DE2103027C3 - Process for refining a hydrocarbon material containing heptane-insoluble asphaltenes - Google Patents

Process for refining a hydrocarbon material containing heptane-insoluble asphaltenes

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DE2103027C3 DE19712103027 DE2103027A DE2103027C3 DE 2103027 C3 DE2103027 C3 DE 2103027C3 DE 19712103027 DE19712103027 DE 19712103027 DE 2103027 A DE2103027 A DE 2103027A DE 2103027 C3 DE2103027 C3 DE 2103027C3
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Description

Roherdöle sowie besonders aus Teersanden extrahierte Schweröle, getoppte oder reduzierte Rohöle und Vakuumrückstände, die alle gewöhnlich als Schwarzöle bezeichnet werden, enthalten große Mengen hochmolekularer Schwefelverbindungen und außerdem Stickstoffverbindungen, hochmolekulare metallorganische Komplexe, hauptsächlich solche von Nickel und Vanadin, und Asphaltene.Raw oils and especially extracted from tar sands Heavy oils, topped or reduced crude oils, and vacuum residues, all commonly known as black oils contain large amounts of high molecular weight sulfur compounds and also nitrogen compounds, high molecular weight organometallic complexes, mainly those of nickel and vanadium, and asphaltenes.

Derartige Kohlenwasserstoffmaterialien wurden bisher durch Flüssigphasenhydrierung oder Dampfphasenoder Gemischtphasenhydrocracken raffiniert. Ersterer Verfahrenstyp führt zwar zu einer wirksamen Umwandlung wenigstens eines Teils der öllöslichen metallurganischen Komplexe, ist aber relativ unwirksam bezüglich der Asphaltene, was zu deren Ausflockung und Agglomerierung führt. Die Crackverfahren andererseits führen schnell zu einer Katalysatordeaktivierung durch Ablagerung von Koks und metallhaltigen Verunreinigungen. Such hydrocarbon materials have heretofore been obtained by liquid phase hydrogenation or vapor phase or Mixed phase hydrocracking refined. The former type of procedure leads to an effective conversion at least a portion of the oil-soluble metallurgical complexes, but is relatively ineffective with respect to the asphaltenes, which leads to their flocculation and agglomeration. The cracking process, on the other hand quickly lead to catalyst deactivation due to the deposition of coke and metal-containing impurities.

Aus der US-PS 13 65 463 ist ein Verfahren zum Hydroraffinieren von Roherdölen mit Hilfe von vanadinhaltigen Katalysatoren bekannt, wobei als solche Vanadylacetylacetonat oder ein kolloidal verteiltes Vanadinsulfid verwendet werden. Die Verwendung von nichtstöchiometrischen Vanadinsulfiden läßt sich dieser Veröffentlichung aber nicht entnehmen.From US-PS 13 65 463 a process for hydrofining crude oils with the aid of Vanadine-containing catalysts known, as such vanadyl acetylacetonate or a colloidally distributed Vanadium sulfide can be used. The use of non-stoichiometric vanadium sulfides can be but not inferred from this publication.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand nun darin, ein gegenüber dem Stand der Technik besseres Verfahren zum Raffinieren eines heptanunlösliche Asphaltene enthaltenden Kohlenwasserstoffmaterials zu bekommen, das bessere Ausbeuten an einem flüssigen Kohlenwasserstoffprodukt und möglichst geringe Ablagerungen in der Reaktionszone ergibt.The object on which the invention is based was now to provide a compared to the prior art Technique of a better method for refining a hydrocarbon material containing heptane-insoluble asphaltenes to get the better yields of a liquid hydrocarbon product and results in the least possible deposits in the reaction zone.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Raffinieren eines heptanunlösliche Asphaltene enthaltenden Kohlenwasserstoffmaterials in einem kolloidalen Gemisch mit einem trägerfreien Schwefel-Vanadinkaialysator bei einer Temperatur von 325 bis 500cC, unter einem Druck von 69 bis 273 at mit Wasserstoff ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator nichtstochiometrisches Vanadinsulfid mit einem Atomverhältnis von Schwefel zu Vanadin im Bereich von 0,8 :1 bis 1,8 :1 verwendetThe inventive method for refining a heptane-insoluble asphaltenes-containing hydrocarbon material in a colloidal mixture with a carrier-free sulfur-vanadium caialyzer at a temperature of 325 to 500 c C, under a pressure of 69 to 273 at with hydrogen is characterized in that the catalyst used is non-stoichiometric vanadium sulfide with an atomic ratio of sulfur to vanadium in the range of 0.8: 1 to 1.8: 1

Als Kohlenwasserstoffmaterialien kann man zweckmäßig solche mit spezifischen Gewichten bei 15,6°/ 15,6° C größer als 0,934 verwenden, wovon ein großer Teil ein spezifisches Gewicht größer als 1,0 hat und 10 • oder mehr Volum-% oberhalb von etwa 566°C sieden.As hydrocarbon materials one can expediently those with specific gravity at 15.6 ° / Use 15.6 ° C greater than 0.934, of which a large one Part has a specific gravity greater than 1.0 and boils 10 • or more volume% above about 566 ° C.

H) Ein spezielles Beispiel solcher Materialien ist ein Bodenprodukt eines Vakuumturmes mit einem spezifischen Gewicht von 1,021, mit einem Gehalt von 4,05Gew.-% Schwefel und 23,7 Gew.-% Asphaltenen oder ein Vakuumrückstand mit einem spezifischen Gewicht von 1,009, mit einem Gehalt von 3,0 Gewichts-% Schwefel und 4,3 ppm Stickstoff, wobei 20,0% bei einer Destillationstemperatur von 568°C übergehen. Bei dem Raffinieren nach der Erfindung werden unlösliche Asphaltene in normalerweise flüssige Produkte überführt, die niedriger sieden und in Kohlenwasserstoffen löslich sind. Schwefel- und Stickstoffverbindungen werden in Schwefelwasserstoff und Ammoniak überführt.H) A specific example of such materials is a Bottom product of a vacuum tower with a specific gravity of 1.021, containing 4.05 wt% sulfur and 23.7 wt% asphaltenes or a vacuum residue with a specific Weight of 1.009, containing 3.0% by weight of sulfur and 4.3 ppm of nitrogen, with 20.0% pass over at a distillation temperature of 568 ° C. In refining according to the invention converts insoluble asphaltenes into normally liquid products that boil lower and into hydrocarbons are soluble. Sulfur and nitrogen compounds are converted into hydrogen sulfide and ammonia convicted.

Das in dem ertindungsgemäß trägerfrei verwendetenThat in the inventively used carrier-free

2r> Katalysator vorliegende Atomverhältnis von Schwefel zu Vanadin in dem angegebenen Bereich kann darauf beruhen, daß ein Gemisch von Vanadinsulfiden mit unterschiedlichen Atomverhältnissen von Schwefel zu Vanadin vorliegt.2 r > catalyst present atomic ratio of sulfur to vanadium in the specified range can be based on the fact that a mixture of vanadium sulfides with different atomic ratios of sulfur to vanadium is present.

ίο Obwohl für Vanadin vier Oxidationsstufen bekannt sind, sind nur drei stöchiometrischt Vanadinsulfide ausreichend stabil, nämlich Vanadinmonosulfid VS, Vanadinsesquisulfid V2Sj und Vanadinpentasulfid V2S5.ίο Although four oxidation states are known for vanadium, only three stoichiometric vanadium sulfides are sufficiently stable, namely vanadium monosulfide VS, vanadium sesquisulfide V 2 Sj and vanadium pentasulfide V2S5.

Zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendetenFor the production of those used according to the invention

Jj nichtstöchiometrischen Vanadinsulfide ist es zweckmäßig, zunächst Vanadintetrasulfid herzustellen, indem man Vanadinpentoxid in Schwefeldioxid und Wasser reduziert und das dabei erhaltene feste Vanadylsulfattrihydrat mit Schwefelwasserstoff bei 250 bis 3500C, beispielsweise bei 3000C, behandelt. Dieses Vanadintetrasulfid wird nun vorzugsweise in einer Menge von 1,5 bis 25 Gew.-%, berechnet als elementares Vanadin, dem zu raffinierenden Kohlenwasserstoffmaterial zugemischt, worin das Tetrasulfid mit dem im Kohlenwasser-Jj nonstoichiometric Vanadinsulfide it is expedient first to prepare Vanadintetrasulfid by reducing vanadium pentoxide in sulfur dioxide and water, and the thus obtained solid Vanadylsulfattrihydrat with hydrogen sulfide at 250 to 350 0 C, for example at 300 0 C treated. This vanadium tetrasulfide is now preferably added to the hydrocarbon material to be refined in an amount of 1.5 to 25% by weight, calculated as elemental vanadium, in which the tetrasulfide is mixed with the hydrocarbon in the hydrocarbon

ii stoffstrom enthaltenen Wasserstoff zu nichtstöchiometrischem Vanadinsulfid reduziert wird. Dabei liegt das Vanadintetrasulfid zweckmäßig in feinzerteilter Form vor, wie mit einer Teilchengröße von 0,07 bis 0,15 mm.
Obwohl das Vanadintetrasulfid auch vor der Aufschlämmung in dem Kohlenwasserstoffmatcrial reduziert werden kann, ist das hier geschilderte Verfahren /weckmäßiger, da das Vanadintetrasulfid oberhalb JOO C instabil ist und eine Reduktion erleichtert wird, wenn es in dem Beschickungsmaterial aufgeschlämmt
ii material stream contained hydrogen is reduced to non-stoichiometric vanadium sulfide. The vanadium tetrasulfide is expediently in finely divided form, such as with a particle size of 0.07 to 0.15 mm.
Although the vanadium tetrasulfide can also be reduced prior to slurrying in the hydrocarbon material, the method outlined herein is more convenient because the vanadium tetrasulfide is unstable above 100 ° C. and reduction is facilitated when slurried in the feedstock

■» vorliegt.■ »is available.

Die Beschickung aus Kohlenwasscrstoffmaterial mit darin aufgeschlämmtem Katalysator wird mit dem Wasserstoff in einem solchen Verhältnis vermischt, daß 1780 bis 17 800 Volumteile H2Je Volumteil des flüssigenThe charge of hydrocarbon material with catalyst suspended in it is mixed with the hydrogen in such a ratio that 1780 to 17,800 parts by volume of H 2 per part by volume of the liquid

Mi Beschickungsmaterials vorliegen. Die Temperatur des Beschickungsgemisches wird auf den am Einlaß der Reaktionszone erwünschten Wert gebracht. Da die in der Reaktionszone ablaufenden Umsetzungen in der Hauptsache exotherm sind, ist die AuslaßtemperaturMi feed material is available. The temperature of the The feed mixture is brought to the level desired at the inlet to the reaction zone. Since the in the reactions taking place in the reaction zone are mainly exothermic, is the outlet temperature

h. höher als die Einlaßtemperatur. Wenn die Einlaßtemperatur im Bereich von 325 bis 380"C eingestellt wird, wird die Verwcil/eit in der Reaktions/one so gewählt, daß die Auslauf temperatur nicht höher als 500cC liegt. GuteH. higher than the inlet temperature. If the inlet temperature is set in the range from 325 to 380 "C, the use in the reaction / one is chosen so that the outlet temperature is not higher than 500 c C. Good

Ergebnisse bekommt man, wenn der Temperaturgradient bei 380 bis 4500C liegt. Die Reaktionszone wird vorzugsweise auf einem Druck von 103 bis 273 at gehalten.Results are obtained when the temperature gradient is located at 380 and 450 0 C. The reaction zone is preferably maintained at a pressure of from 103 to 273 atm.

Ein Aufstromsystem ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders zweckmäßig, da der extrem schwere Anteil des Beschickungsmaterials eine längere Verweilzeit in der Reaktionszone bedingt, man einen größeren Umwandlungsgrad bekommt und der Wasserstoff niedrigersiedende Produkte aus dem Reaktionsgemisch ausstreift. Auch kann das schwere umgesetzte Asphaltenmaterial vom Boden der Reaktionszone zusammen mit den festen Vanadinsulfidteilchen abgezogen werden. Der flüssige Produktauslauf, der destillierbare Kohlenwasserstoffe zusammen mit Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Ammoniak und einer kleineren Menge normalerweise gasförmiger Kohlenwasserstoffe, wie Methan, Äthan und Propan, enthält, wird von der Spitze der Reaktionszone abgenommen. Dieser Produktauslauf kann in einem Schnellverdampfungssystem, das bei im wesentlichen dem gleichen Druck wie die Reaktionszone in einer ersten Stufe und bei im wesentlichen vermindertem Druck in einer zweiten Stufe arbeitet, in eine Dampfphase, von der der Hauptteil unterhalb 427°C siedet, und eine flüssige, 2r> oberhalb 427° C siedende Phase getrennt werden. Letztere kann rückgeführt und mit frischem Beschikkungsmaterial vereinigt werden und dient dabei als Verdünnungsmittel für die Beschickung, oder sie kann dazu verwendet werden, die Einführung von frischem )o und/oder regeneriertem Katalysator in die Reaktionszone im Gemisch mit dem Beschickungsmaterial zu erleichtern.An upflow system is particularly useful in the process according to the invention, since the extremely heavy portion of the feed material results in a longer residence time in the reaction zone, a higher degree of conversion is obtained and the hydrogen stripes lower-boiling products from the reaction mixture. Also, the heavily reacted asphaltene material can be withdrawn from the bottom of the reaction zone along with the solid vanadium sulfide particles. The liquid product effluent, which contains distillable hydrocarbons along with hydrogen, hydrogen sulfide, ammonia and a minor amount of normally gaseous hydrocarbons such as methane, ethane and propane, is removed from the top of the reaction zone. This product outlet can in a flash evaporation system, which operates at essentially the same pressure as the reaction zone in a first stage and at essentially reduced pressure in a second stage, in a vapor phase, of which the main part boils below 427 ° C, and a liquid , 2 r > phase boiling above 427 ° C can be separated. The latter can be recycled and combined with fresh feed to serve as a diluent for the feed, or it can be used to facilitate the introduction of fresh and / or regenerated catalyst into the reaction zone in admixture with the feed.

Die hauptsächlich dampfförmige Phase wird in eine Hochdrucktrennvorrichtung bei einer Temperatur von J5 16 bis 49°C geschickt, worin eine wasserstoffreiche Gasphase abgetrennt und zusammen mit Ergänzungswasserstoff in das Raffinierverfahren zurückgeführt wird. Die normalerweise flüssige Phase aus der Hochdrucktrennvorrichtung, die etwa Butane enthält, wird einer Fraktionierung unterzogen, um ein für weitere Behandlung geeignetes Beschickungsmaterial zu bekommen.The mainly vapor phase is separated into a high pressure separator at a temperature of J5 16 to 49 ° C, in which a hydrogen-rich gas phase is separated off and returned to the refining process together with make-up hydrogen will. The normally liquid phase from the high pressure separator, which contains about butane, is subjected to fractionation to give a feed suitable for further treatment to get.

Das Bodenprodukt des Schnellverdampfungssystems kann insgesamt zurückgeführt und mit frischem v-, Kohlenwasserstoffbeschickungsinaterial vereinigt werden, doch ist es zweckmäßig, einen Nebenstrom, der wenigstens etwa 10,0 Gewichts-% des verwendeten Katalysators enthält, abzuziehen. Der Katalysator kann mit irgendeiner üblichen Einrichtung, wie durch so Filtration, mit Absetztanks oder mit einer Reihe von Zentrifugen, von der-flüssigen Kohlenwasserstoffphase abgetrennt werden. Eine gleiche Menge von frischem oder regeneriertem Katalysator wird dann zugesetzt, um die Katalysatorkonzentration in der Aufschläm- v> mung aufrecht zu halten. Der mit dem Nebenstrom abgezogene Katalysator wird etwa durch mehrere Filtrationen getrennt und mit Methylnaphthalin gewaschen, um restliche lösliche Kohlenwasserstoffe aus dem Katalysatorschlamm zu entfernen. Andere hierfür wi geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise n-Heptan, Benzol oder Toluol. Der Rest des Katalysatorschlammes wird in Luft erhitzt, um Vanadinpentoxid zu erhalten, das mit Schwefeldioxid und Wasser wieder unter Bildung von Vanadylsiilfat reduziert wird. ι,ίThe bottom product of the flash system can be recycled in its entirety and combined with fresh hydrocarbon feed, but it is convenient to withdraw a sidestream containing at least about 10.0% by weight of the catalyst used. The catalyst can be separated from the liquid hydrocarbon phase by any conventional means such as filtration, settling tanks, or a variety of centrifuges. An equal amount of fresh or regenerated catalyst is then added to maintain the catalyst concentration in the slurry. The catalyst withdrawn with the sidestream is separated, for example, by several filtrations and washed with methylnaphthalene in order to remove residual soluble hydrocarbons from the catalyst sludge. Other solvents suitable for this purpose are, for example, n-heptane, benzene or toluene. The remainder of the catalyst slurry is heated in air to obtain vanadium pentoxide which is reduced again with sulfur dioxide and water to form vanadyl silfate. ι, ί

Vergleichsbeispiel 1
Als Kohlenwasserstoffmaterial wurde ein Rohöl mit den folgenden Eigenschaften verwendet:
Comparative example 1
The hydrocarbon material used was a crude oil with the following properties:

Spezifisches Gewicht bei 15,6°C 1,014Specific weight at 15.6 ° C 1.014

Mittleres Molekulargewicht 630Average molecular weight 630

Heptanunlösliches,Gew.-% 16,8Heptane insolubles, wt% 16.8

Schwefel, Gew. % 6,4Sulfur, wt% 6.4

Stickstoff, ppm 6585Nitrogen, ppm 6585

Gesamtmenge Metalle, ppm 1410Total amount of metals, ppm 1410

Eine Engler-Vakuumdestillation zeigte einen Anfangssiedepunkt von 279° C und eine Destillationstemperatur für 30,0 Vol.-% bei 488°C, wobei 41,0% bei etwa 566° C destillierbar waren.An Engler vacuum distillation showed an initial boiling point of 279 ° C and a distillation temperature for 30.0% by volume at 488 ° C, with 41.0% being distillable at about 566 ° C.

In diesem Rohöl wurde stöchiometrisches VS suspendiert, und danach wurde das Rohöl in aufströmender Betriebsweise behandelt, indem 75 g/Stunde bei einer Temperatursteigerung von 370 auf 440° C in einen Reaktionskessel eingespeist wurden. Der Druck betrug 205 Atmosphären und die Wasserstoffmenge 2680 Volumteile Gas je Volumteil Flüssigkeit. Der Reaktionskessel bestand aus Keramikmaterial mit einer Porzellanglasur auf Titanbasis ausgekleidet, um eine Verminderung der Ablagerungsmenge auf den Innenwandungen zu erhalten.Stoichiometric VS was suspended in this crude, and thereafter the crude became in rising Treated mode of operation by 75 g / hour at a temperature increase from 370 to 440 ° C in a Reaction kettle were fed. The pressure was 205 atmospheres and the amount of hydrogen was 2680 parts by volume Gas per part by volume of liquid. The reaction kettle was made of ceramic material with a porcelain glaze Lined on a titanium base to reduce the amount of deposits on the inner walls to obtain.

Die Anfangsergebnisse waren relativ gut: 97,0% der Asphaltene wurden umgewandelt, 98,0% der metallischen Verunreinigungen, 72,0% des Schwefels und 58,0% des Stickstoffs wurden entfernt. Nach 28stündigem Arbeiten jedoch fiel der Druck in dem Reaktor. Nach weiteren 30 Stunden machte ein Druckunterschied von etwa 17 Atmosphären eine Unterbrechung des Arbeiiens erforderlich. Eine Betrachtung des Innern des Reaktors zeigte einen schweren Niederschlag auf den Wandungen und auf dem Sieb nahe dem oberen Ende des Kessels.The initial results were relatively good: 97.0% of the asphaltenes were converted, 98.0% of the metallic ones Impurities, 72.0% of the sulfur and 58.0% of the nitrogen were removed. After 28 hours However, the pressure in the reactor fell. After a further 30 hours a pressure difference made 17 atmospheres require an interruption of work. A contemplation of the inside of the reactor showed heavy precipitation on the walls and on the sieve near the top End of the kettle.

Vergleichsbeispicl 2Comparative example 2

Für diesen Versuch wurde eine wäßrige Lösung von Vanadylsulfat im Gemisch mit der Rohölbeschickung in die Reaktionszone eingespeist. Die Vanadylsulfatlösung besaß ein spezifisches Gewicht von 1,0528 bei 15,6°C und enthielt l,66Gew.-% Vanadin. Am Anfang wurde ein Temperaturgradient von 275 auf 4200C, ein Druck von 205 Atmosphären, eine Wasserstoffmenge von 16 100 Volumteilen Gas je Volumteil Flüssigkeit, eine Rohmaterialbeschickungsgeschwindigkeit von 150 g/ Stunde und eine Katalysatorlösungsbeschickungsgeschwindigkeit von 50cmJ/Stunde eingestellt. Nach 22stündigem Arbeiten waren etwa 75,0% der hcptanunlöslichen Bestandteile und 87% der Metalle umgewandelt. Das spezifische Gewicht des normalerweise flüssigen Produktauslaufs war auf 0,966 von 1,014 der frischen Beschickung gefallen.For this experiment, an aqueous solution of vanadyl sulfate mixed with the crude oil feed was fed into the reaction zone. The vanadyl sulfate solution had a specific gravity of 1.0528 at 15.6 ° C. and contained 1.66% by weight of vanadium. At the beginning of a temperature gradient from 275 to 420 0 C, a pressure of 205 atmospheres, a hydrogen amount of 16 100 parts by volume of gas per volume liquid, a raw material feed rate of 150 g / hour and a catalyst solution feed rate of 50cm J / hour is set. After working for 22 hours, approximately 75.0% of the hcptane insolubles and 87% of the metals were converted. The specific gravity of the normally liquid product outlet had dropped to 0.966 from 1.014 of the fresh charge.

Nach etwa 35 Stunden Betrieb wurde ein merklicher Druckabfall in der Reaktionszone festgestellt, und die Einführung von Beschickungsmaterial und Katalysatorlösung wurde unterbrochen. Nach drei Stunden Wasserstoffzirkulation wurde die Beschickung erneut mit einer Geschwindigkeit von 75 g/Stunde eingeführt und die Temperatur auf 360 bis 4200C erhöht. Nach 167 Stunden Betrieb zeigten Analysen des normalerweise flüssigen Produktauslaufes nachfolgende Ergebnisse:After about 35 hours of operation, a significant pressure drop was observed in the reaction zone and the introduction of the feed and catalyst solution was discontinued. After three hours, the hydrogen circulation feed was reintroduced at a rate of 75 g / hour and the temperature increased to 360-420 0 C. After 167 hours of operation, analyzes of the normally liquid product leakage showed the following results:

Spezifisches Gewicht
Heptanunlösliche Bestandteile,
Gew.-%
specific weight
Heptane-insoluble components,
Wt%

Schwefel, Gew.-%
Stickstoff, ppm
Gesamtmenge Metalle, ppm
Sulfur, wt%
Nitrogen, ppm
Total amount of metals, ppm

0,9250.925

0,21
2,12
3720
9
0.21
2.12
3720
9

Destillierbare Bestandteile,Components that can be distilled,

97,597.5

Während der nächsten 24 Stunden wurde das Beschickungsmaterial auf ein Bodenprodukt einer Vakuumsäule mit den folgenden Eigenschaften umgestellt: Over the next 24 hours, the feedstock was poured onto a bottoms Relocated vacuum column with the following properties:

Spezifisches Gewichtspecific weight 1,0011.001 Destillierbare Bestandteile,Components that can be distilled, Vol.-°/obei566°CVol.- ° / above 566 ° C 30.030.0 Deptanunlösliche Bestandteile,Deptane-insoluble components, Gew.-%Wt% 5,25.2 Schwefel, Gew.-%Sulfur, wt% 3,063.06 Stickstoff, ppmNitrogen, ppm 40304030 Gesamtmenge Metalle, ppmTotal amount of metals, ppm 9898

Nach 191 Stunden Betrieb zeigten Analysen des normalerweise flüssigen Produktauslaufes die nachfolgend angegebenen Werte:After 191 hours of operation, analyzes of the normally liquid product leak showed the following given values:

Spezifisches Gewicht 0,937Specific gravity 0.937

Heptanunlösliche Beslandteile,Heptane-insoluble parts of the land,

Gew.-% 0,14Wt% 0.14

Schwefel, Gew.-% 1,17Sulfur, wt% 1.17

Stickstoff, ppm 3000Nitrogen, ppm 3000

Gesamtmenge Metalle, ppm 9Total amount of metals, ppm 9

Destillierbare Bestandteile,Components that can be distilled,

Vol.-% 90,5% By volume 90.5

Die Einführung des Beschickungsmatenals und der Katalysatorlösung wurde unterbrochen, doch die Wasserstoffzirkulation wurde ungefähr weitere 42 Stunden fortgesetzt. Die Erhitzer und der Wasserstoffkompressor wurden abgestellt, und die Druckentlastung begann.The introduction of the feed material and the Catalyst solution was stopped, but hydrogen circulation got about further 42 hours continued. The heater and the hydrogen compressor were turned off, and the pressure relief started.

Toluol wurde mit einer Geschwindigkeit von 200 cm3 je Stunde und einer Temperatur von 1500C eingespeist. Nach 20 Stunden folgte während 18 Stunden Einspeisung von Methylnaphthalin bei 2000C. Toluol wurde weitere 6 Stunden bei einer Temperatur von 75°C eingespritzt. Dieses Verfahren gestattete die vollständige Druckentlastung der Reaktionszone, die beim Öffnen zeigte, daß sie vollständig mit einem festen Material gepackt war, das nur durch Herausbohren entfernbar war. Das gewonnene Material wurde mit Methylnaphthalin behandelt, um organisches lösliches Material zu entfernen, und anschließend wurde es mit Pyridin behandelt. Die einzelnen Waschflüssigkeiten wurden mit Pentan gefällt, der mit Pyridin gewaschene Niederschlag wurde in einer Menge von etwa 95 g gewonnen. Die Feststoffe enthielten keinen Schwefel, aber 8,1 Gew.-% Stickstoff und etwa 5,0 Gew.-% Vanadin.Toluene was fed in at a rate of 200 cm 3 per hour and a temperature of 150 ° C. After 20 hours, followed for 18 hours supply of methylnaphthalene at 200 0 C. toluene was further 6 hours at a temperature of 75 ° C injected. This procedure allowed the reaction zone to be completely depressurized, which when opened showed that it was completely packed with a solid material which could only be removed by drilling out. The recovered material was treated with methylnaphthalene to remove organic soluble matter, and then it was treated with pyridine. The individual washing liquids were precipitated with pentane, and the precipitate washed with pyridine was recovered in an amount of about 95 g. The solids did not contain sulfur but contained 8.1 wt% nitrogen and about 5.0 wt% vanadium.

Das Verstopfen der Reaktionszone, das sich durch den Druckunterschied zeigte, ist in der Hauptsache der Ansammlung von nichtumgewandelten heptanunlöslichen Asphaltenen in der Zone zuzuschreiben. Dies ist offenbar ein Ergebnis der Phasentrennung, die während der Zersetzung des Vanadylsulfats in Anwesenheit der Asphaltmaterialien auftritt. Dies schafft offenbar eine Umgebung, die der Bildung von Asphaltkomplexen bei den angewendeten Reaktionsbedingungen förderlich ist.The clogging of the reaction zone, as evidenced by the pressure difference, is mainly the Attributable to accumulation of unconverted heptane-insoluble asphaltenes in the zone. This is apparently a result of the phase separation that occurred during the decomposition of the vanadyl sulfate in the presence of the Asphalt materials occurs. This apparently creates an environment conducive to the formation of asphalt complexes is conducive to the reaction conditions used.

Beispielexample

Das in diesem Beispiel benutzte Beschickungsmaterial war das im Vergleichsbeispiel 2 beschriebene Bodenprodukt einer Vakuumsäule. Vanadinpentoxid wurde in Schwefeldioxid und Wasser reduzier), um Vanadylsulfattrihydrat herzustellen. Das letztere wurdeThe feedstock used in this example was that described in Comparative Example 2 Bottom product of a vacuum column. Vanadium pentoxide was reduced to sulfur dioxide and water To produce vanadyl sulfate trihydrate. The latter was

κι in einer Schwefelwasserstoffatmosphäre bei 300° C behandelt, und das resultierende Vanadintetrasulfid wurde zu einer Teilchengröße von 0,07 bis 0,15 mm vermählen. 832 g des Tetrasulfids wurden zu 1200 g des Bodenprodukts der Vakuumsäule in einer Kolloidmühleκι in a hydrogen sulfide atmosphere at 300 ° C and the resulting vanadium tetrasulfide became 0.07 to 0.15 mm in particle size to marry. 832 g of the tetrasulfide became 1200 g of the Bottom product of the vacuum column in a colloid mill

|5 während etwa 4 Stunden zugesetzt. Die Reaktionszone wurde mit etwa 255 g des Gemisches von öl und Vanadintetrasulfid vorbeladen, und die Anlage wurde unter einen Druck von etwa 205 Atmosphären gesetzt. Es wurden etwa 5350 Volumteile Wasserstoff je| 5 added over about 4 hours. The reaction zone was preloaded with about 255 g of the mixture of oil and vanadium tetrasulfide and the plant was turned on pressurized to about 205 atmospheres. There were about 5350 parts by volume of hydrogen each

2» Volumteil Flüssigkeit zugeführt.2 »Part by volume of liquid supplied.

Die Heizblocktemperatur wurde auf 1000C angehoben und eine Stunde auf dieser Höhe gehalten, wonach die Heizblocktemperalur auf 3000C erhöht wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Bodenprodukt der Vakuumsäule mit dem Vanadintetrasulfid im Gemisch mit dem zirkulierenden Wasserstoffstrom in den Erhitzer eingeführt. Der Temperaturgradient vom Einlaß der Reaktionszone zum Auslaß derselben wurde auf 320 bis 385° C eingestellt, indem man die Temperatur der Ofenschale des Heizblockes auf etwa 410°C einstellte. Die Beschickungsgeschwindigkeit betrug 25 ml je Stunde, und Ergänzungswasserstoff in einer Menge von etwa 135 I je Stunde wurde dem Verfahren zugesetzt.The heating block was raised to 100 0 C and held for one hour at this level, after which the Heizblocktemperalur was raised to 300 0 C. At this point the bottom product of the vacuum column with the vanadium tetrasulfide mixed with the circulating hydrogen stream was introduced into the heater. The temperature gradient from the inlet of the reaction zone to the outlet thereof was adjusted to 320 to 385 ° C by adjusting the temperature of the oven shell of the heating block to about 410 ° C. The feed rate was 25 ml per hour and make-up hydrogen at about 135 liters per hour was added to the process.

Die Vorläuferverbindung der erfindungsgemäß verwendeten unstöchiometrischen Vanadinsulfide hatte beim Einspeisen in die Reaktionszone ein Atomverhältnis von Schwefel zu Vanadin von 4 : 1. Infolge der reduzierenden Bedingungen in der ReaktionszoneThe precursor compound of the unstoichiometric vanadium sulfides used according to the invention had when feeding into the reaction zone an atomic ratio of sulfur to vanadium of 4: 1 reducing conditions in the reaction zone

■fo zersetzte sich das Vanadintetrasulfid und ergab dabei nichtstöchiometrische Vanadinsulfide unterschiedlicher Zusammensetzung. Eine nach achtstündiger Reduktion der Vorläuferverbindung Vanadintetrasulfid abgenommene Probe zeigte ein Atomverhältnis von Schwefel zu Vanadin von 1,45 : 1, eine nach 28 Stunden abgenommene Probe ein Atom verhältnis von 1,06 : 1, und bei Beendigung des Versuches nach 116 Stunden lag das Atomverhältnis bei 1,32 : 1.The vanadium tetrasulfide decomposed and surrendered non-stoichiometric vanadium sulfides of various compositions. One after an eight-hour reduction Sample taken of the precursor compound vanadium tetrasulfide showed an atomic ratio of sulfur to Vanadium of 1.45: 1, a sample taken after 28 hours an atomic ratio of 1.06: 1, and at That was the end of the experiment after 116 hours Atomic ratio at 1.32: 1.

Es wurde eine Umwandlung der heptanunlöslichen Stoffe von mehr als 99,0% erhalten, und der Betrieb wurde freiwillig nach 116 Stunden beendet, ohne daß ein merklicher Druckabfall in dem Reaktor festzustellen war. Nach Verarbeitung von 1200 g des Bodenproduktes der Vakuumsäule zeigten Analysen etwa 0,03 Gew.-% Asphaltene in dem Produktauslauf, weniger als 5 ppm Vanadinkomplexe (als elementares Vanadin) und etwa 6 ppm Nickel. Das spezifische Gewicht des normalerweise flüssigen Produktes war auf 0,956 gefallen. Die Differenzberechnung bezüglich desA conversion of more than 99.0% of the heptane insolubles was obtained and the operation was terminated voluntarily after 116 hours without a noticeable pressure drop was observed in the reactor. After processing 1200 g of the bottom product of the vacuum column, analyzes showed about 0.03 wt.% asphaltenes in the product outlet, less as 5 ppm vanadium complexes (as elemental vanadium) and about 6 ppm nickel. The specific The weight of the normally liquid product had dropped to 0.956. The difference calculation with regard to the

mi als Katalysator eingeführten Vanadins zeigte einen sehr geringen Verlust infolge Ablagerungen auf den Wänden des Kessels.Vanadium introduced as a catalyst showed very little loss due to deposits on the walls of the boiler.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Raffinieren eines heptanunlösliche Asphaltene enthaltenden Kohlenwasserstoffmaterials in einem kolloidalen Gemisch mit einem trägerfreien Schwefel-Vrnadinkatalysator bei einer Temperatur von 325 bis 5000C, unter einem Druck von 69 bis 273 at mit Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator nichtstöchiemetrisches Vanadinsulfid mit einem Atomverhältnis von Schwefel zu Vanadin im Bereich von 0,8 :1 bis 1,8 : 1 verwendet.1. A process for refining a heptane-insoluble asphaltenes-containing hydrocarbon material in a colloidal mixture with a carrier-free sulfur-vrnadine catalyst at a temperature of 325 to 500 0 C, under a pressure of 69 to 273 atm with hydrogen, characterized in that the catalyst used is non-stoichiometric vanadium sulfide with an atomic ratio of sulfur to vanadium in the range of 0.8: 1 to 1.8: 1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Kohlenwasserstoffrnaterial ein durch Reduktion von Vanadinpentoxid in Schwefeldioxid und Wasser und anschließende Behandlung mit Schwefelwasserstoff bei 250 bis 350° C erhaltenes Vanadintetrasulfid, vorzugsweise in einer Menge von 1,5 bis 25 Gewichts-%, berechnet als elementares Vanadin, zumischt und das Tetrasulfid mit dem im Kohlenwasserstoffstrom enthaltenen Wasserstoff zu nichtstöchiometrischem Vanadinsulfid reduziert.2. The method according to claim 1, characterized in that that the hydrocarbon material is obtained by reducing vanadium pentoxide in Sulfur dioxide and water and subsequent treatment with hydrogen sulfide at 250 to Vanadium tetrasulfide obtained at 350 ° C, preferably in an amount of 1.5 to 25% by weight, Calculated as elemental vanadium, admixes and the tetrasulfide with that in the hydrocarbon stream contained hydrogen is reduced to non-stoichiometric vanadium sulfide.
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