Композиция дизельного топлива

Композиция дизельного топлива

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается композиций дизельных топлив, более конкретно композиций дизельных топлив для летнего и зимнего сезонов, подходящих для дизельного сгорания и сгорания с компрессионным воспламенением однородной смеси.

Уровень техники

К дизельному сгоранию относят сгорание, при котором воспламенение происходит (сгорание с предварительным перемешиванием), когда топливо, впрыснутое в камеру сгорания двигателя, испаряется, смешивается с воздухом и образует предварительно смешанную газовую смесь с подходящим соотношением топливо/масло и газ подвергается подходящему температурному воздействию. Часто происходит так, что определение того, является ли воспламенение хорошим или плохим, оценивают по характеристикам испарения, которые зависят от дистилляционных характеристик и цетанового числа, показывающих способности топлива к самовоспламенению. Если при дизельном сгорании требуется большая мощность (режим высокой нагрузки), необходимо продолжать впрыскивание топлива даже после протекания самовоспламенения. В этом случае топливо должно сжигаться при распылении впрыскиваемого топлива в воздушную атмосферу с применением ожижающего воздуха внутри камеры сгорания (диффузионное горение). Следовательно, требуются такие характеристики топлива, которые будут способствовать сгоранию с предварительным перемешиванием и диффузионному горению.

Существует режим горения, называемый сгоранием с компрессионным воспламенением однородной среды, который является производным этих дизельных режимов горения, и недавно этот режим сгорания привлек внимание из-за низких эмиссионных свойств и отличной топливной производительности. Этот режим горения отличается от предыдущего дизельного сгорания тем, что полная процедура сгорания предыдущего режима является сгоранием с предварительным перемешиванием и, таким образом, не включает диффузионное сгорание. Однако, как описано выше, возникает нежелательное воспламенение из-за свойств самовоспламенения топлива, и, таким образом, оказывается сложно контролировать воспламенение в режиме высокой загрузки. Следовательно, во многих двигателях режим сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды применяют только в условиях режимов низкой и средней нагрузки, и этот режим переключают на нормальное дизельное сгорание в условиях высокой нагрузки. Следовательно, можно заключить, что существует потребность в топливе с такими характеристиками, которые удовлетворяли бы двум параметрам: первый - способствовать сгоранию с компрессионным воспламенением однородной среды при низкой нагрузке, и второй - способствовать дизельному сгоранию в условиях высокой нагрузки.

Обычно композицию дизельного топлива производят смешиванием одного или более типов базовых масел, полученных обработкой проходного дизельного топлива или проходного керосина, полученных атмосферной дистилляцией сырой нефти после гидрорафинирования или гидродесульфуризации. В частности, часто бывает, что соотношение вышеупомянутого керосинового базового масла и дизельного топливного базового масла регулируют для того, чтобы обеспечить текучесть на холоде в течение зимнего сезона. Если необходимо, базовые масла смешивают с присадками, такими как улучшители цетанового числа, детергенты и улучшители текучести на холоде (см., например, непатентный документ № 1 ниже).

Относительно вышеупомянутого сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды, патентный документ № 1 раскрывает композицию дизельного топлива, которая характеризуется тем, что содержит относительно легкое дизельное топливо после каталитического крекинга и имеет низкое цетановое число и высокую плотность и содержание ароматики. Как описано в документе, данная композиция может иметь и отличные низкотемпературные характеристики, и низкие NOx и PM-характеристики при использовании для сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды. Однако легко предвидеть, что содержание ароматики в композиции будет очень большим, что приведет к увеличению выделения несгоревшего топлива. Кроме этого, как описано выше, в настоящее время сгорание с компрессионным воспламенением однородной среды часто применяют параллельно традиционному дизельному сгоранию. Таким образом очевидно, что топливо данного документа с низким цетановым числом, высокой плотностью и высоким содержанием ароматики является совершенно неподходящим для сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды. Кроме этого также легко предвидеть, что из-за высокого содержания ароматики копоть или отложения будут накапливаться на форсунках инжектора или на распределительных клапанах EGR (рециркулятора выхлопных газов). Следовательно, композиция дизельного топлива данного документа в корне не подходит для топлива, безопасного для окружающей среды. Аналогично, патентные документы № 2, 3 и 4 раскрывают, что топливные композиции с дистилляционными характеристиками, определенными функционированием, являются эффективными для сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды. Однако, как описано выше, дистилляционные характеристики химически не оказывают влияния на фактор контроля свойств самовоспламенения топлива, и, в частности, в случае принятия исходного положения настоящего документа о том, что при впрыске топлива на более ранней стадии происходит улучшения сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды, дистилляционные характеристики также являются менее эффективными. Индекс, который определяется температурой каждого определенного дистилляционного объема, такого как T90, но не объемом фракции, может представлять собой приближенный критерий для изучения идентичности топлива, но не имеет смысла, поскольку не может быть абсолютным количественным определением. Кроме этого, эти топливные композиции ограничиваются по цетановому числу, но, вероятно, должны иметь пониженное содержание насыщенных углеводородных соединений, и, таким образом, могут рассматриваться как топлива, которые не могут контролировать воспламенение в любое время. Следовательно, является очевидным, что характеристические определения, предложенные в указанных документах, не могут рассматриваться как топливные характеристики, которые контролируют самовоспламенение; и, кроме того, возможно, что еще не было разработано безопасное для окружающей среды топливо.

Кроме этого, безопасное для окружающей среды топливо обязательно оптимизируется по топливным характеристикам каждый сезон, принимая во внимание окружающую среду, в которой оно применяется. Топливо с чрезмерно облегченными дистилляционными характеристиками часто может приводить к заклиниванию впрыскивающих насосов, кавитационным эрозиям и проблемам с запуском при высокой температуре.

То есть очень сложно разработать высококачественное топливо, которое может обеспечивать высокие уровни по искомым для композиций дизельных топлив требованиям: имеющим как отличные практические свойства в условиях летнего и зимнего сезонов, так и свойства безопасности для окружающей среды, которые могут применяться при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды. Не существует примеров или полученных данных на основе изучения, которые бы удовлетворяли разнообразным свойствам, требуемым для топлива, помимо описанных выше, и практического способа получения такого топлива.

1. Патентный источник 1: японская выложенная заявка № 2006-28493.

2. Патентный источник 2: японская выложенная заявка № 2005-343917.

3. Патентный источник 3: японская выложенная заявка № 2005-343918.

4. Патентный источник 4: японская выложенная заявка № 2005-343919.

5. Непатентный источник 1: Konishi Seiichi, "Nenryo Kogaku Gairon", Shokabo Publishing Co., Ltd., март, 1991, страницы 136-144.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение осуществляли, принимая во внимание вышеописанное положение, и задачей изобретения является обеспечение композиции дизельного топлива для применения в летний и зимний период, подходящей как для дизельного сгорания, так и для сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды. Настоящее изобретение является результатом интенсивного изучения и практических исследований, проведенных для решения вышеупомянутых задач.

То есть настоящее изобретение обеспечивает композицию дизельного топлива для применения в дизельном двигателе с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, снабженного наддувом и EGR-, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых частей на миллион (ч/млн) или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 380°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:

(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 20 или более и менее чем 40;

(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 30 или более и менее чем 60; и

(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше.

Настоящее изобретение также обеспечивает вышеупомянутую композицию дизельного топлива с показателями качества, удовлетворяющими стандартам градации дизельного топлива JIS № 1, помимо содержания серы, для применения в дизельных двигателях с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, оборудованных наддувом и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 380°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:

(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 20 или более и менее чем 40; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и менее 10 объемных процентов;

(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 30 или более и менее чем 60; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 40 объемных процентов или более и 98 объемных процентов или менее; и

(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и 59 объемных процентов или менее.

Настоящее изобретение также обеспечивает вышеупомянутую композицию дизельного топлива с показателями качества, удовлетворяющими стандартам градации дизельного топлива JIS № 2, помимо содержания серы, для применения в дизельных двигателях с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, оборудованных наддувом и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 360°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:

(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 40 или более и менее чем 60; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 10 объемных процентов или более и менее чем 20 объемных процентов;

(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 60 или более и менее чем 80; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 30 объемных процентов или более и 89 объемных процентов или менее; и

(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и 60 объемных процентов или менее.

Настоящее изобретение также обеспечивает вышеупомянутую композицию дизельного топлива с показателями качества, удовлетворяющими стандартам градации дизельного топлива JIS № 3, помимо содержания серы, для применения в дизельных двигателях с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, оборудованных наддувом и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 массовых ч/млн или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 360°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:

(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 40 или более и менее чем 60; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 20 объемных процентов или более и менее чем 40 объемных процентов;

(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 60 или более и менее чем 80; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 30 объемных процентов или более и 78 объемных процентов или менее; и

(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и 50 объемных процентов или менее.

Настоящее изобретение также обеспечивает вышеупомянутую композицию дизельного топлива с показателями качества, удовлетворяющими стандартам градации дизельного топлива JIS Special № 3, помимо содержания серы, для применения в дизельных двигателях с геометрическим коэффициентом сжатия более 16, оборудованных наддувом и EGR, содержащую FT синтетическое базовое масло и имеющую содержание серы 5 массовых ч/млн или менее, содержание кислорода 100 мл по массе или менее, модуль объемной упругости 1250 МПа или более и 1450 МПа или менее, цвет по Сейболту +22 или более, маслянистость 400 мкм или менее, начальную точку кипения 140°C или выше и конечную точку 350°C или ниже в дистилляционных характеристиках, и следующие характеристики (1)-(3) в каждом фракционном интервале, где:

(1) цетановое число фракционного интервала ниже 200°C составляет 20 или более и менее чем 40; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 40 объемных процентов или более и менее чем 70 объемных процентов;

(2) цетановое число фракционного интервала от 200°C или выше и ниже 280°C составляет 30 или более и менее чем 60; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 20 объемных процентов или более и 59 объемных процентов или менее; и

(3) цетановое число фракционного интервала от 280°C или выше составляет 50 или выше; и соотношение компонентов фракции в общем объеме фракции составляет 1 объемный процент или более и 30 объемных процентов или менее.

Настоящее изобретение также обеспечивает вышеупомянутую композицию дизельного топлива, где перекисное число после ускоренного теста на окисление составляет предпочтительно 50 массовых ч/млн или менее, содержание ароматики предпочтительно составляет 15 объемных процентов или менее и соотношение FT синтетического базового масла предпочтительно составляет 20 объемных процентов или более.

Целью настоящего изобретения является поиск равновесия между испарением относительно легкой фракции на относительно ранней стадии и испарением тяжелой фракции на относительно поздней стадии, рассматривая не только само воспламенение, но также процессы испарения и смешивания с воздухом, протекающие перед воспламенением. Тем самым настоящее изобретение может способствовать разработке оптимальных условий воспламенения для сгорания с компрессионным воспламенением однородной среды и для традиционного дизельного сгорания. Поскольку эти события воспламенения в сильной степени зависят от коэффициента сжатия или параметров на входе двигателя, в котором применяют топливо, настоящее изобретение также налагает некоторые ограничения на характеристики двигателя для того, чтобы топливо могло обеспечивать наибольшую эффективность.

Эффект изобретения

В соответствии с настоящим изобретением применение полученной вышеописанным способом композиции дизельного топлива с описанными требованиями, касающимися фракций, сделает возможным получение высококачественного топлива, имеющего как отличные практические свойства в условиях летнего и зимнего сезонов, так и свойства безопасности для окружающей среды, которые могут применяться при сгорании с компрессионным воспламенением однородной среды. Таких свойств и характеристик было трудно добиться с применением традиционных топливных композиций.

Предпочтительные воплощения изобретения

Ниже настоящее изобретение будет описано более детально.

Композиция дизельного топлива по настоящему изобретению обязательно содержит FT синтетическое базовое масло. FT синтетическое базовое масло состоит из насыщенных углеводородных соединений, и композиция дизельного топлива по настоящему изобретению может быть легко получена подбором смеси углеводородных соединений. Не существует конкретных ограничений на характеристики FT синтетического базового масла, пока удовлетворяются характеристики композиции дизельного топлива по настоящему изобретению. Не существует конкретных ограничений на базовые масла, помимо FT синтетических базовых масел, пока удовлетворяются характеристики композиции дизельного топлива по настоящему изобретению. Однако для того, чтобы композиция имела подходящие экологически безопасные свойства, предпочтительно смешивать следующие нефтяные базовые масла, имеющие высокую степень очистки, и обработанные животные или растительные масла.

FT синтетическое базовое масло, которое применяют в работе, обозначает различные синтетические масла, такие как жидкие фракции, соответствующие лигроину, керосину и газойлю, полученные обработкой смешанного газа, содержащего в основном водород и монооксид углерода (на который также часто могут ссылаться как на "синтетический газ") в реакции Фишера-Тропша (FT); углеводородные смеси, полученные гидрорафинированием или гидрокрекингом таких жидких фракций; и углеводородные смеси, полученные гидрорафинированием или гидрокрекингом жидких фракций и FT смолы, полученной в реакции Фишера-Тропша.

Композиция дизельного топлива предпочтительно содержит 20 объемных процентов или более FT синтетического базового масла. Более предпочтительно, когда композиция содержит 25 объемных процентов или более, более предпочтительно, 30 объемных процентов или более, более предпочтительно, 35 объемных процентов или более FT синтетического базового масла с целью снижения возможности увеличения выброса в окружающую среду, вызванного содержанием компонентов серы и ароматических компонентов, и проведения более эффективной регулировки зажигания, требуемой для сгорания с компрессионным воспламенением однородной смеси.

Не существует конкретных ограничений по характеристикам FT синтетического базового масла, пока удовлетворяются заранее определенные характеристики полученной композиции. Однако предпочтительно смешивать FT синтетические базовые масла с температурой кипения в интервале от 140 до 380°C ввиду более легкого получения композиций дизельного топлива по настоящему изобретению.

Смешанный газ, который применяют в качестве сырья для FT синтетического базового масла, получают окислением соединения, содержащего углерод, с применением кислорода, и/или воды, и/или диоксида углерода в качестве окислителя и далее при необходимости, применяя воду, сдвигают равновесие реакции таким образом, чтобы получить заранее определенные концентрации водорода и монооксида углерода.

Соединения, содержащие углерод, которые могут применяться в работе, обычно представляют собой газовые компоненты, состоящие из углеводородов, которые представляют собой газы при нормальных температурах, такие как: природный газ, сжиженный нефтяной газ и метановый газ, нефтяной битум, биомасса, кокс, отходы, такие как строительные материалы и отбросы, ил, тяжелые нефтяные масла, которые трудно перерабатывать обычным способом, и смешанный газ, который получают обработкой нетрадиционных нефтяных ресурсов при повышенных температурах. Однако в настоящем изобретении не существует конкретного ограничения на сырье, пока можно получать смешанный газ, содержащий в основном водород и монооксид углерода.

Реакция Фишера-Тропша требует присутствия металлического катализатора. Предпочтительно применять металлы Группы 8 Периодической таблицы, такие как кобальт, рутений, родий, палладий, никель и железо, более предпочтительными в качестве активного компонента катализатора являются металлы Группы 8, периода 4. В качестве альтернативы может применяться смесь металлов, содержащая эти металлы в подходящих количествах. Эти активные металлы обычно применяют в форме катализатора, полученного нанесением их на подложку, такую как оксид алюминия, оксид титана и смесь оксидов кремния-алюминия. В качестве альтернативы применение вышеупомянутых активных металлов в комбинации со вторым металлом может улучшить характеристики полученного катализатора. Примеры второго металла включают щелочные или щелочно-земельные металлы, такие как натрий, литий и магний, цирконий, гафний и титан, которые будут применяться в зависимости от целей, таких как увеличение скорости конверсии монооксида углерода или способности к росту цепи (α), которая представляет собой индекс производимого количества смолы.

Реакция Фишера-Тропша представляет собой синтетический способ получения жидких фракций и FT смолы с применением смешанного газа в качестве сырья. Обычно предпочтительным является регулирование отношения водорода к монооксиду углерода в смешанном газе для эффективного проведения синтетического способа. Обычно молярное отношение смеси водорода к монооксиду углерода составляет (водород/монооксид углерода) 1,2 или более, более предпочтительно, 1,5 или более, более предпочтительно, 1,8 или более. Отношение также предпочтительно составляет 3 или менее, более предпочтительно, 2,6 или менее, более предпочтительно, 2,2 или менее.

Температура, при которой проводят реакцию Фишера-Тропша с применением вышеупомянутого катализатора, предпочтительно составляет 180°C или выше и 320°C или ниже, более предпочтительно, 200°C или выше и 300°С или ниже. При температуре реакции ниже 180°C монооксид углерода реагирует с трудом и возникает тенденция снижения выхода углеводорода. При температуре реакции выше 320°C возрастает количество образующегося газа, такого как метан, и происходит снижение эффективности производства жидких фракций и FT смолы.

Не существует конкретных ограничений по объемной скорости газа по отношению к катализатору. Однако предпочтительно, когда скорость составляет 500 ч^-1 или более и 4000 ч^-1 или менее, более предпочтительно, 1000 ч^-1 или более и 3000 ч^-1 или менее. Вероятно, что объемная скорость газа менее 500 ч^-1 приведет к снижению производства жидкого топлива, в то же время объемная скорость газа более 400 ч^-1 приведет к необходимости увеличения температуры реакции и увеличения количества получаемого газа, что приведет к снижению выхода ожидаемого продукта.

Не существует конкретных ограничений по давлению реакции (парциальное давление синтетического газа, состоящего из монооксида углерода и водорода). Однако предпочтительно, чтобы давление составляло 0,5 МПа или более и 7 МПа или менее, более предпочтительно, 2 МПа или более и 4 МПа или менее. Если давление реакции составляет менее 0,5 МПа, выход жидкого топлива будет иметь тенденцию к снижению. Если давление реакции составляет более 7 МПа, это считается экономически невыгодным из-за увеличения количества капитальных вложений в производственные мощности.

Если необходимо, жидкие фракции и FT смола, которые получают вышеописанной FT реакцией, могут подвергаться гидрорафинированию или гидрокрекингу любым подходящим способом таким образом, чтобы по дистилляционным характеристикам или составу соответствовать целям данного изобретения. Гидрорафинирование или гидрокрекинг могут выбираться в зависимости от целей, и настоящее изобретение не ограничивается в выборе либо одного либо обоих способов в такой степени, чтобы получать композицию дизельного топлива по настоящему изобретению.

Катализаторы, которые применяют для гидрорафинирования, обычно представляют собой катализаторы, которые содержат активный металл, нанесенный на пористую подложку, но настоящее изобретение не ограничивает выбор (таких катализаторов), пока достигается тот же эффект.

Пористая подложка предпочтительно представляет собой неорганический оксид. Конкретные примеры включают алюминий, титан, цирконий, бор, кремний, цеолит и подобные.

Цеолит представляет собой кристаллический алюмосиликат, примеры которого включают цеолиты типов: фожазита, пентасила и морденита. Предпочтительными являются бета-цеолиты, цеолиты типа фожазита и морденита, и особенно предпочтительными являются Y- и бета-типы цеолитов. Цеолиты Y-типа предпочтительно являются сверхстабильными.

Предпочтительными активными металлами являются металлы следующих двух типов (активный металл A типа и активный металл B типа).

Активный металл A типа представляет собой, по меньшей мере, один тип металла, выбранный из группы, состоящей из металлов Группы 8 Периодической таблицы. Предпочтительным является, по меньшей мере, один тип, выбранный из группы, состоящей из Ru, Rh, Ir, Pd и Pt, и более предпочтительными являются Pd и/или Pt. Активный металл может представлять собой комбинации этих металлов, например Pt-Pd, Pt-Rh, Pt-Ru, Ir-Pd, Ir-Rh, Ir-Ru, Pt-Pd-Rh, Pt-Rh-Ru, Ir-Pd-Rh и Ir-Rh-Ru. Катализатор из благородных металлов, образованный из этих металлов, может применяться после предварительной восстановительной обработки в токе водорода. Обычно катализатор нагревают при температуре 200°C или выше в соответствии с заранее определенными способами, в циркулирующем газе, содержащем водород, таким образом, что активный металл катализатора восстанавливается и, таким образом, проявляет гидрирующую активность.

Активный металл типа B предпочтительно содержит, по меньшей мере, один тип металла, выбранный из группы, состоящей из металлов Групп 6A и 8 Периодической таблицы, желательно два или более типов металлов, содержащихся в них. Примеры этих металлов включают: Co-Mo, Ni-Mo, Ni-Co-Mo и Ni-W. Когда применяют катализатор из сульфида металла, образованный из этих металлов, металлы должны подвергаться предварительной сульфуризации.

В качестве источника металла могут применяться традиционные неорганические соли или комплексные соли. Способ нанесения представляет собой любой способ нанесения, который обычно применяют для катализаторов гидрирования, такой как способ пропитки и ионного обмена. Когда наносятся множество металлов, они могут наноситься одновременно с применением их смешанных растворов или последовательно с применением отдельных растворов, содержащих каждый металл. Раствор металла представляет собой водный раствор или раствор с применением органического растворителя.

Температура реакции, при которой проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа A, предпочтительно составляет 180°C или выше и 400°C или ниже, более предпочтительно, 200°C или выше и 370°C или ниже, более предпочтительно, 250°C или выше и 350°C или ниже, более предпочтительно, 280°C или выше и 350°C или ниже. Температура реакции выше 370°C не является предпочтительной, поскольку выход средней фракции сильно снижается, приводя к увеличению побочной реакции, в которой жидкая фракция или FT смола крекируются в нафту. Температура реакции ниже 270°C также не является предпочтительной, поскольку спирты не удаляются и, таким образом, остаются в реакционной системе.

Температура реакции, при которой проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа B, предпочтительно составляет 170°C или выше и 320°C или ниже, более предпочтительно, 175°C или выше и 300°C или ниже, более предпочтительно, 180°C или выше и 280°C или ниже. Температура реакции выше 320°C не является предпочтительной, поскольку выход средней фракции сильно снижается, приводя к увеличению побочной реакции, в которой жидкая фракция или FT смола крекируются в нафту. Температура реакции ниже 170°C также не является предпочтительной, поскольку спирты не удаляются и, таким образом, остаются в реакционной системе.

Давление водорода, при котором проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа A, предпочтительно составляет 0,5 МПа или более и 12 МПа или менее, более предпочтительно, 1,0 МПа или более и 5,0 МПа или менее. Хотя высокое давление водорода способствует реакции гидрирования, обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле.

Давление водорода, при котором проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа B, предпочтительно составляет 2 МПа или более и 10 МПа или менее, более предпочтительно, 2,5 МПа или более и 8 МПа или менее, более предпочтительно, 3 МПа или более и 7 МПа или менее. Хотя высокое давление водорода способствует реакции гидрирования, обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле.

Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа А, предпочтительно составляет 0,1 ч^-1 или более и 10,0 ч^-1 или менее, более предпочтительно, 0,3 ч^-1 или более и 3,5 ч^-1 или менее. Хотя низкая LHSV является благоприятной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, поскольку требует очень большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным вложениям в производственные мощности.

Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа В, предпочтительно составляет 0,1 ч^-1 или более и 2 ч^-1 или менее, более предпочтительно, 0,2 ч^-1 или более и 1,5 ч^-1 или менее, более предпочтительно, 0,3 ч^-1 или более и 1,2 ч^-1 или менее. Хотя низкая LHSV является благоприятной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, поскольку требует очень большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным вложениям в производственные мощности.

Отношение водород/нефтяное сырье, при котором проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа А, предпочтительно составляет 50 Nл/л или более и 1000 Nл/л или менее, более предпочтительно, 70 Nл/л или более и 800 Nл/л или менее. Хотя высокое отношение водород/нефтяное сырье способствует реакции, обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле.

Отношение водород/нефтяное сырье, при котором проводят гидрорафинирование с применением катализатора, состоящего из активного металла типа В, предпочтительно составляет 100 Nл/л или более и 800 Nл/л или менее, более предпочтительно, 120 Nл/л или более и 600 Nл/л или менее, более предпочтительно, 150 Nл/л или более и 500 Nл/л или менее. Хотя высокое отношение водород/нефтяное сырье способствует реакции, обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле.

Катализаторы, которые применяют для гидрокрекинга, обычно представляют собой катализаторы, которые содержат активный гидрирующий металл, нанесенный на пористую подложку со свойствами твердой кислоты, но настоящее изобретение не ограничивает выбор (таких катализаторов), пока достигается тот же эффект.

Что касается подложки со свойствами твердой кислоты, существуют цеолиты аморфного и кристаллического типов. Конкретные примеры включают смеси оксидов кремния-алюминия, кремния-магния, кремния-циркония и кремния-титана, которые представляют собой цеолиты аморфного типа и цеолиты типа фожазита, бета, MFI и морденита; предпочтительными являются Y- и бета-тип цеолитов. Цеолиты Y-типа предпочтительно являются сверхстабильными.

Предпочтительными активными металлами являются металлы следующих двух типов (активный металл A типа и активный металл B типа).

Активный металл A типа представляет собой, по меньшей мере, один тип металла, преимущественно выбранного из группы, состоящей из металлов Группы 6А и 8 Периодической таблицы. Предпочтительным является, по меньшей мере, один тип, выбранный из группы, состоящей из Ni, Co, Mo, Pt, Pd и W. Катализатор из благородных металлов, полученный из этих металлов, может применяться после предварительной восстановительной обработки в токе водорода. Обычно катализатор нагревают при температуре 200°C или выше в соответствии с заранее определенными способами в циркулирующем газе, содержащем водород, таким образом, что активный металл катализатора восстанавливается и, таким образом, проявляет гидрирующую активность.

Активный металл типа В может представлять собой комбинацию этих металлов, например Pt-Pd, Co-Mo, Ni-Mo, Ni-W и Ni-Co-Mo. Когда применяют катализатор из сульфида металла, образованный из этих металлов, металлы должны подвергаться предварительной сульфуризации перед применением.

В качестве источника металла могут применяться традиционные неорганические соли или комплексные соли. Способ нанесения представляет собой любой способ нанесения, который обычно применяют для катализаторов гидрирования, такой как способ пропитки и ионного обмена. Когда наносятся множество металлов, они могут наноситься одновременно с применением их смешанных растворов или последовательно с применением отдельных растворов, содержащих каждый металл. Раствор металла представляет собой водный раствор или раствор с применением органического растворителя.

Температура реакции, при которой проводят гидрокрекинг с применением катализатора, состоящего из активного металла типа A и активного металла типа В, предпочтительно составляет 200°C или выше и 450°C или ниже, более предпочтительно, 250°C или выше и 430°C или ниже, более предпочтительно, 300°C или выше и 400°C или ниже. Температура реакции выше 450°C не является предпочтительной, поскольку выход средней фракции сильно снижается, приводя к увеличению побочной реакции, в которой жидкая фракция или FT смола крекируются в нафту. Температура реакции ниже 200°C также не является предпочтительной, поскольку активность катализатора сильно снижается.

Давление водорода, при котором проводят гидрокрекинг с применением катализатора, состоящего из активного металла типа A и активного металла типа В, предпочтительно составляет 1 МПа или более и 20 МПа или менее, более предпочтительно, 4 МПа или более и 16 МПа или менее, более предпочтительно, 6 МПа или более и 13 МПа или менее. Хотя высокое давление водорода способствует реакции гидрирования, реакция крекинга будет протекать скорее медленно и, таким образом, будет требовать повышения температуры для регулирования протекания, что приведет к короткому периоду жизни катализатора. Следовательно, обычно находят оптимальное значение в экономическом смысле.

Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой проводят гидрокрекинг с применением катализатора, состоящего из активного металла типа А, предпочтительно составляет 0,1 ч^-1 или более и 10,0 ч^-1 или менее, более предпочтительно, 0,3 ч^-1 или более и 3,5 ч^-1 или менее. Хотя низкая LHSV является благоприятной для реакции, слишком низкая LHSV не является экономически предпочтительной, поскольку требует очень большого объема реактора, что приводит к чрезмерным капитальным вложениям в производственные мощности.

Часовая объемная скорость жидкости (LHSV), при которой проводят гидрокрекинг с применением катализатора, состоящего из активного металла типа В, предпочтительно составляет 0,1 ч^-1 или более и 2 ч^-1