Способ получения каталитической системы гидрооблагораживания углеводородного сырья
Предлагается способ получения каталитической системы гидрооблагораживания углеводородного сырья путем последовательной загрузки в реактор алюмокобальт- и алюмоникельмолибденовых катализаторов с содержанием оксида молибдена 12,0-25,0% мас., оксида никеля 3,0-6,0% мас. и оксида кобальта 3,0-6,0% мас., при условии, что алюмоникель- и алюмокобальтмолибденовые катализаторы загружают в соотношении от 1,0:0,1 до 0,1:1,0, для приготовления катализаторов используют смесь порошков гидроксида и/или оксида алюминия с добавлением кислот до рН 1-5, при этом в качестве смеси порошков гидроксида алюминия используют порошки продукта термохимической активации гиббсита и псевдобемита AlOOH и содержание в смеси псевдобемита AlOOH составляет не менее 70% мас., а в качестве смеси порошков оксида алюминия - порошки γ-Al2О3 с размером частиц до 50 мкм и 50-200 мкм, взятые в соотношении от 5:1 до 2:5, или порошки γ-Al2О3 с размером частиц до 50 мкм, 50-200 мкм и 200-400 мкм, взятые в соотношении от 1:8:1 до 3:6:1. Технический результат - разработка способа получения каталитических систем для крупнотоннажных процессов гидрооблагораживания высокосернистого углеводородного сырья с получением продуктов с требуемым содержанием остаточной серы и полициклических ароматических углеводородов. 4 табл.
Реферат
Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к способам гидрооблагораживания нефтяных фракций.
Рост потребления моторных топлив при снижении спроса на остаточные нефтепродукты требует увеличения глубины переработки нефти [Состояние российского и мирового рынков нефти, продуктов нефтепереработки, нефтехимии и химии. Москва, ЦНИИТЭнефтехим, Экспресс-информация, 2002, №3, с.6-9.]. Одновременно ужесточаются требования к эксплуатационным и экологическим характеристикам топлив, заключающиеся в основном в значительном снижении в конечном продукте содержания серы и полициклических ароматических углеводородов [Каминский Э.Ф., Хавкин В.А., Осипов Л.Н. и др. Нефтепереработка и нефтехимия, 2002, №6, с.17-18].
Ужесточение требований к остаточному содержанию серы в нефтепродуктах на базе отечественных сернистых нефтей предъявляет новые требования к процессам гидрооблагораживания светлых и остаточных нефтяных фракций, связанные в первую очередь с повышением активности катализаторов в реакциях гидрогенолиза сероорганических соединений и гидрирования полициклических ароматических углеводородов при одних и тех же технологических параметрах.
Одним из путей выполнения этих требований является разработка новых катализаторов, обладающих повышенной активностью в реакциях гидрогенолиза сероорганических соединений и гидрирования полициклических ароматических углеводородов.
Очень важными для катализаторов, используемых в крупнотоннажных процессах гидроочистки, являются показатели, характеризующие их прочностные свойства.
Известен алюмоникельмолибденовый катализатор для гидроочистки бензина [Авт.свид. СССР №701700], получаемый путем смешения порошков окиси алюминия с размерами частиц 10-40 и 40-200 мкм, взятых в определенном соотношении, с нитратом никеля, азотной кислотой и парамолибдатом аммония с последующим формованием, сушкой и прокаливанием. В промышленности этот катализатор выпускают под маркой ГО-30-7, он содержит оксида молибдена - 18,0-22,0% мас., оксида никеля - 3.0-5.0% мас.
Использование порошков окиси алюминия значительно упрощает технологию производства катализатора и исключает сточные воды.
Существенный недостаток данного катализатора - низкие прочностные свойства. Индекс прочности катализатора по этому изобретению не превышает 1.6 кг/мм, что затрудняет его использование в крупнотоннажных процессах переработки.
Известен способ получения алюмоникельмолибденового катализатора гидроочистки нефтяных дистиллятов путем смешения порошка, приготовленного из окиси алюминия горячего и холодного осаждения в соотношении от 3:1 до 7; 1, с размером частиц 5-40 мкм, 40-150 мкм и 150-400 мкм с нитратом никеля, азотной кислотой и парамолибдатом аммония с последующим формованием, сушкой и прокаливанием [Авт.свид. СССР №914081]. В промышленности этот катализатор выпускают под маркой КГО-5. Содержание оксидов активных металлов составляет NiO - 3,0-5,0% мас., МоО - 10,0-12,0% мас.
Способ получения катализаторов ГО-30-7 и КГО-5 основан на использовании порошков оксида алюминия. Технология, используемая при производстве катализатора КГО-5, позволяет улучшить прочностные свойства катализатора (индекс прочности составляет 1.8 кг/мм), но его активность в реакциях гидрогенолиза сероорганических соединений, по сравнению с катализатором ГО-30-7, снижается. В результате применение катализатора КГО-5 не обеспечивает получение дизельных фракций с остаточным содержанием серы ниже 350 ppm, а также сырья каталитического крекинга с содержанием остаточной серы не более 0.3% мас. при переработке высокосернистых нефтей на действующих технологических установках (при низком давлении на уровне 30-40 атм, высокой объемной скорости).
Известны способы получения алюмокобальтмолибденового катализатора гидроочистки нефтепродуктов, включающие обработку гидроокиси алюминия азотной кислотой, смешение с суспензией молибдата кобальта в растворе перекиси водорода, формовку, сушку и прокаливание [Авт.свид. СССР №986000 и №1559499]. Катализаторы выпускаются в промышленности под марками ГО-70 и ГО-86 соответственно. Содержание оксидов активных металлов в этих катализаторах составляет СоО - 3,0-5,0% мас., МоО - 12,0-15,0% мас.
Способ получения этих катализаторов основан на использовании "лепешки" гидроокиси алюминия, что значительно усложняет технологию производства и повышает расход воды. Катализаторы, изготовленные в соответствии с указанным способом, обладают хорошей активностью в реакциях гидрогенолиза сероорганических соединений, но низкой активностью в реакциях гидрирования полициклических ароматических углеводородов и недостаточно высокой прочностью для эксплуатации их в крупнотоннажных процессах.
Известны способы приготовления катализаторов гидроочистки тяжелого нефтяного сырья путем получения гранулированного носителя из "лепешки" гидроокиси алюминия с последующей пропиткой раствором нитрата никеля и парамолибдата аммония [авт.свид. СССР №1626492, авт.свид. СССР №1635374]. Эти катализаторы выпускаются в промышленности под марками ГП-526, ГП-534. Содержание оксидов активных металлов в этих катализаторах составляет NiO - 3,0-5,0% мас., МоО - 12,0-15,0% мас.
Недостатком этих катализаторов является сравнительно низкая активность в реакциях гидрогенолиза сероорганических соединений при переработке высокосернистых нефтей.
Известен способ приготовления катализатора гидрооблагораживания вакуумного газойля, путем внесения в алюмооксидный носитель активных гидрирующих и порообразующих компонентов, фазообразующих промоторов [Пат. РФ №2124400]. Катализатор выпускается в промышленности под марками РК-442Со и РК-442Ni. Содержание оксидов активных металлов в этих катализаторах составляет NiO (СоО) - 3,0-5,0% мас., МоО - 12,0-15,0% мас.
Катализатор РК-442Ni целесообразно применять на установках, работающих при давлении выше 50 атм. При этих условиях катализатор обладает хорошей активностью в реакциях гидрирования полициклических ароматических углеводородов и гидрогенолиза сероорганических соединений. При снижении давления до 30-40 атм, при которых эксплуатируются большинство действующих отечественных установок, активность катализатора в реакциях гидрогенолиза сероорганических соединений значительно снижается. Катализатор РК-442Со обладает высокой активностью в реакциях гидрирования сероорганических соединений и при низких давлениях (30-40 атм), но его активность в реакциях гидрирования полициклических ароматических углеводородов низкая.
Известно, что гидрогенолиз сероорганических соединений различных классов (меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, бензотиофены) протекает при различных технологических параметрах в зависимости от использования алюмокобальт- или алюмоникельмолибденовых катализаторов [К.Н.Ирисова, Е.Л.Талисман, В.К.Смирнов. Химия и технология топлив и масел, стр.21-24, №1-2, 2003 г.].
В связи с этим возникает задача повышения эффективности процесса гидроочистки при использовании каталитических систем, состоящих из алюмокобальт- и алюмоникельмолибденовых катализаторов. Использование каталитических систем расширяет диапазон технологических параметров эксплуатации катализаторов.
Известны способы гидроочистки нефтяных дистиллятов в среде водорода в присутствии системы алюмооксидных (алюмоникель- и алюмокобальтмолибденовых) катализаторов, предварительно активированных серосодержащим агентом (элементная сера, дисульфиды) [Пат. РФ №№2005765, 2140963, 2140964].
К недостаткам этих способов относятся сравнительно низкие прочностные свойства катализаторов, входящих в состав каталитических систем, что не позволяет применять их в крупнотоннажных процессах гидроочистки, и недостаточная для переработки высокосернистых нефтяных фракций с высоким содержанием ароматических углеводородов гидрообессеривающая и гидрирующая активности.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения каталитической системы гидрооблагораживания углеводородного сырья путем послойной загрузки оксидных и предсульфидированных катализаторов [Пат. РФ №2229934].
Недостатком этого способа является сравнительно низкая эффективность при переработке нефтяных и газоконденсатных фракций с высоким содержанием серы и полициклических ароматических углеводородов.
Целью предлагаемого изобретения является разработка катализаторов и каталитических систем для крупнотоннажных процессов гидрооблагораживания высокосернистого углеводородного сырья с получением продуктов с требуемым содержанием остаточной серы и полициклических ароматических углеводородов.
Поставленная цель достигается применением способа получения каталитической системы гидрооблагораживания углеводородного сырья путем последовательной загрузки в реактор алюмокобальт- и алюмоникельмолибденовых катализаторов с содержанием оксида молибдена 12,0-25,0% мас., оксида кобальта 3,0-6,0% мас., оксида никеля 3,0-6,0% мас., отличающийся тем, что алюмоникель- и алюмокобальтмолибденовые катализаторы загружают в соотношении от 1,0:0,1 до 0,1:1,0, для приготовления указанных катализаторов используют смесь порошков гидроксида и/или оксида алюминия с добавлением кислот до рН 1-5, при этом в качестве смеси порошков гидроксида алюминия используют порошки продукта термохимической активации гиббсита и псевдобемита AlOOH и содержание в смеси псевдобемита AlOOH составляет не менее 70% мас., а в качестве смеси порошков оксида алюминия - порошки γ-Al2О3 с размером частиц до 50 мкм и 50-200 мкм, взятые в соотношении от 5:1 до 2:5, или порошки γ-Al2О3 с размером частиц до 50 мкм, 50-200 мкм и 200-400 мкм, взятые в соотношении от 1:8:1 до 3:6:1.
Отличительным признаком предлагаемого технического решения является то, что алюмоникель- и алюмокобальтмолибденовые катализаторы загружают в соотношении от 1,0:0,1 до 0,1:1,0, для приготовления указанных катализаторов используют смесь порошков гидроксида и/или оксида алюминия с добавлением кислот до рН 1÷5, при этом в качестве смеси порошков гидроксида алюминия используют порошки продукта термохимической активации гиббсита и псевдобемита AlOOH и содержание в смеси псевдобемита AlOOH составляет не менее 70% мас., а в качестве смеси порошков оксида алюминия - порошки γ-Al2О3 с размером частиц до 50 мкм и 50-200мкм, взятые в соотношении от 5:1 до 2:5, или порошки γ-Al2О3 с размером частиц до 50 мкм, 50-200 мкм и 200-400 мкм, взятые в соотношении от 1:8:1 до 3:6:1.
Предлагаемый способ получения каталитической системы гидрооблагораживания углеводородного сырья заключается в следующем.
В реактор загружают алюмоникель- и алюмокобальтмолибденовые катализаторы, взятые в соотношении от 1,0:0,1 до 0,1:1,0, полученные следующим путем:
Берут смесь порошков γ-Al2О3 с размерами частиц до 50 мкм и 50-200 мкм (или до 50 мкм, 50-200 мкм и 200-400 мкм), в соотношении от 5:1 до 2:5 (или в соотношении от 1:8:1 до 3:6:1) и/или порошок псевдобемита или смесь порошка псевдобемита с продуктом термохимической активации гиббсита.
Далее:
- или в полученную смесь при постоянном перемешивании последовательно вводят нитрат никеля (и/или кобальта) из расчета 3.0-6.0% мас. NiO (и/или СоО) на катализатор, водный раствор кислоты до получения массы со значением рН от 1 до 5, парамолибдат аммония из расчета 12,0-25,0% мас. МоО3 на катализатор. Образовавшуюся массу перемешивают и формуют путем экструзии с последующей сушкой и прокалкой полученных экструдатов,
- или в полученную смесь при постоянном перемешивании последовательно вводят раствор солей активных компонентов, приготовленный из расчета содержания в катализаторе 3.0-6.0% мас. NiO и/или СоО, 12,0-25,0% мас. МоО3,
- или в полученную смесь добавляют раствор кислоты до получения массы со значением рН от 1 до 5. Образовавшуюся массу формуют путем экструзии с последующей сушкой и прокалкой полученных экструдатов. Прокаленные экструдаты пропитывают раствором солей активных компонентов, приготовленным из расчета содержания в катализаторе 3.0-6.0% мас. NiO и/или СоО, 12,0-25,0% мас. МоО3.
Катализаторы, входящие в состав каталитической системы, после загрузки в реактор сушат и активируют путем перевода оксидов молибдена, никеля и кобальта в сульфиды. В качестве носителя сульфидирующего агента используют или предсульфидированные катализаторы, или легко разлагающиеся сероорганические соединения, например диалкилдисульфиды. После окончания активации на каталитическую систему подают сырье при температуре 180-300°С в зависимости от фракционного состава перерабатываемого сырья при объемной скорости 0.2-0.5час-1 в зависимости от производительности установки. Расход сырья постепенно повышают до рабочего, после чего температуру на входе в реактор поднимают до рабочей со скоростью не более 20°С/час.
Использование для осуществления процесса гидрооблагораживания углеводородного сырья каталитической системы, полученной по заявляемому способу, позволяет значительно расширить диапазон технологических параметров и перерабатываемого сырья без снижения качества получаемых продуктов.
Введение в состав каталитической системы алюмокобальт- и алюмоникельмолибденовых катализаторов, полученных в соответствии с предлагаемым изобретением, в заданном соотношении позволяет повысить активность каталитической системы в реакциях гидрогенолиза сероорганических соединений и гидрирования полициклических ароматических углеводородов.
Реализация всего комплекса технологических операций, указанных в формуле предлагаемого изобретения, позволяет повысить надежность эксплуатации каталитической системы при переработке широкого диапазона нефтяных фракций.
В известных способах получения каталитических систем, приведенные выше способы получения катализаторов и каталитических систем неизвестны.
Таким образом, данное техническое решение соответствует критериям "новизна" и "существенное отличие".
Ниже приведены конкретные примеры осуществления заявляемого способа, которыми он иллюстрируется, но не исчерпывается.
Примеры.
При проведении испытаний предложенного технического решения в качестве катализаторов использованы образцы, полученные в соответствии с формулой предлагаемого изобретения (см. табл.1), синтез которых проводился по следующей схеме.
Образец №1
Готовят смесь порошков γ-Al2О3, в состав которой входят порошки с размерами частиц до 50 мкм и 50-200 мкм, взятые в соотношении 5:1.
Готовят смесь порошков гидроксида алюминия, состоящую из порошка псевдобемита в количестве 70% мас. и продукта термохимической активации гиббсита в количестве 30% мас.
Полученные порошки смешивают в соотношении: 70% порошка γ-Al2O3 и 30% порошка гидроксида алюминия.
В полученную смесь при постоянном перемешивании добавляют нитрат никеля из расчета содержания NiO в катализаторе 3.0% мас., водный раствор азотной кислоты до рН 1, парамолибдата аммония из расчета МоО3 12,0% мас. на катализатор. Образовавшуюся массу перемешивают и формуют путем экструзии с последующей сушкой и прокалкой.
Полученный катализатор содержит NiO 3,10% мас., МоО3 12,09% мас.
Образец №2
Готовят смесь порошков γ-Al2О3, в состав которой входят порошки с размерами частиц до 50 мкм и 50-200 мкм, взятые в соотношении 2:5.
Готовят смесь порошков гидроксида алюминия, состоящую из порошка псевдобемита в количестве 70% мас. и продукта термохимической активации гиббсита в количестве 30% мас.
Полученные порошки смешивают в соотношении: 60% порошка γ-Al2О3 и 40% порошка гидроксида алюминия.
В полученную смесь при постоянном перемешивании добавляют азотную кислоту до значения рН 5.
Образовавшуюся массу перемешивают и формуют путем экструзии с последующей сушкой и прокалкой. Получают носитель.
Готовят раствор солей активных металлов (нитрата кобальта и парамолибдата аммония) из расчета содержания в готовом катализаторе оксида молибдена 18,0% мас., оксида кобальта - 5,0% мас. Раствор готовят в количестве на 15-20% выше, чем требуется по водопоглощению полученного носителя.
Этим раствором пропитывают полученный носитель.
Полученный продукт сушат при температуре 100-150°С, прокаливают при температуре 450-500°С.
Полученный катализатор содержит СоО 4,90% мас., МоО3 18,20% мас.
Образец 3
Готовят смесь порошков γ-Al2О3, в состав которой входят порошки с размерами частиц до 50 мкм, 50-200 мкм, 200-400 мкм, взятые в соотношении 1:8:1.
Готовят смесь порошков гидроксида алюминия, состоящую из порошка псевдобемита в количестве 80% мас. и продукта термохимической активации гиббсита в количестве 20% мас.
Полученные порошки смешивают в соотношении: 50% порошка γ-Al2O3 и 50% порошка гидроксида алюминия.
В полученную смесь при постоянном перемешивании последовательно добавляют раствор солей активных металлов (нитрата никеля и парамолибдата аммония) из расчета содержания в готовом катализаторе оксида молибдена 18,0% мас., оксида никеля - 5.0% масс, азотную и уксусную кислоту до рН 2.
Образовавшуюся массу перемешивают и после созревания формуют путем экструзии с последующей сушкой и прокалкой.
Полученный катализатор содержит NiO 4.82% мас., МоО3 17.90% мас.
Образец 4
Готовят смесь порошков γ-Al2О3, в состав которой входят порошки с размерами частиц до 50 мкм, 50-200 мкм, 200-400 мкм, взятые в соотношении 3:6:1.
Полученный порошок γ-Al2О3 смешивают с порошком псевдобемита в соотношении: γ-Al2О3 - 90% мас., псевдобемита - 10% мас.
В полученную смесь при постоянном перемешивании добавляют азотную кислоту до значения рН 3.
Образовавшуюся массу перемешивают и после созревания формуют путем экструзии с последующей сушкой и прокалкой. Получают носитель.
Готовят раствор солей активных металлов (нитрата кобальта и парамолибдата аммония) из расчета содержания в готовом катализаторе оксида молибдена 12,0% мас., оксида кобальта - 3.0% мас. Раствор готовят в количестве на 15-20% выше, чем требуется по водопоглощению полученного полупродукта.
Этим раствором пропитывают полученный носитель. Полученный продукт сушат при температуре 100-150°С, прокаливают при температуре 450-500°С.
Полученный катализатор содержит СоО 2,95% мас., МоО3 12,21% мас.
Образец 5
Готовят смесь порошков псевдобемита (70% мас.) и продукта термохимической активации гиббсита (30% мас.).
В полученную смесь при постоянном перемешивании добавляют раствор солей активных металлов (нитрата никеля и парамолибдата аммония) из расчета содержания в готовом катализаторе оксида молибдена 16,0% мас., оксида никеля - 4.0% мас., при рН=4.
Образовавшуюся массу перемешивают и после созревания формуют путем экструзии с последующей сушкой и прокалкой.
Полученный катализатор содержит NiO 4,08% мас., МоО3 15,85% мас.
Образец 6
Готовят смесь порошков γ-Al2О3, в состав которой входят порошки с размерами частиц до 50 мкм и 50-200 мкм, взятые в соотношении 2:5.
В полученную смесь при постоянном перемешивании добавляют нитрат кобальта из расчета содержания в катализаторе 4.0% мас., водный раствор фосфорной кислоты до рН 4, парамолибдата аммония из расчета 16,0% мас. на катализатор. Образовавшуюся массу перемешивают и после созревания формуют путем экструзии с последующей сушкой и прокалкой.
Полученный катализатор содержит СоО 3,96% мас., МоО3 16,12% мас.
Образец 7
Готовят смесь порошков γ-Al2О3, в состав которой входят порошки с размерами частиц до 50 мкм и 50-200 мкм, взятые в соотношении 5:1.
Готовят смесь порошков гидроксида алюминия, состоящую из порошка псевдобемита в количестве 70% мас. и продукта термохимической активации гиббсита в количестве 30% мас.
Полученные порошки смешивают в соотношении: 70% порошка γ-Al2О3 и 30% порошка гидроксида алюминия.
В полученную смесь при постоянном перемешивании добавляют нитрат никеля из расчета содержания NiO в получаемом полупродукте 3,0% мас., водный раствор азотной кислоты до рН 2, парамолибдата аммония из расчета МоО3 12,0% мас. на получаемый полупродукт. Образовавшуюся массу перемешивают и после созревания формуют путем экструзии с последующей сушкой и прокалкой.
Готовят раствор солей активных металлов (нитрата кобальта и парамолибдата аммония) из расчета содержания в готовом катализаторе оксида молибдена 25,0% мас., оксида кобальта - 3,0% мас. Раствор готовят в количестве на 15-20% выше, чем требуется по водопоглощению полученного полупродукта.
Этим раствором пропитывают полученный полупродукт. Полученный продукт сушат при температуре 100-150°С, прокаливают при температуре 450-500°С.
Полученный катализатор содержит СоО 3,10% мас., NiO 2,90% мас., МоО3 24,86% мас.
Образец 8
Готовят смесь порошков γ-Al2О3, в состав которой входят порошки с размерами частиц до 50 мкм и 50-200 мкм, взятые в соотношении 5:1.
Готовят смесь порошков гидроксида алюминия, состоящую из порошка псевдобемита в количестве 70% мас. и продукта термохимической активации гиббсита в количестве 30% мас.
Полученные порошки смешивают в соотношении: 70% порошка γ-Al2O3 и 30% порошка гидроксида алюминия.
В полученную смесь при постоянном перемешивании добавляют раствор солей активных металлов (нитрата кобальта и парамолибдата аммония) из расчета содержания в получаемом полупродукте оксида молибдена 12,0% мас., оксида кобальта - 3.0% мас., при рН 2.
Образовавшуюся массу перемешивают и после созревания формуют путем экструзии с последующей сушкой и прокалкой.
Готовят раствор солей активных металлов (нитрата кобальта и парамолибдата аммония) из расчета содержания в готовом катализаторе оксида молибдена 25,0% мас., оксида кобальта - 6,0% мас. Раствор готовят в количестве на 15-20% выше, чем требуется по водопоглощению полученного полупродукта.
Этим раствором пропитывают полученный полупродукт.
Полученный продукт сушат при температуре 100-150°С, прокаливают при температуре 450-500°С.
Полученный катализатор содержит СоО 5,96% мас., МоО3 25,10% мас.
Образцы катализаторов №№9-12 готовят в соответствии с данными таблицы 1, операции смешения исходных порошков оксида и гидроксида алюминия, ввода активных компонентов проводятся по аналогии с приведенными выше описаниями синтеза образцов №№1-8.
Основные характеристики полученных образцов катализаторов приведены в табл.2.
Видно, что при соблюдении условий синтеза образцов катализаторов, входящих в состав каталитической системы, описанных в формуле предлагаемого изобретения (образцы №№1-8), получаются катализаторы с высокими прочностными показателями. Увеличение содержания в порошке гидроокиси алюминия продукта термохимической активации гиббсита выше значений, заложенных в формуле предлагаемого изобретения, приводит к получению катализатора с низкой прочностью (образец 9). Из-за низких прочностных характеристик этот образец в дальнейших испытаниях не рассматривался. Изменение условий синтеза образцов катализаторов, заложенных в формуле предлагаемого изобретения (№9-12), приводит к значительному снижению прочности катализаторов, что отрицательно скажется на стабильности и длительности эксплуатации используемой каталитической системы.
В качестве сырья использованы образцы нефтяных фракций, характеристики которых приведены в табл.3.
Состав используемых при испытаниях каталитических систем, технологические параметры процесса и полученные результаты по примерам 1-10 приведены в табл.4. Подробное описание реализации предлагаемого изобретения приводится в примерах 1-3.
Пример 1
90 г катализатора "образец №1" переводят в предсульфидированную форму вне реактора технологической установки по способу, описанному в патенте РФ №2229934, с получением катализатора в предсульфидированной форме с содержанием серы 13% мас.
В реактор последовательно, снизу вверх, загружают 9 г образца №2 в оксидной форме, 102 г образца №1 в предсульфидированной форме (90 г в оксидной). Полученную каталитическую систему сушат в токе инертного газа при температуре 120-180°С при давлении 10 кгс/см2. После прекращения выделения влаги из сепаратора каталитическую систему охлаждают до температуры 100°С и начинают активацию.
Проводят замену инертного газа на водородсодержащий газ с концентрацией водорода не менее 80% об. (ВСГ), поднимают давление до 30 кгс/см2 и начинают поднимать температуру на входе в реактор до 340°С со скоростью 15°С/час. При достижении температуры на входе в реактор 340°С прекращают подъем температуры и выдерживают систему в этих условиях 2 часа. Активация завершена.
Охлаждают каталитическую систему до достижения температуры на входе в реактор 180°С и начинают подавать сырье №1 (бензиновую фракцию) со скоростью 0.5 час-1. В течение последующих трех часов объемную скорость подачи сырья постепенно увеличивают до 5.0 час-1.
Поднимают температуру на входе в реактор до 300°С со скоростью 20°С/час.
Устанавливают рабочие параметры процесса: давление 30 атм, соотношение ВСГ: сырье 250 нм3/м3, объемная скорость подачи сырья 5.0 час-1, температура 300°С.
При указанных технологических параметрах получают стабильный гидрогенизат с содержанием остаточной серы менее 0.2 ppm.
Пример 2
В реактор последовательно, снизу вверх, загружают 90 г образца №4 в оксидной форме, затем 9 г образца №3 в оксидной форме.
Полученную каталитическую систему сушат в токе водородсодержащего газа при температуре 120-180°С при давлении 10 кгс/см2. После прекращения выделения влаги из сепаратора каталитическую систему охлаждают до температуры 150°С и начинают активацию.
В реактор подают дисульфиды (содержание серы 50% мас.) со скоростью 6 г/час в течение 4 часов. Одновременно начинают подъем температуры на входе в реактор до 340°С со скоростью 15°С/час. При достижении температуры на входе в реактор 340°С прекращают подъем температуры и выдерживают систему в этих условиях 2 часа. Активация завершена.
Охлаждают каталитическую систему до достижения температуры на входе в реактор 250°С и начинают подавать сырье №2 (дизельную фракцию) со скоростью 0.5 час-1. В течение последующих трех часов объемную скорость подачи сырья постепенно увеличивают до 3.0 час-1. Поднимают температуру на входе в реактор до 350°С со скоростью 20°С/час.
Устанавливают рабочие параметры процесса: давление 30 атм, соотношение ВСГ: сырье 300 нм3/м3, объемная скорость подачи сырья 3.0 час-1, температура 320°С.
При указанных технологических параметрах получают стабильный гидрогенизат с содержанием остаточной серы 350 ppm, полициклических ароматических углеводородов 9.2% мас.
Пример 3
По 50 г катализаторов в оксидной форме "образец №3" и "образец №4" переводят в предсульфидированную форму вне реактора технологической установки по способу, описанному в патенте РФ №2229934, с получением катализаторов в предсульфидированной форме с содержанием серы 12% мас.
Катализаторы в предсульфидированной форме смешивают и загружают в реактор. Сушку и активацию полученной каталитической системы ведут по примеру 1.
Охлаждают каталитическую систему до достижения температуры на входе в реактор 250°С и начинают подавать сырье №2 со скоростью 0.4 час-1. В течение последующих трех часов объемную скорость подачи сырья постепенно увеличивают до 2.0 час-1. Устанавливают соотношение ВСГ: сырье 330 нм3/м3, поднимают температуру на входе в реактор до 330°С со скоростью 20°С/час. При достижении температуры в реакторе 330°С проводят замену сырья №2 на сырье №3, устанавливают рабочие параметры процесса (температура 330°С, давление 40 атм, объемная скорость подачи сырья 1.8 час-1, соотношение ВСГ: сырье 350 нм3/м3).
При указанных технологических параметрах получают стабильный гидрогенизат с содержанием остаточной серы 600 ppm, полициклических ароматических углеводородов 18% мас.
Видно, что результаты испытаний по примерам, выполненным в соответствии с формулой предлагаемого изобретения (примеры 1-6), превосходят результаты испытаний, выполненных по условиям прототипа (пример 10).
При несоответствии состава каталитической системы и условий синтеза входящих в нее образцов катализаторов (примеры 7-9) активность каталитической системы в процессе эксплуатации значительно снижается.
Таблица 1.Перечень образцов катализаторов, используемых при реализации предлагаемого изобретения. | ||||||||
Образец № | Порошок гидроокиси | Порошок γ-Al2О3 | Кислота | Величина рН | Способ ввода активных компонентов* | |||
Содержание в исходной смеси, % мас. | Содержание псевдобемита в порошке гидроокиси, % мас. | Содержание в исходной смеси, % мас. | Соотношение порошков с размерами частиц, мкм | |||||
До 50, 50-200 | До 50, 50-200, 200-40 | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
№1 | 30 | 70 | 70 | 5:1 | - | азотная | 1 | 1 |
№2 | 40 | 70 | 60 | 2:5 | - | азотная | 5 | 2 |
№3 | 50 | 80 | 50 | - | 1:8:1 | азотная и уксусная | 2 | 3 |
№4 | 10 | 100 | 90 | - | 3:6:1 | азотная | 3 | 2 |
№5 | 100 | 70 | - | - | - | азотная | 4 | 3 |
№6 | - | - | 100 | 2:5 | - | фосфорная | 4 | 1 |
№7 | 30 | 70 | 70 | 5:1 | - | азотная | 2 | 1+2 |
№8 | 30 | 70 | 70 | 5:1 | - | азотная | 2 | 3+2 |
Продолжение табл.1 | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
№9 | 50 | 60 | 50 | 2:5 | - | азотная | 2 | 1 |
№10 | - | - | 100 | 6:0,5 | - | азотная | 6 | 1 |
№11 | - | - | 100 | - | 0,5:9:1 | азотная | 3 | 2 |
№12 | 20 | 100 | 80 | 1:6 | - | азотная | 3 | 3 |
* 1 - сухие соли в замес, 2 - пропитка экструдатов раствором солей активных металлов, 3 - растворы солей активных металлов в замес. |
Таблица 2.Характеристики образцов катализаторов, используемых при реализации предлагаемого изобретения. | |||||
Образец № | Содержание в катализаторе, % мас. | Прочность | |||
MoO | NiO | СоО | На раскалывание, кг/мм | На раздавливание в слое, МПа | |
№1 | 12.09 | 3.10 | - | 2.1 | 0.98 |
№2 | 18.20 | - | 4.90 | 2.2 | 1.0 |
№3 | 17.90 | 4.82 | - | 2.1 | 1.1 |
№4 | 12.21 | - | 2.95 | 2.1 | 1.1 |
№5 | 15.85 | 4.08 | - | 2.0 | 1.0 |
№6 | 16.12 | - | 3.96 | 2.1 | 1.0 |
№7 | 24.86 | 2.90 | 3.10 | 2.0 | 1.1 |
№8 | 25.10 | - | 5.96 | 2.0 | 1.1 |
№9 | 11.90 | 3.12 | 1.2 | 0.45 | |
№10 | 15.20 | - | 3.98 | 1.8 | 0.75 |
№11 | 14.97 | 4.12 | - | 1.6 | 0.68 |
№12 | 12.12 | - | 3.95 | 1.6 | 0.70 |
Таблица 3Перечень и характеристики образцов сырья, используемых при реализации предлагаемого изобретения. | |||||
Образец | Наименование | Фракционный состав, | Содержание % мас. | ||
н.к., °С | к.к., °С | серы | полиц. ар. | ||
№1 | Бензиновая фракция | 75 | 180 | 0.08 | - |
№2 | Дизельная фракция | 180 | 360 | 1.9 | 18 |
№3 | Вакуумный газойль | 350 | 520 | 2.3 | 26 |
Таблица 4.Состав используемых при испытаниях каталитических систем, технологические параметры проведения испытаний и их результаты. | |||||||||||
Пример № | Образцы катал. | Соотношение | Сульфидирующий агент**** | сырье | Технологические параметры | Содержание в продукте | |||||
Ni-Mo | Co-Mo | Ni-Mo:Co-Mo | Температура, °С | Давление, атм | Соотношение ВСГ:сырье, нм3/м3 | Объемная скорость подачи сырья, час-1 | Остаточной серы, ppm | Полициклической ароматики, % мас. | |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
Пример 1 | №1 | №2 | 1,0:0,1 | П | 1 | 300 | 30 | 250 | 5,0 | >0.2 | - |
Пример 2 | №3 | №4 | 0,1:1,0 | Д | 2 | 320 | 30 | 300 | 3,0 | 350 | 9.2 |
Пример 3 | №3 | №4 | 1,0:1,0 | П | 3 | 330 | 40 | 350 | 1,8 | 630 | 18 |
Пример 4 | №5 | №6 | 0,1:1,0 | П | 3 | 330 | 35 | 350 | 1.8 | 680 | 19 |
Пример 5 | №1 | №8 | 1,0:1,0 | Д | 2 | 320 | 30 | 300 | 3.0 | 655 | 17 |
Пример 6 | №7 | * | П | 2 | 320 | 30 | 300 | 3.0 | 672 | 17 | |
Пример 7 | №1 | №2 | 0,05:1,0 | П | 2 | 320 | 30 | 300 | 3,0 | 2500 | 20 |
Пример 8 | №9 | №10 | 1,0:0,05 | П | 2 | 320 | 30 | 300 | 3,0 | 3000 | 24 |
Пример 9 | №11 | №12 | 0,05:1,0 | П | 2 | 320 | 30 | 300 | 3,0 | 3800 | 24 |
Пример 10 (прототип) | КГО- | ГО- | 1,0:1,0 | П | 2 | 320 | 30 | 300 | 3,0 | 3700 | 25 |
5** | 86*** | ||||||||||
* соотношение оксидов кобальта и никеля в катализаторе равно 1,0:1,0** по авт.св. №914081*** по авт.св. №15 59499****П - предсульфидированный катализатор, Д - дисульфиды. |
Способ получения каталитической системы гидрооблагораживания углеводородного сырья путем последовательной загрузки в реактор алюмокобальт- и алюмоникельмолибденовых катализаторов с содержанием оксида молибдена 12,0-25,0 мас.%, оксида кобальта 3,0-6,0 мас.%, оксида никеля 3,0-6,0 мас.%, отличающийся тем, что алюмоникель- и алюмокобальтмолибденовые катализаторы загружают в соотношении от 1,0:0,1 до 0,1:1,0, для приготовления указанных катализаторов используют смесь порошков гидроксида и/или оксида алюминия с добавлением кислот до рН 1-5, при этом в качестве смеси порошков гидроксида алюминия используют порошки продукта термохимической активации гиббсита и псевдобемита AlOOH и содержание в смеси псевдобемита AlOOH составляет не менее 70 мас.%, а в качестве смеси порошков оксида алюминия - порошки γ-Al2О3 с размером частиц до 50 мкм и 50-200 мкм, взятые в соотношении от 5:1 до 2:5, или порошки γ-Al2О3 с размером частиц до 50 мкм, 50-200 мкм и 200-400 мкм, взятые в соотношении от 1:8:1 до 3:6:1.