Каталитическая система для низкотемпературного риформинга бензиновых фракций и способ его осуществления с применением каталитической системы Российский патент 2018 года по МПК B01J29/68 B01J29/62 B01J29/22 B01J29/44 B01J29/85 C10G35/95 

Описание патента на изобретение RU2670108C1

Изобретение относится к области катализа и нефтепереработки, в частности, к составу и способу загрузки каталитической системы, представляющей собой совокупность цеолитсодержащих катализаторов, для процесса низкотемпературного риформинга бензиновых фракций, а также способу осуществления процесса низкотемпературного риформинга бензиновых фракций с использованием данной каталитической системы.

Среди основных целевых превращений процесса риформинга изомеризация н-алканов в изо-алканы является единственной реакцией, не приводящей к образованию ароматических углеводородов. В случае изомеризации увеличенная детонационная стойкость получаемого риформата обусловлена более высокими значениями октановых чисел образующихся разветвленных углеводородов (изо-алканы) по сравнению с углеводородами нормального строения (н-алканы), содержащимися в исходных бензиновых фракциях. Несмотря на несколько меньшую детонационную стойкость изо-алканов относительно углеводородов ароматического ряда, увеличение доли изомеризации среди целевых превращений в процессе риформинга имеет важное значение с точки зрения соблюдения действующих экологических стандартов, жестко регламентирующих необходимость уменьшения содержания ароматических углеводородов в бензинах.

В этой связи, создание каталитической системы, обеспечивающей высокую степень конверсии сырья, высокую селективность в целевых превращениях и повышенное отношение изо-алканы/арены в получаемом риформате при пониженных температурах, представляет собой одну из актуальных задач, стоящих перед дальнейшим развитием процесса риформинга.

Известен катализатор изомеризации на основе морденита общего состава Al2O3/Цеолит(59,0-60,0 мас.%)/Pt(0,1-1,0 мас.%)/Pd(0-1,0 мас.%) протестирован в процессе изомеризации н-гексана (310°С, 20 атм) (US 8349754 В2, 08.01.2013). Катализатор позволяет достичь 20,0-36,9 мас.% конверсии н-гексана при высокой селективности: суммарный выход изо-гексанов составил 19,8 мас.% при конверсии н-гексана 20,0 мас.% и 36,5 мас.% при конверсии н-гексана 36,9 мас.%. Необходимо отметить, что высокая селективность наблюдалась как при наличии палладия в составе катализатора, так и без использования палладия, однако, для увеличения конверсии н-гексана присутствие палладия являлось необходимым условием. Без использования палладия конверсия н-гексана не превышала 20,0 мас.%. Данный катализатор также использован в процессе гидроизомеризации (310°С, 20 атм) бензиновой фракции каталитического крекинга, имеющей ОЧИ=69 и содержащей 23,9 мас.% изо-парафинов. Катализатор Al2O3/Цеолит(59,8 мас.%)/Pt(0,3 мас.%) приводил к приросту содержания изо-парафинов - 13,3 мас.%, приросту ОЧИ - 6,5 пунктов; катализатор Al2O3/Цеолит(59,8 мас.%)/Pt(0,3 мас.%)/Pd(0,2 мас.%) заметно более выгодно обеспечивал прирост содержания изо-парафинов - 35,1 мас.% и прирост ОЧИ - 12,2 пунктов. Необходимость использования двух дорогостоящих металлов (платина и палладий) а также их нежелательно высокое суммарное содержание (0,5 мас.%) при сравнительно невысоком выходе (46,1 мас.%) целевого продукта (смеси изо-парафинов) представляют собой основные недостатки описанного катализатора.

Известен катализатор следующего состава цеолит β/Ce для процесса изомеризации н-парафинов (US 7119042 В2, 10.10.2006). Катализатор на основе цеолита β привлекателен с точки зрения низкой рабочей температуры (400°С) и отсутствия дорогостоящих металлов (платина, палладий и другие) в составе, однако характеризуется невысоким выходом изо-парафинов - не более 31,0 мас.% (400°С, 1 атм, сырье: н-гексан). Главным недостатком данного катализатора является быстрая дезактивация: отложение кокса составляет более 8,0 мас.% при продолжительности процесса 4,3 ч.

Описан и протестирован в процессе риформинга легкой нафты катализатор на основе модифицированного цеолита ZSM-5 состава Cs-Ge-ZSM-5/Pt(1,0 мас.%) (ЕР 2507195 А1, 10.10.2012). Данный катализатор позволет увеличить значение ОЧИ на 27 пунктов, достигнув значения 78 для получаемого риформата (525°С, 1 атм), однако селективность изомеризации была низкой. Прирост содержания 2-метилпентана составил всего 2,5 об %, 2,3-диметилбутана - 2,3 об % (по сравнению с сырьем). При этом велика доля нежелательного образования олефинов: прирост 2-метилзамещенных С6 изомерных олефинов составил 7,1 об %, прирост 3-метилзамещенных С6 изомерных олефинов превысил 13,0 об % (по сравнению с сырьем). Таким образом, основной вклад в увеличение ОЧИ риформата вносили образующиеся малоценные олефины, что, наряду с высокой (525°С) температурой проведения процесса, является существенным недостатком данного катализатора.

В тоже время, катализатор Cs-ZSM-5/Pt(1,7 мас.%) продемонстрировал заметно лучшие результаты по сравнению с Al2O3/Pt:(0,5 мас.%) в реакции дегидрирования с использованием эквимолярной модельной смеси 1,4-диметилциклогексана и 1,2-диметилциклогексана в качестве сырья (Таблица 1) (ЕР 0186479 А2, 02.07.1986). Цеолитсодержащий катализатор позволил достигнуть большей степени конверсии при меньшей температуре (Таблица 1), обладая при этом высокой селективностью по отношению к структуре исходных нафтенов. Катализатор на основе Cs-ZSM-5 приводил преимущественно к образованию p-ксилола, в то время как система Al2O3/Pt не обладала таким свойством, катализируя дегидрирование модельных нафтенов с образованием смеси изомерных ксилолов, близкой по составу к эквимолярной (Таблица 1). Следует, однако, отметить нежелательно высокое (1,7 мас.%) содержание платины в системе Cs-ZSM-5/Pt как главный недостаток данного катализатора. В таблице 1 показаны катализаторы Cs-ZSM-5/Pt(1,7 мас.%) и Al2O3/Pt(0,5 мас.%) для де-гидрирования нафтеновых углеводородов: конверсия 1,4-диметилциклогексана (1,4-ДМЦГ) и 1,2-диметилциклогексана (1,2-ДМЦГ) в p- и о-ксилол. Условия проведения процесса: температура приведена в таблице, давление 1 атм.

Выявлен синергетический эффект композитного катализатора дегидрирования нафтенов, состоящего из смеси Al2O3/Pt и цеолит β/Pt (Smirniotis P.G., Ruckenstein Е. Synergism of Pt/γ-Al2O3 and Pt/β Zeolite in the Reforming of Naphthenes. Ind. Eng. Chem. Res., 1994, v. 33, p. 493-503). Композитный катализатор состава Al2O3/Pt // цеолит β/Pt обеспечивает увеличение степени ароматизации сырья и меньший выход нежелательных С4- газов по сравнению с отдельно взятыми системами Al2O3/Pt и цеолит β/Pt (сырье: индивидуальные метилциклопентан и метилциклогексан). Этот эффект объясняется тем, что две системы взаимодополняют друг друга. Оксидная составляющая (Al2O3/Pt), обладая более высокой степенью дисперсности платины, обеспечивает интенсивное протекание дегидрирования, приводящего к смеси изомерных метилциклопентенов. Цеолитная составляющая (цеолит β/Pt), благодаря наличию бренстедовских кислотных центров, интенсифицирует изомеризацию метилциклопентенов в промежуточный продукт - циклогексен а также катализирует реакции алкилирования с участием легких С25 олефинов и парафинов, образующихся в ходе побочных процессов крекинга. Циклогексен затем подвергается дальнейшему дегидрированию в целевой продукт - бензол, а параллельные реакции алкилирования приводят к получению С6+ ароматических углеводородов. В случае когда сырьем является метилциклогексан протекают аналогичные процессы дегидрирования и алкилирования с образованием толуола, С7+ ароматических углеводородов и бензола (как результат крекинга). Важно отметить, что реакции алкилирования позволяют снизить негативный эффект крекинга, минимизируя безвозвратные потери углерода на образование малоценных С4- газов. Однако, оптимальное содержание цеолита β в катализаторе значительным образом зависит от природы сырья. Так, в случае метилциклопентана, оптимальное содержание цеолита β, обеспечивающее максимальную степень ароматизации, составило 40 мас.%, а в случае метилциклогексана, максимальная степень ароматизации достигалась при значениях <30 мас.% цеолита β. Такая зависимость от природы дегидрируемого углеводорода, безусловно, является существенным недостатком, чрезвычайно усложняющим задачу при переходе от модельных испытаний к реальному сырью (бензиновые фракции), представляющему собой многокомпонентную смесь варьирующегося состава, в большой степени определяемого географическим расположением нефтяного месторождения.

Катализатор Zn-ZSM-5 успешно испытан в процессе ароматизации нафты, содержащей 11,4% масс нафтенов (US 6123834, 26.09.2000). Цинксодержащий катализатор оказался наиболее эффективным в ряду Zn-ZSM-5>Ga-ZSM-5>Ag-ZSM-5, продемонстрировав максимальный выход ароматических C6-C10 углеводородов и, вместе с этим, минимальную крекирующую активность. Zn-ZSM-5 отличается высокой дегидрирующей активностью: при температуре 500°С и давлении 1,2 атм конверсия нафтенов достигла 100%. Данный катализатор, обладая таким очевидным достоинством как отсутствие дорогостоящих металлов платиновой группы в своем составе, тем не менее, имеет два существенных недостатка - высокую рабочую температуру (500°С) и необходимость предварительной депарафинизации сырья. Несмотря на то, что крекирующая активность катализатора Zn-ZSM-5 ниже по сравнению с Ga-ZSM-5 и Ag-ZSM-5, в целом доля реакций крекинга значительна, в связи с чем, требуется предварительная депарафинизация сырья, позволяющая снизить нежелательное образование С4- газов в процессе ароматизации.

Обширный ряд примеров описывает методики приготовления и тестирование катализаторов на основе или с добавкой цеолита L для ароматизации алканов. Отдельное внимание уделено катализаторам, в основу состава которых положена комбинация KL/Pt (US 8461404 В2, 11.06.2013; US 8664145 В2, 04.03.2014).

Описан катализатор Mg-KL/Pt(0,4-0,8 мас.%), активность которого протестирована в процессе ароматизации с использованием смеси С67 углеводородов нафты в качестве сырья (US 6740228 В1, 25.05.2004). Максимальная эффективность (степень ароматизации) данного катализатора отмечена при следующих параметрах: содержание платины 0,6 мас.%, температура 510°С, давление 9,3 атм, при которых достигался умеренно высокий суммарный выход (75-80 мас.%) ароматических углеводородов. Частными недостатками данного катализатора являются высокая рабочая температура процесса (510°С) и нежелательно высокое содержание платины (минимально необходимое значение превышает 0,4 мас.%, оптимальное составляет 0,6 мас.%).

Общим недостатком цеолита L, как компонента катализаторов процесса риформинга, является ограниченная применимость по отношению к сырью. Платиносодержащие катализаторы на основе цеолита L оптимальны для дегидроциклизации С67 алканов, т.к. С8+ алканы в присутствии данных катализаторов вовлекаются в интенсивно протекающие побочные реакции гидрогенолиза, что неизбежно ведет к снижению выхода риформата (Jongpatiwuta S., Trakarnroek S., Rirksomboon Т., Osuwan S., Resasco D.E. n-Octane aromatization on Pt-containing non-acidic large pore zeolite catalysts. Catal. Lett., March 2005, v. 100, p. 7-15).

Несмотря на ряд успешных примеров цеолитсодержащих катализаторов, на сегодняшний день не реализован процесс риформинга с использованием универсальной каталитической системы, оптимальной в каждом из целевых превращений данного процесса. Настоящее изобретение является каталитической системой, оптимальной по составу и рабочим условиям (температура, время контакта) для каждого из основных типов целевых превращений (изомеризация н-алканов, дегидрирование нафтеновых углеводородов, дегидроциклизация алканов) процесса риформинга. Благодаря оптимизированному составу данная система высокоэффективна в процессе низкотемпературного риформинга бензиновых фракций и представляет собой совокупность цеолитсодержащих катализаторов, загружаемых в отдельный проточный реактор, реакторы соединяются последовательно в строго определенном порядке.

Техническая задача предлагаемого изобретения заключается в разработке каталитической системы, позволяющей эффективно, а именно, с выходом стабилизированного (не содержащего С4- углеводородов) риформата не менее 74,0 мас.%, соотношением изо-алканы/ароматические углеводороды в стабилизированном риформате не менее 0,30 мас.%/мас.%, реализовать процесс риформинга гидроочищенных бензиновых фракций при средней рабочей температуре около 420°С.

Технический результат от реализации заявленной группы изобретений заключается в снижении рабочей температуры процесса за счет использования каталитической системы, обеспечивающей выход стабилизированного риформата не менее 74,0 мас.%, соотношение изо-алканы/ароматические углеводороды в стабилизированном риформате не менее 0,30 мас.%/мас.% при средней рабочей температуре около 420°С.

Технический результат достигается тем, что каталитическая система включает три последовательно соединенных реактора с гранулированными катализаторами, первый из которых содержит катализатор, имеющий состав, мас.%:

- платина 0,1-0,3 - цеолит структуры AEL 10,0-60,0 - оксид алюминия остальное,

а второй и третий реакторы содержат катализатор следующего состава, мас.%:

- платина 0,1-0,3 - магний 1,8-2,1 - цеолит структуры LTL 10,0-60,0 - оксид алюминия остальное,

причем отношение объема катализаторов в реакторах, соответственно составляет: 1:1…2:1…4. Технический результат достигается также способом риформинга бензиновых фракций с применением указанной каталитической системы, который включает пропускание через каталитическую систему сырья с объемной скоростью 1,5…3,0 ч-1, при температуре в первом реакторе 350…380°С, а во втором и третьем реакторах - 460…500°С, при давлении 15…20 атм, а соотношение водород/сырье поддерживают в пределах 1200…1300:1 нл/л.

На фигуре представлена схема каталитической системы.

Каталитическая система состоит из реактора 1, загруженного катализатором на основе цеолита структуры AEL, реактора 2 и реактора 3, загруженных катализатором на основе цеолита структуры LTL. После реактора 3 последовательно установлены холодильник 4, сепаратор 5, емкость-пробосборник 6. ВСГ - водородсодержащий газ. Каталитическая система работает следующим образом. В реактор 1 подают сырье - гидроочищенную бензиновую фракцию, которое подвергается гидроизомеризации под действием катализатора на основе цеолита структуры AEL. Результирующая смесь с увеличенным содержанием изо-алканов из реактора 1 поступает в реактор 2, а затем в реактор 3. В этих реакторах под действием катализатора на основе цеолита структуры LTL протекают преимущественно реакции дегидрирования, дегидроциклизации и гидрокрекинга.

Использование реактора 1, работающего при температуре 350…380°С, является необходимым условием для интенсификации процесса гидроизомеризации н-алканов в изо-алканы, т.к. данный процесс селективно протекает в присутствии катализатора на основе цеолита структуры AEL только при относительно невысоких температурах (около 320…380°С). Применение катализатора на основе цеолита структуры AEL при температурах свыше 380°С, т.е. температурах, используемых в реакторах 2 и 3, невозможно по причине интенсификации деструктивного процесса - крекинга и, как следствие, снижения выхода риформата, а также ускорения дезактивации катализатора за счет увеличения количества коксовых отложений.

Использование двух реакторов (реактор 2 и реактор 3), загруженных катализатором на основе цеолита структуры LTL, обусловлено необходимостью устранения резкого перепада температур по высоте слоя катализатора. Резкий перепад температур приводит к перегреву нижних слоев катализатора и, как следствие, снижению выхода риформата по причине интенсификации деструктивных процессов (крекинг, гидрогенолиз), а также ускорению дезактивации катализатора за счет увеличения количества коксовых отложений. Использование двух реакторов (реактор 2 и реактор 3), загруженных катализатором на основе цеолита структуры LTL, является необходимым и достаточным условием для устранения резкого перепада температур по высоте слоя катализатора: одного реактора недостаточно; три и более реакторов не приводят к заметному улучшению показателя работы каталитической системы, а именно, увеличению выхода риформата.

В результате на выходе из реактора 3 получаем риформат с высоким (не менее 74,0% масс) выходом и увеличенным соотношением изо-алканы/ароматические углеводороды. Полученный риформат охлаждается в холодильнике 4, отделяется от водородсодержащего газа в сепараторе 5 и собирается в емкости-пробосборнике 6.

Для приготовления катализатора, загружаемого в первый реактор, синтезируют носитель, содержащий цеолит структуры AEL и оксид алюминия, на который наносят платину. Готовый катализатор содержит, мас.%: 0,1-0,3 платины, 10,0-60,0 цеолита структуры AEL в составе носителя, оксид алюминия - остальное.

Для приготовления катализатора, загружаемого во второй и третий реактор, синтезируют носитель, содержащий цеолит структуры LTL и оксид алюминия, на который последовательно наносят магний и платину. Готовый катализатор содержит, мас.%: 0,1-0,3 платины, 1,8-2,1 магния, 10,0-60,0 цеолита структуры LTL в составе носителя, оксид алюминия - остальное.

Изобретение иллюстрируется примерами приготовления катализаторов.

Пример 1

Приготовление катализаторов для каталитической системы состоит в приготовлении индивидуальных цеолитсодержащих катализаторов на основе цеолитов структуры AEL, LTL.

Приготовление катализатора на основе цеолита структуры AEL осуществляют посредством синтеза носителя, содержащего 60,0 мас.% цеолита и оксид алюминия, с последующим нанесением на носитель 0,3 мас.% платины методом пропитки из водного раствора гексахлорплатиновой кислоты.

Приготовление катализатора на основе цеолита структуры AEL включает следующие стадии:

1. Для приготовления 250,0 г носителя в фарфоровой ступке смешивают 159,0 г порошка силикоалюмофосфатного цеолита SAPO-11 и 132,0 г псевдобемита, растирая полученную смесь пестом до однородности.

2. К полученной смеси при постоянном перемешивании пестом в фарфоровой ступке небольшими порциями (20,0-25,0 мл) приливают 250,0 мл раствора, состоящего из 4,3 мл концентрированной (65,0 мас.%) азотной кислоты и 16,0 мл триэтиленгликоля (99,0 мас.%), остальное - дистиллированная вода. Перемешивание продолжают до достижения состояния однородной пасты.

3. Полученную пасту формуют с использованием поршневого экструдера с фильерой диаметром 1,5 мм.

4. Полученные экструдаты провяливают при комнатной температуре в течение 18 ч, высушивают в сушильном шкафу при ступенчатом подъеме температуры (60, 80, 110°С) и выдержке при каждой температуре в течение 3, 3 и 2 ч, соответственно. Высушенные экструдаты измельчают до гранул длиной 1,5-2,5 мм.

5. Полученные гранулы носителя постепенно в течение 10 ч нагревают в муфельной печи до температуры 550°С и прокаливают при данной температуре в течение 10 ч при постоянной подаче воздуха.

6. Для нанесения платины готовят пропиточный раствор посредством смешения 160,0 мл дистиллированной воды, 8,61 мл водного раствора гексахлорплатиновой кислоты с концентрацией 20,40 мг Pt/мл, 0,68 мл концентрированной (37,0 мас.%) соляной кислоты и 0,83 мл «ледяной» уксусной кислоты.

7. В плоскодонную колбу вместимостью 250 мл с пришлифованной пробкой помещают 64,8 г прокаленных при температуре 550°С гранул носителя, заливают гранулы приготовленным пропиточным раствором и выдерживают при комнатной температуре в течение 18 ч.

8. Раствор декантируют, влажные гранулы катализатора высушивают в сушильном шкафу при ступенчатом подъеме температуры (60, 80, 110°С) и выдержке при каждой температуре в течение 3, 3 и 2 ч, соответственно.

Приготовление катализатора на основе цеолита структуры LTL осуществляют посредством синтеза носителя, содержащего 60,0 мас.% цеолита и оксид алюминия, с последующим нанесением на носитель 2,0 мас.% магния и 0,3 мас.% платины методом пропитки из водного раствора гексахлорплатиновой кислоты.

Приготовление катализатора на основе цеолита структуры LTL включает следующие стадии:

1. Для приготовления 250,0 г носителя в фарфоровой ступке смешивают 167,0 г порошка цеолита KL (мольное отношение SiO2/Al2O3 составляет 6,0) и 132,0 г псевдобемита, растирая полученную смесь пестом до однородности.

2. К полученной смеси при постоянном перемешивании пестом в фарфоровой ступке небольшими порциями (20,0-25,0 мл) приливают 250,0 мл раствора, состоящего из 4,3 мл концентрированной (65,0 мас.%) азотной кислоты и 16,3 мл триэтиленгликоля (99,0 мас.%), остальное - дистиллированная вода. Перемешивание продолжают до достижения состояния однородной пасты.

3. Полученную пасту формуют с использованием поршневого экструдера с фильерой диаметром 1,5 мм.

4. Полученные экструдаты провяливают при комнатной температуре в течение 18 ч, высушивают в сушильном шкафу при ступенчатом подъеме температуры (60, 80, 110°С) и выдержке при каждой температуре в течение 3, 3 и 2 ч, соответственно. Высушенные экструдаты измельчают до гранул длиной 1,5-2,5 мм.

5. Полученные гранулы носителя постепенно в течение 10 ч нагревают в муфельной печи до температуры 550°С и прокаливают при данной температуре в течение 10 ч при постоянной подаче воздуха.

6. Растворяют 64,1 г гексагидрата динитрата магния в объеме дистиллированной воды, необходимом для получения 250,0 мл раствора.

7. В плоскодонную колбу вместимостью 500 мл помещают 32,0 г прокаленных при температуре 550°С гранул носителя, заливают гранулы приготовленным раствором гексагидрата динитрата магния. Колба снабжается холодильником Аллина с водяным охлаждением, помещается в термостатируемую баню с тосолом в качестве теплоносителя при температуре 95°С и выдерживается при данной температуре в течение 5 ч.

8. Раствор декантируют, гранулы промывают 750 мл воды, влажные гранулы модифицированного магнием носителя высушивают в сушильном шкафу при ступенчатом подъеме температуры (60, 80, 110°С) и выдержке при каждой температуре в течение 3, 3 и 2 ч, соответственно.

9. Высушенные гранулы модифицированного магнием носителя постепенно в течение 10 ч нагревают в муфельной печи до температуры 550°С и прокаливают при данной температуре в течение 10 ч при постоянной подаче воздуха.

10. Для нанесения платины готовят пропиточный раствор посредством смешения 89,5 мл дистиллированной воды, 5,83 мл водного раствора гексахлорплатиновой кислоты с концентрацией 15,30 мг Pt/мл, 0,32 мл концентрированной (37,0 мас.%) соляной кислоты и 0,39 мл «ледяной» уксусной кислоты.

11. В плоскодонную колбу вместимостью 250 мл с пришлифованной пробкой помещают 30,6 г прокаленных при температуре 550°С гранул модифицированного магнием носителя, заливают гранулы приготовленным пропиточным раствором и выдерживают при комнатной температуре в течение 1 ч. Колба снабжается холодильником Аллина с водяным охлаждением, помещается в термостатируемую баню с тосолом в качестве теплоносителя при температуре 95°С и выдерживается при данной температуре в течение 6 ч. Колбу извлекают из бани и оставляют при комнатной температуре на 18 ч.

12. Раствор декантируют, влажные гранулы катализатора высушивают в сушильном шкафу при ступенчатом подъеме температуры (60, 80, 110°С) и выдержке при каждой температуре в течение 3, 3 и 2 ч, соответственно.

Пример 2

Приготовление катализаторов для каталитической системы №2 осуществляют в соответствии с описанием в Примере 1, за исключением того, что содержание платины в катализаторе на основе цеолита структуры AEL составляет 0,1 мас.%.

Пример 3

Приготовление катализаторов для каталитической системы №3 осуществляют в соответствии с описанием в Примере 1, за исключением того, что содержание платины в катализаторе на основе цеолита структуры LTL, загружаемого в третий реактор, составляет 0,1 мас.%.

Пример 4

Приготовление катализаторов для каталитической системы №4 осуществляют в соответствии с описанием в Примере 1, за исключением того, что содержание цеолита структуры AEL в соответствующем катализаторе составляет 10 мас.%.

Пример 5

Приготовление катализаторов для каталитической системы №5 осуществляют в соответствии с описанием в Примере 1, за исключением того, что содержание цеолита структуры LTL в катализаторе, загружаемом во второй реактор, составляет 10 мас.%, содержание магния - 1,8 мас.%.

Пример 6

Приготовление катализаторов для каталитической системы №6 осуществляют в соответствии с описанием в Примере 1, за исключением того, что содержание магния в катализаторе, загружаемом в третий реактор, составляет 2,1 мас.%.

Состав катализаторов, приготовление которых описано в примерах 1-6, представлен в Таблице 2. Для проведения экспериментальной сравнительной оценки эффективности заявленной каталитической системы выбрана каталитическая система сравнения - загружаемый в проточные последовательно соединенные реакторы современный коммерчески доступный мультиметаллический катализатор риформинга, состав которого (катализатор сравнения) также представлен в Таблице 2.

Пример 7

Каталитические системы, с использованием катализаторов, приготовленных способом, описанным в примерах 1-6, и каталитическая система сравнения с использованием катализатора сравнения были испытаны в процессе низкотемпературного риформинга.

В ходе проведения испытаний подачу сырья осуществляют плунжерным насосом высокого давления из емкости, установленной на электронных весах. Точную массу расходуемого сырья регистрируют на основании показаний электронных весов. Подаваемое сырье смешивается с водородом, результирующая смесь поступает в первый реактор, выходящий поток первого реактора поступает во второй реактор, выходящий поток второго реактора поступает в третий реактор. Выходящий поток третьего реактора охлаждается в холодильнике посредством термостатируемого до -10°С тосола, непрерывно циркулирующего через «рубашку» аппарата, и подается в сепаратор. В сепараторе происходит отделение газовой фазы (водородсодержащего газа) от жидкого риформата. Жидкий риформат из сепаратора поступает в емкость-пробосборник, где также реализовано охлаждение посредством непрерывной циркуляции термостатируемого до -10°С тосола. Из емкости-пробосборника производят периодический отбор проб жидкого риформата для проведения количественного анализа состава. Использование двух реакторов (второго и третьего), загруженных катализатором, содержащим цеолит структуры LTL, обусловлено необходимостью устранения резкого перепада температур по высоте слоя катализатора, что невозможно при использовании одного реактора. Процесс риформинга проводят при следующих условиях: объем катализатора в первом реакторе 15 см3, объем катализатора во втором реакторе - 15 см3, объем катализатора в третьем реакторе - 15 см3, температура в первом реакторе 360°С, температура в втором и третьем реакторе - 480°С, давление 15 атм, объемная скорость подачи сырья 1,5 ч-1 (из расчета на суммарный объем катализаторов), соотношение водород/сырье = 1300:1 нл/л.

В качестве сырья были использованы две различные гидроочищенные бензиновые фракции с нижеприведенными характеристиками:

- Сырье 1:

- содержание С5+ н-алканов, мас.%: 25,6;

- содержание С5+ изо-алканов, мас.%: 33,4;

- содержание С5+ нафтеновых углеводородов, мас.%: 27,0;

- содержание С5+ ароматических углеводородов, мас.%: 12,0;

- ОЧИ (рассчитанное значение для смеси С5+ углеводородов в составе сырья): 62,5;

- Сырье 2:

- содержание С5+ н-алканов, мас.%: 19,6;

- содержание С5+ изо-алканов, мас.%: 29,1;

- содержание С5+ нафтеновых углеводородов, мас.%: 40,4;

- содержание С5+ ароматических углеводородов, мас.%: 9,2;

- ОЧИ (рассчитанное значение для смеси С5+ углеводородов в составе сырья): 63,8.

Мерой количественной сравнительной оценки эффективности каталитической системы в процессе низкотемпературного риформинга служат следующие два параметра, представленные в Таблицах 3, 4 и 5:

1) выход стабилизированного риформата, мас.%;

2) соотношение изо-алканы/ароматические углеводороды в стабилизированном риформате, мас.%/мас.%.

В полном соответствии с технической задачей, разработанная каталитическая система на основе цеолитсодержащих катализаторов, включающих цеолиты структуры AEL и LTL, позволяет эффективно (выход стабилизированного риформата не менее 74,0 мас.%, соотношение изо-алканы/ароматические углеводороды в стабилизированном риформате не менее 0,30 мас.%/мас.%) реализовать процесс низкотемпературного (средняя рабочая температура не более 460°С) риформинга гидроочищенных бензиновых фракций (Таблицы 3, 4 и 5). В таблице 3 показана эффективность заявленной каталитической системы на основе цеолитсодержащих катализаторов, включающих цеолиты структуры AEL и LTL, и каталитической системы сравнения в процессе низкотемпературного риформинга гидроочищенной бензиновой фракции (Сырье 1). Условия проведения процесса: температура приведена в таблице, давление 15 атм, объем катализатора в первом реакторе 15 см3, объем катализатора во втором реакторе - 15 см3, объем катализатора в третьем реакторе - 15 см3, объемная скорость подачи сырья 1,5 ч-1 (из расчета на суммарный объем катализаторов), соотношение водород/сырье = 1300:1 нл/л.

Заявленная каталитическая система на основе цеолитсодержащих катализаторов, включающих цеолиты структуры AEL и LTL, существенно эффективнее каталитической системы сравнения в рамках обоих вышеуказанных параметров (Таблицы 3 и 5), обеспечивая при этом ОЧИ (рассчитанное значение) стабилизированного риформата не менее 95 пунктов (№1, Таблица 3) для Сырья 1 и не менее 91 пункта (Таблица 5) для Сырья 2. Кроме того, для каталитической системы сравнения суммарное содержание дорогостоящих металлов (платина и рений), приходящееся на индивидуальный катализатор, составляет 0,7 мас.%, что более чем в 2 раза превышает соответствующее значение (не более 0,3 мас.% Pt) для заявленной каталитической системы (Таблица 2). В таблице 4 показана эффективность заявленной каталитической системы на основе цеолитсодержащих катализаторов, включающих цеолиты структуры AEL и LTL, в процессе низкотемпературного риформинга гидроочищенной бензиновой фракции (Сырье 1). Условия проведения процесса: температура, давление и объемная скорость подачи сырья приведены в таблице, объемы загруженных катализаторов приведены в таблице, соотношение водород/сырье = 1200:1 нл/л.

В таблице 5 показана эффективность заявленной каталитической системы на основе цеолитсодержащих катализаторов, включающих цеолиты структуры AEL и LTL, и каталитической системы сравнения в процессе низкотемпературного риформинга гидроочищенной бензиновой фракции (Сырье 2). Условия проведения процесса: температура приведена в таблице, давление 15 атм, объем катализатора в первом реакторе 15 см3, объем катализатора во втором реакторе - 15 см3, объем катализатора в третьем реакторе - 15 см3, объемная скорость подачи сырья 1,5 ч-1 (из расчета на суммарный объем катализаторов), соотношение водород/сырье = 1300:1 нл/л.

Похожие патенты RU2670108C1

название год авторы номер документа
Катализатор изомеризации н-алканов в процессе риформинга гидроочищенных бензиновых фракций (варианты) 2016
  • Фадеев Вадим Владимирович
  • Абрамова Анна Всеволодовна
  • Герасимов Денис Николаевич
  • Хемчян Левон Львович
  • Логинова Анна Николаевна
  • Лямин Денис Владимирович
  • Петрова Екатерина Григорьевна
  • Уварова Надежда Юрьевна
  • Смолин Роман Алексеевич
RU2626747C1
Катализатор низкотемпературного дегидрирования нафтеновых углеводородов для процесса риформинга гидроочищенных бензиновых фракций и способ его получения 2016
  • Фадеев Вадим Владимирович
  • Логинова Анна Николаевна
  • Абрамова Анна Всеволодовна
  • Герасимов Денис Николаевич
  • Хемчян Левон Львович
  • Лямин Денис Владимирович
  • Петрова Екатерина Григорьевна
  • Уварова Надежда Юрьевна
  • Смолин Роман Алексеевич
RU2623434C1
КАТАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВОЙ ФРАКЦИИ, НЕ ПРОШЕДШЕЙ СЕРООЧИСТКУ 2021
  • Кочетков Алексей Юрьевич
  • Кочеткова Дарья Алексеевна
  • Кочеткова Раиса Прохоровна
  • Ищук Николай Александрович
  • Остальцева Оксана Васильевна
  • Брызгалова Лариса Васильевна
  • Каширская Елена Владимировна
  • Зинченко Наталья Игоревна
  • Ваккер Наталья Валерьевна
  • Минулин Марат Фердинандович
  • Билич Сергей Михайлович
  • Спиридонова Оксана Николаевна
  • Сидоренко Святослав Сергеевич
RU2776952C1
СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ 2007
  • Марышев Владимир Борисович
  • Осадченко Александр Иванович
  • Афанасьев Игорь Павлович
  • Ишмурзин Айрат Вильсурович
  • Лебедев Юрий Владимирович
RU2352612C1
КАТАЛИЗАТОР ИЗОДЕПАРАФИНИЗАЦИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ФРАКЦИЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2014
  • Фадеев Вадим Владимирович
  • Герасимов Денис Николаевич
  • Логинова Анна Николаевна
  • Смолин Роман Алексеевич
  • Уварова Надежда Юрьевна
  • Абрамова Анна Всеволодовна
RU2560157C1
СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ 2020
  • Белый Александр Сергеевич
  • Смоликов Михаил Дмитриевич
  • Кирьянов Дмитрий Иванович
  • Белопухов Евгений Александрович
  • Яблокова Светлана Станиславовна
  • Стуков Антон Владимирович
RU2752382C1
Способ риформинга бензиновых фракций 2018
  • Степанов Виктор Георгиевич
  • Нуднова Евгения Александровна
  • Воробьев Юрий Константинович
RU2672882C1
СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ 2011
  • Красий Борис Васильевич
  • Козлова Елена Григорьевна
  • Сорокин Илья Иванович
  • Марышев Владимир Борисович
  • Осадченко Александр Иванович
  • Ишмурзин Айрат Вильсурович
  • Афанасьев Евгений Павлович
  • Дорощук Андрей Борисович
  • Солодов Василий Александрович
RU2471855C1
КАТАЛИЗАТОР ЦИКЛИЗАЦИИ НОРМАЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2013
  • Логинова Анна Николаевна
  • Михайлова Янина Владиславовна
  • Свидерский Сергей Александрович
  • Фадеев Вадим Владимирович
  • Герасимов Денис Николаевич
  • Круковский Илья Михайлович
RU2529680C1
ПЛАТИНОВЫЙ КАТАЛИЗАТОР ПОЛУЧЕНИЯ АРЕНОВ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ 2014
  • Логинова Анна Николаевна
  • Фадеев Вадим Владимирович
  • Михайлова Янина Владиславовна
  • Свидерский Сергей Александрович
  • Круковский Илья Михайлович
  • Герасимов Денис Николаевич
RU2557063C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 670 108 C1

Реферат патента 2018 года Каталитическая система для низкотемпературного риформинга бензиновых фракций и способ его осуществления с применением каталитической системы

Изобретение относится к каталитической системе для процесса низкотемпературного риформинга бензиновых фракций, включающей три последовательно соединенных реактора с гранулированными катализаторами, первый из которых содержит катализатор, имеющий состав, мас.%: платина - 0,1-0,3, цеолит структуры AEL - 10,0-60,0, оксид алюминия - остальное, а второй и третий реакторы содержат катализатор состава, мас.%: платина - 0,1-0,3, магний - 1,8-2,1, цеолит структуры LTL - 10,0-60,0, оксид алюминия - остальное, причем отношение объема катализаторов в реакторах соответственно составляет: 1:1 - 2:1 - 4. Изобретение также относится к способу риформинга бензиновых фракций с применением заявленной каталитической системы. Технический результат заключается в повышении выхода целевого продукта и улучшении его состава при более низкой температуре процесса. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 5 табл., 7 пр.

Формула изобретения RU 2 670 108 C1

1. Каталитическая система для процесса низкотемпературного риформинга бензиновых фракций, включающая три последовательно соединенных реактора с гранулированными катализаторами, первый из которых содержит катализатор, имеющий состав, мас.%:

- платина 0,1-0,3 - цеолит структуры AEL 10,0-60,0 - оксид алюминия остальное,

а второй и третий реакторы содержат катализатор состава, мас.%:

- платина 0,1-0,3 - магний 1,8-2,1 - цеолит структуры LTL 10,0-60,0 - оксид алюминия остальное,

причем отношение объема катализаторов в реакторах, соответственно, составляет:

1:1 - 2:1 - 4.

2. Способ риформинга бензиновых фракций с применением каталитической системы по п. 1, включающий пропускание через каталитическую систему сырья с объемной скоростью 1,5 - 3,0 ч-1 (из расчета на суммарный объем катализаторов), при температуре в первом реакторе 350 - 380°С, а во втором и третьем реакторах – 460 - 500°С, при давлении 15 - 20 атм, а соотношение водород/сырье поддерживают в пределах 1200 - 1300:1 нл/л.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2670108C1

US 6740228 B1, 25.05.2004
US 20150165422 A1, 18.06.2015
US 8349754 B2, 08.01.2013
WO 2017019958 A1, 02.02.2017
ТРОЙНОЙ КАТАЛИЗАТОР, СОДЕРЖАЩИЙ ЭКСТРУДИРОВАННУЮ ТВЕРДУЮ МАССУ 2011
  • Андерсен Пол Джозеф
  • Дотцель Ральф
  • Коо Квангмо
  • Леппельт Райнер
  • Мюнх Йерг Вернер
  • Рик Джеффри Скотт
  • Шедель Губерт
  • Уинтерборн Дункан Джон Уилльям
  • Бэллинджер Тодд Ховард
  • Кокс Джулиан Питер
RU2574404C2

RU 2 670 108 C1

Авторы

Фадеев Вадим Владимирович

Абрамова Анна Всеволодовна

Хемчян Левон Львович

Логинова Анна Николаевна

Маслобойщикова Ольга Васильевна

Лямин Денис Владимирович

Гарасимов Денис Николаевич

Смолин Роман Алексеевич

Петрова Екатерина Григорьевна

Даты

2018-10-18Публикация

2017-06-20Подача