RU2706335C1 - Способ приготовления катализатора для процесса гидроочистки прямогонной дизельной фракции - Google Patents

Способ приготовления катализатора для процесса гидроочистки прямогонной дизельной фракции Download PDF

Info

Publication number
RU2706335C1
RU2706335C1 RU2018145231A RU2018145231A RU2706335C1 RU 2706335 C1 RU2706335 C1 RU 2706335C1 RU 2018145231 A RU2018145231 A RU 2018145231A RU 2018145231 A RU2018145231 A RU 2018145231A RU 2706335 C1 RU2706335 C1 RU 2706335C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
hydrofining
straight
hydrogen
nimo
Prior art date
Application number
RU2018145231A
Other languages
English (en)
Inventor
Галина Александровна Бухтиярова
Евгения Николаевна Власова
Михаил Борисович Демидов
Ирина Валерьевна Делий
Павел Васильевич Александров
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ)
Priority to RU2018145231A priority Critical patent/RU2706335C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2706335C1 publication Critical patent/RU2706335C1/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/04Alumina
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/28Molybdenum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/185Phosphorus; Compounds thereof with iron group metals or platinum group metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/188Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
    • B01J27/19Molybdenum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/02Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing
    • C10G45/04Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/02Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing
    • C10G45/04Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used
    • C10G45/06Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used containing nickel or cobalt metal, or compounds thereof
    • C10G45/08Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used containing nickel or cobalt metal, or compounds thereof in combination with chromium, molybdenum, or tungsten metals, or compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G65/00Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only
    • C10G65/02Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only plural serial stages only
    • C10G65/04Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only plural serial stages only including only refining steps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам приготовления катализатора для процесса гидроочистки прямогонной дизельной фракции. Способ приготовления катализатора NiMo/Аl2О3 для процесса гидроочистки прямогонной дизельной фракции содержит активный компонент, в состав которого входят окислы никеля, молибдена и фосфора, диспергированные на алюмооксидном носителе, способ заключается в пропитке гранул алюмооксидного носителя раствором для пропитки с последующей сушкой, раствор для пропитки готовят последовательным растворением ортофосфорной кислоты, оксида молибдена (VI), гидроксида и/или оксида никеля и диэтиленгликоля в дистиллированной воде. Технический результат - улучшение технологичности способа приготовления катализатора. 1 табл.

Description

Изобретение относится к способам приготовления сульфидных катализаторов, предназначенных для совместного гидрооблагораживания триглицеридов жирных кислот и прямогонной дизельной фракции с целью получения низкосернистых углеводородных фракций. Полученные углеводородные фракции могут непосредственно использоваться в качестве дизельного топлива или могут быть при необходимости дополнительно обработаны в процессе изомеризации с целью улучшения низкотемпературных свойств.
Использование возобновляемых ресурсов в качестве сырья для производства экологически чистых моторных топлив стимулируется снижением запасов и ухудшением качества углеводородного сырья, а также введением законодательных нормативов, направленных на снижение выбросов парниковых газов, главным образом, диоксида углерода, для замедления глобального повышения температуры и изменения климата. Гидрооблагораживание триглицеридов жирных кислот (ТЖК) является одним из наиболее перспективных подходов, так как в результате получается смесь алканов. Этот продукт не содержит кислород, характеризуется высоким цетановым индексом и стабильностью, смешивается с традиционным дизельным топливом в любых пропорциях, что позволяет использовать имеющуюся инфраструктуру для его транспортировки и хранения и не требует адаптации автомобильных двигателей. В качестве сырья может использоваться широкий спектр непищевых растительных масел (рапсового, рыжикового, пальмового и т.д.), отработанные пищевые масла, животные жиры, талловые масла и т.д. [J.K. Satyarthi, Т. Chiranjeevi, D.T. Gokak, P.S. Viswanathan, An overview of catalytic conversion of vegetable oils/fats into middle distillates, Catalysis Science & Technology, 3 (2013) 70-80; M. Al-Sabawi, J.W. Chen, Hydroprocessing of Biomass-Derived Oils and Their Blends with Petroleum Feedstocks: A Review, Energy & Fuels, 26 (2012) 5373-5399].
В промышленных процессах для переработки триглицеридов жирных кислот используют традиционные сульфидные CoMo/Al2O3 и NiMo/Аl2О3 катализаторы гидроочистки [D. Kubicka, V. Tukac, Hydrotreating of Triglyceride-Based Feedstocks in Refineries, Advances in Chemical Engineering, V. 42, 2013, Pages 141-194.]. Триглицериды жирных кислот, в отличие от нефтяного сырья, не содержат серу, поэтому для поддержания катализаторов в активном сульфидном состоянии необходимо постоянно добавлять в реакционную смесь осерняющий агент, чаще всего диметилдисульфид [Kubicka, D., Horacek J., Deactivation of HDS catalysts in deoxygenation of vegetable oils // Applied Catalysis A, 394 (2011) 9-17.]. При гидрооблагораживании ТЖК в смеси с нефтяными фракциями сероводород, образующийся при превращении серосодержащих соединений нефтяных дистиллятов, способствует сохранению активного компонента в сульфидном состоянии. При этом совместная переработка триглицеридов в смеси с нефтяными фракциями приводит к улучшению потребительских свойств моторных топлив: увеличению цетанового числа, снижению плотности, содержания азота и ароматических соединений. Способы гидрооблагораживания ТЖК на сульфидных катализаторах в смеси с нефтяными дистиллятами описаны в патентах (ЕР 2428548, C10G 3/00, 14.03.12) и (US 9556387, C10G 49/04, 31.01.2017).
Хорошо известно, что реакции гидродеоксигенации ТЖК в присутствии традиционных сульфидных CoMo/Al2O3 и NiMo/Al2O3 катализаторов протекают по двум маршрутам: путем удаления кислорода в виде воды или через отщепление молекул СО/СО2 [Furimsky Е., Hydroprocessing challenges in biofuels production // Catalysis Today, 217 (2013) 13-56]. Образующиеся оксиды углерода могут подвергаться гидрированию, что приводит к дополнительному расходу водорода; а углекислый газ в присутствии воды вызывает коррозию оборудования. Удаление газов (монооксида углерода и метана), образующихся в ходе гидродеоксигенации триглицеридов, требует дополнительных затрат на внедрение технологий очистки циркулирующего водорода. Накопление метана и СО в циркулирующем газе приведет к снижению парциального давления водорода, чистота которого является одним из критических параметров для получения низкосернистого дизельного топлива (<10 ррm серы) из нефтяных фракций [A. Stanislaus, A. Marafi, М.S. Rana. Recent advances in the science and technology of ultra-low sulfur diesel (ULSD) production // Catalysis Today. - 2010. - V. 153. - P. 1-68].
Известно, что гидродеоксигенация ТЖК протекает без образования оксидов углерода в присутствии Mo/Al2O3 катализатора (US 8546626, B01J 21/02, 01.10.2013) или в присутствии NiМо/Аl2О3 катализатора с контролируемым отношением Ni/Mo, в пределах 0-0,095, предпочтительно, в пределах 0-0,03 (US 8552235, С07С 1/24, 08.10.2013).
Предложен способ гидрооблагораживания нефтяных дистиллятов совместно с ТЖК, предназначенный для получения углеводородных фракций с содержанием серы менее 10 ррm (мг/кг) с использованием сульфидных катализаторов, отличающихся составом активного компонента (US 2012/0216450, C10L 1/00, 30.08.2011). Метод включает две стадии: на первой стадии смесь нефтяного сырья и ТЖК вместе с водородом проходит через катализатор, включающий, по крайней мере, один элемент из группы VI В (преимущественно Мо) и может включать один элемент из группы VIII (преимущественно Ni) при соотношении перечисленных элементов 0-0,095, на котором протекает селективная, без образования оксидов углерода, гидродеоксигенация ТЖК. На второй стадии поток из первой стадии проходит через сульфидный NiМо/Аl2О3 катализатор гидроочистки (Ni/Mo-0,4), где протекают реакции гидрообессеривания, гидродеазотирования и гидрирования ароматических соединений. Согласно изобретению, предпочтительной для гидрооблагораживания является смесь, содержащая 70-99 мас. % нефтяных дистиллятов и 1-30 мас. % возобновляемого сырья, включая животные и растительные жиры, а также их смеси; гидродеоксигенацию рекомендуется проводить при температуре 120-450°С (предпочтительно 180-310°С), давлении 1-10 МПа (предпочтительно 1-6 МПа), объемной скорости 0,1-10 час-1 (предпочтительно 0,2-5 час-1), отношении водород/сырье 50-3000 Нм33 (предпочтительно 150-1500 Нм33). Гидроочистку продуктов, полученных на первой стадии, проводят в присутствии сульфидного NiMo/Al2O3 катализатора при температуре 250-450°С (предпочтительно 300-400°С), давлении 0,5-30 МПа (предпочтительно 1-25 МПа), объемной скорости 0,1-20 час-1 (предпочтительно 0,2-4 час-1), отношении водород/сырье 50-2000 Нм33.
Недостатком описанного выше способа является наличие большого количества воды в продуктах гидродеоксигенации, поступающей на стадию гидроочистки, что может приводить к необратимой дезактивации и снижению срока службы NiMo/Al2О3 катализатора второй стадии в результате длительного контакта с водяным паром при повышенной температуре. Кроме того, гидродеоксигенация растительных масел сопровождается значительным потреблением водорода, что приводит к снижению парциального давления водорода на стадии гидроочистки и снижению активности NiМо/Аl2О3 катализатора в процессе гидрообессеривания. Еще одним недостатком предлагаемого подхода является низкая активность сульфидного Mo/Al2O3 катализатора гидродеоксигенации в реакции превращения сернистых соединений, особенно при низких температурах его эксплуатации, что может приводить к дефициту сероводорода, необходимого для поддержания катализатора в сульфидном состоянии, в лобовом слое катализатора гидродеоксигенации и к его постепенной дезактивации, обусловленной потерей серы. И, наконец, при длительной эксплуатации лобовой слой катализатора может постепенно загрязняться соединениями Ni и Fe, поступающими вместе с сырьем, что приведет к формированию сульфидов никеля и железа, активных в реакциях декарбонилирования и декарбоксилирования, и к увеличению образования оксидов углерода.
Наиболее близким является способ гидрооблагораживания нефтяных дистиллятов и ТЖК с использованием послойной загрузки катализаторов и раздельной подачей сырья в реактор (или в реакторы) (Пат. RU 2652991, C10L 1/00, 04.05.2018).
В первый слой подается водород и прямогонная дизельная фракция, где происходит ее гидроочистка в присутствии сульфидного NiMo/Al2O3 катализатора; после этого гидроочищенная дизельная фракция в смеси с водородом и образовавшимся сероводородом поступает во второй слой (реактор) вместе с потоком ТЖК, где происходит селективная гидродеоксигенация растительного сырья в присутствии сульфидного Mo/Al2O3 катализатора. При таком подходе катализатор гидроочистки не подвергается воздействию водяного пара и эксплуатируется в более благоприятных условиях (при более высоком парциальном давлении водорода и в отсутствии водяного пара). При этом образовавшийся на стадии гидроочистки нефтяного сырья сероводород обеспечивает поддержание активной фазы Mo/Al2O3 катализатора в сульфидном состоянии. Предлагаемая последовательность расположения слоев катализаторов гидроочистки и гидродеоксигенации и порядок введения исходного сырья предотвращает опасность увеличения селективности превращения ТЖК по маршруту декарбонилирования в присутствии сульфидов Ni, Fe, накапливающихся в лобовом слое катализатора во время его эксплуатации.
В предлагаемом способе катализатор Mo/Al2O3 готовили методом пропитки гранул алюмооксидного носителя водным раствором, содержащим рассчитанные количества оксида молибдена (VI), ортофосфорной Н3РО4 и лимонной кислоты С6Н8О7×Н2О в качестве органической добавки, способствующей формированию высокодисперсной активной фазы [Stanislaus, A., A. Marafi, et al., Recent advances in the science and technology of ultra low sulfur diesel (ULSD) production // Catalysis Today 153 (2010) 1-68]. Для приготовления NiMo/Al2O3 катализатора в раствор предшественника активного компонента добавляли необходимое количество никеля (II) углекислого основного (водного) NiCOО3×Ni(ОН)2×H2О. Катализаторы использовали после сушки в потоке азота при комнатной температуре и в сушильном шкафу («Binder», Германия) при температуре (110±10)°С в течение 4 ч.
Недостатками предлагаемых способов приготовления катализаторов является использование лимонной кислоты в качестве органической добавки и никеля (II) углекислого основного в качестве предшественника никеля. Использование лимонной кислоты в промышленных масштабах требует повышенных мер безопасности из-за своей токсичности и способности образовывать взрывоопасные смеси в воздухе. Растворение никеля (II) углекислого основного сопровождается выделением углекислого газа и вспениванием пропиточного раствора, которое может приводить к неравномерному смачиванию гранул носителя и к неравномерному распределению активного компонента при проведении пропитки в промышленных условиях. При использовании других известных солей никеля - таких, как ацетат или нитрат, разложение исходных соединений происходит на стадии сушки и сопровождается выделением оксидов азота или дурно пахнущих продуктов разложения ацетата.
Изобретение решает задачу разработки более эффективного способа приготовления катализаторов гидрооблагораживания, позволяющего избежать использования лимонной кислоты, а также выделения газообразных продуктов разложения исходных солей на стадии растворения (как это происходит в случае с никелем (II) углекислым основным) или при термообработке.
Задача решается использованием гидроксида или оксида никеля вместо основного карбоната никеля и диэтиленгликоля вместо лимонной кислоты.
Технический результат - более экологически чистый, технологически простой и безопасный способ приготовления NiMo/Al2O3 и Mo/Al2O3 катализаторов гидрооблагораживания; обеспечивающих получение дизельного топлива с остаточным содержанием серы менее 10 мкг/кг при гидрооблагораживании ТЖК в смеси с нефтяными фракциями.
Для приготовления NiMo/Аl2О3 катализатора пропиточный раствор получали последовательным растворением кислоты ортофосфорной, молибдена (VI) окиси, гидроксида и/или оксида никеля и диэтиленгликоля в дистиллированной воде. Для приготовления Mo/Al2O3 катализатора использовали раствор, содержащий соединения молибдена, ортофосфорную кислоту и диэтиленгликоль. В качестве носителя использовали гранулы оксида алюминия с поперечным сечением в виде трилистника и диаметром 1,2 мм. Катализаторы сушили в потоке азота при комнатной температуре до сыпучего состояния, а затем в сушильном шкафу («Binder», Германия) при температуре 110°С в течение 2 ч и при температуре 220°С в течение 4 ч.
Поставленная задача решается также способом гидрооблагораживания ТЖК, основанном на послойной загрузке катализаторов гидроочистки и гидродеоксигенации и на раздельной подаче сырья в реактор (или в реакторы). В первый слой (реактор) подается водород и прямогонная дизельная фракция, где происходит ее гидроочистка в присутствии сульфидного NiMo/Аl2О3 катализатора; после этого гидроочищенная дизельная фракция в смеси с водородом и образовавшимся сероводородом поступает во второй слой (реактор) вместе с потоком ТЖК, где происходит селективная гидродеоксигенация растительного сырья в присутствии Мо/Аl2О3 катализатора.
Отличительными признаками NiМо/Аl2О3 и Mo/Al2O3 катализаторов, предлагаемых для гидрооблагораживания триглицеридов жирных кислот в смеси с нефтяными фракциями, является способ их приготовления, включающий пропитку носителя раствором, содержащим соединения Ni, Mo, ортофосфорную кислоту, органическую добавку, при соотношении Р/Мо, равном 0,09-0,1; отличающийся тем, что в качестве исходного соединения при приготовлении пропиточного раствора вместо солей никеля используется оксид или гидроксид никеля, а в качестве органической добавки - диэтиленгликоль.
Использование описанного выше способа приготовления позволяет повысить эффективность и экологическую безопасность производства NiМо/Аl2О3 и Mo/Al2O3 катализаторов гидрооблагораживания. Использование гидроксида или оксида никеля вместо его солей позволяет избежать вспенивания пропиточного раствора из-за выделения диоксида углерода при растворении никеля (II) углекислого основного, предотвращая неравномерное нанесение активных компонентов. Использование диэтиленгликоля вместо лимонной кислоты делает способ приготовления катализаторов более безопасным. Катализаторы гидрооблагораживания, приготовленные описанным выше способом, обеспечивают получение дизельного топлива с остаточным содержанием серы менее 10 мкг/кг при гидрооблагораживании ТЖК в смеси с нефтяными фракциями.
Для иллюстрации изобретения приведены примеры гидрооблагораживания рапсового масла в смеси с прямогонной дизельной фракцией в двухреакторной пилотной установке, диаметр каждого реактора - 26 мм, длина - 1300 мм. Сырье подавали с помощью жидкостных хроматографических насосов Gilson-305 из емкостей, расположенных на весах, расход сырья контролировали по изменению массы. Водород дозировали автоматическими дозаторами Bronkhorst, сырье и водород поступали в реактор сверху вниз. Реакторы размещены в трубчатых печах с тремя независимыми зонами нагрева, обеспечивающими наличие изотермической зоны в центральной части реактора. Тестирование проводили с использованием гранул катализаторов в виде трехлистника с диаметром 1,2 мм и длиной 4-6 мм. Необходимое количество гранул катализатора (длиной 4-6 мм) загружали в реактор, разбавляя его мелкими частицами карбида кремния (фракция 0,1-0,25 мм) в объемном соотношении 1:4. Перед проведением экспериментов проводили сульфидирование катализаторов прямогонной дизельной фракцией (ПДФ), содержащей дополнительно 0,6 мас. % серы в виде диметилдисульфида (при объемной скорости 2 час-1, соотношении водород/сырье - 300, давлении водорода - 3,5 МПа) в несколько этапов: при температуре 240°С в течение 8 ч, при температуре 340°С в течение 6 ч, скорость увеличения температуры между этапами составляла 25°С в час. После окончания сульфидирования катализатор эксплуатировался в процессе гидроочистки прямогонной дизельной фракции в течение 3 суток, после чего во второй реактор подавали рапсовое масло. Испытания катализаторов проводили в условиях, описанных в примерах 1-4.
В примерах, иллюстрирующих изобретение, в первый реактор помещали NiMo/Al2O3 катализатор гидроочистки, а во второй - Mo/Al2O3 катализатор гидродеоксигенации; соотношение катализаторов гидроочистки и гидродеоксигенации изменялось от 2:1 до 1:2. Прямогонную дизельную фракцию вместе с водородом подавали в первый реактор, а рапсовое масло - во второй. Продукт после второго реактора поступает в сепаратор, где происходит разделение на жидкую и газовую фазу, жидкая фаза продувается азотом для удаления сероводорода и аммиака. Полученные продукты анализируют для определения остаточного содержанием серы и кислорода. Общее содержание серы (при содержании ≥50 мг/кг) определяли с помощью энергодисперсионного рентгено-флуоресцентного анализатора Lab-X 3500SCl, определение микроколичеств азота и серы проводят с помощью анализатора серы/азота ANTEK 9000NS в соответствии с методиками ASTM D 5762 и ASTM D 5453, соответственно. Содержание кислорода определяли с использованием CHNSO элементного анализатора Vario EL Cube (Elementar Analysensysteme GmbH, Германия). Селективность реакции по маршруту декарбонилирования, рассчитанная по результатам анализа оксидов углерода в газовой фазе как отношение количества образовавшихся оксидов углерода к теоретически возможному количеству, не превышает 3% во всех экспериментах.
Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами, отражающими зависимость содержания серы в продуктах гидрооблагораживания от способа приготовления используемых катализаторов, количества NiМо/Аl2О3 катализатора гидроочистки и Мо/Аl2О3 катализатора гидродеоксигенации, условий проведения процесса. Результаты испытаний приведены в таблице.
Примеры 1-3 иллюстрируют способ приготовления катализаторов.
Пример 1 Согласно прототипу
В примере, согласно прототипу, гранулированный алюмооксидный носитель получали путем смешения порошков оксида и гидроксида алюминия с последующим формованием через лабораторный шприц с фильерой, имеющей отверстие в виде трилистника размером 1,2±0,1 мм. Сформованные гранулы сушили при температуре (110±10)°С в сушильном шкафу («Binder», Германия) в течение 12 ч. Высушенные гранулы носителя прокаливали в проточном реакторе в токе воздуха при температуре (550±10)°С в течение 4 ч. Текстурные характеристики полученного носителя: Sуд м2/г - 235; объем пор, см3/г - 0,79; средний диаметр пор,
Figure 00000001
- 134.
Для приготовления Mo/Al2O3 катализатора гидродеоксигенации согласно прототипу 40 г носителя пропитывают раствором, приготовленным следующим образом. К 100 мл дистиллированной воды при температуре 70°С добавляют при постоянном перемешивании последовательно 3,0 мл фосфорной кислоты и 16,2 г триоксида молибдена. После растворения триоксида молибдена раствор упаривают до 50 мл, температуру снижают до 50±5°С и добавляют 16,88 г моногидрата лимонной кислоты. Термообработку полученного катализатора проводят в потоке воздуха при температуре (110±10)°С в течение 4 ч. Содержание активных компонентов в Mo/Al2O3 катализаторе составляет, мас. %: МoО3 - 18,6 (после прокаливания в муфеле при температуре 550°С в течение 4 ч).
Для приготовления NiMo/Al2O3 катализатора гидроочистки согласно прототипу 40 г носителя пропитывают раствором, приготовленным следующим образом. К 100 мл дистиллированной воды при температуре 70°С добавляют при постоянном перемешивании последовательно 3,0 мл ортофосфорной кислоты и 16,2 г триоксида молибдена. После растворения триоксида молибдена раствор упаривают до 50 мл, температуру снижают до 50±5°С и добавляют последовательно 16,88 г моногидрата лимонной кислоты и 5,34 г никеля (II) углекислого основного. Полученный раствор перемешивают до полного растворения активных компонентов. После пропитки термообработку полученного катализатора в потоке воздуха при температуре (110±10)°С в течение 4 ч. Содержание активных компонентов в катализаторе составляет, мас. %: МoО3 - 18,1, NiO - 4,7 (после прокаливания в муфеле при температуре 550°С в течение 4 ч).
Для проведения гидрооблагораживания ТЖК в смеси дизельной фракцией в примере, согласно прототипу, два реактора соединяли последовательно, в первый реактор помещали NiМо/Аl2О3 катализатор гидроочистки (40 мл), а во второй - Мо/Аl2О3 катализатор гидродеоксигенации (20 мл). Для тестирования катализаторов использовали прямогонную дизельную фракцию и рапсовое масло. Прямогонная дизельная фракция имеет следующие характеристики: содержание серы -1,03 мас. %, содержание азота - 150 мг/кг, содержание кислорода - 680 мг/кг, плотность - 0,847 г/см3. Суммарная доля кислот C18 (олеиновой, линолевой, линоленовой и стеариновой) в использованном в работе растительном масле составляет 90,5% мас. %, содержание кислорода - 11,19 мас. %.
Прямогонную дизельную фракцию и водород подавали в первый реактор, где протекали реакции гидроочистки. Выходящая из первого реактора смесь углеводородов, водорода и образовавшегося сероводорода смешивалась с рапсовым маслом перед входом во второй реактор. Сырье подавалось в таком количестве, чтобы массовая доля рапсового масла в сырье составила 30 мас. %, а объемная скорость - 1,25 ч-1. Отношение водород/сырье, рассчитанное на общее количество дизельной фракции и рапсового масла, составляло 600 Нм водорода/м сырья, давление водорода - 4,0 МПа, температура -340°С.
Показатели процесса гидрооблагораживания приведены в таблице.
Пример 2.
В примере, согласно изобретению, использовали гранулированный алюмоок-сидный носитель, полученный по примеру 1.
Для приготовления Mo/Al2O3 катализатора гидродеоксигенации согласно изобретению 40 г носителя пропитывают раствором, приготовленным следующим образом. К 100 мл дистиллированной воды при температуре 70°С добавляют при постоянном перемешивании последовательно 3,0 мл ортофосфорной кислоты и 16,2 г триоксида молибдена. После растворения триоксида молибдена раствор упаривают до 50 мл, температуру снижают до 50±5°С и добавляют 8,1 г диэтиленгликоля. Термообработку полученного катализатора проводят в потоке воздуха при температуре (110±10)°С в течение 4 ч. Содержание активных компонентов в Mo/Al2O3 катализаторе составляет, мас. %: МoО3 - 18,3 (после прокаливания в муфеле при температуре 550°С в течение 4 ч).
Для приготовления NiMo/Аl2О3 катализатора гидроочистки согласно изобретению 40 г носителя пропитывают раствором, приготовленным следующим образом. К 100 мл дистиллированной воды при температуре 70°С добавляют при постоянном перемешивании последовательно 3.0 ортофосфорной кислоты и 16,2 г триоксида молибдена. После растворения триоксида молибдена раствор упаривают до 50 мл, температуру снижают до 50±5°С и добавляют последовательно 3.6 г оксида никеля и 8.1 г диэтиленгликоля. Полученный раствор перемешивают до полного растворения активных компонентов. После пропитки катализатор сушат в потоке азота при комнатной температуре до сыпучего состояния, а затем в сушильном шкафу при температуре (110±10)°С в течение 2 ч и при температуре 220 С в течение 4 ч. Содержание активных компонентов в катализаторе составляет, мас. %: МoО3 - 18,4, NiO - 4,3; Р2О3 - 3,9 (после прокаливания в муфеле при температуре 550°С в течение 4 ч).
Гидрооблагораживание рапсового масла в смеси с дизельной фракцией проводили в условиях, описанных в примере 1. Показатели процесса гидрооблагораживания приведены в таблице 1.
Пример 3.
Способ гидрооблагораживания рапсового масла в смеси с прямогонной дизельной фракцией по примеру 2, отличающийся тем, что при приготовлении NiМо/Аl2О3 катализатора гидроочистки при приготовлении пропиточного раствора использовали гидроксид никеля. Содержание активных компонентов в катализаторе составляет, мас.%: МоО3 - 17,9, NiO - 4,0 (после прокаливания в муфеле при температуре 550°С в течение 4 ч).
Гидрооблагораживание рапсового масла в смеси с дизельной фракцией проводили в условиях, описанных в примере 1. Показатели процесса гидрооблагораживания приведены в таблице.
Примеры 4, 5 иллюстрируют способы гидрооблагораживания ТЖК в смеси с нефтяными дистиллятами.
Пример 4.
Способ гидрооблагораживания рапсового масла в смеси с прямогонной дизельной фракцией по примеру 2, отличающийся тем, что в первый реактор загружали 20 мл NiМо/Аl2О3 катализатора гидроочистки, во второй - 40 мл Mo/Al2O3 катализатора гидродеоксигенации; а гидрооблагораживание проводили при объемной скорости 1,5 ч-1, давлении водорода - 7,0 МПа и соотношении водород/сырье - 500 Нм водорода/м сырья.
Показатели процесса гидрооблагораживания приведены в таблице.
Пример 5.
Способ по примеру 3, отличающийся тем, что гидрооблагораживание проводили при объемной скорости 1,1 ч-1, давлении водорода - 4,0 МПа и соотношении водород/сырье - 1000 Нм3 водорода/м3 сырья.
Показатели процесса гидрооблагораживания приведены в таблице.
Как видно из представленных примеров и таблицы, гидрооблагораживание рапсового масла в смеси с прямогонной дизельной фракции с использованием NiМо/Аl2О3 катализатора гидроочистки и Мо/Аl2О3 катализатора гидродеоксигенации, загруженных послойно, обеспечивает получение продукта с остаточным содержанием серы, не превышающим 10 мкг/кг. Продукты гидрооблагораживания, полученные с использованием предлагаемых катализаторов (Примера 2) и катализаторов согласно прототипа (Пример 1), содержат сопоставимое количество серы.
Таким образом, предлагаемый способ получения NiМо/Аl2О3 катализатора гидроочистки и Мо/Аl2О3 катализатора гидродеоксигенации позволяет решить задачу гидрооблагораживания ТЖК в смеси с нефтяными фракциями при использовании более экологически чистого и технологически простого способа катализаторов гидрооблагораживания.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет решить задачу гидрооблагораживания триглицеридов жирных кислот в смеси с нефтяными фракциями в низкосернистые углеводородные фракции при использовании более безопасного и технологически простого способа приготовления катализаторов.
Figure 00000002

Claims (1)

  1. Способ приготовления катализатора NiMo/Аl2О3 для процесса гидроочистки прямогонной дизельной фракции, содержащий активный компонент, в состав которого входят окислы никеля, молибдена и фосфора, диспергированные на алюмооксидном носителе, заключающийся в пропитке гранул алюмооксидного носителя раствором для пропитки с последующей сушкой, раствор для пропитки готовят последовательным растворением ортофосфорной кислоты, оксида молибдена (VI), гидроксида и/или оксида никеля и диэтиленгликоля в дистиллированной воде.
RU2018145231A 2018-12-20 2018-12-20 Способ приготовления катализатора для процесса гидроочистки прямогонной дизельной фракции RU2706335C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145231A RU2706335C1 (ru) 2018-12-20 2018-12-20 Способ приготовления катализатора для процесса гидроочистки прямогонной дизельной фракции

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145231A RU2706335C1 (ru) 2018-12-20 2018-12-20 Способ приготовления катализатора для процесса гидроочистки прямогонной дизельной фракции

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2706335C1 true RU2706335C1 (ru) 2019-11-18

Family

ID=68579874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018145231A RU2706335C1 (ru) 2018-12-20 2018-12-20 Способ приготовления катализатора для процесса гидроочистки прямогонной дизельной фракции

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2706335C1 (ru)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0601722A1 (en) * 1992-11-18 1994-06-15 Sumitomo Metal Mining Company Limited Catalysts for hydrotreating hydrocarbon oils and methods of preparing the same
EP2106430A2 (fr) * 2006-12-22 2009-10-07 Ifp Procédés d'hydrotraitement d'un mélange constitué d'huiles d'origine animale ou végétale et de coupes pétrolières avec stripage intermédiaire
US20120216450A1 (en) * 2009-09-02 2012-08-30 IFP Energies Nouvelles Method of converting feeds from renewable sources in co-processing with a petroleum feed using a catalyst based on nickel and molybdenum
RU2464297C2 (ru) * 2006-11-15 2012-10-20 Эни С.П.А. Способ получения углеводородных фракций из смесей биологического происхождения
RU2495082C2 (ru) * 2008-09-10 2013-10-10 Хальдор Топсеэ А/С Способ и катализатор гидропереработки
RU2505582C2 (ru) * 2008-10-22 2014-01-27 Эни С.П.А. Углеводородная композиция, используемая в качестве топлива и горючего, полученная из компонентов нефти и биологического компонента
US20160107148A1 (en) * 2009-08-24 2016-04-21 Albemarle Europe Sprl Solutions and Catalysts Comprising Group VI Metal, Group VIII Metal, and Phosphorus
RU2602278C1 (ru) * 2015-11-11 2016-11-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Катализатор и процесс гидродеоксигенации растительного сырья с его использованием
RU2652991C1 (ru) * 2017-12-28 2018-05-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Способ гидрооблагораживания триглицеридов жирных кислот в смеси с нефтяными фракциями

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0601722A1 (en) * 1992-11-18 1994-06-15 Sumitomo Metal Mining Company Limited Catalysts for hydrotreating hydrocarbon oils and methods of preparing the same
RU2464297C2 (ru) * 2006-11-15 2012-10-20 Эни С.П.А. Способ получения углеводородных фракций из смесей биологического происхождения
EP2106430A2 (fr) * 2006-12-22 2009-10-07 Ifp Procédés d'hydrotraitement d'un mélange constitué d'huiles d'origine animale ou végétale et de coupes pétrolières avec stripage intermédiaire
RU2495082C2 (ru) * 2008-09-10 2013-10-10 Хальдор Топсеэ А/С Способ и катализатор гидропереработки
RU2505582C2 (ru) * 2008-10-22 2014-01-27 Эни С.П.А. Углеводородная композиция, используемая в качестве топлива и горючего, полученная из компонентов нефти и биологического компонента
US20160107148A1 (en) * 2009-08-24 2016-04-21 Albemarle Europe Sprl Solutions and Catalysts Comprising Group VI Metal, Group VIII Metal, and Phosphorus
US20120216450A1 (en) * 2009-09-02 2012-08-30 IFP Energies Nouvelles Method of converting feeds from renewable sources in co-processing with a petroleum feed using a catalyst based on nickel and molybdenum
RU2602278C1 (ru) * 2015-11-11 2016-11-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Катализатор и процесс гидродеоксигенации растительного сырья с его использованием
RU2652991C1 (ru) * 2017-12-28 2018-05-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Способ гидрооблагораживания триглицеридов жирных кислот в смеси с нефтяными фракциями

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2652991C1 (ru) Способ гидрооблагораживания триглицеридов жирных кислот в смеси с нефтяными фракциями
JP5330935B2 (ja) 航空燃料油基材の製造方法及び航空燃料油組成物
US9505986B2 (en) Fuel oil base and aviation fuel composition containing same
JP4832871B2 (ja) 水素化精製方法
US9464250B2 (en) Process for producing aviation fuel base oil
JP6014461B2 (ja) 水素下での前処理工程を含む連続的水素化処理による、再生可能材料を用いるパラフィン燃料の製造
JP6014460B2 (ja) 前処理工程を含む連続的水素化処理による、再生可能な材料を用いるパラフィン燃料の製造
KR101452793B1 (ko) 수소화 정제방법
KR20100040727A (ko) 탄화수소유의 제조 방법
Varakin et al. Toward HYD/DEC selectivity control in hydrodeoxygenation over supported and unsupported Co (Ni)-MoS2 catalysts. A key to effective dual-bed catalyst reactor for co-hydroprocessing of diesel and vegetable oil
EP3607027B1 (en) Hydrotreatment of feedstock from renewable sources using catalysts with a high content of active phase
RU2689416C1 (ru) Способ гидрооблагораживания триглицеридов жирных кислот в смеси с нефтяными фракциями
RU2706335C1 (ru) Способ приготовления катализатора для процесса гидроочистки прямогонной дизельной фракции
CN109294746B (zh) 一种油脂类原料加氢制备柴油馏分的方法
JP4658491B2 (ja) 環境対応軽油の製造方法
CN110964568B (zh) 一种柴油超深度加氢脱硫脱芳烃的方法
RU2602278C1 (ru) Катализатор и процесс гидродеоксигенации растительного сырья с его использованием
JP2017125113A (ja) 炭化水素留分の製造方法
RU2726796C1 (ru) Способ совместной гидропереработки триглицеридов жирных кислот и нефтяных дизельных фракций
TW201602336A (zh) 天然油及脂之催化脫氧方法
RU2725870C1 (ru) Катализатор для получения низкосернистого дизельного топлива
RU2722824C1 (ru) Способ получения низкосернистого дизельного топлива
FI130997B1 (en) Catalyst composition with redox-active carrier for simultaneous removal of oxygen and nitrogen
RU2612303C1 (ru) Катализатор гидродеоксигенации алифатических кислородсодержащих соединений и гидроизомеризации н-парафинов и способ его приготовления
RU2492922C1 (ru) Состав и способ синтеза катализатора гидродеоксигенации кислородсодержащего углеводородного сырья

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20201110

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201221

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210907