[发明专利]NU-86沸石在石脑油催化裂化方法中的应用

说明书

本发明涉及用于生产轻质烯烃的汽油原料的催化裂化方法，其中使所述汽油原料与包含至少一种沸石NU‑86的催化剂单独或与至少一种其它沸石的混合物接触，在500至700℃的温度下，在10至60MPa的绝对压力下，并且所述原料与所述催化剂的接触时间为10毫秒至100秒。

技术领域

本发明涉及通过催化裂化汽油生产轻质烯烃的方法，优选源自石油的直接蒸馏，根据英文术语straight run naphtha称为“直馏”石脑油。根据本发明的方法的目的是通过裂化优选包含高链烷烃含量的石脑油来最大化轻质烯烃，特别是乙烯，丙烯和丁烯以及BTX的产率。

事实上，乙烯和丙烯，每分子具有两个或三个碳原子的轻质烯烃，是生产目标分子（例如聚乙烯和聚丙烯）的重要化学中间体，它们是目前最常用的两种塑料，特别是用于包装。丙烯和乙烯的其他用途包括氯乙烯，环氧乙烷，乙苯和醇的生产。

蒸汽裂化，含烃馏分的热解或FCC或“流化催化裂化”技术在实践上产生乙烯和丙烯的总和。用作生产轻质烯烃的原料的烃包括天然气，天然气的冷凝物，源自石油蒸馏的液态烃馏分和含碳材料，包括煤，再生塑料或任何有机物质。

因此，近期通过石脑油原料的催化裂化生产轻质烯烃的方法的相对有利之处源于需要具有可用于石油化学的轻质烯烃，除石脑油的蒸汽裂化外还有传统的来源，由于：

- 存在丙烯生产与乙烯生产之间不断增加的不平衡，特别是使用乙烷原料的蒸汽裂解装置的成功，其产生较少的丙烯，

- 由于汽油消耗减少，替代发动机燃料的引入以及市场上凝结油（例如页岩（shale））的大量到达，石脑油的预期供应量，

- 希望降低丙烯生产的能源成本并减少因低于石脑油蒸汽裂解温度的操作而产生的二氧化碳排放，因为催化活性降低了对高温的需求。

已经开发了一种用于“石脑油催化裂化”的通常称为“NCC”的新方法，用于生产轻质烯烃。它通常在沸石催化剂存在下在约600℃的温度下进行，以使轻质烯烃的产率最大化。

在该催化裂化石脑油原料的方法中存在催化剂使得有可能：

- 每吨石脑油生产的丙烯比蒸汽裂解产生的丙烯多得多;

- 改善石脑油向高附加值产品的升级，其需求不断增加，特别是丙烯，乙烯和BTX，

- 裂解石脑油的温度比用于热蒸汽裂解的温度低150至200℃，通常在800至900℃之间进行，以便具有较低的丙烯和乙烯生产能量成本，同时减少二氧化碳排放。

这些NCC方法中的大多数使用基于ZSM-5的沸石酸催化剂。然而，在石脑油催化裂化方法的苛刻条件下，通常还在至少600℃的温度下和在引入反应器的蒸汽存在下进行，基于沸石ZSM-5的酸催化剂受制于一方面通过其晶格的脱铝（不可逆的失活）导致其结构的至少部分塌陷，以及另一方面由于水与沸石的酸性位点的相互作用导致沸石的酸性位点减少而导致催化剂活性迅速降低。

如今，只有KBR在这个市场上占据了一席之地，提供了“ACO”方法，与SKInnovation公司共同开发，以及此后以“K-COT”名称销售，使用改性ZSM-5型催化剂和略微采用FCC技术，其目标为最大化丙烯。

因此，关于该主题存在广泛的现有技术。

现有技术

关于NCC催化剂的现有技术（期刊或专利）的绝大多数文献涉及沸石ZSM-5（MFI结构），与所测试的许多其他沸石结构相比，这使得可以获得最佳性能。但是，它仍然缺乏稳定性。

许多文献公开了使用任选与各种掺杂剂结合的沸石ZSM-5。寻求添加一种或多种掺杂剂的目的之一是稳定沸石网络的铝原子，以便在NCC的操作条件下限制脱铝，通过高温和水蒸汽的存在促进脱铝。第二个目的是适当改变催化剂的酸度，通常是最强酸位点的钝化，以提高该方法的选择性。