ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИЙ КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭТОГО КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 2010 года по МПК C10G35/95 B01J29/48 

Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и посвящено созданию катализаторов, используемых в переработке нефтяных дистиллятов и газовых конденсатов в моторные топлива.

Известен способ приготовления катализатора для реакций, идущих по кислотно-основному механизму (патент РФ №2070829, 1996). Катализатор получают путем синтеза цеолитного порошка в присутствии или отсутствии спиртов, затравки и нескольких изоморфно-замещенных элементов, удаления органического соединения и одновременного ионного обмена обработкой раствором минеральной кислоты, дополнительной обработки цеолита растворами солей поливалентных катионов, таких как Fe, Al, Cr или редкоземельных элементов в присутствии или отсутствии хелатирующих агентов, сушки цеолита при температуре не выше 100°С, формования гранул с Al₂O₃ или SiO₂ в качестве связующего методом экструзии или жидкостной формовки и обработки гранул перегретым паром в мягких условиях.

Известен способ получения цеолита, применяемого в качестве катализатора для переработки различного углеводородного сырья (патент РФ №2174952, 2001). Способ включает смешение источника кремния, источника алюминия, щелочного раствора и затравки, проведение кристаллизации и ионного обмена, при этом в качестве источника кремния и/или алюминия применяют высокоактивный порошкообразный алюмокремнегель, полученный размолом силикагеля с содержанием алюминия не более 0,5 мас.% и/или силикагель с содержанием алюминия более 0,5 мас.%, и/или формованный катализатор на основе цеолита типа ZSM-5.

Известен катализатор для получения моторных топлив и способ его приготовления (патент РФ №2235591, 2004). Описаны катализаторы для получения бензина с октановым числом не ниже 83 по моторному методу и с содержанием серы в бензине не более 0,015% и дизельного топлива с содержанием серы не более 0,05% из нефтяных дистиллятов или газовых конденсатов с концом кипения не выше 400°С и с суммарным содержанием производных тиофена не более 40 мас.%, что соответствует общему содержанию серы 10 мас.%, содержащие на поверхности цеолита алюмосиликатного состава с мольным отношением SiO₂/Al₂O₃ не более 450, выбранного из ряда ZSM-5, ZSM-11, ZSM-35 и др., либо галлосиликата, галлоалюмосиликата, железосиликата, железоалюмосиликата, хромсиликата, хромалюмосиликата со структурой ZSM-5, ZSM-11, ZSM-35 и др., либо алюмофосфата с введенным в структуру на стадии синтеза элементом, выбранным из ряда: магний, цинк, галлий, марганец, железо, кремний, кобальт, кадмий, соединения молибдена и кобальта и/или никеля; в качестве соединений молибдена и кобальта и/или никеля используют, как минимум, одно биметаллическое комплексное соединение общей формулы K[MO_xO₄L_y(H₂O)_z], где К - катион Ni²⁺ или Со²⁺; L - лиганд, представляющий собой депротонированное соединение из ряда: вода, минеральная кислота, карбоновая кислота; x=2 или 3; y=2, 3, 4 или 6; z - целое число от 0 до 8, при этом концентрация биметаллических комплексных соединений в катализаторе составляет 1,0-25,0 мас.%.

Известен цеолитсодержащий катализатор для превращения алифатических углеводородов C₂-C₁₂ в высокооктановый бензин, обогащенный ароматическими углеводородами (патент РФ №2092240, 1997). Катализатор содержит цеолит группы пентасила с силикатным модулем SiO₂/Al₂O₃=20-80 моль/моль и остаточным содержанием Na₂O 0,1-0,4 мас.%, связующий компонент, цинк и смесь оксидов редкоземельных элементов при следующем соотношении компонентов, мас.%: цеолит 25,0-50,0, цинк 1,0-3,0, сумма оксидов РЗЭ 0,1-2,0, представляющая собой смесь следующего состава, мас.%: CeO₂ 40,0-55,0, сумма La₂O₃, Pr₂O₃, Nd₂O₃ 60,0-45,0, связующий компонент - остальное. Способ превращения алифатических углеводородов C₂-C₁₂ в высокооктановый компонент автомобильного бензина с октановым числом не менее 76 пунктов или концентрат ароматических углеводородов осуществляется путем контакта катализатора с сырьем при температуре 280-550°С, давлении 0,2-2,0 МПа и объемной скорости подачи сырья 0,5-5,0 ч^-1.

Известны способы получения моторных топлив из газового конденсата (патенты РФ №№2008323, 1994 и 2030446, 1995). Прямогонную бензиновую фракцию контактируют при 300-480°С и 0,2-4,0 МПа с цеолитсодержащим катализатором. Полученные продукты фракционируют с выделением газообразной и жидкой фракций, жидкую фракцию ректифицируют с выделением высокооктановой и остаточной фракций. Прямогонную остаточную фракцию или ее смесь с газообразными продуктами контактирования подвергают пиролизу. Полученные продукты фракционируют с выделением пироконденсата и пирогаза с последующим смешиванием пирогаза с прямогонной бензиновой фракцией и их совместным контактированием с катализатором. Пироконденсат компаундируют с жидкими продуктами контактирования и подвергают их совместной ректификации с выделением целевого бензина и остаточной фракции. В качестве катализатора используют системы, приготовленные на основе цеолитов со структурами ZSM-5 или ZSM-11, в том числе модифицированные элементами I, II, III, V, VI и VIII групп периодической системы элементов.

Известен способ получения моторных топлив (патент РФ №2219219, 2003). Проводят переработку углеводородного сырья для получения высокооктановых бензинов и высокоцетанового дизельного топлива с низким содержанием серы. В качестве сырья используют нефтяные дистилляты или газовые конденсаты с концом кипения 250-410°С и с суммарным содержанием производных тиофена не более 30 мас.% без предварительного фракционирования, а в качестве катализатора используют смесь катализатора гидроочистки и/или гидрокрекинга с цеолитом или заменяющим его компонентом.

Известен способ получения моторных топлив (патент РФ №2235755, 2004). Получают бензин с октановым числом не ниже 83 по моторному методу и с содержанием серы в бензине не более 0,015% и дизельного топлива с содержанием серы не более 0,05% из нефтяных дистиллятов или газовых конденсатов с концом кипения не выше 400°С и с суммарным содержанием производных тиофена не более 40 мас.%, что соответствует общему содержанию серы 10 мас.%, путем превращения углеводородного сырья в присутствии пористого катализатора при температуре 250-500°С, давлении не более 3 МПа, массовых расходах смеси углеводородов не более 10 ч^-1. При этом в качестве катализатора используют, как минимум, одно биметаллическое комплексное соединение общей формулы K[MO_xO₄L_y(H₂O)_z], где К - катион Ni²⁺ или Co²⁺; L - лиганд, представляющий собой депротонированное соединение из ряда: вода, минеральная кислота, карбоновая кислота; x=2 или 3; y=2, 3, 4 или 6; z - целое число от 0 до 8, нанесенное на поверхность одного из материалов, выбранного из ряда либо цеолитов ZSM-5, ZSM-11 и др. с мольным отношением SiO₂/Al₂O₃ не более 450, либо галлосиликатов, галлоалюмосиликатов, железосиликатов, железоалюмосиликатов, хромсиликатов, хромалюмосиликатов со структурой ZSM-5, ZSM-11 и др., либо алюмофосфатов с введенным в структуру на стадии синтеза элементом, выбранным из ряда: магний, цинк, галлий, марганец, железо, кремний, кобальт, кадмий.

Известен способ получения бензина и дизельного топлива (патент РФ №2265042, 2005). Проводят превращение углеводородного сырья в присутствии пористого катализатора при температуре 250-500°С, давлении не более 2,5 МПа, массовых расходах смеси углеводородов не более 10 ч^-1, при этом в качестве исходного сырья используют углеводородные дистилляты различного происхождения с концом кипения не выше 400°С, а в качестве катализатора используют различные цеолиты алюмосиликатного состава, либо галлосиликаты, галлоалюмосиликаты, железосиликаты, железоалюмосиликаты, хромсиликаты, хромалюмосиликаты с введенными в структуру на стадии синтеза различными элементами. Образовавшиеся в ходе реакции углеводороды C₁-C₅ отделяют от бензина и дизельного топлива в сепараторе и подают во второй реактор, заполненный пористым катализатором, в котором из этих углеводородов образуется концентрат ароматических углеводородов с суммарным содержанием ароматических соединений не менее 95 мас.%. В других вариантах изобретения на выходе из второго реактора продукты разделяют на газ и высокооктановую фракцию, которую смешивают либо с бензиновой фракцией, выделенной из продуктов первого реактора, либо с прямогонной бензиновой фракцией, отогнанной от исходного сырья.

Недостатками вышеперечисленных способов получения цеолитсодержащих катализаторов являются их сложный состав и наличие вредных стоков в процессе их производства, высокое остаточное содержание оксида натрия и низкая массовая доля активной части катализатора, что существенно снижает его производительность по целевому продукту, высокая стоимость катализаторов, содержащих дорогостоящие оксиды редкоземельных элементов.

Наиболее близким к заявляемому катализатору является цеолитсодержащий катализатор, способ его получения и способ превращения алифатических углеводородов в концентрат ароматических углеводородов или высокооктановый компонент бензина (патент РФ 2221643, 2004). Цеолитсодержащий катализатор содержит цеолит группы пентасила с силикатным модулем SiO₂/Al₂O₃=55-102 моль/моль и остаточным содержанием оксида натрия 0,02-0,07 мас.%, оксиды цинка, олова и лантана в качестве элементов структуры цеолита, а в качестве промотора - оксид хрома при следующем содержании компонентов, мас.%: цеолит 65,0-80,0; ZnO 0,0-4,0; SnO₂ 0,0-2,5; La₂O₃ 0,0-0,8; Cr₂O₃ 0,0 - 5,0; Na₂O 0,02-0,07, связующий компонент - остальное. Описан также способ превращения алифатических углеводородов в высокооктановый компонент бензина путем пропускания паров прямогонной бензиновой фракции нефти через слой цеолитсодержащего катализатора при температуре 300-380°С и нагрузке катализатора по сырью 2 ч^-1. Выход целевого продукта при переработке прямогонной бензиновой фракции нефти составляет не менее 67%.

Основными недостатками данного цеолитсодержащего катализатора являются его сложный компонентный состав, использование дорогостоящего оксида редкоземельного элемента (оксид лантана) и большое количество стадий приготовления. Данный цеолитсодержащий катализатор, способ его получения и способ использования выбран нами в качестве прототипа. Выход, октановые числа и групповой состав бензинов, полученных по способу-прототипу из прямогонной бензиновой фракции нефти, приведены в таблице 2.

Предлагаемый цеолитсодержащий катализатор, способ его приготовления и способ получения моторных топлив с его использованием устраняет указанные недостатки.

Задача изобретения - удешевление катализатора, упрощение способа его получения, повышение степени превращения сырья, качества и выхода целевых продуктов, расширение ассортимента сырья, уменьшение количества стадий в технологической схеме переработки углеводородного сырья в целевые продукты.

Технический результат изобретения - снижение количества компонентов и стадий синтеза цеолитсодержащего катализатора, расширение ассортимента сырья и увеличение степени его превращения, повышение качества и выхода целевых продуктов на заявленном катализаторе.

Цеолитсодержащий катализатор содержит цеолит группы пентасила ZSM-5 с силикатным модулем SiO₂/Al₂O₃=20-80 моль/моль и оксид висмута в качестве элемента структуры цеолита при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цеолит 70,00-85,00;

Bi₂O₃ 1,0-6,00;

Na₂O 0.02-0.05;

связующий компонент - остальное.

Способ получения цеолитсодержащего катализатора включает в себя гидротермальный синтез Na-формы цеолита с последующим солевым ионным обменом и получением аммонийной формы цеолита, после чего готовят катализаторную массу, которую затем гранулируют, сушат и прокаливают при температуре 550-650°С.

Способ получения моторных топлив из нефтяных дистиллятов и газового конденсата включает в себя пропускание паров нефтяных дистиллятов и газовых конденсатов через стационарный слой цеолитсодержащего катализатора, нагретого до температуры 300-440°С, при нагрузке катализатора по сырью 2 ч^-1.

Преимущества предлагаемого цеолитсодержащего катализатора состоят в использовании более дешевых и доступных соединений для его синтеза, в отсутствии дорогостоящего оксида редкоземельного элемента - лантана, и в сокращении количества компонентов и стадий синтеза катализатора.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения.

Пример 1. Для получения цеолитсодержащего катализатора заданного состава, содержащего в качестве активного компонента цеолит группы пентасила в Н-форме (70-85 мас.%) и носитель в виде γ-Al₂O₃ (15-30 мас.%), вначале гидротермальным синтезом получают Na-форму цеолита, модифицированную на стадии синтеза висмутом. Для этого в промежуточных емкостях приготавливают водные растворы нитрата алюминия и гидрата окиси натрия. В емкость объемом 3,5 л, изготовленную из нержавеющей стали и снабженную механической мешалкой лопастного типа, вводят 15,75 г висмута азотнокислого 5-водного марки «ч» (содержание висмута в реактиве 38,36%), 400,0 г кислоты кремниевой водной марки «чда» (массовая доля потерь прокаливания ПП₄₀₀=19,62%) и 1200 мл воды хозяйственно-питьевой. Включают мешалку и при интенсивном перемешивании последовательно добавляют в смесь 266,7 мл водного раствора нитрата алюминия с концентрацией алюминия 16,7 г/л, 511,4 мл раствора гидрата окиси натрия с концентрацией гидрооксида натрия 138,8 г/л, 10,0 г затравочных кристаллов цеолита структурного типа ZSM-5 в Na- или Н-форме и 110,0 мл н-бутанола. После перемешивания смеси в течение 5 мин выключают мешалку и переливают полученную смесь в автоклав объемом 5,0 л, снабженный механической мешалкой с лопастями. Освободившуюся емкость ополаскивают в 2-3 приема 718 мл воды хозяйственно-питьевой, которую переливают в автоклав. Включают мешалку автоклава и приготовленную реакционную смесь выдерживают в автоклаве при 160-190°С в течение 10-30 ч. После завершения гидротермального синтеза пульпу Na-формы цеолита фильтруют, полученный осадок промывают водой хозяйственно-питьевой до достижения в промывном фильтрате-маточнике pH=9,0-7,0 (соотношение жидкой и твердой фаз при промывке составляет 23:1). Промытый осадок Na-формы направляют на проведение солевого ионного обмена.

В емкости объемом 3,5 л, выполненной из нержавеющей стали и снабженной механической мешалкой, распульповывают осадок Na-формы цеолита в 2,0 л 25%-ного водного раствора хлорида аммония. Полученную пульпу выдерживают при температуре 90-100°С и постоянном перемешивании в течение 4-6 ч.

Полученную после солевого ионного обмена пульпу фильтруют, промывают водой хозяйственно-питьевой при соотношении жидкой и твердой фаз Ж:Т=18:1 и затем промывают водой деминерализованной при соотношении жидкой и твердой фаз Ж:Т=2: 1.

Промытый осадок аммонийной формы цеолита сушат в сушильном шкафу при температуре 100-110°С в течение 6-8 ч и направляют на операцию приготовления катализаторной массы.

Промытый и высушенный осадок аммонийной формы цеолита смешивают со 130 мл деминерализованной воды, к полученной смеси добавляют 158,4 г активного гидрооксида алюминия в виде влажной пасты (с остаточной массовой долей влаги 31,28%, массовая доля потерь прокаливания продукта, высушенного до постоянного веса при температуре 110°С ПП₄₀₀=22,46%) и 74,6 мл раствора азотной кислоты с концентрацией азотной кислоты 82,3 г/л.

Полученную смесь перемешивают до получения однородной пластической катализаторной массы, пригодной для проведения экструзии и гранулирования катализатора (смесь при необходимости выдерживают в вакуумном сушильном шкафу до получения консистенции, пригодной для экструзии и формования гранул катализатора).

Полученные после экструзии и гранулирования влажные гранулы катализатора сушат в вакуумном сушильном шкафу при температуре 100-110°С в течение 4-6 ч и прокаливают в муфельной печи при температуре 550-650°С в течение 1 ч.

Прокаленные гранулы катализатора подвергают классификационному рассеву. Фракцию готового катализатора отделяют, а фракцию гранул <2,5 мм направляют на операцию измельчения в шаровой мельнице до получения однородного порошка, который в последующем используется в качестве компонента шихты на операции приготовления катализаторной массы.

Катализатор состоит из 79,40 мас.% цеолита структурного типа ZSM-5, содержащего в своей структуре 1,59 мас.% оксида висмута и 0,05 мас.% оксида натрия, и 20,60 мас.% γ-Al₂O₃, используемого в качестве связующего вещества.

Пример 2. Прямогонную бензиновую фракцию нефти (23,07 мас.% n-парафинов, 39,24 мас.% i-парафинов, 31,71 мас.% нафтенов, 5,98 мас.% ароматических углеводородов, октановое число 52 и 44 по исследовательскому и моторному методам соответственно) подвергают контактированию с цеолитсодержащим катализатором, помещенным в реактор объемом 5 см³, при температуре 300-420°С, объемной скорости подачи жидкого сырья 2 ч^-1 и атмосферном давлении. Катализатор состоит из 79,40 мас.% цеолита структурного типа ZSM-5, содержащего в своей структуре 1,59 мас.% висмута, и 20,60 мас.% γ-Al₂O₃, используемого в качестве связующего вещества.

Цеолитсодержащий катализатор готовили по способу, описанному в примере 1, только в качестве кремнийсодержащего компонента использовали измельченный силикагель (марка КСКГ, фракция менее 20 мкм). Качественный и количественный состав полученного катализатора приведен в таблице 1. Выход, групповой состав и октановые числа полученных бензинов приводятся в таблице 2.

Пример 3. Аналогичен примеру 1, только в качестве цеолитного компонента цеолитсодержащего катализатора используется цеолит структуры ZSM-5, содержащий в своей структуре 2,00 мас.% висмута, и полученный с использованием измельченного силикагеля (марка КСКГ, фракция менее 20 мкм).

Качественный и количественный состав цеолитсодержащего катализатора представлен в таблице 1. Выход, групповой состав и октановые числа полученных бензинов приводятся в таблице 3.

Пример 4. Аналогичен примеру 1, только в качестве цеолитного компонента цеолитсодержащего катализатора используется цеолит структуры ZSM-5, содержащий в своей структуре 2,41 мас.% висмута.

Качественный и количественный состав цеолитсодержащего катализатора представлен в таблице 1. Выход, групповой состав и октановые числа полученных бензинов приводятся в таблице 3.

Пример 5. Аналогичен примеру 1, только в качестве цеолитного компонента цеолитсодержащего катализатора используется цеолит структуры ZSM-5, содержащий в своей структуре 4,04 мас.% висмута.

Качественный и количественный состав цеолитсодержащего катализатора представлен в таблице 1. Выход, групповой состав и октановые числа полученных бензинов приводятся в таблице 4.

Пример 6. Аналогичен примеру 1, только в качестве цеолитного компонента цеолитсодержащего катализатора используется цеолит структуры ZSM-5, содержащий в своей структуре 5,67 мас.% висмута.

Качественный и количественный состав цеолитсодержащего катализатора представлен в таблице 1. Выход, групповой состав и октановые числа полученных бензинов приводятся в таблице 4.

Пример 7. Аналогично примеру 4, только в качестве цеолитного компонента цеолитсодержащего катализатора используется цеолит структуры ZSM-5, отличающийся по силикатному модулю.

Качественный и количественный состав цеолитсодержащего катализатора представлен в таблице 1. Выход, групповой состав и октановые числа полученных бензинов приводятся в таблице 5.

Пример 8. Аналогичен примеру 3, только в качестве цеолитного компонента цеолитсодержащего катализатора используется цеолит структуры ZSM-5, отличающийся по силикатному модулю.

Качественный и количественный состав цеолитсодержащего катализатора представлен в таблице 1. Выход, групповой состав и октановые числа полученных бензинов приводятся в таблице 5.

Пример 9. Исходный газовый конденсат подвергают контактированию с цеолитсодержащим катализатором, помещенным в реактор объемом 5 см, при температуре 360, 400 и 440°С, объемной скорости подачи жидкого сырья 2 ч^-1 и атмосферном давлении. Катализатор состоит из 80,20 мас.% цеолита структурного типа ZSM-5, содержащего в своей структуре 2,41 мас.% висмута, и 19,80 мас.% γ-Al₂O₃, используемого в качестве связующего вещества. Полученные при каждой температуре процесса жидкие катализаты разгоняют на широкие углеводородные фракции с отбором бензиновой (н.к. - 180°С) и дизельной (180-320°С) фракций.

Цеолитсодержащий катализатор готовили по способу, описанному в примере 4. Качественный и количественный состав полученного катализатора приведен в таблице 1. Количество полученных при различных температурах процесса бензиновых фракций, выкипающих до 180°С, их групповой состав и октановые числа приводятся в таблице 6. Для сравнения в таблице 6 приведены групповой состав и октановое число прямогонной бензиновой фракции (н.к. - 180°С) газового конденсата.

Количество полученных при температурах процесса 360, 400 и 440°С дизельных фракций, выкипающих в пределах 180-320°С, и их физико-химические характеристики приводятся в таблице 6. Для сравнения в таблице 6 приведены физико-химические характеристики прямогонной дизельной фракции (180 - к.к.(270°С)) газового конденсата.

Как видно из данных, представленных в таблице 6, предлагаемый способ получения моторных топлив из газового конденсата позволяет в одну стадию в присутствии цеолитсодержащего катализатора производить продукт, после ректификации которого с высоким выходом получаются высокооктановый бензин и низкозамерзающее дизельное топливо.

Таблица 1 Качественный и количественный состав цеолитсодержащих катализаторов Пример Структурный тип цеолита Содержание компонентов, мас.% Элементы структуры Связующее γ-Al₂O₃ SiO₂ Al₂O₃ Bi₂O₃ Na₂O 2 ZSM-5 75,78 1,98 1,59 0,05 20,60 3 ZSM-5 75,76 1,99 2,00 0,05 20,20 4 ZSM-5 75,75 2,00 2,41 0,04 19,80 5 ZSM-5 74,71 2,02 4,04 0,03 19,20 6 ZSM-5 72,88 2,43 5,67 0,02 19,00 7 ZSM-5 75,35 2,40 2,41 0,04 19,80 8 ZSM-5 76,00 1,75 2,00 0,05 20,20

Таблица 2 Выход и групповой состав жидких продуктов реакции* Пример По прототипу 2 Температура, °С 300 340 360 380 300 340 380 420 Выход бензина 88 75 73 67 85 85 83 83 Выход продуктов:   Алканы С₃-С₄ 9,6 8,6 6,9 6,1 7,1 6,6 5,1 3,9 Алкены С₃-С₄ 0,6 0,8 0,8 0,6 0,3 0,6 0,8 1,0 n-Алканы С₅₊ 8,9 6,7 6,0 5,7 8,3 9,1 8,4 9,2 i-Алканы С₅₊ 36,5 34,9 33,3 33,2 41,5 41,7 40,2 39,8 Алкены С₅₊ 3,0 2,8 2,8 2,8 0,9 0,8 1,2 1,3 Нафтены C₅₊ 8,0 8,2 7,4 7,7 11,6 11,3 11,7 12,0 Арены 33,4 38,0 42,8 43,9 30,2 29,9 32,6 32,9 Октановое число 81 83 84 84 79 79 80 80 * - величины указаны в мас.%.

Таблица 3 Выход и групповой состав жидких продуктов реакции* Пример 3 4 Температура, °С 300 340 380 420 300 340 380 420 Выход бензина 83 78 72 69 80 75 67 54 Выход продуктов:   Алканы С₃-С₄ 4,7 6,8 4,8 3,6 4,9 4,0 5,6 2.5 Алкены С₃-С₄ 0.2 0,4 0,3 0,5 0,1 0,1 0,3 0,3 n-Алканы C₅₊ 7,7 6,3 5,9 6,3 5,9 6,0 5,3 5,0 i-Алканы С₅₊ 40,6 35,3 35,3 33,9 35,4 33,5 31,0 27,8 Алкены С₅₊ 1,2 0,9 0,8 1,0 1,1 1,6 1,2 1,2 Нафтены С₅₊ 8,6 6,9 6,0 6,0 6,7 6,7 5,6 5,4 Арены 37,0 43,3 46,9 48,7 45,9 48,2 51,0 57,9 Октановое число 85 89 91 92 91 92 93 95 * - величины указаны в мас.%.

Таблица 4 Выход и групповой состав жидких продуктов реакции* Пример 5 6 Температура, °С 300 340 380 420 300 340 380 420 Выход бензина 92 91 90 89 92 90 87 73 Выход продуктов:   Алканы С₃-С₄ 1,6 1,5 1,5 4,1 1,6 8,3 5,0 4,3 Алкены С₃-С₄ 0,3 0,3 0,4 1,1 0,3 0,6 0,6 0,7 n-Алканы С₅₊ 11,9 11,8 11,3 11,7 11,9 7,9 7,2 7,6 i-Алканы С₅₊ 40,2 39,9 41,0 37,9 40,2 38,4 37,6 36,4 Алкены С₅₊ 4,2 4,1 4,4 4,4 4,2 2,3 2,2 2,4 Нафтены С₅₊ 13,3 13,2 12,7 12,7 13,3 10,4 10,0 9,5 Арены 28,7 29,2 28,8 28,1 28,7 32,2 37,4 39,0 Октановое число 75 76 76 75 76 82 86 87 * - величины указаны в мас.%.

Таблица 5 Выход и групповой состав жидких продуктов реакции* Пример 7 8 Температура, °С 300 340 380 420 300 340 380 420 Выход бензина 83 80 75 71 82 78 80 76 Выход продуктов:   Алканы С₃-С₄ 8,2 7,9 7,5 3,7 9,5 7,1 8,4 3,6 Алкены С₃-С₄ 0,2 0,2 0,2 0,4 0,2 0,2 0.9 0,8 n-Алканы С₅₊ 7,8 7,5 7,2 7,3 7,5 6,8 7,6 7,9 i-Алканы С₅₊ 37,6 36,3 35,4 34,6 36,4 36,7 37,4 36,0 Алкены С₅₊ 0,5 0,5 0,5 0,6 0,9 0,8 1,9 1,3 Нафтены C₅₊ 9,8 9,8 9,6 8,1 7,4 7,6 7,0 9,8 Арены 35,9 37,7 39,5 45,4 38,1 40,8 36,9 40,5 Октановое число 82 83 85 90 85 86 83 86 * - величины указаны в мас.%.

Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и посвящено созданию катализаторов, используемых в переработке нефтяных дистиллятов и газовых конденсатов в моторные топлива. Цеолитсодержащий катализатор для получения моторных топлив из нефтяных дистиллятов и газовых конденсатов содержит цеолит группы пентасила ZSM-5 с силикатным модулем

SiO₂/Al₂O₃=20-80 моль/моль и остаточным содержанием оксида натрия 0,02-0,05 мас.%, оксид висмута в качестве элемента структуры цеолитного компонента при следующем содержании компонентов (мас.%):

цеолит 70,00-85,00; Bi₂O₃ 1,0-6,00; Na₂O 0,02-0,05; связующий компонент - остальное.

Способ получения цеолитсодержащего катализатора включает в себя гидротермальный синтез Na-формы цеолита с последующим солевым ионным обменом и получением аммонийной формы цеолита, после чего готовят катализаторную массу, которую затем гранулируют, сушат и прокаливают при температуре 550-650°С. Способ получения моторных топлив из нефтяных дистиллятов и газового конденсата включает в себя пропускание паров нефтяных дистиллятов и газовых конденсатов через стационарный слой цеолитсодержащего катализатора нагретого до температуры 300-440°С, при нагрузке катализатора по сырью 2 ч^-1. Технический результат изобретения - снижение количества компонентов и стадий синтеза цеолитсодержащего катализатора, повышение степени превращения сырья, качества и выхода целевых продуктов на заявленном катализаторе, уменьшение количества стадий в технологической схеме переработки углеводородного сырья в целевые продукты. 3 н.п. ф-лы, 6 табл.

1. Цеолитсодержащий катализатор для получения моторных топлив из нефтяных дистиллятов и газовых конденсатов, содержащий цеолит группы пентасила с остаточным содержанием оксида натрия, связующий компонент и оксид металла, отличающийся тем, что он содержит цеолит ZSM-5 с силикатным модулем SiO₂/Al₂O₃=20-80 моль/моль и остаточным содержанием оксида натрия 0,02-0,05 мас.%, оксид висмута в качестве элемента структуры цеолитного компонента при следующем содержании компонентов, мас.%:
цеолит ZSM-5 70,00-85,00 Bi₂O₃ 1,0-6,00 Na₂O 0,02-0,05 связующий компонент остальное

2. Способ получения цеолитсодержащего катализатора по п.1, включающий операции смешения реагентов, гидротермальный синтез, промывку, сушку и прокаливание осадка, при этом реакционную смесь, полученную путем смешения водных растворов солей алюминия, висмута, гидрооксида натрия, силикагеля и/или кислоты кремниевой водной, затравочных кристаллов цеолита со структурой ZSM-5 в Na или Н-форме, структуро-образователя, например, н-бутанола, загружают в автоклав, в котором проводят гидротермальный синтез при температуре 160-190°С в течение 10-30 ч при постоянном перемешивании, после завершения гидротермального синтеза пульпу Na-формы цеолита фильтруют, полученный осадок промывают хозяйственно-питьевой водой и направляют на проведение солевого ионного обмена путем его обработки водным раствором хлорида аммония при нагревании и перемешивании пульпы, полученную после солевого ионного обмена пульпу фильтруют, промывают хозяйственно-питьевой водой и затем промывают водой деминерализованной до остаточного содержания оксида натрия 0,02-0,05 мас.%, в пересчете на высушенный и прокаленный продукт, промытый осадок аммонийной формы цеолита направляют на операцию приготовления катализаторной массы путем смешения аммонийной формы цеолита с активным гидрооксидом алюминия, полученную катализаторную массу подвергают экструзии и гранулированию, гранулы сушат при температуре 100-110°С и прокаливают при 550-650°С, прокаленные гранулы цеолитсодержащего катализатора классифицируют, отделяют фракцию готового цеолитсодержащего катализатора, а фракцию гранул <2,5 мм измельчают до однородного порошка и возвращают на операцию приготовления катализаторной массы.

3. Способ получения моторных топлив, включающий нагревание и пропускание сырья через цеолитсодержащий катализатор, отличающийся тем, что в качестве сырья используют пары прямогонной бензиновой фракции нефти или пары газового конденсата, которые пропускают через стационарный слой цеолитсодержащего катализатора по п.1, нагретого до температуры 300-440°С, при нагрузке катализатора по сырью 2 ч^-1.