FR2778410A1 - Catalyst comprising beta zeolite and promoter element for hydrocracking - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé d'hydrocraquage avec unThe present invention relates to a hydrocracking process with a
catalyseur àcatalyst to
base de zéolithe bêta.beta zeolite base.
Les charges hydrocarbonées traitées telles que les coupes pétrolières et les coupes issues du charbon, contiennent des composés aromatiques, et/ou oléfiniques, et/ou naphténiques, et/ou paraffiniques, et éventuellement des métaux, et/ou de l'azote, The treated hydrocarbon feedstocks, such as petroleum cuts and cuts derived from coal, contain aromatic, and / or olefinic, and / or naphthenic, and / or paraffinic compounds, and optionally metals, and / or nitrogen,
et/ou de l'oxygène et/ou du soufre. and / or oxygen and / or sulfur.
L'hydrocraquage prend une importance de plus en plus grande dans la pratique du raffinage avec la nécessité croissante convertir des fractions lourdes en fractions plus légères valorisables en tant que carburants. Ceci résulte de la demande croissante en carburants. Cette valorisation implique une réduction relativement importante du poids moléculaire des constituants lourds, qui peut être obtenue par Hydrocracking is becoming more and more important in the practice of refining with the increasing need to convert heavy fractions into lighter fractions which can be recovered as fuels. This results from the growing demand for fuels. This recovery involves a relatively significant reduction in the molecular weight of the heavy constituents, which can be obtained by
exemple au moyen de réactions de craquage. example by means of cracking reactions.
Le procédé d'hydrocraquage catalytique met en oeuvre des catalyseurs contenant d'une part une fonction hydrogénante, désulfurante et déazotante apportée par la phase active à base de métaux de transition et d'autre part une fonction acide, en The catalytic hydrocracking process uses catalysts containing on the one hand a hydrogenating, desulfurizing and denitrogenating function provided by the active phase based on transition metals and on the other hand an acidic function,
général apportée par la matrice amorphe ou une zéolithe ou encore leur mélange. general provided by the amorphous matrix or a zeolite or their mixture.
Un bon catalyseur d'hydrocraquage sera constitué d'une fonction hydrogénante et d'une fonction acide bien ajustées. L'hydrocraquage est employé pour traiter des charges telles que les gazoles sous vide, les résidus atmosphériques ou sous vide, désasphaltés ou non. L'hydrocraquage permet d'obtenir des coupes plus légères A good hydrocracking catalyst will consist of a well adjusted hydrogenating function and an acid function. Hydrocracking is used to treat fillers such as vacuum gas oils, atmospheric residues or vacuum, deasphalted or not. Hydrocracking allows for lighter cuts
fortement purifiées c'est à dire à faible teneur en soufre, azote et métaux. highly purified, ie low in sulfur, nitrogen and metals.
Il est donc important d'augmenter l'activité et la sélectivité des catalyseurs d'hydrocraquage. L'un des moyens consiste à acidifier la matrice sans empoisonner l'activité de la phase hydrogénante à base de métaux de transition ni l'activité It is therefore important to increase the activity and selectivity of the hydrocracking catalysts. One way is to acidify the matrix without poisoning the activity of the hydrogenation phase based on transition metals or the activity
craquante de la phase acide à base de zéolithe. crispy zeolite-based acid phase.
) La présente invention concerne plus précisément un procédé d'hydrocraquage de ) The present invention relates more precisely to a process for hydrocracking
charges hydrocarbonées, ledit catalyseur contenant au moins un élément hydro- hydrocarbon feedstocks, said catalyst containing at least one hydro-
déshydrogénant par exemple choisi parmi le groupe VIB et le groupe VIII (groupe 6 et groupes 8, 9 et 10 selon la nouvelle notation de la classification périodique des éléments: Handbook of Chemistry and Physics, 76ième édition, 1995-1996, intérieur 1ère page de couverture), au moins une matrice qui peut être une matrice poreuse amorphe ou mal cristallisée (et généralement de type oxyde) au moins une zéolithe dehydrogenating agent, for example chosen from group VIB and group VIII (group 6 and groups 8, 9 and 10 according to the new notation of the periodic classification of elements: Handbook of Chemistry and Physics, 76th edition, 1995-1996, inside 1st page of cover), at least one matrix which may be an amorphous or poorly crystallized porous matrix (and generally of the oxide type) at least one zeolite
bêta, et au moins un élément du groupe VIIB. beta, and at least one element of the VIIB group.
Le catalyseur selon l'invention renferme au moins une zéolithe bêta au moins partiellement sous forme hydrogène. On entend par zéolithe bêta, une zéolithe de type structural BEA décrite dans The catalyst according to the invention contains at least one beta zeolite at least partially in hydrogen form. By beta zeolite is meant a BEA structural type zeolite described in
l'ouvrage "Atlas of Zeolite Structure Types", W.M. Meier, D.H. Oison and Ch. the book "Atlas of Zeolite Structure Types", W.M. Meier, D.H. Oison and Ch.
Baerlocher, 4th Revised edition, 1996, Elsevier. Baerlocher, 4th Revised edition, 1996, Elsevier.
Parmi les zéolithes bêta on préfère habituellement employer des zéolithes bêta dont le rapport, atomique global, silicium/aluminium (Si/AI) est supérieur à environ 10 et de manière plus préférée des zéolithes bêta dont le rapport Si/AI est compris entre et 200 et de manière encore plus préféré entre 10 et 150. Ces zéolithes bêta possédant les rapports Si/AI décrits ci-dessus peuvent être obtenus à la synthèse ou Among the beta zeolites, it is usually preferred to use beta zeolites whose overall atomic ratio, silicon / aluminum (Si / AI) is greater than approximately 10 and more preferably beta zeolites whose Si / AI ratio is between and 200 and even more preferably between 10 and 150. These beta zeolites having the Si / AI ratios described above can be obtained in synthesis or
par toute technique de désalumination post-synthèse connue de l'homme de l'art. by any post-synthesis dealumination technique known to those skilled in the art.
On emploie avantageusement des zéolithes Bêta soit entièrement sous forme hydrogène, soit sous forme au moins partiellement échangée avec des cations métalliques, par exemple des cations des métaux alcalins ou alcalino-terreux et/ou des cations de métaux de terres rares de numéro atomique 57 à 71 inclus. Le rapport atomique cation/AI est inférieur à 0,8, de préférence inférieur à 0,5 et de manière encore plus préférée inférieur à 0,1. Les zéolithes Bêta préférées selon l'invention présentent des surfaces BET supérieures à 400 m2/g et de préférence Beta zeolites are advantageously used either entirely in hydrogen form or in at least partially exchanged form with metal cations, for example cations of alkali or alkaline earth metals and / or cations of rare earth metals with atomic number 57 to 71 included. The cation / AI atomic ratio is less than 0.8, preferably less than 0.5 and even more preferably less than 0.1. The preferred beta zeolites according to the invention have BET surfaces greater than 400 m2 / g and preferably
comprises entre environ 450 et 850 m2/g. between approximately 450 and 850 m2 / g.
Ledit catalyseur présente une activité et une sélectivité en hydrocraquage plus importante que les formules catalytiques à base de zéolithe bêta connues dans l'art anterieur. Le catalyseur de la présente invention renferme généralement en % poids par rapport à la masse totale du catalyseur: - 0,1 à 60%, de préférence de 0,1 à 50% et de manière encore plus préférée de 0,1 à 40% d'au moins un métal hydro- déshydrogénant choisi parmi le groupe VIB et le groupe VIII (les % étant exprimés en % oxyde), - 0,1 à 99%, de préférence de 1 à 98% d'au moins une matrice poreuse amorphe ou mal cristallisée généralement de type oxyde, - 0,1 à 99,79%, avantageusement de 0,1 à 90%, de préférence de 0,1 à 80% et de manière encore plus préférée de 0,1 à 60% d'au moins une zéolithe bêta comme définie précédemment. - 0,1 à 20%, de préférence de 0,1 à 15% et de manière encore plus préférée de 0,1 à 10% d'au moins un élément choisi dans le groupe VIIB (exprimé en % oxyde). et éventuellement, - 0 à 20%, de préférence de 0,1 à 15% et de manière encore plus préférée de 0,1 à 10% d'au moins un élément choisi dans le groupe VIIA, de préférence le fluor 0 à 20%, de préférence de 0,1 à 20%, avantageusement de 0,1 à 15% et de manière encore plus préférée de 0,1 à 10% d'au moins un élément choisi dans le Said catalyst has a greater hydrocracking activity and selectivity than the catalytic formulas based on beta zeolite known in the prior art. The catalyst of the present invention generally contains in% by weight relative to the total mass of the catalyst: - 0.1 to 60%, preferably from 0.1 to 50% and even more preferably from 0.1 to 40% at least one hydro-dehydrogenating metal chosen from group VIB and group VIII (the% being expressed as% oxide), - 0.1 to 99%, preferably from 1 to 98%, of at least one porous matrix amorphous or poorly crystallized generally of the oxide type, - 0.1 to 99.79%, advantageously from 0.1 to 90%, preferably from 0.1 to 80% and even more preferably from 0.1 to 60% at least one beta zeolite as defined above. - 0.1 to 20%, preferably 0.1 to 15% and even more preferably 0.1 to 10% of at least one element chosen from the group VIIB (expressed as% oxide). and optionally, - 0 to 20%, preferably from 0.1 to 15% and even more preferably from 0.1 to 10% of at least one element chosen from the group VIIA, preferably fluorine 0 to 20 %, preferably from 0.1 to 20%, advantageously from 0.1 to 15% and even more preferably from 0.1 to 10% of at least one element chosen from the
groupe formé par le bore, le silicium et le phosphore (exprimé en % oxyde). group formed by boron, silicon and phosphorus (expressed in% oxide).
Les métaux du groupe VIB, du groupe VIII et du groupe VIIB du catalyseur de la présente invention peuvent être présent en totalité ou partiellement sous la forme The metals of group VIB, group VIII and group VIIB of the catalyst of the present invention may be present in whole or in part in the form
métallique et/ou oxyde et/ou sulfure. metallic and / or oxide and / or sulfide.
Le catalyseur de l'invention renferme au mois un élément du groupe VIIB tel que le The catalyst of the invention contains at least one element of the VIIB group such as
manganèse, le technétium, le rhénium; le manganèse et le rhénium étant préférés. manganese, technetium, rhenium; manganese and rhenium being preferred.
Les sources d'élément du groupe VIIB qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. On utilise de préférence les sels d'ammonium, les nitrates et The sources of the VIIB group element which can be used are well known to those skilled in the art. Ammonium salts, nitrates and
les chlorures.chlorides.
L'élément du groupe VIIB a été de préférence déposé sur le catalyseur The element of group VIIB has preferably been deposited on the catalyst
avantageusement par imprégnation avec une solution de cet élément. advantageously by impregnation with a solution of this element.
La fonction hydrogénante est assurée par au moins un élément des groupes VIB ou The hydrogenating function is provided by at least one element from groups VIB or
VIII. Parmi les éléments du groupe VIB, le molybdène et le tungstène sont préférés. VIII. Among the elements of group VIB, molybdenum and tungsten are preferred.
Les sources d'élément du groupe VIB qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, parmi les sources de molybdène et de tungstène, on peut utiliser les oxydes et hydroxydes, les acides molybdiques et tungstiques et leurs sels en particulier les sels d'ammonium tels que le molybdate d'ammonium, I'heptamolybdate d'ammonium, le tungstate d'ammonium, I'acide phosphomolybdique, I'acide phosphotungstique et leurs sels. On utilise de préférence les oxydes et les sels d'ammonium tels que le molybdate d'ammonium, I'heptamolybdate d'ammonium et le tungstate d'ammonium Le catalyseur de la présente invention peut renfermer un métal du groupe VIII tel que fer, ruthénium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platine et de préférence cobalt, nickel. D'une manière avantageuse on utilise les associations de métaux suivantes: The sources of the VIB group element which can be used are well known to those skilled in the art. For example, among the sources of molybdenum and tungsten, it is possible to use oxides and hydroxides, molybdic and tungstic acids and their salts, in particular ammonium salts such as ammonium molybdate, ammonium heptamolybdate, ammonium tungstate, phosphomolybdic acid, phosphotungstic acid and their salts. The oxides and ammonium salts such as ammonium molybdate, ammonium heptamolybdate and ammonium tungstate are preferably used. The catalyst of the present invention may contain a group VIII metal such as iron, ruthenium. , rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum and preferably cobalt, nickel. Advantageously, the following combinations of metals are used:
nickel-molybdène, cobalt-molybdène, fer-molybdène, fer-tungstène, nickel- nickel-molybdenum, cobalt-molybdenum, iron-molybdenum, iron-tungsten, nickel-
tungstène, cobalt-tungstène, les associations préférées sont: nickelmolybdène, nickel-tungstène. Il est également possible d'utiliser des associations de trois métaux tungsten, cobalt-tungsten, the preferred combinations are: nickelmolybdenum, nickel-tungsten. It is also possible to use associations of three metals
par exemple nickel-cobalt-molybdène. for example nickel-cobalt-molybdenum.
Les sources d'élément du groupe VIII qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, on utilisera les nitrates, les sulfates, les phosphates, les halogénures par exemple, chlorures, bromures et fluorures, les The sources of Group VIII elements which can be used are well known to those skilled in the art. For example, nitrates, sulfates, phosphates, halides for example, chlorides, bromides and fluorides,
carboxylates par exemple acétates et carbonates. carboxylates, for example acetates and carbonates.
Le catalyseur de la présente invention renferme donc également au moins une The catalyst of the present invention therefore also contains at least one
matrice minérale poreuse amorphe ou mal cristallisée généralement de type oxyde. porous amorphous or poorly crystallized mineral matrix generally of the oxide type.
On peut citer à titre d'exemple non limitatif les alumines, les silices, les silice- Mention may be made, by way of nonlimiting example, of aluminas, silicas, silica-
alumines. On peut choisir également les aluminates ou encore l'oxyde de bore, les phosphates (phosphate d'aluminium par exemple). On préfère utiliser des matrices contenant de l'alumine, sous toutes ces formes connues de l'Homme du métier, et aluminas. We can also choose aluminates or boron oxide, phosphates (aluminum phosphate for example). It is preferred to use matrices containing alumina, in all of these forms known to those skilled in the art, and
de manière encore plus préférée les alumines, par exemple l'alumine gamma. even more preferably aluminas, for example gamma alumina.
On peut aussi avantageusement utiliser des mélanges d'alumine et de silice, des It is also advantageous to use mixtures of alumina and silica,
mélanges d'alumine et de silice-alumine. mixtures of alumina and silica-alumina.
L'éventuel élément promoteur (P, B, Si) est, de préférence, déposé sur le catalyseur. The optional promoter element (P, B, Si) is preferably deposited on the catalyst.
Il a été introduit sur le support contenant au moins la zéolithe et la matrice, et It was introduced on the support containing at least the zeolite and the matrix, and
contenant également de préférence le ou les métaux hydrogénants. preferably also containing the hydrogenating metal or metals.
L'élément promoteur déposé, et en particulier le silicium introduit sur le support selon les méthodes décrites ci-après, est principalement localisé sur la matrice du support et peut être caractérisé par des techniques telles que la microsonde de Castaing (profil de répartition des divers éléments), la microscopie électronique par transmission couplée à une analyse X des composants du catalyseurs, ou bien encore par l'établissement une cartographie de répartition des éléments présents dans le catalyseur par microsonde électronique. Ces analyses locales vont fournir la localisation des divers éléments, en particulier la localisation de l'élément promoteur, notamment de la silice amorphe sur la matrice du support due à l'introduction du silicium promoteur selon l'invention. La localisation du silicium de la charpente de la zéolithe contenue dans le support est aussi révélée. Par ailleurs, une estimation quantitative des teneurs locales en silicium ou autres éléments promoteur peut-être The promoter element deposited, and in particular the silicon introduced onto the support according to the methods described below, is mainly located on the matrix of the support and can be characterized by techniques such as the Castaing microprobe (distribution profile of the various elements), transmission electron microscopy coupled with an X-analysis of the components of the catalysts, or even by establishing a distribution map of the elements present in the catalyst by electron microprobe. These local analyzes will provide the location of the various elements, in particular the location of the promoter element, in particular of the amorphous silica on the matrix of the support due to the introduction of the promoter silicon according to the invention. The location of the silicon of the framework of the zeolite contained in the support is also revealed. In addition, a quantitative estimate of the local contents of silicon or other promoter elements may be
effectuée.performed.
D'autre part, la RMN du solide du 29Si à rotation à l'angle magique est une technique qui permet de détecter la présence de silice amorphe introduite dans le catalyseur On the other hand, the NMR of the solid of 29Si rotating at the magic angle is a technique which makes it possible to detect the presence of amorphous silica introduced into the catalyst.
selon le mode opératoire décrit.according to the procedure described.
L'élément promoteur peut, dans une autre réalisation, être introduit dans la structure de la zéolithe bêta par échange cationique, de préférence réalisé avant le mélange de la zéolithe avec la matrice. Dans ce cas là, le bore et le phosphore sont les The promoter element may, in another embodiment, be introduced into the structure of the beta zeolite by cation exchange, preferably carried out before the zeolite is mixed with the matrix. In this case, boron and phosphorus are the
éléments promoteurs préférés.preferred promoter elements.
La source de bore peut être l'acide borique, de préférence l'acide orthoborique H3BO3, le biborate ou le pentaborate d'ammonium, l'oxyde de bore, les esters boriques. Le bore peut par exemple être introduit sous la forme d'un mélange d'acide borique, d'eau oxygénée et un composé organique basique contenant de l'azote tels que l'ammoniaque, les amines primaires et secondaires, les amines cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la famille du pyrrole. Le bore peut être introduit par exemple par une solution d'acide borique The boron source can be boric acid, preferably orthoboric acid H3BO3, ammonium biborate or pentaborate, boron oxide, boric esters. Boron can for example be introduced in the form of a mixture of boric acid, hydrogen peroxide and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, compounds of the pyridine and quinoline family and compounds of the pyrrole family. Boron can be introduced for example by a boric acid solution
dans un mélange eau/alcool.in a water / alcohol mixture.
La source de phosphore préférée est l'acide orthophosphorique H3PO4, mais ses sels et esters comme les phosphates d'ammonium conviennent également.-Le phosphore peut par exemple être introduit sous la forme d'un mélange d'acide phosphorique et un composé organique basique contenant de l'azote tels que l'ammoniaque, les amines primaires et secondaires, les amines cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la The preferred phosphorus source is orthophosphoric acid H3PO4, but its salts and esters such as ammonium phosphates are also suitable. The phosphorus can for example be introduced in the form of a mixture of phosphoric acid and a basic organic compound. containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, compounds of the family of pyridine and quinolines and compounds of
famille du pyrrole.pyrrole family.
L'imprégnation du molybdène peut être facilitée par ajout d'acide phosphorique dans les solutions de paramolybdate d'ammonium, ce qui permet d'introduire aussi le phosphore de façon à promouvoir l'activité catalytique. D'autres composés du The impregnation of molybdenum can be facilitated by adding phosphoric acid to the ammonium paramolybdate solutions, which also makes it possible to introduce phosphorus so as to promote catalytic activity. Other compounds of
phosphore peuvent être utilisés comme il est bien connu de l'homme du métier. phosphorus can be used as is well known to those skilled in the art.
De nombreuses sources de silicium peuvent être employées. Ainsi, on peut utiliser l'orthosilicate d'éthyle Si(OEt)4, les siloxanes, les polysiloxanes, les silicones, les émulsions de silicones, les silicates d'halogénures comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2 SiF6 ou le fluorosilicate de sodium Na2SiF6. L'acide silicomolybdique et ses sels, I'acide silicotungstique et ses sels peuvent également être avantageusement employés. Le silicium peut être ajouté par exemple par imprégnation de silicate d'éthyle en solution dans un mélange eau/alcool. Le silicium Many sources of silicon can be used. Thus, ethyl orthosilicate Si (OEt) 4, siloxanes, polysiloxanes, silicones, silicone emulsions, halide silicates such as ammonium fluorosilicate (NH4) 2 SiF6 or fluorosilicate can be used. sodium Na2SiF6. Silicomolybdic acid and its salts, silicotungstic acid and its salts can also be advantageously used. Silicon can be added, for example, by impregnating ethyl silicate in solution in a water / alcohol mixture. Silicon
peut être ajouté par exemple par imprégnation d'une émulsion de silicone dans l'eau. can be added for example by impregnating a silicone emulsion in water.
l5 Le catalyseur de l'invention peut également renfermer au moins un halogène, le fluor l5 The catalyst of the invention may also contain at least one halogen, fluorine
étant préféré.being preferred.
Les sources d'élément du groupe VIIA qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, les anions fluorures peuvent être introduits sous forme d'acide fluorhydrique ou de ses sels. Ces sels sont formés avec des métaux alcalins, I'ammonium ou un composé organique. Dans ce dernier cas, le sel est avantageusement formé dans le mélange réactionnel par réaction entre le composé organique et l'acide fluorhydrique. Il est également possible d'utiliser des composes hydrolysables pouvant libérer des anions fluorures dans l'eau, comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2SiF6, le tétrafluorure de silicium SiF4 ou de sodium Na2SiF6. Le fluor peut être introduit par exemple par imprégnation d'une solution The sources of elements of group VIIA which can be used are well known to those skilled in the art. For example, the fluoride anions can be introduced in the form of hydrofluoric acid or its salts. These salts are formed with alkali metals, ammonium or an organic compound. In the latter case, the salt is advantageously formed in the reaction mixture by reaction between the organic compound and hydrofluoric acid. It is also possible to use hydrolysable compounds which can release fluoride anions in water, such as ammonium fluorosilicate (NH4) 2SiF6, silicon tetrafluoride SiF4 or sodium Na2SiF6. Fluorine can be introduced for example by impregnation of a solution
aqueuse d'acide fluorhydrique ou de fluorure d'ammonium. aqueous hydrofluoric acid or ammonium fluoride.
L'élément promoteur et éventuellement l'élément choisi dans le groupe VIIA des halogénures, peuvent être introduits par imprégnation dans le catalyseur à divers The promoter element and optionally the element chosen from group VIIA of halides, can be introduced by impregnation into the catalyst at various
niveaux de la préparation et de diverses manières. levels of preparation and in various ways.
D'une façon générale on prépare un mélange contenant au moins une matrice, de la zéolithe bêta, et éventuellement au moins un métal hydrogénant choisi parmi les In general, a mixture is prepared containing at least one matrix, beta zeolite, and optionally at least one hydrogenating metal chosen from
métaux du groupe VIII et du groupe VIB. Le mélange est ou n'est pas mis en forme. Group VIII and Group VIB metals. The mixture is or is not shaped.
Il peut contenir éventuellement (mais non préféré) au moins un élément du groupe VIIB. L'imprégnation du mélange (avec au moins une solution contenant au moins un élément promoteur et éventuellement l'halogène) est de préférence effectuée par la It can possibly contain (but not preferred) at least one element of the group VIIB. The impregnation of the mixture (with at least one solution containing at least one promoter element and optionally the halogen) is preferably carried out by the
méthode d'imprégnation dite "à sec" bien connue de l'homme du métier. so-called "dry" impregnation method well known to those skilled in the art.
L'imprégnation peut être effectuée en une seule étape par une solution contenant l'ensemble des éléments constitutifs du catalyseur final, ou par une ou plusieurs opérations d'imprégnation par exemple avec excès de solution sur le précurseur Impregnation can be carried out in a single step by a solution containing all of the constituent elements of the final catalyst, or by one or more impregnation operations, for example with excess solution on the precursor
calciné.calcined.
Dans le cas o le catalyseur contient du bore, une méthode préférée selon l'invention consiste à préparer une solution aqueuse d'au moins un sel de bore tel que le biborate d'ammonium ou le pentaborate d'ammonium en milieu alcalin et en présence d'eau oxygénée et à procéder à une imprégnation dite à sec, dans laquelle on remplit In the case where the catalyst contains boron, a preferred method according to the invention consists in preparing an aqueous solution of at least one boron salt such as ammonium biborate or ammonium pentaborate in an alkaline medium and in the presence of hydrogen peroxide and to carry out a so-called dry impregnation, in which one fills
le volume des pores du précurseur par la solution contenant le bore. the pore volume of the precursor by the boron-containing solution.
Dans le cas o le catalyseur contient du silicium on utilisera de préférence une In the case where the catalyst contains silicon, preferably a
solution d'un composé du silicium de type silicone. solution of a silicon compound of the silicone type.
Dans le cas o le catalyseur contient du bore et du silicium, le dépôt de bore et de silicium peut aussi se faire de manière simultanée en utilisant une solution contenant un sel de bore et un composé du silicium de type silicone. Ainsi, par exemple (et In the case where the catalyst contains boron and silicon, the deposition of boron and silicon can also be carried out simultaneously using a solution containing a boron salt and a silicon compound of the silicone type. So for example (and
dans le cas préféré o par exemple le précurseur est un catalyseur de type nickel- in the preferred case o for example the precursor is a nickel-type catalyst
molybdène supporté sur un support contenant de la zéolithe et de l'alumine) il est possible d'imprégner ce précurseur par de la solution aqueuse de biborate d'ammonium et de silicone Rhodorsil El P de la société Rhône Poulenc, de procéder à un séchage par exemple à 80 C, puis d'imprégner par une solution de fluorure d'ammonium, de procéder à un séchage par exemple à 80 C, et de procéder à une calcination par exemple et de façon préférée sous air en lit traversé, par exemple à molybdenum supported on a support containing zeolite and alumina) it is possible to impregnate this precursor with aqueous solution of ammonium biborate and silicone Rhodorsil El P from the company Rhône Poulenc, to carry out a drying for example at 80 ° C., then to impregnate with an ammonium fluoride solution, to carry out a drying for example at 80 ° C., and to carry out a calcination for example and preferably in air in a crossed bed, for example at
500 C pendant 4 heures.500 C for 4 hours.
Dans le cas o le catalyseur contient au moins un élément du groupe VIIA, on imprègne le mélange par au moins une solution d'au moins un élément du groupe VIIA, avant, après ou simultanément à l'imprégnation par la solution de l'élément promoteur. Il est par exemple possible d'imprégner le catalyseur par une solution de fluorure d'ammonium, de procéder à un séchage par exemple à 80 0C, et de procéder à une calcination par exemple et de façon préférée sous air en lit traversé, par In the case where the catalyst contains at least one element of group VIIA, the mixture is impregnated with at least one solution of at least one element of group VIIA, before, after or simultaneously with the impregnation with the solution of the element promoter. It is for example possible to impregnate the catalyst with an ammonium fluoride solution, to carry out a drying for example at 80 ° C., and to carry out a calcination for example and preferably in air in a crossed bed, by
exemple à 500 0C pendant 4 heures.example at 500 0C for 4 hours.
D'autres séquences d'imprégnation peuvent être mises en oeuvre pour obtenir le Other impregnation sequences can be used to obtain the
catalyseur de la présente invention. catalyst of the present invention.
Pour déposer sur le catalyseur au moins un élément du groupe VIIB, on imprègne le mélange par au moins une solution d'au moins un élément du groupe VIIB, avant, To deposit at least one element of group VIIB on the catalyst, the mixture is impregnated with at least one solution of at least one element of group VIIB, before,
après ou simultanément à l'imprégnation par la solution de l'élément promoteur. after or simultaneously with the impregnation with the solution of the promoter element.
Dans le cas o les métaux sont introduits en plusieurs imprégnations des sels précurseurs correspondants, une étape de séchage intermédiaire du catalyseur est généralement effectuée à une température généralement comprise entre 60 et 250 C et avantageusement une étape de calcination intermédiaire du catalyseur est généralement effectuée à une température comprise entre 150 et 800 C, In the case where the metals are introduced in several impregnations of the corresponding precursor salts, an intermediate drying step of the catalyst is generally carried out at a temperature generally between 60 and 250 ° C. and advantageously an intermediate calcination step of the catalyst is generally carried out at a temperature between 150 and 800 C,
généralement entre 250 et 600 C.generally between 250 and 600 C.
Généralement, afin de terminer la préparation du catalyseur, on laisse reposer le solide humide sous une atmosphère humide à une température comprise entre 10 et C, puis on sèche le solide humide obtenu à une température comprise entre 60 et C, et enfin on calcine le solide obtenu à une température comprise entre 150 et Generally, in order to complete the preparation of the catalyst, the wet solid is left to stand under a humid atmosphere at a temperature between 10 and C, then the wet solid obtained is dried at a temperature between 60 and C, and finally the solid obtained at a temperature between 150 and
8000C, généralement entre 250 et 600 C. 8000C, generally between 250 and 600 C.
Un catalyseur préféré de l'invention contient du bore et du silicium, et avantageusement il contient en outre du phosphore. De préférence, il contient également du nickel et du molybdène ou du cobalt et du molybdène, ou du nickel et A preferred catalyst of the invention contains boron and silicon, and advantageously it also contains phosphorus. Preferably, it also contains nickel and molybdenum or cobalt and molybdenum, or nickel and
du tungstène.tungsten.
De façon préférée, un catalyseur NiMo ou NiMoP sur un support comprenant un mélange d'alumine et de zéolithe bêta est imprégné par une solution aqueuse de bore puis une solution aqueuse de silicium (ou l'inverse solution de silicium puis de Preferably, a NiMo or NiMoP catalyst on a support comprising a mixture of alumina and beta zeolite is impregnated with an aqueous solution of boron then an aqueous solution of silicon (or the reverse solution of silicon then of
bore) ou est imprégnée par une solution aqueuse commune de bore et de silicium. boron) or is impregnated with a common aqueous solution of boron and silicon.
Ainsi, il est possible d'imprégner dans un premier temps la solution contenant le silicium, de sécher, de calciner et d'imprégner la solution contenant le bore de Thus, it is possible to first impregnate the solution containing the silicon, to dry, to calcine and to impregnate the solution containing the boron of
sécher et de procéder à une calcination finale. dry and proceed to final calcination.
Il est également possible d'imprégner dans un premier temps la solution contenant le bore, de sécher, de calciner et d'imprégner la solution contenant le silicium de It is also possible to first impregnate the solution containing the boron, to dry, to calcine and to impregnate the solution containing the silicon of
sécher et de procéder à une calcination finale. dry and proceed to final calcination.
Il est aussi possible d'imprégner dans un premier temps le précurseur avec une solution contenant du phosphore, de sécher, de calciner puis d'imprégner le solide obtenu avec la solution contenant le bore, de sécher, de calciner et d'imprégner la It is also possible to first impregnate the precursor with a solution containing phosphorus, to dry, to calcine and then to impregnate the solid obtained with the solution containing boron, to dry, to calcine and to impregnate the
solution contenant le silicium de sécher et de procéder à une calcination finale. solution containing silicon to dry and proceed to final calcination.
De façon plus particulière, le procédé de préparation du catalyseur de la présente invention comprend les étapes suivantes: a) on prépare un mélange ci-après dénommé le précurseur, renfermant au moins les composés suivants: au moins une matrice poreuse amorphe ou mal cristallisée, au moins une zéolithe bêta de type structural BEA, au moins un élément du groupe VIB, et éventuellement au moins un élément du groupe VIII, éventuellement au moins un élément du groupe VIIB, éventuellement du phosphore, le tout étant de préférence mis en forme et séché, b) on imprègne le précurseur défini à l'étape a), par une solution aqueuse contenant du bore et/ou du silicium, éventuellement du phosphore et éventuellement au moins un élément du groupe VIIA, b') on imprègne le précurseur défini à l'étape a) ou à l'étape b) par une solution aqueuse d'au moins un élément du groupe VIIB si cet élément n'a pas été introduit en totalité lors de l'étape a), et avantageusement on termine le procédé de la façon suivante: c) on laisse reposer le solide humide sous une atmosphère humide à une température comprise entre 10 et 80 C, d) on sèche le solide humide obtenu à l'étape b) à une température comprise entre et 1500C, e) on calcine le solide obtenu à l'étape c) à une température comprise entre 150 et More particularly, the process for the preparation of the catalyst of the present invention comprises the following stages: a) a mixture hereinafter called the precursor is prepared, containing at least the following compounds: at least one porous amorphous or poorly crystallized matrix, at least one beta zeolite of structural type BEA, at least one element from group VIB, and optionally at least one element from group VIII, optionally at least one element from group VIIB, optionally phosphorus, the whole being preferably shaped and dried, b) the precursor defined in step a) is impregnated with an aqueous solution containing boron and / or silicon, optionally phosphorus and optionally at least one element of group VIIA, b ') the defined precursor is impregnated in step a) or in step b) with an aqueous solution of at least one element of group VIIB if this element has not been completely introduced during step a), e t advantageously the process is terminated in the following manner: c) the wet solid is allowed to stand under a humid atmosphere at a temperature between 10 and 80 ° C., d) the wet solid obtained in step b) is dried at a temperature between and 1500C, e) the solid obtained in step c) is calcined at a temperature between 150 and
800 C.800 C.
L'étape b) et l'étape b') ci-dessus peuvent être réalisées selon les méthodes Step b) and step b ') above can be carried out according to the methods
classiques de l'homme du métier.classics of the skilled person.
L'étape b) nécessite de disposer d'une solution aqueuse contenant du bore et/ou du silicium et donc est différente des méthodes classiques de dépôt du B et/ou du Si connues de l'homme du métier. Une méthode préférée selon l'invention consiste à préparer une solution aqueuse d'au moins un sel de bore tel que le biborate d'ammonium ou le pentaborate d'ammonium en milieu alcalin et en présence d'eau oxygénée et d'introduire dans la solution un composé du silicium de type silicone et à procéder à une imprégnation dite à sec, dans laquelle on remplit le volume des pores du précurseur par la solution contenant le B et le Si. Cette méthode de dépôt du B et du Si est meilleure que la méthode conventionnelle employant une solution Step b) requires having an aqueous solution containing boron and / or silicon and therefore is different from the conventional methods for depositing B and / or Si known to those skilled in the art. A preferred method according to the invention consists in preparing an aqueous solution of at least one boron salt such as ammonium biborate or ammonium pentaborate in an alkaline medium and in the presence of hydrogen peroxide and to introduce into the solution a silicon type silicon compound and to carry out a so-called dry impregnation, in which the pore volume of the precursor is filled with the solution containing B and Si. This method of depositing B and Si is better than the conventional method employing a solution
alcoolique d'acide borique ou une solution d'orthosilicate d'éthyle dans l'alcool. alcoholic boric acid or a solution of ethyl orthosilicate in alcohol.
Les catalyseurs obtenus par la présente invention sont mise en forme sous la forme de grains de différentes formes et dimensions. Ils sont utilisés en général sous la forme d'extrudés cylindriques ou polylobés tels que bilobés, trilobés, polylobés de forme droite ou torsadée, mais peuvent éventuellement être fabriqués et employés sous la forme de poudre concassées, de tablettes, d'anneaux, de billes, de roues. Ils présentent une surface spécifique mesurée par adsorption d'azote selon la méthode BET (Brunauer, Emmett, Teller, J. Am. Chem. Soc., vol. 60, 309-316 (1938)) comprise entre 50 et 600 m2/g, un volume poreux mesuré par porosimétrie au mercure compris entre 0,2 et 1,5 cm3/g et une distribution en taille de pores pouvant The catalysts obtained by the present invention are shaped in the form of grains of different shapes and dimensions. They are generally used in the form of cylindrical or multi-lobed extrudates such as two-lobed, three-lobed, multi-lobed in straight or twisted shape, but can optionally be manufactured and used in the form of crushed powder, tablets, rings, balls , wheels. They have a specific surface area measured by nitrogen adsorption according to the BET method (Brunauer, Emmett, Teller, J. Am. Chem. Soc., Vol. 60, 309-316 (1938)) of between 50 and 600 m2 / g , a pore volume measured by mercury porosimetry of between 0.2 and 1.5 cm3 / g and a pore size distribution which can
être monomodale, bimodale ou polymodale. be monomodal, bimodal or polymodal.
L'invention concerne également un procédé d'hydrocraquage avec les catalyseurs The invention also relates to a hydrocracking process with catalysts
décrits ci-dessus.described above.
Les catalyseurs obtenus par la présente invention sont utilisables pour l'hydrocraquage de charges hydrocarbonées telles que les coupes pétrolières. Les Il charges employées dans le procédé sont par exemple des essences, des kérosènes, des gazoles, des gazoles sous vide, des résidus atmosphériques, des résidus sous vide, des distillats atmosphériques, des distillats sous vide, des fuels lourds, des huiles, des cires et des paraffines, des huiles usagées, des résidus ou des bruts désasphaltés, des charges provenant des procédés de craquage thermique (sans hydrogène) ou de craquage catalytique en lit fluidisé (FCC) et leurs mélanges. Elles contiennent des hétéroatomes tels que soufre, oxygène et azote et The catalysts obtained by the present invention can be used for the hydrocracking of hydrocarbon feedstocks such as petroleum fractions. The fillers used in the process are for example gasolines, kerosene, gas oils, vacuum gas oils, atmospheric residues, vacuum residues, atmospheric distillates, vacuum distillates, heavy fuels, oils, waxes and paraffins, used oils, deasphalted residues or crudes, fillers from thermal cracking processes (without hydrogen) or catalytic cracking in a fluidized bed (FCC) and their mixtures. They contain heteroatoms such as sulfur, oxygen and nitrogen and
éventuellement des métaux.possibly metals.
1o Les catalyseurs ainsi obtenus sont utilisés avantageusement pour l'hydrocraquage en particulier de coupes hydrocarbonées lourdes de type distillats sous vide, résidus désasphaltés ou hydrotraités ou équivalents. Les coupes lourdes sont de préférence constituées d'au moins de 80% en volume de composés dont les points d'ébullition sont d'au moins 350 0C et de préférence entre 350 et 580 C (c'est-à-dire 1o The catalysts thus obtained are advantageously used for hydrocracking in particular heavy hydrocarbon cuts of the distillate type under vacuum, deasphalted or hydrotreated residues or the like. Heavy cuts are preferably made up of at least 80% by volume of compounds whose boiling points are at least 350 ° C. and preferably between 350 and 580 ° C. (i.e.
correspondant à des composés contenant au moins 15 à 20 atomes de carbone). corresponding to compounds containing at least 15 to 20 carbon atoms).
Elles contiennent généralement des hétéroatomes tels que soufre et azote. La teneur en azote est usuellement comprise entre 1 et 5000 ppm poids et la teneur en soufre They generally contain heteroatoms such as sulfur and nitrogen. The nitrogen content is usually between 1 and 5000 ppm by weight and the sulfur content
entre 0,01 et 5% poids.between 0.01 and 5% by weight.
Les conditions de l'hydrocraquage telles que température, pression, taux de recyclage d'hydrogène, vitesse volumique horaire, pourront être très variables en fonction de la nature de la charge, de la qualité des produits désirés et des installations dont dispose le raffineur. La température est en général supérieure à 2000C et souvent comprise entre 250 0C et 4800C. La pression est supérieure à 0,1 MPa et souvent supérieure à 1 MPa. Le taux de recyclage d'hydrogène est au minimum de 50 et souvent compris entre 80 et 5000 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. La vitesse volumique horaire est comprise en général entre 0,1 et 20 The hydrocracking conditions such as temperature, pressure, hydrogen recycling rate, hourly volume speed, may be very variable depending on the nature of the feed, the quality of the desired products and the facilities available to the refiner. The temperature is generally higher than 2000C and often between 250 0C and 4800C. The pressure is greater than 0.1 MPa and often greater than 1 MPa. The hydrogen recycling rate is at least 50 and often between 80 and 5000 normal liters of hydrogen per liter of charge. The hourly space velocity is generally between 0.1 and 20
volume de charge par volume de catalyseur et par heure. volume of charge per volume of catalyst and per hour.
3 Les catalyseurs de la présente invention sont de préférence soumis à un traitement de sulfuration permettant de transformer, au moins en partie, les espèces métalliques en sulfure avant leur mise en contact avec la charge à traiter. Ce traitement d'activation par sulfuration est bien connu de l'Homme du métier et peut The catalysts of the present invention are preferably subjected to a sulphurization treatment making it possible to transform, at least in part, the metallic species into sulphide before they are brought into contact with the charge to be treated. This activation treatment by sulfurization is well known to those skilled in the art and can
être effectué par toute méthode déjà décrite dans la littérature. be performed by any method already described in the literature.
Une méthode de sulfuration classique bien connue de l'homme du métier consiste à chauffer en présence d'hydrogène sulfuré à une température comprise entre 150 et 800 C, de préférence entre 250 et 600 C, généralement dans une zone A conventional sulfurization method well known to a person skilled in the art consists in heating in the presence of hydrogen sulphide at a temperature of between 150 and 800 ° C., preferably between 250 and 600 ° C., generally in an area
réactionnelle à lit traversé.reaction with crossed bed.
Le catalyseur de la présente invention peut être avantageusement employé pour l'hydrocraquage de coupes de type distillats sous vide fortement chargée en soufre et azote. Dans un premier mode de réalisation ou d'hydrocraquage partiel encore appellé hydrocraquage doux, le niveau de conversion est inférieur à 55%. Le catalyseur selon l'invention est alors employé à une température en général supérieure ou égale à 230 0C et de préférence à 300 C, généralement d'au plus 480 0C, et souvent comprise entre 350 C et 450 0C. La pression est en général supérieure à 2MPa et de The catalyst of the present invention can be advantageously used for the hydrocracking of sections of the distillate type under vacuum highly charged with sulfur and nitrogen. In a first embodiment or partial hydrocracking also called mild hydrocracking, the conversion level is less than 55%. The catalyst according to the invention is then used at a temperature generally greater than or equal to 230 ° C. and preferably at 300 ° C., generally at most 480 ° C., and often between 350 ° C. and 450 ° C. The pressure is generally greater than 2MPa and
préférence 3MPa, elle est inférieure à 12MPa et de préférence inférieure à 10MPa. preferably 3MPa, it is less than 12MPa and preferably less than 10MPa.
La quantité d'hydrogène est au minimum de 100 normaux litre d'hydrogène par litre de charge et souvent comprise entre 200 et 3000 normaux litre d'hydrogène par litre The quantity of hydrogen is at least 100 normal liters of hydrogen per liter of charge and often between 200 and 3000 normal liters of hydrogen per liter
de charge. La vitesse volumique horaire est comprise en général entre 0, 1 et 10h-1. dump. The hourly space velocity is generally between 0, 1 and 10h-1.
Dans ces conditions, les catalyseurs de la présente invention présentent une meilleure activité en conversion, en hydrodésulfuration et en hydrodéazotation que Under these conditions, the catalysts of the present invention exhibit better activity in conversion, in hydrodesulfurization and in hydrodenitrogenation than
les catalyseurs commerciaux.commercial catalysts.
Dans un second mode de réalisation, le catalyseur de la présente invention peut être employé pour l'hydrocraquage partiel, avantageusement dans des conditions de pression d'hydrogène modérée, de coupes par exemple de type distillats sous vide fortement chargées en soufre et azote qui ont été préalablement hydrotraitées. Dans ce mode d'hydrocraquage le niveau de conversion est inférieur à 55%. Dans ce cas le procédé de conversion de coupe pétrolière se déroule en deux étapes, les catalyseurs selon l'invention étant utilisés dans la deuxième étape. Le catalyseur de la première étape a une fonction d'hydrotraitement et comprend une matrice de préférence à base d'alumine, et de préférence ne contenant pas de zéolithe, et au moins un métal ayant une fonction hydrogénante. Ladite matrice est choisie dans le groupe formé par la magnésie, la zircone, I'oxyde de titane, les aluminates, I'alumine, la silice, la silice-alumine. La fonction d'hydrotraitement est assurée par au moins un In a second embodiment, the catalyst of the present invention can be used for partial hydrocracking, advantageously under conditions of moderate hydrogen pressure, of sections, for example of the vacuum distillate type highly charged with sulfur and nitrogen which have been previously hydrotreated. In this hydrocracking mode the conversion level is less than 55%. In this case, the petroleum cut conversion process takes place in two stages, the catalysts according to the invention being used in the second stage. The catalyst of the first stage has a hydrotreatment function and comprises a matrix preferably based on alumina, and preferably not containing a zeolite, and at least one metal having a hydrogenating function. Said matrix is chosen from the group formed by magnesia, zirconia, titanium oxide, aluminates, alumina, silica, silica-alumina. The hydrotreatment function is provided by at least one
métal ou composé de métal du groupe VIII tels que le nickel et le cobalt notamment. metal or group VIII metal compound such as nickel and cobalt in particular.
On peut utiliser une combinaison d'au moins un métal ou composé de métal du groupe VI (notamment le molybdène ou le tungstène) et d'au moins un métal ou composé de métal du groupe VIII (notamment le cobalt ou le nickel) de la classification périodique des éléments. La concentration totale en oxydes de métaux des groupes VI et VIII est comprise entre 5 et 40 % en poids et de préférence entre 7 et 30 % en poids et le rapportpondérai exprimé en oxyde métallique en métal (ou métaux) du groupe VI sur métal (ou métaux) du groupe VIII est compris entre 1,25 et It is possible to use a combination of at least one metal or compound of group VI metal (in particular molybdenum or tungsten) and of at least one metal or compound of group VIII metal (especially cobalt or nickel) of the periodic classification of the elements. The total concentration of metal oxides of groups VI and VIII is between 5 and 40% by weight and preferably between 7 and 30% by weight and the weight ratio expressed as metal oxide in metal (or metals) of group VI on metal ( or metals) of group VIII is between 1.25 and
et de préférence entre 2 et 10. De plus, ce catalyseur peut contenir du phosphore. and preferably between 2 and 10. In addition, this catalyst may contain phosphorus.
La teneur en phosphore, exprimée en concentration en pentaoxyde de diphosphore P205 sera d'au plus 15% généralement, de préférence comprise entre 0.1 et 15 % en poids et de préférence comprise entre 0,15 et 10% en poids. Il peut également contenir du bore dans un rapport B/P = 1,05 - 2 (atomique), la somme des teneurs en The phosphorus content, expressed as a concentration of diphosphorus pentoxide P205, will generally be at most 15%, preferably between 0.1 and 15% by weight and preferably between 0.15 and 10% by weight. It can also contain boron in a ratio B / P = 1.05 - 2 (atomic), the sum of the contents in
B et P exprimée en oxydes étant de 5-15 % poids. B and P expressed as oxides being 5-15% by weight.
La première étape se déroule généralement à une température de 350-460 C, de préférence 360-450 C, une pression totale d'au moins 2MPa; et de préférence 3 MPa, une vitesse volumique horaire de 0,1-5h-1 et de préférence 0.2-2h-1 et avec une quantité d'hydrogène d'au moins 100NI/NI de charge, et de préférence 260-3000NI/NI The first step generally takes place at a temperature of 350-460 C, preferably 360-450 C, a total pressure of at least 2MPa; and preferably 3 MPa, an hourly volume speed of 0.1-5h-1 and preferably 0.2-2h-1 and with a quantity of hydrogen of at least 100NI / NI of charge, and preferably 260-3000NI / OR
de charge.dump.
Dans ce second mode de réalisation, pour l'étape de conversion avec le catalyseur selon l'invention (ou seconde étape), les températures sont en général supérieures ou égales à 230 C et souvent comprises entre 300 C et 4300C. La pression est en général d'au moins 2MPa et de préférence 3MPa, elle est inférieure à 12MPa et de préférence inférieure à 10MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 1001/I de charge et souvent comprise entre 200 et 30001/I d'hydrogène par litre de charge. La vitesse volumique horaire est comprise en général entre 0,15 et 10h-1. Dans ces conditions, les catalyseurs de la présente invention présentent une meilleure activité en conversion, en hydrodésulfuration, en hydrodéazotation et une meilleure sélectivité en distillats moyens que les catalyseurs commerciaux. La durée de vie des In this second embodiment, for the conversion step with the catalyst according to the invention (or second step), the temperatures are generally greater than or equal to 230 C and often between 300 C and 4300C. The pressure is generally at least 2MPa and preferably 3MPa, it is less than 12MPa and preferably less than 10MPa. The quantity of hydrogen is at least 1001 / I of charge and often between 200 and 30001 / I of hydrogen per liter of charge. The hourly space velocity is generally between 0.15 and 10h-1. Under these conditions, the catalysts of the present invention exhibit better activity in conversion, in hydrodesulfurization, in hydrodenitrogenation and better selectivity in middle distillates than the commercial catalysts. The service life of
catalyseurs est également améliorée dans la plage de pression modérée. catalysts is also improved in the moderate pressure range.
Dans un autre mode de réalisation, le catalyseur de la présente invention peut être employé pour l'hydrocraquage dans des conditions de pression d'hydrogène élevées d'au moins 5 Mpa, de préférence d'au moins 10 Mpa, et avantageusement d'au moins 12 MPa. Les coupes traitées sont par exemple de type distillats sous vide fortement chargée en soufre et azote qui ont été préalablement hydrotraitées. Dans ce mode d'hydrocraquage le niveau de conversion est supérieur ou égal à 55%. Dans ce cas, le procédé de conversion de coupe pétrolière se déroule en deux étapes, le In another embodiment, the catalyst of the present invention can be used for hydrocracking under conditions of high hydrogen pressure of at least 5 Mpa, preferably at least 10 Mpa, and advantageously at least minus 12 MPa. The treated sections are, for example, of the vacuum distillates type highly charged with sulfur and nitrogen which have been hydrotreated beforehand. In this hydrocracking mode the conversion level is greater than or equal to 55%. In this case, the petroleum cut conversion process takes place in two stages, the
catalyseur selon l'invention étant utilisé dans la deuxième étape. catalyst according to the invention being used in the second step.
Le catalyseur de la première étape est identique à celui-ci décrit précedemment et utilisé dans les conditions décrites, la pression étant ajustée à celle de cet autre mode The catalyst of the first stage is identical to that described above and used under the conditions described, the pressure being adjusted to that of this other mode
de réalisation.of achievement.
Pour l'étape de conversion avec le catalyseur selon l'invention (ou seconde étape), les températures sont en général supérieures ou égales à 230 C et souvent comprises entre 300 C et 430 C. La quantité d'hydrogène est au minimum de 1001/I For the conversion step with the catalyst according to the invention (or second step), the temperatures are generally greater than or equal to 230 C and often between 300 C and 430 C. The quantity of hydrogen is at least 1001 / I
de charge et souvent comprise entre 200 et 30001/I d'hydrogène par litre de charge. of charge and often between 200 and 30001 / I of hydrogen per liter of charge.
La vitesse volumique horaire est comprise en général entre 0,15 et 10h-1. The hourly space velocity is generally between 0.15 and 10h-1.
Dans ces conditions, les catalyseurs de la présente invention présentent une meilleure activité en conversion et une meilleure sélectivité en distillats moyens que les catalyseurs commerciaux, même pour des teneurs en zéolithe considérablement Under these conditions, the catalysts of the present invention exhibit better conversion activity and better selectivity for middle distillates than commercial catalysts, even for considerably zeolite contents.
plus faibles que celles des catalyseurs commerciaux. lower than those of commercial catalysts.
Les exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée. Exemple 1: Préparation d'un support contenant une zéolithe bêta Un support de catalyseur d'hydrocraquage contenant une zéolithe bêta a été fabriqué en grande quantité de façon à pouvoir préparer différents catalyseurs à base du même support. Pour cela on utilise 18,9 % poids d'une zéolithe bêta possédant un rapport Si/AI global (mesuré par fluorescence X) de 23,1, un rapport atomique mesuré par adsorption atomique de Na/AI=0,003, une surface BET de 720 m2/g et un volume poreux de 0,298ml d'azote liquide/g (à la température de l'azote liquide) à P/Po=0,14, que l'on mélange à 81,1 % poids d'une matrice composée de boehmite tabulaire ultrafine ou gel d'alumine commercialisée sous le nom SB3 par la société Condéa Chemie Gmbh. Ce mélange de poudre a été ensuite mélangé à une solution aqueuse contenant de l'acide nitrique à 66% ( 7% poids d'acide par gramme de gel sec) puis malaxé pendant 15 minutes. A l'issue de ce malaxage, la pâte obtenue est passée à travers une filière ayant des orifices cylindriques de diamètre égal à 1,4 mm. Les extrudés sont ensuite séchés pendant une nuit à 120 0C puis The following examples illustrate the present invention without, however, limiting its scope. EXAMPLE 1 Preparation of a Support Containing a Beta Zeolite A hydrocracking catalyst support containing a beta zeolite was manufactured in large quantities so as to be able to prepare different catalysts based on the same support. For this, use is made of 18.9% by weight of a beta zeolite having an overall Si / AI ratio (measured by X-ray fluorescence) of 23.1, an atomic ratio measured by atomic adsorption of Na / AI = 0.003, a BET surface of 720 m2 / g and a pore volume of 0.298 ml of liquid nitrogen / g (at the temperature of liquid nitrogen) at P / Po = 0.14, which is mixed with 81.1% by weight of a matrix composed of ultrafine tabular boehmite or alumina gel marketed under the name SB3 by the company Condéa Chemie Gmbh. This powder mixture was then mixed with an aqueous solution containing 66% nitric acid (7% weight of acid per gram of dry gel) and then kneaded for 15 minutes. At the end of this kneading, the dough obtained is passed through a die having cylindrical orifices with a diameter equal to 1.4 mm. The extrudates are then dried overnight at 120 ° C. and then
calcinés à 550 0C pendant 2 heures sous air humide contenant 7,5% volume d'eau. calcined at 550 ° C. for 2 hours in humid air containing 7.5% volume of water.
On obtient ainsi des extrudés cylindriques de 1,2 mm de diamètre, ayant une surface spécifique de 286 m2/g, un volume poreux de 0,39 cm3/g et une distribution en taille de pore monomodale centrée sur 11 nm. L'analyse de la matrice par la diffraction des rayons X révèle que celle ci est composée d'alumine gamma cubique de faible One thus obtains cylindrical extrudates of 1.2 mm in diameter, having a specific surface of 286 m2 / g, a pore volume of 0.39 cm3 / g and a size distribution of monomodal pore centered on 11 nm. Analysis of the matrix by X-ray diffraction reveals that it is composed of low cubic gamma alumina
cristallinité et de zéolithe bêta. beta crystallinity and zeolite.
Exemple 2: Préparation de catalyseurs d'hydrocraquaqe contenant une zéolithe 1o bêta Les extrudés de support contenant une zéolithe bêta de l'exemple 1 sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium et de EXAMPLE 2 Preparation of Hydrocracking Catalysts Containing a beta 1 zeolite The extrudates of support containing a beta zeolite of Example 1 are dry impregnated with an aqueous solution of a mixture of ammonium heptamolybdate and
nitrate de nickel, séchés une nuit à 120 C sous air et enfin calcinés sous air à 550 C. nickel nitrate, dried overnight at 120 C in air and finally calcined in air at 550 C.
Les teneurs pondérales en oxydes du catalyseur CZ4 obtenus sont indiquées dans The oxide contents by weight of the catalyst CZ4 obtained are indicated in
le tableau 1.table 1.
Les extrudés de support contenant une zéolithe bêta de l'exemple 1 sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium, de nitrate de nickel et d'acide orthophosphorique, séchés une nuit à 120 C sous air et The support extrudates containing a beta zeolite from Example 1 are impregnated to dryness with an aqueous solution of a mixture of ammonium heptamolybdate, nickel nitrate and orthophosphoric acid, dried overnight at 120 ° C. in air. and
enfin calcinés sous air à 550 C. Le catalyseur CZ4P est ainsi obtenu. finally calcined in air at 550 C. The catalyst CZ4P is thus obtained.
Nous avons imprégné l'échantillon CZ4 de l'exemple 1 par une solution aqueuse de perrhénate d'ammonium NH4ReO4 de manière à déposer environ 1% de ReO3. On We impregnated the sample CZ4 of Example 1 with an aqueous solution of ammonium perrhenate NH4ReO4 so as to deposit approximately 1% of ReO3. We
obtient ainsi le catalyseur C24Re.thus obtains the catalyst C24Re.
Le catalyseur CZ4P a ensuite été imprégné par une solution aqueuse renfermant du The CZ4P catalyst was then impregnated with an aqueous solution containing
nitrate de manganèse de manière à déposer environ 1,4% en masse de MnO2. manganese nitrate so as to deposit approximately 1.4% by mass of MnO2.
Après maturation à température ambiante dans une atmosphère saturée en eau, les extrudés imprégnés sont séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air sec. On obtient un catalyseur nommé CZ4PMn. On imprégne ensuite ce catalyseur par une solution aqueuse renfermant le biborate d'ammonium et l'émulsion de silicone Rhodorsil EP1(Rhone-Poulenc) de manière à déposer environ 1,9% pds de B203 et 1,9% pds de SiO2. Les extrudés imprégnés sont alors séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air sec et on obtient le catalyseur CZ4PMnBSi. On ajoute ensuite à ce catalyseur du fluor par imprégnation d'une solution d'acide fluorhydrique diluée de manière à déposer environ 1 % en masse de fluor. Après séchage pendant une nuit à 120 C et calcination à 550 0C pendant 2 heures sous air sec on obtient le After maturation at ambient temperature in an atmosphere saturated with water, the impregnated extrudates are dried overnight at 120 ° C. and then calcined at 550 ° C. for 2 hours in dry air. A catalyst named CZ4PMn is obtained. This catalyst is then impregnated with an aqueous solution containing ammonium biborate and the Rhodorsil EP1 silicone emulsion (Rhone-Poulenc) so as to deposit approximately 1.9% by weight of B203 and 1.9% by weight of SiO2. The impregnated extrudates are then dried overnight at 120 ° C. and then calcined at 550 ° C. for 2 hours in dry air and the catalyst CZ4PMnBSi is obtained. Fluorine is then added to this catalyst by impregnation with a dilute hydrofluoric acid solution so as to deposit approximately 1% by mass of fluorine. After drying overnight at 120 ° C. and calcination at 550 ° C. for 2 hours in dry air, the
catalyseur CZ4PMnBSiF.CZ4PMnBSiF catalyst.
Les teneurs pondérales de ces catalyseurs sont indiquées dans le tableau 1. Tableau 1: Caractéristiques des catalyseurs Catalyseur CZ4 CZ4 CZ4 CZ4 CZ4 CZ4 P Re PMn PMn PMn BSi BSiF MoO3 (% pds) 14,2 13,6 13,9 13,4 12,9 12,8 NiO (% pds) 3,5 3,4 3,4 3,3 3,2 3,2 P2o05(% pds) 0 4,2 0 4,2 4,0 4,0 MnO2 (% pds) 0 0 0 1,3 1,3 1,2 B203(% pds) 0 0 0 0 1,9 1,8 SiO2(% pds) 15,0 14,3 14,6 14,1 15,3 15,1 F (% pds) 0 0 0 0 O 1,15 o ReO3 (% pds) 0 0 2,05 0 0 0 Complément à 100% 67,3 64,5 66,00 63,7 61,4 61,9 composé majoritairement de Al203 (% pds) l0 L'analyse, par microsonde électronique, des CZ4PMnBSi, CZ4PMnBSiF montre que le silicium ajouté au catalyseur selon l'invention est principalement localisé sur la matrice et se trouve sous forme de silice amorphe Exemple 3: Comparaison des catalyseurs en hydrocraqua.qe d'un gqazole sous vide The weight contents of these catalysts are indicated in Table 1. Table 1: Characteristics of the catalysts Catalyst CZ4 CZ4 CZ4 CZ4 CZ4 CZ4 P Re PMn PMn PMn BSi BSiF MoO3 (% wt) 14.2 13.6 13.9 13.4 12.9 12.8 NiO (% wt) 3.5 3.4 3.4 3.3 3.2 3.2 P2o05 (% wt) 0 4.2 0 4.2 4.0 4.0 MnO2 ( wt%) 0 0 0 1.3 1.3 1.2 B203 (wt%) 0 0 0 0 1.9 1.8 SiO2 (wt%) 15.0 14.3 14.6 14.1 15.3 15.1 F (% wt) 0 0 0 0 O 1.15 o ReO3 (% wt) 0 0 2.05 0 0 0 Complement at 100% 67.3 64.5 66.00 63.7 61.4 61 , 9 composed mainly of Al203 (% wt) l0 Analysis, by electron microprobe, of CZ4PMnBSi, CZ4PMnBSiF shows that the silicon added to the catalyst according to the invention is mainly located on the matrix and is in the form of amorphous silica Example 3 : Comparison of hydrocraqua.qe catalysts of a vacuum gqazole
aà conversion partielle.a partial conversion.
Les catalyseurs dont les préparations ont été décrites précédemment sont utilisés dans les conditions de l'hydrocraquage à pression modérée sur une charge pétrolière dont les principales caractéristiques sont les suivantes Densité (20/4) 0,921 Soufre (% poids) 2,46 Azote (ppm poids) 1130 Distillation simulée point initial 3650C point 10 % 4300C point 50 % 4720C point 90 % 504 0C point final 5390C point d'écoulement + 39 C L'unité de test catalytique comprend deux réacteurs en lit fixe, à circulation ascendante de la charge ("up-flow). Dans le premier réacteur, celui dans lequel la charge passe en premier, on introduit le catalyseur de première étape d'hydrotraitement HTH548 vendu par la société Procatalyse comprenant un élément du groupe Vl et un élément du groupe VIII déposés sur alumine. Dans le second réacteur, celui dans lequel la charge passe en dernier, on introduit un catalyseur d'hydrocraquage décris ci-dessus. Dans chacun des réacteurs, on introduit 40 ml de catalyseur. Les deux réacteurs fonctionnement à la même température et à la même pression. Les conditions opératoires de l'unité de test sont les suivantes: Pression totale 5 MPa Catalyseur d'hydrotraitement 40 cm3 Catalyseur d'hydrocraquage 40 cm3 Température 400 C Débit d'hydrogène 20 I/h Débit de charge 40 cm3/h Les catalyseurs subissent une étape de sulfuration in-situ avant réaction. Notons que toute méthode de sulfuration in-situ ou exsitu est convenable. Une fois la The catalysts, the preparations of which have been described above, are used under the conditions of hydrocracking at moderate pressure on an oil charge, the main characteristics of which are as follows Density (20/4) 0.921 Sulfur (% by weight) 2.46 Nitrogen (ppm) weight) 1130 Simulated distillation initial point 3650C point 10% 4300C point 50% 4720C point 90% 504 0C end point 5390C pour point + 39 C The catalytic test unit includes two reactors in a fixed bed, with upward circulation of the charge (“up-flow”). In the first reactor, that in which the charge passes first, the catalyst of first hydrotreatment stage HTH548 sold by the company Procatalyse is introduced, comprising an element from group Vl and an element from group VIII deposited On alumina. In the second reactor, the one in which the charge passes last, a hydrocracking catalyst described above is introduced. In each of the reactors, there is introduced oduit 40 ml of catalyst The two reactors operate at the same temperature and at the same pressure. The operating conditions of the test unit are as follows: Total pressure 5 MPa Hydrotreating catalyst 40 cm3 Hydrocracking catalyst 40 cm3 Temperature 400 C Hydrogen flow rate 20 I / h Charge flow rate 40 cm3 / h The catalysts undergo an in-situ sulfurization step before reaction. Note that any in-situ or exsitu sulfurization method is suitable. Once the
sulfuration réalisée, la charge décrite ci-dessus peut être transformée. sulfurization carried out, the charge described above can be transformed.
Les performances catalytiques sont exprimées par la conversion brute à 4000C (CB), par la sélectivité brute en distillats moyens (SB) et par les conversions en hydrodésulfuration (HDS) et en hydrodéazotation (HDN). Ces performances catalytiques sont mesurées sur le catalyseur après qu'une période de stabilisation, The catalytic performances are expressed by the gross conversion at 4000C (CB), by the gross selectivity in middle distillates (SB) and by the conversions in hydrodesulfurization (HDS) and in hydrodenitrogenation (HDN). These catalytic performances are measured on the catalyst after a stabilization period,
généralement au moins 48 heures, ait été respectée. generally at least 48 hours, has been respected.
La conversion brute CB est prise égale à: CB = % pds de 380 C de l'effluent La fraction 380 C de l'effluent signifiant la partie de l'effluent bouillant au The gross conversion CB is taken equal to: CB =% by weight of 380 C of the effluent The fraction 380 C of the effluent signifying the part of the effluent boiling at
dessous de 308 C.below 308 C.
La sélectivité brute SB en distillats moyens est prise égale à SB = 100*poids de la fraction (150 C-380 C)/poids de la fraction 380 C de l'effluent La conversion en hydrodésulfuration HDS est prise égale à: HDS = (Sinitial - Seffîuent) / Sinitial * 100 = (24600 - Seffluent) / 24600 * 100 La conversion en hydrodéazotation HDN est prise égale à: HDN = (Ninitial - Neffluent) / Ninitial * 100 = (1130 - Neffluent) / 1130 * 100 Dans le tableau 2, nous avons reporté la conversion brute CB à 400 C, la sélectivité brute SB, la conversion en hydrodésulfuration HDS et la conversion en The gross selectivity SB in middle distillates is taken equal to SB = 100 * weight of the fraction (150 C-380 C) / weight of the fraction 380 C of the effluent The conversion to hydrodesulfurization HDS is taken equal to: HDS = ( Sinitial - Seffîuent) / Sinitial * 100 = (24600 - Seffluent) / 24600 * 100 The conversion to HDN hydrodenitrogenation is taken equal to: HDN = (Ninitial - Neffluent) / Ninitial * 100 = (1130 - Neffluent) / 1130 * 100 In Table 2, we have reported the gross conversion CB to 400 C, the gross selectivity SB, the conversion to hydrodesulfurization HDS and the conversion to
hydrodéazotation HDN pour les catalyseurs. HDN hydrodenitrogenation for catalysts.
Tableau 2Table 2
Activités catalytiques des catalyseurs en hydrocraquage partiel à 400 C rI | CB (%pds) SB (%) HDS (%) HDN (%) CZ4 NiMo/Bêta 50,0 65,0 98,95 96,1 CZ4Re 50,5 65,5 99,40 98,2 Les résultats du tableau montrent que la présence de G VIIB apporte une Catalytic activities of catalysts in partial hydrocracking at 400 C rI | CB (% wt) SB (%) HDS (%) HDN (%) CZ4 NiMo / Beta 50.0 65.0 98.95 96.1 CZ4Re 50.5 65.5 99.40 98.2 The results in the table show that the presence of G VIIB brings a
amélioration des performances du catalyseur en conversion et en raffinage. improvement of catalyst performance in conversion and refining.
Exemple 4: Comparaison des catalyseurs en hydrocraquage d'un gazole sous vide à haute conversion Les catalyseurs dont les préparations sont décrites aux exemples précédents sont utilisés dans les conditions de l'hydrocraquage à conversion élevée (60-100%). La charge pétrolière est un distillat sous vide hydrotraité dont les principales caractéristiques sont les suivantes Densité (20/4) 0,869 Soufre (ppm poids) 502 Azote (ppm poids) 10 Distillation simulée point initial 298 C point 10 % 369 OC point 50 % 427 C point 90 % 481 C point final 538 C Cette charge a été obtenue par hydrotraitement d'un distillat sous vide sur un catalyseur HR360 vendu par la société Procatalyse comprenant un élément du Example 4 Comparison of the Hydrocracking Catalysts of a High-Conversion Vacuum Diesel Fuel The catalysts whose preparations are described in the preceding examples are used under the conditions of high-conversion hydrocracking (60-100%). The petroleum charge is a hydrotreated vacuum distillate, the main characteristics of which are as follows Density (20/4) 0.869 Sulfur (ppm weight) 502 Nitrogen (ppm weight) 10 Simulated distillation initial point 298 C point 10% 369 OC point 50% 427 C point 90% 481 C end point 538 C This charge was obtained by hydrotreating a distillate under vacuum on an HR360 catalyst sold by the company Procatalyse comprising an element of
groupe Vl et un élément du groupe VIII déposés sur alumine. group Vl and an element of group VIII deposited on alumina.
On ajoute à la charge 0,6% poids d'aniline et 2% poids de dimethyldisulfure afin de simuler les pressions partielles d'HS2 et d'NH3 présente dans la deuxième étape d'hydrocraquage. La charge ainsi préparée est injectée dans l'unité de test d'hydrocraquage qui comprend un réacteur en lit fixe, à circulation ascendante de la charge ("up- flow"), dans lequel est introduit 80 ml de catalyseur. Le catalyseur est sulfuré par un mélange n-hexane/DMDS+aniline jusqu'à 320 C. Notons que toute méthode de sulfuration in-situ ou ex-situ est convenable. Une fois la sulfuration réalisée, la charge décrite ci-dessus peut être transformée. Les conditions opératoires de l'unité de test sont les suivantes: Pression totale 9 MPa Catalyseur 80 cm3 Température 360-420 C Débit d'hydrogène 80 I/h Débit de charge 80 cm3/h Les performances catalytiques sont exprimées par la température qui permet d'atteindre un niveau de conversion brute de 70 % et par la sélectivité brute en distillats moyen 150-380 C. Ces performances catalytiques sont mesurées sur le catalyseur après qu'une période de stabilisation, généralement au moins 48 heures, 0.6% by weight of aniline and 2% by weight of dimethyldisulphide are added to the charge in order to simulate the partial pressures of HS2 and NH3 present in the second hydrocracking step. The charge thus prepared is injected into the hydrocracking test unit which comprises a fixed bed reactor, with upward circulation of the charge ("up-flow"), into which 80 ml of catalyst is introduced. The catalyst is sulfurized by an n-hexane / DMDS + aniline mixture up to 320 C. It should be noted that any in-situ or ex-situ sulfurization method is suitable. Once the sulfurization has been carried out, the charge described above can be transformed. The operating conditions of the test unit are as follows: Total pressure 9 MPa Catalyst 80 cm3 Temperature 360-420 C Hydrogen flow rate 80 I / h Charging flow rate 80 cm3 / h Catalytic performance is expressed by the temperature which allows to reach a gross conversion level of 70% and by the gross selectivity to distillates at 150-380 C. These catalytic performances are measured on the catalyst after a stabilization period, generally at least 48 hours,
ait été respectée.has been respected.
La conversion brute CB est prise égale à: CB = % pds de 380 C de l'effluent La sélectivité brute SB en distillat moyen est prise égale à SB = 100*poids de la fraction (150 C-380 C)/poids de la fraction 380 0C de l'effluent La température de réaction est fixée de façon à atteindre une conversion The gross conversion CB is taken equal to: CB =% by weight of 380 C of the effluent The gross selectivity SB in middle distillate is taken equal to SB = 100 * weight of the fraction (150 C-380 C) / weight of the fraction 380 0C of the effluent The reaction temperature is fixed so as to achieve a conversion
brute CB égale à 70% poids.gross CB equal to 70% by weight.
Tableau 3: Activités catalytiques des catalyseurs en hydrocraquage haute 1 0 conversion (70%) Table 3: Catalytic activities of catalysts in high hydrocracking 1 0 conversion (70%)
__T( C) SB (%)__T (C) SB (%)
CZ4 NiMo/bêta 369 51,2 CZ4P NiMoP/bêta 369 51,5 CZ4PBSi NiMoPBSi/bêta 366 53,5 CZ4PBSiF NiMoPBSiF/bêta 365 54,8 CZ4PMn NiMoPMn/bêta 367 53,2 CZ4PMnBSi NiMoPMnBSi/bêta 366 54,1 CZ4PMnBSiF NiMoPMnBSiF/bêta 364 55,2 Si l'on ajoute du manganèse on constate une amélioration de l'activité convertissante avec une nette amélioration de la sélectivité brute en distillats moyens. On attribue cet effet à une fonction hydrogénante exaltée par Mn ou Re dans l'exemple précédent. CZ4 NiMo / beta 369 51.2 CZ4P NiMoP / beta 369 51.5 CZ4PBSi NiMoPBSi / beta 366 53.5 CZ4PBSiF NiMoPBSiF / beta 365 54.8 CZ4PMn NiMoPMn / beta 367 53.2 CZ4PMnBiNiBi.1 / beta 364 55.2 If manganese is added, there is an improvement in the converting activity with a marked improvement in the raw selectivity for middle distillates. This effect is attributed to a hydrogenating function exalted by Mn or Re in the previous example.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20060131 |