СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ГИДРООЧИСТКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 2005 года по МПК B01J37/02 B01J23/88 C10G45/08 

Описание патента на изобретение RU2246987C1

Настоящее изобретение относится к катализу, в частности к способам приготовления катализаторов гидроочистки нефтепродуктов, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности.

Известен способ получения алюмоникельмолибденового катализатора для гидроочистки бензина путем смешения смеси фракций 10-40 и 40-200 мкм порошка оксида алюминия (соотношение фракций 1:0,25-2,33) с аммонием молибденовокислым (гептамолибдатом аммония (ГМА) - (NН4)6Мо7O24·2O) и никелем азотнокислым (нитратом никеля (НН)-Ni(NO3)2·2O) в присутствии пептизатора (водного раствора азотной кислоты) с последующей формовкой, провяливанием, сушкой и прокалкой [А.с. СССР № 701700, кл. В 01 J 37/02, 1979]. Основным недостатком данного способа является низкая механическая прочность получаемого катализатора.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому эффекту является способ приготовления катализатора гидроочистки нефтепродуктов, заключающийся в получении смеси, включающей природный алюмосиликат, затворении приготовленной смеси затворяющей жидкостью с последующей формовкой, термообработкой полученных гранул (сушка и прокалка), пропиткой носителя растворами солей гидрирующих (активных) металлов и заключительной термообработкой. Повышение механической прочности катализатора достигается путем получения высокопрочного носителя смешением гидроксида алюминия с 10-30% природного алюмосиликата. Полученный носитель в два этапа пропитывают растворами активных металлов: раствором гептамолибдата аммония на первом этапе и раствором нитрата кобальта или нитрата никеля на втором с промежуточной и конечной термообработками, включающими сушку и прокалку при 200-500° С в течение 2-10 ч [Патент РФ № 2100079, кл. В 01 J 37/04, 37/16, 23/883 // (В 01 J 23/883, 101:34, 101:62), 1997]. Основным недостатком данного способа является низкая гидрообессеривающая и гидрирующая активности, что ограничивает возможность использования катализатора в процессах гидроочистки жидких нефтепродуктов, например, с повышенным содержанием непредельных соединений (так называемое вторичное сырье). Недостаточная гидрообессеривающая активность катализатора по данному способу не позволяет получать моторные топлива, отвечающие современным экологическим требованиям (например, с содержанием серы в дизельном топливе менее 0,05 мас.%).

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является разработка способа приготовления катализатора гидроочистки нефтепродуктов с повышенной гидрообессеривающей и гидрирующей активностями.

Данная техническая задача решается способом приготовления катализатора гидроочистки нефтепродуктов путем двухэтапной пропитки предварительно прокаленного носителя раствором гептамолибдата аммония на первом этапе и раствором нитрата кобальта и/или нитрата никеля на втором с промежуточной термообработкой между этапами при температуре 100-200° С и конечной термообработкой, включающей сушку при температуре 100-200° С и прокалку при температуре 400-650° С. Полученный катализатор имеет следующий состав, мас.%:

МоО3 - 3,0-25,0

СоО и/или NiO - 1,0-8,0

носитель - остальное.

В качестве носителя катализатора используют оксид алюминия, или оксид кремния, или оксид кремния.

Общими признаками предлагаемого изобретения и прототипа является двухэтапная пропитка предварительно прокаленного носителя раствором гептамолибдата аммония на первом этапе и растворами активных металлов на втором с промежуточной и конечной термообработками, включающими сушку и прокалку.

Основной отличительный признак предлагаемого изобретения заключается в том, что на втором этапе пропитки носителя используют раствор нитрата кобальта и/или нитрата никеля, промежуточную термообработку проводят при температуре 100-200° С, а конечную термообработку, включающую сушку и прокалку, проводят соответственно при температуре 100-200° С и 400-650° С.

Дополнительными отличительными признаками являются:

- состав полученного катализатора, мас.%:

МоО3 - 3,0-25,0

СоО и/или NiO - 1,0-8,0

носитель - остальное

- использование в качестве носителя оксида алюминия, или оксида кремния, или оксида титана.

Предлагаемая совокупность признаков способа приготовления катализатора гидроочистки нефтепродуктов соответствует условию патентоспособности "Изобретательский уровень", исходя из нижеследующего. Из уровня техники на дату подачи заявки на изобретение не было известно, что предлагаемая совокупность признаков приводит к решению вышеуказанной задачи. В результате этого появляется возможность не только получать в процессе гидроочистки нефтепродуктов от сернистых и непредельных соединений экологически чистые моторные топлива, но и вовлекать в переработку сырье с более высоким содержанием серы и непредельных углеводородов.

Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

67 г гранул предварительно прокаленного носителя - активного оксида алюминия - заливают 75 мл водного раствора ГМА с концентрацией 300 г МоО3/л и выдерживают в течение времени, необходимого для получения полупродукта, содержащего 27 мас.% МоО3, сушат при температуре 150° С в течение 6 ч. Затем сушеный полупродукт пропитывают 30 мл водного раствора кобальта, содержащего 31,1 г нитрата кобальта (НК), сушат при температуре 150° С в течение 6 ч и прокаливают при 550° С в течение 4 ч.

В качестве носителя использовали активный оксид алюминия марки АОА-1 (ГОСТ 8136-85) со следующими характеристиками: диаметр - 5,0 мм; механическая прочность на раскол (нож 0,1 мм) - 1,1 кг/мм; насыпная плотность - 0,55 г/см3; объем пор (водопоглощение) - 0,8 см3/г.

Готовый катализатор имеет следующий состав, мас.%:

МоО3 - 25,0

СоО - 8,0

Аl2О3 - остальное.

Пример 2.

82 г гранул носителя - активного оксида алюминия - пропитывают 50 мл водного раствора ГМА, содержащего 17,2 г ГМА, и сушат при температуре 150° С в течение 6 ч. Затем сушеный полупродукт пропитывают 30 мл водного раствора кобальта, содержащего 15,6 г НК, сушат при температуре 150° С в течение 6 ч и прокаливают при 550° С в течение 4 ч.

В качестве носителя использовали активный оксид алюминия марки АН-2/С (ТУ 2163-004-47317879-2000 с изм.1) со следующими характеристиками: диаметр - 2,0 мм; механическая прочность на раскол (нож 0,1 мм) - 1,5 кг/мм; насыпная плотность - 0,65 г/см3; объем пор (водопоглощение) - 0,61 см3/г.

Готовый катализатор имеет следующий состав, мас.%:

МоО3 - 14,0

СоО - 4,0

Аl2О3 - остальное.

Аналогично примеру 1, варьируя состав активных компонентов, получены катализаторы по примерам 4 и 7 и аналогично примеру 2, варьируя состав активных компонентов и природу носителя, получены катализаторы по примерам 3, 5, 6, 8-11.

Пример 12 (прототип).

К 500 г порошка гидроксида алюминия добавляют 100 г природного алюмосиликата и перемешивают в смесительной машине в течение 5-10 мин до получения однородной смеси, после чего приливают 180 мл 10% -ной фосфорной кислоты и перемешивают в течение 1 ч. Полученную массу экструдируют через фильеру с диаметром отверстия 2 мм. Полученные гранулы сначала сушат при температуре 180° С, а затем прокаливают при 550° С в течение 24 ч. Прокаленные гранулы заливают 17,5% -ным раствором ГМА (из расчета 1,5 объема раствора на 1 объем носителя) и выдерживают в растворе в течение 4 ч. Затем излишки раствора сливают, а пропитанные гранулы сушат и прокаливают при температуре 500° С в течение 3 ч.

После охлаждения гранул их помещают в раствор нитрата кобальта концентрацией 10% , а также из расчета 1,5 объема раствора на 1 объем гранул и выдерживают в растворе в течение 3 ч. Затем осуществляют сушку и прокаливание при 500° С в течение 3 ч.

Готовый катализатор имеет следующий состав, мас.%:

МоО3 - 14,0

СоО - 4,0

Аl2О3 - SiO2 - остальное.

Пример 13 (прототип).

К 500 г порошка гидроксида алюминия добавляют 100 г природного алюмосиликата и перемешивают в смесительной машине в течение 5-10 мин до получения однородной смеси, после чего приливают 180 мл 10% -ной фосфорной кислоты и перемешивают в течение 1 ч. Полученную массу экструдируют через фильеру с диаметром отверстия 2 мм. Полученные гранулы сначала сушат при температуре 180° С, а затем прокаливают при 550° С в течение 24 ч. Прокаленные гранулы заливают 17,5% -ным раствором ГМА (из расчета 1,5 объема раствора на 1 объем носителя) и выдерживают в растворе в течение 4 ч. Затем излишки раствора сливают, а пропитанные гранулы сушат и прокаливают при температуре 300° С в течение 3 ч.

После охлаждения гранул их помещают в раствор нитрата никеля концентрацией 10%, а также из расчета 1,5 объема раствора на 1 объем гранул и выдерживают в растворе в течение 3 ч. Затем осуществляют сушку и прокаливание при 500° С в течение 3 ч.

Готовый катализатор имеет следующий состав, мас.%:

МоО3 - 14,0

NiO - 4,0

Аl2O3-SiO2 - остальное.

Состав полученных по примерам 1-13 катализаторов и характеристика условий их термообработки приведены в табл. 1

Таблица 1
Состав и характеристика условий термообработки катализаторов
ОбразецСостав, % массНосительТемпература, ° С МоО3СоОNiO промежуточной термообработкиконечной термообработки      сушкапрокалкаПример 125,08,0-Аl2О3150150550Пример 214,04,0-Аl2О3150150550Пример 33,01,0-Аl2О3150150550Пример 425,0-8,0Аl2О3100100400Пример 514,0-4,0Аl2O3100100400Пример 63,0-1,0Аl2О3100100400Пример 725,04,04,0Аl2О3200200500Пример 814,02,02,0Аl2O3200200600Пример 93,00,50,5Аl2О3200200650Пример 1014,0-4.0SiO2200200500Пример 1114,04,0-ТiO2200200600Пример 12 (прототип)14,04,0-Аl2О3-SiO2500200500Пример 13 (прототип)14,0-4,0Аl2О3 -SiO2300200500

Приготовленные по предлагаемому способу катализаторы по примерам 2, 5, 8 и катализаторы по прототипу (примеры 12 и 13) были испытаны в процессе гидроочистки модельной смеси (толуол - 80,0% , гексен-1 - 19,0% и тиофен - 1,0%) при температуре 350° С, давлении 2,0 МПа, объемной скорости подачи сырья 3,0 ч-1 и соотношении Н2:сырье 300 нм33. Важным моментом гидроочистки данной смеси является максимальное удаление серы (тиофена) и олефинов (гексенов) при минимальном гидрировании толуола. Гидрообессеривающую активность катализаторов определяли по содержанию в гидрогенизате тиофена (графа 6), а гидрирующую активность определяли по уменьшению в гидрогенизате массовой доли гексенов (графа 1).

Результаты каталитических испытаний (за 20 ч) приведены в таблице 2.

Таблица 2КатализаторМассовая доля компонента гидрогенизата, %  гексеныгексантолуолциклогексантиофен123465Пример 20,118,9791,0650,0020Пример 50,0518,9578,51,5980,0030Пример 80,0518,9579,50,5330,0010Пример 100,0918,9179,80,2130,0045Пример 110,0718,9379,70,3200,0040Пример 12 (прототип)0,1518,8579,60,4260,0055Пример 13 (прототип)0,1218,8879.80,2130,0060

Как видно из данных таблицы 2, катализаторы по предлагаемому способу (примеры 2, 5, 8, 10 и 11) по гидрообессеривающей и гидрирующей активностям превосходят катализаторы по прототипу (примеры 12 и 13). Следует обратить внимание на то, что катализатор по примеру 8, содержащий 2,0% СоО и 2,0% NiO, проявляет наибольшую активность как в удалении тиофена, так и в гидрировании гексенов при наименьшем гидрировании толуола.

Катализаторы по примерам 1, 2 и 13 (прототип), а также промышленные катализаторы ГО-70 и ГО-86 были испытаны на пилотной установке в процессе гидроочистки прямогонной дизельной фракции: фракция 180-360° С; плотность - 842 кг/м3; содержание серы - 1,0% . Условия проведения процесса: температура - 340 и 360° С; давление - 20 атм.; объемная скорость подачи сырья - 4 ч-1; соотношение Н2:сырье - 500 нм33. Гидрообессеривающую активность катализаторов определяли по уменьшению в гидрогенизате массовой доли серы (графы 2 и 3) и рассчитывали в виде степени конверсии по (графы 4 и 5) по формуле:

К(%)=(Ссп)· 100/Сс,

где Сс и Сп - содержание серы в сырье и продукте (гидрогенизате), % , соответственно.

Результаты каталитических испытаний (за 72 ч) приведены в таблице 3.


Таблица 3
КатализаторМассовая доля серы в гидрогенизате, % Степень конверсии, %  340° С360° С340° С360° С12345Пример 10,0650,03493.596,1Пример 20,0700,04093,095,5Пример 13 (прототип)0,1470,07985,392,1ГО-700,1650,08583,591,5ГО-860,1450,08085,592,0

Как видно из данных таблицы 3, катализаторы по предлагаемому способу по гидрообессеривающей и гидрирующей активностям превосходят катализатор по прототипу (пример 13) и промышленные катализаторы ГО-70 и ГО-86.

Катализаторы по примерам 2, 3, 5, 6, 8, 9, 12 (прототип) и 13 (прототип) были испытаны на пилотной установке в процессе гидроочистки бензол-толуол-ксилольной фракции пироконденсата: содержание стирола и серы соответственно 1,3 и 0,06% . Условия каталитических испытаний: t - 230 и 270° С; р - 5,0 МПа; v - 2 ч-1; Н2:сырье - 1000 нм33. Длительность испытания катализатора при температуре опыта составляла 24 ч.

Результаты каталитических испытаний приведены в таблице 4.


Таблица 4
КатализаторМассовая доля серы в гидрогенизате, % Массовая доля стирола в гидрогенизате, %  230° С270° С230° С270° С12345Пример 20,00250,00200,10,1Пример 30,00300,00250,20,1Пример 50,00200,00150,10,1Пример 60,0250,00180,20,1Пример 80,00150,00100,10,1Пример 90,00270,00120,20,1Пример 110,00260,00110,10,1Пример 12 (прототип)0,00350,00250.30,2Пример 13 (прототип)0,00400,00300,30,2

Как видно из данных таблицы 4, катализаторы по предлагаемому способу по гидрообессеривающей (графы 2 и 3) и гидрирующей (графы 4 и 5) активностям превосходят катализаторы по прототипу (примеры 12 и 13).

Похожие патенты RU2246987C1

название год авторы номер документа
КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НОСИТЕЛЯ ДЛЯ ЭТОГО КАТАЛИЗАТОРА И ПРОЦЕСС ГИДРООБЕССЕРИВАНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ФРАКЦИЙ 2006
  • Яшник Светлана Анатольевна
  • Исмагилов Зинфер Ришатович
  • Суровцова Татьяна Анатольевна
  • Носков Александр Степанович
  • Бухтиярова Галина Александровна
RU2313389C1
КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НОСИТЕЛЯ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА И ПРОЦЕСС ГИДРООБЕССЕРИВАНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ФРАКЦИЙ 2006
  • Яшник Светлана Анатольевна
  • Исмагилов Зинфер Ришатович
  • Суровцова Татьяна Анатольевна
  • Носков Александр Степанович
  • Бухтиярова Галина Александровна
RU2311959C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМОНИКЕЛЬ- И АЛЮМОКОБАЛЬТМОЛИБДЕНОВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ГИДРООЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ 1992
  • Маслянский Г.Н.
  • Полоцкая Г.Е.
  • Жарков Б.Б.
  • Шапиро Р.Н.
  • Красий Б.В.
  • Шавандин Ю.А.
RU2035222C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ГИДРООЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ 2017
  • Бодрый Александр Борисович
  • Усманов Ильшат Фаритович
  • Рахматуллин Эльвир Маратович
  • Тагиров Айдар Шамилевич
  • Илибаев Радик Салаватович
  • Суркова Лидия Васильевна
  • Гариева Гульназ Фаниловна
  • Сараев Антон Николаевич
  • Петров Андрей Вячеславович
  • Вязовцев Юрий Сергеевич
RU2661866C1
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГИДРООЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ 2016
  • Томин Виктор Петрович
  • Целютина Марина Ивановна
  • Посохова Ольга Михайловна
RU2626454C1
КАТАЛИЗАТОР ГИДРООЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2001
  • Кладова Н.В.
  • Борисова Т.В.
  • Макаренко М.Г.
  • Качкин А.В.
  • Сотников В.В.
RU2197323C1
Состав и способ приготовления катализатора - ловушки кремния 2019
  • Красильникова Людмила Александровна
  • Юсовский Алексей Вячеславович
  • Гуляева Людмила Алексеевна
  • Шмелькова Ольга Ивановна
  • Виноградова Наталья Яковлевна
  • Битиев Георгий Владимирович
  • Никульшин Павел Анатольевич
  • Филатов Роман Владимирович
RU2742031C1
КАТАЛИЗАТОР ГИДРООЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ 2006
  • Резниченко Ирина Дмитриевна
  • Целютина Марина Ивановна
  • Анатолий Иванович
  • Алиев Рамиз Рза Оглы
  • Волчатов Леонид Геннадьевич
  • Бочаров Александр Петрович
  • Кукс Игорь Витальевич
  • Трофимова Марина Витальевна
  • Андреева Татьяна Ивановна
RU2306978C1
Катализатор гидрирования высокоароматизированного среднедистиллятного нефтяного сырья и способ его приготовления 2020
  • Юсовский Алексей Вячеславович
  • Болдушевский Роман Эдуардович
  • Никульшин Павел Анатольевич
  • Гусева Алёна Игоревна
  • Шмелькова Ольга Ивановна
  • Алексеенко Людмила Николаевна
  • Гуляева Людмила Алексеевна
  • Виноградова Наталья Яковлевна
RU2757368C1
КАТАЛИЗАТОР И СПОСОБ ГИДРОПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 2006
  • Коновальчиков Олег Дмитриевич
  • Хавкин Всеволод Артурович
  • Гуляева Людмила Алексеевна
  • Резниченко Ирина Дмитриевна
  • Бочаров Александр Петрович
  • Красильникова Людмила Александровна
  • Мисько Ольга Михайловна
  • Лощенкова Ирина Николаевна
  • Бычкова Дина Моисеевна
RU2301703C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ГИДРООЧИСТКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Изобретение относится к области катализа, в частности к способам приготовления катализаторов для гидроочистки жидких нефтепродуктов от сернистых и непредельных соединений. Сущность изобретения заключается в приготовлении катализатора гидроочистки нефтепродуктов путем двухэтапной пропитки предварительно прокаленного носителя раствором гептамолибдата аммония на первом этапе и раствором нитрата кобальта и/или нитрата никеля на втором, с промежуточной термообработкой между этапами при температуре 100-200°С и конечной термообработкой, включающей сушку и прокалку при температуре 100-200°С и 400-650°С соответственно. Катализатор содержит 3,0-25,0 мас.% МоО3, 1,0-8,0 мас.% СоО и/или NiO и носитель - остальное. В качестве носителя используют оксид алюминия, или оксид кремния, или оксид титана. Технический результат состоит в получении катализатора с высокой гидрообессеривающей и гидрирующей активностями, что позволяет вовлекать в процесс гидроочистки сырье с высоким содержанием серы и непредельных углеводородов и получать, в частности, экологически чистые моторные топлива. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.

Формула изобретения RU 2 246 987 C1

1. Способ приготовления катализатора гидроочистки нефтепродуктов путем двухэтапной пропитки предварительно прокаленного носителя раствором гептамолибдата аммония на первом этапе и растворами активных металлов на втором с промежуточной и конечной термообработками, включающими сушку и прокалку, отличающийся тем, что на втором этапе пропитки носителя используют раствор нитрата кобальта и/или нитрата никеля и промежуточную термообработку проводят при температуре 100-200°С, а конечную термообработку, включающую сушку и прокалку, проводят соответственно при температуре 100-200°С и 400-650°С.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный катализатор имеет следующий состав, маc.%:

МоО3 3,0-25,0

СоО и/или NiO 1,0-8,0

Носитель Остальное

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве носителя используют оксид алюминия, или оксид кремния, или оксид титана.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2246987C1

RU 2052288 С1, 20.01.1996
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ГИДРООБЛАГОРАЖИВАНИЯ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ 1995
  • Насиров Рашид Кулам
RU2074769C1
Радченко Е.Д., Нефедов Б.К., Алиев Р.Р
Промышленные катализаторы гидрогенизационных процессов нефтепереработки
М.: Химия, 1987, с.100-108
Газимзянов Н.Р., Задко И.И
и др
Упрощение технологии пропитки при получении катализаторов гидроочистки
Химия и технология топлив и масел, 1991, №1,с.26
Лурье М.А., Милова Л.П
и др
Влияние состава катализатора на интенсивность различных направлений процесса гидроочистки остаточного нефтяного сырья
Журнал прикладной химии
Перекатываемый затвор для водоемов 1922
  • Гебель В.Г.
SU2001A1
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
Технология катализаторов / Мухленов И.П., Добкина Е.И
и др.; Под ред
проф
И.П.Мухленова
- Изд
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
- Л.: Химия, 1979, с.154-155, 165 В.П.Суханов
Каталитические процессы в нефтепереработке
М., "Химия", 1973
Приспособление для крепления заготовки при отбортовке 1974
  • Алексеев Юрий Николаевич
  • Руднев Владимир Иванович
  • Ковган Александр Иванович
SU512835A1
US 4083808 А, 11.04.1978.

RU 2 246 987 C1

Авторы

Газимзянов Н.Р.

Довганюк В.Ф.

Даты

2005-02-27Публикация

2003-09-05Подача