[发明专利]在流化催化装置中用于轻质烯烃的五元环高硅沸石催化剂

说明书

本申请是申请日为2006年3月23日申请号为PCT/US2006/010721的发明专利申请的分案申请，原申请进入中国国家阶段获得的国家申请号为200680023862.X。

技术领域

本发明涉及使用催化剂来提高在流化催化裂化(FCC)过程中所产生的轻质烯烃和液化石油气(LPG)的收率。 

背景技术

有关使用ZSM-5-型催化剂以在FCC过程中提高烯烃收率的讨论见于美国专利5,997,728中。以下背景技术的描述基于该讨论。 

用于FCC过程的催化剂是颗粒形式，通常其平均粒度为20-200微米，在FCC装置(“FCCU”)中的裂化反应器和催化剂再生器之间循环。在反应器中，烃进料接触热的再生催化剂，该再生催化剂使得进料在约400℃-700℃，通常在500℃-约550℃汽化并且裂化。裂化反应将含碳烃或焦炭沉积在催化剂上，由此使催化剂失活。将裂化产物与焦结的催化剂分离。焦结催化剂在催化剂汽提塔中通常用蒸汽汽提掉挥发物，然后进行再生。该催化剂再生器使用含氧气体，通常是空气，使催化剂的焦炭燃烧，由此恢复催化剂活性并且将催化剂加热到例如500℃-900℃，通常为600℃-750℃。热的再生催化剂循环到裂化反应器以裂化更多的新鲜进料。再生器的烟道气可被处理以除去颗粒物或者转化CO，并然后排到大气中。FCC过程和其进展描述于下述文献中：FluidCatalytic Cracking Report，Amos A.Avidan，Michael Edwards和HartleyOwen，the Oil & Gas Journal(1990年1月8日版)。 

目前FCC过程的产品分布包括若干组分，而对于大多数炼油厂来说，主要感兴趣的是汽油。在FCC产物中也发现了轻质烯烃和LPG，由于这些产物价值变得更高，炼油厂对其的兴趣愈加提高。所生成的轻质烯烃可被用于多种目的，例如，它们经过硫或HF烷基化而提质得到高质量烷基化物。LPG用于烹饪和/或加热目的。因此，FCC装置的操作员可以改变其产物的内容物，这取决于它们所供应的市场以及发现于FCC产品中的每一组分相关的价值。 

丙烯是特别的高度需要的轻质烯烃。其在许多世界上极大量 和极快速增长的合成材料和热塑性塑料中用作原料。随着操作员寻找时机以使利润最大化，炼油厂越来越依赖其FCC装置来满足对丙烯需要的增长，因而将传统的FCC装置的焦点从运输燃料方面移离，并且更加超向石油化工原料的生产方面。 

如果炼油厂不能扩大其现有装置，FCC操作员具有相当有限的增加轻质烯烃生产的选择。所报道的选择包括： 

a.使用ZSM-5和大孔沸石的FCC过程，所述ZSM-5和大孔沸石共用基质，即一体化催化剂。

b.使用另外的ZSM-5催化剂的FCC过程。

c.在五元环高硅沸石上以高裂化强度由瓦斯油生产裂化气体。

如果炼油厂对汽油(其是主要产品)不感兴趣，炼油厂可以很好地选择属于上述选项(c)的过程。在这种情况下，炼油厂一般增加反应器温度和该过程的剂油比以便使进料过度裂化成小烯烃。然而，在这种情况下，炼油厂通常被迫降低常规催化剂例如Y沸石的数量，相比于典型的FCC汽油过程来说，并且用提高数量的五元环高硅沸石代替Y沸石。在很大程度上这是由于Y沸石的氢传递性能，以及在Y沸石存在下提高的烯烃饱和的可能性。在Y沸石存在下在更严格的条件下进行该过程还增加了焦炭的形成以及与此相关的问题。然而，减少常规催化剂的数量以解决这些问题意味着有效地将进料裂化成汽油范围的分子的更少的催化剂，因此，当选择更严格的条件的选项以提高烯烃收率，炼油厂一般必须牺牲汽油收率。参见US2005/0020867。 

就对最小化其FCC装置的汽油生产的损失感兴趣的以及还对最优化其轻质烯烃的生产以获得与上述丙烯需求有关的价值感兴趣的炼油厂来说，炼油厂常常采取选项(b)以与其常规大孔FCC催化剂相结合。参见美国专利5,997,728，其中ZSM-5与常规Y沸石裂化催化剂以某种水平相结合使用来最大化轻质烯烃的生产，同时保持汽油生产。一般而言，这种尝试一般地是指添加更多的ZSM-5-型添加剂以提高例如丙烯的生产。然而，这种尝试具有有限的影响，因为加工更多丙烯的典型FCC装置的能力受到存在于装置中的用于加工该装置所产生的LPG的湿气压缩机的限制或者由其来确定。因此，炼油厂将仅增加(催化剂)物料(inventory)的ZSM-5含量至恰到好处，使得LPG生产的预期数量没有超过炼油厂湿气压缩机的容量限度。