Roles of Nanostructured Bimetallic Supported on Alumina-Zeolite (AZ) in Light Cycle Oil (LCO) Upgrading

Light cycle oil (LCO) is one of the major products in Fluid catalytic cracking (FCC) processes, and has drawbacks such as high aromatics, sulfur, and nitrogen contents, and low cetane number (CN). Hydro-upgrading is one of the most typical processes for LCO upgrading, and alumina-zeolite (AZ) is an effective hydrotreating catalyst support. This paper examined the effects of different bimetallic catalysts (CoMo/AZ, NiMo/AZ, and NiW/AZ) supported by AZ on hydro-upgrading of both model compounds and real LCO. CoMo/AZ preferred the direct desulfurization (DDS) route while the NiMo/AZ and NiW/AZ catalysts favored the desulfurization route through hydrogenation (HYD). The presence of nitrogen compounds in the feed introduced a competitive adsorption mechanism and reduced the number of available acid sites. Aromatics were partially hydrogenated into methyltetralines at first, and then further hydrogenated, cracked, and isomerized into methyldecalins, monocyclic, and methyltetralines isomers. CoMo/AZ is the best hydrodesulfurization (HDS) catalyst for the model compounds at low H2 pressure (550 psi) and for LCO at lower temperature (573 K), while NiMo/AZ performs the best for LCO at higher temperature (648 K). NiMo/AZ is the best hydrodenitrogenation (HDN) catalyst for LCO. The hydrodearomatization (HDA) performances of NiMo/AZ and NiW/AZ improved significantly and overwhelmingly higher than that of the CoMo/AZ when the H2 pressure was increased to 1100 psi.

Download Full-text

Effect of the catalytic system and operating conditions on BTX formation using tetralin as a model molecule

Applied Petrochemical Research ◽

10.1007/s13203-019-00237-4 ◽

2019 ◽

Vol 9 (3-4) ◽

pp. 185-198 ◽

Cited By ~ 2

Author(s):

Georgina C. Laredo ◽

Patricia Pérez-Romo ◽

Pedro M. Vega-Merino ◽

Elva Arzate-Barbosa ◽

Alfonso García-López ◽

...

Keyword(s):

Volume Ratio ◽

Acid Sites ◽

Operating Conditions ◽

Light Cycle ◽

Light Cycle Oil ◽

Model Molecule ◽

Benzene Toluene ◽

Molybdenum Catalysts ◽

Mechanical Mixtures ◽

Cycle Oil

Abstract Light cycle oil (LCO) is an inexpensive feedstock for the production of high-added-commercial-value-mono-aromatic compounds such as benzene, toluene and xylenes (BTX). To extend the knowledge on the processing of LCO for BTX production, the hydrocracking reaction was studied using a commercial NiMo/Al2O3 catalyst, ZSM-5 zeolite and their mechanical mixtures (20/80, 30/70 and 50/50) for processing tetralin as model feedstock in a bench-scale-trickle-bed reactor at 450–500 °C, 3.9–5.9 MPa, 1.3 1/h and H2/feed volume ratio of 168–267 m3/m3. Accessible, well-dispersed and strong Brönsted acid sites eased the hydrocracking of tetralin to BTX and the metallic hydrogenation functions from nickel–molybdenum catalysts were also required to minimize deactivation. To achieve suitable tetralin conversions (86–95 wt%), high BTX selectivity in the liquid phase (44–70 wt%) and suitable catalytic activities for coke precursor hydrogenation (to reduce deactivation), NiMo/Al2O3//ZSM-5 mixtures (50–80 ZSM-5) were employed, which probed to be effective.

Download Full-text

Model Compounds for Light Cycle Oil Conversion

Industrial & Engineering Chemistry Research ◽

10.1021/ie00038a037 ◽

1995 ◽

Vol 34 (11) ◽

pp. 3970-3973 ◽

Cited By ~ 12

Author(s):

L. Deane Rollmann ◽

Paul A. Howley ◽

Dominick N. Mazzone ◽

Hye Kyung C. Timken

Keyword(s):

Light Cycle ◽

Model Compounds ◽

Light Cycle Oil ◽

Cycle Oil

Download Full-text

Effect of the catalyst in the BTX production by hydrocracking of light cycle oil

Applied Petrochemical Research ◽

10.1007/s13203-021-00266-y ◽

2021 ◽

Vol 11 (1) ◽

pp. 19-38

Author(s):

Georgina C. Laredo ◽

José L. García-Gutiérrez ◽

Patricia Pérez-Romo ◽

Eli H. Olmos-Cerda

Keyword(s):

Light Cycle ◽

Model Compounds ◽

Naphthalene Derivatives ◽

Experimental Conditions ◽

Light Cycle Oil ◽

Gas Formation ◽

Catalytic Sites ◽

Benzene Toluene ◽

Cycle Oil

AbstractCatalysts to produce the important petrochemicals like benzene, toluene, and xylene (BTX) from refinery feedstocks, like light cycle oil (LCO) are reviewed here by covering published papers using model mixtures and real feeds. Model compounds experiments like tetralin and naphthalene derivatives provided a 53–55% total BTX yield. Higher yields were never attained due to the inevitable gas formation and other C9+-alkylbenzenes formed. For tetralin, the best catalysts are those conformed by Ni, CoMo, NiMo, or NiSn over zeolite H-Beta. For naphthalene derivatives, the best catalysts were those conformed by W and NiW over zeolite H-Beta silylated. Real feeds produced a total BTX yield of up to 35% at the best experimental conditions. Higher yields were never reached due to the presence of other types of hydrocarbons in the feed which can compete for the catalytic sites. The best catalysts were those conformed by Mo, CoMo, or NiMo over zeolite H-Beta. Some improvements were obtained by adding ZSM-5 to the support or in mixtures with other catalysts.

Download Full-text

Influence of the Brønsted Acidity on the Ring Opening of Decalin for Pt-USY Catalysts.

Catalysts ◽

10.3390/catal9100786 ◽

2019 ◽

Vol 9 (10) ◽

pp. 786

Author(s):

Soares ◽

Castellã Pergher

Keyword(s):

Ring Opening ◽

Bond Cleavage ◽

Acid Sites ◽

Oil Refinery ◽

Light Cycle ◽

Light Cycle Oil ◽

Carbon Carbon Bond ◽

Selective Ring Opening ◽

Cycle Oil ◽

Distillate Fractions

A challenging hot topic faced by the oil refinery industry is the upgrading of low-quality distillate fractions, such as light cycle oil (LCO), in order to meet current quality standards for diesel fuels. An auspicious technological alternative entails the complete saturation of the aromatic structures followed by the selective cleavage of endocyclic carbon-carbon bonds in the formed naphthenic rings (selective ring opening—SRO). This work reports the influence of Brønsted acid sites of platinum-ultra stable Y zeolite (Pt-USY) catalysts in the SRO of decalin as a model naphthenic feed. A maximum combined yield to selective ring opening products (ROP: C10-alkylcycloalkanes + OCD: C10-alkanes) as high as 28.6 wt% was achieved for 1.6Pt-NaUSY-im catalyst. The molar carbon distribution curve of the hydrocracked (C9-) products varied from M-shaped for 1.4Pt-USY-im catalyst, indicating mainly C–C bond cleavage of the ring opening products with one remaining naphthenic ring via carbocations and the paring reaction, to not M-shaped for the 1.6Pt-NaUSY-im catalyst, where carbon-carbon bond cleavage occurs preferentially through a hydrogenolysis mechanism on metal sites. High (hydro)thermal stability and secondary mesoporosity of the 1.6Pt-NaUSY-im catalysts make this system highly prospective for upgrading low-quality real distillate feeds.

Download Full-text

Επίδραση της προσθήκης βιοκαυσίμων στις ιδιότητες των καυσίμων μεταφορών

10.12681/eadd/40154 ◽

2014 ◽

Author(s):

Δέσποινα Χείλαρη

Keyword(s):

Fatty Acid ◽

Cetane Number ◽

Fatty Acid Ethyl Esters ◽

Ethyl Esters ◽

Light Cycle ◽

Light Cycle Oil ◽

Cooking Oil ◽

Used Cooking Oil ◽

Cycle Oil

Το αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής περιλαμβάνει τρείς ενότητες. Καταρχήν, την διερεύνηση της επίδρασης των βιοκαυσίμων στις ιδιότητες των βενζινών. Τα βιοσυστατικά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν η αιθανόλη (EtOH) και ο αιθυλο-τριτοταγής-βουτυλαιθέρας (ETBE) σε εμπορικές βενζίνες. Τα καύσιμα βάσης που παρασκευάστηκαν είχαν αριθμούς οκτανίου μικρότερους από το κατώτερο όριο της προδιαγραφής του Ευρωπαϊκού Προτύπου EN 228:2012. Στόχος ήταν η βελτίωση των αριθμών οκτανίου των καυσίμων με τα οξυγονούχα πρόσθετα.Η EtOH και ο ETBE συμβάλλουν στην αύξηση των δυο αριθμών οκτανίου (RON, MON) των βενζινών. Η EtOH περισσότερο στον αριθμό RON και ο ETBE στον MON. Τα βιοσυστατικά έχουν υψηλή ευαισθησία και αυξάνουν την ευαισθησία των βενζινών. Η προσθήκη της αιθανόλης αυξάνει την πτητικότητα των βενζινών. Η τάση ατμών αυξάνει μέχρι την 4% V/V προσθήκη αιθανόλης στις βενζίνες και μετά σταθεροποιείται. Από την άλλη μεριά η προσθήκη ETBE μειώνει την τάση ατμών και βοηθάει στο να ανασταλεί η δυσμενής επίπτωση της προσθήκης αιθανόλης. Η προσθήκη της αιθανόλης επηρεάζει αρνητικά τη μετωπική πτητικότητα των βενζινών, το κλάσμα E70 και κατακρατά νερό. Η προσθήκη ETBE επηρεάζει ελαφρά τη μέση πτητικότητα των βενζινών και το κλάσμα E100. Η προσθήκη ETBE βοηθάει στη διατήρηση των μιγμάτων βενζίνης – EtOH – ETBE εντός των ορίων που θέτει το πρότυπο EN 228:2012.Στην επόμενη ενότητα εξετάστηκε η υδρογονοεπεξεργασία τηγανέλαιων (UCOs) δίνοντας υγρό οργανικό προϊόν (Hydroprocessed Used Cooking Oil - HUCO). Η διεργασία προσαρμόστηκε ώστε να μετατρέπει αποτελεσματικά το απόβλητο τηγανέλαιο σε πολύ χρήσιμο υποκατάστατο του ντήζελ. Η καινοτομία βρίσκεται στη 100% χρήση καθαρού τηγανελαίου. Το υδρογόνο που χρησιμοποιήθηκε ήταν 100% ανανεώσιμο. Το HUCO είχε εύρος απόσταξης στην περιοχή απόσταξης του ντήζελ (180-360°C), με άσχημες τιμές ψυχρών ιδιοτήτων. Παρασκευάστηκαν μίγματα HUCO με ντήζελ (ULSD) και μίγματα HUCO με ‘κατώτερης ποιότητας’ μεσαία αποστάγματα π.χ Light Cycle Oil (LCO) και Low Cetane Number Gasoil (LCN), ώστε να βελτιωθούν οι ιδιότητες ψυχρής ροής του HUCO kai να συγχρόνως να χρησιμοποιηθούν τα ‘κατώτερα’ πετρελαϊκά κλάσματα. Η προσθήκη 20%V/V HUCO σε ντήζελ και 30% V/V HUCO στο LCN οδήγησε σε αποδεκτό καύσιμο θερινών προδιαγραφών, όχι όμως τα μίγματα HUCO - LCO. Τριαδικά μίγματα HUCO - LCO – LCN προτάθηκαν ώστε να χρησιμοποιηθεί λιγότερο HUCO μιας και η διαθεσιμότητά του είναι περιορισμένη στον Ελλαδικό Χώρο. Επίσης χρησιμοποιήθηκε μέχρι 15%V/V LCO. Τα καύσιμα που προέκυψαν ήταν θερινών προδιαγραφών. Ακολούθως, δοκιμάστηκε η συν-επεξεργασία βαρέος gasoil (HGO) με UCOs ώστε να ενσωματωθούν τα UCOs στο διυλιστήριο δίνοντας αποδεκτό καύσιμο θερινών προδιαγραφών.Επιπλέον εξετάστηκε η παραγωγή βιοκαυσίμων με μετεστεροποίηση φυτικών ελαίων με χρήση αιθανόλης. Πραγματοποιήθηκε παραγωγή αιθυλεστέρων λιπαρών οξέων (Fatty Acid Ethyl Esters - FAEE) με μονό και διπλό στάδιο μετεστεροποίησης. Με τις δυο τεχνολογίες οι FAEE από εξευγενισμένο ηλιέλαιο έδωσαν στη βέλτιστη αναλογία αιθανόλης τη μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε εστέρες συγκριτικά με τους FAEE από σογιέλαιο με μεγαλύτερη όμως ανάκτηση σε προϊόν. Ο χρόνος αντίδρασης για το διπλό στάδιο μετεστεροποίησης ήταν μικρότερος από το μόνο, με μικρότερες συγκεντρώσεις αιθανόλης. Ο υγρός εξευγενισμός με εκπλύσεις με νερό έδωσε μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε εστέρες και περισσότερο προϊόν. Η παραγωγή των FAEE είναι υπό διερεύνηση αφού δεν ακολουθεί πλήρως το EN 14214:2012, έχοντας μειωμένη ανάκτηση σε προϊόν.

Download Full-text