DE1260443B - Process for sulfiding the hydrogenation-dehydrogenation components of a catalyst in situ - Google Patents
Process for sulfiding the hydrogenation-dehydrogenation components of a catalyst in situInfo
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Description
Verfahren zur Sulfidierung der Hydrierungs-Dehydrierungskomponenten eines Katalysators in situ Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Umwandlung der Nickel- und/oder Cobalt-Hydrierungs-Dehydrierungs-Komponenten eines Hydrokrackkatalysators in die entsprechenden Sulfide, wobei die Sulfidierung in situ, d. h. innerhalb der Reaktionszone selbst durchgeführt wird.Process for the sulfidation of the hydrogenation-dehydrogenation components of a catalyst in situ The invention relates to a process for conversion the nickel and / or cobalt hydrogenation-dehydrogenation components of a hydrocracking catalyst into the corresponding sulphides, the sulphidation in situ, d. H. within the Reaction zone itself is carried out.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man den den Katalysator enthaltenden Reaktor mittels eines Inertgases von sauerstoffhaltigen Gasen und Flüssigkeiten reinigt und darauf mittels eines erhitzten trockenen Inertgases oder eines erhitzten Gasgemisches, das aus Wasserstoff und 2 bis 25 Volumprozent Kohlenwasserstoffen mit nicht mehr als 3 C-Atomen besteht, den Katalysator auf 175 bis 3150 C, vorzugsweise 205 bis 2600 C, erhitzt, wobei man im Falle der Verwendung von Inertgas entweder unter einmaligem Durchleiten durch den Reaktor oder unter Kreislaufführung und teilweiser Trocknung des Gases zunächst den Katalysator auf 1200 C erwärmt und bei Erreichen des obengenannten Temperaturbereichs das Inertgas teilweise oder ganz durch das aus Wasserstoff und 2 bis 25 Volumprozent Kohlenwasserstoffen bestehende Gasgemisch ersetzt, oder im Falle der Verwendung des aus Wasserstoff und 2 bis 25 Volumprozent Kohlenwasserstoffen bestehenden Gasgemisches dieses im Kreislauf unter Führung zumindest eines Teiles des Gasgemisches über eine Trockenvorrichtung durch den Reaktor leitet, bis der Katalysator zunächst eine Temperatur von etwa 120 bis 1750 C angenommen hat, wonach man dem auf 175 bis 3150 C erhitzten und weiter im Kreislauf geführten Gasgemisch ein Sulfidierungsmittel so lange zumischt, bis es mindestens 0,2 Molprozent Schwefel enthält und der Katalysator kein Sulfidierungsmittel mehr verbraucht. The inventive method is characterized in that one the reactor containing the catalyst by means of an inert gas of oxygen-containing Purifies gases and liquids and then uses a heated dry inert gas or a heated gas mixture consisting of hydrogen and 2 to 25 percent by volume Hydrocarbons with no more than 3 carbon atoms, the catalyst to 175 to 3150 C, preferably 205 to 2600 C, heated, in the case of use of inert gas either with a single passage through the reactor or under Circulation and partial drying of the gas initially on the catalyst 1200 C heated and the inert gas when the above-mentioned temperature range is reached partially or completely by that of hydrogen and 2 to 25 percent by volume hydrocarbons replaces existing gas mixture, or in the case of the use of hydrogen and 2 to 25 percent by volume of hydrocarbons gas mixture of this in the Circuit under the guidance of at least part of the gas mixture via a drying device passes through the reactor until the catalyst initially has a temperature of about 120 to 1750 C, after which it is heated to 175 to 3150 C and further In the circulated gas mixture, a sulphidation agent is added until it contains at least 0.2 mole percent sulfur and the catalyst does not contain a sulphidating agent more consumed.
Ein industrielles Verfahren für das Hydrokracken von Kohlenwasserstoffen bei niedriger Temperatur ist z. B. in der USA.-Patentschrift 2944006 beschrieben. An industrial process for hydrocracking hydrocarbons at low temperature z. B. in U.S. Patent 2944006.
Hierbei werden Kohlenwasserstoffe mit geringem Stickstoffgehalt zwecks Herstellung wertvoller, niedrigersiedender Produkte durch Kontakt der Kohlenwasserstoffe in einer Hydrokrackzone mit Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators, welcher aus Nickelsulfid und/oder Cobaltsulfid auf einem aktiven Krackträger besteht, bei Temperaturen unter etwa 3700 C und einem Druck von mindestens 24,5 kg/cm2 hydrierend gekrackt.Here, hydrocarbons with a low nitrogen content are used Manufacture of valuable, low-boiling products through contact with hydrocarbons in a hydrocracking zone with hydrogen in the presence of a catalyst which consists of nickel sulfide and / or cobalt sulfide on an active cracking support Temperatures below about 3700 C and a pressure of at least 24.5 kg / cm2 hydrogenating cracked.
Den Nickelsulfid und/oder Cobaltsulfid enthaltenden Katalysator kann man durch Imprägnieren eines aktiven Trägers, z.B. eines Kieselsäure-Tonerde-Trägers, mit Nickelnitrat, Zersetzung des Nitrats, Sulfidierung des erhaltenen Stoffes durch Kontakt mit Schwefelwasserstoff oder mit Wasserstoff und einem niedermolekularen Mercaptan oder organischen Sulfid herstellen. Dieses Herstellungsverfahren kann vor der Einführung des Katalysators in die Krackzone, in der er verwendet werden soll, durchgeführt werden. In vielen Fällen wäre es jedoch zweckmäßig, die Nickel und/oder Cobalt-Hydrierungs-Dehydrierungs-Bestandteile des Katalysators innerhalb der Reaktionszone selbst in die entsprechenden Sulfide umzuwandeln, d. h., sie an Ort und Stelle zu sulfidieren. The catalyst containing nickel sulfide and / or cobalt sulfide can by impregnating an active carrier, e.g. a silica-alumina carrier, with nickel nitrate, decomposition of nitrate, Sulphidation of the substance obtained by Contact with hydrogen sulfide or with hydrogen and a low molecular weight Make mercaptan or organic sulfide. This manufacturing process can prior to the introduction of the catalyst into the cracking zone in which it will be used is to be performed. In many cases, however, it would be useful to use the nickel and / or cobalt hydrogenation-dehydrogenation components of the catalyst within converting the reaction zone itself into the corresponding sulfides, d. h., they at Sulphide in place.
In einer industriellen Hydrokrackanlage der in der USA.-Patentschrift beschriebenen Art wurde eine Anzahl von Versuchen durchgeführt, die Sulfidierung in situ vorzunehmen. Hierbei wurde ein katalytisches Reformierungsabgas, welches Wasserstoff, leichte Paraffine und einige Ringkohlenwasserstoffe enthielt, einmal durch das System geleitet und dabei der Katalysator auf die erforderliche Sulfidierungstemperatur erhitzt. Sobald jedoch diese Temperatur erreicht war, fand eine plötzliche Temperaturerhöhung statt, wobei die Katalysatortemperatur sehr rasch um etwa 280 auf über 5950 C stieg und der Katalysator sinterte. In an industrial hydrocracking plant of the USA patent a number of attempts have been made to sulfidation to be carried out in situ. Here, a catalytic reforming exhaust gas, which Contained hydrogen, light paraffins and some ring hydrocarbons, once passed through the system and thereby the catalyst to the required sulfidation temperature heated. However, as soon as this temperature was reached, there was a sudden increase in temperature instead of, with the catalyst temperature rising very rapidly by about 280 rose above 5950 C and the catalyst sintered.
Es wurde nun gefunden, daß man die Sulfidierung in situ unter Verwendung von Reformierungsabgasen erfolgreich durchführen kann, wenn man die folgenden Punkte beachtet: -a) Reinigung der Reaktionszone und den Katalysatoren von sauerstoffhaltigen Flüssigkeiten und Gasen mittels eines Inertgases. b) Erhitzen des Katalysators auf eine Temperatur im Bereich von etwa 175 bis 3150 C, wobei das Erhitzen so durchgeführt wird, daß im wesentlichen kein Wasser mit dem Katalysator bei einer Temperatur unter etwa 1200 C in Berührung kommt. c) Kreislaufführung von mindestens einem größeren Teil des wasserstofihaltigen gasförmigen Gemisches durch die Reaktionszone. d) Einführung eines Sulfids in das den Kreislaufwasserstoff enthaltende gasförmige Gemisch, bis das entstehende Wasserstoff-Kohlenwasserstoff-Schwefel-Gemisch mindestens'0,2 Molprozent Schwefel enthält, und e) weitere Zuführung des Sulfids, bis der Schwefelgehalt des aus dieser Reaktionszone ausströmenden Gases eine im wesentlichen vollständige Sulfidierung des Hydrierungs-Dehydrierungs-Bestandteils des Katalysators anzeigt. It has now been found that sulfidation can be used in situ of reforming flue gases can successfully perform if one considers the following points Note: -a) Purification of the reaction zone and the catalysts of oxygen-containing Liquids and gases by means of an inert gas. b) heating the catalyst a temperature in the range of about 175 to 3150 C, the heating being so carried out that there is essentially no water with the catalyst at a temperature below about 1200 C comes into contact. c) Circulation of at least one larger one Part of the hydrogen-containing gaseous mixture through the reaction zone. d) Introduction a sulfide in the gaseous mixture containing the circulating hydrogen, to the resulting hydrogen-hydrocarbon-sulfur mixture is at least 0.2 mole percent Contains sulfur, and e) further supply of the sulfide until the sulfur content of the of the gas flowing out of this reaction zone undergoes an essentially complete sulfidation of the hydrogenation-dehydrogenation component of the catalyst.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert, welche eine typische Reaktionszone mit den entsprechenden Vorrichtungen zur Gasgewinnung zeigt. Die Zeichnung zeigt nur ein Schema, wobei viele Pumpen, Austauscher u. dgl. zur Vereinfachung weggelassen wurden. The method according to the invention is explained with reference to the drawing explains what a typical reaction zone with the appropriate devices for gas extraction shows. The drawing shows only a scheme, with many pumps, Exchangers and the like have been omitted for the sake of simplicity.
Um die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens verständlich zu machen, wird zunächst allgemein ein Hydrokrackverfahren beschrieben. In order to understand the application of the method according to the invention make, a hydrocracking process will first be described generally.
Die frische Beschickung wird durch Leitung 10 über Ventil 11 in Leitung 12 eingeführt. Durch Leitung 13 über Ventil 14 tritt frischer Wasserstoff ein, während Kreislaufwasserstoff durch Leitung 15 zugeführt wird. Das Gemisch aus Kreislaufwasserstoff und zusätzlichem Wasserstoff strömt durch Leitung 16 in Ofen 17 und wird dort auf die'erforderliche Temperatur gebracht. Danach werden die vereinigten Wasserstoffströme durch Leitung 18 in Leitung 12 geleitet, worin sie mit der frischen Beschickung gemischt werden. Von dort werden der Wasserstoff und die Beschickung durch Leitung 12 in die Hydrokrackzone 19 geleitet. Die Beschickung und der Wasserstoff kommen mit dem Hydrokrackkatalysator 20 (der in der Zeichnung in der Form von zwei ruhenden Aufschüttungen dargestellt ist) in Kontakt, und die Reaktionsprodukte strömen aus Reaktionsgefäß 19 und Leitung 21 und von da durch Leitung 22 durch Ventil 23 in den Hochdruckabscheider 24. The fresh feed is in line through line 10 via valve 11 12 introduced. Fresh hydrogen enters through line 13 via valve 14 while Circulating hydrogen is fed through line 15. The mixture of circulating hydrogen and additional hydrogen flows through line 16 into furnace 17 and is there on brought the required temperature. Thereafter, the combined hydrogen streams passed through line 18 into line 12, in which it is with the fresh feed be mixed. From there the hydrogen and the feed are piped 12 passed into the hydrocracking zone 19. The feed and the hydrogen are coming with the hydrocracking catalyst 20 (which in the drawing in the form of two dormant Landfill is shown) in contact, and the reaction products flow out Reaction vessel 19 and line 21 and from there through line 22 through valve 23 in the high pressure separator 24.
Ein gasförmiger Strom, welcher vorwiegend aus Wasserstoff besteht, verläßt den Abscheider 24 durch Leitung 25 über Ventil 26. Mindestens ein Teil des wasserstoffreichen Stroms kann aus Leitung 25 in Leitung 15 geleitet und zur Leitung 16 zurückgeführt werden. GegebenenfalIs können Teile dieses wasserstoffreichen Stroms durch Leitung 27 über Ventil 28 entfernt werden.A gaseous stream, which consists primarily of hydrogen, leaves the separator 24 through line 25 via valve 26. At least part of the Hydrogen-rich stream can be passed from line 25 into line 15 and to the line 16 can be returned. If necessary, parts of this hydrogen-rich stream can be used can be removed through line 27 via valve 28.
Die Reaktionsprodukte ohne den durch Leitung 25 abgeleiteten wasserstoffreichen Strom werden durch Leitung 29 in den Niederdruckabscheider 30 geleitet, worin leichte Kohlenwasserstoffe (mit bis zu 4 Kohlenwasserstoffatomen im Molekül) durch Leitung 31 entfernt werden. Die übrigen Reaktionsprodukte werden von dem Niederdruckabscheider 30 durch Leitung 32 zu (in der Zeichnung nicht angegebenen) Destillationsvorrichtungen geleitet, in denen die Trennung in die gewünschten Produkte statt; findet, wobei man auch einen I(reislaufstrom aus der Destillationszone abziehen und mit der durch Leitung 10 eingeführten frischen Beschickung vereinigen kann. The reaction products excluding the hydrogen-rich derived through line 25 Electricity is passed through line 29 into the low-pressure separator 30 headed, in which light Hydrocarbons (with up to 4 hydrocarbon atoms in the molecule) by conduction 31 can be removed. The remaining reaction products are removed from the low-pressure separator 30 through line 32 to distillation devices (not shown in the drawing) headed, in which the separation into the desired products takes place; finds, where you can also draw off an I (rice stream from the distillation zone and run it through Line 10 can unite introduced fresh feed.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Sulfidierung in situ wird nun im Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen Hydrokracksystem erläutert. An embodiment of the method according to the invention for sulphidation in situ is now in connection with the hydrocracking system described above explained.
Bei dieser Ausführungsform werden verschiedene Gase durch das Reaktionssystem geleitet. Zu diesem Zweck können der Hochdruckabscheider 24 und der Niederdruckabscheider 30 gegebenenfalls umgangen werden. In der Zeichnung wird daher ein Umgehungssystem gezeigt. Zur Umgehung schließt man Ventil 23 in Leitung 22 und öffnet Ventil 33 in Leitung 34, wobei die letztgenannte Leitung an die Kreislaufleitung 15 angeschlossen wird. Ventil 35 in Leitung 15 sollte auch geschlossen werden, ebenso Ventil 11 in Beschiclrungseinlaßleitung 10. Das geschlossene Reaktionssystem umfaßt dann nur die Leitungen 13, 16, 18 und 12; das Reaktionsgefäß 19 die Leitungen 21, 34 und 15, an die wiederum Leitung 13 anschließt. In this embodiment, various gases are passed through the reaction system directed. For this purpose, the high pressure separator 24 and the low pressure separator 30 can be bypassed if necessary. A bypass system is therefore shown in the drawing shown. To avoid this, valve 23 in line 22 is closed and valve 33 is opened in line 34, the latter being connected to the circulation line 15 will. Valve 35 in line 15 should also be closed, as should valve 11 in Charge inlet line 10. The closed reaction system then comprises only lines 13, 16, 18 and 12; the reaction vessel 19 the lines 21, 34 and 15, which in turn is connected to line 13.
Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das Reaktionsgefäß 19 mindestens eine Katalysatorschicht 20. Als Hydrierungs-Dehydrierungs-Bestandteil weist der Katalysator mindestens eine Komponente wie Nickel, Nickeloxyd, Cobalt oder Cobaltoxyd auf. Diese Bestandteile sind auf einem Katalysatorträger abgeschieden, vorzugsweise einem aktiven I(rackträger, welcher 40 bis 98 °/0 Kieselsäure enthält. When carrying out the process according to the invention, the reaction vessel contains 19 at least one catalyst layer 20. As a hydrogenation-dehydrogenation component the catalyst has at least one component such as nickel, nickel oxide, cobalt or cobalt oxide. These components are deposited on a catalyst carrier, preferably an active rack carrier which contains 40 to 98% silica.
Die Reaktionszone und der Katalysator innerhalb dieser Zone werden zuerst mit Hilfe eines inerten Gases von allen sauerstoffhaltigen Gasen und Flüssigkeiten gereinigt. Sämtliche sauerstoffhaltigen Gase, wie z. B. Luft, werden ausgetrieben, um jede Explosionsgefahr zu beseitigen. Sauerstoffhaltige Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, werden ebenfalls aus dem System ausgetrieben, da Wasser häufig schädlich für die Wirksamkeit des Katalysators ist. Diese Reinigungsstufe kann z. B. mit trockenem Stickstoff durchgeführt werden. The reaction zone and the catalyst are within this zone first of all with the help of an inert gas of all oxygen-containing gases and liquids cleaned. All oxygen-containing gases, such as B. air, are expelled, to eliminate any risk of explosion. Oxygen-containing liquids, in particular Water, will also be expelled from the system as water is often harmful for the effectiveness of the catalyst. This cleaning stage can, for. B. with dry Nitrogen.
Die Reinigung kann man z. B. auch durch Evaeruieren der Reaktionszone erreichen, worauf man trockenen Stickstoff durch das geschlossene System leitet. Vorzugsweise wird diese Reinigung mit Inertgas unter einem Druck von 3,5 atü oder mehr durchgeführt, so daß etwaige undichte Stellen im System entdeckt werden können. Gegebenenfalls kann man mehrere Evakuierungs-Stickstoffreinigungsstufen anwenden. The cleaning can be done z. B. also by evolving the reaction zone reach, whereupon dry nitrogen is passed through the closed system. This cleaning is preferably carried out with an inert gas under a pressure of 3.5 atmospheres or carried out more so that any leaks in the system can be detected. Multiple evacuation nitrogen purification stages can be used if desired.
Das Reinigungsgas wird dann selbst aus dem System ausgetrieben, indem man ein erhitztes gasförmiges Gemisch, das sowohl Wasserstoff als auch etwa 2 bis 25 Volumprozent Kohlenwasserstoffe mit drei oder weniger Kohlenwasserstoffatomen enthält, bei einem Druck unter etwa 14 atü und vorzugsweise von etwa 1,75 bis 7 atü in die Anlage einführt. Gegebenenfalls kann man das gasförmige Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen aus dem System abziehen, den Druck vermindern und anschließend weitere Mengen des erhitzten Gemisches zusetzen. The cleaning gas is then driven out of the system by itself one is a heated gaseous mixture containing both hydrogen and about 2 to 25 percent by volume hydrocarbons with three or fewer hydrocarbon atoms contains, at a pressure below about 14 atmospheres and preferably from about 1.75 to 7 atü into the system. Optionally, you can use the gaseous mixture of hydrogen and hydrocarbons from the system peel off, relieve the pressure and then add further amounts of the heated mixture.
Während dieser letztgenannten Stufe weist das Gasgemisch eine solche Temperatur auf, daß innerhalb des Reaktionsgefäßes die Katalysatortemperatur von etwa 120 auf 1750 C erhöht wird. Dies kann durch Erhitzen des Gemisches im Ofen 17 erfolgen. Während dieser milden Erhitzungsstufe und bis die Temperatur den angegebenen Bereich erreicht, muß ein Kontakt des Katalysators mit dem in der Erhitzungsstufe (unter etwa 1200 C) entstandenen Wasser auf ein Minimum beschränkt werden. Dies kann dadurch erfolgen, daß man das im Kreislauf geführte wasserstoffhaltige Gasgemisch zumindestens teilweise trocknet. In das Kreislaufsystem kann man eine Trockenvorrichtung einfügen, welche z. B. ein Molekularsieb zur selektiven Entfernung von Wasser enthält. Das gasförmige Gemisch läßt sich ganz trocknen, wenn man es von Leitung 15 durch Leitung 38, das offene Ventil 39, die Trockenvorrichtung 40, Leitung 41 und das offene Ventil 42 und von da zurück in Leitung 15 führt. Während einer derartigen Trocknungsstufe sollte das Ventil 43 in Leitung 15 geschlossen sein. Selbstverständlich braucht nur ein Teil des gasförmigen Gemisches durch die Trockenvorrichtung im Kreislauf geleitet zu werden.The gas mixture exhibits one during this last-mentioned stage Temperature on that within the reaction vessel the catalyst temperature of about 120 is increased to 1750 C. This can be done by heating the mixture in the oven 17 take place. During this mild heating stage and until the temperature is as specified Reached the range, the catalyst must come into contact with that in the heating stage (below about 1200 C) resulting water must be kept to a minimum. this can be done in that the circulated hydrogen-containing gas mixture at least partially dries. A drying device can be placed in the circulatory system insert which z. B. contains a molecular sieve for the selective removal of water. The gaseous mixture can be completely dried if it is passed through line 15 Line 38, the open valve 39, the drying device 40, line 41 and the open valve 42 and from there back into line 15 leads. During such a In the drying stage, valve 43 in line 15 should be closed. Of course only needs part of the gaseous mixture through the drying device in the circuit to be directed.
Am Ende dieser Reaktionsschritte liegt die Katalysatortemperatur im Bereich von etwa 120 bis 1750 C. The catalyst temperature is at the end of these reaction steps in the range of about 120 to 1750 C.
Die Katalysatortemperatur muß nun auf einen Bereich von etwa 175 bis 3150 C und vorzugsweise von etwa 205 bis 2600 C gesteigert werden. Diese Erhitzungsstufe muß jedoch in bestimmter Weise durchgeführt werden und stellt eines der hervorragensten Merkmale der vorliegenden Erfindung dar. Beim weiteren Erhitzen wird das gasförmige Wasserstoff-Kohlenwasserstoff-Gemisch der Anfangserhitzungsstufe verwendet, doch muß es durch ein Kreislaufverfahren erfolgen und kann nicht auf einmal durchgeführt werden. Wenn also der Katalysator eine Temperatur von 120 bis 1750 C aufweist, wird das gasförmige Wasserstoff-Kohlenwasserstoff-Gemisch durch Leitung 13 in das System geleitet, im Ofen 17 erhitzt und strömt im Kreislauf durch die Anlage durch Leitungen 16, 18, 12, Reaktionsgefäß 19, Leitungen 21, 34, 15 und von da zurück zur Leitung 16. Selbstverständlich kann in dem Kreislauf gegebenenfalls ein Abscheider 24 und eine Trockenvorrichtung 40 enthalten sein. Es ist hierbei von Wichtigkeit, daß das gasförmige Gemisch im Kreislauf geführt wird und daß im wesentlichen keine Kohlenwasserstoffe außer den anfangs im Gasgemisch anwesenden mit dem Katalysator in Berührung kommen. Es wurde gefunden, daß keine merklichen Temperaturüberhöhungen infolge einer Sättigung und/oder Spaltung dieser Ausgangskohlenwasserstoffe im Gemisch eintreten; werden jedoch dem System in einem einmaligen Durchgang beträchtliche Mengen zusätzlicher Kohlenwasserstoffe zugesetzt, so tritt eine Temperaturüberhöhung ein, wodurch der Katalysator beschädigt oder das System unterbrochen wird. Das im Ofen 17 erhitzte gasförmige Kreislaufgemisch erlaubt eine Steigerung der Katalysatortemperatur in kontrollierbarer Weise auf den Bereich von 175 auf 3150 C.The catalyst temperature must now be in the range of about 175 to 3150 ° C and preferably from about 205 to 2600 ° C. This heating level However, it has to be done in a certain way and is one of the most outstanding Features of the present invention. Upon further heating, the gaseous Hydrogen-hydrocarbon mixture of the initial heating stage is used, however it must be done by a circular process and cannot be done all at once will. So if the catalyst has a temperature of 120 to 1750 C, will the gaseous hydrogen-hydrocarbon mixture through line 13 into the system passed, heated in the furnace 17 and circulated through the system through lines 16, 18, 12, reaction vessel 19, lines 21, 34, 15 and from there back to the line 16. Of course, a separator 24 and a drying device 40 may be included. It is important here that the gaseous mixture is circulated and that essentially no hydrocarbons except those initially present in the gas mixture come into contact with the catalyst. It has been found that there are no noticeable excess temperatures as a result of saturation and / or cleavage of these starting hydrocarbons occur in the mixture; will however, adding significant amounts to the system in a single pass Added hydrocarbons, an increase in temperature occurs, whereby the The catalytic converter is damaged or the system is interrupted. The one heated in the oven 17 gaseous cycle mixture allows the catalyst temperature to be increased in controllable way on the range from 175 to 3150 C.
Nun wird die Sulfidierungsstufe eingeleitet. Dies erfolgt durch Einspritzen des Sulfidierungsmittels durch das Ventil 36 in Leitung 37 in das im Kreislauf geführte gasförmige Gemisch. Als Sulfidierungsmittel kann man z. B. Schwefelwasserstoff, ein Mer- captan mit niedrigem Molekulargewicht oder ein organisches Sulfid verwenden. Man setzt so viel sulfidierende Substanz zu, daß das in das Reaktionsgefäß eintretende Wasserstoff-Kohlenwasserstoff-Schwefel-Gemisch mindestens 0,2 Molprozent Schwefel, vorzugsweise 0,5 bis 2,5 0/o enthält. Da im wesentlichen der gesamte Schwefel im Gas bei Kontakt mit dem Katalysator reagiert, wird die Zugabe des Sulfidierungsmittels so lange fortgesetzt, bis das ausströmende Gas, z. B. das Gas, welches das Reaktionsgefäß 19 durch die Leitung 21 verläßt, eine im wesentlichen vollständige Sulfidierung des Hydrierungs-Dehydrierungs-Bestandteils des Katalysators innerhalb des Reaktionsgefäßes 19 anzeigt. Das Ausmaß der Sulfidierung kann durch Analyse des durch Leitung 21 aus dem Reaktionsgefäß ausströmenden Gases bestimmt werden. Wenn dieses ausströmende Gas im wesentlichen den gleichen Schwefelgehalt wie das Gas hat, welches durch Leitung 12 in das Reaktionsgefäß 19 eintritt, kann man annehmen, daß der Katalysator sulfidiert ist. The sulphidation stage is now initiated. This is done by injection of the sulfidating agent through the valve 36 in line 37 into the circulated gaseous mixture. As a sulfiding agent you can, for. B. hydrogen sulfide, a mer- Use low molecular weight captan or an organic sulfide. So much sulfiding substance is added that that enters the reaction vessel Hydrogen-hydrocarbon-sulfur mixture at least 0.2 mol percent sulfur, preferably 0.5 to 2.5%. Since essentially all of the sulfur is in the Gas reacts on contact with the catalyst, the addition of the sulfidating agent continued until the outflowing gas, e.g. B. the gas which the reaction vessel 19 leaves through line 21, an essentially complete sulfidation the hydrogenation-dehydrogenation component of the catalyst within the reaction vessel 19 indicates. The extent of sulphidation can be determined by analyzing the gas supplied by line 21 the gas flowing out of the reaction vessel can be determined. When this emanating Gas has essentially the same sulfur content as the gas which is by conduction 12 enters the reaction vessel 19, it can be assumed that the catalyst is sulfided is.
Wird an Stelle von Schwefelwasserstoff ein anderes Sulfid verwendet, so nimmt der Wasserstoffpartialdruck innerhalb des Systems auf Grund der Anwesenheit leichter Kohlenwasserstoffe, die durch die Zersetzung des organischen Sulfids entstanden, allmählich ab. Zur Aufrechterhaltung des gewünschten Wasserstoffpartialdrucks sollte ein Teil des Kreislaufgases (z. B. durch die Leitung 27) aus dem System abgezogen und je nach Bedarf zusätzlicher Wasserstoff zugesetzt werden, um den gewünschten Druck in dem System aufrechtzuerhalten. If another sulphide is used instead of hydrogen sulphide, so the hydrogen partial pressure decreases within the system due to the presence light hydrocarbons produced by the decomposition of organic sulphide, gradually decreasing. To maintain the desired partial pressure of hydrogen, some of the cycle gas (e.g., through line 27) withdrawn from the system and if necessary, additional hydrogen can be added to the desired Maintain pressure in the system.
Sobald das den Reaktor 19 verlassende Kreislaufgas im wesentlichen die gleiche Schwefelkonzentration wie das eintretende Gas hat, wird die Temperatur des Katalysators innerhalb des Reaktionsgefäßes 19 vorzugsweise so reguliert, daß sie im oberen Teil des Reaktionsgefäßes etwa 260 bis 3150 C und im unteren Teil des Reaktionsgefäßes 246 bis 3020 C beträgt. Noch vorteilhafter ist es, die Temperaturen innerhalb der angegebenen Bereiche zu halten und den Kreislauf des Wasserstoff-Kohlenwasserstoff-Schwefel-Gas-Gemisches weitere 30 Minuten oder länger fortzusetzen. As soon as the cycle gas leaving the reactor 19 is essentially has the same sulfur concentration as the incoming gas, the temperature becomes of the catalyst within the reaction vessel 19 is preferably regulated so that they in the upper part of the reaction vessel about 260 to 3150 C and in the lower part of the reaction vessel is 246 to 3020 C. It is even more beneficial to keep the temperatures to keep within the specified ranges and the cycle of the hydrogen-hydrocarbon-sulfur-gas mixture continue for another 30 minutes or more.
Nunmehr ist der Katalysator sulfidiert, und das Hydrokrackverfahren kann eingeleitet werden. Das Abscheidersystem sollte dadurch wieder angeschlossen werden, daß man Ventil 23 in Leitung 22, Ventil 26 in Leitung 25 und Ventil 35 in Leitung 15 öffnet und Ventil 33 in Leitung 34 schließt. An diesem Punkt können weitere Mengen des Wasserstoff-Kohlenwasserstoff-Gemisches durch Leitung 13 dem System zugesetzt werden, da das kritische Kreislaufverfahren nur notwendig ist, bevor der Hydrierungs-Dehydrierungs-Bestandteil des Katalysators teilweise oder vollständig sulfidiert ist. Es wurde gefunden, daß die Anwesenheit beträchtlicher Mengen Kohlenwasserstoffe auf dem Katalysator vor dem Sulfidieren nur dann unerwünschte Temperaturerhöhungen verursacht, wenn die Hydrierungs-Dehydrierungs-Bestandteile in Form des Metalls oder Metalloxyds vorliegen. The catalyst is now sulfided, and so is the hydrocracking process can be initiated. The separator system should then be reconnected be that valve 23 in line 22, valve 26 in line 25 and valve 35 in Line 15 opens and valve 33 in line 34 closes. At this point you can add more Quantities of the hydrogen-hydrocarbon mixture are added through line 13 to the system as the critical cycle process is only necessary before the hydrogenation-dehydrogenation component of the catalyst is partially or completely sulfided. It was found that the presence of significant amounts of hydrocarbons on the catalyst sulphiding only causes undesirable temperature increases if the Hydrogenation-dehydrogenation constituents are in the form of the metal or metal oxide.
In dem System wird nun allmählich der gewünschte Arbeitsdruck eingestellt, der oberhalb 24,5 atü und normalerweise im Bereich von etwa 35 bis 175 atü liegt. Vorzugsweise wird das Sulfidierungsmittel weiter in der gleichen Konzentration wie vorher zugesetzt. The desired working pressure is now gradually set in the system, which is above 24.5 atmospheres and usually in the range of about 35 to 175 atmospheres. Preferably the sulfiding agent is further used in the same concentration as previously added.
Ebenso wird die Katalysatortemperatur auf die für die Reaktion erforderliche Höhe gebracht, welche normalerweise etwa 175 bis 3700 C beträgt. Eine zweckmäßige Ausgangstemperatur liegt zwischen etwa 204 und 3150 C. Während dieser Druck- und Temperaturregulierungen wird die Kreislaufführung des Wasserstoff-Schwefel-Gemisches fortgesetzt. Gegebenenfalls kann man den Druck im System aufheben, um das Wasserstoff-Schwefel-Gemisch zu entfernen, doch ist dies nicht unbedingt notwendig.Likewise, the catalyst temperature is set to the for the Reaction brought required height, which is usually about 175 to 3700 ° C. A suitable starting temperature is between about 204 and 3150 C. During This pressure and temperature regulation is the cycle of the hydrogen-sulfur mixture continued. If necessary, you can release the pressure in the system to release the hydrogen-sulfur mixture to remove, but it is not absolutely necessary.
Die Beschickung wird nun mit einer verhältnismäßig niedrigen Raumgeschwindigkeit durch Leitung 10 durch das offene Ventil 11 eingeführt. Teile dieser Anfangsbeschickung werden von dem Katalysator absorbiert und bewirken eine Temperatursteigerung. The feed is now at a relatively low space velocity introduced through line 10 through the open valve 11. Parts of this initial charge are absorbed by the catalyst and cause an increase in temperature.
Sobald der Absorptionsvorgang abgeschlossen ist, kann die Beschickungsgeschwindigkeit zum Reakfionsgefäß gesteigert werden, während die gewünschten Reaktionstemperaturen und -drücke beibehalten werden. Die Sulfidierung in situ und das Einleitungsverfahren sind nun beendet.As soon as the absorption process is complete, the loading speed can be adjusted to be increased to the reaction vessel while the desired reaction temperatures and pressures are maintained. In situ sulphidation and the initiation process are now finished.
Die Reihenfolge der Arbeitsgänge vor der eigentlichen Zuführung des Sulfids, wobei das System mit einem inerten Gas gereinigt und anschließend der Katalysator gereinigt und auf eine Temperatur von etwa 175 bis 3150 C mit einem erhitzten gasförmigen Gemisch erhitzt wird, welches Wasserstoff und etwa 2 bis 25 Volumprozent C3- und leichtere Kohlenwasserstoffe enthält, kann innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung wie folgt modifiziert werden: Das anfängliche Reinigen von sauerstoffhaltigen Gasen und Flüssigkeiten mit dem inerten Gas erfolgt auf die oben beschriebene Weise. Anstatt jedoch den Katalysator vollständig mit dem gasförmigen Wasserstoff-Kohlenwasserstoff-Gemisch zu erhitzen, kann man den Katalysator teilweise oder vollständig mit einem inerten Gas auf eine Temperatur zwischen 175 und 3150 C erhitzen. Durch Einführung eines trockenen, erhitzten, inerten Gases in die Reaktionszone 19 wird der Katalysator auf eine Temperatur innerhalb dieses Bereichs, vorzugsweise zwischen etwa 204 und 2600 C, erhitzt. Als inertes Gas kann das gleiche wie in der vorhergehenden Reinigungsstufe für die Sauerstoffverbindung verwendet werden, und diese Stufe läßt sich auch mit dem oben beschriebenen Erhitzungsvorgang kombinieren. Zwar kann die Erhitzungsstufe bei jedem Druck durchgeführt werden, doch sollte der Druck verhältnismäßig niedrig sein, z. B. unter 14 atü und vorzugsweise bei 1,75 bis 7 atü liegen. The sequence of operations before the actual feeding of the Sulphide, the system being cleaned with an inert gas and then the catalyst cleaned and heated to a temperature of about 175 to 3150 C with a gaseous Mixture is heated, which hydrogen and about 2 to 25 percent by volume C3 and Containing lighter hydrocarbons can be within the scope of the present Invention can be modified as follows: The initial cleaning of oxygen-containing Gases and liquids with the inert gas are carried out in the manner described above. Instead, however, the catalyst completely with the gaseous hydrogen-hydrocarbon mixture to heat, you can partially or completely with an inert catalyst Heat the gas to a temperature between 175 and 3150 C. By introducing a dry, heated, inert gas in the reaction zone 19 becomes the catalyst to a temperature within this range, preferably between about 204 and 2600 C, heated. The inert gas can be the same as in the previous purification step can be used for the oxygen compound, and this stage can also be used with combine with the heating process described above. Although the heating level be done at each print, but the pressure should be relatively low be e.g. B. below 14 atmospheres and preferably 1.75 to 7 atmospheres.
Während des anfänglichen Erhitzens des Katalysators muß darauf geachtet werden, daß aus den gleichen wie oben beschriebenen Gründen kein Wasser bei Temperaturen unter etwa 1200 C mit dem Katalysator in Berührung kommt. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform, in welcher der Katalysator durch ein inertes Gas auf den gewünschten Bereich erhitzt wird, läßt sich die Wasserbildung bei Temperaturen unter etwa 1200 C auf zwei Arten vermeiden. Die eine Methode besteht darin, daß man das erste Erhitzen mit trockenem, inertem Gas durchführt, das einmal durch das System geleitet, d. h. nicht wieder im Kreislauf dem Reaktionsgefäß zugeführt wird. Bei diesem Verfahren wird das trockene, inerte Gas durch die Leitungen 13 und 16 in den Ofen 17 geführt, in welchem das Gas auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird. Danach strömt das nun erhitzte Gas durch Leitungen 18 und 12, Reaktionszone 19, Leitungen 21, 34 und durch Lei- tung 27 aus dem System heraus. Dieser Einmaldurchgang wird so lange fortgesetzt, bis die Katalysatortemperatur mindestens 1200 C erreicht hat. Care must be taken during the initial heating of the catalyst be that for the same reasons as described above, no water at temperatures comes into contact with the catalyst below about 1200 C. With this modified Embodiment in which the catalyst by an inert gas to the desired When the area is heated, water formation can occur at temperatures below about 1200 Avoid C in two ways. One method is to do the first heating with dry, inert gas passed once through the system, d. H. is not fed back into the circuit in the reaction vessel. In this procedure the dry, inert gas is passed through the lines 13 and 16 into the furnace 17, in which the gas is heated to the desired temperature. Then it flows now heated gas through lines 18 and 12, reaction zone 19, lines 21, 34 and through lead device 27 out of the system. This single pass will be continued as long as until the catalyst temperature has reached at least 1200 C.
Eine andere Möglichkeit, um zu verhindern, daß das in der vorhergehenden Heizstufe entstandene Wasser in Kontakt mit dem Katalysator gerät, besteht darin, daß man den Katalysator mit einem anfangs trockenen, inerten Gas erhitzt und dieses dann bei seinem Kreislauf zurück durch das System zumindestens teilweise trocknet, z. B. mittels der oben beschriebenen Trockenvorrichtung 40. Another way to prevent that in the previous one Water that comes into contact with the catalytic converter, consists of: that the catalyst is heated with an initially dry, inert gas and this then at least partially dries during its cycle back through the system, z. B. by means of the drying device 40 described above.
Nachdem die Katalysatortemperatur durch anfängliches oder vorhergehendes Erhitzen etwa 1200 C erreicht hat, wird die Katalysatortemperatur durch weiteren Kontakt mit dem inerten Gas auf einen Bereich zwischen 175 und 3150 C gesteigert. Dieses Erhitzen läßt sich durch einmaligen Durchgang des erhitzten inerten Gases oder durch dessen Kreislaufführung durch das System erreichen. Die zweite Methode wird bevorzugt, da eine anschließende Stufe, bei der ein Gas-Katalysator-Kontakt durchgeführt wird, nur bei einer Kreislaufführung erfolgen kann. After the catalyst temperature by initial or previous Heating has reached about 1200 C, the catalyst temperature is increased by further Contact with the inert gas increased to a range between 175 and 3150 C. This heating can be achieved by a single passage of the heated inert gas or by circulating it through the system. The second method is preferred as a subsequent stage involving gas-catalyst contact is carried out, can only be done with a circulation.
Während der Katalysator durch das inerte Gas auf eine Temperatur im Bereich von etwa 175 bis 3150 C erhitzt wird, wird das erhitzte gasförmige Gemisch, welches Wasserstoff und etwa 2 bis 25 Volumprozent C3- und leichtere Kohlenwasserstoffe enthält, in das System geleitet, so daß mindestens ein größerer Teil des inerten Gases innerhalb des Systems ersetzt wird, während gleichzeitig die Katalysatortemperatur im Bereich von etwa 175 bis 3150 C gehalten wird. Vorzugsweise wird im wesentlichen das gesamte inerte Gas aus der Reaktionszone und den angeschlossenen Leitungen ausgetrieben. During the catalyst through the inert gas to a temperature is heated in the range of about 175 to 3150 C, the heated gaseous mixture, which is hydrogen and about 2 to 25 percent by volume C3 and lighter hydrocarbons contains, passed into the system, so that at least a larger part of the inert Gas within the system is replaced while maintaining the catalyst temperature is maintained in the range of about 175 to 3150 ° C. Preferably is essentially expelled all of the inert gas from the reaction zone and the connected lines.
Das in das System eintretende gasförmige Wasserstoff-Kohlenwasserstoff-Gemisch muß genau auf die gleiche kritische Weise gehandhabt werden, wie oben bei der anderen Ausführungsform ausführlich beschrieben wurde. Es ist daher notwendig, daß dieses gasförmige Wasserstoff - Kohlenwasserstoff - Gemisch nur im Kreislauf und nicht in einem einmaligen Durchgang angewendet wird. Sobald der Katalysator die gewünschte Temperatur aufweist und mindestens ein größerer Teil des inerten Gases aus dem System ausgetrieben ist, wird die Sulfidierungsstufe eingeleitet und genau auf die oben beschriebene Weise durchgeführt. The gaseous hydrogen-hydrocarbon mixture entering the system must be handled in exactly the same critical way as the other above Embodiment has been described in detail. It is therefore necessary that this gaseous hydrogen - hydrocarbon mixture only in the circuit and not is applied in a single pass. Once the catalyst is the desired Has temperature and at least a major part of the inert gas from the system is driven out, the sulfidation stage is initiated and precisely to the above described manner carried out.
Die Notwendigkeit für eine Anwendung der kombinierten Sulfidierungs- und Einleitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich am besten durch zwei verschiedene industrielle Sulfidierungs-und Einleitungsversuche in einer Hydrokrackanlage zeigen. Bei der Durchführung des ersten Versuches wurde ein wasserstoffhaltiges Abgas aus einer katalytischen Reformierungsanlage verwendet. Dieses Gas enthielt im Durchschnitt etwa 85 0/o Wasserstoff, während der Rest aus anderen Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich solchen mit 3 Kohlenwasserstoffatomen und leichteren Kohlenwasserstoffen bestand. Bei allen Katalysatorerhitzungsstufen wurde dieses Abgas aus der Reformierungsanlage in den Ofen 17 und dann durch das System geleitet und anschließend ohne Kreislaufführung durch Leitung 27 entfernt. Das Erhitzen wurde bis zu etwa 3020 C durchgeführt, und es wurden Versuche unternommen, um diese Temperatur zu halten. Es wurde jedoch beobachtet, daß die Katalysatortemperatur rasch zu steigen begann und innerhalb einer kurzen Zeit 3700 C überstieg. Bevor die Temperatur dadurch reguliert werden konnte, daß man sowohl das Erhitzen der Beschickung für das Reaktionsgefäß als auch des wasserstoffhaltigen Gases einstellte, hatte der Katalysator Temperaturen über 5700 C erreicht, und die Temperatur stieg noch weiter. Diese Temperaturerhöhung war selbstverständlich von großem Nachteil; sie wird wahrscheinlich durch das Hydrokracken der C3 +-Bestandteile in dem Wasserstoff aus der Reformierungsanlage verursacht, welche von dem Katalysator absorbiert wurden und wegen des einmaligen Durchgangs ständig dem Reaktionsgefäß neu zugeführt wurden. Bei der nach der vorliegenden Erfindung beschriebenen Reihenfolge, d. h. bei Kreislaufführung des Wasserstoff-Kohlenwasserstoff-Gemisches (7 Volumprozent C3-) während des Erhitzens, trat keine derartige Temperaturerhöhung ein. The need for an application of the combined sulphidation and initiation method according to the present invention is best passed through two different industrial sulphidation and discharge experiments in a hydrocracking plant demonstrate. When the first experiment was carried out, a hydrogen-containing Used exhaust gas from a catalytic reformer. This gas contained on average about 85% hydrogen, while the remainder consists of other hydrocarbons, mainly those with 3 hydrocarbons and lighter hydrocarbons duration. At all catalyst heating stages, this exhaust gas was from the reforming plant into the furnace 17 and then through the system and then without recirculation through line 27 removed. Heating was carried out up to about 3020 C, and attempts have been made to maintain this temperature. However, it has been observed that the catalyst temperature began to rise rapidly and within exceeded 3700 C for a short time. Before the temperature can be regulated by it could both heating the feed to the reaction vessel and of the hydrogen-containing gas stopped, the catalyst had temperatures above Reached 5700 C, and the temperature continued to rise. This temperature increase was of course a great disadvantage; it is likely due to hydrocracking the C3 + components in the hydrogen produced by the reformer, which were absorbed by the catalyst and because of the single pass were constantly fed anew to the reaction vessel. In the case of the present invention described sequence, d. H. when the hydrogen-hydrocarbon mixture is recycled (7 percent by volume C3-) during heating, no such temperature rise occurred a.
Das erfindungsgemäße Sulfidierungsverfahren wurde insbesondere im Zusammenhang mit dem bei Hydrokrackverfahren verwendeten Katalysator beschrieben. The sulfidation process according to the invention was in particular in In relation to the catalyst used in hydrocracking processes.
Obwohl die Sulfidierung in situ und das Einleitungsverfahren vorzugsweise bei einem derartigen Verfahren Anwendung finden, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich auch zur Sulfidierung jedes Katalysators verwenden, welcher Nickel und/oder Cobaltmetalle und/oder -oxyde enthält.Although the in situ sulfidation and the induction process are preferred in such a method can be used, the inventive Of course, the process can also be used for the sulphidation of any catalyst, which contains nickel and / or cobalt metals and / or oxides.
Außerdem kann man das Verfahren sowohl bei frischen als auch verbrauchten Katalysatoren verwenden, die z. B. durch Kontakt mit einem sauerstofThaltigen Gas regeneriert wurden.In addition, the process can be used on both fresh and consumed Use catalysts z. B. by contact with an oxygen-containing gas have been regenerated.
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KR100841837B1 (en) | 2001-02-08 | 2008-06-27 | 캐털리틱 디스틸레이션 테크놀로지스 | Process for sulfiding catalyst in a column |
Also Published As
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