RU2822069C2 - Isomerisation method - Google Patents
Isomerisation method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2822069C2 RU2822069C2 RU2021118207A RU2021118207A RU2822069C2 RU 2822069 C2 RU2822069 C2 RU 2822069C2 RU 2021118207 A RU2021118207 A RU 2021118207A RU 2021118207 A RU2021118207 A RU 2021118207A RU 2822069 C2 RU2822069 C2 RU 2822069C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- extrudate
- ethylbenzene
- cross
- zeolite
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 98
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 55
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims abstract description 24
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 16
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- -1 platinum Chemical class 0.000 abstract description 11
- 150000003738 xylenes Chemical class 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 24
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IVSZLXZYQVIEFR-UHFFFAOYSA-N m-xylene Chemical group CC1=CC=CC(C)=C1 IVSZLXZYQVIEFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- IIEWJVIFRVWJOD-UHFFFAOYSA-N ethylcyclohexane Chemical compound CCC1CCCCC1 IIEWJVIFRVWJOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 229910052680 mordenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000010555 transalkylation reaction Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZZBAGJPKGRJIJH-UHFFFAOYSA-N 7h-purine-2-carbaldehyde Chemical compound O=CC1=NC=C2NC=NC2=N1 ZZBAGJPKGRJIJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 229920003108 Methocel™ A4M Polymers 0.000 description 1
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008121 dextrose Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002459 porosimetry Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 102220076896 rs767072861 Human genes 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Настоящее изобретение относится к способу риформинга этилбензола и изомеризации ксилолов с применением катализатора на основе цеолита.The present invention relates to a process for reforming ethylbenzene and isomerizing xylenes using a zeolite catalyst.
Уровень техникиState of the art
После фракционирования или перегонки сырой нефти получают прямогонную фракцию нафты с температурой кипения от 70°C до 190°C. Эта фракция может быть каталитически преобразована в ароматический продукт риформинга.After fractionation or distillation of crude oil, a straight-run naphtha fraction with a boiling point of 70°C to 190°C is obtained. This fraction can be catalytically converted to an aromatic reformate.
При преобразовании в продукт риформинга содержание ароматических углеводородов значительно увеличивается, и получаемая смесь углеводородов становится очень желательной как источник ценных химических промежуточных продуктов и как компонент бензина.When converted to a reformate, the aromatic hydrocarbon content increases significantly and the resulting mixture of hydrocarbons becomes highly desirable as a source of valuable chemical intermediates and as a component of gasoline.
Продукт риформинга обычно содержит ароматические углеводороды с 8 атомами углерода, такие как этилбензол и ксилолы. Могут присутствовать другие компоненты, такие как их гидрогенизированные гомологи, такие как нафтены.The reformate typically contains 8-carbon aromatic hydrocarbons such as ethylbenzene and xylenes. Other components may be present, such as their hydrogenated homologues such as naphthenes.
Среди ксилолов наиболее полезным соединением является пара-ксилол, и были разработаны способы изомеризации или трансалкилирования для увеличения доли пара-ксилола («пК»). Однако способы изомеризации или трансалкилирования могут также давать нежелательные побочные продукты, такие как соединения, содержащие от 1 до 5 атомов углерода, бензол, толуол и соединения, содержащие 9 или более атомов углерода.Among the xylenes, the most useful compound is para-xylene, and isomerization or transalkylation processes have been developed to increase the proportion of para-xylene (“pX”). However, isomerization or transalkylation methods can also produce undesirable by-products such as compounds containing 1 to 5 carbon atoms, benzene, toluene, and compounds containing 9 or more carbon atoms.
Было изготовлено и предложено множество катализаторов для различных реакций с участием ароматических соединений, но для некоторых реакций, таких как способы изомеризации этилбензола или трансалкилирования, обычно существует компромисс между получением желаемых продуктов и известными побочными реакциями. Одна из распространенных побочных реакций этилбензола, гидроизомеризация, представляет собой образование соединений, содержащих от 1 до 5 атомов углерода, что невыгодно с экологической и экономической точек зрения.Many catalysts have been manufactured and proposed for various reactions involving aromatic compounds, but for some reactions, such as ethylbenzene isomerization or transalkylation processes, there is usually a trade-off between obtaining the desired products and known side reactions. One of the common side reactions of ethylbenzene, hydroisomerization, is the formation of compounds containing from 1 to 5 carbon atoms, which is unfavorable from an environmental and economic point of view.
В US 3856872 A описан способ изомеризации ксилола, в котором обычный катализатор - платина на оксиде кремния-оксиде алюминия - заменен цеолитным катализатором типа ZSM-5, или цеолитным катализатором ZSM-12, или цеолитным катализатором ZSM-21. Цеолит может быть включен в матрицу из инертного оксида алюминия.US 3,856,872 A describes a xylene isomerization process in which the conventional platinum-silica-alumina catalyst is replaced by a ZSM-5 type zeolite catalyst, or a ZSM-12 zeolite catalyst, or a ZSM-21 zeolite catalyst. The zeolite may be included in an inert alumina matrix.
В статье «Композитные катализаторы на основе деалюминированного цеолита для риформинга промышленного богатого нафтеном сырья» («Dealuminated zeolite-based composite catalysts for reforming of an industrial naphthene-rich feedstock», Applied Catalysis, том 168, издание 1, март 1998 г., стр. 113-130) описаны катализаторы риформинга для нафтенового сырья. Предпочтительный цеолит ZSM-12 имеет отношение Si/Al, равное 54. Сообщается, что ZSM-12, имеющий более высокое отношение оксида кремния к оксиду алюминия, не должен применяться для таких катализаторов, поскольку он дает большие количества CH4 и меньшее количество ароматических соединений.In the article “Dealuminated zeolite-based composite catalysts for reforming of an industrial naphthene-rich feedstock,” Applied Catalysis, Volume 168, Issue 1, March 1998, pp. 113-130) describe reforming catalysts for naphthenic feedstock. The preferred zeolite ZSM-12 has a Si/Al ratio of 54. It is reported that ZSM-12, which has a higher silica to alumina ratio, should not be used for such catalysts because it produces higher amounts of CH4 and lower amounts of aromatics.
Другие катализаторы, известные для применения в способах изомеризации ароматических соединений C8, включают катализаторы на основе цеолитов морденита (MOR) и EU1 (EUO), как определено в Атласе типов каркасов цеолита (Atlas of Zeolite Framework Types), Olson et al, 5-е пересмотренное издание, 2001 г., опубликованном от имени Структурной Комиссии Международной ассоциации цеолитов, автор Elsevier. Катализаторы на основе EU1 могут достигать высокой селективности, но это обычно сопровождается низкими степенями конверсии этилбензола, что ограничивает производительность. Катализаторы на основе MOR и ZSM-12, как правило, обеспечивают более высокую степень конверсии этилбензола, но они также производят больше побочных продуктов в виде толуола и ароматических углеводородов C9+.Other catalysts known for use in C8 aromatic isomerization processes include mordenite (MOR) and EU1 (EUO) zeolite catalysts as defined in the Atlas of Zeolite Framework Types, Olson et al, 5th revised edition, 2001, published on behalf of the Structural Commission of the International Zeolite Association, by Elsevier. EU1-based catalysts can achieve high selectivity, but this is usually accompanied by low ethylbenzene conversion rates, which limits productivity. MOR and ZSM-12 catalysts generally provide higher ethylbenzene conversion, but they also produce more toluene and C9+ aromatic hydrocarbon by-products.
Из US 4741891 A и US 5075269 известно, что цеолиты ZSM-48 и/или EU-2 подходят для применения в катализаторах конверсии углеводородов. Как описано в Каталоге дефектов в каркасах цеолитов («Catalog of Disorder in Zeolite Frameworks»), опубликованном в 2000 году, цеолиты ZSM-48 и EU-2 принадлежат к семейству цеолитов ZSM-48.From US 4741891 A and US 5075269 it is known that ZSM-48 and/or EU-2 zeolites are suitable for use in hydrocarbon conversion catalysts. As described in the Catalog of Disorder in Zeolite Frameworks published in 2000, ZSM-48 and EU-2 zeolites belong to the ZSM-48 zeolite family.
В WO 2012055755 A1 описаны деалюминированные цеолиты ZSM-48 и/или EU-2 с тугоплавким оксидом, по существу не содержащим оксид алюминия, для применения в качестве катализаторов конверсии углеводородов.WO 2012055755 A1 describes dealuminated ZSM-48 and/or EU-2 zeolites with a refractory oxide substantially free of alumina for use as hydrocarbon conversion catalysts.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение улучшенного способа риформинга алкилароматических углеводородов, особенно C8 алкилароматических углеводородов, таких как этилбензол, и изомеризации ксилолов.It is an object of the present invention to provide an improved process for reforming alkyl aromatic hydrocarbons, especially C8 alkyl aromatic hydrocarbons such as ethylbenzene, and isomerizing xylenes.
Краткое описание изобретенияBrief description of the invention
Неожиданно было обнаружено, что эта задача может быть решена путем применения каталитической системы, содержащей цеолит ZSM-48 и/или EU-2, особенно формованной каталитической системы из цеолита ZSM-48 и/или EU-2, в которой длина кривой поверхности формованного катализатора увеличена по сравнению с площадью его поперечного сечения.Surprisingly, it has been found that this object can be achieved by using a catalyst system containing ZSM-48 and/or EU-2 zeolite, especially a molded catalyst system of ZSM-48 and/or EU-2 zeolite, in which the curve length of the surface of the molded catalyst increased compared to its cross-sectional area.
Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает способ комбинированного риформинга этилбензола и изомеризации ксилола, включающий осуществление контакта углеводородного сырья, содержащего этилбензол и ксилол, с катализатором, содержащим носитель катализатора и один или несколько металлов, нанесенных на носитель катализатора, причем носитель катализатора представляет собой экструдат, содержащий (i) цеолит типа ZSM-48 и/или EU-2 и (ii) связующее на основе оксида алюминия, причем экструдат имеет форму со значением C/A не менее 3, где C - длина кривой поверхности экструдата и А - площадь поперечного сечения экструдата.Accordingly, the present invention provides a process for the combined reforming of ethylbenzene and isomerization of xylene, comprising contacting a hydrocarbon feedstock containing ethylbenzene and xylene with a catalyst containing a catalyst support and one or more metals supported on the catalyst support, wherein the catalyst support is an extrudate containing ( i) a ZSM-48 and/or EU-2 type zeolite and (ii) an alumina binder, the extrudate having a shape with a C/A value of at least 3, where C is the length of the curved surface of the extrudate and A is the cross-sectional area of the extrudate .
Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention
В настоящем изобретении было обнаружено, что применение вышеуказанного формованного экструдата носителя катализатора является неожиданно полезным для обеспечения катализатора изомеризации алкилароматических соединений, содержащих 8 атомов углерода. Кроме того, формованный катализатор, применяемый в способе согласно настоящему изобретению, способен: уменьшать побочные реакции, такие как образование соединений, содержащих от 1 до 5 атомов углерода, и/или уменьшать образование бензола, и/или повышать конверсию этилбензола, и/или увеличивать производство других желаемых продуктов, таких как пара-ксилол.In the present invention, it has been found that the use of the above shaped catalyst support extrudate is surprisingly useful for providing a catalyst for the isomerization of alkyl aromatic compounds containing 8 carbon atoms. In addition, the molded catalyst used in the method according to the present invention is capable of: reducing side reactions such as the formation of compounds containing from 1 to 5 carbon atoms, and/or reducing the formation of benzene, and/or increasing the conversion of ethylbenzene, and/or increasing production of other desired products such as para-xylene.
Одно из нескольких из вышеуказанных положений приводит к увеличению конечного выхода одного или нескольких желаемых продуктов и неожиданно приводит к высоким значениям пК-приближения к равновесию («пК-ПКР») при сохранении отличной конверсии этилбензола.One of several of the above positions results in an increase in the final yield of one or more of the desired products and unexpectedly results in high pC-approximation to equilibrium (“pC-ECR”) values while maintaining excellent ethylbenzene conversion.
В настоящем изобретении ссылка на ZSM-48 и EU-2 используется для указания того, что можно применять любые цеолиты, которые принадлежат к семейству неупорядоченных структур MRE, как описано в «Catalog of Disorder in Zeolite Frameworks», опубликованном в 2000 г. под редакцией Структурной комиссии Международной ассоциации цеолитов. Цеолиты ZBM-30 и EU-11 очень схожи с ZSM-48 и также считаются членами семейства цеолитов, структура которых принадлежит к семейству MRE. Таким образом, в настоящей заявке любая ссылка на цеолит ZSM-48 также является ссылкой на цеолит EU-2, ZBM-30 и EU-11.In the present invention, reference to ZSM-48 and EU-2 is used to indicate that any zeolites that belong to the MRE family of disordered structures, as described in the "Catalog of Disorder in Zeolite Frameworks", published in 2000, ed. Structural Commission of the International Zeolite Association. Zeolites ZBM-30 and EU-11 are very similar to ZSM-48 and are also considered members of the zeolite family, whose structure belongs to the MRE family. Thus, in this application, any reference to ZSM-48 zeolite is also a reference to EU-2, ZBM-30 and EU-11 zeolite.
Молярное отношение оксида кремния к оксиду алюминия в цеолите ZSM-48 и/или EU-2 может влиять на свойства полученного из него катализатора. Молярное отношение оксида кремния к оксиду алюминия («ОКА») должно определяться объемным соотношением. Это соотношение также называется общим соотношением. Такое соотношение отличается от ОКА кристаллического каркаса. Объемное или общее соотношение может быть определено различными методами химического анализа. Такие методы включают рентгеновскую флуоресценцию, атомную адсорбцию и атомно-эмиссионную спектроскопию индуктивно-связанной плазмы (ИСП-АЭС). Все они обеспечивают по существу одинаковое значение объемного соотношения. Молярное отношение оксида кремния к оксиду алюминия для применения в настоящем изобретении определяется с помощью рентгеновской флуоресценции.The molar ratio of silica to alumina in ZSM-48 and/or EU-2 zeolite can affect the properties of the resulting catalyst. The molar ratio of silicon oxide to alumina (“SCA”) must be determined by the volume ratio. This ratio is also called the overall ratio. This relationship differs from the OCA of the crystalline framework. The volumetric or total ratio can be determined by various methods of chemical analysis. Such methods include X-ray fluorescence, atomic adsorption and inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES). They all provide essentially the same volume ratio. The molar ratio of silica to alumina for use in the present invention is determined by X-ray fluorescence.
ОКА цеолита ZSM-48 и/или EU-2 предпочтительно составляет по меньшей мере 50, конкретнее, по меньшей мере 70, конкретнее, по меньшей мере 100, наиболее предпочтительно по меньшей мере 110. ОКА цеолита ZSM-48 и/или EU-2 предпочтительно составляет не более 300, конкретнее, не более 250, конкретнее, не более 200, наиболее конкретно, не более 160.The TCA of ZSM-48 and/or EU-2 zeolite is preferably at least 50, more particularly at least 70, more particularly at least 100, most preferably at least 110. TCA of ZSM-48 and/or EU-2 zeolite preferably is no more than 300, more particularly no more than 250, more particularly no more than 200, most particularly no more than 160.
Цеолит ZSM-48 и/или EU-2 можно получить любым способом, известным специалисту в данной области. В US-A-5075269 и US-A-4741891 описаны подходящие способы получения таких цеолитов, имеющих ОКА от 100 до 250.Zeolite ZSM-48 and/or EU-2 can be prepared by any method known to one skilled in the art. US Pat. No. 5,075,269 and US Pat. No. 4,741,891 describe suitable methods for preparing such zeolites having an RCA of 100 to 250.
Цеолит ZSM-48 и/или EU-2 может подвергаться деалюминированию. Деалюминирование может быть достигнуто способами, известными в данной области техники, такими как, например, кислотное выщелачивание или обработка паром. Обработка паром осуществляется приведением в контакт цеолита, предпочтительно как части каталитической композиции, с паром при повышенных температурах в диапазоне от примерно 250°C до 650°C и предпочтительно от примерно 400°C до 550°C. Обработка может проводиться в атмосфере 100% пара или в атмосфере, состоящей из пара или другого газа, который по существу инертен по отношению к цеолитам. Подобная обработка может выполняться при более низких температурах и повышенном давлении, например, при температуре от 180°C до 370°C и давлении от 10 до 200 атмосфер.Zeolite ZSM-48 and/or EU-2 can be dealuminated. Dealumination can be achieved by methods known in the art, such as, for example, acid leaching or steam treatment. Steam treatment is accomplished by contacting the zeolite, preferably as part of the catalyst composition, with steam at elevated temperatures ranging from about 250°C to 650°C and preferably from about 400°C to 550°C. The treatment may be carried out in an atmosphere of 100% steam or in an atmosphere consisting of steam or other gas which is substantially inert to the zeolites. Such processing can be carried out at lower temperatures and higher pressures, for example, at temperatures from 180°C to 370°C and pressures from 10 to 200 atmospheres.
Выражение «деалюминирование» используется для обозначения того, что алюминий и/или содержащие алюминий соединения, такие как оксид алюминия, удаляются из основной массы цеолита. Алюминий и содержащие алюминий соединения могут, но не обязательно, являться частью цеолитного каркаса.The expression "dealumination" is used to mean that aluminum and/or aluminum-containing compounds such as aluminum oxide are removed from the bulk of the zeolite. Aluminum and aluminum-containing compounds may, but are not required to, form part of the zeolite framework.
Цеолит ZSM-48 и/или EU-2 объединяют со связующим на основе оксида алюминия в носителе катализатора согласно настоящему изобретению. В одном варианте реализации связующее на основе оксида алюминия предпочтительно включает «оксид алюминия с широкими порами», который иногда альтернативно называют оксидом алюминия «с большими порами». Под «оксидом алюминия с широкими порами» подразумевается, что средний диаметр пор оксида алюминия составляет примерно 80 Å или больше, предпочтительно больше примерно 90 Å. В другом варианте реализации оксид алюминия с широкими порами может иметь площадь поверхности более примерно 200 м2/г, и примерно 25% или более его пор имеют диаметр более примерно 350 Å.ZSM-48 and/or EU-2 zeolite is combined with an alumina binder in the catalyst support of the present invention. In one embodiment, the alumina binder preferably includes "wide pore alumina", which is sometimes alternatively referred to as "large pore" alumina. By "wide pore alumina" is meant that the average pore diameter of the alumina is about 80 Å or greater, preferably greater than about 90 Å. In another embodiment, the wide pore alumina may have a surface area greater than about 200 m 2 /g, and about 25% or more of its pores have a diameter greater than about 350 Å.
Указанный оксид алюминия с широкими порами может иметь объем пор по меньшей мере около 0,5 см3/г, предпочтительно по меньшей мере 0,6 см3/г и более предпочтительно по меньшей мере 1,2 см3/г. Объем пор может составлять примерно до 2,0 см3/г, предпочтительно до 1,6 см3/г.Said wide pore alumina may have a pore volume of at least about 0.5 cm 3 /g, preferably at least 0.6 cm 3 /g, and more preferably at least 1.2 cm 3 /g. The pore volume can be up to about 2.0 cm 3 /g, preferably up to 1.6 cm 3 /g.
Считается, что более открытая структура оксида алюминия с широкими порами, основанная на одном или нескольких параметрах, таких как объем пор, диаметр пор и насыпная плотность, обеспечивает лучшую диффузию реагента (реагентов), достигающего каталитического материала в катализаторе, и лучшую диффузию продукта (продуктов) из каталитического материала.The more open, wide-pore structure of alumina, based on one or more parameters such as pore volume, pore diameter, and bulk density, is believed to provide better diffusion of the reactant(s) reaching the catalytic material in the catalyst and better diffusion of the product(s) ) from catalytic material.
Примеры оксида алюминия с широкими порами, подходящего для применения в катализаторе согласно настоящему изобретению, включают сорта диапазона Pural от Sasol, такие как «Pural KR II» (средняя насыпная плотность 0,315 г/см3, объем пор 1,4 см3/г и средняя площадь поверхности 290 м2/г) и другие оксиды алюминия с широкими порами, такие как WPA, доступный от Criterion (средняя насыпная плотность 0,2 г/см3, объем пор 1 см3/г и средняя площадь поверхности 345 м2/г). Размер пор и объем пор можно измерить с помощью порометрии с проникновением ртути (ППР).Examples of wide pore alumina suitable for use in the catalyst of the present invention include grades in the Pural range from Sasol such as "Pural KR II" (average bulk density 0.315 g/cm 3 , pore volume 1.4 cm 3 /g and average surface area 290 m 2 /g) and other wide pore aluminas such as WPA available from Criterion (average bulk density 0.2 g/cm 3 , pore volume 1 cm 3 /g and average surface area 345 m 2 /G). Pore size and pore volume can be measured using mercury penetration porosimetry (MPT).
Когда в контексте данного изобретения указывают содержание связующего и цеолита, подразумевается содержание в пересчете на сухое вещество. Каталитическая композиция для применения в способе согласно настоящему изобретению предпочтительно содержит не более 80% по массе (% масс.) цеолита, конкретнее, не более 70% масс., конкретнее, не более 65% масс., наиболее предпочтительно, не более 55% масс. Эти количества предпочтительно относятся к цеолиту ZSM-48 и/или EU-2. Кроме того, предпочтительно, чтобы количество цеолита ZSM-48 и/или EU-2 составляло по меньшей мере 30% масс., конкретнее, по меньшей мере 35% масс., конкретнее, по меньшей мере 40% масс., наиболее конкретно, по меньшей мере 45% масс.When binder and zeolite content is indicated in the context of this invention, the content is meant on a dry matter basis. The catalyst composition for use in the method according to the present invention preferably contains no more than 80% by weight (% wt.) of zeolite, more specifically, no more than 70% wt., more specifically, no more than 65% wt., most preferably, no more than 55% wt. . These amounts preferably refer to ZSM-48 and/or EU-2 zeolite. Moreover, it is preferable that the amount of ZSM-48 and/or EU-2 zeolite is at least 30 wt%, more particularly at least 35 wt%, more particularly at least 40 wt%, most particularly at at least 45% of the mass.
Необязательно, помимо цеолита ZSM-48 и/или EU-2, в каталитической композиции могут присутствовать другие цеолиты, особенно если желательно изменить ее каталитические свойства. Если помимо цеолита ZSM-48 и/или EU-2 присутствует дополнительный цеолит, такой цеолит предпочтительно присутствует в количестве не более 50% масс. в расчете на количество присутствующих цеолитов ZSM-48 и EU-2.Optionally, in addition to ZSM-48 and/or EU-2 zeolite, other zeolites may be present in the catalyst composition, especially if it is desired to change its catalytic properties. If additional zeolite is present in addition to ZSM-48 and/or EU-2 zeolite, such zeolite is preferably present in an amount of not more than 50% by weight. based on the amount of ZSM-48 and EU-2 zeolites present.
Комбинированный катализатор риформинга алкилароматических углеводородов и изомеризации ксилола для применения в способе согласно настоящему изобретению может быть получен путем экструдирования смеси, содержащей цеолит типа ZSM-48 и/или EU-2 и оксид алюминия, с образованием носителя катализатора, имеющего значение C/A, равное не менее 3, и пропитки экструдированного носителя катализатора металлом.A combined alkyl aromatic hydrocarbon reforming and xylene isomerization catalyst for use in the process of the present invention can be prepared by extruding a mixture containing a ZSM-48 and/or EU-2 type zeolite and alumina to form a catalyst support having a C/A value of not less than 3, and impregnation of the extruded catalyst carrier with metal.
Носитель катализатора может быть экструдирован перед нагрузкой металлом. Предпочтительно носитель катализатора прокаливают перед нагрузкой металлом. Прокаливание может происходить при 350-850°C, более предпочтительно при 400-750°C в инертной атмосфере или в кислородсодержащем газе.The catalyst support may be extruded before loading with metal. Preferably, the catalyst support is calcined before loading with metal. Calcination can take place at 350-850°C, more preferably at 400-750°C in an inert atmosphere or oxygen-containing gas.
Носитель катализатора формуют или формируют путем экструзии, например, путем приготовления экструдируемой массы, содержащей связующее на основе оксида алюминия и цеолит ZSM-48 и/или EU-2. Эта экструдируемая масса может иметь вязкость, которая допускает экструзию в формы, предпочтительно, вязкость должна быть такой, чтобы экструдированные формы сохранялись во время последующего прокаливания. Специалист в данной области будет знать, как получить экструдируемую смесь, такую как пастообразная смесь, которая восприимчива к такой экструзии и сохранению экструдированной формы затем при прокаливании. Например, экструдируемая масса предпочтительно имеет содержание воды, достаточное для обеспечения экструзии при сохранении экструдированной формы во время последующего прокаливания. Предпочтительно содержание воды не превышает 65% и предпочтительно составляет не менее 35% по массе.The catalyst support is molded or formed by extrusion, for example by preparing an extrudable mass containing an alumina binder and ZSM-48 and/or EU-2 zeolite. This extrudable mass may have a viscosity that allows extrusion into molds, preferably the viscosity should be such that the extruded shapes are retained during subsequent calcination. One skilled in the art will know how to make an extrudable mixture, such as a paste mixture, that is susceptible to such extrusion and then retaining its extruded shape when calcined. For example, the extrudable mass preferably has a water content sufficient to permit extrusion while maintaining the extruded shape during subsequent calcination. Preferably, the water content does not exceed 65% and preferably is not less than 35% by weight.
Смесь цеолита и оксида алюминия может дополнительно содержать пептизирующий агент для изменения pH смеси в достаточной степени, чтобы вызвать деагломерацию твердых частиц. Пептизирующие агенты хорошо известны и включают неорганические кислоты, такие как серная кислота или азотная кислота, а также органические кислоты, такие как муравьиная кислота и уксусная кислота. Такие пептизирующие агенты удаляются при прокаливании.The mixture of zeolite and alumina may further contain a peptizing agent to change the pH of the mixture sufficiently to cause deagglomeration of the solids. Peptizing agents are well known and include inorganic acids such as sulfuric acid or nitric acid, as well as organic acids such as formic acid and acetic acid. Such peptizing agents are removed by calcination.
К композиции носителя катализатора может быть добавлен пластифицирующий агент, предпочтительно пластифицирующий агент вводят перед экструзией. Пластифицирующий агент можно применять для увеличения вязкости смеси с целью получения экструдируемой массы. Подходящими пластифицирующими агентами являются, например, декстроза, желатин, глюкоза, клеи, камеди, соли, воски, крахмал и простые эфиры целлюлозы. Метилцеллюлоза и/или производные метилцеллюлозы особенно подходят в качестве органических связующих в практике настоящего изобретения, причем предпочтительны метилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза или их комбинации. Предпочтительными источниками эфиров целлюлозы являются «Methocel» A4M, F4M, F240 и K75M от Dow Chemical Co.A plasticizing agent may be added to the catalyst support composition, preferably the plasticizing agent is added before extrusion. A plasticizing agent can be used to increase the viscosity of the mixture to obtain an extrudable mass. Suitable plasticizing agents are, for example, dextrose, gelatin, glucose, glues, gums, salts, waxes, starch and cellulose ethers. Methylcellulose and/or methylcellulose derivatives are particularly suitable as organic binders in the practice of the present invention, with methylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose or combinations thereof being preferred. Preferred sources of cellulose ethers are Methocel A4M, F4M, F240 and K75M from Dow Chemical Co.
Экструзию композиции носителя катализатора можно проводить любым из хорошо известных способов экструзии. Примерами таких способов являются экструзия, выполняемая с помощью шнекового экструдера, пластинчатого или плунжерного экструдера.Extrusion of the catalyst support composition can be carried out by any of the well known extrusion methods. Examples of such methods are extrusion performed using a screw extruder, plate extruder or plunger extruder.
Экструдаты могут иметь различные формы и размеры, при условии, что значение C/A составляет по меньшей мере 3, где C - длина кривой поверхности, и A - площадь поперечного сечения экструдата. Обратите внимание, что площадь (А) поперечного сечения экструдата измеряется под прямым углом (перпендикулярно) к оси экструзии, а ее длина кривой поверхности (С) представляет собой длину периметра кривой поперечного сечения экструдата. Экструдаты, имеющие значение C/A, равное по меньшей мере 3, могут быть удобно сформированы в виде цилиндрических или многолепестковых экструдатов, например, имеющих трехлепестковую, четырехлепестковую или удлиненную трехлепестковую форму. То есть в настоящем изобретении носитель катализатора в поперечном сечении предпочтительно имеет круглую, трехлепестковую, четырехлепестковую или удлиненную трехлепестковую форму. Более предпочтительно в поперечном сечении носитель катализатора имеет трехлепестковую, четырехлепестковую или удлиненную трехлепестковую форму.Extrudates can have a variety of shapes and sizes, provided that the C/A value is at least 3, where C is the length of the curved surface, and A is the cross-sectional area of the extrudate. Note that the cross-sectional area (A) of the extrudate is measured at right angles (perpendicular) to the extrusion axis, and its surface curve length (C) is the perimeter length of the extrudate's cross-sectional curve. Extrudates having a C/A value of at least 3 may conveniently be formed as cylindrical or multi-lobed extrudates, for example having a tri-lobe, quad-lobe or elongated tri-lobe shape. That is, in the present invention, the cross-section of the catalyst support preferably has a round, three-lobe, four-lobe or elongated three-lobe shape. More preferably, the cross-section of the catalyst support has a three-lobe, four-lobe, or elongated three-lobe shape.
Экструдируемая композиция, содержащая цеолит ZSM-48 и/или EU-2 и связующее на основе оксида алюминия, может быть экструдирована с применением фильерных пластин экструдера, снабженных отверстиями, которые производят экструдат, имеющий необходимое поперечное сечение для достижения значения C/A не менее 3.An extrudable composition containing ZSM-48 and/or EU-2 zeolite and an alumina binder can be extruded using extruder die plates provided with orifices that produce an extrudate having the required cross-section to achieve a C/A value of at least 3 .
После экструзии полученные экструдаты перед прокаливанием предпочтительно подвергают сушке. Сушка предпочтительно происходит при температуре от 60°C до 250°C в течение времени, достаточного для сушки экструдата, например, в течение по меньшей мере 1 часа. Прокаливание предпочтительно происходит в кислородсодержащем газе, в том числе в воздухе, или в инертном газе, при температурах от 250°C до 850°C в течение периодов времени, например, от 1 до 48 часов или более.After extrusion, the resulting extrudates are preferably dried before calcination. Drying preferably occurs at a temperature of from 60°C to 250°C for a time sufficient to dry the extrudate, for example, for at least 1 hour. The calcination preferably occurs in an oxygen-containing gas, including air, or an inert gas, at temperatures from 250°C to 850°C for periods of time, for example, from 1 to 48 hours or more.
Экструдированные носители катализатора могут быть разделены, например, разрезаны или сломаны, предпочтительно после начальной стадии прокаливания, чтобы уменьшить их отношение длины к диаметру и тем самым способствовать уменьшению разрушения катализатора, например, когда они подвергаются силам раздавливания в слое катализатора в реакторе. Отношение длины к диаметру может необязательно находиться в диапазоне от 1:1 до 20:1, предпочтительно от 2:1 до 9:1, наиболее предпочтительно от 4:1 до 8:1. Например, диаметр экструдированного катализатора может находиться в диапазоне от 0,5 до 5 мм, предпочтительно от 1 до 2 мм, а средняя длина форм катализатора может находиться в диапазоне от 2 до 10 мм, предпочтительно от 4 до 9 мм, более предпочтительно примерно 8 мм.The extruded catalyst supports may be separated, for example cut or broken, preferably after an initial calcination step, to reduce their length to diameter ratio and thereby help reduce catalyst degradation, for example when they are subjected to crushing forces in the catalyst bed in the reactor. The length to diameter ratio may optionally be in the range of 1:1 to 20:1, preferably 2:1 to 9:1, most preferably 4:1 to 8:1. For example, the diameter of the extruded catalyst may be in the range of 0.5 to 5 mm, preferably 1 to 2 mm, and the average length of the catalyst molds may be in the range of 2 to 10 mm, preferably 4 to 9 mm, more preferably about 8 mm mm.
Катализатор дополнительно содержит один или несколько металлов, предпочтительно включенных в носитель катализатора. Металл может быть включен посредством пропитки цеолита, пропитки носителя из оксида алюминия или пропитки композита цеолита и носителя. Предпочтительно металл включают в носитель катализатора. Включение металла может быть выполнено при помощи способов ионного обмена, таких как осуществление контакта композиции носителя катализатора с солью желаемого иона металла. Это можно сделать, например, путем пропитки объема пор или путем непрерывной пропитки раствором. Типичные способы ионного обмена раскрыты в большом количестве описаний патентов, включая US 3140249 A, US 3140251 A и US 3140253 A.The catalyst further contains one or more metals, preferably included in the catalyst support. The metal may be incorporated by impregnation of the zeolite, impregnation of the alumina support, or impregnation of a zeolite-support composite. Preferably the metal is included in the catalyst support. Metal incorporation can be accomplished using ion exchange methods, such as contacting a catalyst support composition with a salt of the desired metal ion. This can be done, for example, by impregnation of the pore volume or by continuous impregnation with a solution. Typical ion exchange methods are disclosed in a large number of patent specifications, including US 3,140,249 A, US 3,140,251 A, and US 3,140,253 A.
Каталитический металл (металлы) предпочтительно включают путем пропитки объема пор. Более предпочтительно, чтобы металл (металлы) включали путем пропитки в экструдированный носитель катализатора, например, после прокаливания носителя. Наиболее предпочтительно пропитку проводят как после прокаливания, так и после разделения экструдированного носителя на желаемую длину (длины).The catalytic metal(s) are preferably incorporated by infiltrating the pore volume. More preferably, the metal(s) are incorporated by impregnation into the extruded catalyst support, for example after calcination of the support. Most preferably, impregnation is carried out both after calcination and after dividing the extruded support to the desired length(s).
Каталитический металл (металлы) выбраны из группы, состоящей из металлов VIII группы Периодической таблицы элементов, как показано в Handbook of Chemistry and Physics, 63-е издание 1983 г., более конкретно выбраны из одного или нескольких из следующих элементов: платина, палладий, кобальт, железо и никель. Предпочтительно один или несколько каталитических металлов выбраны из группы, состоящей из платины, палладия и никеля, причем платина является особенно предпочтительной. Также возможны комбинации двух или более каталитически активных металлов, предпочтительно комбинации платиновых металлов. Каталитически активный металл может быть представлен в форме соединения, необязательно требующего активации перед применением.The catalytic metal(s) are selected from the group consisting of metals of Group VIII of the Periodic Table of the Elements, as shown in the Handbook of Chemistry and Physics, 63rd edition 1983, more specifically selected from one or more of the following elements: platinum, palladium, cobalt, iron and nickel. Preferably, one or more catalyst metals is selected from the group consisting of platinum, palladium and nickel, with platinum being particularly preferred. Combinations of two or more catalytically active metals are also possible, preferably combinations of platinum metals. The catalytically active metal may be in the form of a compound, optionally requiring activation before use.
Каталитический металл может быть включен в конечную каталитическую композицию в количестве до примерно 3% масс. в расчете на общую сухую массу катализатора, причем содержание металла определяется как элемента, независимо от его фактической формы. Предпочтительно, чтобы металлический компонент присутствовал в каталитической композиции в количестве от 0,1 до 3% масс. Более предпочтительно, чтобы металл присутствовал в композиции в количестве от 0,2 до 2% масс., и наиболее предпочтительно, он приутствует в диапазоне от 0,3 до 1% масс. Более предпочтительно каталитическая композиция содержит около 0,3% масс. платины.The catalytic metal may be included in the final catalyst composition in an amount of up to about 3% by weight. based on the total dry weight of the catalyst, the metal content being determined as an element, regardless of its actual form. It is preferable that the metal component is present in the catalyst composition in an amount of from 0.1 to 3 wt%. More preferably, the metal is present in the composition in an amount of from 0.2 to 2% by weight, and most preferably, it is present in the range of from 0.3 to 1% by weight. More preferably, the catalyst composition contains about 0.3 wt%. platinum.
Катализатор находит применение в способах изомеризации и риформинга, особенно конверсии этилбензола и изомеризации ксилола, как описано в настоящем документе.The catalyst finds use in isomerization and reforming processes, especially ethylbenzene conversion and xylene isomerization, as described herein.
Преимущественно катализаторы, полученные, как описано выше, можно применять при изомеризации алкилароматических углеводородов для получения продукта с повышенным содержанием ксилола.Advantageously, the catalysts prepared as described above can be used in the isomerization of alkyl aromatic hydrocarbons to produce a product with an increased xylene content.
Описанные здесь катализаторы особенно подходят для применения для увеличения содержания ксилолов, более конкретно содержания пара-ксилола, в углеводородной фракции, содержащей ароматические углеводороды с 8 атомами углерода. Углеводородный поток предпочтительно содержит не более 60% масс. этилбензола, конкретнее, не более 50% масс. Предпочтительно углеводородный поток содержит по меньшей мере 8% масс., конкретнее, по меньшей мере 10% масс., наиболее предпочтительно по меньшей мере 15% масс. этилбензола. Углеводородный поток предпочтительно вступает в контакт с катализатором при температуре в диапазоне от 300 до 450 °C, предпочтительно по меньшей мере 340°C и предпочтительно не более 400 °C.The catalysts described herein are particularly suitable for use in increasing the xylene content, more particularly the para-xylene content, in a hydrocarbon fraction containing 8-carbon aromatic hydrocarbons. The hydrocarbon stream preferably contains no more than 60 wt.%. ethylbenzene, more specifically, not more than 50% of the mass. Preferably, the hydrocarbon stream contains at least 8 wt.%, more specifically at least 10 wt.%, most preferably at least 15 wt.%. ethylbenzene. The hydrocarbon stream preferably comes into contact with the catalyst at a temperature in the range of 300 to 450 °C, preferably at least 340 °C and preferably not more than 400 °C.
В способе согласно настоящему изобретению неожиданно было обнаружено, что в дополнение к успешным степеням конверсии этилбензола достигаются дальнейшие улучшения изомеризации до продукта риформинга пара-ксилола с высоким содержанием пара-ксилола, о чем свидетельствуют значения пК-ПКР. пК-ПКР (приближение к равновесию пара-ксилола) обеспечивает меру эффективности катализатора для увеличения концентрации пара-ксилола по отношению к максимальной достижимой концентрации пара-ксилола, основанной на термодинамической равновесной смеси ксилолов, как определено уравнением:In the process of the present invention, it has surprisingly been found that in addition to successful conversion rates of ethylbenzene, further improvements in isomerization to high para-xylene content para-xylene reformate are achieved, as evidenced by pC-PCR values. pC-PCR (approximation of para-xylene equilibrium) provides a measure of the efficiency of the catalyst for increasing para-xylene concentration relative to the maximum achievable para-xylene concentration based on the thermodynamic equilibrium mixture of xylenes, as defined by the equation:
пК-ПКР (%) = пК в Ксипр. - пК в Ксис. pK-PCR (%) = pK in Ksi pr. - pK in Ksi s.
пК в Ксиэкв. - пК в Ксис. pK to Xi eq. - pK in Xi s.
где пК обозначает пара-ксилол, Кси обозначает ксилолы в целом, с. обозначает сырье, и пр. обозначает продукт.where pK denotes para-xylene, Xi denotes xylenes in general, c. denotes raw materials, etc. denotes the product.
В частности, удивительно, что с помощью настоящего изобретения значения пК-ПКР, приближающиеся к 100% или превышающие 100%, могут быть достигнуты при сохранении низких уровней образования побочных продуктов.In particular, it is surprising that with the present invention, pC-PCR values approaching or exceeding 100% can be achieved while maintaining low levels of by-product formation.
Примеры форм катализатора, имеющих значение C/A, равное по меньшей мере 3, показаны в поперечном сечении на Фиг.1 (b), (c) и (d), вместе с цилиндрической формой, как на Фигуре 1 (a), для сравнения. Было обнаружено, что катализаторы согласно настоящему изобретению, содержащие экструдаты, имеющие трехлепестковое (TL), четырехлепестковое (QLSA) или трехлепестковое удлиненное (TX) поперечное сечение, демонстрируют улучшенные характеристики, например, по сравнению с традиционными цилиндрическими (CYL) экструдатами, имеющими круглую форму поперечного сечения и значение C/A менее 3. Аналогичное улучшение наблюдается для цилиндров меньшего диаметра, у которых также значения C/A выше 3. С другой стороны, большие экструдаты формы TX со значением C/A ниже 3 не показывают преимущества.Examples of catalyst shapes having a C/A value of at least 3 are shown in cross section in Figure 1(b), (c) and (d), together with a cylindrical shape as in Figure 1(a), for comparisons. Catalysts of the present invention containing extrudates having a tri-lobe (TL), quad-lobe (QLSA) or tri-lobe extended (TX) cross-section have been found to exhibit improved performance, for example, compared to conventional cylindrical (CYL) extrudates having a round shape cross-section and a C/A value less than 3. A similar improvement is observed for smaller diameter cylinders, which also have C/A values above 3. On the other hand, large TX shape extrudates with a C/A value below 3 show no benefit.
Значения C/A, равные 3 или более, могут быть достигнуты, например, путем экструзии катализатора через фильеру, снабженную отверстием, имеющим волнообразный периметр. В предпочтительном варианте реализации формованный катализатор согласно изобретению имеет сплошную структуру, например, образованную экструзией через сплошную фильеру, а не через полую фильеру, которая дает полые или полуполые формы.C/A values of 3 or more can be achieved, for example, by extruding the catalyst through a die provided with an orifice having a wavy perimeter. In a preferred embodiment, the shaped catalyst of the invention has a solid structure, for example formed by extrusion through a solid die, rather than through a hollow die, which produces hollow or semi-hollow shapes.
Отношение C/A для различных форм катализатора (a) - (d) на Фигуре 1 может быть определено путем измерения радиуса r, как указано на чертежах поперечного сечения, и длины кривой поверхности (C), представленной жирными линиями на указанном чертежи, рассчитанные по следующим формулам:The C/A ratio for the various catalyst shapes (a) - (d) in Figure 1 can be determined by measuring the radius r as indicated in the cross-sectional drawings and the surface curve length (C) represented by the thick lines in the said drawings, calculated from the following formulas:
Предпочтительно катализатор формуют, например, путем экструзии, с получением форм, имеющих отношение длины к диаметру от 1:1 до 20:1, предпочтительно от 2:1 до 9:1, наиболее предпочтительно от 4:1 до 8:1. Предпочтительно диаметр (d) находится в диапазоне от примерно 0,5 мм до примерно 5 мм, более предпочтительно от 1 мм до 2 мм. Формы предпочтительно имеют среднюю длину (измеренную по оси экструзии) от примерно 2 мм до примерно 10 мм, более предпочтительно от примерно 4 мм до примерно 9 мм, наиболее предпочтительно примерно 8 мм.Preferably, the catalyst is formed, for example by extrusion, into shapes having a length to diameter ratio of from 1:1 to 20:1, preferably from 2:1 to 9:1, most preferably from 4:1 to 8:1. Preferably, the diameter (d) is in the range from about 0.5 mm to about 5 mm, more preferably from 1 mm to 2 mm. The molds preferably have an average length (measured along the extrusion axis) of about 2 mm to about 10 mm, more preferably from about 4 mm to about 9 mm, most preferably about 8 mm.
Катализаторы, описанные выше, можно применять в комбинированонй реакции риформинга этилбензола и изомеризации ксилола, причем реакция проводится в газовой фазе. Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает способ комбинированного риформинга этилбензола и изомеризации ксилола, включающий осущетвление контакта углеводородного сырья, содержащего этилбензол и ксилол, с катализатором, как описано выше, при повышенной температуре, предпочтительно от 340 до 450 oC, и давлении от 4 до 12 бар изб. Предпочтительно реакцию реформинга и изомеризации проводят с использованием часовой объемной скорости подачи сырья (МЧОС) (масса сырья в час/масса катализатора) в диапазоне от примерно 1 до 20 ч-1, более предпочтительно от примерно 3 до 10 ч-1. МЧОС рассчитывают от массы каталитической композиции, то есть от общей массы активного катализатора и связующего.The catalysts described above can be used in the combined reaction of ethylbenzene reforming and xylene isomerization, the reaction being carried out in the gas phase. Accordingly, the present invention provides a process for the combined reforming of ethylbenzene and isomerization of xylene, comprising contacting a hydrocarbon feedstock containing ethylbenzene and xylene with a catalyst as described above at an elevated temperature, preferably from 340 to 450 o C, and a pressure from 4 to 12 bar hut Preferably, the reforming and isomerization reaction is carried out using an hourly feed space velocity (FHSV) (weight of feed per hour/weight of catalyst) in the range of from about 1 to 20 h -1 , more preferably from about 3 to 10 h -1 . MOOC is calculated based on the mass of the catalytic composition, that is, on the total mass of the active catalyst and binder.
Предпочтительно реакцию изомеризации проводят в присутствии водорода. Более предпочтительно, водород может присутствовать в зоне реакции изомеризации в количестве от примерно 0 до примерно 10 моль, особенно от примерно 1 до примерно 5 моль водорода на моль углеводородного сырья. Реакция может протекать в паровой, жидкой или смешанной фазе.Preferably, the isomerization reaction is carried out in the presence of hydrogen. More preferably, hydrogen may be present in the isomerization reaction zone in an amount of from about 0 to about 10 moles, especially from about 1 to about 5 moles of hydrogen per mole of hydrocarbon feedstock. The reaction can occur in vapor, liquid or mixed phase.
Одним из преимуществ способа согласно настоящему изобретению является тот факт, что в способе может применяться высокая массовая часовая объемная скорость, что приводит к гораздо более высокой пропускной способности в реакторе и, следовательно, более высокой производительности. Массовая часовая объемная скорость, применяемая в способе, обычно находится в диапазоне от 3 до 12 час-1.One of the advantages of the process according to the present invention is the fact that the process can employ a high mass hourly space velocity, which results in a much higher throughput in the reactor and therefore higher productivity. The mass hourly space velocity used in the process is typically in the range of 3 to 12 h -1 .
В дальнейшем настоящее изобретение будет проиллюстрировано следующими неограничивающими примерами.The present invention will be further illustrated by the following non-limiting examples.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Пример 1Example 1
Катализатор получен способом, включающим следующие стадии: экструзия носителя катализатора, прокаливание носителя, пропитка платиной и окончательное прокаливание.The catalyst is obtained by a method that includes the following stages: extrusion of the catalyst carrier, calcination of the carrier, impregnation with platinum and final calcination.
В частности, экструдируемую смесь 78 г цеолита EU-2 с соотношением оксида кремния к оксиду алюминия 110 (приготовленная, как описано в US 4741891 A), 64 г оксида алюминия с широкими порами от Criterion, 86 г воды и 2,77 г 65% HNO3 готовили непосредственно перед формованием и формовали путем экструзии с применением фильерных пластин экструдера с отверстиями различной формы, с размерами, указанными в таблице 1.Specifically, an extrudable mixture of 78 g EU-2 zeolite with a silica to alumina ratio of 110 (prepared as described in US 4741891 A), 64 g wide pore alumina from Criterion, 86 g water and 2.77 g 65% HNO 3 was prepared immediately before molding and was extruded using extruder spun plates with variously shaped holes, with the dimensions shown in Table 1.
Каждый полученный экструдированный носитель катализатора прокаливали при 600°C в течение 2 часов в неподвижной печи, а затем измельчали до средней длины 6 мм. Затем прокаленные носители пропитывали платиной путем пропитки порового объема с использованием смеси платинохлористоводородной кислоты в 0,5 М водного раствора HNO3, сушили при 120°С в течение 2 часов, а затем прокаливали при температуре 550°С в течение 2 ч, с получением готовых катализаторов, содержащих 0,3% масс. платины.Each resulting extruded catalyst support was calcined at 600°C for 2 hours in a stationary oven and then ground to an average length of 6 mm. Then the calcined supports were impregnated with platinum by impregnating the pore volume using a mixture of hydroplatinic acid in a 0.5 M aqueous solution of HNO 3, dried at 120°C for 2 hours, and then calcined at a temperature of 550°C for 2 hours, to obtain the finished catalysts containing 0.3% wt. platinum.
Пример 2Example 2
Катализаторы, приготовленные способом из примера 1, затем применяли в способе риформинга этилбензола.The catalysts prepared by the method of Example 1 were then used in the ethylbenzene reforming process.
В частности, катализаторы были оценены на пилотной установке для комбинированной реакции риформинга этилбензола и изомеризации ксилола с использованием анализа ГХ в режиме реального времени.Specifically, the catalysts were evaluated in a pilot plant for the combined reaction of ethylbenzene reforming and xylene isomerization using real-time GC analysis.
Молярное соотношение водород:углеводород, равное 4, поддерживали на протяжении всей реакции. Перед проведением способа риформинга катализаторы сушили в потоке водорода при комнатной температуре и атмосферном давлении в течение 1 часа, затем нагревали до 400°C в течение 4 часов, создавали давление до 12 бар изб. и выдерживали в этих условиях еще 1 час.A hydrogen:hydrocarbon molar ratio of 4 was maintained throughout the reaction. Before carrying out the reforming process, the catalysts were dried in a stream of hydrogen at room temperature and atmospheric pressure for 1 hour, then heated to 400°C for 4 hours, pressurized to 12 barg. and kept under these conditions for another 1 hour.
Первое углеводородное сырье, состоящее из 20% масс. этилбензола и 80% масс. мета-ксилола, вводили при МЧОС 5 ч-1, и температуру повышали до 420°C. Эти условия поддерживали в течение 24 часов, прежде чем температуру снижали до 375°C. При этой температуре углеводородное сырье переключали на смесь 20% этилбензола, 23% орто-ксилола и 57% мета-ксилола при МЧОС 4,0 ч-1. Эти условия поддерживали в течение 6 часов.The first hydrocarbon feedstock, consisting of 20% wt. ethylbenzene and 80% wt. meta-xylene, was introduced at MCHOS 5 h -1 , and the temperature was raised to 420°C. These conditions were maintained for 24 hours before the temperature was reduced to 375°C. At this temperature, the hydrocarbon feedstock was switched to a mixture of 20% ethylbenzene, 23% ortho-xylene and 57% meta-xylene at an MOOC of 4.0 h -1 . These conditions were maintained for 6 hours.
Затем температуру реактора повышали до 387°C, и углеводородное сырье переключали на конечную смесь 19% этилбензола, 15,5% орто-ксилола, 59% мета-ксилола и 6,5% этилциклогексана, представителя C8-нафтенов. которые опосредуют реакцию риформинга этилбензола, при МЧОС 3,5 ч-1.The reactor temperature was then raised to 387°C and the hydrocarbon feedstock was switched to a final mixture of 19% ethylbenzene, 15.5% ortho-xylene, 59% meta-xylene and 6.5% ethylcyclohexane, a member of the C8-naphthenes. which mediate the reforming reaction of ethylbenzene, with MOOC 3.5 h -1 .
Давление регулировали так, чтобы уровень C8-нафтенов в потоке продукта был равен уровню этилциклогексана в сырье. Поток продукта анализировали с помощью ГХ в режиме реального времени в течение 10 ч при МЧОС 3,5 ч-1, а затем 4 ч при МЧОС 6,0 ч-1. По этим данным были определены параметры в таблице 1.The pressure was adjusted so that the level of C8-naphthenes in the product stream was equal to the level of ethylcyclohexane in the feed. The product stream was analyzed by real-time GC for 10 hours at 3.5 h -1 MOOC, followed by 4 hours at 6.0 h -1 MOOC. Based on these data, the parameters in Table 1 were determined.
Таблица 1Table 1
(сравн)TX
(compare)
a - длина кривой поверхности (С)/площадь поперечного сечения (А) экструдата. a is the length of the curved surface (C)/cross-sectional area (A) of the extrudate.
Результаты, представленные в Таблице 1, неожиданно демонстрируют, что значения пК-ПКР при обоих испытанных МЧОС значительно увеличиваются, когда отношение C/A экструдатов катализатора увеличивается с 2,86 (сравнительные цилиндры) или 2,72 (сравнительные экструдаты формы TX) до более 3. В то же время конверсия этилбензола (ЭБ) поддерживается на отличном уровне.The results presented in Table 1 unexpectedly demonstrate that the pC-PCR values of both MOOCs tested increase significantly when the C/A ratio of the catalyst extrudates increases from 2.86 (comparative cylinders) or 2.72 (comparative TX form extrudates) to more 3. At the same time, the conversion of ethylbenzene (EB) is maintained at an excellent level.
Специалист в данной области техники поймет, что настоящее изобретение может быть реализовано множеством различных способов без отклонения от объема формулы изобретения.One skilled in the art will appreciate that the present invention can be practiced in many different ways without departing from the scope of the claims.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP18215417.9 | 2018-12-21 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021118207A RU2021118207A (en) | 2023-01-23 |
RU2822069C2 true RU2822069C2 (en) | 2024-07-01 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US883570A (en) * | 1907-05-06 | 1908-03-31 | Mary A Rowe | Ice-cream freezer. |
WO2004094349A1 (en) * | 2003-04-16 | 2004-11-04 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Isomerization of ethylbenzene and xylenes |
RU2514423C1 (en) * | 2010-03-31 | 2014-04-27 | Юоп Ллк | Method for xylene and ethylbenzene isomerisation using uzm-35 |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US883570A (en) * | 1907-05-06 | 1908-03-31 | Mary A Rowe | Ice-cream freezer. |
WO2004094349A1 (en) * | 2003-04-16 | 2004-11-04 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Isomerization of ethylbenzene and xylenes |
RU2514423C1 (en) * | 2010-03-31 | 2014-04-27 | Юоп Ллк | Method for xylene and ethylbenzene isomerisation using uzm-35 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7456124B2 (en) | Rhenium-containing transalkylation catalysts and processes for making the same | |
RU2741425C2 (en) | Catalyst composition containing zeolite of type con and zeolite of zsm-5 type, obtaining and method of using said composition | |
EP2773603B1 (en) | Catalyst and process for hydrocarbon conversion | |
EP0134330B1 (en) | Treatment of zeolites | |
US4626609A (en) | Aromatic compound conversion | |
RU2765750C2 (en) | Catalyst component | |
US9314779B2 (en) | Method of making a catalyst and catalyst made thereby | |
KR101895204B1 (en) | Isomerisation catalyst preparation process | |
RU2822069C2 (en) | Isomerisation method | |
TWI843781B (en) | Isomerisation process | |
KR102464447B1 (en) | Catalyst system and process for conversion of hydrocarbon feed using the catalyst system | |
EP3551329B1 (en) | Process for preparing a molybdenum-platinum-based catalyst for the synthesis of benzene by transalkylation | |
KR102471188B1 (en) | Hydrocarbon Conversion Catalyst System | |
RU2739200C2 (en) | Catalyst composition and isomerisation method | |
US11529615B2 (en) | Process for making modified small-crystal mordenite, transalkylation process using same, and modified small-crystal mordenite | |
WO2010018711A1 (en) | Catalyst for aromatization of lower hydrocarbon, and process for production of aromatic compound | |
US4783571A (en) | Catalytic conversion over dehydroxylated zeolite | |
US20220152599A1 (en) | Catalyst for converting ethane to monoaromatic hydrocarbons | |
BR112021012108B1 (en) | ISOMERIZATION PROCESS | |
US9828311B2 (en) | Method for isomerizing an aromatic C8 fraction in the presence of a catalyst containing an EUO zeolite and a specific binder | |
US11103859B2 (en) | UZM-54 and transalkylation process using same | |
US5990366A (en) | Selective xylene disproportionation process for pseudocumene production | |
US20200139358A1 (en) | Aromatic transalkylation catalysts | |
WO2011061204A1 (en) | Catalyst and isomerisation process |