Катализатор для риформинга бензиновых фракций

Катализатор для риформинга бензиновых фракций

Реферат

Изобретение относится к катализаторам риформинга бензиновых фракций с целью получения высокооктанового автокомпонента или ароматических углеводородов.

Основным показателем эффективности катализатора риформинга является способность катализировать реакции дегидрирования нафтеновых углеводородов и дегидроциклизации парафиновых углеводородов с минимальным протеканием побочных реакций гидрокрекинга, приводящих к образованию углеводородных газов - метана, этана, пропана и бутанов. Поэтому эффективность катализаторов риформинга принято оценивать по выходу риформата С₅₊ (С₅ - конец кипения) с определенным октановым числом.

Высокий выход риформата С₅₊ особенно важен при осуществлении процесса каталитического риформинга при пониженном давлении (0,3-0,8 МПа) и достижении высокого значения октанового числа риформата - 102-105 пунктов по исследовательскому методу. С целью увеличения выхода риформата C₅₊ катализаторы риформинга, содержащие платину, оксид алюминия и хлор, промотируют такими компонентами, как рений, олово, германий, лантаноиды (патенты США №3915845, 4039477, 6059960) и др. Промоторы вводят в катализатор на стадии приготовления носителя - оксида алюминия или на стадии нанесения платины и хлора пропиткой. Готовый катализатор содержит промоторы в виде оксидов, которые могут взаимодействовать с платиной и увеличивать селективность (выход риформата С₅₊) и стабильность за счет уменьшения коксуемости.

Сущность настоящего изобретения заключается в увеличении селективности - выхода риформата С₅₊ с высоким значением октанового числа путем введения в алюмоплатиновый катализатор риформинга промотора - соединения xSnO·yZrO₂ с мольным отношением х:у=1,0-30,0:1. Неожиданный эффект заключается в том, что увеличение выхода риформата С₅₊ достигается только при формировании в качестве промотора соединения xSnO·yZrO₂ с мольным отношением х:у, равным 1,0-30,0:1.

Наиболее близким по технической сущности является изобретение по патенту России №2259233. Согласно этому изобретению для риформинга бензиновой фракции используется катализатор, содержащий следующие компоненты, % мас.:

Металл VIII группы	0,01-2,0
Металл IV А группы	0,01-5,0
Eu	0,01-5,0
Ce	0,01-10,0
Галоген	0,10-10,0
Тугоплавкий неорганический оксид (Al2O3)	0,30-99,88

Недостатком изобретения является относительно низкий выход риформата с высоким октановым числом.

Целью настоящего изобретения является увеличение выхода риформата С₅₊ путем использования катализатора следующего состава, % мас.:

Pt или смесь Pt и Ir	0,2-0,6
Промотор - соединение xSnO·yZrO2 с мольным отношением х:у=1,0-30,0:1	0,20-0,8
Хлор	0,7-2,0
Оксид алюминия	до 100

Катализатор по настоящему изобретению готовят следующим образом.

Гидрозоль оксида алюминия, полученный гидролизом хлорида алюминия, смешивают с бинарной смесью солей SnCl₂ (или SnCl₄) и ZrOCl₂, взятых в таком соотношении, которое после прокалки в воздухе при температуре 500-600°С обеспечивает формирование соединения состава xSnO·yZrO₂ с мольным соотношением х:у=1,0-30,0:1. Гидрозоль оксида алюминия с предшественниками промотора xSnO·yZrO₂ превращают в сферы диаметром 1,2 мм путем пропускания гидрозоля через масло. Полученные сферы подвергают термообработке при температуре 500-600°С и получают шарики с поверхностью по БЭТ от 180 до 240 м²/г. Далее шарики носителя, содержащие Аl₂O₃ и бинарное соединение xSnO·yZrO₂ в количестве 0,15-0,8% мас., помещают в раствор платинохлористоводородной кислоты H₂PtCl₆ и НСl или раствор Н₂PtCl₆, НСl и Н₂IrCl₆ для нанесения Pt или смеси Pt и Ir в количестве 0,2-0,6% мас. и хлора в количестве 0,7-2,0% мас. Пропитанный носитель сушат при 120°С, а затем прокаливают при 500°С в токе сухого воздуха в течение 2-4 часов.

Перед использованием катализатор восстанавливают в водороде при 500°С. Катализатор может осерняться с добавлением H₂S из расчета 0,01-0,05% мас. серы на катализатор.

Испытание катализатора в процессе риформинга осуществляют на пилотной установке при давлении 0,5 МПа, мольном отношении Н₂ : сырье = 2:1 и объемной скорости подачи сырья 1,5 час^-1. Полученный риформат охлаждают, сепарируют и определяют выход фракции С₅₊. Температуру процесса подбирают в пределах 490-510°С для получения октанового числа (ИОЧ) риформата 103 пункта. В качестве сырья используется гидроочищенная широкая бензиновая фракция, имеющая следующие характеристики:

начало кипения	100°С
50% об. выкипает при	130°С
90% об. выкипает при	175°С
конец кипения	190°С

Групповой состав сырья, % маc.:

ароматические	10,0
нафтеновые	36,0
парафиновые	54,0

Октановое число - 54 пункта по исследовательскому методу.

Содержание микропримесей серы - 0,5 ppm.

Содержание микропримесей азота - 0,3 ppm.

Настоящее изобретение иллюстрируется в следующих примерах.

Пример 1

Сферический носитель, включающий оксид алюминия и промотор xSnO·yZrO₂, готовят путем добавления в гидрозоль оксида алюминия смеси солей SnCl₂ и ZrOCl₂ в таком соотношении, чтобы после прокалки бинарное соединение xSnO·yZrO₂ имело мольное отношение 1:1, а общее содержание его в катализаторе составляло 0,6% мас. Затем гидрозоль оксида алюминия с промотором пропускают через масло и получают сферы диаметром 1,2 мм, которые сушат и прокаливают при 500°С в токе воздуха в течение 4 часов. Далее 100 г прокаленного носителя с удельной площадью поверхности 185 м²/г погружают в водный раствор, содержащий 0,2 г Pt, 0,1 г Ir и 0,5 г Сl. После пропитки, сушки и прокалки катализатора в токе сухого (100 ppm Н₂О) воздуха катализатор имеет следующий состав, % мас.:

Pt	0,2
Ir	0,1
xSnO·yZrO2 с мольным отношением х:у=1:1	0,8
Cl	1,0
Аl2O3	97,9

Полученный катализатор испытывают в процессе риформинга гидроочищенной прямогонной бензиновой фракции с пределами кипения 100-190°С, имеющей следующие характеристики:

начало кипения	100°С
50% об. выкипает при	130°С
90% об. выкипает при	175°С
конец кипения	190°С

Групповой состав сырья, % мас.:

ароматические	6,0
нафтеновые	36,0
парафиновые	58,0

Содержание микропримесей серы - 0,5 ppm.

Содержание микропримесей азота - 0,3 ppm.

Испытание проводят на проточной пилотной установке с загрузкой катализатора в реактор 8 см³. До подачи сырья катализатор подвергают восстановлению в токе водорода при температуре 500°С.

Условия испытания катализатора:

давление	0,5 МПа
объемная скорость подачи сырья	1,5 час-1
мольное отношение H2 : сырье	2:1

Полученный риформат охлаждают, сепарируют и определяют выход фракции С₅₊ на пропущенное сырье и октановое число. Температуру процесса подбирают для получения октанового числа риформата 103 пункта (И.М.).

Результаты испытания катализатора представлены в сводной таблице.

Пример 2

Катализатор синтезируют и испытывают по примеру 1 с той разницей, что полученный катализатор имеет состав, % мас.:

Pt	0,2
xSnO·yZrO2 с мольным отношением х:у=9:1	0,2
Сl	2,0
Аl2O3	97,6

Результаты испытания катализатора представлены в сводной таблице.

Пример 3

Катализатор синтезируют и испытывают по примеру 1 с той разницей, что полученный катализатор имеет состав, % мас.:

Pt	0,6
xSnO·yZrO2 с мольным отношением х:у=15:1	0,3
Сl	0,7
Аl2O3	98,4

Результаты испытания катализатора представлены в сводной таблице.

Пример 4

Катализатор синтезируют и испытывают по примеру 1 с той разницей, что полученный катализатор имеет состав, % мас.:

Pt	0,25
Ir	0,05
xSnO·yZrO2 с мольным отношением х:у=30:1	0,4
Сl	1,0
Аl2O3	98,3

Результаты испытания катализатора представлены в сводной таблице.

Пример 5 (сравнительный)

Катализатор синтезируют и испытывают по примеру 1 с той разницей, что полученный катализатор имеет состав, % мас.:

Pt	0,3
xSnO·ZrO2 с мольным отношением х:у=35:1	0,4
Сl	1,0
Аl2O3	98,3

Результаты испытания катализатора представлены в сводной таблице.

Пример 6 (сравнительный)

Катализатор синтезируют и испытывают по примеру 1 с той разницей, что полученный катализатор имеет состав, % мас.:

Pt	0,3
xSnO·yZrCO2 с мольным отношением х:у=0,5:1	0,4
Сl	1,0
Аl2O3	98,3

Результаты испытания катализатора представлены в сводной таблице.

Пример 7 (сравнительный)

Катализатор синтезируют и испытывают по примеру 1 с той разницей, что полученный катализатор имеет состав, % мас.:

Pt	0,3
xSnO·yZrO2 с мольным отношением х:у=9:1	1,2
Сl	1,0
Аl2O3	97,5

Результаты испытания катализатора представлены в сводной таблице.

Пример 8 (сравнительный)

Катализатор синтезируют и испытывают по примеру 1 с той разницей, что полученный катализатор имеет состав, % мас.:

Pt	0,3
xSnO·yZrCO2 с мольным отношением х:у=9:1	0,1
Сl	1,0
Аl2O3	98,6

Результаты испытания катализатора представлены в сводной таблице.

Пример 9 (сравнительный)

Катализатор синтезируют и испытывают по примеру 1 с той разницей, что в качестве промотора вводят только оксид SnO и полученный катализатор имеет состав, % мас.:

Pt	0,3
SnO	0,3
Cl	1,0
Аl2O3	98,4

Результаты испытания катализатора представлены в сводной таблице.

Пример 10 (сравнительный)

Катализатор синтезируют и испытывают по примеру 1 с той разницей, что в качестве промотора вводят только ZrO₂ и полученный катализатор имеет состав, % мас.:

Pt	0,3
ZrO2	0,3
Cl	1,0
Аl2O3	98,4

Результаты испытания катализатора представлены в сводной таблице.

Пример 11 (катализатор-аналог).

Катализатор готовят по описанию патента России №2259233, полученный катализатор имеет состав, % мас.:

Pt	0,3
SnO	0,3
Cl	1,0
Eu	0,2
Се	0,2
Al2O3	98,0

Результаты испытания катализатора представлены в сводной таблице.

Как следует из приведенных в таблице результатов испытания, образцы катализаторов по примерам 1-4, содержащие заявленное количество промотора xSnO·yZrO₂ с мольным отношением х:у=1,0-30,0:1, отличаются повышенной селективностью - выходом риформата С₅₊ в диапазоне 89,5-89,8% масс. Если мольное отношение х:у меньше или больше заявленного диапазона (примеры 5-8), то выход риформата снижается на 1-1,5% мас. Выход риформата снижается и при введении в качестве промотора только оксида олова или оксида циркония (примеры 9, 10). Катализатор, приготовленный по патенту-аналогу, также имеет меньший выход риформата по сравнению с катализатором по изобретению. Примеры подтверждают неожиданный эффект от промотирования катализатора риформинга бинарным оксидом xSnO·yZrO₂ в указанном количестве и при условии сохранения указанного мольного отношения х:у.

1. Катализатор для риформинга бензиновых фракций, содержащий платину, хлор, оксид алюминия и промотор, отличающийся тем, что в качестве промотора используется бинарная смесь оксидов олова и циркония xSnO·yZrO₂ с мольным отношением х:у=1,0-30,0:1, который вводится в катализатор путем добавления бинарной смеси xSnCl₄ (или SnCl₂)·yZrOCl₂ в гидрозоль оксида алюминия с последующим получением носителя в виде шарика пропусканием гидрозоля через масло, сушку и прокалку.

2. Катализатор для риформинга бензиновых фракций по п. 1, отличающийся тем, что катализатор имеет следующий состав, % мас.:

Pt или смесь Pt и Ir	0,2-0,6
Промотор - бинарная смесь оксидов xSnO·yZrO2
с мольным отношением х:у=1,0-30,0:1	0,2-0,8
Хлор	0,7-2,0
Оксид алюминия	до 100