203988. lajstromszámú szabadalom • Katalizátor kompozíció paraffin szénhidrogének izomerizálására és eljárás paraffinok izomerizálására
1 HU 203 988 B 2 A későbbiekben ismertetésre kerülő példák szerint a találmányunk szerinti, legalább 580 m2/g felületű katalizátor váratlanul és meglepően izomerizációs teljesítmény javulást eredményezett A találmányunk szerinti katalizátor különösen izomerizálható szénhidrogének izomerizálására alkalmazható. Az izomerizálható szénhidrogének pl. a telített szénhidrogének, beleértve a paraffin szénhidrogéneket, még előnyösebben hidroizomerizálhatók az egyenes láncú vagy kissé elágazó láncú, négy vagy több szénatomos paraffin szénhidrogének. Az izomerizációs reakció kivitelezése széles hőmérséklettartományban történhet, de általában a hőmérséklettartomány 93 °C-tól 427 °C-ig terjed. Az izomerizálható szénhidrogének előnyös térsebessége óránként 0,25-5 folyadéktérfogat a katalizátor kompozíció térfogatára számítva, és az előnyös reakciótér nyomás 6,9-69 bar. Az izomerizáció kivitelezésénél hidrogén jelenléte különösen kívánatos, az előnyös hidrogénkoncentráció 0,5-5 mól H2/mól izomerizálható szénhidrogén. A hidrogén szerepe elsődlegesen a katalizátor élettartamának növelése; hatását valószínű úgy fejti ki, hogy megakadályozza a közbülső reakciótermékek polimerizációját, amelyek tovább polimerizálódnak, és lerakódnak a katalizátor kompozíció felületén. Nem szükséges tiszta hidrogén alkalmazása, a könnyen hozzáférhető, hidrogéntartalmú gázok, pl. a kőolaj katalitikus reformálásából származó, hidrogénben gazdag gázok is alkalmazhatók. A találmányunk szerinti eljárás még specifikusabban olyan, izomerizálható szénhidrogének izomerizálására alkalmazható, amelyek nemgyűrűs paraffin szénhidrogéneket és gyűrűs naftén szénhidrogéneket tartalmaznak. Alkalmazható egyenes vagy részlegesen elágazó láncú szénhidrogénekhez, ilyenek pl. a normál bután, normál pentán, normál hexán, normál heptán, normál oktán, 2-metil-pentán, 3-metil-pentán, 3-etil-pentán, stb. Alkalmazható cikloparaffin szénhidrogénekhez is, ezek pl. az alkil-ciklopentán-vegyületek, ciklohexánvegyiiletek, valamint meül-ciklopentán, dimetil-ciklopentán, ciklohexán, metil-ciklohexán, dimetil-ciklohexán stb. A találmányunk szerinti eljárás alkalmazható ezenkívül paraffin és/vagy naftén szénhidrogének keverékeihez, beleértve azokat a keverékeket, amelyek a természetes benzin és ásványolaj frakcionáló desztillálásából számláznák. Ilyen paraffin és/vagy naftén szénhidrogén keverékek az ún. pentán frakciók, hexán frakciók és ezek keverékei. Találmányunk alkalmazása nem korlátozódik csak a felsorolt szénhidrogénekre. Úgy tekinthető, hogy a 20-ig terjedő szénatomszámú, egyenes vagy elágazó szénhidrogének izomerizálhatók a találmányunk szerinti eljárással. Az izomerizálható szénhidrogének előnyös csoportját azok képezik, amelyekben molekulánként 4-7 szénatom van. A találmányunk szerint alkalmazható, egyenes láncú szénhidrogének kénvegyületet is tartalmazhatnak, ezek elemi kénre számított mennyisége 1 t összeg ppm-től 3001 összeg ppm-ig terjed. Találmányunk előnye, hogy az izomerizációs reakciózónába betáplált keverék tartalmazhat kénhidrogént és/vagy szerves kénvegyületeket, ezek mennyisége a betáplált keverékben 5-22 ppm lehet, elemi kénre számítva. Az itt alkalmazott, „betáplált keverék” kifejezés az izomerizációs katalizátorral érintkező, technológiai anyagáramot jelenti. A techno- 5 lógiai anyagáram tartalmaz friss, izomerizálható szénhidrogéneket, visszakeringetett, izomerizálható szénhidrogéneket, visszakeringetett, hidrogénben gazdag, könnyű szénhidrogéneket és/vagy bármilyen olyan vegyületet, amely betáplálása kívánatos az izomerizációs 10 zónába. Az itt alkalmazott „hidrogénben gazdag, könnyű szénhidrogének” kifejezés olyan technológiai anyagáramot jelent, amely 1-3 szénatomos szénhidrogéneket és ezek mennyiségéhez képest legalább 50 mól% hidrogént tartalmaz. A visszakeringetett, hid- 15 rogénben gazdag, könnyű szénhidrogéneket rendszerint az izomerizációs folyamat termékszétválasztó berendezéseiből nyerjük. A betáplált keverék kénkoncentrációja meghaladhatja az előnyös 200 ppm szintet, ha a kén nagyobb 20 mennyiségben fordul elő a nyersanyagban. Ez azt eredményezi, hogy a visszakeringetett, hidrogénben gazdag, könnyű szénhidrogének mérhető mennyiségűként tartalmaznak, tipikusan kénhidrogén formában. A kénhidrogén akkor keletkezik, amikor a kénhez kötődő, 25 izomerizálható szénhidrogének a reakciózónában átalakulnak. Ennek következtében a nagyillékonyságú kénhidrogén a hidrogénben gazdag, könnyű szénhidrogénekkel együtt folyamatosan elválasztásra kerül #fermékszétválasztó berendezésekben. Mivel egyre ‘főbb 30 vegyidet alakul át kénhidrogénné a re akció zónában, a visszakeringetett anyagáram kénhidrogén tartalmáTolyamatosan nő a termékszétválasztó üzemelési körülményeinek megfelelő egyensúly eléréséig. így, mivel a visszakeringetett anyagáramot a betáplált keverék 35 összeállításakor egyéb, technológiai anyagárammal keverjük, a betáplált keverék kéntartalma az elválasztó nyomás és hőmérséklet viszonyaitól függően nagyobb, mint a friss tápanyag kéntartalma. Ennek megfelelően találmányunk egyik tárgya a be- 40 táplált keverék kéntartalmának beállítása 5-150 t őszszeg ppm tartományba. A kéntartalom csökkenése bármilyen, a szakterületen ismert eljárás alkalmazható, ilyen eljárások pl. a katalitikus konverzió, a fizikai vagy a kémiai abszorpció, a fizikai elválasztás és ha- 45 sonlók. A kéntartalom előnyösen úgy állítható be, hogy nem keringetjük vissza a hidrogénben gazdag, könnyű szénhidrogéneket a temiékszétválasztó berendezésből. Ezzel elkerülhető az előzőekben ismertetett kéntartalom-növekedés. A betáplált keverék kéntartalmának 50 beállítására a másik előnyös eljárás, ha a visszakeringetett, hidrogénben gazdag, könnyű szénhidrogéneket a betáplált keverékhez vaió keverés előtt kéntelenítő eljárásnak vetjük alá. Az ilyen kéntelenítő eljárás csökkentheti a kénkoncentrációt vagy megszüntetheü a kén 55 jelenlétét a visszakeringetett, hidrogénben gazdag, könnyű szénhidrogénekben; a szakterületen ismert, bármelyik eljárás alkalmazható, pl. adszorpciós eljárás, katalitikus eljárás vagy ezek kombinációja. Az adszorpciós eljárásban alkalmazhatunk molekulaszűrő- 60 két, nagy felületű szilícium-dioxid-alumínium-oxid 5
