Катализаторы, связанные сульфатом алюминия

Катализаторы, связанные сульфатом алюминия

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к новым композициям, связанным связующим оксидом алюминия, полученным из сульфата алюминия, способу получения композиций и способу использования композиций.

Уровень техники

Дисперсные неорганические композиции являются подходящими для использования в качестве катализаторов и носителей катализатор, и в общем случае включают небольшие микросфероидальные частицы неорганических оксидов металлов, содержащие подходящее для использования связующее. Например, катализатор конверсии углеводородов, например катализатор каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора (FCC), обычно включает частицы кристаллического цеолита и необязательно частицы глины и матричные материалы (например, частицы оксида алюминия, диоксида кремния и диоксида кремния - оксида алюминия), связанные связующим. Подходящие для использования связующие включали диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид кремния - оксид алюминия, гидрогель, золь диоксида кремния и связующее - золь оксида алюминия.

Дисперсные композиции катализаторов были описаны и раскрыты в различных патентах. В патентах US 3957689 и 5135756 описывается катализатор FCC на основе золя, включающий частицы цеолита, оксид алюминия, глину и связующий золь диоксида кремния.

В патентах US 4086187 и 4206085 описываются дисперсные композиции катализаторов, содержащие компоненты на основе диоксида кремния, оксида алюминия и глины, где оксид алюминия был подвергнут пептизации под действием кислоты.

В патенте US 4458023 описываются цеолитсодержащие дисперсные катализаторы, полученные из цеолита, связующего основного хлорида алюминия (хлоргидрола алюминия) и необязательно глины.

В патентах US 4480047 и 4219406 описываются дисперсные композиции катализаторов, содержащие систему связующего гидрогеля диоксида кремния - оксида алюминия.

Производители катализаторов находятся в непрерывном поиске способов уменьшения затрат на производство катализаторов за счет уменьшения стоимости материалов исходного сырья. Следовательно, существует потребность в эффективных и экономичных композициях и способах, предназначенных для получения дисперсных композиций неорганических оксидов металлов, которые являются подходящими для использования в качестве композиций катализаторов и/или носителей катализаторов.

Краткое изложение изобретения

Настоящее изобретение относится к экономичным дисперсным композициям, которые включают множество частиц неорганического оксида металла, связанных связующим оксидом алюминия, полученным из сульфата алюминия. В предпочтительном варианте реализации изобретения предлагаются дисперсные композиции катализаторов, в особенности, композиции катализаторов каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора. Композиции изобретения экономичны и обладают характеристиками истирания, достаточными для обеспечения пригодности при использовании в качестве катализаторов и/или носителей катализаторов.

В соответствии с изобретением дисперсные композиции включают множество частиц неорганического оксида металла и сульфат алюминия в количестве, достаточном для получения связующего оксида алюминия, который исполняет функцию связывания частиц неорганического оксида металла и формирования дисперсной композиции. После этого дисперсные композиции подвергают обработке для удаления всех или по существу всех сульфатных ионов и получения связующего, главным образом состоящего из оксида алюминия, полученного из сульфата алюминия.

Дисперсные композиции изобретения предпочтительно являются подходящими для использования в качестве композиций катализаторов. В более предпочтительном варианте реализации изобретения дисперсные композиции представляют собой композиции катализаторов каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора (FCC), которые в общем случае включают частицы цеолита, глину и необязательно матричные материалы, связанные связующим оксидом алюминия, полученным из сульфата алюминия. В выгодном случае в сопоставлении с катализатором FCC, содержащим связующий оксид алюминия, полученный из обычных источников, например, основного хлорида алюминия, композиции катализаторов FCC изобретения обеспечивают достижение повышенной степени превращения при крекинге кубового остатка и пониженного коксообразования в ходе реализации способа FCC.

Дисперсные композиции в общем случае получают в результате распыления водной суспензии, включающей множество частиц неорганического оксида металла и сульфат алюминия в количестве, достаточном для связывания частиц неорганического оксида металла и формирования дисперсного материала неорганического оксида металла. После этого дисперсную композицию повторно суспендируют в водном основании для удаления всех или по существу всех сульфатных ионов, тем самым, получая связующее, содержащее оксид алюминия.

В соответствии с этим, преимущество настоящего изобретения заключается в предложении экономичных дисперсных композиций неорганических оксидов металлов, связанных связующим, полученным из сульфата алюминия.

Преимущество настоящего изобретения заключается также и в предложении экономичных композиций катализаторов, связанных связующим оксидом алюминия, полученным из сульфата алюминия.

Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в предложении экономичных композиций катализаторов каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора, обладающих хорошими характеристиками истирания в условиях проведения каталитического крекинга.

Еще одно преимущество заключается в предложении композиций катализаторов каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора, обеспечивающих достижение повышенной степени превращения при крекинге кубового остатка и пониженного коксообразования в условиях проведения каталитического крекинга.

Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в предложении способа получения дисперсных композиций неорганических оксидов металлов, связанных связующим, полученным из сульфата алюминия.

Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в предложении способа получения экономичных дисперсных композиций катализаторов на основе неорганических оксидов металлов, использующих связующий оксид алюминия, полученный из сульфата алюминия.

Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в предложении способа получения экономичных композиций катализаторов каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора, которые обладают хорошими характеристиками истирания, обеспечивают достижение повышенной степени превращения при крекинге кубового остатка и пониженного коксообразования в ходе реализации способа FCC.

Преимущество настоящего изобретения заключается также и в предложении улучшенных способов FCC, использующих композиции и способы, соответствующие настоящему изобретению.

Данные и другие аспекты настоящего изобретения более подробно описываются далее.

Подробное раскрытие изобретения

Дисперсные композиции изобретения в общем случае включают множество частиц неорганического оксида металла и связующий оксид алюминия, полученный из сульфата алюминия. Как это ни неожиданно, но использование малоценного сульфата алюминия в качестве источника связующего позволяет получать дисперсные композиции неорганических оксидов металлов, обладающие характеристиками истирания, достаточными для обеспечения их пригодности в качестве катализаторов или носителей катализаторов.

Дисперсные композиции изобретения в общем случае получают в результате формирования водной суспензии, включающей множество частиц неорганического оксида металла и сульфат алюминия. Суспензию можно сформировать в результате примешивания частиц неорганического оксида металла непосредственно к водному раствору сульфата алюминия или в результате предварительного формирования отдельной водной суспензии частиц неорганического оксида металла и водного раствора сульфата алюминия, а после этого перемешивания суспензий для формирования водной суспензии, содержащей частицы неорганического оксида металла и сульфат алюминия.

Водную суспензию необязательно размалывают для получения гомогенной или по существу гомогенной суспензии и обеспечения наличия у всех твердых компонентов суспензии среднего размера частиц, меньшего, чем приблизительно 20 микронов. В альтернативном варианте компоненты суспензии можно размалывать до формирования суспензии.

После этого водную суспензию, содержащую неорганический оксид металла и сульфат алюминия, подвергают распылительной сушке при использовании обычных методик распылительной сушки. Во время проведения распылительной сушки суспензия превращается в дисперсную композицию композитного неорганического оксида металла, которая включает множество частиц неорганического оксида металла, связанных сульфатом алюминия. Подвергнутая распылительной сушке композиция обычно характеризуется средним размером частиц порядка величины в диапазоне от приблизительно 40 до приблизительно 150 микронов.

После проведения распылительной сушки дисперсные композиции необязательно подвергают прокаливанию. В общем случае дисперсные композиции подвергают прокаливанию при температурах в диапазоне от приблизительно 150°C до приблизительно 600°C в течение периода времени продолжительностью от приблизительно 2 часов до приблизительно 10 минут.

До или после проведения прокаливания дисперсные композиции неорганических оксидов металлов можно подвергнуть обработке для удаления всех или по существу всех сульфатных ионов. Для целей данного изобретения термин «по существу все», когда в настоящем изобретении он относится к удалению сульфатных ионов, используется в настоящем документе для указания на удаление из дисперсных композиций сульфатных ионов до уровня, при котором в конечных дисперсных композициях будет оставаться менее, чем 10% (мас.), предпочтительно менее, чем 6% (мас.), а более предпочтительно менее, чем 4% (мас.), сульфатных ионов. Удаление сульфатных ионов можно осуществить в результате повторного суспендирования дисперсных композиций в водном растворе, содержащем основание, например гидроксид аммония, гидроксид натрия, гидроксид калия и их смеси, в количестве, достаточном для выдерживания в водном растворе значения pH в диапазоне от приблизительно 7 до приблизительно 13, предпочтительно от приблизительно 7,5 до приблизительно 11. Удаление сульфатных ионов позволяет получить связующее, содержащее оксид алюминия, полученный из сульфата алюминия.

Температура во время процесса повторного суспендирования обычно находится в диапазоне от приблизительно 1°C до приблизительно 100°C. Предпочтительно температуру выдерживают в диапазоне от приблизительно 4°C до приблизительно 75°C в течение периода времени продолжительностью от приблизительно 1 минуты до приблизительно 3 часов.

После этого получающуюся в результате дисперсную композицию можно подвергнуть обработке для удаления любых остаточных ионов щелочных металлов за счет проведения стадий ионного обмена и/или последующего промывания. Стадию ионного обмена обычно проводят при использовании воды и/или водных растворов аммониевых солей, таких как раствор сульфата аммония, и/или растворов поливалентных металлов, таких как растворы хлоридов редкоземельных элементов. Обычно данные растворы для стадии ионного обмена содержат от приблизительно 0,1 до приблизительно 30 массовых процентов растворенных солей. Как было установлено, зачастую для достижения желательной степени удаления оксидов щелочных металлов выгодным является проведение нескольких обменов. Обычно обмены проводят при температурах порядка величины в диапазоне от приблизительно 50°C до приблизительно 100°C.

После проведения ионного обмена компоненты катализатора промывают, обычно водой, для понижения уровня содержания растворимых примесей до желательной величины.

После проведения ионного обмена и/или промывания дисперсные композиции высушивают, обычно при температурах в диапазоне от приблизительно 100°C до приблизительно 200°C, для понижения их уровня влагосодержания до желательной величины, обычно меньшей, чем приблизительно 30 массовых процентов.

Сульфатом алюминия, используемым при реализации настоящего изобретения на практике, является любой сульфат алюминия, легкодоступный из коммерческих источников, и обычно он описывается формулой Al₂(SO₄)₃. Водные растворы сульфата алюминия, подходящие для использования в настоящем изобретении, можно получить в результате растворения твердого сульфата алюминия в воде. Обычно растворы сульфата алюминия будут содержать от приблизительно 4 до приблизительно 9% (мас.) оксида алюминия. Дисперсные композиции изобретения связываются оксидом алюминия, полученным из сульфата алюминия в результате удаления всех или по существу всех сульфатных ионов. Обычно дисперсные композиции изобретения содержат, по меньшей мере, 5% (мас.) оксида алюминия, полученного из сульфата алюминия. В предпочтительном варианте реализации изобретения дисперсные композиции изобретения содержат от приблизительно 5 до приблизительно 25% (мас.) оксида алюминия, полученного из сульфата алюминия. В еще более предпочтительном варианте реализации изобретения дисперсные композиции изобретения содержат от приблизительно 6 до приблизительно 18% (мас.) оксида алюминия, полученного из сульфата алюминия. В наиболее предпочтительном варианте реализации изобретения дисперсные композиции изобретения содержат от приблизительно 7 до приблизительно 15% (мас.) оксида алюминия, полученного из сульфата алюминия.

Материалами неорганических оксидов металлов, подходящими для использования при получении композиций настоящего изобретения, могут являться любые материалы неорганических оксидов металлов, обладающие достаточными свойствами и стабильностью в зависимости от предполагаемого варианта использования конечной композиции. В общем случае подходящие для использования материалы неорганических оксидов металлов включают те, которые выбирают из группы, состоящей из диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида кремния - оксида алюминия, оксидов переходных металлов, выбираемых из групп 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 в соответствии с новыми обозначениями в периодической таблице, оксидов редкоземельных элементов, оксидов щелочноземельных металлов и их смесей. Предпочтительные оксиды переходных металлов включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: оксиды железа, цинка, ванадия и их смеси. Предпочтительные оксиды редкоземельных элементов включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: оксид церия, оксид иттрия, оксид лантана, оксид празеодима, оксид неодима и их смеси. Предпочтительные оксиды щелочноземельных металлов включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: оксиды кальция, магния и их смеси. Как должен понимать специалист в соответствующей области техники, количество данного материала неорганического оксида металла, используемого для получения композиций изобретения, будет варьироваться в зависимости от предполагаемого варианта использования конечной композиции. В случае использования композиций изобретения в качестве катализатора каталитического крекинга материал неорганического оксида материала может содержать цеолит, как это описывается в настоящем документе далее.

Как должен понимать специалист в соответствующей области техники, композиции оксидов металлов, соответствующие изобретению, будут характеризоваться переменными размерами частиц в зависимости от предполагаемого варианта использования. Однако обычно композиции оксидов металлов изобретения будут характеризоваться средним размером частиц в диапазоне от приблизительно 40 до приблизительно 150 микронов, предпочтительно от приблизительно 60 до приблизительно 120 микронов.

В выгодном случае композиции оксидов металлов изобретения характеризуются хорошим уровнем сопротивления истиранию. Обычно композиции, соответствующие изобретению, характеризуются индексом истирания Дэвисона (DI), меньшим, чем 30, предпочтительно меньшим, чем 20.

Дисперсные композиции, соответствующие изобретению, могут оказаться подходящими для использования в различных областях применения, в особенности, в качестве катализаторов и/или носителей катализаторов. В предпочтительном варианте реализации дисперсные композиции изобретения являются подходящими для использования в качестве катализатора каталитического крекинга. В более предпочтительном варианте реализации композиции неорганических оксидов металлов изобретения являются подходящими для использования в качестве катализаторов каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора.

В случае использования в качестве катализатора каталитического крекинга дисперсные композиции изобретения обычно будут содержать цеолит, связующий оксид алюминия, полученный из сульфата алюминия, и необязательно глину и матричные материалы.

Цеолитным компонентом, подходящим для использования в композиции изобретения, может являться любой цеолит, который демонстрирует активность в отношении каталитического крекинга в условиях проведения каталитического крекинга, в особенности, в условиях проведения каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора. Обычно цеолитным компонентом является синтетический фожазитный цеолит, такой как натриевый цеолит, относящийся к типу Y (NaY), который содержит от приблизительно 10 до приблизительно 15 массовых процентов Na₂O. В альтернативном варианте фожазитным цеолитом может являться фожазитный цеолит USY или REUSY. В объеме настоящего изобретения предусматривается возможность гидротермической или термической обработки цеолитного компонента перед его введением в катализатор. Также предусматривается и возможность проведения неполной ионообменной обработки цеолитов перед их введением в катализатор для уменьшения уровня содержания углекислого натрия. Обычно цеолитный компонент может содержать подвергнутый неполному аммониевому обмену цеолит, относящийся к типу Y, NH₄NaY, который будет содержать более, чем 0,5 процента, а более часто от приблизительно 3 до приблизительно 6 массовых процентов, Na₂O. Кроме того, цеолит можно подвергнуть неполному обмену с использованием ионов поливалентных металлов, таких как ионы редкоземельных металлов, кальция и магния. Цеолит можно подвергать обмену до и/или после проведения термической и гидротермической обработки. Цеолит также можно подвергать обмену с использованием комбинации ионов металлов и аммония и/или кислот. Также предусматривается и возможность содержания в цеолитном компоненте смеси цеолитов, таких как синтетический фожазит в комбинации с морденитом, цеолитами Beta и цеолитами, относящимися к типу ZSM. В общем случае цеолитные компоненты катализатора крекинга составляют от приблизительно 5 до приблизительно 80% (мас.) от катализатора крекинга. Предпочтительно цеолитные компоненты катализатора крекинга составляют от приблизительно 10 до приблизительно 70% (мас.), наиболее предпочтительно от приблизительно 20% (мас.) до приблизительно 65% (мас.), от композиции катализатора.

Катализаторы каталитического крекинга, соответствующие настоящему изобретению, необязательно могут содержать глину. Хотя предпочтительным компонентом на основе глины является каолин, предусматривается также и возможность необязательного включения в катализатор изобретения других глин, таких как столбчатые глины и/или модифицированный каолин (например, метакаолин). В случае использования компонента на основе глины он обычно будет составлять вплоть до приблизительно 75% (мас.), предпочтительно от приблизительно 10 до приблизительно 65% (мас.), от композиции катализатора.

Композиции катализаторов каталитического крекинга изобретения необязательно также могут содержать, по меньшей мере, один или несколько матричных материалов. Подходящие для использования матричные материалы, необязательно присутствующие в катализаторе изобретения, включают оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид кремния - оксид алюминия и оксиды редкоземельных металлов и переходных металлов. Матричный материал в катализаторе изобретения может присутствовать в количестве, доходящем вплоть до приблизительно 60, предпочтительно находящемся в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 40% (мас.), от композиции катализатора.

Размер частиц и характеристики истирания катализатора крекинга оказывают влияние на характеристики псевдоожижения в установке для каталитического крекинга и определяют то, насколько хорошо катализатор будет сохраняться в коммерческой установке, в особенности, в установке FCC. В случае использования композиций изобретения в качестве катализатора каталитического крекинга, они обычно будут характеризоваться средним размером частиц в диапазоне от приблизительно 40 до приблизительно 150 мкм, более предпочтительно от приблизительно 60 до приблизительно 120 мкм. Композиции изобретения обладают хорошими характеристиками истирания согласно измерению индекса истирания Дэвисона (DI). Обычно композиции изобретения характеризуются значением DI, меньшим, чем 30, более предпочтительно меньшим, чем 25, а наиболее предпочтительно меньшим, чем 20.

Композиции катализаторов каталитического крекинга, соответствующие настоящему изобретению, получают из водной суспензии, которая содержит сульфат алюминия в количестве, достаточном для обеспечения наличия в конечной композиции катализатора каталитического крекинга, по меньшей мере, 5% (мас.), предпочтительно от приблизительно 5 до приблизительно 25% (мас.), наиболее предпочтительно от приблизительно 7 до 15% (мас.) оксида алюминия, полученного из сульфата алюминия, от приблизительно 5 до приблизительно 80 массовых частей цеолитного компонента и необязательно от приблизительно 0 до приблизительно 80% (мас.) глины и матричных материалов. Водную суспензию размалывают для получения гомогенной или по существу гомогенной суспензии и обеспечения наличия у всех твердых компонентов суспензии среднего размера частиц, меньшего, чем 20 микрон. В альтернативном варианте компоненты, образующие суспензию, размалывают до формирования суспензии для получения в суспензии твердых частиц, характеризующихся средним размером частиц, меньшим, чем 20 микрон. После этого суспензию перемешивают для получения гомогенной или по существу гомогенной водной суспензии.

Затем водную суспензию подвергают воздействию стадии распыления, где суспензию подвергают распылительной сушке при использовании обычных методик распылительной сушки. Во время проведения стадии распылительной сушки суспензию превращают в дисперсную твердую композицию, которая содержат цеолит, связанный сульфатом алюминия. Подвергнутые распылительной сушке частицы катализатора обычно характеризуются средним размером частиц порядка величин в диапазоне от приблизительно 40 до приблизительно 150 микрон.

После проведения распылительной сушки частицы катализатора подвергают прокаливанию при температурах в диапазоне от приблизительно 150°C до приблизительно 600°C в течение периода времени продолжительностью от приблизительно 2 часов до приблизительно 10 минут. Предпочтительно частицы катализатора подвергают прокаливанию при температуре в диапазоне от приблизительно 250°C до приблизительно 450°C в течение приблизительно сорока минут.

После проведения прокаливания частицы катализатора повторно суспендируют в водном растворе основания для удаления всех или по существу всех сульфатных ионов и получения связующего, содержащего оксид алюминия, по всему объему частиц катализатора. Водный раствор основания содержит воду и основание, например гидроксид аммония, гидроксид натрия, гидроксид калия и их смеси, в количестве, достаточном для выдерживания во время проведения стадии повторного суспендирования значения pH в диапазоне от приблизительно 7 до приблизительно 13, предпочтительно от приблизительно 7,5 до приблизительно 11. Температура во время проведения стадии повторного суспендирования находится в диапазоне от приблизительно 1°C до приблизительно 100°C; предпочтительно температуру выдерживают в диапазоне от приблизительно 4°C до приблизительно 75°C, в течение периода времени продолжительностью от приблизительно 1 минуты до приблизительно 3 часов.

После этого частицы катализатора необязательно можно подвергать ионному обмену и/или промыванию, предпочтительно водой, для удаления избыточного оксида щелочного металла и любых других растворимых примесей. Промытые частицы катализатора отделяют от суспензии при использовании обычных методик, например фильтрования, и высушивают для понижения уровня влагосодержания частиц до желательной величины обычно при температурах в диапазоне от приблизительно 100°C до 300°C.

Основные компоненты композиций катализаторов FCC, соответствующих настоящему изобретению, содержат цеолит, матричные материалы и необязательно глину и матричные материалы, то есть оксид алюминия, диоксид кремния и диоксид кремния - оксид алюминия. Кроме того, в объем настоящего изобретения попадает возможность использования композиций катализаторов изобретения в комбинации с другими добавками, обычно используемыми в способе каталитического крекинга, например добавками, уменьшающими количество SO_x, добавками, уменьшающими количество NO_x, добавками, уменьшающими количество серы в бензине, промоторами сжигания CO, добавками, способствующими образованию легких олефинов, и тому подобными.

Композиции катализаторов крекинга изобретения являются в особенности хорошо подходящими для использования в условиях проведения каталитического крекинга для превращения углеводородного исходного сырья в более низкомолекулярные соединения. Для целей данного изобретения фраза «условия проведения каталитического крекинга» в настоящем документе используется для указания на условия проведения типичного процесса каталитического крекинга, который включает циркуляцию запаса катализатора крекинга в процессе каталитического крекинга, которым в настоящее время практически всегда является процесс FCC. Для удобства изобретение будет описываться со ссылкой на способ FCC, хотя настоящий способ крекинга можно было бы использовать и в более старом способе крекинга, относящемся к типу с подвижным слоем катализатора, (ТСС) при надлежащих регулировках размера частиц в целях обеспечения соответствия требованиям способа. За исключением добавления к запасу катализатора или в качестве запаса катализатора композиции катализатора по изобретению вариант реализации способа будет оставаться неизменным. Таким образом, в комбинации с композициями катализаторов изобретения могут быть использованы и обычные катализаторы FCC, например катализаторы на основе цеолита, содержащие фожазитный компонент катализатора крекинга, описанный в основополагающем обзоре Venuto and Habib, Fluid Catalytic Cracking with Zeolite Catalysts, Marcel Dekker, New York 1979, ISBN 0-8247-6870-1, а также в многочисленных других источниках, таких как Sadeghbeigi, Fluid Catalytic Cracking Handbook, Gulf Publ. Co. Houston, 1995, ISBN 0-88415-290-1. Обычно катализаторы FCC состоят из связующего, обычно диоксида кремния, оксида алюминия или диоксида кремния - оксида алюминия, кислотного цеолитного активного компонента, относящегося к типу Y, одного или нескольких матричных оксидов алюминия и/или диоксидов кремния - оксидов алюминия и наполнителей, таких как каолиновая глина. Цеолит Y может присутствовать в одной или нескольких формах и может быть подвергнут ультрастабилизации и/или обработке стабилизирующими катионами, такими как любой из катионов редкоземельных элементов.

Термин «активность в отношении каталитического крекинга» в настоящем документе используется для указания на способность катализировать превращение углеводородов в более низкомолекулярные соединения в условиях проведения каталитического крекинга.

Говоря коротко, можно отметить то, что способ FCC включает крекинг тяжелого углеводородного исходного сырья до получения более легких продуктов в результате введения исходного сырья по способу крекинга с циклической рециркуляцией катализатора в контакт с циркулирующим запасом псевдоожижаемого катализатора каталитического крекинга, состоящим из частиц, характеризующихся размером в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 150 мкм. Каталитический крекинг данных типов относительно высокомолекулярного углеводородного исходного сырья в результате приводит к получению углеводородного продукта, имеющего более низкую молекулярную массу. Значимые стадии в циклическом способе FCC представляют собой:

(i) исходное сырье подвергают каталитическому крекингу в зоне каталитического крекинга, обычно в зоне крекинга с восходящим потоком, функционирующей в условиях проведения каталитического крекинга, в результате введения исходного сырья в контакт с источником горячего регенерированного катализатора крекинга до получения отходящего потока, содержащего продукты крекинга и отработанный катализатор, содержащий кокс и десорбируемые углеводороды;

(ii) отходящий поток отводят и разделяют, обычно в одном или нескольких циклонах, на паровую фазу, обогащенную продуктом крекинга, и фазу, обогащенную твердым веществом и содержащую отработанный катализатор;

(iii) паровую фазу удаляют в качестве продукта и фракционируют в основной колонне FCC и в связанных с ней боковых колоннах до получения газообразных и жидких продуктов крекинга, включающих бензин;

(iv) отработанный катализатор подвергают десорбированию, обычно под действием водяного пара, для удаления из катализатора поглощенных углеводородов, после чего подвергнутый десорбированию катализатор подвергают окислительной регенерации в зоне регенерации катализатора до получения горячего регенерированного катализатора, который после этого отправляют на рецикл в зону крекинга для проведения крекинга дополнительных количеств исходного сырья.

Обычные процессы FCC проводят при температурах реакции в диапазоне от 480°C до 600°C и при температурах регенерации катализатора в диапазоне от 600°C до 800°C. Как хорошо известно из уровня техники, зона регенерации катализатора может состоять из одной или нескольких реакторных емкостей. Композиции изобретения можно использовать при переработке по способу FCC любого обычного углеводородного исходного сырья. Как должен понимать специалист в данной области техники, подходящее для использования количество композиций катализаторов изобретения будет варьироваться в зависимости от конкретного способа FCC. Обычно количество используемых композиций составляет, по меньшей мере, 0,1% (мас.), предпочтительно находится в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 10% (мас.), наиболее предпочтительно от приблизительно 0,5 до 100% (мас.), от запаса катализатора крекинга.

Композиции катализаторов крекинга по изобретению можно добавлять к циркулирующему запасу катализатора FCC во время проведения процесса крекинга или же они могут присутствовать в запасе при запуске установки FCC. Композиции катализаторов можно добавлять непосредственно в зону крекинга или в зону регенерации аппарата для крекинга FCC или в любой другой подходящей для использования позиции в способе FCC. Как должен понимать специалист в соответствующей области техники, количество катализатора, использованного в способе крекинга, будет варьироваться при переходе от установки к установке в зависимости от таких факторов, как подвергаемое крекингу исходное сырье, рабочие условия в установке FCCU и желательная производительность. Обычно количество используемого катализатора будет находиться в диапазоне от приблизительно 1 г до приблизительно 30 г на каждый 1 г исходного сырья. Катализатор изобретения можно использовать при крекинге любого обычного углеводородного исходного сырья. Композиции катализаторов крекинга изобретения являются в особенности хорошо подходящими для крекинга нефтяного исходного сырья в диапазоне от легкого до тяжелого. В выгодном случае в сопоставлении с композициями катализаторов, содержащими связующий оксид алюминия, полученный из обычных источников, например основного хлорида алюминия, композиции катализаторов FCC изобретения обеспечивают достижение повышенной степени превращения при крекинге кубового остатка и пониженного коксообразования в ходе реализации способа FCC.

Для дополнительного иллюстрирования настоящего изобретения и его преимуществ приведены следующие далее конкретные примеры. Примеры приведены в качестве конкретных иллюстраций заявленного изобретения. Однако необходимо понимать, что изобретение не ограничивается конкретными подробностями, приведенными в примерах.

Все части и процентные величины в примерах, а также в остальной части описания изобретения, которая относится к составам или концентрациям, являются массовыми, если только не будет указано другого.

Кроме того, любой диапазон чисел, приведенных в описании изобретения или формуле изобретения, такой как тот, который представляет конкретный набор свойств, единиц измерения, условий, физических состояний или процентных содержаний, предполагает буквальное однозначное включение в настоящий документ посредством ссылки или другим образом любого числа, попадающего в пределы такого диапазона, в том числе любого поддиапазона чисел в пределах любого таким образом указанного диапазона.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

6750 г (при расчете на сухое вещество) порошка USY суспендировали в 20833 г водного раствора сульфата алюминия, приготовленного, чтобы обеспечить содержание 7,2% (мас.) оксида алюминия. После этого к суспензии добавляли 6750 г (при расчете на сухое вещество) каолиновой глины. К данной суспензии добавляли 6000 г воды. После этого суспензию размалывали. Значение pH размолотой суспензии составляло 3,2. Размолотую суспензию подвергали распылительной сушке. 400 г подвергнутого распылительной сушке материала в течение 40 минут подвергали прокаливанию в лабораторной муфельной печи при 371°C.

1080 г воды и 120 г водного раствора аммиака (раствора гидроксида аммония, содержащего 28-30% (мас.) NH₃) перемешивали и охлаждали до 5°C при использовании ледяной бани. К данному охлажденному раствору аммиака добавляли подвергнутый прокаливанию катализатор и в течение 10 минут проводили суспендирование. Значения рН и температуры по истечении 10 минут составляли 9 и 29°C соответственно. После этого суспензию отфильтровывали и проводили промывание водой при 75°C. Затем материал подвергали обмену с использованием редкоземельных элементов, применяя раствор хлоридов редкоземельных элементов при значении pH 4,9 и температуре 75°C. В заключение, материал отфильтровывали, промывали горячей водой и высушивали в печи. Свойства получающегося в результате материала, представлены в приведенной далее таблице 1.

Пример 2

6750 г (при расчете на сухое вещество) порошка USY суспендировали в 20833 г водного раствора сульфата алюминия, приготовленного, чтобы обеспечить содержание 7,2% (мас.) оксида алюминия. Затем добавляли 1500 г (при расчете на сухое вещество) бемитного оксида алюминия. После этого к суспензии добавляли 5250 г (при расчете на сухое вещество) каолиновой глины. К данной суспензии добавляли 4000 г воды. После этого суспензию размалывали. Значение pH размолотой суспензии составляло 3,2. Размолотую суспензию подвергали распылительной сушке.

400 г подвергнутого распылительной сушке материала в течение 40 минут подвергали прокаливанию в лабораторной муфельной печи при 371°C.

1080 г воды и 120 г водного раствора аммиака перемешивали и охлаждали до 5°C при использовании ледяной бани. К данной охлажденной аммиачной воде добавляли подвергнутый прокаливанию катализатор и в течение 10 минут проводили суспендирование. Значения pH и температуры по истечении 10 минут составляли 8,8 и 30°C соответственно. После этого суспензию отфильтровывали и проводили промывание водой при 75°C