[发明专利]制备具有降低磨损率的FCC催化剂的方法

说明书

具有改进耐磨损性的FCC催化剂通过在形成催化剂微球以前和期间将阳离子聚电解质与沸石晶体或沸石形成营养素和/或基体材料混合而提供。

发明背景

本发明涉及包含含有Y-八面沸石的微球且具有格外高的活性和其它理想特性的新流化催化裂化催化剂，制备这类催化剂的方法和这类催化剂在将石油原料裂化，特别是在短停留时间方法下的用途。

自20世纪60年代起，多数商业流化催化裂化催化剂包含沸石作为活性组分。这类催化剂采取小颗粒的形式，称为微球，其包含活性沸石组分和非沸石组分。非沸石组分称为催化剂的沸石组分的基体。已知非沸石组分执行涉及催化剂的催化和物理性能的大量重要功能。Oblad如下描述那些功能：“认为基体充当筛中钠的池，因此增加基体催化剂中沸石颗粒的稳定性。基体用于以下额外功能：稀释沸石；使它对热和蒸汽以及机械磨损而言稳定化；提供高孔隙率使得沸石可以以其最大能力使用并可使再生是容易的；最后，它提供对再生和裂化期间的热传递以及大规模催化裂化中的热储存而言重要的整体性能。”A.G.ObladMolecular Sieve Cracking Catalysts，The Oil And Gas Journal，70，84(1972年3月27日)。

在现有技术流化催化裂化催化剂中，活性沸石组分通过两种常用技术中的一种引入催化剂微球中。在一种技术中，沸石组分结晶，然后在分开的步骤中引入微球中。在第二技术，就地技术中，首先形成微球，然后使沸石组分在微球本身中结晶以提供包含沸石和非沸石组分的微球。

长期以来已认识到为使流化催化裂化催化剂在商业上是成功的，它必须具有商业上可接受的活性、选择性和稳定性特性。它必须是足够活性的以得到经济上有吸引力的收率，它必须具有对制备想要的产物，而不是制备不想要的产物而言的良好选择性，且它必须是充分水热稳定且耐磨损的以具有商业上有用的寿命。

一般而言，FCC在商业上以循环模式执行。在这些操作期间，烃原料不加入氢而例如在达约50psig的压力和达约650℃的温度下与热活性固体颗粒催化剂接触。催化剂为具有约20-200μm直径的粒度和约60-100μm的平均粒度的粉末。推进粉末向上通过提升管反应区，流化并与烃进料彻底混合。烃进料在上述高温下通过催化剂裂化并分离成各种烃产物。当烃进料在裂化催化剂的存在下裂化形成汽油和烯烃时，称为“焦炭”的不理想的含碳残余物沉积在催化剂上。废催化剂包含焦炭以及存在于原料中的金属。用于FCC的催化剂通常为大孔铝硅酸盐组合物，包括八面沸石或沸石Y。

将焦化的催化剂颗粒与裂化的烃产物分离，并在汽提以后转移至再生器中，在那里使焦炭燃烧以使催化剂再生。再生的催化剂然后从再生器中向下流入提升管的底部。

在高流速和温度下裂化和再生的这些循环倾向于使催化剂物理分解成称为“细粒”的甚至更小的颗粒。与催化剂颗粒的约60至约100μm的平均直径相比，这些细粒具有至多20μm的直径。在测定催化剂的单位保持率以及因此其成本效率中，耐磨损性是关键参数。尽管颗粒的初始粒度可通过控制催化剂的初始喷雾干燥而控制，如果耐磨损性是差的，催化裂化装置可能产生大量0-20μm细粒，所述细粒应不释放到大气中。商业催化裂化装置包括旋风分离器和静电沉淀器以防止细粒变成空气传播的。本领域技术人员还应当理解产生过多的催化剂细粒提高精炼厂的催化剂成本。过多的细粒可能导致提高的催化剂添加和催化活性颗粒的稀释。

通过交叉引用将其教导结合到本文中的美国专利No.4,493,902公开了包含含有多于约40％，优选50-70重量％Y八面沸石的耐磨损、高沸石含量的催化活性微球的新型流化裂化催化剂，和通过使多于约40％钠Y沸石在多孔微球中结晶而制备这类催化剂的方法，所述多孔微球包含两种不同形式的化学反应性煅制粘土的混合物，即偏高岭土(煅烧以经受与脱羟基化有关的强吸热反应的高岭土)和在比用于将高岭土转化成偏高岭土的那些更严苛的条件下煅烧的高岭土，即煅烧以经受特性高岭土放热反应的高岭土，有时称为尖晶石形式的煅制高岭土。在优选实施方案中，将包含两种形式的煅制高岭土的微球浸入碱性硅酸钠溶液中，将其加热，优选直至最大可得量的Y八面沸石在微球中结晶。