Hydrodesulfurization of light gas oil: Kinetic determination in a batch reactor

Abstract

The performed investigations were directed toward the analysis of the performance and activity of the fresh and regenerated Cyanamid HDS 20C catalyst in a laboratory batch reactor (2 dm3) for the HDS of the diesel fraction (light gas oil, LGO). Testing of the regenerated catalyst was performed with light gas oil (LGO) of different characteristics. The determined values of the reaction rate constant were compared to some published data in the literature for the HDS of specific sulfur compounds as well as the values of the activation energy. The rates of deactivation of the fresh and regenerated catalyst actually existed compared to some other results recently published in the literature. However, such an observed differences were not sufficient to derive a relation which could be used for the determination of the rate of catalyst deactivation.

Ispitivanja aktivnosti novog (svežeg) i regenerisanog katalizatora tipa Cyanamid HDS 20C je realizovano u ovom radu u laboratorijskom šaržnom reaktoru (2 dm3). Smanjena aktivnost regenerisanog u odnosu na svež katalizator povezana je promenom izračunate konstante brzine reakcije desulfurizacije lakog gasnog ulja. U cilju određivanja konstante brzine merena je konverzija sumpornih jedinjenja i određivana kinetika procesa HDS primenom integralne metode. Lako gasno ulje različitog porekla (iz nafte Ural REB sa 0,92 mas% sumpora i nafte "Kikinda" sa vojvođanskih izvora sa 0,092 mas%) je korišćeno u ovim ispitivanjima. Određena je konstanta brzine i energija aktivacije procesa HDS pod pretpostavkom da je u pitanju pseudo reakcija I reda. Dobijene brojne vrednosti su upoređene sa objavljenim rezultatima u literaturi koji se odnose na HDS čistih model jedinjenja (tiofen, benzotiofen, dibenzotiofen i supstituisani deri-vati ovih jedinjenja). Utvrđeno je da postoji samo mala razlika u određenoj prividnoj konstanti brzine (tj. i aktivnosti) za svež i regenerisan katalizator na 300°C, koja postaje sve veća kako se proces izvodi na višim temperaturama (350°C). Ovako ponašanje regenerisanog katalizatora može se objasniti činjenicom da LGU u svom sastavu ima pored slabije reaktivnih sumpornih jedinjenja aromatskog tipa (benzo i dibenzotiofeni) i izvestan udeo jedinjenja tipa sulfida, disulfida i tiofena koji su mnogo reaktivniji. Takav odnos manje i više reaktivnih jedinjenja sumpora utiče na ukupan efekat HDS i potrebu da katalizator poseduje potrebnu aktivnost kako bi se tek na višim temperaturama ostvarila željena konverzija sumpornih jedinjenja aromatskog tipa. Ponovljeni eksperimenti pod istim uslovima ukazuju da postoji razlika između brzina deaktivacije svežeg i regenerisanog katalizatora kao i da se brzine deaktivacije može dovesti u vezu sa objavljenim rezultatima iz literature. Međutim, uočeni efekti deaktivacije katalizatora i podaci koji se mogu iskoristiti nisu bili dovoljni da se detaljno prouči i definiše brzina deaktivacije katalizatora.