Verfahren zur Entschwefelung olefinhaltiger Einsatzstoffe
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydrierung von olefin- und schwefelhaltigen Stoffströmen, wie sie beispielsweise in Erdölraffinerien häufig vorkommen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die in diesen Strömen enthaltenen Schwefelverbindungen durch Hydrierung ganz oder teilweise in Schwefelwasserstoff und die in diesen Strömen enthaltenen Olefine durch Hydrierung ganz oder teilweise in Alkane überführt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, mit der das Verfahren ausgeführt werden kann und die sich zur Umsetzung der genannten Verfahrensschritte eignet.
[0002] Bei der Raffination von Mineralölprodukten enthalten die Produkte häufig noch schwefelhaltige organische Verbindungen, die aus den Produkten entfernt werden müssen. Fast alle aus Mineralöl erhaltenen Produkte müssen bei der Verwendung Spezifikationen erfüllen, die einen niedrigen Schwefelgehalt erfordern. Dies gilt auch für die aus einer Erdölraffination erhaltenen Gase. Für die erforderlichen Anwendungen müssen diese Gase meist schwefelfrei sein, da Schwefelverbindungen bei der Anwendung für Heiz- oder Synthesezwecke unerwünscht sind.
[0003] Häufig vorkommende Gase in Raffinerieströmen sind leichte Olefingase, die im Wesentlichen Ethene, Propene oder Butene umfassen. Beispiele hierfür sind LPG (Liquified Petroleum Gas) oder Flüssiggas. Bei der Überleitung über einen Hydrie- rungskatalysator werden ein Teil der in dem Gasgemisch enthaltenen Olefine und die organischen Schwefelverbindungen mit ebenfalls in dem Gas vorhandenen Wasserstoff hydriert, so dass ein Gasgemisch mit einem erhöhten Anteil an Alkanen und Schwefelwasserstoff erhalten wird. Bei vollständiger Hydrierung der Schwefelverbindungen werden sämtliche organischen Schwefelverbindungen in Schwefelwasserstoff umgewandelt. Dieser kann in einer nachfolgenden Gaswäsche vollständig aus dem Gasgemisch entfernt werden, so dass man ein schwefelfreies Einsatzgas erhält. Ein ebenfalls häufig vorkommendes Gas in Raffinerien ist Wasserstoff.
[0004] Viele Verfahren zur hydrierenden Entschwefelung von Kohlenwasserstoffen sind so ausgelegt, dass sowohl Flüssigkeiten als auch Gase entschwefelt werden kön- nen. Die Entschwefelung von flüssigen Kohlenwasserstoffgemischen ist wohlbekannt und wird in großtechnischem Maßstab durchgeführt. In modernen Ottokraftstoffen darf der Schwefelgehalt zur Vermeidung von sauren Schwefelemissionen maximal 150 mg/kg Kraftstoff betragen. Bei der Entschwefelung besteht das Problem, dass man ei-
nerseits den Schwefelgehalt des Produktes möglichst weit absenken möchte, andererseits aber bei der Hydrierung auch einen großen Teil der in den Kohlenwasserstoffen enthaltenen Olefine mithydriert. Bei der Verwendung der Kohlenwasserstoffe als Kraftstoff besitzen Olefine in der Regel eine deutlich höhere Klopffestigkeit als einfache Al- kane. Da sich Alkane nötigenfalls wieder dehydrieren lassen, strebt man eine vollständige Hydrierung der Schwefelverbindungen an, weil die Entfernung des Schwefels aus ökologischen Gründen prioritär ist. Die Hydrierung wird deshalb in Bezug auf die Schwefelverbindungen mit einem stöchiometrischen Überschuss Wasserstoff durchgeführt. Um den Schwefelgehalt der Kraftstoffe auf den erforderlichen Wert zu bringen, werden in der Regel mehrere Stufen zur hydrierenden Entschwefelung hintereinander durchgeführt.
[0005] Die Entschwefelung von Gasen läuft technisch ähnlich ab wie die Entschwefelung von Kraftstoffen. Auch die Entschwefelung von Gasen wird in mehreren hintereinanderfolgenden Stufen ausgeführt. Die bestehenden Verfahren zur hydrieren- den Entschwefelung können olefin- und wasserstoffhaltige Einsatzgase bis zu wenigen ppm Restschwefelgehalt entschwefeln. Der Prozess der Entschwefelung ist insbesondere in Gegenwart von Olefinen stark exotherm, weswegen die verwendeten Katalysatoren häufig niedrige Standzeiten haben. Die eigentliche Hydrierung findet in einem Festbettreaktor statt, in dem das Gas durch sogenannte Katalysatorbetten geleitet wird. Diese enthalten einen Gitterrost oder einen Lochboden, auf dem ein geträgerter, d.h. auf einem geeigneten inerten Feststoff aufgebrachter Katalysator gasdurchlässig gelagert wird. Im Gegensatz zu Kraftstoffen ist ein höherer Anteil an Alkanen in Gasen nach der Hydrierung weniger problematisch.
[0006] Die WO 9829520 A1 beschreibt einen Prozess zur Hydrierung von Koh- lenwasserstoffen insbesondere zur Entfernung von Schwefelverbindungen in einem Mehrstufenreaktor. Ein Gemisch flüssiger und gasförmiger Kohlenwasserstoffe wird in einem Reaktor mit einem wasserstoffenthaltenden Reaktionsgas über einem Hydrierkatalysator zur Reaktion gebracht. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden die flüssigen von den gasförmigen Reaktionsprodukten getrennt und die flüssigen Be- standteile einer erneuten Hydrierung unterzogen. Die vollständige Abtrennung der gasförmigen Reaktionsprodukte von den Kohlenwasserstoffströmen erfolgt in einer Strippkolonne. Bei der Abtrennung der gasförmigen Bestandteile wird auch der entstandene Schwefelwasserstoff erhalten, der durch bekannte Verfahren wie z.B. einer Gaswäsche, entfernt werden kann. Die Hydrierreaktion kann beliebig oft durchgeführt werden, bis der Schwefelanteil der erhaltenen Kohlenwasserstoffe der Spezifikation entspricht.
[0007] Bei der hydrierenden Entschwefelung von Gasen heizt sich der für die Hydrierung benötigte Katalysator wesentlich stärker auf als bei der Hydrierung von Flüssigkeiten. Die Abführung der Reaktionswärme ist ein Problem, da Gase eine deutlich geringere Wärmekapazität als Flüssigkeiten besitzen. Aus diesem Grund ist es notwen- dig, bei der Entschwefelung von Gasen mehrere Stufen zur Hydrierung hintereinander zu nutzen oder mit einem Rücklauf zu verdünnen. Der Einsatz einer Vielzahl an Reaktionsstufen kann den Gehalt an Schwefel in den Produktgasen zwar weitestgehend minimieren, bedeutet aber auch einen wesentlich erhöhten anlagentechnischen Aufwand und damit hohe Investitionskosten, einen höheren Platzbedarf sowie höhere Betriebs- kosten, beispielsweise für den Betrieb des Rücklaufes.
[0008] Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren zu finden, das eine Hydrierung von olefinhaltigen Einsatzgasen zur Entschwefelung mit reduzierten Aufwand erlaubt und trotzdem die sichere Handhabung der Hydrierung durch eine zuverlässige Abführung der Reaktionswärme gestattet. Das Verfahren soll es erlauben, die Ent- Schwefelung bis zum gewünschten Schwefelgehalt ohne Sicherheitsrisiken durchzuführen. Das Verfahren soll von handelsüblichen Katalysatoren Gebrauch machen und möglichst ohne aufwendige Vorrichtungen zum Kühlen auskommen.
[0009] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Reaktor, der mehrere Katalysatorbetten enthält und hinter jedem Katalysatorbett eine erneute Zuführung für Einsatzgas besitzt. Der erste Teil eines Einsatzstroms wird dabei über den Kopf in einen Hydrierreaktor geführt. Durch die hydrierende Reaktion heizt sich das Einsatzgas auf. Durch die nachfolgende Zumischung von Einsatzgas wird der weiterführende Gasstrom auf die zur erneuten Hydrierung benötigte Gastemperatur heruntergekühlt und es erfolgt eine erneute Hydrierung. Die Steuerung der Zuführungsmenge des Einsatz- gases hinter den Katalysatorbetten wird dabei durch Ventile geregelt, die hinter dem Gasverteiler für die Zuführungsvorrichtungen sitzen. Durch die Hydrierung der Schwefelverbindungen erhält man als Produkt Schwefelwasserstoff, der in einer nachgeschalteten Gaswäsche entfernt werden kann. Die Zahl der Katalysatorbetten wird dabei so gewählt, dass der Schwefelgehalt im Produktgas auf den erforderlichen Wert gebracht werden kann.
[0010] Durch die erfindungsgemäße Zuführung des Einsatzgases zur Hydrierung kann die Reaktion so gesteuert werden, dass stets enge Temperaturgrenzen eingehalten werden können und andererseits, in Kombination mit einem geeigneten Prozess zur Entfernung des Schwefelwasserstoffs, ein erwünscht niedriger Schwefelgehalt ein- gestellt werden kann. Der Reaktor zur Ausführung der Hydrierung kann einteilig sein
und kommt ohne weitere Vorrichtungen zur Kühlung des Produktgases aus. Bringt man den Katalysator auf geeigneten Trägern auf, so lassen sich die Träger beispielsweise auf Gitterrosten oder auf Glockenböden aufbringen, die ein druckverlustarmes Durchströmen der Reaktionsgase erlauben. Eine mehrstufige Anordnung der Katalysatorbet- ten in einem Reaktor erlaubt die Ausführung in einer geringeren Anzahl von Reaktoren, was ein ökonomischer Vorteil bei der Nutzung von Gelände ist.
[0011] Beansprucht wird ein Verfahren zur hydrierenden Entschwefelung olefinhal- tiger Einsatzstoffe mit einem wasserstoffhaltigen Einsatzgas, wobei
• ein olefinhaltiges und wasserstoffhaltiges Einsatzgemisch durch einen Reaktor geleitet wird, der einen zur hydrierenden Entschwefelung geeigneten Katalysator enthält, und
• die in dem olefinhaltigen und wasserstoffhaltigen Einsatzgemisch enthaltenen organischen Schwefelverbindungen ganz oder teilweise zu Schwefelwasserstoff hydriert werden, und
• alle oder ein Teil der in dem Einsatzgemisch enthaltenen Olefine zu Al- kanen hydriert werden,
und ist dadurch gekennzeichnet, dass
• der olefinhaltige Einsatzstrom vor der Zuführung in den Reaktor aufgeteilt wird, so dass man mindestens zwei Einsatzströme erhält, und
• der erste Einsatzstrom durch geeignete Vorrichtungen durch ein Katalysatorbett im Reaktor mit einer Teilmenge eines zur hydrierenden Entschwefelung geeigneten Katalysators geleitet wird, wobei sich das reagierende Einsatzgemisch aufheizt, und
• ein zweiter Einsatzstrom seitlich hinter dem ersten Katalysatorbett in den Reaktor und zu dem durch die erste Hydrierung erhitzte Reaktionsgemisch gegeben wird, so dass sich das Reaktionsgemisch durch Vermischung mit dem zweiten Einsatzstrom auf eine zur weiteren hydrierenden Entschwefelung geeignete Reaktionstemperatur abkühlt, und
• das so erhaltene Reaktionsgemisch mit dem Gasstrom in dem Reaktor durch eine weitere Teilmenge eines zur hydrierenden Entschwefelung geeigneten Katalysators geleitet wird, so dass man ein hydriertes Nutzgas erhält, dessen Schwefelverbindungen oder Olefinverbindungen oder
Schwefelverbindungen und Olefinverbindungen durch Hydrierung teilweise oder vollständig in Schwefelwasserstoff bzw. Alkane umgewandelt wurden.
[0012] Um das Einsatzgas auf die für die Reaktion notwendige Einsatztemperatur vorzuheizen, kann die erste Teilmenge des Einsatzstroms, die über den Kopf in den Reaktor eingespeist wird, mit geeigneten Vorrichtungen versehen sein. Dies können beispielsweise gas- oder ölgefeuerte Brenner sein. Um den Betrieb einer Anlage ökonomisch günstig zu gestalten, wird bevorzugt ein Wärmetauscher verwendet, der die Wärme des heißen Produktgases am Ende des Reaktors zum Erhitzen des Einsatzga- ses nutzt. Zum Anfahren des Reaktors können der Einsatzstrom oder der Reaktor oder der Einsatzstrom und der Reaktor auf die notwendige Hydriertemperatur vorgeheizt werden. Es ist auch möglich, einen Teilstrom heißen Einsatzgases zuzuleiten. Die Temperatur des Gases während der Reaktion beträgt zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 150 bis 500 0C. Bevorzugt beträgt die Temperatur bei der Zufüh- rung des Einsatzgases in den Reaktor 250 bis 350 0C und idealerweise 300°C. Der bevorzugte Druck beträgt für die Ausführung der Erfindung 0,1 bis 10 MPa. Durch die Hydrierung kann die Temperatur im Gasstrom auf 350 bis 450 °C ansteigen.
[0013] Der Anteil an Einsatzgas, der durch das erste Reaktorbett zur Hydrierung geleitet wird, beträgt bevorzugt zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens etwa 5 bis 15 Massenprozent des Einsatzgases. Je nach Schwefelanteil und zu erwartender Hydrierungswärme kann der Anteil für das erste Reaktorbett jedoch auch niedriger oder höher ausfallen. Der Anteil an Einsatzgas, der durch das erste Reaktorbett zur Hydrierung geleitet wird, kann zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Vorliegen veranlassender Parameter 1 bis 99 Massenprozent des Einsatzgases betragen. Die Anzahl an Katalysatorbetten in dem Reaktor richtet sich im Wesentlichen nach dem Schwefel- und Olefinanteil in dem zu hydrierenden Gas. Je nach Ausführung kann auch ein reduzierter Anlagenraumbedarf die Einrichtung zusätzlicher Katalysatorbetten günstig erscheinen lassen.
[0014] Zur Ausführung des Verfahrens ist es sinnvoll, das zu hydrierende Gas in abwärts führender Strömung durch den Reaktor zu leiten. In diesem Fall lässt sich die Positionierung der Katalysatorpartikel im Katalysatorbett leichter aufrechterhalten. Es ist prinzipiell auch möglich, den Gasstrom in aufwärts oder seitwärts führender Richtung zu leiten. Hierzu sind aber besondere Vorrichtungen notwendig, um die Fluidisie- rung des Katalysatorbettes zu vermeiden.
[0015] Je höher der Schwefelanteil oder der Olefinanteil oder Schwefelanteil und der Olefinanteil im Reaktionsgas ist, desto mehr katalytische Betten werden benötigt. Ist der Schwefelanteil oder der Olefinanteil bei der Reaktion höher, so können beispielsweise drei Katalysatorstufen im Reaktor installiert werden. Beim Durchleiten durch eine Katalysatorstufe heizt sich das Reaktionsgas auf. Hinter jeder Katalysatorstufe befindet sich eine erneute Einleitungsvorrichtung für kühles Reaktionsgas, das mit dem aus dem Katalysatorbett kommenden Gasstrom vermischt wird und diesen dadurch auf eine zur weiteren Hydrierung geeignete Temperatur herunterkühlt.
[0016] In dem Reaktor können beliebig viele Katalysatorbetten installiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Schwefelanteil jedes Einsatzgases durch Hydrierung und Reinigung auf praktisch jedes Niveau einzustellen. Die organischen Schwefelverbindungen im Einsatzgas können dabei in jeder Form vorliegen. Häufigste Bestandteile von niedermolekularen Kohlenwasserstoffgasen sind aliphatische Mercapta- ne. Je nach Herkunft der Gase können jedoch auch cyclische oder aromatische Schwefelverbindungen in dem Gas vorliegen.
[0017] Die organischen Schwefelbestandteile werden bei der Hydrierung in Schwefelwasserstoff umgewandelt. Dieser kann durch Gaswaschprozesse aus dem Produktgas entfernt werden. Geeignete Gaswaschprozesse, mit denen sich Gase von Schwefelwasserstoff reinigen lassen, sind dem Fachmann zur Herstellung von Raffine- riegasen wohlbekannt. Geeignet sind beispielsweise Wasch prozesse mit Ethanolami- nen oder alkylierten Polyalkylenglykolen. Durch den Einsatz solcher Prozesse lässt sich der Schwefelgehalt des Produktgases bis unter 100 ppb einstellen. Es ist jedoch auch möglich, ein Produktgas herzustellen, das einen höheren Schwefelgehalt besitzt.
[0018] Für eine Abreicherung des Schwefelwasserstoffes können auch chemische Absorbtionsverfahren eingesetzt werden. Ein geeignetes Absorbens ist beispielsweise Zinkoxid. Diese Verfahren werden bevorzugt in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Stoffströme zu hydrieren und anschließend einer beliebigen Weiterverwendung zuzuführen. Geeignet zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind letztlich alle Prozesse, die mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Katalysatorbetten in einem Reaktor den Schwefelanteil von olefin- und wasserstoffhaltigen Einsatzgasen zu hydrieren vermögen.
[0019] Als Einsatzgase kommen praktisch alle Gase infrage, die schwefelhaltig sind. Typische Einsatzgase sind Raffineriegase, die als Fraktion bei der Raffination von
Erdöl anfallen. Beispiele hierfür sind Restgase aus Raffinerieprozessen. Diese besitzen in der Regel einen erhöhten Gehalt an Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen. Beispiele für solche Gasgemische sind LPG (,,/Jquefied Petroleum Gas"), Flüssiggase oder Leichtbenzin. Selbstverständlich können auch schwerere Kohlen- wasserstofffraktionen eingesetzt werden, wenn diese bei den angewendeten Bedingungen gasförmig sind. Beispiele sind Ottokraftstoff oder Petroleum. Diese können auch erhöhte Anteile an höheren Olefinen enthalten.
[0020] Vorraussetzung für die Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren ist lediglich, dass die Gase Schwefel- oder olefinhaltig sind. Die bevorzugten Gase für die- se Zwecke enthalten jedoch sowohl Schwefelverbindungen als auch Olefine. Insbesondere diese Gase erzeugen bei der Hydrierung große Wärmemengen, so dass eine Hintereinanderschaltung von Katalysatorbetten notwendig ist. Der Schwefelgehalt der Einsatzgase kann beliebig hoch sein. Auch der Olefinanteil oder Wasserstoffanteil kann beliebig hoch sein. Das Einsatzgas kann vor dem Einsatz auch vorgereinigt wer- den, so dass es nur noch einen geringeren Schwefelanteil enthält als bei der Lieferung.
[0021] Gegebenenfalls soll dem Einsatzgas noch Wasserstoff hinzugemischt werden. Dies kann insbesondere bei einer erwünschten vollständigen Desulfurierung notwendig sein. Dieser kann dem Einsatzgas vor der Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren zugegeben werden. Es ist aber auch möglich, den Wasserstoff nach der Aufteilung des Einsatzstromes zuzugeben. Es ist auch möglich, den Wasserstoff in den Reaktor zuzugeben, wozu auch gasmischende Einrichtungen genutzt werden können. Schließlich kann der Wasserstoff in den Reaktionsstrom an beliebiger Stelle zugegeben werden, um den Wasserstoffgehalt auf den gewünschten Wert einzustellen.
[0022] Beansprucht wird auch eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens. Beansprucht wird insbesondere ein Reaktor mit mindestens zwei zur Hydrierung geeigneten Katalysatorbetten mit mindestens einer hinter dem ersten Katalysatorbett installierten Zuführungsvorrichtung für frisches Einsatzgas.
[0023] Beansprucht wird insbesondere eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass • eine Rohrleitung zur Führung des Einsatzgases den Einsatzgasstrom in zwei Gasströme teilt, und
• die den ersten Einsatzstrom führende Rohrleitung von Kopfseite in einen mit mehreren waagrecht angeordneten Katalysatorbetten ausgerüs-
teten Reaktor führt, wobei der Reaktor mindestens zwei waagrecht angeordnete Katalysatorbetten enthält, und
• im Gasstrom zwischen dem ersten und dem zweiten Katalysatorbett eine zweite seitlich in den Reaktor führende Rohrleitung installiert ist, die den zweiten Einsatzstrom in den nach unten führenden Gasstrom einleiten kann, so dass das Einsatzgemisch durch das zweite Katalysatorbett strömen kann.
[0024] Vorraussetzung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass der über Kopf geführte Einsatzstrom vorgeheizt werden kann, wenn er nicht die zur Hydrierung notwendige Einsatztemperatur besitzt. Deshalb besitzt die Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform auch eine Vorrichtung zum Heizen. Dies können gas- oder ölgefeuerte Brenner sein. Möglich ist es auch, eine elektrische oder dampfbetriebene Vorheizung einzurichten, was insbesondere bei kleineren Anlagen sinnvoll sein kann. Um das Verfahren ökonomisch günstig zu gestalten, befinden sich zur Aus- führung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Einsatzstrang zur Einleitung der ersten Teilmenge des Einsatzstromes Wärmetauscher, die das Einsatzgas mit dem durch den Hydrierungsprozess erhitzten Produktgas vorwärmen. Es ist jedoch auch möglich, das Einsatzgas mit anderen erhitzten Reaktionsprodukten vorzuwärmen.
[0025] Je nach Schwefelgehalt und erwünschtem Hydrierungsgrad kann der Re- aktor auch mehrere Katalysatorbetten enthalten. So ist es möglich, statt zwei Katalysatorbetten drei oder mehrere oder beliebig viele Katalysatorbetten zu verwenden. Hinter jedem der Katalysatorbetten kann sich dann eine Vorrichtung befinden, mit der sich erneut frisches Einsatzgas in den Reaktor leiten lässt. Dies können sprühende oder dü- sende Einrichtungen sein, je nachdem ob es sich um eine Flüssigkeit oder ein Gas handelt. Die Vorrichtungen zum Einleiten des frischen Reaktionsgases können beliebig geartet sein, um einen möglichst verwirbelungsfreien und unturbulenten Gasstrom zu gewährleisten. Die Sprüh- oder Zuführungsköpfe können auch regulierende Einrichtungen wie beispielsweise Ventile enthalten.
[0026] Beansprucht wird auch eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass
• die Rohrleitung zur Führung des Einsatzgases den Einsatzstrom in weitere Gasströme teilt, und
• in dem Reaktor weitere waagrecht installierte Katalysatorbetten installiert sind, wobei
• an dem Reaktor weitere seitlich in den Reaktor führende Rohrleitungen installiert sind, die die weiteren Einsatzströme in den nach unten füh- renden Gasstrom einleiten können, so dass das Einsatzgemisch durch die weiteren Katalysatorbetten strömen kann.
[0027] Zur Aufrechterhaltung eines korrekten Betriebes müssen die Mengen an kühlem Einsatzgas genau zudosiert werden. Nur so lässt sich die Temperatur im Reaktor genau steuern. Zum Teilen des Gasstromes befindet sich direkt an der Zuführungs- leitung für das frische Einsatzgas eine Vorrichtung zur Aufteilung des Gasstromes. Dahinter befinden sich dann Ventile, mit denen die Zuführung des Gases zu den einzelnen Einsprühungs- oder Eindüsungsvorrichtungen im Reaktor genau steuerbar ist. Je nach Aufheizung des Gases in den einzelnen Katalysatorbetten wird diese Menge dann dosiert. So lässt sich die Temperatur in dem Reaktor in den vorgeschriebenen Temperaturgrenzen halten.
[0028] Die Zuführungsmenge an Einsatzgas in den Reaktor wird bevorzugt über die Temperatur gesteuert. Deshalb können sich an jeder beliebigen Stelle im Reaktor Temperatursensoren oder Thermometer befinden. Selbstverständlich gehört zur erfindungsgemäßen Vorrichtung auch die zur Steuerung notwendigen Regeleinrichtungen, wobei es keine Rolle spielt, ob diese elektrischer, elektronischer oder mechanischer Natur sind. Die Regelung der Gaszufuhr ist aber auch über andere Signale möglich, beispielsweise über den Schwefel oder Olefingehaltes des Gases oder einer Kombination dieser Messwerte.
[0029] Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll bevorzugt ohne Kühlungs- oder Heizungseinrichtungen auskommen. Die Zudosierung soll idealerweise so erfolgen, dass dies nicht erforderlich ist. Bei Wahl anderer Prozessbedingungen kann die Einrichtung jedoch auch heizende oder kühlende Einrichtungen enthalten, wenn dies zur Einrichtung eines optimalen Betriebes erforderlich ist.
[0030] Die Katalysatorbetten sind so gestaltet, dass ein guter Gasdurchfluss und eine schnelle und effektive Reaktion möglich ist. Der Katalysator befindet sich bevorzugt auf einem hierfür geeigneten Träger. Die Träger sind zur Ausführung beispielsweise als Pellets, als Raschigringe oder in Form von porösen Formkörpern aufgetragen. Geeignete Materialien hierfür sind dem Fachmann bekannt, dies können bei-
spielsweise Keramikträger oder gepresste Formkörper aus Aluminiumoxid sein. Geeignet sind aber auch Kieselsäuren. Die Träger befinden sich bevorzugt auf engmaschigen Gitterrosten, mit denen eine geeignete Halterung der Katalysatoren im Reaktor möglich ist. Möglich sind aber auch andere geeignete Haltevorrichtungen. Das Kataly- satorbett kann im Reaktor beliebig angeordnet sein. Es ist möglich, den Katalysator in einer runden oder eckigen Haltevorrichtung anzubringen. Es ist auch möglich, zur Ermöglichung eines verbesserten Gasdurchflusses das Katalysatorbett konzentrisch anzuordnen. Dazu befindet sich in dem Katalysatorbett eine runde oder eckige Aussparung.
[0031] Zur Anwendung im erfindungsgemäßen Verfahren kommen Katalysatoren, wie sie für Hydrierungsreaktionen zur hydrierenden Entschwefelung üblich sind. Für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dies bevorzugt nickelhaltige, co- balthaltige oder molybdänhaltige Katalysatoren. Geeignet sind aber auch andere Metalle aus der Gruppe VIIIb des Periodensystems. Bekannt sind auch Edelmetalle wie Pd oder Pt oder Zeolithe, mit denen eine hydrierende Desulfurierung durchgeführt werden kann. Selbstverständlich können diese Metalle oder auch andere Metalle in dem Katalysator in beliebiger Kombination verwendet werden.
[0032] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner an beliebiger Stelle noch Vorrichtungen umfassen, die zur Aufrechterhaltung eines optimalen Betriebes notwen- dig sind. Dies können beispielsweise Ventile, Pumpen, Gasverteiler oder Gasfördereinrichtungen sein. Dies können aber auch Sensoren, Thermometer, Durchflussmesser oder analytische Einrichtungen sein. Diese können sich in der erfindungsgemäßen Vorrichtung an beliebiger Stelle befinden.
[0033] Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erlauben die hydrierende Entschwefelung von olefinhaltigen Einsatzgasen mit geringem apparativen Aufwand und ohne aufwendige Kühl- oder Heizeinrichtungen. Die Entschwefelung ist effektiv, so dass sich der Schwefelgehalt des Einsatzgases bis in den ppb-Bereich (ppb: parts per billion, 10~7 Molprozent) senken lässt. Das Verfahren gestattet die zuverlässige und sichere Temperaturkontrolle und Handhabung des Ver- fahrens.
[0034] Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand einer Zeichnung genauer erläutert, wobei die Ausführungsform nicht auf diese Zeichnung beschränkt ist.
[0035] FIG. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Reaktor beispielhaft mit drei Katalysatorbetten zur Durchführung einer hydrierenden Entschwefelung. Das Einsatzgas (1) kommt vom Vorratsbehälter und wird durch einen Gasverteiler (2) in drei Einsatzströme (3,4,5) aufgeteilt. Für jede Gas- oder Flüssigkeitszuführungsleitung sind drei Ventile (3a,4a,5a) zum Regulieren des Einsatzstromes installiert. Der erste Einsatzstrom (3) wird mit einer Heizeinrichtung (6) oder einem Wärmetauscher (mit Wärmestrom, 6a) vorgeheizt und über den Reaktorkopf (3b) in den Reaktor (7) eingeleitet (8a). Idealerweise beträgt die Temperatur beim Einleiten des ersten Stromes 300 °C. Der erste Einsatzstrom trifft dort auf das erste Katalysatorbett (8) und heizt sich dort auf. Das Katalysatorbett (8) enthält den Katalysator (8b) auf geeigneten Trägerpartikeln und einen Gitterrost (8c) oder eine andere geeignete Haltevorrichtung. Die Temperatur bei Austritt am unteren Gitterboden für das erste Katalysatorbett (8) kann bis zu 3900C betragen. Hinter dem ersten Katalysatorbett (8) wird dann weiteres Einsatzgas (9a) eingeleitet. Dadurch kühlt sich der Einsatzstrom wieder ab, idealerweise auf 300 0C. So trifft dieser Strom auf das zweite Katalysatorbett (9) mit Katalysator (9b) auf einer Haltevorrichtung (9c). Dort heizt sich der Gasstrom durch die Hydrierungsreaktion wieder auf. Zur Einstellung der richtigen Reaktionstemperatur wird dann hinter dem Katalysatorbett weiteres Einsatzgas (10a) eingeleitet. Der Gasstrom trifft dann wieder auf ein drittes Katalysatorbett (10) mit Katalysator (10b). Der Katalysator wird durch Gitterroste (8c,9c,10c) oder andere Haltevorrichtungen im Reaktor gehalten. Am Ausgang des Reaktors erhält man ein Produktgas (11), das im Wesentlichen nur noch Schwefelwasserstoff ais Schwefelverbindung enthält. Das Produktgas (12) wird am Ende des Reaktors ausgeführt.
[0036] Bezugszeichenliste
1 Einsatzgas
2 Gasverteiler
3 Erster Einsatzstrom
3a Ventil zum Regeln des ersten Einsatzstromes
3b Erster Einsatzstrom über Reaktorkopf geführt
4 Zweiter Einsatzstrom a Ventil zum Regeln des zweiten Einsatzstromes
5 Dritter Einsatzstrom
5a Ventil zum Regeln des dritten Einsatzstromes
6 Wärmetauscher 6a Wärmestrom
7 Reaktor
8 Erstes Katalysatorbett a Gaszuführungseinrichtungen für den ersten Einsatzstrom
8b Katalysatorteilchen im ersten Katalysatorbett
8c Haltevorrichtung für das erste Katalysatorbett
9 Zweites Katalysatorbett
9a Gaszuführungseinrichtungen für den zweiten Einsatzstrom
9b Katalysatorteilchen im zweiten Katalysatorbett
9c Haltevorrichtung für das zweite Katalysatorbett
10 Drittes Katalysatorbett
10a Gaszuführungseinrichtungen für den dritten Einsatzstrom
10b Katalysatorteilchen im dritten Katalysatorbett
10c Haltevorrichtung für das dritte Katalysatorbett
11 Gasstrom
12 Produktgas