[发明专利]使用沸石与基体表面积的比率高的催化剂使生物原料裂化的方法

说明书

发明领域

本发明涉及含有可生物更新的进料的原料的催化转化。更具体地，本发明涉及一种使用具有特定比率的沸石与基体表面积的含有稀土的催化裂化催化剂使含有可生物更新的进料的原料流体催化裂化的方法。

发明背景

流化催化裂化(FCC)装置用于石油行业，用于将高沸点的基于石油的烃原料转化为更具价值的烃产物，如汽油，比起衍生它们的原料，转化的产物具有较低的平均分子量和较低的平均沸点。该转化通常在约427℃至约593℃温度下，通过烃原料与催化剂颗粒的移动床接触来完成。在FCC装置中处理的最典型的烃原料为基于石油的原料并且包含重粗柴油，但是，有时将如轻粗柴油或常压粗柴油、石脑油、已还原的原油以及甚至全原油的原料进行催化裂化，以得到低沸点烃产物。

在FCC装置中的催化裂化通常包括涉及用于催化反应、蒸汽汽提和催化剂再生的单独的区的循环过程。较高分子的烃原料转化为气态、较低沸点烃。在将这些气态、较低沸点烃在合适的分离器(如旋风分离器)中从催化剂分离之后，催化剂此刻被在其表面上沉积的焦炭失活，将该催化剂通向汽提塔。将已失活的催化剂与蒸汽接触，以除去夹带的烃，随后将该夹带的烃与离开旋风分离器的蒸气合并以形成混合物，随后将该混合物通向下游的其他设备用于进一步处理。将从汽提塔回收的含有焦炭的催化剂颗粒引入再生器(通常为流化床再生器)，在该再生器中通过在含氧气体(如空气)存在下燃烧焦炭使催化剂再活化。

FCC催化剂通常由多种极小的球形颗粒组成。商品级的平均粒径通常为约50-150μm，优选约50至约100μm。裂化催化剂由多种组分组成，设计每一种组分用于增强催化剂的整体性能。一些组分影响催化剂颗粒的活性和选择性，而其他组分影响催化剂颗粒的完整性和保留性能。FCC催化剂通常由沸石、活性基体、粘土和粘合剂组成，其中将所有组分合并成单一颗粒或者由具有不同功能的单个的颗粒的共混物组成。

残渣提升能力是FCC催化剂的一个重要的特性。通过将更多不期望的重产物转化为更期望的产物(如氢循环油、汽油和烯烃)，改进的残渣转化率能显著改善FCC方法的经济性。残渣转化率通常定义为沸点超过343℃的残余的级分。在焦炭恒定时，期望产生最少的残渣。

近年来，更加关注使用可生物更新的材料作为燃料来源。已报道FCC为一种可用于将非基于石油的可生物更新的进料转化为低分子量低沸点烃产物(例如汽油)的有用的方法。

例如，美国专利申请说明书2008/0035528和2007/0015947号公开了用于从可生物更新的进料来源(例如植物油和脂膏)或含有石油级分和含有可生物更新的进料来源的级分的原料制备烯烃的FCC方法。该方法包括首先在预处理区中在预处理条件下处理可生物更新的进料来源，以除去存在于进料来源中的污染物并产生流出物流。随后将来自预处理步骤的流出物与FCC催化剂在FCC条件下接触，以提供烯烃。FCC催化剂包含含有大孔沸石(例如Y-类型沸石)的第一组分和含有中孔沸石(ZSM-5等)的第二组分，这两种组分可存在于同一基体中或者可不存在于同一基体中。

日本未审查专利申请公开2007-177193、2007-153924和2007-153925公开了用于加工含有生物质的原料油的FCC方法。该方法包括首先使含有生物质的原料油与含有10-50％质量超稳定Y沸石(该超稳定Y沸石可能含有碱性稀土)的催化剂在FCC条件下接触，随后在再生区中将催化剂再生，以抑制在生物质的加工过程中产生的焦炭的量。

在催化剂行业中仍需要含有可生物更新的进料的原料的转化的改进的方法，以制备较低分子量烃产物(例如汽油)。

发明概述

现已发现，使用某种基于含有稀土的沸石的流体催化裂化(FCC)催化剂在FCC方法过程中提供了使含有至少一种可生物更新的进料的原料的改进的催化裂化。出乎意料地，现已发现，含有至少1％重量稀土并且沸石表面积与基体表面积的比率高的基于Y-类型沸石的FCC催化剂在FCC方法过程中，在将包含至少一种可生物更新的进料级分的原料催化转化为较低分子量烃的过程中，提供了改进的焦炭与残渣选择性。有利的是，沸石表面积与基体表面积的比率高的Y-类型沸石FCC催化剂在FCC条件下对将含有至少一种可生物更新的进料的原料催化裂化为较低分子量分子中提供提高的活性，并且与使用基于常规Y-类型沸石的FCC催化剂能得到的残渣转化率和焦炭形成相比，在恒定焦炭形成下提供提高的残渣转化率。