DE2158296C2 - Verfahren zur Entmetallisierung einer Kohlenwasserstoffbeschickung - Google Patents
Verfahren zur Entmetallisierung einer KohlenwasserstoffbeschickungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entmetalllslerung einer Kohlenwasscrstoffbeschickung, bei welchem
der Kohlenwasserstoff mit Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators mit Entmetallislerungsaktlvltät behandelt wird.
In der US-Patentschrift 32 14 236 sind Hydrierungen,
Entschwefelungen und die Entfernung von Stickstoff als Umwandlungsverfahren beschrieben, bei denen Manganknollen katalytisch wertvoll sind. In dieser Patentschrift
ist auch angegeben, daß der Manganknollen-Katalysator auch als Quelle für Mangan und andere wertvolle Metalle
dienen kann, nachdem er bei der Durchführung der gewünschten katalytischer! Umwandlung verbraucht
worden Ist.
In der US-PS 35 09 041 Ist die Anwendung von Manganknollen nach der Vorbehandlung mittels Basenaus- so
tausch bei Kohlenwasserstoff-Umwandlungsreaktionen, besonders bei der Crackung, Hydrocrackung, Oxidation,
Olefinhydrlerung und Olefinisomerisierung, beschrieben.
In der US-PS 33 30 096 1st die Anwendung von Manganknollen zur Entfernung von Schwefelverbindungen
aus Gasen angegeben.
Die US-PS 35 09 041 und die US-PS 32 14 236
beschreiben Manganknollen mit katalytischer Aktivität zum Cracken, Entschwefeln und Entfernen von Stickstoff. Es findet sich darin kein Hinwels, daß die Mangan- «>
knollen als Entmetallislerungskatalysatoren wirksam sind. In der GB-PS 11 60 099 sind übliche Entschwefelungskatalysatoren beschrieben, welche auch Entmetalllslerungswlrkung haben können.
Gegenstand der Erfindung Ist ein Verfahren zur Entmetallierung einer Kohlenwasserstoffbeschickung, bei
welchem der Kohlenwasserstoff mit Wasserstoff In Gegenwart eines Katalysators mit Entmetalllslerungsak
tivität behandelt wird, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß s-ulfidierte Manganknollen als Katalysator verwendet
werden.
Vorzugsweise wurden die verwendeten Manganknollen
durch Behandlung mit Schwefel, der in der Kohlenwasserstoffbeschickung enthalten war, oder durch Behandlung mit Schwefelwasserstoff sulfldlert, bevorzugt durch
Behandlung mit Schwefelwasserstoff während 4 bis 8 Std. bei einer Temperatur von 150 bis 235° C.
Die Behandlung der Beschickung wird bevorzugt mit
Wasserstoff In Gegenwart des Katalysators bei Temperaturen von 340 bis 455° C, Insbesondere von 399 bis
454° C, bei einem Überdruck von 7 bis 211 bfv, vorzugsweise von 35 bis 141 bar, ausgeführt, wobei die Raumströmungsgeschwlndlgkeit 0,2 bis 4, vorzugsweise 0,5 bis
2, Volumina Beschickung je Volumen Katalysator je Std. und die Menge des Wasserstoffs 350 bis 2656 m , vorzugsweise 887 bis 1768 m\ Wasserstoff je mJ Beschikkung beträgt.
Aus Ausgangsmaterialien können verschiedene Kohlenwasserstoffbeschickungsmassen, wie rohe Erdöle,
getoppte Rohöle, schwere Vakuumgasöle, Schieferöle, Öle aus Teersanden und andere schwere Kohlenwasserstofffraktionen, wie Ruckstandsfraktionen und Destillate,
die verschiedene Mengen an nichtmetallischen und metallischen Verunreinigungen enthalten, behandelt
werden. Die üblichsten metallischen Verunreinigungen sind Elsen, Nickel und Vanadium. Jedoch werden häufig
auch andere Metallverunreinigungen, wie Kupfer, Zink und Natrium, bei verschiedenen Kohlenwasserstoffbeschickungsmassen In stark unterschiedlichen Mengen
gefunden. Die metallischen Verunreinigungen können als Metalloxide oder -sulfide vorliegen, welche leicht
durch Behandlungsverfahren, beispielsweise Filtration oder Wasserwäsche, entfernt werden können. Jedoch treten die Metallverunreinigungen auch In Form von relativ
thermisch stabilen Organometallkomplexen, beispielsweise Metallporphyrlnen und Derivaten hiervon, auf, die
sich nicht so ohne weiteres entfernen lassen.
Die Anwesenheit der Metallverunreinigungen In den
Kohlenwasserstoffbeschickungen ist die Ursache für Schwierigkelten bei der Behandlung dieser Beschickungen, z. B. bei der Entschwefelung, Crackung, Reformierung oder Isomerisierung.
Die Entmetallislerung kann durch katalytlsche Behandlung der Beschickungsmasse mit Wasserstoff bewirkt werden. Jedoch ergibt sich dabei eine Vergiftung
des Katalysators und Inaktivierung durch Abscheidung der Metalle auf dem Katalysator. Es gibt keinen günstigen Weg zur Regenerierung des Katalysators, so daß er
schließlich verworfen werden muß.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine wirtschaftliche und wirksame Entmetallislerung der Kohlenwasserstoffbeschickung erhalten. Die Manganknollen
sind leicht In großen Mengen erhältlich und relativ billig.
Bekanntlich sind die Manganknollen natürlich vorkommende Abscheidungen von Mangan zusammen mit
anderen Metallen, einschließlich Elsen, Kobalt, Nickel und Kupfer, die auf den Böden der Ozeane und Seen
gefunden werden.
Durch die Sulfidierung der Manganknollen wird das
Ausmaß der Entmetallislerung der Beschickungsmasse erhöht. Dadurch kann auch das Ausmaß der Entschwefelung und der Verringerung des Verkokungsrückstandes
nach Conradson (CCR) erhöht werden, was beides günstig Ist. Diese Behandlung wird durch Kontaktierung der
Knöllchen mit Schwefelwasserstoff ausgeführt. Der Schwefelwasserstoff kann rein sein oder kann mit ande-
ren Gasen vermischt sein, jedoch sollte der Schwefelwasserstoff praktisch frei von Wasserstoff sein. Die Temperatur beim Sulfidieren liegt vorzugsweise zwischen ISO
und 235° C und der Zeitraum zwischen 4 und 8 Stunden. Die Sulfidierung wird in üblicher Weise ausgeführt. s
Die Manganknöllchen können auch vorbehandelt werden, um Kupfer, Nickel oder Molybdän auszulaugen.
Die Entfernung des Kupfers und Nickels kann durch Auslaugen der Manganknöllchen mit einer wäßrigen
Lösung einer starken Säure bewirkt werden.
Das Molybdän kann aus den Manganknöllchen durch Auslaugung derselben mit wäßrigen Lösungen einer
Base, beispielsweise einer wäßrigen Natriumhydroxidoder Natrlumcarbonatlösung, entfernt werden.
Die Körnchen können mit oder ohne Vorbehandlung is
gebrochen und klassiert werden, so daß die gewünschte Teilchengröße In Abhängigkeit von der Art des angewandten Entmetalllslerungsarbeltsganges, beispielsweise
Festbettarbeitsweise oder Wirbelschicht, erhalten wird.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in
seiner Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des Wasserstoffverbrauches. Während der Entmetallislerungsreaktlon wird
Wasserstoff verbraucht, und der Verbrauch an Wasserstoff trägt zu den Kosten der Ent metall Islerung bei. Deshalb Ist eine Verringerung des Verbrauches von Wasser-
stoff wirtschaftlich günstig. Bei den bisherigen auf Entmetalllslerung gerichteten Verfahren wurde häufig ein
Wasserstoffverbrauch In Mengen zwischen 79,4 und 177 m5 je m3 Kohlenwasserstoffbeschickungsmasse erforderlich. Im Vergleich hierzu kann beim erflndungsge-
mäßen Verfahren eine wirksame Entmetalllslerung In zahlreichen Fällen mit einem Verbrauch von lediglich
8,75 bis 53,12 mJ Wasserstoff je m' Kohlenwasserstoffbeschickungsmasse bewirkt werden.
Wenn auch eine rasche Sulfidierung iJer Knöllchen aus
dem Schwefel In den Kohlenwasserstoffbeschlckungsmassen erfolgt, Ist die vorstehend angegebene SuIfIdIerungsvorbehandlung der Knöllchen trotzdem von Bedeutung.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Verbindung
mit anschließenden Stufen der Behandlung der Kohlenwasserstoffbeschickungsmassen ausgeführt werden. Beispielsweise können die Kohlenwasserstoffbeschickungsmassen anschließend zur Entfernung von Schwefel
und/oder Stickstoff behandelt werden. Beispielswelse kann weiterhin die Kohlenwasserstoffbeschickungsmasse
anschließend durch katalytisches Cracken behandelt werden.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
In diesem Beispiel 1st der katalytische Effekt von Manganknollen auf die Entmetalllslerung eines getoppten
Rohöls ais Beschickung erläutert. Die Beschickung bestand aus einem getoppten Agha Jari-Rohöl und hatte
die folgenden physikalischen Eigenschaften und enthielt die folgenden Komponenten:
spezifisches Gewicht 0,906
CCR ·), Gew.-% 4,43
Vanadium (V), (ppm) 45,8
*) CCR = VerkokungsrQckstand nach Conradson
Die Manganknollen stammten vom Boden der Sturgeon Bay des Lake Michigan. Diese Knollen wurden
nach der Gewinnung vom Seeboden zur Entfernung von Salz, Wasser und Schlamm gewaschen. Dann wurden sie
gebrochen, fünfmal mit siedendem Wasser ausgelaugt, auf ein konstantes Gewicht bei 100° C getrocknet und
auf eine Maschengroße von 1,4 bis 0,6 mm gesiebt. Die
Knollen hatten die folgenden physikalischen Eigenschaften und enthielten die folgenden Komponenten:
Oberfläche, m2/g 200
Teilchendichte, g/cm' 1,49
Porendurchmesser, 10~l0m 81
Porenvolumen, cm'/g 0,409
tatsächliche Dichte, g/cm' 3,75
Elsen (Fe), Gew.-% 35,4
Nickel (Ni), Gew.-% 0,01
Die Knollen wurden In einem Festbettreaktor mit
Abwärtsströmung gebracht und Wasserstoff und das getoppte Rohöl durch den Reaktor während 7 Tagen
geführt. Reaktionsbedingungen und Ergebnisse sind In Tabelle I gebracht.
Der Wasserstoffverbrauch nach Tabelle I und in den anschließenden Tabellen stellt den Durchschnittsverbrauch auf der Basis von Zelt und Gewicht im Verlauf
des Versuches dar.
Zeit, Tage | 0,08 | 0,51 | 1,04 | 1,54 | 2,04 | 2,54 | 3,04 | 3,45 | 6,96 |
Wasserstoffverbrauch
(m3 Wasserstoff je m3 Beschickung) |
12,9 | ||||||||
Eigenschaften des flüssigen
Produktes |
|||||||||
spez. Gewicht
Schwefel, Gew.-% Stickstoff. Gew.-% |
0,896
1,22 0,15 |
0,900
1,52 0,19 |
0,902
1,61 0,19 |
0,9036
1,66 0,19 |
0,900
1,70 0,19 |
0,9036
1,71 0,19 |
0,904
1,73 0,19 |
0,904
1,70 0,19 |
0,904
!,87 0,20 |
(Fortsetzung) | 0,08 | 0,51 | 21 58 | 296 | 2,04 | 2,54 | 6 | 3,04 | 3,45 | I | 6,96 | |
5 | Zeit, Tage | 2,81 | 3,86 | 4,32 | 3.88 | 4,05 | 4,19 | 4,31 | ||||
CCR, Gew.-% | 0Λ | 2,6 | 4,4 | 4,8 | 4,7 | 5,5 | 5,5 | |||||
Ni, ppm | 0,5 | 2,8 | 1,04 | 1,54 | 6,1 | 6,3 | 6,1 | 8,1 | 12,9 | |||
V, ppm | 44,5 | 30,9 | 3,95 | 3,96 | 22,7 | 22,3 | 21,4 | 22,7 | 15,0 | |||
% Entschwefelung | 36,6 | 12,9 | 3,0 | 3,7 | 2,5 | 12,4 | 8,6 | 5,4 | 2,7 | |||
% Verringerung von CCR | 98,8 | 91,9 | 3,2 | 4,8 | 82,2 | 81.2 | 81,7 | 77,0 | 68,9 | |||
% Entmetallisierung | 26,8 | 24,5 | ||||||||||
10,8 | 10,6 | |||||||||||
89,5 | 85,6 | |||||||||||
Es ergibt sich aus der Tabelle, daß die Entmetallisierung im Verlauf des Versuches während 7 Tagen
zwischen 98,8 und 68,9% variierte.
In diesem Beispiel wird der Effekt der Sulfidierung der Manganknollen demonstriert. Die Beschickung und
Knollen waren die gleichen wie in Vergleich 1. Jedoch wurden nach der Einbringung der Knollen in den Reaktor
die Knollen sulfidiert, indem durch den Reaktor 100% Schwefelwasserstoff bei 160" C und 1 bar Überdruck und
einer Raumströmungsgeschwindigkeit von 480 Volumen Schwefelwasserstoff je Volumen Knollen und Stunde
während eines Zeitraumes von 8 Stunden geleitet wurde. Das getoppte Rohöl und der Wasserstoff wurden durch
den Reaktor während 10 Tagen geführt. Reaktionsbedingungen und Ergebnisse sind In Tabelle II enthalten.
Bei einem Vergleich der Tabellen I und II zeigt es sich.
daß die Sulfidierung des Katalysators Verbesserungen im Hinblick auf die Entschwefelung, die Verringerung von
CCR und die Entmetallisierung ergab, obwohl die Verbesserungen hinsichtlich der Entmetallisierung nicht
markant wurden, falls die Behandlungsdauer nicht mehr als 2 Tage war. Die günstigen Effekte waren am ausgeprägtesten
bei der Verringerung von CCR und am wenigsten ausgeprägt bei der Entmetallisierung. Es zeigte sich
auch, daß der Wasserstoffverbrauch 18,2 m'/m! betrug,
während In Vergleich I der Wasserstoffverbrauch nur 12,9 m'/m3 betrug. Der höhere Wasserstoffverbrauch
nach Beispiel 1 besitzt jedoch keine Signifikanz im Hinblick auf die Tatsache, daß die Werte des Wasserstoffverbrauchs
auf kleine Fehler der Analyse empfindlich sind. Sämtliche Unterschiedlichkeiten des Wasserstoffverbra'ichs
von weniger als 8,75 m'/m1 Beschickung können üblicherweise auf Analysenfehler zurückgeführt
werden.
Temperatur 399° C
Überdruck 141 bar
LHSV 1.27 H2-Menge 1706 bis 1887 m'/m3
Überdruck 141 bar
LHSV 1.27 H2-Menge 1706 bis 1887 m'/m3
Zeit, Tage | 0,06 | 0.2 | 1,0 | 1.2 | 2,1 | 3.3 | 4.1 | 7.1 | 8.1 | 9,1 | 10,1 |
Wasserstoffverbrauch, | |||||||||||
m3/m3 | 18,2 | ||||||||||
Eigenschaften des | |||||||||||
flüssigen Produktes | |||||||||||
spez. Gewicht | 0,898 | 0,898 | 0,898 | 0,897 | 0,892 | 0,892 | 0,9013 | 0,9013 | 0,9018 | 0,9026 | 0,904 |
Schwefel, Gew.-% | 0,70 | 1,10 | 1,42 | 1,43 | 1,48 | 1,54 | 1,58 | 1,69 | 1,67 | 1,70 | 1,65 |
Stickstoff, Gew.-% | — | 0,14 | 0,18 | 0,18 | 0,18 | 0,19 | 0,19 | 0,19 | 0,19 | 0,19 | 0,09 |
CCR, Gew-% | — | 2,61 | 3,40 | 3,57 | 3,15 | 3,34 | 3,73 | — | 3,63 | 3,59 | 3,58 |
Ni, ppm | 0,34 | 0,81 | 2,6 | 2,8 | 3,5 | 4,3 | 4,0 | 4,8 | 5,9 | 5,4 | 4,7 |
V, ppm | 0,31 | 0,82 | 3,5 | 3,9 | 5,1 | 6,4 | 6,3 | 8,2 | 8,5 | 9,2 | 9,6 |
°/o Entschwefelung | 68,2 | 50,0 | 35,5 | 35,0 | 32,7 | 30,0 | 28,2 | 23,2 | 24,1 | 22,7 | 25,0 |
°/o Verringerung an CCR | — | 41,4 | 23,3 | 19,4 | 38,9 | 24,6 | 15,8 | - | 18,1 | 19,0 | 19,2 |
% Entmetaliisierung | 98,9 | 97,2 | 89,7 | 88,7 | 85,4 | 81,9 | 82,6 | 78,0 | 75,6 | 75,3 | 75,8 |
Beispiel 2 | l__i λ CA |
Dieses Beispiel erläutert den Einfluß der Temperatur auf die Entmetalllslerungsaktivltät von sulfldierten
Manganknollen.
Das Verfahren des vorstehenden Beispiels 1 wurde während weiterer 6,9 Tage fortgesetzt. Während dieses
zusätzlichen Zeltraumes betrugen jedoch die angewandten Temperaturen 427 bzw. 454° C. Reaktlonsbedlngungen
und Ergebnisse sind In Tabelle III erhalten. In Tabelle III 1st der Wasserstoffverbrauch lediglich für den
Zeitraum, wo die Reaktion bei 427° C ausgeführt wurde, angegeben. Während des Zeltraumes, wo die Reaktion
der Messung des Wasserstoffverbrauches auf. Es ergibt sich aus den Tabellen II und III, daß bei
399° C die Entmetallisierung bei Beginn des Betriebes 98,9% betrug. Die Entme'alllslerung nahm jedoch ab,
wenn der Betrieb fortgesetzt wurde und am Ende von 10 Tagen war sie auf 75,8% abgefallen. Wenn jedoch andererseits
die Temperatur zu diesem Zeltpunkt auf 427' C
6ς erhöht wurde, stieg die Entmetallisierung auf 96,4*. und
verblieb bei diesem Wert oder höher während des gesamten Zeitraumes des Betriebes bei 427° C. Bei 454° C lag
die Entmetallisierung über 99%.
Überdruck 141 bar
LHSV1.27 II2-Menge 1720 bis 1850
Zeit, Tage | 11,1 | 14,4 | 14,9 | 15,4 | 15,9 | 16,6 | 16,9 |
Temperatur, ° C | 427 | 427 | 427 | 427 | 427 | 454 | 454 |
WasserstolTverbrauch mVm3 | 29 | ||||||
Eigenschaften des flüssigen | |||||||
Produktes | |||||||
spez. Gewicht | 0,899 | 0,891 | 0,897 | 0,897 | 0,896 | 0,873 | 0,873 |
Schwefel, Gew.-% | 1,29 | 1,37 | 1,39 | 1,38 | 1,41 | 0,88 | 0,89 |
Stickstoff, Gew.-% | 0,18 | 0,18 | 0,18 | 0,18 | 0,18 | 0,15 | 0,17 |
CCR. Gew.-o/o | 2,87 | 3,05 | 3,14 | 3,20 | 3,11 | 1,15 | 1,18 |
Ni, ppm | 1,1 | 1,2 | 1,4 | 1,3 | 1.3 | 0,2 | 0,2 |
V, ppm | 1,0 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,6 | 0,1 | 0,3 |
% Entschwefelung | 41,4 | 37,3 | 36,8 | 37,3 | 35,9 | 60,0 | 59,5 |
% Verringerung von CCR | 35,2 | 31,2 | 29,1 | 27,8 | 29,8 | 74,0 | 73,4 |
% Entmetallisierung | 96,4 | 96,8 | 96,4 | 96,6 | 96,8 | 99,5 | 99,2 |
In diesem Beispiel 1st der katalytische Effekt der Manganknollen zur Entmetallisierung eines Gesamtrohöls
erläutert. Das Rohöl bestand aus einem Kuwait-Gesamtrohöl und hatte die folgenden physikalischen Eigenschaften
und enthielt die folgenden Komponenten:
spezifisches Gewicht
Schwefel, Gew.-96
Stickstoff, Gew.-·*,
CCR, Gew.-%
Fe, ppm
Nl, ppm
V, ppm
Schwefel, Gew.-96
Stickstoff, Gew.-·*,
CCR, Gew.-%
Fe, ppm
Nl, ppm
V, ppm
0,871 2,79 0,13 5,20 0,57 9,4 29,0
Die Manganknollen waren die gleichen wie in Vergleich
1. Sie wurden in einen Festbettreaktor mit Abwärtsströmung gepackt und sulfidlert, indem 100*.
Schwefelwasserstoff bei 232° C und 1 bar Überdruck während 8 Stunden bei einer Raumströmungsgeschwindigkeit
von 480 Volumen je Volumen Knollen je Stunde durchgeführt wurde. Nach der Sulfidierung wurden
Rohöl und Wasserstoff durch den Reaktor geleitet. Reaktionsbedingungen und Ergebnisse sind in Tabelle IV
angegeben.
Es ergibt sich, daß die Entmetallislerungsaktivität des Katalysators während des Reaktionszeitraumes hoch war.
Die Entmetallisierung betrug nach einem Betrieb von 2 Stunden 96,9%. Selbst nach einem Betrieb von 3 Tagen
betrug die Entmetallisierung Immer noch 82%.
Temperatur 399° C
LHSV 1,33
Überdruck 141 bar
Hj-Menge 1200 bis 1720 mVm3
Zeit, Stunden | 2 | 13 | 23 | 27 | 37 | 49 | 61 | 72 |
Wasserstofiverbrauch, mVm3 | 9,1 | |||||||
Eigenschaften des | ||||||||
flüssigen Produktes | ||||||||
spez. Gewicht | 0,871 | 0,871 | 0,871 | 0,872 | 0,873 | 0,874 | 0,874 | 0,876 |
Schwefel, Gew.-% | 1,00 | 1,82 | 2,01 | 1,99 | 2,04 | 2,10 | 2,16 | 2,18 |
Stickstoff, Gew.-% | 0,06 | 0,11 | 0,12 | 0,12 | 0,13 | 0,13 | 0,13 | 0,13 |
CCR, Gew.-o/o | 2,10 | 3,80 | 3,83 | 3,26 | 4,22 | 4,16 | 4,42 | 4,50 |
Fe, ppm | 0,36 | 0,49 | 0,61 | <0,l | <0,l | <0,l | <0,l | <0,l |
Ni, ppm | 0,72 | 1,5 | 2,0 | 1,9 | 2,3 | 2,6 | 2,9 | 3,0 |
V, ppm | 0,13 | 1,3 | 2,3 | 2,4 | 2,5 | 3,3 | 3,9 | 4,0 |
% Entschwefelung | 64,2 | 34,8 | 28,0 | 28,7 | 26,9 | 24,7 | 22,6 | 21,9 |
°/o Verringerung von CCR | 59,6 | 26,9 | 26,3 | 37,3 | 18,8 | 20,0 | 15,0 | 13,4 |
% Entmetallisierung | 96,9 | 91,6 | 87,4 | 89,0 | 87,7 | 84,9 | 82,6 | 82,0 |
In diesem Beispiel ist der kataiytische Effekt von Manganknollen auf die Entmetalllslerung eines Erdölrückstandöles
beschrieben. Das Erdölrückstandöl bestand aus einem bei Atmosphärendruck erhaltenen Kuwait-Rückstandsöl
und hatte die folgenden Eigenschaften:
Anfangssiedepunkt
spezifisches Gewicht
Schwefel, Gew.-%
Stickstoff, Gew.-%
CCR, Gew.-%
spezifisches Gewicht
Schwefel, Gew.-%
Stickstoff, Gew.-%
CCR, Gew.-%
316°
0,953 3,52 0,19 6 bis 7 10
NI, ppm V, ppm
9,5 42,2
Die Knollen waren die gleichen wie In Vergleich 1,
waren jedoch auf 2 bis 0,84 mm gesiebt und waren sulfldlert.
Die Sulfidierung wurde durch Einbringen der Knollen in den Reaktor mit Aufwärtsslrömung und
Durchleiten von Schwefelwasserstoff bewirkt. Die Sulfidierung erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie In
Beispiel 1. Reaktionsbedingungen und Ergebnisse sind In Tabelle V ausgeführt.
Es ergibt sich, daß während des Versuches von fast Tagen die Entmetallislerung zwischen 83,6 und 95,5%
variierte.
Temperatur 427° C
LHSV 1,0
Überdruck 141 bar
LHSV 1,0
Überdruck 141 bar
Zeit, Tage
0,88 1,38 2,04 3,04 5,71 6,21 6,88 7,38 8,58 9,42 10,58 11,25
Wasserstoffverbrauch mVm3 39
Eigenschaften
des flüssigen
Produktes
spez. Gewicht 0,893 0,903 0,907 0,905 0,912 0,905 0,913 0,912 0,910 0,906 0,905 0,906
Schwefel, Gew.-% 2,09 2,17 2,48 2,15 2,40 2,30 2,67 2,64 2,65 -
2,72 2,58
Stickstoff, Gew.-% 0,16 0,17 0,17 0,18 0,18 0,18 0,11 0,18 0,18 0,18 0,17 0,18
CCR, Gew.-% 3,78
Ni, ppm 3
Ni, ppm 3
V, ppm 0
% Entschwefelung 40,6
% Verringerung
von CCR 43,6
% Entmetal-
lisierung
4,73
1,6
0,72
38,4
1,6
0,72
38,4
5,1
4,0
1,6
29,5
5,3
2,7
1,5
38,9
5,2 3,1 2,6 24,1
5,1 2,8 3,2 25,0
5,6 3,2 2,9
24,7
5,2 3,0
29,4 23,9 20,9 25,4 22,4 22,4 23,9 16,4 -
5,0
2,6
1,7
22,7
5,1 3,1 2,9
26,7
25,4 23,9
94,2 95,5 89,2 91,9 89,9 88,8 89,0 88,4 88,2 84,1 91,5 88,4
Tabelle V (Fortsetzung)
Temperatur 427° C
LHSV 1,0
Überdruck 141 bar
LHSV 1,0
Überdruck 141 bar
Zeit, Tage
11,58 12,42 13,08 14,08 15,08 16,08 16,83 17,67 18,00 18,33 18,66 19,25
Eigenschaften
des flüssigen
Produktes
spez. Gewicht 0,906 0,905 0,906 0,907 0,912 0,913 0,911 0,910 0,910 0,912 0,911 Schwefel,
Gew.-% 2,61 2,61 2,58 2,82 2,88 2,94 2,69 2,61 2,69 -
2,62 2,87
Stickstoff, Gew.-% 0,18
CCR, Gew.-% 5,2
Ni, ppm 3,4
V, ppm 2,1
% Entschwefelung 25,8
% Verringerung
von CCR 22,4
% Verringerung
von CCR 22,4
% Entmetal-
0,18 0,18 0,18 0,18
3,3
2,3
2,3
25,8
3,9
2,4
26,7
4,0 2,5
19,9
0,19 5,0 3,9 3,5
23,5
0,18 5,4 3,0 2,8 25,8
0,18 5,4 4,0 2,5 23,5
0,18 5,1 3,1 1,7
0,18 5,6 5,3 3,2 25,6
0,18
4,5 3,0
18,5
13,4 25,4 19,4 19,4 23,9 16,4 -
lisierung
89,4 89,2 87,8 87,4 84,5 88,0 85,7 88,8 87,4 90,7 83,6 85,5
Vergleichsbeispiel 2
In diesem Beispiel sind die bei Anwendung eines üblichen
Katalysators zur Entmetalllslerung des gleichen Rückstandöles, wie es In Beispiel 4 verwendet wurde,
erhaltenen Ergebnisse gezeigt. Der Katalysator bestand aus einem Molybdänoxld-Alumlnlumoxld-Katalysator
und enthielt 11,1 Gew.-% MoO1 auf Al2Oi. Dieser Katalysator
wurde In einen Reaktor mit Abwärtsströmung gebracht und Rückstandö! und Wasserstoff bei unterschiedlichen
Bedingungen hindurchgeführt. Bedlngun-
gen und Ergebnisse sind in Tabelle VI enthalten. Die zwischen 4,79 und 9,42 Tagen angewandten Bedingungen
gemäß dieser Tabelle waren praktisch die gleichen wie in Beispiel 4.
Wie sich aus Tabelle VI ergibt, variierte die Entmetalllslerung
zwischen 82,2 und 95,0%. Dies ist mit dem Ausmaß der Entmetalllslerung vergleichbar, die mit
den Manganknollen In Beispiel 4 erhalten wurde. Jedoch betrug der Wasserstoffverbrauch In Vergleich 2
117 mJ/m! Im Vergleich zu dem niedrigeren Wasserstoffverbrauch
von Beispiel 4 von 39 m'/m3.
f.« ti |
Tabelle VI | 4.79 | 1.83 | 4.83 | 1.77 | 4,87 | 5.25 | 5,67 | — | 5.79 | — | 6.25 | 6.67 | — | 6.79 | 7.37 | 7.96 | - | 8.04 | - | 8.42 | 8.87 | — | 9.00 | — | 1.8 | 9,42 | - | 1.9 |
Temperatur 427° C | — | — | 2.8 | 2.2 | 2.0 | 2.5 | 2.0 | 2.7 | 0.8 | I 2 | |||||||||||||||||||
I | LHSV 1,0 | 117 | 5.0 | 4.4 | 1 7 | 1 5 | 1 2 | I 8 | 1 0 | 0.9 | 59.7 | 61.4 | |||||||||||||||||
I
ti |
Überdruck 141 bar | 4 ■> | 4 1 | 54,5 | 55.4 | 55.4 | 59.7 | 58.2 | 58.0 | - | - | ||||||||||||||||||
k | Zeit, Tage | 48.0 | 49.7 | - | - | - | - | - | - | 95.0 | 94.0 | ||||||||||||||||||
Wassersloffverb rauch | - | - | — | - | - | 0.912 | 0.912 | 91,3 | 0.907 | 92.8 | 0.907 | 0.906 | 93.8 | 0.905 | 0.905 | 0.911 | 91.7 | 0.905 | 94.2 | 0.905 | 0.905 | 93.0 | 0.907 | 0.904 | |||||
tv | mJ/m3 | 82.2 | 83.6 | 1.86 | 1.58 | 1.60 | 1.57 | 1.43 | 1,57 | 1.47 | 1.51 | 1.42 | 1.47 | 1.47 | 1.48 | 1.42 | 1.36 | ||||||||||||
W | Eigenschaften des | - | 4.62 | 4.08 | _ | 3.91 | 4.33 | ||||||||||||||||||||||
P | flüssigen Produktes | 4.0 | 3.7 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | ||||||||||||||||||||||
spez. Gewicht | 3 7 | 29 | 1 3 | I 1 | 1 8 | I 0 | |||||||||||||||||||||||
! | Schwefel, Gew.-% | 47.2 | 55.1 | 59.4 | 58.2 | 57.1 | 58.2 | ||||||||||||||||||||||
i;; | CCR, Gew.-% | - | 31,0 | 39.1 | - | 41.6 | 35.4 | ||||||||||||||||||||||
■<■■, | Ni, ppm | 85,1 | 87.2 | 93.6 | 94.0 | 92.6 | 94.2 | ||||||||||||||||||||||
U
£?. |
V ppm | ||||||||||||||||||||||||||||
% | % Entschwefelung | ||||||||||||||||||||||||||||
I? | % Verringerung an CCR | ||||||||||||||||||||||||||||
% Entmetallisierung | |||||||||||||||||||||||||||||
In diesem Beispiel ist die Entmetallisierung eines getoppten Erdölrohöles bei relativ niedrigen Wassersioffdrücken
erläutert. Eine relativ hohe Raumströmungsgeschwindigkeit wurde ebenfalls angewandt.
und das getoppte Erdölrohöl war das gleiche wie In Vergleich 1. Reaktionsbedingungen und erhaltene Ergebnisse
sind in Tabelle VII enthalten.
Wie sich aus der Tabelle ergibt, variierte der Prozentsatz an Entmetalllslerung zwischen 43,7 und 78,3% im
Die Manganknollen waren die gleichen wie In Beispiel 1 40 Verlauf des Versuches.
fs I |
Tabelle VlI | 0.10 | 0,23 | 0,64 | 1,14 | 1,64 | 2,14 | 2,37 |
i ψ* |
Temperatur 399° C | 14,2 | ||||||
Überdruck 71,5 bar | ||||||||
LHSV 2,9 | ||||||||
»1·.- | H2-Menge 1750 mJ/mJ | 0,897 | 0,902 | 0,905 | 0,905 | 0,905 | 0,905 | 0,905 |
I | 1,42 | 1,67 | 1,74 | 1,79 | 1,82 | 1,81 | 1,80 | |
ι | Zeit, Tage | 0,17 | 0,19 | 0,19 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,20 |
Wasserstoffverbrauch mVm3 | 3,46 | 4,06 | 3,85 | 4,05 | 3,93 | 4,17 | 4,26 | |
Eigenschaften des flüssigen | 4,1 | 6,4 | 6,3 | 9,35 | 9,1 | 10,4 | 10,2 | |
Produktes | 8,7 | 15,0 | 16,9 | 19,7 | 21,4 | 22,9 | 22,9 | |
fir; | spez. Gewicht | 35,3 | 24,1 | 20,9 | 18,6 | 17,3 | 17,7 | 18,2 |
Schwefel, Gew.-% | ||||||||
Stickstoff, Gew.-% | 21,9 | 8,4 | 13,1 | 8,6 | 11,3 | 5,9 | 3,8 | |
CCR, Gew.-% | 78,3 | 63,8 | 60,7 | 50,8 | 48,4 | 43,7 | 44,0 | |
kf | Ni, ppm | |||||||
V, ppm | ||||||||
% Entschwefelung | ||||||||
% Verringerung | ||||||||
von CCR | ||||||||
% Entmetallisierung | ||||||||
In diesem Beispiel 1st die Entmetallislerung eines
getoppten Erdölrohöles bei niedrigerem Druck und bei niedrigerer Raumströmungsgeschwindigkeit als in dem
vorstehenden Beispiel erläutert
Temperatur 399 bis 427° C
Überdruck 39,4 bar
LHSV 1,1
Hi-Menge 1750 mVm3
Überdruck 39,4 bar
LHSV 1,1
Hi-Menge 1750 mVm3
Die Manganknollen und das getoppte Erdölrohöl waren wie Im vorstehenden Betspiel. Während des Versuches
wurde die Temperatur von 399° C auf 427° C erhöht. Reaktionsbedingungen und erhaltene Ergebnisse
sind aus Tabelle VIII zu entnehmen.
Wie sich ergibt, variierte die Entmetalllsierung zwischen
93,1 und 59,2* im Verlauf des Versuches.
Zeit, Tage | Beispiel | 0,11 | 7 | 0,25 | 0,64 | — | 0,900 | 1,14 | 1,64 | 0,903 | 2,14 | /g | 2,63 | 3,09 | 1,54 |
Wasserstoffverbrauch, | — | 1,51 | 1,65 | , g/cm3 | 0,19 | ||||||||||
m-Vm3 | 15,0 | 3,12 | 0,19 | 0,19 | 3,54 | ||||||||||
Temperatur, ° C | 399 | 399 399 | 2,8 | 3,90 | 399 399 | 4,27 | 427 | 427 | 427 | 5,7 | |||||
Eigenschaften des | 6,0 | 5,5 | 7,6 | 7,8 | |||||||||||
flüssigen Produktes | — | 11,8 | 16,5 | 30,0 | |||||||||||
spez. Gewicht | 0,890 | — | 29,6 | 31,4 | 0,899 | 25,0 | 0,902 | 0,986 | - | 20,1 | |||||
Schwefel, Gew.-% | 1,04 | 85,1 | 12,0 | 1,63 | 3,6 | 1,45 | 1,53 | 77,2 | |||||||
Stickstoff, Gew.-% | 0,15 | 70,7 | 0,19 | 59,2 | 0,18 | 0,19 | 0,40 | ||||||||
CCR, Gew.-% | 2,38 | 4,17 | Porenvolumen, cm' | 3,33 | 3,63 | 3,80 | |||||||||
Ni, ppm | 1,4 | In diesem Beispiel 1st der Entmetallislerungseffekt von | 7,1 | Tatsächliche Dichte | 4,6 | 5,6 | 28,5 | ||||||||
V, ppm | 2,7 | Manganknollen aus dem Pazifischen Ozean ί | 35 | 16,9 | Mn, Gew.-96 | 7,9 | 8,6 | 1,21 | |||||||
% Entschwefelung | 52,7 | luf getopptes | 25,9 | r*e, vjew.-9b Nl Gew -9ό |
34,1 | 30,5 | o',23 0,1 |
||||||||
% Verringerung an CCR | 46,3 | Erdölrohöl gezeigt. Die angewandten Knollen wurden aus dem Pazifischen ^^V _ ^ 1 t Λ _ ^_ _ ta ^m «4 L^ j« Λ Λ rf« «ν ν« rf* rf«L* rfj rf« ««y« U ^ rf« rf«1<« rf«*« τ τ ν« rfJ —J y«B> |
5,9 | 24,8 | 18,1 | ||||||||||
% Entmetallisierung | 93,1 | 59,4 | CoO, Gew.-% MoO3, Gew.-96 |
78,8 | 76,0 | ||||||||||
Wäsche mit heißem Wasser die folgenden physikalischen Eigenschaften und enthielten die folgenden Komponenten:
Oberfläche, mVg 230
Teilchendichte, g/cm' 1,52
Porendurchmesser, !0~10m 69
Die Knollen wurden zu einer Größe von 1,4 bis
0,6 mm ßeslebt und entsprechend dem Verfahren von Beispiel 1 sulfldislert. Reaktionsbedingungen und erhaltene
Ergebnisse sind aus Tabelle IX ersichtlich.
Wie gezeigt, variiert die Entmetallisierung zwischen
Wie gezeigt, variiert die Entmetallisierung zwischen
« 60,1 und 86,1% im Verlauf des Versuches.
Tabelle IX | 0,06 | Q,2Q | 0,60 | UO | 1,60 | 2,!5 | 2,60 |
Temperatur 399° C | 12,0 | ||||||
Überdruck 141 bar | |||||||
LHSV 1,2 | |||||||
H2-Menge 1750 mVmJ | 0,895 | 0,900 | 0,903 | 0,904 | 0,904 | 0,904 | 0,904 |
Zeit, Tage | 1,20 | 1,39 | 1,49 | 1,50 | 1,52 | 1,47 | 1,53 |
WasserstoffVerbrauch mVm3 | 0,17 | 0,19 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,20 |
Eigenschaften des flüssigen | 3,17 | 3,58 | 4,04 | 4,29 | 4,23 | 4,11 | 4,15 |
Produktes | 4,1 | 3,2 | 5,1 | 8,9 | 6,9 | 6,9 | 7,8 |
spez. Gewicht | 11,4 | 5,0 | 8,2 | 14,7 | 13,4 | 9,3 | 14,3 |
Schwefel, Gew.-% | 45,5 | 36,8 | 32,3 | 31,8 | 30,9 | 33,2 | 30,5 |
Stickstoff, Gew.-% | 28,4 | 19,2 | 8,8 | 3,2 | 4,5 | 7,2 | 6,3 |
CCR, Gew.-% | 73,8 | 86,1 | 77,5 | 60,1 | 65,7 | 72,6 | 62.6 |
Ni, ppm | |||||||
V, ppm | |||||||
% Entschwefelung | |||||||
% Verringerung von CCR | |||||||
% Entmetallisierung | |||||||
Claims (4)
1. Verfahren zur Entmetallislerung einer Kohlenwasserstoffbeschickung, bei welchem der Kohlenwas-
serstoff mit Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators mit Entmetallislerungsaktlvltät behandelt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß sulfldierte Manganknollen als Katalysator verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Manganknollen durch Behandlung
mit Schwefel, der in der Kohlenwasserstoffbeschlkkung enthalten war, oder durch Behandlung mit
Schwefelwasserstoff sulfldlert worden sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Manganknollen durch Behandlung
mit Schwefelwasserstoff während 4 bis 8 Std. bei einer Temperatur von 150 bis 235° C sulfldlert worden sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der
Beschickung mit Wasserstoff in Gegenwart des Katalysators bei Temperaturen von 340 bis 455° C, insbesondere von 399 bis 454° C, bei einem Überdruck von
7 bis 211 bar, vorzugsweise von 35 bis 141 bar, ausgeführt wird und daß die Raumströmungsgeschwindlg-
kelt 0,2 bis 4, vorzugsweise 0,5 bis 2, Volumina Beschickung je Volumen Katalysator je Std. und die
Menge des Wasserstoffs 350 bis 2656 m\ vorzugsweise 887 bis 1768 m! Wasserstoff je m! Beschickung
beträgt.
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