ES2329780T3 - Hidrogenacion catalitica de supresion selectiva. - Google Patents

Hidrogenacion catalitica de supresion selectiva. Download PDF

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Abstract

Un método para suprimir selectivamente la actividad de hidrogenación de un catalizador sulfurado que comprende una composición de un componente catalítico metálico del Grupo VIII y un componente catalítico metálico del Grupo VIB, y que tiene actividad para eliminación de heteroátomos e hidrogenación, que comprende tratar el catalizador poniéndolo en contacto con (i) hidrógeno, (ii) al menos un agente de desactivación selectiva que comprende especies hidrocarbonadas que tienen insaturación olefínica, que reduce la actividad de hidrogenación del catalizador, y (iii) un agente protector que comprende uno o más de CO, CO 2, amina, amina acuosa, y mezclas de los mismos que protege y preserva sustancialmente la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador durante dicho tratamiento.

Description

Hidrogenación catalítica de supresión selectiva.
Campo de la invención
La invención se refiere a la supresión selectiva de la actividad de hidrogenación de un catalizador. Más particularmente, la invención se refiere a un método para reducir selectivamente la actividad de hidrogenación en un catalizador que tiene actividad tanto para eliminación de heteroátomos como para hidrogenación.
Antecedentes de la invención
Algunos catalizadores tienen dos o más tipos de actividad catalítica. Se cree que esta bifuncionalidad es resultado de la presencia, en la superficie del catalizador, de diferentes tipos de sitios de actividad catalítica. Existen situaciones en las cuales es deseable suprimir un tipo de actividad catalítica mientras que se retiene la otra. Por ejemplo, en los catalizadores de eliminación de heteroátomos, es decir, aquéllos que eliminan azufre y otros heteroátomos de una alimentación hidrocarbonada, puede ser deseable suprimir la actividad de hidrogenación del catalizador mientras se retiene su actividad de eliminación de heteroátomos. La supresión de la actividad de hidrogenación de un catalizador podría ser deseable cuando, por ejemplo, el catalizador debe utilizarse para desulfuración de corrientes hidrocarbonadas que contienen olefinas, diolefinas e insaturados aromáticos deseables, tales cono naftas para gasolina de motor (Mogas), fracciones diesel, gasóleo de coquizador, y análogas. La suspensión de la actividad de hidrogenación de un catalizador reduciría también el consumo de hidrógeno valioso durante el proceso de eliminación del heteroátomo.
Como un ejemplo específico referido a Mogas, los stocks primarios de mezcla de Mogas se derivan de naftas de FCC que, además de compuestos de azufre indeseables, contienen olefinas que proporcionan octano. La nafta se hace reaccionar con hidrógeno en presencia de un catalizador de hidrodesulfuración sulfurado, que elimina el azufre como sulfuro de hidrógeno. Al mismo tiempo, al menos una porción de las olefinas deseables para octano se saturan. En condiciones relativamente severas de eliminación de heteroátomos, una porción de los aromáticos puede saturarse también. Algunos procesos de desulfuración de nafta utilizan catalizadores que han sido desactivados al menos parcialmente por formación de coque o por el uso de inhibidores, para reducir la saturación de las olefinas que acompaña a la desulfuración. Sin embargo, la desactivación parcial reduce también sustancialmente la actividad de eliminación de azufre del catalizador, lo cual es indeseable. Otros procesos de nafta utilizan catalizadores de hidrodesulfuración modificados con compuestos metálicos, los cuales envenenan selectiva y permanentemente los sitios de hidrogenación. La actividad de hidrogenación de estos catalizadores no puede restablecerse, ni siquiera con regeneración. Procesos de esta clase se describen, por ejemplo, en las patentes de EE.UU. 5.286.373; 5.525.211; 5.423.975; 5.985.136 y 6.231.754.
El documento EE.UU. 4.020.119 describe un proceso de hidrogenación selectiva.
El documento EE.UU. 4.828.675 describe un proceso para producción de combustibles.
Podría lograrse una mejora de los procesos si la actividad de hidrogenación de un catalizador, que tiene actividad para eliminación de heteroátomos y saturación de hidrocarburos (hidrogenación), pudiera suprimirse selectivamente, en tanto que se conservara la actividad de eliminación de los heteroátomos. Podría lograrse una mejora adicional si esta supresión selectiva pudiera conseguirse con el catalizador en línea en un reactor. Dicha supresión selectiva en línea podría realizarse sin retirar el reactor de la línea, retirar el catalizador, tratar el catalizador, recargar el reactor, y restablecer luego el proceso.
Sumario de la invención
De acuerdo con la invención, se proporciona un método como se define en cualquiera de las reivindicaciones adjuntas.
En una realización, la invención se refiere a un método para suprimir selectivamente la actividad de hidrogenación de un catalizador sulfurado que comprende una composición de un componente catalítico de un metal del Grupo VIII y un componente catalítico de un metal del Grupo VIB, que tiene actividad tanto de eliminación de heteroátomos como de hidrogenación, que comprende tratar el catalizador poniendo en contacto el mismo con (i) hidrógeno, (ii) al menos un agente de desactivación selectiva que comprende especies hidrocarbonadas que tienen insaturación olefínica, que reduce la actividad de hidrogenación del catalizador, y (iii) un agente protector que comprende uno o más de CO, CO_{2}, amina, amina acuosa, y mezclas de los mismos, que protege y preserva sustancialmente la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador durante dicho tratamiento.
El hidrógeno, el agente de desactivación selectiva, y el agente protector pueden estar presentes como una mezcla. La selectividad de hidrodesulfuración, como se utiliza en esta memoria, hace referencia a la actividad de hidrodesulfuración expresada en términos de una constante cinética de velocidad (tal como la Actividad Catalítica Relativa o "RCA") dividida por la actividad de hidrogenación expresada del mismo modo. Como se utiliza en esta memoria, la selectividad de hidrogenación es el recíproco de la selectividad de hidrodesulfuración. El tratamiento puede, por ejemplo, realizarse en condiciones de temperatura y presión utilizadas típicamente para eliminación de heteroátomos, lo cual es ventajoso para tratar un catalizador en un reactor, sin alterar las condiciones de reacción. El método es aplicable para un catalizador que ha estado, y está, en funcionamiento en un reactor, a un catalizador nuevo o recién fabricado, y a un catalizador regenerado. Por heteroátomo se entiende azufre, nitrógeno y oxígeno. Por eliminación de heteroátomos se entiende que una alimentación hidrocarbonada que contiene compuestos heteroatómicos se hace reaccionar con hidrógeno en presencia del catalizador, y los heteroátomos se eliminan como uno o más de sulfuro de hidrógeno, amoníaco, y agua.
El catalizador tratado es útil para eliminación selectiva de heteroátomos de corrientes hidrocarbonadas que contienen olefinas, diolefinas e insaturados aromáticos deseables, tales como naftas para gasolina de motor (Mogas), fracciones diesel, gasóleo de coquizador, y análogas. Esto incluye hidrocarburos y fracciones de los mismos que hierven en el intervalo que va desde C_{4+} hasta 560ºC (1050ºF) y más típicamente hasta 399ºC (750ºF). Un ejemplo de una realización específica es la desulfuración selectiva de nafta (entendiendo con "nafta" un hidrocarburo que hierve en el intervalo de ebullición de la nafta, es decir aproximadamente C_{4} hasta 260ºC (500ºF)). Por ejemplo, el catalizador tratado es útil para procesamiento de gasolina de motor ("Mogas") en donde la alimentación de Mogas se hidrodesulfura selectivamente, con saturación reducida o nula de los compuestos olefínicos contenidos en la alimentación. Las naftas que contienen azufre y olefinas que pueden ser hidrodesulfuradas selectivamente por el catalizador tratado incluyen naftas de intervalo de destilación total, naftas ligeras, intermedias y pesadas derivadas de petróleo, betún de arenas alquitranosas, aceite de esquistos y análogos. Tales naftas incluyen naftas procedentes de craqueo térmico, naftas de coquizador, naftas de FCC y mezclas y fracciones de las mismas, con puntos de ebullición finales típicamente inferiores a 232ºC (450ºF), y que contienen típicamente 60% en volumen o menos de hidrocarburos olefínicos y niveles de azufre tan altos como 7000 ppm en peso e incluso mayores. Así, una realización adicional de la invención comprende un proceso para eliminación selectiva de heteroátomos, al tiempo que se preserva el número de octano, de una alimentación hidrocarbonada que contiene heteroátomos y olefinas, por reacción de la alimentación con hidrógeno en presencia de un catalizador que tiene ambas actividades de eliminación de heteroátomos y de hidrogenación, en donde el catalizador se ha tratado de acuerdo con el método de la invención para suprimir selectivamente la actividad de hidrogenación. Como se explica en detalle más adelante, la actividad de eliminación de heteroátomos puede describirse como actividad de hidrogenólisis y por consiguiente la invención se refiere en términos más amplios a preservar la actividad de hidrogenólisis, al tiempo que se suprime la actividad de hidrogenación.
Los uno o más agentes de desactivación selectiva utilizados en el tratamiento del catalizador comprenden especies hidrocarbonadas que tienen insaturación olefínica. Mezclas de tales hidrocarburos, en una concentración total encontrada eficaz para el tratamiento de la invención, se encuentran, v.g., en la nafta de craqueo térmico, y por consiguiente la nafta de craqueo térmico puede utilizarse durante el tratamiento, a fin de proporcionar estos hidrocarburos. Naftas de craqueo térmico representativas incluyen, por ejemplo, nafta procedente de craqueo con vapor, nafta de coquizador, nafta de viscorreductor, nafta de craqueo térmico de VGO, y mezclas de las mismas. Después del tratamiento, la totalidad o algo de estas agentes de desactivación selectiva (tales como hidrocarburos reactivos insaturados) utilizados para la supresión de la actividad de hidrogenación catalítica pueden seguir estando presentes durante la eliminación subsiguiente de los heteroátomos. Sin embargo, su concentración será sustancialmente menor (v.g., 50%) que la utilizada durante el tratamiento. Por otra parte, la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador puede reducirse rápidamente hasta el nivel de un catalizador envejecido y/o coquizado. Además del o de los agentes de desactivación selectiva, el catalizador se trata con al menos un agente protector.
Agentes protectores que comprenden uno o más de CO, CO_{2}, aminas tales como etanolamina, aminas acuosas tales como etanolamina acuosa, y mezclas de los mismos, son útiles para proteger y preservar la actividad de eliminación de azufre del catalizador durante el tratamiento, e incluyen especies que se adsorben en el catalizador y pueden desorberse subsiguientemente. Durante el tratamiento del catalizador, el agente protector protege la funcionalidad de eliminación de heteroátomos del catalizador contra la desactivación permanente por el agente de desactivación selectiva. A la conclusión del tratamiento del catalizador, la concentración del agente protector se reduce a fin de restablecer al menos parcialmente la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador. El agente protector no protege la funcionalidad de hidrogenación del catalizador. Por consiguiente, la funcionalidad de hidrogenación se desactiva permanentemente. Dicho de otro modo, la actividad de hidrogenación no se restablece cuando se reduce la concentración del agente protector.
Sin la presencia de un agente protector, la actividad de eliminación de azufre del catalizador sería desactivada irreversiblemente por el agente de desactivación selectiva. Durante el tratamiento del catalizador, el agente protector protege la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador. Sin embargo, esta protección puede ir acompañada de una inhibición de la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador. Como se ha expuesto, la inhibición de la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador durante la desulfuración de la alimentación (es decir, después del tratamiento) sería indeseable. Por consiguiente, un agente protector deseable es uno que da como resultado una disminución de la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador durante el tratamiento únicamente. A la conclusión del tratamiento del catalizador, la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador podría restablecerse por tanto sustancialmente por interrupción del uso del agente protector, o por reducción de su concentración hasta un nivel que no tenga efecto inhibidor alguno sobre la actividad de eliminación de heteroátomos. Así pues, después del tratamiento, se interrumpe el uso del agente protector, o se reduce hasta una concentración demasiado baja para suprimir la actividad de eliminación de heteroátomos. La interrupción o reducción de la concentración del agente protector debe restablecer al menos una parte, preferiblemente la mayor parte, y de modo más preferible sustancialmente la totalidad de la actividad de eliminación de heteroátomos exhibida por el catalizador antes del tratamiento.
En una realización, el catalizador a tratar comprende uno o más metales seleccionados de los metales no nobles del Grupo VIII y Grupo VI. Pueden utilizarse catalizadores de cobalto-molibdeno y níquel-molibdeno. Pueden utilizarse también catalizadores que comprenden uno o más metales nobles, pudiendo utilizarse v.g. platino, paladio, y platino-paladio.
El catalizador puede ser un catalizador nuevo, lo que significa un catalizador recién sulfurado. Catalizadores adecuados incluyen catalizadores desactivados y parcialmente desactivados cuya actividad catalítica ha sido restablecida, por ejemplo, por regeneración y sulfuración. En otra realización, el catalizador a tratar es un catalizador "usado", es decir, un catalizador que ha sido utilizado para eliminación de heteroátomos de hidrocarburos durante cierto periodo de tiempo, con inclusión de catalizadores que han sido utilizados "en aceite" en condiciones de hidrogenación catalítica. En otra realización adicional, el catalizador a tratar puede ser un catalizador parcialmente desactivado, por ejemplo, uno que ha perdido una parte de su actividad para eliminación de heteroátomos. El catalizador a tratar puede comprender mezclas de catalizador nuevo, usado, y parcialmente desactivado.
En una realización, el tratamiento se realiza ex situ del reactor de eliminación de heteroátomos, y, en otra realización, el tratamiento se realiza in situ. El tratamiento puede realizarse en un solo paso, donde el agente protector y el agente de desactivación selectiva están presentes ambos en condiciones de tratamiento. En otra realización, el tratamiento se realiza en pasos sucesivos, introduciendo el agente protector, introduciendo a continuación el agente de desactivación selectiva, y retirando posteriormente el agente protector después de la desactivación de los sitios de hidrogenación. En otra realización, el tratamiento se realiza in situ en respuesta a cambios en la composición de la alimentación al proceso de eliminación de heteroátomos, las condiciones de reacción, o ambos. En esta realización, el tratamiento puede emplearse, por ejemplo, como método para regulación de aspectos del proceso de eliminación de heteroátomos, tales como el contenido de heteroátomos del producto y el número de octanos del producto. Dicha regulación puede permitir ajustes deseables de parámetros del proceso tales como temperatura, consumo de hidrógeno, velocidad espacial, y presión. Los tratamientos pueden repetirse en caso necesario.
El catalizador selectivado comprende sitios catalíticamente activos que son activos para eliminación de heteroátomos y están desactivados para hidrogenación. Más preferiblemente, los sitios de hidrogenación están desactivados por un agente de desactivación selectiva. Un catalizador preferido comprende sitios de eliminación de heteroátomos y sitios de hidrogenación en donde la relación del número de sitios de hidrogenación desactivados al número total de sitios de hidrogenación excede de la relación de sitios de eliminación de heteroátomos desactivados al número total de sitios de eliminación de heteroátomos. El número total de sitios de hidrogenación o sitios de eliminación de heteroátomos es el número de tales sitios en el catalizador nuevo o recién regenerado que ha sido activado para uso en procesos de eliminación de heteroátomos por sulfuración.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 es un gráfico que muestra la supresión reversible con CO de la actividad de hidrodesulfuración de un catalizador que tiene actividad tanto para eliminación de heteroátomos como para hidrogenación.
La Figura 2 ilustra gráficamente el efecto de concentraciones mayores de CO sobre la actividad de hidrodesulfuración.
La Figura 3 es un gráfico que muestra la desactivación rápida de la actividad de hidrodesulfuración en presencia de nafta de craqueo térmico.
La Figura 4 es un gráfico que ilustra el restablecimiento de la actividad de hidrodesulfuración catalítica después del tratamiento de la invención.
La Figura 5 es un gráfico que muestra la saturación de las olefinas en función de la desulfuración, antes y después del tratamiento de la invención.
Descripción detallada
La invención se refiere a un método para selectivación de catalizadores bifuncionales. Más específicamente, un catalizador que tiene actividad tanto de eliminación de heteroátomos como actividad de hidrogenación, puede tratarse para suprimir la actividad de hidrogenación indeseable con pérdida escasa o nula de la actividad deseable de eliminación de heteroátomos. El tratamiento del catalizador implica poner en contacto el catalizador con (i) hidrógeno, (ii) al menos un agente de desactivación selectiva que reduce la actividad de hidrogenación del catalizador, y (iii) al menos un agente protector que protege y preserva la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador durante el tratamiento. A la conclusión del tratamiento, las concentraciones de agente de desactivación selectiva y agente protector se reducen, dando como resultado un catalizador tratado eficaz para eliminación de heteroátomos de la alimentación con actividad reducida para hidrogenación de las especies insaturadas de la alimentación. Eliminación de los heteroátomos, tal como se utiliza el término en esta memoria, significa la reacción de hidrógeno y una alimentación hidrocarbonada que contiene compuestos heteroatómicos en presencia de un catalizador que tiene actividad de eliminación de heteroátomos. Los heteroátomos, que comprenden uno o más de azufre, nitrógeno, y oxígeno, forman respectivamente sulfuro de hidrógeno, amoníaco, y agua, los cuales se eliminan o separan luego de la alimentación con contenido de heteroátomos reducido. La mayoría de los procesos y catalizadores de eliminación de heteroátomos están diseñados fundamentalmente para eliminación de azufre y nitrógeno, eliminándose los compuestos oxigenados junto con el azufre y/o nitrógeno. Preferiblemente, al menos el azufre se elimina de la alimentación al proceso de eliminación de heteroátomos. Cuando se elimina un heteroátomo de un compuesto orgánico que contiene heteroátomos, se produce rotura de enlaces, con adición simultánea de hidrógeno tanto al heteroátomo escindido como al fragmento orgánico remanente. La séptima edición de The Condensed Chemical Dictionary (Reinhold, 1966), define el término "hidrogenólisis" en la página 489 como "la escisión de un enlace en un compuesto orgánico con adición simultánea de un átomo de hidrógeno a cada fragmento". Esta reacción química tiene lugar en la eliminación de los heteroátomos. La "hidrogenación" se define también en la misma página, como "combinación de hidrógeno con otra sustancia, usualmente un compuesto orgánico insaturado, y bajo la influencia de temperatura, presión, y catalizadores". Así pues, la hidrogenólisis y la hidrogenación se distinguen una de otra, dependiendo de que tenga lugar o no escisión de enlaces. En el contexto de la invención, "hidrogenación" significa saturación de enlaces insaturados carbono-carbono en un compuesto orgánico, especialmente enlaces insaturados olefínicos, con escisión de enlaces mínima y preferiblemente nula. Por tanto, en su sentido más amplio, la invención comprende un proceso para reducir selectivamente la actividad de hidrogenación, de un catalizador que tiene la vez actividad de hidrogenación y de hidrogenólisis.
Una característica importante del tratamiento catalítico de la invención es que el mismo puede aplicarse a un catalizador in situ en un reactor, e incluso si el catalizador se encuentra en línea eliminando heteroátomos de una alimentación que contiene uno o más heteroátomos y compuestos insaturados olefínicos. A este respecto, pueden llevarse a cabo tratamientos múltiples sobre el mismo catalizador en el reactor mientras el reactor se encuentra "en aceite". Este tratamiento in situ puede realizarse añadiendo temporalmente a la alimentación y/o al hidrógeno que pasan por el reactor que contiene el catalizador que está operando en condiciones de eliminación de heteroátomos, un agente de desactivación selectiva y un agente protector. Después que se ha alcanzado el grado deseado de supresión de la actividad de hidrogenación, se interrumpe la adición del agente protector y el agente de desactivación selectiva, lo cual da como resultado el restablecimiento de al menos la mayor parte (más del 50% y preferiblemente al menos 75%) y en algunos casos la totalidad de la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador. Por ejemplo, el restablecimiento completo de la actividad de hidrodesulfuración de un catalizador de hidrodesulfuración de nafta nuevo o recién sulfurado, del tipo utilizado en los ejemplos que se dan más adelante, tuvo lugar después que el catalizador se había tratado de acuerdo con la práctica de la invención. Después de tratar un catalizador similar que había permanecido en operación de hidrodesulfuración de una alimentación de nafta catalítica, se restableció aproximadamente el 80% de su actividad de desulfuración, como se muestra más adelante en la Figura 4 y el Ejemplo 3. La reacción de eliminación de heteroátomos continúa luego en el reactor, con un catalizador tratado que tiene ahora una mayor selectividad para eliminación de heteroátomos, en virtud de su actividad de hidrogenación selectivamente reducida. Alternativamente, la totalidad o una porción de la corriente de alimentación que contiene heteroátomos introducida en el reactor puede cambiarse temporalmente a una alimentación diferente, mientras se introducen el agente protector y el agente de desactivación selectiva. En cualquier caso, debe estar presente suficiente hidrógeno para prevenir la desactivación permanente del catalizador. A modo de ejemplo específico no limitante, pero ilustrativo, para la hidrodesulfuración de una alimentación de nafta, el catalizador puede tratarse mientras se mantiene en aceite e in situ en el reactor, para aumentar la selectividad de hidrodesulfuración (HDS) a saturación de olefinas (OS) (HDS/OS), por reducción de la actividad de saturación de las olefinas. Esta mejora se consigue por adición del agente protector (v.g., CO) y uno o más agentes de desactivación selectiva a la alimentación de nafta que entra en el reactor, durante un tiempo de tratamiento suficiente para reducir la actividad de hidrogenación, y aumentar con ello la relación de selectividad HDS/OS del catalizador. El tiempo de tratamiento oscila desde aproximadamente una hora a varios días, dependiendo del tipo y la cantidad de agente de desactivación selectiva añadido. Si bien las condiciones de hidrodesulfuración son adecuadas para el tratamiento del catalizador, pueden emplearse condiciones diferentes de temperatura, presión, velocidad espacial, etc., de las utilizadas para la hidrodesulfuración de nafta.
Si bien no se desea quedar ligados a teoría particular alguna, se cree que durante el tratamiento de la invención, el agente de desactivación selectiva produce coque en los sitios de hidrogenación catalítica, desactivando con ello los sitios de hidrogenación. Sin embargo, los sitios del catalizador activos para la eliminación de heteroátomos no se desactivan permanentemente, dado que el agente protector protege dichos sitios contra el agente de desactivación selectiva. Se ha descubierto que la actividad de hidrogenación del catalizador se atenúa permanentemente después del tratamiento, pero la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador puede restablecerse al menos parcialmente por eliminación del agente protector.
La cantidad de hidrógeno presente durante el tratamiento debería ser una cantidad suficiente para prevenir la desactivación permanente del catalizador para la eliminación de heteroátomos. Cuando se emplea suficiente hidrógeno, la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador puede restablecerse por eliminación del agente protector. La cantidad de agente protector presente durante el tratamiento es una cantidad suficiente para proteger los sitios de eliminación de heteroátomos del catalizador contra una desactivación sustancial permanente en presencia del agente de desactivación selectiva en las condiciones de tratamiento. La cantidad de agente de desactivación selectiva presente durante el tratamiento será una cantidad suficiente para la atenuación permanente y sustancial de la actividad de hidrogenación del catalizador.
La cantidad de (i) hidrógeno, (ii) agente protector, tal como CO, y (iii) agente de desactivación selectiva presente durante el tratamiento en un modo en aceite o en operación, puede estar comprendida respectivamente entre (a) 103 a 10300 kPa (15-1500 psia) de presión parcial de hidrógeno a la salida del reactor durante el tratamiento, (b) 0,0103 a 103 kPa (0,0015-15 psia) de presión parcial del agente protector, y (c) 0,028 kPa a 280 kPa (0,004-40 psia) de presión parcial del agente de desactivación selectiva. Cuando se emplea otro agente protector tal como CO_{2} o etanolamina, la presión parcial deseada puede obtenerse convencionalmente por comparación directa de la presión de vapor del agente con la presión de vapor de CO. Por gas de tratamiento o gas de tratamiento con hidrógeno se entiende hidrógeno puro o una mezcla de hidrógeno y especies inertes que no afectan al tratamiento de los procesos de eliminación de heteroátomos, sino que sirven meramente como diluyente del hidrógeno, tales como nitrógeno, metano, etano y análogos. La cantidad de hidrógeno en el gas será típicamente al menos 60% en volumen y preferiblemente al menos 75% en volumen.
Puede emplearse un hidrocarburo vehículo que actúa como diluyente para el agente de desactivación selectiva. Para tratamiento in situ, el hidrocarburo vehículo puede comprender, por ejemplo, la nafta a desulfurar que se hace pasar a través del reactor. Por ejemplo, durante un proceso de desulfuración de nafta, el catalizador puede tratarse in situ en el reactor conduciendo al reactor la alimentación, el gas de tratamiento con hidrógeno, el agente protector, y una cantidad eficaz o desactivadora del agente de desactivación selectiva. En este caso, la alimentación de nafta comprende el hidrocarburo vehículo. En otro ejemplo referido a nafta, en el cual la totalidad o una porción de una alimentación de nafta procedente de craqueo catalítico a desulfurar se cambia a una nafta de craqueo térmico como la fuente del agente de desactivación selectiva, el hidrocarburo vehículo comprende una mezcla de nafta de craqueo catalítico y de craqueo térmico, o nafta procedente totalmente de craqueo térmico. Cuando la nafta de craqueo térmico es el agente de desactivación selectiva, y se emplea un vehículo hidrocarbonado, la totalidad o una porción del vehículo hidrocarbonado puede comprender uno o más hidrocarburos ligeros tales como nafta, aceite ligero, etc. Cualquier hidrocarburo adecuado puede comprender el hidrocarburo vehículo. Un vehículo hidrocarbonado se utilizará típica y preferiblemente para un tratamiento in situ en un reactor de eliminación de heteroátomos. Cuando se emplea un vehículo hidrocarbonado se utilizará típica y preferiblemente para un tratamiento in situ en un reactor de eliminación de azufre. En una realización en la cual el catalizador se trata en un recipiente separado, ex situ del reactor, sería opcional el uso de un vehículo hidrocarbonado.
El agente protector evita la desactivación permanente de la actividad de eliminación de azufre durante el tratamiento. Agentes protectores adecuados comprenden uno o más de CO, CO_{2}, aminas tales como etanolamina, y aminas acuosas tales como etanolamina acuosa, que se adsorben en el catalizador y pueden desorberse subsiguientemente. El agente protector puede encontrarse en la fase gaseosa o la fase líquida, pero preferiblemente es un gas o vapor en las condiciones de tratamiento para las reacciones en fase vapor. En una realización, el agente protector se elige de tal modo que la disminución en la actividad de eliminación de heteroátomos en las condiciones de tratamiento supera a la pérdida de actividad de hidrogenación, y donde el agente protector puede eliminarse para restablecer al menos una porción de la actividad de hidrodesulfuración del catalizador. En otra realización, el agente protector se selecciona de tal manera que la disminución en la actividad de eliminación de heteroátomos en las condiciones de tratamiento es menor que la disminución en la actividad de hidrogenación, y donde el agente protector puede eliminarse para restablecer al menos una parte de la actividad de hidrodesulfuración del catalizador.
El o los agentes de desactivación selectiva reduce(n) la actividad de hidrogenación del catalizador en presencia del agente protector. Los agentes de desactivación selectiva comprenden una o más especies de hidrocarburos que tienen insaturación olefínica. Estos agentes de desactivación selectiva estarán presentes durante el tratamiento, en una concentración sustancialmente mayor (v.g. > 50%) que cualquiera que pueda estar presente en la alimentación de nafta con un contenido reducido de azufre, y pudiera, excepto en lo que respecta al agente protector, reducir permanentemente la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador durante el tratamiento. Preferiblemente, al menos una parte del agente de desactivación selectiva tendrá mayor reactividad con el hidrógeno que las olefinas predominantes en la alimentación que se desea conservar, durante la eliminación de los heteroátomos. Como en el caso del agente protector, el agente de desactivación selectiva es preferiblemente gas o vapor, para reacciones en fase vapor. Agentes de desactivación selectiva representativos contienen diolefinas ("dienos"), triolefinas, e insaturados aromáticos que tienen insaturación olefínica. Por ejemplo, alquildienos cíclicos tales como diciclopentadienos y ciclopentadienos, estirenos, vinil-toluenos, indenos, alquildienos no cíclicos y análogos pueden utilizarse como agentes de desactivación selectiva, sea solos o en combinación. Tales especies pueden encontrarse, por ejemplo, en naftas de craqueo térmico. En los ejemplos que siguen, que son específicos para hidrodesulfuración de nafta de craqueo catalítico, la alimentación al reactor se cambió desde una nafta de craqueo catalítico fluido (FCC), a una nafta de craqueo térmico, junto con CO como agente protector. La cantidad de hidrógeno presente era aproximadamente la misma. Se observó un aumento en la relación de selectividad HDS/OS del catalizador de hidrodesulfuración. Después del tratamiento durante un tiempo de tratamiento eficaz, la concentración de nafta de craqueo térmico y CO en la alimentación al reactor se redujo, y se aumentó la cantidad de gas de tratamiento con hidrógeno y nafta de FCC en la alimentación al reactor. Se comprobó un aumento de 20-70% en la selectividad de HDS después del tratamiento con el catalizador utilizado para la desulfuración de nafta en los ejemplos que se dan más adelante.
El tratamiento del catalizador puede realizarse en las mismas o diferentes condiciones de temperatura y presión, etc, utilizadas para la eliminación de los heteroátomos, e in situ o ex situ del o de los reactores de eliminación de heteroátomos. Una ventaja importante del proceso de tratamiento de la invención es que el mismo puede realizarse in situ en un reactor de heteroátomos, aun cuando la alimentación para eliminación de heteroátomos esté pasando por el reactor o reactores y en las mismas o diferentes condiciones de temperatura, presión, velocidad espacial, etc, utilizadas para la eliminación de los heteroátomos. Las condiciones de eliminación de los heteroátomos abarcan condiciones típicas de hidrotratamiento e hidrorrefino, aumentando la severidad de las condiciones con el intervalo de ebullición creciente de la alimentación. La eliminación del nitrógeno requiere típicamente condiciones más severas que la eliminación de azufre. Las condiciones más suaves se requieren para la eliminación del azufre de una alimentación de nafta, requiriendo la eliminación de azufre y nitrógeno de, por ejemplo, un gasóleo pesado, fracción lubricante, y particularmente un residuo asfaltado, las condiciones más severas. En general, la severidad del proceso de eliminación de heteroátomos aumenta con la temperatura, presión y caudal de gas de tratamiento crecientes, y con la velocidad espacial decreciente. Estas condiciones son bien conocidas y han sido publicadas extensamente en patentes y en la bibliografía. En general y, dependiendo de la alimentación y su contenido de heteroátomos, las condiciones de proceso de eliminación de heteroátomos pueden variar ampliamente desde 93-510ºC (200-950ºF), 207-24115 kPa (30-3500 psig), 100-10.000 SCF/B de gas de tratamiento con hidrógeno y una velocidad espacial horaria del líquido (LHSV) de 0,1-10 basada en el volumen de alimentación, por volumen de catalizador, y por hora. Condiciones más típicas oscilarán entre 204 y 427ºC (400-800ºF), 413-13780 kPa (60-2000 psig), 200-5000 SCF/B y una LHSV de 0,5-10. Temperaturas y presiones típicas para la eliminación de azufre del intervalo de la nafta y del combustible diesel varían desde aproximadamente 204 a 399ºC (400ºF-750ºF), y 1033 a 13780 kPa (150-2000 psig), con una velocidad espacial de 0,5-10 LHSV y un caudal de gas de tratamiento de 100-3000 SCF/B. Los expertos en la técnica apreciarán que éstos son ejemplos meramente ilustrativos, pero no limitantes.
Un catalizador que tenga a la vez actividad de eliminación de heteroátomos y actividad de hidrogenación antes del tratamiento y útil en la práctica de la invención, comprenderá una composición de al menos un componente catalítico de un metal del Grupo VIII y del Grupo VIB. Puede emplearse también un componente de soporte del catalizador, pero no es necesario. El catalizador puede incluir también un componente de uno o más metales de los Grupos IA, IIA e IB. Los Grupos a que se hace referencia en esta memoria son los que se encuentran en la Tabla Periódica de los Elementos, registrada como propiedad literaria en 1968 por la Sargent-Welch Scientific Company. El componente metálico catalítico del Grupo VIII comprenderá un componente de metal no noble o de metal noble y más típicamente un componente de metal no noble. El metal no noble del Grupo VIII será al menos uno de Co, Ni y Fe, y más típicamente Co y/o Ni. Un metal noble, en caso de estar presente, será Pt, Pd o una mezcla de Pt y Pd. El metal del Grupo VIB será típicamente uno o más de Mo y W, más típicamente Mo. Si bien la carga de metal catalítico no es crítica, la cantidad total de metal del Grupo VIII y/o Grupo VIB, basada en el peso del o de los óxidos metálicos, oscilará típicamente entre 0,5 y 30% en peso de la composición catalítica total. Los metales nobles del Grupo VIII se utilizan en cantidades sustancialmente menores que los componentes de metal no noble. La cantidad de metal del Grupo VIB puede oscilar entre 5 y 50, y más típicamente entre 10 y 40% en peso de la cantidad combinada de ambos metales del Grupo VIII y VIB, basada en el peso combinado de los óxidos metálicos. Se prefieren los metales no nobles del Grupo VIII. Combinaciones típicas de metales no nobles incluyen cobalto y molibdeno, níquel y molibdeno, y níquel y wolframio. Se prefieren cargas totales de metal catalítico de Co y Mo inferiores a 12% en peso, basadas en el peso de Co y Mo como CoO y MoO_{3}, y un componente soporte que comprende al menos uno de alúmina, sílice y sílice-alúmina para la desulfuración selectiva de nafta. El catalizador puede estar presulfurado o puede sulfurarse in situ, utilizando procedimientos convencionales de sulfuración. El catalizador se sulfurará antes del tratamiento de la invención y de su uso para eliminación de heteroátomos. En una realización, el catalizador a tratar es un catalizador selectivo de hidrodesulfuración de nafta. Para tales catalizadores, la cantidad de componente o componentes metálicos catalíticamente activos será preferentemente no mayor, y más preferentemente menor, que 12% en peso de la composición catalítica total, basada en el peso del uno o más metales catalíticamente activos calculados como óxido.
La eliminación de heteroátomos de acuerdo con la práctica de la invención puede realizarse en una o más etapas de reacción, y típicamente una o dos. Si bien puede estar localizada más de una etapa en un solo recipiente reactor, más típicamente cada etapa constituirá un recipiente separado. Puede utilizarse más de un recipiente reactor para una sola etapa. Para una reacción en fase vapor, la alimentación se encontrará en estado de vapor al menos al final de la reacción. Así, si bien la totalidad o una parte de la alimentación pueden entrar en una etapa de reacción en estado líquido, la alimentación se encontrará en fase vapor al final de la reacción. Para una reacción en fase mixta, una porción se encontrará en estado líquido y una porción en estado de vapor, al final de la reacción. Se prefieren etapas de reacción en fase vapor para desulfuración de nafta. La cantidad de hidrógeno de reacción alimentada a cada etapa de las una o más etapas es mayor que la cantidad consumida por la o las reacciones de eliminación de heteroátomos en cada etapa. El efluente de cada etapa comprende una mezcla de uno o más de sulfuro de hidrógeno, amoníaco, y agua; una alimentación hidrocarbonada con contenido reducido de heteroátomos; e hidrógeno sin reaccionar. El sulfuro de hidrógeno, el amoníaco, y el agua se eliminan típicamente de la alimentación con contenido reducido de compuestos heteroatómicos por arrastre con vapor. En el caso de más de una etapa de reacción, el sulfuro de hidrógeno, el amoníaco y el agua se eliminan del efluente hidrocarbonado con contenido reducido de heteroátomos de cada etapa, antes de pasar a la etapa siguiente. Así, por "etapa" se entiende que se han eliminado al menos una porción de los heteroátomos en la alimentación, para producir una alimentación con contenido reducido de heteroátomos, eliminándose luego el sulfuro de hidrógeno, el amoníaco y el agua de la alimentación con contenido reducido de heteroátomos. Esto distingue el término "etapa" de una "zona" de reacción, en la cual se hace pasar el efluente total de una zona situada aguas arriba, con inclusión tanto de la alimentación con contenido reducido de heteroátomos como de los heteroátomos hidrogenados. Cada etapa puede comprender más de una zona de reacción, definiéndose cada zona por al menos un lecho catalítico.
La invención se comprenderá mejor con referencia a los ejemplos que siguen.
Ejemplos
Los ejemplos que siguen, las alimentaciones para eliminación de heteroátomos eran naftas catalíticas de FCC intermedias (ICN) y pesadas (HCN), que contenían compuestos de azufre y olefinas. La fuente de agente de desactivación selectiva era una nafta de craqueo térmico (TCN), que contenía también compuestos de azufre y olefinas. Ambas alimentaciones contenían insaturados reactivos, siendo la concentración de los citados en primer lugar, que son los que se encuentran en la concentración máxima, casi cinco veces mayor en la nafta de craqueo térmico. Estos insaturados reactivos primarios contenían todos ellos insaturados olefínicos, con inclusión de diolefinas, y se cree que el agente de desactivación selectiva comprendía insaturados reactivos primarios. Un análisis de estos insaturados reactivos y sus cantidades para la ICN y la TCN se indican en la tabla siguiente:
1
Como se muestra en la tabla, la TCN contiene casi 5 veces más insaturados reactivos que la ICN. Así, la diferencia en especies reactivas entre estas dos corrientes es más de cantidad, que de tipos de especies presentes. Así pues, puede ser posible aumentar la selectividad del catalizador añadiendo solamente el agente protector a la nafta catalítica o al gas de tratamiento con hidrógeno. Sin embargo, a estas menores concentraciones, el tiempo requerido para el tratamiento será mayor, del orden de semanas y meses, y no las relativamente pocas horas o días conseguidos por el proceso de la invención.
En todos los ejemplos, un catalizador de Co/Mo sobre albúmina que contenía 4,5% en peso de MoO_{3} y 1,2% en peso de CoO en forma ASQ de 1,3 mm se cargó en un reactor tubular de planta piloto con lecho fijo, y de flujo isotérmico y descendente, y se activó in situ en el reactor. La activación del catalizador se realizó utilizando una mezcla gaseosa 10% molar H_{2}S/H_{2} en una nafta virgen, durante aproximadamente 14 horas a dos temperaturas de mantenimiento, 204ºC (400ºF) (fase mixta gas/líquido) y 343ºC (650ºF) (totalmente en fase vapor), y con una presión en el reactor de 2067 kPa (300 psig). El reactor se enfrió luego a 93ºC (200ºF), antes de la introducción de la alimentación de nafta a desulfurar.
Ejemplo 1
El propósito de este experimento era determinar el efecto que tendría el CO en el gas de tratamiento sobre la actividad de HDS y HDBr del catalizador de hidrodesulfuración de nafta. Por HDBr se entiende actividad de saturación de olefinas (hidrogenación), como se mide por el número de bromo ("ASTM 1159"). La alimentación era una nafta catalítica intermedia (ICN) que tenía 1941 ppm en peso de azufre total y un número de bromo de 38. Las condiciones de test incluían una temperatura de 273ºC (525ºF), una presión de entrada total de 1998 kPa (290 psig) y un caudal de gas de tratamiento de 2000 SCF/B. El gas de tratamiento era 75% en volumen de hidrógeno, siendo el resto metano. El reactor se hizo funcionar con la ICN que tenía 20 ppm en volumen de CO en el gas de tratamiento, sin cantidad alguna de CO en el gas de tratamiento y con 200 ppm de CO en el gas de tratamiento. Los resultados se muestran en las Figuras 1 y 2.
Durante la primera operación, el reactor había estado funcionando con 20 ppm en volumen de CO en el gas de tratamiento. Después de 42 días, se eliminó el CO del gas. Los resultados se muestran en la Figura 1. El efecto del gas de tratamiento con 20 ppm en volumen de CO sobre la actividad de HDS y HDBr del catalizador es inmediatamente evidente. La presencia de CO en el gas de tratamiento había reducido significativamente la actividad de HDS. Sin embargo, cuando se eliminó el CO del gas de tratamiento, se observó un aumento de aproximadamente 20 en la actividad de HDS del catalizador. La presencia del CO tenía un efecto mucho menor sobre la actividad de HDBr.
En la segunda operación, el reactor se mantuvo en funcionamiento durante 29 días, en los cuales se añadieron al gas de tratamiento 200 ppm en volumen de CO. Esto dio como resultado aproximadamente una pérdida de 45% de la actividad de HDS, como se muestra en la Figura 2. Como ocurrió durante la primera operación, el CO tenía poco efecto sobre la actividad de HDBr o de saturación de las olefinas. Después de retirar las 200 ppm en volumen de CO del gas, se observó un restablecimiento prácticamente total de la actividad de HDS del catalizador. Este restablecimiento se muestra para los días 32-39 en la Figura 2.
Ejemplo 2
En este ejemplo, la alimentación era una nafta catalítica pesada que tenía un intervalo de ebullición de 72-246ºC (162-475ºF), 229 ppm en peso de azufre total y un número de bromo de 19. Las condiciones de reacción incluían una temperatura de 274ºC (525ºF), una presión total de entrada de 1378 kPa (200 psig), un caudal de gas de tratamiento con hidrógeno 100% de 2000 SCF/B y una velocidad espacial de la alimentación que se mantenía constante a 3,0 LHSV. El reactor de planta piloto se mantuvo en operación durante aproximadamente 30 días. Como se muestra en la Figura 3, la actividad de HDS del catalizador exhibía una disminución moderada, típica para un catalizador de este tipo durante los primeros días con la nafta. El día 31, la alimentación se cambió a una nafta de craqueo térmico. La nafta de craqueo térmico tenía 200 ppm en peso de azufre y un número de bromo de 35,5. La presión de entrada en el reactor se aumentó a 1550 kPa (225 psig) y la velocidad espacial se redujo a un valor constante de 2,0 LHSV para esta alimentación, manteniéndose iguales todas las restantes condiciones. La alimentación de la nafta de craqueo térmico se mantuvo en el reactor desde aproximadamente el día 31 al día 46. La Figura 3 muestra la disminución pronunciada y brusca en la actividad de HDS del catalizador mientras se mantenía con la nafta de craqueo térmico, como resultado del agente de desactivación selectiva presente.
Ejemplo 3
En este experimento, la alimentación de nafta era una nafta catalítica intermedia que tenía 3340 ppm en peso de azufre total y un número de bromo de 50,7, que representaba 32,8% en volumen de olefinas en la alimentación. El reactor de planta piloto se mantuvo en operación desulfurando la alimentación de nafta en condiciones tales que se alcanzaba desde 85 a 95% en peso de HDS. Las condiciones incluían una temperatura que variaba desde 273-279-294ºC (525-535-562ºF), una presión total de entrada de 1550 kPa (225 psig), 2000 SCF/B de un gas de tratamiento con hidrógeno 100% y una velocidad espacial horaria del líquido de 2,5-4,5.
Después de 31 días de desulfuración de nafta, se añadieron al gas de tratamiento 1000 ppm en volumen de CO. Esto dio como resultado una reducción sustancial de aproximadamente el 70% de la actividad de HDS del catalizador. El día 34, la alimentación de nafta se cambió de la ICN a una alimentación TCN, mientras se mantenían las 1000 ppm en volumen de CO en el gas de tratamiento. La TCN y el CO continuaron alimentándose al reactor, junto con el gas de tratamiento, durante 3 días, después de lo cual se eliminó el CO del gas y la alimentación se cambió de nuevo a la ICN. Esto dio como resultado un restablecimiento de aproximadamente el 80% de la actividad de HDS observada antes del tratamiento. El tratamiento durante tres días del catalizador se condujo en el reactor a 273ºC (525ºF), 1550 kPa (225 psig), un caudal de gas de tratamiento de 2000 SCF/B y una velocidad espacial de la nafta craqueada térmicamente de 2,0 LHSV. Después de los tres días de tratamiento, el reactor se hizo funcionar a 294ºC (562ºF), 1550 kPa (225 psig), 2000 SCF/B y una velocidad espacial de ICN de 4,5 LHSV.
La reducción y recuperación de la actividad de HDS se muestra en la Figura 4. Los puntos "+" se refieren a la alimentación de ICN, mientras que los puntos "x" indican el cambio temporal a la TCN. Los puntos de actividad baja + y x durante los días 32-36 son resultado de la presencia de las 1000 ppm de CO en el gas de tratamiento con hidrógeno. Es evidente la caída y recuperación inmediatas de la actividad de HDS como consecuencia de la adición del CO y posteriormente la eliminación subsiguiente tanto del CO como de la TCN. La Figura 4 muestra con claridad la recuperación del 80% aproximadamente de la actividad de HDS, después del tratamiento de la invención. La Figura 5 muestra el % relativo de HDBr, en función del nivel porcentual de HDS o desulfuración, antes y después del tratamiento con H2-CO de la nafta craqueada térmicamente. Antes del tratamiento y a una temperatura del reactor de 535ºF (279ºC), el % HDBr fluctúa desde aproximadamente 19 a 24 para un % correspondiente de HDS de aproximadamente 86-91. Después del tratamiento y a una temperatura del reactor de 562ºF (294ºC), para el mismo intervalo de % HDS, el % de HDBr fluctúa sólo desde aproximadamente 13 a 16. Estos resultados demuestran que el efecto del tratamiento aumentaba la selectividad de HDS/OS fundamentalmente por reducción de la actividad de saturación de las olefinas del catalizador, sin una reducción correspondiente en clase de la actividad HDS.

Claims (8)

1. Un método para suprimir selectivamente la actividad de hidrogenación de un catalizador sulfurado que comprende una composición de un componente catalítico metálico del Grupo VIII y un componente catalítico metálico del Grupo VIB, y que tiene actividad para eliminación de heteroátomos e hidrogenación, que comprende tratar el catalizador poniéndolo en contacto con (i) hidrógeno, (ii) al menos un agente de desactivación selectiva que comprende especies hidrocarbonadas que tienen insaturación olefínica, que reduce la actividad de hidrogenación del catalizador, y (iii) un agente protector que comprende uno o más de CO, CO_{2}, amina, amina acuosa, y mezclas de los mismos que protege y preserva sustancialmente la actividad de eliminación de heteroátomos del catalizador durante dicho tratamiento.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la amina se selecciona de etanolamina, etanolamina acuosa, y mezclas de las mismas.
3. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el agente de desactivación selectiva comprende uno o más de diolefinas, triolefinas, e insaturados aromáticos que tienen insaturación olefínica.
4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el catalizador incluye un componente soporte inorgánico de un óxido metálico.
5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual durante el tratamiento el hidrógeno está presente a una presión parcial que oscila entre 103 kPa (15 psia) y 3445 kPa (500 psia), a la salida del reactor, el agente protector es CO y está presente a una presión parcial comprendida entre 0,0103 kPa (0,0015 psia) y 103 kPa (15 psia), y el agente desactivador selectivo está presente a una presión parcial que oscila entre 0,028 kPa (0,004 psia) y 276 kPa (40 psia).
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el agente desactivador selectivo comprende nafta craqueada térmicamente.
7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual, a la conclusión del tratamiento, las concentraciones de agente desactivador selectivo y agente protector se reducen.
8. Un método para eliminar una o más especies heteroatómicas al tiempo que se preservan las especies insaturadas, de una alimentación hidrocarbonada que contiene las especies heteroatómicas y olefínicas, que comprende hacer reaccionar la alimentación con hidrógeno en presencia de un catalizador que tiene actividad para eliminación de heteroátomos y para hidrogenación, que se ha tratado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7776784B2 (en) * 2003-07-14 2010-08-17 Nippon Oil Corporation Hydrodesulfurization catalyst and hydrodesulfurization process for gasoline fractions
US20060234860A1 (en) * 2005-04-15 2006-10-19 Brignac Garland B Activating hydroprocessing catalysts using carbon monoxide
US7988848B2 (en) * 2005-04-15 2011-08-02 Exxonmobil Research And Engineering Company Activating hydroprocessing catalysts using carbon monoxide and use of catalysts for hydroprocessing
WO2011031828A2 (en) * 2009-09-11 2011-03-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Selective desulfurization of naphtha using reaction inhibitors
CA2803020A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-12 Phillips 66 Company Hydroprocessing process for the improvement of the catalyst life
US8932453B2 (en) 2010-07-23 2015-01-13 Phillips 66 Company Hydroprocessing process with improved catalyst activity
US8894844B2 (en) * 2011-03-21 2014-11-25 Exxonmobil Research And Engineering Company Hydroprocessing methods utilizing carbon oxide-tolerant catalysts

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4978702A (es) * 1972-12-04 1974-07-30
US4020119A (en) * 1973-08-23 1977-04-26 Phillips Petroleum Company Selective hydrogenation process
US4314901A (en) * 1980-07-15 1982-02-09 Phillips Petroleum Company Catalytic hydrodesulfurization of an organic sulfur compound contained in gasoline
US4522709A (en) * 1984-08-27 1985-06-11 Phillips Petroleum Company Catalytic hydrodesulfurization or hydrodenitrogenation
US4740491A (en) * 1985-01-16 1988-04-26 Gas Research Institute Process for passivating high activity transition metal sulfide catalysts
US4828675A (en) * 1987-12-04 1989-05-09 Exxon Research And Engineering Company Process for the production of ultra high octane gasoline, and other fuels from aromatic distillates
US4990242A (en) * 1989-06-14 1991-02-05 Exxon Research And Engineering Company Enhanced sulfur removal from fuels
US5062943A (en) * 1990-10-04 1991-11-05 Mobil Oil Corporation Modification of bifunctional catalyst activity in hydroprocessing
US5352354A (en) * 1991-08-15 1994-10-04 Mobil Oil Corporation Gasoline upgrading process
US5212128A (en) * 1991-11-29 1993-05-18 Exxon Research & Engineering Company Method for recovering or maintaining the activity of hydroisomerization catalysts
US5217935A (en) * 1992-05-01 1993-06-08 Abb Lummus Crest Inc. Processes for regenerating catalysts contaminated with carbonaceous materials
US5423975A (en) * 1992-07-08 1995-06-13 Texaco Inc. Selective hydrodesulfurization of naphtha using spent resid catalyst
US5286373A (en) * 1992-07-08 1994-02-15 Texaco Inc. Selective hydrodesulfurization of naphtha using deactivated hydrotreating catalyst
US5525211A (en) * 1994-10-06 1996-06-11 Texaco Inc. Selective hydrodesulfurization of naphtha using selectively poisoned hydroprocessing catalyst
FR2725381B1 (fr) * 1994-10-07 1996-12-13 Eurecat Europ Retrait Catalys Procede de pretraitement hors site d'un catalyseur de traitement d'hydrocarbures
JP3291164B2 (ja) * 1995-06-02 2002-06-10 日石三菱株式会社 接触分解ガソリンの脱硫方法
US5731473A (en) * 1995-12-06 1998-03-24 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Metal-ligand complex catalyzed processes
US6231754B1 (en) * 1996-02-02 2001-05-15 Exxon Research And Engineering Company High temperature naphtha desulfurization using a low metal and partially deactivated catalyst
JP3729621B2 (ja) * 1997-09-24 2005-12-21 新日本石油株式会社 接触分解ガソリンの水素化脱硫方法及びガソリン
US5985136A (en) * 1998-06-18 1999-11-16 Exxon Research And Engineering Co. Two stage hydrodesulfurization process
US6083379A (en) * 1998-07-14 2000-07-04 Phillips Petroleum Company Process for desulfurizing and aromatizing hydrocarbons
US6228254B1 (en) * 1999-06-11 2001-05-08 Chevron U.S.A., Inc. Mild hydrotreating/extraction process for low sulfur gasoline
JP2003027070A (ja) * 2001-07-12 2003-01-29 Idemitsu Kosan Co Ltd 分解ガソリン留分の脱硫方法

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