DE3781528T2 - METHOD FOR INCREASING OCTANES AND REDUCING THE SULFUR CONTENT OF OLEFINIC GASOLINES. - Google Patents
METHOD FOR INCREASING OCTANES AND REDUCING THE SULFUR CONTENT OF OLEFINIC GASOLINES.Info
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Octanzahl bei gleichzeitiger Verringerung des Schwefelgehaltes von olefinischen Benzinen, die von Crackverfahren, insbesondere katalytischen Crackverfahren, abgeleitet sind.This invention relates to a process for increasing the octane number while reducing the sulfur content of olefinic gasolines derived from cracking processes, particularly catalytic cracking processes.
Neue Vorschriften, die die Verringerung des Bleigehalts im Benzin fordern, führen zum Bedarf nach einem Benzinlager mit höherer durchschnittlicher Octanzahl. Außerdem besteht wahrscheinlich weiterhin Interesse an der Verringerung der Emissionen von Schwefeloxid (SOX), insbesondere da die von katalytischen Wirbelschichtcrackverfahren (FCC-Verfahren) gewonnenen Benzine stärker in die bleifreien Benzinlager für Autos aufgenommen werden, die mit einem Katalysator ausgestattet sind.New regulations requiring the reduction of lead content in gasoline are creating a need for a higher average octane gasoline tank. In addition, there is likely to be continued interest in reducing sulfur oxide (SOX) emissions, particularly as gasolines produced by fluid catalytic cracking (FCC) processes are more widely incorporated into unleaded gasoline tanks for cars equipped with a catalytic converter.
Die Möglichkeit der katalytischen Reformierung von FCC- Benzin zur Veredlung des Benzinlagers wurde von L.A. Gerritsen, "Catalytic Reforming of FCC Naphtha for Production of Lead-Free Gasoline", Ketjen Symposium, Amsterdam, 1984, in Betracht gezogen. Dieser Stand der Technik beschreibt die Reformierung der FCC-Benzinfraktion über einem bimetallischen Pt-Re-Katalysator, es hat sich jedoch gezeigt, daß die höhere Severity bzw. Heftigkeit (nachfolgend als Severity bezeichnet) und die gestiegenen Durchsatzbedingungen dieses Verfahrens zu einer Verschlechterung der Zykluslänge des Katalysators im Reformer führte.The possibility of catalytic reforming of FCC gasoline to improve the gasoline stock was considered by L.A. Gerritsen, "Catalytic Reforming of FCC Naphtha for Production of Lead-Free Gasoline", Ketjen Symposium, Amsterdam, 1984. This prior art describes reforming the FCC gasoline fraction over a bimetallic Pt-Re catalyst, but it was found that the higher severity (hereafter referred to as severity) and increased throughput conditions of this process resulted in a deterioration of the catalyst cycle length in the reformer.
Im Stand der Technik sind viele kristalline Silicatzeolithe bekannt. Die direkte Reformierung von olefinischen Benzinen vom katalytischen Cracken von Gasölen führt jedoch zu einer schnellen Alterung der herkömmlichen Reformierungskatalysatoren, dies beruht auf dem relativ hohen Schwefelgehalt dieser Benzine (0,05 bis 0,5 Gew.-%). Die olefinische Zusammensetzung dieser Benzine führt auch zu einem relativ hohen Wasserstoffverbrauch und einer entsprechenden Exotherme während der Entschwefelung, die vor der Reformierung mit herkömmlichen Katalysatoren erforderlich ist.Many crystalline silicate zeolites are known in the state of the art. However, the direct reforming of olefinic gasolines from catalytic cracking of gas oils leads to rapid aging of conventional reforming catalysts, This is due to the relatively high sulphur content of these gasolines (0.05 to 0.5 wt%). The olefinic composition of these gasolines also leads to a relatively high hydrogen consumption and a corresponding exotherm during the desulfurization required prior to reforming with conventional catalysts.
Bestimmte hydrothermal stabile Katalysatoren, wie die in US-Patent Nr. 3 493 519 beschriebenen, verwenden einen kristallinen Aluminosilicat Ammonium-Y, der in Gegenwart von schnell strömendem Dampf kalziniert wird. Das resultierende dampfbehandelte Produkt wird dem Basenaustausch mit einem Ammoniumsalz unterzogen und mit einem Chelatbildner behandelt, der sich bei einem pH-Wert zwischen 7 und 9 mit Aluminium verbinden kann. Es wird berichtet, daß diese Katalysatoren mit Aluminiummangel eine äußerst hohe Aktivität (α-Wert) zeigen.Certain hydrothermally stable catalysts, such as those described in US Patent No. 3,493,519, use a crystalline aluminosilicate ammonium-Y which is calcined in the presence of rapidly flowing steam. The resulting steamed product is base exchanged with an ammonium salt and treated with a chelating agent capable of combining with aluminum at a pH between 7 and 9. These aluminum-deficient catalysts are reported to exhibit extremely high activity (α-value).
Andere Behandlungen des synthetischen Faujasit (NH&sub4;Y), der durch Ammoniumaustausch von Natrium-Faujasit hergestellt wird, sind in US-Patent Nr. 3 591 488 beschrieben. Diese dampfbehandelten Zeolithe werden nach der Wärmebehandlung einem Basenaustausch mit Kationen, wie z.B. einem Ammoniumion, und/oder Metallionen unterzogen, die aus den Gruppen IIA, IB bis VIIB, VIII des Periodensystems und Ionen der Seltenen Erden mit Atomzahlen von 51 bis 71 ausgewählt sind, wie z.B. Ionen von Mg, Ca, Sr, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, W, Re, Os, Ir, Pt, Au und Hg, vorzugsweise Ionen der Gruppen IIA, VIII und der Seltenen Erden. Es wird ein abschließendes Zeolithprodukt mit einem Alkalimetallgehalt unter etwa 0,5 Gew.-%, vorzugsweise unter etwa 0,2 Gew.-%, aufgeführt. Das resultierende Produkt weist in Abhängigkeit von der Art des Zeolith Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Molverhältnisse von typischerweise mehr als 5 bis 10, vorzugsweise mehr als 10 und noch bevorzugter mehr als etwa 50 auf.Other treatments of synthetic faujasite (NH4Y) prepared by ammonium exchange of sodium faujasite are described in U.S. Patent No. 3,591,488. These steam treated zeolites, after heat treatment, are base exchanged with cations such as an ammonium ion and/or metal ions selected from Groups IIA, IB through VIIB, VIII of the Periodic Table and rare earth ions having atomic numbers from 51 to 71 such as ions of Mg, Ca, Sr, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, W, Re, Os, Ir, Pt, Au and Hg, preferably ions of Groups IIA, VIII and rare earths. A final zeolite product having an alkali metal content of less than about 0.5 wt.%, preferably less than about 0.2 wt.%, is reported. The resulting product has, depending on the type of zeolite, silica/alumina molar ratios of typically more than 5 to 10, preferably more than 10 and more preferably more than about 50.
Das Problem der Verunreinigung der Katalysatoren mit Schwefel ist in der Technik allgemein bekannt, dies wird z.B. in US-Patent Nr. 4 456 527 genannt. Im Stand der Technik wird jedoch das Problem der Verunreinigung des Katalysators durch Anwendung separater Schritte zur Schwefelentfernung gelöst, um den Schwefelgehalt unter 500 Teile pro Billion (ppb), vorzugsweise auf weniger als 250 ppb, noch bevorzugter auf weniger als 100 ppb und am bevorzugtesten auf weniger als 50 ppb zu verringern.The problem of sulfur contamination of catalysts is well known in the art, as is mentioned, for example, in U.S. Patent No. 4,456,527. However, in the prior art, the problem of catalyst contamination is solved by using separate sulfur removal steps to reduce the sulfur content to below 500 parts per trillion (ppb), preferably to less than 250 ppb, more preferably to less than 100 ppb, and most preferably to less than 50 ppb.
Obwohl die Probleme der Katalysatorverunreinigung bei Ausgangsmaterialien mit hohem Schwefelgehalt im Stand der Technik erkannt wurden, erlaubt keiner der Vorschläge aus dem Stand der Technik die direkte Reformierung eines olefinischen Benzins vom katalytischen FCC- oder TCC-Cracken von Gasölen, wobei die schnelle Alterung des Reformierungskatalysators aufgrund des relativ hohen Schwefelgehalts dieser Benzine minimiert oder vermieden wird. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich in der Schaffung eines solchen Reformierungsverfahrens.Although the problems of catalyst contamination with high sulfur feedstocks have been recognized in the prior art, none of the prior art proposals allow for the direct reforming of an olefinic gasoline from FCC or TCC catalytic cracking of gas oils while minimizing or avoiding the rapid aging of the reforming catalyst due to the relatively high sulfur content of these gasolines. It is therefore an object of the present invention to provide such a reforming process.
Es wird auf EP-A-0 014 291 und EP-0 186 479 Bezug genommen. Die erstere Beschreibung nennt die Umwandlung von Kohlenwasserstoffbeschickungen, die Schwefel- und Stickstoffverunreinigungen enthalten, mit einem Katalysator, der einen synthetischen kristallinen Zeolith ZSM-20 umfaßt, der mit einer Hydrierungsfunktion, insbesondere Palladium, kombiniert ist. Die besonderen Anwendungszwecke dieses Verfahrens sind die Polymerisation, die Aromatisierung, das Hydrocracken und das katalytische Cracken. EP-A-0 186 479 beschreibt Katalysatoren mit hochentwickelter Formselektivität, die auf Zeolithen des Typs ZSM-5 und ZSM-11 basieren; es wird beschrieben, daß diese Katalysatoren bei der Aromatisierung von Paraffinen besonders vorteilhaft sind.Reference is made to EP-A-0 014 291 and EP-0 186 479. The former describes the conversion of hydrocarbon feedstocks containing sulphur and nitrogen impurities with a catalyst comprising a synthetic crystalline zeolite ZSM-20 combined with a hydrogenation function, in particular palladium. The particular applications of this process are polymerisation, aromatisation, hydrocracking and catalytic cracking. EP-A-0 186 479 describes catalysts with advanced shape selectivity based on zeolites of the ZSM-5 and ZSM-11 type; these catalysts are described as being effective in the Aromatization of paraffins is particularly advantageous.
Folglich besteht diese Erfindung in einem einstufigen Verfahren zur Verringerung des Schwefelgehalts und zur Erhöhung der Octanzahl eines olefinhaltigen Ausgangsmaterials, das den Kontakt von olefinhaltigem Ausgangsmaterial und Wasserstoffgas mit einem Katalysator umfaßt, der einen kristallinen Zeolith mit großen Poren umfaßt, der eng mit 0,1 bis 5 Gew.-% eines Edelmetalls verbunden ist, wobei dieser Zeolith einen Zwangsindex von weniger als 2 und ein Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Molverhältnis des Gitters von nicht weniger als 50:1 aufweist, wobei dieser Kontakt bei Kombination wirksamer Bedingungen durchgeführt wird, um ein Produkt mit höherer Octanzahl als die Beschickung zu bilden, wobei diese Bedingungen eine Temperatur von 700 bis 1000ºF (370 bis 540ºC), einen Druck von 100 bis 500 psig (790 bis 3350 kPa), eine LHSV von 2 bis 16 und eine Wasserstoffzirkulationsmenge von 1125 bis 5260 scf/bbl (200 bis 1000 Nm³/m³) umfassen.Accordingly, this invention consists in a one-step process for reducing the sulfur content and increasing the octane number of an olefin-containing feedstock comprising contacting olefin-containing feedstock and hydrogen gas with a catalyst comprising a large pore crystalline zeolite intimately associated with 0.1 to 5 weight percent of a noble metal, said zeolite having a Constraint Index of less than 2 and a lattice silica/alumina molar ratio of not less than 50:1, said contact being conducted under a combination of effective conditions to form a product having a higher octane number than the feedstock, said conditions comprising a temperature of 700 to 1000°F (370 to 540°C), a pressure of 100 to 500 psig (790 to 3350 kPa), an LHSV of 2 to 16, and a hydrogen circulation rate of 1125 to 5260 scf/bbl (200 to 1000 Nm³/m³).
Das erfindungsgemäße Verfahren richtet sich auf die Reformierung und Entschwefelung von olefinischen Benzinen, die von katalytischen oder sonstigen Crackverfahren abgeleitet wurden. Ohne daß sie auf irgendein vorgegebenes Verfahren begrenzt sein soll, richtet sich die vorliegende Erfindung primär auf katalytische Crackverfahren. Durch die Verwendung eines Katalysators, der einen ein Edelmetall enthaltenden großporigen Zeolith mit hohem Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Molverhältnis enthält, kann das olefinische Benzin bei hohen Temperaturen verarbeitet werden und ein Produkt mit erhöhter Octanzahl und verringertem Schwefelgehalt gewonnen werden.The process of the present invention is directed to the reforming and desulfurization of olefinic gasolines derived from catalytic or other cracking processes. Without being limited to any particular process, the present invention is primarily directed to catalytic cracking processes. By using a catalyst comprising a noble metal-containing, large pore, high silica/alumina molar ratio zeolite, the olefinic gasoline can be processed at high temperatures and a product with increased octane and reduced sulfur content can be obtained.
Per Definition umfaßt die Reformierung im allgemeinen ein Verfahren zur Erhöhung der Octanzahl von Rohbenzin oder Benzinöl auf eine verwendbare Octanzahl. SR-Rohbenzin von Rohöl kann z.B. eine Octanzahl von 40 aufweisen, dies ist für die Verwendung als Benzin zu niedrig. Diese ungeeignete Eigenschaft kann durch die Reformierung verbessert werden. Das Rohbenzin kann auch einen ungeeigneten Schwefelwert, z.B. 50 Teile pro Million (ppm), aufweisen, der bei den in dieser Erfindung aufgeführten Bedingungen durch das Reformieren verringert wird.By definition, reform generally involves a A method of increasing the octane number of naphtha or gasoline oil to a usable octane number. SR naphtha from crude oil may, for example, have an octane number of 40, which is too low for use as gasoline. This unsuitable property can be improved by reforming. The naphtha may also have an unsuitable sulfur value, e.g. 50 parts per million (ppm), which is reduced by reforming under the conditions set out in this invention.
Die meisten heutigen Reformierungskatalysatoren, z.B. Platin auf Aluminiumoxid, erfordern es, daß der Schwefel im Heizöl auf einen Wert von etwa 0,2 ppm oder weniger verringert wird, damit der Katalysator eine längere Lebensdauer hat. Herkömmliche Reformer arbeiten bei Temperaturen zwischen 900 und 1000ºF (482 - 538ºC) und einem Druck zwischen 100 und 500 psig (790 - 3550 kPa). Gleichzeitig mit dem Rohbenzin wird Wasserstoff in einem Verhältnis von etwa 5:1 zugeführt. Bei herkömmlichen Reformern werden gleichzeitig mit der Kohlenwasserstoffbeschickung geringe Mengen an Chlor und gelegentlich Wasser zugeführt, um den Katalysator aktiv zu halten.Most current reforming catalysts, e.g. platinum on alumina, require that the sulfur in the fuel oil be reduced to about 0.2 ppm or less to prolong the catalyst life. Conventional reformers operate at temperatures between 900 and 1000ºF (482 - 538ºC) and pressures between 100 and 500 psig (790 - 3550 kPa). Hydrogen is fed at the same time as the naphtha in a ratio of about 5:1. Conventional reformers feed small amounts of chlorine and occasionally water at the same time as the hydrocarbon feed to keep the catalyst active.
Der Bedarf nach Chlor und die Forderung der Verringerung des Schwefels sind für das Reformierungsverfahren nachteilig. Deshalb können bei olefinischen Beschickungen, die das in der vorliegenden Erfindung verwendete Ausgangsmaterial darstellen, Standard-Reformierungsverfahren nicht angewendet werden.The need for chlorine and the requirement to reduce sulfur are detrimental to the reforming process. Therefore, standard reforming processes cannot be used with olefinic feedstocks, which are the starting material used in the present invention.
Die vorliegende Erfindung weist gegenüber dem herkömmlichen Reformieren eine Anzahl von Vorteilen auf. Erstens sind die meisten Reformierungskatalysatoren auf Ausgangsmaterialien mit einem Endpunkt des Rohbenzinmaterials von 350ºF (177ºC) begrenzt. Jedes Ausgangsmaterial mit einem Endpunkt von mehr als 350ºF (177ºC) führt dazu, daß der Katalysator zu schnell altert. Der erfindungsgemäße Katalysator kann jedoch Ausgangsmaterialien mit viel höherem Endpunkt tolerieren. Zweitens besteht kein Bedarf, Chlor über den Katalysator zu leiten, um den Katalysator aktiv zu halten, da der Zeolith dieser Erfindung die Acidität liefert, die für die Durchführung der Reaktion erforderlich ist. Drittens besteht kein Bedarf nach Verringerung des Schwefelgehalts durch einen vorhergehenden Hydrobehandlungsschritt, da die Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators bei herkömmlichen Reformierungsbedingungen sowohl den Schwefel entfernt als auch die Octanzahl des Produktes aus dem Ausgangsmaterial erhöht.The present invention has a number of advantages over conventional reforming. First, most reforming catalysts are limited to feedstocks with a naphtha endpoint of 350ºF (177ºC). Any feedstock with an endpoint of more than 350°F (177°C) will cause the catalyst to age too quickly. However, the catalyst of the present invention can tolerate much higher endpoint feedstocks. Second, there is no need to pass chlorine over the catalyst to keep the catalyst active since the zeolite of this invention provides the acidity required to carry out the reaction. Third, there is no need to reduce the sulfur content by a preliminary hydrotreating step since use of the catalyst of the present invention at conventional reforming conditions both removes the sulfur and increases the octane number of the product from the feedstock.
Das Ausgangsmaterial für die vorliegende Erfindung ist im allgemeinen ein Benzin, das vom katalytischen Cracken oder Thermoforcracken abgeleitet wurde. Das katalytische Crackverfahren kann entweder ein katalytisches Wirbelschichtcrack-Verfahren (FCC) oder ein katalytisches Thermoforcrackverfahren (TCC) sein. Das Ausgangsmaterial kann Schwefel in Konzentrationen von mehr als etwa 100 ppm enthalten, was normalerweise durch Hydrotreatment reduziert wird, damit die Beschickung über einem herkömmlichen Reformierungskatalysator verarbeitet werden kann. Außerdem enthält das Ausgangsmaterial Olefine, die zusätzlich eine Hydrobehandlung erfordern, damit sie über einen herkömmlichen Reformierungskatalysator geleitet werden können. Außerdem hat das Ausgangsmaterial für die vorliegende Erfindung einen Siedebereich, der den Siedebereich von Ausgangsmaterialien übersteigt, die bisher mit herkömmlichen Reformierungskatalysatoren verarbeitet wurden.The feedstock for the present invention is generally a gasoline derived from catalytic cracking or thermoforcracking. The catalytic cracking process can be either a fluid catalytic cracking (FCC) process or a thermoforcracking (TCC) process. The feedstock can contain sulfur at levels greater than about 100 ppm, which is typically reduced by hydrotreatment to enable the feedstock to be processed over a conventional reforming catalyst. In addition, the feedstock contains olefins which require additional hydrotreatment to enable them to be passed over a conventional reforming catalyst. In addition, the feedstock for the present invention has a boiling range that exceeds the boiling range of feedstocks heretofore processed with conventional reforming catalysts.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Katalysatoren sind Zeolithe mit großen Poren und einem Zwangsindex von weniger als 2 und einem Siliciumdioxid/Aluminiumoxid- Molverhältnis des Gitters von mindestens 50:1 und vorzugsweise mehr als etwa 500:1. Der Zwangsindex stellt einen geeigneten Wert für das Ausmaß dar, bis zu dem der Zeolith den Eintritt von Molekülen mit unterschiedlichen Größen in seine innere Struktur regelt. Zeolithe, die einen stark eingeschränkten Zutritt zu und Austritt aus seiner inneren Struktur aufweisen, haben einen hohen Wert für den Zwangsindex und Zeolithe dieser Art haben üblicherweise Poren mit geringer Größe, z.B. weniger als 5 Angström. Zeolithe, die auf der anderen Seite einen relativ freien Zutritt zu ihrer inneren Zeolithstruktur gestatten, haben einen hohen Wert des Zwangsindex und üblicherweise große Poren, und zwar größer als 8 Angström. Das Verfahren, nach dem der Zwangsindex bestimmt wird, ist in US-Patent Nr. 4 016 218 ausführlich beschrieben.The catalysts used in the process of the invention are large pore zeolites having a Constraint Index of less than 2 and a silica/alumina lattice molar ratio of at least 50:1 and preferably greater than about 500:1. The Constraint Index represents a suitable value for the extent to which the zeolite controls the entry of molecules of different sizes into its internal structure. Zeolites which have highly restricted access to and exit from their internal structure have a high Constraint Index value and zeolites of this type typically have small sized pores, e.g. less than 5 Angstroms. Zeolites which, on the other hand, allow relatively free access to their internal zeolite structure have a high Constraint Index value and typically have large pores, greater than 8 Angstroms. The method by which the constraint index is determined is described in detail in US Patent No. 4,016,218.
Zeolithe mit einem Zwangsindex von weniger als 2 sind in der Technik allgemein bekannt und haben im allgemeinen eine Porengröße von mehr als 7 Angström; dies ist ausreichend groß, um den umfangreichen Hauptteil der Komponenten hineinzulassen, die normalerweise im zugeführten Ausgangsmaterial vorhanden sind. Für die Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren geeignete großporige Zeolithe sind Zeolith Beta, Zeolith L, Zeolith Y (z.B. ultrastabiler Y und entaluminisierter Y), Mordenit, ZSM-3, ZSM-4, ZSM-18 und ZSM-20.Zeolites having a Constraint Index of less than 2 are well known in the art and generally have a pore size of greater than 7 Angstroms; this is sufficiently large to admit the bulk of the components normally present in the feedstock. Large pore zeolites suitable for use in the process of the invention are zeolite beta, zeolite L, zeolite Y (e.g. ultrastable Y and dealuminated Y), mordenite, ZSM-3, ZSM-4, ZSM-18 and ZSM-20.
Werte für den Zwangsindex (CI) für repräsentative großporige Zeolithe sind folgende: CI (bei Versuchstemperatur) Mordenit Entaluminisierter Y (Handelsbezeichnung Y) Zeolith BetaValues for the constraint index (CI) for representative large pore zeolites are as follows: CI (at test temperature) Mordenite Dealuminized Y (trade name Y) Zeolite Beta
Der Zwangsindex scheint mit der Severity des Verfahrens (Umwandlung) und dem Vorhandensein oder der Abwesenheit von Bindemitteln etwas zu variieren. Ebenso können andere Variable, wie die Kristallgröße des Zeolith, das Vorhandensein eingeschlossener Verunreinigungen usw., den Zwangsindex beeinflussen. Es wird folglich eingeschätzt, daß es möglich ist, die Versuchsbedingungen wie z.B. die Temperatur so auszuwählen, daß für einen bestimmten Zeolith mehr als ein Wert des Zwangsindex erstellt wird. Dies erklärt den Bereich des Zwangsindex für Zeolith Beta.The Constraint Index appears to vary somewhat with the severity of the process (conversion) and the presence or absence of binders. Other variables such as the crystal size of the zeolite, the presence of entrapped impurities, etc., may also affect the Constraint Index. It is therefore considered that it is possible to select the test conditions such as temperature to produce more than one Constraint Index value for a given zeolite. This explains the range of Constraint Index for Zeolite Beta.
Für die Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugte Zeolithe sind Zeolith ZSM-4 (in US-Patent Nr. 3 923 639 beschrieben), Zeolith ZSM-20 (in US-Patent Nr. 3 972 983 beschrieben), Zeolith Beta (in US-Patent Nr. 3 308 069 und Re. 28 341 beschrieben), Zeolith Y (in US- Patent Nr. 3 130 007 beschrieben) und modifizierte Formen von Zeolith Y, wie ultrastabiler Zeolith Y (in US-Patenten Nr. 3 293 192 und 3 449 070 beschrieben), entaluminisierter Zeolith Y (US-Patent Nr. 3 442 795) und Zeolith UHP-Y (in US-Patent Nr. 4 401 556 beschrieben). Der bevorzugteste Zeolith ist Zeolith Y, der durch bekannte Verfahren, durch Dampfbehandlung und/oder saure Entaluminisierung, behandelt werden kann, um sein Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Verhältnis auf mindestens 50:1 zu erhöhen.Preferred zeolites for use in the process of the present invention are zeolite ZSM-4 (described in U.S. Patent No. 3,923,639), zeolite ZSM-20 (described in U.S. Patent No. 3,972,983), zeolite beta (described in U.S. Patent No. 3,308,069 and Re. 28,341), zeolite Y (described in U.S. Patent No. 3,130,007), and modified forms of zeolite Y such as ultrastable zeolite Y (described in U.S. Patent Nos. 3,293,192 and 3,449,070), dealuminized zeolite Y (U.S. Patent No. 3,442,795), and zeolite UHP-Y (described in U.S. Patent No. 4,401,556). The most preferred zeolite is zeolite Y, which can be treated by known methods, by steam treatment and/or acid dealumination, to increase its silica/alumina ratio to at least 50:1.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es von Vorteil sein, die oben beschriebenen kristallinen Zeolithe in eine Matrix einzuarbeiten, die ein anderes Material umfaßt, das gegenüber der Temperatur und den anderen Bedingungen beständig ist, die in diesem Verfahren angewendet werden. Ein solches Matrixmaterial ist als Bindemittel vorteilhaft.When carrying out the method according to the invention, It may be advantageous to incorporate the crystalline zeolites described above into a matrix comprising another material which is resistant to the temperature and other conditions used in this process. Such a matrix material is advantageous as a binder.
Vorteilhafte Matrixmaterialien umfassen sowohl synthetische als auch natürlich vorkommende Substanzen, als auch anorganische Materialien, wie Ton, Siliciumdioxid und/oder Metalloxide. Die letzteren können entweder natürlich vorkommende oder in Form gelatinöser Niederschläge oder Gele sein, einschließlich Mischungen von Siliciumdioxid und Metalloxiden. Natürlich vorkommende Tone, die mit dem Zeolith zusammengesetzt werden können, umfassen die der Montmorillonit- und Kaolingruppen, wobei diese Gruppen die Subbentonite und Kaoline, die üblicherweise als Dixie-, McNamee-Georgia- und Florida-Tone bekannt sind, oder andere umfassen, bei denen der Hauptmineralbestandteil Haloysit, Kaolinit, Dickit, Nakrit oder Anauxit ist. Diese Tone können im Rohzustand, so wie sie ursprünglich abgebaut wurden, verwendet werden, oder anfangs der Kalzinierung, Säurebehandlung oder chemischen Modifizierung unterzogen werden.Advantageous matrix materials include both synthetic and naturally occurring substances, as well as inorganic materials such as clay, silica and/or metal oxides. The latter may be either naturally occurring or in the form of gelatinous precipitates or gels, including mixtures of silica and metal oxides. Naturally occurring clays which may be compounded with the zeolite include those of the montmorillonite and kaolin groups, which groups include the subbentonites and kaolins commonly known as Dixie, McNamee Georgia and Florida clays, or others in which the major mineral constituent is haloysite, kaolinite, dickite, nacrite or anauxite. These clays may be used in the raw state as originally mined or may be initially subjected to calcination, acid treatment or chemical modification.
Zusätzlich zu den obengenannten Materialien können die hier eingesetzten Zeolithe mit einem porösen Matrixmaterial zusammengesetzt werden, wie z.B.: Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Siliciumdioxid-Magnesiumoxid, Siliciumdioxid-Zirconiumdioxid, Siliciumdioxid- Thoriumdioxid, Siliciumdioxid-Berylliumoxid und Siliciumdioxid-Titandioxid, als auch ternäre Zusammensetzungen, wie z.B. Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Thoriumdioxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Zirconiumdioxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Magnesiumoxid und Siliciumdioxid-Magnesiumoxid- Zirconiumdioxid. Die Matrix kann in Form eines Cogels vorliegen. Die relativen Anteile der Zeolithkomponente und der Matrix in Form eines Gels eines anorganischen Oxids können stark schwanken, wobei der Zeolithgehalt auf wasserfreier Basis im Bereich von 1 bis 99 Gew.-% und noch üblicher im Bereich von 5 bis 80 Gew.-% des trockenen Verbundmaterials liegt.In addition to the above materials, the zeolites used here can be composed with a porous matrix material such as: alumina, silica, silica-alumina, silica-magnesia, silica-zirconia, silica-thoria, silica-beryllia and silica-titania, as well as ternary compositions such as silica-alumina-thoria, silica-alumina-zirconia, silica-alumina-magnesia and silica-magnesia-zirconia. The matrix can be in the form of a cogel. The relative proportions of the zeolite component and the inorganic oxide gel matrix may vary widely, with the zeolite content on an anhydrous basis ranging from 1 to 99% by weight, and more typically from 5 to 80% by weight of the dry composite material.
Die ursprünglichen Kationen, die mit jedem der hier verwendeten kristallinen Zeolithe verbunden sind, können nach in der Technik allgemein bekannten Verfahren durch eine große Vielzahl anderer Kationen ersetzt werden. Typische Austauschkationen umfassen Wasserstoff, Ammonium, Alkylammonium und Metallkationen, einschließlich Mischungen davon.The original cations associated with any of the crystalline zeolites used herein can be replaced by a wide variety of other cations by methods well known in the art. Typical replacement cations include hydrogen, ammonium, alkylammonium and metal cations, including mixtures thereof.
Der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete kristalline Zeolith wird in enger Kombination mit einem Edelmetall in einer Menge zwischen 0,5 und 5 Gew.-% und vorzugsweise 0,3 bis 3 Gew.-% eingesetzt, wie z.B. Platin oder Platin in Kombination mit anderen Metallen der Gruppe VIII, z.B. Platin-Rhenium oder Platin-Iridium. Diese Komponente kann in diese Zusammensetzung ausgetauscht, darauf imprägniert oder physikalisch eng damit vermischt werden. Diese Komponente kann wie z.B. im Falle von Platin in oder auf den Zeolith imprägniert werden, indem der Zeolith mit einem ein Platinmetall enthaltenden Ion behandelt wird. Geeignete Platinverbindungen umfassen folglich Chlorplatinsäure, Platinchlorid und verschiedene Verbindungen, die den Platinaminkomplex enthalten.The crystalline zeolite used in the process of the invention is used in close combination with a noble metal in an amount between 0.5 and 5 wt.% and preferably 0.3 to 3 wt.%, such as platinum or platinum in combination with other Group VIII metals, e.g. platinum-rhenium or platinum-iridium. This component can be exchanged for this composition, impregnated thereon or physically closely mixed therewith. This component can be impregnated into or onto the zeolite, as in the case of platinum, by treating the zeolite with an ion containing a platinum metal. Suitable platinum compounds thus include chloroplatinic acid, platinum chloride and various compounds containing the platinum amine complex.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im wesentlichen ein Reformierungsverfahren, bei dem die stattfindenden Reaktionen Reformierungsreaktionen sind. Das Verfahren kann jedoch nicht als Reformierungsverfahren an sich bezeichnet werden, da es eine olefinhaltige Beschickung bei hoher Temperatur über den Katalysator leitet und die Olefine direkt zu Aromaten cyclisiert. Automatisch erhöht dieses Verfahren die Octanzahl und verringert den Schwefelgehalt des olefinhaltigen Ausgangsmaterials. Im Gegensatz zu herkömmlichen Reformierungsverfahren akzeptiert das erfindungsgemäße Verfahren (1) olefinhaltige Ausgangsmaterialien, (2) schwefelhaltige Ausgangsmaterialien und (3) Ausgangsmaterialien mit hohem Siedepunkt, und zwar über 350ºF (177ºC).The process according to the invention is essentially a reforming process in which the reactions taking place are reforming reactions. However, the process cannot be described as a reforming process per se, because it passes an olefin-containing feed over the catalyst at high temperature and cyclizes the olefins directly to aromatics. Automatically, this process increases the octane number and reduces the sulfur content of the olefin-containing feedstock. Unlike conventional reforming processes, the process of the present invention accepts (1) olefin-containing feedstocks, (2) sulfur-containing feedstocks, and (3) high boiling point feedstocks, namely above 350ºF (177ºC).
Das Ausgangsmaterial wird in Gegenwart von Wasserstoff bei Bedingungen für Temperatur, Druck, Raumgeschwindigkeit und Wasserstoffverhältnis mit dem Katalysator in Kontakt gebracht, die den bei herkömmlichen Reformierungsverfahren verwendeten ähnlich sind. Wie es oben beschrieben wurde, umfassen diese Bedingungen Temperaturen von 700 bis 1000ºF (370 - 540ºC), einen Druck von 100 bis 500 psig (790 bis 3550 kPa), Raumgeschwindigkeiten von 2 bis 16 LHSV und eine Wasserstoffzirkulationsmenge bzw. -geschwindigkeit von 1125 bis 5620 scf/bbl (200 bis 1000 Nm³/m³).The feedstock is contacted with the catalyst in the presence of hydrogen under conditions of temperature, pressure, space velocity and hydrogen ratio similar to those used in conventional reforming processes. As described above, these conditions include temperatures of 700 to 1000ºF (370 - 540ºC), pressure of 100 to 500 psig (790 to 3550 kPa), space velocities of 2 to 16 LHSV and a hydrogen circulation rate of 1125 to 5620 scf/bbl (200 to 1000 Nm3/m3).
Das Verfahren kann bequem in einer herkömmlichen Ausstattung durchgeführt werden, und zwar in einer Reihe von Reaktoren mit Zwischenstufenerwärmung, um die gewünschten Reaktionen und das gewünschte Wärmegleichgewicht aufrechtzuerhalten. Wie es bereits festgestellt wurde, besteht ein besonderer Vorteil der Verwendung von Zeolith-Trägermaterialien mit hohem Siliciumgehalt darin, daß die notwendige Aufrechterhaltung der Acidität durch Chlorierung, Anwendung von gleichzeitig zugeführtem Wasser u.ä. im wesentlichen verringert und unter günstigen Umständen eliminiert werden kann. Wenn die Erfahrung zeigt, daß die Anwendung dieser herkömmlichen Begleitmaßnahmen erforderlich oder erwünscht ist, kann trotzdem auf sie zurückgegriffen werden. Folglich kann mit dem Ausgangsmaterial Wasser in herkömmlichen Mengen zugeführt werden, typischerweise 1 bis 100 ppm, oder die Halogenierung kann angewendet werden, um die Aktivität aufrechtzuerhalten, indem z.B. das Halogen in Form einer Säure oder eines Salzes eingearbeitet wird oder das Halogen oder die Halogenidverbindung während des Reformierungsverfahrens selbst in herkömmlicher Weise zugegeben werden. Das bevorzugte Halogen ist Chlor. Einzelheiten des Verfahrens zur Aufrechterhaltung der Aktivität mittels Halogen sind in den US-Patenten Nr.4 261 810, 4 049 539, 3 835 063, 6 661 768 und 3 649 524 beschrieben.The process can be conveniently carried out in conventional equipment, in a series of reactors with interstage heating to maintain the desired reactions and thermal balance. As already stated, a particular advantage of using high silicon zeolite supports is that the need to maintain acidity by chlorination, use of co-feed water, etc., can be substantially reduced and, under favorable circumstances, eliminated. If experience shows that the use of these conventional concomitant measures is necessary or desirable, they can still be used. Consequently, water in conventional quantities can be used with the starting material. , typically 1 to 100 ppm, or halogenation may be used to maintain activity, e.g. by incorporating the halogen in the form of an acid or salt, or by adding the halogen or halide compound during the reforming process itself in a conventional manner. The preferred halogen is chlorine. Details of the process for maintaining activity using halogen are described in U.S. Patent Nos. 4,261,810, 4,049,539, 3,835,063, 6,661,768 and 3,649,524.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, bei denen alle Teile, Verhältnisse und Prozentsätze auf das Gewicht bezogen sind, wenn es nicht anders aufgeführt ist.The invention is illustrated by the following examples, in which all parts, ratios and percentages are by weight unless otherwise indicated.
Der verwendete Katalysator wurde durch Dampfbehandlung und Entaluminisierung mittels Säure eines ultrastabilen Y von Linde gefolgt von Imprägnierung mit Platin als Tetraamin hergestellt.The catalyst used was prepared by steam treatment and acid dealumination of an ultrastable Y from Linde followed by impregnation with platinum as a tetraamine.
Der resultierende entaluminisierte Zeolith Y wurde analysiert und hatte ein SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Massenverhältnis von 45 bei einem Näherungsgitter, und zwar tetrahedrisches Aluminiumoxid, SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3; von 2600 durch MAS-NMR (kernmagnetische Resonanz mit schnellem Rotierenlassen der Probe um den "magischen Winkel") bestimmt. Die durch den α-Wert dargestellte Aktivität dieser Probe wurde mit 1,5 bestimmt, dies steht in guter Übereinstimmung mit dem Aluminiumgehalt des Näherungsgitters. Die Platinbelastung wurde mit 0,48 % bestimmt und hatte eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung von 96 %, dies wurde durch Chemisorption mit Wasserstoff bestimmt.The resulting dealuminated zeolite Y was analyzed and found to have a SiO2/Al2O3 mass ratio of 45 on an approximate grid, namely tetrahedral alumina, SiO2/Al2O3 of 2600 by MAS-NMR (nuclear magnetic resonance with rapid rotation of the sample through the "magic angle"). The activity of this sample, represented by the α-value, was found to be 1.5, which is in good agreement with the aluminum content of the approximate grid. The platinum loading was found to be 0.48% and had an essentially uniform distribution of 96%, as determined by chemisorption with hydrogen.
Eine olefinische Benzinprobe vom katalytischen Wirbelschichtcracken des "Arab Light"-Vakuumgasöls (VGO) mit einer ROZ=91 und 2950 ppm Schwefel wurde in drei Fraktionen destilliert und im Hinblick auf Octanzahl (ROZ) und Schwefel analysiert. Die Analyse zeigte, daß der Schwefel mit steigendem Siedepunkt deutlich zunahm, wohingegen die Octanzahl abnahm, wie es nachfolgend gezeigt ist. Tabelle 1 Eigenschaften des FCC-Benzins Gesamter Bereich Siedebereich Ausbeute,Gew.-% RON+O¹ Schwefel,ppmw Wasserstoff,Gew.-% ¹ Research-Octanzahl (ROZ)An olefinic gasoline sample from fluid catalytic cracking of "Arab Light" vacuum gas oil (VGO) with RON=91 and 2950 ppm sulfur was distilled into three fractions and analyzed for octane number (RON) and sulfur. The analysis showed that sulfur increased significantly with increasing boiling point, whereas octane number decreased, as shown below. Table 1 Properties of FCC gasoline Total range Boiling range Yield, wt.% RON+O¹ Sulphur, ppmw Hydrogen, wt.% ¹ Research octane number (RON)
Die Fraktion im mittleren Siedebereich (180 - 300ºF) wurde als Beschickung für das Verfahren dieses Beispiels verwendet. Zusätzliche Analysen zeigten, daß diese Fraktion aus 17 Gew.-% Paraffinen, 44 Gew.-% Olefinen und 27 Gew.-% Aromaten bestand. Es wurden Verfahrensbedingungen mit 900ºF (482ºC), 250 psig (1825 kPa), 4,0 LHSV und etwa 4000 scf/bbl (712 Nm³/m³) Wasserstoffströmung angewendet, um das olefinische FCC-Benzin gleichzeitig zu entschwefeln und dessen Octanwert zu erhöhen. Vor der Beschickung der FCC- Benzinfraktion wurde der entaluminisierte Katalysator Zeolith Y dieser Erfindung 18 Tage lang zum Reformieren einer Anzahl herkömmlicher Beschickungen verwendet.The mid-boiling fraction (180-300°F) was used as the feed to the process of this example. Additional analysis showed that this fraction consisted of 17 wt.% paraffins, 44 wt.% olefins and 27 wt.% aromatics. Process conditions of 900°F (482°C), 250 psig (1825 kPa), 4.0 LHSV and about 4000 scf/bbl (712 Nm3/m3) hydrogen flow were used to simultaneously desulfurize the olefinic FCC gasoline and increase its octane value. Prior to feeding the FCC gasoline fraction, the dealuminized zeolite Y catalyst of this invention was used to reform a number of conventional feeds for 18 days.
Die Anfangswerte zeigten, daß eine Ausbeute von etwa 83 Gew.-% Benzin mit RON+O von 99 erhalten wurden, wenn die mittlere Fraktion bei den obengenannten Bedingungen behandelt wurde. Analysen zeigten, daß das Produkt aus 25 % Paraffinen, 0 % Olefinen, 2 % Naphthenen und 73 % Aromaten bestand. Bei dieser Severity der Reaktion wurde eingeschätzt, daß es eine Nettoerzeugung von Wasserstoff von etwa 150 scf/bbl (27 Nm³/m³) gab. Die Produktzusammensetzungen und -eigenschaften sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2 Zusammensetzungen und Eigenschaften des Produktes Beschickung Produkt Octanzahl, RON+O Schwefel, ppmw Paraffine, Gew.-% Olefine Naphthene AromatenThe initial values showed that a yield of about 83 % gasoline with RON+O of 99 were obtained when the middle fraction was treated at the above conditions. Analyses showed that the product consisted of 25% paraffins, 0% olefins, 2% naphthenes and 73% aromatics. At this reaction severity, it was estimated that there was a net hydrogen production of about 150 scf/bbl (27 Nm³/m³). The product compositions and properties are shown in Table 2. Table 2 Compositions and properties of the product Feed Product Octane number, RON+O Sulphur, ppmw Paraffins, wt.% Olefins Naphthenes Aromatics
Während einer sechstägigen zusätzlichen Behandlung der schwefelhaltigen olefinischen FCC-Benzinbeschickung wurde im wesentlichen keine Katalysatoralterung beobachtet.During a six-day supplemental treatment of the sulfur-containing olefinic FCC gasoline feed, essentially no catalyst aging was observed.
Der Vergleich der Ausbeute und der Octanwerte weist darauf hin, daß durch Behandlung mit dem neuen erfindungsgemäßen entaluminisierten Katalysator Zeolith Y ähnliche Gesamtergebnisse erreicht werden können, wie mit dem herkömmlichen Hydrotreating (HDT) gefolgt vom herkömmlichen Reformieren. Außerdem weist der relativ geringe Wasserstoffgehalt der olefinischen FCC-Benzine darauf hin, daß die mit der herkömmlichen Reformierung verbundene Netto-Endotherme verringert werden kann.Comparison of yield and octane values indicates that treatment with the new inventive dealuminated catalyst zeolite Y can achieve similar overall results as conventional hydrotreating (HDT) followed by conventional reforming. In addition, the relatively low hydrogen content of the olefinic FCC gasolines indicates that the net endotherm associated with conventional reforming can be reduced.
Der im Beispiel 2 verwendete Katalysator war der gleiche wie in Beispiel 1. Das Ausgangsmaterial für das Beispiel 2 war FCC-Benzin, das bei 180ºF (82ºC) und 300ºF (149ºC) destilliert und fraktioniert worden war. Die vollständige Analyse des FCC-Benzins des gesamten Bereiches und dieser Fraktionen ist in der Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3 Analyse des FCC-Benzins Frakt. Fraktion (abgetrennt) Gesamtbereich Ausbeute,Vol.-% API-Grad Wasserstoff,Gew.-% Schwefel,ppmw Stickstoff,ppmw Paraffine,Gew.-% Olefine Naphthene Aromaten ¹ Motoroctanzahl ² Reid-Dampfdruck ³ tatsächlicher SiedepunktThe catalyst used in Example 2 was the same as in Example 1. The feedstock for Example 2 was FCC gasoline distilled and fractionated at 180ºF (82ºC) and 300ºF (149ºC). The complete analysis of the FCC gasoline over the entire range and these fractions is shown in Table 3. Table 3 Analysis of FCC gasoline Fraction Fraction (separated) Total range Yield, vol.% API gravity Hydrogen, wt.% Sulfur, ppmw Nitrogen, ppmw Paraffins, wt.% Olefins Naphthenes Aromatics ¹ Motor octane number ² Reid vapor pressure ³ Actual boiling point
Es ist bemerkenswert, daß die Fraktionen 2 und 3 deutliche Mengen an Olefinen (16 bzw. 8 %) und Aromaten (37 bzw. 61 %) enthalten. Als Folge ist ihre Octanzahl bereits hoch (RON+O 88 und 90). Beim Hydrotreating zur Entfernung von Schwefel und Stickstoff fällt jedoch die Octanzahl beträchtlich ab. Folglich besteht der Zweck dieses Beispiels darin, einen Weg zur Aufrechterhaltung oder sogar Erhöhung des Octanwertes zu finden, während Schwefel und Stickstoff entfernt werden.It is noteworthy that fractions 2 and 3 contain significant amounts of olefins (16 and 8% respectively) and aromatics (37 and 61% respectively). As a result, their octane numbers are already high (RON+O 88 and 90). However, during hydrotreatment to remove sulfur and nitrogen, the octane number drops considerably. Consequently, the purpose of this example is to find a way to maintain or even increase the octane value while removing sulfur and nitrogen.
Zu Beginn des Durchlaufs wurde der Katalysator unter einer Wasserstoffatmosphäre auf 300ºF (149ºC) erwärmt, 2 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten und dann langsam mit einer Geschwindigkeit von 90ºF (50ºC) pro h auf 660ºF (349ºC) erwärmt. Die Beschickung begann, nachdem der Katalysator 2 Stunden lang bei 660ºF (349ºC) war. Die Temperatur wurde dann auf die gewünschte Reaktionstemperatur erhöht. Die Herzfraktion des FCC-Benzins (Fraktion 2) wurde zugegeben und 3 Wochen lang bei einer Temperatur von 900ºF (482ºC) in Betrieb gehalten. Die Beschickung wurde dann während eines Zeitraums von 2 Wochen in die höhersiedende FCC-Benzinfraktion (Fraktion 3) geändert. Obwohl diese Fraktionen getrennt behandelt wurden, wird angenommen, daß sie gleichzeitig zugeführt werden können. Die geringersiedende olefinische Fraktion, die bereits eine hohe Octanbewertung (ROZ 92,5) und einen relativ niedrigen Schwefelgehalt (0,04 Gew.-%) hatte, benötigte scheinbar keine weitere Veredlung, obwohl sie durch herkömmliche Maßnahmen behandelt werden kann, um die Mercaptane zu reduzieren. Diese Durchläufe wurden mit Durchläufen verglichen, die einen chlorierten Standard-Reformierungskatalysator von Platin auf Aluminiumoxid verwendeten.At the beginning of the run, the catalyst was heated to 300ºF (149ºC) under a hydrogen atmosphere, held at that temperature for 2 hours, and then slowly heated to 660ºF (349ºC) at a rate of 90ºF (50ºC) per hour. Feeding began after the catalyst had been at 660ºF (349ºC) for 2 hours. The temperature was then increased to the desired reaction temperature. The heart fraction of the FCC gasoline (Fraction 2) was added and kept running at a temperature of 900ºF (482ºC) for 3 weeks. The feed was then changed to the higher boiling FCC gasoline fraction (Fraction 3) over a 2 week period. Although these fractions were treated separately, it is believed that they can be fed simultaneously. The lower boiling olefinic fraction, which already had a high octane rating (RON 92.5) and a relatively low sulfur content (0.04 wt%), did not appear to require further upgrading, although it can be treated by conventional means to reduce the mercaptans. These runs were compared with runs using a standard chlorinated platinum on alumina reforming catalyst.
Die Ergebnisse der Behandlung der Herzfraktion (Fraktion 2) sind in der nachfolgenden Tabelle 4 aufgeführt. Tabelle 4 Veredlung der Fraktion mit 180 - 300ºF vom FCC-Benzin Katalysator/Verfahren Beschickung Zeolith² H&sub2;, Nettoverbrauch,scf/b Ausbeuten und Eigenschaften, Gew.-% C&sub5;&spplus;-Benzin, Vol.-% RON+O (Research-Octanz.) MON+O (Motor-Octanz.) RVP (Reid-Dampfdruck) Schwefel, ppmw Stickstoff, ppmw Aromaten,Gew.-% Olefine Dichte bei 60ºF (16ºC) ¹Hydrotreating ²Verfahrensbedingungen: 900ºF (482ºC), 250 psig (1825 kPa), 4,0 LHSV, 4000 scf/b (712 Nm³/m³)H&sub2; ³Schließt den HDT-Verbrauch ein 400 scf/b (71,2 Nm³/m³)H&sub2; &sup4;Isobutan &sup5;n-Butan &sup6;USDY = ultrastabiler entaluminisierter Zeolith YThe results of treatment of the cardiac fraction (fraction 2) are shown in Table 4 below. Table 4 Upgrading of 180-300ºF Fraction from FCC Gasoline Catalyst/Process Feed Zeolite² H₂, Net Consumption, scf/b Yields and Properties, wt. % C₅⁺ Gasoline, vol. % RON+O (Research Octan.) MON+O (Motor Octan.) RVP (Reid Vapor Pressure) Sulfur, ppmw Nitrogen, ppmw Aromatics, wt. % Olefins Density at 60ºF (16ºC) ¹Hydrotreating ²Process conditions: 900ºF (482ºC), 250 psig (1825 kPa), 4.0 LHSV, 4000 scf/b (712 Nm³/m³)H₂ ³Includes HDT consumption 400 scf/b (71.2 Nm³/m³)H₂ �sup4;Isobutane �sup5;n-Butane �sup6;USDY = ultra-stable dealuminized zeolite Y
Wenn die Fraktion im mittleren Siedebereich behandelt wurde, wurden Ausbeuten erreicht, die denen des herkömmlichen Hydrotreating und der herkömmlichen Reformierung vergleichbar waren, dies ist in Tabelle 4 gezeigt. Es ist bemerkenswert, daß die Ausbeute an Isobutan über dem Zeolithkatalysator beträchtlich größer war, dies beruht hauptsächlich auf der Verringerung der Leichtgaserzeugung, und eine potentielle Quelle für zusätzliches Alkylat darstellte. Diese Verringerung der Leichtgaserzeugung kann im Umlaufgas zu einer gestiegenen Reinheit des Wasserstoffs führen.When the mid-boiling fraction was treated, yields comparable to those of conventional hydrotreating and reforming were achieved, as shown in Table 4. It is noteworthy that the yield of isobutane over the zeolite catalyst was considerably higher, mainly due to the reduction in light gas production, and represented a potential source of additional alkylate. This reduction in light gas production may result in increased hydrogen purity in the recycle gas.
Wie es in der nachfolgenden Tabelle 5 gezeigt ist, scheint die Behandlung der höhersiedenden FCC-Benzinfraktion besonders interessant. Tabelle 5 Veredlung der FCC-Benzinfraktion mit 300ºF&spplus; (149ºC) Katalysator/Verfahren Beschickung Zeolith 0.5% Pt-USDY¹ Ausbeuten und Eigenschaften, Gew.-% C&sub5;&spplus;-Benzin, Vol.-% RON+O MON+O RVP Schwefel, ppmw Stickstoff, ppmw Aromaten, Gew.-% Olefine Dichte bei 60ºF (16ºC) ¹Verfahrensbedingungen: 900ºF (482ºC), 250 psig (1825 kPa), 2,0 LHSV, 4000 scf/b (712 Nm³/m³)H&sub2;As shown in Table 5 below, the treatment of the higher boiling FCC gasoline fraction seems particularly interesting. Table 5 Upgrading of FCC gasoline fraction at 300ºF⁺ (149ºC) Catalyst/Process Feed Zeolite 0.5% Pt-USDY¹ Yields and properties, wt% C₅⁺ gasoline, vol% RON+O MON+O RVP sulfur, ppmw Nitrogen, ppmw Aromatics, wt. % Olefins Density at 60ºF (16ºC) ¹Process Conditions: 900ºF (482ºC), 250 psig (1825 kPa), 2.0 LHSV, 4000 scf/b (712 Nm³/m³)H₂
Die höhersiedende FCC-Benzinfraktion wird gegenwärtig in einer Anzahl von Raffinerien dem Hydrotreating unterzogen, um Schwefel zu entfernen. Sowohl der hohe Schwefelwert von etwa 8000 ppm und der hohe Endpunkt von etwa 450ºF (232ºC) schließen das herkömmliche Hydrotreating/Reformieren aus. Hier zeigen die Ergebnisse, daß die Nettobenzinausbeuten dieser Fraktion, die 97 Vol.-% erreichen, mit einem Gewinn der Octanzahl von etwa l3 ROZ und einer Verringerung des Schwefels im Produkt bis zu weniger als 10 ppm erreicht werden können.The higher boiling FCC gasoline fraction is currently hydrotreated at a number of refineries to remove sulfur. Both the high sulfur level of about 8000 ppm and the high end point of about 450ºF (232ºC) preclude conventional hydrotreating/reforming. Here, the results show that net gasoline yields of this fraction, reaching 97 vol%, can be achieved with an octane gain of about 13 RON and a reduction in product sulfur to less than 10 ppm.
Die Kombination dieser behandelten Fraktionen mit dem unbehandelten olefinischen Leichtbenzin führt zu einem deutlichen Gewinn der Octanzahl des gesamten FCC-Benzins bei einem minimalen Ausbeuteverlust. Wie es in der nachfolgenden Tabelle 6 aufgeführt ist, wird eingeschätzt, daß etwa 90 Vol.-% Ausbeute an C&sub5;&spplus;-Benzin bei einem Gewinn der Octanzahl von 7 ROZ und einer Verringerung des Schwefels von 0,30 Gew.-% auf weniger als 0,02 Gew.-% erhalten werden kann. Der Olefingehalt des Benzins wird bei zunehmenden Aromaten wesentlich verringert. Tabelle 6 Geschätzte Gesamtausbeuten und Benzineigenschaften FCC-Benzin "Joliet" Nettoprodukt¹ C&sub5;&spplus;-Benzin, Vol.-% C&sub5;&spplus;-Eigenschaften RON+O MON+O RVP+O Schwefel, Gew.-% Stickstoff, ppmw Aromaten OlefineThe combination of these treated fractions with the untreated olefinic light gasoline results in a significant octane gain of the total FCC gasoline with minimal yield loss. As shown in Table 6 below, it is estimated that about 90 vol.% yield of C5+ gasoline can be obtained with an octane gain of 7 RON and a reduction in sulfur from 0.30 wt.% to less than 0.02 wt.%. The olefin content of the gasoline is significantly reduced with increasing aromatics. Table 6 Estimated Total Yields and Gasoline Properties FCC Gasoline "Joliet" Net Product¹ C₅⁺⁺ Gasoline, Vol% C₅⁺⁺ Properties RON+O MON+O RVP+O Sulfur, Wt% Nitrogen, ppmw Aromatics Olefins
Lineare Mischung von unbehandeltem geringersiedenden FCC- Benz in und¹ behandelten mittleren und höhersiedenden FraktionenLinear mixture of untreated lower boiling FCC benzene in and¹ treated middle and higher boiling fractions
²Ist geringer, wenn olefinisches Leichtbenzin "Merox" behandelt wird.²Is lower when olefinic light petrol "Merox" is treated.
Folglich zeigt die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, sowohl die Octanzahl des gesamten FCC-Benzinpools zu erhöhen als auch den Schwefelwert zu verringern. Die direkte Behandlung der mittleren und höhersiedenden FCC-Benzinfraktionen bei Anwendung eines Verfahrens dieses Typs kann eine attraktive Alternative für das herkömmliche Hydrotreating/Reformieren oder für die herkömmliche Hydroentschwefelung von FCC-Beschickungen darstellen.Consequently, the present invention demonstrates the ability to both increase the octane number of the entire FCC gasoline pool and reduce the sulfur value. The direct treatment of the middle and higher boiling FCC gasoline fractions Using a process of this type can represent an attractive alternative to conventional hydrotreating/reforming or to conventional hydrodesulfurization of FCC feedstocks.
Außerdem kann der Katalysator durch das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart höherer Schwefelwerte arbeiten, ohne daß eine signifikante Alterung des Katalysators auftritt. Die herkömmlichen Reformierungsverfahren können Olefine in der Beschickung tolerieren, die normalerweise bei Reformierungsbedingungen über herkömmlichen Katalysatoren zu einer sehr schnellen Verkokung neigen. Das reine Ergebnis dieses Verfahrens ist ein Benzin mit hoher Octanzahl und geringem Schwefelgehalt bei minimalem Ausbeuteverlust.In addition, the process of the invention allows the catalyst to operate in the presence of higher sulfur levels without significant catalyst degradation. Conventional reforming processes can tolerate olefins in the feed which normally tend to coke very quickly under reforming conditions over conventional catalysts. The net result of this process is a high octane, low sulfur gasoline with minimal yield loss.
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