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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft sogenannte Hydroprocessing-Katalysatoren bzw.
Hydrobehandlungs-Katalysatoren, insbesondere Katalysatoren zur Verwendung bei Diffusionslimitierungsreaktionen
bzw. diffusionsbegrenzenden Reaktionen.
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Katalysatoren zum Hydroprocessing für Kohlenwasserstoff-Rohstoffe
sind in vielen Gestalten und Größen hergestellt worden. Unter "Hydroprocessing"
wird die Reaktion eines Rohstoffs mit Wasserstoff (oder einem Wasserstoff enthaltenden
Gemisch), gewöhnlich in Anwesenheit eines Katysators, verstanden. Typische Hydroprocessing-Reaktionen
umfassen: Hydrodesulfurierung, Hydrodenitrifizierung und Hydrodemetallisierung und
Hydrocracken; zwei oder mehrere dieser Reaktionen können gleichzeitig (im gleichen
Reaktor und/oder in Anwesenheit des gleichen Katalysators) ablaufen.
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Gewöhnlich wurden diese Katalysatoren in kugeliger oder zylindrischer
Gestalt hergestellt. In den letzten Jahren jedoch wurden Gestalt und Abmessungen
der Katalysatoren geändert, um größere Katalysatoraktivität und weniger schnelle
Desaktivierung herbeizuführen. Dies gilt besonders, wenn Sekundärquellen, wie Residua,
Schieferöl etc., hydrobehandelt werden, weil eine extensivere Hydroverarbeitung
notwendig wird.
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Es ist bekannt, daß eine gesteigerte Katalysatoraktivität aus verminderter
Partikelgröße resultiert. Es ist aber auch bekannt, daß eine Abnahme in der Größe
zu einer Zunahme im Druckabfall über das Katalysatorbett führt. Somit existiert
eine minimale Partikelgröße, die brauchbarerweise unter Verwendung üblicher Formen
verwendet werden kann. Die Verwendung unregelmäßiger Formen wurde in Betracht gezogen,
um eine enge Packung der Katalysatorbetten auf ein Minimum zu bringen. Dies führt
jedoch
im allgemeinen zu einem Verlust katalytischer Wirksamkeit des Bettes und hat sich
in der Industrie nicht als günstig herausgestellt.
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Verschiedene Katalysatorformen wurden so bereits vorgeschlagen. Die
US-PS 2 408 164 (Foster) beschreibt Formen mit festen und hohlen Zylindern, länglichen
Sternformen, Zylindern mit gewellten Kanten etc., und ähnliche Katalysatorformen
sind auch bekannt geworden durch die US-PSen 3 997 426 (Montagna et al.) und 4 441
990 (Huang).
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Die US-PS 3 966 644 (Gustafson) zeigt einen trilobalen Katalysator.
Die US-PSen 3 674 680 und 3 764 565 (Hoekstra und Jacobs) offenbaren verschiedenartige
Formen, die so ausgelegt sind, daß sie Katalysatormaterial von mehr als 0,38 mm
von der Katalysatoroberfläche entfernen können. Die US-Patentschrift 3 347 798 (Baer
et al.) beschreibt Hohlperlenkatalysatoren, während die US-PS 3 957 627 (Herrington
et al.) amorph ausgebildete Katalysatoren zum Gegenstand hat. Die US-PSen 4 116
819 und 4 133 777 (Frayer et ar) offenbaren genutete zylindrische Extrudate, während
die US-PS 4 391 740 (Gibson) extrudierte Katalysatoren mit "plump ovalem" Querschnitt
zum Gegenstand hat. Diese Patentschriften und weitere hier in den Unterlagen genannte
sind ausdrücklich mit in die Offenbarung der vorliegenden Unterlagen aufgenommen.
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Geschaffen werden soll eine Katalysatorform, die für das Erdöl-Hydroprocessing
bzw. -Hydrotreatment geeignet und wirksam sind, insbesondere für diffusionsbegrenzte
Reaktionen, und sich dabei leicht herstellen lassen. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß
durch einen Kohlenwasserstoff-Hydroprocessing- bzw. Hydrotreatment-Katalysator,
der aus länglichen Extrudaten eines katalytischen Materials besteht, wobei das katalytische
Material eine feuerfeste anorganische Oxidbasis und wenigstens ein Element oder
Oxid oder Sulfid hiervon umfaßt, gewählt aus den Elementen der Gruppen IVa (engl.
IVb) und VIII des Periodensystems der Elemente, wobei diese Elemente mit 5 bis 35
Gew.-%
(berechnet als reduziertes Element) der Katalysatorbasis vorhanden sind und diese
Extrudate einen Querschnitt haben, der oval mit zwei Löchern hierin ist.
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In Weiterbildung der Erfindung befaßt sich die Erfindung mit einem
Verfahren zum Hydroprocessing bzw. Hydrotreatment kohlenwasserstoffhaltiger Rohstoffe,
insbesondere von Destillationsrückständen, unter Verwendung des obengenannten Katalysators.
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Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
näher erläutert werden. Diese zeigen in Fig. 1 eine erste Ausführungsform des hohl-ovalen
Katalysators nach der Erfindung, wobei die Außen- und Innenquerschnitte des Katalysators
oval sind; Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der eine der Außenflächen
elliptisch ist; die Innenflächen haben kreisförmigen Querschnitt; und Fig. 3 zeigt
eine weitere Ausführungsform, bei der die Außenflächen mit Rippen ausgestattet sind,
die Innenflächen von elliptischem Querschnitt sind.
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Gestalt Der Katalysator nach der Erfindung kann allgemein als Extrudat
mit einem Querschnitt, der oval ist und zwei Löcher hierin aufweist, beschrieben
werden. Unter "oval" ist eine Gestalt gemeint, die zwei Halbkreise umfaßt, welche
durch geradlinige Segmente verbunden sind; eine Ellipse oder ein Ellipsoid oder
andere ähnliche Gestalten, wie sie populär durch den Ausdruck "oval" beschrie-
ben
werden, d. h. Gestalten mit zwei Bereichen relativ großer Krümmung getrennt durch
zwei Bereiche relativ geringerer Krümmung, sollen hiervon ebenfalls umfaßt sein.
Die Bereiche größerer Krümmung und/oder geringerer Krümmung brauchen nicht aus einzelnen
Kurven zu bestehen. Ein Rechteck mit abgerundeten Ecken würde beispielsweise ebenfalls
als oval in der Bedeutung des Ausdrucks, wie er hier verwendet wird, bezeichnet
werden, obwohl ein Quadrat mit abgerundeten Ecken hierunter nicht fiele. Die Gestalt
wird im allgemeinen jedoch nicht notwendigerweise bilateral symmetrisch um eine
Ebene sein, die im allgemeinen senkrecht zu den Bereichen geringerer Krümmung nahe
von deren Mittelpunkten ist; sie können aber auch zweiseitig symmetrisch um eine
zweite Ebene senkrecht zur ersten sein und durch die Bereiche größerer Krümmung
nahe deren Mittelpunkten gehen.
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Die beiden Löcher können Querschnitte aufweisen, die kreisförmig oder
oval sind, wie dieser Ausdruck oben definiert wurde. Die Löcher werden im allgemeinen
in der Querschnittsgestalt so positioniert, daß eine maximale Symmetrie sich bietet,
während sichergestellt wird, daß eine adäquate Dicke des Katalysatormaterials zwischen
einem Loch und einem anderen Loch auf der Katalysatoroberfläche verhanden ist, um
für die notwendige Festigkeit zu sorgen.
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Die Bereiche geringerer Krümmung können, insbesondere wenn sie flach
sind, mit Rippen versehen sein, typischerweise mit halbkreisförmigem Querschnitt,
die von dem oder den Bereichen auf einer oder beiden Seiten der Katalysatorpartikel
vorstehen. Diese gegebenenfalls vorhandenen Rippen werden so angeordnet, daß sie
nicht über einem Loch zu liegen kommen, vielmehr das Katalysatormaterial zwischen
den Löchern überlagern. Auf diese Weise erhält man eine maximale Festigkeit. Die
gegebenenfalls vorhandenen Rippen begrenzen die Annäherung der
einen
Partikel an die anderen und begrenzen somit eine enge Packung und den zugeordneten
gesteigerten Druckabfall in einem gepackten Katalysatorbett.
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Die Figuren lassen gewisse beispielsweise Katalysatorformen nach der
Erfindung erkennen. Der in Fig. 1 gezeigte Katalysator hat eine äußere Querschnittsgestalt,
die populärerweise als oval beschrieben wird, nämlich zwei halbkreisförmige, durch
gerade Linien verbundene Bögen. Auch die Löcher sind oval. Der Querschnitt verfügt
hier über zwei Symmetrieebenen. Der Katalysator der Fig. 2 hat eine flache Oberfläche
und eine elliptische Oberfläche, während die Löcher kreisförmig sind und der Querschnitt
über eine Symmetrieebene verfügt. Der Katalysator der Fig. 3 ist ähnich dem der
Fig. 1; nur ist die ovale Außenfläche mit zwei Rippen versehen, die ausgerichtet
zwischen den Löchern vorgesehen sind, während die Löcher selbst elliptisch sind.
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Für den Fachmann ist es unter Beachtung dieser Offenbarung klar, daß
andere Gestalten als die ausdrücklich dargestellten und/oder beschriebenen im Rahmen
der Offenbarung der Erfindung möglich sind. Solche Formen sind als im Schutzbereich
der Erfindung liegend anzusehen.
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Katalysatorformen nach der Erfindung sind frei von scharfen Ecken,
seien sie nun konvex oder konkav, und zwar im weitestmöglichen Ausmaß. Dies bedeutet
einen beachtlichen Vorteil hinsichtlich der leichteren Herstellung, da (a) die Herstellung
der zum Explodieren des Katalysators verwendeten Formplatte vereinfacht wird, (b)
der Verschleiß herabgesetzt wird, der sonst insbesondere an den scharfen Ecken sich
einstellt, und
(c) die Gestaltänderung des Katalysatorextrudats
auf ein Minimum bringt, während die Formherstellungsplatte verschleißt.
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Abmessungen Wie in den Figuren zu sehen, können die Katalysatorformen
allgemein durch ein rechtes Parallelepiped (ein rechteckiger Kasten) mit einer Länge
L, einer Breite We und einer Tiefe De umschrieben werden, während die beiden Löcher
umschrieben werden können durch L, W. und D.
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1 1 L, die Länge dieses Extrudats kann eingestellt werden, indem
das Extrudat auf Länge, während es extrudiert wird, geschnitten wird oder sich aufgrund
von natürlichem Brechen der Extrudate bei der Herstellung variieren kann. We liegt
typischerweise in der Größenordnung zwischen 3 und 10 mm, vorzugsweise zwischen
4,5 und 8 mm, während De typischerweise zwischen 2,5 und 6 mm, bevorzugt zwischen
4 und 5 mm liegt. Das Verhältnis W /D beträgt typischerweise zwischen 1,2 und 4,
vorzugsweise zwischen 1,4 und 3, insbesondere zwischen 1,6 und 2,2.
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Die Abmessungen werden unter anderem gewählt abhängig vom Vorrat des
Katalysators, der für die Hydrobehandlung (Hydroprozeß) Verwendung findet.
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Ist der Katalysator mit Rippen versehen, so haben diese vorzugsweise
eine Aufstandshöhe oberhalb der Oberfläche, von der sie vorstehen, als H in Fig.
3 gezeigt, von weniger als 0,5 De und bevorzugt von 0,15 De bis 0,25 De.
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Rippen können auf einer oder beiden Seiten des Ovals vorgesehen sein.
W. und D. werden so gewählt, daß sowohl 1 1 ein adäquater Innenflächenbereich (selbstverständlich
wird dies mit W. und D. zunehmen) und eine adäquate me-1 1 chanische Festigkeit
der Partikel (adäquate Dicke des Katalysatormaterials) gewährleistet wird. Beispielsweise
kann einePartikel mit We = 9 mm und De = 4 mm, wo die Gestalt aus halbkreisförmigen
Bögen von einem Durch-
messer De, verbunden durch gerade Linien
einer Länge (We-De) besteht, wie in Fig. 1 gezeigt, ovale Löcher mit W. = 3 mm und
D. = 2 mm haben, wobei wenigstens eine 1 1 Dicke von 1 mm Katalysatormaterial zwischen
und um die Löcher belassen wird. Zwei Löcher anzuordnen bietet einen größeren Zugang
zum Katalysatormaterial im Innern der Partikel; bevorzugt wird, daß wenigstens 80
%, vorzugsweise wenigstens 90 %, des Katalysatorvolumens innerhalb 1 mm, bevorzugter
noch innerhalb 0,75 mm und insbesondere bei 0,50 mm einer extrudierten Fläche (außen
oder innen) liegen. Fachleute auf dem Gebiet sind in der Lage, im Hinblick auf diese
Offenbarung geeignete Gestalten und Abmessungen für besondere Anwendungsfälle und
Katalysatormaterialien vorzusehen.
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Hohle Fraktion Die hohle Fraktion stellt die Engheit der Partikelpackung
dar, die mit Partikeln einer gegebenen Form erhalten werden können. Bei einem gegebenen
räumlichen Volumen läßt sich eine spezifische Anzahl packen. Vervielfältigt man
das geometrische Volumen der Partikel mit der Anzahl der Partikel, so erhält man
ein gesamtes geometrisches Partikelvolumen Vp Ist das Volumen des Raums V5, so wird
ein Hohlraum Vv existieren, der tatsächlich nicht von Katalysatorpartikeln eingenommen
wird. Somit gilt V5 = Vp + Vv. Die Hohlraumfraktion E, die einer gegebenen Gestalt
zuzuordnen ist, ergibt sich aus: E = Vv/Vs V /(V + V v s v v p Je niedriger E, desto
größer ist die zum Kontakt verfügbare Katalysatormenge, ein niedrigeres E ist jedoch
gewöhnlich einem höheren Druckabfall (für sonst ähnliche Katalysatoren) über das
Katalysatorbett zugeordnet, da ein kleineres Volumen vorhanden ist, durch welches
das
behandelte Material strömen kann. Ein Verstopfen des Zwischenraums
ist ein Problem, ein hohes E ist wünschenswert.
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Die Katalysatorpartikel nach der Erfindung haben eine Leerraum- oder
Hohlfraktion E zwischen dem 0,25- bis 0,60fachen, vorzugsweise zwischen dem 0,35-
und 0,50-fachen der oben gegebenen Abmessungen. Es ist klar, daß die Hohlfraktion
größer als für Katalysatoren ohne Löcher ist, beispielsweise den Katalysatoren nach
der US-PS 4 391 740.
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Konkavitätsindex Ein geometrischer Festkörper ist konvex, wenn sämtliche
Paare von Punkten, die innerhalb oder an der Querschnittsfläche des Festkörpers
liegen, sich mit einer geraden Linie verbinden lassen, die vollständig innerhalb
oder auf dieser Fläche unabhängig von irgendwelchen Löchern, die durch die Oberfläche
gehen, enthalten ist.
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Umgekehrt ist ein Feststoff konkav, wenn Paare von Punkten über eine
gerade Linie verbunden werden können, die nicht vollständig innerhalb oder auf der
Oberfläche des Feststoffes enthalten sind. Das Volumen eines konvexen Feststoffes
minimaler Größe, die notwendig ist, um einen konkaven Feststoff zu erhalten, ist
größer als das Volumen dieses konkaven Feststoffs. Wenn Vx das Volumen des minimalen
konvexen Feststoffs und V c das Volumen des umschriebenen konkaven Feststoffs ist,
dann wird der Konkavitätsindex C gegeben durch den Ausdruck C = Vx /V c Damit ein
Feststoff konkav ist, muß C größer als 1 sein (C ist gleich 1 für einen konvexen
Feststoff).
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Obwohl konkave Feststoffe für Katalysatorformen vorgeschlagen wurden
(siehe Beispiel US-PS 3 966 644), ist die Katalysatorgestalt nach der Erfindung
konvex, wenigstens innerhalb des Bereichs des Rechtecks (We x De) Ist die Katalysatoroberfläche
mit einer oder mehreren Rippen, wie Fig. 3 zeigt, versehen, so wird sie konkav;
die Gestalt bei fehlenden Rippen wird aber konvex sein.
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Ist die Oberfläche konkav wegen der oder den Rippen, so ist der Kokavitätsindex
vorzugsweise kleiner als 1,2, insbesondere kleiner als 1,1.
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Oberfläche zu Volumenverhältnis Katalysatorpartikel nach der Erfindung
haben einen charakteristischen und geometrischen Oberflächenbereich und ein geometrisches
Volumen (ohne Berücksichtigung des Einflusses der katalytischen zugordneten Poren),
die auf ihrer Querschnittsgestalt und Länge beruhen. Die geometrische Ausdehnung
sowie das geometrische Volumen lassen sich leicht von den Messungen, die den perfekten
geometrischen Formen zugeordnet sind, berechnen. Zur Zeit verfügbare Katalysatorpartikel
nähern sich diesen Formen an; und ihre Oberflächenausdehnungen und Volumen lassen
sich aus den geometrischen Modellen abschätzen. Das Verhältnis von Oberflächenerstreckung
zu Volumen, S/V, gibt Partikelgröße und Gestalt an.
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Im allgemeinen ist ein vergrößertes Oberflächen/Volumen-Verhältnis
höherer Aktivität zugeordnet, insbesondere bei einer diffusionsbegrenzten Situation;
ist aber auch einem höheren Druckabfall (andere Variablen sonst gleich) zugeordnet.
Für diffusionsbegrenzte Reaktionen (diffusion limited reactions), oben als diffustionslimitierte
Reaktionen bezeichnet, beispielsweise ein Rückstand-Hydroprocessing, ist ein hohes
Flächen/Volumen-Verhältnis wünschenswert und, da die Wahl der Katalysatorgestalt/Größe
im allgemeinen durch den zulässigen
Reaktordruckabfall begrenzt
ist, im allgemeinen einer hohen Hohlraumfraktion zugeordnet. Für nicht-diffusionsbegrenzte
Reaktionen kann S/V geringer sein, mit einem niedrigen E für einen äquivalenten
Druckabfall. Für die Katalysatorpartikel nach der Erfindung liegt S/V vorzugsweise
zwischen 5 und 50 cm , insbesondere zwischen 10 und 30 cm 1.
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Zusätzlich zu den geometrischen Uberlegungen bezüglich Partikelgröße
und Gestalt müssen die Katalysatorpartikel auch gewisse Charakteristiken, die der
katalytischen Wirkung zugeordnet sind, besitzen.
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Katalytische Oberfläche Die katalytische Oberfläche (Mantelfläche)
wird ausgedrückt in m2/g und kann festgelegt werden beispielsweise durch die Stickstoffabsorption
(BET-Verfahren). Die Mantelfläche sollte größer als 100 m2/g, und vorzugsweise größer
als 200 m2/g und insbesondere etwa 250 bis 350 m2/g ausmachen.
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Katalytisches Porenvolumen Das katalytische Porenvolumen eines Katalysators
weist in sich Innenhohlräume auf. Die Messungen werden gewöhnlich mittels der Quecksilberporosimetrie
unter Verwendung von Drücken bis zu 345 mPa vorgenommen. Dieses Verfahren bestimmt
das Porenvolumen; die Porendurchmesser werden gewöhnlich berechnet aus der Gleichung:
4 D = 4 x 10 x P/A wobei D der mittlere Porendurchmesser in Å, P das Porenvolumen
in cm2/g und A die Oberflächenerstreckung (Mantelfläche) in m2/g ist.
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Katalysatorpartikel nach der Erfindung können unterschiedliche Mantelflächen
und Porenvolumen, entsprechend ihrer Zusammensetzung und ihrem beabsichtigten Einsatz
haben, verfügen jedoch typischerweise über einen mittleren Porendurchmesser zwischen
etwa 100 und 700 Å, vorzugsweise zwischen 120 und 200 Å, für die Hydrodemetallisierungs-Katalysatoren
und etwas kleinere Werte für Hydrodesulfurierungs-Katalysatoren. Die Katalysatoren
können Makroporen haben (Poren mit einem Durchmesser von mehr als 1000 Å), falls
gewünscht.
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Zusätzlich zu den obengenannten Charakteristika können die Katalysatorpartikel
gewisse Eigenschaften der Zusammensetzung, wie unten angegeben, haben.
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Zusammensetzung Die Katalysatorpartikel umfassen typischerweise ein
feuerfestes anorganisches Oxidträgermaterial, beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumoxid/Siliciumoxid
oder andere feuerfeste anorganische Oxide, entweder allein oder im Gemisch, wie
beispielsweise Magnesiumoxid, Titanoxid etc. Diese Trägermaterialien können faserige
Tone, beispielsweise Sepiolit, Halloysit, Imogolit oder Attapulgit, im allgemeinen
mit einem anorganischen Oxidbindemittel umfassen. Abhängig von der Verwendung kann
die Basis auch Aluminosilicate, wie Zeolite etc., enthalten. Geeignete Trägerzusammensetzungen
und Verfahren zu deren Herstellung sind dem Fachmann bekannt und sind beispielsweise
in den obengenannten Patenschriften aufgeführt.
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Die Katalysatorpartikel enthalten im allgemeinen auch katalytische
Metalle, insbesondere Elemente aus der Gruppe VIa des Periodensystems, wie Molybdän
und Wolfram (entsprechend der Gruppe VIb in der angelsächsischen Literatur) und
der Gruppe VIII des Periodensystems, wie
Kobalt und Nickel. Katalytische
Metalle sind typischerweise im Bereich zwischen 2 und 30 Gew.-%, vorzugsweise zwischen
5 und 15 Gew.-%, für die Elemente der Gruppe VIa und zwischen 0 und 10 Gew.-%, vorzugsweise
2 bis 6 Gew.-% für die Elemente der Gruppe VIII vorhanden, wo die prozentualen Anteile
basieren auf dem reduzierten Metall geteilt durch das Katalysatorgesamtgewicht.
Diese katalytischen Metalle liegen gewöhnlich in Form des Metalls, Oxids oder vorzugsweise
des Sulfids vor. Wahl und Anteil der katalytischen Metalle hängt von der katalytischen
Basis und dem katalytischen Trägermaterial und der Funktion, die der Katalysator
ausführen soll, ab. Diese Metalle können den Partikeln nach irgendeiner geeigneten
Technik zugegeben werden, beispielsweise durch Cogelierung mit der Katalysatorbasislösung,
Mischen mit Basis- oder Trägermaterialfeststoffen oder Imprägnieren entweder mit
den Katalysatorbasisfeststoffen oder dem extrudierten Katalysatorbasis- oder Trägermaterial.
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Obwohl Techniken zur Katalysatorherstellung auf dem Fachgebiet bekannt
sind, wird ein Beispiel hier nur zur Verdeutlichung, ohne die Erfindung darauf zu
begrenzen, gegeben. 8 ml 88%iger Ameisensäure (spezifisches Gewicht 1,2) wurden
300 ml destillierten Wassers zugegeben.
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Diese Lösung wurde 500 g Kaiser-Aluminiumoxid bzw.
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Kaiser-Tonerde bei etwa 50 "C und etwa 50 ml/min während des Mischens
zugegeben. Der Mischvorgang wird 20 min lang nach der Zugabe der Lösung insgesamt
fortgesetzt. Eine zweite Lösung von 6 ml 58%igen Ammoniumhydroxids, 200 ml destillierten
Wassers und 45 ml einer Molybdänlösung (die hergestellt wurde, indem man 17,4 g
Molybdäntrioxid in 17,2 ml 30%igen Ammoniumhydroxids und 26 ml destillierten Wassers
löste) wurde bei etwa 60-65 "C mit 50 ml/min während des Rührvorgangs zugesetzt.
Das teigartige gebildete Gemisch wurde durch eine Form einer Gestalt nach der Erfindung
direkt verstreckt und auf einem Siebblech bei 120 OC 2 h lang und dann bei 200 "C
2 h lang getrocknet.
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Das getrocknete Extrudat wurde bei 680 OC in Wasserdampf
1
h lang und trockner Luft 30 min lang calciniert.
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Katalysatorpartikel nach der Erfindung besitzen eine hohe Druckfestigkeit
bzw. Festigkeit gegen Vermahlen, insbesondere verglichen mit anderen Katalysatoren,
welche Löcher enthalten, um ihr Oberflächen/Volumen-Verhältnis zu vergrößern, wie
aus der Tabelle hervorgeht, welche die Druckfestigkeiten flacher Platten (flat plate
crush strengths) für verschiedene Katalysatorformen und Materialien zeigt Tabelle
Flachplattendruckfestigkeit (kg/mm) Gestalt Ring "Wagenrad" hohl oval parallel parallel
zu D e zu We Material Aluminiumoxid 0,14 0,59 6,14 1,36 Faserton 0,64 1,95 6,05
1,91 makroporöse Tonerde (Aluminiumoxid) <0,05 0,09 0,91 0,18 Man sieht, daß
der Verschleiß oder Reibwiderstand der Katalysatorpartikel beeinflußt ist durch
ihre Druck-oder Quetschfestigkeit; ein besserer Widerstand hängt im allgemeinen
mit höherer Festigkeit zusammen.
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Die Partikel besitzen auch hohe Integrität, insbesondere wenn die
Druckkraft senkrecht zu der Linie aufgebracht wird, welche die Mitten der Löcher
verbindet, wie man dies in einem gepackten Bett erwartet. Der Querschnitt der Partikel
verändert sich dann nicht, bs eine Druck-oder Quetschkraft aufgebracht wird, die
notwendig ist,
um die Partikel zu pulverisieren. Im Gegensatz zu
Kleeblatt-Katalysatoren, wie in der US-PS 3 674 680 gezeigt, bei denen die Arme
bei Druckfestigkeiten brechen können, die erheblich unter der Druckfestigkeit liegt,
die notwendig ist, um die Partikel zu pulverisieren, behalten die Katalysatoren
nach der Erfindung ihre hohe Partikelintegrität.
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Verwendungen Die Katalysatorpartikel nach der Erfindung sind besonders
brauchbar beim Hydroprocessing bzw. beim Hydrotreatment (wie oben definiert) und
insbesondere beim Hydroprocessing von Schwerölfraktionen, wie Residua und bei ähnlichen
diffusionsbegrenzten Reaktionen.
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Typisches Hydroprecessing, bei dem der Katalysator verwendet werden
kann, umfaßt den Strom von Erdölrohstoffen über ein oder mehrere Katalysatorbetten
in Anwesenheit von Wasserstoffgas. Die Betten können Katalysatoren verschiedener
Zusammensetzungen gewünschtenfalls enthalten.
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Typische Zusammensetzungen für das Residium oder Rückstand-Hydroprocessing
umfassen eine stündliche Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit von etwa 0,05 bis 25, vorzugsweise
0,5 bis 5 pro Stunde; eine Temperatur zwischen 200 und 500 OC, vorzugsweise zwischen
350 und 450 OC; einen Druck zwischen 1,4 und 70 mPa, vorzugsweise zwischen 4 und
20 mPa, wobei wenigstens 60 %, vorzugsweise wenigstens 80 % des Drucks durch den
Wasserstoff geliefert werden; sowie ein Wasserstoff/Rohstoff-Verhältnis von 90 bis
900 Norm L/L, vorzugsweise 350 bis 750 L/L.
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Der Katalysator ist brauchbar als Schutzbett- oder Uberwachungsbett-Katalysator
aufgrund seiner Beständigkeit gegen Zwischenraumverstopfung.
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