DE1130544B - Process for the desulfurization of hydrocarbons - Google Patents
Process for the desulfurization of hydrocarbonsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
D 31856 IVc/23 bD 31856 IVc / 23 b
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 30. MAI 1962 NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF
EDITORIAL: MAY 30, 1962
Es ist bekannt, daß Schwefelverbindungen beim Behandeln mit metallischem Natrium oder mit Natriumlegierungen Veränderungen erleiden und auch ihren Schwefel verlieren können. Besonders reaktionsfähig ist feindispergiertes Natrium, welches bevorzugt für die Entschwefelung von Erdölprodukten vorgeschlagen worden ist.It is known that sulfur compounds when treated with metallic sodium or with Sodium alloys can undergo changes and also lose their sulfur. Particularly Finely dispersed sodium, which is preferred for the desulphurisation of petroleum products, is reactive has been proposed.
Es ist ferner bekannt, für die Entschwefelung von Erdölprodukten ein Addukt aus einem Alkalimetall und einem aromatischen Kohlenwasserstoff zu verwenden.It is also known to use an adduct of an alkali metal for the desulfurization of petroleum products and an aromatic hydrocarbon.
Für die Entschwefelung von Kohlenwasserstoffen ist ein Verfahren am vorteilhaftesten, welches nur den Schwefel, nicht aber die Kohlenwasserstoffreste der Schwefelverbindung entfernt. Dies bedeutet bei der Verwendung von Natrium, daß der Schwefel nach der Behandlung als Natriumsulfid vorliegen soll, während die ursprünglich an den Schwefel gebundenen Kohlenwasserstoffreste in chemisch veränderter Form bei der Hauptmenge des entschwefelten Kohlenwasserstoffgemisches verbleiben. Im Gegensatz zu dieser Forderung entfernen — mit Ausnahme der Hydrierung — die meisten der heute in der Mineralöltechnik üblichen Entschwefelungsverfahren die organischen Schwefelverbindungen als Ganzes, also mitsamt der an Schwefel gebundenen organischen Reste.For the desulfurization of hydrocarbons, one method is most advantageous, which is only removes the sulfur, but not the hydrocarbon residues of the sulfur compound. This means at the use of sodium means that the sulfur is present as sodium sulfide after the treatment should, while the hydrocarbon radicals originally bound to the sulfur in chemically modified Remain form in the main amount of the desulphurized hydrocarbon mixture. Contrary to this requirement - with the exception of hydrogenation - remove most of the today In the mineral oil technology usual desulphurization process the organic sulfur compounds as Whole, including the organic residues bound to sulfur.
Die in Mineralölen vorkommenden Schwefelverbindungen zeigen gegenüber Natrium eine unterschiedliche Reaktionsfähigkeit. Mercaptane reagieren mit Natrium leicht unter Mercaptidbildung. Die entstehenden Natriummercaptide sind in Kohlenwasserstoffen schwer löslich, so daß die ausfallenden Reaktionsprodukte abfiltriert oder abzentrifugiert werden können. Diese Arbeitsweise nach der deutschen Patentschrift 956 439 führt aber zu keiner restlosen Entschwefelung, es wird daher der Natriumbehandlung eine Schwefelsäurebehandlung nachgeschaltet. Der im Mineralölprodukt zurückbleibende Schwefel stammt von geringen Mengen gelösten Mercaptids. Die Entfernung des Natriummercaptids durch Waschen mit Wasser ist nicht möglich, da sich hierbei ein Hydrolysengleichgewicht unter Bildung von Natriumhydroxyd und Rückbildung von Mercaptan einstellt. Die weitere Umsetzung von Natrium mit Natriummercaptid oder die thermische Behandlung des Mercaptids führt nicht zur Überführung des Schwefels in Natriumsulfid.The sulfur compounds found in mineral oils differ from sodium Responsiveness. Mercaptans react easily with sodium to form mercaptides. the The resulting sodium mercaptides are sparingly soluble in hydrocarbons, so that the precipitating Reaction products can be filtered off or centrifuged off. This way of working according to the German Patent specification 956 439 does not lead to a complete desulfurization, so it is the sodium treatment a sulfuric acid treatment downstream. The one remaining in the petroleum product Sulfur comes from small amounts of dissolved mercaptids. The removal of the sodium mercaptide by washing with water is not possible, since this results in a hydrolysis equilibrium Formation of sodium hydroxide and regression of mercaptan cease. The further implementation of Sodium with sodium mercaptide or the thermal treatment of the mercaptide does not lead to conversion of sulfur in sodium sulfide.
Wie Versuche gezeigt haben, bleiben Mischungen aus Kohlenwasserstoffen und Natriummercaptiden bei zehnstündigem Erhitzen auf 260° C auch in Gegenwart eines Natriumüberschusses unverändert.As tests have shown, mixtures of hydrocarbons and sodium mercaptides remain unchanged when heated to 260 ° C. for ten hours, even in the presence of excess sodium.
Verfahren zum Entschwefeln von KohlenwasserstoffenDesulfurization process of hydrocarbons
Anmelder:Applicant:
Deutsche Gold- und Silber-ScheideanstaltGerman gold and silver refinery
vormals Roessler, Frankfurt/M., Weißfrauenstr. 9formerly Roessler, Frankfurt / M., Weißfrauenstr. 9
Dr. Georg Richard Schultze, Dr. Friedrich Boberg und Dipl.-Chem. Dr. Gerhard Menzel, Hannover, sind als Erfinder genannt wordenDr. Georg Richard Schultze, Dr. Friedrich Boberg and Dipl.-Chem. Dr. Gerhard Menzel, Hanover, have been named as inventors
^ — ^ -
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Bildung von Natriumsulfid aus Natriummercaptiden
leicht in Gegenwart von natriumorganischen Verbindungen möglich ist. Dabei kann so vorgegangen
werden, daß man die natriumorganische Verbindung zugibt oder auch in der Reaktionsmischung erzeugt. Am einfachsten werden die
natriumorganischen Verbindungen in der Reaktionsmischung in der Weise hergestellt, daß organische
Halogenverbindungen mitNatrium umgesetzt werden; es können aliphatische, cycloaliphatische, aromatische
oder gemischt aliphatisch-aromatische Halogenverbindungen verwendet werden.
Gegenstand eines nicht vorveröffentlichten Vor-Schlages ist es, a-Natrium-natriumacetat der Formel
NaCH2 · COONa zur Entfernung von Schwefelverbindungen
aus Kohlenwasserstoffen zu verwenden. Die Anwendung dieser Verbindung ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.Surprisingly, it has now been found that the formation of sodium sulfide from sodium mercaptides is easily possible in the presence of organic sodium compounds. The procedure here can be to add the organosodium compound or to generate it in the reaction mixture. The easiest way to prepare the organosodium compounds in the reaction mixture is to react organic halogen compounds with sodium; aliphatic, cycloaliphatic, aromatic or mixed aliphatic-aromatic halogen compounds can be used.
The subject of a proposal that was not previously published is to use a-sodium-sodium acetate of the formula NaCH2 · COONa to remove sulfur compounds from hydrocarbons. The application of this compound is not the subject of the present invention.
Die Überführung des organisch gebundenen Schwefels in Natriumsulfid ist auch bei vielen anderen Schwefelverbindungen mit Natrium allein nicht möglich. Es wurde beispielsweise gefunden, daß Tetraphenylthiophen, Dibenzothiophen, aliphatische Disulfide, aliphatische Polysulfide und aliphatische Sulfide ihren Schwefel bei der Behandlung mit Natrium bei Temperaturen bis 250° C nicht oder nur unvollständig als Natriumsulfid abgeben. Bei Gegenwart von natriumorganischen VerbindungenThe conversion of the organically bound sulfur into sodium sulfide is also with many others Sulfur compounds are not possible with sodium alone. For example, it has been found that Tetraphenylthiophene, dibenzothiophene, aliphatic disulfides, aliphatic polysulfides and aliphatic Sulphides do not or their sulfur when treated with sodium at temperatures up to 250 ° C release only incompletely as sodium sulphide. In the presence of organic sodium compounds
5.1 wurde dagegen in allen Fällen eine Umsetzung im gewünschten Sinne — d. h. Überführung des Schwefels im Natriumsulfid — erreicht.5.1, on the other hand, was implemented in all cases in the desired sense - d. H. Conversion of sulfur into sodium sulfide - achieved.
209 607/329209 607/329
3 43 4
Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren an- gerührt. Man arbeitet das Reaktionsprodukt auf,This is touched up in the process according to the invention. The reaction product is worked up,
fallende Natriumsulfid läßt sich durch Abzentri- wie unter a) beschrieben worden ist.Falling sodium sulfide can be removed by centrifuging as described under a).
fugieren, Filtrieren oder auch — im Gegensatz zu der Es wird in allen Fällen eine hundertprozentigefuging, filtering or even - in contrast to the it will in all cases be a hundred percent
früher üblichen Technik — durch Waschen mit Entschwefelung erreicht, während bei den unter a)previously common technology - achieved by washing with desulfurization, while with the under a)
Wasser entfernen. Nach dem Waschen mit Wasser 5 und b) genannten Verbindungen ohne Zusatz einerRemove water. After washing with water 5 and b) mentioned compounds without the addition of a
findet man den gesamten Schwefel als Natriumsulfid Halogenverbindung auch bei längeren Reaktions-all sulfur is found as a sodium sulfide halogen compound even with longer reaction times
in der wäßrigen Phase. zeiten (bis zu 10 Stunden) nur ein Teil des Schwefelsin the aqueous phase. times (up to 10 hours) only part of the sulfur
Das Verfahren kann zum Entschwefeln von Roh- in Natriumsulfid übergeführt wird (bei den Mer-The process can be converted to sodium sulphide for desulphurisation of crude sulphide (in the case of
ölen, von Mineralölprodukten, Kokereiprodukten captanen bis zu 20%, bei den unter b) angeführtenoils, of mineral oil products, coke oven products up to 20%, for those listed under b)
und synthetischen Kohlenwasserstoffen benutzt 10 Substanzen im günstigsten Fall [bei den PoIy-and synthetic hydrocarbons uses 10 substances in the best case [in the case of
werden. In Kombination mit anderen Ent- sulfiden] bis zu 60%).will. In combination with other desulphides] up to 60%).
schwefelungsverfahren ist es zur Entfernung ver- c) Lösungen von Tetraphenylthiophen und Dibleibender Schwefelspuren geeignet. benzothiophen bleiben bei der alleinigen Behandlung . mit Natrium völlig unverändert. Bei Anwendung Beispiele ls von Brombenzol oder Butylbromid nach b) wird Die Reaktionen werden in einem heizbaren eine vollständige Entschwefelung erreicht. Vierhalskolben mit Rührer, Tropftrichter (mit Druck- d) In 250 ecm Testbenzin werden die folgenden ausgleich zum Reaktionskolben), Thermometer und Schwefelverbindungen in verschiedenen Mengen-Rückflußkühler (durch ein Trockenrohr verschlossen) Verhältnissen gelöst, so daß in allen Fällen ein durchgeführt. 2° Gesamtschwefelgehalt von 2,7% resultiert: Hexan-It is suitable for the removal of c) solutions of tetraphenylthiophene and remaining traces of sulfur. benzothiophene remain with the sole treatment. with sodium completely unchanged. When using examples of bromobenzene or butyl bromide according to b), complete desulfurization is achieved in a heatable unit. Four-necked flask with stirrer, dropping funnel (with pressure d) In 250 ecm white spirit the following balance to the reaction flask), thermometer and sulfur compounds are dissolved in various proportions reflux condenser (closed by a drying tube), so that in all cases a. 2 ° total sulfur content of 2.7% results in: hexane
thiol, Tetrahydro-thiopyran, Benzylmercaptan, Hep-thiol, tetrahydro-thiopyran, benzyl mercaptan, hep-
1. Entschwefelung unter Verwendung tyldisulfid, Phenyläthylsulfid, Tetraphenylthiophen,1. Desulfurization using tyl disulfide, phenylethyl sulfide, tetraphenylthiophene,
organischer Halogenverbindungen Thionaphten, Dibenzothiophen, Thiophenol.organic halogen compounds thionaphthene, dibenzothiophene, thiophenol.
\ τ- * ι. ί· ι τ» ν TT 4. *ι_- ι Die Lösung wird nach b) umgesetzt. Das Ver-\ τ- * ι. ί · ι τ »ν TT 4. * ι_- ι The solution is implemented according to b). The Ver-
a) Entschwefelung von Losungen mit Heptanthiol ^ ^,^ yon 8 Schwefd m kalogenverbindung zu a) desulfurization of solutions with heptanethiol ^ ^, ^ yon 8 Schwefd m to kalogenverbindung
unüüexantmol. Natrium wird so gewählt, daß auf 1 Grammatom Zu 250 ecm einer Lösung des Mercaptans in Schwefel 1 Mol Halogenverbindung und 3 Gramm-Kohlenwasserstoffen (Schwerbenzin, Siedegrenzen atome Natrium zur Anwendung kommen. 150 bis 195° C; Weißöl, Siedegrenzen 250 bis 315° C) Es wird eine hundertprozentige Entschwefelung mit einem Schwefelgehalt von 1,07% gibt man bei 30 erreicht. Die Entschwefelung ist nachweislich nicht Zimmertemperatur unter Rühren die zur Bildung vollständig, wenn der Zusatz an Halogenverbindung von Natriummercaptid ausreichende Menge Na- unterbleibt.unüüexantmol. Sodium is chosen so that to 1 gram atom To 250 ecm of a solution of the mercaptan in sulfur, 1 mole of halogen compound and 3 gram of hydrocarbons (Heavy gasoline, boiling limit atoms sodium are used. 150 to 195 ° C; white oil, boiling limit 250 to 315 ° C) It is a hundred percent desulfurization with a sulfur content of 1.07% is reached at 30. The desulfurization is demonstrably not Room temperature with stirring to complete the formation when the addition of halogen compound of sodium mercaptide, there is no sufficient amount of Na-.
triumdispersion in Schwerbenzin bzw. Weißöl. In 2. Entschwefelung unter Verwendung einertrium dispersion in heavy fuel or white oil. In 2. desulfurization using a
die gerührte Mercaptidsuspension wird so viel natriumorganischen Verbindung Halogenverbindung getropft, daß das molare Ver- 35the stirred mercaptide suspension becomes so much organic sodium compound Halogen compound dropped that the molar ver 35
hältnis von Schwefelverbindung zu Halogenver- a) Entschwefelung mit Phenylnatrium:ratio of sulfur compound to halogenated a ) desulfurization with phenyl sodium:
bindung 1 : 1 betragt. Die Reaktionsmischung wirdbond is 1: 1. The reaction mixture will
auf 50 bis 60°C erhitzt und weiter mit Natrium- Zu einer 0,lmolaren Lösung von Phenylnatriumheated to 50 to 60 ° C and further with sodium to a 0.1 molar solution of phenyl sodium
dispersion versetzt, bis das molare Verhältnis von in Xylol gibt man unter Rühren 250 ecm einerdispersion until the molar ratio of in xylene is added while stirring 250 ecm
Halogenverbindung zum Natrium 1 : 2,2 beträgt. 4° 0,lmolaren Suspension von NatriumheptylmercaptidHalogen compound to sodium is 1: 2.2. 4 ° 0.1 molar suspension of sodium heptyl mercaptide
Nun erhitzt man unter Rühren weiter auf 120° C in Xylol. Die Mischung färbt sich beim ErwärmenThe mixture is then heated to 120 ° C. in xylene while stirring. The mixture changes color when heated
und hält diese Temperatur noch 30 Minuten. Bei auf 120° C nach 10 Minuten tiefbraun. Man rührtand maintains this temperature for another 30 minutes. At 120 ° C deep brown after 10 minutes. One stirs
der Reaktion treten typische Verfärbungen bis tief- noch 30 Minuten bei 120° C und arbeitet nachTypical discolouration occurs after the reaction is down to 30 minutes at 120 ° C and continues to work
schwarzblau auf. Nach dem Abkühlen gibt man 1, a), auf. Die Kohlenwasserstoffphase ist schwefel-black blue on. After cooling, 1, a) is given up. The hydrocarbon phase is sulfur
zur Zersetzung von nicht umgesetztem Natrium 45 frei.for the decomposition of unreacted sodium 45 free.
Methanol zu; dann wäscht man die Mischungen ,V1-,., π m. ,-. 1 ± λ- 1Methanol to; then the mixtures are washed, V 1 -,., π m., -. 1 ± λ- 1
mit Wasser, wobei die Verfärbungen verschwinden. b> Entschwefelung mit Cyclopentadienyl-natnum:with water, whereby the discoloration disappears. b > Desulfurization with cyclopentadienyl natnum:
Die Benzinschicht ist nach dieser Behandlung Zu einer Lösung von 3,7 g Cyclopentadien inThe gasoline layer is after this treatment to a solution of 3.7 g of cyclopentadiene in
schwefelfrei. Der Schwefel findet sich in der wäßrigen 250 ecm Schwerbenzin tropft man unter Rühren beisulfur free. The sulfur is found in the aqueous 250 ecm heavy gasoline which is added dropwise with stirring
Phase als Natriumsulfid wieder und kann jodo- 50 Zimmertemperatur eine 1,4 g Natrium enthaltendePhase as sodium sulfide again and can iodo- 50 room temperature containing 1.4 g of sodium
metrisch bestimmt werden. Dispersion in Schwerbenzin; die natriumorganisehecan be determined metrically. Dispersion in heavy fuel; the sodium organism
Die Umsetzung wurde mit Chlorbenzol, Benzyl- Verbindung fällt flockig aus. Dann werden 6,6 gThe reaction was carried out with chlorobenzene, the benzyl compound precipitates out flaky. Then 6.6 g
chlorid, Butylchlorid, Brombenzol, Butylbromid Hexylmercaptan und anschließend weitere 1,4 gchloride, butyl chloride, bromobenzene, butyl bromide, hexyl mercaptan and then a further 1.4 g
und Cyclohexylbromid geprüft. Natrium in disperser Verteilung zugegeben. Dieand cyclohexyl bromide checked. Sodium added in disperse distribution. the
,.„,., T . , ,55 Mischung erhitzt man unter Rühren auf 120°C,. ",., T. ,, 55 The mixture is heated to 120 ° C. while stirring
b) Entschwefelung von Lösungen mit n-Heptylsulfid, und hält diese Temperatur 30 Minuten lang, wobeib) Desulfurization of solutions with n-heptyl sulfide, and maintains this temperature for 30 minutes, whereby
λ ι , n-Heptyldisulfid sich der Kolbeninhalt schwarzbraun färbt. Nachλ ι, n-heptyl disulfide , the contents of the flask turn black-brown. To
Amyl-polysulfid und Dimethylthiophen: der übiichen Aufarbeitung ist die organische PhaseAmyl polysulfide and dimethylthiophene: the usual work-up is the organic phase
Zu 250 ecm einer Lösung der genannten Schwefel- schwefelfrei.To 250 ecm of a solution of the named sulfur-sulfur-free.
wr^n-nUng?n *? KolJenwasserstofifea (Schwerbenzin 60 3 Entschwefelung eines technischen Dieselkraftstoffs:w r ^ n -n Ung ? n *? Kol Jenwasserstofifea (heavy petrol 60 3 desulphurisation of technical diesel fuel:
Weißöl) mit einem Schwefelgehalt von 1,07% gibt b White oil) with a sulfur content of 1.07% b
man bei Zimmertemperatur unter Rühren zunächst Der verwendete Dieselkraftstoff hatte folgendeone at room temperature with stirring first The diesel fuel used had the following
Brombenzol und dann die Natriumdispersion. Das Analysendaten: dl5 0,829; Siedeverlauf 150 bisBromobenzene and then the sodium dispersion. The analytical data: d l5 0.829; Boiling curve 150 to
Verhältnis von Schwefelverbindung zu Brombenzol 378° C, S-Gehalt 1,03%.Ratio of sulfur compound to bromobenzene 378 ° C, S content 1.03%.
zu Natrium wird so gewählt, daß auf 1 Grammatom 05 250 ecm Dieselkraftstoff werden mit 2,84 g in Schwefel 1 Mol Brombenzol und 3 Grammatome diesem Dieselkraftstoff dispergiertem Natrium Natrium kommen. Die Mischung wird auf 120° C 30 Minuten bei 120° C gerührt. Nach der üblichen erhitzt und 30 Minuten bei dieser Temperatur Aufarbeitung ist der Schwefelgehalt auf 0,79%to sodium is chosen so that on 1 gram atom 05 250 ecm of diesel fuel are 2.84 g in Sulfur 1 mole of bromobenzene and 3 gram atoms of sodium dispersed in this diesel fuel Sodium come. The mixture is stirred at 120 ° C. at 120 ° C. for 30 minutes. According to the usual heated and worked up at this temperature for 30 minutes, the sulfur content is 0.79%
gesunken; auch bei längerem Erhitzen sinkt der Schwefelgehalt nicht weiter ab.sunk; even with prolonged heating, the sulfur content does not decrease any further.
Gibt man aber 4 g Brombenzol hinzu, so ist der Dieselkraftstoff nach der gleichen Behandlung schwefelfrei.But if you add 4 g of bromobenzene, the diesel fuel is after the same treatment sulfur free.
Claims (3)
USA.-Patentschrift Nr. 2 048 169.Considered publications:
U.S. Patent No. 2,048,169.
Deutsches Patent Nr. 1 071 260.Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1 071 260.
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