PROCEDIMIENTO DE FISCHER-TROPSCH QUE USA UN CATALIZADOR DE FISCHER-TROPSCH Y UN CATALIZADOR QUE CONTIENE ZEOLITA.
Procedimiento de Fischer-Tropsch para la conversión de monóxido de carbono e hidrógeno en mezclas de hidrocarburos C5 + ,
procedimiento en el que se hace uso de partículas de catalizador de Fischer-Tropsch y partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido que contiene zeolita Y, comprendiendo dicho procedimiento poner en contacto el monóxido de carbono y el hidrógeno con las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch a una presión en el intervalo de desde 10 hasta 60 bar conduciendo a hidrocarburos y agua, e isomerizar los hidrocarburos con las partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido
Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W03012166EP.
Solicitante: ALBEMARLE NETHERLANDS B.V..
Nacionalidad solicitante: Países Bajos.
Dirección: BARCHMAN WUYTIERSLAAN 10,3818 LH AMERSFOORT.
Inventor/es: VOGT, EELCO, TITUS, CAREL, VERLAAN, JOHANNES PETRUS JOZEF, STEENWINKEL,EDGAR,EVERT, SPEE,MARIEKE,PAULYNE,RENATE.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 12 de Agosto de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C10G2/00B2D2
Clasificación PCT:
- C10G2/00 QUIMICA; METALURGIA. › C10 INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS QUE CONTIENE MONOXIDO DE CARBONO; COMBUSTIBLES; LUBRICANTES; TURBA. › C10G CRACKING DE LOS ACEITES DE HIDROCARBUROS; PRODUCCION DE MEZCLAS DE HIDROCARBUROS LIQUIDOS, p. ej. POR HIDROGENACION DESTRUCTIVA, POR OLIGOMERIZACION, POR POLIMERIZACION (cracking para la producción de hidrógeno o de gas de síntesis C01B; cracking que produce hidrocarburos gaseosos que producen a su vez, hidrocarburos individuales o sus mezclas de composición definida o especificada C07C; cracking que produce coque C10B ); RECUPERACION DE ACEITES DE HIDROCARBUROS A PARTIR DE ESQUISTOS, DE ARENA PETROLIFERA O GASES; REFINO DE MEZCLAS COMPUESTAS PRINCIPALMENTE DE HIDROCARBUROS; REFORMADO DE NAFTA; CERAS MINERALES. › Producción de mezclas líquidas de hidrocarburos de composición no definida a partir de óxidos de carbono.
Clasificación antigua:
- C10G2/00 C10G […] › Producción de mezclas líquidas de hidrocarburos de composición no definida a partir de óxidos de carbono.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento de Fischer-Tropsch que usa un catalizador de Fischer-Tropsch y un catalizador que contiene zeolita.
La presente invención se refiere a un procedimiento de Fischer-Tropsch para la conversión de monóxido de carbono e hidrógeno en mezclas de hidrocarburos C5+ usando un catalizador de Fischer-Tropsch y un catalizador que contiene zeolita.
El procedimiento de Fischer-Tropsch comprende generalmente las siguientes etapas de procedimiento.
La primera etapa implica hacer reaccionar una fuente de carbono (tal como carbón o gas natural) con una fuente de oxígeno (tal como vapor de agua, aire u oxígeno) para formar una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno, denominada habitualmente gas de síntesis.
La segunda etapa implica poner en contacto el monóxido de carbono e hidrógeno con un catalizador de Fischer-Tropsch conduciendo a hidrocarburos y agua. Dependiendo de las condiciones de procedimiento y el catalizador usado, la naturaleza de los hidrocarburos y la longitud de cadena pueden variar. Los productos principales de la reacción de Fischer-Tropsch son parafinas y olefinas lineales y agua, pero pueden producirse una isomerización limitada y la inclusión de heteroátomos tales como oxígeno. Los catalizadores aplicados generalmente para esta segunda etapa son catalizadores que contienen hierro y/o cobalto. Con el fin de potenciar la isomerización durante esta segunda etapa, puede añadirse un cocatalizador.
La tercera etapa implica la isomerización de los hidrocarburos formados en la segunda etapa para producir productos más valiosos. Por ejemplo, las cadenas más largas en el producto pueden someterse a craqueo para formar productos en la gama del diésel o la gasolina, y pueden isomerizarse parafinas lineales para mejorar las propiedades del producto de diésel tales como el punto de enturbiamiento y el punto de fluidez. Generalmente se usan catalizadores de hidrotratamiento adaptados para esta tercera etapa.
El documento US 5.928.980 da a conocer el uso (en la segunda etapa del procedimiento de Fischer-Tropsch) de un catalizador de craqueo catalítico fluido (FCC, fluid catalytic cracking) gastado impregnado con un metal del grupo VIII, preferiblemente cobalto y/o hierro. Esta composición de catalizador se prepara impregnando el catalizador de FCC gastado con una sal de metal, calcinando el catalizador de FCC impregnado para obtener un óxido metálico soportado y reduciendo el óxido de metal para dar el metal en una atmósfera de gas reductora. El metal impregnado sirve como catalizador de Fischer-Tropsch.
La preparación de esta composición de catalizador de la técnica anterior requiere un procedimiento engorroso (que implica las etapas de impregnación, calcinación y reducción). Es por tanto un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento para la conversión de monóxido de carbono e hidrógeno en mezclas de hidrocarburos C5+ usando un sistema de un catalizador de Fischer-Tropsch y un catalizador de FCC, sistema que es más fácil de preparar.
Un segundo objeto es proporcionar un procedimiento usando un sistema de catalizadores que puede usarse de una manera más flexible según sea necesario.
Un tercer objeto es proporcionar un sistema de catalizador económico.
La técnica anterior sólo da a conocer el uso de catalizador de FCC gastado en un procedimiento de Fischer-Tropsch. Es un cuarto objeto de la presente invención ampliar el alcance del catalizador de FCC que va a usarse en procedimientos de Fischer-Tropsch usando también otros tipos de catalizadores de FCC. El documento US-A-4 906 671 describe un procedimiento para producir diésel a partir de hidrógeno y óxidos de carbono usando un sistema de catalizadores que comprende un catalizador de FCC y un catalizador de FT.
El documento US3254023, ejemplo 6 trata de un procedimiento en el que se utiliza una síntesis de tipo Fischer-Tropsch como reacción de adición exotérmica, sirviendo el calor derivado de la misma para efectuar una reacción de deshidratación endotérmica. Se trata una deshidratación de isobutanol para dar isobutileno catalizada por una zeolita Y sintética. Las reacciones se llevan a cabo a presión atmosférica.
Según la invención se proporciona un procedimiento según la reivindicación 1.
El procedimiento según la invención usa partículas de catalizador de Fischer-Tropsch y partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido. Por tanto, la composición de catalizadores según la presente invención puede prepararse simplemente mezclando partículas de catalizador de Fischer-Tropsch y partículas de catalizador de FCC existentes. Su preparación no requiere etapas de impregnación no deseadas desde el punto de vista industrial.
En una realización, las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch y las partículas de catalizador de FCC pueden usarse en forma de cuerpos conformados en los que ambas partículas están incrustadas. Ejemplos de cuerpos conformados son partículas secadas por pulverización (microesferas), productos extruidos, gránulos, esferas, etc.
Tales cuerpos conformados pueden prepararse conformando una mezcla física de partículas de catalizador de Fischer-Tropsch y partículas de catalizador de FCC. Los métodos adecuados para obtener tales cuerpos conformados incluyen secado por pulverización, granulación, extrusión (opcionalmente combinada con amasado), formación de perlas o cualquier otro método de conformación convencional usado en los campos de los catalizadores y absorbentes o combinaciones de los mismos. Por ejemplo, si la preparación de las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch implica una etapa de secado por pulverización, es posible añadir el catalizador de FCC al catalizador de Fischer-Tropsch antes del secado por pulverización y posteriormente secar por pulverización la mezcla resultante.
Si se desea, puede añadirse un material de unión o matriz para mejorar la resistencia mecánica de los cuerpos conformados. Ejemplos de materiales de unión o matriz adecuados son alúmina, sílice, arcillas y mezclas de los mismos. Generalmente se prefieren los materiales de unión o matriz que comprenden alúmina. El material de unión o matriz, si está presente, está presente preferiblemente en una cantidad del 10-40% en peso, más preferiblemente del 15-35% en peso, y lo más preferiblemente del 25-35% en peso, basado en el peso total de la composición de catalizadores.
El término "catalizador de FCC" incluye catalizadores de FCC nuevos, catalizadores de FCC gastados y catalizadores en equilibrio (E-cat, equilibrium catalysts). Un catalizador de FCC gastado es menos caro que un catalizador de FCC nuevo. Además, su uso da como resultado la reutilización de materiales residuales, lo que es económica y medioambientalmente favorable.
Si las partículas de catalizador de FCC y las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch no están en forma de cuerpos conformados en los que ambas partículas están incrustadas, las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch y las partículas de catalizador de FCC pueden dosificarse individualmente (según sea necesario) a la unidad de Fischer-Tropsch. Esto crea una gran flexibilidad. Por ejemplo, si las condiciones de procedimiento cambian durante el procesamiento o si uno de los catalizadores se desactiva más rápidamente que el otro, uno de los catalizadores puede añadirse con una velocidad de dosificación más rápida que el otro.
Además, la calidad del E-cat o del catalizador de FCC gastado variará de lote en lote. Esta diferencia puede compensarse adaptando la velocidad de dosificación de las partículas de catalizador de FCC en comparación con la de las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch. Además, es posible o bien usar ambos tipos de partículas de catalizador en la segunda etapa del procedimiento de Fischer-Tropsch, o bien usar las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch en la segunda etapa y las partículas de catalizador de FCC en la tercera etapa.
En el procedimiento según la invención se usan catalizadores de FCC que contienen zeolita Y. Tales catalizadores de FCC generalmente contienen zeolita Y, arcilla (por ejemplo caolín, metacaolín, bentonita), sílice, alúmina, compuestos de metales de tierras raras, etc. Ejemplos de metales adecuados son metales de tierras raras, por ejemplo Ce, La, y metales de transición de los grupos IV-VIII del Sistema Periódico, por ejemplo V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Ru, Re, etc. Los compuestos de metal pueden servir,...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento de Fischer-Tropsch para la conversión de monóxido de carbono e hidrógeno en mezclas de hidrocarburos C5+, procedimiento en el que se hace uso de partículas de catalizador de Fischer-Tropsch y partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido que contiene zeolita Y, comprendiendo dicho procedimiento poner en contacto el monóxido de carbono y el hidrógeno con las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch a una presión en el intervalo de desde 10 hasta 60 bar conduciendo a hidrocarburos y agua, e isomerizar los hidrocarburos con las partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno se pone en contacto con una mezcla de partículas de catalizador de Fischer-Tropsch y partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido, en el que las partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido comprenden desde el 5 hasta el 40% en peso de dicha mezcla.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch y las partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido se dosifican individualmente a la mezcla de reacción.
4. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch y las partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido se usan en forma de cuerpos conformados en los que están incrustadas ambas partículas.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa de poner en contacto partículas de catalizador de Fischer-Tropsch con una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno para formar una mezcla de hidrocarburos C5+ va seguida de una etapa separada de poner en contacto la mezcla de hidrocarburos C5+ con las partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido.
6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch comprenden hierro.
7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch comprenden cobalto.
8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el catalizador de craqueo catalítico fluido es un catalizador de craqueo catalítico fluido en equilibrio o gastado.
9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se ha depositado un compuesto de metal sobre las partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido.
10. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende:
una primera etapa que implica hacer reaccionar una fuente de carbono con una fuente de oxígeno para formar una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno;
una segunda etapa en la que se ponen en contacto el monóxido de carbono e hidrógeno con las partículas de catalizador de Fischer-Tropsch conduciendo a hidrocarburos y agua; y
una tercera etapa en la que se isomerizan los hidrocarburos formados en la segunda etapa; en el que
las partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido que contiene zeolita Y se usan en la tercera etapa.
11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas de catalizador de craqueo catalítico fluido isomerizan hidrocarburos olefínicos lineales.
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