DE1470512C - Verfahren zur Entfernung von Stickstoff verbindungen aus Kohlenwasserstoffraktionen - Google Patents
Verfahren zur Entfernung von Stickstoff verbindungen aus KohlenwasserstoffraktionenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die hydrokatalytische Behandlung zur Entfernung von Stickstoff-Verbindungen
aus Kohlenwasserstofffraktionen. ·
Es ist bekannt, daß Kohlenwasserstofffraktionen, insbesondere Erdölfraktionen, häufig Stickstoffverbindungen
enthalten und daß diese Verbindungen oder ihre Zersetzungsprodukte lur gewisse Katalysatoren
schädlich sind. Bei der Hydrokrackung von Erdölfraktionen unter Verwendung eines Katalysators,
der eine Hydrierkomponente auf einem SiIiciumdioxyd-Aluminiumoxyd-Träger
enthält, wird beispielsweise sehr großer Wert darauf gelegt, die Stick-Stoffverbindungen
aus dem Ausgangsmaterial zu ent- , fernen und die Menge des in der Hydrokrackzone /
_vorhandenen Ammoniaks zu beschränken. Stickstoffhaltige
Erdölfraktionen enthalten häufig gleichzeitig Schwefelverbindungen; Diese können ebenfalls
durch hydrokatalytische Behandlung entfernt werden und gelten normalerweise als leichter entfernbar als
Stickstoffverbindungen. · ;· ,
So ist z.B. in der USA.-Patentschrift 2 773 011
ein Verfahren- beschrieben, nach dem der Gehalt an Schwefel-, Stickstoff- und Halogenverbindungen in
Kohlenwasserstofffraktionen verringert werden kann, wobei das Problem der Entfernung der Stickstoff-Verbindungen
jedoch nicht gelöst werden konnte. Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren
zur Entfernung von Stickstoffverbindungen aus Kohlenwasserstofffraktionen bis zu einem Stickstoffgehalt
unter 0,01 Gewichtsprozent durch hydrierende kata-Iytische Behandlung einer Kohlenwasserstofffraktion
mit einem Schwefelgehalt von weniger als 0,05 Gewichtsprozent
bei Temperaturen von 204 bis 427° C und Drücken von 0 bis 140 atü in Gegenwart von
Wasserstoff und eines Katalysators, der ein Platingruppenmetall auf einem Träger enthält, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß ein saurer Katalysatorträger verwendet wird, der 50 bis 99 Gewichtsprozent AIuminiumoxyd
und 1 bis 50 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Oxyde der Elemente der Gruppen III
und IV oder Phosphor oder Halogen enthält.
Es wurde gefunden, daß Katalysatoren, die ein Platingruppenmetall enthalten, in Abwesenheit von
Schwefel eine höhere Aktivität Tür die Entfernung von Stickstoffverbindungen haben als Katalysatoren,
die beispielsweise Hydrierkomponenten in Form von Metallen der Gruppe Via enthalten, wobei in Gegenwart
von Schwefel die Situation natürlich umgekehrt ist. ·.■■■■'■ ■ .:■;. ■■
Das Platingruppenmetall ist vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 5 Gewichtsprozent des Gesamtkatalysators
vorhanden. Als Platingruppenmetalle werden Platin und Palladium bevorzugt. Saure Träger
sind in der Erdölraffination wohlbekannt. Einen Anhaltspunkt für die Acidltat gibt die Art der Reaktionen,
die der Träger ..katalysiert. Besonders begünstigt durch die Acidität werden die Krackung und die '
Isomerisierung. Der Träger kann beispielsweise 1 bis 25 Gewichtsprozent eines solchen Oxyds oder I bis
25 Gewichtsprozent Phosphor (berechnet als Phosphorpentoxyd) oder 1 bis 15 Gewichtsprozent Halogen,
insbesondere Fluor, enthalten. Besonders bevorzugt für die Verwendung in Mischung mit
Aluminiumoxyd werden Boroxyd und Siliciumdioxyd.
Die Verfahrensbedingungen für die hydrokata- 6S
lytische Behandlung werden aus den folgenden Bereichen gewählt:
Temperatur... 204 bis 427° C
Druck 0 bis 140 atü
Raumströmungs-·
geschwindigkeit. 0,01 bis 10,0 V/V/Std.
geschwindigkeit. 0,01 bis 10,0 V/V/Std.
Wasserstoffmenge .:.... 90 bis 2700 m>3
Ein besonderes Kennzeichen des Verfahrens gemäß der Erfindung ist die Tatsache, daß scharfe Bedingungen
(hohe Temperatur und hohe Drücke) nicht erforderlich.sind.
Ammoniak ist ein Bestandteil der gasförmigen Fraktion des Produktes. Es kann erwünscht sein,
dieses Ammoniak beispielsweise durch Waschen mit Wasser aus dem in die hydrokatalytische Zone zurückgeführten
Gas zu entfernen.
Für die Behandlung kommen alle schwefelfreien Ausgangsmaterialien in Frage, die Stickstoffverbindüngen-in
Mischung mit Kohlenwasserstoffen ent-* halten. Besondere Ausgangsmaterialien, bei denen
gegebenenfalls eine Stickstoffentfernung erforderlich ist, sind Erdölfraktionen, z. B. Erdöldestillatfraktionen
des Siedebereichs 15 bis 600°C. Der Gehalt an Stickstoffverbindungen steigt normalerweise mit
steigendem Siedepunkt, so daß Fraktionen in den Siedebereichen des Gasöls und der Paraffindestillate
(150 bis 600" C, insbesondere 250 bis 600"C) auf die
Behandlung besonders ansprechen. Der Stickstoffgehalt schwankt mit der Herkunft des Ausgangsmaterials,
er dürfte jedoch allgemein im Bereich von 0,001 bis 1 Gewichtsprozent liegen. Die Ausgangsmaterialien
können unmittelbar von einem Rohöl stammen oder Produkte einer vorherigen Behandlung,
beispielsweise einer thermischen oder katalytischen Krackung sein.
Da das Ausgahgsmaterial praktisch schwefelfrei sein muß (im Rahmen der Erfindung, ist hierunter
ein Schwefelgehalt von weniger als 0,05 Gewichtsprozent zu verstehen) und da. viele Kohlenwasser-Stofffraktionen
sowohl Stickstoff- als Schwefelverbindungen enthalten, kann es erforderlich sein,
gewisse Ausgangsmäterialien einer vorherigen Ent-Schwefelung, vorzugsweise einer hydrokatalytischen
Entschwefelung zu unterwerfen. Diese Entschwefelungsbehandlungen sind wohlbekannt.
Die Entschwefelung kann gegebenenfalls auf Bedingungen beschränkt werden, bei denen eine Ent-Schwefelung
nur ohne wesentliche Stickstoffentfernung stattfindet. Diese Bedingungen sind erheblich
milder als die Bedingungen, die für die gleichzeitige Entfernung von Schwefel- und Stickstoffverbindungen
erforderlich sind. Die Verwendung eines Trägers von geringer Acidität verringert außerdem den Grad, in
dem die Stickstoffentfernung stattfindet.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht somit die Senkung des Stickstoffgehalts von Kohlen-Wasserstofffraktionen
auf einen Wert von weniger als 0,01 Gewichtsprozent, insbesondere auf weniger als 0,001 Gewichtsprozent, wobei die Produkte sich
besonders als Ausgangsmaterialien Tür eine anschließendc Hydrokrackung eignen, bei der insbesondere
als Katalysator eine Hydrierkomponente aus der Gruppe VIa und/oder VIII auf einen Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd-Träger
(z. B. ein Katalysator Tür die katalytische Krackung) verwendet wird.
B e i s ρ i e 1 1
Die folgenden drei Platin-Aluminiumoxyd-Katalysatoren
wurden gewählt:
Katalysator A
Ein handelsüblicher Pt-Aluminiumoxyd-Katalysator
(0,58 Gewichtsprozent Pt) wurde mit einer KHCO3-Lösung so behandelt, daß er 1,0 Gewichtsprozent
K enthielt.
Katalysator B
Der unbehandelte Pt-Aluminiumoxyd-Katalysator
(0,58 Gewichtsprozent Pt).
Katalysator C
Der Pt-Aluminiumoxyd-Katalysator wurde mit
heißer Borsäurelösung so behandelt, daß er 8,7 Gewichtsprozent B2O3 enthielt.
• Katalysator C
Raumströmungsge
schwindigkeit
schwindigkeit
• V/V/Std.
Stickstoffgehalt, ppm
Einsatz
8500
Katalysator A
4000
6000
6000
Katalysator B
1100
1700
1700
Katalysator C
110
200
200
315° C; 1 V/V/Std.
99%ige Stickstoffentfernung unter Umwandlung des Chinolins in n-Propylcyclohexan
99%ige Stickstoffentfernung unter Umwandlung des Chinolins in n-Propylcyclohexan
IO
20
Mit jedem Katalysator wurde eine Lösung von 5 Volumprozent Chinolin in n-Heptan (8500 ppm N)
unter folgenden Bedingungen behandelt:
Temperatur. 3150C
Druck 35 atü
H2-Menge (einmaliger Durchgang) 1800 m3/m3
Der Stickstoffgehalt der bei Raumströmungsgeschwindigkeiten vor 1 und 2 V/V/Stunde erhaltenen
stabilisierten Flüssigprpdukte ist nachstehend angegeben:
35
40
Die Ergebnisse mit dem borbehandelten Katalysator entsprechen einer Stickstoffentfernung von 98
bis 99%.
B e is pie I 2
45
Die Stickstoffentfernung wurde in einem ähnlichen Versuch, wie er im Beispiel 1 beschrieben ist, mit
einem CoMo-Boroxyd-Aluminiumoxyd-Katalysator
(Katalysator D) durchgeführt, der 1,6% Co, 8*4% Mo und 18% B2O3 enthielt. Die mit diesem Katalysator
erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend den Ergebnissen gegenübergestellt, die mit dem Pt-Boroxyd-Aluminiumoxyd-Katalysator
(Katalysator C) erhalten wurden.
Katalysator D
315° C; 1 V/V/Std.
keine wesentliche Stickstoffentfernung; erhebliche Hydrierung zu
1,2,3,4-Tetrahydrochinolin
keine wesentliche Stickstoffentfernung; erhebliche Hydrierung zu
1,2,3,4-Tetrahydrochinolin
371°C; 1 V/V/Std.
spurenweise Stickstoffentfernung, teilweise
Ringöffnung unter Bildung eines aromatischen Amins
spurenweise Stickstoffentfernung, teilweise
Ringöffnung unter Bildung eines aromatischen Amins
427° C; 1 V/V/Std.
99%ige Stickstoffentfernung unter Umwandlung des Chinolins zu
n-Propylbenzol und
Propylcyclohexan
99%ige Stickstoffentfernung unter Umwandlung des Chinolins zu
n-Propylbenzol und
Propylcyclohexan
Claims (4)
1. Verfahren zur Entfernung von Stickstoffverbindungen aus Kohlenwasserstofffraktionen bis
zu einem Stickstoffgehalt unter 0,01 Gewichtsprozent durch hydrierende katalytische Behandlung
einer Kohlenwasserstofffraktion mit einem Schwefelgehalt von weniger als 0,05 Gewichtsprozent
bei Temperaturen von 204 bis 427° C und Drücken von 0 bis 140 atü in Gegenwart von Wasserstoff und eines Katalysators, der ein
Platingruppenmetall auf einem Träger enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein
saurer Katalysatorträger verwendet wird, der 50 bis 99 Gewichtsprozent Aluminiumoxyd und 1
bis 50 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Oxyde der Elemente der Gruppen III und IV
oder Phosphor (berechnet als Phosphorpentoxyd) oder Halogen (berechnet als elementares Halogen)
enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Gegenwart eines Katalysators
gearbeitet wird, der das Platingruppenmetall in einer Menge von 0,01 bis 5 Gewichtsprozent
des Gesamtkatalysators enthält.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger aus
Siliciumoxyd und/oder Bortrioxyd zusammen mit Aluminiumoxyd verwendet wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Raumströmungsgeschwindigkeiten
von 0,01 bis 10 V/V/Std. und Wasserstoffmengen von 90 bis 2700 m3/m3 gearbeitet
wird.
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