DD291252A5

DD291252A5 - Katalysatorformkörper für die Abscheidung von anorganischenVerunreinigungen

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Publication number: DD291252A5
Authority: DD
Publication date: 1991-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft Katalysatorformkörper für die Abscheidung anorganischer Verunreinigungen bei Hydroraffinationsverfahren, die aus porösen Aluminiumoxidkomponenten und Hydriermetallverbindungen bestehen und ein dreiarmiges Querschnittsprofil mit einem umschreibenden Durchmesser von 1,5 bis 3,4 mm besitzen. Diese Formkörper sind erfindungsgemäî um die Längsachse mit einem Steigungswinkel von 65 bis 72 Grad schraubenförmig bei einem Verhältnis der Katalysatorformkörperlänge zur Steigungshöhe von 0,3 bis 0,6 verdreht. Das Produkt aus umschreiben dem Durchmesser und dem Verhältnis von geometrischer Oberfläche zu geometrischen Volumen weist Werte von 8,5 bis 13 auf.{Katalysatorformkörper; Abscheidung; Verunreinigungen; anorganisch; Drehung; Längsachse; Steigungswinke}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Katalysatorformkörper für die Abscheidung von anorganischen Verunreinigungen bei der Hydroraffination, die als Schutz- und/oder Übergangskatalysatorbett zur verbesserten Abscheidung anorganischer Verunreinigungen eingesetzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Beim Festbetthydroraffinationsverfahren unter Verwendung teilchenförmiger Katalysatoren, die eine Kombination einer Verbindung der Vl. Nebengruppe des PSE und eine Verbindung der Eisengruppe auf einem porösen Oxid enthalten, lagern sich in der oberen Schicht des Katalysatorbetts während des Betriebs anorganische Verunreinigungen ab, die zusammen mit wasserstoffarmen Kohlenwasserstoffen allmählich eine feste Kruste bilden und die Durchlässigkeit so weit verschlechtern, daß sich ein hoher Differenzdruck in der Anlage ergibt, der zum Abstellen der Anlage zwingt. Die Verunreinigungen können durch Korrosion und Erosion der Anlagenteile entstehen und vom Kohlenwasserstoffstrom bis ins Katalysatorbett transportiert werden, oder sie stammen aus dem Kohlenwasserstofföl, das anorganische Inhaltsstoffe in Form von kolloid-dispersen Teilchen oder als gelöste metallorganische Verbindungen enthalten kann. Der überwiegende Teil besteht aus Eisensulfid (FeS₂), einem Anlagenkorrosionsprodukt, das infolge katalytischer Wirkung die Abscheidung der im Öl enthaltenen Verbindungen, wie die des Arsens, Nickels oder Vanadiums fördern kann und somit die Verdichtung beschleunigt.

Zur besseren Verteilung und Aufnahme des anorganischen Schmutzes wurden Hohlstrangkatalysatorformkörper entwickelt (DD-PS 111926; K. Becker, Chem. Techn., 29 [1977] 141). Damit konnte schon eine deutliche Laufzeitverlängerung der Katalysatorbefüllung erzielt werden. Dennoch haben Hohlstrangformlinge noch Nachteile. Die Strömung wird im inneren Kanal des Formiings verlangsamt, und aufgrund dessen lagern sich dort bevorzugt die Verunreinigungen ab, bis der innere Kanal verstopft ist. Danach werden die weiteren ankommenden Schmutzteilchen cuf das darunter liegende Katalysatorbett mit meist kleinen Katalysatorteilchen gespült, die wiederum wie ein Filter wirken und den das Hohlstrangkatalysatorbett durchströmenden Staub in einer dünnen Schicht im oberen Teil aufnehmen. Sobald das geschieht, baut sich wiederum ein hoher Differenzdruck auf.

Weiterhin besitzt der Hohlstrangformling keine besc nders hohe Wirksamkeit bei der Raffination, weil er nur eine kleine geometrische Oberfläche besitzt und das Kohlenwasserstofföl das Bett aus Hohlstrangformlingen schnell durchströmt. Es sind Katalysatorformen vorgeschlagen werden, die eine größere geometrische Oberfläche aufweisen und somit wirksamer sein könnten.

Modifizierte Hohlstrangformlinge werden in der SU-PS 526381 beschrieben. Das Profil besteht aus einem hohlen Kern und vier oder mehr Erhebungen. Andere modifizierte Hohlstränge werden in der US-PS 4510263 (vgl. auch CJ. Pereira u.a., Applied Catalysis 42 [1988] 47-60) beschrieben. Diese als Minilith bezeichneten Katalysatorformkörper mit Wagenradprofil besitzen wie alle Hohlstränge den Nachteil, daß während des Einsatzes infolge der verlangsamten Strömung sich die inneren Kanäle bald zusetzen oder zukoken und danach nur noch die äußeren Oberflächen katalytisch genutzt werden können. Außerdem ist die Herstellung dieser modifizierten Hohlstrangformkörper relativ aufwendig und materialintensiv.

Profilierte Formkörper werden als Hydroraffinationskatalysatoren in großem Umfange technisch genutzt, z. B. sol no mit KleeblattprofU (vgl. K. Becker u.a., Chem. Techn. 34 (1882] 421) oder Wirbelprofil (DD-PS 207464). Diese besitzen auch hohe Wirksamkeit, insbesondere wenn sie kleindimensioniert (1 bis 1,6mm umschreibender Durchmesser) sind. Allerdings haben sie den Nachteil, daß die Profilarme der Formlinge In der Schüttung Ineinandergreifen und so der Lüekenvolumenantell für die Aufnahme von Schmutz gering bleibt. Diese hier unerwünschte Verdichtung, die ein Lückenvolumenantaii von über 50% kaum suläßt, soll mit Katalyeatorformkörpern verhindert werden, bei denen das Ineinandergreifen der Profilteile in der Schüttung nicht erfolgt. In der GB-PS 2193907 und der UE-OS 3141942 werden solche Katalysatorformen beschrieben, bei denen die Breite der Erhebungen größer Ist als die Breite der Lilngsvertiefungen. Abgeseher· iavon, daß die Herstellung solcher Formkörper kompliziert ist, kann man bestimmte Größen der Formlinge nicht unterschreiten, weil sie dann zerbrechen. Die Festigkeit läßt zu wünscheh übrig, und die Wirksamkeit ist zu gering.

in EP13980 werden Katalysatoren beschrieben, die die Form eines gewundenen Doppelzylinders haben, wobei der Steigungswinkel alpha 40 bis 45° gemäß Fig. 1 a beträgt. Ein Nachteil des gewundenen Doppelzylinders besteht darin, daß die infolge des kleinen Steigungswinkels und der stark abgerundeten Form die Flüssigkeit vom Katalysator schnell abtropft bzw. von einem Formling zum anderen relativ schnell transportiert wird. Dadurch wird das Fließen der Flüssigkeit in Längsrichtung vermindert, so daß der zurückgelegte Weg der Flüssigkeitsmoleküie in der Katalysatorschicht gering ist, was sich negativ auf die Rückhaltezeit im Katalysatorbett auswirkt. Somit kann man nicht die gewünschten Umwandlungstiefen erzielen. Das EP 218147 beschreibt polylobale (drei- und vierblättrige) Querschnittsprofilextrudate, die um ihre Längsachse mit einem Steigungswinkel von 50° gewunden sind. Mit dieser Form können Vorteile erzielt werden, wenn Druckveriustprobleme im Reaktor auftreten. Dennoch konnten bedeutende Nachteile nicht überwunden werden.

Das betrifft die Meniskusbildung in den Vertiefungen zwischen den Kreisabschnitten des Profils. Dadurch fließt die Flüssigkeit vorzugsweise in vorgebildeten Rinnen und tropft vom Formling vorzeitig ab, so daß das Rückhaltevermögen vermindert ist. Als verbssserungswürdige Eigenschaften der bekannten Katalysatorformen sind zu nennen:

- Verbesserung der Herstellbarkeit

- Verbesserung der mechanischen Stabilität ~ hydrodynamisches Verhalten

- Verbesserung der katalytischen Wirksamkeit

- Verbesserung des Aufnahmevermögens für Schmutz und Erhaltung der Durchlässigkeit während des Betriebs.

Die Auswirkungen der Katalysatorgestalt auf alle diese Größen sind bisher nicht vorhersehbar, so daß keine Mörjlichkeit besteht, die optimale Katalysatorform für den jeweiligen Anwendungsfall vorherzuberechnen (vgl. H. Spindler, G. Vojta, P. Birke; Vortrag zum XXII. Jahrestreffen der Katalytiker der DDR, Schloß Reinhardsbrunn 29.-31.3.1989, Tagungsbericht S. 21).

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Katalysatorformkörper vorzuschlagen, der bei der Abscheidung von anorganischen Verbindungen im Hydroraffinationsprozeß aufgrund verbesserter Eigenschaften effektiver arbeitet als die bisher bekannten Katalysatorformen und die Standzeit der Katalysatorfüllungen wesentlich verlängert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Katalysatorformkörper zu entwickeln, der in einfacher Weise mit hoher mechanischer Stabilität hergestellt werden kann und bei gutem hydrodynamischen Verhalten ein > erhöhte Wirksamkeit bezüglich katalytischer Aktivität, Verbesserung des Schmutzaufnahmevermögens und Erhaltung der Durchlässigkeit, ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch einen Katalysatorformkörper gelöst, der aus einer porösen Aluminiumoxidkomponente und sulfidischen Hydriermetallverbindungen besteht und ein dreiarmiges Querschnittsprofil mit einem umschreibenden Durchmesser von 1,5 bis 3,4 mm besitzt, und dessen Arme um den inneren Kern des Festkörpers gleichmäßig verteilt sind und nicht in die Aussparungen eines benachbarten Formkörpers eingreifen. Erfindungsgemäß ist das Profil um seine Längsachse mit einem Steigungswinkel α von 65 bis 72° schraubenförmig verdreht, das Verhältnis der Katalysatorformkörperlänge zur Steigungshöhe beträgt 0,3 bis 0,6 und das Produkt aus umschreibendem Durchmesser und dem Verhältnis von geometrischer Oberfläche zu geometrischem Volumen (d §) nimmt Werte von 9,5 bis 13 an.

Die Verdrehung des Profils um seine Landau! ije kann rechts- oder linkssinnig sein, wobei die gleichen Effekte eintreten.

Das bei den* erfindungsgemäßen Formkörper zur Anwendung kommende Profil besteht aus drei Armen, die um einen zentralen Kern gleichmäßig angeordnet und durch konkave Bogen miteinander verbunden sind, z.B. das sogenannte Wirbelprofil, wie es in der DD-PS 218736 beschrieben wurde. Beispiele für Profile, die für den erfindungsgemäßen Formkörper verwendet werden, zeigt BiIdL

Dabei bedeuten:

r = Radius des zentralen Kreises

R = Radius des schneidenden Kreises

E ~ Auslenkung (Exzentrizität des schneidenden Kreises).

Aus diesen Angaben und dem Steigungswinkel lassen sich die geometrische Oberfläche und das geometrische Volumen der Katalysatorformkörper berechnen.

Der Steigungswinkel errechnet sich nach der Formel

alpha = arc tan -—— j π· α

wobei h die Höhe einer volion Umdrehung des Profils um die Längsachse ist und d der umschreibende Durchmesser des Profils, wenn man einen Kreis um die drei äußeren Punkte legt, darstellt. ' .

Kleinere Winkel als 65" sind bei Formungen des hler beanspruchten umschreibenden Durchmesser wonlger geeignet, da durch die Verkürzung einer Umdrehung ähnlich wie bei don Katalysatorfornikörporn des EP13980 und des EP 218147 die Flüssigkeit vom Katalysatorformling durch die Rinnen zusammenläuft und abtropft. Infolge des erfindungsgemäß angewendeten Steigungswinkels verteilt sich die Kohlenwassarstoffflüssigkeit gleichmäßig als Ölfilm auf dem Katalysatorformling und geht in Richtung der Schwerkraft auf den nächsten Formling über. Man vermeidet durch das erfindungsgemäße Profil und die spezielle Verdrehung um die Längsachse auch die Bildung von Tropfen.

^s ergibt sich trotz des hohen Lückenvolumens ein größeres Rückhaltevermögen des Öls am Katalysator, ein besserer Austausch .wischen der wasserstoffreichen Gasphase und der flüssigen ölphase, eine längere Verweilzeit der ölmoleküle am Katalysatorkorn und damit mehr Reaktionsmöglichkeiten und günstigere Reaktionsbedingungen. Die Vereinheitlichung der Reaktionsbedingungen im Katalysatorbett führt zu einem höheren Umsatz als bei Katalysatoren gemäß Stand der Technik. Infolge des Gehalts an hydrieraktiven Komponenten ist der Katalysator in der Lage zu entschwefeln, aber auch zu demetaliisieren und anorganische Schwermetallverbindungen aufzunehmen. Je nach Charakter der anorganischen Verbindungen im Kohlenwasserstofföl scheiden sich die Metallverbindungen vorzugsweise im Lückenvolumen oder im Katalysatorkorn ab. Die kolloid-dispersen Verunreinigungen durch Eisenverbindungen sowie Aschebestandteile lagern sich im Lückenvolumen ab. Der erfindungsgemäße Katalysator hat dafür eine hohe Kapazität, da das Lückenvolumen zwischen etwa 50 und 60% beträgt und die Verschmutzungen über eine längere Strecke im Katalysatorbett eingelagert werden. Infolge der günstigen Reaktionsmöglichkeiten am erfindungsgemäßen Katalysator ist die Abscheidung von Metallen im Katalysatorkorn ebenfalls günstiger als an Demetallisierungskatalysatoren des bekannten Typs, wenn die Anforderungen an die Porenverteilung und Textur zusätzlich erfüllt sind.

Die vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Katalysators hängen weiterhin von der Einhaltung des Verhältnisses von Katalysatorformkörperlänge zu Steigungshöhe ab. Bei Unterschreitung des unteren geforderten Wertes treten die Effekte der Verdrillung nicht mehr in Erscheinung. Bei Überschreitung des oberen Wertes sind die Formkörper zu lang und verursachen Unregelmäßigkeiten in der Schüttung.

Von besonderer Bedeutung ist auch das Produkt aus umschreibendem Durchmesser und dem Verhältnis von geometrischer Oberfläche zu geometrischem Volumen (d · §). Dieser Wert zeigt unabhängig vom Formlingsdurchmesser die Fähigkeit des Katalysators an, den Ölfilm auf der Oberfläche zu verteilen und somit für eine gleichmäßige Verteilung der anorganischen Verunreinigungen im Katalysatorbett und im -formling zu sorgen. Die bisher verwendeten Katalysatoren ließen größere d §-Werte als 8,3 nicht zu, wenn das Lückenvolumen 50% erreicht oder unterschreitet. Aus Herstellungs- und Festigkeitsgründen kann ein d · °-Wert über 13 nicht überschritten werden.

Die nachfolgende Tabelle zeigt, welche Werte d · ° die Katalysatoren annehmen können und welches Lückenvolumen in der Schüttung erzielt wird.

Katalysatorform	d-9	Lückenvolumen in %
Hohlstrang	7	55
Wirbelstrang	8,5-13	48
Formling nach
• GB-PS 2193907	8,0-8,3
β DE-OS 3141942	8,0-8,3
• EP13980	7,5	ca. 50
• EP218147
-3b!äftrig	6,82
-4blättrig	7,8
erfindungsgemäß	8,5-13	50-60

Die nicht verdrillten Wirbelstränge können zwar einen ebenso hohen d · v-Wert wie der erfindungsgemäße Katalysator aufweisen. Sie sind aber weniger wirksam bei der Demetallisierung infolge geringerer Aktivität und infolge des geringeren Lückenvolumens auch weniger aufnahmefähig für Schmutz im Katalysatorbett.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Schüttung des erfindungsgemäßen Katalysators sehr geringe Differenzdrücke ergibt, die noch deutlich niedriger als bei den Kleebiattformen des EP 218147 ist.

Die Einstellung des Lückenvolumens auf Wertes zwischen 50 und etwa 60% ist zum einen durch die Wahl des Profils und/oder durch die Länge der Formlinge, aber auch dadurch möglich, daß man Formlingsgemenge aus rechts- und linkssinnig verdrehten Profilsträngen einsetzt. Bei letzterer vorteilhafter Ausführung erhält man besonders hohe Lückenvolumina zur Aufnahme von Schmutz.

Vorzugsweise Zusammensetzungen sind Katalysatorformkörper der erfindungsgemäßen Art mit 10% (jeweils in Masseanteilen) Nickel als Nickeloxid, 8% Molybdän(VI)-oxid sowie Gamma-Aluminiumoxid mit 2% Siliziumdioxid. Der Katalysator besitzt eine für Hydroraffinationskatalysatoren übliche Porenverteilung, z.B. mit einem Gesamtporenvolumen von 0,50cm³/g, wobei der größte Anteil von Poren auf solche mit einem Radius von etwa 3 nm fallen und ein kleinerer Anteil (z. B. 20%) auf Übergangs- und Makroporen mit Radien von über 10 nm.

Ein solcher Katalysator wird beispielsweise als Übergangskatalysator und Schutzkontakt zwischen einer Schicht aus Hohlstrangformlingen und kleinen Wirbelstrangformlingen bei der Hydroraffination von Dieselkraftstofffraktionen eingesetzt.

Infolge des hohen Nickelgehalts fängt der Katalysator besonders Arsenverbindungen ab und schützt so das Hauptkatalysatorbett aus kleinen Formungen vor Vergiftung.

Eine andere₍vorzugsweiso Katalysatot zusammensetzung besteht aus 4% (in Masseanteilen) Nickel als Nickeloxid, 20% Molybdän(VI)-oxid sowie gamma-Aluminlumoxid mit 2% Siliziumdioxid. Dieser Katalysator hat vorzugsweise Poren im Radienbereich von 3 bis 7nm und wenig (z.B. 10% des Qssamtporenvolumens) größere Poren. Der Katalysator (z.B. mit umschreibenden Durchmesser von 2,5mm) eignet sich als Übergangskatalysator zwischen einem Schutzkatalysator in Form von Hohlsträngen (5mm Außendurchmesser) und dem Hauptkatalysatorbett aus kleinen Wirbelsträngen (1,7 mm Durchmesser). Die Katalysatorschicht aus den erfindungsgemäßen Formungen verlängert die Laufzeit der Katalysatorcharge durch die bessere Verteilung von Schmutz um ca. 30%.

Der Katalysatorformkörper kann auch eine Aluminiumoxidkomponente enthalten, die ein Porenvolumen von mindestens 0,20cmVg im Porenradlenbereich von 7,5 bis 50 nm besitzt. Daneben enthält er wahlweise auch Poren mit Radien von 3 bis 7,5 nm. Er enthält sulfidische Hydriermetallverbindungen, z. B. des Nickels und des Molybdäns oder solche des Kobalts, Wolframs, Vanadiums, Eisens, Chroms u.a. Eine typische Zusammensetzuno ist z.B. in Masseanteilen 1,5% Nickel und 7% Molybdän(VI)-oxid. Dieser Katalysator eignet sich insbesondere zur Demetallisierung von metallhaltigen Erdölfraktionen und wird vor das Hauptkatalysatorbett geschaltet.

Ausftihrungsbelsptele

Beispiel 1

In einem Wirbelmischer wurden folgende Ausgangsmaterialien gemischt:

110kg einer Böhmittonerde (2% eingefälltes SiO₂), die in einer Rohrschwingmühle mit zylindrischen Mahlkörpern auf eine Feinheit gemahlen wurde, die einen 100%igen Durchgang durch ein 10000er Maschensieb (0,063 mm Maschenweite) gestattete, 68kg Nickel{ll)-sulfat-Heptahydrat, 11 kg Molybdän(VI)-oxid, bezogen auf Glührückstand bei 45O⁰C, gemahlen.

Das Nickelsulfat wurde zuvor In 60! Wasser gelöst. Nach Zugabe von 20! Ammoniaklösung (ca. 20%ig) wurde das Gemenge 15 Minuten intensiv gemischt und anschließend durch Zugabe von weiterer Ammoniaklösung und Wasser eine Konsistenz eingestellt, die infolge der Plastizität der Masse die Formgebung in einer Schneckenstrangpresse gestattete. Zur Formgebung wurde die Masse durch eine Düsenplatte gedrückt, deren Düsen das Profil und die Gestalt des gewünschten austretenden Stranges hatten. Die Düsen waren aus Polyamid-6 durch Spritzguß gefertigt. Die Düseninnenwandung hatte eine I isonders hohe Oberflächengüte, deren Rauhtiefe nur cn. 1 Mikrometer betrug. Die austretenden Extrudate wurden nach Austritt auf eine Länge abgeschnitten, die etwa dem drei- bis fünffachen Durchmesser entsprach. Zum Abschneiden wurden feine Stahldrähte verwendet, die direkt hinter der Dösenplatte während des Extrusionsvorganges hin- und herbewegt wurden.

Die Formlinge wurden bei 100 bis 12O⁰C getrocknet und bei 450 bis 500⁰C geglüht. Die Katalysatorzusammensetzung war

in Masseanteilen:	10%	bezogen auf den
Ni	8%	Glührück&iaiid
MdO₃	2,1 %	bei 500Χ/3η
SiO₂	0,1%
Na₂O	100,0%
AI₂O₃ zu

Durch Einsatz verschiedener Düsen wurden verschiedenartige erfindungsgemäße Katalysatorformkörper erzeugt. Die Profile dor Extrudate sind in Bild 1 dargestellt.

Durch den Einsatz verschiedener Düsen konnten Formlinge mit den Abmessungen erzeugt werden, die in der Tabelle 1 zusammengestellt sind. Zum Vergleich wurden auch Extrudate mit Wirbelprofil ohne Verdrehung (90°) mit umschreibendem Durchmesser von 3mm sowie Extrudate mit verdrehtem vierblättrigem Kleeblattprofil gemäß EP 218147 mit umschreibendem Durchmesser von 3mm hergestellt. Die Festigkeit der Extrudate warfürtechnifcheZwecke ausreichend. Die erfindungsgemäßen Katalysatorformkörper wiesen grundsätzlich Abriebfestigkeiten von 98% und besser auf.

Vergleich der Luckenvolumina:

erfindungsgemäßer Katalysator 12 68%

Extrudat mit Wirbelprofil ohne Verdrehung 50%

ExtrudatnachEP218147 50%.

Der erfindungsgemäße Katalysator besitzt gegenüber den Vergleichskatalysatoren ein höheres Lückenvolumen zur Aufnahme von Schmutz und eine bessere Durchlässigkeit in der Katalysatorschüttung.

Beispiel 2

150 kg dergleichen Böhmittonerde wie in Beispiel 1 wurden in einem Wirbelmischer mit soviel Wasser vermischt, daß eine extrudierbare Masse entstand. Zur Peptisation und Plastifizierung wurde noch 0,5155%ipe Salpetersäure zugegeben und dieser Ansatz im Wirbelmischer 15 Minuten intensiv mechanisch bearbeitet. Die erhaltene Masse wurde in einer Einschneckenstrangpresse geformt, indem sie durch Düsen aus spritzgegossenem Polyamid-6 gedrückt wurden. Als Düsen wurden dieselben eingesetzt, mit denen Katalysator 12 des Beispiels 1 erhalten wurde. Nach dem Trocknen bei 120°C und dem Glühen bei 600°C wurden Formlinge erhalten, die den Kenndaten des Katalysators 12 in Beispiel 1 entsprachen.

Diese Formlinge wurden zuerst mit einer salpetersauren, Aluminiumnitrat enthaltenden Lösung überstehend getränkt, nach Ablassen der Tränklösung mit 400⁰C heißer Luft kalziniert und anschließend mit einer Lösung von Ammoniummolybdat und Ammoniumfluorid getränkt und nach Ablassen der übrig bleibenden Lösung bei 300⁰C nochmals thermisch nachbehandelt.

Konzentrationen der Tränklösung:

Für die I.Tränkung:

Ni in g/l 70

AI₂O₃ in g/l 23,4

HNO₃ in g/l 30

Für die 2.Tränkung (Temperatur der Tränklösung eo°C): MoO₃ in g/l 330

Fing/l ., 66

NH₃ in g/l 50 {ermittelt durch Titration gegen Methylorange)

Es wurde ein Katalysator mit folgender Zusammensetzung erhalten (in Masseanteilen): Ni 4%

MoO₃ 20%

F 4%

SiO₂ 1,3%

AI₂O₃ zu 100,0%

Zum Vergleich wurden Extrudate mit verdrehtem, vierblättrigen Kleeblattprofil gemäß EP 218147 und umschreibendem Durchmesser von 3mm hergestellt, die nach Trocknen und Glühen ebenso wie der erfindungsgemäße Katalysator dieses Beispiels getränkt und thermisch behandelt wurden.

Durch Differenzdruckmessu'tgen im Luftstrom wurde ermittelt, daß der erfindungsgemäße, verdrillte Wirbelstrangkatalysator gegenüberdem Katalysatorgemäß Stand derTechniknur79%desDruckverlusts in der Katalysatorschüttung aufweist. Somit ist der erfindungsgamäße Katalysator in der Lage, infolge des größeren Lückenvolumens und der besseren Durchlässigkeit mehr Schmutz in Form anorganischer Verbindungen aufzunehmen und einen längeren Betriebszyklus ohne Anstieg des Differenzdrucks über den Reaktor zu gewährleisten.

Beispiel 3

100kg dergleichen Böhmittonerd'j wie in Beispiel 1 und 20kg Acetylenruß P1042 vom VEB ChemiewerkCoswig wurden mit 6Ol Wasser und 0,5165%!ger Salpetersäure in einem Wirbelmischer 15 Minuten gemischt, so daß eine extrudierbare Masse entstand. Die erhaltene Masse wurde in einer Einschneckenstrangpresse geformt, indem sie durch Düsen aus spritzgegossenem Polyamid-6 gedrückt wurden. Als Düsen wurden dieselben eingesetzt, mit denen der Katalysator 12 de3 Beispiels 1 erhalten wurde. Nach dem Trocknen bei 120°C wurden sie 12 Stunden bei 600⁰C an der Luft geglüht, Dabei wurde der Ruß vollständig ausgebrar nt. Es wurde ein modifizierter, Übergangsporen enthaltender gamma-Aluminiumoxidträger erhalten. Wie in Beispiel 1 und 2 wurden Formlinge gemäß EP 218147 zum Vergleich erzeugt.

Die Porenradienverteilung der Extrudate wurde mittels Quecksilberporosimetrie für den Radienbereich von 7,5 bis 7 500 nm ermittelt. Dabei ergaben sich folgende Werte (zum Vergleich die Werte der Trägerformlinge ohne Hydriermetallverbindungen nach Beispiel 2 hergestellt):

Porenradius Formlinge Formlinge

nach Beispiel 2 nach Beispiel 3

innm Porenvolumen in cmVg

50-7500 0,20 0,10

7,5-50 0,40 0,03

Durch N₂-Adsorption wurde ein Porenvolumen von 0,51 cm³/g im Porenradienbereich von 1,25 bis 7,5 nm für beide Formlingstypen ermittelt. Durch die Rußmodifizierung wurde ein Aluminiumoxidträger mit einem erheblichen Porenvolumen im Übergangsporenbereich erzielt. Diese Poren sind für die Abscheidung von Nickel und Vanadium aus Ölfraktionen von besonderer Bedeutung. Daneben enthält der rußmodifizierte Träger noch die kleineren Reaktions-Poren in ausreichender Menge für die Entschwefelungsreaktionen.

Erfindungsgemäßer und Vergleichskatalysator wurden jeweils mit einer gemeinsamen ammoniakalischen Lösung von Nickelhydroxokarbonat und Ammoniummolybdat in Ammoniaklösung überstehend getränkt, so daß die fertigen Katalysatoren nach Ablassen der Lösung und Kalzinieren bei 450⁰C 1,5% Ni und 7% MoO₃ enthielten.

Die Katalysatoren wurden zur Entschwefelung und Demetallisierung einer Erdölvakuumdestiliatfraktion mit Anteilen an atmosphärischem Rückstand (Provinienz: sowjetisches Pipeline-Erdöl) eingesetzt.

Eigenschaften des Rohstoffs: D₂₀ in g/cm³ Basenzahl in mg NH₃ZI Schwefelgehalt in % Nickel in ppm Vanadium in ppm	0,923 529 1,63 β 25	Entschwefelung	Demetallisierung (Ni + V) in %
Reaktionsbedingungen H₂-Druck in MPa 8,0 Belastung in v/vh 1,0 Temperatur in ⁰C 390 Gas: Rohstoff-Verhältnis in Ni/1500:1	90 85	89 80
Ergebnisse Raffinat:
erfindungsgemäßer Katalysator Vergleichskatalysator

Tabelle 1

Katalysator

zentr. Kreis, r In mm	1,70	6	11	1,70	7	12	17	,75	1,70	8	13	,75	1,70	9	14	1,70	10	15	,75
sehn. Kreis, R in mm	1,85	1,70	1,40	1,85	1,70	1,40	,85	1,85	1,70	,85	1,85	1,40	,75	1,85	1,40	,85
Auslenkung E in mm	2,60	1,85	1,55	2,60	1,85	1,55	1,10	2,60	1,85	1,10	2,60	1,55	,85	2,40	1,55	1,10
Länge, I in mm	13,00	2,40	2,10	13,00	2,40	2,10	10,00	21,00	2,40	6,00	21,00	2,10	1,10	13,00	2,10	10,00
Steigungswinkel in grd	65,00	13,00	19,00	70,00	21,00	19,00	72,00	65,00	21,00	65,00	70,00	11,00	6,00	65,00	11,00	65,00
Steigung jn mm	22,91	70,00	65,00	29,35	65,00	72,00	14,50	22,91	70,00	10,11	29,35	65,00	72,00	22,91	72,00	10,11
Korrekturfaktorf · Länge	1.10	29,35	18,86	1,06	22,91	27,07	1,05	1,10	29,35	1,10	1,06	18,86	14,50	1,10	27,07	1,10
Volumen in mm³	62,45	1,06	1,10	60,23	1,10	1,05	5,96	100,88	1,06	3,75	97,30	1,10	1,05	40,81	1,05	6,26
Oberfläche in mm²	159,69	39,36	52,97	154,22	65,92	50,48	49,14	252,43	63,58	31,36	243,77	•J0,67	3,58	155,52	29,22	51,51
Oberfl./Voiumen in mm"'	2,56	150,20	185,53	2,56	247,73	177,04	8,24	2,50	239,13	8,36	2,51	109,54	29,94	3,01	104,62 ·	8,23
do/v	8,69	3,82	3,50	8,71	3,76	3,51	12,37	8,51	3,76	12,53	8,52	3,57	8,37	12,96	3,58	12,35
Länge/Steigung	.57	12,97	9,81	,44	12,78	9,82	,69	,92	1?,79	,59	,72	10,00	12,56	,57	10,02	,99
Katalysator	.44	1,00	,92	,70	,72		,58	,41	,41
zentr. Krois, r in mm	16
sehn. Kr.iis, R in mm	,75
Auslenkung E in mm	,85
Linpa.linmm	1,10
Ste^;gungswinkel in grd	10,00
Steigung in mm	69,00
Korrekturfaktor f · Länge	12,28
Volumen in mm³	1,07
Oberfläche In mm*	6,07
Oberfl./Voiumen in mn"'	50,04
d-o/v	8,24
Länge/Steigung	12,36
Katalysator	,81
zentr. Kreis, r in mm
sehn. Kreis, R in mm
Auslenkung E in mm
Länge, I in mm
Steigungswinkel in grd
StP¹ jnginmm
K dkturfaktorf- Länge
V lumeninmm'
Oborfläche ;.i mm²
Oberfl./Volumen in mm"¹
d-o/v
Länge/Steigung
Katalysator
zentr. Kreis, r in mm
sehn. Kreis, R in mm
Auslenkung E in mm
Länge, I in mm
Steigungswinkel in grd
Steigung in mm
Korrekturfaktorf· Länge
Volumen in mm³
Oberfläche in mm²
Oberfl./Volumen in mm"¹
d-o/v
Länge/Steigung

Claims

1. Katalysatorformkörper für die Abscheidung von anorganischen Verunreinigungen bei der Hydraraffination von Kohlenwasserstofffraktionen, der aus einer porösen Aluminiumoxidkomponente und Hydriermetallverbindungen besteht und ein dreiarmiges Querschnittsprofil mit einem umschreibenden Durchmesser von 1,5 bis 3,4 mm besitzt, und dessen Arme um den inneren Kern des Festkörpers gleichmäßig verteilt sind, gekennzeichnet dadurch, daß das Profil um seine Längsachse mit einem Steigungswinke! alpha von 65 bis 72° schraubenförmig verdreht ist, das Verhältnis der Katalysatorformkörperlänge zur Steigungshöhe 0,3 bis 0,6 beträgt und das Produkt aus umschreibendem Durchmesser und dem Verhältnis von geometrischer Oberfläche zu geometrischem Volumen (d · y) Werte von 8,5 bis 13 aufweist.

2. Katalysatorformkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verdrehung um die Längsachse rechts- oder iinkssmnig ist.

3. Katalysatorformkörper nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß er in Massebestandteilen 10% Nickel als Nickeloxid, 8% Moiybdän(VI)-oxid sowie gamma-Aluminiumoxid mit 2% Siliziumdioxid als poröser Komponente enthält.

4. Katalysatorformkörper nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß er in Massebestandteilen 4% Nickel als Nickeloxid, 20% Molybdän(VI)-oxid sowie gamma-Aluminiumoxid mit 2% Siliziumdioxid enthält.

5. Katalysatorformkörper nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Aluminiumoxidkomponente ein Porenvolumen von mindestens 0,20cm³/g im Porenradienbereich von 7,5 bis 50 nm besitzt.