Способ получения высокоочищенных твердых нефтяных парафинов
Владельцы патента RU 2549558:
Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез" (ООО "ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез") (RU)
Изобретение относится к процессам нефтепереработки. Изобретение касается способа получения высокоочищенных твердых нефтяных парафинов путем гидрооблагораживания парафина-сырца при температуре 240-380°C и давлении 20-35 кгс/см2 в присутствии каталитической системы, состоящей из катализаторов защитного и основного слоев с последующим разделением газопродуктовой смеси на жидкую и газообразную фазу и стабилизацией жидкой фазы. Парафин-сырец с температурами выкипания 5% об. не ниже 380°C, 95% об. не выше 490°C и содержанием серы не выше 50 ppmw получают путем обезмасливания смеси гачей, выделенных при депарафинизации растворителем гидроочищенных и негидроочищенных рафинатов масляных погонов, выкипающих в пределах 360-430°C и 430-500°C, взятой в объемных соотношениях (60÷95):(5÷40) соответственно; катализаторы основного слоя представляют собой алюмооксидную систему, состоящую из алюмокобальт- и алюмоникельмолибденовых катализаторов, взятых в массовом соотношении (2÷20):(80÷98) соответственно. В системе катализаторов основного слоя первым по ходу сырья загружают алюмокобальтмолибденовый катализатор, который получают путем пропитки алюмооксидного носителя раствором аммония молибденовокислого, лимонной кислоты и уксуснокислого кобальта при pH 4,0÷4,4 с последующей сушкой и прокаливанием, при этом носитель получают путем формования продукта гидротермальной обработки термически активированного гиббсита, сушки и прокаливания. Вторым по ходу сырья загружают алюмоникельмолибденовый катализатор, который получают путем смешения порошка оксида алюминия с раствором аммония молибденовокислого, фосфорной кислоты и азотнокислого никеля, при этом порошок оксида алюминия γ-модификации с размером кристаллитов 40-50Ǻ, размер не менее 80% мас. частиц порошка составляет не более 60 мкм. Технический результат - получение высокоочищенных твердых парафинов с показателями качества, соответствующими комплексу требований современных отечественных и зарубежных стандартов. 1 з.п. ф-лы, 8 табл., 15 пр.
Изобретение относится к процессам нефтепереработки, в частности к процессам и катализаторам получения твердых нефтяных парафинов высокой степени очистки с показателями качества, соответствующими требованиям спецификации RAL GZ-041 и СТО 05747181-013-2011 «Парафин нефтяной твердый ЛУКОЙЛ П-2» (см. табл.1).
Таблица 1 | ||
Требования RAL GZ-041 и СТО 05747181-013-2011 на парафин нефтяной твердый ЛУКОЙЛ П-2 | ||
Наименование показателя | Норма по | |
RAL GZ-041 | СТО 05747181-013-2011 | |
Температура каплепадения, °C | Не нормируется | н/м 53 |
Содержание масла, % мас. | н/б 0,8 | |
Цвет по Сейболту | +24÷+30 | +24÷+30 |
Содержание серы, ppmw | н/б 20 | н/б 20 |
Запах | н/б 2,0 | н/б 1,0 |
Пенетрация при 25°C, мм | - | н/б 20 |
Зольность, % мас. | н/б 0,05 | н/б 0,05 |
Остаточное содержание растворителей, ppmw, не более: | ||
- бензол | 0,5 | 0,5 |
- толуол | 5,0 | 2,0 |
Содержание бенз-α-пирена | Не нормируется | отсутствие |
Внешний вид | Кристаллическая масса белого цвета | |
Массовая доля воды, % | отсутствие | |
Содержание механических примесей, % мас. | отсутствие | |
Стабильность цвета (УФ-устойчивость) | +30÷+15 | +30÷+15 |
Твердые нефтяные парафины высокой степени очистки получают путем гидрогенизационной очистки парафина-сырца [Переверзев А.Н., Богданов Н.Ф., Рощин Ю.Н. Производство парафинов. М: Химия, 1973, стр.81-103, 207-209; Гончаренко А.Д., Леонтьев А.С., Переверзев А.Н. и др. Современное состояние процессов очистки парафинов. Тематический обзор. Москва ЦНИИТЭнефтехим, 1978 г., стр.5-16], который получают путем обезмасливания гачей.
Парафин-сырец представляет собой концентрат предельных углеводородов преимущественно нормального строения с длиной углеводородной цепи от C20 до C40. Кроме предельных углеводородов нормального строения (н-алканов) в его состав входят:
- гетероорганические соединения,
- примеси, представляющие собой смесь алкилнафтеновых (от 1 до 3 колец в молекуле с длинными боковыми цепями нормального и изостроения), алкилароматических (с разным числом колец в молекуле и разной длиной и структурой боковых цепей) углеводородов, парафинов изостроения [Переверзев А.Н., Богданов Н.Ф., Рощин Ю.Н. Производство парафинов. М: Химия, 1973, стр.81-103, 207-209; Везиров P.P., Горбань О.В., Ларионов С.Л. и др. Исследование химического состава твердых парафинов. Нефтепереработка и нефтехимия. 1997 г., №8. стр.49-52].
Для получения из парафина-сырца высокоочищенных парафинов, соответствующих требованиям современных стандартов по цвету, запаху и содержанию серы, необходимо создать условия, обеспечивающие осуществление реакций гидрирования ненасыщенных углеводородов, превращения азот- и сероорганических соединений. Это можно обеспечить путем каталитического гидрооблагораживания парафина-сырца [Технология парафинов и масел. Сборник трудов ГрозНИИ, 1985 г., стр.57-60; Орочко Д.И., Сулимов А.Д., Осипов Л.Н. Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке. М: Химия, 1971 г., стр.235-23; Смирнов В.К., Ирисова К.Н., Талисман Е.Л., Васильев Г.Г., Гаврилов Н.В., Накипова И.Г., Железнов М.В., Ларионов С.Л. Получение твердых нефтяных парафинов высокой степени очистки. Нефтепереработка и нефтехимия, 2007, №7, с.14-18].
В процессе каталитического гидрооблагораживания происходят реакции гидрирования непредельных, полициклических ароматических углеводородов, превращения гетероорганических соединений (содержащих серу, азот, кислород) [Курганов В.М. и др. Гидроочистка нефтепродуктов на алюмоникельмолибденовом катализаторе. М: ЦНИИТЭнефтехим, 1975 г., стр.79-80].
Реакции гидрирования непредельных углеводородов и превращения сероорганических соединений протекают на оксидных катализаторах при давлении 36-40 кгс/см2, температуре 200-360°C, объемной скорости подачи сырья 0,5-1,0 час-1 [Переверзев А.Н., Богданов Н.Ф., Рощин Ю.Н. Производство парафинов. М: Химия, 1973, стр.205-210; Скибенко А.П. «Нефтепереработка и нефтехимия», 1972, №10, стр.11-13].
Характерной особенностью процесса каталитического гидрооблагораживания твердых парафинов является необходимость поддержания умеренного температурного режима, позволяющего избежать протекания реакций разрыва связей -C-C-, приводящих к разложению сырья и преждевременному коксованию катализатора [Солецкий О.И. и др. «Химия и технология топлив и масел», 1973, №12, стр.1-5].
В связи с этим в ряде случаев для достижения нужной глубины очистки процесс ведут при давлении водорода 100-300 кгс/см2. При снижении давления ниже 100 кгс/см2 степень очистки значительно ухудшается [Авт. свид. СССР №87308, Б.И. №3, 79, 1951 г.].
Условия процесса гидрооблагораживания, характер и глубина протекающих реакций в значительной степени зависят от применяемого катализатора.
Для гидрооблагораживания парафинов используются преимущественно оксидные алюмокобальтмолибденовые [Пат. США 2956001, 1960 г., Пат. США №2985579, 1961 г.] или алюмоникельмолибденовые катализаторы [Пат. ГДР №40819, 1965 г., Брит. Пат. №320921, 1929 г.]. Известно применение никелевых катализаторов на окиси алюминия или силикагеле [Брит. Пат. №851969, 1960, Пат. США №3052662, 1962 г., Брит. Пат. №367939, 1932 г] и оксидных никельвольфрамжелезных [Брит. Пат. №911813, 1962 г.].
Получение парафинов высокой степени очистки на этих катализаторах достигается при температуре 340-400°C, давлении около 300 кгс/см2, объемной скорости подачи сырья 0,5 час-1, кратности циркуляции ВСГ - 750-800 нм3/м3 сырья.
Организация процесса, протекающего при давлении 300 кгс/см2, сопровождается значительными капитальными затратами.
Применение платиносодержащего катализатора позволило получать продукты требуемого качества при давлении 60-100 кгс/см2 [Пат. РФ №2280675 Б.И. 321 2006 г., Пат. РФ №2276184 Б.И. №13 2006 г.]. Недостатком этого способа является существенное ограничение по содержанию серы в сырье. Практически, предлагаемый способ является второй ступенью гидроочистки парафина. Затраты на организацию процесса, осуществляемого при указанных давлениях, ниже, чем у предыдущего, но все равно значительны.
Действующие установки гидрооблагораживания парафинов могут эксплуатироваться при давлениях не выше 40 кгс/см2. При этом давлении в результате гидроочистки парафина-сырца, выделенного из гидроочищенных рафинатов дистиллятных масел, на алюмокобальтмолибденовом катализаторе при температуре 280-320°C, объемной скорости подачи сырья 0,5-1,0 час-1 и кратности водорода к сырью 400-700 нм3/м3 достигается получение продуктов, соответствующих требованиям ГОСТ 23683-89 на пищевые парафины.
Длительность межрегенерационного цикла катализатора в этом случае составляет не более 3х месяцев [Гончаренко А.Д., Леонтьев А.С., Переверзев А.Н. и др. Современное состояние процессов очистки парафинов. М: ЦНИИТЭнефтехим, 1978 г., стр.7-12], что отрицательно сказывается на экономике процесса. Увеличение длительности межрегенерационного цикла приводит к ухудшению цвета получаемых продуктов.
Кроме того, парафины, полученные по указанному выше способу, не отвечают комплексу требований современных зарубежных стандартов (см. табл.1), отличающихся от набора показателей, включенных в ГОСТ 23683-89, более жесткими требованиями к показателю «цвет» и введением дополнительного показателя качества «стабильность цвета - УФ-устойчивость».
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является способ получения твердых высокоочищенных парафинов путем обработки обезмасленного гача (парафина-сырца) в среде водорода при повышенных давлении и температуре в присутствии системы алюмооксидных катализаторов, обладающих функциями изменения углеводородного состава сырья и его очистки от элементоорганических соединений [Пат. РФ №2333935, оп. 20.09.2008, бюл. №26].
Показатели качества парафина, получаемого по этому способу, соответствуют современным требованиям к твердым высокоочищенным парафинам (см. табл.1) по большинству показателей.
Стабильное производство парафина по указанному способу с показателями качества, соответствующими указанным стандартам, ограничивается показателем «стабильность цвета - УФ-устойчивость». Вырабатываемый по этому способу парафин не имеет запаса качества по этому показателю.
Показатель «стабильность цвета - УФ-устойчивость» есть не что иное, как показатель «цвет», определенный по шкале Сейболта для образца парафина после его облучения УФ-лучами в течение 24 часов при комнатной температуре [СТО 0574181-013-2011].
УФ-излучение инициирует образование озона, который является сильным окислителем. Жидкофазное окисление содержащихся в образце углеводородов и/или гетероорганики, может сопровождаться образованием соединений (или соединения), имеющих окраску.
Таким образом, показатель «стабильность цвета - УФ-устойчивость» характеризует склонность образца твердого парафина, представляющего собой смесь индивидуальных парафинов нормального и изостроения, выкипающих в очень широком температурном интервале, с примесями олефиновых, нафтеновых, ароматических углеводородов и гетеросоединений, к окислению.
Скорость реакций окисления и степень вовлечения в них отдельных групп углеводородов, входящих в исследуемый образец парафина, зависят как от индивидуального состава парафиновых углеводородов, так и от количества и состава примесей.
Оба эти фактора определяются качеством сырья и параметрами всех стадий процесса гидроочистки.
Колебания показателя «стабильность цвета - УФ-устойчивость» для разных образцов гидроочищенных парафинов объясняются различным присутствием в них ультрамикропримесей ароматических, олефиновых и нафтеновых углеводородов, оказывающих влияние на процессы окисления друг друга и продукта в целом [Каррер П. Курс органической химии. Ленинград: Госхимиздат, 1960 г., стр.789-855; Паушкин Я.М., Адельсон С.В., Вишнякова Т.П. Технология нефтехимического синтеза, часть 1, М: Химия. 1973 г., стр.209-227; Кучер Р.В., Опейда И.А. Соокисление органических веществ в жидкой фазе. Киев Наукова Думка, 1989, - 208 с.].
Природа ультрамикропримесей в гидрочищенных парафинах и их количественное содержание определяются качеством сырья, условиями процесса гидроочистки, в том числе составом каталитической системы, и стабилизацией гидроочищенного парафина.
Целью предлагаемого технического решения является получение высокоочищенных твердых нефтяных парафинов с показателями качества, соответствующими комплексу требований современных отечественных и зарубежных стандартов.
Поставленная цель достигается гидрооблагораживанием парафина-сырца при температуре 240-380°C и давлении 20-35 кгс/см2 в присутствии каталитической системы, состоящей из катализаторов защитного и основного слоев с последующим разделением газопродуктовой смеси на жидкую и газообразную фазу и стабилизацией жидкой фазы, при условии, что парафин-сырец с температурами выкипания 5% об. не ниже 380°C, 95% об. не выше 490°C и содержанием серы не выше 50ppmw получают путем обезмасливания смеси гачей, выделенных при депарафинизации растворителем гидроочищенных и негидроочищенных рафинатов масляных погонов, выкипающих в пределах 360-430°C и 430-500°C, взятой в объемных соотношениях (60÷95):(5÷40) соответственно; катализаторы основного слоя представляют собой алюмооксидную систему, состоящую из алюмокобальт- и алюмоникельмолибденовых катализаторов, взятых в массовом соотношении (2÷20):(80÷98) соответственно при условии, что в системе катализаторов основного слоя первым по ходу сырья загружают алюмокобальтмолибденовый катализатор, который получают путем пропитки алюмооксидного носителя раствором аммония молибденовокислого, лимонной кислоты и уксуснокислого кобальта при pH 4,0÷4,4 с последующей сушкой и прокаливанием, при этом носитель получают путем формования продукта гидротермальной обработки термически активированного гиббсита, сушки и прокаливания, в системе катализаторов основного слоя вторым по ходу сырья загружают алюмоникельмолибденовый катализатор, который получают путем смешения порошка оксида алюминия с раствором аммония молибденовокислого, фосфорной кислоты и азотнокислого никеля, при этом порошок оксида алюминия γ-модификации с размером кристаллитов 40-50Ǻ, размер не менее 80% мас. частиц порошка составляет не более 60 мкм, стабилизация жидкой части газопродуктовой смеси осуществляется в среде азота, подаваемого в отпарную колонну под нижний слой насадки удельным расходом 20-50 нм на м парафина-сырца с получением гидроочищенного парафина, 5% об. которого выкипает при температуре не ниже 397°C.
Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что парафин-сырец с температурами выкипания 5% об. не ниже 380°C, 95% об. не выше 490°C и содержанием серы не выше 50 ppmw получают путем обезмасливания смеси гачей, выделенных при депарафинизации растворителем гидроочищенных и негидроочищенных рафинатов масляных погонов, выкипающих в пределах 360-430°C и 430-500°C, взятой в объемных соотношениях (60÷95):(5÷40) соответственно; катализаторы основного слоя представляют собой алюмооксидную систему, состоящую из алюмокобальт- и алюмоникельмолибденовых катализаторов, взятых в массовом соотношении (2÷20):(80÷98) соответственно при условии, что в системе катализаторов основного слоя первым по ходу сырья загружают алюмокобальтмолибденовый катализатор, который получают путем пропитки алюмооксидного носителя раствором аммония молибденовокислого, лимонной кислоты и уксуснокислого кобальта при pH 4,0÷4,4 с последующей сушкой и прокаливанием, при этом носитель получают путем формования продукта гидротермальной обработки термически активированного гиббсита, сушки и прокаливания, в системе катализаторов основного слоя вторым по ходу сырья загружают алюмоникельмолибденовый катализатор, который получают путем смешения порошка оксида алюминия с раствором аммония молибденовокислого, фосфорной кислоты и азотнокислого никеля, при этом порошок оксида алюминия γ-модификации с размером кристаллитов 40-50Ǻ, размер не менее 80% мас. частиц порошка составляет не более 60 мкм, стабилизация жидкой части газопродуктовой смеси осуществляется в среде азота, подаваемого в отпарную колонну под нижний слой насадки удельным расходом 20-50 нм3 на м3 парафина-сырца с получением гидроочищенного парафина, 5% об. которого выкипает при температуре не ниже 397°C.
Предлагаемый способ получения высокоочищенных твердых нефтяных парафинов осуществляют следующим образом.
В реактор последовательно снизу вверх загружают каталитическую систему, состоящую из:
- алюмоникельмолибденового катализатора, полученного путем смешения порошка оксида алюминия с раствором аммония молибденовокислого, фосфорной кислоты и азотнокислого никеля, при этом порошок оксида алюминия γ-модификации с размером кристаллитов 40-50Ǻ, размер не менее 80% мас. частиц порошка составляет не более 60 мкм, в количестве 80-98% мас. от суммарной массы катализаторов основного слоя, алюмокобальтмолибденового катализатора, полученного путем пропитки алюмооксидного носителя раствором аммония молибденовокислого, лимонной кислоты и уксуснокислого кобальта при pH 4,0÷4,4 с последующей сушкой и прокаливанием, при этом носитель получают путем формования продукта гидротермальной обработки термически активированного гиббсита, сушки и прокаливания, в количестве 2-20% мас от суммарной массы катализаторов очистки от элементорганических соединений и изменения углеводородного состава сырья,
- катализатора защитного слоя, изготовленного в соответствии с описанием патента РФ №2245896 в количестве 10% от всей массы каталитической системы.
Катализаторы в реакторе сушат в токе инертного или водородсодержащего газа при температуре 120-160°C. Активацию катализатора проводят при циркуляции водородсодержащего газа с содержанием сероводорода на уровне 0,3-30 ppmw при температуре 160-400°C.
На подготовленную описанным выше способом каталитическую систему при температуре не ниже 240°C подают газосырьевую смесь, представляющую собой смесь парафина-сырца с температурами выкипания 5% об. не ниже 380°C, 95% об. - не выше 490°C, содержанием серы не выше 50 ppmw, полученного путем обезмасливания смеси гачей, выделенных при депарафинизации растворителем гидроочищенных и негидроочищенных рафинатов масляных погонов, выкипающих в пределах 360-430°C и 430-500°C, взятой в объемных соотношениях (60÷95):(5÷40) соответственно с водородсодержащим газом (ВСГ) в соотношении ВСГ:парафин-сырец не менее 800 нм3/м3.
Процесс ведут при следующих технологических параметрах:
- температура на входе в реактор - 240-380°C,
- давление - 20-35 кг/см2,
- соотношение ВСГ:сырье - 800-1200 нм3/м3,
- объемная скорость подачи сырья - 0,1-1,0 час-1.
Полученную при указанных выше условиях газопродуктовую смесь разделяют на жидкую и газообразную фазы. Жидкую фазу подвергают стабилизации путем отдува из нее остаточного количества газообразных и легких жидких продуктов реакции током азота, подаваемого в отпарную колонну под нижний слой насадки удельным расходом 20-50 нм3 на м3 парафина-сырца с получением гидроочищенного парафина, 5% об. которого выкипает при температуре не ниже 397°C.
Введенные в формулу предлагаемого изобретения ограничения по условиям получения и показателям качества подаваемого на катализатор гидроочистки парафина-сырца обеспечивают его относительную стабильность по углеводородному составу и содержанию гетероароматических соединений. Это, в свою очередь, при использовании каталитической системы определенного состава и постоянных технологических параметрах процесса обеспечивает получение продукта гидроочистки с постоянными показателями качества, в том числе по углеводородному составу и показателю «стабильность цвета - УФ-устойчивость».
Введение в состав каталитической системы алюмокобальт- и алюмоникельмолибденовых катализаторов, взятых в соотношении и приготовленных по рецептуре в соответствии с формулой предлагаемого изобретения, обеспечивает практически полное превращение содержащихся в парафине-сырце гетероорганических соединений, максимальное гидрирование присутствующих в парафине-сырце непредельных углеводородов до преимущественно парафинов нормального и изостроения.
Оговоренные формулой предлагаемого изобретения условия стабилизации жидкой части газопродуктовой смеси процесса гидрооблагораживания обеспечивают:
- удаление из жидкой части газопродуктовой смеси остаточного количества образующихся в процессе гидрооблагораживания газообразных и легких углеводородов, склонных к реакциям окисления.
- исключение контакта находящегося в жидком состоянии продукта гидроочистки с кислородом воздуха.
Комплекс условий, указанных в формуле предлагаемого изобретения, позволяет получать устойчивые к окислению высокоочищенные твердые нефтяные парафины, удовлетворяющие современным требованиям отечественных и зарубежных стандартов.
Осуществление процесса гидрооблагораживания парафина-сырца по предложенному способу неизвестно.
Таким образом, данное техническое решение соответствует критериям «новизна» и «существенное отличие».
Примеры
При проведении испытаний предложенного технического решения в качестве катализатора защитного слоя используется катализатор, выпускаемый в промышленности под маркой РК-530 по ТУ 2177-019-40431454-2010.
В качестве катализаторов основного слоя используются образцы, перечень и характеристики которых приведены в табл.2 и 3.
Пример синтеза алюмокобальтмолибденого катализатора.
Образец 1
Продукт гидротермальной обработки термически активированного гиббсита формуют путем экструзии с последующей сушкой и прокалкой. Получают носитель.
Готовят раствор солей предшественников активных металлов (аммоний молибденовокислый, уксуснокислый кобальт, лимонная кислота) с pH=4 из расчета содержания в готовом катализаторе оксида молибдена 12,0% мас., оксида кобальта - 4,0% мас.
Этим раствором пропитывают полученный носитель.
Полученный продукт сушат при температуре 100-150°C, прокаливают при температуре 450-500°C.
Образцы 2-4
Образцы 2, 3 и 4 готовят в той же последовательности, что и образец 1, но введение в раствор предшественников активных компонентов регулятора кислотности изменяют таким образом, чтобы кислотность раствора (pH) составляла:
- 4,4 для образца 2,
- 3,8 для образца 3,
- 4,5 для образца 4.
При приготовлении образца 4 в качестве регулятора кислотности вместо лимонной кислоты используют азотную кислоту.
Таблица 2 | ||||
Перечень образцов алюмокобальтмолибденовых катализаторов основного слоя, используемых при реализации предполагаемого изобретения | ||||
Образец катализатора | pH раствора предшественников активных компонентов | Предшественники активных компонентов | Содержание активных компонентов, % мас. | |
MoO3 | CoO | |||
обр.1 | 4,0 | Аммоний молибденовокислый, уксуснокислый кобальт, лимонная кислота | 12,0 | 4,0 |
обр.2 | 4,4 | 12,0 | 4,0 | |
обр.3 | 3,8 | 12,0 | 4,0 | |
обр.4 | 4,5 | Аммоний молибденовокислый, азотнокислый кобальт, азотная кислота | 12,0 | 4,0 |
Таблица 3 | ||||||
Перечень образцов алюмоникельмолибденовых катализаторов основного слоя, используемых при реализации предполагаемого изобретения | ||||||
Образец катализатора | Стабилизатор раствора предшественников активных компонентов | Содержание активных компонентов, % мас. | Характеристики порошка оксида алюминия | |||
Модификация | Размер кристаллитов, ![]() |
Размер частиц порошка, мкм | ||||
MoO3 | NiO | |||||
обр.5 | Фосфорная кислота | 12,0 | 4,0 | γ | 40÷50 | ≤60 80% мас. частиц |
обр.6 | 12,0 | 4,0 | 40÷50 | ≤60 75% мас. частиц. | ||
обр.7 | 12,0 | 4,0 | 50÷60 | ≤60 80% мас. частиц | ||
обр.8 | 12,0 | 4,0 | 50÷60 | ≤70 80% мас. частиц | ||
обр.9 | Азотная кислота | 12,0 | 4,0 | аморфный | - | ≤60 80% мас. частиц |
Пример синтеза алюмоникельмолибденого катализатора
Образец 5
Готовят раствор предшественников активных компонентов, состоящий из водного раствора аммония молибденов кислого, фосфорной кислоты и азотнокислого никеля из расчета содержания в готовом продукте оксида никеля 4,0% мас., оксида молибдена 12,0% мас.
Полученный раствор при постоянном перемешивании вносят в порошок γ-Al2O3 с размером кристаллитов
Образовавшуюся массу после созревания формуют путем экструзии с последующей сушкой и прокалкой.
Образцы 6-8.
Образцы 6, 7 и 8 готовят в той же последовательности, что и образец 5, но для синтеза этих образцов использовали порошок γ-Al2O3 с размерами:
- кристаллитов
- кристаллитов
- кристаллитов
Образец 9
Образец 9 готовят в той же последовательности, что и образцы 5-8, но для приготовления раствора предшественников активных компонентов используют азотную кислоту, носителя - аморфный порошок оксида алюминия.
Примеры использования катализаторов в предлагаемой технологии.
С использованием описанных выше образцов катализаторов было составлено несколько каталитических систем, состав которых приведен в табл.4.
В качестве сырья использовали образцы парафина-сырца с характеристиками, приведенными в табл.5.
Условия реализации примеров в соответствии с формулой предлагаемого изобретения приведены в табл.6.
Результаты, полученные при реализации примеров 1-15, приведены в табл.7.
Таблица 4 | |||||||||
Состав основного слоя каталитических систем | |||||||||
Каталитическая система | Содержание, % мас. | ||||||||
Алюмокобальтмолибденовый катализатор | Алюмоникельмолибденовый катализатор | ||||||||
Обр.1 | Обр.2 | Обр.3 | Обр.4 | Обр.5 | Обр.6 | Обр.7 | Обр.8 | Обр.9 | |
1 | 2 | - | - | - | 98 | - | - | - | - |
2 | - | 20 | - | - | 80 | - | - | - | - |
3 | 1 | - | - | - | 99 | - | - | - | - |
4 | - | 22 | - | - | 78 | - | - | - | - |
5 | - | - | 20 | - | 80 | - | - | - | - |
6 | - | - | - | 20 | - | 80 | - | - | - |
7 | - | - | - | 10 | - | - | 90 | - | - |
8 | - | - | - | 10 | - | - | - | 90 | - |
9 | - | - | - | 10 | - | - | - | - | 90 |
Таблица 5 | |||||||
Характеристика используемых при испытании образцов парафина-сырца | |||||||
Номер | Показатели качества образцов парафина-сырца | Состав смеси гачей, направляемых на обезмасливание, % об. | Пределы выкипания масляных погонов, направляемых на депарафинизацию с последующим получением гачей, °C | ||||
Температура выкипания, °C | Содержание серы, % мас. | Легкий* | Тяжелый* | Легкий | Тяжелый | ||
5% об. | 95% об. | ||||||
1 | 380 | 490 | 50 | 60 | 40 | 360-430 | 430-500 |
2 | 380 | 485 | 50 | 95 | 5 | 360-430 | 430-500 |
3 | 370 | 500 | 60 | 60 | 40 | 350-430 | 430-510 |
4 | 380 | 495 | 50 | 50 | 50 | 360-430 | 430-500 |
*Под легким и тяжелым подразумевают гачи, полученные при депарафнизации растворителем рафинатов масляных погонов, пределы выкипания которых находятся ниже или выше 430°C соответственно. |
Таблица 6 | |||||||||
Условия реализации примеров в соответствии с формулой предлагаемого изобретения | |||||||||
Пример, № | Каталитическая система*, № | Парафин-сырец, № образца | Параметры эксплуатации каталитической системы | Условия стабилизации (реагент отдува) | Температура выкипания % 5 об. продукта, °C | ||||
Давление, кгс/см2 | Темпера-тура,°C | Соотнош. ВСГ:сырье, нм3/м3 | Об. Скорость, ч-1 | Наименование | Уд. расход, нм3/м3 | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Пример 1 | 1 | 1 | 20 | 260 | 800 | 0,1 | азот | 20 | 397 |
Пример 2 | 2 | 2 | 35 | 380 | 1200 | 1,0 | азот | 50 | 398 |
Пример 3 | 1 | 3 | 30 | 280 | 1200 | 0,5 | азот | 50 | 380 |
Пример 4 | 1 | 4 | 30 | 280 | 1200 | 0,5 | азот | 50 | 381 |
Пример 5 | 3 | 2 | 30 | 280 | 1200 | 0,5 | азот | 50 | 380 |
Пример 6 | 4 | 2 | 30 | 280 | 1200 | 0,5 | азот | 50 | 380 |
Пример 7 | 5 | 2 | 30 | 280 | 1200 | 0,5 | азот | 50 | 380 |
Пример 8 | 6 | 2 | 30 | 280 | 1200 | 0,5 | азот | 50 | 380 |
Пример 9 | 7 | 2 | 30 | 280 | 1200 | 0,5 | азот | 50 | 380 |
Пример 10 | 8 | 2 | 30 | 280 | 1200 | 0,5 | азот | 50 | 378 |
Пример 11 | 9 | 2 | 30 | 280 | 1200 | 0,5 | азот | 50 | 375 |
Пример 12 | 1 | 1 | 30 | 280 | 800 | 0,1 | Водяной пар | 20 | 380 |
Пример 13 | 1 | 1 | 30 | 280 | 800 | 0,1 | азот | 15 | 374 |
Пример 14 | 1 | 1 | 30 | 280 | 800 | 0,1 | азот | 60 | 397 |
Пример 15 (прототип) | по прототипу | 30 | 280 | 200 | 0,5 | Водяной пар | 35 | 377 | |
*каталитическая система состоит из катализатора защитного слоя, изготовленного в соответствии с описанием патента РФ №2245896 (10% мас.) + катализаторов основного слоя в соответствии с перечнем, приведенным в табл.4 настоящего описания (90% мас.). |
Целевым показателем эффективности предлагаемого способа получения твердых парафинов является получение твердого парафина, соответствующего требованиям RAL GZ-041 и СТО 05747181-013-2011 «Парафин нефтяной твердый ЛУКОЙЛ П-2» по показателю «стабильность цвета - УФ-устойчивость» (см. табл.1). Важными показателями являются также содержание серы и цвет.
Таблица 7 | |||
Показатели качества образцов парафина, полученных в соответствии с формулой предлагаемого изобретения | |||
Пример, № | Стабильность цвета - УФ-устойчивость, ус.ед. | Цвет по Сейболту, ус.ед | Содержание серы, ppmw |
Пример 1 | +29 | +30 | отс |
Пример 2 | +28 | +30 | отс |
Пример 3 | +14 | +30 | 5 |
Пример 4 | +14 | +30 | 6 |
Пример 5 | +13 | +30 | 4 |
Пример 6 | +14 | +30 | 3 |
Пример 7 | +13 | +30 | 6 |
Пример 8 | +13 | +30 | 8 |
Пример 9 | +13 | +30 | 6 |
Пример 10 | +14 | +30 | 9 |
Пример 11 | +14 | +30 | 7 |
Пример 12 | +11 | +30 | 5 |
Пример 13 | +14 | +30 | 7 |
Пример 14 | +25 | +30 | 4 |
Пример 15 (прототип) | +12 | +30 | 2 |
Видно, что примеры, выполненные в соответствии с формулой предлагаемого изобретения (примеры 1-2), превосходят результаты испытаний, выполненных по условиям прототипа (пример 15). Продукты, полученные по этим примерам, соответствуют требованиям спецификации RAL GZ-041 и СТО 05747181-013-2011 «Парафин нефтяной твердый ЛУКОЙЛ П-2» по всему перечню показателей (см. табл.1 и 8).
Несоблюдение состава каталитической системы (примеры 5-11), требований к качеству подаваемого на переработку парафина-сырца (примеры 3-4), условий стабилизации жидкой части газопродуктовой смеси (примеры 12-13), оговоренных в формуле предлагаемого изобретения, не позволяют достигнуть требуемых показателей.
Увеличение удельного расхода азота на стадии стабилизации гидроочищенного парафина выше норм, оговоренных формулой предлагаемого изобретения (пример 14), нецелесообразно, так как не приводит к улучшению качества товарного продукта по показателю «стабильность цвета - УФ-устойчивость» по сравнению с примерами, выполненными в соответствии с формулой предполагаемого изобретения.
Таблица 8 | ||
Показатели качества образцов парафина, наработанных по примерам 1 и 2, по спецификации RAL GZ-041 и СТО 05747181-013-2011 «Парафин нефтяной твердый ЛУКОЙЛ П-2» | ||
Наименование показателя | Значение показателя для образца | |
По примеру 1 | По примеру 2 | |
Температура каплепадения, °C | 54 | 54 |
Содержание масла, % мас. | 0,2 | 0,3 |
Цвет по Сейболту | +30 | +30 |
Содержание серы, ppmw | отс | отс |
Запах | 1,0 | 1,0 |
Пенетрация при 25°C, мм | 12 | 15 |
Зольность, % мас. | 0,02 | 0,02 |
Остаточное содержание растворителей, ppmw, не более: | ||
- бензол | 0,1 | 0,1 |
- толуол | 0,5 | 0,5 |
Содержание бенз-α-пирена | отсутствие | отсутствие |
Внешний вид | Кристаллическая масса белого цвета | Кристаллическая масса белого цвета |
Массовая доля воды, % | отсутствие | отсутствие |
Содержание механических примесей, % мас. | отсутствие | отсутствие |
Стабильность цвета (УФ-устойчивость) | +29 | +28 |
1. Способ получения высокоочищенных твердых нефтяных парафинов путем гидрооблагораживания парафина-сырца при температуре 240-380°C и давлении 20-35 кгс/см2 в присутствии каталитической системы, состоящей из катализаторов защитного и основного слоев с последующим разделением газопродуктовой смеси на жидкую и газообразную фазу и стабилизацией жидкой фазы, отличающийся тем, что парафин-сырец с температурами выкипания 5% об. не ниже 380°C, 95% об. не выше 490°C и содержанием серы не выше 50 ppmw получают путем обезмасливания смеси гачей, выделенных при депарафинизации растворителем гидроочищенных и негидроочищенных рафинатов масляных погонов, выкипающих в пределах 360-430°C и 430-500°C, взятой в объемных соотношениях (60÷95):(5÷40) соответственно; катализаторы основного слоя представляют собой алюмооксидную систему, состоящую из алюмокобальт- и алюмоникельмолибденовых катализаторов, взятых в массовом соотношении (2÷20):(80÷98) соответственно, в системе катализаторов основного слоя первым по ходу сырья загружают алюмокобальтмолибденовый катализатор, который получают путем пропитки алюмооксидного носителя раствором аммония молибденовокислого, лимонной кислоты и уксуснокислого кобальта при pH 4,0÷4,4 с последующей сушкой и прокаливанием, при этом носитель получают путем формования продукта гидротермальной обработки термически активированного гиббсита, сушки и прокаливания, вторым по ходу сырья загружают алюмоникельмолибденовый катализатор, который получают путем смешения порошка оксида алюминия с раствором аммония молибденовокислого, фосфорной кислоты и азотнокислого никеля, при этом порошок оксида алюминия γ-модификации с размером кристаллитов 40-50Ǻ, размер не менее 80% мас. частиц порошка составляет не более 60 мкм.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стабилизация жидкой части газопродуктовой смеси осуществляется предпочтительно в среде азота, подаваемого в отпарную колонну под нижний слой насадки удельным расходом 20-50 нм3 на м3 парафина-сырца с получением гидроочищенного парафина, 5% об. которого выкипает при температуре не ниже 397°C.