Catalizador FCC para producción de olefinas ligeras.Se describe un catalizador de craqueo mejorado para la producción de propileno a partir de un material base hidrocarbonado.

El procedimiento usa una mezcla de catalizadores que comprende un catalizador de poros grandes y un catalizador de poros pequeños o medios, en el que el catalizador de poros pequeños o medios incluye un metal depositado en el catalizador de poros pequeños o medios

Catalizador FCC para producción de olefinas ligeras.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de olefinas ligeras a partir de una corriente de alimentación de hidrocarburos. Esta invención también se refiere a un catalizador mejorado usado en el procedimiento de craqueo catalítico en lecho fluido para producir propileno.

Antecedentes de la invención

El craqueo catalítico es el procedimiento de romper moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más pequeñas de hidrocarburos poniendo en contacto las moléculas grandes de hidrocarburos con un catalizador en condiciones de reacción. El procedimiento de craqueo catalítico es un método usado para producir etileno y propileno a partir de materiales base hidrocarbonados. El etileno y el propileno son productos químicos importantes para la producción de los plásticos respectivos polietileno y polipropileno, dos plásticos importantes que tienen una amplia variedad de usos, tales como un material para la fabricación de productos y como un material para embalaje. Otros usos de estos productos químicos incluyen la producción de cloruro de vinilo, óxido de etileno, etilbenceno y alcoholes. Los compuestos hidrocarbonados usados como material base para la producción de olefinas ligeras incluyen gas natural, líquidos del petróleo, y materiales carbonáceos incluidos carbón, plásticos reciclados o cualquier material orgánico.

Actualmente, la mayoría de la producción de propileno es a partir de craqueo por vapor. Sin embargo, la demanda de propileno está creciendo más rápidamente que la capacidad de producción de las instalaciones de craqueo por vapor para aumentar el propileno. El craqueo catalítico en lecho fluido (FCC) proporciona un método alternativo para alcanzar la demanda para la producción de polipropileno.

Un procedimiento para mejorar la producción de polipropileno se describe en el documento US 4.980.053, en el que se describe un procedimiento de craqueo catalítico profundo. El procedimiento requiere 5-10 segundos de tiempo de contacto, y usa una mezcla de zeolita tipo Y y una zeolita pentasil selectiva a la forma. Sin embargo, el procedimiento informa de rendimientos relativamente altos de gas seco.

Otras patentes describen tiempos cortos de contacto de catalizador, pero no reconocen rendimientos significativos de olefinas ligeras, tales como en el documento US 5.965.012 que describe un procedimiento FCC, pero un ejemplo mejor que muestra la importancia de tiempos cortos de contacto se encuentra en el documento US 6.538.169 que muestra tiempos cortos de contacto durante el procedimiento de craqueo en el reactor de columna ascendente (en inglés "riser"). Otro procedimiento FCC se describe en el documento US 6.010.618 en el que hay un tiempo de contacto muy corto entre el catalizador y la alimentación en el reactor de columna ascendente, y el producto de craqueo se retira rápidamente por debajo de la salida del reactor de columna ascendente. Otras patentes, tales como US 5.296.131, describen tiempos muy cortos de contacto del catalizador FCC, pero estos procedimientos se aplican para mejorar la producción de gasolina mas que para la producción de olefinas ligeras.

Otras patentes, US 4.787.967, US 4.871.446 y US 4.990.314, describen el uso de catalizadores de dos componentes usados en procedimientos FCC. Los sistemas de catalizadores de dos componentes usan un catalizador de poros grandes para craquear moléculas grandes de hidrocarburos y un catalizador de poros pequeños para craquear moléculas más pequeñas de hidrocarburos.

Para mejorar los rendimientos de propileno, se usan aditivos selectivos a la forma junto con catalizadores FCC convencionales que contienen zeolitas Y. Todos los aditivos tienen esencialmente las mismas características de selectividad. El problema con los catalizadores actuales es que la selectividad es limitada, y la cantidad de propileno producido es sólo una función de la cantidad de aditivo usado en la mezcla de catalizadores.

Aunque la mayoría de la investigación se ha dedicado a ensayar nuevos catalizadores para mejorar la producción de propileno, la comprensión del paradigma apropiado para la selectividad como una función del contenido de catalizador selectivo a la forma y del aditivo puede aumentar el rendimiento de propileno funcionando a una temperatura menor, y con una producción reducida de gas seco y coquización reducida. Un rendimiento aumentado puede aumentar la rentabilidad de la producción de propileno, y una mejora pequeña en el catalizador puede dar lugar a una gran mejora en los rendimientos de propileno a partir de materiales bases hidrocarbonados.

Compendio de la invención

La invención proporciona una nueva mezcla de catalizadores para aumentar los rendimientos de propileno durante un procedimiento de craqueo catalítico. La mezcla de catalizadores comprende un primer catalizador que tiene una zeolita o tamiz molecular de poros grandes mezclado con un segundo tamiz molecular catalizador que tiene un tamaño de poros medio o más pequeño, en el que el segundo catalizador tiene un metal depositado en el catalizador en una cantidad entre 0,1% y 5% en peso. La mezcla de catalizadores comprende al primer catalizador en una cantidad entre 20% y 90% en peso, y el segundo catalizador en una cantidad entre 10% y 80% en peso. El metal es al menos un metal seleccionado entre el grupo que consiste en galio, cobre, cinc, germanio, cadmio, indio, estaño, mercurio, talio y plomo, en el que la cantidad total del metal está entre 0,1% y 5% en peso.

En otra realización, la invención comprende poner en contacto una corriente de hidrocarburos con la mezcla de catalizadores anteriormente descrita.

Otros objetivos, ventajas y aplicaciones de la presente invención se harán evidentes a los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada.

Descripción detallada de la invención

Se ha encontrado que usando una pequeña pero apropiada cantidad de metal y la elección apropiada del metal o metales en un tamiz molecular de tamaño de poros medio o pequeño selectivo a la forma mejora significativamente el rendimiento de propileno durante el procedimiento de craqueo catalítico cuando se mezcla con un catalizador de tamiz molecular de poros grandes.

La presente invención proporciona una mezcla de catalizadores para usar en el procedimiento de craqueo catalítico. La mezcla de catalizadores comprende un primer catalizador que comprende un tamiz molecular de poros grandes en una cantidad entre 20% y 90% en peso, y un segundo catalizador que comprende un tamiz molecular de tamaño de poros pequeño o medio en una cantidad entre 10% y 80% en peso, y en el que el segundo catalizador tiene un metal depositado en el catalizador en una cantidad de 0,1% a 5% en peso del segundo catalizador.

Cada uno de los catalizadores comprende un tamiz molecular con un agente I aglutinante de óxido inorgánico, un agente de carga, o ambos para proporcionar el nivel deseado de resistencia mecánica y resistencia al desgaste del catalizador ligado. La cantidad de agente aglutinante y/o material de carga contribuye de 20% a 80% del peso total del catalizador. Además de mejorar las propiedades de resistencia del catalizador, el agente aglutinante y/o los materiales de carga permiten que el tamiz molecular se una en tamaños de partículas mayores adecuados para propósitos catalíticos comerciales. Los agentes aglutinantes y los agentes de carga son conocidos en la técnica y no se enumeran en la presente memoria. Ejemplos de agentes aglutinantes y de agentes de carga se describen en el documento US 6.649.802 que se incorpora como referencia en su totalidad. El término catalizador como se usa en esta solicitud se refiere al tamiz molecular con el agente aglutinante y/o agente de carga en un estado que puede usarse para propósitos catalíticos comerciales. La mezcla de catalizadores, cuando se usa en la presente memoria, se refiere a una mezcla del primer y del segundo catalizador, y puede ser una mezcla física, o una mezcla que combina ambos catalizadores en una única partícula de catalizador.

El metal, o metales, depositados en el segundo catalizador se depositan después de que se ha formado el catalizador con el agente aglutinante y/o el agente de carga, y se pueden dispersar en el tamiz molecular o depositar en la superficie externa de las partículas del catalizador, o alguna combinación.

El catalizador es una zeolita o tamiz molecular selectivo a la forma... [Seguir leyendo]

1. Una mezcla de catalizadores para el craqueo catalítico fluidizado para aumentar la producción de propileno, que comprende:

un primer catalizador que comprende un tamiz molecular de poros grandes en una cantidad de 60% a 90% del catalizador en la mezcla de catalizadores en peso;

un segundo catalizador que comprende un tamiz molecular de poros pequeños o medios en una cantidad de 10% a 40% de la mezcla de catalizadores en peso;

en la que el segundo catalizador comprende un metal depositado en el segundo catalizador en una cantidad de 0,1% a 5% en peso del segundo catalizador, donde el metal se selecciona del grupo que consiste en galio, cobre, zinc, germanio, cadmio, indio, mercurio, talio, plomo y sus mezclas.

2. La mezcla de catalizadores de la reivindicación 1, en la que el metal está presente en una cantidad de 0,5% a 2% del catalizador en peso.

3. La mezcla de catalizadores de la reivindicación 1, en la que el metal comprende al menos dos metales seleccionados entre el grupo que consiste en galio, cobre, cinc, germanio, cadmio, indio, estaño, mercurio, talio y plomo.

4. La mezcla de catalizadores de la reivindicación 3, en la que cada metal comprende una cantidad entre 0,1% y 2% del segundo catalizador en peso.

5. La mezcla de catalizadores de la reivindicación 1, en la que el segundo tamiz molecular catalizador tiene una estructura tipo MFI.

6. La mezcla de catalizadores de la reivindicación 5, en la que el segundo tamiz molecular catalizador es ZSM-5 o ST-5.

7. La mezcla de catalizadores de la reivindicación 1, en la que el segundo tamiz molecular catalizador se selecciona entre el grupo que consiste en ZSM-5, ZSM-11, ZSM-22, beta, erionita, ZSM-34, SAPO-11, ST-5, y sus mezclas.

8. La mezcla de catalizadores de la reivindicación 1, en la que el primer catalizador es una zeolita Y.

9. La mezcla de catalizadores de la reivindicación 8, en la que el primer catalizador se selecciona entre el grupo que consiste en H-Y, NH4-Y, RE-Y, US-Y, LZ-210, y sus mezclas.