BRPI0900933A2 - catalyst for use in fluid catalytic cracking for the production of low aromatic hydrocarbons - Google Patents
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Abstract
CATALISADOR PARA USO EM CRAQUEAMENTO CATALìTICO FLUIDO PARA A PRODUçãO DE HIDROCARBONETOS DE BAIXA AROMATICIDADE. é descrito um catalisador para uso em craqueamento catalítico fluido para a produção de hidrocarbonetos de baixa aromaticidade, que compreende uma matriz de áxidos inorgânicos, preferencialmente sílica-alumina, tendo incorporado pelo menos um elemento químico dopante, escolhido dentre os metais alcalinos e alcalinos terrosos, e concentração de zeólitas nula ou reduzida.CATALYST FOR FLUID CATALYTIC CRACKING FOR THE PRODUCTION OF LOW AROMATIC HYDROCARBONS. A catalyst for use in fluid catalytic cracking for the production of low aromatic hydrocarbons is described which comprises a matrix of inorganic oxides, preferably silica-alumina having incorporated at least one dopant chemical chosen from alkaline and alkaline earth metals, and zero or reduced zeolite concentration.
Description
CATALISADOR PARA USO EM CRAQUEAMENTO CATALÍTICOFLUIDO PARA A PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETOS DE BAIXAAROMATICIDADECATALYST FOR CATALYTIC CRACKING USE FOR THE PRODUCTION OF LOW AAROMATIC HYDROCARBONS
CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION
A presente invenção pertence ao campo de catalisadores paraprocessos de craqueamento catalítico fluido (FCC), para a obtenção dehidrocarbonetos com baixo teor de aromáticos. Mais especificamente, tratade um catalisador a base de óxidos inorgânicos, preferencialmente desílica-alumina, tendo como elementos químicos dopantes metais alcalinose alcalinos terrosos.The present invention belongs to the field of catalytic fluid catalytic cracking (FCC) process catalysts for obtaining low aromatic hydrocarbons. More specifically, it is a catalyst based on inorganic oxides, preferably desilyl alumina, having alkaline earth alkaline metal metals as dopants.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
O processo de Craqueamento Catalítico Fluido (FCC) é utilizado paraconverter hidrocarbonetos líquidos de elevado peso molecular, tais como ascorrentes provenientes de refinarias de petróleo obtidas de cortes laterais detorres de vácuo, denominadas gasóleo pesado de vácuo, ou do fundo detorres atmosféricas, estas denominadas de resíduo atmosférico, ou aindamisturas dessas correntes, em frações leves de hidrocarbonetos como agasolina e o gás liqüefeito de petróleo.The Fluid Catalytic Cracking (FCC) process is used to convert high molecular weight liquid hydrocarbons, such as upstream from oil refineries obtained from vacuum-sided side cuts, called heavy vacuum gas oil, or from the bottom of atmospheric detectors, which are called atmospheric residue, or mixtures of these streams, in light fractions of hydrocarbons such as agasoline and liquefied petroleum gas.
O objetivo inicial do processo de FCC era priorizar a produção degasolina de alta octanagem, porém a evolução do mercado de combustíveislevou a valorização da produção de óleo diesel e posteriormente, asrestrições ambientais exigiram a produção de combustíveis de baixo teor dearomáticos em detrimento da gasolina, o que exigiu adaptações no processode FCC, seja por ajuste das condições operacionais, por adaptação doreator existente ou a ser concebido, ou pela mudança da formulação docatalisador ou ainda, através da combinação dessas ações.The initial objective of the FCC process was to prioritize high-octane gasoline production, but the evolution of the fuel market led to the appreciation of diesel oil production and later, environmental restrictions demanded the production of low-aromatic fuels over gasoline. which required adaptations in the FCC process, either by adjusting operating conditions, by adapting the existing or to be designed reactor, by changing the catalyst formulation or by combining these actions.
As condições operacionais passíveis de ajuste em processos de FCC,com o objetivo de maximizar a produção de destilados médios, na faixa dodiesel, envolvem:Adjustable operating conditions in FCC processes to maximize the production of middle distillates in the dodiesel range involve:
(i) a redução da temperatura de reação;(ii) a redução da relação catalisador / óleo;(i) reducing the reaction temperature, (ii) reducing the catalyst / oil ratio;
(iii) a redução da atividade catalítica.(iii) the reduction of catalytic activity.
Embora a implementação de tais medidas leve a um aumento naprodução de destilados médios, correntes de hidrocarbonetos com faixa dedestilação entre 220°C e 340°C, que posteriormente são incorporadas ao"pool" do diesel, a alta concentração de aromáticos destas correntes, quechega a ultrapassar 80% do total de hidrocarbonetos presentes, influenciama qualidade do diesel, mais especificamente, diminuem seu poder dedetonação, constatado pelo seu baixo número de Cetano, além deaumentarem sua densidade.Although the implementation of such measures leads to an increase in the production of medium distillates, hydrocarbon streams with a distillation range of 220 ° C to 340 ° C, which are later incorporated into the diesel pool, the high aromatic concentration of these streams, which is expected to occur. Exceeding 80% of the total hydrocarbons present, influences the quality of diesel, more specifically, decrease its detonation power, verified by its low cetane number, besides increasing its density.
A alta concentração de aromáticos nestas correntes dehidrocarbonetos provém da carga ou é gerada durante as reações decraqueamento, devido, principalmente, ao catalisador utilizado, as zeólitas,que favorecem a formação de aromáticos sobre os sítios protônicos docatalisador, através de mecanismos complexos que envolvem reaçõesparalelas ou seqüenciais de oligomerização, ciclização e transferência dehidrogênio.The high concentration of aromatics in these hydrocarbon streams comes from the charge or is generated during decaying reactions, mainly due to the catalyst used, the zeolites, which favor the formation of aromatics on the docatalyst proton sites, through complex mechanisms involving parallel reactions or sequential oligomerization, cyclization and hydrogen transfer.
Além de favorecerem a formação de aromáticos, os catalisadoresconvencionais para processos de FCC, mais especificamente as zeólitas,ainda sofrem com a contaminação por metais, problema que vem setornando critico devido ao uso de cargas cada vez mais pesadas em taisprocessos.In addition to favoring the formation of aromatics, conventional catalysts for FCC processes, specifically zeolites, still suffer from metal contamination, a problem that has become critical due to the use of increasingly heavy loads in such processes.
Um exemplo do processamento de petróleos extra-pesados, com APIutilizando FCC, é descrito no documento WO 2007/02144, que visa àprodução de um óleo "craqueado" com melhores propriedades deescoamento, de forma que atue como um solvente redutor de viscosidade ede densidade do petróleo cru, viabilizando o seu transporte através deoleodutos.An example of the processing of extra-heavy oils with API using FCC is described in WO 2007/02144, which aims to produce a "cracked" oil with better slipping properties, so that it acts as a viscosity and density reducing solvent for the oil. crude oil, enabling its transportation through pipelines.
A contaminação e a desativação do catalisador por metais, nesteprocesso, é bem mais crítico podendo haver uma concentração de metaisdeletérios (ρ. ex. níquel e vanádio) superior em duas a três vezes aobservada em unidades de FCC que processam resíduo.The contamination and deactivation of the catalyst by metals in this process is much more critical and there may be a concentration of two or three times higher metals (eg nickel and vanadium) observed in FCC units that process waste.
Devido às razões acima explicitadas, a utilização de catalisadores deFCC convencionais neste tipo de processo apresenta duas desvantagensprincipais: (1) a limitação do teor máximo de vanádio contaminante da cargaque o catalisador a base de zeólita Y pode suportar e (2) o fato doscatalisadores convencionais produzirem óleo craqueado com alto teor dearomáticos e de API muito baixo, exigindo um maior percentual de óleocraqueado solvente na mistura com o cru pesado para atingir aespecificação de API mínima do petróleo melhorado para transporte nooleoduto.Due to the reasons given above, the use of conventional FCC catalysts in this type of process has two main disadvantages: (1) limiting the maximum contaminant vanadium content of the load that the zeolite Y catalyst can withstand and (2) the fact that conventional catalysts produce very low-aromatic, high-grade cracked oil, requiring a higher percentage of oil-thinned solvent in admixture with heavy crude to achieve minimum API specification of improved oil for pipeline transportation.
A maior proporção do óleo craqueado solvente na mistura, por suavez, faz com que uma quantidade maior do petróleo pesado seja processadano FCC, o que leva a um aumento da capacidade da unidade para ummesmo volume de produção de petróleo melhorado, demandando maioresinvestimentos.The higher proportion of solvent cracked oil in the mix, in turn, causes a larger amount of heavy oil to be processed in the FCC, which leads to increased unit capacity for the same improved oil production volume, requiring higher investments.
Além disso, o teor máximo de vanádio suportável pelo catalisadorzeolítico convencional exige uma reposição de catalisador relativamentemais alta, o que implica em maior custo operacional e em complicações deordem logística no transporte do catalisador fresco até a unidade demelhoramento de petróleo e do catalisador descartado da unidade até odestino final.In addition, the maximum vanadium content supported by conventional catalytic catalytic catalyst requires relatively higher catalyst replacement, which implies higher operational cost and logistical orderly complications in transporting the fresh catalyst to the oil-improving unit and the unit's discarded catalyst. final destiny.
Analogamente, a questão da tolerância ao vanádio também se aplicaao processamento de resíduos atmosféricos extra-pesados, quefreqüentemente precisa ser misturado a outras correntes para serprocessado em unidades de FCC sem prejuízo da operação nem reduçãoda vazão de carga da unidade.Similarly, the issue of vanadium tolerance also applies to the processing of extra heavy atmospheric waste, which often needs to be mixed with other currents to be processed in FCC units without impairing operation or reducing the unit's flow rate.
Portanto, fica evidente a necessidade de catalisadores para uso emunidades de craqueamento catalítico fluido com maior especificidade erobustez, traduzidos em maior seletividade a compostos não-aromáticos emaior resistência a metais contaminantes.Therefore, the need for catalysts for use in fluid catalytic cracking units with greater specificity and robustness is evident, translated into greater selectivity to non-aromatic compounds and greater resistance to contaminant metals.
SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION
De um modo amplo, a presente invenção trata de um catalisador abase de óxidos inorgânicos, preferencialmente sílica e alumina, tendo comoelementos químicos dopantes os metais alcalinos e alcalino-terrosos.Broadly speaking, the present invention is a catalyst based on inorganic oxides, preferably silica and alumina, having dopant chemical elements as alkali and alkaline earth metals.
Tal catalisador torna possível a produção de um destilado médio debaixa aromaticidade, com concentração de aromáticos inferior a 70% emmassa, e a utilização de temperaturas convencionais de processamento.Such catalyst makes it possible to produce a medium distillate of low aromaticity with aromatic concentration of less than 70% by mass and the use of conventional processing temperatures.
O catalisador possui grande resistência a metais contaminantes, taiscomo o Níquel e o Vanádio, quando comparado à catalisadoresconvencionais para processos de FCC. Isto fica evidenciado pela retençãode um percentual mais alto da sua área superficial em relação àquelaalcançada para catalisadores convencionais zeolíticos, quando submetidos àdesativação hidrotérmica em presença de vanádio, havendo uma melhorpreservação de sua atividade e seletividade quando empregados emprocessos de FCC.The catalyst has great resistance to contaminating metals, such as nickel and vanadium, as compared to conventional catalysts for FCC processes. This is evidenced by the retention of a higher percentage of its surface area compared to that achieved for conventional zeolitic catalysts when subjected to hydrothermal deactivation in the presence of vanadium, with better preservation of its activity and selectivity when employed in FCC processes.
Esta característica torna-o particularmente desejável para oprocessamento de cargas extra-pesadas e na otimização das propriedadesde escoamento de petróleos pesados.This feature makes it particularly desirable for processing extra heavy loads and optimizing the flow properties of heavy oils.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
A FIGURA 1 anexa é um gráfico que ilustra a relação entre o teor dearomáticos na fração de destilados médios e a conversão de fundos, tendocomo catalisadores utilizados: Siral 5 (A), Siral 10 (B), Siral 5/2%Na (C) eSiral 10/2%Na (D), catalisador convencional de FCC (D) e catalisador à basede gama-alumina (F).The accompanying FIGURE 1 is a graph illustrating the relationship between the aromatic content in the average distillate fraction and the background conversion, as catalysts used: Siral 5 (A), Siral 10 (B), Siral 5/2% Na (C ) eSiral 10/2% Na (D), conventional FCC catalyst (D) and gamma-alumina base catalyst (F).
A FIGURA 2 anexa é um gráfico que ilustra relação entre o teor dearomáticos na fração de destilado médio e a conversão de fundos, tendocomo catalisadores utilizados: SiAI/1%Na (G); SiAI/2%Na (H) e SiAI/REF(I)1 e Si02/REF(J).The accompanying FIGURE 2 is a graph illustrating the relationship between the aromatic content in the middle distillate fraction and the background conversion, as catalysts used: SiAI / 1% Na (G); SiAI / 2% Na (H) and SiAI / REF (I) 1 and Si02 / REF (J).
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODe um modo amplo, a presente invenção trata de um catalisador, parauso em processos de FCC, seletivo a produtos líquidos contendo baixo teorde aromáticos e resistente a metais contaminantes.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Broadly, the present invention is directed to a catalyst for use in FCC processes which is selective to low aromatic metal products and resistant to contaminant metals.
Tal catalisador é constituído por uma matriz de óxidos inorgânicos,preferencialmente sílica-alumina, sob a forma de microesferas, com razãoSi02/ AI203 entre 0,01 e 0,5 , preferencialmente entre 0,02 e 0,20 , tendoincorporados pelo menos um elemento químico dopante,preferencialmente um metal alcalino ou alcalino-terroso, em concentraçãoentre 0,1% e 6% em massa do metal em base seca elementar e teor dezeólita reduzido.Such a catalyst consists of a matrix of inorganic oxides, preferably silica-alumina, in the form of microspheres, having a SiO2 / Al2 O3 ratio of 0.01 to 0.5, preferably 0.02 to 0.20, having at least one element incorporated. doping chemical, preferably an alkaline or alkaline earth metal, in a concentration between 0.1% and 6% by weight of the metal on an elemental dry basis and reduced dezeite content.
O catalisador objeto da presente invenção tem teor de zeólita inferior a10% em massa, podendo conter também componentes constituintes inertes,tais como argilas, numa proporção inferior a 40% em massa. Osconstituintes inertes têm o objetivo de conferir propriedades físicas, taiscomo a densidade, resistência ao atrito e distribuição de tamanho departícula, adequadas à sua utilização como catalisador.The catalyst object of the present invention has a zeolite content of less than 10 wt% and may also contain inert constituent components such as clays in a proportion of less than 40 wt%. Inert constituents are intended to impart physical properties, such as density, frictional resistance and particle size distribution, suitable for use as a catalyst.
As zeólitas úteis para a presente invenção são zeólitas com tamanhode poro variando de variando de 6 a 8 A,mais especificamente zeólitas dotipo Y e ZSM-5.Zeolites useful for the present invention are pore size zeolites ranging from 6 to 8 A, more specifically type Y and ZSM-5 zeolites.
A sílica-alumina útil como matriz para o catalisador da presenteinvenção pode ser uma sílica-alumina comercial, como, por exemplo, aSIRAL-5 e a SIRAL-10, ambas da SASOL, ou pode ser preparada naforma de gel co-precipitado de soluções de silicato e sal de alumínio oupela mistura de suspensões de sílica e alumina separadamentesintetizadas, preferencialmente na forma final de dispersões coloidais (porexemplo, sol de sílica e de alumina).The silica alumina useful as a matrix for the catalyst of the present invention may be a commercial silica alumina such as SASOL-5 and SIRAL-10, both from SASOL, or may be prepared as a co-precipitated gel of solutions. of silicate and aluminum salt or by the mixture of separate synthesized silica and alumina suspensions, preferably in the final form of colloidal dispersions (eg silica and alumina sol).
Os elementos químicos dopantes úteis para a presente invenção sãoos metais alcalinos e/ou alcalinos terrosos, preferencialmente o sódio, emconcentração entre 0,1% e 6% em massa do metal em base secaelementar, preferencialmente entre 1% e 3% em massa. O objetivo daadição de tais elementos é inibir seletivamente alguns sítios catalíticos quetenderiam a favorecer a formação de compostos aromáticos. Tais metaispodem ser incorporados à sílica-alumina na etapa de preparo da suspensãoprecursora do catalisador, seja na mistura ou nos ingredientes em separado,previamente à secagem, ou ainda através de etapas de pós-impregnação domaterial seco já na forma de microesferas, podendo o mesmo sofrer ou nãotratamentos térmicos antes e/ou após impregnação.The doping chemical elements useful for the present invention are alkaline and / or alkaline earth metals, preferably sodium, in a concentration between 0.1% and 6% by weight of the metal on dry basis, preferably between 1% and 3% by weight. The purpose of the addition of such elements is to selectively inhibit some catalytic sites that would tend to favor the formation of aromatic compounds. Such metals may be incorporated into the silica alumina in the preparation stage of the catalyst precursor suspension, either in the mixture or in the separate ingredients, prior to drying, or through dry matter post-impregnation steps already in the form of microspheres. undergo or not heat treatment before and / or after impregnation.
O catalisador aqui descrito pode ser preparado na forma demicroesferas utilizando-se em equipamentos convencionais de fabricação decatalisadores de FCC1 em particular, através do uso de um sistema desecagem por atomização ("Spray-Dryer").The catalyst described herein may be prepared in the form of microspheres using conventional FCC1 decatalyst fabricators in particular through the use of a Spray-Dryer system.
A seletividade a produtos líquidos com baixo teor de aromáticos docatalisador aqui proposto, em comparação com os catalisadoresconvencionais (zeolíticos), é atingida através do controle da acidez e/ou dabasicidade apresentada pelo mesmo, o que depende basicamente daproporção relativa de seus principais constituintes, mais especificamente daconcentração dos elementos químicos dopantes, tais como os metaisalcalinos e os alcalinos terrosos.The selectivity to low aromatic liquid products of the catalyst proposed here, compared to the conventional (zeolitic) catalysts, is achieved through the control of acidity and / or dabasicity presented by it, which basically depends on the relative proportion of its main constituents, more specifically the concentration of doping chemical elements such as alkali metals and alkaline earths.
Alguns dos efeitos deste menor teor de aromáticos presentes nosprodutos de craqueamento obtidos são o aumento do número de cetano ea redução da densidade aparente da fração LCO, o que leva a umamelhoria da qualidade do poder detonante no motor diesel nos produtos dohidrotratamento desta fração. Além disto, há também uma redução daoctanagem da fração gasolina. Tais efeitos são ilustrados pela Tabela 3 doexemplo 4.Some of the effects of this lower aromatic content present in cracking products obtained are increased cetane number and reduced bulk density of the LCO fraction, which leads to an improvement in the quality of the detonating power in the diesel engine in the hydrotreating products of this fraction. In addition to this, there is also a reduction in the gasoline fraction's octane rating. Such effects are illustrated by Table 3 of Example 4.
Além de proporcionar a redução do teor de aromáticos nos produtosde craqueamento em processos de FCC, o catalisador aqui apresentadopossui resistência a desativação por metais contaminantes superior aoscatalisadores de FCC convencionais. Isto pode ser comprovado pelaretenção de sua área específica em mais de 70%, enquanto que emcatalisadores de FCC convencionais a retenção é em torno de 25% de suaárea específica, conforme ilustra a Tabela 1 do exemplo 3.In addition to providing a reduction in the aromatic content of cracking products in FCC processes, the catalyst presented herein has resistance to deactivation by contaminating metals superior to conventional FCC catalysts. This can be proven by retaining their specific area by over 70%, while in conventional FCC catalysts the retention is around 25% of their specific area, as illustrated in Table 1 of Example 3.
Embora tais catalisadores possuam menor atividade catalítica, quandocomparados a catalisadores de sílica-alumina não dopados, tal fato pode sercompensado modificando-se o reator de craqueamento de modo apossibilitar maiores tempos de contato entre o catalisador e o óleo, conformeensina a patente Pl 0800236-3, integralmente incorporada como referência,sem prejuízo da seletividade a aromáticos.Although such catalysts have lower catalytic activity when compared to undoped silica-alumina catalysts, this fact can be compensated by modifying the cracking reactor so as to allow longer contact times between catalyst and oil, according to Pl 0800236-3 , fully incorporated by reference, without prejudice to the selectivity to aromatics.
A presente invenção será ilustrada a seguir por Exemplos, que nãodevem ser considerados limitativos.The present invention will be illustrated below by Examples, which are not to be construed as limiting.
EXEMPLO 1EXAMPLE 1
Este exemplo ilustra a simulação da desativação de catalisadores àbase de sílica-alumina comercial, contendo Na em concentrações de 2%em massa, após seu uso em processos de FCC, e a comparação de seudesempenho em relação aos catalisadores convencionais.This example illustrates the simulation of deactivation of commercial silica-alumina-based catalysts containing Na at 2 wt.% Concentrations after their use in FCC processes, and comparing their performance against conventional catalysts.
Duas sílica-aluminas em pó fornecidas pela SASOL comdenominação comercial de SIRAL-5 e SIRAL-10 com razão Si02/Al203 de0,05 e 0,10, respectivamente, foram impregnadas pelo método de volumede poro com solução de nitrato de sódio para um teor de final de 2% emmassa Na.Two silica alumina powders supplied by SASOL with the commercial name of SIRAL-5 and SIRAL-10 with Si02 / Al203 ratio of 0.05 and 0.10, respectively, were impregnated by the sodium nitrate solution pore volume method to end of 2% mass.
Os catalisadores com e sem dopagem com sódio Siral5 (A), SiraMO(B), Siral5/2%Na (C) e Sirall0/2%Na (D)) foram submetidos a tratamentohidrotérmico com 100% vapor a 788°C por 5h em leito fixo a fim de simular adesativação do catalisador causada em unidade de FCC. Um catalisadorcomercial zeolítico convencional (E) e uma gama-alumina comercial (F)foram usados como referência e também submetidos ao mesmo tratamentohidrotérmico.Siral5 (A), SiraMO (B), Siral5 / 2% Na (C) and Sirall0 / 2% Na (D) sodium doped and non-doped catalysts were subjected to 100% steam hydrothermal treatment at 788 ° C for 5h in a fixed bed to simulate catalyst adhesion caused in FCC unit. A conventional zeolitic commercial catalyst (E) and a commercial gamma alumina (F) were used as reference and also subjected to the same hydrothermal treatment.
Todos os catalisadores foram testados em um reator de FCCutilizando uma unidade de leito fixo fluidizado (ACE®) processando umacarga de gasóleo de vácuo, a 540°C, e diferentes tempos de injeção decarga, simulando assim distintas relações catalisador/óleo (CTO) para cadacatalisador. A concentração de aromáticos na fração de destilados médiosfoi determinada por cromatografia bidimensional no produto líquido. Pode-severificar na Figura 1 que os dois catalisadores preferidos da presenteinvenção apresentaram teor de aromáticos, significativamente menorquando comparado às referências (E e F), para uma mesma conversão defundos (conversão de 100% em massa subtraída do percentual decompostos que destila em temperaturas superiores a 340°C).All catalysts were tested in an FCC reactor using a fluidized fixed bed unit (ACE®) processing a vacuum gas oil charge at 540 ° C and different discharge injection times, thus simulating different catalyst / oil ratios (CTO) for each catalyst. The concentration of aromatics in the middle distillate fraction was determined by two-dimensional chromatography on the liquid product. It can be seen from Figure 1 that the two preferred catalysts of the present invention had significantly lower aromatic content when compared to references (E and F) for the same deep conversion (100% mass conversion minus the decomposed percentage that distills at higher temperatures). at 340 ° C).
EXEMPLO 2EXAMPLE 2
Este exemplo ilustra a comparação entre a atividade decatalisadores à base de sílica alumina, com concentração de 1% a 2% emmassa de Na, e a de catalisadores não dopados à base de sílica-alumina.This example illustrates the comparison between the activity of silica alumina based catalysts, with a concentration of 1% to 2% by weight of Na, and that of non-doped silica alumina based catalysts.
Um precipitado de hidróxido de alumínio (boehmita) foi sintetizadopela neutralização de sais de alumínio sob condições controladas de reaçãoe envelhecimento, filtrado e lavado para remoção de íons contaminantes, esubmetido à peptização com ácido nítrico diluído para formação de umadispersão coloidal de alumina. A esta dispersão recém preparada adicionou-se um sol de sílica comercial (Eka®) resultando numa suspensão viscosa,cuja composição relativa em base seca era de Si02/Al203 = 0,10. Estasuspensão foi processada através de secagem por atomização obtendo-seum pó de sílica-alumina com propriedades físicas (densidade, resistência aoatrito e distribuição de tamanho de partícula) similares às de um catalisadorde FCC convencional. O produto foi calcinado a 550°C por 3 horas e divididoem três partes. Uma foi impregnada com 1% em massa de sódio, a outracom 2% em massa de sódio e a última não foi impregnada, gerandorespectivamente as amostras SiAI/1%Na (G); SiAI/2%Na (H) e SiAI/REF (I).An aluminum hydroxide precipitate (boehmite) was synthesized by neutralizing aluminum salts under controlled reaction and aging conditions, filtered and washed to remove contaminating ions, subjected to dilute nitric acid peptide formation to form a colloidal alumina dispersion. To this freshly prepared dispersion was added a commercial silica sol (Eka®) resulting in a viscous suspension, whose relative composition on dry basis was Si02 / Al203 = 0.10. This suspension was processed by spray drying to obtain a silica alumina powder with physical properties (density, frictional resistance and particle size distribution) similar to those of a conventional FCC catalyst. The product was calcined at 550 ° C for 3 hours and divided into three parts. One was impregnated with 1 wt.% Sodium, the other with 2 wt.% Sodium and the last was not impregnated, respectively generating the SiAI / 1% Na (G) samples; SiAI / 2% Na (H) and SiAI / REF (I).
Estas amostras foram submetidas a tratamento hidrotérmico com100% vapor a 788°C por 5h em leito fixo a fim de simular a desativação docatalisador. Uma sílica inerte em pó com baixa área específica (Si02/REF(J)) foi também utilizada como referência e também e submetida ao mesmotratamento hidrotérmico. Os quatro materiais, após o tratamento acima,foram comparados quanto à sua atividade. Os dois catalisadores de sílica-alumina dopados com sódio, segundo ensinamento da presente invenção,apresentaram maior atividade do que a sílica e menor atividade do que areferência de sílica-alumina não dopada, porém mostraram teor dearomáticos menor para uma mesma conversão em relação às duasreferências, conforme ilustra a Figura 2.These samples were hydrothermally treated with 100% steam at 788 ° C for 5h in a fixed bed to simulate the catalyst deactivation. A low specific area inert silica powder (Si02 / REF (J)) was also used as a reference and also subjected to hydrothermal treatment. The four materials after the above treatment were compared for their activity. The two sodium-doped silica-alumina catalysts, according to the teaching of the present invention, showed higher activity than silica and lower activity than undoped silica-alumina reference, but showed lower aromatic content for the same conversion in relation to the two references. , as shown in Figure 2.
EXEMPLO 3EXAMPLE 3
Este exemplo ilustra o grau de desativação do catalisador à base desílica-alumina com teor de Na de 2% do exemplo 2 provocado pela presençade metais contaminantes, tais como níquel e vanádio.This example illustrates the degree of deactivation of the 2% Na-allylic-alumina-based catalyst of Example 2 caused by the presence of contaminating metals such as nickel and vanadium.
Uma amostra do catalisador SiAI/2%Na testado no exemplo 2 foiseparado em duas partes e cada parte submetida à impregnação com níquele vanádio seguindo o clássico protocolo de Mitchell resultando nos seguintesgraus de contaminação:A sample of SiAI / 2% Na catalyst tested in example 2 was separated into two parts and each part subjected to nickel vanadium impregnation following the classic Mitchell protocol resulting in the following degrees of contamination:
(i) 500 mg/kg de Ni + 500 mg/kg de V;(i) 500 mg / kg Ni + 500 mg / kg V;
(U) 1500 mg/kg de Ni + 1500 mg/kg de V. Analogamente, o catalisadora base de sílica-alumina preparado no exemplo 2 na sua formanão-dopada foi impregnado com maciça dose de metais 2500mg/kg Ni + 7500 mg/kg V, assim como um catalisador zeolíticoconvencional usado como referência.(U) 1500 mg / kg Ni + 1500 mg / kg V. Similarly, the silica-alumina-based catalyst prepared in Example 2 in its doped form was impregnated with massive metal dose 2500 mg / kg Ni + 7500 mg / kg. kg V as well as a conventional zeolitic catalyst used as a reference.
Todos estes catalisadores impregnados foram submetidos atratamento hidrotérmico sendo seus valores de área específica BETdeterminados antes e após a desativação a fim de mensurar a resistênciacontra metais em função da retenção da propriedade textural.All of these impregnated catalysts were hydrothermally treated and their specific area BET values determined before and after deactivation in order to measure metal resistance as a function of retention of textural property.
Na Tabela 1 temos apresentado o efeito da contaminação de níquel evanádio, expresso em termos da redução da área especifica doscatalisadores após o processo de desativação hidrotérmica.In Table 1 we have presented the effect of nickel evanadium contamination, expressed in terms of the reduction of the specific area of catalysts after the hydrothermal deactivation process.
Os catalisadores da presente invenção SiAI e SiAI/2%Na apresentamárea específica em torno de 300 m2/g e depois de desativados em qualquerteor de vanádio, resultaram em valores da ordem de 200 m/g,caracterizando uma retenção de área relativamente alta de quase 70%.The catalysts of the present invention SiAI and SiAI / 2% Na with specific area around 300 m2 / g and after deactivation in any vanadium site resulted in values of the order of 200 m / g, featuring a relatively high area retention of almost 70%. %.
Em contraste, o catalisador de FCC convencional, cuja áreaespecífica original é de 310 m2/g resulta após desativação na presença dealto teor de vanádio numa área de apenas 76 m2/g (retenção de 25%) comdrástica perda da área de microporos relativa ao componente zeolítico.In contrast, conventional FCC catalyst whose original specific area is 310 m 2 / g results after deactivation in the presence of high vanadium content in an area of only 76 m 2 / g (25% retention) with drastic loss of micropore area relative to the component. Zeolitic.
TABELA 1TABLE 1
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Tais resultados demonstram as vantagens técnicas doscatalisadores aqui descritos, uma vez que conduz a uma maior resistênciaà desativação causada por metais contaminantes.Such results demonstrate the technical advantages of the catalysts described herein as they lead to greater resistance to deactivation caused by contaminating metals.
EXEMPLO 4EXAMPLE 4
Este exemplo ilustra o craqueamento catalítico de um gasóleo com19° API, variando a velocidade espacial empregada, aqui definida como avazão de carga dividida pelo peso de catalisador no leito do reator.This example illustrates the catalytic cracking of a 19 ° API diesel, varying the spatial velocity employed, defined herein as the charge depth divided by the catalyst weight in the reactor bed.
Um catalisador à base de sílica-alumina dopado com sódio(catalisador A), preparado de acordo com o método descrito no exemplo 1,foi previamente submetido a tratamento hidrotérmico, com 100% vapor a788°C por 5h em leito fluidizado, a fim de simular sua desativação.A sodium doped silica-alumina-based catalyst (catalyst A) prepared according to the method described in example 1 was previously hydrothermally treated with 100% steam at 788 ° C for 5h in a fluidized bed to simulate their deactivation.
O catalisador A foi testado em uma unidade piloto de leito fluidizado,empregando como carga um gasóleo 19° API1 temperatura de 530°C,relação catalisador / óleo (CTO) de 3,4 e velocidade espacial de 0,3h1.Um catalisador de equilíbrio convencional (Catalisador B),proveniente de uma refinaria, foi tomado como referência e avaliado emuma unidade piloto de craqueamento em riser, empregando a mesmacarga, temperatura de 540°C, relação catalisador / óleo de 7,5 evelocidade espacial da ordem de 50 h".Catalyst A was tested in a fluidized bed pilot unit using a 19 ° API1 diesel oil at a temperature of 530 ° C, a catalyst / oil ratio (CTO) of 3.4 and a spatial velocity of 0.3h1. An equilibrium catalyst Conventional (Catalyst B) from a refinery was taken as a reference and evaluated on a riser cracking pilot unit, employing the same load, temperature 540 ° C, catalyst / oil ratio 7.5 and spatial speed of the order of 50 h "
Na Tabela 2 são apresentados os rendimentos obtidos para cadafração de interesse.Table 2 shows the yields obtained for each fraction of interest.
TABELA 2TABLE 2
<table>table see original document page 12</column></row><table><table> table see original document page 12 </column> </row> <table>
Tais resultados evidenciam as características do catalisador objetode tal invenção, já que os rendimentos para gás combustível, LCO e ODdo processo de craqueamento empregando o catalisador A foram maisaltos, enquanto que os rendimentos de gasolina e GLP foram maisbaixos, quando comparados ao processo utilizando o catalisador dereferência (catalisador B).Such results highlight the characteristics of the catalyst object of such invention, since the yields for fuel gas, LCO and OD of the cracking process employing catalyst A were higher, while the yields of gasoline and LPG were lower when compared to the process using the catalyst. reference (catalyst B).
Na tabela 3 encontram-se apresentadas as propriedadesdeterminantes da qualidade de algumas destas frações. Para a nafta foideterminada sua octanagem (MON- número de octano motor), para o LCO(óleo leve de reciclo) foi determinado o seu número de cetano e sua densi-dade relativa (d20/4).Table 3 shows the quality-determining properties of some of these fractions. For naphtha, its octane number (motor octane number) was determined, for LCO (light recycle oil) its cetane number and relative density (d20 / 4) were determined.
TABELA 3TABLE 3
<table>table see original document page 13</column></row><table><table> table see original document page 13 </column> </row> <table>
A redução da densidade aparente e o aumento do número de cetano doLCO1 em relação à referência, além da forte redução na octanagem da gasolina,são conseqüências da redução do teor de aromáticos proporcionado pelocatalisador dopado com sódio (catalisador A).The reduction in bulk density and the increase in the Cet1 cetane number relative to the reference, in addition to the strong reduction in gasoline octane, are a consequence of the reduction in the aromatic content provided by the sodium doped catalyst (catalyst A).
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