BRPI1005473A2 - additive for fluid catalytic cracking process catalysts - Google Patents
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Abstract
ADITIVO PARA CATALISADORES DE PROCESSO DE CRAQUEAMENTO CATALÍTICO FLUIDO A invenção diz respeito a uma composição de aditivo para aumentar o rendimento de olefinas leves em um processo de craqueamento catalítico fluido, que supera os limites usuais de rendimento para o propeno encontrados no estado da técnica. Dita composição contendo zeólitas ZSM-5 e zeólitas Beta é combinada em proporções adequadascom catalisadores típicos para uso em processos de craqueamento catalítico fluido, gerando maiores rendimentos para olefinas leves, especialmente o propeno.The invention relates to an additive composition for increasing the yield of light olefins in a fluid catalytic cracking process, which exceeds the usual propylene yield limits found in the prior art. Said composition containing ZSM-5 zeolites and Beta zeolites is combined in suitable proportions with typical catalysts for use in fluid catalytic cracking processes, generating higher yields for light olefins, especially propylene.
Description
ADITIVO PARA CATALISADORES DE PROCESSO DE CRAQUEAMENTO CATALÍTICO FLUIDOADDITIVE FOR CATALYTIC FLUID CRACKING PROCESS CATALYZERS
CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION
A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre os aditivos para aumentar o rendimento de olefinas leves em um processo de craqueamento catalítico fluido. Preferencialmente, trata de aditivos que, combinados com os catalisadores próprios para processo de FCC, são capazes de maximizar a produção de propeno. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO De uma forma geral, o processo de craqueamento catalítico fluido éThe present invention finds its field of application among additives for increasing the yield of light olefins in a fluid catalytic cracking process. Preferably, it deals with additives which, combined with the FCC process catalysts, are capable of maximizing propylene production. BACKGROUND OF THE INVENTION In general, the fluid catalytic cracking process is
amplamente utilizado para a produção de gasolina, hidrocarbonetos leves e, especialmente, olefinas de alto valor agregado. Em um cenário de demanda crescente por matéria-prima visando produtos petroquímicos, busca-se o ponto máximo de produção para as olefinas leves em detrimento da produção de gasolina, de modo a tornar o processo economicamente mais vantajoso para os refinadores de petróleo.Widely used for the production of gasoline, light hydrocarbons and especially high value-added olefins. In a scenario of increasing demand for petrochemical raw materials, we seek the maximum production point for light olefins over gasoline production, in order to make the process more economically advantageous for oil refiners.
Assim, aditivos para catalisador de craqueamento contendo a zeólita ZSM-5 têm sido utilizados para maximizar a produção das olefinas leves.Thus cracking catalyst additives containing ZSM-5 zeolite have been used to maximize the production of light olefins.
A zeólita ZSM-5 possui alta relação sílica/alumina e abertura de poros (aproximadamente 0,55 nm), inferior à zeólita Y (Faujasita), tradicionalmente utilizada nos catalisadores de craqueamento catalítico.ZSM-5 zeolite has a high silica / alumina ratio and pore opening (approximately 0.55 nm), lower than Y (Faujasite) zeolite, traditionally used in catalytic cracking catalysts.
A zeólita ZSM-5 é apropriada para o processamento de moléculas com tamanhos menores que o diâmetro de seus poros. Por outro lado, a zeólita do tipo Faujasita catalisa reações de transferência de hidrogênio formando compostos aromáticos que não podem ser revertidos em hidrocarbonetos leves.ZSM-5 zeolite is suitable for processing molecules smaller than their pore diameter. On the other hand, Faujasite zeolite catalyzes hydrogen transfer reactions by forming aromatic compounds that cannot be reversed into light hydrocarbons.
Além disso, a aplicação de grandes quantidades de aditivo contendo unicamente a zeólita ZSM-5 pode provocar a queda na atividade do sistema catalítico, efeito conhecido no estado da técnica como "diluição". Consequentemente, o uso de sistemas catalíticos contendo zeólitas ZSM-5 e Y tende a apresentar um limite máximo de rendimento para olefinas leves, particularmente para o propeno.In addition, application of large amounts of additive containing only ZSM-5 zeolite may cause catalytic system activity to fall, an effect known in the art as "dilution". Consequently, the use of catalytic systems containing ZSM-5 and Y zeolites tends to have an upper yield limit for light olefins, particularly for propene.
Assim, tem sido objeto de estudo a obtenção de uma composição catalítica, que seja capaz de expandir os limites de rendimento para as olefinas leves, visando sua aplicação em processos de craqueamento catalítico.Thus, it has been the object of study to obtain a catalytic composition capable of expanding the yield limits for light olefins, aiming at their application in catalytic cracking processes.
TÉCNICA RELACIONADARELATED TECHNIQUE
São conhecidos vários documentos de patente que reivindicam novos aditivos para aumentar o rendimento de olefinas leves em um processo de craqueamento catalítico fluido.Several patent documents are known claiming new additives to increase the yield of light olefins in a fluid catalytic cracking process.
O uso da zeólita ZSM-5 como aditivo de catalisador, por exemplo, é bastante conhecido dos especialistas.The use of zeolite ZSM-5 as a catalyst additive, for example, is well known to those skilled in the art.
A patente brasileira Pl 8503317 (Tai-Sheng Chou e colaboradores), aqui inserida como referência, reivindica o uso da referida zeólita como aditivo para a produção de gasolina com uma determinada octanagem.Brazilian patent Pl 8503317 (Tai-Sheng Chou et al.), Incorporated herein by reference, claims the use of said zeolite as an additive for the production of gasoline with a certain octane rating.
A patente norte-americana US 5,380,690 (Shi Zhicheng e outros), aqui inserida como referência, revela um catalisador de craqueamento para a produção de olefinas leves contendo de 0% a 70% de argila, 5% a 99% de óxidos inorgânicos e 1% a 50% de uma mistura de zeólitas. A mistura de zeólitas contém de 0% a 25% de zeólita REY ou Y com alta proporção de sílica e 75% a 100% de zeólita contendo fósforo ou terras raras com alta proporção de sílica e uma estrutura de pentasil.U.S. Patent 5,380,690 (Shi Zhicheng et al.), Incorporated herein by reference, discloses a cracking catalyst for the production of light olefins containing from 0% to 70% clay, 5% to 99% inorganic oxides and 1 % to 50% of a zeolite mixture. The zeolite mixture contains from 0% to 25% high silica ratio REY or Y zeolite and 75% to 100% high silica phosphorus or rare earth containing zeolite and a pentasil structure.
A patente européia EP 0600686 (Eberly, Paul Earl, Jr, e outro), aqui inserida como referência, revela um processo de craqueamento catalítico fluido em que uma carga com baixo teor de nitrogênio e alto teor de hidrogênio é posta em contato com um catalisador contendo uma mistura das zeólitas ZSM-5 e Y. É reivindicada uma ampla faixa de concentração para as referidas zeólitas.European patent EP 0600686 (Eberly, Paul Earl, Jr, et al.), Incorporated herein by reference, discloses a fluid catalytic cracking process in which a low nitrogen and high hydrogen filler is brought into contact with a catalyst containing a mixture of zeolites ZSM-5 and Y. A wide concentration range for said zeolites is claimed.
O pedido de patente brasileira Pl 0605670-9 (Andréa de Rezende Pinho e colaboradores), aqui inserido como referência, descreve um aditivo, para maximização de olefinas leves em um processo de craqueamento catalítico fluido, composto por zeólitas modificadas por troca iônica com cátions de metais alcalino-terrosos.Brazilian patent application Pl 0605670-9 (Andréa de Rezende Pinho et al.), Incorporated herein by reference, describes an additive for maximizing light olefins in a fluid catalytic cracking process composed of ion exchange modified zeolites with alkaline earth metals.
Da mesma forma, o pedido de patente brasileira Pl 0705179-4 (Alexandre de Figueiredo Costa e colaboradores), aqui inserido como referência, revela um aditivo contendo uma zeólita modificada com metal alcalino-terroso, para maximizar a produção de GLP, propeno e isobuteno.Similarly, Brazilian patent application Pl 0705179-4 (Alexandre de Figueiredo Costa et al.), Incorporated herein by reference, discloses an additive containing an alkaline earth metal modified zeolite to maximize the production of LPG, propene and isobutene .
O pedido de patente brasileira Pl 0704422-4 (Raquel Bastiani), aqui inserido como referência, revela um aditivo contendo zeólitas de poros pequenos, tais como a ferrierita, para maximização de GLP e propeno em um processo de craqueamento catalítico fluido.Brazilian patent application Pl 0704422-4 (Raquel Bastiani), incorporated herein by reference, discloses an additive containing small pore zeolites, such as ferrierite, for maximizing LPG and propylene in a fluid catalytic cracking process.
As composições descritas nos documentos supramencionados apresentam algumas limitações, principalmente no que concerne ao rendimento para as olefinas leves. É importante salientar que as invenções analisadas não revelamThe compositions described in the aforementioned documents have some limitations, especially regarding yield for light olefins. It is important to note that the inventions analyzed do not reveal
uma nova composição catalítica capaz de superar os limites de rendimento usuais para o propeno, impostos pelo efeito de diluição causado pelo excesso de zeólita ZSM-5, e pelo fato de a zeólita do tipo Faujasita catalisar reações de transferência de hidrogênio formando compostos aromáticos que não podem ser revertidos em hidrocarbonetos leves. SUMÁRIO DA INVENÇÃOa new catalytic composition capable of overcoming the usual propylene yield limits imposed by the dilution effect caused by excess ZSM-5 zeolite, and the fact that Faujasite zeolite catalyzes hydrogen transfer reactions by forming aromatic compounds that do not may be reversed into light hydrocarbons. SUMMARY OF THE INVENTION
A invenção trata de uma composição de aditivo, para aumentar o rendimento de olefinas leves em um processo de craqueamento catalítico fluido, a qual visa superar os limites de rendimento usuais para o propeno, impostos pelo efeito de diluição causado pelo excesso de zeólita ZSM-5 e de reações de transferência de hidrogênio catalisadas por zeólitas do tipo Faujasita.The invention is an additive composition for increasing the yield of light olefins in a fluid catalytic cracking process which aims to exceed the usual yield limits for propylene imposed by the dilution effect caused by excess zeolite ZSM-5. and hydrogen transfer reactions catalyzed by Faujasite zeolites.
Desta forma, foi desenvolvida uma composição contendo zeólitas ZSM-5 e zeólitas Beta que, combinada com catalisadores típicos para uso em um processo de craqueamento catalítico fluido, geram rendimentos maiores para olefinas leves, especialmente o propeno. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃOThus, a composition containing ZSM-5 zeolites and Beta zeolites has been developed which, combined with typical catalysts for use in a fluid catalytic cracking process, yield higher yields for light olefins, especially propylene. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A descrição detalhada do aditivo para aumentar o rendimento de olefinas leves em um processo de craqueamento catalítico fluido, objeto da presente invenção, será feita com base nos exemplos que se seguem.Detailed description of the additive to increase the yield of light olefins in a fluid catalytic cracking process, object of the present invention, will be based on the following examples.
De uma forma geral, o uso de maiores quantidades de zeólita ZSM-5 acaba por ocasionar uma limitação de rendimento de olefinas leves. Isto se dá, principalmente, pela ausência de precursores de olefinas leves para ação do ZSM-5, efeito conhecido no estado da técnica como diluição. Além disso, ocorrem reações secundárias, em que as olefinas leves produzidas geram oligômeros, compostos cíclicos e aromáticos.Generally speaking, the use of higher amounts of ZSM-5 zeolite eventually limits the yield of light olefins. This is mainly due to the absence of light olefin precursors for ZSM-5 action, known in the art as dilution. In addition, secondary reactions occur where the light olefins produced generate oligomers, cyclic and aromatic compounds.
Assim, aditivos contendo zeólitas Beta podem atuar de forma eficaz no que concerne ao fornecimento de precursores para a ação da zeólita ZSM-5, sem catalisar de forma significativa reações secundárias indesejáveis.Thus, Beta zeolite-containing additives can act effectively in providing precursors for the action of ZSM-5 zeolite without significantly catalyzing undesirable side reactions.
A zeólita Beta contém um sistema tridimensional de canais de poros grandes, circunscrito por anéis de 12 tetraedros e pode ser sintetizada diretamente com uma relação Si/Al consideravelmente alta. Possui como características elevada acidez, estabilidade térmica e facilidade de difusão de moléculas grandes.Beta zeolite contains a three-dimensional large pore channel system circumscribed by 12-tetrahedron rings and can be synthesized directly with a considerably high Si / Al ratio. Its characteristics are high acidity, thermal stability and ease of diffusion of large molecules.
As zeólitas Beta e ZSM-5 podem ser incorporadas na forma de micro-esferas, adequadas para o processo de craqueamento catalítico fluido (FCC), em partículas separadas ou em uma mesma partícula. Essas partículas são misturadas fisicamente com um catalisador típico de FCC nas proporções desejadas para compor os sistemas catalíticos.Beta and ZSM-5 zeolites may be incorporated in the form of microspheres suitable for the fluid catalytic cracking (FCC) process, in separate particles or in the same particle. These particles are physically mixed with a typical FCC catalyst in the desired proportions to compose the catalytic systems.
Existem diversos exemplos de preparação de aditivos contendo ZSM-5 na literatura técnica especializada. A descrição a seguir somente ilustra um dos métodos aplicáveis de preparação de aditivo para a presente invenção. Outros sistemas catalíticos podem também ser obtidos por intermédio de misturas de catalisadores de FCC com aditivos preparados através de outros métodos conhecidos.There are several examples of preparation of additives containing ZSM-5 in the specialized technical literature. The following description only illustrates one of the applicable additive preparation methods for the present invention. Other catalytic systems may also be obtained by mixing FCC catalysts with additives prepared by other known methods.
Desta forma, o processo de preparação de aditivos compreende as seguintes etapas:Thus, the additive preparation process comprises the following steps:
- Preparação de uma suspensão contendo os teores de zeólita Beta e ZSM-5 desejados;Preparation of a suspension containing the desired Beta and ZSM-5 zeolite contents;
- Preparação de um sol de óxido inorgânico, tipicamente de sílica, alumina ou sílica-alumina, em pH controlado, que constitui a matriz do compósito;Preparation of a pH-inorganic oxide sol, typically of silica, alumina or silica alumina, which forms the composite matrix;
- Mistura do sol de óxido inorgânico com a suspensão de zeólitas e, opcionalmente, de outros componentes como compostos de fósforo- Mixing the sun of inorganic oxide with the suspension of zeolites and optionally other components as phosphorus compounds
e material inerte, tais como caulim, que também são acrescentados simultaneamente ou seqüencialmente nesta mistura, seguida de maturação dessa suspensão em condições que promovam a interação entre os componentes na suspensão; e - Secagem da suspensão por secador-atomizador "spray dryef.and inert material, such as kaolin, which are also added simultaneously or sequentially to this mixture, followed by maturation of this suspension under conditions that promote interaction between the components in the suspension; e - Drying the suspension by spray dryef.
Opcionalmente, pós-tratamentos como lavagens e calcinações podem ser utilizados. Alternativamente, a primeira suspensão pode conter somente um tipo de zeólita, seja Beta ou ZSM-5, sendo que o segundo tipo de zeólita pode ser acrescentado na suspensão na forma de pó ou em suspensão em etapa posterior.Optionally, post-treatments such as washes and calcinations may be used. Alternatively, the first suspension may contain only one type of zeolite, either Beta or ZSM-5, and the second type of zeolite may be added to the powder suspension or to a suspension at a later stage.
Assim, o aditivo para aumentar o rendimento de olefinas leves em um processo de craqueamento catalítico fluido, objeto da presente invenção, é formado pelas zeólita Beta, em um faixa de concentração compreendida entre 5% e 40% p/p e pela zeólita ZSM-5, em uma faixa de concentração compreendida entre 1 % e 55% p/p.Thus, the additive to increase the yield of light olefins in a fluid catalytic cracking process, object of the present invention, is formed by Beta zeolite, in a concentration range between 5% and 40% w / w by ZSM-5 zeolite. , in a concentration range of 1% to 55% w / w.
Para que a invenção possa ser mais bem compreendida e avaliada será ilustrada a seguir pelos seguintes exemplos não limitativos. EXEMPLOSIn order that the invention may be better understood and evaluated, the following non-limiting examples will be illustrated below. EXAMPLES
Os exemplos a seguir ilustram as propriedades da composição de aditivo para aumentar o rendimento de olefinas leves em um processo de craqueamento catalítico fluido, utilizado em variadas proporções.The following examples illustrate the properties of the additive composition for increasing the yield of light olefins in a fluid catalytic cracking process used in varying proportions.
Com o fito de se avaliar o rendimento dos aditivos para catalisadores de FCC1 foram preparados os aditivos da Tabela 1, de acordo com o processo de preparação já descrito anteriormente. A indicação "n.a." significa não analisado.In order to evaluate the yield of FCC1 catalyst additives, the additives of Table 1 were prepared according to the preparation process described above. The indication "n.a." means not analyzed.
TABELA 1 Nome do aditivo Z1 Z2 A1 A2 A3 B Teor das zeólitas nos aditivos (%) Beta 0 0 5 10 15 40 ZSM-5 40 55 40 40 40 0 Análise Química por FRX (% P/P) SiO2 62,0 68,6 64,3 68,2 68,7 63,5 AI2O3 24,5 17,2 22,0 19,6 17,8 22,9 P2O5 11,64 16,8 12,02 10,82 12,41 11,93 Na2O 0,27 0,00 0,27 0,27 0,27 0,20 Fe2O3 0,93 0,47 0,80 0,66 0,51 0,87 TiO2 0,60 0,35 0,53 0,45 0,35 0,60 Propriedades físicas Densidade aparente (g/ml) 0,75 0,67 0,74 0,71 0,71 0,59 Volume de microporos (mL/g) 0,038 0,047 0,043 0,053 0,057 0,052 Área mesoporosa (m2/g) 35 28 38 44 57 84 Área Total (rn^/g) 117 125 129 158 179 197 Tamanho médio de partículas (μηη) 86 n.a. 69 81 87 95TABLE 1 Additive name Z1 Z2 A1 A2 A3 B Zeolite content in additives (%) Beta 0 0 5 10 15 40 ZSM-5 40 55 40 40 40 0 FRX Chemical Analysis (% W / W) SiO2 62.0 68 , 6 64.3 68.2 68.7 63.5 AI2O3 24.5 17.2 22.0 19.6 17.8 22.9 P2O5 11.64 16.8 12.02 10.82 12.41 11 .93 Na2O 0.27 0.00 0.27 0.27 0.27 0.20 Fe2O3 0.93 0.47 0.80 0.66 0.51 0.87 TiO2 0.60 0.35 0.53 0.45 0.35 0.60 Physical properties Bulk density (g / ml) 0.75 0.67 0.74 0.71 0.71 0.59 Micropore volume (mL / g) 0.038 0.047 0.043 0.053 0.057 0.052 Mesoporous Area (m2 / g) 35 28 38 44 57 84 Total Area (rn ^ / g) 117 125 129 158 179 197 Average particle size (μηη) 86 na 69 81 87 95
Antes do teste catalítico, os aditivos foram tratados com 100% de vapor a 788°C durante 5 horas para simular o processo de desativação que ocorre em uma unidade de FCC comercial. Além disso, cada aditivo submetido ao tratamento com vapor foi misturado como um catalisador de equilíbrio E1, obtido de uma unidade comercial. As propriedades de E1 são mostradas na Tabela 2. TABELA 2 SiO2 (%p/p) 55,3 AI2O3 (%p/p) 40,1 Na2O (%p/p) 0,53 Re2O3 (%p/p) 2,48 P2O5 (%p/p) 0,60 Ni (ppm) 3579 V (ppm) 3074 Área superficial (m2/g) 142 Área mesoporosa (m2/g) 30 Volume de microporos (ml/g) 0,052Prior to catalytic testing, the additives were treated with 100% steam at 788 ° C for 5 hours to simulate the deactivation process that occurs in a commercial FCC unit. In addition, each additive subjected to steam treatment was mixed as an E1 equilibrium catalyst obtained from a commercial unit. The properties of E1 are shown in Table 2. TABLE 2 SiO2 (% w / w) 55.3 AI2O3 (% w / w) 40.1 Na2O (% w / w) 0.53 Re2O3 (% w / w) 2 .48 P2O5 (% w / w) 0.60 Ni (ppm) 3579 V (ppm) 3074 Surface area (m2 / g) 142 Mesoporous area (m2 / g) 30 Micropore volume (ml / g) 0.052
EXEMPLO 1EXAMPLE 1
Este exemplo visa fazer uma análise do rendimento para olefinas leves de acordo com o estado da técnica. Os aditivos contendo unicamente ZSM-5 (Z1 da Tabela 1) ou ZSM-5 e Beta (A1, A2 e A3 da Tabela 1) formam sistemas catalíticos com concentração de ZSM-5 inferior a 5% p/p do catalisador final. Para o teste, foram utilizados o catalisador E1 e uma carga cujas propriedades estão descritas na Tabela 3.This example is intended to perform a yield analysis for light olefins according to the state of the art. Additives containing only ZSM-5 (Z1 from Table 1) or ZSM-5 and Beta (A1, A2 and A3 from Table 1) form catalytic systems with ZSM-5 concentration of less than 5% w / w of the final catalyst. For the test, catalyst E1 and a filler whose properties are described in Table 3 were used.
TABELA 3 0API 19,2 Densidade 0,935 Ponto de Anilina (0C) 83,3 Enxofre Total (%p/p) 0,57 Nitrogênio Total (ppm) 2835 Nitrogênio Básico (ppm) 854 RCR (%) 0,55 Os resultados de comparagao de desempenho catalitico dos sistemas testados a conversao constante de 65% (p/p) e na temperatura de 535°C estao consolidados na Tabela 4.TABLE 3 0API 19.2 Density 0.935 Aniline Point (0C) 83.3 Total Sulfur (% w / w) 0.57 Total Nitrogen (ppm) 2835 Basic Nitrogen (ppm) 854 RCR (%) 0.55 The results of Comparison of catalytic performance of the tested systems at constant conversion of 65% (w / w) and temperature of 535 ° C are consolidated in Table 4.
TABELA4 COMPOSIQAO 92% E1 + 8% Z1 92% E1 + 8% A1 92% E1 + 8% A2 92% E1 + 8% A3 100% E1 Aditivo Z1 A1 A2 A3 - % ZSM-5 no sistema 3,2 3,2 3,2 3,2 0 % Beta no sistema O 0,4 0,8 1,2 0 Catalisador/Oleo (%p/p) 6,45 6,12 6,17 6,19 6,51 Rendimento (%p/p) Coque 6,94 6,70 6,83 7,03 7,31 Gas combustivel 3,18 3,40 3,24 2,80 2,43 Eteno 1,31 1,34 1,20 1,14 0,69 GLP 20,2 20,4 20,4 21,4 12,9 Propeno 7,94 8,02 7,79 7,83 3,74 Bute 门 os 5,87 5,97 6,27 7,13 4,27 Gasolina 34,7 34,5 34,6 33,8 42,4 Destilados Medios 16,7 16,72 16,6 16,5 17,0 Fundos 18,3 18,3 18,3 18,5 18,0TABLE4 COMPOSITION 92% E1 + 8% Z1 92% E1 + 8% A1 92% E1 + 8% A2 92% E1 + 8% A3 100% E1 Additive Z1 A1 A2 A3 -% ZSM-5 in the system 3.2 3, 2 3.2 3.2 0% Beta in system O 0.4 0.8 1.2 0 Catalyst / Oil (% w / w) 6.45 6.12 6.17 6.19 6.51 Yield (% w / c) Coke 6.94 6.70 6.83 7.03 7.31 Fuel gas 3.18 3.40 3.24 2.80 2.43 Ethyl 1.31 1.34 1.20 1.14 0.69 LPG 20.2 20.4 20.4 21.4 12.9 Propene 7.94 8.02 7.79 7.83 3.74 Bute 门 os 5.87 5.97 6.27 7.13 4.27 Petrol 34.7 34.5 34.6 33.8 42.4 Distillates Medium 16.7 16.72 16.6 17.0 17 Funds 18.3 18.3 18.3 18.5 18 , 0
A Tabela acima evidencia que propeno e buteno sao componentes do GLP e que ο eteno e um componente do gas combustivel.The table above shows that propylene and butene are components of LPG and that ethylene is a component of combustible gas.
A compara^ao entre as misturas contendo aditivos A1, A2 e A3 e a mistura contendo Z1, mostrou que houve rendimento similar de propeno. O rendimento de butenos aumentou e ο de eteno diminuiu. Alem disso, houve pouca mudanga na atividade catalitica do catalisador. Assim, ο efeito dos aditivos com mistura de zeolitas no rendimento para as olefinas Ieves nao foi significativo. EXEMPLO2Comparison between mixtures containing additives A1, A2 and A3 and mixture containing Z1 showed similar propene yield. Butene yield increased and ο ethylene decreased. In addition, there was little change in catalytic activity of the catalyst. Thus, the effect of zeolite admixture additives on yield for Ieves olefins was not significant. EXAMPLE 2
Este exemplo se propoe a fazer uma analise do rendimento das olefinas em sistemas cataliticos com alto teor de ZSM-5.This example proposes to perform an olefin yield analysis in high ZSM-5 catalytic systems.
Assim, foram utilizadas a mesma carga e ο mesmo catalisador (E1) do exemplo anterior. Contudo, os sistemas cataliticos contem pelo menos 20% do aditivo Z1, ou 8% de cristais de ZSM-5.Thus, the same filler and catalyst (E1) from the previous example were used. However, catalytic systems contain at least 20% of additive Z1, or 8% of crystals of ZSM-5.
Os resultados de compara^ao de desempenho catalitico dos sistemas testados a conversao constante de 60% (p/p) e na temperatura de 535°C estao consolidados na Tabela 5.The catalytic performance comparison results of the systems tested at constant conversion of 60% (w / w) and temperature of 535 ° C are summarized in Table 5.
TABELA5 COMPOSIQAO 80% E1 + 20% Z1 70% E1 + 30% Z1 60% E1 + 40% Z1 60% E1 + 30% Z1 + 10% B Aditivo Z1 Z1 Z1 Z1 eB % ZSM-5 no sistema 8 12 16 12 % Beta no sistema O 0 0 4 Catalisador/0leo (%p/p) 4,90 5,75 7,43 6,70 Rendimento (% p/p) Coque 4,25 4,28 4,64 4,57 Gas combustivel 4,62 5,20 5,66 5,45 Eteno 2,59 3,30 3,78 3,61 GLP 22,23 22,69 22,84 23,40 Propeno 9,33 9,59 9,58 9,88 Butenos 6,66 6,46 6,09 6,49 Gasolina 28,89 27,83 26,86 26,59 Destilados Medios 17,33 16,78 16,12 15,77 Fundos 22,67 23,22 23,88 24,23TABLE5 COMPOSITION 80% E1 + 20% Z1 70% E1 + 30% Z1 60% E1 + 40% Z1 60% E1 + 30% Z1 + 10% B Additive Z1 Z1 Z1 Z1 eB% ZSM-5 in the system 8 12 16 12 % Beta in System O 0 0 4 Catalyst / Oil (% w / w) 4.90 5.75 7.43 6.70 Yield (% w / w) Coke 4.25 4.28 4.64 4.57 Gas fuel 4.62 5.20 5.66 5.45 Ethyl 2.59 3.30 3.78 3.61 LPG 22.23 22.69 22.84 23.40 Propylene 9.33 9.59 9.58 9 , 88 Butenes 6.66 6.46 6.09 6.49 Gasoline 28.89 27.83 26.86 26.59 Middle Distillates 17.33 16.78 16.12 15.77 Funds 22.67 23.22 23 88 24.23
Pode-se observer nitidamente na tabela, que ο aumento de Z1It can be clearly observed in the table that the increase of Z1
dentro da mistura causou uma queda na conversao, refletido no aumento da relagao catalisador/0leo para manter a mesma conversao. Assim, demonstrando ο efeito da dilui^ao. Entretanto, na mesma proporgao de aditivo, a mistura contendo 60% de E1 com 30% Z1 e 10% B mostrou-se mais ativa do que a mistura contendo 40% Z1.within the mixture caused a drop in conversion, reflected in increased catalyst / oil ratio to maintain the same conversion. Thus, demonstrating the effect of dilution. However, in the same proportion of additive, the mixture containing 60% E1 with 30% Z1 and 10% B was more active than the mixture containing 40% Z1.
Outro fato muito importante, demonstrado na tabela, e que mesmo aumentando-se ο teor de Z1, de 30% ate 40%, nao foi possivel aumentar ο rendimento de propeno. Entretanto, pode-se verificar que a adi^ao de zeolita Beta, como na mistura de 10% B com 30% Z1, aumentou ο rendimento de propeno, superando ο patamar.Another very important fact shown in the table is that even increasing the Z1 content from 30% to 40% could not increase propylene yield. However, it can be seen that the addition of Beta zeolite, as in the mixture of 10% B with 30% Z1, increased the propene yield, exceeding the threshold.
Em geral, a partir dos resultados obtidos, pode-se afirmar que a mistura contendo 60% de E1, 30% de Z1 e 10% de B possui ο maior rendimento em propeno, bem como ο maior rendimento em olefinas leves. EXEMPLO 3In general, from the results obtained, it can be stated that the mixture containing 60% E1, 30% Z1 and 10% B has ο higher yield on propylene as well as ο higher yield on light olefins. EXAMPLE 3
Este exemplo se propoe a fazer uma analise do rendimento das olefinas em sistemas cataliticos com alto teor de ZSM-5, com uma carga mais Ieve e com menor teor de aromaticos.This example proposes to perform an analysis of the yield of olefins in high ZSM-5 catalytic systems with a lighter charge and lower aromatics content.
Assim, ο exemplo utiliza uma carga mais proxima do que e utilizado para se obter ο maximo de rendimento em olefinas leves para suprir os insumos necessarios a indCistna petroquimica. As propriedades da carga estao descritas na Tabela 6. Para compor os sistemas cataliticos foi utilizado um catalisador comercial (E2) tipico de FCC, cujas propriedades estao descritas na Tabela 7.Thus, for example, it uses a load closer than is used to obtain the maximum yield on light olefins to supply the necessary petrochemical inputs. The filler properties are described in Table 6. To compose the catalytic systems a typical FCC commercial catalyst (E2) was used, the properties of which are described in Table 7.
TABELA6 0API 30 Densidade 0,8721 Ponto de Anilina (0C) 110,5 Enxofre Total (%p/p) 1,41 Nitrogenio Basico (ppm) 2,69 RCR (%) 0,05 TABELA7 SiO2 (%p/p) 59,0 AI2O3 (%p/p) 39,4 Na2O (%p/p) 0,30 Re2O3 (%p/p) 0,33 P2O5 (%p/p) 0,00 Ni (ppm) <100 V (ppm) <100 Area superficial (m2/g) 217 Area mesoporosa (m2/g) 73 Volume de microporos (ml/g) 0,068TABLE6 0API 30 Density 0.8721 Aniline Point (0C) 110.5 Total Sulfur (% w / w) 1.41 Basic Nitrogen (ppm) 2.69 RCR (%) 0.05 TABLE7 SiO2 (% w / w) 59.0 Al2O3 (% w / w) 39.4 Na2O (% w / w) 0.30 Re2O3 (% w / w) 0.33 P2O5 (% w / w) 0.00 Ni (ppm) <100 V (ppm) <100 Surface area (m2 / g) 217 Mesoporous area (m2 / g) 73 Micropore volume (ml / g) 0.068
Antes do teste catalitico, a carga foi tratada com 100% de vapor a 788°C durante 5 horas para simular ο processo de desativagao que ocorre em uma unidade de FCC comercial. Os resultados de comparagao de desempenho catalitico dos sistemas testados com relagao catalisador/carga igual a 6 e na temperatura de 535°C estao consolidados na Tabela 8.Prior to catalytic testing, the charge was treated with 100% steam at 788 ° C for 5 hours to simulate the deactivation process that occurs in a commercial FCC unit. The catalytic performance comparison results of the systems tested with catalyst / load ratio of 6 and at a temperature of 535 ° C are summarized in Table 8.
TABELA8 COMPOSIQAO 50% E2 + 50% Z1 50% E2 + 50% Z2 50% E2 + 50% A2 50% E2 50% A3 Aditivo Z1 Z2 A2 A3 % ZSM-5 no sistema 20 27,5 20 20 % Beta no sistema 0 0 5 7,5 Conversao (%p/p) 80,8 80,8 83,2 83,2 Rendimento (% p/p) Coque 1,47 1,66 1,84 1,88 Gas combustivel 4,52 5,69 5,99 4,52 Eteno 3,49 4,52 4,72 4,32 GLP 32,6 33,9 36,0 35,9 Propeno 12,2 12,3 12,5 13,2 Butenos 8,86 8,71 9,38 9,75 Gasolina 42,2 39,6 39,3 39,9 Destilados Medios 13,4 13,2 11,4 11,0 Fundos 5,84 5,98 5,43 5,74 Rendimento Total de Olefinas (C2, C3, C4) 24,6 25,5 26,6 27,3TABLE8 COMPOSITION 50% E2 + 50% Z1 50% E2 + 50% Z2 50% E2 + 50% A2 50% E2 50% A3 Additive Z1 Z2 A2 A3% ZSM-5 in the system 20 27.5 20 20% Beta in the system 0 0 5 7.5 Conversion (% w / w) 80.8 80.8 83.2 83.2 Yield (% w / w) Coke 1.47 1.66 1.84 1.88 Fuel gas 4.52 5.69 5.99 4.52 Ethyl 3.49 4.52 4.72 4.32 LPG 32.6 33.9 36.0 35.9 Propene 12.2 12.3 12.5 13.2 Butenes 8 86 8.71 9.38 9.75 Petrol 42.2 39.6 39.3 39.9 Distillates Medium 13.4 13.2 11.4 11.0 Funds 5.84 5.98 5.43 5, 74 Total Yields of Olefins (C2, C3, C4) 24.6 25.5 26.6 27.3
Se utilizarmos a mistura contendo 50% de Z1 como referencia, ο aumento de teor de ZSM-5 no sistema mistura contendo Z2, nao alterou de maneira significativa a conversao nem os rendimentos de propeno e olefinas C4. Desta forma, pode-se concluir que essas misturas atingiram seus Iimites de rendimento.If the 50% Z1-containing mixture is used as a reference, the increase in ZSM-5 content in the Z2-containing mixture system did not significantly change the conversion or yields of propylene and C4 olefins. Thus, it can be concluded that these mixtures reached their yield limits.
Porem, quando aditivos contendo zeolita Beta foram utilizados (misturas com 50% de A2 ou A3), houve um aumento na conversao como tambem um aumento nos rendimentos de propeno, butenos e olefinas Ieves totais, em relagao a referencia.However, when Beta zeolite-containing additives were used (50% mixtures of A2 or A3), there was an increase in conversion as well as an increase in total propylene, butene and olefins yields relative to the reference.
A descrigao que se fez ate aqui do aditivo para aumentar ο rendimento de olefinas Ieves em um processo de craqueamento catalitico fluido, objeto da presente invengao, deve ser considerada apenas como uma possivel, ou possiveis concretizagoes, e quaisquer caracteristicas particulares nelas introduzidas devem ser entendidas apenas como algo que foi descrito para facilitar a compreensao. Desta forma, nao podem de forma alguma ser consideradas como Iimitantes da invengao, a qual esta Iimitada ao escopo das reivindicagoes que seguem.The description thus far of the additive to increase the yield of olefins Ieves in a fluid catalytic cracking process, object of the present invention, should only be considered as a possible, or possible embodiments, and any particular features introduced therein should be understood. just as something that has been described for ease of understanding. Accordingly, they may not in any way be construed as limiting the invention, which is limited to the scope of the following claims.
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