RU2563252C1 - Method of producing catalysts for demetallisation of oil fractions - Google Patents
Method of producing catalysts for demetallisation of oil fractions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2563252C1 RU2563252C1 RU2014132912/04A RU2014132912A RU2563252C1 RU 2563252 C1 RU2563252 C1 RU 2563252C1 RU 2014132912/04 A RU2014132912/04 A RU 2014132912/04A RU 2014132912 A RU2014132912 A RU 2014132912A RU 2563252 C1 RU2563252 C1 RU 2563252C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalysts
- content
- catalyst
- molybdenum
- pore volume
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к катализаторам гидрооблагораживания нефтяных фракций. Эффективность каталитических процессов гидрокрекинга, гидрообессеривания, гидродеазотирования, гидродеароматизации зависит от содержания в перерабатываемом сырье примесей металлов в составе высокомолекулярных компонентов асфальтеновой природы [1. Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа. Под редакцией С.А. Ахметова. М.: Химия, 2005].The invention relates to the refining industry, in particular to catalysts for hydrofining of oil fractions. The efficiency of the catalytic processes of hydrocracking, hydrodesulfurization, hydrodetasification, hydrodearomatization depends on the content of metal impurities in the processed raw materials in the composition of high molecular weight components of asphaltene nature [1. Technology, economics and automation of oil and gas refining processes. Edited by S.A. Akhmetova. M .: Chemistry, 2005].
Целевая деметаллизация тяжелых и остаточных фракций сырья с высоким содержанием металлов протекает в условиях гидрооблагораживания на высокоэффективных катализаторах и сопровождается обессериванием вследствие сосуществования серы и металлов (например, никеля и/или ванадия) в составе одних и тех же молекул и их превращения при катализе [2. В.М. Капустин, А.А. Гуреев. Технология переработки нефти. Часть 2. Деструктивные процессы. М.: Колос, 2007; 3. Патент USA №4196102, 1980].Target demetallization of heavy and residual fractions of raw materials with a high content of metals occurs under conditions of hydrofining on highly efficient catalysts and is accompanied by desulfurization due to the coexistence of sulfur and metals (for example, nickel and / or vanadium) in the same molecules and their conversion during catalysis [2. V.M. Kapustin, A.A. Gureev. Oil refining technology.
Сера удаляется в виде газообразного продукта - сероводорода, а металлы остаются на месте адсорбции или катализа предшествующих молекул. В условиях катализа продукты содержат компоненты побочных процессов, как правило, нежелательных.Sulfur is removed in the form of a gaseous product - hydrogen sulfide, and the metals remain at the site of adsorption or catalysis of the preceding molecules. Under catalysis, products contain components of side processes, usually undesirable.
Накопление металлов в пористой структуре катализаторов приводит к их необратимой дезактивации и сокращению длительности эксплуатации.The accumulation of metals in the porous structure of the catalysts leads to their irreversible deactivation and to reduce the duration of operation.
В рекламных материалах достоинство катализаторов деметаллизации оценивается или объемом пор, или весом накопленного в порах металлов по сравнению с насыпной плотностью.In advertising materials, the merit of demetallization catalysts is evaluated either by the pore volume or by the weight of metals accumulated in the pores compared to bulk density.
Гидрооблагораживание среднедистиллятных фракций с относительно невысоким содержанием примесей металлов ориентировано на глубокое обессеривание, деазотирование, деароматизацию, но неизбежно сопровождается накоплением металлов в пористой структуре катализаторов.The hydrotreating of middle distillate fractions with a relatively low content of metal impurities is focused on deep desulfurization, deazotization, dearomatization, but is inevitably accompanied by the accumulation of metals in the porous structure of the catalysts.
Характерной особенностью процессов гидрооблагораживания среднедистиллятных фракций является диапазон температур: от низких в начале эксплуатации до сравнительно высоких к концу периода эксплуатации, но все равно ниже оптимальных температур превращения металлосодержащих углеводородов.A characteristic feature of the hydrotreating of middle distillate fractions is the temperature range: from low at the beginning of operation to relatively high by the end of the operation period, but still below the optimum transformation temperatures of metal-containing hydrocarbons.
В целом условия неблагоприятны для превращения органических металлсодержащих соединений: низкие температура и давление водорода, высокие объемные скорости; возрастает роль их физической адсорбции на внутренней поверхности пористых гранул катализаторов, соответственно возрастают требования к объему пор и адсорбционным свойствам поверхности защитных катализаторов.In general, the conditions are unfavorable for the conversion of organic metal-containing compounds: low temperature and pressure of hydrogen, high space velocity; the role of their physical adsorption on the inner surface of the porous granules of the catalysts increases; accordingly, the requirements for the pore volume and the adsorption properties of the surface of the protective catalysts increase.
Известна высокая адсорбционная способность силикагелей по отношению к асфальтенам и металлосодержащим примесям в нефтяных фракциях [4. Е.В. Смидович. Технология переработки нефти и газа. Часть 2. М.: Химия, 1980], что позволяет использовать природные силикагели для глубокой очистки масляных погонов и других среднедистиллятных продуктов. Известно эффективное применение катализаторов на основе природных глин алюмосиликатной природы, использование природных материалов, содержащих оксиды марганца и железа [5. Патент USA №4045331, 1977].The high adsorption capacity of silica gels with respect to asphaltenes and metal-containing impurities in oil fractions is known [4. E.V. Smidovich. Oil and gas processing technology.
Однако эффективность природных материалов в очистке (перколяции) нефтяных фракций, как правило, обеспечивается организацией процесса в отдельном реакторе, заполненном адсорбентом, при выполнении условий, оптимизированных под конкретную задачу. Необходимость глубокой очистки сырья с относительно невысоким содержанием примесей металлов в условиях основного процесса гидрооблагораживания по температуре, давлению водорода, времени контакта выдвигает специфические требования к катализаторам так называемого защитного слоя и к способу их получения соответственно. Однозначно предпочтительны катализаторы с невысокой насыпной плотностью, но с достаточной механической прочностью; с большим объемом пор, но и с достаточной величиной удельной поверхности, т.е. имеющие макро- и микропоры; имеющие на внутренней поверхности пор активные центры предпочтительно адсорбционного типа и одновременно активные центры целевого процесса катализа.However, the effectiveness of natural materials in the purification (percolation) of oil fractions, as a rule, is ensured by organizing the process in a separate reactor filled with adsorbent, under conditions optimized for a specific task. The need for deep purification of raw materials with a relatively low content of metal impurities under the conditions of the main hydrofining process in terms of temperature, hydrogen pressure, and contact time puts forward specific requirements for the catalysts of the so-called protective layer and the method for their preparation, respectively. Catalysts with a low bulk density but with sufficient mechanical strength are clearly preferred; with a large pore volume, but also with a sufficient specific surface area, i.e. having macro and micropores; active centers on the inner surface of the pores, preferably of the adsorption type, and simultaneously active centers of the target catalysis process.
Соответственно необходимо оптимизировать способ получения катализаторов деметаллизации нефтяных фракций в условиях защитного слоя в процессах гидрооблагораживания средних дистиллятов.Accordingly, it is necessary to optimize the method of producing catalysts for the demetallization of oil fractions under the conditions of a protective layer in the processes of hydrofining of middle distillates.
Известен способ получения катализатора гидрооблагораживания углеводородного сырья, содержащего асфальтены и тяжелые металлы, на основе носителя, представляющего собой прокаленные экструдаты из смеси глины, состоящей из силиката магния, с псевдобемитом, активных компонентов из числа ванадия, хрома, молибдена, вольфрама, кобальта, никеля и меди, а также вспомогательных компонентов, используемых при синтезе носителя из числа бора, фосфора, фтора и их соединений [6. Патент USA №4439312, 1984].A known method of producing a catalyst for the hydrofining of hydrocarbon feedstocks containing asphaltenes and heavy metals, based on a carrier consisting of calcined extrudates from a clay mixture consisting of magnesium silicate, with pseudoboehmite, active components from the number of vanadium, chromium, molybdenum, tungsten, cobalt, nickel and copper, as well as auxiliary components used in the synthesis of the carrier from among boron, phosphorus, fluorine and their compounds [6. USA Patent No. 4439312, 1984].
При этом катализаторы, содержащие MoO3 до 14,2%, CoO до 3,7%, NiO до 1,5% имеют удельную поверхность от 40 до 188 м2/г, объем пор от 0,1 до 0,79 см3/г, механические свойства не приведены.In this case, catalysts containing MoO 3 up to 14.2%, CoO up to 3.7%, NiO up to 1.5% have a specific surface area of 40 to 188 m 2 / g, pore volume from 0.1 to 0.79 cm 3 / g, mechanical properties not shown.
Катализаторы использовали при переработке сырья, содержащего до 6,83% асфальтенов, до 4,5% мас. серы, до 505 ppm ванадия, до 106 ppm никеля, при температуре 405°C, давлении водорода 140-168 ати, объемной скорости 0,3-1,0 час-1, получая продукты с содержанием асфальтенов до 0,3% мас., серы до 0,28% мас., азота до 0,17% мас., ванадия до 2 ppm, никеля до 2,5 ppm, что позволяет использовать эти продукты в качестве сырья процессов крекинга и гидрокрекинга для получения товарных продуктов.The catalysts used in the processing of raw materials containing up to 6.83% of asphaltenes, up to 4.5% wt. sulfur, up to 505 ppm vanadium, up to 106 ppm nickel, at a temperature of 405 ° C, a hydrogen pressure of 140-168 ati, a space velocity of 0.3-1.0 hour -1 , obtaining products with an asphaltene content of up to 0.3% wt. , sulfur up to 0.28% wt., nitrogen up to 0.17% wt., vanadium up to 2 ppm, nickel up to 2.5 ppm, which allows the use of these products as raw materials for cracking and hydrocracking processes to obtain marketable products.
При этом к псевдобемиту предъявляются очень жесткие требования по кристаллическому строению, которые реализуются только сложными фиксированными способами, что исключают возможность использования способа [6] на практике.At the same time, very strict requirements on the crystal structure are imposed on pseudoboehmite, which are realized only by complex fixed methods, which exclude the possibility of using the method [6] in practice.
Известен способ приготовления катализаторов деметаллизации на носителях на основе природного магнийсиликата (сепиолита) с добавлением бемита в соотношении 80:20; 50:50; 20:80. Носители имели объем пор до 0,8 см3/г и удельную поверхность до 210 м2/г. В носители вводили оксиды кобальта, никеля, молибдена, ванадия, меди цинка, церия из водных растворов солей этих элементов [3]. Катализаторы использовали для деметаллизации нефтяных фракций, содержащих 2,87% мас. серы, 150 ppm ванадия, 41 ppm никеля, 3 ppm железа, при температуре 415°C, давлении водорода 140 ати, объемной скорости 1,0 час-1 (примеры 1-21). Как правило, глубина деметаллизации коррелирует с глубиной обессеривания и деазотирования; при переработке сырья с содержанием металлов в несколько сотен ppm получены продукты с низким содержанием металлов и серы.A known method of preparing catalysts for demetallization on media based on natural magnesium silicate (sepiolite) with the addition of boehmite in a ratio of 80:20; 50:50; 20:80. The carriers had a pore volume of up to 0.8 cm 3 / g and a specific surface area of up to 210 m 2 / g. Oxides of cobalt, nickel, molybdenum, vanadium, copper, zinc, cerium from aqueous solutions of salts of these elements were introduced into the carriers [3]. The catalysts were used for demetallization of oil fractions containing 2.87% wt. sulfur, 150 ppm vanadium, 41 ppm nickel, 3 ppm iron, at a temperature of 415 ° C, a hydrogen pressure of 140 atm, a space velocity of 1.0 hour -1 (examples 1-21). As a rule, the depth of demetallization correlates with the depth of desulfurization and dezotization; When processing raw materials with a metal content of several hundred ppm, products with a low content of metals and sulfur are obtained.
Недостатком способа [3] является низкая эффективность катализаторов в процессе деметаллизации среднедистиллятных фракций при температурах 320-380°C и давлении водорода 30-40 ат, т.е. в условиях их гидрооблагораживания.The disadvantage of the method [3] is the low efficiency of the catalysts in the process of demetallization of middle distillate fractions at temperatures of 320-380 ° C and a hydrogen pressure of 30-40 atm, i.e. in the conditions of their hydrofining.
Известны приемы регулирования свойств формовочных смесей (например, так называемого красного шлама с алюминийсодержащими соединениями [7. Патент USA №4120780, 1978]), в том числе пористой структуры катализаторов деметаллизации, введением органических связующих (крахмал, целлюлоза), выгорающих при прокаливании.Known methods for regulating the properties of molding sand (for example, the so-called red mud with aluminum-containing compounds [7. US patent No. 4120780, 1978]), including the porous structure of demetallization catalysts, the introduction of organic binders (starch, cellulose), which burn out during calcination.
Недостатком способа [7] является необходимость прокаливания сформованных гранул при очень высокой температуре, предпочтительно 1100°C, что резко ограничивает его применимость.The disadvantage of the method [7] is the need for calcining the formed granules at a very high temperature, preferably 1100 ° C, which severely limits its applicability.
Известны способы приготовления катализаторов деметаллизации с бимодальным распределением пор по размерам, регулируемым путем введения добавок, например целлюлозы или углеродного материала [8. Патент USA №4448896, 1984].Known methods for the preparation of demetallization catalysts with a bimodal pore size distribution, controlled by the introduction of additives, such as cellulose or carbon material [8. USA Patent No. 4448896, 1984].
Недостатком известных способов является, во-первых, плохая формуемость формовочных смесей, брак по внешнему виду гранул из-за задиров, расслоений и других дефектов, во-вторых, регулирование объема только крупных пор и, главное, низкая прочность гранул.A disadvantage of the known methods is, firstly, the poor formability of the molding sand, the appearance of granules due to scoring, delamination and other defects, and secondly, the regulation of the volume of only large pores and, most importantly, the low strength of the granules.
Известно применение в качестве защитного слоя при гидрооблагораживании среднедистиллятных фракций набора катализаторов, отличающихся объемом пор и удельной поверхностью [9. Патент USA №4306964, 1981]. Катализатор верхнего слоя с общим объем пор от 0,4 до 0,65 см3/г и удельной поверхностью 90-120 м2/г имеет относительно крупные поры, в которые поступают металлсодержащие и гетеросодержащие молекулы сырья и претерпевают изменения (адсорбция/катализ), вследствие чего в нижележащий слой катализатора с меньшим размером пор поступают металлсодержащие и гетеросодержащие молекулы меньшего размера и претерпевают дальнейшие изменения, вплоть до полного удаления металлов в нижележащих слоях катализаторов с удельной поверхностью 252-286 м2/г и одновременным частичным обессериванием и деазотированием.It is known to use as a protective layer in hydrofining middle distillate fractions of a set of catalysts that differ in pore volume and specific surface [9. USA Patent No. 4306964, 1981]. The catalyst of the upper layer with a total pore volume of 0.4 to 0.65 cm 3 / g and a specific surface area of 90-120 m 2 / g has relatively large pores into which metal-containing and hetero-containing molecules of the feed enter and undergo changes (adsorption / catalysis) whereby in the underlying catalyst layer with a smaller pore size comes metallic and geterosoderzhaschie smaller molecules and undergo further changes until complete removal of metals in the lower layers of catalysts having a specific surface of 252-286 m 2 / g and concurrently ennym partial desulfurization and denitrification.
Однако в способе [9] не приводится описание способа приготовления катализаторов с различной пористой структурой, образующих ряд с возрастанием удельной поверхности и снижением среднего размера пор.However, the method [9] does not describe the preparation of catalysts with different porous structures, forming a series with an increase in specific surface area and a decrease in the average pore size.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является способ получения катализатора деметаллизации [10. Заявка на изобретение, RU №2008139983/04, 2007], включающий смешение предшественника Al2O3 с выгорающими углеродсодержащими волокнами хлопковой целлюлозы с диаметром в интервале от 0,5 до 50 мкм и длиной не более 1000 мкм в количестве от 20 до 40% мас. на а.с. (абсолютно сухое), добавление азотной кислоты, экструдирование, сушку, прокаливание в два этапа: в интервале 350-600°C при содержании в атмосфере не более 5% об. кислорода и в интервале 450-600°CV при содержании в атмосфере не более 12% об. кислорода. При этом в смесь предшественника Al2O3 с выгорающими углеродсодержащими волокнами вводят соединения молибдена или вольфрама и никеля или кобальта, а предшественником Al2O3 является псевдобемит.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed technical solution is a method of producing a demetallization catalyst [10. Application for invention, RU No. 2008139983/04, 2007], comprising mixing a precursor Al 2 O 3 with burnable carbon-containing cotton cellulose fibers with a diameter in the range from 0.5 to 50 μm and a length of not more than 1000 μm in an amount of from 20 to 40% wt. on a.s. (absolutely dry), the addition of nitric acid, extrusion, drying, calcination in two stages: in the range of 350-600 ° C with a content in the atmosphere of not more than 5% vol. oxygen and in the range of 450-600 ° CV when the content in the atmosphere is not more than 12% vol. oxygen. In this case, compounds of molybdenum or tungsten and nickel or cobalt are introduced into the mixture of the Al 2 O 3 precursor with burnable carbon-containing fibers, and pseudoboehmite is the precursor of Al 2 O 3 .
Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:
- использование в качестве выгорающей добавки материала волокнистой природы, что, во-первых, усложняет приготовление формовочной смеси, во-вторых, снижает качество экструдатов и повышает брак соответственно, в-третьих, приводит к необходимости проводить прокаливание гранул в два этапа в принципиально различной по содержанию кислорода атмосфере;- the use of a material of fibrous nature as a burnable additive, which, firstly, complicates the preparation of the molding mixture, secondly, reduces the quality of extrudates and increases rejects, respectively, thirdly, leads to the need to calcine the granules in two stages in a fundamentally different atmospheric oxygen content;
- введение только соединений молибдена или вольфрама и никеля или кобальта, являющихся активными компонентами для гидрогенолиза серосодержащих (и металлсодержащих соединений в оптимальных для этого процесса условиях. За пределами этих условий металлсодержащие соединения сырья могут задерживаться ("поглощаться") на активных центрах адсорбции на поверхности пор катализатора. В отсутствие специфических центров адсорбции эффективность катализаторов в деметаллизации сырья в этих условиях резко падает;- the introduction of only compounds of molybdenum or tungsten and nickel or cobalt, which are active components for the hydrogenolysis of sulfur-containing (and metal-containing compounds under optimal conditions for this process. Beyond these conditions, metal-containing raw material compounds can be retained ("absorbed") on active adsorption centers on the pore surface catalyst In the absence of specific adsorption centers, the effectiveness of catalysts in the demetallization of raw materials under these conditions drops sharply;
- получение катализатора с весьма низким объемом пор: общим объемом пор 0,40 см3/г, при этом объем пор с диаметром в интервале от 3 до 10 нм составляет 0,15 см3/г; а объем пор с диаметром в интервале от 100 до 5000 нм составляет 0,25 см3/г.- obtaining a catalyst with a very low pore volume: the total pore volume of 0.40 cm 3 / g, while the pore volume with a diameter in the range from 3 to 10 nm is 0.15 cm 3 / g; and the pore volume with a diameter in the range from 100 to 5000 nm is 0.25 cm 3 / g
В целом катализаторы по известному способу [10] имеют неудовлетворительные свойства в условиях адсорбционного удерживания примесей металлов из-за отсутствия специфических центров адсорбции и низкого объема пор.In general, the catalysts according to the known method [10] have unsatisfactory properties under the conditions of adsorption retention of metal impurities due to the absence of specific adsorption centers and low pore volume.
Целью настоящего изобретения является разработка способа приготовления катализаторов деметаллизации среднедистиллятных фракций в условиях их гидрооблагораживания, обладающих функциями адсорбции и катализа металлсодержащих соединений с регулированием в широком интервале их механических свойств и характеристик пористой структуры.The aim of the present invention is to develop a method for the preparation of catalysts for demetallization of middle distillate fractions under conditions of their hydrofining, having the functions of adsorption and catalysis of metal-containing compounds with regulation over a wide range of their mechanical properties and characteristics of the porous structure.
Поставленная цель достигается способом получения катализаторов деметаллизации нефтяного сырья путем смешения порошков предшественников оксида алюминия и природных материалов, введения активных компонентов и выгорающих добавок, формования, сушки и прокаливания, отличающимся тем, что активные компоненты включают соединения для адсорбции примесей металлов и для превращения гетеросоединений; активные компоненты для гидрогенолиза серосодержащих соединений вводят из водных растворов солей никеля (0,1-1,5% NiO) и молибдена (0,5-3,0% MoO3) или в виде порошка отработанного катализатора гидрооблагораживания, содержащего оксиды никеля и молибдена, замесом в смесь предшественника оксида алюминия гидросиликазоля; в качестве источника центров адсорбции металлсодержащих соединений вводят порошок диоксида марганца в количестве 1,0-1,5% мас.; в смесь вводят синтетический гидросиликазоль в количестве 2-12% мас. в пересчете на а.с.; в качестве выгорающих добавок вводят муку древесную и/или муку пищевую в количестве 10-20% мас. на а.с.; в качестве активатора формования вводят солидол жировой в количестве 4÷7% мас. на а.с.; в качестве природного силикатного материала используют материалы с содержанием SiO2 30-80% мас.; предшественник оксида алюминия предпочтительно содержит псевдобемит не менее 50% мас. в пересчете на Al2O3 в а.с. катализаторе, а прокаливание ведут при температуре 550-600°C в атмосфере, содержащей не менее 15% кислорода в течение не менее 10 час.This goal is achieved by a method of producing catalysts for the demetallization of crude oil by mixing powders of aluminum oxide precursors and natural materials, introducing active components and burnable additives, molding, drying and calcining, characterized in that the active components include compounds for adsorption of metal impurities and for the conversion of hetero compounds; active components for the hydrogenolysis of sulfur-containing compounds are introduced from aqueous solutions of nickel salts (0.1-1.5% NiO) and molybdenum (0.5-3.0% MoO 3 ) or in the form of a spent hydrofining catalyst powder containing nickel and molybdenum oxides by kneading in a mixture of a hydrosilicazole alumina precursor; manganese dioxide powder in an amount of 1.0-1.5% wt .; is introduced as a source of adsorption centers of metal-containing compounds; synthetic hydrosilicazole is introduced into the mixture in an amount of 2-12% wt. in terms of a.s .; as burnable additives, wood flour and / or food flour is introduced in an amount of 10-20% wt. on a.s .; as an activator of molding solid fat is introduced in the amount of 4 ÷ 7% wt. on a.s .; as a natural silicate material using materials with a SiO 2 content of 30-80% wt .; the alumina precursor preferably contains pseudoboehmite of at least 50% wt. in terms of Al 2 O 3 in.with. catalyst, and calcination is carried out at a temperature of 550-600 ° C in an atmosphere containing at least 15% oxygen for at least 10 hours.
Синтез катализаторов по условиям предлагаемого технического решения позволяет получать и регулировать пористую структуру и механические свойства в широком диапазоне; (см. рис.) объем пор от 0,5 до 0,9 см3/г, насыпную плотность от 0,30 до 0,66 г/см3 при прочности на раскалывание от 1,1 до 3,4 кг/мм.The synthesis of catalysts according to the conditions of the proposed technical solution allows to obtain and control the porous structure and mechanical properties in a wide range; (see. Fig.) the pore volume from 0.5 to 0.9 cm 3 / g, bulk density from 0.30 to 0.66 g / cm 3 with a splitting strength of from 1.1 to 3.4 kg / mm .
Ниже приведены примеры реализации предлагаемого технического решения, которыми оно иллюстрируется, но не исчерпывается.Below are examples of the implementation of the proposed technical solution, with which it is illustrated, but not exhausted.
I. Синтез катализаторовI. Synthesis of catalysts
Сырье и реагентыRaw materials and reagents
Гидроксид алюминия с содержанием псевдобемита 70÷80% мас. (ГОА) ГидросиликазольAluminum hydroxide with a pseudoboehmite content of 70 ÷ 80% wt. (GOA) Hydrosilicazole
Природный алюмосиликатный материал с содержанием SiO2 -30% мас. (глина)Natural aluminosilicate material with a content of SiO 2 -30% wt. (clay)
Трепел Зикеевского карьера (ТЗК) с содержанием SiO2 - 87% мас.Tripoli Zikeevsky quarry (TZK) with a content of SiO 2 - 87% wt.
Диоксид марганца MnO2≥75%Manganese Dioxide MnO 2 ≥75%
Отработанный NiMo, содержащий катализатор (NiMo)Spent NiMo Containing Catalyst (NiMo)
Аммоний молибденовокислый (ΝΗ4)6Μο7O24·4Η2O (ПМА)Ammonium molybdenum acid (ΝΗ 4 ) 6 Μο 7 O 24 · 4Η 2 O (PMA)
Никель азотнокислый Νi(ΝO3)2·6Η2O (НА)Nickel nitrate Νi (ΝO 3 ) 2 · 6Η 2 O (ON)
Кислота ортофосфорная 85% (ОФК)Phosphoric Acid 85% (OFC)
Древесная мука марки «180» (ДП)Wood flour brand "180" (DP)
Мука пищеваяFood flour
Солидол жировойSolid oil fat
Вода химически очищенная (ХОВ)Chemically purified water (HOV)
I.1. Замес формовочной смесиI.1. Kneading sand
Способ приготовления смеси компонентов, обладающей удовлетворительной формуемостью путем экструзии на поршневом формователе через фильеры диаметром 5 мм (Э) и в форме трилистника с высотой 1,5 мм (Т), состоит в последовательном смешении и механоактивированной гомогенизации смеси порошка предшественника оксида алюминия (ГОА) и гидросиликазоля, введением водных растворов аммония молибденовокислого и нитрата никеля и/или воды в количестве, необходимом для получения пластичной однородной массы (А). В эту массу вводят порционно порошки природного материала с содержанием 30-80% SiO2 в количестве 30-32% мас., диоксида марганца, отработанного никельмолибденового катализатора, воды с механоактивированной гомогенизацией на каждом этапе до получения пластичной однородной массы (Б). В массу Б вводили порошки древесной муки или пищевой муки в количестве 15-25% мас. в расчете на а.с. с добавлением при необходимости воды для получения смеси (В). Перед формованием в смесь (В) вводили солидол жировой и проводили механоактивированную гомогенизацию для получения формовочной смеси. Величина рН формовочных смесей составляла 4,3÷5,8.A method for preparing a mixture of components having satisfactory formability by extrusion on a piston former through 5 mm diameter die (E) and in the form of a trefoil with a height of 1.5 mm (T) consists in sequential mixing and mechanically activated homogenization of a mixture of alumina precursor powder (GOA) and hydrosilicazole by the introduction of aqueous solutions of ammonium molybdenum acid and nickel nitrate and / or water in an amount necessary to obtain a plastic homogeneous mass (A). Powders of natural material containing 30-80% SiO 2 in an amount of 30-32% wt., Manganese dioxide, spent nickel-molybdenum catalyst, water with mechanically activated homogenization at each stage until a plastic homogeneous mass (B) are introduced portionwise are introduced into this mass. Powder of wood flour or food flour was added to mass B in an amount of 15-25% wt. based on A.S. with the addition of water, if necessary, to obtain the mixture (B). Before molding, fat solidol was introduced into mixture (B) and mechanically activated homogenization was performed to obtain a molding mixture. The pH of the molding sand was 4.3 ÷ 5.8.
I.2. Формование, термическая обработкаI.2. Molding, heat treatment
Формовочную смесь по п. 1.1 формовали путем экструзии на поршневом формователе в цилиндрические гранулы через фильеры диаметром 5 мм (Э) и в форме трилистника с высотой в поперечнике 1,5 мм (Т). Экструдаты выдерживали на открытом воздухе 20-24 часов; после чего сушили при температуре 80-100°C в течение 6 часов и прокаливали при температуре 550-600°C в течение 10 часов в атмосфере воздуха при содержании кислорода не менее 15% мас.The moldable mixture according to claim 1.1 was formed by extrusion on a piston former into cylindrical granules through 5 mm diameter die (E) and in the form of a trefoil with a height of 1.5 mm across (T). The extrudates were kept outdoors for 20-24 hours; then dried at a temperature of 80-100 ° C for 6 hours and calcined at a temperature of 550-600 ° C for 10 hours in an atmosphere of air with an oxygen content of at least 15% wt.
II. Контроль качества катализатора по стадиям синтезаII. The quality control of the catalyst at the stages of synthesis
II.1 На стадии подготовки формовочной смеси перед формованием определение pH водной вытяжки и потерь при прокаливании (ППП) при температуре 550-600°C.II.1. At the stage of preparation of the molding sand before molding, determine the pH of the aqueous extract and loss on ignition (SPP) at a temperature of 550-600 ° C.
II.2 На стадии формования реологические свойства формовочной смеси: отсутствие тиксотропности, отсутствие задиров и других дефектов на поверхности жгутов при экструзии (органолептически).II.2. At the molding stage, the rheological properties of the molding mixture: the absence of thixotropy, the absence of scoring and other defects on the surface of the bundles during extrusion (organoleptically).
II.3 На стадии провяленных трилистников и экструдатов: отсутствие признаков расслоения и других дефектов на поверхности гранул (органолептически).II.3 At the stage of dried shamrocks and extrudates: the absence of signs of delamination and other defects on the surface of the granules (organoleptically).
II.4 На стадии прокаленных гранул: насыпная плотность, прочность, объем пор, удельная поверхность.II.4. At the stage of calcined granules: bulk density, strength, pore volume, specific surface.
III. Испытание синтезированных катализаторов в процессе деметаллизации среднедистиллятной фракции.III. Testing the synthesized catalysts in the process of demetallization of the middle distillate fraction.
III.1 СырьеIII.1 Raw
В качестве сырья использовали прямогонную фракцию с пределами выкипания 230-372°C, плотностью 0,836 г/см3, содержанием серы 0,71% мас., йодное число 3,9, в которую введена смесь нафтенатов ванадия и железа таким образом, что содержание ванадия и железа в сырье составляло 180 ppmw и 130 ppmw соответственно.A straight run fraction with boiling limits of 230-372 ° C, density 0.836 g / cm 3 , sulfur content 0.71% wt., Iodine number 3.9, into which a mixture of vanadium and iron naphthenates was introduced in such a way that the content vanadium and iron in the feed were 180 ppmw and 130 ppmw, respectively.
III.2 Условия испытанияIII.2 Test conditions
Испытания проводили на пилотной установке в условиях гидрооблагораживания средних дистиллятов, а именно в среде водорода под давлением 30 атм при соотношении водород:сырье 350 нл/л, загрузка катализатора в виде частиц размером 1,0-1,6 мм в объеме 40 мл. Температура в слое катализатора составляла 320°C, 340°C, 360°C, 380°C; объемная скорость подачи сырья 1,0; 3,0; 4,0 час-1.The tests were carried out in a pilot installation under conditions of hydrofining of middle distillates, namely, in a hydrogen medium under a pressure of 30 atm with a hydrogen: feed ratio of 350 nl / l, a catalyst loading in the form of particles with a size of 1.0-1.6 mm in a volume of 40 ml. The temperature in the catalyst bed was 320 ° C, 340 ° C, 360 ° C, 380 ° C; volumetric feed rate 1.0; 3.0; 4.0 hour -1 .
Эффективность катализаторов оценивали по остаточному содержанию серы и металлов в гидрогенизатах и содержанию ванадия и железа в отработанных катализаторах.The effectiveness of the catalysts was evaluated by the residual content of sulfur and metals in hydrogenates and the content of vanadium and iron in spent catalysts.
Ниже приведены показатели качества синтезированных катализаторов и их эффективность в процессе деметаллизации среднедистиллятной фракции.The following are indicators of the quality of the synthesized catalysts and their effectiveness in the process of demetallization of the middle distillate fraction.
На рис. 1а, б приведены зависимости насыпной плотности, коэффициента прочности, объема пор по воде от содержания гидросиликазоля в интервале 2÷12% мас. по а.с. Этот интервал описывает приемлемые для использования в промышленности величины прочности не менее 1,0 кг/мм и насыпной плотности 0,32-0,62 г/см3 катализаторов на фоне изменения объема пор от 0,58 до 0,91 см3/г. Введение гидросиликазоля более 12% мас. приводит к получению катализатора с коэффициентом прочности ниже 1,0 кг/мм, что исключает его практическое применение.In fig. 1a, b, the dependences of bulk density, strength coefficient, pore volume in water on the content of hydrosilicazole in the range of 2 ÷ 12% wt. by A.S. This interval describes acceptable for use in industry strength values of at least 1.0 kg / mm and bulk density of 0.32-0.62 g / cm 3 of catalysts against a background of a change in pore volume from 0.58 to 0.91 cm 3 / g . The introduction of hydrosilicazole more than 12% wt. leads to a catalyst with a strength factor below 1.0 kg / mm, which excludes its practical use.
Рис. 1 демонстрирует также влияние условий собственно формования (отверстия в фильере в виде круга 0 4,5 мм или трилистника высотой h 1,45 мм) на механические свойства продукта в интервале содержания гидросиликазоля 2-12% мас. по а.с. при фиксированных условиях термообработки (выдержка на воздухе, сушка при температуре 100-120°C, прокаливание при температуре 550-600°C в среде воздуха с содержанием кислорода не менее 15% мас.).Fig. 1 also demonstrates the effect of the molding conditions themselves (holes in the die in the form of a circle of 4.5 mm or a trefoil with a height of 1.45 mm) on the mechanical properties of the product in the range of 2–12% wt. by A.S. under fixed conditions of heat treatment (exposure to air, drying at a temperature of 100-120 ° C, calcination at a temperature of 550-600 ° C in an air environment with an oxygen content of at least 15% wt.).
Из материалов таблицы 2 видна корреляция между остаточным содержанием серы и металлов в гидрогенизатах при изменении температур в слое катализатора и объемной скорости подачи сырья. При изменении объема пор катализатора от 0,58 до 0,92 см3/г остаточное содержание ванадия изменяется от 55,5% до 22,5%, остаточное содержание железа - от 65,4% до 23,7%, а остаточное содержание серы колеблется в пределах 19,8÷15,3%. Остаточное содержание серы в гидрогенизатах, полученных на катализаторе- прототипе, характерно для процесса гидроочистки среднедистиллятных фракций на катализаторах с аналогичным содержанием активных компонентов. Однако остаточное содержание металлов в этих же гидрогенизатах значительно превышает таковое в гидрогенизатах на катализаторах по предлагаемому способу, составляя от 56,7% до 70,6%) ванадия и от 83,1% до 87,7% железа вследствие низкой адсорбционной способности известного катализатора по отношению к металлсодержащим компонентам.From the materials of table 2 shows the correlation between the residual content of sulfur and metals in hydrogenates with a change in temperature in the catalyst bed and the volumetric feed rate. With a change in the pore volume of the catalyst from 0.58 to 0.92 cm 3 / g, the residual vanadium content varies from 55.5% to 22.5%, the residual iron content from 65.4% to 23.7%, and the residual content sulfur ranges from 19.8 ÷ 15.3%. The residual sulfur content in the hydrogenates obtained on the prototype catalyst is characteristic of the hydrotreating process of middle distillate fractions on catalysts with a similar content of active components. However, the residual metal content in the same hydrogenates significantly exceeds that in hydrogenated catalysts according to the proposed method, ranging from 56.7% to 70.6%) of vanadium and from 83.1% to 87.7% of iron due to the low adsorption capacity of the known catalyst in relation to metal-containing components.
Это подтверждается сравнительными данными по содержанию ванадия и железа в отработанных катализаторах по предлагаемому способу и в катализаторе-прототипе (таблица 2). Высокая металлоемкость катализаторов по предлагаемому способу с объемом пор 0,56-0,92 см3/г является следствием увеличения времени пребывания (контакта, удерживания) сырья, в том числе металлосодержащих компонентов, в порах и наличия на поверхности пор центров их адсорбции.This is confirmed by comparative data on the content of vanadium and iron in spent catalysts by the proposed method and in the prototype catalyst (table 2). The high metal content of the catalysts according to the proposed method with a pore volume of 0.56-0.92 cm 3 / g is a consequence of an increase in the residence time (contact, retention) of the raw materials, including metal-containing components, in the pores and the presence of centers of their adsorption on the pore surface.
Набор катализаторов от А(Э) до Е(Т) и их промежуточных форм по содержанию гидросиликазоля является основой для формирования защитного слоя катализаторов для процессов гидрооблагораживания среднедистиллятных фракций.A set of catalysts from A (E) to E (T) and their intermediate forms for the content of hydrosilicazole is the basis for the formation of a protective layer of catalysts for hydrofining processes of middle distillate fractions.
Пример. В реактор загружен набор катализаторов по 40 мл каждый сверху вниз: Е(Э)+Д(Э)+Г(Т)+В(Т), в условиях деметаллизации при температуре 320°C и объемной скорости 1 час-1 в расчете на весь набор. В течение 10 часов получен гидрогенизат с содержанием ванадия 13 ppm, железа 8 ppm и серы 1320 ppm. Результаты показывают ситовой эффект набора катализаторов по предлагаемому способу при использовании его в качестве защитного слоя в процессе гидрооблагораживания среднедистиллятной фракции.Example. The reactor is loaded with a set of catalysts of 40 ml each from top to bottom: E (E) + D (E) + G (T) + B (T), under demetallization conditions at a temperature of 320 ° C and a space velocity of 1 hour -1 per the whole set. Within 10 hours, a hydrogenate was obtained with a content of vanadium 13 ppm,
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014132912/04A RU2563252C1 (en) | 2014-08-11 | 2014-08-11 | Method of producing catalysts for demetallisation of oil fractions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014132912/04A RU2563252C1 (en) | 2014-08-11 | 2014-08-11 | Method of producing catalysts for demetallisation of oil fractions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2563252C1 true RU2563252C1 (en) | 2015-09-20 |
Family
ID=54147753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014132912/04A RU2563252C1 (en) | 2014-08-11 | 2014-08-11 | Method of producing catalysts for demetallisation of oil fractions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2563252C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2100079C1 (en) * | 1996-04-05 | 1997-12-27 | Сергей Михайлович Шебанов | Method of preparing catalyst for hydrofining of petroleum products |
RU2319543C1 (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-20 | Открытое акционерное общество "Ангарский завод катализаторов и органического синтеза" (ОАО "АЗКиОС") | Protective-layer catalyst for hydrofining of petroleum fractions |
US20100101979A1 (en) * | 2006-03-09 | 2010-04-29 | Peter Birke | Catalyst and hydrotreating process |
US20130126395A1 (en) * | 2007-11-14 | 2013-05-23 | Omer Refa Koseoglu | Process for demetallization of whole crude oil |
-
2014
- 2014-08-11 RU RU2014132912/04A patent/RU2563252C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2100079C1 (en) * | 1996-04-05 | 1997-12-27 | Сергей Михайлович Шебанов | Method of preparing catalyst for hydrofining of petroleum products |
US20100101979A1 (en) * | 2006-03-09 | 2010-04-29 | Peter Birke | Catalyst and hydrotreating process |
RU2319543C1 (en) * | 2006-09-21 | 2008-03-20 | Открытое акционерное общество "Ангарский завод катализаторов и органического синтеза" (ОАО "АЗКиОС") | Protective-layer catalyst for hydrofining of petroleum fractions |
US20130126395A1 (en) * | 2007-11-14 | 2013-05-23 | Omer Refa Koseoglu | Process for demetallization of whole crude oil |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10569254B2 (en) | Catalyst support and catalysts prepared therefrom | |
RU2673891C2 (en) | Hydrotreating catalyst composition containing heterocyclic polar compound, method of making such catalyst, and process of using such catalyst | |
RU2651269C2 (en) | Method for hydrotreatment of vacuum distillate using sequence of catalysts | |
JP4313265B2 (en) | Hydrodesulfurization catalyst and hydrodesulfurization method for petroleum hydrocarbons | |
US5851382A (en) | Selective hydrodesulfurization of cracked naphtha using hydrotalcite-supported catalysts | |
JP6842428B2 (en) | High HDN selective hydrogenation catalyst | |
JP2002504009A (en) | Catalysts for hydroprocessing and their use | |
RU2678578C2 (en) | Process for preparing hydrotreating catalyst | |
RU2691069C1 (en) | Method of producing a catalyst for demetallisation of oil fractions | |
JP2002239385A (en) | Method for producing hydrotreatment catalyst for hydrocarbon oil and method for hydrotreating hydrocarbon oil | |
JP4576334B2 (en) | Hydrotreating process for diesel oil fraction | |
JPS63289092A (en) | Hydrorefining method | |
RU2563252C1 (en) | Method of producing catalysts for demetallisation of oil fractions | |
JP2019177356A (en) | Hydrotreating catalyst for heavy hydrocarbon oil, method for producing hydrotreating catalyst for heavy hydrocarbon oil, and hydrotreating method for heavy hydrocarbon oil | |
JP4444690B2 (en) | Hydrotreating catalyst precursor, method for producing the same, and method for producing refined hydrocarbon oil | |
JP2014173025A (en) | Hydrogenation purification method for vacuum gas oil | |
US4814315A (en) | Pretreated alumina containing material and process for its preparation | |
JPH09150059A (en) | Production of hydrodesulfurization catalyst for hydrocarbon oil | |
US4778587A (en) | Hydrotreating process employing a pretreated alumina containing material | |
JP2006035052A (en) | Catalyst for hydro-desulfurizing petroleum hydrocarbon and hydro-desulfurizing method | |
JP2001316679A (en) | Method for hydro-refining heavy hydrocarbon oil | |
JPH01224049A (en) | Hydrocracking catalyst for residual oil | |
JP2004358326A (en) | Catalyst for hydrogenation treatment and its using method | |
JP5660672B2 (en) | Regeneration method for hydroprocessing catalyst of hydrocarbon oil | |
JP2019177357A (en) | Hydrotreating catalyst for heavy hydrocarbon oil, method for producing hydrotreating catalyst for heavy hydrocarbon oil, and hydrotreating method for heavy hydrocarbon oil |