201484. lajstromszámú szabadalom • Eljárás három fémet tartalmazó szénhidrogénátalakító katalizátor előállítására, valamint benzin katalitikus reformálására
HU 201484 B A találmányunk olyan új, három fémet tartalmazó, hidrogénező-dehidrogénező és krakkóié hatású katalizátor kompozíció előállítására vonatkozik, amelynek kivételesen jó aktivitása hidrogénező-dehidrogénező és krakkoló hatású katalizátort igénylő szénhirodén konverziós eljárás során nem csökken. Pontosabban megfogalmazva találmányunk olyan, új, kettős hatású, három fémet tartalmazó katalizátor kompozíció előállítására vonatkozik, amelynek hatékonysága lényegesen jobb a hagyományosan alkalmazott, kettős hatású katalizátorokhoz viszonyítva. Ezen túlmenően a találmányunk szerinti, új, az eddigieknél jobb hatású katalizátor hatékonyabb eljárást tesz lehetővé, elsősorban azáltal, hogy javítja a reformáló eljárás hatékonyságát, szelektivitását és stabilitását. A hidrogénező-dehidrogénező és krakkoló hatású katalizátor kompozíciók napjainkban számos iparágban, pl. a kőolaj és petrikémiai iparban használatosak a nagyszámú szénhidrogén konverziós reakció gyorsítására. Általában azt tartják, hogy a krakkoló hatás azoknak a porózus, adszorptív, tűzálló oxidtípusú anyagoknak köszönhető, amelyeket általában a hidrogénező-dehidrogénező hatású, a periódusos rendszer V.-VIII. oszlopába tartozó nehézfém-komponensek tartó, illetve hordozóanyagaként használnak. Ezeket a katalizátor kompozíciókat széles körben alkalmazzák szénhidrogén konverziós reakciók gyorsítására. Ilyen reakciót pl. a hidrokrakkolás, izomerizáció, dehidrogénezés, hidrogénezés, kéntelenítés, ciklizálás, alkilezés, polimerizáció, krakkolás, hidroizomerizáció. Számos ipari alkalmazásban ezeket a katalizátorokat olyan eljárásban használják, amelyekben ezek közül a reakciók közül egyidejűleg több lejátszódik. Az egyik ilyen folyamat a reformálás, amely során paraffin- és nafténtartalmú szénhidrogén tápáramot olyan körülmények között reagáltatunk, amelyek hatására a naftán szénhidrogének dehidrogéneződnek aromás szénhidrogénekké, a paraffin szénhidrogének dehidrociklizálódnak aromás szénhidrogénekké, a paraffin és naftán szénhidrogének izomerizálódnak, a naftán és paraffin szénhidrogének hidrokrakkolódnak, és más, olyan reakciók is lejátszódnak, amelyek során oktánban és aromás szénhidrogénben gazdag termék keletkezik. A reakciók egy másik példája a hidrokrakkolás, amely során az ilyenfajta katalizátort arra használják, hogy elősegítse a nagy molekulájú, telítetlen anyagok szelektív hidrogénezését és krakkolását. További példaként említhetők az olyan reakciók, amelyekben átlalában alacsonyabb forráspontú, értékesebb végtermék keletkezik. Az izomerizációs eljárás további példája, amely során elágazó láncú paraffin szénhidrogénekben gazdag szénhidrogén frakciót valamilyen, kettős hatású katalizátorral érintkeztetünk izopar affin-vegyületekben gazdag végtermék előállítására. A kettős hatású katalizátor jellemzőit tekintve kritikus fontosságú, hogy sajátos hatásai ne csak kezdetben érvényesüljenek, hanem kielégítő teljesítményt nyújtsanak hosszú időn keresztül. Ez a követelmény minden sajátos eljárás vagy reakció esetén érvényes. 1 Valamely katalizátortól a sajátos szénhidrogén reakció körülmények között elvárt hatás mértékének analitikai meghatározására a szakterületen alkalmazott jellemzők a következők: az aktivitás, a szelektivitás és a stabilitás. Egy adott, sarzs mennyiségű töltetre vonatkozóan ezeknek a jellemzőknek az egyszerű meghatározása a következő: 1) az aktivitás a katalizátor azon képességének mértéke, amelynek hatására a reagáló szénhidrogén anyagok meghatározott feltételek között termékké alakulnak át; a meghatározott feltételek az alkalmazott reakció körülményeket, mint pl a hőmérsékletet, nyomást, kontaktidőt, hígítóanyag, pl. hidrogén jelenlétét jelentik; 2) a szelektivitás azt fejezi ki, hogy a kapott végtermékben a kívánt termék vagy termékek mennyisége hogy aránylik a betöltött vagy konvertált anyagok mennyiségéhez; 3) a stabilitás a szelektivitás és az aktivitás jellemzők időbeni változásának mértéke; így nyilvánvaló, hogy a stabilitás kisebb számértéke stabilabb katalizátort jelent. Reformáló eljárásokban például az aktivitás egy adott sarzs töltetnél, meghatározott paraméterek között végbemenő konverzió mértékét jelenti, tipikus meghatározása a C+s termékáram oktánszámúnak mérésével történik; a szelektivitás valamely, jellemző aktivitás értéknél kapott C+5 termék oktánszámával meghatározott aktivitás, valamint a C+s termékhozammal mért szelektivitás időbeli változásával egyenlő. Valójában ez utóbbi meghatározás nem teljesen pontos, mert a folyamatos reformáló eljárások általában úgy játszódnak le, hogy állandó oktánszámú C+s termék keletkezzen, ezt a folyamat paraméterek folyamatos szabályozásával érik el; ezen túlmenően ennél a folyamatonál a folyamat paraméterek általában a reakciózónában levő konverziós hőmérséklet szabályozásával változnak, így valójában az aktivitás mértékének változását a konverziós hőmérséklet változása követi, és ez utóbbi paraméter változását használják az ipari gyakorlatban az aktivitás stabilitásának mérésére. A szakterületen járatos szakemberek számára jól ismert, hogy a szénhidrogén konverziós reakciókban alkalmazott, kettős hatású katalizátorok aktivitás vagy stabilitás csökkenését alapvetően az okozza, hogy a reakció folyamán koksz képződik a katalizátor felületén. Még pontosabban; ezekben a szénhidrogén konverziós eljárásokban az alkalmazott reakció feltételek hatására nehéz, nagy molekulatömegű, fekete, szilárd vagy félszilárd, széntartalmú anyag képződik, amely bevonja a katalizátor felületét, és ezáltal csökkenti az aktivitást, hogy a katalizátor aktív részeit elzáija a reagáló anyagoktól. Más szóval kifejezve az ilyen, kettős hatású katalizátor teljesítményét érzékenyen befolyásolja a katalizátor felületére lerakódó széntartalmú anyag. Emiatt a szakterületen dolgozó szakemberek legnagyobb problémája olyan katalizátorok kifejlesztése, amelyek nem annyira érzékenyek ezeknek a széntartalmú anyagoknak a jelenlétére, és/vagy képesek gátolni a katalizátorra kiülepedő, széntartalmú anyagok képződését. A széntartalmú anyagok iránti érzékenység tovább fokozódik azáltal, hogy a gyakorlati szakemberek adott nyersanyagból a legnagyobb oktánszámú termék előállí2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
