DE2713343A1 - METHOD OF REMOVING SULFUR AND NICKEL FROM HEAVY HYDROCARBON FEED MATERIALS - Google Patents
METHOD OF REMOVING SULFUR AND NICKEL FROM HEAVY HYDROCARBON FEED MATERIALSInfo
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Dr. rer. nat. O. Thomsen Dlpl.-Ing. W. WeinkauffDr. rer. nat. O. Thomsen Dlpl.-Ing. W. Weinkauff
(Fuchshohl 71)(Fuchshohl 71)
8000 München 2 Kaiser-Ludwig-Platz· 25. März 19 778000 Munich 2 Kaiser-Ludwig-Platz · March 25, 19 77
Mobil Oil Corporation New York, N.Y.,USAMobil Oil Corporation New York, N.Y., USA
Verfahren zum Entfernen von Schwefel und Nickel aus schweren Kohlenwasserstoff-ZufuhrmaterialienProcess for removing sulfur and nickel from heavy hydrocarbon feedstocks
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schwefel und Nickel aus diese Elemente enthaltenden Zufuhrmaterialien schwerer Kohlenwasserstoffe.The invention relates to a method for removing sulfur and nickel from feed materials containing these elements heavy hydrocarbons.
Schweres Kohlenwasserstoffmaterial, wie z.B. Erdölrückstandsfraktionen, das heißt,die in atmosphärischen und Vakuum-Rohdestiliationskolonnen erzeugten schweren Fraktionen, zeichnen sich typischerweise dadurch aus, daß sie als Zufuhrmaterialien für die meisten Raffinationsprozesse in erster Linie wegen ihres hohen Metall- und Schwefelgehalts unerwünschtHeavy hydrocarbon material, such as petroleum residue fractions, that is, the heavy fractions produced in atmospheric and vacuum crude distillation columns, are typically distinguished in that they are primarily used as feed materials for most refining processes Line undesirable because of its high metal and sulfur content
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sind. Die Anwesenheit hoher Konzentrationen an Metallen und Schwefel und deren Verbindungen schließt die wirksame Verwendung solcher Rückstände als Zufuhrmaterialien für das Kracken, Hydrokracken und Koken aus und begrenzt das Ausmaß, bis zu dem solche Rückstände als Brennöl verwendet werden können. Das vielleicht einzige höchst unerwünschte Merkmal solcher Zufuhrmaterialien ist der hohe Metallgehalt. Hauptsächliche Metallverunreinigungen sind Nickel und Vanadium, wobei Eisen und kleine Mengen Kupfer auch gelegentlich vorkommen. Außerdem finden sich in manchen Zufuhrmaterialien Spurenmengen an Zink und Natrium. Da die überwiegende Mehrzahl dieser Metalle, wenn sie im Rohöl vorkommen, mit sehr großen Kohlenwasserstoffmolekülen verbunden sind, enthalten die schwereren Fraktionen der Rohdestillation praktisch die gesamten im Rohmaterial vorhandenen Metalle, wobei diese in der Asphaltrückstandsfraktion besonders konzentriert vorliegen. Die Metallverunreinigungen sind typischerweise große Organometallkomplexe, wie z.B. Metallporphyr ine und -asphaltene.are. The presence of high concentrations of metals and sulfur and their compounds precludes effective use such residues as feed materials for cracking, hydrocracking and coking, and limit the extent to which such residues can be used as fuel oil. Perhaps the only highly undesirable feature of such feed materials is the high metal content. The main metal impurities are nickel and vanadium, with iron and small amounts of copper also occur occasionally. In addition, trace amounts of zinc are found in some feed materials and sodium. Because the vast majority of these metals, when found in crude oil, have very large hydrocarbon molecules are connected, the heavier fractions of the raw distillation contain practically all of the raw material present Metals, these being particularly concentrated in the asphalt residue fraction. The metal impurities are typically large organometallic complexes such as metal porphyrins and asphalts.
Verfahren zum Entschwefeln solcher Zufuhrmaterialien sind bekannt; aber viele dieser Verfahren sind zur Entfernung von Metallen nicht geeignet. In der US-PS 3 720 602 ist ein Verfahren zur hydrierenden Entschwefelung praktisch metallfreier Kohlenwasserstoff-Zufuhrmaterialien beschrieben. Zu diesem Verfahren qehört die Verwendung eines speziellen vanadiumhaltigen Katalysators und das Einspritzen von Wasser in den Entschwefelungsreaktor zur Kühlung und Erhöhung der Kata-Methods for desulfurizing such feed materials are known; but many of these procedures are for removal not suitable for metals. In US Pat. No. 3,720,602, a process for hydrated desulfurization is practically free of metal Hydrocarbon feedstocks described. This process involves the use of a special one containing vanadium Catalyst and the injection of water into the desulphurisation reactor to cool and increase the cata-
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lysatoraktivität. So eingespritztes Wasser wird zur Rückführung von den aus dem Reaktor austretenden Produkten abgetrennt. Die Wassereinspritzung zwischen den Katalysatorbetten eines Mehrbett-Entschwefelungsreaktors ist in der US-PS 3 753 894 offenbart. Hier wird berichtet, daß die Verarbeitung von Erdölrückständen mit Wasserstoff plus 10 Volumenprozent Wasser eine Unterdrückung der normalen Katalysator-Desaktivierungsrate insbesondere während der Anfangsperiode des Produktansatzes bewirkt.analyzer activity. Water injected in this way is separated from the products emerging from the reactor for recycling. Injection of water between the catalyst beds of a multiple bed desulfurization reactor is disclosed in U.S. Patent No. 3,753,894. It is reported here that the processing of petroleum residues with hydrogen plus 10 volume percent water acts to suppress the normal rate of catalyst deactivation, particularly during the initial period of product make-up.
Weitere Veröffentlichungen hinsichtlich der Verwendung von Wasser bei der Entschwefelung liegen vor. Asphaltenhaltiges Dunkel- oder Schwarzöl wird dadurch entschwefelt, daß dem öl zwischen 2,0 und etwa 30 Gewichtsprozent Wasser zugemischt wird, dies dann mit Wasserstoff unter Entschwefelungsbedingungen über einem Entschwefelungskatalysator gemäß US-PS 3 501 396 umgesetzt wird. In der US-PS 3 453 206 wird offenbart, daß bei der mehrstufigen Hydroraff!nation von Erdölrohölen und den daraus erhaltenen schwereren Kohlenwasserstofffraktionen in der zweiten oder katalytischen Stufe Wasser zugesetzt werden kann, wenn im Produkt Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt im Benzinbereich zu maximalem Anteil erwünscht sind, im Unterschied zum maximalen Anteil an Kohlenwasserstoffen des Mitteldestillats. Sowohl die US-PS 3 471 398 als auch die US-PS 3 475 324 beziehen sich auf verbesserte Kohlenwasserstoff-Abschreckmethoden bei der Entschwefelung hochsiedender Kohlenwasserstoffe. Diese Patentschriften offenbaren, daß es sichFurther publications regarding the use of water in desulphurisation are available. Asphaltene-containing dark or black oil is desulfurized by adding between 2.0 and about 30 percent by weight of water to the oil, which is then reacted with hydrogen under desulfurization conditions over a desulfurization catalyst according to US Pat. No. 3,501,396. US Pat. No. 3,453,206 discloses that in the multistage hydrorafining of crude oil and the heavier hydrocarbon fractions obtained therefrom, water can be added in the second or catalytic stage if the maximum proportion of hydrocarbons with a boiling point in the gasoline range is desired are, in contrast to the maximum proportion of hydrocarbons in the middle distillate. US Pat. No. 3,471,398 and US Pat. No. 3,475,324 both relate to improved hydrocarbon quenching methods in the desulfurization of high boiling point hydrocarbons. These patents disclose that it is
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als geeignet erwiesen hat, der Reaktionszone Wasser Im Gemisch mit dem Zufuhrmaterial gelegentlich zuzusetzen; die Verwendung von Wasser 1st jedoch normalerweise nicht nötig oder wünschenswert.has proven suitable to occasionally add water in admixture with the feed material to the reaction zone; however, the use of water is usually not necessary or desirable.
Keine der vorstehend erwähnten Literaturstellen offenbart das neue erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen von Schwefel und Metall.None of the above-mentioned references disclose the novel removal method of the present invention of sulfur and metal.
Gegenstand der Erfindung 1st ein verbessertes Verfahren zum Entschwefeln und Entfernen von Nickel aus diese Elemente enthaltenden Zufuhrmaterialien aus schweren Kohlenwasserstoffen. Dieses Verfahren umfaßt folgende Stufen:The invention relates to an improved method for desulfurizing and removing nickel from these elements containing heavy hydrocarbon feedstocks. This process comprises the following stages:
a) Zumischen eines an Wasserstoff reichen Stroms zum Zufuhrmaterial,a) adding a stream rich in hydrogen to the feed material,
b) Umsetzen des Gemischs der Stufe (a) in einerb) Reacting the mixture of step (a) in one
Reaktionszone mit einem Entschwefelungskatalysator unter Entschwefelungsbedingungen,Reaction zone with a desulfurization catalyst under desulfurization conditions,
c) Einspritzen von Wasser in die Reaktionszone bei einem Molverhältnis von Wasser zu Wasserstoff von etwa 0,05 bis 0,5,c) injecting water into the reaction zone at a molar ratio of water to hydrogen from about 0.05 to 0.5,
d) Abtrennen eines Leichtgasstroms, der H-, H2O, H2S und leichte Kohlenwasserstoffe enthält, von dem die Reaktionszone verlassenden Produkt strom. d) Separating a light gas stream, which contains H-, H 2 O, H 2 S and light hydrocarbons, from the product stream leaving the reaction zone.
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e) Abtrennen von H2O aus dem Leichtgasstrom unter Zurücklassung eines im wesentlichen trokkenen Leichtgasstroms,e) separating H 2 O from the light gas stream leaving behind an essentially dry light gas stream,
f) Rückführung des abgetrennten H-O zum Einspritzen in Stufe (c),f) recycling of the separated H-O for injection in stage (c),
g) Abtrennen des H2S aus dem trockenen Leichtgasstrom unter Hinterlassung eines wasserstoffreichen Stroms,g) separating the H 2 S from the dry light gas stream leaving a hydrogen-rich stream,
h) Rückführung des wasserstoffreichen Stroms zum Zumischen zum Zufuhrmaterial undh) returning the hydrogen-rich stream to the feed material for admixture and
i) Gewinnen eines von Nickel und Schwefel praktisch freien Produkts aus dem Produktstrom aus der Reaktionszone. i) recovering a product substantially free of nickel and sulfur from the product stream from the reaction zone.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens;Fig. 1 is a schematic representation of the method of the invention;
Fig. 2, 3, 4 und 5 geben die Entfernung von Schwefel, Stickstoff, Nickel und Vanadium in Prozent bei verschiedenen H2O/H2- und N2/H2-Molverhältnissen an.FIGS. 2, 3, 4 and 5 indicate the removal of sulfur, nitrogen, nickel and vanadium in percent at different H 2 O / H 2 and N 2 / H 2 molar ratios.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf eine verbesserte Entschwefelung und Entmetallisierung von Zufuhrmaterialien schwerer Kohlenwasserstoffe gerichtet, die jedes metall- und schwefelhaltige Material sein können, bevorzugt Rückstandsfraktionen enthaltendes Material. Beispiele sind Ausgangs-The method according to the invention is directed to improved desulfurization and demetallization of feed materials of heavy hydrocarbons, which can be any metal- or sulfur-containing material, preferably material containing residue fractions. Examples are starting
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materialien, wie z.B. Atmosphären- und Vakuumrückstände, Vakuumgasöle, Teersande, Bitumen, Rückführöle, Schieferöle und dergleichen. Aus den bisherigen Ausführungen dürfte klar sein, daß das Zufuhrmaterial ein vollständiges Rohmaterial sein kann. Da jedoch die hoch metall- und schwefelhaltigen Komponenten eines Rohöls zur Konzentration in den höher siedenden Fraktionen neigen, findet das erfindungsgemäße Verfahren gewöhnlich Anwendung auf eine Bodenfraktion eines Erdöls, d.h. eine solche, die durch Destillation eines rohen Erdöls zur Entfernung niedriger siedender Materialien erhalten wird. Folglich sieden die hier verwendeten Zufuhrmaterialien schwerer Kohlenwasserstoffe im allgemeinen über etwa 204 0C (400 0F), bevorzugt über etwa 343 C (650 0F) und haben spezifische Gewichte von etwa 0 API bis etwa 30 API (= American Petroleummaterials such as atmospheric and vacuum residues, vacuum gas oils, tar sands, bitumen, return oils, shale oils and the like. From what has been said so far, it should be clear that the feed material can be a complete raw material. However, since the high metal and sulfur components of a crude oil tend to be concentrated in the higher boiling fractions, the process of the present invention usually applies to a bottom fraction of a petroleum, that is, one obtained by distilling a crude oil to remove lower boiling materials. Consequently, the supply of materials used herein boiling heavy hydrocarbons is generally greater than about 204 0 C (400 0 F), preferably above about 343 C (650 0 F) and have specific weights of about 0 to about 30 API (API = American Petroleum
Institute). Ein allgemeiner Bereich der Eigenschaften von Zufuhrmaterialien schwerer Kohlenwasserstoffe, die zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind, sowie die Eigenschaften eines besonderen Zufuhrmaterials sind in Tabelle I aufgeführt.Institutes). A general range of properties of heavy hydrocarbon feed materials for use are suitable in the method according to the invention, as well as the Properties of a particular feed material are listed in Table I.
Allganeiner Atmosphärendruck-RückBereich stand arab.LeichtölsAn atmospheric pressure back area generally stood for Arabic light oil
'*■ 27133A3'* ■ 27133A3
Katalysatoren, die zur Förderung der Entschwefelungsreaktionen verwendet werden können, enthalten wenigstens eine metallische Komponente aus den Gruppen VIb und VIII des Periodensystems, abgeschieden auf einem refraktären anorganischen Oxidträger oder -binder. Die bevorzugte Metallkomponente kann ein Oxid oder Sulfid von Nickel oder Kobalt sein, insbesondere letzteres, und ein Oxid oder Sulfid von Molybdän oder Wolfram. Das Metall der Gruppe VIII liegt im allgemeinen in Mengen von 1 bis 15 Gewichtsprozent vor, während die Komponente der Gruppe VIb in Mengen von 5 bis 25 Gewichtsprozent vorliegt. Der refraktäre anorganische Oxidträger kann Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Zirkonoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid, Bohroxid, Strontiumoxid, Hafniumoxid und deren Gemische umfassen. Besonders bevorzugt sind Aluminiumoxid oder mit Siliciumdioxid stabilisiertes Aluminiumoxid, wobei das Aluminiumoxid den größeren Anteil stellt. Ein typischer Katalysator besteht aus 3 % CoO, 10 % MoO3, 5 % SiO2 auf Aluminiumoxid. Die Katalysatoren werden vor ihrer Verwendung gewöhnlich vorsulfidiert.Catalysts which can be used to promote the desulfurization reactions contain at least one metallic component from Groups VIb and VIII of the Periodic Table, deposited on a refractory inorganic oxide support or binder. The preferred metal component can be an oxide or sulfide of nickel or cobalt, especially the latter, and an oxide or sulfide of molybdenum or tungsten. The Group VIII metal is generally present in amounts from 1 to 15 percent by weight while the Group VIb component is present in amounts from 5 to 25 percent by weight. The refractory inorganic oxide carrier can include alumina, silica, zirconia, magnesia, titania, boron oxide, strontia, hafnia, and mixtures thereof. Aluminum oxide or aluminum oxide stabilized with silicon dioxide are particularly preferred, the aluminum oxide making up the greater proportion. A typical catalyst consists of 3% CoO, 10% MoO 3 , 5% SiO 2 on aluminum oxide. The catalysts are usually presulphided before they are used.
Tabelle II führt geeignete Reaktionsbedingungen für die katalytische Entschwefelung von Schwerkohlenwasserstoff-Zufuhrmaterialien auf.Table II lists suitable reaction conditions for the catalytic desulfurization of heavy hydrocarbon feedstocks on.
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"f"" f "
Druck (psig) 500 - 3000 1000 - 2000Pressure (psig) 500-3000 1000-2000
stündl. Flüssigkeits-Raunströ-hourly Liquid roughness
mungsgeschwindigkeit (IHSV) 0,2-5 0,5-2ming speed (IHSV) 0.2-5 0.5-2
Wasserstoff-Strömungsgeschwindigkeit (scf/bbl) 1000 - 20.000 4000 - 12.000Hydrogen flow rate (scf / bbl) 1000 - 20,000 4000 - 12,000
Die Wirksamkeit des neuen erfindungsgemäßen Entschwefelungs- und Entmetallisierungsverfahrens beruht zum Teil auf den Einflüssen der Wassereinspritzung auf die Hydrobearbeitung der schweren Zufuhrmaterialien. Diese Erkenntnis wird nachfolgend im einzelnen beschrieben; kurz zusammengefaßt jedoch wurde gefunden, daß das Einspritzen von Wasser in die Reaktionszone bei bestimmten H20/H2-Molverhältnissen sowohl die Entfernung von Schwefel als auch von Nickel verstärkt. Auch hat die Wassereinspritzung in der besonders angegebenen Menge, wie gefunden wurde, keinen nachteiligen Einfluß auf die Stickstoffentfernung, die Katalysatoralterung oder die physikalischen Eigenschaften des Katalysators, wie z.B. seine Oberfläche. So führt das neue, hier offenbarte Verfahren zur erhöhten Entfernung von Schwefel und Nickel, ohne sich auf unerwünschte Änderungen der Verfahrensvariablen, wie z.B. Erhöhung von Druck oder Temperatur, zu verlassen. Tatsächlich wird der Partialdruck kostspieligen Wasserstoffs durch die Anwendung der Erfindung stark gesenkt.The effectiveness of the novel desulfurization and demetallization process of the present invention is based in part on the effects of water injection on the hydraulic machining of the heavy feed materials. This finding is described in detail below; Briefly, however, it was found that the injection of water into the reaction zone at certain H 2 0 / H 2 molar ratios enhances both the removal of sulfur and nickel. In addition, the injection of water in the particularly specified amount has, as has been found, no disadvantageous influence on the removal of nitrogen, the aging of the catalyst or the physical properties of the catalyst, such as, for example, its surface. Thus, the new process disclosed herein results in increased removal of sulfur and nickel without relying on undesirable changes in process variables such as an increase in pressure or temperature. In fact, the partial pressure of expensive hydrogen is greatly reduced by using the invention.
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Nachfolgend wird ein diese Erkenntnisse anwendendes Verfahren beschrieben. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein Zufuhrmaterialstrom schwerer Kohlenwasserstoffe 20, der Schwefel-, Stickstoff- und Sauerstoff-Heteroatome und Metalle, wie z.B. Nickel und Vanadium, enthält, mit einem wasserstoffreichen Gasstrom 21 gemischt, und das anfallende Gemisch wird in einem Ofen 22 erhitzt, bevor es der Reaktionszone 23 zugeführt wird. Die Reaktionszone 23 enthält Entschwefelungskatalysator und kann eine Reihe Betten enthalten. Wasser aus einer Leitung 24, das sowohl rückgeführtes Wasser aus einer Leitung 36 und Wasser zur Ergänzung aus einer Leitung 35, je nach Bedarf, umfaßt, wird in die Reaktionszone 23 in Mengen von etwa 0,05 bis 0,5 H2O/H2 (Molverhältnisse), bevorzugt 0,05 bis 0,2, eingespritzt. Wenn gewünscht, kann ein Teil des Wasser in die Reaktionszone durch Zumischen zu dem wasserstoffreichen Strom eingespritzt werden, wobei dieses Wasser über eine Leitung 39 eingeführt wird. In diesen Mengen verwendet bewirkt das Wasser erhöhte Entschwefelung und Entmetallisierung der Zufuhrmaterialien, wie nachfolgend beschrieben, sowie ein Abkühlen oder Abschrecken. Wasser kann zwischen Betten eingespritzt werden, wenn die Reaktionszone 23 mehrere Betten enthält.A method using these findings is described below. Referring to FIG. 1, a heavy hydrocarbon feed stream 20 containing sulfur, nitrogen and oxygen heteroatoms and metals such as nickel and vanadium is mixed with a hydrogen rich gas stream 21 and the resulting mixture is placed in a furnace 22 heated before it is fed to the reaction zone 23. The reaction zone 23 contains desulfurization catalyst and may contain a number of beds. Water from a line 24, which includes both recycled water from a line 36 and water to make up from a line 35, as required, is fed into the reaction zone 23 in amounts of about 0.05 to 0.5 H 2 O / H 2 (molar ratios), preferably 0.05 to 0.2. If desired, a portion of the water can be injected into the reaction zone by admixture with the hydrogen-rich stream, this water being introduced via line 39. Used in these amounts, the water causes increased desulfurization and demetallization of the feed materials, as described below, as well as cooling or quenching. Water can be injected between beds when the reaction zone 23 contains multiple beds.
Die von der Reaktionszone abströmenden Produkte in der Leitung 37 werden durch einen Wärmeaustauscher 38 geführt, bevor sie in einen Scheider 25 gelangen. Der Wärmeaustauscher 38 wird verwendet, um die Temperatur des ProduktStroms, der H2, H2O, H2S, leichte Kohlenwasserstoffe und entechwefelte undThe products flowing off from the reaction zone in line 37 are passed through a heat exchanger 38 before they reach a separator 25. The heat exchanger 38 is used to control the temperature of the product stream containing H 2 , H 2 O, H 2 S, light hydrocarbons and desulfurized and
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entmetallisierte Produkte enthält, auf die Bedingungen für den Abscheider 25 einzustellen, der erwünschtermaßen ein Hochdruck-Blitzabscheider ist. Die aus dem Abscheider 25 austretenden Gase, die H2, H2O, H2S und leichte Kohlenwasserstoffe umfassen, gehen über Kopf in die Leitung 27. Das entschwefelte und entmetallisierte Produkt wird über Leitung 26 abgezogen. Der Leichtgasstrom der Leitung 27 wird in einen Kühler 28 geführt, in dem Wasser aus dem Leichtgasstrom auskondensiert wird, wobei ein praktisch trockener Leichtgasstrom 29 zurückbleibt. So abgeschiedenes Wasser gelangt in die Wasserrückführleitung 36 zu der wie oben beschriebenen Einspritzung. Der trockene Leichtgasstrom 29 wird zu einem Schwefelwasserstoffgewinnungssystem 30 geführt, wo Schwefelwasserstoff durch Kontakt mit einem basischen Auswaschmittel, wie z.B. Methylamin, entfernt wird. Der den Scrubber verlassende Produktstrom 33, ein wasserstoffreicher Strom, der aus Wasserstoff und leichten Kohlenwasserstoffen besteht, wird mit einem ergänzenden Wasserstoffstrom 34 zu dem zuvor beschriebenen wasserstoffreichen Gasstrom 21 gemischt.contains demetallized products to adjust the conditions for the separator 25, which is desirably a high pressure flash separator. The gases emerging from the separator 25, which comprise H 2 , H 2 O, H 2 S and light hydrocarbons, go overhead into line 27. The desulphurized and demetallized product is drawn off via line 26. The light gas stream in line 27 is fed into a cooler 28 in which water is condensed out of the light gas stream, a practically dry light gas stream 29 remaining. Water separated in this way reaches the water return line 36 for the injection as described above. The dry light gas stream 29 is passed to a hydrogen sulfide recovery system 30 where hydrogen sulfide is removed by contact with a basic scrubbing agent such as methylamine. The product stream 33 leaving the scrubber, a hydrogen-rich stream consisting of hydrogen and light hydrocarbons, is mixed with a supplementary hydrogen stream 34 to form the hydrogen-rich gas stream 21 described above.
Die erfindungsgemäß praktisch schwefel- und nickelfreien Produkte sind zur direkten Verwendung z.B. als Brennstoff geeignet oder können weiter verarbeitet werden. Eine wünschenswerte weitere verarbeitende Verwendung ist katalytisches Kracken, insbesondere katalytisches Fluidkracken (FCC). Die erfindungsgemäßen Produkte sind als Krackzufuhrmaterialen aufgrund ihres geringen Nickel- und Schwefelgehalts besonders erwünscht, daAccording to the invention, they are practically free of sulfur and nickel Products are suitable for direct use, e.g. as fuel, or can be further processed. A desirable one Another processing use is catalytic cracking, particularly fluid catalytic cracking (FCC). The invention Products are particularly desirable as cracking feeds because of their low nickel and sulfur content
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bekannt ist, daß Nickel erheblich zur Katalysatorvergiftung beim katalytischen Kracken beiträgt.it is known that nickel contributes significantly to catalyst poisoning in catalytic cracking.
Atmosphärendruckrückstand arabischen Leichtöls wurde mit Wasserstoff gemischt. Auf 100 C vorerhitztes Wasser wurde dem Rückstand/Wasserstoff-Gemisch zu bestimmten Zeiten über eine Ansatzfolge hinweg zugesetzt. Das fertige Gemisch wurde über einen vorsulfidierten Entschwefelungskatalysator mit 3 % CoO, 10 % MoO-, und 5 % SiO2 auf Aluminiumoxid in einem Riesel-Atmospheric pressure residue of Arabic light oil was mixed with hydrogen. Water preheated to 100 ° C. was added to the residue / hydrogen mixture at certain times over a batch sequence. The finished mixture was over a presulfided desulfurization catalyst with 3% CoO, 10% MoO, and 5% SiO 2 on aluminum oxide in a trickle
bettreaktor bei einem Druck von 49 kg/cm Manometer (7OO psig)bed reactor at a pressure of 49 kg / cm manometer (700 psig)
und Temperaturen von 399 0C bis 427 0C (750 bis 800 0F) geleitet. Die gewichtsmäßige stündliche Raumströmungsgeschwindigkeit war 2. Eine Standard-Ansatzfolge wurde angewandt, so daß der Reaktor bei der niedrigeren Temperatur 4 Tage ohne Wasser durchströmt wurde, worauf 7 Tage lang Tests mit Wasserzusatz folgten, worauf wiederum zu den ursprünglichen wasserfreien Bedingungen zur Monitoralterung zurückgekehrt wurde. Die Folge wurde bei der höheren Temperatur fortgesetzt. Tabelle III veranschaulicht die Standard-Ansatzfolge.and temperatures from 399 ° C to 427 ° C (750 to 800 ° F). The weight hourly space air velocity was 2. A standard batch sequence was used to flow the reactor at the lower temperature for 4 days without water, followed by 7 days of testing with water addition, followed by a return to the original anhydrous monitor aging conditions. The sequence was continued at the higher temperature. Table III illustrates the standard batch sequence.
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-W--W-
°C (°F) temperature
° C (° F)
(scf/bbl)(scf / bbl)
einschließlichincluding
Die Reaktionsprodukte wurden vom Wasse'r abgetrennt und vor der Analyse über einem 4 8-Molekularsieb getrocknet. Es wurde festgestellt, daß die Wasserschicht keine organischen Schwefelverbindungen enthielt, die berichteten Einflüsse waren also keine Kunstprodukte irgend eines Extraktionsprozesses.The reaction products were separated from the water and dried over a 4 8 molecular sieve before analysis. It was found that the water layer did not contain any organic sulfur compounds, so the reported influences were not artificial products of any extraction process.
Zum Vergleich der Aktivität als Funktion des Η2Ο/Η2~ 709840/0 961 To compare the activity as a function of the Η 2 Ο / Η 2 ~ 709840/0 961
• 40- • 40-
Molverhältnisses wurde ein Ausdruck für die Geschwindigkeit zweiter Ordnung angenommen und Umwandlungsdaten mathematisch eingestellt, um die Katalysatoralterung auszuschließen. Auf diese Weise ist die Aktivität für die Schwefel-, Stickstoff-, Nickel-und Vanadiumentfernung bei verschiedenen H2O/H2~Verhältnissen in den Figuren 2 bis 5 dargestellt. Eine überprüfung der Figuren zeigt, daß die Entschwefelungsaktivität bei H2O/ H2~Molverhältnissen von etwa 0,05 bis 0,5, insbesondere 0,05 bis 0,2, deutlich verbessert wird. Ähnlich wird die Entfernung von Nickel bei H2O/H2-Verhältnissen> ca. 0,1 verbessert. Die Stickstoffentfernung bleibt unverändert, während die Vanadiumentfernung mit zunehmenden H2O/H2-Verhältnissen leicht fällt.Molar ratio was taken as a second order rate expression and conversion data was mathematically adjusted to preclude catalyst aging. In this way, the activity for the sulfur, nitrogen, nickel and vanadium removal at different H 2 O / H 2 ~ ratios is shown in FIGS. A check of the figures shows that the desulfurization activity is markedly improved at H 2 O / H 2 molar ratios of about 0.05 to 0.5, in particular 0.05 to 0.2. Similarly, the removal of nickel is improved at H 2 O / H 2 ratios> approx. 0.1. The nitrogen removal remains unchanged, while the vanadium removal falls slightly with increasing H 2 O / H 2 ratios.
In einer anderen Testreihe wurde das in der obigen Testreihe verwendete Wasser durch äquimolare Verhältnisse an N ersetzt, um die Einflüsse des Wassers von denen der Diffusion und des Laboratoriums-Rieselbettreaktors zu trennen. Die ebenfalls in den Figuren 2 bis 4 aufgetragenen Ergebnisse zeigen, daß die vorteilhaften Einflüsse der Nickel- und Schwefelentfernung eher auf der Wassereinspritzung als auf den Einflüssen des Reaktors oder der Diffusion beruhen,. An rückgewonnenem Katalysator wurden Oberflächendaten erhalten, um die Möglichkeit erhöhter Katalysatorzerstörung in Gegenwart von Dampf zu prüfen. Der calcinierte rückgewonnene Katalysator zeigte eine Oberfläche von 295 m /g, verglichen mit einem Wert von 280 für das frische Material. So war in diesen Untersuchungen kein Abbau zu beobachten.In another series of tests, the water used in the above series of tests was replaced by equimolar ratios of N in order to separate the effects of water from those of diffusion and the laboratory trickle bed reactor. The results, also plotted in Figures 2 to 4, show that the beneficial effects of nickel and sulfur removal are based on water injection rather than the effects of reactor or diffusion. Surface data was obtained on recovered catalyst to test the possibility of increased catalyst destruction in the presence of steam. The calcined recovered catalyst showed a surface area of 295 m / g compared to a value of 280 for the fresh material. So in these studies, no degradation was observed.
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