DE2709020C3 - Process for the treatment of an acidic mercaptan-containing hydrocarbon distillate - Google Patents
Process for the treatment of an acidic mercaptan-containing hydrocarbon distillateInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Süßung saurer Kohlenwasserstoffdestillate durch Oxydation von Mercaptanen in dem Destillat zu Disulfiden mit Sauerstoff in Gegenwart eines Phthalocyaninkatalyi^tors auf einem Kohleträger und eines basischen Mediums.The invention relates to an improved process for sweetening acidic hydrocarbon distillates by oxidizing mercaptans in the distillate to disulfides with oxygen in the presence of a phthalocyanine catalyst on a carbon carrier and a basic one Medium.
Das Süßen saurer Kohlenwasserstoffe ist in der ErdNraffiniertechnik bekannt. Es gibt reichlich Verfahren zur Behandlung von Erdöldestillaten, wie saurem Benzin, gekracktem Benzin, straight-run-Benzin, Düsentreibstoffen, Kerosin und Brennöl.The sweetening of sour hydrocarbons is known in earth refining technology. There are abundant methods of treating petroleum distillates such as sour Gasoline, cracked gasoline, straight-run gasoline, jet fuels, kerosene, and fuel oil.
Ein Verfahren zur Süßung von Kohlenwasserstoffdestillaten mit einer feststehenden Katalysatorschicht ist in der US-PS 29 88 500 beschrieben, wobei ein Katalysator aus Kobaltphthalocyaninsulfonat auf einem Kohleträger verwendet wird. Ein Gemisch von saurem Kerosin, wäßriger Natronlauge und Luft wird über den Katalysator geschickt, um Mercaptanschwefel in ausreichendem Umfang umzuwandeln, damit das gewonnene Kerosinprodukt doktorsüß ist. Die Behandlungsreaktion erfolgt in Gegenwart eines alkalischen Reagens. Die Patentschrift lehrt, daß irgendein geeignetes alkalisches Reagens verwendet werden kann und daß die bevorzugten Reagentien Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid sind. Andere als möglich betrachtete Reagentien sind wäßrige Lösungen von Lithiumhydroxid, Rubidiumhydroxid und Caesiumhydroxid.One method of sweetening hydrocarbon distillates with a fixed catalyst layer is in US-PS 29 88 500 described, wherein a catalyst made of cobalt phthalocyanine sulfonate on a Coal carrier is used. A mixture of acid kerosene, aqueous sodium hydroxide solution and air is poured over the Catalyst sent to convert mercaptan sulfur to a sufficient extent to allow the recovered Kerosene product is doctor sweet. The treatment reaction is carried out in the presence of an alkaline reagent. The patent teaches that any suitable alkaline reagent can be used and that the preferred reagents are sodium hydroxide and potassium hydroxide. Others considered possible The reagents are aqueous solutions of lithium hydroxide, rubidium hydroxide and cesium hydroxide.
Das Süßungsverfahren mit einer feststehenden Katalysatorschicht wurde weltweit mit Erfolg durchgeführt. Besonders die übliche Praxis, wäßrige Natriumhydroxidlösungen als das für die Oxidation von Mercaptanen zu Disulfiden erforderliche basische Medium zu verwenden, führte zu dem Problem der Beseitigung von Alkalilauge. Die in einer Anlage mit einer feststehenden Katalysatorschicht verwendete Alkalilösung wird schließlich ungeeignet für weitere Verwendung, da verschiedene Toxine oder Katalysatorgifte, die durch die Oxidationsreaktion gebildet werden, sich in dem Alkali ansammeln. So muß aus einer Reihe von Gründen das Alkali, das üblicherweise in einem Süßungsverfahren mit feststehender Katalysatorschicht verwendet wird, weggeworfen werden. Obwohl Natriumhydroxid beim Kauf eine sehr billige Chemikalie ist, ist es doch eine relativ teure Chemikalie zum Wegwerfen wegen The sweetening process with a fixed catalyst layer has been carried out with success around the world. In particular, the common practice of using aqueous sodium hydroxide solutions as the basic medium required for the oxidation of mercaptans to disulfides has posed the problem of caustic removal. The alkali solution used in a plant with a fixed catalyst layer eventually becomes unsuitable for further use because various toxins or catalyst poisons generated by the oxidation reaction are accumulated in the alkali. Thus, for a number of reasons, the alkali commonly used in a fixed catalyst bed sweetening process must be discarded. While sodium hydroxide is a very cheap chemical to buy, it is a relatively expensive chemical to dispose of
der Probleme der Umweltverschmutzung.of pollution problems.
Unangenehm für den Raffinierer ist auch die Gefahr, daß etwas von der Alkalilösung irgendwie seinen Weg in das Endprodukt finden kann. Für einige Verwendungen, wie als Düsentreibstoff, können in dem Produkt weder Natriumhydroxid noch Wasser toleriert werden. Mühselige Maßnahmen müssen angewendet werden, um zu gewährleisten, daß das für die Verwendung als Düsentreibstoff bestimmte Kerosinprodukt weder Wasser noch NaOH enthält Gewöhnlich wird der Kerosinauslauf aus dem Behandlungsverfahren mit feststehender Katalysatorschicht mit Wasser gewaschen, um Natriumhydroxidlösung daraus zu entfernen. Das mit Wasser gewaschene Kerosin kann dann über eine Salzschicht geleitet werden, so daß sich eine Salzlösung bildet die zurückbleibt Schließlich, wird das Kerosin durch eine Schicht von Ton oder Sand geschickt um die letzten Wasserspuren oder Salzlösungsspuren zu entfernen, die noch in dem Produkt vorhanden sein können. Obwohl solche Maßnähmen wirksam sind, erhöhen sie doch die Behandlungskosten und den Kapitalaufwand.Also unpleasant for the refiner is the danger that some of the alkali solution will somehow find its way can find in the final product. For some uses, such as jet fuel, may be in the product neither sodium hydroxide nor water will be tolerated. Laborious measures must be used to ensure that the kerosene product intended for use as jet fuel does not contain water or NaOH Kerosene spill from the fixed catalyst layer treatment process washed with water to remove sodium hydroxide solution therefrom. The kerosene washed with water can then be passed over a layer of salt, so that a Salt solution forms which is left behind. Finally, the kerosene is carried through a layer of clay or sand sent to remove the last traces of water or saline solution that are still in the product may be present. While such measures are effective, they add to the cost of treatment and the capital expenditure.
Andere Probleme, die bei dem Süßungsverfahren mit feststehender Katalysatorschicht auftraten, waren das gelegentliche Verstopfen der Katalysatorschicht infolge der Bildung von Seifen. Eine Reihe von Kohlenwasserstoffdestillaten enthält Naphthensäuren, und die Naphthensäuren reagieren mit wäßrigem Natriumhydroxid unter Bildung einer Seife, die mit dem Kohlenwasserstoff ein Gel bildet das seinerseits die Kohleschicht verstopft Es war erforderlich, mit alkalischen Vorwäschen diese Naphthensäuren zu entfernen, so daß die Beschickung für die Süßungsanlage mit feststehender Katalysatorschicht im wesentlichen frei von Naphthensäuren war.Other problems encountered with the fixed catalyst layer sweetening process were occasional clogging of the catalyst layer due to the formation of soaps. A number of hydrocarbon distillates contain naphthenic acids, and the naphthenic acids react with aqueous sodium hydroxide with the formation of a soap that forms a gel with the hydrocarbon, which in turn forms the carbon layer clogged It was necessary to remove these naphthenic acids with alkaline pre-washes so that the The fixed catalyst bed sweetener charge was essentially free of naphthenic acids.
Es wurde nun ein Ersatz für die derzeit in Behandlungsverfahren mit feststehender Katalysatorschicht verwendeten Natriumhydroxidlösung gefunden.A replacement has now been found for the sodium hydroxide solution currently used in fixed catalyst bed treatment processes.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung eines sauren mercaptanhaltigen Kohlenwasserstoffdestillates durch Führung des Destillates und eines Oxidationsmittels über eine feststehende Schicht eines Phthalocyaninkatalysators auf einem Kohleträger in einem alkalischen Medium, das dadurch gekennzeichnet ist daß man als alkalisches Medium ein Tetraalkylguanidin verwendet.The invention relates to a process for treating an acidic mercaptan-containing hydrocarbon distillate by guiding the distillate and an oxidizing agent over a fixed layer of a phthalocyanine catalyst on a carbon support in an alkaline medium, which is characterized in that a tetraalkylguanidine is used as the alkaline medium.
Außer der Ausschaltung einiger der Probleme, die durch bekanntermaßen verwendete N^triumhydroxidlösungen hervorgerufen wurden, wurde gemäß der Erfindung festgestellt, daß ein überraschender Vorteil durch Verwendung von Tetraalkylguanidin als basisches Medium erreicht wird. Dieser Vorteil ist eine überraschende unerwartete Erhöhung der offensichtlichen katalytischen Aktivität der Süßungsanlage mit feststehender Katalysatorschicht. Die Verwendung von Tetraalkylguanidin gestattet eine wesentlich verbesserte Mercaptanumwandlung in einem Süßungsverfahren mit feststehender Katalysatorschicht. Die Verwendung von Tetraalkylguanidinen ist auch vorteilhaft deswegen, da die Guanidine in der Kohlenwasserstoffphase bleiben und mit in die Lagerbehälter gehen, die für die Kohlenwasserstoffe verwendet werden. Die Guanidine unterdrücken den verfärbenden Abbau bei der Lagerung und können auch als Korrosionsinhibitoren wirken. Außerdem verändern die Guanidine die Farbe des Kohlenwasserstoffproduktes nicht, und dies steht im Gegensatz zu einigen der Phenylendiamine, die dem Produkt eine rote Farbe verleihen.In addition to eliminating some of the problems caused by sodium hydroxide solutions known to be used, according to US Pat Invention found that a surprising advantage by using tetraalkylguanidine as the basic Medium is reached. This benefit is a surprising unexpected increase on the obvious catalytic activity of the sweetener with a fixed catalyst layer. The usage of Tetraalkylguanidine allows significantly improved mercaptan conversion in a sweetening process with a fixed catalyst layer. The use of tetraalkylguanidines is also advantageous because because the guanidines stay in the hydrocarbon phase and go into the storage containers that are used for the Hydrocarbons are used. The guanidines suppress the discoloring degradation during storage and can also act as corrosion inhibitors. In addition, the guanidines do not change the color of the hydrocarbon product, and this is stated in the Contrasted with some of the phenylenediamines which give the product a red color.
Eine ausgezeichnete Methode zur Durchführung der Kohlenwasserstoffbehandlung mit feststehender Katalysatorschicht ist in der US-PS 29 88 500 beschrieben. Alle Dinge, die in dieser Patentschrift beschrieben sind, können mit guter Wirkung bei der Durchführung der Erfindung angewendet werden, sofern man das alkalische Reagens durch ein Tetraalkylguanidin ersetzt.An excellent method of performing hydrocarbon treatment with a fixed catalyst bed is described in US-PS 29 88 500. All things described in this patent specification can be used to good effect in the practice of the invention provided that the alkaline reagent replaced by a tetraalkylguanidine.
Das Tetraalkylguanidin ist vorzugsweise Tetramethylguanidin. Anstelle von vier Methylgruppen kann es aber auch vier Äthylgruppen, Propylgruppen oder Butylgruppen enthalten; es können auch Guanidine verwendet werden, die Alkylgruppen unterschiedlicher Kettenlängen enthalten. Tetramethylguanidin ist bevorzugt, da es leicht erhältlich und billig ist. Ein anderer Vorteil des Tetramethylguanidins ist jener, daß es mit leichten und schweren Naphthensäuren sowie Phenolen ohne Bildung von seifenartigen Salzen reagieren kann. Das Reaktionsprodukt des Guanidins und der Naphthensäuren ist Iösmüi in einem Kohlenwasserstoffmediunt, so daß es die Kataiysatorschicht nicht verstopft. Dies steht im Gegensatz zu dem Reaktionsprodukt von Naphthensäuren mit Natriumhydroxid in wäßriger Lösung, welches Seifen und Gele bildet, die die Katalysatorschicht vollständig verstopfen und unwirksam machen. Es werden auch Emulsionsprobleme ausgeschaltet, da Natriumsalze nicht auftreten.The tetraalkylguanidine is preferably tetramethylguanidine. Instead of four methyl groups it can but also contain four ethyl groups, propyl groups or butyl groups; there can also be guanidines are used that contain alkyl groups of different chain lengths. Tetramethylguanidine is preferred, as it is easily available and cheap. Another advantage of tetramethylguanidine is that it has light and heavy naphthenic acids and phenols can react without the formation of soapy salts. The reaction product of guanidine and naphthenic acids is Iösmüi in a hydrocarbon medium, so that it does not clog the catalyst layer. This is in contrast to the reaction product of Naphthenic acids with sodium hydroxide in aqueous solution, which forms soaps and gels, which the Completely clog the catalyst layer and render it ineffective. There are also emulsion problems switched off because sodium salts do not occur.
Wegen der Unterschiedlichkeit der Beschickungsmaterialien, die zu behandeln sind, kann es erwünscht sein, schwerere Alkylguanidine zu verwenden. Im allgemeinen ist das Guanidin in dem Kohlenwasserstoff jo um so löslicher, je langer die Alkylgruppen sind. Experimente haben gezeigt, daß selost die leichtesten Tetraalkylguanidine eine sehr wirksame Süßungsarbeit bei nur sehr geringen Konzentrationei. leisten, und daß sie in dem zu behandelnden Kohlenwasserstofföl, wie » einem Kerosin, vollständig löslich sind.Because of the variety of feed materials to be treated, it may be desirable be to use heavier alkylguanidines. Generally the guanidine in the hydrocarbon is jo the longer the alkyl groups, the more soluble. Experiments have shown that selost is the easiest Tetraalkylguanidines do a very effective sweetening job with only very low concentrations. afford, and that they are completely soluble in the hydrocarbon oil to be treated, such as a kerosene.
Das Tetraalkylguanidin wird vorzugsweise kontinuierlich dem zu behandelnden Kohlenwasserstoff zugesetzt Es kann in einer wäßrigen oder alkoholischen Lösung verwendet werden, die periodisch über ein feststehendes Katalysatorbett gepumpt wird, um dessen Oberfläche mit basischer Lösung zu benetzen.The tetraalkylguanidine is preferably added continuously to the hydrocarbon to be treated It can be used in an aqueous or alcoholic solution, periodically over a stationary catalyst bed is pumped in order to wet its surface with basic solution.
Der verwendete Katalysator ist ein Phthalocyanin. Besonders bevorzugt sind die monosulfonierten Derivate
von Kobaltphthalocyanin. Die Sulfonierung des Kobaltphthalocyanins macht das Material löslich genug
in verschiedenen Lösungsmitteln, um die Imprägnierung einer feststehenden Schicht von Kohle mit dem
Katalysator zu erlauben. Das Monosulfonatderivat ist bevorzugt, da die stärker sulfonierten Derivate in den zu
behandelnden Kohlenwasserstoffen löslicher sind, was es ermöglicht, daß Katalysator aus der Katalysator-Tabelle
I
Anorganische BasenThe catalyst used is a phthalocyanine. The monosulfonated derivatives of cobalt phthalocyanine are particularly preferred. The sulfonation of the cobalt phthalocyanine renders the material sufficiently soluble in various solvents to allow a stationary layer of carbon to be impregnated with the catalyst. The monosulfonate derivative is preferred because the more sulfonated derivatives are more soluble in the hydrocarbons being treated, which enables the catalyst from Catalyst Table I.
Inorganic bases
schicht ausgelaugt wird.layer is leached.
Um die Wirksamkeit des Tetraalkylguanidins im erfindungsgemäßen Verfahren zu bewerten, wurde eine Reihe von Experimenten durchgeführt Ein Kerosin, das sehr schwierig zu süßen war, wurde als Dezugsbeschikkungsmaierial verwendet Das Kerosin enthielt 180 Gewichts-ppm Mercaptanschwefel.In order to evaluate the effectiveness of the tetraalkylguanidine in the method according to the invention, a Series of Experiments Conducted A kerosene, which was very difficult to sweeten, was used as a Dezugbeschikkungsmaierial used The kerosene contained 180 ppm by weight of mercaptan sulfur.
Das Testverfahren besteht darin, 2 g Katalysator, welcher mit 5 ml des zu testenden alkalischen Reagens befeuchtet war, plus 100 ml Beschickungsmaterial in einen mit Deckel versehenen 300-ml-Kolben zu geben. Der Kolben wurde dann in eine automatische Schüttelvorrichtung eingesetzt Die Temperatur wurde nicr ·. gemessen, doch wurden alle Tests bei Umgebungstemperatur in einem Raum durchgeführt der auf etwa 25°C gehalten wurde, so daß Temperaturveränderungen nicht von Bedeutung sein dürften. Von dem Inhalt der Kolben wurden in gleichmäßigen Abständen Proben genommen, und der Mercaptanschwefelgehalt des Kohlenwasserstoffes wurde bestimmtThe test procedure is to mix 2 g of catalyst with 5 ml of the alkaline reagent to be tested was moistened plus 100 ml of feed to a 300 ml capped flask. The flask was then placed in an automatic shaker. The temperature was increased nicr ·. measured but all tests were at ambient temperature carried out in a room that was kept at about 25 ° C, so that temperature changes shouldn't matter. The contents of the flasks were sampled at regular intervals and the mercaptan sulfur content of the hydrocarbon was determined
Außerdem wurde eine Reihe von Blindproben mitgetestet d.h. Tests wurden mit Kohle ohne Metallphthalocyaninkatalysator sowie mit herkömmlichem alkalischem Reagens (Natriumhydroxidlösung) durchgeführt In dem gesamten Test wurde immer das gleiche Kohlematerial, eine Pflanzenkohle, verwendet. Der KataJysator wurde durch Imprägnierung der Kohle mit einem Kobaltphthalocyaninmonosulfonat hergestellt Der Katalysator wurde durch Auflösen von 0,15 g Kobaltphthalocyaninsulfonat in 100 cm3 Methanol bereitet Das Kobaltphthalocyanin war schwierig zu lösen, weswegen das Auflösen stufenweise erfolgte, um zu gewährleisten, daß alles in Lösung gegangen war, d. h. ein Viertel des Alkohols wurde mit dem Phthalocyanin vermischt sodann wurde dekantiert, nun wurde der nächste Anteil von einem Viertel zu dem am Boden des Kolbens verbliebenen Kobaltphthalocyanin unter Verreiben der Kobaltverbindung zugesetz!. Dies wurde ein drittes und ein viertes Mal wiederholt, um sicher zu sein, daß das gesamte aktive Material in den: Alkohol gelöst war. Der Alkohol wurde dann in einen Behälter mit 15 g (100 cm3) Kohle gegeben, leicht gerührt und über Nacht stehen gelassen. Sodann ließ man den Alkohol von dem Material ablaufen, und die Kohle wurde unter einem Wasserstrahlpumpenvakuum getrocknet. Das Filtrat hatte nur eine schwach blaue Farbe, doch enthielt es keine wesentliche Menge Kobalt, so daß der Katalysator 1 Gewichts-% des Kobaltphthalocyaninsulfonates enthielt. Dieser Katalysator wurde in mehrere Anteile von 2 g aufgeteilt, um die Aktivitätstests durchzuführen. Die verwendeten Basen und die Ergebnisse des Tests sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.In addition, a number of blank samples were also tested, ie tests were carried out with charcoal without a metal phthalocyanine catalyst and with a conventional alkaline reagent (sodium hydroxide solution). The same carbon material, a biochar, was used throughout the test. The catalyst was made by impregnating the carbon with a cobalt phthalocyanine monosulfonate. The catalyst was prepared by dissolving 0.15 g of cobalt phthalocyanine sulfonate in 100 cm 3 of methanol was, ie a quarter of the alcohol was mixed with the phthalocyanine and then decanted, now the next quarter of the cobalt phthalocyanine remaining at the bottom of the flask was added by rubbing the cobalt compound! This was repeated a third and fourth time to make sure that all of the active material was dissolved in the alcohol. The alcohol was then placed in a container with 15 g (100 cm 3 ) charcoal, stirred gently, and allowed to stand overnight. The material was then drained of alcohol and the charcoal was dried under a water aspirator vacuum. The filtrate was only pale blue in color, but did not contain a substantial amount of cobalt, so that the catalyst contained 1% by weight of the cobalt phthalocyanine sulfonate. This catalyst was divided into several portions of 2 g to carry out the activity tests. The bases used and the results of the test are shown in the table below.
Gewichts-%
KatalysatorWeight%
catalyst
ml Base
Baseml base
base
1,0
01.0
0
1,0 1.0 1.0 1.0
1,01.0
1,01.0
Knriset/ungKnriset / ung
Testtest
180 158 152 146 137180 158 152 146 137
180 5 2 1180 5 2 1
180180
78 53 30 26 2578 53 30 26 25
180180
44 38 33 2244 38 33 22
*) I n NaOH in H2O.*) I n NaOH in H 2 O.
**) 1 η NaOCHj-Lösung, hergestellt durch Umsetzung von Natriummetall mit Methylalkohol. ***) 1 η NH4OH in HjO. ****) 1 η NH.(OH-Lösung, hergestellt unter Virwendung von chemisch reinem wäßrigem NH4OH und Methylalkohol.**) 1 η NaOCHj solution, produced by reacting sodium metal with methyl alcohol. ***) 1 η NH 4 OH in HjO. ****) 1 η NH. (OH solution, produced using chemically pure aqueous NH4OH and methyl alcohol.
Ein Strich zeigt an, daß der Mercaptangehalt nicht getestet wurde. Die für Test 3 berichteten Ergebnisse, d. h. für die Verwendung von wäßriger NaOH-Lösung, können als die Standardaktivität für ein herkömmliches Verfahren mit feststehender Katalysatorschicht angese-A dash indicates that the mercaptan content is not has been tested. The results reported for Test 3; H. for the use of aqueous NaOH solution, can be considered the standard activity for a conventional fixed catalyst bed process.
hea werden.hea be.
Ei wurde auch eine Reihe organischer Basen getestet Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II aufgeführtA number of organic bases were also tested The results are shown in Table II below
*) I η Diäthylamin-Lösung, hergestellt unter Verwendung der reinen Base und von Methylalkohol. **) 1 η Diäthylentriamin, hergestellt unter Verwendung der reinen Bi je und von Methylalkohol. ***) 1 η Tetramethylguanidinlösung, hergestellt unter Verwendung der reinen Base und von Methylalkohol. *) I η diethylamine solution, prepared using the pure base and methyl alcohol. **) 1 η diethylenetriamine, made using the pure Bi each and methyl alcohol. ***) 1 η tetramethylguanidine solution, prepared using the pure base and methyl alcohol.
Es ist ersichtlich, daß das Verfahren nach der basische Reagpns ein wirksameres Süßungsverfahren Erfindung einei, Weg zur Behandlung selbst schwierig 65 als wäßrige Natronlaugen oder verschiedene organi-It can be seen that the Basic Reagpns method is a more effective sweetening method Invention of a way to treat even difficult 65 as aqueous sodium hydroxide solutions or various organic
/.u süßender Kerosine ohne Verwendung einer wäUrigen Natriumhydroxidlösung liefert. Außerdem ergibt das im erfindiingsgemäßen Verfahren verwendete/.u sweetening kerosene without using an aqueous one Sodium hydroxide solution supplies. In addition, results in that used in the method according to the invention
sehe Basen, die nach vorgeschlagen wurden.see bases suggested after.
dem Stand der Technikthe state of the art
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |