КАТАЛИЗАТОР И СПОСОБ ГИДРОИЗОМЕРИЗАЦИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ Российский патент 2014 года по МПК B01J29/42 B01J29/48 B01J29/10 B01J29/16 B01J21/04 B01J23/652 B01J27/185 B01J27/188 B01J21/02 C07C5/13 C10G35/95 

Описание патента на изобретение RU2535213C1

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к разработке катализатора и способа гидроизомеризации дизельных дистиллятов с целью получения низкозастывающих дизельных топлив с улучшенными экологическими свойствами.

Основными требованиями к экологически чистым дизельным топливам является низкое содержание полициклических ароматических углеводородов и серы, при этом дизельное топливо для холодных климатических зон должно иметь низкую предельную температуру фильтруемости. Для удовлетворения этих требований при высоком выходе целевого продукта основное значение имеет композиция и способ получения катализатора для процесса гидроизомеризации средних дистиллятов. Процесс гидроизомеризации средних дистиллятов с получением дизельного топлива зимних и арктических сортов осуществляется на бифункциональных каталитических композициях, содержащих металлы и цеолиты или цеолитоподобные структуры.

Известен способ гидропереработки нефтяных фракций при контактировании углеводородного сырья, прошедшего стадию гидроочистки, с катализатором при повышенных температурах и избыточном давлении водорода, при этом в качестве катализатора используется цеолит или элементоалюмосиликат из следующего ряда структурных типов: ZSM-12, BETA, L, SAPO-11, модифицированный металлами II, VI и VIII групп Периодической системы.

В предлагаемом способе гидропереработки контактирование проводят при температуре 250-400°C, давлении водорода 2-7 МПа, массовой скорости подачи сырья 0,5-10 ч-1 и молярном соотношении H2/углеводороды 1-20 (RU 2148611, 2000).

Недостатком этого способа является то, что в качестве катализатора используют модифицированный цеолит без связующего, что затрудняет его использование в промышленных установках.

Известен способ изомеризации парафиновых углеводородов на катализаторе, имеющем кислотность 1,2-1,7 ммоль NH3/г, содержащем 0,2-0,8% масс. платины и/или палладия или смеси платины и/или палладия с промотором из числа рения, марганца, никеля или меди с содержанием их в катализаторе 0,1-0,6% масс., цеолит Бета или смесь цеолита Бета и ZSM-5 или ZSM-12 при их массовом соотношении 3-20:1 с силикатным модулем цеолита Бета 10-100, а цеолита типа ZSM-30-200, 30-80, оксид алюминия до 100. Для формирования необходимой кислотности полученный цеолитсодержащий носитель в течение 1-3 ч обрабатывают 2,5-15%-ным раствором азотнокислого аммония в присутствии азотной кислоты при pH=4-6 и температуре 80-90°C.

Изомеризацию парафиновых углеводородов (н-гексан) проводят при температуре 250-300°C, давлении 1,0-2,5 МПа.

(RU 2158723, 2000).

Недостатком данного способа является то, что он применим к короткоцепочечным углеводородам (н-гексан) и не рассматривает гидропереработку ароматизированного сырья.

Наиболее близким к заявляемому является катализатор гидрообработки и способ получения средних дистиллятов с его использованием.

(RU 2451714, 2012).

Катализатор выполняет функции дегидрирования, изомеризации, гидрокрекинга и гидрирования углеводородов и включает активный металлический компонент, содержащий платину или палладий на носителе, содержащем аморфную твердую кислоту и сверхустойчивый цеолит типа Y со средним диаметром частиц от 0,2 до 1,0 мкм, кристалличностью от 1,02 до 1,10 в расчете на стандартный цеолит типа Y и удельной поверхностью от 700 до 790 м2/г.

Процесс гидрообработки нефтяного сырья с использованием катализатора проводят при температуре от 200 до 350°C, при объемной скорости жидкости от 0,1 до 5,0 ч-1 и парциальном давлении водорода в диапазоне от 0,5 до 8 МПа с получением среднего дистиллята с цетановым числом 75.

В качестве нефтяного сырья используют твердый парафин, полученный синтезом Фишера-Тропша.

К недостаткам прототипа можно отнести то, что в качестве нефтяного сырья используют твердый парафин, поэтому способ не применим для гидроизомеризации средних нефтяных дистиллятов. Кроме того, получаемый по способу средний дистиллят имеет невысокую температуру застывания минус 27-28°C и относительно невысокий выход целевой фракции - 55% масс.

Задачей настоящего изобретения является разработка композиции катализатора гидроизомеризации и способа с использованием разработанного катализатора для получения дизельных топлив зимних и арктических сортов с высоким выходом целевого продукта, соответствующих по показателям качества дизельному топливу по ГОСТ Р 52368-2005 и Техническому регламенту Таможенного Союза TP ТС 013/2011.

Поставленная задача решается разработкой катализатора процесса гидроизомеризации гидроочищенных прямогонных дизельных дистиллятов и способа гидроизомеризации с использованием разработанного катализатора. Катализатор включает гидрирующий металлический компонент на носителе, содержащем цеолит и оксид алюминия, который отличается тем, что в качестве гидрирующего металлического компонента содержит неблагородные металлы Ni, Mo, W или их смеси и благородные металлы Pd и Ir, в качестве цеолита содержит смесь среднепористого цеолита ЦВН структуры пентасил и широкопористого ультрастабильного цеолита USY с содержанием кислотных центров в катализаторе в диапазоне 400-600 мкмоль/г, и дополнительно содержит промотор оксид бора или оксид фосфора, при следующем соотношении компонентов, % мас.:

Гидрирующие металлы:

Неблагородные металлы 7-12 Благородные металлы 0,1-1,0 Смесь цеолитов 60-70 Промотор 0,5-4,0 Оксид алюминия До 100

Смесь цеолитов включает ЦВН с силикатным модулем 55-70 и ультрастабильный USY с силикатным модулем 12-55, при массовом соотношении их 5-7:1.

Причем неблагородные металлы Ni, Mo, W или их смесь вводят в состав носителя в виде солей этих металлов при замесе компонентов носителя с последующей формовкой, сушкой и прокалкой, а благородные металлы Pd, Ir вводят в катализатор в виде раствора солей по влагопоглощению полученной композиции.

Процесс гидроизомеризации проводят при температуре 250-400°C, давлении 2-7 МПа, объемной скорости подачи сырья 1-7 час-1, при соотношении H2/сырье, равном 600-1200 нм33.

Для приготовления катализатора готовят композицию носителя методом влажного смешения (соэкструзии) среднепористого цеолита ЦВН структуры пентасил и широкопористого ультрастабильного цеолита USY, связующего - оксида алюминия в виде бемитного гидроксида алюминия, а также неблагородных металлов Ni, Mo, W в виде солей или их смеси: соль азотнокислого никеля (NiNO3×6H2O), соль парамолибдата аммония (NH4)6Mo7O24×6H2O или метавольфрамата аммония H26·N6O40×H2O или их смеси. Также вводят промотор в виде кислот H3BO3 или H3PO4.

Полученную смесь пептизируют азотной кислотой, экструдируют, сушат при 120°C 4-6 ч и прокаливают в токе воздуха при 500-550°C 6-8 ч. Затем пропиткой по влагопоглощению (~85% масс.) из кислых растворов смеси солей палладия (H2PdCl4) и иридия (H2IrCl6) наносят благородные металлы. Синтезированные катализаторы сушат при 120°C 4-6 ч и прокаливают при 500-550°C 6-8 ч.

В таблице 1 представлен состав приготовленных образцов катализатора.

Процесс гидроизомеризации дизельных дистиллятов осуществляют при следующих условиях: при температуре 250-400°C, давлении 2-7 МПа, объемной скорости подачи сырья 1-7 час-1, при соотношении H2/сырье, равном 600-1200 нм33.

Сырьем процесса служит дизельный дистиллят, предварительно прошедший очистку от сернистых и азотистых соединений. Показатели качества сырья представлены в табл.2.

Ниже приведены примеры конкретной реализации изобретения.

Пример 1.

В процессе гидроизомеризации в качестве катализатора используют образец 1 (табл.1), с содержанием кислотных центров 400 мкмоль/г.

Процесс гидроизомеризации проводят при температуре 250°C, давлении 3 МПа, объемной скорости подачи сырья 1,0 час-1, при соотношении H2/сырье, равном 600 нм33. Результаты испытания полученной дизельной фракции представлены в табл.2. Полученная дизельная фракция соответствует по показателям качества дизельному топливу зимнему согласно Техническому регламенту Таможенного Союза TP ТС 013/2011 и требованиям ГОСТ Р 52368-2005 к топливу для холодного и арктического климата кл.1.

Пример 2.

В процессе гидроизомеризации в качестве катализатора используют образец 2 (табл.1), с содержанием кислотных центров 595 мкмоль/г.

Процесс гидроизомеризации проводят при температуре 300°C, давлении 3,5 МПа, объемной скорости подачи сырья 4,0 час-1, при соотношении H2/сырье, равном 1000 нм33. Результаты испытания полученной дизельной фракции представлены в табл.2. Полученная дизельная фракция соответствует по показателям качества дизельному топливу арктическому согласно Техническому регламенту Таможенного Союза TP ТС 013/2011 и требованиям ГОСТ Р 52368-2005 к топливу для холодного и арктического климата кл.3.

Пример 3.

В процессе гидроизомеризации в качестве катализатора используют образец 3 (табл.1), с содержанием кислотных центров 495 мкмоль/г.

Процесс гидроизомеризации проводят при температуре 400°C, давлении 2,0 МПа, объемной скорости подачи сырья 7,0 час-1, при соотношении H2/сырье, равном 1200 нм33. Результаты испытания полученной дизельной фракции представлены в табл.2. Полученная дизельная фракция соответствует по показателям качества дизельному топливу арктическому согласно Техническому регламенту Таможенного Союза TP ТС 013/2011 и требованиям ГОСТ Р 52368-2005 к топливу для холодного и арктического климата кл.3.

Пример 4.

В процессе гидроизомеризации в качестве катализатора используют образец 4 (табл.1), с содержанием кислотных центров 545 мкмоль/г.

Процесс гидроизомеризации проводят при температуре 330°C, давлении 7,0 МПа, объемной скорости подачи сырья 3,0 час-1, при соотношении H2/сырье, равном 1000 нм33. Результаты испытания полученной дизельной фракции представлены в табл.2. Полученная дизельная фракция соответствует по показателям качества дизельному топливу арктическому согласно Техническому регламенту Таможенного Союза TP ТС 013/2011 и требованиям ГОСТ Р 52368-2005 к топливу для холодного и арктического климата кл.4.

Из результатов испытания разработанного катализатора гидроизомеризации дизельных дистиллятов (табл.2) следует, что полученные дизельные фракции соответствует по показателям качества дизельному топливу зимнего и арктического сортов согласно Техническому регламенту Таможенного Союза TP ТС 013/2011 и требованиям ГОСТ Р 52368-2005 к топливу для холодного и арктического климата. При этом выход на исходное сырье составляет более 92% масс.

Таблица 1 Состав образцов катализатора № п/п Наименование компонентов Содержание компонентов в образцах, мас.% 1 2 3 4 1 Неблагородные металлы Ni+Mo 7 - - 12 Ni+W - 10 - - Ni+Mo+W - - 12 - 2 Благородные металлы: Pd+Ir 1,0 0,1 0,5 1,0 3 Смесь цеолитов: Среднепористый цеолит ЦВН структуры пентасил (силикатный модуль 60) + широкопористый ультрастабильный цеолит USY (силикатный модуль 12,5) в соотношении: 5:1. 60 - - - Среднепористый цеолит ЦВН структуры пентасил (силикатный модуль 55) + широкопористый ультрастабильный цеолит USY (силикатный модуль 28,5) в соотношении: 7:1. - - 70 - Среднепористый цеолит ЦВН структуры пентасил (силикатный модуль 70) + широкопористый ультрастабильный цеолит USY (силикатный модуль 28,5) в соотношении: 6:1. - 65 - - Среднепористый цеолит ЦВН структуры пентасил (силикатный модуль 60) + широкопористый ультрастабильный цеолит USY (силикатный модуль 54,5) в соотношении: 6:1. - - - 70 4 Промотор Оксид бора 0,5 2 - 1,0 Оксид фосфора - - 4 - 5 Оксид алюминия До 100 До 100 До 100 До 100

Таблица 2 Результаты процесса гидроизомеризации дизельного дистиллята при использовании разработанных катализаторов Пример Дизельная фракция Плотность при 15°C, кг/м3 Содержание полициклических ароматических углеводородов, мас.% Предельная температура фильтруемости, °C Температура вспышки в закрытом тигле, °C Цетановое число Выход на исходное сырье, мас.% Исходное сырье 840 9,5 минус 12 72,0 49 - 1 835 4,7 минус 26 68,0 48,8 94,1 2 840 6,7 минус 38 58,0 46,5 92,3 3 839 5,3 минус 41 61,0 47,7 92,6 4 833 0 минус 44 59,0 49,6 92,1

Похожие патенты RU2535213C1

название год авторы номер документа
КАТАЛИЗАТОР ГИДРОИЗОДЕПАРАФИНИЗАЦИИ СРЕДНЕДИСТИЛЛЯТНЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ФРАКЦИЙ 2015
  • Гуляева Людмила Алексеевна
  • Красильникова Людмила Александровна
  • Хавкин Всеволод Артурович
  • Груданова Алёна Игоревна
  • Бычкова Дина Моисеевна
  • Болдушевский Роман Эдуардович
  • Шмелькова Ольга Ивановна
RU2612134C1
КАТАЛИЗАТОР И СПОСОБ ИЗОДЕПАРАФИНИЗАЦИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 2014
  • Белявский Олег Германович
  • Глазов Александр Витальевич
  • Панов Александр Васильевич
  • Храпов Дмиитрий Валерьевич
  • Короткова Наталья Владимировна
  • Винокуров Борис Владимирович
  • Хавкин Всеволод Артурович
  • Гуляева Людмила Алексеевна
  • Красильникова Людмила Александровна
RU2549617C1
КАТАЛИЗАТОР И СПОСОБ ИЗОДЕПАРАФИНИЗАЦИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 2022
  • Павлов Михаил Леонардович
  • Басимова Рашида Алмагиевна
  • Алябьев Андрей Степанович
  • Зиннуров Рустем Раисович
  • Хабибуллин Азамат Мансурович
RU2789593C1
Катализатор изодепарафинизации и способ получения низкозастывающих дизельных топлив с его использованием 2017
  • Красильникова Людмила Александровна
  • Гуляева Людмила Алексеевна
  • Хавкин Всеволод Артурович
  • Никульшин Павел Анатольевич
  • Андреева Анна Вячеславовна
  • Кондрашев Дмитрий Олегович
  • Клейменов Андрей Владимирович
  • Храпов Дмитрий Валерьевич
  • Кубарев Александр Павлович
RU2662934C1
Катализатор изодепарафинизации дизельных фракций 2021
  • Богомолова Татьяна Сергеевна
  • Смирнова Марина Юрьевна
  • Климов Олег Владимирович
  • Носков Александр Степанович
RU2773377C1
Катализатор для гидроизомеризации дизельного топлива 2016
  • Гуревич Сергей Александрович
  • Кожевин Владимир Михайлович
  • Явсин Денис Алексеевич
  • Климов Олег Владимирович
  • Уваркина Дарья Дмитриевна
  • Белявский Олег Германович
  • Панов Александр Васильевич
  • Храпов Дмитрий Валерьевич
  • Короткова Наталья Владимировна
RU2620813C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОЗАСТЫВАЮЩЕГО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА 2021
  • Богомолова Татьяна Сергеевна
  • Смирнова Марина Юрьевна
  • Климов Олег Владимирович
  • Носков Александр Степанович
RU2773434C1
Способ приготовления катализатора изодепарафинизации дизельных фракций 2021
  • Богомолова Татьяна Сергеевна
  • Смирнова Марина Юрьевна
  • Климов Олег Владимирович
  • Носков Александр Степанович
RU2773356C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВСЕСЕЗОННОГО УНИФИЦИРОВАННОГО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА 2018
  • Шарин Евгений Алексеевич
  • Лунева Вера Всеволодовна
  • Середа Василий Александрович
RU2673558C1
Катализатор второй стадии гидрокрекинга 2021
  • Климов Олег Владимирович
  • Казаков Максим Олегович
  • Смирнова Марина Юрьевна
  • Надеина Ксения Александровна
  • Дик Павел Петрович
  • Носков Александр Степанович
RU2779444C1

Реферат патента 2014 года КАТАЛИЗАТОР И СПОСОБ ГИДРОИЗОМЕРИЗАЦИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к катализаторам для гидроизомеризации нефтяного сырья. Предлагаемый катализатор включает гидрирующий металлический компонент на носителе, содержащем цеолит и оксид алюминия. При этом в качестве гидрирующего металлического компонента данный катализатор содержит неблагородные металлы Ni, Mo, W или их смеси и благородные металлы Pd и Ir, а в качестве цеолита - смесь среднепористого цеолита ЦВН структуры пентасил и широкопористого ультрастабильного цеолита USY. Содержание кислотных центров в предлагаемом катализаторе находится в диапазоне 400-600 мкмоль/г. Кроме того, он дополнительно содержит промотор оксид бора или оксид фосфора. Предлагаемый катализатор имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: неблагородные металлы - 7-12, благородные металлы - 0,1-1,0; смесь цеолитов - 60-70; промотор - 0,5-4,0; оксид алюминия - до 100. Изобретение также относится к способу гидроизомеризации нефтяного сырья в присутствии данного катализатора. Предлагаемые катализатор и способ гидроизомеризации нефтяного сырья с его применением позволяют получать высококачественные дизельные топлива зимних и арктических сортов с высоким выходом. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.

Формула изобретения RU 2 535 213 C1

1. Катализатор процесса гидроизомеризации нефтяного сырья, включающий гидрирующий металлический компонент на носителе, содержащем цеолит и оксид алюминия, отличающийся тем, что в качестве гидрирующего металлического компонента содержит неблагородные металлы Ni, Mo, W или их смеси и благородные металлы Pd и Ir, в качестве цеолита содержит смесь среднепористого цеолита ЦВН структуры пентасил и широкопористого ультрастабильного цеолита USY, при содержании кислотных центров в катализаторе в диапазоне 400-600 мкмоль/г, и дополнительно содержит промотор оксид бора или оксид фосфора при следующем соотношении компонентов, мас.%:
гидрирующие металлы:
неблагородные металлы 7-12 благородные металлы 0,1-1,0 смесь цеолитов 60-70 промотор 0,5-4,0 оксид алюминия до 100

2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что смесь цеолитов включает ЦВН с модулем 55-70 и ультрастабильный USY с модулем 12-55 при массовом соотношении их 5-7:1.

3. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что неблагородные металлы Ni, Mo, W или их смесь вводят в состав носителя в виде солей этих металлов при замесе компонентов носителя с последующей прокалкой, а благородные металлы Pd, Ir вводят в катализатор в виде раствора солей по влагопоглощению полученной композиции.

4. Способ гидроизомеризации нефтяного сырья при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве нефтяного сырья используют гидроочищенные прямогонные дизельные дистилляты, в качестве катализатора - катализатор по пп.1-3.

5. Способ гидроизомеризации по п.4, отличающийся тем, что процесс гидроизомеризации проводят при температуре 250-400°C, давлении 2-7 МПа, объемной скорости подачи сырья 1-7 ч-1, при соотношении Н2/сырье, равном 600-1200 нм33.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2535213C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА 2008
  • Секи Хироюки
  • Хигаси Масахиро
  • Саито Сумио
  • Курода Рюзо
  • Камеока Такаси
RU2451714C2
СПОСОБ ИЗОМЕРИЗАЦИИ ПАРАФИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ 1999
  • Шакун А.Н.
  • Федорова М.Л.
RU2158723C1
Пломбировальные щипцы 1923
  • Громов И.С.
SU2006A1
Способ приготовления лака 1924
  • Петров Г.С.
SU2011A1

RU 2 535 213 C1

Авторы

Сергиенко Сергей Андреевич

Красильникова Людмила Александровна

Мисько Ольга Михайловна

Груданова Алёна Игоревна

Гуляева Людмила Алексеевна

Хавкин Всеволод Артурович

Шмелькова Ольга Ивановна

Виноградова Наталья Яковлевна

Бычкова Дина Моисеевна

Даты

2014-12-10Публикация

2013-10-22Подача