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catalyseur et procédé de conversion de composés organiques*
L'invention a pour objet un catalyseur anélioré qui est utile dans la Converti= de composée organiques, ainsi qu'un procédé pour le préparer. L'invention a encore pour objet un procédé de conversion d'hydrocarbures en présence de ces catalyseurs* Plus particulièrement, l'invention a pour objet la composition,, la préparation et l'application de ca talyseurs actifs, sélectifs et stables constituée par un alu- minosilicate cristallin finement divisé dans lequel le rapport molaire aille@ :
alusnine est supérieur à 3 t 1 , qui est
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distribué et maintenu en Suspension dane une gangue d'un liant approprié, et dans lequel 1'électrovalence négative
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de la silice et de l'aluaine de l'aluminosilioate est équi- librée par des Ions d'un ou plusieurs types choisis dans le croupi qui comprend lea métaux Inférieurs au sodium dans la série électromotrice, le calcium, les Ions ammonium et hydro-
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gène,, et les ions azotés organiques tels que les Ions aminoniua quaternaire, ceux des sels de guanldlne et des sels d'amine.
Une forme de réalisation préférentielle de l'in-
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vention réside dans la préparation et l'application de capta- lyseurs dans lesquels lealuminoillicate cristallin susdit est une zéolite du type Y.
Il a déjà été signalé que l'on peut avantageusement conduire diverses réactions chimiques par un procédé de ca-
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talrae par contact, en utilisant comme catalyseurs des s6o- lites cristallines du type des aluminosilicatea métalliques présentant un réseau tridimensionnel rigide constitué par des cellules unitaires caractérisées par l'absence quasi-totale de variation dans les distensions de la cellule unitaire lors- qu'elle est déshydratée et réhydratée, et par une structure poreuse homogène très uniforme. Les conditions ci-dessus sont remplies par certaines zéolites cristallines appe- éles tamis moléculaires.
Les réactions efficace-cent cata- lysées par *on corps comprennent par exemple le craquage
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des hydrocarbure, l'alkylation, la déaalkylation, la dlsau tation, lsisomérination et la polyaërinatlon. Etant donné que ces catalyseurs ont la propriété d'influencer et de diriger le déroulement de la conversion chimique, ils ont un degré remarquable de sélectivité catalytique.
En bref, il y a deux types de sélectivité d'une part, la sélectivité
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géométrique qui dépend de la relation entre le diaaitre des pores de la structure cristalline de la zéolite d'aluainoel-
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lieate et le diamètre des molécules de réactifs et de produite
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st d'autre paît la sélectivité catalytique intrinsèque qui dé- pend du choix du cation présent sur les surfaces Internes de isalitolnotilicate métallique cristallin.
On connaît une large variété de zéolites d'origine naturelle et synthétique, par exemple la ohabasite, la gméli. nite, la mésollte, la mordénite, la natrolite, la sodalite, la scapolite, la lazurite, la loucrite et la cancrinitte Les zéolites synthétiques peuvent titre du type A, du type Z , du type Y ou d'autres formes bien connues de tamia moléculai- re. La préparation des zéolites synthétiques ci-dessus est
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décrite dans la littératoure, par exemple celle de la zéolite A dans le brevet des Etats-Unis d'Anérique n. 2.882.243 du 14 avril 1959, celle de la zéolite X dans le brevet des Etats.
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Unis d'Amérique nb 2.882.2 du 7,. avril 1959 et celle de la zéolite Y dans les breveta belges n* 577.6x et 598.582. Sous la tome initialement préparée, le métal de 18&luminoui. lioate est un métal alcalin, habituellement le sodium. Ce métal alcalin peut subir un échange de base avec une large variété d'autre. ions métalliques. Les tamis moléculaires ainsi obtenue sont remarquablement poreux, les pores présen- tant des dimensions moléculaires très uniformes, générale- ment comprises entre 3 et 15 de diamètre environ. Chaque cristal de tamia moléculaire contient un nombre extrêmement grand de minuscules cavités ou cages reliées entre elles par des canaux de diamètre invariable.
La grosseur et la proportion des ions métalliques contenus dans le cristal détermine le diamètre effectif des canaux de communication.
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Suivant l'invention, on a découvert que l'on obtier,; un catalyseur très actif et sélectif pour la conversion des composée organiques en remplaçant de préférence en quasi- totalité les ions alcalins d'un aluminosilicate alcalin cristallin dans lequel le rapport molaire silice : alumine
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est supérieur à 3 8 1 4. nréférenes d'un alWB.1nol1l1oat. alcalin cristallin du type Y, par des ion d'un ou plusieurs
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type. ehoJLflf dans !# croup* qui comprend 1..¯.'tAUX infriturM
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au aoolua ama ia série 8.1.eOUOIllOU10., m O&J.01W1 , les Ions ammonium et hydrogène.
Des Ions de remplacement par- tleullèrement préférentiels sont ceux de métaux aloallno- terreux, ceux de métaux de terrer rares, l'ion mangi.nèse, l'ion ammonium et les combinaisons de ceux-ci* Avant ou après l'échange d'ion., on mélange Intimement llaluminouili. cate cristallin, tous forme finement d1nde, . un liant approprié, dan dos conditions tell que Illaluminouili- cate se distribue intimement et rente en suspension dans une gangue du liant.
Dans les cas où l'on mélange initialement 3'aluminosilicate alcalin au liant, on conduit ensuite 1'é change d'ions sur la composition obtenue, pour remplacer les
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ions alcalins par un ou plusieurs Ions du groupe ci-demeure De façon inattendue, on a trouva que le catalyseur alnui obte- nu présentait une plus grande activité et une plus grande sé
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leotivltd que des catalyseurs comparables préparés à partir d'autres aluminosilicatea synthétiques tels que ceux du type X dana lesquels le rapport molaire allice : alumine
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est intérieur à 3 t 1.
Contrairement aux catalyseurs de craquage usuels antérieurement, le catalyseur de l'invention est préparé à partir d'un aluminosilicate cristallin du type Y présentant une structure à réseaux tridimensionnels rigides caractéri- sée par des pores uniformes d'un diamètre de 6-15 et dans laquelle le métal alcalin primitif a été remplacé, de préfé- rence en quasi-totalité, par un métal inférieur au sodium dans la série électromotrice, par le calcium, les ions ammonium et hydrogène, séparément ou conjointement.
Les ouvertures uniformes de pores dans la gazas mentionnée se présentent
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dans toutes les dimensions et permettent l'accès à la eurface
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du catalyseur de toutes les molécules de réactif hydro-
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carbure et permettent une libération facile des moldoules du produit* In outre, de façon inattendue, la o,.tIl1..ur pos- séda une stabilité remarquable quand il est sous la forme dfaluminoeilicate d'hydrogène ou acide du type l, qui a été échangé1 dans une gangue d'oxyde hydrate*. La grande sta- bilité d'un tel catalyseur est attrib"ble à l'action synorgique apparent* entre l'aluminosilioate acide et la tangue d'oxyde hydraté qui l'tohl"71le.
Dans une fora* de réalisation, l'invention prévoit un procédé de préparation d'une composition catalytique re- marquable qui consiste à associer intimement à un liant approprié un aluminosilicate cristallin finement divisé du type Y dont le cation est constitué, séparément ou con-
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30inteuil t, par des ions de métaux inférieurs au sodium dans la série électromotrice, des ions calcium, ammonium ou hydro- gène, la composition obtenue présentant après séchage et calcination une teneur en métal alcalin échangeable infé rieur*à 3% en poids.
Dans un* autre forme de réalisation, l'invention
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pr6101t un procédé de préparation d'un catalyseur de cra- quai* remarquable qui consiste à disperser dans une gangue appropriée un aluminosilicate Y finement divisé dans lequel au moins 70% de la teneur initiale en métal alcalin ont
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été remplacés par des 1=3 ou plusieurs tlP" choisis dame le groupe qui comprend les métaux intérieurs au sodium dans
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la série électromotrice, le calcium, les ions aaxoniua et hydrogène, cet alumlnosillcate présentant des ouvertures de pores unitoMl" comprises entre 6 et 15 A environ, puis à sécher la composition obtenue,
à la calciner et à la traiter par la vapeur d'eau à une température de 200-790"c pendant un temps supérieur à 2 heures environ.
Dans une autre forme de réalisation,, l'invention
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privoit un procédé de préparation d'un catalyseur destiné* à la conversion des hydrocarbures qui eonslste à disperser dans un sol d'oxyde minéral un alwl1ftO.l11oat.. 1 finmont divisé donné par lâchant* d'Ions décrit ci-dessus, a etteo- tuer la 1'11tloat1on du sol contenant lbalwainouilicate fine* ment divisé, à laver la composition obtenue pour la débarras- set de matière soluble, à lécher, à calciner et à traiter la composition calciné* par la vapeur 4'.au.
Dans une autre forme de réalisation, l'invention
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prévoit unn compétition catalytique qui comprend un aluaino- silicate sa suspension uniformément distribué* dans une gangue, le cation de l'alumino.l11oat. étant constitué par un ou plusieurs Ions du troupe qui comprend les métaux infé rieurs au sodium dans la série électromotrice,, le calcium,
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les ions ammonium et hydrogène, Dans une autre forme de réalisation encore, l '1I1Yto- tion prévoit un catalyseur de craquage d'une activité et d'une sélectivité exceptionnelles essentiellement constitué
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par 1-90;
C en poids d'un aluminosilicate cristallin du type T résultant de l'échange d'ions mentionné, la grosseur de par- ticules de l'alum1no.U1cate étant inférieure à 40 microns et de préférence inférieure à 15 microns en diamètre, et ll'aluminoeilicate étant en suspension distribuée dans une gangue d'un oxyde hydraté qui peut être forait d'argile ou de gels d'oxyde Binerai.
Dans une autre torii, de réalisation de l'invention, on prévoit une composition catalytique comprenant des parti-
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exiles aphéroldiate essentlellenent forcées de 1-50% en poids d'un aluminoeilicate résultant d'un échange d'ions come o1-<1...u" présentant un diamètre moyen de particules de 2-7 lieront, en suspension uniformément distribuée dans une gangue de gel d'oxyde min6rel qui peut tua foraé d'alu- mina, de allie* ou de composés formés par la silice avec au
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moins un métal des troupes 11A 111B et IVA de la Classifi cation Périodique.
Une autre !orme de réalisation de l'invention réside dans un procédé de conversion catalytique de composés orga nique., particulièrement un procédé de craquage catalytique d'huiles hydrocarbonées en présence de catalyseur ci-dessus et dans des conditions de craquage, procédé suivant lequel on réalise une conversion accrue de la matière première en produits utiles.
On effectue commercialement le craquage catalytique en mettant une charge d'hydrocarbure en contact,, à l'état de vapeur ou à l'état liquide, avec un catalyseur du type ci- dessus, dans les conditions voulues de température,, de pres- sion et de temps pour réaliser la conversion quasi-totale de la charge en hydrocarbures à point d'ébullition inférieur.
La réaction qui ae produit est essentiellement un craquage avec formation d'hydrocarbures plus légers mais elle s'accom pagne de plusieurs réactions secondaires complexes telles que 1'armotisation, la polymérisation, l'alkylation, etc...
Par suite de ces réactions complexes,, il se forme sur le catalyseur un dépôt charbonneux communément appelé 'coke*.
Le dépôt de coke tend à diminuer sérieusement 1'efficacité du catalyseur pour la réaction principale, et ensuite la conversion s'arrête une fois que le coke s'est accumulé sur le catalyseur à raison de quelques unités % en poids.
On régénère alors la surface du catalyseur en brûlant le coke dans un courant de gaz oxydant et on renvoie le cataly- seur au stade de conversion du cycle.
Ainsi qu'on le comprendra, le coke et les autres produits indésirables se forment au détriment de produits utiles tels que l'essence. Il est évident que pendant le temps de régénération, le catalyseur n'est pas efficacement utilisé pour la conversion. En conséquence, il est très dé-
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sirable non seulement de réaliser une forte conversion glo-
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bal* de la charge d'hydrocarbure, a'..t..A-4iJ" d'adopter un catalyseur de grande activité, mais aussi d'obtenir un
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rendement accru de produit utile tel que l'esaence tout en maintenant au minimum les produits indésirables tels que le coke. La capacité de posséder un catalyseur de craquage de diriger ainsi le déroulement de la conversion t'appelle sélectivité.
Ainsi, une caractéristique très utile et très recherchée pour un catalyseur de craquage est une grande sélectivité et aussi une grande stabilité à la vapeur, afin qu'il résiste au traitement à la vapeur qui sort à régénérer le catalyseur. Dans un procédé de craquage particulier de l'invention, le catalyseur est essentiellement formé d'un aluminosilicate d'hydrogène cristallin du type Y présentant une structure à réseaux tridimensionnels rigides caractérisée par des pores uniformes d'un diamètre de 6-15 A
Toujours suivant l'invention, on a découvert qu'il
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est possible de conduire efficacement la conversion catalyti.. que d'hydrocarbures en présence d'un catalyseur très actif et très sélectif essentiellement constitué par un aluminosi- licate d'hydrogène cristallin du type Y.
On obtient ce dernier
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alumlnosilicate en remplaçant de préférence en quasi-totalité les ion* alcalins d'un alu:nino8il1cate alcalin cristallin du type Y par des ions hydrogène. Pour opérer ce remplacement on peut mettre lsaluminoeilicate alcalin cristallin du type Y en contact avec un fluide contenant des ions hydrogène, dans des conditions telles que la structure zéolitique de l'alumino- silicate ne soit pas détruite. Une autre façon efficace de
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remplacer les ions alcalins consiste à mettre l'aluminoailicate alcalin en contact avec un fluide contenant des ion. &m:1Onlum, puis à chauffer l'aluminosilicate d'ammonium obtenu pour effec- tuer la décomposition des ion. ammonium avec libération de 1m3 ' les long hydrogène r entant la place de ions alcalino
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initiaux.
On à trouva qu'un craquage exécuté l'tidw de l'81wt1no.ll1cat. d'hydrogène cristallin du type Y ainsi obtenu donne un rendement élevé de produit* oraquir utiles.
Les aluainosilicates alcalins utilisas dans la préparation du catalyseur de l'lavention sont ceux qu'on appelle dans la technique zéolites Y. Ces dernières sont particulièrement décrites dans les brevets belges n- 577.642 pr6064e"ent décrit et n8 598.582 pr'o4d.ent décritpet
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on peut les préparer avantageusement par le procédé de et$ brevets@ La composition molaire de ces zéolites rentre dans
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la formule ,61balfl t 0,9 + 0,2 ..2 . Al,203 3-6,3 8102 9 Duo.
La séolito ci-dessus, utilisée dans la préparation
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du présent catalyseur, présent-* une structure poreuse uniforme
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comprenant des ouvertures caractérisées par un diamètre etteo- tif de pores 4. 6-15 1.
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On prépare les catalyseurs utilisés dans le procédé
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en soumettant l'aluminosilicate alcalin cristallin 1 o1.-des- ! vus us échange de bases avec des ions du type déjà mention- né, de manière à renplacer au moins 70% et de préférence plus da N0% des ions alcalins initiaux. i a *série 4l.otl'OlIO- trtc*B dont on parle lot est celle qui est définit dans le eüanabook of Chaalttry and Ph7.1c.., 43bae édition, édité par Chaalcal Rubbar Publithini Company.
On peut préparer le$ ca- tal1'.ur. de l'invention en m4langeant int1JatCIent, d'une part un alurainosilicate alcalin cristallin 1 présentant une struc- ture à réseaux tridimensionnels rigides caractérisée par un diambtre effectif et unltor2* de pores de 6-15 2 , sous une forme finaoent divisée dans laquelle les particules ont zin4- ralommt un diamètre moyen Inférieur à environ 0 microns et de préférence inférieur à environ 15 microns,, d'autre part un liant approprié tel qu'une poudre aétallique, une ar-
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aile ou un gel d'oxyde minéral, puis en soumettant la composi- tion obtenue à un échange de bases avec élimination quasi-
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complète du métal alcalin,
par traitement avec une solution contenant des ions d'un ou plusieurs types choisis dana 1e troupe qui comprend les métaux intérieurs au sodium dans la
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série électromotrice# le calcium# les Ions tmatoniun et hydro- tètltp et ensuite, om hnnt, en séchant et en calcinant la composition obtenue. Ou encore, de prér4r*nce, on peut soumet- tre 10&luminoillicate alcalin un échange de baie oomse ci- dessus avant de le mélanger lntimouent au liant.
Dans cette méthode on lave le mélange formé par l'aluminosilioate finement divisé pr"lab1e.lI8nt sousia 1 l'échange ds bases, distribué et maintenu un suspension dans une gangue du liant,
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on effectue o*il y a lieu un échange de bases pour éliminer du liant le métal alcalin apolitique, on sèche et on calcine
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cornue ci-dessus* La teneur en u5ta1 alcalin échangeable des compositions catalytiques obtenues par les procédés ci-dessus est de préférence intérieure 1 3% et plus spécialement in-
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férieurs à 2% en poids.
La teneur maximale en métal alcalin qui peut être toléré* dame la composition finale de catalyseur dépend en partie de la nature du cation prêtent. Ainsi, quand le cation est un métal de terre rare ou une combinaison d'ions
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métalliques et d'ions hydrogène, on peut tolérer Jusqu'A 3% en poids de métal alcalin échangeable. Dans le cas du man- genèse et des métaux alcalino-terreux tels que le calcium, la quantité résiduelle de métal alcalin échangeable est gêné-
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rainait maintenue su dessous de :l;1 et de préférence en dessous de 1,5% en poids.
Pour obtenir le mélange intime de l'al. wa1.n.o1111oat. finement d.1 rt" et du liant tel qu'un* poudre métallique, une argile ou un hydrogel d'oxyde minéral, on peut par eren ple passer les deux matières ensemble au broyeur à boulets pendant un temps prolongé, de préférence en présence d'eau, dans les conditions voulues pour ramener la grosseur de
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particules de i'sluminoaüioate à un diamètre aoyen inférieur à 40 microns et de préférence inférieur 1 15 81cl'OU. luis 00 procédé de mélange est moins Intéressent que celui qui CCID81I- te à disperser 1 il alumjmo silicate tout fore* finement divisée dans un oxyde minéral hydraté, par exemple un hydrosol ou
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un hydrogel.
Suivant ce procédé, on peut disperser l'a1WR1no- silicate ilnement divisé dans un hydrogel ou hydrosol déjà préparé, ou, ce qui ont préférable lorsque l'hydrosol est caractérisé par un temps de géliricat:Lon court, on peut ajou- ter l'aluminosilicate finement divisé à un ou plusieurs des réactifs qui servent à former l'hydrosol, ou bien le mélanger,
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sous la forme d'un courant séparé, à des courants de réactif* formateurs d'hydrosol, dans une tuyère mélangeuse ou un autre dispositif dans lequel les réactifs sont mis en contact in time.
Comme on l'a noté plus haut, il est désirable que l'alu- minoailicate introduit dans l'hydrosol présente un diamètre moyen de particules inférieur à 40 microns environ et de préférence inférieur à 15 microns, et compris entre 2 et 7 microns quand on déaire de grosses particules. On a trouvé que l'usage d'un aluminoailicate présentant un diamètre moyen de particules supérieur à 40 microns donnait un produit phy-
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siquement faible, tandis que l'usage d'un aluminoailicate présentant un diamètre moyen de particules inférieur à 1 mi- cron donne un produit de faible dif fusibilité.
L'hydrosol d'oxyde minéral contenant la poudre se prend en un hydrogel au bout d'un temps approprie et on soumet l'hydrogel obtenu à un échange de bases si l'on a introduit du métal alcalin zéolitique du fait de l'utilisation d'un silicate alcalin, et ensuite on le lave, on le sèche en un
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gel et on l'active the iniquement à une température supérieure au point de fusion de la poudre d'aluminoailicate incorporée.
On a trouvé que la produit obtenu, qui cet essentiellement formé d'un aluminosilicate du type T dont le cation est consti-
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tube, séparant ou conjointement par un métal inférieur au
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sodium dans la série électromotrice ou par des ions calcium, ammonium ou hydrogène, et qui est en suspension uniformément distribuée dans une gangue de gel 4'oxyde minéral, possède des propriétés remarquable. en tant que catalyseur de con- vesin d'hydrocarbures.
Outre 1'aluminosillicate Y décrit ci-dessus, on a trouvé désirable dans certains cas d'inclure dansla gangue de catalyseur, un additif solide secondaire également sous forme finement divisée, généralement d'un diamètre moyen de particules compris entre 1 et 40 microns, capable de rendre la composition plus diffusible, Cet additif peut être inerte ou bien il peut contribuer à l'activité catalytique d'ensemble de la composition finale de catalyseur. La quantité de cet additif peut aller jusqu'à 40% du poids de la composition.
Généralement,, quand le catalyseur est sous la forme de perles de gel, le diamètre moyen de particules de l'additif est inférieur à 10 microns . Des additifs appropriés pour l'usage ci-dessus sont par exemple 1'argile l'alumine, le zircon, la baryte, le charbon, la poudre de bois, la silice, les fines particules de catalyseur recyclées, la magnésie, les fines particules usées de catalyseur de craquage, et divers minerais et roches naturelles. Ces additifs peuvent rester dans la composition finale, ou bien dans le cas de matière combustibles comme le charbon ou la poudre de bois, elles peuvent être préalablement éliminées par suite d'un traitement de préparation appliqué au catalyseur, ou par suite de son utilisation à haute température.
Le liant qui constitue la gangue du catalyseur doit être thermiquement stable dans les conditions où l'on conduit la réaction de conversion. Ainsi, on-envisage d'utiliser des adsorbants poreux solides et des supports du type antérieurement employé dans des opérations cataly- tiques, conjointement avec l'aluminosilicate cristallin du
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typt Ï décrit d,.dütï.
Ces aatieret peuvent $tre inertes catalytiquement ou bien elles peuvent possédait une activité" oatalytique intrinsèque ou une activitè attribuable b un* association étroit* ou à une réaction avec l'alumino.ll1cat. cristallin du type Y* Ces sutièras comprennent par exemple les gels séché* dooxyde minéral et les précipitât gélati- neux d'al1ne, de silice, de zircon*# de mmtndsie, d'oxyde de hafnium, d'oxyde de thorium, d'oxyde de titane, d'anhydride borique et. de mélanges de ces oxydes entre eux et avec d'au- trot constituants. D'autres liante appropriés comprennent les poudres métalliques cotisée, le charbon de bois, la mulllte, le kieselguhr, le charbon activé, la bauxite) le carbure de silicium, l'alumine fritte* et diverses argiles.
De préférence,
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on associe intimement l'a1wnino81l1oatt .. un oxyde hydrata tel qu'un hydrogel d'oxyde minéral ou une ergile, comme indi- qué plus haut.
Bien que l'on puisse utiliser comme gangue les gels d'oxyde minéral en général, il est préférable que le gel miné-
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ral soit un oogel de silice et d'un nxyde d'au moins un métal des groupes lIA, IIIB et IVA de la Classification Périodique. Ces constituants comprennent par exemple les systèmes allie*- alumine, silice-magnésie, silice-zircone, silice-oxyde de haf
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niua, silice-oxyde de thorium, silice-oxyde de béryllium, si- lice-oxyde de titane, ainsi que des combinaisons ternaires comae les systèmes millee-maum:Lne-oxydo de thorium, aille*- alumlne-tlrcone, .111ct-alumine-mané.le et .111ct-#ané.le- zirccnt.
Dans les gels ci-dessus, la silice est général*ment présente comme constituant principal et les oxydes des méuux sont présente en taitorltèè Ainsi, lm teneur en silice de ces gel$ .et généralement compris* entre 55 et 100% en poids, la teneur en oxyde métallique variant de 0 à 45% et poids. Lois
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hydto<oi< d'oxyde éra1 utilisés ici et les hydrogela qui en sont tirée peuvent $tre préparée par tout procédé bien con nu dans la technique, par exemple on peut hydrolyser l'ortho-
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silicate d'dthyll, acidifier un silicate alcalin qui peut contenir un composé 4'un Métal dont on désire COI'l1ts.... l'oxyde avec la silice, etc...
Les proportions relatives d'a- luminouilleste cristallin finement divisé et de gangue peuvent varier largement, l'aluainosilicatt cristallin représentant environ 1-90, et le plus Imbituelletent 1-50?t environ du poids de la composition# particulièrement lorsque celle-ci est préparée sous forme de perles.
On peut préparer le catalyseur de l'invention nous toute forme physique désirée. De préférence, on l'uti- lise sour la forme de petite fragmente de la grosseur qui convient le mieux au travail dans les conditions particu-
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lières dont il s'agit. llinsi, le catalyseur peut être tout la tome de poudre finement divisée ou nous la forme
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de grains dt 1,6-3,2 ma de grosseur, que l'on obtient par exemple par agglomération, moulage ou extrusion suivant des technique* bien connues. On peut laisser un hydrosol
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additionné de poudre d'aluminoailicate cristallin ne prendre en masse en un hydrogel que l'on sèche ensuite et que l'on divise en morceaux de la grosseur désirée.
Les morceaux de gel ainsi obtenus sont généralement de forme Irrégulière, On peut obtenir des morceaux de gel de forme uniforme en
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extradant ou en granulant l'hydrocel contenant l'alumino- silicate. On peut aussi introduire l'hydrosol dans les perforations d'une plaque perforée et l'y retenir jusqu'à et que le sol se soit pris en hydrogel, après quoi on re- tire de la plaque les morceaux d'hydrogel formée.
Une mé- thode particulièrement pratique consiste à préparer le catalyseur tout forme de particules sphéroïdales en dispersent
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l'alustinosillcate en poudre dans un hydrosol et en intro- duisant des globules de l'hydrosol obtenus dans une manne de liquide non miscible à l'eru, par exemple dans un milieu
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huileux dans lequel les globullr d'hydrosol se prennent en hydrogel et arrivent ensuite dans une couche inférieuro
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d'eau d'ou on les retire pour les opérations de traitement suivantes telles que l'échange de basses, le lavage à l'eau, le séchage et la oalcination.
Les plus grosses sphères sont ordinairement comprises entre 0,4 et 6,4 m de diamètre tandis que les sphères plus petites généralement appelées micorosphères et formées par séchage par pulvérisation ou par d'autres techniques bien connues, ont un diamètre compris ent 20 et 300 microns aviron. Il est particulièrement avanta- geux d'utiliser des particules de forme sphéroédale dans les procédés de conversion d'hydrocarbure. où l'on soumet le catalyseur à un mouvement continu, comme le procédé à couche compacte en mouvement, le procédé à couche fludifiée, etc.
Dans le cas de la couche immobile, les particules sphé roldales de catalyseur assurent un contact efficace entre les réactifs et le catalyseur en évitant les cheminements.
Alors que la formation initiale d'un hydrosol qui se prend en un oourt laps de temps en donnant un hydrogel sous forme de perles est un point essentiel pour la fabrica- tion d'un catalyseur sphéroîda, il est aussi possible, particulièrement lorsqu'on prépare le catalyseur tous une forme autre que sphérolîdale d'utiliser une gangue compre- nant un précipité gélatineux d'hydroxyde à divers degrés d'hy dratation ou un mélange d'un hydrogel et d'un gel précipité gélatineux. Le mot "gel', ici employé, désigne les hydrogels, les précipités gélatineux et les mélanges des uns et des autres. D'autre part, la gangue peut être constituée tota- lement ou partiellement par une argile, particulièrement une argile du genre des montmorillonites ou des kaolinites, brute ou traitée par un acide.
Une autre classe de matières utilisables comme gangues comprend des métaux en poudre non sujets à l'oxy- dation dans les conditions de la réaction. Des poudres métalliques appropriées comprennentpar exemple les alliages d'aluminium et de fer comme l'acier inoxydable et divers
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autres métaux caractérisés par leur stabilité dans les conditions de travail.
D'autres matières propres à servir de gangue dans la composition de catalyseur suivant 1'inen tion comprennent le charbon de bois, le graphite,, la bauxite et d'autres liante compatibles avec 1'alumosilicate métallique cristallin et thermiquemetn stables dans les con- ditions de température où le catalyseur est utilisée Cornue on l'a dit plus haut, 1 JI aluminc silicate alcalin cristallin Y est soumis à un échange de bases, Parmi les métaux qui peu-vont servir,, on citera le manganèse, les métaux alcalino-terreux tels que le calcium et le magnésium, les métaux de terres rares tels que le cérium, le praséodyme, le lanthane, le néodyme, le samarium, le gadolinium et leurs mélangea.
On conduit M'échange de bases de manière à rempla- cer au moins 70% et de préférence plus de 80% des ions alca- lins initiaux par des ions du groupe déjà mentionné, et à ramener en dessous de 3% la teneur du catalyseur fini en métal alcalin 6changeable. L'alumnosilicate sous forme finement divisée lié tous forme de particules d'agrégat avec un liant ou une gangue appropriée, peut subir l'échange de bases avant ou après le mélange intime avec le liant. On effectue l'échange de bases en traitant le produit par une solution contenant les ions que l'on désire introduire dans l'aluminosilicate. On envisage d'utiliser pour l'échange de base tout composé innisable fournissant des ions hydrogène, ammonium ou les métaux mentionnés plus haut. Généralement , on utilise une solution aqueuse de ces composée.
Une solution d'échange de bases particulièrement efficaces est celle qui contient un ou plusieurs métaux intérieurs au sodium dans la série électromotrice et des iona ammonium, y comprit des ions ammonium complexes, le rapport entre ions métalliques et
Ions ammonium étant compris entre 10 :1 et 1:100 de manière à remplacer l'ion alcalin par les Ions métallique en question et les Ions ammonium. La teneur en métal alcalin échangeable
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du oaUlt.8ú" fini doit être inférieure à z environ et de préférence intérieurs à 2% environ en poids. On peut mettre la solution d'4chcl8 de bases en contact avec l'aluml- DOdl1eate cristallin tout forme de poudre fine, de boulotte compr1.., de boulotte extrudée, de perle ophéroldale ou de particules d'un* autre forme.
On a trouvé que 106ah4nge de bases désiré peut être réalité le plus facilement il 10&lumi- nosilicate alcalin soumis au traitement n'a pas Hé soumis prdcd4¯:..ent une température oupérieureà 315"C environ La température.laquelle on effectue l'échange
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de bases peut varier largement et ra généralement de la teapé- rature sablant* à une température élevée mais inférieure au point d'ébullition de la solution de traitement. Bien que le volume de la solution d'échange de bases puisse varier large- ment, on utilise généralement un excès et on soustrait cet excès au contact avec l'aluminosilicate cristallin au bout d'un temps de contact approprié.
Le temps de contact entre la solution d'échange de bases et l'aluminosilicate cristallin,
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dans tous les cas de contacts s-accontifs, est calculé de manière à remplacer les ions alcalins dans une mesura telle que la teneur en métal alcalin échangeable de la composition catalytique finale soit intérieura 1 3% en poids. On comprea- dra que ce temps de contact peut varier larg*ment suivant la température de la solution et le composé utilité pour 104chant, de bases. Ainsi le tempo de contact peut aller de quelques heures pour de petites particules à des tempe plus longs de l'ordre de plusieurs jours pour les grosses particules.
Après le traitement d'échange de basas, on retire
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le produit de la solution de tr&.1t8Q81t. Si on le désire ou il c'est nécessaire, on peut éliminer les anions Introduit$ à la suite du traitement par la solution d'échange de bases en lavant la composition traitée pendant le temps voulu pour qu'élit soit exempt* de ces anions. On sèche alors le
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produit lavé, généralement à l'air, pour éliminer la quaai- totalité de l'eau. Bien que l'on puisse effectuer le séchage à la température ambiante, il ait plus satisfaisant de faciliter l'élimination de l'humidité en maintenant le
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produit entre 65 et 315'OC pendant 4-48 heures.
On peut alors soumettre la mar;ière eéchè à la calcination en la chauffant tous atmosphère inerte, c'..t"'. dire sous une atmosphère qui n'a pas d'influence nuisible sur le catalyseur comme l'air, l'azote, l'hydrogène les gaz de cheminée, l'hélium ou d'autres gaz inerte*. Générale-
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ment, on oh utfo la matière séchée tu l'air à une température d'environ 26O-820*C pendant au moins 1 heure environ, habituellement pendant 1-48 heures.
On a trouvé aussi que la sélectivité catalytique de la composition ci-dessus est fortement améliorée si on la
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soumet a un traitement modéré par la vapeur d'eau. L'lXJIol1- tion du catalyseur a la vapeur est une opération très dési- rable si l'on veut obtenir un produit capable de donner un rendement accru d'essence. On peut conduire le traitement à
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la vapeur entre 200 et 790*C environ, pendant au moins 2 h environ. Habituellement , on utilise de la vapeur à environ
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510-760C avec un tempe de traitement de 2-100 heures environ.
D'autre part, on peut utiliser une atmosphère comprenant une quantité notable de vapeur, par exemple au moins 5% environ en volume, mail contenant de l'air ou un autre gaz pratique-
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ment inerte vis-à-vis de la compnoition à traiter et ces mélanges peuvent être désirables dans certains cas, avec des températures relativement élevées, afin d'éviter une désac- tivation éventuelle du catalyseur. On peut conduire le traitement à la vapeur à des pressions variant du niveau
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atmosphérique à environ 35 kg/cm.2.
Le traitement à la vapeur mentionné ci-dessus a pour objet de diminuer la surface spécifique de la composition calcinée. Ainsi . il est parti- culièrement préférable de soumettre la composition calcinée
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au traitement par la vapeur pour diminuer sa surface spécifique d'au moins 20% environ, sans dépasser 75% environ.
Les réactions catalysées par les compositions d'a lumniosilicate cristallin ici décrites comprennent la trans- formation de composés organiques convertibles catalytiquement en présence de groupes acides du catalyseur, Comme types de ces réactions, on citera le craquage des hydrocarbures paraffi niques, léfomiques aromatiques et npathéniques et de leurs mélanges, par exemple de fractions de pétrole, comme celles qui ont l'intervalle d'ébullition du gaz-oil; la dismutation des composée aromatiques ;la déshydratation d'alcools avec formation d'oléfines et d'éthers ; l'hydratation des oléfines en alcools, l'isomérisation et la polymérisation des oléfines, l'iaomérisation des terpènes ;l'alkylation des iaoparaffinea et la désalkylation des hydrocarbures aromatiques.
Le oraquage des hydrocarbures représente une application spécialement avantageuse du catalyseur du type aluminosilicate ici décrit, car on peut facilement régler la nature des produits. Dans ce procédé, le catalyseur peut Atre utilisé sous forme de graine dans une opération à couche fixe, ou bien dans une opération à couche compacte en mouvement ou à couche fluidifiée. Les conditions générales de travail couvrent une large gamme étant donné la large utilité dea catalyseurs.
Il est généralement désirable de conduire ces procédés à une température comprise entre 260 et 650 environ et à une pres- sion variant d'un niveau sous-atomphérique à plusieurs centaines d'atmosphères. On ajuste en tout cas le temps de contact de l'huile avec le catalyseur suivant les conditions, la matière première particulière et les résultats particuliers que l'on désire, pour obtenir un craquage notable avec formation de produits à point d'ébullition Intérieur.
L'activité de craquage du catalyseur donne la maigre 4% sa capacité de catalyser diverses conversions
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d'hydrocarbure et on 1'exprima ici par le pourcentage de
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conversion d'un gas-oil du contre des Mats-Uni* qui a un intervalle d'ébullition de 2-S1Q"C en =9 essence qui a un point final d'ébullition de 210C, lorsqu'on fait passer des vapeurs de ëo gas-oil à travers le catalyseur à 468 482*Ct à une pression à peu près atmosphérique, avec un débit de 0,6-16 volume d'hydrocarbure liquide par volume de catalyseur par heure, avec des temps de 10 minutes entre régénérations.
On a trouvé désirable, pour analyser les résultats obtenu* avec les catalyseurs ici décrits, de les comparer aux résultats obtenue avec un catalyseur commercial de craquage formé de silice et de gel d'alumine et contenant environ 10% d'alumine en poids, L'activité, la stabilité et la sélectivité exceptionnelles du catalyseur de l'invention sont mines en relief par la comparaison des rendements de produit obtenue avec ce catalyseur et des rendements de produit obtenus avec
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le catalyseur usuel silice-alumine, au lubme niveau de conver- sion.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter.
EXEMPLE 1
On prépare un aluminosilicate de sodium cristallin du type Y à partir des réactifs suivant!
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A - Solution d. s11ge 1551 cm3 (1870 s) de silice colloïdal contenant 0,361 g de 8io2 par cm3.
Bu SolutiQn d'a1umDte de sodium 75 g de NaAl02 (4l,7 en poids d'Àl2O3 , 30% en poids de la20) 330 g de NaOH (77,5 en poids de Hz0) 1345 cm3 de g20.
On mélange les gol4tto g ot-4,. à environ 2790 en versant la solution a dans la iqlutiqp 4, 9 sotte vifoureuse-
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8M1\ b slang* PlncSab\ #ntlron 1/2 heur.. Fuit OA'8' l ' là bouille Obtenue à un trfclteaent tben1que à'93 pendant 42 heures. On sépare ensuit* par tlltrat10D : ' ,-. ' ' solide du liquida qui surnage. On lare 1 tourt.au mifÊèw; .,, or. ?:../, voltunt d'eau par volume de bouillit Initial* pour '1.',: ,--, 1! ,.....-;. } .çr'::4',,t;.
1* cMttiqu< Hbr<. 4&±É$ai Pour pr4p*r r la compétition d* c t .xep1!f:,!: '''.S<: '. .:.,t',, x..3 disperse 101 en poids d. la doUte Y préparé* oo.:f : a< .rxy",,¯c'f,r"'T'.'' dessus dans un* tangue d* .l tilioe-elumint Qontaap', ''; ..t. ;..-.'¯¯, Tir on 9.'-' 4e silioe et 6% d'aluaiine en poids. ¯ ::,t= ,k ;,- On utilise le* r6aatifs suivants : .. 'fr.(:; :.' ¯yli:c^tCTy'2 1 a ..
ǯ Solution d. tilicat. , '.-'t-' 1) .4.,'4 kC de silicate d* sodium (281' .'.Viiii r: 8,9 di 'a20, 62,6 d* B20 en poidly: -:;:- 2 )tI, ici d'ttu ; < ç: '"i.,';,r-= 2) 2,24 KI d'eau ' ' .. u , <. -' ,' u '; ts , .::.wr.r. é, 2,24 d *au '....;(11 }\...""' 0,30 IcC d'aluminosilicat. 4. sodium X -, #'" (54,3 en poids 4. solides) On ajoute la solution 2 à la solution 1 8Q agitant ritoureusesaent , pour obtenir un* solution qui*. Vv ! un* demit6 d* 1,182 à 16*C.
D - Solution acide ' "':'.' ::i'i,- 25,90 xI d' eau !>- .:fi:'* 1,92 kg d'll2 (SO)3.1.8 Ii20 '-V bzz .."..,...r.t 0,90 kg d* B2BOI. ( à 97 ) dmsitd à 25 C i 1,056. .Y ., %: ,: ,- On fait passer les solutions ol -dessus j fait passer lee solutions ,", '. '';)':;:'f .r..J.f une tu1èr. aélangaus* à raison de 394 cm3/mn de 801utl9fi.#' , -tSa?'-' pour 374 cm3/mn de solution C. L'hydrosol obtenu . pé h. .4âpgt, ' ' " 7t..... -f{-s{1-- pH de 8,5 ; on l'introduit sous ton. de .1obu1"-- ,:: ," <> : ;:i' .'.' ..= ,.'i,:yG'v: s'' -r..
F.< =, masse d'huile où il sa prend en perles 4'h7dro&!,j(..' \.:; secondes à 17 C. ' . ':,.(".;3:W-j'j On soumet l'hydrogel en perles 1 un .Ch8nIé' ' .:" bases arec une solution aqu.u.. à 2j( en poids 4. chïoTUSpM,
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terres rares contenant 0,63% de chlorure de érium, 0,33% de chlorure de lanthane, 0,06% de chlorurt de praséodyné 0,23% de chlorure de néodyme et des traces de chlorure de samarium, de chlorure de gadolinium et d'autres chlorures de terres rare.. On conduit 1'échange de bases en utilisant 12 contacta (9 contacts de 2 heures chreun et 3 contacts de 20 heures chacun) avec 1/2 volume de solution pour 1 volume de parles d'hydrogel.
On lave l'hydrogel qui. subi l'échange pour le débarrasser d'union* solubles, on le sèche 24 heures à 1'air à 132 C on conditionne à 1*air pendant 10 heures à 538*C et on traite par la vapeur d'eau à 1,05 kg/cm2 et 1 649 C perdant 30 heures et pendant 60 heurt*.
La composition finie contient 0,21% en poids de sodium et sa teneur en oxydes de terres rares est de 10,8% en poids. La surface spécifique du produit traité à la vapeur pendant 30 heures est de 195 m2/g et celle du produit traité à la vapeur pendant 60 heures est de 167 m2/g.
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WLEAU 1
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¯ ..1 pucrlDtlQD.
OanBue S1/J.1!(9U6) Partlcultt finti ia/U/8i(13X) Concentration 10 s Ide %go de buet solution RRC136H C
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<tb> Concentration <SEP> 2
<tb>
<tb> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb> composition
<tb>
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!ta.% en poids 0,21 (RÉ)20, . en poids 10,$ Propriétés phyalouei Surface spécifique 2/t âpre traiteaent 1 la iq (i) 167 (2) Tapeur traitenent 3'95 (1) 16'7 )yaluat1on catalvt1au8 Conversion % enllole 63,0 bzz débit relatif. h . 53,7 10 RVP gaa-oi, en vol. 55,z 53,7 excès C4' .. en volume 10,2 lots C5 + essence, % en diurne 52#5 51,1 total C408 % env volume 12,9 13,3 gaz 88C, :C en poids 6#4 5,1 coke, % en poids v t erBqnge T* l 10 RVP Il en "f01Ut!8 + 8,e 5 excès b4' en volume - 4,8 , ..2,9 C- + essence, % en volume + 8,4 . +$5 totale,' % en volume 4,2 -3r2 ¯If.. lieu % poids 1 8 .... :
2#6 , % en poide - 1$ -2 coke, % en poids - 2.7 eurerott de rendement de C5 + essence par rapport à 6i02/A1z03AFX (###) # 2,2 ;24
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(. ) EZ métaux de terres Taret M catalyseur coù.rc1al silice-alumine contenant environ 90% de 8i02 et lO d'A120, (...)zéo11te lJxay&nt rub1 un échanc' 4. b.......0 du ohlo Te de terrt rare et d'n1um, et contenue dans une gangue de gel 8102- Al20)
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(1) traité 30 heures à 649*C et 1,05 kg/cm2 avec 100% de vapeur d'eau (2) traite 60 heures à 649 C et 1,05 kg/cm2 avec 100% de vapeur d'eau.
Comme on le voit, les données concernant le cataly- leur de l'exemple 1 sont comparées,aux résultats que l'on obtient en utilisant un catalyseur commercial de craquage silice-alumine à la même conversion, et aussi aux résultats d'un catalyseur comprenant 10% en poids d'aluminosilicate de sodium du type X dispersé dans une gangue de gel comprenant 94% de silice et 6% d'alumine en poids, le catalyseur ayant subi un échange de base avec des solutions combinées de chlo- rure de terres rares et d'ammonium, jusqu'à une faible teneur résiduelle en sodium.
Les données du Tableau 1 démontrent les avantages ca- talyitques de 1'aluminosilicate échangé du type Y contenu dans une gangue par rapport à l'aluminosilicate comparable du type X, ainsi que l'amélioration très notable d'activité et de sélectivité en comparaison du catalyseur commercial usuel si- lice-alumine, EXEMPLE12-3
Les compositions de ces exemples sont préparées de la même façon que celle de l'exemple 1, si ce n'est que 1'é change de bases de l'hydrogel en perles est effectué avec une solution de chlorure d'ammonium.
Ainsi, on effectue l'échange de l'hydrogel en perles pour ces deux exemples par contact avec une solution aqueuses contenant 1% en poids de chlorure d'ammonium, en utilisant 12 contacts de 2 heures chacun avec 1/2 volume de solution par volume d'hydrogel. On lave alors l'hydrogel, on le sèche et on le conditionne comme dans l'exemple 1. On traite la composition de 1'exemple 7 à la vapeur pendant 30 heures à 1,065 kg/cm2 et 649 C tandis qua la composition de l'exemple 8 est traitée pendant 24 heures dans les conditions
Indiquée$.
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EXEMPLE A
On prépara la composition de cet exemple en souret tant à un échange de bases 200 g de la zéolite Y préparée cocus dans l'exemple 1 avec une solution aqueuse de chlorure d'ammonium à 5% en poids . On conduit l'échange de bases 1 82*C en utilisant 12 contacta de 2 heures chacun avec 1/2 vo- lume de solution par volume de bouillie. On lave la matière échangée, on la sèche et on la conditionne comme dans l'exemple 1, puis on la traite par la vapeur d'eau à la pression atmos- phérique pendant 20 heures à 663*C.
La composition ainsi obtenue contient 1,19 de so- dium et 27,0% d'alumine en poids et elle a une surface spéci fique de 66 m2/G EXEMPLE 5
On prépare la composition de cet exemple de la mème façon que pour l'exemple 2,si ce n'est que 1'aluminosilicate de sodium est du type X et qu'il est présent en quantité corres- pondant à 25% en poids.
On conduit un échange de bases des perles d'hydrogel de cet exemple avec une solution aqueuse à 2% en poids de chlo- rure d'ammonium à la température ambiante,en utilisant 8 con- tacts de 2 heures chacun avec 1/2 volume de solution par volume de perles d'hydrogel.On lave alors l'hydrogel échangé pour le débarrasser du chlorure, on le sèche à l'air à 110*C, on le conditionne à l'air à 538*C pendant 10 heures et on le traite à la vapeur d'eau à 1,05 et 649 C pendant 24 heures.
On vérifie l'activité de craquage de la composition des exemples 2-5 de la façon décrite plus haut, et les résul- tata sont indiqué!! au tableau II.
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TABLEAU II
EMI26.1
Exemple ne 2 3 ; pescri.ption 8i/Al(94/6) Si/Al(94/6) Si/Al(94/6) gangue s1/ll(9416) s1/.u(9416) S1/ll(9416)
EMI26.2
<tb> gangue <SEP> est
<tb>
EMI26.3
atièrea tinea: Avsi type JalJ1!S1(13I) lalAl/S1(1)!) t'll/S1(13I) laIS1(1JI) concentratign 10 100 E Solution h de baaca IR,4C' 1H4C1 liH4Cl IIR4cl Solution IR4Cl
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<tb> Concentration, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 1
<tb>
EMI26.5
Ç01tlDOS 0,3 Na, en poids z 0,3 1,19 1*1 09 Al203' en poids 8,1 27#0 1316 fr911 hyslaues g 0,96 0,82 0,66 o,si r ;):&.<13 pec1f1que apparent:. g/c:a Os 0,82 0,66 0,81 tiurface spécifique, m,2/g après traitement à la Tapeur 137 136 Evaluation c8t¯lyt1 61 53,2 30,0 Conversion, en volua. 43,2 60,3 51,3 .3,3 6119 53,2 30,0 Débit relatif h'1 4 2 3 10 RVP relatif, tri en volume 38,3 49,4 43,7 37,9 50,7 47,2 2''S Excès C4, ;
en volume ,6 12,7 10,5 7,5 13,1 9#3 4,2 CS+essence, en voluae 36,3 .7,1 41,7 36,0 4g,i ,7 25'a . total C4' :' en voli,- 9,6 1.4,9 12,4 9,4 lS,4 n,' S,a Gaz sec, % en poids 4,5 7,4 5,7 ,4 7,4 5,2 3,1 Coke, % en poids 0,9 1,7 1,1 1,2 r 0,99 1,0
<Desc/Clms Page number 27>
TABLEAO II (sote)
EMI27.1
O M C- *# ir ? f ? f ? ² $>" 9, . M <C <0 i i ? i <i t r-1 r1 f1 no h s? -f *f #? 1'
EMI27.2
<tb> cont
<tb>
EMI27.3
<f\ t- CIL + q + -5, H.
T T ? #ri N '13 y ? ? T ? T 0
EMI27.4
<tb> yseut <SEP> ussuel
<tb> e
<tb> une
<tb> volme
<tb> ume
<tb> s
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> lmerclal <SEP> fermé <SEP> de <SEP> c
<tb>
EMI27.5
s. mi 5 S . S c '3 w P4 nitC" *''] 44 Û It a'0 93 ti tgU4.
1* fi r
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Les données cat&lytiques au tableau ci-dessus montrent que les aluminosilcates Y sont des catalyseurs de craquage actif qui ont une meilleure sélectivité que le catalyseur usuel silice- alumine. Afin de faire une comparaison directe entre les catalyseurs des exemples 2 et 3 et le catalyseur à terre rare de l'exemple 1 il faut faire fonctionner le premier dans des conditions de conver- sion à fin débit relatifae 2 h-1 A ce débit, les activités des catalyseurs des exemples 2 et 3 sont portées respectivement à 60,3 et 61,9% de conversion en volume.
Ces catalyseurs acides présentent une bonne sélectivité a ce niveau de conversion, la sélectivité étant améliorée au détriment du cône et au gaz sec, avec une faible perte sur le total C4
Les données du tableau 11 montrent encore que le cataly- aeur de l'exemple 2, contenant 10% en poids d'aluminosilcate de sodium Y approche ae l'activité de la matière pure, qui est le catalyseur de l'exemple 4, alors même qu'il a été traité à la vapeur beaucoup plus rudement. Ces données montrent que lorsqu'on incorpore un aluminosilicate du type ï a une gangue silice-alumine et que l'on effectue ensuite un échange de bases avec une solution de chlorure d'ammonium, la stabilité de 1'alujmosiilcate est accrue.
Bien qu'on ne oonnaisse pas avec certitude la raison de cet accroissement nat tendu, il semble être dû à la synergie entre l'aluminosilicate acide du type ï et la gangue qui le contient.
Un voit aussi d'après les données du tableau Il que le catalyseur de l'exemple 5 préparé à partir d'un aluminosilicate du type X est beaucoup moins actifque le catalyseur de l'exemple 12 qui contient une moindre quantité de l'aluminosilicate, mais du type Y.
Les exemples suivants servent à démontrer que l'on peut utiliser une alumine hydratée et une argile hydratée comme gangue pour préparer des catalyseurs diluée à 1'aluminosilcate de terre rare du type Y présentant des propriétés catalytiques excep
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tionnelles EXEMPLE 6
On prépare l'aluminosilicate de sodium cristallin Y comme dans l'exemple 1. On soumet 230 g de ce produit a un échange de bases avec une solution aqueuse combinée contenant 55 en poids de LaC13.6H20 et 2 en poids de BH4C1 pendant 48 heurea de façon continue, en utilisant l'équivalent de 24 changements de 2 heures, avec un volume de solution par volume de Douillie. Un lave la man tière échangée pour la débarrasser d'anions solubles et on la sèche.
Un sélange 30 g de la poudre séchée avec 90 g d'alumine Hydratée contenant bb,5 de solides a 538 C un effetue le mélange dans un mélangeur en ajoutant 150 cm3 d'eau pour délayer le mélange en une masse homogène. Un sèche le mélange à l'air à 110 C pendant 24 heures, puis on granule et on tamise en particules de 4,8 x 2mm Un calcine les particules pendant 10 heures à 538 C puis on les traite à la vapeur pendant 24 heures à 649 C et 10,5$ kg/cm2
La composition obtenue contient 0,35 en poids de sodium., 4,25%en poids de La 2 0 et présente une surface spécifique de 172 m /g après traitement a la vapeur.
EXEMPLE 7.-
Un prépare la composition comme dans l'exemple 6, si ce ! n'est que la solution d'échange ae cases contient 5% en poids de chlorure de métal de terre rare (RC13.6H20) et 2% en poids de chlo- rure d'ammonium et que l'on utilise une argile hydratée comme gangue diluante.
Dans cet exemple, on mélange 22 g de la matière échangée et séché avec.76 g d'argile brute (88% de solides) à 538 C On gra- nule alors le produit mélange sec, on le calcine et on le traite à la vapeur comme dans l'exemple précédent.
La compositon finale contient U,44> en poids de sodium, 4,0% en poids d'oxyde de terre rare et présente une surface spécifi- que de 105 m2/g après traitement à la vapeur.
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Les caractéristiques et les résultats obtenue dans l'essai des compositions des exemples o et 7 quant à leur activité de craquage tant indiqués au tableau III;
TABLEAU III
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<tb> Exemple <SEP> 6 <SEP> 7
<tb>
<tb> Description
<tb>
<tb> gangue <SEP> 75% <SEP> alumine <SEP> 75% <SEP> argile
<tb> hydratée <SEP> hydrate*
<tb>
<tb> Matière <SEP> finea
<tb>
EMI30.2
Type La.i1x RETIE
EMI30.3
<tb> Concentration <SEP> 25 <SEP> 25
<tb>
<tb> Composition
<tb>
<tb> Ma, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,3 <SEP> 0,44
<tb>
EMI30.4
(RE)20), en poids z., 25 4,0
EMI30.5
<tb> Propriété, <SEP> pnysiques
<tb>
<tb> Surface <SEP> spécifique <SEP> après
<tb> traitement <SEP> a <SEP> la <SEP> vapeur,
<tb> m2/g <SEP> 172 <SEP> 105
<tb>
EMI30.6
Evaluation catalvtiaue
EMI30.7
<tb> Conversion, <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> 64,5 <SEP> 77,2 <SEP> 66,8
<tb>
<tb>
<tb> Dédit <SEP> relatif, <SEP> h-1 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> Rvp <SEP> gaz-oil, <SEP> > <SEP> en
<tb>
<tb> volume <SEP> 59,2 <SEP> 60,6 <SEP> 65,1
<tb>
EMI30.8
Excès C4' en volume 8,9 16,2 11,8 C5+Eence, % en volume 55,9 58,1 551 Total C4' en volume 12,2 lts,8 bzz
EMI30.9
<tb> Gaz <SEP> sec,% <SEP> en <SEP> poids <SEP> 5,6 <SEP> 10,1 <SEP> 6,3
<tb>
<tb> Coke, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 2,0 <SEP> 4,4 <SEP> 2,6
<tb>
<Desc/Clms Page number 31>
TABLEAU III (suite)
EMI31.1
<tb> Exemple <SEP> 6 <SEP> 7
<tb>
<tb> Avantage <SEP> sur <SEP> le <SEP> catalyseur
<tb>
EMI31.2
;
Q:fttitY8r 10 RVP, volume % +12,2 +8,6 +10,1 Excès C4' en volume -&,5 S,4 -Â,7 C5+essence, > en volume +11,1 +7,7 +9,1
EMI31.3
<tb> Total <SEP> C4,% <SEP> en <SEP> volume <SEP> -5,4 <SEP> -4,4 <SEP> -3,7
<tb> Gaz <SEP> sec,% <SEP> en <SEP> poids <SEP> -2,9 <SEP> 0,9 <SEP> -2,6
<tb>
<tb> Coke, <SEP> % <SEP> en <SEP> polos <SEP> -3,4 <SEP> 3,6 <SEP> -3,2
<tb>
<tb> Avantage <SEP> de <SEP> rendement
<tb>
EMI31.4
C5+essence par rapport à 6102/Al20)-REHX (**) +5,1 ¯¯- +3,2 (x) catalyseur commercial silice-alumine contenant environ
EMI31.5
9u> de 8io2 et 1u dJÀ1293 (XX) zéolite 13% ayant subi un échange de bases avec des chlorures ! de terre rare et d'ammonium et contenue dans une gangue de gel
EMI31.6
8i02-Al203.
pLEMPLE 6?-
Cet exemple démontre que l'on peut préparer un cataly- seur présentant une bonne activité et une bonne sélectivité en uti-
EMI31.7
lisant un aluminosilioate de terre rare Y qui a subi un échange pré- alable, en même temps qu'un supplément de matière pulvérisée pour accroître la diffusibilité. Les matières fines sont constituées par 5% en poids d'aluminosilicate de terre rare X et 24% en poids d'ar- . gile qui a un diamètre moyen de particules de 4-5 microns. On sou met l'hydrogel en perles obtenu à un échange de base, on le lave, on le sèche, on le conditionne et on le traite par la vapeur.
La composition finale contient 0,18 en poids de sodium, 0,95 en poids d'oxyde de terre rare et 16,b% en poids d'alumine.
La surface spécifique d la composition après traitement à la vapeur est de 126 m2/g
Le tableau IV indique les résultats donnés par l'essai d'activité de craquage de la composition de cet exemple!
<Desc/Clms Page number 32>
TABLEAU IV
EMI32.1
<tb> Exemple
<tb>
EMI32.2
e,çr1 \?t1on Gangues bi/Al (94 8102-6 À'2"3)
EMI32.3
<tb> Matières <SEP> fine
<tb>
EMI32.4
Type 5% KEX 24% argile Concentration Bebange Oe bageai
EMI32.5
<tb> Solution <SEP> NH4C1
<tb> Concentration, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 1
<tb>
<tb> Contacta <SEP> 1-24 <SEP> heures <SEP> continu <SEP> à <SEP> la <SEP> tem
<tb> pérature <SEP> ambiante, <SEP> équivalent
<tb> pera <SEP> changements <SEP> de <SEP> 2 <SEP> heures
<tb>
EMI32.6
CompoaitiQn
EMI32.7
<tb> ba, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,18
<tb>
EMI32.8
(HE)203, % en Poids 0,95 Au en poids lu,
b roprlété5 physiouea
EMI32.9
<tb> Poids <SEP> spécifique <SEP> apparent <SEP> g/cm3 <SEP> 0,78
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Surface <SEP> spécifique <SEP> après <SEP> traitement
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> la <SEP> vapeur, <SEP> m2/g <SEP> 126
<tb>
EMI32.10
Evaluation caliilytIQ33.1
EMI32.11
<tb> Conversion, <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> 51,6
<tb>
<tb> Débit <SEP> relatif, <SEP> h-1 <SEP> 4
<tb>
EMI32.12
10 HVP gaz-Oil, i en volume 46,4
EMI32.13
<tb> Excès <SEP> C4,% <SEP> en <SEP> volume <SEP> 7,0
<tb>
EMI32.14
C5+essetice, > en volume 43,6
EMI32.15
<tb> Total <SEP> C4,% <SEP> en <SEP> volume <SEP> 9,9
<tb>
<tb> Gaz <SEP> sec, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 5,0
<tb>
<tb>
<tb> Coke, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 1,2
<tb>
<Desc/Clms Page number 33>
EMI33.1
f1àiAü IV (lui te)
EMI33.2
<tb> Exemple <SEP> 8
<tb>
EMI33.3
Avantage aur catalyseur usuel d9..craaM<:<...t)'!).
1OHVP, % en volume +509 Excès c 4' .,. en volume -4,0 C5+easenoe, .,. en volume +5#4 Total (,;4' en volume -3, I, Gaz sec, 'j. en poids -1, 2
EMI33.4
<tb> Coke, <SEP> en <SEP> poids <SEP> -1,9
<tb>
(X) catalyseur commercial silice-alumine contenant environ 905
EMI33.5
de 510 et 10% d'Âl2U3.
EXEMPLE 9. -
Cet exemple démontre l'usage d'un métal en poudre comme gangue pour les catalyseurs oi-dessus.
On prépare une zéolite Y comme dans l'exemple 1 et on la soumet à 1'échange de bases avec une solution aqueuse contenant 2% en poids ne chlorure d'ammonium et 5% en poids de chlorures mixtes de terres rares présentant la composition suivante: 1,57% de chlo- rure ae cérium, 0,83% de cnlorure de lanthane, 0,17 de chlorure de praséodyme, 058 de chlorure de néodyme et des traces de chlo- rure de samarium, de chlorure de gadolinium et d'autres chlorures de terre rare. On conduit l'échange de bases de façon continue pen- datn 48 heures à 82 C en utilisant l'équivalent de 24 changements de 2 heures avec 1 volume de solution par volume de bouillie.
Un lave alors la matière échangée pour la débarrasser de chlorure, on la
EMI33.6
sèche 24 heures à 11U C, on conditionne à 5380C pendant 10 heures à l'air et finalement on la met en contact avec 1005 de vapeur d'eau à la pression atmosphérique et à 663 C pendant 20 heures.
EMI33.7
La teneur résiduelle en sodium de la matière échangée est de 1,32% en poids, un mélange l'aluminosilicate écnangé à de la poudre d'alu- minium, a raison ae 50 g de l'aluminosilicate et 150 g de poudre
<Desc/Clms Page number 34>
d'alujminium métallique, dans un broyeur à boulets pendant 4 heures.
Un granule alors le mélange, on le tamise en particules de 4,8 x 2mm on le conditionne pendant 10 heures à 538 C dans l'air et finale- ment on le traite à la vapeur pendant 24 heurt* à 649 C et 1,05 kg/cm2
La composition obtenue contient u,09% en poids de sodium et 2,76% en poids d'oxydes de terre rare. La surface spécifique de la composition après traitement à la vapeur est de 76 m2/g
Le tableau V indique les résultats que l'on obtient en vérifiant l'activité de craquage de la composition de cet exemple.
<Desc/Clms Page number 35>
TABLEAU V
EMI35.1
<tb> Exemple <SEP> n* <SEP> 9
<tb>
<tb>
<tb> Description
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> uangue <SEP> alumine <SEP> métallique <SEP> en <SEP> poudre
<tb>
<tb>
<tb> Matières <SEP> fine
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Type <SEP> REHY
<tb>
<tb>
<tb> Concentration <SEP> 2 <SEP> Si' <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Composition
<tb>
EMI35.2
Ua, ;
4 en poids 0,09 (RE)2O3, % en poids 2,76
EMI35.3
<tb> Propriétés <SEP> physiques
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> spécifique <SEP> apparent, <SEP> g/cm3 <SEP> 0,76
<tb>
<tb>
<tb> Surface <SEP> spécifique <SEP> après <SEP> traitement
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> la <SEP> vapeur, <SEP> m2/g <SEP> 76
<tb>
EMI35.4
at1Qn atalyt1Q'
EMI35.5
<tb> Conversion, <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> 71,9
<tb>
<tb>
<tb> Débit <SEP> relatif, <SEP> n-1 <SEP> 4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> RVP <SEP> gaz-oil, <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> 64,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Excès <SEP> C4,% <SEP> en <SEP> volume <SEP> 12,0
<tb>
EMI35.6
c5+essence, en volume 61,1
EMI35.7
<tb> Total <SEP> C4% <SEP> en <SEP> volume <SEP> 15,3
<tb> Gaz <SEP> sec, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 5,9
<tb>
<tb> Coke, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 2,6
<tb>
<tb> H2,
% <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,02
<tb>
<tb> Avantage <SEP> sur <SEP> un <SEP> catalyseur <SEP> usuel
<tb>
EMI35.8
ae craquage
EMI35.9
<tb> 10 <SEP> RVP, <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> +14,2
<tb>
EMI35.10
Excès C 4' " en volume -6,9 C5+essence, ;6 en volume +12,8
EMI35.11
<tb> Total <SEP> C4,% <SEP> en <SEP> volume-5,5
<tb>
<tb> Gaz <SEP> sec, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids-3,9
<tb>
<tb>
<tb> Coke, <SEP> ,. <SEP> en <SEP> poids <SEP> -4,2
<tb>
EMI35.12
(*) catalyseur commercial contenant environ 90% 61 2 et 10% Al e3.
<Desc/Clms Page number 36>
Un voit par les donné.. ci-dessus que le catalyseur obtenu, contenant 25% en poids d'aluminosilicate de terre rare et d'hydrogène, possède des propriétés catalytiques supérieures* Les données catalytiques récapitulées au tableau V montrent que ce cata- lyseur est extrêmement sélectif et donne un Avantage d'environ 1.2,8% en volume de C5 essence sur le catalyseur usuel silice- alumine.
EXEMPLE 10.-
Pour préparer la composition de cet exemple on soumet à un échange de bases de façon continue un aluminosilicate de sodium Y avec une solution combinée comprenant 5 en poids de CaC12 et 2% en poids de NH4C1 a 82 C pendant 72 heures, en utilisant la solution totale équivalant a 36 changements de 2 neures avec 1 volume de solution par volume de bouillie.
On lave le produit échangé, on le sèche, on le condition- ne et on le traite a la vapeut pendant 24 heurs à 649 C et 1,05 kg
EMI36.1
cm La composition, les caractéristiques et les résultats de
EMI36.2
l'essai d'activité de craquage sontilndiques au tableau VI.
TABLEAU VI
EMI36.3
Ezemp3q n 10
EMI36.4
<tb> Description <SEP> aluminosilicate <SEP> de <SEP> sodium
<tb>
EMI36.5
Type HA/Al/81 (131)
EMI36.6
<tb> Concentration <SEP> 100
<tb>
EMI36.7
pchangg de base Solution aul2;dH4c:1
EMI36.8
<tb> Concentration, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 5 <SEP> 2
<tb>
<tb> Contacts, <SEP> 3x24 <SEP> heures <SEP> continu, <SEP> équivalant
<tb> a <SEP> 36 <SEP> changements <SEP> de <SEP> 2 <SEP> heures
<tb>
<Desc/Clms Page number 37>
EMI37.1
Abatl Vt ('U1t&> "1 ¯M.,,
EMI37.2
Zz=L2-n- 10
EMI37.3
<tb> Composition
<tb>
<tb> Na,% <SEP> un <SEP> poids <SEP> 0,82
<tb>
<tb> ca <SEP> %en <SEP> poids <SEP> 6,8
<tb>
EMI37.4
-emprl4téo ohy3ia3de5
EMI37.5
<tb> Surface <SEP> spécifique <SEP> après <SEP> traitement
<tb> à <SEP> la <SEP> vapeur,
<SEP> m2/g <SEP> 187
<tb>
EMI37.6
Evaluation catalytiaue Con'Yer:11on, :, en volume 61,8 Débit relatif, h-l lu 10 hVP gaz-oli, en volume ,)7,U Excès \.:4' ,. en volume V,5
EMI37.7
<tb> C5 <SEP> essence, <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> 54,0
<tb>
<tb> Total <SEP> C4,% <SEP> en <SEP> volume <SEP> 12,5
<tb> Gaz <SEP> sec,% <SEP> en <SEP> poids <SEP> 4,8
<tb>
<tb> Coke, <SEP> en <SEP> poids <SEP> 1,5
<tb>
EMI37.8
4vont&Ce sur un catalyser usuel
EMI37.9
<tb> de <SEP> craquons <SEP> (s)
<tb>
<tb> lu <SEP> RvP <SEP> en <SEP> volume <SEP> +11,2
<tb>
EMI37.10
Excès 1,;4' > en volume -4,8 ,+en3ence, ;i en volume +10,4 Total 1,;
4' % en volume -4,1 Gaz <ee, anpoida -3,2
EMI37.11
<tb> Coke, <SEP> en <SEP> poids <SEP> 3-3
<tb>
EMI37.12
Avantage ae rendement C 5 +essence au r hkàtx (u) +2,4
EMI37.13
(*) catalyseur commercial contenant environ SruG biU2 et 1(!x A1203 (XX) zéolite 13X ayant subi un échange de base avec une solution de chlorures ae terre rare et d'ammonium.
<Desc/Clms Page number 38>
L"exemple suivant sert à illustrer le fait que l'on peut préparer une composition de catalyseur efficace en sousmttant l'aluminosilicate de sodium Y a un échange de bases avec une solu- tion contenant des cations manganèse et ammonium.
EXEMPLE 11.-
On prépare la composition en soumettant à un échange de bases, de façon continue, 300 g d'aluminosilcate ae sodium X avec une solution aqueuse contenant 2% en poids de chlorure de manganèse et 1% en poids de chlorure d'ammonium. L'échange de bases équivaut à 36 contacts de 2 heures avec 1 volume de solution par volume de bouillie. On lave alors le produit à l'eau pour éliminer les ions chlorure, on sèche 20 heures à l'air à 132 C et on traite à la vapeur pendant 24 heures a 649 C et 10 5 kg/c2m
Les compositions ainsi obtenues ont une teneur en sodium de 1,49 en poids et une surface spécifique après traitement à la vapeur de 52 m2/g
Le tableau vil indique les résultats donnes pour l'es- sai d'activité de craquage de cette composition.
<Desc/Clms Page number 39>
TABLEAU VII
EMI39.1
USOVII il ,\, v..crlpt1oJ1 1 , , 1 1-1 alwdnOa11cat. de .oua .1011'8 1 J9hange bJI.' bolution MnC12 + h4'
EMI39.2
<tb> Concentration, <SEP> ) <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb> Contacts <SEP> équivalents <SEP> à <SEP> 36 <SEP> changements
<tb> Contact <SEP> de <SEP> 2 <SEP> heures
<tb>
EMI39.3
npo:
!1 ton a, en poids l'' rronrl,jA8 mi C[Ute
EMI39.4
<tb> Surface <SEP> spécifique <SEP> après <SEP> trait -
<tb>
<tb> ment <SEP> à <SEP> la <SEP> vapeur, <SEP> m2/g
<tb>
EMI39.5
vlu8t19P oatalvtiQUq
EMI39.6
<tb> Conversion, <SEP> $ <SEP> en <SEP> volume <SEP> 34,7
<tb> Débit <SEP> relatif, <SEP> h-1 <SEP> 10
<tb>
EMI39.7
10 RVP essence, > en volume 33,3 Excès de C, 9 en volume 4,0 cS+essence, % en volume 31,
EMI39.8
<tb> Total <SEP> C4,% <SEP> en <SEP> volume <SEP> 6,0
<tb>
<tb> Gaz <SEP> sec <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 2,8
<tb>
<tb> Coke, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,02
<tb>
EMI39.9
Avent,4;
,e.-gur un- 9atalYeur usu!À de cra(iuege 10 liVP, en volume +2,8
EMI39.10
<tb> Excès <SEP> C4 <SEP> % <SEP> on <SEP> volume <SEP> -2,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C5+essence, <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> +3,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Total <SEP> C4, <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> -2,
<tb>
EMI39.11
Gaz sec, J6 en poids -0,9 Coke, % en poids -1,2 oatalyaeur commercial contenant environ 9U> 61 2 et 10% Il
<Desc / Clms Page number 1>
catalyst and process for converting organic compounds *
The invention relates to an improved catalyst which is useful in converting organic compounds, as well as a process for preparing it. A subject of the invention is also a process for the conversion of hydrocarbons in the presence of these catalysts. More particularly, the subject of the invention is the composition, the preparation and the application of active, selective and stable catalysts consisting of a finely divided crystalline aluminosilicate in which the molar ratio is @:
alusnine is greater than 3 t 1, which is
<Desc / Clms Page number 2>
distributed and kept in suspension in a matrix of a suitable binder, and in which the negative electrovalence
EMI2.1
of the silica and alumina of the aluminosilioate is balanced by ions of one or more types selected from the croup which includes the metals Lower than sodium in the electromotive series, calcium, ammonium and hydro- ions.
EMI2.2
gene, and organic nitrogen ions such as quaternary amino ions, those of guanlne salts and amine salts.
A preferred embodiment of the in-
EMI2.3
The invention resides in the preparation and application of collectors in which the aforesaid crystalline aluminoillicate is a Y-type zeolite.
It has already been pointed out that it is possible to advantageously carry out various chemical reactions by a ca-
EMI2.4
talrae by contact, using crystalline solites of the metallic aluminosilicate type as catalysts exhibiting a rigid three-dimensional network consisting of unit cells characterized by the almost total absence of variation in the distensions of the unit cell when it is is dehydrated and rehydrated, and by a very uniform homogeneous porous structure. The above conditions are satisfied by certain crystalline zeolites called molecular sieves.
The effective body catalyzed reactions include, for example, cracking
EMI2.5
hydrocarbons, alkylation, dealkylation, deletion, isomerination and polyaerinatlon. Since these catalysts have the property of influencing and directing the course of chemical conversion, they have a remarkable degree of catalytic selectivity.
In short, there are two types of selectivity on the one hand, selectivity
EMI2.6
geometry which depends on the relation between the diameter of the pores of the crystal structure of the aluainoel zeolite
<Desc / Clms Page number 3>
lieate and the diameter of the reactant and product molecules
EMI3.1
On the other hand, there is the intrinsic catalytic selectivity which depends on the choice of cation present on the internal surfaces of crystalline metallic isalitolotilicate.
A wide variety of zeolites of natural and synthetic origin are known, for example ohabasite, gmeli. nite, mesollte, mordenite, natrolite, sodalite, scapolite, lazurite, loucrite and cancrinitte Synthetic zeolites may be type A, type Z, type Y or other well known forms of chipmunk molecular. The preparation of the above synthetic zeolites is
EMI3.2
described in the literature, for example that of zeolite A in United States patent of America no. 2,882,243 of April 14, 1959, that of zeolite X in the state patent.
EMI3.3
States of America nb 2.882.2 of 7 ,. April 1959 and that of zeolite Y in Belgian Patents Nos. 577.6x and 598.582. Under the volume initially prepared, the metal of 18 & luminoui. lioate is an alkali metal, usually sodium. This alkali metal can undergo base exchange with a wide variety of others. metal ions. The molecular sieves thus obtained are remarkably porous, the pores exhibiting very uniform molecular sizes, generally between about 3 and 15 in diameter. Each crystal of molecular chipmunk contains an extremely large number of tiny cavities or cages interconnected by channels of invariable diameter.
The size and proportion of the metal ions contained in the crystal determines the effective diameter of the communication channels.
EMI3.4
According to the invention, it has been discovered that one obtains ,; a very active and selective catalyst for the conversion of organic compounds, preferably replacing almost all the alkali ions of a crystalline alkali aluminosilicate in which the silica: alumina molar ratio
<Desc / Clms Page number 4>
EMI4.1
is greater than 3 8 1 4. nreferenes of an alWB.1nol1l1oat. crystalline alkali of the Y type, by ions of one or more
EMI4.2
type. ehoJLflf in! # croup * which includes 1..¯.'tAUX infriturM
EMI4.3
au aoolua ama ia series 8.1.eOUOIllOU10., m O & J.01W1, ammonium and hydrogen ions.
Particularly preferred replacement ions are those of aloallno-earth metals, those of rare earth metals, the manganese ion, the ammonium ion, and combinations thereof * Before or after the exchange of ion., llaluminouili is mixed intimately. crystalline cate, all finely formed,. a suitable binder, under conditions such that the aluminuilicate distributes intimately and is suspended in a matrix of the binder.
In cases where the alkali aluminosilicate is initially mixed with the binder, the ion exchange is then carried out on the composition obtained, to replace the
EMI4.4
alkali metal ions by one or more ions of the above group Unexpectedly, the obtained aluminum catalyst was found to exhibit greater activity and greater efficiency.
EMI4.5
leotivltd than comparable catalysts prepared from other synthetic aluminosilicates such as those of type X in which the molar ratio of allice: alumina
EMI4.6
is inside 3 t 1.
Unlike previously usual cracking catalysts, the catalyst of the invention is prepared from a crystalline Y-type aluminosilicate exhibiting a rigid three-dimensional network structure characterized by uniform pores with a diameter of 6-15 and in. wherein the original alkali metal has been replaced, preferably substantially all, by a metal lower than sodium in the electromotive series, by calcium, ammonium and hydrogen ions, separately or together.
Uniform pore openings in the mentioned gazas occur
EMI4.7
in all dimensions and allow access to the eurface
<Desc / Clms Page number 5>
of the catalyst of all the hydro- reactant molecules
EMI5.1
carbide and allow easy release of the molds from the product. In addition, unexpectedly, the o, .tIl1..ur possessed remarkable stability when in the form of hydrogen aluminoeilicate or l-type acid, which has been exchanged1 in a hydrate oxide matrix *. The high stability of such a catalyst is due to the apparent synorgic action between the acid aluminosilioate and the hydrated oxide pitch which results in it.
In one embodiment, the invention provides a process for the preparation of a remarkable catalytic composition which consists in intimately combining with a suitable binder a finely divided crystalline aluminosilicate of type Y, the cation of which consists, separately or separately.
EMI5.2
Threshold t, by metal ions lower than sodium in the electromotive series, calcium, ammonium or hydrogen ions, the composition obtained having, after drying and calcination, an exchangeable alkali metal content of less than 3% by weight.
In another embodiment, the invention
EMI5.3
provides a process for the preparation of a remarkable cracking catalyst * which consists in dispersing in a suitable matrix a finely divided aluminosilicate Y in which at least 70% of the initial alkali metal content has
EMI5.4
been replaced by 1 = 3 or more tlP "chosen from the group which includes metals interior to sodium in
EMI5.5
the electromotive series, calcium, aaxoniua and hydrogen ions, this alumlnosillcate having unitoMl pore openings of between 6 and 15 A approximately, then drying the composition obtained,
in calcining it and in treating it with water vapor at a temperature of 200-790 "C for a time greater than approximately 2 hours.
In another embodiment, the invention
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
Privoit a process for the preparation of a catalyst intended * for the conversion of hydrocarbons which eonslste to disperse in an inorganic oxide sol an alwl1ftO.l11oat .. 1 finmont divided given by releasing * of ions described above, a etteo - killing the 1'11tloat1on of the soil containing the finely divided balwainouilicate, washing the composition obtained for ridding of soluble matter, licking, calcining and treating the calcined * composition with 4'.au steam.
In another embodiment, the invention
EMI6.2
provides a catalytic competition which comprises an aluainosilicate its uniformly distributed suspension * in a matrix, the cation of alumino.l11oat. being constituted by one or more ions of the group which includes the metals lower than sodium in the electromotive series, calcium,
EMI6.3
ammonium and hydrogen ions. In yet another embodiment, the Yto- tion provides a cracking catalyst of exceptional activity and selectivity essentially consisting of
EMI6.4
by 1-90;
C by weight of a crystalline T-type aluminosilicate resulting from the mentioned ion exchange, the particle size of the aluminum oxide being less than 40 microns and preferably less than 15 microns in diameter, and ll The aluminoeilicate being in suspension distributed in a matrix of a hydrated oxide which can be drilled from clay or Binerai oxide gels.
In another torii, embodiment of the invention, there is provided a catalyst composition comprising
EMI6.5
essentially forced spheroidal exiles of 1-50% by weight of an aluminoeilicate resulting from ion exchange such as o1- <1 ... u "having an average particle diameter of 2-7 will bind, in suspension uniformly distributed in a matrix of mineral oxide gel which can kill alumina, alloy * or compounds formed by silica with au
<Desc / Clms Page number 7>
minus one metal from troops 11A 111B and IVA of the Periodic Classifi cation.
Another embodiment of the invention resides in a process for the catalytic conversion of organic compounds, particularly a process for the catalytic cracking of hydrocarbon oils in the presence of the above catalyst and under cracking conditions, according to which process an increased conversion of the raw material into useful products is achieved.
Catalytic cracking is commercially carried out by contacting a hydrocarbon feedstock, in the vapor state or in the liquid state, with a catalyst of the above type, under the desired temperature conditions, pressure. tion and time to achieve the near total conversion of the feed to lower boiling point hydrocarbons.
The reaction which has been produced is essentially a cracking with the formation of lighter hydrocarbons but it is accompanied by several complex side reactions such as armotization, polymerization, alkylation, etc.
As a result of these complex reactions, a carbonaceous deposit, commonly known as coke *, forms on the catalyst.
The deposition of coke tends to seriously decrease the efficiency of the catalyst for the main reaction, and then the conversion stops once the coke has accumulated on the catalyst in the amount of a few wt% units.
The surface of the catalyst is then regenerated by burning the coke in a stream of oxidizing gas and the catalyst is returned to the conversion stage of the cycle.
As will be appreciated, coke and other undesirable products are formed at the expense of useful products such as gasoline. It is evident that during the regeneration time the catalyst is not efficiently used for the conversion. As a result, it is very de-
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desirable not only to achieve a high global conversion
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bal * of the hydrocarbon feed, a '.. t..A-4iJ "to adopt a catalyst of high activity, but also to obtain a
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increased yield of useful product such as esaence while keeping undesirable products such as coke to a minimum. The ability to have a cracking catalyst to thereby direct the course of the conversion is called selectivity.
Thus, a very useful and highly sought-after characteristic for a cracking catalyst is high selectivity and also high vapor stability, so that it withstands the treatment with the vapor which comes out to regenerate the catalyst. In a particular cracking process of the invention, the catalyst is essentially formed of a crystalline hydrogen aluminosilicate of type Y having a structure with rigid three-dimensional networks characterized by uniform pores with a diameter of 6-15 A.
Still according to the invention, it has been discovered that
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It is possible to efficiently carry out the catalytic conversion of hydrocarbons in the presence of a very active and very selective catalyst essentially consisting of a crystalline hydrogen aluminosilate of type Y.
We get the latter
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alumlnosilicate by replacing preferably almost all the alkali ions * of a crystalline alkali alu: nino8il1cate of the Y type with hydrogen ions. In order to effect this replacement, the crystalline alkaline alkali aluminoilicate of the Y type can be contacted with a fluid containing hydrogen ions, under conditions such that the zeolite structure of the aluminosilicate is not destroyed. Another effective way to
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replacing the alkaline ions involves bringing the alkali aluminoailicate into contact with a fluid containing ions. & m: 1Onlum, then heating the ammonium aluminosilicate obtained to effect the decomposition of the ions. ammonium with the release of 1m3 'long hydrogen replacing alkaline ions
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initials.
It was found that a cracking executed the tidw of the 81wt1no.ll1cat. of crystalline Y-type hydrogen thus obtained gives a high yield of useful product.
The alkali metal aluainosilicates used in the preparation of the catalyst of the invention are those called in the art zeolites Y. The latter are particularly described in Belgian patents n-577,642 pr6064e "ent described and n8,598,582 pr'o4d.ent describedpet
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they can be advantageously prepared by the process of and $ patents @ The molar composition of these zeolites comes within
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the formula, 61balfl t 0.9 + 0.2 ..2. A1, 203 3-6.3 8102 9 Duo.
The above seolito, used in the preparation
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of the present catalyst having a uniform pore structure
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comprising openings characterized by an etteotif pore diameter 4. 6-15 1.
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The catalysts used in the process are prepared
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by subjecting the crystalline alkali aluminosilicate 1 o1.-des-! seen us exchange of bases with ions of the type already mentioned, so as to replace at least 70% and preferably more da N0% of the initial alkaline ions. i a * series 4l.otl'OlIO- trtc * B of which one speaks lot is that which is defined in the eüanabook of Chaalttry and Ph7.1c .., 43bae edition, edited by Chaalcal Rubbar Publithini Company.
We can prepare the $ catal1'.ur. of the invention by int1JatCIent mixing, on the one hand a crystalline alkali alurainosilicate 1 having a structure with rigid three-dimensional networks characterized by an effective diameter and a pore size of 6-15 2, in a finely divided form in which the particles generally have an average diameter of less than about 0 microns and preferably less than about 15 microns, on the other hand a suitable binder such as an aetallic powder, an ar-
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wing or an inorganic oxide gel, then subjecting the resulting composition to a base exchange with virtually elimination.
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complete with alkali metal,
by treatment with a solution containing ions of one or more types selected from the group which includes the metals interior to sodium in the
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electromotive series # calcium # tmatoniun and hydrochloride ions and then, om hnnt, drying and calcining the resulting composition. Alternatively, preferably, the alkali luminoillicate can be subjected to a berry exchange as above before mixing it with the binder.
In this method, the mixture formed by the finely divided aluminosilioate is washed pr "lab1e.lI8nt under the exchange of bases, distributed and maintained in a suspension in a matrix of the binder,
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an exchange of bases is carried out where necessary to remove the non-political alkali metal from the binder, it is dried and calcined
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retort above * The content of exchangeable alkali u5ta1 in the catalyst compositions obtained by the above processes is preferably within 1 3% and more especially in
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less than 2% by weight.
The maximum alkali metal content that can be tolerated in the final catalyst composition depends in part on the nature of the cation. So when the cation is a rare earth metal or a combination of ions
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metal and hydrogen ions, up to 3% by weight of exchangeable alkali metal can be tolerated. In the case of man- genesis and alkaline earth metals such as calcium, the residual amount of exchangeable alkali metal is hampered.
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groove maintained below: 1.1 and preferably below 1.5% by weight.
To get the intimate blend of s. wa1.n.o1111oat. finely d.1 rt "and a binder such as a metal powder, a clay or an inorganic oxide hydrogel, the two materials can be passed together in the ball mill for an extended time, preferably in the presence of water, under the conditions required to reduce the size of
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i'sluminoaüioate particles having an average diameter of less than 40 microns and preferably less than 81% OR. luis 00 mixing process is less interesting than that which CCID81I- te to disperse 1 il alumjmo silicate any drill * finely divided in a hydrated mineral oxide, for example a hydrosol or
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a hydrogel.
According to this process, the divided alWR1nosilicate can be dispersed in a hydrogel or hydrosol already prepared, or, which is preferable when the hydrosol is characterized by a gelation time: Lon short, the hydrogel or hydrosol can be added. finely divided aluminosilicate with one or more of the reagents which serve to form the hydrosol, or else mixed,
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as a separate stream, to hydrosol-forming reactant * streams, in a mixing nozzle or other device in which the reactants are contacted in time.
As noted above, it is desirable that the aluminoailicate introduced into the hydrosol have an average particle diameter of less than about 40 microns and preferably less than 15 microns, and between 2 and 7 microns when we break up large particles. It has been found that the use of an aluminoailicate having an average particle diameter greater than 40 microns results in a phy-
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sically low, whereas the use of an aluminoailicate having an average particle diameter of less than 1 micron gives a product of low diffusibility.
The inorganic oxide hydrosol containing the powder sets into a hydrogel after a suitable time and the resulting hydrogel is subjected to base exchange if zeolite alkali metal has been introduced due to the use. of an alkali silicate, and then washed, dried in a
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gel and thermally activated at a temperature above the melting point of the incorporated aluminosilicate powder.
It has been found that the product obtained, which is essentially formed of an aluminosilicate of type T, the cation of which is constituted by
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tube, separating or jointly by a metal less than
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sodium in the electromotive series or by calcium, ammonium or hydrogen ions, and which is suspended uniformly distributed in a matrix of mineral oxide gel, has remarkable properties. as a catalyst for hydrocarbon vapors.
In addition to the aluminosillicate Y described above, it has been found desirable in certain cases to include in the catalyst matrix a secondary solid additive also in finely divided form, generally with an average particle diameter of between 1 and 40 microns, capable of making the composition more diffusible. This additive may be inert or it may contribute to the overall catalytic activity of the final catalyst composition. The amount of this additive can be up to 40% of the weight of the composition.
Generally, when the catalyst is in the form of gel beads, the average particle diameter of the additive is less than 10 microns. Suitable additives for the above use are, for example, clay alumina, zircon, barite, charcoal, wood powder, silica, recycled fine particles of catalyst, magnesia, fine particles. used cracking catalyst, and various natural minerals and rocks. These additives can remain in the final composition, or in the case of combustible materials such as charcoal or wood powder, they can be removed beforehand as a result of a preparatory treatment applied to the catalyst, or as a result of its use at high temperature.
The binder which constitutes the matrix of the catalyst must be thermally stable under the conditions in which the conversion reaction is carried out. Thus, it is contemplated to use solid porous adsorbents and carriers of the type previously employed in catalytic operations, in conjunction with crystalline aluminosilicate of
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typt Ï describes d, .dütï.
These materials may be catalytically inert or they may have intrinsic catalyst activity or activity attributable to * close association * or reaction with the crystalline aluminolllate of type Y * These materials include, for example, gels. dried * mineral oxide and the gelatinous precipitates of alne, silica, zircon * # of mmtndsia, hafnium oxide, thorium oxide, titanium oxide, boric anhydride and mixtures. of these oxides with each other and with other constituents. Other suitable binders include premium metal powders, charcoal, mulllte, kieselguhr, activated charcoal, bauxite, silicon carbide, sintered alumina * and various clays.
Preferably
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a1wnino81l1oatt is intimately associated with a hydrated oxide such as an inorganic oxide hydrogel or an ergil, as indicated above.
Although mineral oxide gels can be used as gangue in general, it is preferable that the mineral gel
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ral is an oogel of silica and an oxide of at least one metal of groups IIA, IIIB and IVA of the Periodic Table. These constituents include, for example, alloy * systems - alumina, silica-magnesia, silica-zirconia, silica-haf oxide.
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niua, silica-thorium oxide, silica-beryllium oxide, silica-titanium oxide, as well as ternary combinations such as millee-maum systems: Lne-oxido de thorium, garlic * - alumlne-tlrcone, .111ct- alumina-mané.le and .111ct- # ané.le- zirccnt.
In the above gels, silica is generally present as the main constituent and the oxides of the salts are present as a result. Thus, the silica content of these gels is generally between 55 and 100% by weight. metal oxide content varying from 0 to 45% and weight. Laws
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erase oxide hydrochloride used herein and the hydrogelas derived therefrom can be prepared by any method well known in the art, for example ortho-hydrolyzate can be hydrolyzed.
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ethyl silicate, acidify an alkali silicate which may contain a compound of a Metal which is desired COI'lts .... the oxide with silica, etc ...
The relative proportions of finely divided crystalline luminouillest and gangue can vary widely, with crystalline aluainosilicate being about 1-90, and most common are about 1-50% of the weight of the composition, particularly when the latter is. prepared in the form of pearls.
The catalyst of the invention can be prepared in any physical form desired. Preferably, it is used in the form of small fragment of the size most suitable for the job under the particular conditions.
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lières in question. So the catalyst can be the whole tome of finely divided powder or we form it
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grains of 1.6-3.2 m in size, which are obtained for example by agglomeration, molding or extrusion according to well-known techniques *. We can leave a hydrosol
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with the addition of crystalline aluminoailicate powder, it solidifies into a hydrogel which is then dried and which is divided into pieces of the desired size.
The gel pieces thus obtained are generally of irregular shape, It is possible to obtain pieces of gel of uniform shape by
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extraditing or granulating the hydrocel containing the aluminosilicate. It is also possible to introduce the hydrosol into the perforations of a perforated plate and hold it there until the soil has set into a hydrogel, after which the pieces of hydrogel formed are removed from the plate.
A particularly practical method consists in preparing the catalyst in any form of spheroidal particles dispersed therein.
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alustinosillcate powder in a hydrosol and by introducing globules of the hydrosol obtained in a manna of liquid immiscible with eru, for example in a medium
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oily in which the hydrosol globules take in hydrogel and then arrive in a lower layer.
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from which they are removed for subsequent processing operations such as bass exchange, water washing, drying and alkination.
The larger spheres are usually between 0.4 and 6.4 m in diameter while the smaller spheres generally called micorospheres and formed by spray drying or other well-known techniques have a diameter of between 20 and 300. micron oar. It is particularly advantageous to use particles of spheroidal shape in hydrocarbon conversion processes. where the catalyst is subjected to continuous movement, such as the moving compact layer process, the fludified layer process, etc.
In the case of the immobile layer, the spherical catalyst particles ensure effective contact between the reactants and the catalyst by avoiding pathways.
While the initial formation of a hydrosol which sets in a short time to give a hydrogel in the form of beads is an essential point in the manufacture of a spheroidal catalyst, it is also possible, particularly when The catalyst is prepared in any form other than spheroidal using a matrix comprising a gelatinous precipitate of hydroxide at varying degrees of hydration or a mixture of a hydrogel and a gelatinous precipitate gel. The word "gel" as used herein denotes hydrogels, gelatinous precipitates and mixtures of both. On the other hand, the gangue may consist wholly or partially of a clay, particularly a clay of the genus. montmorillonites or kaolinites, crude or treated with an acid.
Another class of materials useful as gangues includes powdered metals not subject to oxidation under the reaction conditions. Suitable metal powders include, for example, aluminum and iron alloys such as stainless steel and various
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other metals characterized by their stability under working conditions.
Other materials suitable for gangue in the catalyst composition of the invention include charcoal, graphite, bauxite and other binder compatible with the crystalline metal alumosilicate and thermally stable in the conditions. ditions of temperature where the catalyst is used As we said above, 1 JI crystalline alkali aluminc silicate Y is subjected to an exchange of bases, Among the metals which little-will be used ,, we will mention manganese, alkaline metals earth metals such as calcium and magnesium, rare earth metals such as cerium, praseodymium, lanthanum, neodymium, samarium, gadolinium and their mixtures.
The base exchange is carried out so as to replace at least 70% and preferably more than 80% of the initial alkaline ions by ions of the group already mentioned, and to reduce the content of the catalyst below 3%. 6changeable alkali metal finish. The alumnosilicate in finely divided form bound in all aggregate particle form with a suitable binder or gangue, can undergo the base exchange before or after intimate mixing with the binder. The base exchange is carried out by treating the product with a solution containing the ions which it is desired to introduce into the aluminosilicate. It is envisaged to use for the base exchange any innisable compound providing hydrogen ions, ammonium or the metals mentioned above. Generally, an aqueous solution of these compounds is used.
A particularly effective base exchange solution is one which contains one or more metals interior to sodium in the electromotive series and ammonium ions, including complex ammonium ions, the ratio of metal ions and
Ammonium ions being between 10: 1 and 1: 100 so as to replace the alkaline ion by the metal ions in question and the ammonium ions. The exchangeable alkali metal content
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of the finished strength should be less than about z and preferably within about 2% by weight. The 4chcl8 solution of bases can be contacted with crystalline aluml-ODdleate in any form of fine powder, pellet. Compr1 .., extruded dough, opheroidal bead or particles of * other shape.
It has been found that the desired base exposure can most easily be achieved if the alkali lumi- nosilicate subjected to the treatment has not been subjected to a temperature or greater than about 315 "C. The temperature at which the exchange is effected.
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The base can vary widely and generally from the temperature of sandblasting * to a temperature elevated but below the boiling point of the treatment solution. Although the volume of the base exchange solution can vary widely, generally an excess is used and this excess is subtracted on contact with the crystalline aluminosilicate after an appropriate contact time.
The contact time between the base exchange solution and the crystalline aluminosilicate,
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in all cases of s-accidental contact, is calculated so as to replace the alkali ions to an extent such that the exchangeable alkali metal content of the final catalytic composition is within 1 3% by weight. It will be understood that this contact time can vary widely depending on the temperature of the solution and the compound of the bases. Thus the contact tempo can range from a few hours for small particles to longer times of the order of several days for large particles.
After the basas exchange treatment, we remove
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the product of the solution of tr & .1t8Q81t. If desired or necessary, the anions can be removed. Introduced following the treatment with the base exchange solution by washing the treated composition for the time required so that it is free * of these anions . We then dry the
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product washed, usually in air, to remove all of the water. Although drying can be carried out at room temperature, it is more satisfactory to facilitate the removal of moisture by maintaining the
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produced between 65 and 315'OC for 4-48 hours.
It is then possible to subject the dried material to calcination by heating it in an inert atmosphere, ie under an atmosphere which has no harmful influence on the catalyst such as air, nitrogen, hydrogen, flue gases, helium or other inert gases. * General-
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However, the dried material is aired at a temperature of about 26O-820 ° C for at least about 1 hour, usually 1-48 hours.
It has also been found that the catalytic selectivity of the above composition is greatly improved if it is
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subjected to a moderate treatment with water vapor. Steam catalyst expansion is a very desirable operation in order to obtain a product capable of giving increased gasoline yield. We can lead the treatment to
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steam between 200 and 790 ° C approximately, for at least approximately 2 hours. Usually, steam is used at about
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510-760C with a treatment time of about 2-100 hours.
On the other hand, one can use an atmosphere comprising a significant amount of vapor, for example at least about 5% by volume, mail containing air or other convenient gas.
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they are inert to the composition to be treated and such mixtures may be desirable in certain cases, with relatively high temperatures, in order to avoid possible deactivation of the catalyst. The steam treatment can be carried out at pressures varying from the level
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atmospheric to about 35 kg / cm. 2.
The purpose of the above-mentioned steam treatment is to reduce the specific surface area of the calcined composition. So . it is particularly preferable to subject the calcined composition
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to steam treatment to reduce its specific surface area by at least about 20%, without exceeding about 75%.
The reactions catalyzed by the crystalline lumniosilicate compositions described herein include the transformation of catalytically convertible organic compounds in the presence of acidic groups of the catalyst. Typical of these reactions include the cracking of paraffinic, aromatic lefomic and npathenic hydrocarbons. and mixtures thereof, for example of petroleum fractions, such as those which have the gas oil boiling range; the disproportionation of aromatic compounds, the dehydration of alcohols with the formation of olefins and ethers; hydration of olefins to alcohols, isomerization and polymerization of olefins, iaomerization of terpenes, alkylation of iaoparaffinea and dealkylation of aromatic hydrocarbons.
The storming of hydrocarbons represents a particularly advantageous application of the catalyst of the aluminosilicate type described here, since the nature of the products can easily be regulated. In this process, the catalyst can be used as a seed in a fixed bed operation, or in a moving compact bed or fluidized bed operation. The general working conditions cover a wide range given the wide utility of catalysts.
It is generally desirable to conduct these processes at a temperature of between about 260 and 650 and at a pressure varying from a subatompheric level to several hundred atmospheres. In any case, the contact time of the oil with the catalyst is adjusted according to the conditions, the particular raw material and the particular results which are desired, in order to obtain a notable cracking with the formation of products with an internal boiling point.
The cracking activity of the catalyst gives the lean 4% its ability to catalyze various conversions
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of hydrocarbon and is expressed here as the percentage of
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conversion of a United Mats * gas oil which has a boiling range of 2-S1Q "C to = 9 gasoline which has an end boiling point of 210C, when vapors of gas oil through the catalyst at 468,482 ° Ct at approximately atmospheric pressure, with a flow rate of 0.6-16 volumes of liquid hydrocarbon per volume of catalyst per hour, with 10 minute times between regenerations .
It has been found desirable, in order to analyze the results obtained * with the catalysts described here, to compare them with the results obtained with a commercial cracking catalyst formed from silica and alumina gel and containing about 10% alumina by weight, L The activity, the stability and the exceptional selectivity of the catalyst of the invention are revealed by the comparison of the product yields obtained with this catalyst and the product yields obtained with
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the usual silica-alumina catalyst, at the same level of conversion.
The following examples illustrate the invention without limiting it.
EXAMPLE 1
A crystalline sodium aluminosilicate of type Y is prepared from the following reagents!
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A - Solution d. s11ge 1551 cm3 (1870 s) of colloidal silica containing 0.361 g of 8io2 per cm3.
Bu sodium alumDte solution 75 g of NaAlO2 (4l, 7 by weight of Al2O3, 30% by weight of A20) 330 g of NaOH (77.5 by weight of Hz0) 1345 cm3 of g20.
The gol4tto g ot-4 are mixed. to about 2790 by pouring solution a into the iqlutiqp 4, 9 fool sharp-
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8M1 \ b slang * PlncSab \ #ntlron 1/2 hour .. Leaks OA'8 'l' there boils Obtained at a tben1que trfclteaent at'93 for 42 hours. We then separate * by tlltrat10D: ', -. solid liquid that floats. We lare 1 tourt.au mifÊèw; .,, gold. ?: ../, voltunt of water per volume of boiling Initial * for '1.' ,:, -, 1! , .....- ;. } .çr ':: 4' ,, t ;.
1 * cMttiqu <Hbr <. 4 & ± É $ ai To pr4p * r r the competition d * c t .xep1! F:,!: '' '.S <:'. .:., t ',, x..3 disperses 101 by weight d. the doUte Y prepared * oo.:f: a <.rxy ",, ¯c'f, r" 'T'. '' above in a * pitch d * .l tilioe-elumint Qontaap ',' '; ..t. ; ..-. '¯¯, Tir on 9 .'-' 4th silioe and 6% alumina by weight. ¯ ::, t =, k;, - We use the following * r6aatives: .. 'fr. (:;:.' ¯yli: c ^ tCTy'2 1 a ..
ǯ Solution d. tilicat. , '.-' t- '1) .4.,' 4 kC sodium silicate (281 '.'. VIII r: 8.9 di 'a20, 62.6 d * B20 in weight: - :; : - 2) tI, here d'ttu; <ç: '"i.,' ;, r- = 2) 2.24 KI of water '' .. u, <. - ',' u '; ts,. ::. wr.r. é, 2.24 d * au '....; (11} \ ... ""' 0.30 IcC of aluminosilicate. 4. sodium X -, # '"(54.3 by weight 4. solids) On add solution 2 to solution 18Q while stirring frequently, to obtain a * solution which *. Vv! 1 * half d * 1.182 at 16 ° C.
D - Acid solution '"': '.' :: i'i, - 25.90 xI of water!> -.: fi: '* 1.92 kg of III2 (SO) 3.1.8 Ii20' -V bzz .. ".., ... rt 0.90 kg d * B2BOI. (at 97) dmsitd at 25 C i 1.056. .Y.,%:,:, - We pass the solutions above j pass the solutions, ", '.' ';)':;: 'F .r..Jf a t1st. of 394 cm3 / min of 801utl9fi. # ', -tSa?' - 'for 374 cm3 / min of solution C. The hydrosol obtained. pe h. 4âpgt,' '"7t ..... -f {- s {1 - pH 8.5; we introduce it under your own. of .1obu1 "-, ::," <>:;: i '.'. ' .. =,. 'i,: yG'v: s'' -r ..
F. <=, mass of oil where it takes in beads 4'h7dro & !, j (.. '\.:; Seconds at 17 C.'. ':,. (".; 3: W-j' j The hydrogel in beads is subjected to a .Ch8nIé ''.: "bases with an aqueous solution. to 2 d (by weight 4. chïoTUSpM,
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rare earths containing 0.63% etium chloride, 0.33% lanthanum chloride, 0.06% praseodyne chlorurt 0.23% neodymium chloride and traces of samarium chloride, gadolinium chloride and other rare earth chlorides. The base exchange is carried out using 12 contacts (9 contacts of 2 hours chreun and 3 contacts of 20 hours each) with 1/2 volume of solution to 1 volume of hydrogel parles. .
The hydrogel is washed which. undergone the exchange to free it from soluble union, it is dried for 24 hours in air at 132 ° C., conditioned in air for 10 hours at 538 ° C. and treated with water vapor at 1, 05 kg / cm2 and 1649 C losing 30 hours and for 60 knocks *.
The finished composition contains 0.21% by weight of sodium and its content of rare earth oxides is 10.8% by weight. The specific surface area of the product steamed for 30 hours is 195 m2 / g and that of the product steamed for 60 hours is 167 m2 / g.
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WLEAU 1
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¯ ..1 pucrlDtlQD.
OanBue S1 / J.1! (9U6) Partlcultt finti ia / U / 8i (13X) Concentration 10 s Ide% go of buet solution RRC136H C
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<tb> Concentration <SEP> 2
<tb>
<tb>% <SEP> in <SEP> weight
<tb>
<tb> composition
<tb>
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! ta.% by weight 0.21 (RE) 20,. by weight 10, $ Phyalouei properties Specific surface area 2 / t harsh treat 1 la iq (i) 167 (2) Tapeur treat 3'95 (1) 16'7) yaluat1on catalvt1au8 Conversion% enllole 63.0 bzz relative flow. h. 53.7 10 RVP gaa-oi, in flight. 55, z 53.7 excess C4 '.. by volume 10.2 batches C5 + gasoline,% daytime 52 # 5 51.1 total C408% approx volume 12.9 13.3 gas 88C,: C by weight 6 # 4 5.1 coke,% by weight vt erBqnge T * l 10 RVP Il in "f01Ut! 8 + 8, e 5 excess b4 'by volume - 4.8,. 2.9 C- + gasoline,% by volume + 8.4. + $ 5 total, '% by volume 4.2 -3r2 ¯If .. place% weight 1 8 ....:
2 # 6, wt% - $ 1 -2 coke, wt% - 2.7 eurerott yield of C5 + gasoline compared to 6i02 / A1z03AFX (###) # 2.2; 24
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(.) EZ earth metals Taret M coùrc1al silica-alumina catalyst containing about 90% of 8i02 and lO of A120, (...) zeolite lJxay & nt rub1 a cutout 4.b ....... 0 ohlo Te of rare terrt and n1um, and contained in a gel matrix 8102- Al20)
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(1) treated for 30 hours at 649 * C and 1.05 kg / cm2 with 100% water vapor (2) treated 60 hours at 649 C and 1.05 kg / cm2 with 100% water vapor.
As can be seen, the data for the catalyst of Example 1 is compared, with the results obtained using a commercial silica-alumina cracking catalyst at the same conversion, and also with the results of a catalyst. comprising 10% by weight of type X sodium aluminosilicate dispersed in a gel matrix comprising 94% silica and 6% alumina by weight, the catalyst having undergone base exchange with combined solutions of sodium chloride. rare earths and ammonium, down to a low residual sodium content.
The data in Table 1 demonstrate the catalytic advantages of gangue type Y exchanged aluminosilicate over the comparable type X aluminosilicate, as well as the very significant improvement in activity and selectivity over usual commercial silica-alumina catalyst, EXAMPLE 12-3
The compositions of these examples are prepared in the same manner as that of Example 1, except that the base exchange of the beaded hydrogel is carried out with an ammonium chloride solution.
Thus, the exchange of the hydrogel in beads for these two examples is carried out by contact with an aqueous solution containing 1% by weight of ammonium chloride, using 12 contacts of 2 hours each with 1/2 volume of solution per hydrogel volume. The hydrogel is then washed, dried and conditioned as in Example 1. The composition of Example 7 is steamed for 30 hours at 1.065 kg / cm2 and 649 C while the composition of Example 7 is steamed for 30 hours. Example 8 is treated for 24 hours under the conditions
Indicated $.
<Desc / Clms Page number 25>
EXAMPLE A
The composition of this example was prepared by both base exchange 200 g of the Y zeolite prepared cocus in Example 1 with a 5% by weight aqueous ammonium chloride solution. The base exchange at 82 ° C was carried out using 12 contacts of 2 hours each with 1/2 volume of solution per volume of slurry. The exchanged material is washed, dried and conditioned as in Example 1, then treated with water vapor at atmospheric pressure for 20 hours at 663 ° C.
The composition thus obtained contains 1.19 sodium and 27.0% alumina by weight and it has a specific surface area of 66 m2 / G EXAMPLE 5
The composition of this Example is prepared in the same manner as for Example 2, except that the sodium aluminosilicate is of type X and is present in an amount corresponding to 25% by weight.
A base exchange of the hydrogel beads of this example was carried out with a 2% by weight aqueous solution of ammonium chloride at room temperature, using 8 contacts of 2 hours each with 1/2 volume. of solution by volume of hydrogel beads. The exchanged hydrogel is then washed to rid it of chloride, dried in air at 110 ° C, conditioned in air at 538 ° C for 10 hours and it is treated with water vapor at 1.05 and 649 C for 24 hours.
The cracking activity of the composition of Examples 2-5 was tested as described above, and the results are shown !! in Table II.
<Desc / Clms Page number 26>
TABLE II
EMI26.1
Example no 2 3; pescri.ption 8i / Al (94/6) Si / Al (94/6) Si / Al (94/6) gangue s1 / ll (9416) s1 / .u (9416) S1 / ll (9416)
EMI26.2
<tb> gangue <SEP> is
<tb>
EMI26.3
atièrea tinea: Avsi type JalJ1! S1 (13I) lalAl / S1 (1)!) t'll / S1 (13I) laIS1 (1JI) concentratign 10 100 E Solution h of baaca IR, 4C '1H4C1 liH4Cl IIR4cl Solution IR4Cl
EMI26.4
<tb> Concentration, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 1
<tb>
EMI26.5
Ç01tlDOS 0.3 Na, by weight z 0.3 1.19 1 * 1 09 Al203 'by weight 8.1 27 # 0 1316 fr911 hyslaues g 0.96 0.82 0.66 o, if r;): & . <13 apparent pec1f1que :. g / c: a Os 0.82 0.66 0.81 specific surface area, m, 2 / g after treatment with the Tapeur 137 136 Evaluation c8t¯lyt1 61 53.2 30.0 Conversion, in volua. 43.2 60.3 51.3 .3.3 6119 53.2 30.0 Relative flow rate h'1 4 2 3 10 Relative RVP, volume sorting 38.3 49.4 43.7 37.9 50.7 47.2 2''S Excess C4,;
by volume, 6 12.7 10.5 7.5 13.1 9 # 3 4.2 CS + gasoline, by volume 36.3 .7.1 41.7 36.0 4g, i, 7 25'a. total C4 ':' in voli, - 9.6 1.4.9 12.4 9.4 lS, 4 n, 'S, a Dry gas,% by weight 4.5 7.4 5.7, 4 7.4 5.2 3.1 Coke, wt% 0.9 1.7 1.1 1.2 r 0.99 1.0
<Desc / Clms Page number 27>
TABLEAO II (sote)
EMI27.1
O M C- * # ir? f? f? ² $> "9,. M <C <0 i i? I <i t r-1 r1 f1 no h s? -F * f #? 1 '
EMI27.2
<tb> cont
<tb>
EMI27.3
<f \ t- CIL + q + -5, H.
T T? #ri N '13 y? ? T? T 0
EMI27.4
<tb> yseut <SEP> usual
<tb> e
<tb> a
<tb> volme
<tb> ume
<tb> s
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> lmerclal <SEP> closed <SEP> from <SEP> c
<tb>
EMI27.5
s. mi 5 S. S c '3 w P4 nitC "*' '] 44 Û It a'0 93 ti tgU4.
1 * fi r
<Desc / Clms Page number 28>
The catalytic data in the table above show that the aluminosilcates Y are active cracking catalysts which have better selectivity than the usual silica-alumina catalyst. In order to make a direct comparison between the catalysts of Examples 2 and 3 and the rare earth catalyst of Example 1, the former must be operated under conversion conditions at a fine relative flow rate 2 h-1 At this flow rate, the activities of the catalysts of Examples 2 and 3 are respectively brought to 60.3 and 61.9% conversion by volume.
These acid catalysts exhibit good selectivity at this level of conversion, the selectivity being improved to the detriment of the cone and with dry gas, with a low loss on the total C4
The data in Table 11 further show that the catalyst of Example 2, containing 10% by weight of sodium aluminosilicate Y approximates the activity of pure material, which is the catalyst of Example 4, then even that it was steamed much harsher. These data show that when a type aluminosilicate is incorporated into a silica-alumina matrix and then base exchange is carried out with an ammonium chloride solution, the stability of the alumosilicate is increased.
Although the reason for this strained natural increase is not known with certainty, it appears to be due to the synergy between the acid aluminosilicate type I and the matrix which contains it.
It is also seen from the data in Table II that the catalyst of Example 5 prepared from type X aluminosilicate is much less active than the catalyst of Example 12 which contains less of the aluminosilicate. but of type Y.
The following examples serve to demonstrate that hydrated alumina and hydrated clay can be used as gangue to prepare dilute Y-type rare earth aluminosilcate catalysts exhibiting exceptional catalytic properties.
<Desc / Clms Page number 29>
tional EXAMPLE 6
The crystalline sodium aluminosilicate Y was prepared as in Example 1. 230 g of this product were subjected to base exchange with a combined aqueous solution containing 55 by weight of LaC13.6H20 and 2 by weight of BH4C1 for 48 hours. continuously, using the equivalent of 24 2-hour changes, with one volume of solution per volume of Douillie. Wash the exchanged way to rid it of soluble anions and dry it.
Mixing 30 g of the dried powder with 90 g of hydrated alumina containing bb.5 of solids at 538 C causes the mixture to be mixed in a mixer by adding 150 cm3 of water to dilute the mixture into a homogeneous mass. The mixture is dried in air at 110 C for 24 hours, then granulated and sieved into 4.8 x 2mm particles. The particles are calcined for 10 hours at 538 C and then treated with steam for 24 hours at 649 C and $ 10.5 kg / cm2
The resulting composition contained 0.35 wt. Sodium, 4.25 wt.% La 2 0 and had a specific surface area of 172 m / g after steam treatment.
EXAMPLE 7.-
One prepares the composition as in Example 6, if so! is that the exchange solution ae boxes contains 5% by weight of rare earth metal chloride (RC13.6H20) and 2% by weight of ammonium chloride and that a hydrated clay is used as diluting gangue.
In this example 22 g of the exchanged and dried material are mixed with 76 g of crude clay (88% solids) at 538 ° C. The dry mixed product is then granulated, calcined and treated with water. steam as in the previous example.
The final composition contains U.44 wt. Sodium, 4.0 wt.% Rare earth oxide and has a specific surface area of 105 m2 / g after steaming.
<Desc / Clms Page number 30>
The characteristics and the results obtained in the test of the compositions of Examples o and 7 with regard to their cracking activity as indicated in Table III;
TABLE III
EMI30.1
<tb> Example <SEP> 6 <SEP> 7
<tb>
<tb> Description
<tb>
<tb> gangue <SEP> 75% <SEP> alumina <SEP> 75% <SEP> clay
<tb> hydrated <SEP> hydrate *
<tb>
<tb> Material <SEP> finea
<tb>
EMI30.2
Type La.i1x RETIE
EMI30.3
<tb> Concentration <SEP> 25 <SEP> 25
<tb>
<tb> Composition
<tb>
<tb> Ma, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 0.3 <SEP> 0.44
<tb>
EMI30.4
(RE) 20), z. Weight, 25 4.0
EMI30.5
<tb> Property, <SEP> physics
<tb>
<tb> Specific <SEP> surface <SEP> after
<tb> treatment <SEP> has <SEP> the <SEP> steam,
<tb> m2 / g <SEP> 172 <SEP> 105
<tb>
EMI30.6
Catalan evaluation
EMI30.7
<tb> Conversion, <SEP>% <SEP> to <SEP> volume <SEP> 64.5 <SEP> 77.2 <SEP> 66.8
<tb>
<tb>
<tb> Dedit <SEP> relative, <SEP> h-1 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> Rvp <SEP> diesel, <SEP>> <SEP> en
<tb>
<tb> volume <SEP> 59.2 <SEP> 60.6 <SEP> 65.1
<tb>
EMI30.8
Excess C4 'by volume 8.9 16.2 11.8 C5 + Eence,% by volume 55.9 58.1 551 Total C4' by volume 12.2 lts, 8 bzz
EMI30.9
<tb> Gas <SEP> dry,% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 5.6 <SEP> 10.1 <SEP> 6.3
<tb>
<tb> Coke, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 2.0 <SEP> 4.4 <SEP> 2.6
<tb>
<Desc / Clms Page number 31>
TABLE III (continued)
EMI31.1
<tb> Example <SEP> 6 <SEP> 7
<tb>
<tb> Advantage <SEP> over <SEP> the <SEP> catalyst
<tb>
EMI31.2
;
Q: fttitY8r 10 RVP, volume% +12.2 +8.6 +10.1 Excess C4 'in volume - &, 5 S, 4 -Â, 7 C5 + gasoline,> in volume +11.1 +7, 7 +9.1
EMI31.3
<tb> Total <SEP> C4,% <SEP> in <SEP> volume <SEP> -5.4 <SEP> -4.4 <SEP> -3.7
<tb> Gas <SEP> dry,% <SEP> in <SEP> weight <SEP> -2.9 <SEP> 0.9 <SEP> -2.6
<tb>
<tb> Coke, <SEP>% <SEP> en <SEP> polo shirts <SEP> -3.4 <SEP> 3.6 <SEP> -3.2
<tb>
<tb> <SEP> advantage of <SEP> yield
<tb>
EMI31.4
C5 + gasoline compared to 6102 / Al20) -REHX (**) +5.1 ¯¯- +3.2 (x) commercial silica-alumina catalyst containing approx.
EMI31.5
9u> de 8io2 and 1u dJÀ1293 (XX) 13% zeolite having undergone an exchange of bases with chlorides! of rare earth and ammonium and contained in a gel matrix
EMI31.6
8102-A1203.
PLEMPLE 6? -
This example demonstrates that a catalyst with good activity and selectivity can be prepared using
EMI31.7
reading a rare earth aluminosilioate Y which has undergone a prior exchange, together with additional pulverized material to increase diffusibility. The fines consist of 5% by weight of rare earth aluminosilicate X and 24% by weight of ar-. gile which has an average particle diameter of 4-5 microns. The resulting beaded hydrogel is subjected to a base exchange, washed, dried, conditioned and steamed.
The final composition contains 0.18 wt. Sodium, 0.95 wt. Rare earth oxide and 16.bwt.% Alumina.
The specific surface of the composition after steam treatment is 126 m2 / g
Table IV shows the results given by the cracking activity test of the composition of this example!
<Desc / Clms Page number 32>
TABLE IV
EMI32.1
<tb> Example
<tb>
EMI32.2
e, çr1 \? t1on Gangues bi / Al (94 8102-6 À'2 "3)
EMI32.3
<tb> Fine <SEP> materials
<tb>
EMI32.4
Type 5% KEX 24% clay Concentration Bebange Oe bageai
EMI32.5
<tb> Solution <SEP> NH4C1
<tb> Concentration, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 1
<tb>
<tb> Contacta <SEP> 1-24 <SEP> hours <SEP> continuous <SEP> to <SEP> the <SEP> tem
<tb> ambient <SEP> temperature, <SEP> equivalent
<tb> pera <SEP> <SEP> changes of <SEP> 2 <SEP> hours
<tb>
EMI32.6
CompoaitiQn
EMI32.7
<tb> ba, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 0.18
<tb>
EMI32.8
(HE) 203,% by weight 0.95 Au by weight read,
b roprlété5 physiouea
EMI32.9
<tb> Apparent specific <SEP> <SEP> weight <SEP> g / cm3 <SEP> 0.78
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Specific <SEP> surface <SEP> after <SEP> treatment
<tb>
<tb>
<tb> to <SEP> the <SEP> steam, <SEP> m2 / g <SEP> 126
<tb>
EMI32.10
CaliilytIQ33.1 Rating
EMI32.11
<tb> Conversion, <SEP>% <SEP> to <SEP> volume <SEP> 51.6
<tb>
<tb> Relative <SEP> flow, <SEP> h-1 <SEP> 4
<tb>
EMI32.12
10 HVP gas-Oil, i by volume 46.4
EMI32.13
<tb> Excess <SEP> C4,% <SEP> in <SEP> volume <SEP> 7.0
<tb>
EMI32.14
C5 + essetice,> in volume 43.6
EMI32.15
<tb> Total <SEP> C4,% <SEP> in <SEP> volume <SEP> 9.9
<tb>
<tb> Gas <SEP> sec, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 5.0
<tb>
<tb>
<tb> Coke, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 1,2
<tb>
<Desc / Clms Page number 33>
EMI33.1
f1àiAü IV (him you)
EMI33.2
<tb> Example <SEP> 8
<tb>
EMI33.3
Advantage over the usual catalyst d9..craaM <: <... t) '!).
1OHVP,% by volume +509 Excess c 4 '.,. by volume -4.0 C5 + easenoe,.,. by volume + 5 # 4 Total (,; 4 'by volume -3, I, Dry gas,' j. by weight -1, 2
EMI33.4
<tb> Coke, <SEP> in <SEP> weight <SEP> -1.9
<tb>
(X) commercial silica-alumina catalyst containing about 905
EMI33.5
of 510 and 10% of Al2U3.
EXAMPLE 9. -
This example demonstrates the use of a powdered metal as gangue for the above catalysts.
A Y zeolite was prepared as in Example 1 and subjected to base exchange with an aqueous solution containing 2% by weight of ammonium chloride and 5% by weight of mixed rare earth chlorides having the following composition : 1.57% of cerium chloride, 0.83% of lanthanum chloride, 0.17 of praseodymium chloride, 058 of neodymium chloride and traces of samarium chloride, gadolinium chloride and d other rare earth chlorides. The base exchange was carried out continuously for 48 hours at 82 ° C. using the equivalent of 24 2 hour changes with 1 volume of solution per volume of slurry.
The exchanged material is then washed to rid it of chloride, it is then
EMI33.6
dried 24 hours at 11U C, conditioned at 5380C for 10 hours in air and finally brought into contact with 1005 water vapor at atmospheric pressure and 663 C for 20 hours.
EMI33.7
The residual sodium content of the exchanged material is 1.32% by weight, a mixture of the aluminosilicate exchanged with aluminum powder, at a rate of 50 g of the aluminosilicate and 150 g of powder.
<Desc / Clms Page number 34>
of metallic aluminum, in a ball mill for 4 hours.
The mixture is then granulated, sieved into 4.8 x 2mm particles, conditioned for 10 hours at 538 C in air and finally treated with steam for 24 hits * at 649 C and 1, 05 kg / cm2
The composition obtained contains 0.09% by weight of sodium and 2.76% by weight of rare earth oxides. The specific surface of the composition after steam treatment is 76 m2 / g
Table V shows the results obtained by checking the cracking activity of the composition of this example.
<Desc / Clms Page number 35>
TABLE V
EMI35.1
<tb> Example <SEP> n * <SEP> 9
<tb>
<tb>
<tb> Description
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> uangue <SEP> alumina <SEP> metallic <SEP> in <SEP> powder
<tb>
<tb>
<tb> Fine <SEP> materials
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Type <SEP> REHY
<tb>
<tb>
<tb> Concentration <SEP> 2 <SEP> If '<SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Composition
<tb>
EMI35.2
Ua,;
4 wt 0.09 (RE) 2O3, wt% 2.76
EMI35.3
<tb> Physical <SEP> properties
<tb>
<tb>
<tb> Apparent specific <SEP> <SEP> weight, <SEP> g / cm3 <SEP> 0.76
<tb>
<tb>
<tb> Specific <SEP> surface <SEP> after <SEP> treatment
<tb>
<tb>
<tb> to <SEP> the <SEP> steam, <SEP> m2 / g <SEP> 76
<tb>
EMI35.4
at1Qn atalyt1Q '
EMI35.5
<tb> Conversion, <SEP>% <SEP> to <SEP> volume <SEP> 71.9
<tb>
<tb>
<tb> Relative <SEP> flow, <SEP> n-1 <SEP> 4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> RVP <SEP> gas oil, <SEP>% <SEP> in <SEP> volume <SEP> 64.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Excess <SEP> C4,% <SEP> in <SEP> volume <SEP> 12.0
<tb>
EMI35.6
c5 + gasoline, by volume 61.1
EMI35.7
<tb> Total <SEP> C4% <SEP> in <SEP> volume <SEP> 15.3
<tb> Gas <SEP> sec, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 5.9
<tb>
<tb> Coke, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 2.6
<tb>
<tb> H2,
% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 0.02
<tb>
<tb> Advantage <SEP> over <SEP> a usual <SEP> catalyst <SEP>
<tb>
EMI35.8
ae cracking
EMI35.9
<tb> 10 <SEP> RVP, <SEP>% <SEP> in <SEP> volume <SEP> +14.2
<tb>
EMI35.10
Excess C 4 '"by volume -6.9 C5 + gasoline; 6 by volume +12.8
EMI35.11
<tb> Total <SEP> C4,% <SEP> in <SEP> volume-5.5
<tb>
<tb> Gas <SEP> sec, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight-3.9
<tb>
<tb>
<tb> Coke, <SEP>,. <SEP> in <SEP> weight <SEP> -4.2
<tb>
EMI35.12
(*) commercial catalyst containing approximately 90% 61 2 and 10% Al e3.
<Desc / Clms Page number 36>
It can be seen from the data above that the catalyst obtained, containing 25% by weight of rare earth aluminosilicate and hydrogen, has superior catalytic properties. The catalytic data summarized in Table V show that this catalyst is extremely selective and gives an Advantage of about 1.2.8% by volume of C5 gasoline over the usual silica-alumina catalyst.
EXAMPLE 10.-
To prepare the composition of this example, a sodium aluminosilicate Y is subjected to a continuous base exchange with a combined solution comprising 5 by weight of CaCl2 and 2% by weight of NH4Cl at 82 ° C. for 72 hours, using the solution. total equivalent to 36 changes of 2 neurons with 1 volume of solution per volume of slurry.
The exchanged product is washed, dried, conditioned and steamed for 24 hours at 649 ° C and 1.05 kg.
EMI36.1
cm The composition, characteristics and results of
EMI36.2
the cracking activity test are shown in Table VI.
TABLE VI
EMI36.3
Ezemp3q n 10
EMI36.4
<tb> Description <SEP> sodium aluminosilicate <SEP> <SEP>
<tb>
EMI36.5
Type HA / Al / 81 (131)
EMI36.6
<tb> Concentration <SEP> 100
<tb>
EMI36.7
basic pchangg Solution aul2; dH4c: 1
EMI36.8
<tb> Concentration, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 5 <SEP> 2
<tb>
<tb> Contacts, <SEP> 3x24 <SEP> hours <SEP> continuous, <SEP> equivalent
<tb> a <SEP> 36 <SEP> <SEP> changes of <SEP> 2 <SEP> hours
<tb>
<Desc / Clms Page number 37>
EMI37.1
Abatl Vt ('U1t &> "1 ¯M. ,,
EMI37.2
Zz = L2-n- 10
EMI37.3
<tb> Composition
<tb>
<tb> Na,% <SEP> a <SEP> weight <SEP> 0.82
<tb>
<tb> ca <SEP>% in <SEP> weight <SEP> 6.8
<tb>
EMI37.4
-emprl4téo ohy3ia3de5
EMI37.5
<tb> Specific <SEP> surface <SEP> after <SEP> treatment
<tb> to <SEP> the <SEP> steam,
<SEP> m2 / g <SEP> 187
<tb>
EMI37.6
Catalytic evaluation Con'Yer: 11on,:, by volume 61.8 Relative flow rate, h-l read 10 hVP oli-gas, by volume,) 7, U Excess \ .: 4 ',. in volume V, 5
EMI37.7
<tb> C5 <SEP> gasoline, <SEP>% <SEP> in <SEP> volume <SEP> 54.0
<tb>
<tb> Total <SEP> C4,% <SEP> in <SEP> volume <SEP> 12.5
<tb> Gas <SEP> dry,% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 4.8
<tb>
<tb> Coke, <SEP> in <SEP> weight <SEP> 1.5
<tb>
EMI37.8
4 go & this on a usual catalyst
EMI37.9
<tb> of <SEP> crackers <SEP> (s)
<tb>
<tb> lu <SEP> RvP <SEP> in <SEP> volume <SEP> +11.2
<tb>
EMI37.10
Excess 1,; 4 '> in volume -4.8, + en3ence,; i in volume +10.4 Total 1 ,;
4 '% by volume -4.1 Gas <ee, anpoida -3.2
EMI37.11
<tb> Coke, <SEP> in <SEP> weight <SEP> 3-3
<tb>
EMI37.12
Advantage of efficiency C 5 + gasoline at r hkàtx (u) +2.4
EMI37.13
(*) commercial catalyst containing approximately SruG biU2 and 1 (! x A1203 (XX) 13X zeolite having undergone a base exchange with a solution of rare earth chlorides and ammonium.
<Desc / Clms Page number 38>
The following example serves to illustrate that an effective catalyst composition can be prepared by subjecting sodium aluminosilicate Y to base exchange with a solution containing manganese and ammonium cations.
EXAMPLE 11.-
The composition is prepared by subjecting to a continuous base exchange 300 g of sodium aluminosilicate X with an aqueous solution containing 2% by weight of manganese chloride and 1% by weight of ammonium chloride. Base exchange is equivalent to 36 contacts of 2 hours with 1 volume of solution per volume of slurry. The product is then washed with water to remove chloride ions, dried for 20 hours in air at 132 C and steamed for 24 hours at 649 C and 10 5 kg / c2m.
The compositions thus obtained have a sodium content of 1.49 by weight and a specific surface area after steam treatment of 52 m2 / g.
Table VII shows the results given for testing the cracking activity of this composition.
<Desc / Clms Page number 39>
TABLE VII
EMI39.1
USOVII il, \, v..crlpt1oJ1 1,, 1 1-1 alwdnOa11cat. de .oua .1011'8 1 J9hange bJI. ' bolution MnC12 + h4 '
EMI39.2
<tb> Concentration, <SEP>) <SEP> in <SEP> weight
<tb>
<tb> Contacts <SEP> equivalent <SEP> to <SEP> 36 <SEP> changes
<tb> Contact <SEP> of <SEP> 2 <SEP> hours
<tb>
EMI39.3
npo:
! 1 ton a, by weight the 'rronrl, jA8 mi C [Ute
EMI39.4
<tb> Specific <SEP> surface <SEP> after <SEP> line -
<tb>
<tb> ment <SEP> to <SEP> the <SEP> steam, <SEP> m2 / g
<tb>
EMI39.5
vlu8t19P oatalvtiQUq
EMI39.6
<tb> Conversion, <SEP> $ <SEP> to <SEP> volume <SEP> 34.7
<tb> Relative <SEP> flow, <SEP> h-1 <SEP> 10
<tb>
EMI39.7
10 RVP petrol,> by volume 33.3 Excess C, 9 by volume 4.0 cS + petrol,% by volume 31,
EMI39.8
<tb> Total <SEP> C4,% <SEP> in <SEP> volume <SEP> 6.0
<tb>
<tb> Gas <SEP> sec <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 2.8
<tb>
<tb> Coke, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 0.02
<tb>
EMI39.9
Advent, 4;
, e.-gur un- 9atalYeur usu! À de cra (iuege 10 liVP, by volume +2.8
EMI39.10
<tb> Excess <SEP> C4 <SEP>% <SEP> on <SEP> volume <SEP> -2.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C5 + gasoline, <SEP>% <SEP> in <SEP> volume <SEP> +3,0
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<tb> Total <SEP> C4, <SEP>% <SEP> in <SEP> volume <SEP> -2,
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EMI39.11
Dry gas, J6 by weight -0.9 Coke,% by weight -1.2 commercial oatalyst containing about 9U> 61 2 and 10% II