CN101747937A - 利用贵金属芳烃饱和催化剂制备食品级环烷基白油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用贵金属芳烃饱和催化剂制备食品级环烷基白油的方法，以环烷基馏分油经加氢处理得到的环烷基加氢基础油为原料，采用一段深度加氢和芳烃饱和精制工艺制备食品级环烷基白油产品，进行深度加氢和芳烃饱和精制工艺条件为：反应压力1.6MPa～20.0MPa，反应温度150℃～330℃，氢油体积比500～1000∶1，空速0.1～5.0h-1，一段深度加氢和芳烃饱和精制工艺所采用的催化剂是负载铂-钯贵金属的无定型硅铝载体的芳烃饱和精制催化剂，Pt的含量占催化剂重量的0.1～0.5％，助剂Pd的含量占催化剂重量的为0.3～0.8％；该白油符合美国国家处方集NF和美国药典USP食用或食品接触的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种环烷基白油的制备方法，尤其涉及一种采用贵金属芳烃饱和催化剂的加氢工艺制备食品级环烷基白油的方法。
背景技术
食品级白油可用于水果、蔬菜、罐头的涂层，食品的消泡、上光、防粘、脱膜，蛋类外壳的喷涂、面包店盘子以及面团分割器、刀具、切割工具，肉类包装机、案板和吊钩，以及食品加工设备的抛光、润滑和防锈功能。
食品级白油制备方法可分为磺化法和加氢法。
磺化法大多采用加氢裂化尾油/加氢处理生成油为原料，以发烟硫酸/三氧化硫为磺化剂生产白油。该工艺的特点是：第一段经苛刻的加氢处理后，已经脱除的大部分芳烃和杂环化合物，然后再进行第二段的三氧化硫磺化，脱除最后的不稳定组分。该工艺的白油收率较低，同时产生的酸渣和白土难以处理，会对环境造成严重危害。
加氢法首先要采用苛刻的加氢处理/裂化工艺，深度脱除工业级白油原料中的芳烃和S、N化合物等杂质，满足后续的深度精制工艺需要，然后再利用负载还原态金属的深度芳烃饱和精制催化剂，进一步脱除影响光、热安定性的微量芳烃和其它杂质，才能满足食品医药级白油产品的口服、无色、无臭、无味的需求，且易炭化物、紫外吸光度等指标还要符合食品医药级白油的要求。
由于食品级白油的加氢制备工艺对深度精制催化剂的芳烃饱和功能和深度精制的工艺条件有着特殊要求，因此制备食品级白油时，原料最好选用工业级白油。通常所谓的工业级白油是将适宜的石油馏分通过一段加氢裂化或二段加氢裂化工艺，再配套适合的异构脱蜡/临氢降凝以及补充后精制即可得到。CN101089136、02158178.9、200510047475.7、00123161.8、US6030921、US5393408、US5993664、US5855767、US5879539、US5976354、US6030921、US3392112披露了以贵金属(铂、钯)还原态催化剂制备低粘度食品级白油的工艺；CN101089136、01106008.5、CN1362486A、200510047475.7、US4055481公开了以还原态镍催化剂制备低粘度食品级白油工艺；CN101148606、00680016428.9、03814694.0、200580027312.0是以费托合成油为原料制备食品级、医药级白油。这些已公开的技术，其共同特征在于使用了负载还原态金属的芳烃饱和催化剂，其载体是改性Y型分子筛、无定型硅铝、氧化铝或者其混合物，所负载的加氢活性金属是还原态贵金属铂、钯或者还原态的金属镍。
常规的还原态金属芳烃饱和催化剂，主要是针对粘度较小的加氢基础油进行设计，对于40℃运动粘度小于100mm2/s加氢基础油(包括环烷基基础油)，通过微量芳烃在催化剂孔道内和表面的吸附、饱和及开环过程，从而制备出符合食品级、医药级要求的白油产品。
对于40℃运动粘度大于100mm2/s较高粘度的加氢基础油，随着粘度增加和分子结构的进一步复杂，若采用常规的载体孔道设计，不易满足大分子的、超大分子甚至球底结构的复杂芳烃在催化剂孔道内部和表面竞争吸附、饱和开环反应的需要，无法满足全部的芳烃饱和及开环反应。因此以较高粘度(40℃运动粘度大于100mm2/s)的加氢基础油(包括环烷基加氢基础油)为原料，采用常规孔道设计的贵金属芳烃饱和精制催化剂或者非贵金属的还原态金属镍系的加氢精制催化剂进行处理(芳烃饱和及深度加氢精制)，均不能得到满意、稳定的芳烃开环-饱和精制的效果。采用这类催化剂即使在较低空速(小于0.4h-1)和较高压力(大于15.0MPa)条件下的其精制产物的易碳化物试验一般也不容易通过，无法制备符合GB/T4853-94要求的食品级环烷基白油。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用无定型硅铝负载铂-钯贵金属的芳烃深度加氢饱和催化剂，对环烷基加氢基础油进行一段深度加氢和芳烃饱和精制工艺来制备食品级环烷基白油的方法。该方法不仅在空速大于1.0h-1的高空速条件下可制备出符合GB/T4853-94规定的常规粘度等级(40℃运动粘度不大于39.5mm2/s)的食品级白油产品，还可以在空速大于0.45h-1的常规空速条件下制备出易碳化物、紫外吸光度、重金属等关键指标符合GB/T4853-94要求，而粘度级别远高于常规粘度级别(40℃运动粘度大于100mm2/s)的，可满足人体直接接触需要，可以在食品医药领域应用的食品级环烷基白油。采用本发明的处理方法，可以在空速大于0.5h-1的条件下，满足白油产品对颜色稳定性和易碳化物的要求。
依照美国药典USP的分类，通常所说的食品级白油其40℃运动粘度介于10-39.5mm2/s，而药用白油则是40℃运动粘度大于39.5mm2/s的白矿油或者粘度小于39.5mm2/s的轻质白矿油产品。
依照GB/T4853-94标准，常用的食品级白油其40℃运动粘度也是在上述范围之内(最高不超过39.5mm2/s)。
本发明所述的环烷基加氢基础油原料为：40℃运动粘度从40～700mm2/s，芳烃含量不超过5％，表征环烷油特性的CN％大于35％，硫、氮杂质的含量均不高于5ppm。
本发明所采用的催化剂为无定型硅铝负载铂-钯贵金属的芳烃深度加氢饱和催化剂，比表面积为200～350cm2/g，孔容为0.6～1.0ml/g，平均孔径在5～15nm，其中，孔径为100～1000nm的孔容占总孔容的8％～20％。
本发明所述的无定型硅铝负载铂-钯贵金属的芳烃深度加氢饱和催化剂使用的无定型硅铝载体中，SiO2含量为载体重量的60％～40％，Al2O3含量为载体重量的40％～60％。该载体是以硅铝化合物的浆液，经过老化、过滤、洗涤、干燥等程序制备得到的粉体，用粘结剂与总孔容为0.4～0.45ml/g、表面积为200～240m2/g的拟薄水铝石捏合、挤条成型为无定形硅铝载体
本发明所述的无定型硅铝负载铂-钯贵金属的芳烃深度加氢饱和催化剂中的贵金属主活性组分Pt的含量占催化剂重量的0.1～0.5％，助剂Pd的含量占催化剂重量的为0.3～0.8％，负载铂-钯的总重约占催化剂重量的0.4％～1.3％。
本发明所述的一段深度加氢和芳烃饱和精制工艺，是指在一段固定床反应器中，装载本发明所述的无定型硅铝负载铂-钯贵金属的芳烃深度加氢饱和催化剂，在临氢条件下处理本发明所述的加氢基础油原料。
在本发明所述的一段固定床反应器内，加氢基础油原料和氢气是一同从上而下经过反应床层，然后经气体分离单元，分离出氢气和生成油。其中分离出来的氢气可以循环使用，而生成油经过水蒸汽汽提/氮气汽提脱除反应过程生成的轻组分，即可得到最终的食品级环烷基白油产品。
本发明所述的一段深度加氢和芳烃饱和精制工艺，即在反应压力1.6MPa～20.0MPa，反应温度150℃～330℃，氢油体积比500～1000∶1，空速0.1～5.0h-1的条件下处理本发明所述的环烷基加氢基础油(40℃运动粘度39.5～700mm2/s，芳烃含量不大于5％，表征环烷油特性的CN％大于35％，硫、氮杂质的含量均不高于5mg/kg。)和氢气一次性通过本发明所述的无定型硅铝负载铂-钯贵金属的芳烃深度加氢饱和催化剂床层，从而制备出符合GB/T4853-94标准的食品级环烷基白油。
本发明所述的一段深度加氢和芳烃饱和精制的工艺条件为：反应压力6.0MPa～20.0MPa，反应温度180℃～300℃，氢油体积比500～1000∶1，空速0.5～2.0h-1。
本发明制备的食品级环烷基白油，其化学稳定性可满足美国药典USP对于药用白油易碳化物的要求，也符合美国国家处方集NF对药用白油硫含量的要求，同样满足欧洲药典第三次增补版、美国药典USP第23次增补版、美国食品药品监督管理局FDA针对“直接”食用的21.CFR 172.927和针对“间接”食品接触的21.CFR 178.3620(a)、21.CFR 172.878的要求。
GB/T4853-94食品级白油标准见表1。
表1GB/T4853-94食品级白油标准
具体实施方式
本发明所使用的环烷基加氢基础油原料为克拉玛依石化公司生产销售，其性质见表2。
表2环烷基加氢基础油性质
实施例1
采用本发明所述的无定型硅铝负载铂-钯贵金属的芳烃深度加氢饱和催化剂，以表2中描述的环烷油1为原料，在一段深度加氢和芳烃饱和精制工艺条件下，制备了40℃运动粘度中心值在45mm2/s的食品级环烷基白油，试验条件及所制得的食品级环烷基白油产品性质见表3。
表3本发明制备的40℃运动粘度中心值在45mm2/s的食品级环烷基白油
实施例2
采用本发明所述的无定型硅铝负载铂-钯贵金属的芳烃深度加氢饱和催化剂，以表2中描述的环烷油2为原料，在一段深度加氢和芳烃饱和精制工艺条件下，制备了40℃运动粘度中心值在150mm2/s的食品级环烷基白油，试验条件及所制得的食品级环烷基白油性质见表4。
表4本发明制备的40℃运动粘度中心值在150mm2/s的食品级环烷基白油
实施例3
采用本发明所述的无定型硅铝负载铂-钯贵金属的芳烃深度加氢饱和催化剂，以表2中所描述的环烷油3为原料，在一段深度加氢和芳烃饱和精制工艺条件下，制备了40℃运动粘度中心值在560mm2/s的食品级环烷基白油，试验条件及所制得的食品级环烷基白油性质见表5。
表5本发明制备的40℃运动粘度中心值在560mm2/s的食品级环烷基白油
实施例4
寿命试验：应用本发明的一段深度加氢和芳烃饱和精制工艺，我们还开展了10ml微反试验装置制备食品级环烷基白油的稳定性及寿命试验，试验结果表明，在空速大于0.5h-1的条件下连续运转2000小时后，制备的40℃运动粘度中心值在560mm2/s的食品级环烷基白油产品，其颜色、易碳化物均符合GB/T4853-94食品级白油标准。
Claims (3)
1.一种利用贵金属芳烃饱和催化剂制备食品级环烷基白油的方法，其特征在于：以环烷基馏分油经加氢处理得到的环烷基加氢基础油为原料，采用一段深度加氢和芳烃饱和精制工艺制备食品级环烷基白油产品，进行深度加氢和芳烃饱和精制工艺条件为：反应压力1.6MPa～20.0MPa，反应温度150℃～330℃，氢油体积比500～1000∶1，空速0.1～5.0h-1，一段深度加氢和芳烃饱和精制工艺所采用的催化剂是负载铂-钯贵金属的无定型硅铝载体的芳烃饱和精制催化剂，主活性组分Pt的含量占催化剂重量的0.1～0.5％，助剂Pd的含量占催化剂重量的0.3～0.8％，负载铂-钯的总重约占催化剂重量的0.4％～1.3％。
2.按照权利要求1所述的利用贵金属芳烃饱和催化剂制备环烷基食品级白油的方法，其特征在于：环烷基加氢基础油原料为芳烃含量小于5％，表征环烷油特性CN％大于30％，40℃运动粘度介于39.5～700mm2/s环烷基加氢基础油。
3.按照权利要求1所述的利用贵金属芳烃饱和催化剂制备环烷基食品级白油的方法，其特征在于进行深度加氢和芳烃饱和精制工艺条件为：反应压力6.0MPa～20.0MPa，反应温度180℃～300℃，氢油体积比500～1000∶1，空速0.5～2.0h-1。
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