DE1113784B - Verfahren zur katalytischen hydrierenden Raffination von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren zur katalytischen hydrierenden Raffination von Kohlenwasserstoffen

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DE1113784B
DE1113784B DEM33115A DEM0033115A DE1113784B DE 1113784 B DE1113784 B DE 1113784B DE M33115 A DEM33115 A DE M33115A DE M0033115 A DEM0033115 A DE M0033115A DE 1113784 B DE1113784 B DE 1113784B
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gas
oil
refining
hydrocarbons
catalyst
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DEM33115A
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English (en)
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Dr Karl-Heinz Eisenlohr
Dr Otto Ludwig Garkisch
Erich Arnold
Dr Werner Scheiber
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GEA Group AG
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Metallgesellschaft AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

  • Verfahren zur katalytischen hydrierenden Raffination von KohlenwasserstofFen Das Hauptpatent 1087 309 betrifft ein Verfahren zur Entfernung störender Stoffe, wie Schwefel-, Stickstoffverbindungen und ungesättigter organischer Verbindungen aus zwischen etwa 150 und 400° C siedenden Kohlenwasserstoffen. Diese Entfernung erfolgt durch hydrierende katalytische Raffination, durch die die störenden Stoffe in chemische Verbindungen umgewandelt werden, die sich leicht aus den Kohlenwasserstoffen entfernen lassen oder die die Brauchbarkeit der Kohlenwasserstoffe nicht herabsetzen. Insbesondere werden nach dem Hauptpatent Gasöle, Waschöle oder ähnliche Fraktionen behandelt, die aus Mineralölen oder durch Schwelung, Vergasung, Verkokung oder andere Verfahren der Trockendestillation aus den verschiedensten Kohlensorten, Ölschiefern und ähnlichen bituminösen Stoffen gewonnen worden sind.
  • Nach dem Hauptpatent werden diese oder ähnliche Kohlenwasserstoffe bei ihrer Einführung in die katalytische hydrierende Raffmation bis zu etwa 80%, zweckmäßig 90 bis 95 °/o, verdampft, die Dämpfe von dem flüssig verbliebenen Anteil getrennt und jeder der beiden Anteile für sich raffiniert. Die Raffination des flüssigen Anteils erfolgt vorteilhaft in einer hohen Katalysatorschicht mit frisch in das Verfahren eingeführtem, hochwasserstoffhaltigem Gas oder mit einem Teilstrom des Kreislaufgases oder mit einem Gemisch aus Frischgas und Kreislaufgas, wobei das Gas z. B. auch im Gegenstrom zu den Kohlenwasserstoffen durch den Katalysator geführt werden kann. Die aus dieser Raffination austretenden Gase und Dämpfe werden erfindungsgemäß mit dem Gemisch aus dem verdampften Anteil der Ausgangsstoffe und dem in die Verdampfung eingeführten Gas, z. B. Kreislaufgas, vereinigt, und es wird dieses Gas-Dämpfe-Gemisch in einem zweiten Reaktor behandelt. Für diese Raffination wird eine hohe Belastung des Katalysators angewendet, die zwischen etwa 1 und 6, zweckmäßig 3 bis 4 t Kohlenwasserstoffen je Kubikmeter Katalysator und Stunde liegt. Die Raffination des flüssigen Anteils erfolgt erfindungsgemäß mit einer niedrigeren Katalysatorbelastung, die z. B. etwa 0,1 bis 1,0 t, zweckmäßig 0,2 bis 0,4 t, z. B. 0,3 t Öl je Kubikmeter Katalysator und Stunde beträgt. Das Verhältnis Höhe zu Durchmesser der Katalysatorschicht für die Raffination des flüssigen Anteils der Ausgangsstoffe ist größer als das Verhältnis Höhe zu Durchmesser der Katalysatorschicht für die Raffination in der Dampfphase und wird z. B. auf das 5- bis 20fache bemessen, so daß eine entsprechend lange Verweilzeit für die flüssigen Kohlenwasserstoffe sich ergibt, die z. B. zwischen 10 und 50 Sekunden liegen kann.
  • Während nach dem Hauptpatent die nicht verdampften Anteile der Ausgangsstoffe aus dem Verdampfer in den für die Raffination dieser Anteile bestimmten Katalysator abfließen und durch diesen abwärts wandern, werden nach der Erfindung die nicht verdampften Anteile unten in den fest angeordneten Katalysator eingeführt und im Gemisch z. B. mit dem frisch in das Verfahren eintretenden wasserstoffhaltigen Gas oder mit Kreislaufgas oder mit einem Gemisch aus diesen beiden Gasen aufwärts strömend raffiniert. Das Gemisch von flüssigem Ausgangsöl und wasserstoffhaltigem Gas, das die bei der Raffination entstehenden gasförmigen Stoffe aufgenommen hat, wird aus dem Katalysator in einen Abscheider geführt, aus dem die gas- und dampfförmigen Stoffe in die Verdampfung der Ausgangsstoffe oder in die Raffination für den dampfförmigen Anteil der Ausgangsstoffe geleitet werden, während die flüssigen Stoffe nach Kühlung zusammen mit dem übrigen Raffinat in bekannter Weise weiterbehandelt werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß für die Raffination des flüssigen Anteils eine lange Verweilzeit des Öles im Reaktor gewählt werden kann und daß man diese Verweilzeit in weiten Grenzen ändern kann. Diese Änderung der Verweilzeit kann mit einfachen Mitteln, z. B. durch Änderung der Menge des in den Reaktor für das flüssige Öl eingeführten wasserstoffreichen Gases, bewirkt werden. Außerdem wird durch das Gas eine lebhafte Bewegung des Öles im Reaktor hervorgerufen, so daß sowohl das Gas als auch das Öl an den aktiven Zentren des Katalysators in lebhafte Bewegung gerät und die Wirkung des Katalysators entsprechend zunimmt.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Berührung des Öles mit dem Katalysator gleichmäßiger wird, so daß sich einzelne Teilchen des Öles der Raffination nicht mehr entziehen können. Diese gleichmäßige Raffination bewirkt eine weitere Erhöhung der Raffinationswirkung. Durch die bessere Raffination des flüssigen Anteils des Ausgangsöles wird gleichzeitig eine wesentliche Verbesserung der Gesamtraffination erzielt.
  • Für das Verfahren gemäß der Erfindung können die bekannten schwefelfesten Katalysatoren, z. B. auf Molybdän- und Kobaltbasis, mit Trägerstoffen, wie Tonerde mit Bayeritgefüge, verwendet werden. Die Temperaturen und der Druck, unter dem raffiniert wird, können ebenfalls wie an sich bekannt gewählt werden. Vorteilhaft arbeitet man mit Temperaturen von etwa 300 bis 450° C, z. B. 360 bis 420° C, und Drücken zwischen etwa 1 und 50 atü, zweckmäßig 15 bis 50 atü. Als Frischgas werden mit Vorteil Gase mit Wasserstoffgehalt von etwa 60 bis 90 %, z. B. Abgase der Reformierungsanlagen der Erdölindustrie oder konvertierte Gase oder auch normale, durch Gaserzeugung, z. B. Druckgaserzeugung, gewonnene Gase verwendet, zweckmäßig solche, deren Wasserstoffgehalt durch entsprechende Umwandlungsmethoden ausreichend erhöht worden ist.
  • Die angewendeten Frischgas- und Kreislaufgasmengen richten sich nach der Beschaffenheit der Ausgangsstoffe. Zum Beispiel können Frischgasmengen von etwa 30 bis 100 Nm3 je Tonne Ausgangsöl und Kreislaufgasmengen, die etwa das l'/2-bis 10fache der Frischgasmenge betragen, verwendet werden.
  • Das Verfahren führt zu Produkten mit sehr niedrigen Bromzahlen, die oft weit unter 1 g je 100 g Raffinat liegen. Die Farbe ist ungewöhnlich hell und wurde meistens z. B. unter 1, bestimmt mit dem Union-Colorimeter, festgestellt. Die Lagerbeständigkeit ist zeitlich praktisch unbegrenzt.
  • Die Verdampfung des Ausgangsöles läßt ,sich innerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen leicht durch Änderung des Druckes und der Temperatur einstellen, wobei bei sonst gleichen Betriebsbedingungen eine Erhöhung des Druckes den verdampften Anteil vermindert und eine Erhöhung der Temperatur zu einer Erhöhung des verdampften Anteils führt. Auch Änderungen der Mengen des Gases, das in die Verdampfung eintritt, können zu einer Einstellung der gewünschten verdampften Menge benutzt werden, wobei höhere Gasmengen die Verdampfung begünstigen. Die Verdampfungstemperatur des Ausgangsöles kann gleich den Reaktionstemperaturen gewählt werden. Man kann sie aber auch, z. B. zwecks Einstellung der verdampften Ölmenge, höher oder tiefer legen.
  • Wird die Verdampfungstemperatur anders als die Reaktionstemperatur gewählt, so lassen sich durch Anordnung von Kühl- oder Heizelementen zwischen den Reaktoren und dem Verdampfer die Temperaturen einstellen, mit denen die verdampften bzw. die flüssigen Anteile in die Raffination gelangen sollen. Dabei kann die Reaktionstemperatur für die Hydrierung des verdampften Anteils je nach Bedarf unabhängig von der Reaktionstemperatur bei der Raffination des flüssigen Anteils geregelt und eingestellt werden.
  • Die Wärme, die mit den am Verfahren beteiligten Stoffen aus der Reaktion abgeführt wird, wird vorteilhaft im Verfahren selbst wieder ausgenutzt, insbesondere zur Erwärmung der flüssigen und gasförmigen Stoffe, die in das Verfahren eintreten bzw. im Verfahren umlaufen, und/oder zur Verdampfung der Ausgangsstoffe.
  • Die Zeichnung, in der schematisch und beispielsweise eine für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignete Raffinieranlage dargestellt ist, diene zur weiteren Erläuterung.
  • Das Ausgangsöl wird im Kompressor 1 auf den gewünschten Druck von z. B. 30 atü gebracht und im Wärmeaustauscher 2 z. B. mit Abwärme des Verfahrens oder anderer betriebseigener Anlagen und gegebenenfalls zusätzlicher Wärme auf die erforderliche Temperatur erhitzt. Dann wird es durch die Leitung 3 mittels einer an sich bekannten Verteilvorrichtung 4 dem Verdampfer 5 aufgegeben, in dem es über Füllkörper 6 oder Verteilerböden sich abwärts bewegt. Ihm wird das durch die Leitung 7 ankommende Kreislaufgas und/oder Frischgas z. B. aus der Leitung 40 entgegengeführt, wobei die Betriebsverhältnisse (Druck, Temperatur, Partialdrücke) so gewählt sind, daß beispielsweise 900/0 des Öles verdampfen. Das Gemisch von Öldämpfen und wasserstoffhaltigem Gas geht durch die Leitung 8 in den Reaktor 9.
  • Die sich im unteren Teil des Verdampfers flüssig sammelnden Kohlenwasserstoffe werden durch die Leitung 10 in den unteren Teil des Reaktors 12 eingeführt, der mit einer hohen Katalysatorschicht 13 beschickt ist. In den unteren Teil 11 des Reaktors wird ferner durch die Leitung 14 z. B. ein mittels Kompressor 15 und Wärmeaustauscher und/oder Aufheizer 16 auf den gewünschten Druck und die gewünschte Temperatur gebrachtes Frischgas und/ oder Gas aus der Leitung 7 eingeführt. Beim Durchgang durch den Katalysator 13 wird das flüssige Öl in seinem Gemisch mit dem Frischgas raffiniert. Das Gemisch strömt aus dem Reaktor 12 durch die Leitung 17 in den Abscheider 18. Aus diesem werden die gas- und dampfförmigen Stoffe durch die Leitung 19 in den Verdampfer 5 zurückgeleitet, während das flüssige Raffinat durch die Leitung 20, den Wärmeaustauscher 21 und Standregler 22 dem Sammelbehälter 23 zugeführt wird, in den durch die Leitung 24 und den Kühler 25 auch das Raffinat aus dem Reaktor 9 geleitet wird, das in dem Kühler 25 kondensiert wurde. Aus dem Sammelbehälter 23 strömt das Restgas durch die Leitung 26 ab.
  • Durch die Leitung 27 wird das Gesamtraffinat über die Entspannungseinrichtung 28 dem Abscheidegefäß 29 zugeleitet, aus dem durch Leitung 30 das Entspannungsgas austritt. Das entspannte Gesamtraffinat wird durch Leitung 31 der weiteren Behandlung zugeleitet. Das aus dem Abscheider 23 durch Leitung 32 zurückgeführte Kreislaufgas wird in dem Turm 33 z. B. mit Alkazidlauge, Äthanolamin oder Kohlenwasserstoffen, z. B. Raffinat, zur Befreiung von Schwefelwasserstoff gewaschen. Das gewaschene Kreislaufgas verläßt den Wäscher 33 durch Leitung 34 und wird zum Kreislaufgaskompressor 39 zurückgeführt. Die durch Leitung 35 auf den Waschturm 33 aufgegebene Waschflüssigkeit wird nach Beladung mit Schwefelwasserstoff über Leitung 36 nach Rufheizung dem Regenerierturm 37 aufgegeben, aus dem durch Leitung 38 der abgetriebene Schwefelwasserstoff entweicht, während die regenerierte Waschflüssigkeit den Sumpf durch Leitung 35 verläßt und in den Waschturm 33 zurückgeht. Zwecks Ersparung von Frischgas kann man das aus dem Reaktor abziehende Gas nach Patentanmeldung M 30240 IVc/ 23b vom 13. 4. 1956 und nach Patentanmeldung M 32878 IV c/ 23 b vom 10. 1. 1957 behandeln und ohne Abgabe von Restgas oder bei Abgabe sehr geringer Restgasmengen im Kreislauf wieder verwenden. Sinngemäß werden die Maßnahmen nach dem Hauptpatent angewendet. Beispiel Von einem Gemisch aus 8001o Kuweit-Straight-run-Gasöl und 20 % Krackgasöl aus der katalytischen oder thermischen Krackung werden bei 30 at mit etwa 380 Nms je Tonne Kreislaufgas 95 Volumprozent des eingesetzten COlgemisches verdampft. Die flüssigen Anteile werden in der Sumpfphase mit 70 Nm-' je Tonne frisch eingeführten wasserstoffhaltigen Gases von unten nach oben über den Kontakt geführt. Die verdampften COlanteile strömen mit dem Kreislaufgas und dem aus der Raffination der flüssigen Anteile austretenden Gas-Dampf-Gemisch über ein zweites Kontaktbett. Die Kontaktbelastung bei der Raffination der dampfförmigen Anteile ist 4 t je Kubikmeter Kontakt und Stunde, diejenige bei der Raffination der flüssigen Anteile 0,5 t Öl je Kubikmeter Kontakt und Stunde. Daraus errechnet sich für die Raffination je Tonne Öl einzusetzende Kontaktmenge von 0,3 ms. Der Schwefelgehalt des dampfförmig raffinierten Produktes beträgt 0,023 Gewichtsprozent, die Bromzahl liegt bei 0,03 g/100 g. Das flüssig anfallende Raffinat enthält noch 0,26 Gewichtsprozent Schwefel und hat eine Bromzahl von 1,5 g/100 g. Das Gesamtraffinat hat 0,035 Gewichtsprozent Schwefel und eine Bromzahl von 0,4 g/100 g.
  • Aus diesen Zahlen ergibt sich, daß außer einer vorzüglichen Raffinationswirkung gleichzeitig eine wesentliche Einsparung an Katalysator und eine entsprechende Verringerung der Anlagekosten erreicht wird.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur katalytischen hydrierenden Raffination von Kohlenwasserstoffen, die zwischen etwa 150 und 400° C sieden, nach Patent 1087 309, dadurch gekennzeichnet, daß die Raffmation des bei der Verdampfung flüssig bleibenden Anteils des Ausgangsöles in der Weise erfolgt, daß der Katalysator von einer geschlossenen Flüssigkeitsschicht bedeckt ist, zweckmäßig in der Weise, daß das wasserstoffhaltige Gas und das öl von unten nach oben durch den fest angeordneten Katalysator strömen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch von in der Sumpfphase raffiniertem Öl und dem dafür verwendeten Gas, das aus dem Katalysatorraum abströmt, in Öl und Gas getrennt wird, daß das Gas in die Einrichtung eingeleitet wird, in der das Ausgangsöl teilweise verdampft wird, und daß das abgetrennte Gasgemisch in die katalytische Hydrierung für den verdampften Anteil des Ausgangsöles weitergeführt wird.
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