[发明专利]用于改进脱蜡催化剂稳定性和润滑油产率的新型方法和催化剂体系

说明书

发明领域

本发明涉及用于降低含蜡的烃原料的蜡含量的方法。更特别地，本发明涉及将含蜡烃原料转化为包括具有低倾点的润滑基础油在内的高等级产品的方法。该方法采用了分层催化剂体系，其包含加氢处理催化剂和脱蜡催化剂，其中在约450°F至725°F的温度范围内，减缓了所述脱蜡催化剂的老化，且维持了基础油产品的产率。

发明背景

许多烃原料含有相对高浓度的具有8-40个碳原子的直链和轻微支链的脂族化合物。在烃原料被冷却时，这些化合物往往形成固体蜡。烃油将不会流动时的温度通常被称为“倾点”。通常通过蒸馏或加氢处理工艺例如加氢裂化和加氢异构化来除去或转化形成蜡的化合物。在加氢裂化中，高分子量烃组分在氢气的存在下被裂化成较低分子量的组分。在润滑基础油脱蜡和/或柴油脱蜡过程中，加氢裂化反应降低原料的蜡含量，但通过产生较低分子量烃例如中间馏出物和甚至是更轻的C4-产物而导致产率损失。加氢异构化是另一种降低原料的蜡含量的途径，且同时将由于形成高度裂化的低分子量产物所造成的产率损失最小化。加氢异构化将脂族的、非支化的链烷烃转化为不易形成蜡的异链烷烃和环状物种。

加氢异构化在润滑基础油脱蜡方法中是公知的。例如，美国专利号4,222,543和美国专利号4,814,543公开并要求保护了受约束的（constrained）中孔分子筛用于润滑油脱蜡的用途。美国专利号4,283,271和美国专利号4,283,272要求保护这些催化剂用于以能量有效的构象来多加氢裂化油进行脱蜡的用途。还涉及用手约束的中孔分子筛脱蜡的是美国专利号5,135,638,美国专利号5,246,566和美国专利号5,282,958。美国专利号4,347,121要求保护含有小于10ppm氮的加氢裂化油的催化脱蜡，在脱蜡催化剂的上游具有加氢精制步骤。在有效的脱蜡工艺中的重要的考虑包括使催化剂老化最小化和产率最大化，特别是就润滑基础油脱蜡而言。

已经尝试了各种方法来使催化剂老化最小化。例如,美国专利号5,456,820公开了其中在氢气的存在下在催化剂上对润滑油沸程的原料进行催化脱蜡的方法，其中所述催化剂包含脱阳离子形式的中孔沸石。发现通过优化各种溶剂提取的原料的顺序，改善了催化剂循环时间。多层催化剂体系也已经被描述为使脱蜡催化剂的老化最小化的方法。美国专利号5,951,848和WO98/02503公开了包含加氢处理催化剂和脱蜡催化剂的两种催化剂体系的用途。所述加氢处理催化剂层能够被称为“卫床”或“卫层”。由于存在加氢处理催化剂层或卫层，其保护脱蜡催化剂免于与将使脱蜡催化剂失活的高度芳族化的原料接触，所述脱蜡催化剂的老化被减缓。美国专利号4,749,467公开了通过使用低空速和高酸性中孔沸石的组合来延长脱蜡催化剂循环时间的方法。高酸性和低空速降低了循环起始温度。因为催化剂失活反应比脱蜡反应对温度更敏感，低操作温度将降低催化剂老化速率。尽管已知减少脱蜡催化剂的老化的重要性，且通过使用以上列出的多层催化剂体系或卫床体系进行实践，令人惊讶地发现，传统的卫床催化剂体系导致在润滑油脱蜡中的基础油产物的产率损失，这是因为当该方法在高于约600°F的温度下运行时，形成了中间馏出物和低分子量产物。将该产率损失最小化在润滑基础油生产中是在经济上特别重要的。因此，其中在高于约600°F的温度下保护所述脱蜡催化剂免于老化且其中润滑基础油产率损失被最小化的润滑油脱蜡工艺是高度期望的。惊人地，发现通过严密控制脱蜡催化剂上游的加氢处理催化剂的酸性，对于目标倾点，能够在宽温度范围内维持润滑油产率。

发明概述

本发明涉及对蜡质烃原料进行催化脱蜡以得到润滑油的方法，包括以下步骤：

a)在第一反应区中在加氢处理条件下，使蜡质烃原料与加氢处理催化剂接触，以生成第一流出物，在所述加氢处理条件降低该原料的芳烃含量，其中所述加氢处理催化剂：

i)包含负载在无机氧化物载体上的VIII族金属；

ii)在700°F下呈现小于10%的十氢萘转化率；且

iii)每克该催化剂含有小于0.25meq的酸位点；和

b)使所述第一流出物的至少一部分在第二反应区中与脱蜡催化剂在脱蜡条件下接触，以得到润滑油，其中所述润滑油的倾点低于所述第一流出物的倾点。

在本方法的优选实施方案中,所述加氢处理催化剂和脱蜡催化剂在同一反应器中。在另一实施方案中，所述加氢处理催化剂和所述脱蜡催化剂在分开的反应器中，之间对流体不进行处理。

在一个实施方案中，本发明涉及一种分层催化剂体系，其包含：