CN119497745A 用于裂化原油以生产轻烯烃和芳香族化合物的方法及纳米-zsm-5基催化剂制剂 （沙特阿拉伯石油公司）

2024.12.31PCT/US2023/0689942023.06.23WO2024/011029EN2024.01.11用于裂化原油以生产轻烯烃和芳香族化合两者的方法，该方法包含在大于或等于580℃的温度下，使原油与FCC催化剂组合物在流化催化裂化系统中接触，FCC催化剂与原油的重量比为烯烃和芳香族化合物的FCC催化剂组合物包括用2用磷浸渍的纳米_ZSM_5沸石，其中所述纳米_ZSM_5沸石氧化铝粘合剂；接触使得所述原油中至少一部分烃类经历裂化反应，以产生至所述FCC催化剂组合物包含10重量％至30重量％的用镧浸渍的US所述FCC催化剂组合物包含10重量％至30重量％的用磷浸渍的纳米_ZSM_3.根据权利要求1所述的方法，其中，用基于所述USY沸石的总重量的1重量％至5重4.根据权利要求1所述的方法，其中，用基于至15重量％的五氧化二磷浸渍所述纳米_5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述FCC8.根据权利要求1所述的方法，其中，至少50重量％的所述大于或等于每单位重量所述原油的20重量％的浓度的大于或等于每单位重量所述原油的25重量％3所述原油与所述FCC催化剂组合物在600℃至650所述原油与所述FCC催化剂组合物接触20秒至40秒或所述原油与所述FCC催化剂组合物在600℃至650℃的温度下接触20秒至40秒的停留中所述多个催化剂颗粒的每一个包含所述用磷浸渍的纳米_ZSM_5沸石、所述用镧浸渍的14.一种用于从原油生产烯烃和芳香族化合物的FCC催化剂组合物，所述FCC催化剂组用磷浸渍的纳米_ZSM_5沸石，其中所述纳米_ZSM_5沸石氧化铝粘合剂；纳米_ZSM_5沸石的总重量的7.5重量％的P2O5浸渍所述纳米_基于所述FCC催化剂组合物的总重量的2重量％4用于裂化原油以生产轻烯烃和芳香族化合物的方法及纳米_[0005]全球对轻烯烃不断增长的需求仍然是许多综合炼油厂面产具有更高选择性和轻烯烃产率的烯烃。本公开的方法包括在流化催化裂化单元中用FCC原油)的整个范围内的选择性和轻烯烃产率。此外，纳米_ZSM_5沸石尺寸的减小可以减少FCC催化剂组合物上的焦炭形成和孔扩散。FCC催化剂组合物还可以显示出降低的失活率，方法包括在大于或等于580℃的温度下，使原油与流化催化裂化(FCC)催化剂组合物在FCC系统中接触，所述FCC催化剂与所述原油的重量比为2:1至10:1，且停留时间为0.1秒至60ZSM_5沸石(其中所述纳米_ZSM_5沸石可以具有0.01μm至0.2μm的平均粒度)、氧化铝粘合[0008]根据本公开的至少一个方面，用于从原油生产烯烃和芳香族化合物的FCC催化剂5[0009]本公开的各个方面的附加特征和优点将在下面的详细描[0012]图1示意性地描绘了根据本公开的一个或多个方面的用于将烃进料进行转化以生[0013]当描述图1的简化示意图时，其不包括本领域普通技术人员可以使用并且熟知的[0015]图1的简化示意图中的箭头也可以指将工艺流从一个系统组件传输到另一个系统沸石的平均粒度为0.01微米(μm)至0.2μm。本公开的方法包括在大于或等于580℃的温度[0018]本公开的FCC催化剂组合物和方法可以确保包含原油(如阿拉伯轻质原油)的重质同时展现出由于污染物和焦炭形成而导致的FCC催化剂组合物失活的比率降低，以及其他6剂可以被沉积在催化剂表面上的烃进料或蒸汽进料中的且其大气沸点为36摄氏度(℃)至220℃。石脑油可以包含轻石脑油、中间石脑油和重石脑流结合在一起而不是将每个流分别传递至第二组件也不被认为是可操作以改变材料的组7操作条件，包括温度大于或等于580℃,或从58催化裂化)在一种或多种反应物之间任选地在一种或者多种催化剂的存在下发生。反应器组件传递至另一个系统组件时，流的组分被公开为从一个系统组件传递至另一系统组件。[0036]进料流的组成和FCC系统的工艺变量对系统内的反应产率和热平衡起着重要作可以包括在将精炼的常规进料引入FCC系统之前分离和处理一种或多种烃原料的馏分。这8这些局限性，例如通过减少或消除在引入FCC系统中之前生产合适的烃进料所需的处理步组合物的FCC系统和导致原油有效裂化的反应条件，将原油直接转化为更高价值的化学产剂组合物接触。本公开的方法的FCC催化剂组合物和反应条件能够使原油有效地直接转化[0038]现在参考图1，示意性地描绘了本公开的用于处理烃进料102以生产烯烃的FCC系以处理用过的FCC催化剂以产生再生的FCC催化剂，其可以再循环回到流化催化裂化单元50℃的初沸点。烃进料102可以具有小于或等于按重量计900份每百万份(partspermillionbyweight,ppmw)的氮浓[0040]在实施方案中，烃进料102是原油。原油可以具有15度至50度的美国石油学会的密度。在实施方案中，原油可以具有在15℃下测量的小于或等于1.0g/mL、小于9102可以具有每单位重量烃进料102的5重量％至小于50重量％、5重量％至40重量％、5重量％至25重量％或甚至10重量％至20重量％的浓度量％至40重量％或甚至27重量％到35重量％通过蒸馏已去除较低沸点成分的原油，例如沸点温度低于180℃或者甚至低于160℃的成于或等于98％或甚至大于或等于99％的沸点温度大于或等于160℃或大于或等于180℃的这些的组合)可以在流化催化裂化单元120上游与烃进料102混合，或独立引入流化催化裂[0052]本公开的方法包括将烃进料102传递至包含FCC催化剂组合物124的FCC系统100。催化剂组合物相比时，包括纳米_ZSM_5沸石的催化裂化催化剂组合物124在催化裂化系统催化反应产生的轻质烃类的分子直径相似时，反应物和产物分子在ZSM_5沸石的微孔内的至0.20μm的纳米_ZSM_5沸石的FCC催化剂组合物124可以显示出减少的焦炭形成和减少的可以减少在汽蒸过程中发生的沸石组分的脱铝—这可以导致沸石组分的酸度和催化活性化合物可以浸渍在纳米_ZSM_5沸石上，以便用基于纳米_ZSM_5沸石的总重量的1重量％至米_ZSM_5沸石的总重量，纳米_ZSM_5沸石可以包含1重量％至15重量％、1重量％至10重括多至40重量％的纳米_ZSM_5沸石。在实施方案中，基于FCC催化剂组合物124的总重量，[0058]FCC催化剂组合物124的Y型沸石可操作以从烃进料102中的烃类生产一种或多种减少可导致FCC系统100中次级反应速率的降低，例如FCC系统100产生的烯烃的脱氢或氢500m2/g至900m2/g或500m2/g至800m2/g的平均表面积。USY沸石可以具有0.050mL/g至124的一种或多种沸石组分可以包括基于每种沸石组分的总重量的1重量％至5重量％的量一种或多种含镧化合物，例如但不限于氧化镧，其量为基于每种沸石组分的总重量的1重15重量％至30重量％或15重量％至25重量％的US可以包括粘合剂材料来提高FCC催化剂组合物124的耐化剂组合物124的基质材料可以同时具有物理和催化功能。物理功能可以包括提供颗粒完每种FCC催化剂组合物的总重量，FCC催化剂组合物124可以包括30重量％至60重量％的量量的20重量％的纳米_ZSM_5沸石，其中，用基于纳米_ZSM_5沸石的总重量的7.5用基于USY沸石总重量的2.5重量％的氧化镧(La2O3)浸渍USY沸石；基于FCC催化剂组合物[0073]再次参考图1，FCC系统100包括流化催化裂化单元120和再生器160。在实施方案124的混合物提供额外的加热。[0074]应当理解，图1中所示的流化催化裂化单元120的裂化反应区122是流化催化裂解相似或不同操作条件下并联操作的两个或多个流产生再生的FCC催化剂123。在其他实施方案中，再生器160可以是包括两个分开的再生区[0076]FCC系统100可以包括设置在再生器160的再生区162和流化催化裂化单元120之间生的FCC催化器123可以积累，然后作为FCC催化剂组合物124从催化剂料斗174传递至催化剂进料混合区128。再生的FCC催化剂123可以处于等于或大于裂化反应区122中的反应温和FCC催化剂组合物124的混合物可以引入至裂化反应区122的提升管部分的底部，并且可[0079]在FCC系统100的稳态操作期间，FCC催化剂组合物124可以是从催化剂料斗174传124微粒或弥补变为永久失活(例如通过催化剂中的重金属积累)的用过的FCC催化剂自烃进料102的烃类的至少一部分经历一个或多个催化裂化反应，以形成一种或多种裂化可以经历增加的热裂化和降低的催化裂化。烃进料102的热裂化可以提高乙烯的产率并降单元120中与FCC催化剂组合物124接触。流化催化裂化单元120中的烃进料102的催化裂化[0082]在实施方案中，流化催化裂化单元120可以以2:1至10:1的催化剂与油的重量比(CTO)运行，其中催化剂与油的重量比是在单位体积的包含烃进料102和FCC催化剂组合物与油的重量比对于按比例增加商业应用可能不[0085]在裂化反应区122中的裂化反应之后，裂化反应区122的内容物包括用过的FCC催可以保留至少一部分的裂化流出物126，例如保留在用过的FCC催化剂125的孔中的裂化流[0086]在分离区130中与裂化流出物126分离后，可以将用过的FCC催化剂125(其可以包括保留在用过的催化裂化催化剂125中的至少一部分的裂化流出物126)传递至汽提区132，部分的裂化流出物126。汽提的流出物134(其可以包括引入汽提区132的蒸汽133的至少一部分)可以从汽提区132排出，此时汽提的流出物134可以通过旋风分离器(未示出)并离开产物回收系统。汽提的流出物134也可以与一种或多种其他流(例如裂化的流出物126)合用过的FCC催化剂125传递至再生器160的再生区[0087]可以将用过的FCC催化剂125和燃烧气体170引入再生器160的提升管166的底端。气体170可以通过提升管166将用过的FCC催化剂125向上输送至再生区162，在那里焦炭沉积物和其他残留烃类被至少部分氧化(燃烧)。沉积在裂化反应区122中用过的FCC催化剂125上的焦炭可以在上升至再生区162的途中在提升管166中在燃烧气体170的存在下开始[0089]此外，本公开的实施方案可以在直接添加至FCC系统的原油的催化裂化过程中提[0091]本公开的各个方面将通过以下实施例进一步阐明。这些实施例本质上是说明性[0095]为了制备实施例1的纳米_ZSM_5沸石，通过根据表3中的摩尔比(摩尔/摩尔)混合International商业上可获得的CBV_780)。USY沸石每单位重量的平均总孔体积为(um)之间的馏分，并用于表征和评估。表4中提供了实施例2的FCC催化剂组合物微粒的组[0104]在实施例3中，评估了实施例2的FCC催化剂组合物在各种反应条件下裂化阿拉伯反应器在SakuragiRikagaku(日本)微活性测试(MicroActivityTest，MAT)仪器中用实[0105]每次反应后，使用氮气(N2)以30毫升每分钟(mL/min)的流速汽提FCC催化剂组合用实施例2的FCC催化剂组合物获得大于32重量％的高轻烯烃产率。650℃的反应条件和件和9.79的催化剂与油的比率实现了36.18重[0110]如表5所示，在固定温度下增加催化剂与油的比率导致丙烯产率(C3＝)和轻烯烃在平衡催化剂(E_Cat)上的镍(Ni)和钒(V)的含量来评估FCC催化剂失活。催化剂在再生器金属量＝积累的金属)建立的方程式来估算在平衡状态下实施例1的FCC催化剂组合上积聚提供了用于估算FCC催化剂上Ni和V积累的方程式。这为用过的催化剂的E_Cat上，Ni和V的总和应为约10000ppm。实施例2计算的Ni+V的量为1的Ni+V和对比的E_Cat的Ni+V都是使用相同的催化剂添加速率进行计算。虽然方程式1没[0135]本公开的第一方面涉及一种将原油转化为轻烯烃、芳香组合物包含10重量％至30重量％的用磷浸渍的纳米_于所述USY沸石的总重量的1重量％至5重量％的氧化镧浸渍述纳米_ZSM_5沸石的总重量的1重量％至15重量％的五氧化二磷