FR2780309A1 - Hydrocracking catalyst for production of light petroleum fractions from heavy residues - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un catalyseur d'hydrocraquage de chargesThe present invention relates to a charge hydrocracking catalyst
hydrocarbonées, ledit catalyseur comprenant au moins une matrice amorphe ou mal cristallisée de type oxyde, au moins un élément (métal) du groupe VB (groupe 5 selon la nouvelle notation de la classification périodique des éléments: Handbook of Chemistry and Physics, 76ième édition, 19951996, intérieur première page de couverture) de préférence le niobium, au moins une zéolithe bêta, au moins un élément promoteur choisi dans le groupe constitué par le bore, le phosphore et le silicium, éventuellement au moins un élément (métal) choisi parmi le groupe VIB et/ou le groupe VIII (groupe 6 et groupes 8, 9 et 10 selon la nouvelle notation de la classification périodique des éléments), de préférence le molybdène et le tungstène, le cobalt, le nickel et le fer. Le catalyseur renferme également éventuellement au moins un élément du groupe VIIA (groupe des halogènes, groupe 17 selon la nouvelle notation de la classification périodique des éléments), tel que par exemple hydrocarbon, said catalyst comprising at least one amorphous or poorly crystallized oxide-type matrix, at least one element (metal) of group VB (group 5 according to the new notation of the periodic classification of elements: Handbook of Chemistry and Physics, 76th edition, 19951996, inside front cover) preferably niobium, at least one beta zeolite, at least one promoter element chosen from the group consisting of boron, phosphorus and silicon, possibly at least one element (metal) chosen from group VIB and / or group VIII (group 6 and groups 8, 9 and 10 according to the new notation of the periodic table of the elements), preferably molybdenum and tungsten, cobalt, nickel and iron. The catalyst also optionally contains at least one element of group VIIA (halogen group, group 17 according to the new notation of the periodic classification of elements), such as for example
le fluor.fluorine.
La présente invention concerne également les procédés de préparation dudit catalyseur, ainsi que son utilisation pour l'hydrocraquage de charges hydrocarbonées telles que les coupes pétrolières, les coupes issues du charbon contenant des composés aromatiques, et/ou oléfiniques, et/ou naphténiques, et/ou paraffiniques, les dites charges contenant éventuellement des métaux, et/ou de The present invention also relates to the processes for preparing said catalyst, as well as its use for hydrocracking hydrocarbon feedstocks such as petroleum cuts, cuts derived from coal containing aromatic, and / or olefinic, and / or naphthenic compounds, and / or paraffinics, the said fillers possibly containing metals, and / or
l'azote, et/ou de l'oxygène et/ou du soufre. nitrogen, and / or oxygen and / or sulfur.
L'hydrocraquage de coupes pétrolières lourdes est un procédé très important du raffinage qui permet de produire, à partir de charges lourdes excédentaires et peu valorisables, les fractions plus légères telles que essences, carburéacteurs et gazoles légers que recherche le raffineur pour adapter sa production à la structure de la demande. Certains procédés d'hydrocraquage permettent d'obtenir également un résidu fortement purifié pouvant constituer d'excellente bases pour huiles. Par rapport au craquage catalytique, I'intérêt de l'hydrocraquage catalytique est de fournir des distillats moyens, carburéacteurs et gazoles, de très bonne qualité. L'essence produite présente un indice d'octane beaucoup plus faible que celle issue du Hydrocracking of heavy petroleum fractions is a very important refining process which makes it possible to produce, from excess heavy and little recoverable charges, the lighter fractions such as gasolines, jet fuels and light gas oils that the refiner seeks to adapt its production to the structure of demand. Certain hydrocracking processes also make it possible to obtain a highly purified residue which can constitute excellent bases for oils. Compared with catalytic cracking, the advantage of catalytic hydrocracking is to provide middle distillates, jet fuels and diesel oils, of very good quality. The gasoline produced has a much lower octane number than that from
craquage catalytique.catalytic cracking.
Les catalyseurs utilisés en hydrocraquage sont tous du type bifonctionnel associant une fonction acide à une fonction hydrogénante. La fonction acide est apportée par des supports de grandes surfaces (150 à 800 m2.g'1 généralement) présentant une acidité superficielle, telles que les alumines halogénées (chlorées ou fluorées notamment), les combinaisons d'oxydes de bore et d'aluminium, les silice- alumines amorphes et les argiles. La fonction hydrogénante est apportée soit par un ou plusieurs métaux du groupe VIII de la classification périodique des éléments, tels que fer, cobalt, nickel, ruthénium, rhodium, palladium, osmium, iridium et platine, soit par une association d'au moins un métal du groupe VI de la classification périodique tels que molybdène et tungstène et au moins un métal du groupe VIII. L'équilibre entre les deux fonctions acide et hydrogénante est le paramètre fondamental qui régit l'activité et la sélectivité du catalyseur. Une fonction acide faible et une fonction hydrogénante forte donnent des catalyseurs peu actifs, travaillant à temperature en général élevée (supérieure ou égale à 390 C), et à vitesse spatiale d'alimentation faible (la VVH exprimée en volume de charge à traiter par unité de volume de catalyseur et par heure est généralement inférieure ou égale à 2) mais dotés d'une très bonne sélectivité en distillats moyens. Inversement, une fonction acide forte et une fonction hydrogénante faible donnent des catalyseurs actifs mais présentant de moins bonnes sélectivités en distillats moyens. La recherche d'un catalyseur convenable sera donc centrée sur un choix judicieux de chacune des The catalysts used in hydrocracking are all of the bifunctional type combining an acid function with a hydrogenating function. The acid function is provided by supports of large surfaces (150 to 800 m2.g'1 generally) having a surface acidity, such as halogenated aluminas (chlorinated or fluorinated in particular), combinations of boron and aluminum oxides , amorphous silica-aluminas and clays. The hydrogenating function is provided either by one or more metals from group VIII of the periodic table of elements, such as iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum, or by a combination of at least one metal from group VI of the periodic table such as molybdenum and tungsten and at least one metal from group VIII. The balance between the two acid and hydrogenating functions is the fundamental parameter which governs the activity and the selectivity of the catalyst. A weak acid function and a strong hydrogenating function give catalysts which are not very active, working at a generally high temperature (greater than or equal to 390 ° C.), and at a low space supply speed (the VVH expressed in volume of charge to be treated per unit catalyst volume and per hour is generally less than or equal to 2) but with very good selectivity for middle distillates. Conversely, a strong acid function and a weak hydrogenating function give active catalysts but having poorer selectivities for middle distillates. The search for a suitable catalyst will therefore focus on a judicious choice of each of the
fonctions pour ajuster le couple activité/sélectivité du catalyseur. functions to adjust the activity / selectivity couple of the catalyst.
Ainsi, c'est un des grands intérêts de l'hydrocraquage de présenter une grande flexibilité à divers niveaux: flexibilité au niveau des catalyseurs utilisés, qui amène une flexibilité des charges à traiter et au niveau des produits obtenus. Un paramètre Thus, it is one of the great advantages of hydrocracking to present great flexibility at various levels: flexibility at the level of the catalysts used, which brings flexibility of the feeds to be treated and at the level of the products obtained. A parameter
aisé à maîtriser est l'acidité du support du catalyseur. easy to control is the acidity of the catalyst support.
Les catalyseurs conventionnels de l'hydrocraquage catalytique sont, pour leur grande majorité, constitués de supports faiblement acides, tels les silice-alumines amorphes par exemple. Ces systèmes sont plus particulièrement utilisés pour produire des distillats moyens de très bonne qualité, et encore, lorsque leur acidité est très faible, The conventional catalysts for catalytic hydrocracking are, for the most part, made up of weakly acidic supports, such as amorphous silica-aluminas for example. These systems are more particularly used to produce very good quality middle distillates, and again, when their acidity is very low,
des bases huiles.oil bases.
Dans les supports peu acides, on trouve la famille des silice-alumines amorphes. In weakly acidic supports, we find the family of amorphous silica-aluminas.
Beaucoup de catalyseurs du marché de l'hydrocraquage sont à base de silice- Many catalysts in the hydrocracking market are based on silica-
alumine associée, soit à un métal du groupe VIII soit, de préférence quand les teneurs en poisons hétéroatomiques de la charge à traiter dépassent 0,5 % en poids, à une association de sulfures des métaux des groupes VIB et VIII. Ces systèmes ont une très bonne sélectivité en distillats moyens, et les produits formés sont de bonne qualité. Ces catalyseurs, pour les moins acides d'entre eux, peuvent également produire des bases lubrifiantes. L'inconvénient de tous ces systèmes catalytiques à alumina associated either with a group VIII metal or, preferably when the heteroatomic content of the charge to be treated exceeds 0.5% by weight, with a combination of sulfides of the metals of groups VIB and VIII. These systems have very good selectivity for middle distillates, and the products formed are of good quality. These catalysts, for the least acidic of them, can also produce lubricating bases. The disadvantage of all these catalytic systems
base de support amorphe est, comme on l'a dit, leur faible activité. amorphous support base is, as has been said, their low activity.
D'autre part, des sulfures simples d'éléments du groupe VB ont été décrits en tant que constituants de catalyseurs d'hydroraffinage de charges hydrocarbonées, comme par exemple le trisulfure de niobium dans le brevet US-A-5.294.333. Des mélanges de sulfures simples comprenant au moins un élément du groupe VB et un élément du groupe VIB ont également été testés comme constituants de catalyseurs d'hydroraffinage de charges hydrocarbonées, comme par exemple dans le brevet On the other hand, simple sulfides of elements from group VB have been described as constituents of hydrorefining catalysts for hydrocarbon feedstocks, such as, for example, niobium trisulfide in US Pat. No. 5,294,333. Mixtures of simple sulphides comprising at least one element from group VB and one element from group VIB have also been tested as constituents of hydrorefining catalysts for hydrocarbon feedstocks, as for example in the patent
US-A-4.910.181 ou le brevet US-A-5.275.994. US-A-4,910,181 or US-A-5,275,994.
Les travaux de recherche effectués par le demandeur sur les zéolithes et sur les phases actives hydrogénantes, I'ont conduit à découvrir que, de façon surprenante, un catalyseur d'hydrocraquage de charges hydrocarbonées comprenant au moins une matrice amorphe ou mal cristallisée généralement poreuse telle que l'alumine, au moins un élément du groupe VB de la classification périodique des éléments, tels que le tantale, le niobium et le vanadium, de préférence le niobium, au moins une zéolithe bêta, au moins un élément promoteur choisi dans le groupe constitué par le The research carried out by the applicant on zeolites and on the hydrogenating active phases, led him to discover that, surprisingly, a catalyst for hydrocracking hydrocarbon feedstocks comprising at least one generally porous amorphous or poorly crystallized matrix such that alumina, at least one element from group VB of the periodic table of elements, such as tantalum, niobium and vanadium, preferably niobium, at least one beta zeolite, at least one promoter element chosen from the group constituted by the
bore, le phosphore et le silicium.boron, phosphorus and silicon.
Le catalyseur selon l'invention renferme au moins une zéolithe bêta, de préférence au moins partiellement sous forme hydrogène. On entend par zéolithe bêta, les zéolithes de type structural BEA telles que décrites dans l'ouvrage "< Atlas of Zeolite Structure Types ", W.M. Meier, D.H. Olson and Ch. Baerlocher, 4th revised edition, The catalyst according to the invention contains at least one beta zeolite, preferably at least partially in hydrogen form. By beta zeolite is meant BEA structural type zeolites as described in the work "<Atlas of Zeolite Structure Types", W.M. Meier, D.H. Olson and Ch. Baerlocher, 4th revised edition,
1996, Elsevier.1996, Elsevier.
Le catalyseur comprend également éventuellement au moins un élément du groupe VIB de ladite classification, tels que le chrome, le molybdène et le tungstène, de préférence le molybdène ou le tungstène, de façon encore plus préférée le molybdène, éventuellement un élément du groupe VIII, c'est-à-dire un élément choisi dans le groupe constitué par: Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, de préférence le fer, le cobalt, le nickel ou le ruthénium, éventuellement un élément du groupe VIIA, de préférence le fluor. Ledit catalyseur présente une activité en hydrocraquage plus importante que celles des formules catalytiques à base d'élément du groupe VIB The catalyst also optionally comprises at least one element from group VIB of the said classification, such as chromium, molybdenum and tungsten, preferably molybdenum or tungsten, even more preferably molybdenum, optionally an element from group VIII, that is to say an element chosen from the group consisting of: Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, preferably iron, cobalt, nickel or ruthenium, optionally a element of group VIIA, preferably fluorine. Said catalyst has a greater hydrocracking activity than those of catalytic formulas based on element of group VIB
connues de l'art antérieur.known from the prior art.
Le catalyseur de la présente invention renferme généralement en % poids par rapport à la masse totale du catalyseur: - 0,1 à 99,8%, de préférence de 0,1 à 90%, de manière encore plus préférée de 0,1 à 80%, et de manière très préférée 0,1 à 70% d'au moins une zéolithe bêta, - 0, 1 à 60%, de préférence de 0,1 à 50%, et de manière encore plus préférée de 0,1 à 40%, d'au moins un élément choisi dans le groupe VB, - 0,1 à 99%, de préférence de 1 à 99 % d'au moins une matrice minérale poreuse amorphe ou mal cristallisée de type oxyde - 0,1 à 20%, de préférence de 0,1 à 15% et de manière encore plus préférée de 0,1 à 10% d'au moins un élément promoteur choisi dans le groupe constitué par le bore, le phosphore, et le silicium, non compris le silicium éventuellement contenu dans la zéolithe, le catalyseur pouvant renfermer en outre: - de 0 à 60%, de préférence de 0,1 à 50% et de manière encore plus préférée de 0,1 à 40% d'au moins un élément choisi parmi les éléments du groupe VIB et du groupe VIII, et - de 0 à 20%, de préférence de 0,1 à 15% et de manière encore plus préférée de 0,1 The catalyst of the present invention generally contains in% by weight relative to the total mass of the catalyst: - 0.1 to 99.8%, preferably from 0.1 to 90%, even more preferably from 0.1 to 80%, and very preferably 0.1 to 70% of at least one beta zeolite, - 0.1 to 60%, preferably 0.1 to 50%, and even more preferably 0.1 at 40%, of at least one element chosen from the group VB, - 0.1 to 99%, preferably from 1 to 99% of at least one porous amorphous or poorly crystallized mineral matrix of oxide type - 0.1 at 20%, preferably from 0.1 to 15% and even more preferably from 0.1 to 10% of at least one promoter element chosen from the group consisting of boron, phosphorus, and silicon, not including the silicon optionally contained in the zeolite, the catalyst possibly also containing: - from 0 to 60%, preferably from 0.1 to 50% and even more preferably from 0.1 to 40% of at least oneelement chosen from elements of group VIB and group VIII, and - from 0 to 20%, preferably from 0.1 to 15% and even more preferably from 0.1
à 10% d'au moins un élément choisi dans le groupe VIIA, de préférence le fluor. at 10% of at least one element chosen from the group VIIA, preferably fluorine.
Lorsqu'il est présent, l'élément promoteur silicium est sous forme amorphe et localisé principalement sur la matrice. Les éléments du groupe VB, VIB et du groupe VIII du catalyseur de la présente invention peuvent être présents en totalité ou partiellement When present, the silicon promoter element is in amorphous form and located mainly on the matrix. The elements of group VB, VIB and group VIII of the catalyst of the present invention may be present in whole or in part
sous la forme métallique et/ou oxyde et/ou sulfure. in metallic and / or oxide and / or sulfide form.
Les catalyseurs selon l'invention peuvent être préparés par toutes les méthodes The catalysts according to the invention can be prepared by any method
connues de l'homme du métier.known to those skilled in the art.
Un procédé préféré de préparation du catalyseur selon la présente invention comprend les étapes suivantes: a) on sèche et on pèse un solide dénommé le précurseur, renfermant au moins les composés suivants: au moins une matrice, au moins une zéolithe bêta, éventuellement au moins un élément promoteur choisi dans le groupe constitué par le bore, le phosphore, et le silicium, éventuellement au moins un élément choisi parmi les éléments du groupe VIB et du groupe VIII, éventuellement au moins un élément du groupe VIIA, le tout étant de préférence mis en forme, b) le solide sec obtenu à l'étape a) est calciné à une température d'au moins 150 C, A preferred process for the preparation of the catalyst according to the present invention comprises the following steps: a) a solid called the precursor is dried and weighed, containing at least the following compounds: at least one matrix, at least one beta zeolite, optionally at least a promoter element chosen from the group consisting of boron, phosphorus, and silicon, optionally at least one element chosen from elements of group VIB and group VIII, optionally at least one element of group VIIA, the whole preferably being shaped, b) the dry solid obtained in step a) is calcined at a temperature of at least 150 C,
de préférence au moins 450 C.preferably at least 450 C.
c) on imprègne le solide précurseur défini à l'étape b), par une solution contenant au moins un élément du groupe VB, de préférence le niobium, d) on laisse reposer le solide humide sous une atmosphère humide à une température comprise entre 10 et 120 C, e) on sèche le solide humide obtenu à l'étape d) à une température comprise entre et 150 C, f) on calcine le solide séché à l'étape e) sous air sec à une température d'au moins c) the solid precursor defined in step b) is impregnated with a solution containing at least one element of group VB, preferably niobium, d) the wet solid is allowed to stand under a humid atmosphere at a temperature between 10 and 120 C, e) the wet solid obtained in step d) is dried at a temperature between and 150 C, f) the dried solid is calcined in step e) in dry air at a temperature of at least
C, de préférence au moins environ 250 C. C, preferably at least about 250 C.
Le solide obtenu à l'issue de l'une quelconque des étapes a) à e) peut être imprégné par au moins une solution contenant tout ou partie d'au moins un élément choisi par les éléments du groupe VIB et du groupe VIII, éventuellement d'au moins un élément promoteur choisi dans le groupe constitué par le bore, le phosphore et le silicium et The solid obtained at the end of any of steps a) to e) may be impregnated with at least one solution containing all or part of at least one element chosen by the elements of group VIB and of group VIII, optionally at least one promoter element chosen from the group consisting of boron, phosphorus and silicon and
éventuellement d'au moins un élément du groupe VIIA. optionally at least one element of the VIIA group.
La préparation du précurseur de l'étape a) ci-dessus peut être réalisée selon toutes les méthodes classiques de l'homme du métier. Selon un procédé de préparation préféré, le précurseur est obtenu par mélange d'au moins une matrice et d'au moins une zéolithe bêta, puis mis en forme, séché et calciné. Le ou les éléments promoteurs choisis dans le groupe constitué par le bore, le phosphore, et le silicium, celui ou ceux choisis parmi les éléments des groupes VIB, VIII, et/ou parmi les éléments du groupe VIIA, sont alors introduits par toute méthode connue de l'homme du métier, à l'une quelconque des étapes a) à e), avant ou après la mise en forme et The preparation of the precursor of step a) above can be carried out according to all the conventional methods of a person skilled in the art. According to a preferred preparation process, the precursor is obtained by mixing at least one matrix and at least one beta zeolite, then shaped, dried and calcined. The promoter element (s) chosen from the group consisting of boron, phosphorus, and silicon, that or those chosen from elements from groups VIB, VIII, and / or from elements from group VIIA, are then introduced by any method known to those skilled in the art, in any of steps a) to e), before or after shaping and
avant ou après la calcination dudit mélange. before or after the calcination of said mixture.
La mise en forme peut être réalisée par exemple par extrusion, par pastillage, par la méthode de la goutte d'huile (oil-drop), par granulation au plateau tournant ou par toute autre méthode bien connue de l'homme du métier. Au moins une calcination peut être effectuée après l'une quelconque des étapes de la préparation, elle est habituellement effectuée sous air à une température d'au moins 150 C, de préférence au moins 300 C. Ainsi, le produit obtenu à l'issue de l'étape a) et/ou de I'étape e) et/ou éventuellement après introduction du ou des éléments choisis parmi les éléments des groupes VIB, VIII, et/ou parmi les éléments promoteurs du groupe constitué par le bore, le phosphore, et le silicium, et/ou parmi les éléments du groupe VIIA, est alors éventuellement calciné sous air, usuellement à une température d'au moins 150 C, de préférence au moins 250 C, de manière plus préférée entre environ The shaping can be carried out for example by extrusion, by pelletizing, by the oil drop method, by granulation on a turntable or by any other method well known to those skilled in the art. At least one calcination can be carried out after any one of the stages of the preparation, it is usually carried out in air at a temperature of at least 150 C, preferably at least 300 C. Thus, the product obtained at the end from step a) and / or from step e) and / or optionally after introduction of the element or elements chosen from elements of groups VIB, VIII, and / or from promoter elements of the group consisting of boron, phosphorus, and silicon, and / or among the elements of group VIIA, is then optionally calcined in air, usually at a temperature of at least 150 ° C., preferably at least 250 ° C., more preferably between approximately
350 et 1000 C.350 and 1000 C.
L'élément hydrogénant peut être introduit à toute étape de la préparation, de préférence lors du mélange, ou de manière très préférée après mise en forme. La mise en forme est suivie d'une calcination, I'élément hydrogénant est introduit avant ou après cette calcination. La préparation se termine dans tous les cas par une calcination à une température de 250 à 600 C. Une des méthodes préférées dans la présente invention consiste à malaxer au moins une zéolithe dans un gel humide d'alumine pendant quelques dizaines de minutes, puis à passer la pâte ainsi obtenue The hydrogenating element can be introduced at any stage of the preparation, preferably during mixing, or very preferably after shaping. The shaping is followed by a calcination, the hydrogenating element is introduced before or after this calcination. The preparation ends in all cases with a calcination at a temperature of 250 to 600 C. One of the preferred methods in the present invention consists in kneading at least one zeolite in a wet alumina gel for a few tens of minutes, then in pass the dough thus obtained
à travers une filière pour former des extrudés de diamètre compris entre 0,4 et 4 mm. through a die to form extrudates with a diameter between 0.4 and 4 mm.
La fonction hydrogénante peut être alors introduite en partie seulement (cas, par exemple, des associations d'oxydes de métaux des groupes VIB et VIII) ou en totalité au moment du malaxage de la zéolithe, c'est à dire d'au moins une zéolithe bêta, avec au moins un gel d'oxyde choisi comme matrice. Elle peut être introduite par une ou plusieurs opérations d'échange ionique sur le support calciné constitué d'au moins une zéolithe dispersée dans au moins une matrice, à l'aide de solutions contenant les The hydrogenating function can then be introduced in part only (case, for example, of associations of metal oxides of groups VIB and VIII) or in whole at the time of the kneading of the zeolite, that is to say at least one beta zeolite, with at least one oxide gel chosen as matrix. It can be introduced by one or more ion exchange operations on the calcined support consisting of at least one zeolite dispersed in at least one matrix, using solutions containing the
sels précurseurs des métaux choisis lorsque ceux-ci appartiennent au groupe VIII. precursor salts of the metals chosen when these belong to group VIII.
Elle peut être introduite par une ou plusieurs opérations d'imprégnation du support mis en forme et calciné, par une solution des précurseurs des oxydes des métaux des groupes VIII (notamment le cobalt et le nickel) lorsque les précurseurs des oxydes des métaux du groupe VIB (notamment le molybdène ou le tungstène) ont été préalablement introduits au moment du malaxage du support. Elle peut enfin être introduite par une ou plusieurs opérations d'imprégnation du support calciné constitué 215 d'au moins une zéolithe bêta et d'au moins une matrice, par des solutions contenant les précurseurs des oxydes de métaux des groupes VIB et/ou VIII, les précurseurs des oxydes de métaux de groupe VIII étant de préférence introduits après ceux du It can be introduced by one or more operations of impregnating the shaped and calcined support, with a solution of the precursors of the oxides of the metals of groups VIII (in particular cobalt and nickel) when the precursors of the oxides of the metals of group VIB (in particular molybdenum or tungsten) were previously introduced during the mixing of the support. Finally, it can be introduced by one or more operations for impregnating the calcined support consisting 215 of at least one beta zeolite and at least one matrix, with solutions containing the precursors of the metal oxides of groups VIB and / or VIII , the precursors of group VIII metal oxides being preferably introduced after those of
groupe VIB ou en même temps que ces derniers. VIB group or at the same time as these.
Un autre procédé de préparation préféré consiste à introduire dans un mélange d'au moins une matrice avec au moins une zéolithe bêta, avant ou après la mise en.forme et avant ou après la calcination dudit mélange, au moins un élément du groupe VB, et Another preferred preparation method consists in introducing into a mixture of at least one matrix with at least one beta zeolite, before or after shaping and before or after the calcination of said mixture, at least one element of group VB, and
au moins un élément choisi parmi les éléments du groupe VIII et du groupe VIB. at least one element chosen from elements from group VIII and group VIB.
D'une façon préférée, le support est imprégné par une solution aqueuse. Preferably, the support is impregnated with an aqueous solution.
L'imprégnation du support est de préférence effectuée par la méthode d'imprégnation dite "à sec" bien connue de l'homme du métier. L'imprégnation peut être effectuée en une seule étape par une solution contenant l'ensemble des éléments constitutifs du The impregnation of the support is preferably carried out by the so-called "dry" impregnation method well known to those skilled in the art. The impregnation can be carried out in a single step by a solution containing all the constituent elements of the
catalyseur final.final catalyst.
Le bore et/ou le phosphore et/ou le silicium et éventuellement l'élément choisi dans le groupe VIIA des ions halogénures, de préférence le fluor, peuvent être introduits dans le catalyseur à divers niveaux de la préparation selon toute technique connue de Boron and / or phosphorus and / or silicon and optionally the element chosen from group VIIA of halide ions, preferably fluorine, can be introduced into the catalyst at various levels of the preparation according to any known technique of
l'homme de métier.the skilled person.
Une méthode préférée selon l'invention consiste à déposer, par exemple par A preferred method according to the invention consists in depositing, for example by
imprégnation, le ou les éléments promoteurs choisis par exemple le couple bore- impregnation, the promoter element (s) chosen, for example the boron-
silicium sur le précurseur calciné ou non, de préférence calciné. Pour cela on prépare une solution aqueuse d'au moins un sel de bore tel que le biborate d'ammonium ou le pentaborate d'ammonium en milieu alcalin et en présence d'eau oxygénée et on procède à une imprégnation dite à sec, dans laquelle on rempli le volume des pores du précurseur par la solution contenant le bore. Dans le cas o l'on dépose par exemple du silicium, on utilisera, par exemple, une solution d'un composé du silicium silicon on the precursor, calcined or not, preferably calcined. For this, an aqueous solution of at least one boron salt such as ammonium biborate or ammonium pentaborate is prepared in an alkaline medium and in the presence of hydrogen peroxide and a so-called dry impregnation is carried out, in which filling the pore volume of the precursor with the boron-containing solution. In the case where, for example, silicon is deposited, a solution of a silicon compound will be used, for example.
de type silicone.silicone type.
Le dépôt de bore et de silicium peut aussi être réalisé de manière simultanée en utilisant par exemple une solution contenant un sel de bore et un composé du silicium de type silicone. Ainsi, par exemple dans le cas o le précurseur est un catalyseur de type nickel-molybdène supporté sur alumine et zéolithe choisie dans le groupe constitué par les zéolithes bêta, il est possible d'imprégner ce précurseur par de la solution aqueuse de biborate d'ammonium et de silicone Rhodorsil El P de la société Rhône Poulenc, de procéder à un séchage par exemple à 80 C, puis d'imprégner par une solution de fluorure d'ammonium, de procéder à un séchage par exemple à 80 C, et de procéder à une calcination par exemple et de façon préférée sous air en lit traversé, par exemple à 500 C pendant 4 heures. On dépose ensuite The deposition of boron and silicon can also be carried out simultaneously using, for example, a solution containing a boron salt and a silicon compound of the silicone type. Thus, for example in the case where the precursor is a nickel-molybdenum type catalyst supported on alumina and zeolite chosen from the group consisting of beta zeolites, it is possible to impregnate this precursor with aqueous biborate solution. ammonium and silicone Rhodorsil El P from the company Rhône Poulenc, to carry out a drying for example at 80 C, then to impregnate with a solution of ammonium fluoride, to carry out a drying for example at 80 C, and carry out a calcination for example and preferably in air in a crossed bed, for example at 500 ° C. for 4 hours. We then deposit
l'élément du groupe VB selon toute méthode connue de l'homme de métier. the element of the VB group according to any method known to those skilled in the art.
L'élément promoteur choisi dans le groupe formé par le bore, le phosphore et le silicium, et l'élément choisi parmi les halogènes du groupe VIIA, peuvent également être introduits par une ou plusieurs opérations d'imprégnation, par exemple avec The promoter element chosen from the group formed by boron, phosphorus and silicon, and the element chosen from halogens from group VIIA, can also be introduced by one or more impregnation operations, for example with
excès de solution, sur le précurseur calciné. excess solution, on the calcined precursor.
Ainsi, par exemple, il est possible d'imprégner le précurseur par une solution aqueuse de biborate d'ammonium et/ou de silicone Rhodorsil E1 P de la société Rhône Poulenc de procéder à un séchage par exemple à 80 C, puis d'imprégner par une solution de fluorure d'ammonium, de procéder à un séchage par exemple à C, et de procéder à une calcination par exemple et de façon préférée sous air en lit traversé, par exemple à 500 C pendant 4 heures. On dépose ensuite l'élément du Thus, for example, it is possible to impregnate the precursor with an aqueous solution of ammonium biborate and / or of silicone Rhodorsil E1 P from the company Rhône Poulenc to carry out a drying for example at 80 ° C., then to impregnate with a solution of ammonium fluoride, to carry out a drying for example at C, and to carry out a calcination for example and preferably in air in a crossed bed, for example at 500 C for 4 hours. Then the element of the
groupe VB selon toute méthode connue de l'homme de métier. VB group according to any method known to those skilled in the art.
D'autres séquences d'imprégnation peuvent être mise en oeuvre pour obtenir le Other impregnation sequences can be used to obtain the
catalyseur de la présente invention. catalyst of the present invention.
Il est par exemple possible d'imprégner le précurseur avec une solution contenant un des éléments promoteurs (B, P, Si), de sécher, de calciner puis d'imprégner le solide obtenu avec la solution contenant un autre élément promoteur, de sécher, de calciner. Il est aussi possible d'imprégner le précurseur avec une solution contenant deux des éléments promoteurs, de sécher, de calciner puis d'imprégner le solide obtenu avec la solution contenant un autre élément promoteur, de sécher, et de procéder à une calcination finale. On dépose ensuite l'élément du groupe VB selon It is for example possible to impregnate the precursor with a solution containing one of the promoter elements (B, P, Si), to dry, to calcine and then to impregnate the solid obtained with the solution containing another promoter element, to dry, to calcine. It is also possible to impregnate the precursor with a solution containing two of the promoter elements, to dry, to calcine and then to impregnate the solid obtained with the solution containing another promoter element, to dry, and to carry out a final calcination. The element of the group VB is then deposited according to
toute méthode connue de l'homme de métier. any method known to those skilled in the art.
Le catalyseur de la présente invention peut renfermer un élément (métal) du groupe VIII tel que fer, cobalt, nickel, ruthénium, rhodium, palladium, osmium, iridium ou platine. Parmi les éléments du groupe VIII on emploie de préférence un élément choisi dans le groupe formé par le fer, le cobalt, le nickel et le ruthénium. D'une The catalyst of the present invention may contain a group VIII element (metal) such as iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium or platinum. Among the elements of group VIII, an element chosen from the group formed by iron, cobalt, nickel and ruthenium is preferably used. Of a
manière avantageuse on utilise les associations d'éléments suivantes: nickel- advantageously, the following combinations of elements are used: nickel-
niobium-molybdène, cobalt-niobium-molybdène, fer-niobium-molybdène, nickel- niobium-molybdenum, cobalt-niobium-molybdenum, iron-niobium-molybdenum, nickel-
niobium-tungstène, cobalt-niobium-tungstène, fer-niobium-tungstène, les associations préférés étant: nickel-niobium-molybdène, cobaltniobium-molybdène. Il est également possible d'utiliser des associations de quatre éléments par exemple nickel-cobalt-niobium-molybdène. On peut également utiliser des associations contenant un métal noble tel que ruthénium-niobium-molybdène, ou encore ruthénium-nickel-niobiummolybdène. Dans le cas o les éléments sont introduits en plusieurs imprégnations des sels précurseurs correspondants, une étape de calcination intermédiaire du catalyseur niobium-tungsten, cobalt-niobium-tungsten, iron-niobium-tungsten, the preferred combinations being: nickel-niobium-molybdenum, cobaltniobium-molybdenum. It is also possible to use associations of four elements, for example nickel-cobalt-niobium-molybdenum. One can also use combinations containing a noble metal such as ruthenium-niobium-molybdenum, or ruthenium-nickel-niobiummolybdenum. In the case where the elements are introduced in several impregnations of the corresponding precursor salts, an intermediate calcination step of the catalyst
devra généralement être effectuée à une température comprise entre 250 et 600 C. will generally have to be carried out at a temperature between 250 and 600 C.
L'imprégnation du molybdène peut être facilitée par ajout d'acide phosphorique dans les solutions de paramolybdate d'ammonium, ce qui permet d'introduire aussi le phosphore de façon à promouvoir l'activité catalytique. D'autres composes du The impregnation of molybdenum can be facilitated by adding phosphoric acid to the ammonium paramolybdate solutions, which also makes it possible to introduce phosphorus so as to promote catalytic activity. Other compounds of
phosphore peuvent être utilisés comme il est bien connu de l'homme du métier. phosphorus can be used as is well known to those skilled in the art.
L'imprégnation du niobium peut être facilitée par ajout d'acide oxalique et The impregnation of niobium can be facilitated by adding oxalic acid and
éventuellement d'oxalate d'ammonium dans les solutions de d'oxalate de niobium. optionally ammonium oxalate in the solutions of niobium oxalate.
D'autres composés peuvent être utilisés pour améliorer la solubilité et faciliter Other compounds can be used to improve solubility and facilitate
l'imprégnation du niobium comme il est bien connu de l'homme du métier. the impregnation of niobium as it is well known to those skilled in the art.
La sulfuration peut se faire par toute méthode connue de l'homme du métier. La méthode préférée selon l'invention consiste à chauffer le catalyseur non calciné sous The sulfurization can be done by any method known to those skilled in the art. The preferred method according to the invention consists in heating the non-calcined catalyst under
flux d'un mélange hydrogène-hydrogène sulfuré ou sous flux d'un mélange azote- flow of a hydrogen-hydrogen sulfide mixture or under flow of a nitrogen-mixture
hydrogène sulfuré ou encore sous hydrogène sulfuré pur à une température comprise entre 150 et 800 C, de préférence entre 250 et 600 C, généralement dans hydrogen sulphide or alternatively under pure hydrogen sulphide at a temperature between 150 and 800 C, preferably between 250 and 600 C, generally in
une zone réactionnelle à lit traversé. a reaction zone with crossed bed.
La matrice minérale poreuse, habituellement amorphe ou mal cristallisée, est en général constituée d'au moins un oxyde réfractaire sous forme amorphe ou mal cristallisé. Ladite matrice est habituellement choisie dans le groupe formé par l'alumine, la silice, la silice-alumine, ou un mélange de aux moins deux des oxydes cités ci dessus. On peut choisir également les aluminates. On préfère utiliser des matrices contenant de l'alumine, sous toutes ces formes connues de l'homme du The porous mineral matrix, usually amorphous or poorly crystallized, generally consists of at least one refractory oxide in amorphous or poorly crystallized form. Said matrix is usually chosen from the group formed by alumina, silica, silica-alumina, or a mixture of at least two of the oxides mentioned above. We can also choose aluminates. It is preferred to use matrices containing alumina, in all these forms known to those skilled in the art.
métier, par exemple l'alumine gamma. loom, for example gamma alumina.
Les sources d'élément du groupe VB qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, parmi les sources de niobium, on peut utiliser les oxydes, tel que le pentaoxyde de diniobium Nb2Os5, I'acide niobique Nb2Os.H20, les hydroxydes de niobium et les polyoxoniobates, les alkoxydes de niobium de formule Nb(OR1)3 o R1 est un radical alkyle, I'oxalate de niobium NbO(HC204)5, le niobate d'ammonium. On utilise de préférence l'oxalate de niobium ou le niobate d'ammonium. Parmi les zéolithes bêta on préfère habituellement employer des zéolithes bêta dont le rapport atomique global, silicium/aluminium (Si/AI) est supérieur à environ 10 et de manière plus préférée des zéolithes bêta dont le rapport Si/AI est compris entre 10 et , et de manière encore plus préférée entre 10 et 150. Ces zéolithes bêta peuvent The sources of element of the VB group which can be used are well known to those skilled in the art. For example, among the sources of niobium, there can be used oxides, such as diniobium pentaoxide Nb2Os5, niobic acid Nb2Os.H20, niobium hydroxides and polyoxoniobates, niobium alkoxides of formula Nb (OR1) 3 o R1 is an alkyl radical, niobium oxalate NbO (HC204) 5, ammonium niobate. Preferably niobium oxalate or ammonium niobate is used. Among the beta zeolites, it is usually preferred to use beta zeolites whose overall atomic ratio, silicon / aluminum (Si / AI) is greater than approximately 10 and more preferably beta zeolites whose Si / AI ratio is between 10 and, and even more preferably between 10 and 150. These beta zeolites can
être obtenues à la synthèse ou en utilisant toute technique de désalumination post- be obtained by synthesis or by using any post-dealumination technique
synthèse connue de l'homme du métier. synthesis known to those skilled in the art.
On emploie avantageusement des zéolithes bêta, soit entièrement sous fprme hydrogène, soit éventuellement partiellement échangée avec des cations métalliques, par exemple des cations des métaux alcalins ou alcalino terreux et/ou des cations de terre rares de numéro atomique 57 à 71 inclus (Zeolite Molecular Sieves Structure, Chemistry and Uses, D.W. Breck, J. Willey and sons, 1973). Le rapport atomique cation/AI est en général inférieur à 0,8, de préférence inférieur à 0,5 et de manière encore plus préférée inférieur à 0,1. Les zéolithes bêta selon l'invention présentent de préférence une surface spécifique déterminée par la méthode B.E.T. supérieure à environ 400 m2/g, et de manière plus préférée Advantageously, beta zeolites are used, either entirely under hydrogen form, or optionally partially exchanged with metal cations, for example cations of alkali or alkaline earth metals and / or rare earth cations with atomic number 57 to 71 inclusive (Zeolite Molecular Sieves Structure, Chemistry and Uses, DW Breck, J. Willey and sons, 1973). The cation / Al atomic ratio is generally less than 0.8, preferably less than 0.5 and even more preferably less than 0.1. The beta zeolites according to the invention preferably have a specific surface determined by the B.E.T. more than about 400 m2 / g, and more preferably
comprise entre 450 et 850 m2/g.between 450 and 850 m2 / g.
La source de soufre peut être le soufre élémentaire, le sulfure de carbone, I'hydrogène sulfuré, les hydrocarbures soufrés tels que le diméthyl sulfure, le diméthyl disulfure, les mercaptans, les composés du thiophène, les thiols, les polysulfures tels que par exemple le ditertiononylpolysulfure ou TPS-37 de la société ATOCHEM, les coupes pétrolières riches en soufre telles que l'essence, le kérosène, le gazole, seuls ou en mélanges avec un des composés soufrés cité ci-dessus. La The sulfur source can be elemental sulfur, carbon sulfide, hydrogen sulfide, sulfur hydrocarbons such as dimethyl sulfide, dimethyl disulfide, mercaptans, thiophene compounds, thiols, polysulfides such as for example ditertiononylpolysulfide or TPS-37 from the company ATOCHEM, petroleum cuts rich in sulfur such as petrol, kerosene, diesel, alone or in mixtures with one of the sulfur compounds cited above. The
source de soufre préférée est le sulfure de carbone ou l'hydrogène sulfuré. preferred sulfur source is carbon sulfide or hydrogen sulfide.
La source de phosphore préférée est l'acide orthophosphorique H3PO4, mais ses sels et esters comme les phosphates d'ammonium conviennent également. Le phosphore peut par exemple être introduit sous la forme d'un mélange d'acide phosphorique et un composé organique basique contenant de l'azote tels que l'ammoniaque, les amines primaires et secondaires, les amines cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la famille The preferred phosphorus source is orthophosphoric acid H3PO4, but its salts and esters such as ammonium phosphates are also suitable. The phosphorus can for example be introduced in the form of a mixture of phosphoric acid and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, compounds of the family of pyridine and quinolines and family compounds
du pyrrole.pyrrole.
De nombreuses sources de silicium peuvent être employées. Ainsi, on peut utiliser l'orthosilicate d'éthyle Si(OEt)4, les siloxanes, les polysiloxanes, les silicones, les émulsions de silicones, les silicates d'halogénures comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2SiF6 ou le fluorosilicate de sodium Na2SiF6. L'acide silicomolybdique et ses sels, I'acide silicotungstique et ses sels peuvent également être avantageusement employés. Le silicium peut être ajouté par exemple par imprégnation de silicate d'éthyle en solution dans un mélange eau/alcool. Le silicium peut également être ajouté par exemple par imprégnation d'un composé du silicium Many sources of silicon can be used. Thus, it is possible to use ethyl orthosilicate Si (OEt) 4, siloxanes, polysiloxanes, silicones, silicone emulsions, halide silicates such as ammonium fluorosilicate (NH4) 2SiF6 or fluorosilicate of sodium Na2SiF6. Silicomolybdic acid and its salts, silicotungstic acid and its salts can also be advantageously used. Silicon can be added, for example, by impregnating ethyl silicate in solution in a water / alcohol mixture. Silicon can also be added for example by impregnation of a silicon compound
de type silicone mis en suspension dans l'eau. silicone type suspended in water.
La source de bore peut être l'acide borique, de préférence l'acide orthobQrique H3BO3, le biborate ou le pentaborate d'ammonium, I'oxyde de bore, les esters boriques. Le bore peut par exemple être introduit sous la forme d'un mélange d'acide borique, d'eau oxygénée et un composé organique basique contenant de l'azote tels que l'ammoniaque, les amines primaires et secondaires, les amines cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la famille du pyrrole. Le bore peut être introduit par exemple au moyen d'une solution d'acide The source of boron can be boric acid, preferably orthoqric acid H3BO3, ammonium biborate or pentaborate, boron oxide, boric esters. Boron can for example be introduced in the form of a mixture of boric acid, hydrogen peroxide and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, compounds of the pyridine and quinoline family and compounds of the pyrrole family. Boron can be introduced for example by means of an acid solution
borique dans un mélange eau/alcool. boric in a water / alcohol mixture.
I! Les sources d'éléments du groupe VIIA qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, les anions fluorures peuvent être introduits sous forme d'acide fluorhydrique ou de ses sels. Ces sels sont formés avec des métaux alcalins, I'ammonium ou un composé organique. Dans ce dernier cas, le sel est avantageusement formé dans le mélange réactionnel par réaction entre le compose organique et l'acide fluorhydrique. Il est également possible d'utiliser des composes hydrolysables pouvant libérer des anions fluorures dans l'eau, comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2SiF6, le tétrafluorure de silicium SiF4 ou de sodium Na2SiF6. Le fluor peut être introduit par exemple par imprégnation d'une solution aqueuse d'acide I! The sources of elements of the VIIA group which can be used are well known to those skilled in the art. For example, the fluoride anions can be introduced in the form of hydrofluoric acid or its salts. These salts are formed with alkali metals, ammonium or an organic compound. In the latter case, the salt is advantageously formed in the reaction mixture by reaction between the organic compound and hydrofluoric acid. It is also possible to use hydrolysable compounds which can release fluoride anions in water, such as ammonium fluorosilicate (NH4) 2SiF6, silicon tetrafluoride SiF4 or sodium Na2SiF6. Fluorine can be introduced for example by impregnating an aqueous acid solution
fluorhydrique ou de fluorure d'ammonium. hydrofluoric acid or ammonium fluoride.
Les sources d'éléments du groupe VIB qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, parmi les sources de molybdène et de tungstène, on peut utiliser les oxydes et hydroxydes, les acides molybdiques et tungstiques et leurs sels en particulier les sels d'ammonium tels que le molybdate d'ammonium, I'heptamolybdate d'ammonium, le tungstate d'ammonium, I'acide phosphomolybdique, I'acide phosphotungstique et leurs sels, I'acide silicomolybdique, l'acide silicotungstique et leurs sels. On utilise de préférence les oxydes et les sels d'ammonium tels que le molybdate d'ammonium, I'heptamolybdate d'ammonium et le The sources of elements of group VIB which can be used are well known to those skilled in the art. For example, among the sources of molybdenum and tungsten, it is possible to use oxides and hydroxides, molybdic and tungstic acids and their salts, in particular ammonium salts such as ammonium molybdate, ammonium heptamolybdate, ammonium tungstate, phosphomolybdic acid, phosphotungstic acid and their salts, silicomolybdic acid, silicotungstic acid and their salts. Ammonium oxides and salts such as ammonium molybdate, ammonium heptamolybdate and
tungstate d'ammonium.ammonium tungstate.
Les sources d'éléments du groupe VIII qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, pour les métaux non nobles on utilisera les nitrates, les sulfates, les phosphates, les halogénures par exemple, chlorures, bromures et fluorures, les carboxylates par exempleacétates et carbonates. Pour les métaux nobles on utilisera les halogénures, par exemple les chlorures, les nitrates, les acides tels que l'acide chloroplatinique, les oxychlorures tels que l'oxychlorure The sources of group VIII elements which can be used are well known to those skilled in the art. For example, for non-noble metals, nitrates, sulfates, phosphates, halides, for example chlorides, bromides and fluorides, carboxylates, for example acetates and carbonates, will be used. For noble metals, halides will be used, for example chlorides, nitrates, acids such as chloroplatinic acid, oxychlorides such as oxychloride
ammoniacal de ruthénium.ruthenium ammonia.
Les catalyseurs obtenus par la présente invention sont mise en forme sous la forme de grains de différentes forme et dimensions. Ils sont utilisés en général sous la forme d'extrudés cylindriques ou polylobés tels que bilobés, trilobés, polylobés de forme droite ou torsadée, mais peuvent éventuellement être fabriqués et employés sous la forme de poudre concassées, de tablettes, d'anneaux, de billes, de roues. Ils présentent une surface spécifique mesurée par adsorption d'azote selon la méthode BET (Brunauer, Emmett, Teller, J. Am. Chem. Soc., vol. 60, 309-316 (1938)) comprise entre environ 50 et environ 600 m2/g, un volume poreux mesuré par porosimétrie au mercure compris entre environ 0,2 et environ 1,5 cm3/g et une The catalysts obtained by the present invention are shaped in the form of grains of different shape and dimensions. They are generally used in the form of cylindrical or multi-lobed extrudates such as two-lobed, three-lobed, multi-lobed in straight or twisted shape, but can optionally be manufactured and used in the form of crushed powder, tablets, rings, balls , wheels. They have a specific surface area measured by nitrogen adsorption according to the BET method (Brunauer, Emmett, Teller, J. Am. Chem. Soc., Vol. 60, 309-316 (1938)) of between approximately 50 and approximately 600 m2 / g, a pore volume measured by mercury porosimetry of between approximately 0.2 and approximately 1.5 cm3 / g and a
distribution en taille de pores pouvant être monomodale, bimodale ou polymodale. pore size distribution can be monomodal, bimodal or polymodal.
Les catalyseurs obtenus par la présente invention sont utilisés pour 'hydrocraquage de charges hydrocarbonées telles que les coupes pétrolières. Les charges employées dans le procédé sont des essences, des kérosènes, des gas-oils, des gas-oils sous vide, des résidus atmosphériques, des résidus sous vide, des distillats atmosphériques, des distillats sous vide, des fuels lourds, des huiles, des cires et des paraffines, des huiles usagées, des résidus ou des bruts désasphaltés, des charges provenant des procédés de conversions thermiques ou catalytiques et leurs mélanges. Elles contiennent des hétéroatomes tels que soufre, oxygène et azote et The catalysts obtained by the present invention are used for hydrocracking hydrocarbon feedstocks such as petroleum fractions. The fillers used in the process are gasolines, kerosene, gas oils, vacuum gas oils, atmospheric residues, vacuum residues, atmospheric distillates, vacuum distillates, heavy fuels, oils, waxes and paraffins, used oils, deasphalted residues or crudes, fillers from thermal or catalytic conversion processes and their mixtures. They contain heteroatoms such as sulfur, oxygen and nitrogen and
éventuellement des métaux.possibly metals.
Les catalyseurs ainsi obtenus sont utilisés avantageusement pour 'hydrocraquage en particulier de coupes hydrocarbonées lourdes de type distillats sous vide, résidus désasphaltés ou hydrotraités ou équivalents. Les coupes lourdes sont de préférence constituées d'au moins de 80% en volume de composés dont les points d'ébullition sont d'au moins 350 C et de préférence compris entre 350 et 580 C (c'est-à- dire The catalysts thus obtained are advantageously used for hydrocracking in particular heavy hydrocarbon cuts of the distillate type under vacuum, deasphalted or hydrotreated residues or the like. Heavy cuts are preferably made up of at least 80% by volume of compounds whose boiling points are at least 350 C and preferably between 350 and 580 C (i.e.
correspondant à des composés contenant au moins 15 à 20 atomes de carbone). corresponding to compounds containing at least 15 to 20 carbon atoms).
Elles contiennent généralement des hétéroatomes tels que soufre et azote. La teneur en azote est usuellement comprise entre 1 et 5000 ppm poids et la teneur en soufre They generally contain heteroatoms such as sulfur and nitrogen. The nitrogen content is usually between 1 and 5000 ppm by weight and the sulfur content
entre 0,01 et 5% poids.between 0.01 and 5% by weight.
Les conditions de l'hydrocraquage telles que température, pression, taux de recyclage d'hydrogène, vitesse volumique horaire, pourront être très variables en fonction de la nature de la charge, de la qualité des produits désirés et des installations dont dispose le raffineur. La température est en général supérieure à C et préférentiellement comprise entre 250 C et 480 C. La pression est supérieure à 0,1 MPa et préférentiellement supérieure à 1 MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 50 et souvent comprise entre 80 et 5000 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. La vitesse volumique horaire est comprise en The hydrocracking conditions such as temperature, pressure, hydrogen recycling rate, hourly volume speed, may be very variable depending on the nature of the feed, the quality of the desired products and the facilities available to the refiner. The temperature is generally greater than C and preferably between 250 C and 480 C. The pressure is greater than 0.1 MPa and preferably greater than 1 MPa. The quantity of hydrogen is at least 50 and often between 80 and 5000 normal liters of hydrogen per liter of charge. The hourly space velocity is included in
général entre 0,1 et 20 volume de charge par volume de catalyseur et par heure. generally between 0.1 and 20 volume of feed per volume of catalyst and per hour.
Les catalyseurs de la présente invention sont de préférence soumis à un traitement de sulfuration permettant de transformer, au moins en partie, les espèces métalliques en sulfure avant leur mise en contact avec la charge à traiter. Ce traitement d'activation par sulfuration est bien connu de l'Homme du métier et peut être effectué par toute méthode déjà décrite dans la littérature soit in-situ, c'est-à-dire The catalysts of the present invention are preferably subjected to a sulphurization treatment making it possible to transform, at least in part, the metallic species into sulphide before they are brought into contact with the charge to be treated. This activation treatment by sulfurization is well known to those skilled in the art and can be carried out by any method already described in the literature, either in situ, that is to say
dans le réacteur d'hydrocraquage, soit ex-situ. in the hydrocracking reactor, ie ex-situ.
Une méthode de sulfuration classique bien connue de l'homme du métier consiste à chauffer en présence d'hydrogène sulfuré à une température comprise entre 150 et 800 C, de préférence entre 250 et 600 C, généralement dans une zone A conventional sulfurization method well known to a person skilled in the art consists in heating in the presence of hydrogen sulphide at a temperature of between 150 and 800 ° C., preferably between 250 and 600 ° C., generally in an area
réactionnelle à lit traversé.reaction with crossed bed.
Le catalyseur de la présente invention peut être avantageusement employé pour I'hydrocraquage de coupes de type distillats sous vide fortement chargée en soufre et azote plus particulièrement par exemple, les coupes à teneur en soufre supérieure à The catalyst of the present invention can advantageously be used for the hydrocracking of sections of the distillate type under vacuum highly charged with sulfur and nitrogen, more particularly for example, sections with a sulfur content greater than
0,1% poids et à teneur en azote supérieure à 10 ppm. 0.1% by weight and with a nitrogen content greater than 10 ppm.
Dans un premier mode de réalisation ou d'hydrocraquage partiel encore appelé hydrocraquage doux, le niveau de conversion est inférieur à 55%. Le catalyseur selon l'invention est alors employé à une température en général supérieure ou égale à 230 C, de préférence comprise entre 300 C et 480 C, et de manière plus préférée comprise entre 350 C et 450 C. La pression préférentiellement supérieure à 2MPa, de manière plus préférée 3MPa, et préférentiellement inférieure à 12MPa, de manière plus préférée inférieure à 10MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 100 normaux litres d'hydrogène par litre de charge, et préférentiellement comprise entre 200 et 3000 normaux litre d'hydrogène par litre de charge. La vitesse volumique horaire est préférentiellement comprise entre 0,15 et 10 volume de charge par volume de catalyseur et par heure. Dans ces conditions, les catalyseurs de la présente invention présentent une meilleure activité en conversion, en In a first embodiment or partial hydrocracking also called mild hydrocracking, the conversion level is less than 55%. The catalyst according to the invention is then used at a temperature generally greater than or equal to 230 C, preferably between 300 C and 480 C, and more preferably between 350 C and 450 C. The pressure preferably greater than 2 MPa , more preferably 3MPa, and preferably less than 12MPa, more preferably less than 10MPa. The amount of hydrogen is at least 100 normal liters of hydrogen per liter of charge, and preferably between 200 and 3000 normal liters of hydrogen per liter of charge. The hourly volume speed is preferably between 0.15 and 10 volume of feed per volume of catalyst and per hour. Under these conditions, the catalysts of the present invention exhibit better activity in conversion, in
hydrodésulfuration et en hydrodéazotation que les catalyseurs commerciaux. hydrodesulfurization and hydrodenitrogenation than commercial catalysts.
Dans un deuxième mode de réalisation, le catalyseur de la présente invention peut être employé pour l'hydrocraquage partiel, avantageusement dans des conditions de pression d'hydrogène modérée, de coupes par exemple de type distillats sous vide fortement chargées en soufre et azote qui ont été préalablement hydrotraitées.-Dans ce mode d'hydrocraquage le niveau de conversion est inférieur à 55%. Dans ce cas le procédé de conversion de coupe pétrolière se déroule en deux étapes, les catalyseurs selon l'invention étant utilisés dans la deuxième étape. Le catalyseur de la première étape a une fonction d'hydrotraitement et comprend une matrice de préférence à base d'alumine, et de préférence ne contenant pas de zéolithe, et au moins un métal ayant une fonction hydrogénante. Ladite matrice est une matrice minérale poreuse amorphe ou mal cristallisée de type oxyde. On peut citer à titre d'exemple non limitatif les alumines, les silices, les silice-alumine. On peut choisir également les aluminates. On préfère utiliser des matrices contenant de l'alumine, sous toutes ces formes connues de l'Homme du métier, et de manière encore plus préférée les alumines, par exemple l'alumine gamma. La fonction d'hydrotraitement est assurée par au moins un métal ou composé de métal du groupe VIII tels que le nickel et le cobalt notamment. On peut utiliser une combinaison d'au moins un métal ou composé de métal du groupe VIB (par exemple le molybdène ou le tungstène) et d'au moins un métal ou composé de métal du groupe VIII (par exemple le cobalt ou le nickel) de la classification périodique des éléments. La concentration totale en oxydes de métaux des groupes VIB et VIII est préférentiellement comprise entre 5 et 40 % en poids et de manière plus préférée entre 7 et 30 % en poids et le rapport pondéral exprimé en oxyde du métal (des métaux) du groupe VIB sur oxyde du métal (des métaux) du groupe VIII est préférentiellement compris entre 1,25 et 20, et de manière plus préférée entre 2 et 10. De plus, ce catalyseur peut contenir du phosphore. La teneur en phosphore, exprimée en concentration en pentaoxyde de diphosphore P205 sera préférentiellement d'au plus 15%, de manière plus préférée comprise entre 0,1 et 15 % en poids et de manière très préférée comprise entre 0,15 et 10% en poids. Il peut également contenir du bore dans un rapport B/P préférentiellement compris entre 1,05 et 2 (atomique), la somme des teneurs en bore (B) et phosphore In a second embodiment, the catalyst of the present invention can be used for partial hydrocracking, advantageously under conditions of moderate hydrogen pressure, of sections, for example of the vacuum distillate type highly charged with sulfur and nitrogen which have been previously hydrotreated.-In this hydrocracking mode the conversion level is less than 55%. In this case, the petroleum cut conversion process takes place in two stages, the catalysts according to the invention being used in the second stage. The catalyst of the first stage has a hydrotreatment function and comprises a matrix preferably based on alumina, and preferably not containing a zeolite, and at least one metal having a hydrogenating function. Said matrix is an porous amorphous or poorly crystallized oxide-type mineral matrix. Mention may be made, by way of nonlimiting example, of aluminas, silicas, silica-alumina. We can also choose aluminates. It is preferred to use matrices containing alumina, in all of these forms known to a person skilled in the art, and even more preferably alumina, for example gamma alumina. The hydrotreatment function is provided by at least one metal or group VIII metal compound such as nickel and cobalt in particular. It is possible to use a combination of at least one metal or compound of group VIB metal (for example molybdenum or tungsten) and of at least one metal or compound of group VIII metal (for example cobalt or nickel) of the Periodic Table of the Elements. The total concentration of metal oxides of groups VIB and VIII is preferably between 5 and 40% by weight and more preferably between 7 and 30% by weight and the weight ratio expressed as metal oxide (of metals) of group VIB on metal oxide (of metals) of group VIII is preferably between 1.25 and 20, and more preferably between 2 and 10. In addition, this catalyst may contain phosphorus. The phosphorus content, expressed as a concentration of diphosphorus pentoxide P205, will preferably be at most 15%, more preferably between 0.1 and 15% by weight and very preferably between 0.15 and 10% by weight. weight. It can also contain boron in a B / P ratio preferably between 1.05 and 2 (atomic), the sum of the contents of boron (B) and phosphorus
(P) exprimée en oxydes étant préférentiellement comprise entre 5 et 15 % poids. (P) expressed as oxides being preferably between 5 and 15% by weight.
La première étape se déroule généralement à une température comprise entre 350 et 460 C, de préférence entre 360 et 450 C, une pression totale d'au moins 2MPa, de préférence au moins 3 MPa, une vitesse volumique horaire comprise entre de 0,1 et 5 volume de charge par volume de catalyseur et par heure, de préférence entre 0,2 et 2 volume de charge par volume de catalyseur et par heure et avec une quantité d'hydrogène d'au moins 100 normaux litres par litre de charge, et de préférence The first step generally takes place at a temperature between 350 and 460 C, preferably between 360 and 450 C, a total pressure of at least 2 MPa, preferably at least 3 MPa, an hourly volume speed of between 0.1 and 5 volume of charge per volume of catalyst and per hour, preferably between 0.2 and 2 volume of charge per volume of catalyst and per hour and with a quantity of hydrogen of at least 100 normal liters per liter of charge, and preferably
comprise entre 260 et 3000 normaux litres par litre de charge. between 260 and 3000 normal liters per liter of charge.
Pour l'étape de conversion avec le catalyseur selon l'invention (ou seconde étape), les températures sont en général supérieures ou égales à 230 C et souvent comprises entre 300 C et 480 C et de manière préférée entre 300 et 450 C. La pression est en général d'au moins 2MPa et de préférence d'au moins 3MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 100 normaux litres d'hydrogène par litre de charge et préférentiellement comprise entre 200 et 3000 litres d'hydrogène par litre de charge. La vitesse volumique horaire est préférentiellement comprise entre 0,15 et volume de charge par volume de catalyseur et par heure. Dans ces conditions, les catalyseurs de la présente invention présentent une meilleure activité en conversion, en hydrodésulfuration, en hydrodéazotation et une meilleure sélectivité en distillats moyens que les catalyseurs commerciaux. La durée de vie des catalyseurs est For the conversion step with the catalyst according to the invention (or second step), the temperatures are generally greater than or equal to 230 C and often between 300 C and 480 C and preferably between 300 and 450 C. The pressure is generally at least 2MPa and preferably at least 3MPa. The amount of hydrogen is at least 100 normal liters of hydrogen per liter of charge and preferably between 200 and 3000 liters of hydrogen per liter of charge. The hourly volume speed is preferably between 0.15 and volume of charge per volume of catalyst and per hour. Under these conditions, the catalysts of the present invention exhibit better activity in conversion, in hydrodesulfurization, in hydrodenitrogenation and better selectivity in middle distillates than the commercial catalysts. The service life of the catalysts is
également améliorée dans la plage de pression modérée. also improved in the moderate pressure range.
Dans un autre mode de réalisation, le catalyseur de la présente invention peut être employé pour l'hydrocraquage dans des conditions de pression d'hydrogène élevées, en général d'au moins 5 MPa. Les coupes traitées sont par exemple de type distillats sous vide fortement chargée en soufre et azote qui ont été préalablement hydrotraitées. Dans ce mode d'hydrocraquage le niveau de conversion est supérieur à 55%. Dans ce cas, le procédé de conversion de coupe pétrolière se déroule en In another embodiment, the catalyst of the present invention can be used for hydrocracking under high hydrogen pressure conditions, generally at least 5 MPa. The treated sections are, for example, of the vacuum distillates type highly charged with sulfur and nitrogen which have been hydrotreated beforehand. In this hydrocracking mode the conversion level is greater than 55%. In this case, the petroleum cut conversion process takes place in
deux étapes, le catalyseur selon l'invention étant utilisé dans la deuxième étape. two stages, the catalyst according to the invention being used in the second stage.
Le catalyseur de la première étape a une fonction d'hydrotraitement et comprend une matrice de préférence à base d'alumine, et de préférence ne contenant pas de zéolithe, et au moins un métal ayant une fonction hydrogénante. Ladite matrice peut également être constituée de, ou renfermer, de la silice, de la silice-alumine, de l'oxyde de bore, de la magnésie, de la zircone, de l'oxyde de titane ou une combinaison de ces oxydes. La fonction hydro-deshydrogénante est assurée par au moins un métal ou composé de métal du groupe VIII tels que le nickel et le cobalt notamment. On peut utiliser une combinaison d'au moins un métal ou composé de métal du groupe VIB (par exemple le molybdène ou le tungstène) et d'au moins un métal ou composé de métal du groupe VIII (par exemple le cobalt ou le nickel) de la classification périodique des éléments. La concentration totale en oxydes de métaux des groupes VIB et VIII est préférentiellement comprise entre 5 et 40 % en poids et de manière plus préférée entre 7 et 30 % en poids et le rapport pondéral exprimé en oxyde métallique en métal (ou métaux) du groupe VIB sur métal (ou métaux) du groupe VIII est préférentiellement compris entre 1,25 et 20 et de manière plus préférée entre 2 et 10. De plus, ce catalyseur peut éventuellement contenir du phosphore. La teneur en phosphore, exprimée en concentration en pentaoxyde de diphosphore P205 sera préférentiellement d'au plus 15% de manière plus préférée comprise entre 0,1 et 15 % en poids et de manière très préférée comprise entre 0,15 et 10% en poids. Il peut également contenir du bore dans un rapport B/P préférentiellement compris entre 1,02 et 2 (atomique), la somme des teneurs en bore (B) et en phosphore (P) exprimée en oxydes étant préférentiellement comprise entre The catalyst of the first stage has a hydrotreatment function and comprises a matrix preferably based on alumina, and preferably not containing a zeolite, and at least one metal having a hydrogenating function. Said matrix can also consist of, or contain, silica, silica-alumina, boron oxide, magnesia, zirconia, titanium oxide or a combination of these oxides. The hydro-dehydrogenating function is provided by at least one metal or compound of group VIII metal such as nickel and cobalt in particular. It is possible to use a combination of at least one metal or compound of group VIB metal (for example molybdenum or tungsten) and of at least one metal or compound of group VIII metal (for example cobalt or nickel) of the Periodic Table of the Elements. The total concentration of metal oxides of groups VIB and VIII is preferably between 5 and 40% by weight and more preferably between 7 and 30% by weight and the weight ratio expressed as metal oxide to metal (or metals) of the group VIB on group VIII metal (or metals) is preferably between 1.25 and 20 and more preferably between 2 and 10. In addition, this catalyst may optionally contain phosphorus. The phosphorus content, expressed as a concentration of diphosphorus pentoxide P205, will preferably be at most 15%, more preferably between 0.1 and 15% by weight and very preferably between 0.15 and 10% by weight. . It can also contain boron in a B / P ratio preferably between 1.02 and 2 (atomic), the sum of the contents of boron (B) and phosphorus (P) expressed in oxides being preferably between
5et15 % poids.5 and 15% weight.
La première étape se déroule généralement à une température comprise entre 350 et 460 C, de préférence entre 360 et 450 C, une pression d'au moins 2MPa, de préférence d'au moins 3MPa, une vitesse volumique horaire comprise entre 0,1 et 5 volume de charge par volume de catalyseur et par heure, de préférence entre 0,2 et 2 volume de charge par volume de catalyseur et par heure et avec une quantité d'hydrogène d'au moins 100 normaux litres d'hydrogène par litre de charge, et de préférence comprise entre 260 et 3000 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. Pour l'étape de conversion avec le catalyseur selon l'invention (ou seconde étape), les températures sont en général supérieures ou égales à 230 C, souvent comprises entre 300 C et 480 C, et de manière préférée entre 330 C et 4400C. La pression est en général supérieure à 5MPa et de préférence supérieure à 7MPa. La quantité d'hydrogène est au minimum de 100 normaux litres d'hydrogène par litre de charge et The first step generally takes place at a temperature between 350 and 460 C, preferably between 360 and 450 C, a pressure of at least 2MPa, preferably at least 3MPa, an hourly volume speed between 0.1 and 5 volume of feed per volume of catalyst per hour, preferably between 0.2 and 2 volume of feed per volume of catalyst per hour and with a quantity of hydrogen of at least 100 normal liters of hydrogen per liter of charge, and preferably between 260 and 3000 normal liters of hydrogen per liter of charge. For the stage of conversion with the catalyst according to the invention (or second stage), the temperatures are generally greater than or equal to 230 ° C., often between 300 ° C. and 480 ° C., and preferably between 330 ° C. and 4400 ° C. The pressure is generally greater than 5MPa and preferably greater than 7MPa. The quantity of hydrogen is at least 100 normal liters of hydrogen per liter of charge and
préférentiellement comprise entre 200 et 3000 litres d'hydrogène par litre de charge. preferably between 200 and 3000 liters of hydrogen per liter of charge.
La vitesse volumique horaire est préférentiellement comprise entre 0,15 et 10 volume The hourly volume speed is preferably between 0.15 and 10 volume
de charge par volume de catalyseur et par heure. load per volume of catalyst and per hour.
Dans ces conditions, les catalyseurs de la présente invention présentent une Under these conditions, the catalysts of the present invention exhibit a
meilleure activité en conversion que les catalyseurs commerciaux. better conversion activity than commercial catalysts.
Les exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée. Exemple 1: Préparation d'un support contenant une zéolithe bêta Un support de catalyseur d'hydrocraquage contenant une zéolithe bêta a été fabriqué en grande quantité de façon à pouvoir préparer différents catalyseurs à base du même support. Pour cela on utilise 18,9 % poids d'une zéolithe bêta possédant un rapport Si/AI global (mesuré par fluorescence X) de 23,1, un rapport atomique mesuré par adsorption atomique de Na/AI=0,003, une surface BET de 720 m2/g et un volume poreux de 0,298ml d'azote liquide/g (à la température de l'azote liquide) à P/Po=0,14, que l'on mélange à 81,1 % poids d'une matrice composée de boehmite tabulaire ultrafine ou gel d'alumine commercialisée sous le nom SB3 par la société Condéa Chemie Gmbh. Ce mélange de poudre a été ensuite mélangé à une solution aqueuse contenant de l'acide nitrique à 66% ( 7% poids d'acide par gramme de gel sec) puis malaxé pendant 15 minutes. A l'issue de ce malaxage, la pâte obtenue est passée à travers une filière ayant des orifices cylindriques de diamètre égal à 1,4 mm. Les extrudés sont ensuite séchés pendant une nuit à 120 C puis The following examples illustrate the present invention without, however, limiting its scope. EXAMPLE 1 Preparation of a Support Containing a Beta Zeolite A hydrocracking catalyst support containing a beta zeolite was manufactured in large quantities so as to be able to prepare different catalysts based on the same support. For this, use is made of 18.9% by weight of a beta zeolite having an overall Si / AI ratio (measured by X-ray fluorescence) of 23.1, an atomic ratio measured by atomic adsorption of Na / AI = 0.003, a BET surface of 720 m2 / g and a pore volume of 0.298 ml of liquid nitrogen / g (at the temperature of liquid nitrogen) at P / Po = 0.14, which is mixed with 81.1% by weight of a matrix composed of ultrafine tabular boehmite or alumina gel marketed under the name SB3 by the company Condéa Chemie Gmbh. This powder mixture was then mixed with an aqueous solution containing 66% nitric acid (7% weight of acid per gram of dry gel) and then kneaded for 15 minutes. At the end of this kneading, the dough obtained is passed through a die having cylindrical orifices with a diameter equal to 1.4 mm. The extrudates are then dried overnight at 120 ° C. and then
calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air humide contenant 7,5% volume d'eau. calcined at 550 C for 2 hours in humid air containing 7.5% volume of water.
On obtient ainsi des extrudés cylindriques de 1,2 mm de diamètre, ayant une surface spécifique de 286 m2/g, un volume poreux de 0,39 cm3/g et une distribution en taille de pore monomodale centrée sur 11 nm. L'analyse de la matrice par la diffraction des rayons X révèle que celle ci est composée d'alumine gamma cubique de faible cristallinité et de zéolithe bêta. Exemple 2 Préparation de catalyseurs d'hvdrocraquaqe contenant une zéolithe bêta (non conforme à l'invention) Les extrudés de support contenant une zéolithe bêta de l'exemple 1 sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium et de One thus obtains cylindrical extrudates of 1.2 mm in diameter, having a specific surface of 286 m2 / g, a pore volume of 0.39 cm3 / g and a size distribution of monomodal pore centered on 11 nm. Analysis of the matrix by X-ray diffraction reveals that it is composed of cubic gamma alumina of low crystallinity and beta zeolite. Example 2 Preparation of hydrocracking catalysts containing a beta zeolite (not in accordance with the invention) The support extrudates containing a beta zeolite of Example 1 are dry impregnated with an aqueous solution of a mixture of heptamolybdate. ammonium and
nitrate de nickel, séchés une nuit à 120 C sous air et enfin calcinés sous air à 550 C. nickel nitrate, dried overnight at 120 C in air and finally calcined in air at 550 C.
Les teneurs pondérales en oxydes du catalyseur NiMo4 obtenus sont indiquées The oxide contents by weight of the NiMo4 catalyst obtained are indicated
dans le tableau 1.in table 1.
Nous avons imprégné l'échantillon de catalyseur NiMo4 par une solution aqueuse renfermant du l'émulsion de silicone Rhodorsil EP1 de manière à déposer environ 1,6% en masse de SiO2. Après maturation à température ambiante dans une atmosphère saturée en eau, les extrudés imprégnés sont séchés pendant une nuit à C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air sec. On obtient un We impregnated the NiMo4 catalyst sample with an aqueous solution containing Rhodorsil EP1 silicone emulsion so as to deposit approximately 1.6% by mass of SiO2. After maturation at room temperature in an atmosphere saturated with water, the impregnated extrudates are dried overnight at C and then calcined at 550 C for 2 hours in dry air. We get a
catalyseur nommé NiMo4Si.catalyst named NiMo4Si.
Les extrudés de support contenant une zéolithe bêta de l'exemple 1 sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium, de nitrate de nickel et d'acide orthophosphorique, séchés une nuit à 120 C sous air et The support extrudates containing a beta zeolite from Example 1 are impregnated to dryness with an aqueous solution of a mixture of ammonium heptamolybdate, nickel nitrate and orthophosphoric acid, dried overnight at 120 ° C. in air. and
enfin calcinés sous air à 550 C. Le catalyseur NiMo4P est ainsi obtenu. finally calcined in air at 550 C. The NiMo4P catalyst is thus obtained.
Nous avons imprégné l'échantillon de catalyseur NiMo4P par une solution aqueuse renfermant du biborate d'ammonium et de l'émulsion de silicone Rhodorsil EP1 de manière à déposer environ 1,7% masse de B203 et 1,5% en masse de SiO2. Après maturation à température ambiante dans une atmosphère saturée en eau, les extrudés imprégnés sont séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C We impregnated the NiMo4P catalyst sample with an aqueous solution containing ammonium biborate and Rhodorsil EP1 silicone emulsion so as to deposit approximately 1.7% by mass of B203 and 1.5% by mass of SiO2. After maturation at room temperature in an atmosphere saturated with water, the impregnated extrudates are dried overnight at 120 ° C. and then calcined at 550 ° C.
pendant 2 heures sous air sec. On obtient un catalyseur nommé NiMo4PBSi. for 2 hours in dry air. A catalyst named NiMo4PBSi is obtained.
Les teneurs finales en oxydes des catalyseurs NiMo4 sont indiquées dans le The final oxide contents of the NiMo4 catalysts are indicated in the
tableau 1.table 1.
Tableau 1: Caractéristiques des catalyseurs NiMo4 Catalyseur NiMo4 NiMo4 NiMo4 Si PBSi MoO3 (% pds) 14,2 13,9 13,2 NiO (% pds) 3,5 3,4 3,3 P205(% pds) 0 0 4,1 B203(% pds) 0 0 1,7 SiO2(% pds) 15,0 16,3 15,2 Complément à 67,3 66,4 62,5 % compose majoritairement de A1203 (% pds) Zéolite bêta (% pds) 15,5 15, 3 l 14,4 Exemple 3: Préparation de catalyseurs d'hvdrocraquage contenant une zéolithe bêta et du niobium (conforme à l'invention) Les extrudés de support contenant une zéolithe bêta de l'exemple 1 sont imprégnés par une solution aqueuse d'oxalate de niobium Nb(HC204)5, d'acide oxalique et d'oxalate d'ammonium. La solution aqueuse contenant le niobium est préparée à partir de 1330 ml d'eau dans laquelle on dissous 33g d'acide oxalique, 37,2 g d'oxalate d'ammonium et 92,3 g d'oxalate de niobium. Pour préparer la solution, on dissous dans un premier temps le mélange acide oxalique et oxalate d'ammonium et lorsque la solution est limpide on chauffe la dite solution à 55 C et on ajoute l'oxalate de niobium. On complète ensuite en eau pour obtenir 1330 ml de solution. Le support de l'exemple 1 ci dessus est imprégné par la méthode dite avec excès de Table 1: Characteristics of the NiMo4 catalysts NiMo4 catalyst NiMo4 NiMo4 Si PBSi MoO3 (% wt) 14.2 13.9 13.2 NiO (% wt) 3.5 3.4 3.3 P205 (% wt) 0 0 4, 1 B203 (% wt) 0 0 1.7 SiO2 (% wt) 15.0 16.3 15.2 Supplement to 67.3 66.4 62.5% mainly composed of A1203 (% wt) Zeolite beta (% wt ) 15.5 15.3 l 14.4 Example 3: Preparation of hydrocracking catalysts containing a beta zeolite and niobium (according to the invention) The support extrudates containing a beta zeolite of Example 1 are impregnated with an aqueous solution of niobium oxalate Nb (HC204) 5, oxalic acid and ammonium oxalate. The aqueous solution containing niobium is prepared from 1330 ml of water in which 33 g of oxalic acid, 37.2 g of ammonium oxalate and 92.3 g of niobium oxalate are dissolved. To prepare the solution, the oxalic acid and ammonium oxalate mixture is first dissolved and when the solution is clear, said solution is heated to 55 ° C. and the niobium oxalate is added. It is then made up with water to obtain 1330 ml of solution. The support of example 1 above is impregnated by the so-called excess method.
solution. Les 1330 ml de solution sont mis en contact avec 380 g de catalyseur. solution. The 1330 ml of solution are brought into contact with 380 g of catalyst.
Ceci permet de déposer environ 5% poids de Nb sur le catalyseur. A bout de deux heures on récupère les extrudés. Ceux-ci sont ensuite séchés une nuit à 120 C sous This makes it possible to deposit approximately 5% by weight of Nb on the catalyst. After two hours, the extrudates are recovered. These are then dried overnight at 120 ° C.
un courant d'air sec, et enfin calcinés sous air sec à 550 C. a stream of dry air, and finally calcined in dry air at 550 C.
Les extrudés séchés sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium et de nitrate de nickel, séchés une nuit à 120 C sous air et enfin calcinés sous air à 550 C. Les teneurs pondérales en oxydes du The dried extrudates are impregnated to dryness with an aqueous solution of a mixture of ammonium heptamolybdate and nickel nitrate, dried overnight at 120 ° C. in air and finally calcined in air at 550 ° C. The contents by weight of oxides of the
catalyseur NbNiMo4 obtenus sont indiquées dans le tableau 2. NbNiMo4 catalyst obtained are shown in Table 2.
Nous avons imprégné l'échantillon de catalyseur NbNiMo4 par une solution aqueuse renfermant du l'émulsion de silicone Rhodorsil EP1 de manière à déposer environ 1,6% en masse de SiO2. Après maturation à température ambiante dans une atmosphère saturée en eau, les extrudés imprégnés sont séchés pendant une nuit à C puis calcinés à 550 C pendant 2 heures sous air sec. On obtient un We impregnated the NbNiMo4 catalyst sample with an aqueous solution containing Rhodorsil EP1 silicone emulsion so as to deposit approximately 1.6% by mass of SiO2. After maturation at room temperature in an atmosphere saturated with water, the impregnated extrudates are dried overnight at C and then calcined at 550 C for 2 hours in dry air. We get a
catalyseur nommé NbNiMo4Si.catalyst named NbNiMo4Si.
Les extrudés de support contenant une zéolithe bêta et du niobium préparés ci- The support extrudates containing a beta zeolite and niobium prepared above
dessus sont imprégnés à sec par une solution aqueuse d'un mélange d'heptamolybdate d'ammonium, de nitrate de nickel et d'acide orthophosphorique, séchés une nuit à 120 C sous air et enfin calcinés sous air à 550 C. Le catalyseur above are dry impregnated with an aqueous solution of a mixture of ammonium heptamolybdate, nickel nitrate and orthophosphoric acid, dried overnight at 120 ° C. in air and finally calcined in air at 550 ° C. The catalyst
NbNiMo4P est ainsi obtenu.NbNiMo4P is thus obtained.
Nous avons imprégné l'échantillon de catalyseur NbNiMo4P par une solution aqueuse renfermant du biborate d'ammonium et de l'émulsion de silicone Rhodorsil We impregnated the NbNiMo4P catalyst sample with an aqueous solution containing ammonium biborate and Rhodorsil silicone emulsion
EP1 de manière à déposer environ 1,7% masse de B203 et 1,5% en masse de SiO2. EP1 so as to deposit approximately 1.7% by mass of B203 and 1.5% by mass of SiO2.
Après maturation à température ambiante dans une atmosphère saturée en eau, les extrudés imprégnés sont séchés pendant une nuit à 120 C puis calcinés à 550 C After maturation at room temperature in an atmosphere saturated with water, the impregnated extrudates are dried overnight at 120 ° C. and then calcined at 550 ° C.
pendant 2 heures sous air sec. On obtient un catalyseur nommé NbNiMo4PBSi. for 2 hours in dry air. A catalyst named NbNiMo4PBSi is obtained.
Les teneurs finales en oxydes des catalyseurs NbNiMo4 sont indiquées dans le The final oxide contents of the NbNiMo4 catalysts are indicated in the
tableau 2.table 2.
Tableau 2: Caractéristiques des catalyseurs NbNiMo4 Catalyseur NbNiMo4 NbNiMo4 NbNiMo4 Si PBSi Nb2O5 (% pds) 4,85 4,8 4,7 MoO3 (% pds) 13,5 13,3 12,6 NiO (% pds) 3,3 3,2 3,1 P205(% pds) 0 0 3,9 B203(% pds) 0 0 1,6 SiO2 (% pds) 14,2 15,5 14,5 Complément à 64,1 63,1 59,5 % compose majoritairement de A1203 (% pds) Zéolite bêta (% pds) 14,8 14,6 13,6 Exemple 4: Comparaison des catalyseurs en hydrocraquaqe d'un gazole sous vide à conversion partielle. Les catalyseurs dont les préparations sont décrites dans les exemples précédents sont utilisés dans les conditions de 'hydrocraquage à pression modérée sur une charge pétrolière dont les principales caractéristiques sont les suivantes: Densité (20/4) 0,921 Soufre (% poids) 2,46 Azote (ppm poids) 1130 Distillation simulée point initial 365 C point 10 % 430 C point 50 % 472 C point 90 % 504 C point final 539 C point d'écoulement + 39 C L'unité de test catalytique comprend deux réacteurs en lit fixe, à circulation ascendante de la charge ("up-flow). Dans le premier réacteur, celui dans lequel la charge passe en premier, on introduit le catalyseur de première étape d'hydrotraitement HTH548 vendu par la société Procatalyse comprenant un élément du groupe VI et un élément du groupe VIII déposés sur alumine. Dans le second réacteur, celui dans lequel la charge passe en dernier, on introduit un catalyseur d'hydrocraquage décris ci-dessus. Dans chacun des réacteurs, on introduit 40 ml de catalyseur. Les deux réacteurs fonctionnement à la même température et à la même pression. Les conditions opératoires de l'unité de test sont les suivantes: Pression totale 5 MPa Catalyseur d'hydrotraitement 40 cm3 Catalyseur d'hydrocraquage 40 cm3 Température 400 C Débit d'hydrogène 20 I/h Débit de charge 40 cm3/h Les deux catalyseurs subissent une étape de sulfuration in-situ avant réaction. Une Table 2: Characteristics of the NbNiMo4 catalysts NbNiMo4 catalyst NbNiMo4 NbNiMo4 Si PBSi Nb2O5 (wt%) 4.85 4.8 4.7 MoO3 (wt%) 13.5 13.3 12.6 NiO (wt%) 3.3 3 , 2 3.1 P205 (% wt) 0 0 3.9 B203 (% wt) 0 0 1.6 SiO2 (% wt) 14.2 15.5 14.5 Complement to 64.1 63.1 59.5 % mainly composed of A1203 (% wt) Zeolite beta (% wt) 14.8 14.6 13.6 Example 4: Comparison of the hydrocracking catalysts of a partially converted vacuum diesel fuel. The catalysts, the preparations of which are described in the preceding examples, are used under the conditions of hydrocracking at moderate pressure on an oil charge, the main characteristics of which are as follows: Density (20/4) 0.921 Sulfur (% by weight) 2.46 Nitrogen (ppm weight) 1130 Simulated distillation initial point 365 C point 10% 430 C point 50% 472 C point 90% 504 C end point 539 C pour point + 39 C The catalytic test unit includes two reactors in a fixed bed, upward flow of the charge ("up-flow"). In the first reactor, in which the charge passes first, the catalyst for the first hydrotreatment stage HTH548 is sold, sold by the company Procatalyse comprising an element from group VI and a group VIII element deposited on alumina. In the second reactor, the one in which the charge passes last, a hydrocracking catalyst described above is introduced. s, 40 ml of catalyst are introduced. The two reactors operate at the same temperature and at the same pressure. The operating conditions of the test unit are as follows: Total pressure 5 MPa Hydrotreating catalyst 40 cm3 Hydrocracking catalyst 40 cm3 Temperature 400 C Hydrogen flow rate 20 I / h Charging flow rate 40 cm3 / h Both catalysts undergo an in-situ sulfurization step before reaction. A
fois la sulfuration réalisée, la charge décrite ci-dessus peut être transformée. once the sulfurization has been carried out, the charge described above can be transformed.
Les performances catalytiques sont exprimées par la conversion brute à 400 C (CB), par la sélectivité brute en distillats moyens (SB) et par les conversions en hydrodésulfuration (HDS) et en hydrodéazotation (HDN). Ces performances catalytiques sont mesurées sur le catalyseur après qu'une période de stabilisation, The catalytic performances are expressed by the gross conversion at 400 C (CB), by the gross selectivity in middle distillates (SB) and by the conversions in hydrodesulfurization (HDS) and in hydrodenitrogenation (HDN). These catalytic performances are measured on the catalyst after a stabilization period,
généralement au moins 48 heures, ait été respectée. generally at least 48 hours, has been respected.
La conversion brute CB est prise égale à: CB = % pds de 380 moins de l'effluent La fraction 380 moins de l'effluent signifiant la partie de l'effluent bouillant au The gross conversion CB is taken equal to: CB =% wt of 380 minus the effluent The fraction 380 minus the effluent signifying the part of the effluent boiling at
dessous de 380 C.below 380 C.
La sélectivité brute SB en distillats moyens est prise égale à: SB = 100*poids de la fraction (150 C-3800C)/poids de la fraction 380 moins de l'effluent La conversion en hydrodésulfuration HDS est prise égale à: HDS = (Sinitial - Seffluent) / Sinitial * 100 = (24600 - Seffluent) / 24600 * 100 La conversion en hydrodéazotation HDN est prise égale à: HDN = (Ninitial - Neffluent) / Ninitial * 100 = (1130 - Neffluent) / 1130 * 100 Dans le tableau 3 suivant, nous avons reporté la conversion brute CB à 400 C, la sélectivité brute SB, la conversion en hydrodésulfuration HDS et la conversion en The gross selectivity SB in middle distillates is taken equal to: SB = 100 * weight of the fraction (150 C-3800C) / weight of the fraction 380 minus the effluent The conversion to hydrodesulfurization HDS is taken equal to: HDS = ( Sinitial - Seffluent) / Sinitial * 100 = (24600 - Seffluent) / 24600 * 100 The conversion to HDN hydrodenitrogenation is taken equal to: HDN = (Ninitial - Neffluent) / Ninitial * 100 = (1130 - Neffluent) / 1130 * 100 In Table 3 below, we have reported the gross conversion CB to 400 C, the gross selectivity SB, the conversion to hydrodesulfurization HDS and the conversion to
hydrodéazotation HDN pour les quatre catalyseurs. HDN hydrodenitrogenation for the four catalysts.
Tableau 3 Activités catalytiques des catalyseurs NiMo4 et NbNiMo4 en hydrocraquage partiel à 400 C Table 3 Catalytic activities of the NiMo4 and NbNiMo4 catalysts in partial hydrocracking at 400 C
CB SB HDS HDNCB SB HDS HDN
(%/pds) (%) (%) (%) NiMo4 50,0 65,0 98, 95 96,1 NbNiMo4Si 51,0 64,8 99,0 96,4 NiMo4PBSi 50,9 64,1 99,52 98,9 NbNiMo4PBSi 51,9 64,2 99,6 99,1 Les résultats du tableau 3 montrent que la présence de niobium et de promoteur (P, B, Si) dans le catalyseur contenant de la zéolithe bêta apporte une amélioration des performances en conversion, sans diminution notable de la sélectivité brute en (% / wt) (%) (%) (%) NiMo4 50.0 65.0 98, 95 96.1 NbNiMo4Si 51.0 64.8 99.0 96.4 NiMo4PBSi 50.9 64.1 99.52 98.9 NbNiMo4PBSi 51.9 64.2 99.6 99.1 The results in Table 3 show that the presence of niobium and promoter (P, B, Si) in the catalyst containing beta zeolite brings an improvement in performance in conversion, without significant reduction in gross selectivity in
distillats moyen.middle distillates.
Les catalyseurs à base de zéolithe bêta de l'invention contenant un élément du groupe VB et/ou du phosphore et/ou du bore et/ou du silicium permettant d'améliorer les performances des catalyseurs d'hydrocraquage, sont donc particulièrement intéressants pour l'hydrocraquage partiel de charge de type distillats sous vide The beta zeolite catalysts of the invention containing an element of the VB group and / or phosphorus and / or boron and / or silicon making it possible to improve the performance of hydrocracking catalysts, are therefore particularly advantageous for the '' partial hydrocracking of vacuum distillate fillers
contenant de l'azote et en particulier sous une pression d'hydrogène modérée. containing nitrogen and in particular under moderate hydrogen pressure.
Exemple 5: Comparaison des catalyseurs en hydrocraquaqe d'un gazole sous vide à haute conversion Les catalyseurs dont les préparations sont décrites aux exemples précédents sont utilisés dans les conditions de l'hydrocraquage à conversion élevée (60-100%). La charge pétrolière est un distillat sous vide hydrotraité dont les principales caractéristiques sont les suivantes: Densité (20/4) 0,869 Soufre (ppm poids) 502 Azote (ppm poids) 10 Distillation simulée point initial 298 C point 10 % 369 C point 50 % 427 C point 90 % 481 C point final 538 C Cette charge a été obtenue par hydrotraitement d'un distillat sous vide sur un catalyseur HR360 vendu par la société Procatalyse comprenant un élément du EXAMPLE 5 Comparison of Hydrocracking Catalysts of High-Conversion Vacuum Diesel Fuel The catalysts whose preparations are described in the preceding examples are used under the conditions of hydrocracking with high conversion (60-100%). The petroleum charge is a hydrotreated vacuum distillate, the main characteristics of which are as follows: Density (20/4) 0.869 Sulfur (ppm weight) 502 Nitrogen (ppm weight) 10 Simulated distillation initial point 298 C point 10% 369 C point 50% 427 C point 90% 481 C final point 538 C This charge was obtained by hydrotreating a distillate under vacuum on an HR360 catalyst sold by the company Procatalyse comprising an element of
groupe VI et un élément du groupe VIII déposés sur alumine. group VI and an element of group VIII deposited on alumina.
On ajoute ensuite à cette charge 0,6% poids d'aniline et 2% poids de dimethyl- 0.6% by weight of aniline and 2% by weight of dimethyl- are then added to this charge.
disulfure afin de simuler les pressions partielles d'HS2 et d'NH3 présente dans la deuxième étape d'hydrocraquage. La charge ainsi préparée est injectée dans l'unité de test d'hydrocraquage qui comprend un réacteur en lit fixe, à circulation ascendante de la charge ("up- flow"), dans lequel est introduit 80 ml de catalyseur. Le catalyseur est sulfuré par un mélange n-hexane/DMDS+aniline jusqu'à 320 C. Une fois la sulfuration réalisée, la charge décrite ci-dessus peut être transformée. Les conditions opératoires de l'unité de test sont les suivantes: Pression totale 9 MPa Catalyseur 80 cm3 Température 360-420 C Débit d'hydrogène 80 I/h Débit de charge 80 cm3/h Les performances catalytiques sont exprimées par la température qui permet d'atteindre un niveau de conversion brute de 70 % et par la sélectivité brute en distillats moyen 150-380 C. Ces performances catalytiques sont mesurées sur le catalyseur après qu'une période de stabilisation, généralement au moins 48 heures, disulfide in order to simulate the partial pressures of HS2 and NH3 present in the second hydrocracking step. The charge thus prepared is injected into the hydrocracking test unit which comprises a fixed bed reactor, with upward circulation of the charge ("up-flow"), into which 80 ml of catalyst is introduced. The catalyst is sulphurized by an n-hexane / DMDS + aniline mixture up to 320 C. Once the sulphurization has been carried out, the charge described above can be transformed. The operating conditions of the test unit are as follows: Total pressure 9 MPa Catalyst 80 cm3 Temperature 360-420 C Hydrogen flow rate 80 I / h Charging flow rate 80 cm3 / h Catalytic performance is expressed by the temperature which allows to reach a gross conversion level of 70% and by the gross selectivity to distillates at 150-380 C. These catalytic performances are measured on the catalyst after a stabilization period, generally at least 48 hours,
ait été respectée.has been respected.
La conversion brute CB est prise égale à: CB = % pds de 380 mtoins de l'effluent La sélectivité brute SB en distillat moyen est prise égale à SB = 100*poids de la fraction (150 C-380 C)/poids de la fraction 380 moins de l'effluent La température de réaction est fixée de façon à atteindre une conversion brute CB égale à 70% poids. Dans le tableau 4 suivant, nous avons reporté la température de réaction et la sélectivité brute pour les catalyseurs décrits The gross conversion CB is taken equal to: CB =% wt of 380 m less than the effluent The gross selectivity SB in middle distillate is taken equal to SB = 100 * weight of the fraction (150 C-380 C) / weight of the fraction 380 minus the effluent The reaction temperature is fixed so as to reach a gross conversion CB equal to 70% by weight. In the following table 4, we have reported the reaction temperature and the raw selectivity for the catalysts described.
précédemment.previously.
Tableau 4: Activités catalytiques des catalyseurs en hydrocraquage haute conversion (70%) T( c) SB(%) NiMo4 369 51,2 NbNiMo4Si 366 53,9 NiMo4PBSi 366 53, 5 NbNiMo4PBSi 364 54,1 La présence de niobium et de promoteur (P, B, Si) dans les catalyseurs contenant la zéolithe bêta permet d'améliorer l'activité en conversion, ce qui se traduit par une diminution de la température de réaction nécessaire pour atteindre 70% de Table 4: Catalytic activities of high-conversion hydrocracking catalysts (70%) T (c) SB (%) NiMo4 369 51.2 NbNiMo4Si 366 53.9 NiMo4PBSi 366 53, 5 NbNiMo4PBSi 364 54.1 The presence of niobium and promoter (P, B, Si) in the catalysts containing the beta zeolite makes it possible to improve the activity in conversion, which results in a reduction in the reaction temperature necessary to reach 70% of
conversion et permet d'obtenir une meilleure sélectivité brute en distillats moyens. conversion and provides better raw selectivity for middle distillates.
Les catalyseurs selon l'invention sont donc particulièrement intéressants pour l'hydrocraquage à haute conversion de charge de type distillats sous vide, The catalysts according to the invention are therefore particularly advantageous for hydrocracking with a high charge conversion of distillate type under vacuum,
notamment à une pression d'hydrogène modérée. especially at moderate hydrogen pressure.
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