Chelating agents in NiMo sulfided catalysts and the effect of nitrogen compounds on hydrodearomatization and hydrodenitrogenation reactions

Sammanfattning: 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.