DE1568189C3 - Verfahren zur Entschwefelung von aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktionen - Google Patents
Verfahren zur Entschwefelung von aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltenden FraktionenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Entschwefelung von Fraktionen, die aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten,
durch Bindung des Schwefels an Nickel.
Häufig wird von aromatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere niedriger siedenden Aromaten, wie Benzol
und Toluol, bekanntlich ein sehr niedriger Schwefelgehalt verlangt. Beispielsweise ist es erwünscht, daß
Benzol für die Hydrierung zu Cyclohexan einen sehr niedrigen Schwefelgehalt hat, wenn bei dem angewendeten
Hydrierverfahren ein schwefelempfindlicher Katalysator, wie Nickel, verwendet wird.
Es ist ferner bekannt, daß Schwefel sich mit Nickel bei mäßigen Temperaturen und Drücken verbindet,
so daß es an sich möglich ist, Aromaten über Nickel zu entschwefeln. Ein solches Verfahren muß jedoch
in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführt werden, um für eine lange Zeit durchführbar zu sein. Es wird
angenommen, daß dies darauf zurückzuführen ist, daß der Schwefel in Form von organischen Schwefelverbindungen
vorliegt, die bei der Entfernung des Schwefels ungesättigte organische Radikale bilden, die auf
der Nickeloberfläche polymerisieren und dadurch deren katalytische Aktivität herabsetzen. Wenn Wasserstoff
vorhanden ist, werden diese ungesättigten Radikale zu unschädlichen gesättigten Kohlenwasserstoffen
hydriert. Durch die Notwendigkeit der Anwesenheit von Wasserstoff ergibt sich hierbei die
Gefahr einer Hydrierung der aromatischen Kohlenwasserstoffe; der praktische Wert eines Entschwefelungsverfahrens
über Nickel hängt somit davon ab, ob es möglich ist, Bedingungen zu finden, unter denen
die Entschwefelung ohne nennenswerte Hydrierung der aromatischen Kohlenwasserstoffe stattfindet.
Die Erfindung befaßt sich mit der Regelung des Wasserstoffpartialdrucks wenigstens während der Anfangsphase,
wenn das Nickel hohe Hydrieraktivität hat.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entschwefelung von aromatische Kohlenwasserstoffe
enthaltenden Fraktionen mit einem Schwefelgehalt von 1 bis 50 Gewichtsteilen pro Million ohne wesentliche
Hydrierung der aromatischen Kohlenwasserstoffe durch Überleiten der Fraktionen in flüssiger oder
dampfförmiger Phase in Gegenwart von Wasserstoff über Nickelträgerkatalysatoren, die 1 bis 50 Gewichtsprozent
Nickel — ausgedrückt als elementares Nickel — auf Sepiolith enthalten, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man die Bindung des Schwefels an das Nickel bei Temperaturen von 50 bis 2900C, bei Drücken von
ίο 0 bis 140 atü, einer Raumgeschwindigkeit von 0,05 bis
10 V/V/Std. und einem Verhältnis von Frisch wasserstoff zu Kohlenwasserstoff von 0,01:1 bis 0,5:1 Mol
durchführt, wobei man die Schwefelwasserstoffbildung möglichst niedrig hält und den Wasserstoffpartialdruck
so niedrig wählt, daß gerade eine Katalysatorentaktivierung vermieden wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in besonderem Maße zur Bereitung von Einsatzmaterialien für die
nachfolgende Hydrierung, beispielsweise in Gegenwart von Nickelkatalysatoren geeignet.
Die aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktionen müssen nicht ausschließlich aus Aromaten
bestehen. Wenn sie nicht ausschließlich aus aromatischen Kohlenwasserstoffen bestehen, werden gesättigte
Kohlenwasserstoffe als weitere Komponenten bevorzugt. Vorzugsweise enthält jedoch das Einsatzmaterial
wenigstens 95 Gewichtsprozent aromatische Kohlenwasserstoffe. Bevorzugt als aromatischer Kohlenwasserstoff
wird Benzol, und der folgenden Be-Schreibung der Entschwefelung liegt die Behandlung
von Benzol zu Grunde. Die Herstellung von Cyclohexan durch Hydrierung von Benzol ist ein wichtiges
technisches Verfahren, da Cyclohexan bei der Herstellung von Nylon, als Lösungsmittel und als Reaktionskomponente
in chemischen Synthesen verwendet wird. Für die Nylonherstellung und letztlich zur Faserherstellung
geeignetes Cyclohexan muß eine Reinheit von wenigstens 99,5% und einen Gesamt-Aromatengehalt
von höchstens 500 ppm haben. Das erfindungsgemäße Entschwefelungsverfahren ermöglicht die Behandlung
von Einsatzmaterialien, die 1 bis 500 ppm, vorzugsweise nicht mehr als 10 ppm Schwefel in beliebiger
Form einschließlich Thiophenschwefel enthalten. Einsatzmaterialien, die höhere Schwefelmengen enthalten,
können beliebigen bekannten Verfahren der katalytischen hydrierenden Entschwefelung unter Verwendung von Katalysatoren von schlechter Hydrieraktivität,
z. B. Kobalt- und Molybdänoxyd auf Aluminiumoxyd unterworfen werden, um den Schwefelgehalt auf
den gewünschten Wert zu senken, oder es können mehrere Entschwefelungsstufen gemäß der Erfindung
angewendet werden. Wenn eine vorherige hydrierende Entschwefelung vorgenommen wird, muß der gebildete
Schwefelwasserstoff entfernt werden, bevor das Einsatzmaterial mit dem Nickelträgerkatalysator beim
anschließenden Entschwefelungsprozeß nach dem Verfahren der Erfindung zusammengeführt wird. Es ist
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Produkte zu erhalten, die weniger als 1 ppm Schwefel
enthalten.
Die Angaben des Schwefelgehaltes in dieser Beschreibung gelten für gebundenen und ungebundenen
Schwefel, sind jedoch als Element ausgedrückt.
Nickel unterliegt der Entaktivierung durch schwefelhaltige Materialien, jedoch hat es eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Stoffen, die für die Hydrierung aromatischer Kohlenwasserstoffe verwendet werden. Die beim Verfahren gemäß der Erfindung ver-
Nickel unterliegt der Entaktivierung durch schwefelhaltige Materialien, jedoch hat es eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Stoffen, die für die Hydrierung aromatischer Kohlenwasserstoffe verwendet werden. Die beim Verfahren gemäß der Erfindung ver-
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wendeten Nickelträgerkatalysatoren enthalten als druck ergibt, der etwas über diesem Wert bei 2040C
Träger Sepiolith und werden gemäß dem britischen liegt.
Patent 899 652 hergestellt und aktiviert, Es wurde gefunden, daß die Regelung des Druckes
Der gemäß dem genannten britischen Patent herge- des in den Entschwefelungsreaktor eingeführten Wasstellte,
aus Nickel auf Sepiolith bestehende Katalysator 5 serstoffs im Falle eines frischen Katalysators zu einem
enthält 1 bis 50 Gewichtsprozent Nickel (ausgedrückt Durchgehen der Temperatur führen kann, da in diesem
als elementares Nickel), besonders jedoch 5 bis 25 Ge- Fall durch Zuführung des Wasserstoffs bis zu einem
wichtsprozent Nickel. Ein solcher Katalysator hat eine vorbestimmten Druck eine übermäßig hohe Menge
große Nickeloberfläche und hohe Aktivität und Selek- eingeführt werden muß. Daher wird beim Verfahren
tivität. Es wurde festgestellt, daß eine Schwefelauf- io gemäß der Erfindung die Mengenregelung angewendet,
nähme bis zu einem Schwefel-Nickel-Atomverhältnis Die Entschwefelungsreaktion kann in der Flüssigvon
wenigstens 0,75:1 stattfindet. Da die Schwefel- phase oder in der Dampfphase oder in gemischter
kapazität des Nickelträgerkatalysators hoch ist, wird Phase (Gas/Flüssigkeit) durchgeführt werden. Bevoreine
ausreichende Menge eingesetzt, um eine wirt- zugt wird das Arbeiten in der Dampfphase. Wenn in
schaftliche Katalysatorlebensdauer zu erzielen. Es 15 der Flüssigphase gearbeitet wird, wird der Reaktor
wurde gefunden, daß eine Lebensdauer von mehr als vorzugsweise mit aufwärts gerichteter Strömung be-1
Jahr bei Nickel auf Sepiolith unter Verwendung trieben. Der Katalysator kann als Festbett oder Wireines
Einsatzmaterials erzielbar ist, das 1,3 Gewichts- belschicht eingesetzt werden. Bei Verwendung der
teile Thiophenschwefel pro Million enthält. Wirbelschicht kann durch hohe Geschwindigkeiten der
Außer dem Erfordernis beim Entschwefelungsver- 20 Flüssigkeit Katalysator mit dem Produkt ausgetragen
fahren, daß eine gewisse Wasserstoffmenge vorhanden werden. In diesem Fall ist ein Absitzgefäß erforderlich,
sein muß, um eine Entaktivierung der Katalysator- um das Produkt wiederzugewinnen,
oberfläche zu verhindern, muß das Ausmaß der Hy- Die Entschwefelungsreaktion wird vorzugsweise in drierung zumindest dann, wenn die Katalysatorober- der Dampfphase durchgeführt werden, damit der fläche frisch ist, gesteuert werden, um zu verhindern, 25 Wasserstoffpartialdruck beim gewünschten niedrigen daß ein übermäßiger Temperaturanstieg stattfindet, Wert gehalten werden kann. Der maximale Anlagenda die Hydrierung von Benzol über Nickel eine exo- druck ist auf den Dampfdruck des Einsatzmaterials, therme Reaktion ist. Die nachstehend beschriebene z. B. des Benzols bei gewünschten Arbeitstemperatur Arbeitsweise stellt sicher, daß eine Hydrierung beim begrenzt. Bei 2040C ist somit der Anlagedruck auf Entschwefelungsprozeß nur in einem annehmbaren 30 etwa 14 atü und bei 232°C auf etwa 21 atü beschränkt. Umfange stattfindet und daß somit nur eine annehm- Das Arbeiten bei ziemlich hohen Temperaturen bebare Wärmemenge entwickelt wird. Die erforderliche deutet, daß die Schwefelkapazität und die Entschwefe-Wasserstoffmenge ist jedoch gering und wird, wie lungsaktivität des Katalysators höher sind und auch später erläutert werden wird, durch die Wahl eines der Gleichgewichts-Wasserstoffpartialdruck erhöht ist. geeigneten Wasserstoffpartialdrucks erreicht. 35 In der Praxis ist die Arbeitstemperatur durch den Die Gleichgewichtskonstanten können für die Re- Einsatz von Nebenreaktionen, wie Krackung, Isomeriaktion C6H6 + 3 H2 = C6H12 aus der bekannten freien sierung und Ringöffnung, eine obere Grenze gesetzt. Bildungsenergie von Benzol und Cyclohexan bei ver- Von diesen Reaktionen ist die Kackung die erheblichschiedenen Temperaturen berechnet werden. Unter ste. Von diesen Reaktionen ist die Krackung ide erhebder Annahme verschiedener Umsätze von Benzol zu 40 lichste. Wenn der Katalysator teilweise entaktviert ist, Cyclohexan ist es möglich, den Wasserstoffpartial- kann die Arbeitstemperatur erhöht werden, ohne daß druck beim Gleichgewicht zu berechnen und eine eine Nebenproduktbildung stattfindet,
graphische Darstellung des Wasserstoffpartialdrucks in Die Raumströmungsgeschwindigkeit sollte im EinAbhängigkeit von der Temperatur zu zeichnen. Diese klang mit dem erforderlichen Entschwefelungsgrad so Kurven sind in Fig. 2 dargestellt. Jede Kurve gilt für 45 hoch wie möglich sein. Unter Berücksichtigung der ein bestimmtes Verhältnis von Cyclohexan zu Benzol vorstehenden Ausführungen ist das Ausmaß der Hyin Molprozent. drierung der Aromaten auf nicht mehr als 10 Volum-Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß ein hoher Wasser- ■. prozent begrenzt. Geeignete Arbeitsbedingungen, mit stoffpartialdruck beim Gleichgewicht im Temperatur- denen dies erreicht wird, können aus den folgenden bereich über etwa 2040C selbst bei niedrigen Umsätzen 50 Bereichen gewählt werden:
vorliegt. Es wurde berechnet, daß bei einem Wasser- Temperatur 50 bis 290 °C
stoffpartialdruck von nur 0,035 kg/cm2 Wasserstoff in '" "(vorzugsweise' 75 bis 2500C)
wenigstens der lOOfachen Menge des Minimums vor- Druck 0 bis 140 atü
oberfläche zu verhindern, muß das Ausmaß der Hy- Die Entschwefelungsreaktion wird vorzugsweise in drierung zumindest dann, wenn die Katalysatorober- der Dampfphase durchgeführt werden, damit der fläche frisch ist, gesteuert werden, um zu verhindern, 25 Wasserstoffpartialdruck beim gewünschten niedrigen daß ein übermäßiger Temperaturanstieg stattfindet, Wert gehalten werden kann. Der maximale Anlagenda die Hydrierung von Benzol über Nickel eine exo- druck ist auf den Dampfdruck des Einsatzmaterials, therme Reaktion ist. Die nachstehend beschriebene z. B. des Benzols bei gewünschten Arbeitstemperatur Arbeitsweise stellt sicher, daß eine Hydrierung beim begrenzt. Bei 2040C ist somit der Anlagedruck auf Entschwefelungsprozeß nur in einem annehmbaren 30 etwa 14 atü und bei 232°C auf etwa 21 atü beschränkt. Umfange stattfindet und daß somit nur eine annehm- Das Arbeiten bei ziemlich hohen Temperaturen bebare Wärmemenge entwickelt wird. Die erforderliche deutet, daß die Schwefelkapazität und die Entschwefe-Wasserstoffmenge ist jedoch gering und wird, wie lungsaktivität des Katalysators höher sind und auch später erläutert werden wird, durch die Wahl eines der Gleichgewichts-Wasserstoffpartialdruck erhöht ist. geeigneten Wasserstoffpartialdrucks erreicht. 35 In der Praxis ist die Arbeitstemperatur durch den Die Gleichgewichtskonstanten können für die Re- Einsatz von Nebenreaktionen, wie Krackung, Isomeriaktion C6H6 + 3 H2 = C6H12 aus der bekannten freien sierung und Ringöffnung, eine obere Grenze gesetzt. Bildungsenergie von Benzol und Cyclohexan bei ver- Von diesen Reaktionen ist die Kackung die erheblichschiedenen Temperaturen berechnet werden. Unter ste. Von diesen Reaktionen ist die Krackung ide erhebder Annahme verschiedener Umsätze von Benzol zu 40 lichste. Wenn der Katalysator teilweise entaktviert ist, Cyclohexan ist es möglich, den Wasserstoffpartial- kann die Arbeitstemperatur erhöht werden, ohne daß druck beim Gleichgewicht zu berechnen und eine eine Nebenproduktbildung stattfindet,
graphische Darstellung des Wasserstoffpartialdrucks in Die Raumströmungsgeschwindigkeit sollte im EinAbhängigkeit von der Temperatur zu zeichnen. Diese klang mit dem erforderlichen Entschwefelungsgrad so Kurven sind in Fig. 2 dargestellt. Jede Kurve gilt für 45 hoch wie möglich sein. Unter Berücksichtigung der ein bestimmtes Verhältnis von Cyclohexan zu Benzol vorstehenden Ausführungen ist das Ausmaß der Hyin Molprozent. drierung der Aromaten auf nicht mehr als 10 Volum-Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß ein hoher Wasser- ■. prozent begrenzt. Geeignete Arbeitsbedingungen, mit stoffpartialdruck beim Gleichgewicht im Temperatur- denen dies erreicht wird, können aus den folgenden bereich über etwa 2040C selbst bei niedrigen Umsätzen 50 Bereichen gewählt werden:
vorliegt. Es wurde berechnet, daß bei einem Wasser- Temperatur 50 bis 290 °C
stoffpartialdruck von nur 0,035 kg/cm2 Wasserstoff in '" "(vorzugsweise' 75 bis 2500C)
wenigstens der lOOfachen Menge des Minimums vor- Druck 0 bis 140 atü
handen ist, das zur Verhinderung einer Entaktivierung /" (^nigsweise' 7 bis 35 atü)
der Katalysatoroberflache durch Polymerisation erfor- 55 Raumströmunes
derlich ist. Obwohl in Fig. 2 nicht dargestellt, kann geschwindigkeit 0,05 bis 10 V/V/Std.
ein Wasserstoffpartialdruck, der zur Verhinderung der (vorzugsweise 0,2 bis 5,0 V/V/Std.)
Entaktivierung der Nickeloberfläche genügt, bereits Molverhältnis von zugeführbe.
Temperaturen von etwa 5O0C erreicht werden tem Wasserstoff zu Koh-Em
Umsatz von 5 Molprozent kann als zufrieden- 60 ^wasserstoff, bezogen
stellender Kompromiß zwischen der Notwendigkeit der auf den Gesamteinsatz ... .0,01:1 bis 0,5:1
Vermeidung einer übermäßigen Hydrierung und dem (vorzugsweise 0,05 bis 0,2:1)
Erfordernis eines ausreichenden Wasserstoffpartialdrucks angesehen werden. Eine Betrachtung von Stattfindende Temperaturerhöhungen liegen in dem Fig. 2 zeigt, daß bei einer solchen Umsatzhöhe ein 65 genannten Bereich. Die Austrittstemperatur des Reak-Wasserstoffpartialdruck von 0,035 kg/cm2 bei 204°C tors darf somit die obere Grenze des Bereichs nicht erhalten wird. Es ist ersichtlich, daß sich bei einem übersteigen, und die Eintrittstemperatur muß oberhalb Umsatz von 10 Molprozent ein Wasserstoffpartial- der unteren Grenze liegen. Ebenso gilt die obere Grenze
stellender Kompromiß zwischen der Notwendigkeit der auf den Gesamteinsatz ... .0,01:1 bis 0,5:1
Vermeidung einer übermäßigen Hydrierung und dem (vorzugsweise 0,05 bis 0,2:1)
Erfordernis eines ausreichenden Wasserstoffpartialdrucks angesehen werden. Eine Betrachtung von Stattfindende Temperaturerhöhungen liegen in dem Fig. 2 zeigt, daß bei einer solchen Umsatzhöhe ein 65 genannten Bereich. Die Austrittstemperatur des Reak-Wasserstoffpartialdruck von 0,035 kg/cm2 bei 204°C tors darf somit die obere Grenze des Bereichs nicht erhalten wird. Es ist ersichtlich, daß sich bei einem übersteigen, und die Eintrittstemperatur muß oberhalb Umsatz von 10 Molprozent ein Wasserstoffpartial- der unteren Grenze liegen. Ebenso gilt die obere Grenze
liegen. Ebenso gilt die obere Grenze für die erhöhte Temperatur, die, wenn das Nickel geschwefelt ist, im
Vergleich zu der bei frischem Nickel anwendbaren Temperatur ohne wesentliche Nebenproduktbildung
angewendet werden kann.
Es ist möglich, die Reaktionsbedingungen für die Entschwefelung für Benzol so einzustellen, daß beispielsweise
ein Gleichgewichts-Wasserstoffpartialdruck von etwa 0,7 kg/cm2 erreicht wird. Ein Wasserstoffpartialdruck
von 0,0007 bis 0,7 kg/cm2 kann jedoch angewendet werden, bis das Schwefel-Nickel-Atomverhältnis
0,1:1 übersteigt.
Wenn das Produkt der Reaktion unmittelbar in normalerweise flüssiges Produkt und Wasserstoff in
einem Abschneider getrennt werden muß, der zumindest beim Reaktionsdruck betrieben wird (z. B. in
einem üblichen Hochdruckabscheider), ist die Arbeitsweise, die in der deutschen Patentschrift 1542 027
der Anmelderin beschrieben ist, besonders vorteilhaft. Das Problem liegt darin, daß die Wasserstoffmenge,
die sich in Benzol im Abscheider löst, möglicherweise nicht sehr unterschiedlich von der Gesamtmenge des
vorhandenen Wasserstoffs ist, und daß unter diesen Umständen der Anstieg des Drucks bis zu dem erforderlichen
Reaktionsdruck langsam erfolgt und eine endliche Grenze hat. In der vorstehend genannten
Patentschrift wird eine Arbeitsweise beschrieben, bei der zusätzlicher Wasserstoff oder ein anderes Gas dem
Abscheider zugeführt wird, wodurch diese Schwierigkeit umgangen wird.
Wenn jedoch das hier beschriebene Entschwefelungsverfahren ein Teil eines Gesamtverfahrens sein soll,
d. h. eines Verfahrens, bei dem das entschwefelte Material unter Druck und in Gegenwart von Wasserstoff
weiterverarbeitet wird, kann dies durch direkte Verbindung ohne die Notwendigkeit eines Hochdruckabscheiders
geschehen.
Bis zu 2 ppm Schwefel enthaltendes Material aus dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen
Entschwefelungsprozeß kann anschließend dann über Nickel auf Trägermaterial in zwei Stufen hydriert werden.
Der beim Verfahren gemäß der Erfindung verwendete Wasserstoff kann technisch rein sein, oder es
kann ein Gasgemisch aus einem Raffinerieprozeß, z. B. das Restgas aus einer mit Wasserdampf betriebenen
Reformieranlage, das gleichzeitig Methan enthält, oder Abgas aus der katalytischen Reformierung verwendet
werden. Gase, die zwei oder mehr Kohlenstoffatome im Molekül enthalten, können verwendet werden, vorausgesetzt,
daß die Reaktionsbedingungen, insbesondere die Temperatur, sorgfältig so geregelt werden,
daß in Gegenwart von frischem Nickel ein Durchgehen der Temperatur vermieden wird. Das Gas enthält
vorzugsweise wenigstens 50 Molprozent Wasserstoff, zweckmäßig 70 bis 99 Molprozent Wasserstoff.
Das Verfahren hat unter anderem den Vorteil, daß Wasserstoff, der bei der Dampfreformierung von Erdgas
oder Naphtha anfällt, ohne zusätzliche Gasverdichtung verwendet werden kann.
Das Verfahren der Erfindung wird im Rahmen eines Kombinationsverfahrens, bei dem Benzol gemäß dem
vorstehend beschriebenen Verfahren entschwefelt und das entschwefelte Benzol anschließend hydriert wird,
in Fig. 1 als vereinfachtes Fließschema dargestellt.
Bei der dargestellten Ausführungsform tritt Benzol durch die Leitung 1 und düe Pumpe 2 und Wasserstoff
oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch durch die Leitung 3 und das Ventil 4 in das System ein. Das
Gemisch gelangt in einen Entschwefelungsreaktor 6 und von dort in den Hauptrekator 7. Wasserstoff zur
Ergänzung wird über die Leitung 3 und ein weiteres Ventil 4 zugeführt. Vom Hauptreaktor 7 werden
Cyclohexan, restliches nicht umgesetztes Benzol und überschüssiger Wasserstoff in einen Hochdruckabscheider
8 eingeführt, aus dem das Cyclohexan-Benzol-Gemisch durch die Leitung 5 und ein Ventil 4 gegebenenfalls
zur Eintrittsleitung 1 zurückgeführt werden, um den Wasserstoffpartialdruck im Entschwefelungsreaktor zu regeln. Das Gas wird durch die Leitung 9
und das Cyclohexan-Benzol-Gemisch durch die Pumpe 11 und die Leitung 10 im Kreislauf geführt. Ein kleinerer
Anteil des Cyclohexan-Benzol-Gemisches wird durch die Leitung 12 und ein Ventil 4 zum Endreaktor
13 und von dort zu einem Hochdruckabscheider 14 geführt, von dem als Produkt anfallendes Cyclohexan
durch die Leitung 15 zur Lagerung gelangt, während das Gas aus dem Abscheider 14 zum Hauptreaktor
zurückgeführt wird. Bei Verwendung eines Gasgemisches können inerte Bestandteile an einer Stelle der
Leitung zwischen dem Abscheider 8 und der Leitung 9 abgeblasen werden, da das aus dem Abscheider 8
austretende Gas einen höheren Gehalt an inerten Bestandteilen hat als das aus dem Abscheider 14
austretende Gas. Wie in der Abbildung dargestellt, kann Ergänzungswasserstoff durch die Leitung 3 direkt
in den Endreaktor eingeführt werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsiorm
werden folgende typischen Arbeitsbedingungen angewendet: Einheitlicher Druck in jedem Reaktor 14 atü,
Temperatur im Entschwefelungsreaktor 204 bis 260°C, im Hauptreaktor 93 bis 2500C und im Endreaktor 160
bis 22O0C, Raumströmungsgeschwindigkeit in jedem Reaktor 1 V/V/Std., Nickel auf Sepiolith als Katalysator
für die Entschwefelung und für die Hydrierung. Als Gas kann der aus der mit Wasserdampf betriebenen
Reformieranlage anfallende Wasserstoff verwendet werden, der eine Reinheit von 95% hat und bei
17,5 atü zugeführt wird, und zur Regelung der Temperatur des Hauptreaktors wird 95%iges Cyclohexan
bei einem Kreislaufverhältnis zum Frischeinsatz von 3,5:1 bis 4,0:1 (bezogen auf Gewicht) im Kreis geführt.
Unter Erzielung eines Umsatzes von 95 % in der Haupthydrierstufe und bei Vollendung der Umwandlung im
Endreaktor wird ein Cyclohexanprodukt, das nur 1 Gewichtsteil Benzol pro Million enthält, ohne
wesentliche Entaktivierung des Nickel-Spiolith-Kata-
lysators erhalten. .
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert. ■
Der Schwefelgehalt von Benzol wurde über einem aus Nickel auf Sepiolith bestehenden Katalysator
unter den folgenden Bedingungen von 1,3 auf 0,2 ppm gesenkt:
Druck... 14 atü
Temperatur 232 0C (maximal)
Raumströmungsgeschwindigkeit 1,0 V/V/Std.
Eintrittsgas Wasserstoff
Eintrittsgas Wasserstoff
" Molverhältnis von zugeführtem
H2 zu Kohlenwasserstoff . 0,1:1
Sekundäres Gas zum Hochdruckabscheider Wasserstoff
Menge des sekundären Gases als
Molverhältnis von H2 zu Kohlenwasserstoff 0,05:1
Molverhältnis von H2 zu Kohlenwasserstoff 0,05:1
Während dieses Verfahrens wurde die Hydrierung von Benzol zu Cyclohexan auf etwa 3,5 Gewichtsprozent
begrenzt. Diese Hydrierreaktion rief einen leichten Temperaturanstieg von etwa 17 0C über eine
kurze Strecke des Katalysatorbetts hervor. Dieser Teil des Katalysatorbetts wird als »heiße Stelle« bezeichnet.
Mit fortschreitendem Betrieb vergiftete der aufgenommene Schwefel den Katalysator am oberen Ende des
Bettes und entaktivierte ihn für die Benzolhydrierung.
Demzufolge wanderte die Stelle, an der die Hydrierreaktion stattfand, allmählich im Bett nach unten.
Dies wurde durch Beobachtung der Lage der »heißen Stelle« im Reaktor verfolgt.
Der Versuch wurde unter diesen Bedingungen bis zu einer Laufzeit von 1007 Stunden fortgesetzt. Zu
diesem Zeitpunkt war die Temperatur auf 2210C gefallen.
Bei dieser Temperatur betrug der Schwefelgehalt des Produkts 0,/ ppm. Der Versuch wurde
unter diesen Bedingungen bis zu einer Laufzeit von 4400 Stunden fortgesetzt. Bis zu diesem Zeitpunkt
ίο war die »heiße Stelle« um 39% im Katalysatorbett nach unten gewandert. Wenn dies mit der gleichen
Geschwindigkeit weiter von statten gehen würde, würde die Katalysatorlebensdauer 11300 Stunden oder 67
Wochen betragen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
409 521/399
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Entschwefelung von aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktionen mit einem Schwefelgehalt von 1 bis 50 Gewichtsteilen pro Million ohne wesentliche Hydrierung der aromatischen Kohlenwasserstoffe durch Überleiten der Fraktionen in flüssiger oder dampfförmiger Phase in Gegenwart von Wasserstoff über Nickelträgerkatalysatoren, die 1 bis 50 Gewichtsprozent Nickel — ausgedrückt als elementares Nickel — auf Sepiolith enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bindung des Schwefels an das Nickel bei Temperaturen von 50 bis 2900C, bei Drücken von 0 bis 140 atü, einer Raumgeschwindigkeit von 0,05 bis 10 V/V/Std. und einem Verhältnis von Frischwasserstoff zu Kohlenwasserstoff von 0,01:1 bis 0,5:1 Mol durchgeführt, wobei man die Schwefelwasserstoffbildung möglichst niedrig hält und den Wasserstoffpartialdruck so niedrig wählt, daß gerade eine Katalysatorentaktivierung vermieden wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB41940/65A GB1141809A (en) | 1965-10-04 | 1965-10-04 | Improvements relating to the desulphurisation and hydrogenation of aromatic hydrocarbons |
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---|---|
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DE1568189A Expired DE1568189C3 (de) | 1965-10-04 | 1966-10-01 | Verfahren zur Entschwefelung von aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktionen |
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