FR2563120A1 - Hydrocarbon reforming catalyst and process for its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
Catalyseur pour le reformage d'hydrocarbures, et pro
cédé pour sa fabrication ". Catalyst for reforming hydrocarbons, and pro
assigned for its manufacture ".
L'invention concerne un catalyseur à haute activité et à haute sélectivité pour la transformation hydrocatalytique de mélanges de benzène et d'hydrocarbures, à base d'un oxyde d'aluminium offrant une grande superficie et poreux, que l'on peut mettre en oeuvre, dans des conditions types de reformage pour la fabrication de carburants ainsi que de concentrés de produits aromatiques, et un procédé pour sa fabrication. The invention relates to a catalyst with high activity and high selectivity for the hydrocatalytic transformation of mixtures of benzene and hydrocarbons, based on an aluminum oxide offering a large surface area and porous, which can be used. , under typical reforming conditions for the manufacture of fuels as well as of aromatic product concentrates, and a process for its manufacture.
Pour le reformage des mélanges benzène hydrocarbures en fractions riches en combinaisons cycliques pour l'obtention de produits aromatiques et de composants carburants, on utilise des catalyseurs qui contiennent, comme composants principaux, du platine, des halogènes, et un oxyde d'aluminium poreux offrant une très grande superficie. For the reforming of benzene hydrocarbon mixtures into fractions rich in cyclic combinations to obtain aromatics and fuel components, catalysts are used which contain, as main components, platinum, halogens, and a porous aluminum oxide offering a very large area.
Les propriétés de ces catalyseurs, en particulier les critères de stabilité pour accentuer les conditions de réaction, peuvent être améliorées par modification du catalyseur et ont amené parfois à de nouvelles générations de catalyseurs. Dans la majorité des progrès techniques que l'on a fait connaitre l'amélioration des catalyseurs a été obtenue par l'addition de métaux ou d'oxydes métalliques ayant une activité stabilisante et activante, qui ont amené à créer un grand nombre de combinaisons catalytiques possibles. On peut citer comme exemples les brevets DD 138 509, DD 138 559,
DE-AS 1 645 715, DE-OS 2 260 697, DE-OS 2 141 420 et
DE-AS 2 044 630.The properties of these catalysts, in particular the stability criteria to accentuate the reaction conditions, can be improved by modification of the catalyst and have sometimes led to new generations of catalysts. In the majority of technical progress that has been made known, the improvement of catalysts has been obtained by the addition of metals or metal oxides having stabilizing and activating activity, which have led to the creation of a large number of catalytic combinations. possible. We can cite as examples the patents DD 138 509, DD 138 559,
DE-AS 1 645 715, DE-OS 2 260 697, DE-OS 2 141 420 and
DE-AS 2 044 630.
L'efficacité des catalyseurs peut aussi être influencée sensiblement en modifiant les propriétés du composant principal l'oxyde d'aluminium. Ainsi, on connaît des catalyseurs qui différent par leurs propriétés de porosité. L'influence de la porosité, en particulier de la répartition des pores, dans le catalyseur, sur le cours de la réaction de reformage est encore actuellement relativement peu claire, de sorte que les déclarations sont partiellement contestables. Suivant le brevet DE-OS 2 141 420 et le brevet DD 138 005, des effets avantageux doivent, par exemple, devenir possibles par une proportion élevée de macropores dans le catalyseur.Au contraire le document DE-OS 2 736 996 déclare que la proportion de macropores doit être limitée à un chiffre très faible et que la plus grande partie du volume des pores doit être constituée par des pores dont le diamètre se situe entre 5 et 7 mm. Dans le brevet DE-OS 2 652 116, on décrit pour le reformage et la déshydrogénation des catalyseurs très poreux, qui présentent des volumes de pores de l'ordre de 0,6 à 0,8 cm3/g, et des pores dont les rayons vont Jusqu'à 30 nm. Des catalyseurs ayant cette porosité sont relativement légers et conviennent peu pour des opérations sur des fractions contenant peu de combinaisons cycliques dans des reformeurs de grande puissance. En outre leur résistance mécanique est assez faible, de sorte que leur mise- en oeuvre dans des installations à lits de catalyseurs mobiles soulève des problèmes. The efficiency of the catalysts can also be significantly influenced by modifying the properties of the main component aluminum oxide. Thus, catalysts are known which differ in their porosity properties. The influence of porosity, in particular pore distribution, in the catalyst, on the course of the reforming reaction is still relatively unclear at present, so the claims are partially questionable. According to DE-OS 2 141 420 and DD 138 005, advantageous effects should, for example, become possible by a high proportion of macropores in the catalyst. On the contrary, DE-OS 2 736 996 states that the proportion of macropores should be limited to a very small number and that the greatest part of the volume of the pores should be constituted by pores with a diameter of between 5 and 7 mm. In DE-OS 2 652 116, very porous catalysts are described for reforming and dehydrogenation, which have pore volumes of the order of 0.6 to 0.8 cm3 / g, and pores whose rays range up to 30 nm. Catalysts having this porosity are relatively light and unsuitable for operations on fractions containing few cyclic combinations in high power reformers. In addition, their mechanical strength is quite low, so that their use in installations with beds of mobile catalysts raises problems.
Comme conséquence du caractère complexe des réactions de reformage, il a été décrit dans le brevet DD 145 112, pour les différents réacteurs d'un reformeur, des catalyseurs qui se distinguent, entre autres, par des différences de répartition des pores. As a consequence of the complex nature of the reforming reactions, it has been described in patent DD 145 112, for the various reactors of a reformer, catalysts which are distinguished, among other things, by differences in pore distribution.
Une solution de ce genre est onéreuse en ce qui concerne la préparation des catalyseurs, et son utilisation générale est limitée, car elle n'est pas utilisable par exemple dans des procédés où l'on travaille avec un lit de catalyseur fluidisé.A solution of this kind is expensive as regards the preparation of the catalysts, and its general use is limited, since it cannot be used, for example, in processes where one works with a fluidized catalyst bed.
On connait en outre des catalyseurs bi- et multimétalliques où les propriétés de catalyse sont améliorées par des composants promoteurs de différents types (par exemple le brevet DD 145 155, DE-OS 2 360 987, DE-OS 2 233 651, les brevets DD 101 379,
DD 112 467 et DD 106 863). Il est fréquemment décrit des effets spécifiques au point de vue du déroulement de la réaction, obtenus par des combinaisons déterminées de catalyseurs, où l'on mentionne, à côté d'effets favorisant l'activité, des effets amortissant cette activité (par exemple DE-OS 2 162 442). Dans beaucoup de cas, les catalyseurs bi-métalliques demandent des traitements spéciaux pour supprimer des réactions de fission non-sélectives.Bi- and multimetallic catalysts are also known in which the catalysis properties are improved by promoter components of different types (for example, the patent DD 145 155, DE-OS 2 360 987, DE-OS 2 233 651, the DD patents 101 379,
DD 112 467 and DD 106 863). Specific effects are frequently described from the point of view of the course of the reaction, obtained by determined combinations of catalysts, in which one mentions, alongside effects promoting activity, effects damping this activity (for example DE -OS 2,162,442). In many cases, bi-metallic catalysts require special treatments to suppress non-selective fission reactions.
Pour la fabrication des catalyseurs de reformage, des procédés d'imprégnation, qui ont fait leurs preuves, consistent en ce qu'il est assuré un dépôt de composants actifs, sous une forme hautement dispersée, sur des pièces moulées d'oxyde d'aluminium d'une surface très étendue et poreuse. Une répartition homogène des composants actifs qui se présentent avec une concentration relativement faible sur les pièces en oxyde d'aluminium peut être atteinte au moyen de co-adsorbants tels que des haloacides, ou par des additions de composés du plomb et de l'étain pour la fixation réglée d'un composé du platine sur oxyde d'aluminium (brevet DD 125 758).- Pour ces derniers additifs, on a pu observer-un effet direct défavorable sur les propriétés catalytiques du platine. For the manufacture of reforming catalysts, proven impregnation processes consist in the deposition of active components, in highly dispersed form, on castings of aluminum oxide. with a very large and porous surface. A homogeneous distribution of the active components which are present in a relatively low concentration on the aluminum oxide parts can be achieved by means of co-adsorbents such as haloacids, or by additions of lead and tin compounds to the controlled fixation of a platinum compound on aluminum oxide (patent DD 125 758). For these latter additives, it was possible to observe a direct unfavorable effect on the catalytic properties of platinum.
(3. Catal. 68, 42-50 (1981). La suppression de ce qu'on appelle l'effet de chromatographie soulève des problèmes en particulier dans la fabrication des catalyseurs biet multimétalliques. Dans différentes études techniques, on utilise, pour assurer une répartition homogene des composants, des additifs étrangers au système, ainsi, par exemple, des acides organiques fai-bles (brevet US 2 222 5503 de l'hydroxyde d'ammonium ou des alcoylamines inférieures (brevet US 3 976 560) ou aussi des alcools aminés (brevet US 3 976 650).(3. Catal. 68, 42-50 (1981). The elimination of the so-called chromatographic effect raises problems especially in the manufacture of bi and multimetallic catalysts. In various technical studies, it has been used to ensure a homogeneous distribution of components, additives foreign to the system, for example, weak organic acids (US patent 2,222,553 ammonium hydroxide or lower alkylamines (US patent 3,976,560) or also amino alcohols (US Patent 3,976,650).
Dans le brevet EU O 018 201, il est présenté un catalyseur platine-rhénium-cuivre, dont les propriétés catalytiques recommandées sont obtenues au moyen d'un procédé de fabrication onéreux, qui comprend une imprégnation en plusieurs étapes avec des neutralisations intercalées. Dans l'utilisation d'additifs étrangers au système, on ne peut pas exclure des effets défavorables sur le platine contenu dans le catalyseur. In US Pat. No. 018,201 a platinum-rhenium-copper catalyst is disclosed, the recommended catalytic properties of which are obtained by means of an expensive manufacturing process, which comprises a multistage impregnation with interleaved neutralizations. In the use of additives foreign to the system, one cannot exclude unfavorable effects on the platinum contained in the catalyst.
l'invention a pour objet de proposer un catalyseur amélioré pour le reformage de mélanges benzène-hydrocarbures, à base d'oxyde d'aluminium, qui se distingue par son activité et sa sélectivité élevées, et qui réponde aux exigences de stabilité mécanique, En même temps, l'invention a pour objet un procédé pour la fabrication de ce catalyseur. The object of the invention is to provide an improved catalyst for the reforming of benzene-hydrocarbon mixtures, based on aluminum oxide, which is distinguished by its high activity and selectivity, and which meets the requirements of mechanical stability. at the same time, the subject of the invention is a process for the manufacture of this catalyst.
I1 s'agit de proposer un catalyseur pour le reformage hydrocatalytique du benzène, à base d'oxyde d'aluminium, qui permette l'augmentation de la qualité des propriétés d'usage par une porosité appropriée du composant oxyde d'aluminium. This is to provide a catalyst for the hydrocatalytic reforming of benzene, based on aluminum oxide, which allows the quality of the properties of use to be increased by an appropriate porosity of the aluminum oxide component.
Le problème consiste en outre à mettre au point un procédé pour la fabrication d'un catalyseur de reformage des hydrocarbures, par lequel il se forme des catalyseurs qui se distinguent par la mise en oeuvre d'une quantité de matière plus faible, et en même temps par la réalisation de conditions économiques plus avantageuses dans les opérations de reformage. The problem also consists in developing a process for the manufacture of a catalyst for reforming hydrocarbons, by which catalysts are formed which are distinguished by the use of a smaller quantity of material, and at the same time. time by achieving more advantageous economic conditions in reforming operations.
A cet effet, l'invention propose un catalyseur pour le reformage d'hydrocarbures dans des conditions de reformage types pour fabriquer des fractions d'hydrocarbures riches en produits aromatiques ou des composants carburants anti-détonants, constitué d'agglomérés d'oxyde d'aluminium contenant au moins 0,1 à 1 X de masse de platine, 0,1 à 3 X de masse d'halogène, ainsi qu'éventuellement d'autres composants promoteurs, de préférence des VI à VIIIème sous-groupes, et/ou du
IVème groupe de la classification périodique des éléments, toujours dans un ordre de grandeur de 0,01 à 1 % de masse, catalyseur caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement d'agglomérés d'oxyde d'aluminium-gamma ayant une densité apparente se situant entre 0,40 et 0,75 kg/l, 2 une surface spécifique entre 160 et 280 m /g, et un
3 volume de pores d'au moins 0,50 cm3/g, la proportion en volume des pores dont le rayon est de 2 à 10 nm étant de 70 à 90 %, celle des pores dont le rayon est entre 50 et 1000 nm, de 2 à 20 X, et celle des pores dont le rayon est entre 1,5 et 4 nm, de 35 à 65 X du volume total des pores.To this end, the invention provides a catalyst for the reforming of hydrocarbons under typical reforming conditions to manufacture hydrocarbon fractions rich in aromatics or anti-detonating fuel components, consisting of agglomerates of carbon dioxide. aluminum containing at least 0.1 to 1 X mass of platinum, 0.1 to 3 X mass of halogen, as well as optionally other promoter components, preferably from VI to VIII subgroups, and / or of
IV group of the Periodic Table of the Elements, always in an order of magnitude of 0.01 to 1% by mass, catalyst characterized in that it consists essentially of agglomerates of aluminum-gamma oxide having an apparent density between 0.40 and 0.75 kg / l, 2 a specific surface area between 160 and 280 m / g, and a
3 pore volume of at least 0.50 cm3 / g, the proportion by volume of pores whose radius is from 2 to 10 nm being 70 to 90%, that of pores whose radius is between 50 and 1000 nm, from 2 to 20 X, and that of pores with a radius between 1.5 and 4 nm, from 35 to 65 X of the total pore volume.
Dans un mode de réalisation recommandé du catalyseur suivant l'invention la proportion en volume des pores dont les rayons sont de 50 à 1000 nm se situe entre 3 et 10 X et celui des pores dont les rayons sont de 1,5 à 3 nm, entre 15 et 40 X, calculé sur le volume total des pores. I1 s'est montré aussi très avantageux que le catalyseur suivant l'invention présente, dans le domaine des pores dont le rayon est de 1,5 à 2,5 nm, une proportion du volume des pores qui se situe entre 5 et 25 X.Pour arriver à ce résultat, l'invention propose un procédé pour la fabrication d'un catalyseur pour le reformage de fractions hydroraffinées d'hydrocarbures à des températures entre 720 et 820 K, et sous des pressions entre 1 et 4 MPa, en présence de gaz contenant de l'hydrogène, en utilisant des agglomérés d'oxyde d'aluminiumgamma, les précurseurs d'oxyde d'aluminium étant fabriqués par une réaction continue, et en deux étapes, de solutions de sel d'aluminium et d'aluminate de sodium donnant un hydrogel de boehmite, à des températures de 323 à 363 K, et à des pH de 7 à 8,5, le catalyseur contenant 0,1 à 1 X de masse de platine, et/ou 0,1 à 1 X de masse de rhénium et 0,1 à 3 X de masse d'halogène, ainsi qu'aumoins un des éléments chrome, molybdène, tungstène, cuivre, argent, gallium, silicium et iridium, dans une proportion de 0,001 à 1 X de masse, procédé caractérisé en ce qu'au moins les composants platine, rhénium et halogène sont appliqués, dans une étape d'imprégnation, sur les agglomérés d'oxyde d'aluminium, ces derniers étant traités, avant et/ou pendant l'étape d'imprégnation, avec des composés solubles-de l'aluminium, correspondant à une proportion d'aluminium de 0,1 à 5 X de masse, à des pH de 1 à 4,5 pendant au moins 30 minutes, la solution d'imprégnation présentant une teneur en substances alcalines se situant entre 0,3 et 30 mi'lli-gram-équivalents. In a recommended embodiment of the catalyst according to the invention, the proportion by volume of the pores whose radii are from 50 to 1000 nm is between 3 and 10 X and that of the pores whose radii are from 1.5 to 3 nm, between 15 and 40 X, calculated on the total pore volume. It has also been shown to be very advantageous that the catalyst according to the invention exhibits, in the field of pores with a radius of 1.5 to 2.5 nm, a proportion of the volume of the pores which is between 5 and 25 X To achieve this result, the invention provides a process for the manufacture of a catalyst for the reforming of hydrorefined fractions of hydrocarbons at temperatures between 720 and 820 K, and under pressures between 1 and 4 MPa, in the presence of gases containing hydrogen, using agglomerates of aluminum oxide gamma, the aluminum oxide precursors being made by a continuous reaction, and in two stages, of solutions of aluminum salt and aluminate of sodium giving a boehmite hydrogel, at temperatures of 323 to 363 K, and at pH of 7 to 8.5, the catalyst containing 0.1 to 1 X mass of platinum, and / or 0.1 to 1 X mass of rhenium and 0.1 to 3 X mass of halogen, as well as at least one of the elements chromium, molybdenum, tungsten, copper, silver, ga llium, silicon and iridium, in a proportion of 0.001 to 1 X by mass, a method characterized in that at least the components platinum, rhenium and halogen are applied, in an impregnation step, to the agglomerates of oxide of aluminum, the latter being treated, before and / or during the impregnation step, with soluble aluminum compounds, corresponding to an aluminum proportion of 0.1 to 5 X by mass, at pHs of 1 to 4.5 for at least 30 minutes, the impregnation solution having an alkaline content of between 0.3 and 30 mi'lli-gram-equivalents.
I1 est d'autre part avantageux que sensiblement tous les composants sont appliqués pendant l'étape d'imprégnation, que le traitement avec les composés d'aluminium s'opère pendant cette étape d'imprégnation et que la solution d'imprégnation présente des teneurs
en sodium entre 1 et 20 m/gr/équi. I1 est aussi avantageux qu'au cours de la fabrication du précurseur oxyde d'aluminium, on ajuste, dans le milieu réactionnel, des teneurs en oxyde d'aluminium de 30 à 90, ou mieux de 40 à 70 g/ d'A1203, et que les durées de séjour du mélange réactionnel dans la première étape se montent au maximum à 30 minutes, et dans la seconde étape à 30 à 240 minutes.It is on the other hand advantageous that substantially all the components are applied during the impregnation step, that the treatment with the aluminum compounds takes place during this impregnation step and that the impregnation solution has levels
sodium between 1 and 20 m / gr / equi. It is also advantageous that during the manufacture of the aluminum oxide precursor, aluminum oxide contents are adjusted in the reaction medium from 30 to 90, or better still from 40 to 70 g / of A1203, and that the residence times of the reaction mixture in the first stage amount to a maximum of 30 minutes, and in the second stage to 30 to 240 minutes.
La fabrication du précurseur oxyde d'aluminium est très importante pour la production du catalyseur suivant l'invention. Les hydrogels de Boehmite ainsi fabriqués peuvent être lavés jusqu'à être, dans une large mesure, exempts de produit alcalin, sans dépense trop élevée, et peuvent être façonnés, après séchage et broyage, sans soulever des problènes, en agglomérés de dimensions appropriées. Les catalyseurs fabriqués à base de ces agglomérés présentent une répartition des pores qui est associée, d'une façon surprenante, avec une activité catalytique particulière.The manufacture of the aluminum oxide precursor is very important for the production of the catalyst according to the invention. The Boehmite hydrogels thus produced can be washed to a large extent free of alkali, without undue expense, and can be shaped, after drying and grinding, without raising problems, into agglomerates of suitable size. The catalysts produced on the basis of these agglomerates exhibit a pore distribution which is associated, surprisingly, with a particular catalytic activity.
Les catalyseurs suivant l'invention sont caractérisés, en raison du mode spécial de fabrication du précurseur d'oxyde d'aluminium, par une très large répartition du volume des pores dans un éventail de rayons de 1 à 10 nm et se distinguent ainsi sensiblement des catalyseurs de composition analogue, qui présentent une courbe de répartition des pores relativement étroite.Cette proportion dominante du volume des pores dans la zone de rayons de pores entre 1 et 10, ainsi que la présence simultanée de pores dont les rayons- sont supérieurs à 50 nm sont manifestement associés à des effets catalytiques particuliers, et influencent d'une façon très avantageuse les propriétés du catalyseur de reformage. I1 est essentiel d'attirer l'attention sur ce que le composant oxyde d'aluminium du catalyseur suivant l'invention est constitué d'oxyde d'aluminium gamma pratiquement pur d'où il ressort une série d'avant-ages au point de vue de la résistance mécanique et des possibilités de réalisation technique du catalyseur. A côté du platine, en quantités qui seront de préférence de 0,25 à 0,60 % de masse, ainsi que des halogènes de pré- férence du chlore en proportion de 0,5 à 1,5 % de mas-se, les catalyseurs suivant l'invention contiennent en particulier du rhénium, en proportions de 0,1 à 0,60 de masse. The catalysts according to the invention are characterized, by virtue of the special method of manufacturing the aluminum oxide precursor, by a very wide distribution of the volume of the pores in a range of radii from 1 to 10 nm and thus differ significantly from catalysts of similar composition, which exhibit a relatively narrow pore distribution curve; this dominant proportion of the pore volume in the region of pore radii between 1 and 10, as well as the simultaneous presence of pores with radii greater than 50 nm are obviously associated with particular catalytic effects, and very advantageously influence the properties of the reforming catalyst. It is essential to draw attention to the fact that the aluminum oxide component of the catalyst according to the invention consists of practically pure gamma aluminum oxide from which a series of advantages emerge to the point of view of the mechanical resistance and the possibilities of technical realization of the catalyst. Besides platinum, in amounts which will preferably be 0.25 to 0.60% by mass, as well as halogens, preferably chlorine in a proportion of 0.5 to 1.5% by mass, the Catalysts according to the invention contain in particular rhenium, in proportions of 0.1 to 0.60 by weight.
Comme autres composants ayant une action promotrice et stabilisante, les catalyseurs peuvent contenir éventuellement des composants des VIème à VIIIème sous-groupes ainsi que du IVème groupe de la classification périodique des eléments ; les éléments chrome, molybdène, iridium, étain et/ou plomb, à des concentrations qui se situent entre 0,01 et 1 X de masse s'étant montrés particulièrement appropriés dans le catalyseur. Pour la fabrication suivant l'invention, l'art et la manière de l'imprégnation ont aussi leur importance.As other components having a promoting and stabilizing action, the catalysts may optionally contain components of the VIth to VIIIth subgroups as well as of the IVth group of the Periodic Table of the Elements; the elements chromium, molybdenum, iridium, tin and / or lead, at concentrations which lie between 0.01 and 1 X mass having proved particularly suitable in the catalyst. For the manufacture according to the invention, the art and manner of the impregnation are also important.
I1 s'est avéré avantageux que sensiblement tous les composants sont appliqués pendant l'étape d'imprégnation, que le traitement avec les composés d'aluminium s'opère pendant cette étape d'imprégnation à un pH compris entre 1 et 4,5 et que la solution d'imprégnation présente des teneurs en sodium entre 1 et 20 milli-gram-équivalents. It has been found to be advantageous that substantially all of the components are applied during the impregnation step, that the treatment with the aluminum compounds takes place during this impregnation step at a pH between 1 and 4.5 and that the impregnation solution has sodium contents between 1 and 20 milli-gram-equivalents.
Quand l'imprégnation est terminée, les agglomérés de catalyseur sont séchés d'une façon connue, et traités à des températures supérieures à 670 K, en atmosphère oxydante, pendant au moins 1 heure. When the impregnation is complete, the catalyst agglomerates are dried in a known manner, and treated at temperatures above 670 K, in an oxidizing atmosphere, for at least 1 hour.
Les agglomérés d'oxyde d'aluminium-gamma peuvent être utilisés sous la forme d-e baguettes ou de barrettes creuses ou sous la forme de particules sphériques.The aluminum-gamma oxide agglomerates can be used in the form of rods or hollow bars or in the form of spherical particles.
Suivant l'invention, conviennent, comme composés de l'aluminium, les chlorure, nitrate, sulfate, ou acétylacétonate d'aluminium. On a cependant constaté que l'utilisation du chlorure d'aluminium est particulièrement avantageuse, car avec ce composé, on peut en même temps, auster la teneur en chlore nécessaire dans le catalyseur, qui doit être avantageusement de 0,5 à 2 X de la masse. According to the invention, aluminum chloride, nitrate, sulphate or acetylacetonate are suitable as compounds of aluminum. However, it has been found that the use of aluminum chloride is particularly advantageous, because with this compound it is possible at the same time to adjust the chlorine content required in the catalyst, which should advantageously be from 0.5 to 2 X of the mass.
On a été surpris de constater que l'utilisation du procédé d'imprégnation suivant l'invention, conduit, en particulier, à obtenir des propriétés très avantageuses pour le catalyseur si les agglomérés d'oxyde d'aluminium-gamma mis en oeuvre présentent, avec un volume de pores de plus de 0,45 cm /g, une répartition du volume des pores relativement large pour les pores dont les rayons sont inférieurs à 10 nm. Cette répartition est caractérisée par une proportion en volume des pores de 70 à 90 % pour l'éventail de rayons de pores de 2 à 10 nm, de 35 à 65 % pour l'éventail des rayons de pores de 1,5 à 4 nm, et de 15 à 40 X pour l'éventail des rayons de pores de 1,5 à 3 nm.On a avantage à procéder, avant de les mettre en service pour le reformage des hydrocarbures, à une réduction des catalyseurs fabriqués, avec de l'hydrogène, à des températures entre 720 et 920 K. It was surprised to note that the use of the impregnation process according to the invention leads, in particular, to obtaining very advantageous properties for the catalyst if the agglomerates of aluminum-gamma oxide used exhibit, with a pore volume greater than 0.45 cm / g, a relatively wide pore volume distribution for pores with radii less than 10 nm. This distribution is characterized by a proportion by volume of the pores of 70 to 90% for the range of pore radii from 2 to 10 nm, from 35 to 65% for the range of pore radii from 1.5 to 4 nm. , and from 15 to 40 X for the range of pore radii from 1.5 to 3 nm. It is advantageous to proceed, before putting them into service for the reforming of hydrocarbons, to a reduction of the catalysts produced, with hydrogen, at temperatures between 720 and 920 K.
Le procédé de fabrication suivant l'invention garantit que tous les composants du catalyseur sont répartis uniformément sur toute la section transversale de l'aggloméré, et que, par suite, l'activité spécifique de chacun de ces composants, pour les hydrocarbures qui doivent réagir, est assurée. L'homogé- néité de la répartition des composants peut facilement être montrée par une analyse au moyen d'une micro-sonde à rayonnement électronique. De plus, le procédé décrit provoque une intense action d'échange entre l'oxyde d'aluminium et les composants actifs et permet la fabrication de catalyseurs particulièrement sélectifs et stables, qui offrent, en comparaison avec des catalyseurs suivant l'état antérieur de la tech-nique, des propriétés d'usage plus avantageuses.Les catalyseurs suivant l'invention sont, aussi, remarquablement appropriés pour la formation de produits aromatiques à partir de fractions spéciales d'hydrocarbures, et peuvent également trouver leur utilisation également dans les opérations de traitement avec régénération continue du catalyseur, en raison de leur remarquable stabilité à la régénération. The manufacturing process according to the invention ensures that all the components of the catalyst are distributed uniformly over the entire cross section of the agglomerate, and that, therefore, the specific activity of each of these components, for the hydrocarbons which are to react , is assured. The homogeneity of the distribution of the components can easily be shown by analysis using an electron beam micro-probe. In addition, the process described causes an intense action of exchange between the aluminum oxide and the active components and allows the manufacture of particularly selective and stable catalysts, which offer, in comparison with catalysts according to the prior state of the art. technically, more advantageous properties of use. The catalysts according to the invention are also remarkably suitable for the formation of aromatic products from special fractions of hydrocarbons, and can also find their use also in the operations of treatment with continuous regeneration of the catalyst, due to their remarkable stability to regeneration.
Exemples de réalisation
Exemple 1
On examine, dans un appareil à catalyser d'essai, de façon comparative, les catalyseurs de reformage A et B, pour le reformage d'un benzène hydroraffiné dont le champ d'ébullition est de 110 à 1800C.Examples of realization
Example 1
The reforming catalysts A and B are examined in a test catalyst for the reforming of a hydrorefined benzene, the boiling field of which is 110 to 1800C, in a comparative manner.
Les deux catalyseurs se présentent sous la forme de barrettes d'aggloméré d'un diamètre de 1,4 mm, et contiennent toutes deux 0,35 X de masse de
Pt, 0,35 % de masse de Re, et 1,1 X de masse de C1 et sont en outre caractérisés par les chiffres suivants
Catalyseur A Catalyseur B
Densité apparente kg/l 0,58 0,62 surface m/g 243 220 volume des pores cm /g 0,60 0,58 fraction pour rp: 2 à 10 nm % 81 93 fraction pour r : 1,5 à 4 nm X 57 32 p fraction pour r p : 1,5 à 3 nm X 35 10 fraction pour r : 1,5 à 2,5 nm X 21 4 p fraction pour r : 50 à 1000 nm X 7 2 p
Le catalyseur A caractérise un catalyseur suivant l'invention.The two catalysts are in the form of agglomerate strips with a diameter of 1.4 mm, and both contain 0.35 X mass of
Pt, 0.35 mass% of Re, and 1.1 mass X of C1 and are further characterized by the following digits
Catalyst A Catalyst B
Apparent density kg / l 0.58 0.62 surface m / g 243 220 pore volume cm / g 0.60 0.58 fraction for rp: 2 to 10 nm% 81 93 fraction for r: 1.5 to 4 nm X 57 32 p fraction for rp: 1.5 to 3 nm X 35 10 fraction for r: 1.5 to 2.5 nm X 21 4 p fraction for r: 50 to 1000 nm X 7 2 p
Catalyst A characterizes a catalyst according to the invention.
L'essai de catalyse a été effectué dans les conditions suivantes
Pression MPa 2,5 charge v/vh 2 rapport H2/KM 6 température OC 460 - 510 quantité de catalyseur cm3 150 caractéristiques de l'essence zone d'ébullition 110 à 1800C
Produits aromatiques 12 vol. X
Naphtène 24,5 vol X
Paraffine 63,5 X X
Soufre moins de 1 ppm
On a obtenu les résultats suivants
Catalyseur A Catalyseur B
Température K 761 770
Indice d'octane ROZ-O 97 96,5
Rendement en reformat-X de masse 87,5 86,5
Rendement en hydrogène X de masse 1,95 1,8
Exemple 2
Des agglomérés d'oxyde d'aluminiumgamma avec un diamètre de 1,5 mm et les caractéristiques de porosité suivantes 3
Volume des pores 0,58 cm proportion de pores dont le rayon est de 2 à 10 nm 83 % proportion de pores dont le rayon est de 1,5 à 4 nm 55 X proportion de pores dont le rayon est de 1,5 à 3 nm 30 % ont été recouverts avec une solution d'imprégnation qui présentait les teneurs suivantes, calculées sur la quantité d'A1203 mise en oeuvre - 0,3 X de la masse de platine-sous forme d'acide hexa
chloroplatinique, - 0,3 X de la masse de rhénium sous la forme d'acide
perrhénique, - 0,3 X de la masse de chrome sous la forme d'acide chro
mi que, - 0,5 % de la masse d'aluminium sous la forme de chlorure
d'aluminium, - 0,5 % de la masse de chlore soùs la forme d'acide
chlorhydrique.The catalysis test was carried out under the following conditions
Pressure MPa 2,5 load v / vh 2 H2 / KM ratio 6 temperature OC 460 - 510 quantity of catalyst cm3 150 characteristics of gasoline boiling zone 110 to 1800C
Aromatic products 12 vol. X
Naphthene 24.5 vol X
Paraffin 63.5 XX
Sulfur less than 1 ppm
The following results were obtained
Catalyst A Catalyst B
Temperature K 761 770
ROZ-O octane number 97 96.5
Mass reformate-X yield 87.5 86.5
Mass hydrogen X yield 1.95 1.8
Example 2
Agglomerates of aluminum oxide gamma with a diameter of 1.5 mm and the following porosity characteristics 3
Pore volume 0.58 cm proportion of pores with radius 2 to 10 nm 83% proportion of pores with radius 1.5 to 4 nm 55 X proportion of pores with radius 1.5 to 3 nm 30% were covered with an impregnation solution which exhibited the following contents, calculated on the quantity of A1203 used - 0.3 X of the mass of platinum - in the form of hexa acid
chloroplatinic, - 0.3 X of the mass of rhenium in the form of acid
perrhenic, - 0.3 X of the mass of chromium in the form of chro acid
mi that, - 0.5% of the mass of aluminum in the form of chloride
aluminum, - 0.5% of the mass of chlorine in the acid form
hydrochloric.
La solution contenait plus de 6m/r/équi. The solution contained more than 6m / r / equi.
de chlorure de sodium. Au bout de deux heures d'imprégnation, temps pendant lequel le pH de la solution est passé de 1,4 à 4,1, on a fait s'écouler la solution en excès, et l'on a calciné le catalyseur à 790 K, après le séchage à l'air pendant deux heures. Il présentait la composition suivante (calculé sur A1203) :
platine 0,30 X -de masse
rhénium 0,29 % de masse
chrome 0,03 X de masse
chlore 1,2 % de masse
On a pu vérifier l'homogénéité de-la répartition de tous les composants au moyen d'une micro-analyse à faisceau.of sodium chloride. After two hours of impregnation, during which time the pH of the solution rose from 1.4 to 4.1, the excess solution was drained off, and the catalyst was calcined at 790 K. , after air drying for two hours. It had the following composition (calculated on A1203):
platinum 0.30 X - mass
rhenium 0.29 mass%
chromium 0.03 X mass
chlorine 1.2% by mass
The homogeneity of the distribution of all the components could be verified by means of a beam microanalysis.
électronique. On a fabriqué, à base des agglomérés d'oxyde d'aluminiu.m-gamma mentionnés un catalyseur de comparaison ayant la même composition, pour la préparation duquel la solution d'imprégnation était exempte d'acalins et ne contenait pas d'aluminium. I1 a pu être constaté par la micro-analyse avec un faisceau électronique, que, dans ce catalyseur comparatif, le platine était appauvri, dans le centre des agglomérés dans une proportion pouvant aller jusqu'à 30 %, alors que les autres parties constituantes présentaient une répartition également homogène.electronic. A comparison catalyst having the same composition, for the preparation of which the impregnation solution was free of acalins and did not contain aluminum, was produced on the basis of the aluminum oxide agglomerates mentioned. It was possible to observe by micro-analysis with an electron beam, that, in this comparative catalyst, the platinum was depleted, in the center of the agglomerates in a proportion of up to 30%, while the other constituent parts exhibited an equally homogeneous distribution.
Une vérification comparative de la catalyse, dans des conditions types de reformage, dans un appareil d'essai de petites dimensions, avec un volume de catalyseur de 100 ml ont montré que le catalyseur fabriqué suivant l'invention demandait, pour arriver à un niveau de qualité correspondant ROZ-O 98-100, une température de réaction de 5 à 80K plus basse que le catalyseur comparatif.D'autre part, les autres avantages suivants du catalyseur fabriqué selon l'invention sont apparus
1 à 1,3 % de masse d'élévation du rendement en liquides,
durée d'efficacité du catalyseur de 30 à 40 % plus longue,
Exemple 3
Suivant l'état de la technique, on a transformé une solution de nitrate d'aluminium (100 g A1203/l ; 30 9 HN03 libre/l), à 750C, et à un pH de 7,2, en un hydrogel de Boehmite, par addition d'une solution d'ammoniac à 25 %. La réaction s'est opérée en continu dans un récipient à agitateur, dans lequel on a introduit en les dosant, par heure, 700 1 de solution de nitrate d'aluminium et environ 300 1 de solution ammoniacale. En faisant arriver de l'eau, la concentration a été ajustée à 30 g d'A1203/1.La suspension a été diluée, au bout d'environ 15 minutes, avec de l'eau, à une teneur en matière solide de 15 g d'Alz03/l, filtrée sur un filtrepresse, 1'hydrogel séparé a été lavé et ensuite séché à environ 1500C. Après l'avoir broyé, on a trituré l'hydrogel avec de l'eau en une masse plastique, que l'on a pressée, au moyen d'une extrudeuse, en barrettes d'environ 1,5 mm de diamètre, puis séché et calciné à environ 6000C pendant 3 heures. A partir d'une solution dans laquelle elles étaient immergées, les baguettes ont été imprégnées d'acide hexachloroplatinique et d'acide chlorhydrique, de sorte que le catalyseur après calcination à l'air à 5000C contenait 0,5 % de masse de platine et 0,95 % de masse de chlore.A comparative verification of the catalysis, under typical reforming conditions, in a test apparatus of small dimensions, with a volume of catalyst of 100 ml showed that the catalyst produced according to the invention required, in order to reach a level of corresponding quality ROZ-O 98-100, a reaction temperature of 5 to 80K lower than the comparative catalyst.On the other hand, the following other advantages of the catalyst produced according to the invention have emerged
1 to 1.3% by mass increase in liquid yield,
30 to 40% longer catalyst efficiency,
Example 3
According to the state of the art, a solution of aluminum nitrate (100 g A1203 / l; 30 9 free HN03 / l), at 750 ° C., and at a pH of 7.2, was transformed into a Boehmite hydrogel. , by adding a 25% ammonia solution. The reaction was carried out continuously in a stirred vessel, into which were introduced, dosing them, per hour, 700 l of aluminum nitrate solution and about 300 l of ammoniacal solution. By supplying water, the concentration was adjusted to 30 g of A1203/1. The suspension was diluted, after about 15 minutes, with water, to a solids content of 15. g AlzO3 / l, filtered through a filter press, the separated hydrogel was washed and then dried at about 1500C. After crushing it, the hydrogel was triturated with water into a plastic mass, which was pressed, by means of an extruder, into strips of about 1.5 mm in diameter, then dried. and calcined at about 6000C for 3 hours. From a solution in which they were immersed, the rods were impregnated with hexachloroplatinic acid and hydrochloric acid, so that the catalyst after calcination in air at 5000C contained 0.5% by mass of platinum and 0.95% by mass of chlorine.
L'examen de la porosite a donné les résultats suivants : volume des pores 0,54 cm3/g proportion pour rp : 2 à 10 nm 96 % proportion pour rp : 1,5 à 3 nm 12 % proportion pour rp : 1,5 à 2,5 nm 5 % proportion pour r : 50 à 1000 nm 2 % p superficie 215 m /g
Exemple 4
I1 a été fabriqué un catalyseur selon l'invention, comme suit
La solution de nitrate d'aluminium mentionnée dans l'exemple 3 a été transformée en hydrogel de boehmite avec une solution d'aluminate de sodium (310 g d'A1203/1 : 370 g de NaOH/l), à une température de 700C et à un pH de 7,6.La réaction s'est effectuée en continu, dans deux cuves de réaction montées à la suite l'une de l'autre dans lesquelles il est arrivé, par heure, environ 700 1 de solu-tion de nitrate d'aluminium et 500 1 de solution d'aluminate de sodium. Par addition d'eau dans la première cuve de réaction, on a maintenu une concentration de 52 d'A1203/1, et une durée de séjour moyenne du mélange réactionnel de 6 minutes dans la première étape, et de 140 minutes dans la seconde étape.Examination of the porosity gave the following results: pore volume 0.54 cm3 / g proportion for rp: 2 to 10 nm 96% proportion for rp: 1.5 to 3 nm 12% proportion for rp: 1.5 at 2.5 nm 5% proportion for r: 50 at 1000 nm 2% p area 215 m / g
Example 4
I1 was manufactured a catalyst according to the invention, as follows
The aluminum nitrate solution mentioned in Example 3 was transformed into boehmite hydrogel with a sodium aluminate solution (310 g of A1203 / 1: 370 g of NaOH / l), at a temperature of 700C and at a pH of 7.6.The reaction was carried out continuously, in two reaction tanks mounted one after the other in which it arrived, per hour, about 700 1 of solution of aluminum nitrate and 500 1 of sodium aluminate solution. By adding water to the first reaction vessel, a concentration of 52 A1203 / 1 was maintained, and an average residence time of the reaction mixture of 6 minutes in the first step, and 140 minutes in the second step. .
La suspension a été filtrée dans un filtre-presse, l'hydrogel séparé a été lavé à l'eau, séché à environ 1500C, puis broyé. Comme dans l'exemple 2, la matière obtenue a été pressée en baguettes extrudées d'environ 1,4 mm de diamètre, et, après calcination, imprégnée, de la même façon, avec du platine et du chlore. The suspension was filtered through a filter press, the separated hydrogel was washed with water, dried at about 1500C, then ground. As in Example 2, the material obtained was pressed into extruded rods of about 1.4 mm in diameter, and, after calcination, impregnated, in the same way, with platinum and chlorine.
L'examen de la porosité a donné les résultats suivants
Volume des pores 0,56 /g proportion pour r : 2 à 10 nm 83 X p proportion pour r : 1,5 à 3 nm 25 % p proportion pour r p : 1,5 à 2,5 nm 13 % proportion pour r p 50 à 1000 nm 5 X superficie 235 m2/9
L'exemple 4 montre la répartition plus avantageuse du volume des pores d'un catalyseur suivant l'invention. Examination of the porosity gave the following results
Pore volume 0.56 / g proportion for r: 2 to 10 nm 83 X p proportion for r: 1.5 to 3 nm 25% p proportion for rp: 1.5 to 2.5 nm 13% proportion for rp 50 at 1000 nm 5 X area 235 m2 / 9
Example 4 shows the more advantageous distribution of the pore volume of a catalyst according to the invention.
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