Патент на изобретение №2367518
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) КАТАЛИЗАТОР КРЕКИНГА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
(57) Реферат:
Настоящее изобретение относится к катализатору крекинга, используемому для переработки нефти, и к способу его получения. Описан катализатор крекинга, содержащий оксид алюминия, фосфор и молекулярные сита с глиной или без глины, в котором указанный оксид алюминия представляет собой 0,5-50 масс.% 0-50 масс.% 10-70 масс.% молекулярных сит; 0-75 масс.% глины и 0,1-8 масс.% фосфора в виде Р2O5. Описан способ приготовления катализатора, включающий: сушку суспензии, содержащей соединение алюминия, молекулярные сита и воду с глиной или без глины, и прокаливание суспензии с последующим добавлением соединения фосфора, причем указанное соединение алюминия представляет собой соединение алюминия, способное образовывать
Область изобретения Настоящее изобретение относится к катализатору крекинга, используемому для переработки нефти, и к способу его получения. Описание предшествующего уровня техники Тенденция источников нефтяного сырья такова, что они становится все тяжелее и тяжелее, и нарастает потребность в катализаторе крекинга и эффективном способе крекинга для решения задачи получения более легких нефтяных фракций (бензина и дизельного топлива) и сжиженного нефтяного газа. В бензине, получаемом каталитическим крекингом в кипящем слое (FCC), основными компонентами, определяющими октановое число, являются олефины, ароматические соединения и изопарафины. Однако в целях защиты окружающей среды необходимо снижать содержание олефинов в бензине FCC. Для того, чтобы скомпенсировать уменьшение октанового числа из-за снижения содержания олефинов в бензине, необходимо повышать содержание в нем изопарафинов и ароматических соединений. Таким образом, существует необходимость в разработке катализатора крекинга и способа крекинга, способных давать бензин с более низким содержанием олефинов, но с повышенным содержанием ароматических соединений и изопарафинов. Между тем, необходимо также улучшать качество дизельного топлива, полученного каталитическим крекингом, так как дизельное топливо, полученное в присутствии существующих катализаторов крекинга и существующими способами, имеет более низкое значение анилиновой точки, повышенную плотность и более низкое цетановое число. Таким образом, существует потребность в разработке эффективного катализатора крекинга и способа крекинга тяжелой нефти для получения дизельного топлива пониженной плотности с повышенными значениями анилиновой точки и цетанового числа. Более того, низшие олефины и изобутан, содержащиеся в сжиженном нефтяном газе каталитического крекинга, являются сырьем для промышленности основного органического синтеза. В настоящее время производство низших олефинов (особенно пропилена) и изобутана удовлетворяет малую часть потребности в них. Однако сжиженный нефтяной газ, получаемый современными способами крекинга с имеющимися катализаторами, содержит мало низших олефинов (особенно пропилена) и изобутана. Таким образом, необходимо разработать новый катализатор крекинга и способ крекинга, который можно использовать для получения продуктов крекинга с более высоким содержанием низших олефинов (особенно пропилена) и изобутана в сжиженном нефтяном газе. Патент Китая 1042201 С раскрывает катализатор крекинга для получения большего выхода олефинов С3-С5. Катализатор содержит 10-50 масс.% цеолита Y с размером элементарной ячейки Патент Китая 1055301 С раскрывает катализатор крекинга с повышенным выходом изоолефинов и бензина. Катализатор содержит 5-70 масс.% композитного связующего на основе оксида алюминия, состоящего из псевдобемита и золя оксида алюминия в массовом соотношении от 1:9 до 9:1, 5-65 масс.% глины и 23-50 масс.% молекулярных сит. Указанные молекулярные сита представляют собой смесь, состоящую из 15-82 масс.% цеолита Y и в остальном высококремнистого пентасила, модифицированного редкими землями и содержащего 0-10 масс.% фосфора (в виде P2O5) и/или цеолита HZSM-5. Патент Китая 1072201 А раскрывает катализатор конверсии углеводородов для получения низших олефинов и высокооктанового бензина. Катализатор состоит из 10-40 масс.% трех цеолитов, т.е. цеолита ZSM-5, цеолита REY и высококремнистого цеолита Y, и в остальном синтетической или полусинтетической матрицы, содержащей 10-40 масс.% связующего из оксида кремния и/или оксида алюминия. В то время как содержание цеолита ZSM-5 составляет 3-50 масс.%, содержание каждого из цеолитов REY и высококремнистого цеолита Y составляет 12-75 масс.%. Патент Китая 1085825 А раскрывает катализатор конверсии углеводородов в пропилен, бутен и высокооктановый бензин. Катализатор состоит из 10-40 масс.% трех цеолитов, т.е. цеолита ZRP, цеолита REY и высококремнистого цеолита Y, остальное – синтетическая матрица или полусинтетическая матрица, содержащая 10-40 масс.% связующего из оксида кремния и/или оксида алюминия. В то время как содержание цеолита ZRP составляет 3-50 масс.%, содержание цеолита REY и высококремнистого цеолита Y составляет каждое по 12-75 масс.%. Патент Китая 1325940 А раскрывает фосфорсодержащий катализатор крекинга углеводородов. Катализатор состоит из 10-60 масс.% цеолита Y или цеолита Y вместе с цеолитом со структурой MFI и/или цеолита Патент Китая 135224 А раскрывает катализатор каталитического крекинга для получения обогащенного изопарафинами бензина, пропилена и изобутана. Катализатор состоит из 0-70 масс.% глины, 5-90 масс.% неорганических оксидов и 1-50 масс.% молекулярных сит, причем молекулярные сита представляют собой смесь, включающую (1) 20-75 масс.% высококремнистого цеолита Y с отношением SiO2/Аl2O3, равным 5-15, и содержанием редкоземельного металла 8-20 масс.% в виде RE2O3, (2) 20-75 масс.% высококремнистого цеолита Y с соотношением SiO2/Al2O3, равным 16-50, и содержанием редкоземельного металла в виде РЕ2О3 2-7 масс.% и (3) 1-50 масс.% цеолита Обычным компонентом катализаторов крекинга является оксид алюминия. В предшествующем уровне техники оксид алюминия получали в основном из моногидрата оксида алюминия или золя оксида алюминия, причем моногидрат оксида алюминия включает бемит и псевдобемит. Во время прокаливания при приготовлении катализатора бемит, псевдобемит и золь оксида алюминия превращаются в Оксид алюминия можно также получать из тригидрата оксида алюминия. Тригидрат оксида алюминия включает тригидрат Сущность изобретения Целью настоящего изобретения является создание нового катализатора крекинга углеводородов. Указанный катализатор высокоактивен в крекинге тяжелой нефти и дает продукты крекинга с пониженным содержанием олефинов в бензине, улучшает качество дизельного топлива и повышает содержание низших олефинов и изобутана в сжиженном нефтяном газе. Хотя в предшествующем уровне техники были известны примеры, когда для приготовления катализатора крекинга применяли тригидрат оксида алюминия, обычно его использовали просто для повышения крекирующей способности катализатора без улучшения качества продуктов крекинга – бензина, дизельного топлива и сжиженного нефтяного газа. Авторы настоящего изобретения неожиданно установили, что когда оксид алюминия получают из тригидрата оксида алюминия, особенно тригидрата Катализатор настоящего изобретения содержит оксид алюминия, фосфор и молекулярные сита с глиной или без глины, причем указанный оксид алюминия представляет собой Указанные молекулярные сита, один вид или более, выбирают в качестве активного компонента катализатора крекинга из группы, состоящей из цеолита и нецеолитных молекулярных сит. Эти цеолиты и нецеолитные молекулярные сита хорошо известны специалистам. Указанный цеолит предпочтительно выбирать из широкопористого цеолита и среднепористого цеолита. Указанный широкопористый цеолит представляет собой цеолит с пористой структурой и диаметром пор, образованных открытыми кольцами, по меньшей мере 0,7 нанометров (нм), например, один или более типов, выбранных из группы, состоящей из фожазита, цеолита (В и морденита, особенно цеолита Y, содержащего один или более элементов, которые выбирают из фосфора, железа и редкоземельных металлов; ультрастабильного цеолита Y; ультрастабильного цеолита, содержащего один или более элементов, которые выбирают из фосфора, железа и редкоземельных металлов, и цеолита Указанный среднепористый цеолит представляет собой цеолит с пористой структурой и диаметром пор, образованных открытыми кольцами, в интервале 0,56-0,7 нм, например, один или более типов, выбранных из цеолита со структурой MFI (например, цеолит ZSM-5); цеолита со структурой MFI, содержащего один или более элементов, которые выбирают из фосфора, железа и редкоземельных металлов (например, цеолит ZSM-5, содержащий фосфор, железо и/или редкоземельные металлы, и цеолит со структурой MFI, содержащий фосфор, раскрытый в патенте CN 1194181 A). Указанные нецеолитные молекулярные сита относятся к одному или более типам молекулярных сит, в которых часть или весь алюминий и/или кремний замещены другими элементами, например фосфором, титаном, галлием и германием. Примерами таких молекулярных сит являются один или более типов, которые выбирают из силикатов с разным соотношением SiO2/Аl2О3 (например, металлосиликат, титаносиликат), металлалюминат (например, алюминат германия), металлофосфаты, алюмофосфаты, металлалюмофосфаты, кремнийалюмофосфаты с включенным металлом (MeAPSO и ELAPSO), кремнийалюмофосфаты (молекулярные сита SAPO) и галлогерманаты. Предпочтительны молекулярные сита SAPO, один или более типов, выбранные из группы, состоящей из молекулярных сит SAPO-11, молекулярных сит SAPO-34 и молекулярных сит SAPO-37. Предпочтительно, чтобы указанные молекулярные сита были выбраны из группы, состоящей из цеолита Y; цеолита Y, содержащего фосфор, железо и/или редкоземельные металлы; ультрастабильного цеолита Y; ультрастабильного цеолита Y, содержащего фосфор, железо и/или редкоземельные металлы; цеолита Более предпочтительные молекулярные сита содержат смесь цеолита Y и цеолита со структурой MFI при содержании цеолита Y 30-90 масс.%, содержании цеолита со структурой MFI 10-70 масс.% в расчете на общее количество указанной смеси цеолитов. Предпочтительный катализатор включает также 0,1-2 масс.% редкоземельного металла (в виде оксида). Способ приготовления катализатора настоящего изобретения включает сушку суспензии, содержащей соединение алюминия, молекулярные сита и воду с глиной или без глины, причем указанное соединение алюминия представляет собой соединение алюминия, способное образовывать Катализатор настоящего изобретения не только более активен в крекинге, но также значительно улучшает качество бензина, дизельного топлива и сжиженного нефтяного газа, т.е. бензин содержит меньше олефинов и больше ароматических соединений и изопарафинов, дизельное топливо имеет пониженную плотность и более высокое цетановое число, а сжиженный нефтяной газ содержит больше низших олефинов, особенно пропилена и изобутана. Кроме того, катализатор имеет то преимущество, что он высокоактивен в крекинге тяжелой нефти и способен образовывать больше низкокипящих нефтепродуктов (бензина и дизельного топлива) и сжиженного нефтяного газа. Подробное описание изобретения Катализатор, предложенный для способа настоящего изобретения, содержит оксид алюминия, фосфор и молекулярные сита с глиной или без глины, причем оксид алюминия представляет собой (Катализатор настоящего изобретения может содержать еще 0,1-2 масс.%, предпочтительно 0,2-1,8 масс.% редкоземельного металла (в виде оксида)). Указанные молекулярные сита представляют собой сита одного или более типов, которые выбирают из группы, состоящей из цеолитов и нецеолитных молекулярных сит, которые являются активными компонентами катализатора крекинга. Эти цеолиты и нецеолитные молекулярные сита хорошо известны специалистам. Указанный цеолит представляет собой один или более цеолитов, которые выбирают из широкопористого цеолита и среднепористого цеолита. Указанный широкопористый цеолит представляет собой цеолит с пористой структурой и диаметром пор, образованных открытыми кольцами, по меньшей мере 0,7 нанометров (нм), например, один или более цеолитов, выбранных из фожазита, цеолита Указанный среднепористый цеолит представляет собой цеолит с пористой структурой и диаметром пор, образованных открытыми кольцами, в интервале 0,56-0,7 нм, например, цеолит со структурой MFI (например, цеолит ZSM-5); цеолит со структурой MFI, содержащий один или более элементов, которые выбирают из фосфора, железа и редкоземельных металлов (например, цеолит ZSM-5, содержащий один или более элементов, которые выбирают из фосфора, железа и/или редкоземельных металлов, и цеолит со структурой MFI, содержащий фосфор, раскрытый в патенте CN 1194181 А). Указанные нецеолитные молекулярные сита относятся к молекулярным ситам одного или более типов, в которых часть или весь алюминий и/или кремний замещены другими элементами, например фосфором, титаном, галлием и германием. Примерами таких молекулярных сит являются один или более типов, которые выбирают из силикатов с разным отношением SiO2/Al2O3 (например, металлсиликат, титаносиликат), металлалюминатов (например, алюминаты германия), металлофосфатов, алюмофосфатов, металлалюмофосфатов, кремнийалюмофосфатов с включенным металлом (MeAPSO и ELAPSO), кремнийалюмофосфатов (молекулярные сита SAPO) и галлогерманатов. Предпочтительны молекулярные сита SAPO, одного или более типов, которые выбирают из группы, состоящей из молекулярных сит SAPO-11, молекулярных сит SAPO-34 и молекулярных сит SAPO-37. Предпочтительно, чтобы указанные молекулярные сита, одного или более типов, были выбраны из группы, состоящей из цеолита Y; цеолита Y, содержащего фосфор, железо и/или редкоземельные металлы; ультрастабильного цеолита Y; ультрастабильного цеолита Y, содержащего один или более элементов, которые выбирают из фосфора, железа и/или редкоземельных металлов; цеолита HY; цеолита HY, содержащего один или более элементов, которые выбирают из фосфора, железа и/или редкоземельных металлов/цеолита Более предпочтительные молекулярные сита содержат смесь цеолита Y и цеолита со структурой MFI при содержании цеолита Y 30-90 масс.%, предпочтительно 40-85 масс.%, и содержании цеолита со структурой MFI 10-70 масс.%, предпочтительно 15-60 масс.%, в расчете на общее количество указанной смеси цеолитов. Указанную глину, одну или более, выбирают из глин, которые являются активным компонентом катализатора крекинга, например одной или более глин, выбранных из каолина, галлуазита, монтмориллонита, кизельгура, аллокита, аргиллита, ректорита, сепиолита, аттапульгита, гидроталькита и бентонита. Более предпочтительной глиной является одна или более глин, выбранных из каолина, монтмориллонита, кизельгура, ректорита, сепиолита и аттапульгита. Эти глины хорошо известны специалистам. Катализатор по настоящему изобретению может также содержать жаростойкий неорганический оксид, отличный от оксида алюминия. Указанный жаростойкий неорганический оксид, отличный от оксида алюминия, один или более, выбирают из группы, состоящей из жаростойких неорганических оксидов, отличных от оксида алюминия, которые используются в качестве матрицы катализатора крекинга, например оксида кремния, аморфного алюмосиликата, оксида циркония, оксида титана, оксида бора, оксидов щелочноземельных металлов. Предпочтительно, чтобы это был один или более оксидов, выбранных из группы, состоящей из оксида кремния, аморфного алюмосиликата, оксида циркония, оксида титана, оксида магния и оксида кальция. Жаростойкие неорганические оксиды хорошо известны специалистам. В расчете на весь катализатор содержание указанного жаростойкого неорганического оксида, отличного от оксида алюминия, составляет 0-10 масс.%, предпочтительно 0-5 масс.%. В способе приготовления катализатора по настоящему изобретению указанное соединение алюминия представляет собой соединение алюминия, способное образовывать Указанное соединение алюминия, способное образовывать Указанное соединение фосфора можно добавить на любой стадии перед прокаливанием, например, его можно добавить к суспензии, содержащей соединение алюминия, молекулярные сита и воду с глиной или без глины. Или соединение фосфора можно ввести пропиткой твердых веществ, полученных после сушки суспензии соединения алюминия, молекулярных сит и воды с глиной или без глины с последующим прокаливанием продукта пропитки. В катализаторе по настоящему изобретению указанное содержание фосфора не учитывает фосфора, содержавшегося в молекулярных ситах. Указанное соединение фосфора включает различные соединения фосфора, например одно или несколько соединений, которые выбирают из группы, состоящей из фосфорной кислоты, фосфатов, фосфористой кислоты, фосфита, пирофосфорной кислоты, пирофосфата, полифосфорной кислоты, полифосфата, метафосфорной кислоты и метафосфата. Предпочтительно, чтобы это было одно или более соединений, которые выбирают из группы, состоящей из фосфорной кислоты, фосфата аммония, двухзамещенного фосфата аммония, однозамещенного фосфата аммония, фосфористой кислоты, фосфита аммония, пирофосфата натрия, пирофосфата калия, триполифосфата натрия, триполифосфата калия, гексаметафосфата натрия, гексаметафосфата калия. Более предпочтительно, если одно или более соединений выбирают из группы, состоящей из фосфорной кислоты, фосфата аммония, двухзамещенного фосфата аммония, однозамещенного фосфата аммония, фосфористой кислоты, фосфита аммония, пирофосфата натрия, триполифосфата натрия, гексаметафосфата натрия. Каждый компонент берут в таком количестве, чтобы конечный катализатор содержал в расчете на весь катализатор 0,5-50 масс.% Если катализатор содержит, кроме того, неорганические оксиды, отличные от оксида алюминия, то неорганический оксид, отличный от оксида алюминия, или его предшественник можно добавить в суспезию, содержащую оксид алюминия, молекулярные сита и воду с глиной или без глины. Предшественником указанного неорганического оксида, отличного от оксида алюминия, является вещество, способное образовывать указанный неорганический оксид, отличный от оксида алюминия, во время приготовления катализатора; такие предшественники неорганических оксидов, отличных от оксида алюминия, хорошо известны специалистам. Например, предшественником оксида кремния может быть золь силикагеля, силикагель и/или силикат натрия; предшественником аморфного алюмосиликата может быть золь оксидов кремния-алюминия и/или гель оксидов кремния-алюминия, и предшественниками оксидов циркония, титана, бора и щелочноземельного металла могут быть соответствующие гидроксиды. Указанный неорганический оксид, отличный от оксида алюминия, и/или его предшественник берут в таком количестве, чтобы конечный катализатор содержал 0-10 масс.%, предпочтительно 0-5 масс.% неорганического оксида, отличного от оксида алюминия. Условия указанной сушки и прокаливания являются традиционными условиями сушки и прокаливания катализаторов крекинга, например, температура сушки может быть от комнатной до 200°С, предпочтительно 80-180°С, а температура прокаливания выше 200°С до 750°С, предпочтительно 300-600°С, время прокаливания составляет по меньшей мере 0,1 час, предпочтительно 0,1-10 час, более предпочтительно 0,3-4 час. Способом сушки может быть любой существующий способ сушки, например сушка в печи, на воздухе или распылительная сушка, предпочтительны сушка в печи или распылительная сушка. Катализатор по настоящему изобретению пригоден для каталитического крекинга нефти и нефтяных фракций, особенно подходит для каталитического крекинга нефти и нефтяных фракций с температурой кипения выше 330°С, например, одной или более фракций, которые выбирают из остатков, полученных перегонкой при атмосферном давлении, вакуумных остатков, вакуумного газойля, атмосферного газойля, газойля прямой гонки, легкой или тяжелой деасфальтированной нефти из процесса деасфальтирования с помощью растворителя и коксового газойля, с тем чтобы получить высококачественные бензин, дизельное топливо и сжиженный нефтяной газ. Один из предпочтительных катализаторов по настоящему изобретению Катализатор содержит оксид алюминия, фосфор и молекулярные сита с глиной или без глины. Указанный оксид алюминия представляет собой Способ приготовления предпочтительного катализатора состоит в следующем. Способ включает сушку суспензии, содержащей соединение алюминия, молекулярные сита и воду с глиной или без глины, причем указанное соединение алюминия представляет собой соединение алюминия, способное образовывать Указанная смесь цеолитов содержит, кроме того, цеолит Катализатор значительно улучшает качество бензина и сжиженного нефтяного газа в продуктах крекинга. Второй из предпочтительных катализаторов по настоящему изобретению Катализатор содержит оксид алюминия, фосфор и молекулярные сита с глиной или без глины. Указанный оксид алюминия представляет собой Способ приготовления предпочтительного катализатора состоит в следующем. Способ включает сушку суспензии, содержащей соединение алюминия, молекулярные сита и воду с глиной или без глины, причем указанное соединение алюминия представляет собой соединение алюминия, способное образовывать Указанное соединение редкоземельного металла представляет собой одно или более соединений, которое выбирают из группы, состоящей из хлорида и нитрата редкоземельного металла. Катализатор высокоактивен в крекинге тяжелой нефти, и поэтому его можно использовать для получения более низкокипящих нефтепродуктов (бензина и дизельного топлива) и сжиженного нефтяного газа. Условия использования катализатора по настоящему изобретению являются традиционными для реакции крекинга. Обычно указанные условия крекинга включают температуру реакции 350-700°С, предпочтительно 400-650°С, отношение катализатор-нефть (массовое соотношение катализатора и углеводородной нефти), равное 1-20, предпочтительно 2-15. Следующие примеры служат для иллюстрации настоящего изобретения. В примерах содержание тригидрата В примерах молекулярные сита SAPO готовили по способу, раскрытому в примере 1 патента Китая 1098214 С. В примерах использовали цеолиты следующих составов. Цеолит HY (с содержанием Na2O 1,5 масс.% и соотношением SiO2/Аl2O3 5,3) получали ионным обменом цеолита NaY (с содержанием Na2O 13,5 масс.% и соотношением SiO3/Аl2О3 5,0 производства Qilu Catalyst Factory) при температуре 80°С в течение 1 час при массовом соотношении вода:цеолит NaY:твердый хлорид аммония, равным 10:1:1, фильтрованием и прокаливанием при 550°С в течение 2 час и повторным обменом через указанные стадии, затем фильтрованием и прокаливанием. Цеолит REY представляет собой цеолит Y, содержащий редкоземельные металлы (содержание оксидов редкоземельных металлов составляет 18,5 масс.%, в них La2O3 содержится в количестве 53,2 масс.%, СеO2 в количестве 13,0 масс.%, Рr6O11 в количестве 13,0 масс.%, Nd2O3 в количестве 20,8 масс.%, Na2O в количестве 1,6 масс.%; соотношение SiO2/Аl2O3 равно 5,4, размер элементарной ячейки 2,468 нм, цеолит произведен Qilu Catalyst Factory). Цеолит REHY представляет собой цеолит Y, содержащий редкоземельные металлы (содержание оксидов редкоземельных элементов составляет 84 масс.%, в них La2O3 содержится в количестве 53,2 масс.%, СеO2 в количестве 13,0 масс.%, Pr6O11 в количестве 13,0 масс.%, Nd2O3 в количестве 20,8 масс.%, Na2O в количестве 3,7 масс.%; соотношение SiO2/Аl2O3 равно 5,6, размер элементарной ячейки 2,461 нм, цеолит произведен Qilu Catalyst Factory). Цеолит MOY представляет собой цеолит Y, содержащий фосфор и редкоземельные металлы (содержание оксидов редкоземельных металлов составляет 8,0 масс.%, в них La2O3 содержится в количестве 53,2 масс.%, СеO2 в количестве 13,0 масс.%, Рr6О11 в количестве 13,0 масс.%, Nd2O3 в количестве 20,8 масс.%, Na2O в количестве 1,3 масс.%; содержание фосфора составляет 1,1 масс.% в виде элемента фосфора, соотношение SiO2/Аl2O3 равно 5,6, размер элементарной ячейки 2,460 нм, цеолит произведен Qilu Catalyst Factory). Цеолит DASY0.0 представляет собой ультрастабильный цеолит Y (содержание Na2O составляет 1,0 масс.%, соотношение SiO2/Аl2O3 равно 6,8, размер элементарной ячейки 2,446 нм, цеолит произведен Qilu Catalyst Factory). Цеолит DASY2.0 представляет собой ультрастабильный цеолит Y (содержание оксидов редкоземельных элементов составляет 1,8 масс.%, в них La2O3 содержится в количестве 53,2 масс.%, СеO2 в количестве 13,0 масс.%, Рr6O11 в количестве 13,0 масс.%, Nd2O3 в количестве 20,8 масс.%, содержание Na2O составляет 1,2 масс.%, соотношение SiO2/Аl2O3 равно 6,8, размер элементарной ячейки 2,447 нм, цеолит произведен Qilu Catalyst Factory). Цеолит ZSM-5 представляет собой цеолит со структурой MFI (содержание Na2O составляет 0,2 масс.%, соотношение SiO2/Аl2O3 равно 60, цеолит произведен Qilu Catalyst Factory). Цеолит ZRP-1 представляет собой цеолит со структурой MFI, содержащий фосфор и редкоземельные металлы (содержание Na2O составляет 0,1 масс.%, соотношение SiO2/Аl2O3 равно 30 и содержание оксидов редкоземельных металлов составляет 1,7 масс.%, в них La2O3 содержится в количестве 53,2 масс.%, СеO2 в количестве 13,0 масс.%, Рr6O11 в количестве 13,0 масс.%, Nа2О3 в количестве 20,8 масс.%, содержание фосфора составляет 1,9 масс.% в виде элемента фосфора, цеолит произведен Qilu Catalyst Factory). Z3P-1 представляет собой цеолит со структурой MFI, содержащий фосфор и железо (содержание Na2O составляет 0,1 масс.%, соотношение SiO2/Аl2O3 равно 30, содержание Fе2О3 составляет 1,5 масс.% и содержание фосфора 1,2 масс.% в виде элементного фосфора, цеолит произведен Qilu Catalyst Factory). Цеолит Все указанные соотношения SiO2/Аl2O3 означают мольные соотношения оксидов кремния и алюминия. Примеры 1-6 Следующие примеры иллюстрируют катализаторы по настоящему изобретению и способ их приготовления. Катализаторы С1-С6 настоящего изобретения получали смешением и суспендированием тригидрата Сравнительный пример 1 Этот сравнительный пример иллюстрирует эталонный катализатор без добавленного фосфора и способ приготовления эталонного катализатора. Эталонный катализатор СВ1 получали по способу примера 1 за исключением того, что не добавляли соединения фосфора и использовали разные количества глины. Количество использованного тригидрата Сравнительный пример 2 Этот сравнительный пример иллюстрирует эталонный катализатор, не содержащий Эталонный катализатор СВ2 получали по способу примера 1 за исключением того, что использовали псевдобемит вместо тригидрата Пример 7 Этот пример иллюстрирует катализатор настоящего изобретения и способ его приготовления. Катализатор С7 получали смешением и суспендированием 93,8 кг тригидрата Пример 8 Этот пример иллюстрирует катализатор настоящего изобретения и способ его приготовления. Катализатор С8 настоящего изобретения получали по способу примера 6 за исключением того, что вместо указанного псевдобемита использовали 69,4 кг золя оксида алюминия. Состав катализатора С8 приведен в таблице 6.
Примеры 9-14 Следующие примеры иллюстрируют каталитическую активность катализаторов, предлагаемых в настоящем изобретении. Катализаторы С1-С6 были состарены с помощью 100% водяного пара при 800°С в течение 8 час соответственно. Каталитический крекинг нефтяного сырья 1#, как показано в таблице 7, проводили на установке АСЕ с 9 г каждого состаренного катализатора С1-С6. Условия реакции и полученные результаты приведены в таблице 8. В таблице конверсия = выход сухого газа + выход сжиженного нефтяного газа + выход бензина + выход кокса; общий выход жидких продуктов = выход сжиженного нефтяного газа + выход бензина + выход дизельного топлива. Здесь бензином названа фракция от C5 до фракции углеводородов с температурой кипения 221°С. Дизельное топливо (LCO) относится к фракции с температурой кипения от 221 до 343°С. Сжиженный нефтяной газ (LPG) представляет фракцию С3-С4. Сухой газ – это фракция Н2-C2. Сравнительные примеры 3-4 Следующие сравнительные примеры иллюстрируют каталитическую активность эталонных катализаторов. Так же, как в примере 9, катализаторы были состарены, и каталитический крекинг того же нефтяного сырья был проведен в тех же условиях за исключением того, что катализаторами были эталонные катализаторы СВ1 и СВ2, приготовленные в сравнительных примерах 1 и 2 соответственно. Условия реакции и полученные результаты приведены в таблице 8.
Примеры 15-16 Следующие примеры иллюстрируют каталитическую активность катализаторов, предлагаемых в настоящем изобретении. Катализаторы С7-С8 были состарены с помощью 100% водяного пара при 800°С в течение 17 час соответственно. Каталитический крекинг нефтяного сырья 2# проводили, как показано в таблице 9, на установке FFB периодического действия с 90 г каждого состаренного катализатора С7-С8. Условия реакции и полученные результаты приведены в таблице 10.
Как показывают приведенные в таблице 8 результаты, катализаторы настоящего изобретения более активны в каталитическом крекинге по сравнению с эталонными катализаторами, что приводит не только к значительному увеличению конверсии одного и того же сырья и общего выхода продуктов, но и существенному снижению содержания олефинов в бензине, увеличению содержания ароматических соединений и изопарафинов в бензине, уменьшению плотности и увеличению значений анилиновой точки и цетанового числа LCO, а также к заметному увеличению содержания низших олефинов (особенно пропилена) и изобутана в LPG. Результаты, приведенные в таблице 10, также показывают, что катализатор настоящего изобретения не только проявляет более высокую активность в крекинге по сравнению с предшествующим уровнем техники, но также повышает качество бензина, продуктов крекинга – LCO и LPG. Примеры 17-22 Следующие примеры иллюстрируют первый тип предпочтительных катализаторов по настоящему изобретению и способ их приготовления. Катализаторы С9-С14 настоящего изобретения получали смешением и суспендированием тригидрата Сравнительный пример 5 Этот сравнительный пример иллюстрирует эталонный катализатор без фосфора и способ приготовления эталонного катализатора. Эталонный катализатор СВ3 получали таким же способом, как в примере 17, за исключением того, что не добавляли соединения фосфора и использовали разное количество глины. Количество использованных тригидрата Сравнительный пример 6 Этот сравнительный пример иллюстрирует эталонный катализатор без Эталонный катализатор СВ4 получали таким же способом, как в примере 17, за исключением того, что вместо тригидрата
Примеры 23-28 Следующие примеры иллюстрируют каталитическую активность катализаторов по настоящему изобретению. Катализаторы С9-С14 были состарены при 800°С с помощью 100% водяного пара в течение 8 час соответственно. Каталитический крекинг нефтяного сырья 1#, как показано в таблице 7, проводили на установке АСЕ с 9 г каждого состаренного катализатора С9-С14. Условия реакции и полученные результаты приведены в таблице 17. В таблице конверсия = выход сухого газа + выход LPG + выход бензина + выход кокса; общий выход жидких продуктов = выход LPG + выход бензина + выход LCO. Здесь бензином названа фракция от C5 до углеводородов с температурой кипения 221°С, LCO относится к фракции с температурой кипения от 221 до 343°С, LPG представляет фракцию С3-С4, сухой газ – это фракция Н3-С2. Сравнительные примеры 7-8 Следующие сравнительные примеры иллюстрируют каталитическую активность эталонных катализаторов. Так же, как в примере 23, катализатор был состарен, и каталитический крекинг того же нефтяного сырья был проведен в тех же условиях за исключением того, что катализаторами были эталонные катализаторы СВ3 и СВ4, указанные в сравнительном примере 5 и в сравнительном примере 6 соответственно. Условия реакции и полученные результаты приведены в таблице 17.
Как показывают данные таблицы 17, использование катализаторов по настоящему изобретению в каталитическом крекинге одного и того же нефтяного сырья приводит к существенному понижению содержания олефинов в бензине, увеличению содержания ароматических соединений и изопарафинов в бензине и явно заметному увеличению содержания низших олефинов (особенно пропилена) и изобутана в LPG по сравнению с эталонными катализаторами. Это показывает, что катализатор по настоящему изобретению значительно повышает качество бензина и LPG в продуктах крекинга. Примеры 29-34 Следующие примеры иллюстрируют второй тип предпочтительных катализаторов по настоящему изобретению и способ их приготовления. Катализаторы С15-С20 по настоящему изобретению получали смешением и суспендированием тригидрата Сравнительный пример 9 Этот сравнительный пример иллюстрирует эталонный катализатор без добавленных фосфора и редкоземельного металла и способ приготовления эталонного катализатора. Эталонный катализатор СВ5 получали по способу примера 29 за исключением того, что не добавляли соединения фосфора и раствора соединения редкоземельного металла и использовали разные количества глины. Количество использованного тригидрата Сравнительный пример 10 Этот сравнительный пример иллюстрирует эталонный катализатор, не содержащий Эталонный катализатор СВ6 получали по способу примера 29 за исключением того, что использовали псевдобемит вместо тригидрата
Примеры 35-40 Следующие примеры иллюстрируют каталитическую активность катализаторов по настоящему изобретению. Катализаторы С15-С20 были состарены с помощью 100% водяного пара при 800°С в течение 8 час соответственно. Каталитический крекинг нефтяного сырья 3#, как показано в таблице 25, проводили на установке АСЕ с 9 г (суммарно) каждого состаренного катализатора С15-С20. Условия реакции и полученные результаты приведены в таблице 26. В таблице конверсия = выход сухого газа + выход LPG + выход бензина + выход кокса; общий выход жидких продуктов = выход LPG + выход бензина + выход LCO. Здесь бензином названа фракция от С5 до углеводородов с температурой кипения 221°С. LCO относится к фракции с температурой кипения в интервале 221-343°С, LPG представляет фракцию С3-С4, сухой газ – это фракция Н2-С2. Сравнительные примеры 11-12 Следующие сравнительные примеры иллюстрируют каталитическую активность эталонных катализаторов. Так же, как в примере 35, катализатор был состарен и каталитический крекинг того же нефтяного сырья был проведен в тех же условиях за исключением того, что катализаторами были эталонные катализаторы СВ5 и СВ6, указанные в сравнительном примере 9 и сравнительном примере 10 соответственно. Условия реакции и полученные результаты приведены в таблице 26.
Как показывают результаты, приведенные в таблице 26, катализаторы по настоящему изобретению в каталитическом крекинге того же нефтяного сырья приводят к существенному понижению содержания олефинов в бензине, увеличению содержания ароматических соединений и изопарафинов в бензине по сравнению с эталонными катализаторами. Это показывает, что катализатор по настоящему изобретению не только проявляет более высокую активность в крекинге, т.е. дает более высокий выход легкой нефти и LPG в продуктах крекинга, но также заметно повышает качество бензина в продуктах крекинга.
Формула изобретения
1. Катализатор крекинга, содержащий оксид алюминия, фосфор и молекулярные сита с глиной или без глины, в котором указанный оксид алюминия представляет собой 2. Катализатор по п.1, который содержит в расчете на весь катализатор: 3. Катализатор по п.1 или 2, который дополнительно содержит редкоземельный металл и в котором содержание редкоземельного металла в виде оксида составляет 0,1-2 мас.%. 4. Катализатор по п.3, в котором содержание редкоземельного металла в виде оксида составляет 0,2-1,8 мас.%. 5. Катализатор по п.1 или 2, в котором указанные молекулярные сита одного или более типов выбирают из группы, состоящей из цеолитов и нецеолитных молекулярных сит, используемых в качестве активного компонента катализатора крекинга. 6. Катализатор по п.5, в котором указанный цеолит, один или несколько, выбирают из группы, состоящей из широкопористых цеолитов и среднепористых цеолитов. 7. Катализатор по п.6, в котором указанный широкопористый цеолит, один или несколько, выбирают из группы, состоящей из фожазита, цеолита 8. Катализатор по п.7, в котором указанный широкопористый цеолит, один или несколько, выбирают из группы, состоящей из цеолита Y; цеолита Y, содержащего один или более элементов, которые выбирают из фосфора, железа и редкоземельных металлов; 9. Катализатор по п.6, в котором указанный среднепористый цеолит, один или несколько, выбирают из группы, состоящей из цеолита со структурой MFI и цеолита со структурой MFI, содержащего один или несколько элементов, которые выбирают из фосфора, железа и редкоземельных металлов. 10. Катализатор по п.1 или 2, в котором указанные молекулярные сита, одного или более типов, выбирают из группы, состоящей из цеолита Y; цеолита Y, содержащего один или более элементов, которые выбирают из фосфора, железа и редкоземельных металлов; ультрастабильного цеолита Y; ультрастабильного цеолита Y, содержащего один или более элементов, которые выбирают из фосфора, железа и редкоземельных металлов; цеолита HY; цеолита HY, содержащего один или более элементов, которые выбирают из фосфора, железа и редкоземельных металлов; цеолита 11. Катализатор по п.1 или 2, в котором молекулярные сита представляют собой смесь цеолита Y и цеолита со структурой MFI и в котором содержание цеолита Y составляет 30-90 мас.%, содержание цеолита со структурой MFI составляет 10-70 мас.% в расчете на общее количество смеси цеолитов. 12. Катализатор по п.11, в котором содержание цеолита Y составляет 40-85 мас.%, а содержание цеолита со структурой MFI составляет 15-60 мас.% в расчете на общее количество смеси цеолитов. 13. Катализатор по п.11, в котором смесь цеолитов содержит дополнительно цеолит 14. Катализатор по п.12, в котором содержание цеолита 15. Катализатор по п.1 или 2, в котором глину, одну или несколько, выбирают из группы, состоящей из каолина, галлуазита, монтмориллонита, кизельгура, аллокита, аргиллита, ректорита, сепиолита, аттапульгита, гидроталькита и бентонита. 16. Способ приготовления катализатора по п.1, включающий 17. Способ по п.16, в котором каждый компонент берут в таком количестве, чтобы конечный катализатор содержал в расчете на общее количество катализатора: 18. Способ приготовления катализатора по п.3, включающий 19. Способ по п.18, в котором указанное соединение редкоземельного металла, одно или несколько, выбирают из группы, состоящей из хлорида и нитрата редкоземельного металла. 20. Способ приготовления катализатора по п.11, включающий 21. Способ по пп.16, 18 или 20, в котором указанное соединение алюминия, которое способно образовывать 22. Способ по пп.16, 18 или 20, в котором указанное соединение фосфора, одно или несколько, выбирают из группы, состоящей из фосфорной кислоты, фосфата, фосфористой кислоты, фосфита, пирофосфорной кислоты, пирофосфата, полифосфорной кислоты, полифосфата, метафосфорной кислоты и метафосфата. 23. Способ по п.22, в котором указанное соединение фосфора представляет собой одно или несколько соединений, которые выбирают из группы, состоящей из фосфорной кислоты, фосфата аммония, двухзамещенного фосфата амминия, однозамещенного фосфата аммония, фосфористой кислоты, фосфита аммония, пирофосфата натрия, триполифосфата натрия и гексаметафосфата натрия.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

-оксид алюминия или смесь
-оксида алюминия и/или
-оксида алюминия в расчете на весь катализатор:
2,45 нм, 2-40 масс.% цеолита ZSM-5, модифицированного элементами, которые выбирают из группы, состоящей из Р, RE и Н, и 20-80 масс.% полусинтетической матрицы связующего на основе каолина и оксида алюминия.
, 0-75 масс.% глины, 10-60 масс.% двух типов оксида алюминия и 0,1-7,0 масс.% фосфора в виде P2O5 и 0-20 масс.% редкоземельного металла в виде RЕ2О3. Указанные два типа оксида алюминия представляют собой псевдобемит и золь оксида алюминия соответственно. Хотя катализатор более активен в конверсии тяжелой нефти и в его присутствии содержание олефинов в образующемся бензине понижено, использование этого катализатора не может улучшить качество дизельного топлива, полученного каталитическим крекингом, и повысить содержание низших олефинов и изобутана в сжиженном нефтяном газе.
-оксида алюминия, тригидрат
примера