DE3423863A1 - Process and preparation of a mixture of soluble metal salts of principally vanadium and nickel, and the use thereof as a hydrotreating catalyst for heavy hydrocarbons in liquid phase - Google Patents
Process and preparation of a mixture of soluble metal salts of principally vanadium and nickel, and the use thereof as a hydrotreating catalyst for heavy hydrocarbons in liquid phaseInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen angegebenen Gegenstand und führt zu Vorteilen auf dem Gebiete der Erdölraffination bei einem durch Hydrierung bewirkten Konversionsverfahren von Kohlenwasserstoffölen, die Metalle, insbesondere Vanadium und Nickel, enthalten.The present invention relates to the subject matter specified in the claims and leads to advantages in the field of petroleum refining in a hydrogenation conversion process of hydrocarbon oils, which contain metals, especially vanadium and nickel.
Bei der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Kohlenwasserstoffcharge kann es sich um ein beliebiges metallhaltiges Kohlenwasserstofföl mit höherem Siedepunkt, z. B. von über 350 °C, handeln, beisOielsweise um einen bei Atmosphärendruck oder unter Vakuum erhaltenen Destillationsrückstand, um ein öl aus Ölschiefer oder bitumenhaltigem Sand, um eine Asphaltfraktion oder eine flüssige Kohlenwasserstoff-fraktion, die aus der Kohleverflüssigung stammt.When carrying out the method according to the invention The hydrocarbon charge used can be any metal-containing hydrocarbon oil with a higher Boiling point, e.g. B. of over 350 ° C, act, for example to a distillation residue obtained at atmospheric pressure or under vacuum, to an oil from oil shale or bituminous sand to make an asphalt fraction or a liquid hydrocarbon fraction that consists of comes from coal liquefaction.
Erdöl und Erdölfraktionen sind sehr komnlexe Gemische, in denen sich unter den Kohlenwasserstoffen verschiedene Verbindungen befinden, die hauptsächlich Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff sowie Metalle enthalten. Diese Verbindungen können in bezug auf Menge und Typ variieren je nach Herkunft des Rohöls und den betreffenden Fraktionen.Petroleum and petroleum fractions are very complex mixtures, in which among the hydrocarbons there are various compounds, mainly sulfur, nitrogen, Contain oxygen and metals. These compounds may vary in amount and type each according to the origin of the crude oil and the fractions concerned.
Es handelt sich dabei in der Regel um Verunreinigungen, die für eine gute Qualität der Erdölnrodukte schädlich sind in bezug auf Verschmutzung, Korrosion, Geruch und/oder Stabilität. Zu den zahlreichen bekannten Methoden zur Eliminierung dieser Verbindungen gehören die katalvtischen Behandlungsverfahren in Gegenwart von Nasserstoff, bei denen es sich um die am weitesten verbreiteten derartigen Verfahren handelt.These are usually impurities that are harmful to the good quality of petroleum products are related to pollution, corrosion, odor and / or stability. Among the numerous known methods the elimination of these compounds includes the catalvtic treatment methods in the presence of wet matter, which are the most common such methods.
Bei diesen Behandlungsmethoden ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, die hauptsächlich auf das Vorliegen von Asphaltenen und Metallen durchzuführen sind, die unter unzureichend gesteuerten Verfahrensbedingungen zur Desaktivierung der Katalysatoren führen.With these treatment methods, however, difficulties arise, mainly due to the presence of Asphaltenes and metals are carried out under inadequate controlled process conditions lead to deactivation of the catalysts.
Die für diese Desaktivierung verantwortlichen Metallverbindungen können als Oxide oder Sulfide vorliegen; üblicherweise liegen sie jedoch in Form von Metallorganischen Verbindungen vor, z. B. als Porphyrine und deren Derivate.The metal compounds responsible for this deactivation can be present as oxides or sulfides; however, they are usually in the form of organometallic compounds Connections before, e.g. B. as porphyrins and their derivatives.
Die am häufigsten vorkommenden Metalle sind Vanadium und Nickel. Der Gesamtgehalt an diesen Metallen liegt gewöhnlich bei über 10 ppm (G/G) und erreicht, auf das Gewicht bezogen, oftmals Werte, die bis zu 100 bis 5000 ppm betragen. The most common metals are vanadium and nickel. The total content of these metals is usually at over 10 ppm (w / w) and, based on weight, often reaches values of up to 100 to 5000 ppm.
Die Asphaltene liegen in Form einer kolloidalen Suspension vor, die sich unter den Bedingungen der hydrierenden Raffinierung agglomerieren und auf der Katalysatormasse ablagern können. So ergibt das Festbett-Hvdrotreating derartiger Chargen keine befriedigenden Resultate, und der Katalysator wird aufgrund der Abscheidung von Koks und Metallen desaktiviert.The asphaltenes are in the form of a colloidal suspension, which under the conditions of hydrating Can agglomerate refining and deposit on the catalyst mass. So the fixed bed HVRotreating results such batches do not give satisfactory results and the catalyst becomes due to the deposition of coke and metals deactivated.
Es wurde bereits die Anwendung von katalytisch aktiven Metallverbindungen in fein verteilter Form als Hvdrokonversions-Katalysatoren beschrieben (vgl. z. B. US-PS 3 165 463). Es handelt sich dabei um Verbindungen der Metalle der Gruppen IV, V, VI oder der Eisengruppe desThere has already been the use of catalytically active metal compounds in finely divided form as hydroconversion catalysts (see e.g. U.S. Patent 3,165,463). These are connections of the Metals of groups IV, V, VI or the iron group des
Periodensystems in Form einer kolloidalen Suspension oder gelöst in einem Lösungsmittel, beispielsweise um Verbindungen des Vanadiums, Molybdäns, Wolframs, Nickels, Cobalts und Eisens. Bei deren Einbringung in die Kohlenwasserstoffcharge wandeln sie sich hauptsächlich in Sulfide um, und bei Fortschreiten der Hydroraffinierungsbehandlung bildet sich ein Schlamm, der den sulfidierten Katalysator, Asphaltene, Koks und verschiedene Metallverunreinigungen enthält.Periodic table in the form of a colloidal suspension or dissolved in a solvent, for example to compounds of vanadium, molybdenum, tungsten, nickel, cobalt and iron. When they are introduced into the hydrocarbon charge they mainly convert to sulphides, and as the hydro refining treatment progresses A sludge forms which contains the sulfided catalyst, asphaltenes, coke and various metal impurities contains.
Da die Menge der zur Verfahrensdurchführung erforderlichen Katalysators ganz beträchtlich und die Kosten des Katalysators relativ hoch sind, wurde bereits vorgeschlagen, den katalytischen Schlamm zu recyclisieren, um den Verbrauch an frischem Katalysator zu erniedrigen. Zu dieser Technik gehört, daß man die schweren Kohlenwasserstoffe und den Katalysatorschlamm des gesamten, die Reaktions— zone verlassenden Produktes trennt. Diese Trennoperation erfolgt mit Hilfe einer beliebigen geeigneten Methode,Because the amount of necessary to carry out the process Catalyst is quite considerable and the cost of the catalyst is relatively high, it has already been proposed to recycle the catalytic sludge in order to reduce the consumption of fresh catalyst. To this Technique involves removing the heavy hydrocarbons and catalyst sludge of the entire reaction- the product leaving the zone. This separation operation is carried out using any suitable method,
z. B. durch Destillation und anschließende Abtrennung des den Katalysator enthaltenden Schlammes; vor der Recyclisierung dieses Schlammes wird ein Teil davon als Ablaßt katalysator abgezogen und durch eine praktisch äqivalente Menge an frischer Katalysatorverbindung ersetzt. Dieser Recyclisierung haften trotzdem mehrere Nachteile an, z. B. die Notwendigkeit des Einsatzes von Pumpen, die Verschmutzung von Vorerhitzungsöfen und Reaktoren, bisweilen sogar die Verstopfung von Leitungen. z. B. by distillation and subsequent separation of the sludge containing the catalyst; before recycling part of this sludge is drawn off as a drainage catalyst and replaced by a practically equivalent Amount of fresh catalyst compound replaced. However, this recycling has several disadvantages, z. B. the need to use pumps, the pollution of preheating ovens and reactors, sometimes even the clogging of pipes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile zu beheben und die Schwierigkeiten bei der Behandlung von schweren KohlenwasserstoffChargen, die, auf das Gewicht bezogen, insgesamt z. B. mindestens 10 ppm Vanadium und Nickel aufweisen, zu vermindern.The object of the present invention is to eliminate the disadvantages indicated and the difficulties in Treatment of heavy hydrocarbon batches which, by weight, total e.g. B. at least 10 ppm Vanadium and nickel have to reduce.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem es sich um die unter Hydrierung erfolgende katalytische Behandlung einer schweren Kohlenwasserstoffcharge, die Metalle (im wesent-In the process according to the invention, which is the catalytic treatment carried out with hydrogenation of a heavy hydrocarbon charge, the metals (essentially
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lichen Vanadium und/oder Nickel) enthält, handelt, besteht zumindest ein Teil des in die Reaktionszone eingespeisten Katalysators aus dem Extraktionsprodukt, das durch Extraktion eines katalystischen Schlammes oder eines festen katalytischen Niederschlags, die aus der Hydrokonversion in flüssiger Phase einer die angegebenen Metalle enthaltenden Kohlenwasserstoffcharge in Gegenwart eines fein verteilten Katalysators stammen, mit einem organischem Komplexiermittel in flüssiger Phase gewonnen ist, wobei diese Extraktion in Gegenwart eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases erfolgt.union vanadium and / or nickel) contains, there is at least part of that fed into the reaction zone Catalyst from the extraction product, which is obtained by extraction of a catalytic sludge or a solid catalytic precipitate resulting from the hydroconversion in the liquid phase of a containing the specified metals Hydrocarbon charge originate in the presence of a finely divided catalyst, with an organic one Complexing agent is obtained in the liquid phase, this extraction in the presence of a free oxygen containing gas takes place.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Extraktionsbehandlung auf einen katalytischen Schlamm oder einen festen katalytischen Niederschlag angewandt , die aus der Hydrokonversion s-catmnen unct in flüssiger Phase bei einer Temperatur zwischen etwa 0 C und einer der Rückflußtemperatur der das Komplexiermittel enthaltenden flüssigen Phase entsprechenden Temperatur in Gegenwart von Luft oder von Sauerstoff oder von mit Inertgasen verdünntem Sauerstoff bewirkt.According to a preferred embodiment of the invention, the extraction treatment is carried out on a catalytic basis Sludge or a solid catalytic precipitate applied, resulting from the hydroconversion s-catmnen unct in the liquid phase at a temperature between about 0 C and one of the reflux temperatures of those containing the complexing agent liquid phase corresponding temperature in the presence of air or of oxygen or of diluted with inert gases Causes oxygen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Extraktionsbehandlung auf einen katalytischen Schlamm oder einen festen katalytischen Niederschlag angewandt, die zuvor mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas, z. B. Luft, bei einer Temperatur zwischen etwa 50 und 500 °C, vorzugsweise zwischen etwa 100 und 350 C während einer Zeitspanne zwischen 5 min und etwa 20 h, vorzugsweise zwischen etwa 1 h und 10 h, behandelt wurden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the extraction treatment is carried out on a catalytic basis Sludge or a solid catalytic precipitate applied previously with a free oxygen containing gas, e.g. B. air, at a temperature between about 50 and 500 ° C, preferably between about 100 and 350 C for a period of time between 5 minutes and about 20 hours, preferably between about 1 hour and 10 hours, were treated.
Auf diese Weise wird eine Lösung eines Gemisches von löslichen Salzen katalytischer Metalle gewonnen.In this way a solution of a mixture of soluble salts of catalytic metals is obtained.
Unter katalytischem Schlamm ist die feste Phase zu verstehen, die sich im Verlaufe einer derartigen Hydrokonversionsbehandlung bildet. Diese Phase ist fein verteiltThe term catalytic sludge is to be understood as the solid phase that changes in the course of such a hydroconversion treatment forms. This phase is finely divided
und befindet sich meistens im kolloidalen Zustand. Sie kann jedoch, zumindest teilweise, mit Hilfe physikalischer Methoden vom Öl abgetrennt werden, z. B. durch Dekantieren, Filtrieren, Zentrifugieren oder Abdestillieren der flüssigen destillierbaren Produkte. Das erfindungsgemäße Verfahren wird auf den Schlamm angewandt, der in der angegebenen Weise vom Öl befreit oder einfach angereichert ist durch Abtrennung nur eines Teils des Öls. Das Verfahren kann auch angewandt werden auf einen Schlamm, der mit einen leicht entfernbaren paraffinischen Kohlenwasserstoff gewaschen wurde, z. B. mit einem paraffinischen Kohlenwasserstoff mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen.and is mostly in the colloidal state. she however, it can, at least in part, be separated from the oil using physical methods, e.g. B. by decanting, Filtering, centrifuging or distilling off the liquid distillable products. The inventive The method is applied to the sludge, which is freed from the oil in the specified manner or simply enriched is by separating only part of the oil. The method can also be applied to a sludge that washed with an easily removable paraffinic hydrocarbon, e.g. B. with a paraffinic Hydrocarbon with 3 to 7 carbon atoms.
Unter festen Niederschlagen ist die feste Phase zu verstehen, die im wesentlichen ausgefällte Metalle oder Metallverbindungen sowie Koks enthält und die erhalten wird durch Behandlung des ausgefällten Schlammes mit einem aromatischen Kohlenwasserstoff, der aus diesem Schlamm den Anteil an Asphaltenen eliminiert, die im Verlaufe der hydrierenden katalytischen Behandlung einer schweren Kohlenwasserstoffcharge, die im wesentlichen Vanadium und/oder Nickel und gegebenenfalls andere in dieser katalytischen Behandlung als Katalysatoren verwendbare Metalle enthält, keine Umwandlung erfahren haben. 25Solid precipitation is understood to mean the solid phase, which essentially contains precipitated metals or metal compounds and coke and which are obtained is made by treating the precipitated sludge with an aromatic hydrocarbon that is extracted from this sludge The proportion of asphaltenes eliminated in the course of the hydrogenating catalytic treatment of a severe Hydrocarbon charge, essentially vanadium and / or nickel and optionally others in this catalytic treatment contains metals that can be used as catalysts, have not undergone any conversion. 25th
Unter Komplexiermittel sind Verbindungen zu verstehen, die dazu befähigt sind, eines oder mehrere ausgefällte Metalle oder Metallverbindungen (Vanadium, Nickel) in einem Lösungsmittelmilieu in Lösung zu bringen.Complexing agents are to be understood as meaning compounds which are capable of removing one or more precipitated Bringing metals or metal compounds (vanadium, nickel) into solution in a solvent medium.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren, das die hydrierende katalytische Behandlung einer Metalle (im wesentlichen Vanadium und/oder Nickel) enthaltenden Kohlenwasserstoffcharge umfaßt, dadurch aus, daß das Reaktionsprodukt, welches in Suspension vorliegende Feststoffpartikel· enthält (katalytischer Schiamm) in solcher Weise behandelt wird, daß eine Fraktion (A) aus Kohlenwasserstoffen, dieAccording to a preferred embodiment, the process according to the invention is characterized by the hydrogenating catalytic treatment of a hydrocarbon charge containing metals (essentially vanadium and / or nickel) comprises, in that the reaction product, which contains solid particles present in suspension (catalytic sludge) is treated in such a way that a fraction (A) of hydrocarbons, the
-ιοί zumindest teilweise von diesen in Suspension vorliegenden Feststoffpartikeln befreit sind, und eine Fraktion (B), die an den in Suspension vorliegenden Feststoffpartikeln angereichert sind (katalytischer Schlamm) abgetrennt werden und daß zumindest ein Teil der Fraktion (B) mit einem Komplexiermittel in flüssiger Phase in Gegenwart eines sauerstoffhaltigen Gases in solcher Weise behandelt wird, daß zumindest ein Teil der Metalle dieser Fraktion, insbesondere Vanadium und Nickel, gelöst wird, daß die erhaltene Lösung vom unlöslichen Rückstand abgetrennt wird und daß zumindest ein Teil dieser Lösung in die katalytische Zone zurückgeleitet wird.-ιοί at least partially of these present in suspension Solid particles are freed, and a fraction (B), which are enriched in the solid particles present in suspension (catalytic sludge) are separated and that at least part of fraction (B) with a complexing agent in the liquid phase in the presence an oxygen-containing gas treated in such a way is that at least a part of the metals of this fraction, in particular vanadium and nickel, is dissolved that the obtained solution is separated from the insoluble residue and that at least part of this solution in the catalytic Zone is returned.
Die Trennung der Fraktion (A) von der Fraktion (B) kann durch Destillation erfolgen. Auf diese Weise werden relativ leichte Fraktionen erhalten, z. B. die unterhalb 550 C siedenden Fraktionen, welche das angestrebte Verfahrensprodukt darstellen; es können auch andere Methoden zur Anwendung gelangen, z. B. eine Filtration, Dekantierung oder Zentrifugation. Ganz gleich, welche Methode Anwendung findet, ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Trennung sehr hochgradig erfolgt; so kann man einen Teil der Kohlenwasserstoffe (nicht umgewandelte Reaktionsprodukte oder Fraktionen der Charge) in der Lösung der erhaltenen Metallverbindungen belassen.Fraction (A) can be separated from fraction (B) by distillation. This way they become relative light fractions obtained, e.g. B. the fractions boiling below 550 C, which represent the desired process product; there may be other methods of doing this Apply, z. B. a filtration, decantation or centrifugation. No matter which method is used finds it is not absolutely necessary that the separation be very high; so you can part of hydrocarbons (unconverted reaction products or fractions of the batch) in the solution of the obtained Leave metal connections.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Behandlung mit einem Komplexiermittel eine Extraktionsbehandlung des katalytischen Schlammes mit einem aromati- According to a further advantageous embodiment, the treatment with a complexing agent can be an extraction treatment of the catalytic sludge with an aromatic
QQ sehen Kohlenwasserstoff oder einem Gemisch von aromatischen Kohlenwasserstoffen, z. B. von Benzol, Toluol oder einer aromatischen Fraktion (z. B. einem leichten Cyclisieröl) vorausgehen: Diese Behandlung hat den Vorteil, daß die am katalytischen Schlamm anhaftenden Asphaltene gelöst werden; während der abschließenden Behandlung des Schlammes mit dem Komplexiermittel werden nur die Metalle extrahiert unter Ausschluß der Asphaltene. QQ see hydrocarbon or a mixture of aromatic hydrocarbons, e.g. B. benzene, toluene or an aromatic fraction (z. B. a light cyclizing oil) precede: This treatment has the advantage that the asphaltenes adhering to the catalytic sludge are dissolved; During the final treatment of the sludge with the complexing agent, only the metals are extracted to the exclusion of the asphaltenes.
Der Schlamm kann auch gleichzeitig mit einem aromatischen Kohlenwasserstoff und einem Komplexiermittel behandelt werden.The mud can also be used simultaneously with an aromatic Hydrocarbon and a complexing agent are treated.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders wertvoll zur Behandlung von KohlenwasserstoffChargen, die mindestens 10 ppm (G/G) Metalle (Vanadium und/oder Nickel) aufweisen. Sein Wert ist um so größer, je mehr Metalle in der Kohlenwasserstoffcharge vorliegen.The method according to the invention is particularly valuable for the treatment of hydrocarbon batches containing at least 10 ppm (w / w) metals (vanadium and / or nickel) exhibit. Its value is greater, the more metals there are in the hydrocarbon charge.
Die Menge an katalytisch aktiven Metallen, die in der katalytischen Reaktionszone vorliegen müssen, beträgt, auf das Gewicht bezogen, üblicherweise 50 bis 5000 ppm. Ein Teil dieser Metalle kann in Form der recyclisierten Suspension (aus Schlamm gewonnen) eingebracht werden; es ist jedoch wichtig, daß ein Teil der Metalle in Form von frischen Metallen eingespeist wird,und gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, durchschnittlich mindestens 10 ppm (G/G), bezogen auf die dem Hydrotreating-Prozeß zu unterwerfenden Kohlenwasserstoffcharge, an Metallen der Gruppe Vanadium und Nickel in Form des angegebenen, durch Extraktion mit einem organischen Komplexiermittel erhaltenen Produkts einzubringen.The amount of catalytically active metals that must be present in the catalytic reaction zone is on a weight basis, usually 50 to 5000 ppm. Some of these metals can be recycled in the form of Suspension (obtained from sludge) are introduced; however, it is important that some of the metals are in the form of fresh metals is fed, and according to the invention it is provided that an average of at least 10 ppm (G / G), based on the hydrocarbon charge to be subjected to the hydrotreating process, of metals of the group Vanadium and nickel in the form specified, obtained by extraction with an organic complexing agent Bring product.
Die mit dem Komplexiermittel erfolgende Extraktion zur Behandlung einer an in Suspension vorliegenden Metallelementen reichen Fraktion (B) des Verfahrensproduktes der Hydrokonversionsreaktion kann bei Umgebungstemperaturen und selbst bei 0 °C bis zu den Siedetemperaturen derThe extraction that takes place with the complexing agent for the treatment of a metal element present in suspension Fraction (B) of the process product of the hydroconversion reaction can be rich at ambient temperatures and even at 0 ° C up to the boiling point of the
gO verwendeten Komplexiermittel oder deren Lösungsmitteln erfolgen.gO used complexing agents or their solvents take place.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform gelangen Lösungen, die' mit Komplexiermitteln, gelöst in einem Kohlengc wasserstoff, verdünnt sind, zur Anwendung. Die angewandten Konzentrationen hängen hauptsächlich vom Gehalt an Metallverbindungen des zu extrahierenden katalytischen Schlammes ab. Die Konzentrationen von Lösungen derAccording to an advantageous embodiment, solutions which 'with complexing agents, dissolved in a hydrocarbon, are diluted for use. The applied Concentrations depend mainly on the content of metal compounds of the catalytic to be extracted Mud off. The concentrations of solutions of the
Komplexiermittel in einem Kohlenwasserstoff können daher sehr unterschiedlich sein und z. B. von 0,1 Gew.-% bis zur Löslichkeitsgrenze dieser Komplexiermittel in dem als Lösungsmittel verwendeten Kohlenwasserstofffjreichen. Im Verlaufe der Extraktionsbehandlung löst sich das Komplexiermittel in dem Kohlenwasserstofföl, das als Begleitstoff der Metallverbindungspartikel vorliegt. Die Ölphase wird sodann von den festen Rückständen abgetrennt und kann in die zu behandelnde Kohlenwasserstoffcharge zurückgeführt werden.Complexing agents in a hydrocarbon can therefore be very different and z. B. from 0.1 wt .-% to the solubility limit of these complexing agents in the hydrocarbons used as solvents. In the course of the extraction treatment, the complexing agent dissolves in the hydrocarbon oil, which is used as Accompanying substance of the metal compound particles is present. The oil phase is then separated from the solid residues and can be returned to the hydrocarbon feed to be treated.
Diese Ölphase enthält die in Lösung vorliegenden Metalle, die extrahiert wurden. Die festen Rückstände, welche hauptsächlich aus Koks bestehen, können verworfen oder anderweitig verwendet werden.This oil phase contains the metals present in solution, that have been extracted. The solid residues, which mainly consist of coke, can be discarded or used elsewhere.
Es kann auch ein Komplexiermittel in Form einer Lösung in Alkohol oder in Wasser eingesetzt werden. Im Falle einer Extraktion mit einer wässrigen Lösung erfolgt die Extraktion von Metallen, die in die wässrige Phase gehen. Die dabei erhaltene Lösung kann direkt als Katalysator für eine Hydrokonversationsoperation von Kohlenwasserstoffen recyclisiert werden.A complexing agent in the form of a solution in alcohol or in water can also be used. In case of a Extraction with an aqueous solution is used to extract metals that go into the aqueous phase. the The solution obtained in this way can be used directly as a catalyst for a hydroconversation operation of hydrocarbons be recycled.
Die Metalle des katalytischen Schlammes können auch mit reinen Komplexiermitteln extrahiert werden, d. h. ohne daß diese Komplexiermittel in einem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel oder in Wasser oder in Alkohol gelöst werden.The metals of the catalytic sludge can also be extracted with pure complexing agents; H. without that these complexing agents are in a hydrocarbon solvent or be dissolved in water or in alcohol.
Nach Zugabe des Komplexiermittels und durchgeführter Extraktion kann die Trennung zwischen der Extraktphase und dem festen Rückstand nach jeder üblichen bekannten Methode erfolgen, z. B. durch Dekantieren, Filtrieren oder Zentrifugieren.After adding the complexing agent and carried out Extraction can be the separation between the extract phase and the solid residue according to any conventional known Method, e.g. B. by decanting, filtering or centrifuging.
Das organische Komplexiermittel für Metalle (insbesondere für Vanadium und Nickel) kann unter zahlreichen Verbindungen ausgewählt werden.The organic complexing agent for metals (especially for vanadium and nickel) can be among numerous compounds to be selected.
t 4 *t 4 *
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Für die Komplexiermittel ist charakteristisch, daß sie in ihrem Molekül eine oder mehrere polare Gruppen aufweisen, die zur Reaktion mit den in denenkatalytischen Schlamm vorliegenden ausgefällten Metallen befähigt sind unter BiI-dung von löslichen Salzen oder Metallkomplexen. Typische derartige Gruppen sind z. B. Keton-, Carbonsäure-, Aldehyd-, Ätheroxid-, Alkohol- und Amingruppen, wobei diese Aufzählung keinerlei Beschränkung darstellt.It is characteristic of the complexing agents that they are in their molecule have one or more polar groups which are capable of reacting with those present in the catalytic sludge precipitated metals are capable of forming soluble salts or metal complexes. Typical such groups are e.g. B. ketone, carboxylic acid, aldehyde, ether oxide, alcohol and amine groups, this listing does not represent any limitation.
Als Beispiele für derartige Verbindungen, die erfindungsgemäße zur Extraktion von Metallen am meisten bevorzugt werden, können genannt werden: Acetylaceton, Benzoylaceton, Oxalsäure, Naphthensäuren, Ethanol und Dioxan.As examples of such compounds, those according to the invention for the extraction of metals are most preferred can be named: acetylacetone, benzoylacetone, oxalic acid, naphthenic acids, ethanol and dioxane.
Es ist bekannt, daß diese Komplexiermittel leicht mit Metalloxiden reagieren unter Bildung der entsprechenden löslichen Salze oder Komplexe.It is known that these complexing agents react readily with metal oxides to form the corresponding ones soluble salts or complexes.
Überraschenderweise zeigte sich, daß beträchtliche Mengen an Metallen, insbesondere Vanadium und Nickel,aus Schlämmen und festen Niederschlägen, die aus der Hydrokonversion von schweren KohlenwasserstoffChargen stammen, extrahierbar sind, wenn Komplexiermittel in Gegenwart eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases direkt mit den nicht calcinierten, von den verbleibenden Asphaltenen abgetrennten festen Niederschlägen oder den nicht calcinierten katalytischen Schlämmen reagieren gelassen werden, wie die unten angegebenen Beispiele zeigen; ein derartiges Ergebnis ist völlig unerwartet, da die Metallsulfide mit derartigen Komplexiermitteln bekanntlich nicht reagieren.Surprisingly, it was found that considerable amounts on metals, especially vanadium and nickel, from sludge and solid precipitation resulting from hydroconversion come from heavy hydrocarbon batches, are extractable when complexing agents in the presence of a free oxygen-containing gas directly with the uncalcined solid precipitates separated from the remaining asphaltenes or the uncalcined catalytic slurries, as shown in the examples below; such a thing The result is completely unexpected, since it is known that the metal sulfides do not react with such complexing agents.
Die Erklärung für diesen Befund ist vermutlich die folgende: Im Verlaufe der Hydrotreating-Behandlung von schweren Kohlenwasserstoffchargen werden Nickel und Vanadium in Form von Sulfidgemischen ausgefällt, die neben thermodynamisch stabilen stöchiometrisch zusammengesetzten Sulfiden vom Typ VS, VS4, V3S5 und V3S3 einen zweifellosThe explanation for this finding is probably as follows: In the course of the hydrotreating treatment of heavy hydrocarbon batches, nickel and vanadium are precipitated in the form of sulphide mixtures, which in addition to thermodynamically stable stoichiometrically composed sulphides of the types VS, VS 4 , V 3 S 5 and V 3 S 3 one undoubtedly
wesentlichen Anteil eines Gemisches von möglicherweise mehr als zehn nicht-stöchiometrischen Sulfiden VS , wobei χ von 0,7 bis 1,4 variiert (vgl. Gmelins Handbuch, Teil B, Lieferung 1, Band V, Seiten 268-272), enthalten. Diese nicht-stöchiometrischen Metallsulfide sind wahrscheinlich beim Kontakt mit dem Sauerstoff der Luft leicht in Sulfate oxidierbar, deren Metalle mit den Komplexiermittel extrahierbar sind. So ist z. B. die Reaktion von Acetylaceton mit Vanadylsulfat gemäß folgendem Reaktionsschema bekannt:substantial portion of a mixture of possibly more than ten non-stoichiometric sulfides VS, where χ varies from 0.7 to 1.4 (see Gmelins Handbook, Part B, Delivery 1, Volume V, pages 268-272). These non-stoichiometric metal sulfides are likely easily oxidized to sulphates on contact with oxygen in the air, the metals of which can be extracted with the complexing agent are. So is z. B. the reaction of acetylacetone with vanadyl sulfate according to the following reaction scheme is known:
VOSO4 + 2 C5HgO2 + Na2CO3- VO (C5H7O2) 2 + Na2SO4 + H2O + CO2 VOSO 4 + 2 C 5 HgO 2 + Na 2 CO 3 - VO (C 5 H 7 O 2 ) 2 + Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2
Die auf diese Weise erhaltenen Extraktlösungen, welche Vanadium und/oder Nickel enthalten, können als Katalysatoren in den Hydrotreating-Reaktionen von Kohlenwasserstoffen in flüssiger Phase verwendet werden zum Zwecke der Eliminierung der unerwünschten Elemente dieser Kohlenwasserstoffe, insbesondere der Schwefelverbindungen, der Stickstoffverbindungen und der Metallverbindungen, oder um die schweren Kohlenwasserstofffraktionen in leichtere Fraktionen umzuwandeln.The extract solutions obtained in this way, which contain vanadium and / or nickel, can be used as catalysts for the purpose of being used in the hydrotreating reactions of hydrocarbons in the liquid phase the elimination of the undesirable elements of these hydrocarbons, in particular the sulfur compounds, the nitrogen compounds and the metal compounds, or to convert the heavy hydrocarbon fractions into lighter ones Convert factions.
Diese Operationen werden üblicherweise in Gegenwart von Wasserstoff bei 300
30 MPa durchgeführt.These operations are usually carried out in the presence of hydrogen at 300
30 MPa carried out.
Wasserstoff bei 300 bis 500 °C unter einem Druck von 1 bisHydrogen at 300 to 500 ° C under a pressure of 1 to
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Verwendung der organischen oder wässrigen Extraktlösung, die hauptsächlich lösliche Vanadium- und/oder Nickelverbindungen aufweist, als Katalysator für das Hydrotreating von schweren Kohlenwasserstoffchargen wird die berechnete Menge dieser Lösung von Vanadium-und/oder Nickelverbindungen, welche der gewünschten Konzentration entspricht, direkt in die zu behandelnde Charge eingespritzt. Diese Operation kann mit Hilfe einer Dosierpumpe oder mit Hilfe jeder anderen für diesen Operationstyp üblicherweise angewandten Einrichtung erfolgen, und zwar entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich.According to a first embodiment of the use of the organic or aqueous extract solution, which mainly Has soluble vanadium and / or nickel compounds, as a catalyst for the hydrotreating of heavy Hydrocarbon batches is the calculated amount of this solution of vanadium and / or nickel compounds, which corresponds to the desired concentration, injected directly into the batch to be treated. This surgery can with the help of a metering pump or with the help of any other device commonly used for this type of operation take place, either continuously or discontinuously.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Vanadium- und Nickelverbindungen der organischen Extraktlösung zuvor mit einem Aluminium-Organischen Reduktionsmittel, wie z. B. Trimethyl-, Triisobutyl-oder Triethy!aluminium, reduziert werden. Da diese Aluminium-Organischen Verbindungen bei Kontakt mit dem Sauerstoff der Luft leicht oxidierbar sind, muß der Reduktionsoperation unbedingt die Entfernung von in der Extraktlösung gelöstem Sauerstoff vorausgehen; dies kann z. B. durch Einblasen eines Stromes von Inertgas, ζ. B. von Argon oder Stickstoff, bewirkt werden. Aus dem gleichen Grunde muß auch die Hinzugabe des Aluminium-Organischen Reduktionsmittels unter inerter Atmosphäre erfolgen. Die Atomverhältnisse Al/Ni+V betragen in der Regel 1 bis 5, je nach Ursprung der Extraktlösung. Die Extraktlösungen können außer dem aus der Kohlenwasserstoff charge stammenden Vanadium und Nickel auch andere Metalle aufweisen, insbesondere solche, die gegebenenfalls als zusätzliche Katalysatoren oder zur Initiierung der Reaktion eingeführt wurden. Bei diesen Metallen handelt es sich insbesondere um Molybdän, Wolfram, Nickel, Cobald und/oder Eisen.According to a further embodiment, the vanadium and nickel compounds of the organic extract solution beforehand with an organoaluminum reducing agent, such as. B. Trimethyl, triisobutyl or triethyaluminum, reduced will. Since these aluminum-organic compounds are easily oxidized on contact with the oxygen in the air the reduction operation must necessarily be preceded by the removal of oxygen dissolved in the extract solution; this can e.g. B. by blowing a stream of inert gas, ζ. B. by argon or nitrogen. From the The same reason must also be given to adding the organoaluminum reducing agent under an inert atmosphere take place. The atomic ratios Al / Ni + V are usually 1 to 5, depending on the origin of the extract solution. the Extract solutions can be other than vanadium and nickel from the hydrocarbon batch Have metals, especially those that may be used as additional catalysts or to initiate the Reaction were introduced. These metals are in particular molybdenum, tungsten, nickel and cobalt and / or iron.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
25The following examples are intended to explain the invention in more detail.
25th
Die folgenden Extraktionsversuche 1 bis 13 zeigen die Behandlung zur Extraktion von ausgefällten Metallen, hauptsächlich Vanadium und Nickel, die aus Hydrotreating-Prozessen von schweren KohlenwasserstoffChargen stammen, mit verschiedenen Komplexiermitteln.The following extraction experiments 1 to 13 show the treatment for the extraction of precipitated metals, mainly vanadium and nickel derived from hydrotreating processes of heavy hydrocarbon batches, with various complexing agents.
Die übrigen Beispiele erläutern die katalytische Aktivität von durch Extraktionsreaktionen erhaltenen Extraktlösungen, die hauptsächlich Vanadium und Nickel enthalten, beiThe remaining examples explain the catalytic activity of extract solutions obtained by extraction reactions, which mainly contain vanadium and nickel
1 deren Verwendung als Katalysatoren in derartigen Hydrotreating-Prozessen. 1 their use as catalysts in such hydrotreating processes.
Die Eigenschaften von drei als Ausgangsmaterial verwendeten Chargen sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt,The properties of three batches used as starting material are given in Table I below,
Vakuum-Rückstand Asphalt SAFA- Rohprodukt Cabimas/GO 30 Z NYA/LCO 35 'i BoscanVacuum residue asphalt SAFA crude product Cabimas / GO 30 Z NYA / LCO 35 'i Boscan
(D (2)(D (2)
Dichte (g/cm )Density (g / cm)
0,967 bei 50°C 1,063 bei 20°C 0,918 bei 15°C0.967 at 50 ° C 1.063 at 20 ° C 0.918 at 15 ° C
Viskosität (cSt) (3) 1530 bei 50 CViscosity (cSt) (3) 1530 at 50 C
Schwefel, Gew -%Sulfur, wt%
2,32.3
7,8 bei 1OO°C 710 bei 80°C7.8 at 100 ° C 710 at 80 ° C
5,285.28
5,25.2
Ni (ppm)Ni (ppm)
6060
7575
9797
V (ppm)V (ppm)
47O47O
224224
12001200
Alphalten η C (Gew.-%) 10,7Alphalten η C (% by weight) 10.7
19,119.1
11,011.0
30 (1) Vakuum-Rückstand von Cabimas, versetzt mit 3O % Gew.-" Gasöl.30 (1) vacuum residue from Cabimas, mixed with 3O % by weight gas oil.
(2) Asphalt von Safanya, versetzt mit 35 Gew.-% leichtem Cyclusöl(2) Asphalt from Safanya, mixed with 35% by weight of light cycle oil
(3) 1 cSt = 1 mm2/s(3) 1 cSt = 1 mm 2 / s
Herstellung von in Toluol unlöslichen festen Niederschlägen und von katalytischen Schlämmen für die Extraktionsversuche mit Komplexiermitteln Production of solid precipitates insoluble in toluene and of catalytic sludges for the extraction experiments with complexing agents
Die Hydrotreating-Behandlung der schweren Kohlenwasserstoffchargen wurde unter den unten angegebenen Verfahrensbedingungen durchgeführt. The hydrotreating treatment of heavy hydrocarbon batches was carried out under the process conditions given below.
Bei jedem Versuch wurde wie folgt vorgegangen: 120 g der zu behandelnden schweren Kohlenwasserstoffcharge wurden in einen offenen Autoklaven eingebracht. Es wurde sodann der Katalysator in der als elementares Metall berechneten Konzentration von 500 ppm, bezogen auf das Gewicht, zugegeben. Dann wurde mit Wasserstoff gespült und das Ganze unter einem Druck von 100 bar bei Umgebungstemperatur gesetzt. Danach wurde 1 h lang auf 38O°C erhitzt (Vorbehandlung zur Begünstigung der Bildung von sulfidierten katalytisch wirksamen Verbindungen) und 1 h lang auf 420 C (effektive Reaktionstemperatur). Der Autoklav wurde sodann abgekühlt und das Gas abgedampft. Es wurde sodann ein fester, in Toluol unlöslicher Niederschlag oder ein katalytischer Schlamm isoliert, je nach der angewandten Verfahrensweise.The procedure for each experiment was as follows: 120 g of the Heavy hydrocarbon charge to be treated was placed in an open autoclave. Then it became the catalyst was added in the concentration calculated as the elemental metal of 500 ppm, based on the weight. It was then flushed with hydrogen and the whole thing under a pressure of 100 bar at ambient temperature set. This was followed by heating to 380 ° C. for 1 hour (pretreatment to promote the formation of sulfided catalytically active compounds) and for 1 hour at 420 C (effective reaction temperature). The autoclave was then cooled and the gas evaporated. It then became a solid precipitate insoluble in toluene or a catalytic sludge isolated, depending on the process used.
Die in Toluol unlöslichen festen Niederschläge werden erhalten, wenn wie folgt vorgegangen wird: Nach der Hydrotreating-Behandlung der schweren Kohlenwasserstoffcharge wird das gesamte Verfahrensprodukt in Toluol aufgenommen. Die erhaltene Toluollösung wird auf einem "Millipore"-Filter von 0,2 o unter Argon bei einem Druck von 4 bar filtriert. Die auf dem Filter zurückbleibenden festen Produkte werden mit Toluol gewaschen, bis das Filtrat farblos ist. Die erhaltenen festen Niederschläge wurden sodann durch Trockenschrautebehandlung bei 100 C während 2 h in Gegenwart von Luft getrocknet.The solid precipitates insoluble in toluene are obtained when the following procedure is followed: After the hydrotreating treatment of the heavy hydrocarbon charge, the entire process product is taken up in toluene. The toluene solution obtained is on a "Millipore" filter of 0.2 o under argon at a Filtered pressure of 4 bar. The solid products remaining on the filter are washed with toluene, until the filtrate is colorless. The solid precipitates obtained were then treated by dry foaming 100 ° C. for 2 h in the presence of air.
Die katalytischen Schlämme werden von den den beim Hydrotreating von schweren Kohlenwasserstoffchargen anfallendenThe catalytic sludges are derived from the hydrotreating heavy hydrocarbon batches
Verfahrensprodukten wie folgt abgetrennt: Man fällt die gesamten nach der Hydrotreating-Behandlung gewonnenen Produkte mit Heptan aus. Die Heptanfraktion, in der die Malthene (Harze und Öle) löslich sind, wird durch Dekantieren abgetrennt. Nach mehreren Ausfällungen mit Heptan, bis die Heptanlösung praktisch farblos ist, werden die verbleibenden Produkte, die hauptsächlich aus der nicht umgewandelten Asphaltenfraktion, aus Koks und aus ausgefällten Metallen bestehen, katalytische Schlämme genannt. Process products separated as follows: The all products with heptane obtained after the hydrotreating treatment. The heptane fraction in which the Malthene (resins and oils) are soluble, is separated by decanting. After several precipitations with heptane, until the heptane solution is practically colorless, the remaining products, which are mainly composed of the not converted asphaltene fraction, consisting of coke and precipitated metals, called catalytic sludge.
Die in Toluol unlöslichen festen Niederschläge und die katalytischen Schlämme, die aus den Hydrotreating-Produkten verschiedener Chargen schwerer Kohlenwasserstoffe abgetrennt wurden, sind in der folgenden Tabelle II aufgeführt .The solid precipitates insoluble in toluene and the catalytic sludges resulting from the hydrotreating products Different batches of heavy hydrocarbons separated are shown in Table II below .
Hydrotrcating-Versuch Nr.Hydrotrating experiment no.
verwendete Nach Hydro-Charqe treatingused after Hydro-Charqe treating
abgetrennte Produkteseparated products
Bezeichnung verwendeter der abge- Katalysator trennten ProdukteDesignation of the products used and the products removed
lichToluene insol
lich
Schlammmore catalytic
mud
lichToluene insol
lich
SchlammkataIyt i scher
mud
(Al/V=3)VO (ACAC) 2+ Al (Et) 3
(Al / V = 3)
11
1210
11
12th
Boscan
Il
IlRaw product
Boscan
Il
Il
Toluol unlös
lichIl
Toluene insol
lich
R 70
R 80R 60
R 70
R 80
Il
Molybdän-naphtenat
Eisen-naphtenat
+Al(Et) Al/Fe=3(V / Ni = 2.6)
Il
Molybdenum naphtenate
Iron naphtenate
+ Al (Et) Al / Fe = 3
Die Eigenschaften dieser katalytischer Schlämme und in Toluol unlöslichen festen Niederschläge sind in der folgenden Tabelle III aufgeführt.The properties of these catalytic slurries and solid precipitates insoluble in toluene are in the listed below in Table III.
IIIIII
Bezeichnung Menge an in Menge anDesignation amount of in amount of
der Proben Toluol katalyti-of the samples toluene catalytically
unlöslichen scheininsoluble appearance
Produkten(g) Schlamm (g)Products (g) sludge (g)
Fluoreszenzwert X Schwefel Fluorescence value X sulfur
V Ni andere Gew.-% Gew. Gew.- Gew.-V Ni other% by weight% by weight by weight by weight
R 20
R 30R 13
R 20
R 30
15,138.42
15.13
nicht
best.
M7.00
not
best.
M.
nicht
best.
I!0.34
not
best.
I!
nicht
best.
Ii1.18
not
best.
Ii
R UO
R 30R 31
R UO
R 30
13,7511.69
13.75
nicht
best.
Il5.30
not
best.
Il
nicht
best.
It0.18
not
best.
It
nicht
best.
Il2.86
not
best.
Il
Verfahrensbedingungen bei den Versuchen zur Extraktion von ausgefällten Metallen mit den Komplexiermitteln Process conditions in the attempts to extract precipitated metals with the complexing agents
Die verwendete Vorrichtung bestand aus einem 100 ml-Kolben, auf den ein offener Rückflußkühler, durch den Wasser strömte, montiert war.The device used consisted of a 100 ml flask, on which an open reflux condenser through which water flowed was mounted.
In den Kolben wurden 1 g in Toluol unlöslicher Niederschlag oder die in Tabelle III angegebene Menge an zu1 g of precipitate insoluble in toluene, or the amount shown in Table III, was added to the flask
behandelndem katalytischen Schlamm und 50 g einer 5 Gew.-%igen Lösung eines Komplexiermittels in Toluol oder in Wasser oder in einem leichten Alkohol oder in "leichtemcatalytic sludge to be treated and 50 g of a 5% strength by weight solution of a complexing agent in toluene or in Water or in a light alcohol or in "light."
Cyclusöl" eingebracht.
5Cycle oil "introduced.
5
Das Reaktionsgemisch wurde unter Rückfluß in Gegenwart von Luft 3 h lang erhitzt, worauf die Temperatur auf etwa 50 C gebracht wurde. Danach wurde die Extraktlösung von den verbleibenden festen Produkten durch Filtration auf einem "Millipore"-Filter von 0,2 Mikron abgetrennt.The reaction mixture was heated to reflux in the presence of air for 3 hours at which time the temperature rose about 50 C was brought. Thereafter, the extract solution was removed from the remaining solid products by filtration on a 0.2 micron "Millipore" filter.
Die Extraktionsmengen der aus den in Toluol unlöslichen Niederschlägen extrahierten Metalle wurden wie folgt
berechnet:
15The extraction amounts of the metals extracted from the precipitates insoluble in toluene were calculated as follows:
15th
„ Ί _,_. . , Menge an extrahiertem Metall (q) χ lOO" Ί _, _. . , Amount of metal extracted (q) χ lOO
Extraktionsausbeute (%) = : r—- τ~, ,—: Extraction yield (%) =: r—- τ ~ ,, -:
Menge an xm Niederschlag vor Reaktionsbeginn vorhandenem Metall Amount of xm precipitate present before the start of the reaction
Beispiele für Behandlungsmethoden zur Extraktion von Vanadium und Nickel Examples of treatment methods for the extraction of vanadium and nickel
Die Extraktionsbehandlungen der Toluol-unlöslichen festen Niederschläge und der katalytischen Schlämme mit Lösungen von Acetylaceton und organischen Säuren, z. B. Oxalsäure oder einer Naphthensäure, gelöst in Toluol, in Wasser, in "leichtem Cyclusöl" oder in Ethanol, wurden unter den Verfahrensbedingungen durchgeführt, die oben im Zusammenhang mit der Erläuterung der experimentellen Verfahrensdurchführung beschrieben wurden.The extraction treatments of the toluene-insoluble solid precipitates and the catalytic sludges with solutions of acetylacetone and organic acids, e.g. B. oxalic acid or a naphthenic acid dissolved in toluene in Water, in "light cycle oil" or in ethanol, were run under the process conditions as above were described in connection with the explanation of the experimental procedure.
Die in Toluol unlöslichen festen Niederschläge und die katalytischen Schlämme stammten aus früher durchgeführten Hydrotreating-Prozessen von schweren Kohlenwasserstoffen (vgl. Tabelle II). Ihre Eigenschaften sind in Tabelle III aufgeführt.The solid precipitates insoluble in toluene and the catalytic sludges came from previous hydrotreating processes of heavy hydrocarbons (see Table II). Their properties are listed in Table III.
In bestimmten Fällen wurde vor der Extraktion eine Calcinierung bei 320 0C während 2 h durchgeführt.In certain cases, calcination was carried out at 320 ° C. for 2 h before the extraction.
Die Ergebnisse von acht Beispielen der Metallextraktion, hauptsächlich von Nickel und Vanadium, aus in Toluol unlöslichen Niederschlägen sind in der folgenden Tabelle IV aufgeführt.The results of eight examples of metal extraction, mainly of nickel and vanadium, from insolubles in toluene Precipitations are listed in Table IV below.
1010
Tabelle IVTable IV
1515th 2020th 2525th
Extraktionsversuch Nr. Extraction attempt no.
Bezeichnung Calcinierung Lösung des der Probe 320 C/12 h verwendetenName calcination solution of the sample used at 320 C / 12 h
Komplexiermittels
(5 Gew.-%)Complexing agent
(5% by weight)
Extraktions-Extraction
menge (%)lot (%)
V Ni andereV Ni others
3030th
WasserOxalic acid /
water
43
4th
R 13R 12
R 13
jano
Yes
Naphtensäure/
Ethanol
ty
Naphtensäure/
Ethanol h -
Naphthenic acid /
Ethanol
ty
Naphthenic acid /
Ethanol
7551
75
6847
68
3535
"Leichtes Cyclusöl""Light cycle oil"
Die Ergebnisse zeigen, daß mit Hilfe des erfindungsgeinäßen Verfahrens Extraktionsmengen an Vanadium und Nickel gewonnen werden können, die in der Regel über 50 % liegen.The results show that with the help of the erfindungsgeinäße Method extraction quantities of vanadium and nickel can be obtained, which are usually over 50%.
Die Versuche Nr. 6 und 7 zeigen, daß nach der gleichen Verfahrensweise und unter vergleichbaren Extraktionsausbeuten auch andere Metalle wiedergewonnen werden können, wenn sie zu Beginn in Form von löslichen Salzen oder Metallkomplexen als Katalysator verwendet werden.Experiments nos. 6 and 7 show that the same procedure and with comparable extraction yields Also other metals can be recovered when they start in the form of soluble salts or Metal complexes can be used as a catalyst.
Werden z. B. die Versuche Nr. 3 und 4 miteinander verglichen, so ist ferner ersichtlich, daß eine Calcinierungs-Vorbehandlung mit Luft bei 320 0C während 2 h vor der Behandlung mit Naphtensäure die Extraktionsausbeute um etwa 20 % steigert im Vergleich zur Behandlung eines zuvor nicht calcinierten festen Niederschlags.Are z. B. Runs Nos. 3 and 4 compared with each other, so it is also apparent that a calcination pre-treatment with air at 320 0 C for 2 h prior to treatment with naphthenic the extraction yield to about 20% increase in comparison for the treatment of a previously not calcined solid precipitate.
Diese Steigerung der Extraktionsausbeute von Nickel und Vanadium ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß die Calcinierung die Umwandlung eines zusätzlichen Anteils der Sulfide des Sulfidgemisches von ausgefälltem Nickel und Vanadium in Oxide erlaubt.This increase in the extraction yield of nickel and vanadium is presumably due to the fact that the Calcination is the conversion of an additional portion of the sulphides of the sulphide mixture of precipitated nickel and vanadium allowed in oxides.
Ebenso zeigen die Gehalte der Lösungen vor und nach der Extraktionsbehandlung von katalytischen Schlämmen, die aus zuvor durchgeführten Hydrotreating-Behandlungen schwerer KohlenwasserstoffChargen stammen, mit 5 Gew.-%igen Lösungen von Acetylaceton in Toluol oder "leichtem Cyclusöl", daß die Wiedergewinnung von Nickel und Vanadium ebenfalls beträchtlich sein kann., wie sich aus der folgenden Tabelle V ergibt.Likewise, the contents of the solutions before and after the extraction treatment of catalytic sludges show that originate from previously carried out hydrotreating treatments of heavy hydrocarbon batches, with 5% strength by weight Solutions of acetylacetone in toluene or "light cycle oil" that recover nickel and vanadium can also be considerable, as can be seen in Table V below.
Versuch Bezeichnung Gehalt der Lösungen Extrak- Vanadium NickelExperiment Designation Content of the solutions Extra- Vanadium Nickel
Nr. des kata- vor der nach der tions- extra- extra-No. of the cata- before the after the tion- extra- extra-
lytischen Reaktion Reaktion mittel hiert hiertlytic reaction reaction medium hiert hiert
Schlammes (1) (2) (ppm) (ppm)Sludge (1) (2) (ppm) (ppm)
V Ni ppm ppm V Ni ppm ppm
V Ni ppm ppm V Ni ppm ppm
* "Leichtes Cyclusöl"* "Light cycle oil"
(1) Die Metalle stammeti aus der Lösung von Asphaltenen im katalytischen Schlamm.(1) The metals originate from the solution of asphaltenes in the catalytic Mud.
(2) Bilanz aus den Metallen von (1)+ den Metallen, die aus den •festen Niederschlägen des katalytischen Schlammes extrahiert sind.(2) Balance from the metals of (1) + the metals extracted from the • solid precipitates of the catalytic sludge are.
Beispiele für die Verwendung von Extraktlösungen des Vanadiums und Nickels als Hydrotreating-Katalysatoren für schwere Kohlenwasserstoffchargen Examples of the use of vanadium and nickel extract solutions as hydrotreating catalysts for heavy hydrocarbon batches
Die Extraktlösungen des Vanadiums und Nickels, die als Katalysatoren dienten,stammten aus den Extraktionsbehandlungen, deren Ergebnisse in den Tabellen IV und V wiedergegeben sind.The extract solutions of vanadium and nickel, which served as catalysts, came from the extraction treatments, the results of which are given in Tables IV and V.
Analysenmethoden und ResultatangabenAnalysis methods and information on results
- Als Asphaltene bezeichnet man die Fraktion an schweren Produkten, die bei Zugabe von n-Heptan unter den Bedingungen der Testnorm NF T6O115 ausfällt.- Asphaltenes are the fraction of heavy products that are produced when n-heptane is added under the conditions the test standard NF T6O115 fails.
Die Umwandlung der Asphaltene wird wie folgt ausgedrückt und berechnet:The conversion of the asphaltenes is expressed and calculated as follows:
% HDA = Ao " A
^O χ 100% HDA = Ao " A
^ O χ 100
Ao
Ao: Prozentgehalt an Asphalten in der AusgangschargeAo
Ao: percentage of asphaltene in the initial batch
A: Prozentgehalt an verbliebenem Asphalten, bestimmt in der flüssigen Phase der entnommenen Probe nach der Dekantierung oder Zentrifugation.A: Percentage of asphaltene remaining, determined in the liquid phase of the sample taken after Decantation or centrifugation.
- Die Hydrodesulfurierung wird in % HDS wie folgt ausgedrückt :- The hydrodesulphurisation is expressed in% HDS as follows:
So - ςSo - ς
% HDS = bO b χ 100 I% HDS = bO b χ 100 I
So JSo J
So: Prozentgehalt an Schwefel in der AusgangschargeSo: percentage of sulfur in the initial batch
S: Prozentgehalt an verbliebendem Schwefel in der entnommenen Probe.S: percentage of sulfur remaining in the sample taken.
- Die Metalle (Nickel und Vanadium) werden durch Atomabsorption bestimmt, und ihre Eliminierung wird wie folgt ausgedrückt:- The metals (nickel and vanadium) are determined by atomic absorption, and their elimination is as follows expressed:
1 HDNi = Nio " Ni x 1 HDNi = Ni o " Ni x
Ni
οNi
ο
% HDV = ο v % HDV = ο v
χ 100χ 100
V
οV
ο
Ni , V : Gehalt an Nickel und Vanadium in der Ausgangscharge Ni, V: content of nickel and vanadium in the initial batch
Ni, V: Gehalt an Nickel und Vanadium in der flüssigenNi, V: content of nickel and vanadium in the liquid
Phase der entnommenen Probe nach deren Dekantierung. Phase of the sample taken after it has been decanted.
Beispiel 1example 1
Dieses Beispiel zeigt die katalytische Aktivität in einem Versuch mit einem durch Hydrotreating gewonnenen Vakuumrückstand von Cabimas, verdünnt mit Gasöl, und einem Extrakt von festem, in Toluol unlöslichem Niederschlag, der aus einem zuvor durchgeführten Hydrotreating-Prozeß der gleichen Charge stammt.This example shows the catalytic activity in an experiment with a vacuum residue obtained by hydrotreating from Cabimas, diluted with gas oil, and an extract of solid precipitate insoluble in toluene, which comes from a previously carried out hydrotreating process of the same batch.
Die Extraktlösung von Nickel und Vanadium wird gewonnen durch Behandlung von 1 g festem Niederschlag, der 6,86 Gew.-% Vanadium und 0,32 Gew.-% Nickel enthält, Probenbezeichnung R 10 (in den Tabellen II und III), mit 50 g einer 5-§ew.-%igen Lösung von Acetylaceton in Toluol. Die Extraktionsbedingungen waren: Reaktionsdauer 3 h unter Rückfluß, unter Luft, in einem 100-ml-Kolben, der mit einem mit Kühlwasser durchströmten Rückflußkühler ausgestattet war. Nach durchgeführter Reaktion wurde die erhaltene Lösung von den Feststoffen durch Filtration auf einem "Millipore"-Filter von 0,2 abgetrennt. Es wurden 50 g Lösung mit einem Gehalt an 563 ppm Vanadium und 24 ppm Nickel, bezogen auf das Gewicht, erhalten.The extract solution of nickel and vanadium is obtained by treating 1 g of solid precipitate, the 6.86 Contains wt .-% vanadium and 0.32 wt .-% nickel, sample designation R 10 (in Tables II and III), with 50 g a 5% by weight solution of acetylacetone in toluene. The extraction conditions were: reaction time 3 h under Reflux, under air, in a 100 ml flask fitted with was equipped with a reflux condenser through which cooling water flowed. After the reaction was carried out, the obtained Solution separated from solids by filtration on a 0.2 "Millipore" filter. It 50 g of solution containing 563 ppm vanadium and 24 ppm nickel, based on weight, were obtained.
Es wurde ein Vakuumrückstand von Cabimas, der zur Verminderung seiner Viskosität mit 30 % seines Gewichts an Gasöl verdünnt war (vgl. Tabelle I), mit Wasserstoff in Gegenwart eines Teil der oben beschriebenen Extraktlösung behandelt.It became a vacuum residue from Cabimas, which used to reduce its viscosity with 30% of its weight Gas oil was diluted (see Table I) with hydrogen in the presence of part of the extract solution described above treated.
Die experimentelle Durchführung war wie folgt:The experimental implementation was as follows:
Es wurden 26,67 g Extraktlösung von Vanadium und Nickel mit 30 g Vakuumrückstand von Cabiraas, verdünnt mit 30 Gew.- % Gasöl, vermischt. Nach vollständiger Entfernung des Toluols aus diesem Gemisch durch Destillation bei Atmosphärendruck und 100 C wurde die Gesamtmenge an Gemisch plus Katalysator in einen Autoklaven eingebracht. Nach Spülen des Autoklaven wurde Wasserstoff unter 100 bar eingeführt. Die Erhöhung der Temperatur erfolgte in zwei Stufen:26.67 g of vanadium and nickel extract solution were mixed with 30 g of vacuum residue from Cabiraas, diluted with 30 % by weight of gas oil. After the toluene had been completely removed from this mixture by distillation at atmospheric pressure and 100 ° C., the total amount of mixture plus catalyst was introduced into an autoclave. After flushing the autoclave, hydrogen was introduced under 100 bar. The temperature was increased in two stages:
- Erste Stufe bei 380 C während 1h, um die Bildung von sulfidierten aktiven Verbindungen vor der eigentlichen Reaktion zu fördern,- First stage at 380 C for 1h to ensure the formation of to promote sulphided active compounds before the actual reaction,
- Zweite Stufe bei 420 °C während 2 h.- Second stage at 420 ° C for 2 hours.
Sodann wurde abgekühlt, das Gas abgedampft und das gesamte Produkt isoliert. Die durchgeführten Analysen ergaben folgende Ergebnisse:It was then cooled, the gas evaporated and all of the product isolated. The analyzes carried out showed following results:
HDA = 38 %, HDV = 79 %, HDNi = 68 %, HDS = 31 %HDA = 38%, HDV = 79%, HDNi = 68%, HDS = 31%
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)Example 2 (comparative example)
Die in Beispiel 1 beschriebene Verfahrensweise wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß keine katalytische Extraktlösung von Vanadium und Nickel eingesetzt wurde. Die Analysenergebnisse für Verfahrensprodukte nach der nicht-katalytischen thermischen Reaktion waren wie folgt:The procedure described in Example 1 was repeated, with the exception that no catalytic Vanadium and nickel extract solution was used. The analysis results for process products according to non-catalytic thermal reaction were as follows:
HDA = 23 %, HDV = 10 %, HDNi = 20 %, HDS = 7 %HDA = 23%, HDV = 10%, HDNi = 20%, HDS = 7%
-28-Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)-28-Example 3 (comparative example)
Die in Beispiel 1 beschriebene Verfahrensweise wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß anstelle der Extraktlösung ein Gemisch aus Verbindungen des Vanadiums und Nickels eingesetzt wurden, das aus Vanadylacetylacetonaten und Nickel gewonnen war und bei denen es sich um chemische Produkte von MERCK handelte.The procedure described in Example 1 was repeated, with the exception that instead of the Extract solution a mixture of compounds of vanadium and nickel were used, that of vanadyl acetylacetonates and nickel and which were chemical products from MERCK.
Die Herstellung dieses synthetischen Gemisches erfolgte in solcher Weise, daß die Mengenverhältnisse der im vorstehenden Beispiel 1 angewandten Extraktlösung genau eingehalten wurden, d. h. daß 5o g Toluollösung mit einem Gehalt von 5 % Gew.-% Acetylaceton hergestellt wurden und die Konzentration an Vanadium 563 ppm und die Konzentration an Nickel 24 ppm, bezogen auf das Gewicht, betrugen.The preparation of this synthetic mixture was carried out in such a way that the proportions of the im Example 1 above used extract solution were strictly adhered to, d. H. that 5o g of toluene solution with a Content of 5% wt .-% acetylacetone and the concentration of vanadium 563 ppm and the concentration of nickel were 24 ppm by weight.
Zur Behandlung von 30 g Vakuumrückstand von Cabimas, verdünnt mit 30 Gew.-% Gasöl, wurden wiederum 26,6 7 g dieser Lösung des synthetischen Gemisches von Vanadium und Nickel verwendet.For the treatment of 30 g vacuum residue from Cabimas, diluted with 30% by weight gas oil, again 26.6 7 g this solution of the synthetic mixture of vanadium and nickel is used.
Die Analysenergebnisse der erhaltenen Produkte nach der Reaktion waren wie folgt:
25The analysis results of the products obtained after the reaction were as follows:
25th
HDA = 36,5 %, HDV = 81 %, HDNi = 67 %, HDS = 30,4 %HDA = 36.5%, HDV = 81%, HDNi = 67%, HDS = 30.4%
Aufgrund dieser Ergebnisse kann festgestellt werden, daß die Extraktlösung von Vanadium und Nickel, die durch Extraktionsbehandlung eines festen Niederschlags aus der zuvor durchgeführten Hydrotreating-Behandlung mit einer verdünnten Lösung von Acetylaceton gewonnen wurde, in vorteilhafter Weise als Katalysator wiederverwendbar ist (vgl. Beispiel 1) und daß sich deren Wirkung nicht wesentlich von der Wirkung unterscheidet, die mit einem frischen Katalysator erzielt wird.Based on these results, it can be determined that the extract solution of vanadium and nickel, which by Extraction treatment of a solid precipitate from the previously performed hydrotreating treatment with a dilute solution of acetylacetone was obtained, advantageously reusable as a catalyst is (see. Example 1) and that their effect does not differ significantly from the effect that with a fresh catalyst is obtained.
Die in Beispiel 1 beschriebene Verfahrensweise wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß anstelle der aus festen Niederschlägen gewonnenen Extraktlösung von Vanadium und Nickel als Katalysator die Extraktlösung eingesetzt wurde, die durch Extraktionsbehandlung eines katalytischen Schlammes mit einer Lösung von Acetylaceton erhalten wurde.The procedure described in Example 1 was repeated, with the exception that instead of the Vanadium and nickel extract solution obtained from solid precipitates as a catalyst, the extract solution was used by the extraction treatment of a catalytic sludge with a solution of acetylacetone was obtained.
Die zur Durchführung dieses Beispiels verwendete Extraktlösung stammte aus dem Extraktionsversuch Nr. 9 (vgl. Tabelle V).The extract solution used to carry out this example came from extraction test No. 9 (cf. Table V).
Die angewandte Konzentration war immer gleich, d. h. sie betrug 500 ppm Vanadium, berechnet im Verhältnis zur Charge.The concentration used was always the same, i. H. it was 500 ppm vanadium calculated in relation to Batch.
Nach durchgeführter Reaktion ergab die Analyse der erhaltenen Produkte die folgenden Ergebnisse:After the reaction had been carried out, the analysis of the products obtained gave the following results:
HDA = 38 %, HDV = 84 %, HDNi = 70 %, HDS = 32 %.HDA = 38%, HDV = 84%, HDNi = 70%, HDS = 32%.
Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß die katalytische Extraktlösung von Vanadium und Nickel, die Asphalten enthält, ebenso aktiv ist wie diejenige, die durch Extraktion von festen Niederschlägen, die frei von Asphalten sind, erhalten wird.The results obtained show that the catalytic extract solution of vanadium and nickel, the asphaltene contains, is just as active as that obtained by extraction of solid precipitates that are free from Asphaltenes are preserved.
Die Bedeutung der in diesem Beispiel beschriebenen Verfahrenstechnik ist offensichtlich, und so kann tatsächlich in der industriellen Praxis derartiger Hydrotreating-Prozesse so verfahren werden, daß Vanadium und Nickel durch direkte Extraktionsreaktion der Schlämme, der Abläufe oder der Gemische derselben wiedergewonnen und verwendet werden, ohne daß man gezwungen ist, die festen Niederschläge von der verbliebenen Asphaltenfraktion abzutrennen.The importance of the process engineering described in this example is obvious and so can actually be used in industrial practice of such hydrotreating processes be proceeded so that vanadium and nickel by direct extraction reaction of the sludge, the Processes or mixtures thereof can be recovered and used without being forced to use the to separate solid precipitates from the remaining asphaltene fraction.
In diesem Beispiel werden die katalytische Aktivität der Extraktlösung von Nickel und Vanadium, die gemäß Extraktionsversuch Nr. 8 (vgl. Tabelle IV) erhalten wurde und der gleichen Lösung, die zuvor mit Triethylaluminium reduziert wurde, miteinander verglichen.In this example the catalytic activity of the Extract solution of nickel and vanadium, which was obtained according to extraction test no. 8 (see. Table IV) and the same solution that was previously reduced with triethylaluminum.
Es wurde wie in Beispiel 1 vorgegangen, wobei es sich jedoch bei der behandelten Charge nicht um einen Vakuumrückstand von Cabimas, sondern um ein Rohprodukt Boscan (vgl. Tabelle I) handelte.The procedure was as in Example 1, except that the treated batch was not a vacuum residue from Cabimas, but a raw product Boscan (see Table I).
Es wurden zwei Hydrotreating-Versuche durchgeführt. 15Two hydrotreating attempts were carried out. 15th
Erster Versuch: Extraktlösung von Vanadium und Nickel, die zuvor mit Triethylaluminium reduziert worden war. Das Atomverhältnis Al/V+Ni war 3.First attempt: extract solution of vanadium and nickel, which had previously been reduced with triethylaluminum. The Al / V + Ni atomic ratio was 3.
Zweiter Versuch: Die gleiche Extraktlösung von Vanadium und Nickel, die als Katalysator eingesetzt wurde, ohne Reduktion mit Triethylaluminium.Second attempt: The same extract solution of vanadium and nickel that was used as a catalyst, without Reduction with triethylaluminum.
Die Analysenergebnisse der Verfahrensprodukte dieser beider Versuche sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.The analysis results of the process products of these two experiments are listed in the following table.
Hydrotreating Katalysator Ergebnisse Hydrotreating catalyst results
Versuch Nr.Attempt no.
1 Extrakt von V 45 84 79 37 und Ni, reduziert mit1 extract of V 45 84 79 37 and Ni, reduced with
Al(Et)3 Al (Et) 3
2 Extrakt von V 32 76 69 31 und Ni, nichtreduziert mit2 Extract of V 32 76 69 31 and Ni, not reduced with
Al(Et)n Al (Et) n
Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß die vorausgehende Reduktion des Extraktes von Vanadium und Nickel, vor dessen Verwendung als Hydrotreating-Katalysator, eine eindeutige Verbesserung der katalytischen Aktivität bewirkt .The results obtained show that the previous reduction of the extract of vanadium and nickel, before its use as a hydrotreating catalyst brings about a clear improvement in the catalytic activity .
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Ein Vakuumrückstand von Cabimas, verdünnt mit Gasöl, wurde wie in Beispiel 1 einer Hydrotreating-Behandlung unterworfen. Der einzige Unterschied bestand darin, daß es sich beim verwendeten Katalysator nicht um eine Extraktlösung mit Acetylaceton, sondern um einen Extrakt mit einer ethanolischen Lösung von 5 Gew.-% Naphtensäure (Extraktionsversuch Nr. 3 der Tabelle IV) handelte. Das Ethanol der Extraktlösung wurde durch Verdampfen unter Vakuum bei 100°C während 1 h vollständig entfernt. Die verbliebene Phase war eine braun-gelbliche Flüssigkeit, die als Katalysator eingesetzt wurde.A vacuum residue from Cabimas diluted with gas oil, was subjected to a hydrotreating treatment as in Example 1. The only difference was that The catalyst used is not an extract solution with acetylacetone, but an extract with an ethanolic solution of 5 wt .-% naphthenic acid (extraction test No. 3 of Table IV). That Ethanol of the extract solution was completely removed by evaporation under vacuum at 100 ° C. for 1 hour. the the remaining phase was a brownish-yellowish liquid which was used as a catalyst.
Die Resultate dieses Versuchs waren wie folgt: HDA = 29 %, HDV = 69 %, HDNi = 65 %, HDS = 30 %The results of this experiment were as follows: HDA = 29%, HDV = 69%, HDNi = 65%, HDS = 30%
Obwohl die katalytische Aktivität des Extrakts von Vanadium und Nickel mit Naphtensäure insgesamt gut ist, kann bei einem Vergleich mit Beispiel 1 doch festgestellt werden, daß der Extrakt der gleichen Metalle mit Acetylaceton aktiver ist, insbesondere was die Umwandlung der Asphaltene (38 % HDA anstelle von 29 % im vorliegenden Falle) betrifft.Although the catalytic activity of the extract of vanadium and nickel with naphthenic acid is overall good, it can When compared with Example 1 it can be found that the extract of the same metals with acetylacetone is more active, especially as regards the conversion of asphaltenes (38% HDA instead of 29% in the present Trap) concerns.
Claims (14)
4, Avenue de Bois-Preau
F-92506 RUEIL-MALMAISONINSTITUT FRANCAIS DU PETROLE
4, avenue de Bois-Preau
F-92506 RUEIL-MALMAISON
löslichen Metallsalzen von
hauptsächlich Vanadium und Nickel, und
Verwendung desselben als Hydrotreating-Katalysator für schwere Kohlenwasserstoffe
in flüssiger PhaseProcess for the preparation of a mixture of
soluble metal salts of
mainly vanadium and nickel, and
Use of the same as a hydrotreating catalyst for heavy hydrocarbons
in liquid phase
5Process for the preparation of a mixture of soluble salts of catalytic metals which comprise at least vanadium and nickel, characterized in that one
5
daß man als Komplexiermittel Acetylaceton einsetzt.7. The method according to claim 6, characterized in that
that acetylacetone is used as a complexing agent.
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