Hydrering är en viktig process för att producera produkter med önskade egenskaper samt att uppfylla de lagliga krav som existerar med avseende på miljö och hälsa. Reaktionerna som sker vid hydreringen är katalytiska vilket innebär att förstå sam utnyttja de mest lämpliga katalysatorerna är av yttersta vikt. Avsvavling (HDS) är en av de mest studerade reaktionerna medan avaromatisering (HDA) samt borttagandet av kväve (HDN) är diskuterade samt förstådda i lägre grad. Trots det är aromatiska samt kväverika föreningar naturligt förekommande i matningar till hydreringsreaktorerna där de organiska kväveföreningarna är inhibitorer. I detta arbete är målet att tillverka samt utvärdera några hydreringskatalysatorer med fokus på deras prestanda för HDA och HDN reaktionerna. Den bästa möjliga tekniken idag för tillverkningen av hydreringskatalysatorer utnyttjar kelateringsreagens vid beredningen. Detta har visat sig ha en positiv inverkan på egenskaperna och aktivteten vid hydrering för NiMo-katalysatorer. För att undersöka detta närmare har två typer av katalysatorer tillverkats, en med kelateringsreagens (typ II) och en utan (typ I). Dessa var sedan utvärderade i dess HDA och HDN aktiveter. Katalysatorerna var tillverkade samt karaktäriserade vid KTH och sedan aktiverade via sulfidering samt utvärderade vid Nynas AB. Aktiviteten för de sulfiderade katalysatorerna var utvärderade i ett surrogatsystem bestående av fenantren (PHE) som modell för aromatiska föreningar samt karbazol (CBZ) eller akridin (ACR) som modell för icke-basiskt samt basiskt organisk-kväve. Aktivitetsutvärderingen utfördes i en porlbäddreaktor där aktiviteten undersöktes vid närvarandet samt avsaknandet av de organiska kväveföreningarna. När matningen byttes, en så kallad modeswitch, ändras aktiviteten beroende på de betingelser som undersöktes. Reaktortemperaturen varierade mellan 300 °C och 320 °C vid ett konstant systemtryck på 120 barg. Katalysatornsaktivitet var positivt korrelerad med reaktortemperaturen där en lägre aktivtetuppmättes vid 300 °C jämfört med 320 °C. Det visade sig även att båda typerna av organiskt kväve påverkade aktivteten negativt vid båda undersökta temperaturerna. Utöver det så var de basiska kväveföreningarna mer inhiberande jämfört med de icke-basiska föreningarna för båda katalysatorerna. Inhiberingen orsakad av karbazol visade sig vara helt reversibel medan akridininhiberingen antydde på mer permanenta effekter för typ II katalsatorn. Dessa resultat antyder, trots de preliminära antagandena, att typ I katalysatorn var bättre än typ II katalysatorn. / Hydrotreating processes are of high importance in helping to obtain the desired characteristics of products as well as to comply with the legislation regarding health hazards and environmental pollution. Hydrotreating reactions are catalytic reactions which imply that the understanding and utilization of the most suitable catalysts is crucial. While hydrodesulfurization is a vastly studied branch of hydrotreating, hydrodearomatization (HDA), and hydrodenitrogenation (HDN) processes are less discussed and understood. However, aromatic compounds along with nitrogen-containing inhibitors are naturally present in the hydrotreater feeds. Therefore, the aim of this study was the preparation and evaluation of hydrotreating catalysts with the main focus on HDA and HDN reactions. According to the current state of the art, the utilization of chelating agents during preparation has a positive impact on the characteristics and activity of hydrotreating catalysts therefore NiMo catalysts with (Type II) and without (Type I) a chelating agent were prepared and evaluated towards HDA and HDN reactions. The catalysts were prepared and characterized at KTH and then activated (sulfided) and evaluated at Nynas AB. The activity of the sulfided catalysts was evaluated using surrogate mixture models containing phenanthrene (PHE) as an aromatic compound, and carbazole (CBZ) or acridine (ACR). The latter ones were representing two types of nitrogen-containing inhibitors, non-basic and basic. The activity testing was carried out in a trickle-bed microreactor during three-step experiments in the presence and absence of the organic nitrogen compounds (mode switches). During the mode switches the activity of the catalysts under varying conditions was investigated. The operating temperature of the reactor varied between 300 and 320°C under constant H2 pressure of 120 barg. The catalytic activity was positively correlated with temperature with the catalysts exhibiting lower activities at 300°C than at 320°C. It is noteworthy that the activity of all the catalysts was hindered by the presence of both nitrogen compounds at all temperatures with the basic nitrogen (ACR) being more inhibitory for both catalysts. CBZ inhibition to the HDA reactions showed reversibility, while ACR had a more permanent inhibiting effect in the case of the Type II catalyst. The results indicated that despite the preliminary assumptions, the Type I catalyst outperformed the Type II.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-321144 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Lukovicsová, Lilla |
| Publisher | KTH, Kemiteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2022:290 |
Page generated in 0.0025 seconds