RU2776952C1 - Каталитическая система для низкотемпературного риформинга бензиновой фракции, не прошедшей сероочистку - Google Patents

Каталитическая система для низкотемпературного риформинга бензиновой фракции, не прошедшей сероочистку Download PDF

Info

Publication number
RU2776952C1
RU2776952C1 RU2021130107A RU2021130107A RU2776952C1 RU 2776952 C1 RU2776952 C1 RU 2776952C1 RU 2021130107 A RU2021130107 A RU 2021130107A RU 2021130107 A RU2021130107 A RU 2021130107A RU 2776952 C1 RU2776952 C1 RU 2776952C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
catalytic system
carrier
reforming
low
Prior art date
Application number
RU2021130107A
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Юрьевич Кочетков
Дарья Алексеевна Кочеткова
Раиса Прохоровна Кочеткова
Николай Александрович Ищук
Оксана Васильевна Остальцева
Лариса Васильевна Брызгалова
Елена Владимировна Каширская
Наталья Игоревна Зинченко
Наталья Валерьевна Ваккер
Марат Фердинандович Минулин
Сергей Михайлович Билич
Оксана Николаевна Спиридонова
Святослав Сергеевич Сидоренко
Original Assignee
Алексей Юрьевич Кочетков
Дарья Алексеевна Кочеткова
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Юрьевич Кочетков, Дарья Алексеевна Кочеткова filed Critical Алексей Юрьевич Кочетков
Application granted granted Critical
Publication of RU2776952C1 publication Critical patent/RU2776952C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к каталитической системе низкотемпературного риформинга бензиновых фракций, не прошедших сероочистку, и может быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Каталитическая система содержит активные компоненты никеля и кобальта на оксидном носителе в количестве, мас.: оксид никеля 3,0-4,5 и оксид кобальта 3,0-3,5. В качестве носителя используют композицию оксида алюминия γAl2O3 и высококремнеземного цеолита марки ZSM-5 в массовом соотношении 2,3:1-2,5:1. При этом носитель промотирован оксидом молибдена 1,7% масс., оксидом меди 2,0% масс. и фосфорной кислотой 2,5% масс. Технический результат изобретения заключается в разработке каталитической системы низкотемпературного риформинга бензиновой фракции, обеспечивающей высокую стабильность в производстве риформинг-бензинов с пониженным содержанием ароматических углеводородов 34-35% масс., в том числе бензола до 0,83% масс., при сохранении октанового числа не менее 94 ед. и стабильного выхода риформата не менее 90%. 1 табл., 18 пр.

Description

Изобретение относится к каталитической системе низкотемпературного риформинга бензиновых фракций и может быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.
Одним из стимулов развития риформинга является постоянное введение новых требований к качеству моторных топлив и к их химическому составу.
В связи с этим во всем мире идут исследования по созданию новых, более активных и селективных катализаторов, по развитию гидрогенизационных, дегидрогенизационных и изомеризационных процессов, а также в направлении поиска более дешевых катализаторов, которые практически не уступают по своей активности и даже превосходят оригиналы - бифункциональные биметаллические платиновые катализаторы (RU 2084811, RU 2108154) и платиново-палладиевый катализатор (US 83497554), или катализатор (RU 2027506), который содержит платину или смесь платины с промотором рением или иридием, вольфрамом или молибденом при массовом соотношении Pt : промотор (0,5-12):1 на основе, содержащей носитель - цеолит типа ZSM-5, ZSM-8 или ZSM-11 с силикатным модулем 25; 100.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является катализатор риформинга, который содержит 5-75 масс. цеолита типа ZSM, 0,2-1,2 масс. платины или платины с промотором, 0,4-6,8 масс. оксида щелочного металла из числа лития, или натрия, или калия, и оксид алюминия до 100 масс., а в качестве промотора содержит рений, или иридий, или родий, или вольфрам или молибден при соотношении платины и промотора (0,5-12):1.
Условия риформинга: давление 1,4 МПа, объемная скорость подачи сырья 1,5 ч-1, молярное соотношение водорода : сырье - 7:1, температура опыта в пределах 510°С (прототип RU 2043149).
Недостатками указанного прототипа являются:
- использование двух дорогостоящих платиновых катализаторов;
- необходимость предварительной сероочистки;
- невысокая стабильность катализаторов;
- большое содержание ароматики и бензола.
Платиновый катализатор ускоряет реакции гидрирования и дегидрирования и, следовательно, способствует образованию ароматических углеводородов и непрерывному гидрированию промежуточных продуктов, способствующих коксованию. Наблюдается тенденция к ускорению реакций деметализирования раскрытия нафтеновых колец.
Сорбция продуктов реакции необратимо разрушает катализатор, вызывает потерю активности, которая не может быть восстановлена даже в процессе регенерации. При этом требуется довольно частая замена очень дорогого катализатора. Практика показывает, что срок службы платиновых катализаторов при обязательной его регенерации методом выжига и последующего этапа оксихлорирования составляет не более 2 лет.
Для проведение низкотемпературного риформинга бензиновых фракций используется совокупность платиносодержащих цеолитсодержащих катализаторов, загруженных в отдельные проточные реакторы, которые соединяются последовательно, строго в определенном порядке, т.к. способ риформинга бензиновой фракции с применяемой каталитической системой в патенте RU 2670108, в первом реакторе - платина, цеолит структуры AEL, оксид алюминия, во втором и третьем реакторах - платина, магний, цеолит структуры LTL, оксид алюминия, позволяющий пропускать бензиновую фракцию через каталитическую систему сырья с объемной скоростью 1,5-3,0 ч-1 при температуре в первом реакторе 350-380°с, а во втором и третьем реакторах - при температуре 460-500°С и давлении 15-20 атм., при этом соотношение водородхырье поддерживают в пределах 1200-1300:1 нл/л.
Во всех образцах катализатора, используемых в процессе риформинга, содержание платины составляет 0,1-0,3% масс.
При меньшем содержании платины уменьшается стабильность и устойчивость катализатора к действию ядов, которые необратимо разрушают катализатор, в следствии чего он не может быть восстановлен даже регенерацией.
В настоящее время в мире существует большое число промышленных платиносодержащих катализаторов, основным недостатком которых, главным образом, является потеря активности катализатора. Наблюдается отложение кокса как на его поверхности, так и в порах. А в период регенерации путем выжига в потоке, содержащем кислород, при повышенной температуре способствует миграции и, соответственно, слиянию частиц металла. По этой причине активность катализатора полностью не восстанавливается при использовании в процессе риформинга несколько последовательных реакторов, что и является основным недостатком - сложное переключение между реакторами в ходе процесса и частая смена реакционной среды в реакторах от среды риформинга до среды стадии регенерации.
Задачей настоящего изобретения является разработка каталитической системы низкотемпературного риформинга бензиновой фракции, обеспечивающей высокую стабильность в производстве риформинг-бензинов с пониженным содержанием ароматических углеводородов 34-35% масс., в том числе бензола до 0,83% масс., при сохранении октанового числа не менее 94 ед. и стабильного выхода риформата не менее 90%.
Поставленная задача решается тем, что в отличие от известных платиносодержащих катализаторов, предлагаемая каталитическая система для низкотемпературного риформинга возможна для бензиновой фракции, не прошедшей сероочистку, содержащая активные компоненты на оксидном носителе, при этом в качестве активных компонентов используют никель и кобальт, а в качестве носителя используют композицию оксида алюминия γAl2O3 и высококремнеземного цеолита марки ZSM-5 в массовом соотношении 2,3:1-2,5:1 соответственно, причем носитель промотирован оксидом молибдена 1,7% масс., оксидом меди 2,0% масс., и фосфорной кислотой 2,5% масс., при этом каталитическая система имеет следующее содержание компонентов, % масс.: оксид никеля - 3,0-4,5; оксид кобальта - 3,0-3,5.
Отличительными признаками предъявленной никелькобальталюмоцеолитсодержащая каталитической системы является то, что кислотные центры носителя, на которых расположены каталитические центры никеля и кобальта, в присутствии промоторов (молибдена, меди и фосфорной кислоты) протекают реакции изомеризации нафтеновых колец, гидрокрекинг парафинов, а также частичная изомеризация образующихся низкомолекулярных парафинов и олефинов.
Каталитическая система позволяет осуществить риформинг бензиновой фракции 60-180°С при несколько более мягком режиме: температуре 400-430°С, давлении 1,3-1,5 МПа, объемной скорости подачи сырья до 1,5 ч-1, кратности циркуляции водородсодержащего газа 50-60 нм33 с кислородсодержащей присадкой - водный раствор фосфорной кислоты в количестве не менее 2,5% масс., и при подаче до 10% масс., перегретого пара при температуре не ниже 450°С, в сравнении с прототипом - катализатором, содержащим платину и смесь платины с промотором (рений, иридий или родий, вольфрам, молибден), содержащий высококремнеземный цеолит ZSM-5, ZSM-8 или ZSM-11.
Предлагаемая никелькобальталюмоцеолитсодержащая каталитическая система, промотированная вышеуказанными промоторами, регулирует кислотную функцию носителя, матрицу каталитической системы и способствует равномерному распределению активных Ni-Co центров в порах каталитической системы и интенсивному протеканию массообменных процессов, выполняющих не только функцию подвода к активным центрам Ni-Co молекул сырья и отвода от него продуктов реакции, но и сохраняет кислотность активных центров, необходимую для протекания изомеризации и циклизации углеводородов в течении всей эксплуатации, не требуя процесса регенерации низкотемпературной бензиновой фракции, не прошедшей сероочистку.
Каталитическая система в течение всей эксплуатации обеспечивает необходимое превращение сырья при заданных объемных скоростях подачи прямогонной бензиновой фракции 60-180°С, не прошедшей сероочистку, через каталитическую систему, при этом обеспечивается максимально глубокое превращение и наибольший выход готовой продукции - риформата 90-91% и водорода.
Каталитическую систему готовят следующим образом: в носитель, состоящий из смеси гамма-окиси алюминия γAl2O3 и высококремнеземного цеолита марки ZSM-5 в соотношении 2,3:1-2,5:1 соответственно, добавляют окись молибдена, окись меди, фософорную кислоту, в полученную катализаторную композицию при хорошем перемешивании добавляем азотную кислоту для гомогенизации катализаторной массы. Полученную катализаторную массу при температуре 50-60°С выдерживаем в течении 10 часов, а затем формуем в экструдаты - гранулы размером 3-5 мм. Гранулы каталитической системы одновременно провяливают в течении 20-24 часов при температуре 80-90°С, затем прокаливают в потоке воздуха при температуре 700°С в течение 5 часов. Пропитку гранул ведут при температуре 70-80°С раствором азотнокислого никеля и кобальта в фосфорной кислоте в течение 4-5 часов, избыток раствора выпаривают, затем сушат в течение 10-15 часов в потоке воздуха при температуре 80-90°С, а затем прокаливают при температуре 450-500°С в течение 4,5 часов.
Пример 1.
В носитель, состоящий из гамма-окиси алюминия γAl2O3 в количестве 71,5 г и высококремнеземного цеолита марки ZSM-5 в количестве 28,5 г добавляли промоторы оксид молибдена в количестве 1,7 г, оксида меди - 2 г.
Полученную катализаторную композицию перемешивали и замешивали на смеси кислот в 10% растворе азотной и 1,5% фосфорной кислоты.
Полученную катализаторную смесь хорошо перемешивали и выдерживали при температуре 50-60°С в течение 10 часов, затем катализаторную массу формовали в экструдаты-гранулы 3-5 мм, сушили, одновременно провяливали при температуре 80-90°С в течение 20-24 часов в потоке воздуха, а затем прокаливали при температуре 700°С в течение 5 часов.
После прокалки гранулы каталитической системы пропитывали раствором азотнокислого никеля - 3 г и кобальта 2 г, фосфорной кислоты 1 г в течение 4 часов.
После просушки в потоке воздуха при температуре 80-90°С в течение 5-6 часов гранулы каталитической системы прокаливали при температуре 450-500°С в течение 4-5 часов.
Примеры 2-18.
Каталитическую систему готовили по примеру 1 с разницей:
В примерах 1-6 выяснялось влияние различного количества гамма-окиси алюминия γAl2O3 и высококремнеземного цеолита марки ZSM-5 в носителе на выход риформата, при этом его октановое число и содержание ароматических соединений, количество каталитически активных компонентов оксидов никеля и кобальта, а также количество промоторов в каталитической системе постоянными (Таблица 1).
Процесс риформинга проводился при температуре 400-430°С, давлении 1,3-1,5 МПа, объемной скорости подачи прямогонной бензиновой фракции 1,4 ч-1, кратности циркуляции водородсодержащего газа 50-60 нм33 и подаче перегретого пара не менее 10% с температурой не ниже 450°С.
В примерах 7-9 изучалось влияние количества оксида никеля в каталитической системе, в примерах 10-12 - влияние окиси кобальта, в примерах 13-15 - количество промотора оксида молибдена, в примерах 16-18 - количество оксида меди.
Во всех опытах концентрация фосфорной кислоты - 2,5% масс.
Из приведенных данных видно, что заявленная никелькобальтсодержащая каталитическая система на основе алюмоцеолитсодержащего носителя в присутствии промоторов молибдена, меди и фосфора обеспечивает в процессе низкотемпературного риформинга бензиновой фракции, не прошедшей серороочистку, октановое число в пределах 94-95 и выход риформата в пределах 90-91% и содержание ароматических соединений в пределах 33-35%.
При этом важное значение имеет то, что в процессе риформинга каталитическая система не требует регенерации, поскольку в присутствии острого водного пара с температурой не ниже 450°С исключается процесс коксования поверхности каталитической системы, при этом сохраняя стабильно высокое октановое число и высокий выход риформата.
Внедрение предлагаемой каталитической системы в сравнении с платиносодержащими катализаторами позволит повысить качество риформата за счет снижения содержания ароматических углеводородов с 50% масс. до 33-35% масс., в том числе наиболее токсичного и нежелательного компонента бензола, содержание которого в получаемом риформате колеблется в пределах 0,6-0,8% масс. и высоком выходе не менее 90%.
Предлагаемое изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности - заводах топливного направления для получения высокооктанового бензина, поскольку получаемое топливо обладает стабильно всеми качествами.
Таблица 1.
Figure 00000001

Claims (2)

  1. Каталитическая система для низкотемпературного риформинга бензиновой фракции, не прошедшей сероочистку, содержащая активные компоненты на оксидном носителе, отличающаяся тем, что в качестве активных компонентов используют никель и кобальт, а в качестве носителя используют композицию оксида алюминия γAl2O3 и высококремнеземного цеолита марки ZSM-5 в массовом соотношении 2,3:1-2,5:1 соответственно, причем носитель промотирован оксидом молибдена 1,7% масс., оксидом меди 2,0% масс. и фосфорной кислотой 2,5% масс., при этом каталитическая система имеет следующее содержание компонентов, % масс.:
  2. Оксид никеля 3,0-4,5 Оксид кобальта 3,0-3,5
RU2021130107A 2021-10-14 Каталитическая система для низкотемпературного риформинга бензиновой фракции, не прошедшей сероочистку RU2776952C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2776952C1 true RU2776952C1 (ru) 2022-07-29

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2043149C1 (ru) * 1992-08-26 1995-09-10 Научно-внедренческая фирма "Катализатор" Катализатор для риформинга бензиновых фракций
WO2019004874A1 (ru) * 2017-06-27 2019-01-03 Акционерное Общество "Газпромнефть-Онпз" Катализатор изодепарафинизации и способ получения низкозастывающих дизельных топлив с его использованием
RU2691069C1 (ru) * 2018-12-27 2019-06-10 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (АО "ВНИИ НП") Способ получения катализатора деметаллизации нефтяных фракций
RU2691067C1 (ru) * 2018-12-27 2019-06-10 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (АО "ВНИИ НП") Способ гидрогенизационного облагораживания углеводородного сырья
RU2738084C1 (ru) * 2019-10-03 2020-12-07 Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") Состав и способ приготовления катализатора гидродеметаллизации

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2043149C1 (ru) * 1992-08-26 1995-09-10 Научно-внедренческая фирма "Катализатор" Катализатор для риформинга бензиновых фракций
WO2019004874A1 (ru) * 2017-06-27 2019-01-03 Акционерное Общество "Газпромнефть-Онпз" Катализатор изодепарафинизации и способ получения низкозастывающих дизельных топлив с его использованием
RU2691069C1 (ru) * 2018-12-27 2019-06-10 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (АО "ВНИИ НП") Способ получения катализатора деметаллизации нефтяных фракций
RU2691067C1 (ru) * 2018-12-27 2019-06-10 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (АО "ВНИИ НП") Способ гидрогенизационного облагораживания углеводородного сырья
RU2738084C1 (ru) * 2019-10-03 2020-12-07 Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") Состав и способ приготовления катализатора гидродеметаллизации

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5658453A (en) Integrated aromatization/trace-olefin-reduction scheme
US3943050A (en) Serial reforming with zirconium-promoted catalysts
US4134823A (en) Catalyst and hydrocarbon conversion process
US4935566A (en) Dehydrocyclization and reforming process
US3772184A (en) Reforming petroleum hydrocarbons with catalysts promoted with gallium and rhenium
US4867864A (en) Dehydrogenation, dehydrocyclization and reforming catalyst
US4882040A (en) Reforming process
US4018711A (en) Catalytic composition
US3772183A (en) Reforming petroleum hydrocarbons with gallium-promoted catalysts
RU2776952C1 (ru) Каталитическая система для низкотемпературного риформинга бензиновой фракции, не прошедшей сероочистку
US3707460A (en) Naphtha hydroforming process
WO2020050092A1 (ja) キシレンの製造方法
US7687049B2 (en) Apparatus and process for removal of carbon monoxide
EP0017474B1 (en) Reforming with an improved rhenium-containing catalyst
US4319984A (en) Reforming with an improved platinum-containing catalyst
US5011805A (en) Dehydrogenation, dehydrocyclization and reforming catalyst
EP0027741B1 (en) Reforming catalyst and its use for the reforming of a hydrocarbon stream
US4077909A (en) Non-noble-metal-mordenite reforming catalyst
US4469812A (en) Reforming catalyst containing a group VIII noble metal, a group VIII non-noble metal, and gallium on separate support particles
US4929792A (en) Dehydrogenation, dehydrocyclization and reforming catalyst
US3798154A (en) Reforming with a non-noble-metal-mordenite catalyst
US4407736A (en) Catalyst and process of preparing
NZ234416A (en) Reforming naphtha with boron-containing large-pore zeolites
EP0141587B1 (en) Borosilicate-containing catalyst and reforming processes employing same
US4136060A (en) Catalyst and hydrocarbon conversion process