WO2016054702A1 - Additive for reducing sox gas emission in hydrocarbon fluid catalytic cracking units - Google Patents

Additive for reducing sox gas emission in hydrocarbon fluid catalytic cracking units Download PDF

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Eliana CARMO DE SOUZA
Lam Yiu Lau
William Richard Gilbert
Rodolfo Eugênio RONCOLATTO
Eliana Bernadete CASTRO MATTOS
Maria Luisa Aleixo GONÇALVES
Marcelo Maciel Pereira
Bianca Guatiguaba DE OLIVEIRA
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Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras
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Definitions

  • Oxidation reduction promoter preferably cerium oxide - Ce0 2 , which is an active metal phase impregnated to the support with the function of favoring the reactions involved in the process, is also necessary. , such as the oxidation of S0 2 to S0 3 .
  • the invention addresses the use of additives in admixture with the circulation catalyst inventory in an FCC process, being applicable to hydrocarbon-containing fillers;
  • the SOx emission concentrations in the regenerator effluent gas are controlled, providing the reduction of atmospheric pollutants in the oil refining.
  • Figure 2 illustrates the Raman spectra of two samples: (3a) Analytical grade anhydrous calcium sulfate reagent - CaS0 4 PA, for comparison; (3b) CA1S: 10% w / w CaO incorporated in gamma-alumina and sulfated; (3c) CAV1S: 10% w / w CaO and 3% w / w vanadium incorporated into gamma-alumina and sulfated.
  • an oxireduction promoting metal such as iron, copper, zinc, chromium, manganese, and especially vanadium, preferably 3% w / w vanadium is incorporated.
  • the mechanism of action of the promoter in reducing CaS0 4 is not well known. It is speculated that the promoter acts either by effectively participating in the reduction step by forming an unstable intermediate under riser conditions, or by inducing the formation of an alternative structure for Ca_S_4 4 _supported.which is easier. reduced.
  • the CA1 V and CA1 Vc additives were subjected to FCC catalyst frictional resistance testing by air injection in a home-made unit.

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Abstract

The present invention provides additives for reducing SOx emission in hydrocarbon fluid catalytic cracking units, prepared on the basis of an alumina substrate, with a large surface area of at least 150 m2/g and a large pore volume of at least 0.25 cm3/g, and containing calcium in a concentration of at least 5% in the form of calcium oxide and an oxyreduction promoter in a concentration range from 1 to 5% m/m in the form of the oxide thereof.

Description

ADITIVOS PARA REDUÇÃO DAS EMISSÕES DE GASES SOx EM UNIDADES DE CRAQUEAMENTO CATALÍTICO FLUIDO DE ADDITIVES FOR REDUCING SOx GAS EMISSIONS IN FLUID CATALYTIC CRACKING UNITS
HIDROCARBONETOSHYDROCARBONS
CAMPO DA INVENÇÃO FIELD OF INVENTION
A presente invenção trata de aditivos para a redução das emissões de gases poluentes do tipo SOx em unidades de craqueamento catalítico fluido de hidrocarbonetos (FCC), mais especificamente a aditivos preparados a partir de óxidos de cálcio e um promotor de oxirredução dispersos em um suporte de alto volume de poros.  The present invention relates to additives for reducing SOx-type pollutant gas emissions in hydrocarbon fluid catalytic cracking units (FCC), more specifically to additives prepared from calcium oxides and a redox promoter dispersed on a carbon support. high pore volume.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO BACKGROUND OF THE INVENTION
O processo de craqueamento catalítico em leito fluidizado (FCC) destaca-se em uma refinaria por transformar frações pesadas do petróleo em produtos de alto valor agregado, notadamente gasolina. O catalisador de FCC, composto por zeólita Y, matriz ativa de alumina, matriz sintética de sílica e matriz inerte de caulim, é o composto responsável pelo craqueamento da carga e o rendimento dos produtos.  The fluidized catalytic cracking (FCC) process stands out in a refinery for turning heavy fractions of petroleum into high value-added products, notably gasoline. The FCC catalyst, consisting of zeolite Y, active alumina matrix, synthetic silica matrix and inert kaolin matrix, is the compound responsible for load cracking and product yield.
Os principais componentes da unidade industrial de FCC são o riser, reator onde ocorrem as reações de craqueamento da carga, gerando os produtos, e o vaso regenerador, onde o catalisador gasto é queimado para se eliminar coque e contaminantes metálicos depositados em sua superfície. Após a regeneração, o catalisador é reinjetado no riser para um novo ciclo de reações.  The main components of the FCC industrial unit are the riser, reactor where the cracking reactions occur, generating the products, and the regenerating vessel, where the spent catalyst is burned to eliminate coke and metallic contaminants deposited on its surface. After regeneration, the catalyst is reinjected in the riser for a new reaction cycle.
Durante a queima do coque, enxofre contaminante, oriundo da carga, também é oxidado, liberando gases S02 e S03, doravante denominados gases SOx. A emissão de SOx é potencialmente maléfica ao meio ambiente e à saúde humana por ocasionar a chuva ácida e a formação de material particulado na atmosfera. No Brasil e no mundo, entidades regulamentadores ambientais impõem normas restritivas às emissões industriais e veiculares de SOx.. During the burning of coke, contaminant sulfur from the cargo is also oxidized, releasing gases S0 2 and S0 3 , hereafter referred to as SOx gases. The emission of SOx is potentially harmful to the environment and human health by causing acid rain and the formation of particulate matter in the atmosphere. In Brazil and worldwide, environmental regulators impose restrictive standards on industrial and vehicular SOx emissions.
Com isto, torna-se critico o controle de emissões de uma unidade de FCC, já que esta unidade é a maior emissora individual de S02 de uma refinaria, contribuindo com aproximadamente 17% do total emitido do poluente. With this, it becomes critical to control emissions from a FCC, as this unit is the largest single S0 2 emitter of a refinery, contributing approximately 17% of total pollutant emissions.
Uma técnica adotada para o controle das emissões de SOx consiste na mistura física de aditivos ao catalisador-base de FCC na proporção de 0,5% a 3% em peso. Aditivos são sistemas catalíticos específicos para captura dos gases SOx durante a queima do catalisador gasto, reduzindo a emissão atmosférica do contaminante.  One technique adopted for controlling SOx emissions is the physical mixing of additives to the FCC base catalyst in a ratio of 0.5% to 3% by weight. Additives are specific catalytic systems for capturing SOx gases during spent catalyst firing, reducing the atmospheric emission of the contaminant.
Aditivos comerciais para abatimento de emissão de SOx são constituídos por óxido de magnésio na forma de espinelio ou hidrotalcita. Nos espinélios ocorrem óxidos mistos de MgO e Al203 com a estrutura MgAI204, enquanto que hidrotalcitas são hidroxicarbonatos de magnésio e alumínio pertencentes à classe de compostos chamados argilas aniônicas, de estrutura lamelar e fórmula [Mg6Al2(OH)16](C03).4H20. Faz-se também necessário o promotor de oxirredução, preferencialmente óxido de cério - Ce02, que é uma fase metálica ativa impregnada ao suporte com a função de favorecer cineticamente as reações envolvidas no processo, como a oxidação de S02 a S03. Commercial SOx emission abatement additives consist of magnesium oxide in the form of spinel or hydrotalcite. Spinel contains mixed oxides of MgO and Al 2 0 3 with the structure MgAI 2 0 4 , while hydrotalcites are magnesium and aluminum hydroxycarbonates belonging to the class of compounds called anionic clays of lamellar structure and formula [Mg 6 Al 2 (OH ) 16 ] (C0 3 ) .4H 2 0. Oxidation reduction promoter, preferably cerium oxide - Ce0 2 , which is an active metal phase impregnated to the support with the function of favoring the reactions involved in the process, is also necessary. , such as the oxidation of S0 2 to S0 3 .
O mecanismo de atuação do aditivo envolve duas etapas. Primeiramente, no regenerador à temperatura aproximada de 710°C e com a presença de oxigénio, o aditivo promove a oxidação de S02 a S03 e a formação do sulfato de magnésio, MgS04, de acordo com as reações 1.1 a 1.3: The mechanism of action of the additive involves two steps. Firstly, in the regenerator at approximately 710 ° C and with the presence of oxygen, the additive promotes the oxidation of S0 2 to S0 3 and the formation of magnesium sulfate, MgS0 4 , according to reactions 1.1 to 1.3:
Reações no regenerador:  Regenerator reactions:
S (coque) + 02→ S02 (1.1 ) S (coke) + 0 2 → S0 2 (1.1)
502 + 02→ S03 (1.2) 50 2 + 0 2 → S0 3 (1.2)
503 + MgO→ MgS04 (1.3) 50 3 + MgO → MgSO 4 (1.3)
Em seguida, o sulfato formado segue até o r/ser juntamente com o catalisador regenerado. O riser apresenta, um ambiente.redutor_devido às moléculas de H2 e hidrocarbonetos leves oriundas do craqueamento da carga. Nesta condição, o sulfato deve ser reduzido a H2S e MgO (reação 1.4) para que o H2S seja liberado e, na presença dos demais produtos de FCC, conduzido ao devido tratamento. O aditivo, por sua vez, torna-se recuperado para retornar ao regenerador e iniciar um novo ciclo de captura e dessorção de enxofre. Também pode ocorrer a regeneração do MgO com liberação de S02 (reação 1.5). Outro mecanismo possível é a formação do sulfeto MgS no riser (reação 1.6) e sua posterior conversão a MgO na etapa de retificação (reação 1.7): Then, the formed sulfate proceeds to or together with the regenerated catalyst. The riser presents a reductive environment due to the H 2 molecules and light hydrocarbons from the cracking of the charge. In this condition, sulfate must be reduced to H 2 S and MgO (reaction 1.4) in order for H 2 S to be released and, in the presence of the other FCC products, lead to appropriate treatment. The additive in turn becomes recovered to return to the regenerator and start a new sulfur capture and desorption cycle. There may also be MgO regeneration with release of S0 2 (reaction 1.5). Another possible mechanism is the formation of the riser MgS sulfide (reaction 1.6) and its subsequent conversion to MgO in the rectification step (reaction 1.7):
Reações no riser. Reactions in the riser.
MgS04 + 4H2→ MgO + H2S + 3H20 (1.4) MgSO 4 + 4H 2 → MgO + H 2 S + 3H 2 0 (1.4)
MgS04 + H2→ MgO + S02 + H20 (1.5) MgSO 4 + H 2 → MgO + S0 2 + H 2 0 (1.5)
MgS04 + 4H2→ MgS + 4H20 (1.6) MgSO 4 + 4H 2 → MgSO + 4H 2 0 (1.6)
Reação no retificador: Rectifier Reaction:
MgS + H20→ MgO + H2S (1.7) MgS + H 2 0 → MgO + H 2 S (1.7)
Para obedecer a estas premissas, o aditivo deve formar um sulfato que seja estável nas condições oxidantes do regenerador, mas que seja instável sob as condições redutoras do riser. Óxido de cálcio liga-se mais fortemente ao S03 que MgO, de modo que a substituição de MgO por CaO aumentaria a eficiência do aditivo para armazenar SOx. Além disso, a substituição de magnésio por cálcio pode reduzir o custo final do aditivo, já que óxido de cálcio é encontrado no mercado com menor custo, em comparação a óxido de magnésio. To comply with these assumptions, the additive must form a sulfate that is stable under the oxidizing conditions of the regenerator but is unstable under the reducing conditions of the riser. Calcium oxide binds more strongly to S0 3 which MgO so that the substitution of MgO for CaO increase additive efficiency for storing SOx. Moreover, the magnesium replacement by calcium can reduce the final cost of the additive, as Calcium oxide is found in the market with lower cost as compared to magnesium oxide.
No entanto, o emprego de CaO é fortemente contra-indicado pela literatura, sob a justificativa de que o sulfato de cálcio resultante, justamente por ser muito estável, não se decompõe no riser, limitando drasticamente a vida útil do aditivo. Os aditivos comerciais para uso nas unidades de FCC não possuem cálcio em sua composição.  However, the use of CaO is strongly contraindicated in the literature, on the grounds that the resulting calcium sulfate, precisely because it is very stable, does not break down in the riser, drastically limiting the useful life of the additive. Commercial additives for use in FCC units do not contain calcium in their composition.
O emprego de óxido de cálcio para tratamento de SOx registrado na literatura diz respeito aos minerais dolomita (CaC03.MgC03) e calcário (CaC03), utilizados como absorventes de enxofre em usinas que queimam carvão para produção de energia. Nas décadas passadas, justamente devido à estabilidade dos produtos de reação e ao baixo custo da matéria- prima, os absorventes gastos podiam ser simplesmente descartados. Entretanto, devido a normas ambientais mais restritivas, tornou-se necessária a etapa de regeneração do aditivo, em que o material gasto e tratado com um gás redutor, como hidrogénio, metano ou monóxido de carbono, a temperaturas acima de 1000°C, condição inexistente na unidade de FCC. The use of calcium oxide for SOx treatment reported in the literature concerns dolomite (CaC0 3 .MgC0 3 ) and limestone (CaC0 3 ) minerals, used as sulfur absorbers in burning plants. coal for energy production. In the past decades, precisely because of the stability of reaction products and the low cost of raw materials, spent pads could simply be discarded. However, due to stricter environmental standards, the step of regeneration of the additive has become necessary where waste material treated with a reducing gas such as hydrogen, methane or carbon monoxide at temperatures above 1000 ° C is required. nonexistent in the FCC unit.
A patente US 4,529,502 explora o uso de CaO suportado em alumina como aditivo para a UFCC. A fim de contornar o problema da desativação do aditivo, a patente descreve a necessidade de se instalar um reator adicional, entre o regenerador e o riser, justamente para decompor o CaS04 em elevadas temperaturas e presença de gás redutor. Isto encareceria deveras o processo de remoção de SOx. US 4,529,502 explores the use of alumina supported CaO as an additive for UFCC. In order to circumvent the problem of deactivation of the additive, the patent describes the need to install an additional reactor between the regenerator and the riser precisely to decompose CaS0 4 at elevated temperatures and presence of reducing gas. This would make the SOx removal process very expensive.
O pedido de patente MX 2009004594A reivindica aditivos à base de metais alcalinos terrosos, incluindo magnésio e cálcio e metais da série de transição suportados em alumina. No entanto, cálcio não é o componente principal do aditivo. Os óxidos tais como de cálcio e vanádio são impregnados sobre a alumina juntamente com oxido de magnésio, não existindo nenhuma vantagem adicional dessas composições em comparação àquela utilizando principalmente magnésio.  MX patent application 2009004594A claims alkaline earth metal additives including magnesium and calcium and alumina-supported transition series metals. However, calcium is not the main component of the additive. Oxides such as calcium and vanadium are impregnated on alumina together with magnesium oxide, and there is no further advantage of such compositions compared to that using mainly magnesium.
Já o pedido de patente US 2008/0227625, descreve aditivos para a redução de NOx compreendendo um metal alcalino ou alcalino terroso (preferencialmente cálcio e/ou manganês), fósforo, e metais de transição num suporte. A composição preferida do aditivo compreende: CaO (3 a 6 % em massa), P205 (3 a 5 % em massa), MOx (1 a 4% em massa), onde M é um metal de transição e x varia com o estado de oxidação do metal, tendo como suporte alumina (85 % a 93% em massa). US 2008/0227625 discloses NOx reduction additives comprising an alkaline or alkaline earth metal (preferably calcium and / or manganese), phosphorus, and transition metals in a support. The preferred composition of the additive comprises: CaO (3 to 6 wt%), P 2 0 5 (3 to 5 wt%), MOx (1 to 4 wt%), where M is a transition metal and x varies with the oxidation state of the metal, supported by alumina (85% to 93% by mass).
Neste caso, a presença de fósforo, mais__especificamente de fosfatos, facilitaria a formação e redução de sulfatos de metais alcalinos ou alcalinos terrosos pela formação de revestimentos superficiais ou monocamadas altamente dispersas de fosfatos de metais alcalinos/alcalinos terrosos no suporte de alumina, prevenindo, a formação de espinélios de metais alcalinos terrosos. Apesar de promover a estabilização dos sulfatos de metais alcalinos/alcalinos terrosos, a presença do fósforo na formulação do aditivo leva a inibição da captura de S03 pelo óxido de cálcio, conforme pode-se observar pela análise dos exemplos apresentados. In this case, the presence of phosphorus, more specifically phosphates, would facilitate the formation and reduction of alkali metal sulfates or alkaline earth by the formation of highly dispersed alkaline / earth alkaline metal phosphate surface or monolayer coatings on the alumina support, preventing the formation of alkaline earth metal spinel. Although it promotes the stabilization of alkaline / alkaline earth metal sulphates, the presence of phosphorus in the additive formulation leads to the inhibition of the capture of SO 3 by calcium oxide, as can be seen from the analysis of the examples presented.
Desta forma, ainda é inédito um sistema catalítico contendo cálcio como componente principal, onde não há a necessidade de se incorporar outros elementos, como o magnésio, ou de estruturas cristalinas específicas (espinélios), capaz de reduzir as emissões de gases poluentes do tipo SOx em unidades de craqueamento catalítico fluido de hidrocarbonetos.  Thus, a catalytic system containing calcium as a main component is still unheard of, where there is no need to incorporate other elements, such as magnesium, or specific crystalline structures (spinel), capable of reducing SOx-type pollutant gas emissions. in hydrocarbon fluid catalytic cracking units.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO SUMMARY OF THE INVENTION
No refino de petróleo, o controle de emissões de gases do tipo SOx em unidades de processo de craqueamento catalítico fluido - FCC pode ser vantajosamente efetuado por mistura de aditivos ao inventário do catalisador de circulação.  In oil refining, the control of SOx-type gas emissions in fluid catalytic cracking process units - FCC can be advantageously performed by mixing additives into the circulation catalyst inventory.
Tais aditivos compreendem partículas de óxido de cálcio e de um agente promotor de oxirredução, onde o óxido de cálcio atua como um agente armazenador de enxofre, sendo tais partículas altamente dispersas, na forma de pequenos cristalitos, sobre o suporte de alto volume de poros.  Such additives comprise calcium oxide particles and an oxirreduction promoting agent, where calcium oxide acts as a sulfur storage agent, such particles being highly dispersed, in the form of small crystallites, on the high pore volume support.
O produto obtido tem alta eficiência na captura de enxofre durante a etapa de regeneração de catalisadores gastos de FCC e é susceptível a redução das partículas de sulfato absorvidas em sua superfície sob as condições do r/ser, garantindo a regeneração do aditivo e um maior tempo de campanha.  The product obtained has high sulfur capture efficiency during the regeneration step of FCC spent catalysts and is susceptible to reduction of sulfate particles absorbed on its surface under r / ser conditions, ensuring additive regeneration and a longer time. campaign
Desta forma, a presente invenção provê aditivos preparados a partir de um suporte do tipo alumina, com alta área superficial, pelo menos 150 m2/g, e um alto volume poroso, pelo menos 0,25 cm3/g, tendo incorporados: Thus, the present invention provides additives prepared from of an alumina-type support having a high surface area of at least 150 m 2 / g and a high pore volume of at least 0,25 cm 3 / g incorporating:
a) cálcio, na forma de óxido de cálcio em concentração de pelo menos 5%.  (a) calcium in the form of calcium oxide at a concentration of at least 5%.
b) Um agente promotor de oxirredução, na forma de seu óxido, na faixa de concentração entre 1 e 5 % m/m.  (b) an oxide reduction promoter, in the form of its oxide, in the concentration range between 1 and 5% w / w.
A mistura de tal aditivo ao inventário do catalisador de circulação em uma unidade de FCC provê o controle de emissões poluentes de SOx, mantendo os níveis de conversão e rendimento dos produtos da unidade em condições de craqueamento catalítico fluido.  Mixing such an additive to the circulation catalyst inventory in an FCC unit provides control of SOx pollutant emissions while maintaining the unit's product conversion and yield levels under fluid catalytic cracking conditions.
Portanto, a invenção trata da utilização de aditivos em mistura ao inventário do catalisador de circulação em um processo de FCC, sendo aplicável a cargas contendo hidrocarbonetos; vantajosamente, são controladas as concentrações de emissões SOx no gás efluente do regenerador, proporcionando a redução de poluentes atmosféricos no refino de petróleo.  Therefore, the invention addresses the use of additives in admixture with the circulation catalyst inventory in an FCC process, being applicable to hydrocarbon-containing fillers; Advantageously, the SOx emission concentrations in the regenerator effluent gas are controlled, providing the reduction of atmospheric pollutants in the oil refining.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
A Figura 1 ilustra difratogramas de duas amostras: (1a) Suporte gama-alumina; (1 b) Aditivo CA1V: 10% m/m CaO e 3% vanádio incorporados em gama-alumina. Figure 1 illustrates diffractograms of two samples: (1a) Gamma-alumina support; (1b) CA1V additive: 10% w / w CaO and 3% vanadium incorporated into gamma alumina.
A Figura 2 ilustra os espectros de Raman de duas amostras: (3a) Reagente grau analítico sulfato de cálcio anidro - CaS04 PA, para comparação; (3b) CA1S: 10% m/m CaO incorporado em gama-alumina e sulfatado; (3c) CAV1S: 10% m/m CaO e 3% m/m vanádio incorporados em gama-alumina e sulfatado. Figure 2 illustrates the Raman spectra of two samples: (3a) Analytical grade anhydrous calcium sulfate reagent - CaS0 4 PA, for comparison; (3b) CA1S: 10% w / w CaO incorporated in gamma-alumina and sulfated; (3c) CAV1S: 10% w / w CaO and 3% w / w vanadium incorporated into gamma-alumina and sulfated.
A Figura 3 ilustra as curvas de redução térmica a temperatura programada de três amostras: (4a) CAV1S: 10% m/m CaO e 3% m/m vanádio incorporados em gama-alumina _e sulfatado; (4b) CA1S: 10% m/m CaO incorporado em gama-alumina e sulfatado; (4c) MF1S: Mistura física de 10% m/m CaO PA e 90% de gama-alumina sulfatada. Figure 3 illustrates the programmed temperature thermal reduction curves of three samples: (4a) CAV1S: 10% w / w CaO and 3% w / w vanadium incorporated in gamma-alumina sulfated; (4b) CA1S: 10% w / w CaO incorporated in gamma-alumina and sulfated; (4c) MF1S: Physical Mix 10% w / w CaO PA and 90% sulfated gamma-alumina.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
De um modo amplo, a invenção trata de aditivos aplicáveis ao controle de emissões de SOx no gás de combustão efluente do regenerador de unidades de processo de craqueamento catalítico fluido - FCC.  Broadly, the invention deals with additives applicable to the control of SOx emissions in the effluent flue gas of the fluid catalytic cracking process regenerator - FCC.
Tais aditivos são constituídos por um suporte de alta área superficial, de pelo menos 150 m2/g, e um alto volume poroso, de pelo menos 0,25 cm3/g, tendo incorporados: cálcio, na forma de óxido de cálcio, com concentração de pelo menos 5% e preferencialmente 10%; e um promotor de oxirredução, na forma de seu óxido, na faixa de concentração entre 1 e 5 % m/m. Such additives consist of a high surface area support of at least 150 m 2 / g and a high pore volume of at least 0.25 cm 3 / g, incorporating: calcium as calcium oxide, with a concentration of at least 5% and preferably 10%; and an oxide reduction promoter, in the form of its oxide, in the concentration range between 1 and 5% w / w.
O alto volume de poros do suporte é necessário para viabilizar o alto grau de dispersão das partículas dos óxidos de cálcio e do promotor de oxirredução neste. A alta dispersão de cálcio e do promotor de oxirredução sobre o suporte possibilita que o S03 presente no vaso regenerador e os gases redutores presentes no riser de unidades de FCC tenham maior acessibilidade aos sítios contendo os metais, o que favorece a extensão das reações envolvidas no processo. Consequentemente, consegue-se o alto pick-up factor (PUF), ou seja, a razão molar entre S03 capturado e CaO existente e a necessária redução do CaS04 sob as condições existentes em um riser de unidades de craqueamento catalítico fluido. The high pore volume of the support is necessary to enable the high dispersion of calcium oxide particles and the oxireduction promoter in it. The high dispersion of calcium and the redox promoter on the support enables the S0 3 present in the regenerating vessel and the reducing gases present in the FCC unit riser to have greater accessibility to the sites containing the metals, which favors the extension of the reactions involved. in the process. Consequently, the high pick-up factor (PUF) is achieved, ie the molar ratio between captured S0 3 and existing CaO and the required reduction of CaS0 4 under existing conditions in a fluid catalytic cracking unit riser.
Dentre os suportes de alto volume poroso úteis para a presente invenção podemos citar:  Among the high porous volume supports useful for the present invention we can mention:
(i) gama-alumina;  (i) gamma alumina;
(ii) catalisadores de alto volume poroso do tipo alumina contendo uma matriz inerte. Um exemplo é o catalisador compreendendo 90% de alumina de baixa cristalinidade e 10% caulim, também testado na. presente, invenção,, denominado VCLA-caulim 90:10.. A cristalinidade da alumina é definida em termos do tamanho de cristal. Considera-se que aluminas contendo tamanho de cristal de 4,5nm possuem baixa cristalinidade. Tamanhos de cristal de 7,5 nm e 15 nm, por exemplo, referem-se a aluminas de média e alta cristalinidades, respectivamente. (ii) high pore alumina type catalysts containing an inert matrix. An example is the catalyst comprising 90% low crystallinity alumina and 10% kaolin, also tested in the art. present invention, named VCLA-kaolin 90:10 .. The crystallinity of alumina is defined in terms of crystal size. Alumines containing 4.5nm crystal size are considered to have low crystallinity. Crystal sizes of 7.5 nm and 15 nm, for example, refer to medium and high crystallinity aluminas, respectively.
No caso da gama-alumina, esta é preparada pela calcinação de hidróxido de alumínio hidratado (Boehmita) a 500-650°C, preferencialmente a 600°C, por até 5 horas, preferencialmente uma hora, em presença de ar. A alumina é obtida com alta área superficial, aproximadamente 200 m2/g e alto volume poroso, aproximadamente 0,35 cm3/g. In the case of gamma alumina, it is prepared by calcining hydrated aluminum hydroxide (Boehmita) at 500-650 ° C, preferably at 600 ° C, for up to 5 hours, preferably one hour, in the presence of air. Alumina is obtained with high surface area, approximately 200 m 2 / g and high pore volume, approximately 0.35 cm 3 / g.
O suporte VCLA-caulim 90:10 é preparada a partir da peptização da alumina e posterior adição de caulim. A matriz assim obtida possui área superficial de aproximadamente 290 m2/g e volume de poros de aproximadamente 0,35 cm3/g. The VCLA-90:10 kaolin support is prepared from alumina peptization and subsequent addition of kaolin. The matrix thus obtained has a surface area of approximately 290 m 2 / g and a pore volume of approximately 0.35 cm 3 / g.
Para o preparo dos aditivos, é incorporado ao suporte, primeiramente, uma fase ativa compreendendo cálcio, preferencialmente pelo método de impregnação a volume de poros, sob a forma de seus respectivos sais, tais como sulfato, cloreto ou nitrato, preferencialmente nitrato, seguido de secagem a 100°C por 1 a 3 horas, preferencialmente uma hora.  For the preparation of the additives, an active phase comprising calcium, preferably by the pore volume impregnation method, in the form of their respective salts, such as sulfate, chloride or nitrate, preferably nitrate, is incorporated into the support first. drying at 100 ° C for 1 to 3 hours, preferably one hour.
A seguir, incorpora-se um metal promotor de oxirredução, tal como ferro, cobre, zinco, cromo, manganês e, em especial, o vanádio, preferencialmente 3% m/m de vanádio.  Next, an oxireduction promoting metal such as iron, copper, zinc, chromium, manganese, and especially vanadium, preferably 3% w / w vanadium is incorporated.
A incorporação do metal de transição é realizada preferencialmente pelo método de impregnação a volume de poros, sob a forma de seus respectivos sais, tais como sulfato, cloreto ou nitrato, preferencialmente nitrato.  The incorporation of the transition metal is preferably carried out by the pore volume impregnation method in the form of their respective salts, such as sulfate, chloride or nitrate, preferably nitrate.
Para a impregnação de vanádio,^metavanadato.de.amônio.e oxalato de vanadila são os sais preferencialmente empregados. Com estes reagentes, a incorporação de vanádio pode ser realizada de duas formas: (i) impregnação a volume de poros com solução aquosa de oxalato de vanadila, seguido de secagem a 100°C por 1 a 3 horas, preferencialmente uma hora; (ii) impregnação a ponto úmido com solução aquosa de metavanadato de amónio conduzida a 80 - 100°C por 1 a 5 horas, prefernecialmente 4 horas, seguido de evaporação do excesso de solvente e secagem a 100°C por 1 a 3 horas, preferencialmente uma hora. For the vanadium impregnation ^ metavanadato.de.amônio.e vanadila oxalate salts are preferably employed. With these reagents, vanadium incorporation can be performed in two ways: (i) pore volume impregnation with aqueous vanadyl oxalate solution, followed by drying at 100 ° C for 1 to 3 hours, preferably one hour; (ii) wet spot impregnation with aqueous ammonium metavanadate solution conducted at 80 - 100 ° C for 1 to 5 hours, preferably 4 hours, followed by evaporation of excess solvent and drying at 100 ° C for 1 to 3 hours; preferably one hour.
Na sequência, uma etapa de calcinação entre 500 e 650 °C, preferencialmente a 500°C, por até 5 horas, preferencialmente 3 horas, em presença de ar, permite a fixação dos metais incorporados, sendo estes homogeneamente dispersos por toda a partícula do suporte.  Thereafter, a calcination step between 500 and 650 ° C, preferably at 500 ° C, for up to 5 hours, preferably 3 hours, in the presence of air, allows the embedded metals to be fixed, which are homogeneously dispersed throughout the particle. Support.
A presença do promotor de oxirredução, notadamente vanádio, justifica-se por dois motivos. Primeiramente, no vaso regenerador, o promotor de oxirredução catalisa a oxidação de S02 a S03 a fim de que o S03 seja capturado pelo CaO para a formação de CaS04. A presença do promotor torna-se indispensável porque a geração de CaS04 passa, necessariamente pelo intermediário de reação S03 e, no entanto, as condições termodinâmicas do vaso regenerador deslocam o equilíbrio da reação para o predomínio de S02. The presence of the oxeduction promoter, notably vanadium, is justified for two reasons. First, in the regenerating vessel, the oxidoreduction promoter catalyzes the oxidation of S0 2 to S0 3 so that S0 3 is captured by CaO for CaS0 4 formation. The presence of the promoter becomes indispensable because CaS0 4 generation necessarily passes through the reaction intermediate S0 3 and, however, the thermodynamic conditions of the regenerating vessel shift the reaction equilibrium to the predominance of S0 2 .
Em segundo lugar, no riser, o promotor de oxirredução atua na etapa de redução do CaS0 , conduzindo a um mecanismo de reação alternativo que resulta na diminuição da temperatura de redução do sulfato e, consequentemente, no maior percentual de partículas reduzidas a temperaturas mais baixas.  Secondly, in the riser, the oxidoreduction promoter acts on the CaS0 reduction step, leading to an alternative reaction mechanism that results in a decrease in sulfate reduction temperature and, consequently, a higher percentage of reduced particles at lower temperatures. .
O mecanismo de atuação do promotor na redução do CaS04 não é bem conhecido. Especula-se que o promotor atue, ou participando efetivamente da etapa de redução formando um intermediário instável sob as condições do riser, ou induzindo à formação de uma estrutura alternativa para o Ca_S_04_suportado.que.seja.mais.facilmente. reduzido. The mechanism of action of the promoter in reducing CaS0 4 is not well known. It is speculated that the promoter acts either by effectively participating in the reduction step by forming an unstable intermediate under riser conditions, or by inducing the formation of an alternative structure for Ca_S_4 4 _supported.which is easier. reduced.
Assim, os resultados mostram que a presença de vanádio viabiliza a redução das camadas de CaO sulfatadas a temperatura de 530°C. Thus, the results show that the presence of vanadium enables the reduction of sulfated CaO layers at a temperature of 530 ° C.
EXEMPLOS  EXAMPLES
Os exemplos a seguir foram desenvolvidos com base nas seguintes considerações:  The following examples were developed based on the following considerations:
a) Exemplos 1 e 2 ilustram as propriedades químicas e texturais dos aditivos objetos da presente invenção, indicando suas propriedades; b) Exemplos 3 e 4 são resultados dos testes em escala de laboratório que comprovam o desempenho dos aditivos para capturar e dessorver enxofre em função de sua composição;  (a) Examples 1 and 2 illustrate the chemical and textural properties of the additive objects of the present invention, indicating their properties; (b) Examples 3 and 4 are the results of laboratory scale tests showing the performance of sulfur capture and desorption additives as a function of their composition;
c) Exemplo 5 é resultado dos testes em escala piloto que comprova o desempenho dos aditivos para capturar e dessorver enxofre nas condições da aplicação em um processo de FCC;  c) Example 5 is the result of pilot scale testing that proves the performance of sulfur capture and desorption additives under application conditions in an FCC process;
d) Exemplo 6 ilustra que a presença dos aditivos desenvolvidos nesta invenção não interfere no desempenho do sistema catalítico final. e) Exemplo 7 ilustra que os aditivos da presente invenção atendem aos requisitos de propriedades físicas.  d) Example 6 illustrates that the presence of the additives developed in this invention does not interfere with the performance of the final catalytic system. e) Example 7 illustrates that the additives of the present invention meet the requirements of physical properties.
EXEMPLO 1  EXAMPLE 1
Este exemplo ilustra a caracterização de aditivos compreendendo cálcio e vanádio suportados em γ-ΑΙ203. Dois difratogramas são ilustrados: (1a): difratograma do suporte gama-alumina; (1 b): difratograma do aditivo denominado CA1V, contendo 10% m/m óxido de cálcio (CaO) e 3% m/m vanádio incorporados em gama-alumina pelo procedimento anteriormente descrito. This example illustrates the characterization of additives comprising calcium and vanadium supported on γ-ΑΙ 2 0 3 . Two diffractograms are illustrated: (1a): diffractogram of the gamma-alumina support; (1b): Diffractogram of the additive called CA1V containing 10% w / w calcium oxide (CaO) and 3% w / w vanadium incorporated in gamma-alumina by the procedure described above.
O difratograma de raios-X do aditivo CA1V superpõe-se ao difratograma do suporte γ-ΑΙ203 (Fig. 1), revelando a não ocorrência de fases cristalinas referentes de CaO detectáveis por DRX. Nesta concentração, vanádio forma camadas poliméricas de vanadato (VOx)n, que são amorfas frente ao DRX. The X-ray diffractogram of the CA1V additive overlaps with the γ-ΑΙ 2 0 3 support diffractogram (Fig. 1), revealing the non-occurrence of XRD-related crystalline CaO phases. At this concentration, vanadium forms vanadate (VOx) n polymer layers, which are amorphous against XRD.
Desta forma, os dados obtidos por difração de raios-X confirmam que as amostras possuem alto grau de espalhamento das partículas de cálcio e vanádio sobre o suporte. Thus, the data obtained by X-ray diffraction confirm that the samples have a high degree of scattering of the particles of calcium and vanadium on the support.
O exemplo 1 também ilustra os espectros RAMAN das amostras assim denominadas: (3a) Reagente grau analítico sulfato de cálcio anidro (CaS04 PA), para comparação; (3b) CA1S: precursor contendo 10% m/m óxido de cálcio incorporado em gama-alumina e sulfatado; (3c) CA1VS: aditivo contendo 10% m/m óxido de cálcio e 3% m/m vanádio incorporados em gama-alumina e sulfatado. A reação de sulfatação de aditivos e precursores em leito fixo é detalhadamente descrita em Exemplo 2. Example 1 also illustrates the RAMAN spectra of the samples so named: (3a) Analytical grade anhydrous calcium sulfate reagent (CaS0 4 PA) for comparison; (3b) CA1S: precursor containing 10% w / w calcium oxide incorporated in gamma alumina and sulfated; (3c) CA1VS: additive containing 10% w / w calcium oxide and 3% w / w vanadium incorporated in gamma-alumina and sulfated. The sulfation reaction of fixed bed additives and precursors is described in detail in Example 2.
A análise por espectroscopia Raman (Fig. 2) revela que os picos do precursor sulfatado CA1S sobrepõem-se perfeitamente ao espectro do reagente de grau analítico CaS04 anidro, o que confirma a obtenção de partículas suportadas de CaS04. O espectro do aditivo sulfatado CAV1 S também confirma a formação destas partículas e, ademais a estes picos, observa-se o envelope de bandas centrado em 890 cm"1 que se refere ao vanádio, que não sofre sulfatação. The analysis by Raman spectroscopy (Fig. 2) shows that the peaks of sulfated precursor CA1S perfectly overlap the spectrum of analytical reagent grade anhydrous CaS0 4, confirming the obtaining of particles supported CaS0 4. The spectrum of the CAV1S sulphated additive also confirms the formation of these particles and, in addition to these peaks, the 890 cm- 1 centered band envelope for vanadium, which is not sulphated, is observed.
EXEMPLO 2  EXAMPLE 2
Este exemplo ilustra a facilidade de redução de compostos sulfatados formados no aditivo objeto da presente invenção.  This example illustrates the ease of reduction of sulfated compounds formed in the additive object of the present invention.
As seguintes amostras foram submetidas à reação de sulfatação abaixo descrita: CA1 (10% m/m óxido de cálcio incorporado em gama- alumina); CA1V (10% m/m óxido de cálcio e 3% m/m vanádio incorporados em gama-alumina); MF1 (mistura física contendo 10% m/m reagente óxido de cálcio PA e 90% m/m de gama-alumina).  The following samples were subjected to the sulfation reaction described below: CA1 (10% w / w calcium oxide incorporated in gamma-alumina); CA1V (10% w / w calcium oxide and 3% w / w vanadium incorporated in gamma alumina); MF1 (physical mixture containing 10% w / w calcium oxide PA reagent and 90% w / w gamma-alumina).
Estas foram sulfatadas em um processo simulado em laboratório. O processo de sulfatação das amostras foi conduzido em um reator de quartzo de leito fixo tendo um espectrômetro de massas quadrupolar acoplado a saída do reator.  These were sulfated in a simulated laboratory process. The sulfation process of the samples was conducted in a fixed bed quartz reactor having a quadrupolar mass spectrometer coupled to the reactor output.
Inicialmente a temperatura foi elevada a 725°C a taxa de 10°C/min sob fluxo de hélio, numa vazão de 60_mL/min e_assim_mantida _por 30 minutos. Na segunda etapa, as amostras, também a 725°C, foram submetidas à mistura gasosa de S02/02 em hélio contendo 0,5% v/v S02 e 2% v/v 02. A reação prosseguiu até se alcançar a saturação das amostras pelo gás, o que foi observado pela estabilização do sinal de S02 no espectrômetro de massas. As amostras CA1 , CA1V e MF1 após a etapa de sulfatação foram assim denominadas, respectivamente: CA1S, CA1VS e MF1S. A mistura física foi analisada para comparação. Initially the temperature was raised to 725 ° C at a rate of 10 ° C / min under helium flow, at a flow rate of 60_mL / min and thus maintained for 30 minutes. In the second step, the samples also at 725 ° C was subjected to the gas mixture of S0 2/0 2 in helium containing 0.5% v / v and 2% S0 2 v / v 0 2. The reaction continued until gas saturation was reached, which was observed by stabilizing the S0 2 signal on the mass spectrometer. The CA1, CA1V and MF1 samples after the sulfation step were named, respectively: CA1S, CA1VS and MF1S. The physical mixture was analyzed for comparison.
Os ensaios de redução à temperatura programada (Fig. 3) das amostras CA1S, CA1VS e MF1S mostram que a obtenção de partículas de CaS04 ancoradas em um suporte de alta área superficial já resulta na diminuição significativa da sua temperatura de redução em comparação à temperatura do CaS04 mássico existente na mistura física, sendo a redução da temperatura drástica quando da presença de vanádio, como se observa em CA1VS. O pico observado em MF1 à temperatura aproximada de 650°C refere-se à sulfatação da gama-alumina. The programmed temperature reduction assays (Fig. 3) of samples CA1S, CA1VS and MF1S show that obtaining CaS0 4 particles anchored to a high surface area support already results in a significant decrease in their reduction temperature compared to the temperature. of the CaS0 4 in the physical mixture, being the drastic temperature reduction when vanadium is present, as observed in CA1VS. The peak observed in MF1 at approximately 650 ° C refers to gamma-alumina sulfation.
A partir dos ensaios de caracterização e teste de redução, conclui-se que, de fato, as partículas suportadas de composto de cálcio encontram-se na forma de CaO, altamente disperso. Conclui-se também que o CaS04 formado através de sulfatação pode ser reduzido a temperaturas significativamente inferiores ao CaS04 mássico. From the characterization tests and reduction test, it is concluded that, in fact, the supported particles of calcium compound are in the form of highly dispersed CaO. It is also concluded that CaS0 4 formed by sulfation can be reduced at temperatures significantly lower than mass CaS0 4 .
EXEMPLO 3  EXAMPLE 3
Este exemplo ilustra o desempenho dos aditivos objetos da presente invenção em função de análise por termogravimetria (TGA).  This example illustrates the performance of the object additives of the present invention as a function of thermogravimetry analysis (TGA).
O funcionamento dos aditivos será ilustrado tanto para a captura de SOx, como para a liberação de SOx absorvido.  The operation of the additives will be illustrated for both SOx capture and release of absorbed SOx.
Além das amostras CA1 e CA1V, são ilustrados os dados das seguintes amostras: CA2 (20% m/m CaO incorporado em gama-alumina); CA2V (20% m/m CaO e 3% m/m V incorporados em gama-alumina); CA1c (10% m/m CaO incorporado em VCl_A-caulim);_CA2c„(20%_m/m. CaO incorporado em VCLA-caulim); CA1Vc (10% m/m CaO e 3% m/m V incorporados em VCLA-caulim); CA2Vc (20% m/m CaO e 3% m/m V incorporados em VCLA-caulim). In addition to samples CA1 and CA1V, data from the following samples are illustrated: CA2 (20% w / w CaO incorporated in gamma-alumina); CA2V (20% w / w CaO and 3% w / w V incorporated in gamma-alumina); CA1c (10% m / m CaO incorporated into VCl_A-kaolin) CA2c (20% m / m CaO incorporated into VCLA-kaolin); CA1Vc (10% w / w CaO and 3% w / w V incorporated into VCLA-kaolin); CA2Vc (20% w / w CaO and 3% w / w V incorporated in VCLA-kaolin).
No teste de captura e dessorção de S03, inicialmente a amostra sofre pré-tratamento in situ, quando a temperatura e elevada a 725°C em atmosfera inerte, condição mantida por 30 minutos. A seguir, ainda a 725°C, o fluxo de gás inerte é trocado pela mistura oxidante em hélio contendo 0,5% v/v S02 e 2% v/v C½, que é mantido por 45 minutos, quando ocorre ganho de massa devido à captura de S03 e a formação de partículas suportadas de CaS04. A seguir, a amostra sulfatada é submetida ao processo de redução, quando a temperatura é reduzida de 725°C a 530°C e a mistura oxidante é trocada pela mistura de 5% v/v H2 em hélio. Esta condição simularia a etapa de redução no riser de uma unidade de FCC. O fluxo de H2/He é mantido por 45 minutos. A perda de massa nesta condição ocorre devido à dessorção de S03) propiciada pela redução de parte do sulfato absorvido. In the S0 3 capture and desorption test, the sample is initially pretreated in situ when the temperature is raised to 725 ° C in an inert atmosphere, a condition maintained for 30 minutes. Then, still at 725 ° C, the inert gas flow is exchanged for the helium oxidant mixture containing 0.5% v / v S0 2 and 2% v / v C½, which is maintained for 45 minutes when gain of mass due to the capture of S0 3 and supported the formation of particles of CaS0 4. Then the sulfated sample is subjected to the reduction process when the temperature is reduced from 725 ° C to 530 ° C and the oxidizing mixture is exchanged for the 5% v / v H 2 mixture in helium. This condition would simulate the riser reduction step of an FCC unit. The H 2 / He flow is maintained for 45 minutes. Mass loss in this condition occurs due to the desorption of SO 3) provided by the reduction of part of the absorbed sulfate.
Calcula-se, então, o percentual de S03 dessorvido em relação à massa de S03 absorvida, que se relaciona à reducibilidade do aditivo. The percentage of desorbed SO 3 in relation to the absorbed SO 3 mass, which is related to the reducibility of the additive, is then calculated.
A oxirredução do vanádio também pode ocasionar ganho e/ou perda de massa. A contribuição do vanádio foi avaliada submetendo-se os aditivos à oxidação com a mistura 5% v/v 02 em He e, em seguida, à etapa de redução. Observou-se ganho e/ou perda de massa de 0,1% ou 0,2% em alguns aditivos e estes números foram descontados dos respectivos valores de captura e dessorção de S03 dos aditivos. Vanadium oxidation can also cause mass gain and / or loss. The contribution of vanadium was evaluated by subjecting the additives to oxidation with the 5% v / v 0 2 mixture in He and then to the reduction step. Gain and / or mass loss of 0.1% or 0.2% was observed in some additives and these numbers were discounted from their respective S0 3 capture and desorption values of the additives.
Os dados corrigidos de S03 capturado e dessorvido pelas amostras são encontrados na Tabela 1. TABELA 1 Corrected data for S0 3 captured and desorbed by the samples are found in Table 1. TABLE 1
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Em termos de captura, podemos ver claramente na Tabela 1 que as amostras de cálcio suportado CA1 e CA2 possuem valores de pick-up factor aproximados à mistura física MF1 , ao passo que as amostras de acordo com a presente invenção, CA1V e CA2V, são melhores para absorver S03, resultando em pick-up factor de aproximadamente 0,80. Conclusão similar é obtida observando-se as amostras preparadas com o suporte VCLA-caulim: os pares de amostra CA1c e CA2c possuem pick-up factor inferiores às respectivas amostras com vanádio, CA1Vc e CA2Vc. Os dados comprovam a maior susceptibilidade para captura e, em última análise, a maior produção de S03 quando vanádio está presente. O promotor também contribui para a maior velocidade de captura de S03 pelo aditivo. In terms of capture, we can clearly see from Table 1 that CA1 and CA2 supported calcium samples have approximate pick-up factor values for the physical mixture MF1, whereas samples according to the present invention, CA1V and CA2V, are better to absorb S0 3 , resulting in pick-up factor of approximately 0.80. Similar conclusion is obtained by observing the samples prepared with the VCLA-kaolin support: the CA1c and CA2c sample pairs have lower pick-up factors than the respective vanadium, CA1Vc and CA2Vc samples. The data show the highest susceptibility to capture and ultimately the highest production of SO 3 when vanadium is present. The promoter also contributes to S0 3 higher capture rate by the additive.
A Tabela 1 também compara os aditivos quanto à facilidade de redução, ou seja, facilidade de dessorver S03 a 530°C. A facilidade de redução das amostras a 530°C não é observada para os precursores sem vanádio e tampouco para a mistura física. As amostras com vanádio, entretanto, mostram perdas de massa de 7,6% a 29% em relação à massa inicialmente absorvida. Assim, os resultados mostram que a presença de vanádio viabiliza a redução das camadas de CaO sulfatadas a temperatura de 530°C. Table 1 also compares the additives for ease of reduction, ie ease of desorbing S0 3 at 530 ° C. The ease of reduction of samples at 530 ° C is not observed for vanadium-free precursors and physical mixing. The vanadium samples, however, show mass losses of 7.6% to 29% over the initially absorbed mass. Thus, the results show that the presence of vanadium makes it possible to reduce sulfated CaO layers to a temperature of 530 ° C.
EXEMPLO 4  EXAMPLE 4
A fim de se demonstrar a influência do volume de poros do suporte empregado nos aditivos objetos da presente invenção, preparou-se aditivos com as concentrações nominais de CaO e V de 20% e 3%, respectivamente, utilizando-se, porém, como suporte, diferentes catalisadores de equilíbrio (e-cat). Entende-se por catalisador de equilíbrio a amostra representativa do catalisador que circula na unidade de FCC, composta por partículas de diferentes idades devido à frequente retirada de uma fração do catalisador gasto e reposição de fração de catalisador virgem. Quanto mais antiga for a partícula na unidade de FCC, maior será o teor de metais contaminantes depositados sobre ela e menor será sua atividade catalítica remanescente. Ou seja, para o Exemplo 4 utilizou-se um suporte contendo alumina de baixa cristalinidade e caulim em sua composição, porém com baixo volume de poros.  In order to demonstrate the influence of the pore volume of the support employed on the additives object of the present invention, additives were prepared with nominal CaO and V concentrations of 20% and 3%, respectively, but used as a support. , different equilibrium catalysts (e-cat). Equilibrium catalyst is a representative sample of the catalyst circulating in the FCC unit composed of particles of different ages due to the frequent removal of a spent catalyst fraction and replacement of virgin catalyst fraction. The older the particle in the FCC unit, the higher the contaminant metal content deposited on it and the lower its remaining catalytic activity. That is, for Example 4 a support containing low crystallinity alumina and kaolin was used in its composition, but with low pore volume.
A Tabela 2 exibe os valores de PUF e o percentual de redução do CaS04 a 530°C, determinados por termogravimetria, dos catalisadores de equilíbrio e das amostras contendo cálcio suportado nos respectivos e- cats. Comparando-se estes dados com a tabela 1 , nota-se claramente que os valores de pick-up factor são significativamente inferiores àqueles obtidos com os suportes de alto volume poroso. O baixo volume de poros dos e-cats também proporcionou valores ínfimos de redução do CaS04 a 530 °C. Table 2 shows the values of the PUF and the percentage reduction of CaS0 4-530 ° C, determined by thermogravimetric analysis, the equilibrium catalyst samples containing calcium and supported on their cats e. Comparing these data with Table 1, it is clearly noted that the pick-up factor values are significantly lower than those obtained with the high porous volume supports. The low pore volume of the e-cats also provided very small reduction values for CaS0 4 at 530 ° C.
Apesar dos e-cats possuírem áreas superficiais relativamente altas para este preparo, o baixo volume de poros ocasiona a deposição de partículas maiores de CaO e de CaS0 , o que reduz a acessibilidade dos gases a seus sítios e, consequentemente, reduz a extensão das reações envolvidas. TABELA 2 Although e-cats have relatively high surface areas for this preparation, the low pore volume causes the deposition of larger CaO and CaS0 particles, which reduces the accessibility of gases to their sites and, consequently, reduces the extent of reactions. involved. TABLE 2
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EXEMPLO 5 EXAMPLE 5
Este exemplo ilustra o desempenho dos aditivos objetos da presente invenção em uma unidade piloto DCR - Davison Circulating Riser, licenciada por W. R. GRACE & Co. No teste em escala piloto, os aditivos CA1V e CA1Vc foram avaliados com carga real, típica dos campos de petróleo brasileiros, contendo 2,9% de enxofre. O aditivo comercial utilizado como referência foi o KDSOx, comercializado pela ALBEMARLE, contendo metais de transição e aproximadamente 50% de óxido de magnésio.  This example illustrates the performance of the object additives of the present invention in a DCR - Davison Circulating Riser pilot unit licensed from WR GRACE & Co. In the pilot scale test, CA1V and CA1Vc additives were evaluated with actual load typical of the oil fields. Brazilians, containing 2.9% sulfur. The commercial additive used as reference was KDSOx, marketed by ALBEMARLE, containing transition metals and approximately 50% magnesium oxide.
As demais condições do teste estão descritas abaixo:  The other test conditions are described below:
Temperatura de reação do riser. 530°C  Riser reaction temperature. 530 ° C
Temperatura da carga: 120°C  Charge temperature: 120 ° C
Temperatura do regenerador: 720°C  Regenerator temperature: 720 ° C
Excesso de 02: 2% Excess 0 2 : 2%
Tempo aproximado de corrida por aditivo: 2,5 horas  Approximate running time per additive: 2.5 hours
No inicio do teste, 1800g de catalisador de equilíbrio circularam pela unidade até estabilização do nível de S02 emitido pela carga. A seguir, preparou-se uma mistura contendo pequena quantidade de aditivo e - massa necessária-do catalisador de equilíbrio para se obtero"total de 200 gramas. Esta mistura foi injetada a seguir, totalizando 2000 gramas de catalisador circulando na unidade. Calculou-se a quantidade de S02 absorvido a partir da área da figura formada pelo tempo decorrido entre o momento da injeção do aditivo e o restabelecimento do nível de SC½ após a injeção. Também foram determinados o tempo de vida útil do aditivo, que corresponde ao período percorrido até o nível de S02 retornar ao valor inicial e o pick-up factor, calculado, neste teste, pela relação entre a quantidade de SC½ absorvido com a dose do aditivo utilizada no teste. Além disso, devido aos diferentes teores de metais ativos (Mg e Ca) nos aditivos, o pick-up factor metálico (PUF/m) foi utilizado, normalizado-se o valor de S02 absorvido com base na massa de metal ativo (Mg ou Ca) presente na dose do aditivo. At the start of the test, 1800g of equilibrium catalyst circulated throughout the unit until the S0 2 level emitted by the load stabilized. Then a mixture containing a small amount of additive and the required mass of the equilibrium catalyst was prepared to give a total of 200 grams. This mixture was then injected, totaling 2000 grams of catalyst circulating in the unit. The amount of SO 2 absorbed from the area of the figure formed by the time elapsed between the moment of additive injection and the restoration of SC½ level after injection was calculated. The additive shelf life, which corresponds to the time taken for the S0 2 level to return to the initial value and the pick-up factor, calculated in this test by the relationship between the amount of SC½ absorbed and the dose of the additive, was also determined. additive used in the test. In addition, due to the different active metal contents (Mg and Ca) in the additives, the pick-up factor metal (PUF / m) was used, and the absorbed S0 2 value based on the active metal mass (Mg or Ca) present in the dose of the additive.
Os dados referentes às avaliações em unidade piloto encontram-se na Tabela 3.  Data on pilot unit assessments are shown in Table 3.
TABELA 3  TABLE 3
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As vantagens do uso dos aditivos ficam bastante evidentes: The advantages of using additives are quite evident:
_ Os aditivos CA1V e CA1Vc possuem tempos de vida útil significativamente superiores ao KDSOx, o que se deve à reducibilidade das partículas suportadas de CaS04. Principalmente, a presente invenção detém atividade residual para a captura de SOx, o que reduz o percentual de aditivo a ser reposto pelo refinador. _ CA1V and CA1Vc additives have significantly longer shelf life than KDSOx, due to the reducibility of the supported CaS0 4 particles. Primarily, the present invention has residual activity for SOx capture, which reduces the percentage of additive to be replenished by the refiner.
Considerando-se o pick-up factor metálico, CA1V e CA1Vc possuem desempenhos aproximadamente três vezes superiores ao aditivo comercial. Isto significa que, mesmo tendo teor de metal (cálcio) três vezes menor que o KDSOx (magnésio), estes aditivos deverão ter desempenhos similares em uma unidade de FCC. Considering the metallic pick-up factor, CA1V and CA1Vc have performances approximately three times higher than the additive commercial. This means that even though they have a metal content (calcium) three times lower than KDSOx (magnesium), these additives should perform similarly in one FCC unit.
Desta forma, o teste em escala piloto comprova a reducibilidade das partículas de CaS04 quando bem dispersas em um suporte de alta área especifica, como a gama alumina e o catalisador VCLA-caulim. 90:10. Comprova-se a viabilidade do uso do aditivo obtido pela presente invenção para captura de SOx nas unidades de FCC. Demonstra-se seu ótimo desempenho frente ao aditivo comercial. Thus, the pilot scale test proves the reducibility of CaS0 4 particles when well dispersed on a high specific area support, such as the alumina range and the VCLA-kaolin catalyst. 90:10. The feasibility of using the additive obtained by the present invention to capture SOx in FCC units is proven. Its excellent performance against the commercial additive is demonstrated.
EXEMPLO 6  EXAMPLE 6
Este exemplo ilustra o desempenho dos aditivos objetos da presente invenção em relação a sua atividade catalítica.  This example illustrates the performance of the object additives of the present invention in relation to their catalytic activity.
A fim de verificar o possível impacto do aditivo da presente invenção frente à conversão e a seletividade da carga, realizaram-se os testes de avaliação catalítica na unidade ACE. Os aditivos CA1V e KDSOx foram testados no estado virgem, ou seja, sem sofrer qualquer contaminação ou desativação e também previamente desativados. A desativação foi realizada em forno tubular, com reator de leito fixo, à temperatura de 788°C por 5 horas e com 100% de vapor d'agua.  In order to verify the possible impact of the additive of the present invention on conversion and load selectivity, catalytic evaluation tests were performed on the ACE unit. CA1V and KDSOx additives were tested in the virgin state, ie without any contamination or deactivation and also previously deactivated. The deactivation was performed in a tubular oven, with fixed bed reactor, at 788 ° C for 5 hours and with 100% water vapor.
Cada aditivo foi misturado ao catalisador de equilíbrio de referência, obtendo-se 2% m/m do primeiro. Todas as amostras foram avaliadas em duplicata mantendo-se a relação catalisador/óleo igual a cinco. Empregou- se gasóleo típico dos campos de petróleo brasileiros e a temperatura de reação foi 535°C. Os dados foram confrontados com o catalisador de equilíbrio sem aditivo.  Each additive was mixed with the reference equilibrium catalyst to yield 2% w / w of the former. All samples were evaluated in duplicate keeping the catalyst / oil ratio equal to five. Diesel oil typical of the Brazilian oil fields was employed and the reaction temperature was 535 ° C. Data were compared to the equilibrium catalyst without additive.
Conclui-se, a partir dos dados da Tabela 4, que o aditivo CA1V não impacta significativamente a conversão, nem a seletividade da carga nas condições do teste.  It can be concluded from the data in Table 4 that CA1V additive does not significantly impact the conversion or load selectivity under the test conditions.
Adicionalmente, similar desempenho foi observado., com. .o. sistema catalítico contendo o aditivo comercial KDSOx. TABELA 4 Additionally, similar performance was observed . , with. .The. catalytic system containing the commercial additive KDSOx. TABLE 4
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EXEMPLO 7 EXAMPLE 7
Os aditivos CA1 V e CA1 Vc foram submetidos ao teste de resistência ao atrito em catalisador de FCC por injeção de ar em unidade home-made.  The CA1 V and CA1 Vc additives were subjected to FCC catalyst frictional resistance testing by air injection in a home-made unit.
O controle do índice de atrito é importante para se manter a adequada fluidização do catalisador no riser e reduzir a emissão de particulados. Os valores obtidos para os aditivos desta invenção, além de atenderem à especificação, mostram-se melhores a determinados aditivos comerciais. A tabela 5 exibe valores de índice de atrito dos aditivos desta invenção e dos aditivos comerciais, KDSOx, LoSOx-PB e SuperSOxgetter, os últimos comercializados pela INTERCAT. TABELA 5 Controlling the friction index is important to maintain proper catalyst fluidization in the riser and reduce particulate emissions. The values obtained for the additives of this invention, in addition to meeting the specification, are better for certain commercial additives. Table 5 shows the friction index values of the additives of this invention and the commercial additives, KDSOx, LoSOx-PB and SuperSOxgetter, the latter marketed by INTERCAT. TABLE 5
Aditivo Fabricante índice de atrito Additive Friction Index Manufacturer
CA1V PETROBRAS 7,5 CA1V PETROBRAS 7.5
CA1Vc PETROBRAS 4,6 CA1Vc PETROBRAS 4.6
KDSOx ALBEMARLE 10,5 KDSOx ALBEMARLE 10.5
LoSOx-PB INTERCAT 16,0  LoSOx-PB INTERCAT 16.0
SuperSOxgetter INTERCAT 7,6  SuperSOxgetter INTERCAT 7.6

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. ADITIVOS PARA REDUÇÃO DAS EMISSÕES DE GASES SOx EM UNIDADES DE CRAQUEAMENTO CATALÍTICO FLUIDO DE HIDROCARBONETOS, caracterizados por compreender um suporte de alta área superficial, de pelo menos150 m2/g, e um alto volume poroso, de pelo menos 0,25 cm3/g, tendo incorporados: cálcio, na forma de óxido de cálcio, com concentração de pelo menos 5% em massa e preferencialmente 10% em massa; e um promotor de oxirredução, na forma de seu óxido, na faixa de concentração entre 1 e 5 % m/m. 1. ADDITIVES FOR REDUCING SOx GAS EMISSIONS IN HYDROCARBID CATALYTIC CRACKING UNITS, characterized by having a high surface area support of at least 150 m 2 / g and a high pore volume of at least 0.25 cm 3 / g, having incorporated: calcium, in the form of calcium oxide, with a concentration of at least 5 mass% and preferably 10 mass%; and an oxide reduction promoter, in the form of its oxide, in the concentration range between 1 and 5% w / w.
2. Aditivos, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizados por a concentração de óxido de cálcio no aditivo ser preferencialmente de 10% em massa.  Additives according to Claim 1, characterized in that the concentration of calcium oxide in the additive is preferably 10% by weight.
3. Aditivos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados por o suporte de alto volume poroso ser escolhido dentre:  Additives according to Claim 1, characterized in that the high porous volume support is chosen from:
(i) gama-alumina;  (i) gamma alumina;
(ii) catalisadores de alto volume poroso do tipo alumina, contendo uma matriz inerte.  (ii) high pore alumina type catalysts containing an inert matrix.
4. Aditivos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados por o cálcio ser incorporado ao suporte pelo método de impregnação a volume de poros, sob a forma de um sal, escolhido dentre um sal de: sulfato, cloreto ou nitrato, seguido de secagem 100°C por 1 a 3 horas.  Additives according to Claim 1, characterized in that calcium is incorporated into the support by the pore volume impregnation method in the form of a salt, chosen from a salt of: sulphate, chloride or nitrate, followed by drying. 100 ° C for 1 to 3 hours.
5. Aditivos, de acordo com a reivindicação 1 e 4, caracterizados por o período de secagem ser preferencialmente de 1 hora.  Additives according to claims 1 and 4, characterized in that the drying period is preferably 1 hour.
6. Aditivos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados por o promotor de oxirredução ser escolhido dentre: ferro, cobre, zinco, cromo, manganês e vanádio.  Additives according to Claim 1, characterized in that the redox promoter is chosen from: iron, copper, zinc, chromium, manganese and vanadium.
7. Aditivos, de acordo com a reivindicação 1 e 6, caracterizado por o promotor de oxirredução vanádio estar em uma concentração de 3% m/m.  Additives according to Claims 1 and 6, characterized in that the vanadium oxidoreduction promoter is at a concentration of 3% w / w.
8. Aditivos, de acordo com a reivindicação 1 e 6, caracterizado por a incorporação do promotor de oxirredução obtida pelo método de impregnação a volume de poros, sob a forma de um sal, escolhido dentre um sal de: sulfato, cloreto ou nitrato. Additives according to claims 1 and 6, characterized in that incorporation of the oxeduction promoter obtained by the pore volume impregnation method in the form of a salt, chosen from a salt of: sulphate, chloride or nitrate.
9. Aditivos, de acordo com a reivindicação 1 e 6, caracterizado por a incorporação do promotor de oxirredução vanádio ser obtida pelo método de impregnação a volume de poros com solução aquosa de oxalato de vanadila ou impregnação a ponto úmido com solução aquosa de metavanadato de amónio.  Additives according to Claims 1 and 6, characterized in that the incorporation of the vanadium oxirreduction promoter is obtained by the pore volume impregnation method with aqueous vanadyl oxalate solution or wet spot impregnation with aqueous vanadium metavadate solution. ammonium.
10. Aditivos, de acordo com as reivindicações de 1 a 9, caracterizados por após as etapas envolvendo a incorporação de cálcio e de um promotor de oxirredução, seguir-se uma etapa de calcinação a temperaturas entre 500 e 650 °C, por até 5 horas, em presença de ar.  Additives according to claims 1 to 9, characterized in that after the steps involving the incorporation of calcium and an oxireduction promoter, a calcination step at temperatures between 500 and 650 ° C for up to 5 ° C is followed. hours in the presence of air.
11. Aditivos, de acordo com a reivindicação 1 a10, caracterizados por a etapa de calcinação ser preferencialmente a 500°C.  Additives according to Claim 1 to 10, characterized in that the calcination step is preferably at 500 ° C.
12. Aditivos, de acordo com a reivindicação 1 a10, caracterizados por a etapa de calcinação ter duração de 3 horas.  Additives according to Claim 1 to 10, characterized in that the calcination step lasts for 3 hours.
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