачей синтеза катализатора является оптимизация свойств используемого активированного ультрастабильного цеолита в комплексе с условиями синтеза в целом.Known methods of activating zeolite NaY, including the conversion to ultra-stable form [for example, N. S. Kozlov, I. I. Urbanovich, M. F. Rusak “Ultra-stable zeolites”, Minsk, “Science and Technology”, 1979], allowing widely vary the main quality indicators of zeolite: crystallinity, molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 in the structure, the degree of exchange of sodium cations for hydrogen and rare earth elements. In this case, the task of catalyst synthesis is to optimize the properties of the activated ultra-stable zeolite used in combination with the synthesis conditions as a whole.
Высокий модуль, степень кристалличности не менее 85%, а также степень обмена на катионы редкоземельных элементов не более чем 60% водородно-редкоземельной формы ультрастабильного цеолита Y необходимы для получения катализатора, способного обеспечить высокий выход и октановое число бензиновой фракции.A high modulus, a degree of crystallinity of at least 85%, and an exchange rate for cations of rare earth elements of not more than 60% of the hydrogen-rare-earth form of ultra-stable zeolite Y are necessary to obtain a catalyst capable of providing a high yield and octane number of the gasoline fraction.
Предварительное гидрооблагораживание сырья каталитического крекинга до содержания серы не более чем 0,3 мас.% позволяет повысить октановое число получаемой бензиновой фракции. Кроме того, меньшая коксуемость сырья с содержанием серы не более чем 0,3 мас.% позволяет осуществить подачу части фракции продукта каталитического крекинга с температурой начала кипения выше 360°С на рисайкл в сырьевой поток, с целью увеличения октанового числа получаемого бензина.Preliminary hydrofining of catalytic cracking raw materials to a sulfur content of not more than 0.3 wt.% Allows to increase the octane number of the obtained gasoline fraction. In addition, the lower coking ability of the feedstock with a sulfur content of not more than 0.3 wt.% Allows feeding part of the catalytic cracking product fraction with a boiling point above 360 ° C per risicle to the feed stream in order to increase the octane number of the gasoline produced.
Анализ совокупности указанных выше приемов позволяет заключить, что заявляемое техническое решение соответствует критериям «новизна» и «существенные отличия».Analysis of the totality of the above techniques allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of "novelty" and "significant differences".
Ниже приведены примеры реализации предлагаемого технического решения, которыми оно иллюстрируется, но не исчерпывается. Характеристики катализаторов, условия их приготовления, а также условия проведения и показатели процесса представлены в таблице.Below are examples of the implementation of the proposed technical solution, with which it is illustrated, but not exhausted. The characteristics of the catalysts, the conditions for their preparation, as well as the conditions and performance of the process are presented in the table.
1. Синтез катализаторов1. Synthesis of catalysts
1.1. Сырье1.1. Raw materials
Растворы сульфата алюминия с концентрацией 0,1-80 г/дм3.Solutions of aluminum sulfate with a concentration of 0.1-80 g / DM 3 .
Раствор жидкого стекла с концентрацией 2,20-2,30 моль/дм3, мольным отношением SiO2/Na2O=2,9.A solution of water glass with a concentration of 2.20-2.30 mol / dm 3 , the molar ratio of SiO 2 / Na 2 O = 2.9.
Цеолиты с размером частиц до 10 мкм более 95 мас.%, в том числе:Zeolites with a particle size of up to 10 microns more than 95 wt.%, Including:
1. синтетический цеолит Na-Y с мольным отношением SiO2/Al2O3 5,5, степенью кристалличности 100%, содержанием оксида натрия 13,1 мас.%;1. synthetic zeolite Na-Y with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 5.5, crystallinity of 100%, sodium oxide content of 13.1 wt.%;
2. цеолит Y в водородной форме (H-Y) с мольным отношением SiO2/Al2O3 5,8, степенью кристалличности 98% и содержанием оксида натрия 1,5 мас.%;2. zeolite Y in hydrogen form (HY) with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 of 5.8, a crystallinity of 98% and a content of sodium oxide of 1.5 wt.%;
3. ультрастабильные цеолиты Y3. ultrastable zeolites Y
- в водородной форме (H-USY) с мольным отношением SiO2/Al2O3 10,0 и 13,2, степенью кристалличности 85-95% и содержанием оксида натрия 2,1 мас.%,- in hydrogen form (H-USY) with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 of 10.0 and 13.2, a crystallinity of 85-95% and a content of sodium oxide of 2.1 wt.%,
- в водородно-редкоземельной форме (Re/H-USY) с мольным отношением SiO2/Al2O3 15,0, степенью кристалличности 90%, степенью обмена на катионы редкоземельных элементов (РЗЭ) 45, 60 и 73%, с содержанием оксида натрия 1,2 мас.%.- in a hydrogen-rare-earth form (Re / H-USY) with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 of 15.0, a degree of crystallinity of 90%, a degree of exchange for cations of rare-earth elements (REE) of 45, 60 and 73%, with a content sodium oxide 1.2 wt.%.
Платинохлористоводородная кислотаHydrochloric acid
Наполнитель - оксид алюминия с содержанием α-Al2O3 не более 85 мас.% и размером частиц до 10 мкм более 95 мас.%.The filler is alumina with an α-Al 2 O 3 content of not more than 85 wt.% And a particle size of up to 10 microns more than 95 wt.%.
Вода химически очищенная, водный конденсат.Chemically purified water, water condensate.
Стабилизирующие дисперсанты (стабилизаторы суспензий): лигниносульфонат натрия; полиакрилат натрия.Stabilizing dispersants (suspension stabilizers): sodium lignin sulfonate; sodium polyacrylate.
Раствор сульфата натрия с концентрацией 7 г/дм3.A solution of sodium sulfate with a concentration of 7 g / DM 3 .
Раствор сульфата аммония с концентрацией 8-10 г/дм3.A solution of ammonium sulfate with a concentration of 8-10 g / DM 3 .
Раствор нитратов редкоземельных элементов с концентрацией суммы РЗЭ (в пересчете на оксиды) 1-3 г/дм3.A solution of rare earth nitrates with a concentration of the sum of REE (in terms of oxides) 1-3 g / DM 3 .
1.2. Подготовка сырья1.2. Raw material preparation
Для подготовки суспензий цеолита в подогретую воду вносят расчетное количество цеолита и перемешивают; при необходимости в суспензию цеолита добавляют стабилизирующий дисперсант (лигниносульфонат натрия) и обрабатывают на дезинтеграторе для измельчения частиц. Полученную суспензию разбавляют до концентрации цеолита 100-120 г/дм3 и добавляют расчетное количество раствора платинохлористоводородной кислоты.To prepare zeolite suspensions, the calculated amount of zeolite is added to the heated water and mixed; if necessary, a stabilizing dispersant (sodium lignin sulfonate) is added to the zeolite suspension and processed on a disintegrator to grind the particles. The resulting suspension is diluted to a zeolite concentration of 100-120 g / dm 3 and the calculated amount of a solution of platinum chloride is added.
Подготовка суспензии наполнителя (оксида алюминия) включает перемешивание в воде, содержащей стабилизирующий дисперсант (полиакрилат натрия), расчетного количества порошка оксида алюминия - до концентрации 100-250 г/дм3, и расчетного количества раствора платинохлористоводородной кислоты.Preparation of a filler suspension (alumina) involves stirring in water containing a stabilizing dispersant (sodium polyacrylate), a calculated amount of alumina powder to a concentration of 100-250 g / dm 3 , and a calculated amount of a solution of platinum chloride.
1.3. Формование катализаторов1.3. Catalyst Forming
Формование основано на смешении предварительно приготовленной силикатной смеси (первый поток) с раствором сульфата алюминия (второй поток). Для приготовления силикатной смеси в смесителе предварительно смешивают растворы жидкого стекла, водные суспензии цеолита и оксид алюминия. Охлажденные до температуры 3-8°С силикатная смесь и раствор сульфата алюминия смешивают и подают на распределительный конус формовочной колонны, откуда капли золя стекают в минеральное масло, образуя шарики гидрогеля.The molding is based on mixing a pre-prepared silicate mixture (first stream) with a solution of aluminum sulfate (second stream). To prepare the silicate mixture, liquid glass solutions, aqueous zeolite suspensions and alumina are pre-mixed in the mixer. Cooled to a temperature of 3-8 ° C, the silicate mixture and the aluminum sulfate solution are mixed and fed to the distribution cone of the molding column, from which drops of sol flow into the mineral oil, forming hydrogel balls.
Потоки смешивают в соотношении, необходимом для получения катализатора, содержащего 10-12 мас.% цеолита и до 30 мас.% наполнителя (оксида алюминия).The streams are mixed in the ratio necessary to obtain a catalyst containing 10-12 wt.% Zeolite and up to 30 wt.% Filler (alumina).
1.4. Мокрые операции1.4. Wet operations
Полученные шарики гидрогеля подвергают активации - одному из трех способов последовательных обработок (мокрым операциям).The obtained hydrogel beads are subjected to activation, one of three methods of sequential treatments (wet operations).
Способ 1 включает последовательные обработки:Method 1 includes sequential processing:
1. в растворе сульфата натрия;1. in a solution of sodium sulfate;
2. в растворе смеси нитратов редкоземельных элементов;2. in a solution of a mixture of rare earth nitrates;
3. в растворе сульфата аммония;3. in a solution of ammonium sulfate;
4. промывку шариков водным конденсатом.4. flushing balls with water condensate.
Способ 2 включает последовательные обработки:Method 2 includes sequential processing:
1. в растворе сульфата натрия;1. in a solution of sodium sulfate;
2. в растворе сульфата аммония;2. in a solution of ammonium sulfate;
3. промывку в химически очищенной воде;3. rinsing in chemically purified water;
4. в растворе сульфата алюминия;4. in a solution of aluminum sulfate;
5. в растворе смеси нитратов редкоземельных элементов;5. in a solution of a mixture of rare earth nitrates;
6. промывку водным конденсатом.6. rinse with water condensate.
Способ 3 включает последовательные обработки:Method 3 includes sequential processing:
1. в растворе сульфата натрия;1. in a solution of sodium sulfate;
2. в растворе сульфата алюминия;2. in a solution of aluminum sulfate;
3. в растворе нитратов редкоземельных элементов;3. in a solution of rare earth nitrates;
4. промывку шариков конденсатом.4. flushing balls with condensate.
1.5. Сушка катализатора1.5. Catalyst drying
Сушка катализатора проводится при температуре 160-170°С в паровоздушной атмосфере с регулированием давления пара, что снижает риск растрескивания шариков вследствие повышения в них давления паров воды при нагреве.Drying of the catalyst is carried out at a temperature of 160-170 ° C in a steam-air atmosphere with steam pressure control, which reduces the risk of cracking of the balls due to the increase in them water vapor pressure during heating.
1.6. Прокаливание катализатора1.6. Catalyst calcination
После сушки катализатор прокаливают при температуре 680-770°С в течение 68-72 ч в атмосфере водяного пара.After drying, the catalyst is calcined at a temperature of 680-770 ° C for 68-72 hours in an atmosphere of water vapor.
2. Каталитические испытания2. Catalytic tests
Активность полученных катализаторов определяли на пилотной установке по показателям конверсии мас.%, а также выхода бензиновой фракции (н.к. - 200°С), мас.% и ее октанового числа согласно исследовательскому методу (ИМ) при крекинге вакуумного газойля (с температурой конца кипения 510°С, плотностью 910 кг/м3) при температурах 465-480°С, объемной скорости подачи сырья 1,75 ч-1. В ходе экспериментов в вакуумный газойль добавляли тяжелую фракцию продукта каталитического крекинга с температурой начала кипения выше 360°С до содержания 5,0 мас.%.The activity of the obtained catalysts was determined in a pilot installation by the conversion of wt.%, As well as the yield of the gasoline fraction (n.c. - 200 ° C), wt.% And its octane number according to the research method (MI) when cracking vacuum gas oil (with temperature the end of boiling 510 ° C, density 910 kg / m 3 ) at temperatures 465-480 ° C, the volumetric feed rate of 1.75 h -1 . During the experiments, a heavy fraction of the catalytic cracking product was added to vacuum gas oil with a boiling point above 360 ° C to a content of 5.0 wt.%.
В примере I (таблица) представлена сущность предлагаемого технического решения. Проведение процесса крекинга с подачей на рисайкл в гидрооблагороженное сырье, содержащее не более 0,3 мас.% серы, до 5,0 мас.% фракции продукта с температурой начала кипения выше 360°С на катализаторах, полученных формованием в минеральное масло гидрозоля, синтезированного смешением растворов силиката натрия и сульфата алюминия с водными суспензиями порошков ультрастабильного цеолита Y в водородно-редкоземельной форме - со степенью кристалличности не менее 85%, мольным отношением SiO2/Al2O3=10,0-15,0, степенью обмена на катионы редкоземельных элементов не более чем 60% и наполнителя (оксида алюминия), обработкой по способам 1-3, сушкой и прокаливанием, позволяет получить бензиновую фракцию с выходом 33-43 мас.%, обладающую октановым числом до 92,5 единиц (ИМ).Example I (table) presents the essence of the proposed technical solution. Carrying out a cracking process with feeding to a risicl in hydrofined raw materials containing not more than 0.3 wt.% Sulfur, up to 5.0 wt.% Of a product fraction with a boiling point above 360 ° С on catalysts obtained by molding a synthesized hydrosol into mineral oil by mixing solutions of sodium silicate and aluminum sulfate with aqueous suspensions of ultrastable zeolite Y powders in a hydrogen-rare-earth form - with a crystallinity of at least 85%, a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 = 10.0-15.0, a degree of exchange for cations rare earth ele ENTOV not more than 60% filler (alumina), processing according to the methods 1-3, drying and calcining, provides a gasoline fraction with a yield of 33-43 wt.%, having an octane number to 92.5 units (MI).
Применение сырья с содержанием серы 0,5 и 1,5 мас.% (пример II) приводит к небольшому снижению выхода бензиновой фракции и уменьшению ее октанового числа до 88,3 и 84,3 единиц (ИМ) соответственно.The use of raw materials with a sulfur content of 0.5 and 1.5 wt.% (Example II) leads to a slight decrease in the yield of the gasoline fraction and a decrease in its octane number to 88.3 and 84.3 units (MI), respectively.
Проведение процесса без подачи тяжелой фракции на рисайкл в сырье или при ее содержании 7,2 мас.% (пример III) приводит к снижению выхода бензина крекинга и уменьшению его октанового числа.Carrying out the process without supplying a heavy fraction to risicle in the raw material or at its content of 7.2 wt.% (Example III) leads to a decrease in the yield of cracked gasoline and a decrease in its octane number.
Проведение процесса на катализаторе, включающем ультрастабильный цеолит Y в водородно-редкоземельной форме со степенью обмена на катионы редкоземельных элементов 73% (пример IV), приводит к уменьшению октанового числа получаемой бензиновой фракции.Carrying out the process on a catalyst including ultrastable zeolite Y in a hydrogen-rare-earth form with a degree of exchange for cations of rare-earth elements of 73% (Example IV) leads to a decrease in the octane number of the obtained gasoline fraction.
Использование для приготовления катализатора процесса цеолитов Y в водородной и натриевой формах с мольным отношением SiO2/Al2O3 5,5-5,8 приводит к снижению выхода и октанового числа получаемой бензиновой фракции (пример V).The use of zeolites Y in the hydrogen and sodium forms with a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 of 5.5-5.8 for the preparation of the catalyst for the catalyst leads to a decrease in the yield and octane number of the obtained gasoline fraction (example V).
Снижение степени кристалличности ультрастабильных цеолитов Y, применяемых для приготовления катализаторов процесса, приводит к уменьшению выхода бензиновой фракции и небольшому снижению октанового числа (пример VI).A decrease in the degree of crystallinity of ultrastable Y zeolites used to prepare process catalysts leads to a decrease in the yield of the gasoline fraction and a slight decrease in the octane number (Example VI).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010102948/04A RU2430955C1 (en) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | Procedure for production of motor fuel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010102948/04A RU2430955C1 (en) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | Procedure for production of motor fuel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010102948A RU2010102948A (en) | 2011-08-10 |
RU2430955C1 true RU2430955C1 (en) | 2011-10-10 |
Family
ID=44754049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010102948/04A RU2430955C1 (en) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | Procedure for production of motor fuel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2430955C1 (en) |
-
2010
- 2010-01-28 RU RU2010102948/04A patent/RU2430955C1/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010102948A (en) | 2011-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2216155C (en) | Mesoporous fcc catalyst formulated with gibbsite and rare earth oxide | |
CN101829592B (en) | Preparation method of high-solid content fluid catalytic cracking catalyst | |
US6677263B2 (en) | Catalytic promoters for the catalytic cracking of hydrocarbons and the preparation thereof | |
AU2014239739B2 (en) | Method for manufacturing catalytic cracking catalyst for hydrocarbon oil | |
CN105772074A (en) | Preparation method of heavy oil catalytic cracking catalyst | |
TW201529476A (en) | FCC catalyst compositions containing boron oxide | |
TWI627269B (en) | Hydrocarbon oil catalytic cracking catalyst and hydrocarbon oil catalytic cracking method | |
TW201529161A (en) | FCC catalyst compositions containing boron oxide and phosphorus | |
CN1501841A (en) | Zeolite based catalyst of ultra-high kinetic conversion activity | |
JP2020520798A (en) | Bottom-up grading and low coke fluid catalytic cracking catalyst | |
RU2430955C1 (en) | Procedure for production of motor fuel | |
JP6307074B2 (en) | Magnesium stabilized ultra-low soda decomposition catalyst | |
JP4773420B2 (en) | Hydrocarbon oil catalytic cracking catalyst and hydrocarbon oil catalytic cracking method | |
JP2012061410A (en) | Method for manufacturing catalytic cracking catalyst | |
CN110479362B (en) | Catalyst for high yield of diesel oil and low carbon olefin, and preparation method and application thereof | |
US11111443B2 (en) | Process and zeolitic catalyst for the catalytic cracking of unconventional light crude oil type shale/tight oil and its blends with vacuum gas oil | |
US11857955B1 (en) | Processes of producing catalysts | |
JP4818131B2 (en) | Hydrocarbon oil catalytic cracking catalyst and method for catalytic cracking of hydrocarbon oil using the catalyst | |
CN111054328B (en) | Selective hydrogenation catalyst for alkylation raw material and preparation method thereof | |
Costa et al. | Performance of FCC catalysts prepared with sub-micron Y zeolite | |
JP2024536441A (en) | Catalytic cracking catalyst having rich mesopore structure and preparation method thereof | |
RU2394644C1 (en) | Method of preparing bead cracking catalyst | |
CN104073293B (en) | Heavy hydrocarbon oil hydrocracking method | |
JP4818132B2 (en) | Hydrocarbon oil catalytic cracking catalyst and method for catalytic cracking of hydrocarbon oil using the catalyst | |
CN116410048A (en) | Preparation method of low-carbon olefin |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170222 |