Способ получения основных смазывающих масел

Номер патента: 717

Опубликовано: 28.02.2000

Автор: Муро Патрик

Есть еще 4 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения основных смазывающих масел, имеющих индекс вязкости, по крайней мере, 80, включающий следующие стадии:

a) взаимодействие исходного углеводородного масла, содержащего до 3 мас.% серусодержащих и до 1 мас.% азотсодержащих соединений, в присутствии водорода в первой реакционной зоне с катализатором, включающим, по крайней мере, один компонент металла VI В группы и, по крайней мере, один компонент металла кобальта или никеля, нанесенные на огнеупорную оксидную подложку;

b) разделение выходящего потока при повышенном давлении на газовую фракцию и жидкую фракцию;

c) взаимодействие жидкой фракции в присутствии водорода во второй реакционной зоне, содержащей два раздельных слоя катализатора, где первый слой катализатора включает катализатор на основе благородного металла, избирательный к гидроизомеризации и/или гидрокрекингу парафиновых молекул, и второй слой катализатора включает катализатор, включающий, по крайней мере, один компонент благородного металла VIII группы, нанесенный на аморфную огнеупорную оксидную подложку;

d) выделение основного смазывающего масла;

отличающийся тем, что стадию а) проводят при температуре, по меньшей мере, 350шС, получая жидкую фракцию после стадии b) с содержанием серы менее чем 1000 чмм и содержанием азота в жидкой фракции после стадии b) менее чем 50 чмм, и температура второго слоя катализатора на стадии с) ниже, чем температура первого слоя катализатора, и катализатор на основе благородного металла в первом слое катализатора включает платиновый и/или палладиевый компонент, нанесенный на поверхность деалюминированного алюмосиликата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая реакционная зона работает при температуре в интервале между 365 и 500шС, более предпочтительно от 375 до 450шС.

3. Способ по любому из пп.1-2, отличающийся тем, что на стадии с) температура в первом слое катализатора составляет от 250 до 350шС.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что на стадии с) температура во втором слое катализатора составляет от 200 до 300шС.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что катализатор в первой реакционной зоне включает в качестве неблагородного металла никель и/или кобальт в количестве от 1 до 25 мас.% и в качестве металла VI В группы молибден и/или вольфрам в количестве от 5 до 30 мас.%, рассчитанном как отношение массы элемента к общей массе катализатора.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что первый слой катализатора на стадии с) включает платиновый компонент, нанесенный на поверхность дезактивированного алюмосиликата.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что поверхность дезактивированного алюмосиликата является поверхностью дезактивированного цеолитного материала ZSM-5.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что второй слой катализатора на стадии с) в качестве единственного катализатора включает катализатор, содержащий, по крайней мере, один компонент благородного металла VIII группы, нанесенный на аморфную огнеупорную оксидную подложку.

9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что вторым слоем катализатора на стадии с) является катализатор, включающий платину и/или палладий, нанесенный на аморфную подложку на основе двуокиси кремния-окиси алюминия.

10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что на стадии с) первый слой катализатора и второй слой катализатора разделяют мгновенным охлаждением.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что температуру в реакторе для второго слоя катализатора периодически изменяют в интервале от 200 до 300шС для получения различных основных смазывающих масел, которые отвечают определенным требованиям в отношении содержания ароматических соединений.

12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что газовую фракцию, полученную на стадии b) обрабатывают для удаления сероводорода и аммиака, после чего полученный очищенный газ рециркулируют в первую реакционную зону.

13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что стадия d) включает фракционирование выходящего потока стадии с) с получением газовой фракции и, по крайней мере, одной жидкой фракции в качестве продукта основного смазывающего масла; газовую фракцию обрабатывают для удаления загрязняющих веществ, после чего очищенный газ рециркулируют в первую реакционную зону и во вторую реакционную зону подают только свежий водород.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что обработку газовых фракций, полученных на стадиях b) и d), проводят в одной и той же установке для очистки газа.

 

Текст

Смотреть все

1 Данное изобретение относится к способу получения основных смазывающих масел. Более конкретно, данное изобретение относится к способу получения основных смазывающих масел,имеющих индекс вязкости, по крайней мере, 80,многостадийным гидрокаталитическим способам, включающим относительно жесткую первую стадию гидроконверсии с последующими одной или несколькими стадиями гидроконверсии, в которых используют катализатор на основе благородного металла. Многостадийные гидрокаталитические способы получения основных смазывающих масел известны в данной области техники. Примеры таких способов раскрыты в патенте Великобритании 1546504, ЕР 0321298 и патенте США 3494854 и 3974060. Из этих патентов становится очевидным, что первая стадия двухстадийного процесса гидроконверсии обычно направлена на удаление азот- и серусодержащих соединений, присутствующих в углеводородном исходном масле, и гидрирование ароматических соединений, присутствующих в исходном сырье, по крайней мере, до некоторой степени. На второй стадии содержащиеся ароматические соединения последовательно далее восстанавливают гидрированием и/или гидрокрекингом, тогда как также часто имеет место гидроизомеризация парафиновых молекул, присутствующая в потоке, выходящем после первой стадии. Катализаторы гидрообработки, используемые на первой и второй стадиях, должны, соответственно, быть способны адекватно отвечать их соответствующим целям. Из указанных выше документов известного уровня техники становится ясно, что катализаторы первой стадии обычно включают компонент неблагородного металла VIII группы и компонент металла VI В группы на огнеупорной оксидной подложке. Обычно применяемые катализаторы первой стадии дополнительно включают никель-молибден, никель-вольфрам или кобальт-молибден на подложке, представляющей собой окись алюминия, двуокись кремния-окись алюминия или фторированную окись алюминия. В перечисленных выше патентах раскрыты различные подходящие катализаторы второй стадии и условия процесса, применяемые на второй стадии, где тип катализатора и условия процесса определяются предполагаемым видом обработки. В патенте Великобритании 1546504, например, описан кислотный катализатор второй стадии, содержащий один или более компонент металла VI группы и один или более компонент неблагородного металла VIII группы, где условия процесса второй стадии относительно жесткие и включают температуру в интервале от 350 до 390 С и давление от 5,0 до 25,0 МПа. Проведение второй стадии в таких условиях желательно для осуществления значительной степе 000717 2 ни гидрирования ароматических соединений, но также, вследствие кислой природы используемого катализатора, имеет место значительное количество реакций крекинга. Это неизбежно оказывает негативное влияние на конечный выход масла из-за образования относительно высокого количества газообразных компонентов. Поэтому было бы полезным проводить вторую стадию в менее жестких условиях. Патент США 3494854 описывает катализатор гидроизомеризации-гидрокрекинга второй стадии, включающий кальцийобменную, кристаллическую окись алюминия-кремниевую (т.е. цеолитную) подложку и металлический компонент платиновой группы. В данном случае, вторую стадию проводят при более жестких, чем первую стадию, условиях, и такие условия проведения второй стадии включают температуру в интервале от 455 до 540 С и давление от около 2 до 14 МПа. На первой стадии уровень азота и,так или иначе, уровень серы исходного сырья снижают для того, чтобы не отравлять слишком быстро катализатор второй стадии, который обычно не является устойчивым к сере. Некоторый гидрокрекинг может иметь место уже на первой стадии, но, главным образом, крекируются не парафиновые молекулы, так как на первой стадии температура застывания исходного сырья, по существу, не снижается, что очевидно из примера 1 данного описания. На второй стадии дальнейшее снижение уровня азота и гидроизомеризация и гидрокрекинг парафиновых молекул должны происходить для снижения температуры застывания. Однако проведение второй стадии в таких жестких условиях неизбежно приводит к образованию газообразных компонентов, что происходит за счет выхода конечного продукта основного масла. Более того, если происходит слишком значительный гидрокрекинг парафиновых молекул, это серьезно влияет на индекс вязкости конечного масла. Поэтому, преимущественно проводить вторую стадию при менее жестких условиях. В патенте США 3974060 описан катализатор гидрирования второй стадии, включающий фажазитовую подложку и компонент благородного металла. Описано проведение второй стадии при менее жестких, чем на первой стадии,температурных условиях, т.е. при температуре в интервале между 230 и 340 С и давлении в интервале от около 105 до 345 бар для ограничения степени крекинга, который может иметь место. Превращение ароматических соединений в полинафтены на первой стадии предположительно будет максимальным. На второй стадии превращение полинафтенов в единичные нафтены и гидроизомеризация нормальных парафинов в разветвленные структуры являются предполагаемыми процессами. Между стадиями может быть проведена стадия разделения газа и жидкости для удаления каких-либо побочных продуктов аммиака, сероводорода и/или легких 3 углеводородов, присутствующих в потоке, выходящем с первой стадии. Считается необходимым проведение последующей стадии депарафинизации растворителем для достижения температуры застывания, которая подходит для основных смазывающих масел. В ЕР 0321298 описан катализатор гидроизомеризации, включающий компонент благородного металла на галогенированной огнеупорной оксидной подложке, как катализатор второй стадии процесса изомеризации парафина. В данном случае условия изомеризации включают температуру от 280 до 400 С и давление водорода от 3,5 до 20,5 МПа. Целью описанного способа является превращение неочищенных парафинов изомеризацией значительной части присутствующих в них парафиновых молекул. Так как неочищенные парафины, по определению, имеют очень высокое содержание парафина, индекс вязкости изомерата очень высок, обычно выше 140. После изомеризации изомерат ректифицируют и фракцию смазочного масла (обычно фракция 330 С+ и более подходящая фракция 370 С+) далее подвергают депарафинизирующей обработке для достижения требуемого снижения температуры застывания. В US-A-2779713 описан способ получения основных смазывающих масел первым взаимодействием углеводородного сырья в присутствии водорода при температуре 315-425 С в присутствии сульфид никель-вольфрамового катализатора или кобальт-молибдатного катализатора с последующей стадией очистки гидрированием. Стадию очистки гидрированием осуществляют взаимодействием сырья с окись алюминия/платиновым и объединенным галогеновым катализатором в присутствии водорода при температуре 204-343 С. В GB-A-1310320 описан способ получения белых масел, в которых парафинообразный дистиллят смазочного масла подвергают взаимодействию с катализатором, содержащим никель/молибден, в присутствии водорода при 371 С с последующим мгновенным испарением для удаления газообразных продуктов, с последующей второй зоной, где вначале жидкую фракцию подвергают взаимодействию при 399 С с катализатором, содержащим кальцинированную платину, двуокись кремния-окись алюминия-кристаллический алюмосиликатный экструдат, и далее подвергают взаимодействию при 290 С с катализатором, содержащим платину или окись алюминия. В WO-А-9305125 описан способ получения основных смазывающих масел, которые могут содержать более чем 0,1 мас.% серы. Иллюстрированный способ включает стадию каталитической депарафинизации, в которой легкий нейтральный парафиновый рафинат подвергают взаимодействию в присутствии водорода с катализатором, содержащим HZSM-5 и не содержа 000717 4 щим металлы VIII группы, при температуре между 310 и 350 С. За этой стадией следует стадия гидрообработки, проводимая при температуре между 232 и 310 С с использованием катализатора гидрообработки, содержащего молибден/окись алюминия. Хотя описанные выше способы могут являться удовлетворительными во многих отношениях, считается, что до сих пор существует необходимость некоторого улучшения, особенно в области получения основных смазывающих масел постоянного и высокого качества с помощью эффективных и надежных способов, с использованием исходного дистиллята. Данное изобретение предлагает именно такой способ,что становится очевидным из его преимущественных характеристик. Например, одним из преимуществ способа,представленного в данном изобретении, является то, что получают основные смазывающие масла постоянного и высокого качества с высокой степенью эластичности в отношении требуемого получаемого продукта основного масла. С помощью данного способа, например,возможно получать моторные масла, промышленные масла и даже технические белые масла,в которых основные масла преимущественно отличаются друг от друга тем, что они имеют различные требования в отношении содержания ароматических соединений. Другим преимуществом данного способа является то, что углеводородное сырье, содержащее относительно высокое количество примесей, таких как серу- и азотсодержащие соединения, может быть эффективно обработано и превращено в высококачественные основные смазывающие масла,имеющие превосходные ИВ свойства. Еще одним преимуществом является то, что осуществляется высокоэффективное использование водорода, требуемого на стадии гидрокаталитического превращения. Соответственно, данное изобретение относится к способу получения основных смазывающих масел, включающему стадии а) взаимодействия исходного углеводородного масла в присутствии водорода в первой реакционной зоне с катализатором, включающим, по крайней мере, один компонент металлаVI B группы и, по крайней мере, один компонент неблагородного металла VIII группы, нанесенный на огнеупорную оксидную подложку;b) разделения выходящего потока при повышенном давлении на газообразную фракцию и жидкую фракцию, имеющую содержание серы менее чем 1000 частей на миллион по массе(чмм) и содержание азота менее чем 50 чмм;c) взаимодействие жидкой фракции в присутствии водорода во второй реакционной зоне с, по крайней мере, катализатором, содержащим компонент благородного металла, нанесенный на аморфную огнеупорную оксидную подложку; иd) выделение основного смазывающего масла, имеющего индекс вязкости, по крайней мере, 80. Подходящее исходное углеводородное масло, используемое на стадии (а) способа данного изобретения, является смесями углеводородов с высокой температурой кипения, таких как, например, фракции тяжелых масел. В частности, в качестве исходного углеводородного масла для целей данного изобретения подходят такие фракции тяжелых масел, которые имеют температурные пределы кипения, которые, по крайней мере, частично приближены к температурным пределам кипения основных смазывающих масел. Обнаружено, что особенно подходят для использования в качестве исходного сырья фракции вакуумного дистиллята, полученные из остатка перегонки при атмосферном давлении, т.е. фракции дистиллята, полученные вакуумной дистилляцией остаточной фракции,которую, в свою очередь, получают дистилляцией неочищенного масла в качестве исходного продукта при атмосферном давлении. Температурные пределы кипения таких фракций вакуумного дистиллята обычно находятся в интервале между 300 и 620 С, особенно между 350 и 580 С. Кроме того, могут также быть использованы масляные фракции деасфальтированного остатка, включая как деасфальтированные остатки, полученные при атмосферном давлении,так и деасфальтированные вакуумные остатки. Используемое углеводородное сырье может содержать значительные количества серу- и азотсодержащих загрязняющих соединений. Углеводородное сырье, имеющее содержание серы до 3 мас.% и содержание азота до 1 мас.%, могут быть обработаны в способе данного изобретения. Катализатор, используемый на первой гидрокаталитической стадии, является катализатором, включающим, по крайней мере, один компонент металла VI B группы и, по крайней мере,один компонент неблагородного металла VIII группы, нанесенный на огнеупорную оксидную подложку. Такие катализаторы известны в данной области техники и, в принципе, могут быть использованы любые катализаторы гидрообработки, известные как проявляющие активность при гидрообессеривании и гидроудалении азотсодержащих соединений соответствующего углеводородного исходного сырья. Подходящие катализаторы, кроме того, включают катализаторы, содержащие в качестве компонента неблагородного металла VIII группы один или более никель (Ni) и кобальт (Со) в количестве от 1 до 25 мас.%, предпочтительно от 2 до 15 мас.%, рассчитанном по отношению к общей массе катализатора, и в качестве компонента металла VI B группы один или более молибден(Мо) или вольфрам (W) в количестве от 5 до 30 мас.%, предпочтительно от 10 до 25 мас.%, рассчитанном по отношению к общей массе ката 000717 6 лизатора. Эти компоненты металла могут присутствовать в элементной, оксидной и/или сульфидной форме и быть нанесены на огнеупорную оксидную подложку. Огнеупорной оксидной подложкой катализатора первой стадии может быть любой неорганический оксид,алюмосиликат или их комбинация, необязательно в сочетании с инертным связующим веществом. Примеры подходящих огнеупорных оксидов включают неорганические оксиды, такие как окись алюминия, двуокись кремния, двуокись титана, двуокись циркония, двуокись бора, окись алюминия-двуокись кремния, фторированная окись алюминия, фторированная окись алюминия-двуокись кремния и смеси двух или более этих оксидов. В предпочтительном варианте кислотную подложку, такую как окись алюминия, окись алюминия-двуокись кремния или фторированная окись алюминия, используют в качестве огнеупорной оксидной подложки. Огнеупорной оксидной подложкой может также быть алюмосиликат. Могут быть использованы как синтетические, так и природные алюмосиликаты. Примерами являются природный или деалюминированный цеолит бета, фожазит и цеолит Y. С точки зрения селективности предпочтительно использовать деалюминированную форму этих цеолитов. Предпочтительным применяемым алюмосиликатом является связанный с окисью алюминия, по крайней мере, частично деалюминированный, цеолит Y. Фосфор (Р), который является хорошо известным промотором, также может присутствовать в составе катализатора первой стадии. Примерами особенно подходящих катализаторов первой стадии являются NiMo (P) на окиси алюминия или фторированной окиси алюминия,СоМо (Р) на окиси алюминия и NiW на фторированной окиси алюминия. Так как обрабатываемое углеводородное исходное сырье обычно содержит серусодержащие соединения, катализатор первой стадии надлежащим образом, по крайней мере,частично сульфидируют перед использованием,с целью повышения его толерантности к сере. Понятно, что степень сульфидирования зависит от содержания серы в потоке, выходящем с первой стадии. Так как используемое углеводородное исходное масло обычно не является, по существу, свободным от серу- и азотсодержащих соединений, предпочтительно сульфидирование катализатора перед использованием (обычно называемое пресульфидированием) для достижения оптимальной активности катализатора и для обеспечения достаточной толерантности катализатора в отношении серу- и азотсодержащих соединений, присутствующих в исходном сырье, в условиях процесса. Пресульфидирование катализатора может быть осуществлено с помощью методик, известных в данной области, таких, как, например, методики, описанные в 7 ЕР 0181254; 0329499; 0448435 и 0546317 и WO93/02793 и WO-94/25157. Пресульфидирование может проводиться либо ex situ (катализатор сульфидируют до загрузки в реактор), либо insitu (катализатор сульфидируют после загрузки в реактор). Обычно пресульфидирование проводят взаимодействием несульфидированного катализатора с подходящим сульфидирующим агентом таким, как сероводород, элементарная сера, подходящий полисульфид, углеводородное масло, содержащее достаточное количество серусодержащих соединений, или смесь одного или более этих сульфидирующих агентов. В частности, для сульфидирования in situ в качестве сульфидирующего агента может быть подходяще использовано углеводородное масло,содержащее достаточное количество серусодержащих соединений. Такое масло затем подвергают взаимодействию с катализатором при температуре, которую постепенно повышают от температуры окружающей среды до температуры в интервале от 150 до 250 С. Катализатор необходимо выдерживать при такой температуре в течение от 10 до 20 ч. Впоследствии температуру нужно постепенно повысить до температуры, при которой проводят процесс. Особенно полезным пресульфидирующим агентом, являющимся углеводородным маслом, может быть исходное углеводородное масло, которое обычно содержит значительное количество серусодержащих соединений. В этом случае несульфидированный катализатор может взаимодействовать с исходным сырьем при условиях менее жестких, чем условия проведения процесса, таким образом делая катализатор сульфидированным. Обычно углеводородное исходное масло должно содержать, по крайней мере, 0,5 мас.% серусодержащих соединений, причем данный массовый процент показывает количество элементарной серы по отношению к общей массе исходного сырья, чтобы быть использованным в качестве сульфидирующего агента. В первой реакционной зоне используют относительно жесткие рабочие условия, которые таковы, что содержание серы и азота в исходном сырье понижается до достаточно низкого уровня, т.е. содержание серы и азота в жидкой фракции, полученной на последующей стадии (b), обсуждаемой далее, должно быть менее 1000 чмм и менее чем 50 чмм соответственно. Это является важным, так как во второй зоне реакции (стадия (с используют катализатор,содержащий благородный металл. Как хорошо известно в данной области, устойчивость катализаторов, содержащих благородный металл, к сере и азоту меньше, чем катализаторов, не содержащих никаких компонентов благородного металла, и поэтому такие катализаторы более быстро отравляются серу- и азотсодержащими загрязняющими соединениями, если не предпринимается никаких мер для предотвращения подобного быстрого отравления. Обнаружено, 000717 8 что такие подходящие рабочие условия первой стадии включают температуру, по крайней мере,350 С, предпочтительно от 365 до 500 С и даже более предпочтительно от 375 до 450 С. Рабочее давление может быть в интервале от 1 до 25 МПа (от 10 до 250 бар), и предпочтительно, по крайней мере, 10 МПа (100 бар). В особенно предпочтительном варианте рабочее давление находится в интервале от 11 до 17 МПа (от 110 до 170 бар). Весовая часовая объемная скорость(ВЧОС) может находиться в интервале от 0,1 до 10 кг масла на литр катализатора в час (кг/лч) и предпочтительно находится в интервале от 0,2 до 5 кг/лч. В используемых условиях может иметь место гидрокрекинг молекул углеводорода, присутствующих в углеводородном исходном сырье. Понятно, что при более жестких рабочих условиях может происходить более сильный гидрокрекинг. После первой гидрокаталитической стадии выходящий поток разделяют при повышенном давлении на стадии (b) на жидкую фракцию и газообразную фракцию. Как уже было отмечено ранее, содержание серы и азота в полученной жидкой фракции должно быть меньше чем 1000 чмм и меньше чем 50 чмм, соответственно. Более предпочтительно содержание серы и азота в жидкой фракции должно быть менее чем 500 чмм и менее чем 30 чмм, соответственно. Газовая фракция содержит любой избыточный водород, который не прореагировал в первой реакционной зоне, а также любые легкие побочные продукты, образованные на первой гидрокаталитической стадии, такие, как аммиак, сероводород, возможно некоторые фториды водорода и легкие углеводороды. Газожидкостное разделение может проводиться с помощью любых методик газожидкостного разделения, известных в данной области техники, таких, как разделение в отпарной колонке с высоким давлением. Удалением газообразных компонентов из потока, выходящего с первой стадии, так или иначе содержание аммиака и сероводорода в указанном вытекающем потоке может быть эффективно снижено до уровней, которые являются достаточно низкими для того, чтобы стало возможным использование на второй стадии(несульфидированного) катализатора на основе благородного металла. В предпочтительном варианте данного способа газовую фракцию,полученную на стадии (b), обрабатывают для удаления сероводорода и аммиака, после чего полученный очищенный газ рециркулируют в первую реакционную зону. Этот очищенный газ имеет высокое содержание водорода и поэтому может быть удобно использован в качестве(части) источника водорода на первой гидрокаталитической стадии. Понятно, что такое рециркулирование водорода также обеспечивает преимущества в отношении экономических показателей способа. Обработка газообразной фракции 9 с целью удаления загрязнения может проводиться с помощью методик, известных в данной области техники, таких, как абсорбция с подходящим абсорбирующим растворителем, таким как растворители, основанные на одном или более алканоламинах (например, моноэтаноламин, диэтаноламин, метил-диэтаноламин и диизопропаноламин). Во второй реакционной зоне или на стадии гидроконверсии (стадия (с жидкую фракцию,полученную после газожидкостного разделения на стадии (b), подвергают взаимодействию в присутствии водорода с, по крайней мере, катализатором, содержащим компонент благородного металла, нанесенный на аморфную огнеупорную оксидную подложку. Во второй реакционной зоне, так или иначе, происходит гидрирование до сих пор присутствующих ароматических соединений. Гидрирование ароматических соединений необходимо для получения смазывающего основного масла, имеющего желаемый высокий индекс вязкости, а также предпочтительно с точки зрения охраны окружающей среды. Эта функция второй реакционной зоны может рассматриваться как функция гидроочистки и проводиться с вышеупомянутым катализатором на основе благородного металла. Еще одной функцией второй реакционной зоны может быть функция (гидро)депарафинизации. Это предпочтительно включает гидроизомеризацию парафиновых молекул, обычно молекул с прямой цепью или слегка разветвленных молекул, с целью окончательного получения смазывающего основного масла, имеющего подходящие свойства текучести твердого тела, в частности подходящую температуру застывания. Эта функция осуществляется при помощи специализированного катализатора гидроизомеризации или депарафинизации, который также может присутствовать во второй реакционной зоне. Такой катализатор гидроизомеризации обычно также включает компонент благородного металла, используемый при гидрировании. В зависимости от точной природы используемого катализатора,типа обрабатываемого исходного сырья и рабочих условий процесса обе вышеупомянутые функции могут быть объединены в одном реакторе, содержащем комбинацию двух слоев катализатора, один слой катализатора содержит специализированный депарафинизирующий катализатор гидроизомеризации, другой слой катализатора содержит вышеупомянутый катализатор гидроочистки на основе благородного металла. Альтернативно, могут быть использованы два отдельных реактора, объединенных в серию,где каждый реактор содержит слой катализатора с определенными функциями. При отсутствии специализированного катализатора гидроизомеризации во второй реакционной зоне после второй реакционной зоны обычно необходима обработка депарафинизирующим растворителем 10 для получения смазывающего основного масла,имеющего желаемую температуру застывания. Катализатор, так или иначе используемый во второй зоне (далее указываемый как "катализатор гидроочистки на основе благородного металла"), соответственно включает, по крайней мере, один компонент благородного металлаVIII группы, нанесенный на аморфную огнеупорную оксидную подложку. Подходящими компонентами благородного металла являются платина и палладий. Катализатор гидроочистки на основе благородного металла соответственно, подходяще включает платину, палладий или оба металла. Общее количество присутствующего компонента(тов) благородного металлаVIII группы находится в интервале от 0,1 до 10 мас.%, предпочтительно от 0,2 до 5 мас.%, где процентное соотношение указывает количество металла (подсчитанного как элемент) по отношению к общей массе катализатора. В добавление к компоненту благородного металла, может присутствовать компонент VI B группы (Сr, Мо или W) в количестве от 5 до 30 мас.%, предпочтительно от 10 до 25 мас.%, подсчитанный как отношение элемента к общей массе катализатора. Однако предпочтительно, чтобы катализатор содержал платину и/или палладий только в качестве каталитически активного металла и являлся, в сущности, свободным от каких-либо других каталитически активных компонентов металла. Обнаружено, что особенно важным является то, чтобы в качестве подложки катализатор содержал аморфный огнеупорный оксидный материал. Понятно, что это исключает любые огнеупорные оксиды цеолитной природы,такие как алюмосиликаты и двуокись кремнияалюмофосфаты. Примеры подходящих аморфных огнеупорных оксидов включают неорганические оксиды, такие как окись алюминия, двуокись кремния, двуокись титана, двуокись циркония, двуокись бора, двуокись кремния-окись алюминия, фторированная окись алюминия,фторированная двуокись кремния-окись алюминия и смеси двух или более этих компонентов. Из них более предпочтительным является аморфная двуокись кремния-окись алюминия,где двуокись кремния-окись алюминия, содержащая от 5 до 75 мас.% окиси алюминия, является особенно предпочтительной. Примеры подходящих двуокись кремния-окись алюминия подложек раскрыты в WO-94/10263. Особенно предпочтительным катализатором, используемым в качестве катализатора гидроочистки на основе благородного металла, следовательно,является катализатор, содержащий платину и/или палладий, нанесенный на аморфную двуокись кремния-окись алюминия подложку. Условия процесса во второй реакционной зоне менее жесткие, чем в первой реакционной зоне и, следовательно, температура не превышает 350 С и, предпочтительно, находится в интервале от 150 до 350 С, более предпочти 11 тельно от 180 до 320 С. Давление может быть в интервале от 10 до 250 бар и предпочтительно в интервале от 20 до 175 бар. ВЧОС может находиться в интервале от 0,1 до 10 кг масла/литр катализатора/час (кг/лч) и предпочтительно в интервале от 0,5 до 6 кг/лч. В одном варианте данного изобретения вторая реакционная зона включает катализатор гидроочистки на основе благородного металла в качестве единственного катализатора. В этом случае обычно необходима последующая стадия депарафинизации для окончательного получения смазывающего основного масла, имеющего желаемую низкую температуру застывания, т.е. температуру застывания, самое большее, -6 С. Депарафинизация в данном случае может проводиться по методикам депарафинизации, известным в данной области техники, таким как каталитическая депарафинизация и депарафинизация в присутствии растворителя. Для такой особой конфигурации, однако, предпочтительна стадия депарафинизации в присутствии растворителя. Обычные способы депарафинизации в присутствии растворителя включают использование метил-этилкетона (МЭК), толуола или их смеси в качестве растворителя депарафинизации. Наиболее часто применяемым способом является способ депарафинизации в присутствии МЭК растворителя, где МЭК используют в качестве растворителя депарафинизации, по возможности в смеси с толуолом. Если, однако,поток, выходящий с первой стадии, и, следовательно, жидкая фракция, полученная из него на стадии (b) данного способа, имеет достаточно низкое количество парафиновых молекул, можно обойтись без последующей (растворитель) стадии депарафинизации, так как в этом случае гидроизомеризация парафиновых молекул, катализируемая катализатором гидроочистки на основе благородного металла при применении относительно мягких условий, является достаточной для получения желаемой температуры застывания. В другом варианте данного изобретения вторая реакционная зона включает два отдельных слоя катализатора в одном реакторе, где верхний слой катализатора включает катализатор на основе благородного металла, выбранный для гидроизомеризации и/или гидрокрекинга парафиновых молекул, и нижний слой катализатора включает катализатор гидроочистки на основе благородного металла. В данной конфигурации два слоя катализатора наиболее подходящим образом размещены подобно слоям в градирне. Катализатор на основе благородного металла, составляющий верхний слой, должен быть, соответственно, катализатором депарафинизации. Такие катализаторы депарафинизации,известные в данной области техники, обычно основаны на цеолитном материале со средним 12 размером пор, включающим, по крайней мере,один компонент благородного металла VIII группы, предпочтительно Pt и/или Pd. Подходящие цеолитные материалы, таким образом,включают ZSM-5, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35,SSZ-32, ферриерит, цеолит бета, морденит и двуокись кремния-алюмофосфаты, такие какSAPO-11 и SAPO-31. Примерами подходящих катализаторов депарафинизации являются, например, описанные в WO 92/01657, а подходящими материалами цеолитной подложки являются, например, описанные в U.S. патентах 3700585; 3894938; 4222855; 4229282; 4247388 и 4975177. Другой класс используемых катализаторов депарафинизации включает, по крайней мере, один компонент благородного металлаVIII группы, нанесенный на подложку дезактивированного алюмосиликата, такого, как описан в ЕР 96921992.2. В еще одном варианте данного изобретения вторая реакционная зона включает один реактор, содержащий две раздельные зоны реактора, которые разделены резким охлаждением таким образом, что температура в верхней зоне реактора, содержащей слой катализатора, который включает катализатор на основе благородного металла, выбранный для гидроизомеризации и/или гидрокрекинга парафиновых молекул,выше, чем температура в нижней зоне реактора,содержащей слой катализатора, который включает катализатор гидроочистки на основе благородного металла. Катализатор в верхней зоне реактора является специализированным катализатором депарафинизации, как описано в предыдущем параграфе. В данной конфигурации температура в верхней зоне реактора находится в интервале от 250 до 350 С, и температура в нижней зоне реактора находится в интервале от 200 до 300 С, при условии, что она ниже, чем температура в верхней реакционной зоне. Рабочее давление и ВЧОС в обеих зонах реактора находится в тех же пределах, что описаны выше для второй реакционной зоны. В еще одном варианте данного изобретения вторая реакционная зона состоит из двух раздельных реакторов, объединенных в серию по типу потока, где первый реактор содержит слой катализатора, включающий катализатор на основе благородного металла, выбранный для гидроизомеризации и/или гидрокрекинга парафиновых молекул (например, катализатор депарафинизации), и второй реактор содержит катализатор гидроочистки на основе благородного металла. Катализатор в первом реакторе является специализированным катализатором депарафинизации таким, как описано выше. Эта конфигурация особенно предпочтительна, если температура в последнем реакторе (реакторе гидроочистки) периодически изменяется, например, при получении основных масел, которые отвечают определенным требованиям в отношении содержания ароматических соедине 13 ний (например, моторные масла, промышленные масла, свободные от ароматических соединений, технические белые масла). Рабочие условия такие же, как описаны выше для второй реакционной зоны, но в отношении температуры предпочтительно применять температуру в первом реакторе более высокую, чем во втором реакторе в данных пределах. Соответственно,температура в первом реакторе находится в интервале от 250 до 350 С и температура во втором реакторе находится в интервале от 200 до 300 С. Все конфигурации, в которых применяют вторую реакционную зону, включают присутствие водорода во время всего процесса. Газ, содержащий водород, соответственно, подают во вторую реакционную зону. Это может быть рециркулированный, очищенный газ, полученный из газообразной фракции, отделенной на стадии(b) и/или стадии (d) данного способа или из другого источника, который может появиться, если данный процесс интегрирован в нефтепереработку, включая операции гидропревращения. Альтернативно, в эту вторую реакционную зону может быть подан свежий водород. Конечно,также возможно использование смеси свежего и рециркулированного, очищенного водорода. Для цели данного изобретения особенно важно подавать во вторую реакционную зону свежий водород, по крайней мере, частично. На стадии (d) окончательно выделяют смазывающее основное масло, имеющее индекс вязкости, по крайней мере, 80, предпочтительно от 80 до 140, и более предпочтительно от 90 до 130. Такое выделение соответствующим образом включает фракционирование выходящего потока второй реакционной зоны (стадия (c с получением газообразной фракции и, по крайней мере, одной жидкой фракции в качестве продукта основного смазывающего масла. Фракционирование может быть проведено обычными способами, такими как дистилляция вытекающего потока второй реакционной зоны при атмосферном или пониженном давлении. При этом дистилляция при пониженном давлении, включая мгновенное вакуумное испарение и вакуумную дистилляцию, является наиболее подходящей для применения. Границу(цы) кипения дистиллированной фракции(ций) выбирают таким образом, что каждый дистиллят выделенного продукта имеет желаемую для их предполагаемого применения вязкость, индекс вязкости и температуру застывания. Основное смазывающее масло, имеющее индекс вязкости,по крайней мере, 80, обычно получают на границе кипения фракции, по крайней мере, 330 С,предпочтительно на границе кипения фракции от 350 до 450 С, и выделяют как наиболее тяжелую фракцию. Газовая фракция, полученная на стадии(d), содержит избыток водорода, который не провзаимодействовал во второй реакционной 14 зоне, вместе с аммиаком и сероводородом, образовавшимися во второй реакционной зоне или уже присутствовавшими в водородсодержащем газе, поданном во вторую реакционную зону. Любые легкие углеводороды, образованные во второй реакционной зоне, также присутствуют в этой газовой фракции. Для дальнейшей оптимизации экономических показателей процесса предпочтительно, чтобы газовую фракцию, выделенную на стадии (d), обрабатывали для удаления загрязняющих веществ (таких как сероводород и аммиак), после чего очищенный газ рециркулировали в первую и/или вторую реакционную зону. Обнаружено, что особенно предпочтительно рециркулировать водород после очистки только в первую реакционную зону. Следовательно, во вторую реакционную зону затем подают только свежий водород, в то время как в первую реакционную зону подают рециркулированный, очищенный газ из первой и второй реакционных зон. Обработка газообразной фракции со стадий (b) и (d) может проводиться в раздельных установках для очистки газа, но более предпочтительно оба газообразных потока, соответствующе объединенных в единый поток газа, обрабатывать в одной и той же установке для очистки газа. При этом необходима только одна установка для очистки газа,что предпочтительно с экономической точки зрения. Два из описанных выше вариантов проиллюстрированы на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 схематически показан тот вариант изобретения, в котором вторая реакционная зона включает единственный реактор, содержащий только катализатор гидроочистки на основе благородного металла. На фиг. 2 показан вариант, в котором вторая реакционная зона состоит из двух раздельных реакторов, один из которых содержит специализированный катализатор депарафинизации и другой содержит катализатор гидроочистки на основе благородного металла. На фиг. 1 исходное углеводородное масло(1) пропускают в первую реакционную зону (I) в присутствии водорода, подаваемого с потоком водорода (11), где оно взаимодействует с катализатором первой стадии. Выходящий поток первой стадии (2), имеющий содержание серы менее чем 1000 ч. на млн. и содержание азота менее чем 50 ч. на млн., разделяют на газообразный поток (9) и жидкий поток (4) в отгоночной секции с высоким давлением (3). Газообразный поток (9), включающий газообразные серу- и азотсодержащие вещества, а также водород, очищают в абсорбционной установке(10) вместе с газовой фракцией (8), полученной из газо/жидкостного сепаратора (6), с получением очищенного потока водорода (11), который используют как источник водорода для гидроконверсии исходного углеводородного масла(1). Жидкий поток (4) далее подают во вторую реакционную зону (II), где его подвергают гид 15 роочистке взаимодействием с катализатором гидроочистки на основе благородного металла в присутствии свежего водорода, подаваемого с потоком свежего водорода (12). Выходящий поток второй реакционной зоны (5) разделяют на жидкий поток (7) и газовую фракцию (8) в газожидкостном сепараторе (6). Жидкий поток(7), который имеет ИВ, по крайней мере, 80,надлежащим образом направляют в установку с депарафинизирующим растворителем (не показана) для получения основного смазывающего масла, имеющего желаемую низкую температуру застывания. На фиг. 2 показан подобный процесс, в котором вторая реакционная зона содержит установку для каталитической депарафинизации(IIА) и установку для гидроочистки (IIB). Депарафинизированный вытекающий поток (5 а), 000717 16 выходящий из установки для депарафинизации(IIА), впоследствии подают в установку для гидроочистки (IIB). Поток (5b), выходящий из установки для гидроочистки (IIB), разделяют на жидкий поток (7) и газовую фракцию (8) в газо/жидкостном сепараторе (6). Жидкий поток(7) является продуктом основного смазывающего масла. Данное изобретение далее проиллюстрировано следующими примерами, не ограничивающими область данного изобретения этими отдельными вариантами. Пример 1. Углеводородную дистиллированную фракцию, имеющую характеристики, приведенные в табл. I, обрабатывают по способу, показанному на фиг. 1. Таблица I Характеристики исходного сырья Дистиллят Депарафинизированное масло 1 Парафин (мас.%) 7,1 Ароматические соединения (ммоль/100 г)N (мас.%) 1100 Ди 24 Распределение температуры кипения Поли 49 5 мас.% 418 С 50 мас.% 490 С 95 мас.% 564 С 1. Образец дистиллята исходного сырья был депарафинизирован (используя метилэтилкетон при температуре -20 С) до определения содержания ароматических соединений: определение ароматических соединений проводили при температуре 40 С, при которой большая часть присутствующего в дистилляте исходного сырья парафина затвердевала и препятствовала определению различных количеств ароматических соединений. Соответственно, фракцию дистиллята подвергают взаимодействию в первой реакционной зоне в присутствии водорода с катализатором,содержащим 3,0 мас.% Ni, 13,0 мас.% Мо, 3,2 мас.% Р на подложке из окиси алюминия, который фторирован до 2,5 мас.% фтора. Подаваемый водород является очищенным водородом,выделенным из газовой фракции, полученной из выходящего потока второй стадии и из газовой фракции, полученной после газо/жидкостного разделения выходящего потока первой стадии. Условия проведения процесса в первой реакционной зоне включают парциальное давление водорода 140 бар, ВЧОС 0,5 кг/л/ч, уровень рециркулируемого газа 1500 Nl/кг и температуру 378 С. Выходящий поток первой стадии затем разделяют на жидкую и газовую фракции в сепараторе с высоким давлением. Содержание серы в жидкой фракции составляет 40 чмм, содержание азота составляет 3 чмм. Жидкую фракцию далее обрабатывают во второй реакционной зоне в присутствии свежего поданного водорода над катализатором, содержащим 0,3 мас.% Pt и 1,0 мас.% Pd на аморфной двуокись кремния-окись алюминия подложке, имеющей весовое соотношение двуокись кремния/окись алюминия 55/45. Парциальное давление водорода и количество рециркулированного газа такие же, как и применяемые в первой реакционной зоне. Однако применяют различные температуры и объемную скорость для получения различных продуктов. Эти температуры и объемные скорости указаны в таблице II. Выходящий поток после газо/жидкостного разделения перегоняют при пониженном давлении и фракцию с температурой кипения выше 390 С депарафинизируют в растворителе при температуре -20 С с использованием метилэтилкетона/толуола. Свойства различных продуктов основного смазывающего масла указаны в табл. II. Как можно видеть из табл. II, использование различных температур и объемных скоростей во второй реакционной зоне может привести к получению различных продуктов, главным образом в отношении содержания ароматических веществ. Полученные таким образом продукты удовлетворяют требованиям в отношении ароматических веществ моторных масел (МО),промышленных масел (IO) и технических белых масел (TWO). Анализ продуктов Продукт МO Т (С) 230 ВЧОС (кг/л/ч) 4-15 Выход масла (мас.% от сырья) 65,2 Ароматические соединения (ммоль/100 г) Моно 34 Ди 0,53 Поли 0,61 Пример 2. Фракцию дистиллята, имеющую характеристики, которые указаны в табл. I, обрабатывают в соответствии со способом, представленным на фиг. 2. Соответственно, фракцию дистиллята подвергают взаимодействию в первой реакционной зоне в присутствии водорода с тем же катализатором первой стадии, который был использован в примере 1. Подаваемый водород также является очищенным водородом, выделенным из газовой фракции, полученной из выходящего потока второй реакционной зоны и из газовой фракции,полученной после газо/жидкостного разделения выходящего потока второй реакционной зоны. Рабочие условия в первой реакционной зоне включают парциальное давление водорода 14 МПа (140 бар), ВЧОС 1,0 кг/л/ч, уровень рециркулированного газа 1500 Nl/кг и температуру 390 С. Выходящий поток первой стадии затем разделяют на жидкую и газовую фракции в сепараторе высокого давления. Содержание серы в жидкой фракции составляет 45 чмм, содержание азота составляет менее чем 1 чмм. Жидкую фракцию далее обрабатывают во второй реакционной зоне, состоящей из двух раздельных реакторов (IIА) и (IIB). В первом реакторе (IIА) жидкую фракцию подвергают взаимодействию в присутствии свежего поданного водорода со слоем катализатора депарафинизации, содержащим 0,8 мас.% платины, нанесенной на подложку, состоящую из поверхностного деалюминированного ZSM-5, имеющего мольное соотношение двуокиси кремния к окиси алюминия 51,6 и связывающее вещество на основе двуокиси кремния (70 мас.% поверхностного деалюминированного ZSM-5 и 30 мас.% связывающего вещества на основе двуокиси кремния). Такой тип катализатора депарафинизации раскрыт в ЕР 96921992.2. Рабочие условия в реакторе (IIА) включают парциальное давление водорода 4,0 МПа (40 бар), ВЧОС 1 кг/л/ч и температуру 310 С. Выходящий поток из первого реактора(IIА) затем подвергают взаимодействию во вто ром реакторе (IIB) с катализатором, содержащим 0,3 мас.% Pt и 1,0 мас.% Pd на аморфной подложке на основе двуокиси кремния-окиси алюминия, имеющей весовое соотношение двуокись кремния/окись алюминия 55/45. Рабочие условия в этом реакторе включают парциальное давление водорода 14,0 МПа (140 бар), ВЧОС 4 кг/лч и температуру 290 С. Выходящий поток из реактора (IIВ) после газо/жидкостного разделения подвергают дистилляции при пониженном давлении и выделяют фракцию, кипящую при температуре свыше 390 С, в качестве продукта основного смазывающего масла. Его свойства перечислены в табл. III. Таблица III Свойства основного смазывающего масла ИВ Из табл. III видно, что получают основное смазывающее масло хорошего качества, имеющее низкое содержание серы, азота и ароматических соединений при коммерчески приемлемом выходе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения основных смазывающих масел, имеющих индекс вязкости, по крайней мере, 80, включающий следующие стадии:a) взаимодействие исходного углеводородного масла, содержащего до 3 мас.% серусодержащих и до 1 мас.% азотсодержащих соединений, в присутствии водорода в первой реакционной зоне с катализатором, включающим, по крайней мере, один компонент металла VI В группы и, по крайней мере, один компонент металла кобальта или никеля, нанесенные на огнеупорную оксидную подложку;b) разделение выходящего потока при повышенном давлении на газовую фракцию и жидкую фракцию;c) взаимодействие жидкой фракции в присутствии водорода во второй реакционной зоне, 19 содержащей два раздельных слоя катализатора,где первый слой катализатора включает катализатор на основе благородного металла, избирательный к гидроизомеризации и/или гидрокрекингу парафиновых молекул, и второй слой катализатора включает катализатор, включающий,по крайней мере, один компонент благородного металла VIII группы, нанесенный на аморфную огнеупорную оксидную подложку;d) выделение основного смазывающего масла; отличающийся тем, что стадию а) проводят при температуре, по меньшей мере, 350 С,получая жидкую фракцию после стадии b) с содержанием серы менее чем 1000 чмм и содержанием азота в жидкой фракции после стадии b) менее чем 50 чмм, и температура второго слоя катализатора на стадии с) ниже, чем температура первого слоя катализатора, и катализатор на основе благородного металла в первом слое катализатора включает платиновый и/или палладиевый компонент, нанесенный на поверхность деалюминированного алюмосиликата. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая реакционная зона работает при температуре в интервале между 365 и 500 С, более предпочтительно от 375 до 450 С. 3. Способ по любому из пп.1-2, отличающийся тем, что на стадии с) температура в первом слое катализатора составляет от 250 до 350 С. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что на стадии с) температура во втором слое катализатора составляет от 200 до 300 С. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что катализатор в первой реакционной зоне включает в качестве неблагородного металла никель и/или кобальт в количестве от 1 до 25 мас.% и в качестве металла VI В группы молибден и/или вольфрам в количестве от 5 до 30 мас.%, рассчитанном как отношение массы элемента к общей массе катализатора. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что первый слой катализатора на стадии с) включает платиновый компонент, нанесенный на поверхность дезактивированного алюмосиликата. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что поверхность дезактивированного алюмосилика 000717 20 та является поверхностью дезактивированного цеолитного материала ZSM-5. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что второй слой катализатора на стадии с) в качестве единственного катализатора включает катализатор, содержащий, по крайней мере, один компонент благородного металла VIII группы, нанесенный на аморфную огнеупорную оксидную подложку. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что вторым слоем катализатора на стадии с) является катализатор, включающий платину и/или палладий, нанесенный на аморфную подложку на основе двуокиси кремнияокиси алюминия. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что на стадии с) первый слой катализатора и второй слой катализатора разделяют мгновенным охлаждением. 11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что температуру в реакторе для второго слоя катализатора периодически изменяют в интервале от 200 до 300 С для получения различных основных смазывающих масел,которые отвечают определенным требованиям в отношении содержания ароматических соединений. 12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что газовую фракцию, полученную на стадии b) обрабатывают для удаления сероводорода и аммиака, после чего полученный очищенный газ рециркулируют в первую реакционную зону. 13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что стадия d) включает фракционирование выходящего потока стадии с) с получением газовой фракции и, по крайней мере, одной жидкой фракции в качестве продукта основного смазывающего масла; газовую фракцию обрабатывают для удаления загрязняющих веществ, после чего очищенный газ рециркулируют в первую реакционную зону и во вторую реакционную зону подают только свежий водород. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что обработку газовых фракций, полученных на стадиях b) и d), проводят в одной и той же установке для очистки газа.

МПК / Метки

МПК: C10G 65/08

Метки: способ, основных, масел, получения, смазывающих

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/12-717-sposob-polucheniya-osnovnyh-smazyvayushhih-masel.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения основных смазывающих масел</a>

Похожие патенты