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Als Produkt der Ölverarbeitung nimmt Diesel in der Kraftstoffstruktur verschiedener Länder einen bedeutenden Anteil ein und gilt als wichtiger Antriebskraftstoff. Mit der beschleunigten Entwicklung der Weltwirtschaft sowie dem zunehmenden Einsatz von Fahrzeugen, die mit Diesel betrieben werden, wird die Nachfrage nach Diesel in Zukunft weiter steigen. Gleichzeitig stellen die bei der Verbrennung von Diesel entstehenden Abgase eine immer größere Bedrohung für die Umwelt dar. Deshalb werden die Anforderungen an die Qualität von Diesel in den wichtigsten industriell entwickelten Ländern und Regionen der Welt immer strenger. Die zukünftige Entwicklung der Dieselqualität wird dahin gehen, dass der Schwefelgehalt stetig gesenkt wird – bis schließlich kein Schwefel mehr enthalten ist. Zudem sollen der Anteil an Aromaten sowie polyzyklischen Aromaten sowie die Dichte des Diesels weiter reduziert werden. Gleichzeitig soll der Oktanzahlwert erhöht werden. Der Schlüssel zur Verbesserung der Qualität von Diesel liegt in der Senkung des Schwefelgehalts im Diesel. Zu den Techniken zur Reduzierung des Schwefelgehalts gehören Hydrodesulfurierung, oxidative Extraktion, biologische Desulfurierung sowie Adsorptionsdesulfurierung. Dabei bleibt die Hydrodesulfurierung derzeit die wichtigste und effektivste Methode zur Herstellung von Diesel mit sehr niedrigem Schwefelgehalt. Die großen Ölunternehmen der Welt – darunter ExxonMobil, Standard Oil, Topsoe, Axens, Advanced Refining Technologies sowie Sinopec – haben aktiv Technologien zur Hydrierung von Dieseldestillaten entwickelt, um Diesel zu erzeugen, der den Emissionsstandards Euro IV und höher entspricht. Zu den repräsentativen Technologien gehören: Die DODD-Technologie von ExxonMobil zur intensiven Entschwefelung von Diesel, die Technologie von Albemarle zur intensiven Hydrierung und Entschwefelung von Diesel, die SMDH-Technologie von Shell zur Hydrierung von Zwischendestillaten sowie die Prime-D-Technologie von IFP zur intensiven Hydrierung und Entschwefelung von Diesel. Zudem gibt es noch Technologien zur intensiven Hydrierung und Entschwefelung von Diesel, die von Unternehmen wie Topsoe, IFP, Criterion, UOP, ExxonMobil, Chevron und Albemarle entwickelt wurden – dabei werden Edelmetalle eingesetzt. In den letzten Jahren haben das Fushun Research Institute of Petrochemical Technology der Sinopec (kurz FRIPP) sowie das Research Institute of Petrochemical Science (kurz RIPP) neue Verfahrenstechnologien zur tiefen Entschwefelung von Diesel entwickelt. Einige dieser neuen Technologien werden bereits in der Industrie eingesetzt. FCSH-Dieseltreibstoff-Verfahren zur tiefen Desulfurisierung und Dearylierung durch Gegenstrom-Hydratisierung: Das FCSH-Verfahren kann sowohl im Modus einer einzigen Gegenstromreaktion als auch im seriellen Modus mit einer parallelen Reaktionsstufe und einer Gegenstrom-Reaktionsstufe angewandt werden. Dabei gelangt frischer Wasserstoff oder Wasserstoff, der aus dem Desulfurisiererturm stammt, von unten in den Reaktor, während das Rohöl von oben zugeführt wird. Durch den Gegenstromkontakt zwischen Öl und Gas findet die Reaktion statt. Der nach oben strömende Gasstrom sorgt dafür, dass die während der Reaktion entstehenden schädlichen Gase H2S und NH3 rechtzeitig aus dem Katalysatorbett entfernt werden. Dadurch können auch die am schwierigsten zu verarbeitenden Stoffe unter relativ sauberen Bedingungen reagieren – wodurch die Effektivität der Desulfurisierung und Dearylierung verbessert wird. Gleichzeitig führt die Exothermie der Hydrogenierungsreaktion im herkömmlichen Gegenstromverfahren dazu, dass je näher man dem Ausgang des Reaktors kommt, desto höher die Temperatur der Reaktionsflüssigkeit wird. Dies ist ungünstig für eine gründliche Entaromatisierung von Diesel. Im Gegensatz dazu sorgt bei einem Gegenstromreaktor das Eindringen kalten Wassers in den Reaktor dafür, dass die Temperatur vom oberen bis zum unteren Teil des Reaktors entlang der Achse abnimmt. Dadurch wird dieser Nachteil gut überwunden. Daher ist die Gegenstrom-Hydrogenierung mittlerweile zu einer wirksamen Methode zur Herstellung von Ultra-Schwefelkraftstoff geworden und stellt eine neue Raffinerietechnologie dar, um die sich die großen Ölkonzerne weltweit bemühen. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren weist das in Serie ausgeführte FCSH-Verfahren deutliche Vorteile hinsichtlich der sehr effektiven Schwefelentfernung, der Fähigkeit zur Sättigung der Aromaten, der Verringerung der Dichte sowie der Erhöhung des Oktanzahls auf. Dadurch kann es besser den Anforderungen an die Herstellung von Dieselkraftstoff, der den EU-VI-Emissionsstandards entspricht, gerecht werden. FDAS-Zweistufenverfahren zur tiefen Entschwefelung und Entaromatisierung – Das von FRIPP entwickelte FDAS-Zweistufenverfahren zur tiefen Entschwefelung und Entaromatisierung wurde für katalytisch hergestelltes Dieselkraftstoff mit hoher Verarbeitungsdichte, hohem Aromatengehalt sowie niedrigem Oktanzahlwert entwickelt. Sein Hauptzweck ist es, die Aromaten zu entfernen, die Dichte zu verringern und den Oktanzahlwert zu erhöhen. Die FDAS-Technologie ermöglicht es, unter mittlerem Druck zunächst in einer ersten Stufe mit einem herkömmlichen Katalysator eine Hydrogenisierungsreinigung durchzuführen. In der zweiten Stufe kann ein Katalysator ohne Edelmetalle verwendet werden, um eine tiefergehende Hydrogenisierung zu erreichen. Dadurch wird das Dieselöl entschwefelt und entaromatisiert, wodurch der Oktanzahlwert erhöht wird – mit dem Ergebnis eines Diesels mit niedrigem Schwefel- und Aromatgehalt. Die Adsorptionsaktiven Zentren der bei der Hydrogenisierungsreinigung entstehenden Nitride sind identisch mit den Adsorptionsaktiven Zentren der Aromaten. Zudem ist die Adsorptionsstärke der Nitride an den katalytischen Aktivzentren weitaus größer als die der Aromaten. Dadurch kommt es zu einer Konkurrenz um die Adsorption an diesen Zentren, wodurch die Saturation der Aromate gehemmt wird. Durch einen zweistufigen Prozess kann die Menge an organischen Nitriden, Ammoniak und Schwefelwasserstoff im zweiten Schritt erheblich reduziert werden – was wiederum der Saturation der Aromate zugutekommt. Die Entschwefelungseffizienz, die Fähigkeit zur Sättigung der Aromaten sowie die Steigerung des Oktanzahls bei dem zweistufigen FDAS-Verfahren liegen deutlich über denen des herkömmlichen Hydrogenerhaltungsverfahrens. Zudem sind die Fähigkeit zur Sättigung der Aromaten sowie die Steigerung des Oktanzahls auch höher als bei der Technologie MCI, bei der mit einem einzigen Reagenz der Oktanzahl maximiert wird. SRH-Diesellösungszyklus-Hydrierungsverfahren: Die von FRIPP entwickelte SRH-Technologie für den nachstromigen Diesellösungszyklus-Hydrierungsprozess verfügt im Reaktionsbereich über kein Hydrogenzirkulationsystem. Stattdessen wird das für die Hydrierungsreaktion benötigte Wasserstoffgas durch das in großen Mengen zirkulierende Lösungsmittel bereitgestellt – dieses bringt das darin gelöste Wasserstoffgas mit in den Reaktionsbereich. Der Reaktor weist eine Struktur auf, die der eines Tropfbettreaktors ähnelt. Der Vorteil der SRH-Flüssigphasen-Zyklushydrierungstechnologie ist, dass der Einfluss des Benetzungsfaktors des Katalysators beseitigt werden kann. Durch den hohen Wärmekapazitätskoeffizienten des Zirkulationsöls wird die Temperaturerhöhung im Reaktor verringert, die Effizienz des Katalysators gesteigert und Nebenreaktionen wie die Kracking-Reaktionen gemindert. Es werden weniger Hochdruckanlagen benötigt, der Wärmeverlust ist gering. Sowohl die Anschaffungskosten als auch die Betriebskosten sind niedriger im Vergleich zur herkömmlichen Hydrokrakeierung. Es handelt sich dabei um eine Technologie, mit der die Ölqualität zu geringen Kosten verbessert werden kann. Die in der RIPP-Technologie entwickelte Hydrogenierungsverfahren mit kontinuierlichem Flüssigkeitskreislauf weisen im Wesentlichen die gleichen Reaktionsmechanismen sowie Prozessbedingungen wie die in der FRIPP-Technologie entwickelte SRH-Technologie auf. Die Hauptunterschiede sind zwei: 1) Es wird ein Aufwärtsreaktor verwendet; 2) Es wird ein thermischer Hochdruck-Strippierseparator hinzugefügt. (1) Aufsteigender Reaktor: In Prozessen der kontinuierlichen Hydrierung in flüssiger Phase ist es notwendig, die Sättigung des gelösten Wassersstoffes in der Flüssigkeitsphase des Reaktors so hoch wie möglich zu halten, um eine reibungslose Abwicklung der Hydrierungsreaktion zu gewährleisten und gleichzeitig den Durchfluss des Zirkulationsöls zu verringern. Dafür muss eine kleine Menge an Wassersstoff am Ausgang des Reaktors in gasförmiger Form vorhanden sein. In diesem Fall ist die Flüssigphase im Reaktor die kontinuierliche Phase, während die Gasphase die disperse Phase darstellt. Um zu verhindern, dass sich das Gas in der dispersen Phase an bestimmten Stellen des Reaktors ansammelt und dadurch die Gleichmäßigkeit des Strömungsverhaltens der gasförmigen und flüssigen Reaktantien beeinträchtigt wird, ist ein Aufsteigender Reaktor die beste Wahl. In der Aufwärtsreaktion fließen die gasförmige und flüssige Phase des Reaktionsstroms von unten nach oben durch das Katalysatorbett. Die Fließrichtung des Mediums entspricht dabei der Richtung der Gasmigration, wodurch die Möglichkeit einer lokalen Anreicherung von Gas im Reaktor stark verringert wird. Dadurch wird es ermöglicht, eine geringe Menge an Wasserstoff gleichmäßig zu verteilen. Gleichzeitig weisen Aufwärtsreaktoren im Vergleich zu Herabwärtsreaktoren einen geringeren Abstand zwischen den Schichten auf. Es sind weniger Innenelemente erforderlich, wodurch eine höhere Katalysatorbeladung möglich ist. Zudem sind die Arbeiten zur Wartung und Installation geringer, was zu Kosteneinsparungen bei der Anschaffung der Ausrüstung sowie bei den Betriebskosten führt. Außerdem ist der Druckabfall im Reaktor geringer, was wiederum Energieeinsparungen ermöglicht. (2) Wärme- und Hochdruck-Strippierer: In der Technologie der kontinuierlichen Flüssigphasen-Hydrogenierung gelangen die Produkte der Hydrogenierungsreaktion nach dem Verlassen des Reaktors direkt in den Wärme- und Hochdruck-Strippierer – ohne vorherige Kühlung durch Wärmetausch. Dadurch werden sowohl Wärmeverluste während des Wärmetauschs verringert als auch eine hohe Löslichkeit von Wasserstoff bei hohen Temperaturen gewährleistet. Durch das Hinzufügen einer kleinen Anzahl spezieller Treppenplatten in den herkömmlichen thermischen Hochdrucktrennern, ergänzt gegebenenfalls durch die Verwendung von heißem Wasserstoff zur Stabilisierung des Prozesses – beispielsweise bei der Verarbeitung von Rohölen mit hohem Schwefelgehalt zur Herstellung von Dieselkraftstoffen mit sehr niedrigem Schwefelgehalt – kann der Gehalt an H2S und NH3 im zirkulierenden Öl verringert werden. Zudem verhindert die bestimmte Höhe des Fußteils des thermischen Hochdrucktrenners, dass die Pumpe für die Zirkulation der Reaktionsprodukte aufgrund von Problemen mit dem Überdruck leerläuft. RTS-Dieseltank-Überdehnungsdesulfurisierungsverfahren: Die von RIPP entwickelte RTS-Technologie zur Überdehnungsdesulfurisierung von Diesel nutzt einen oder zwei Hydrokratierungskatalysatoren aus Nichtedelmetallen. Dabei wird ein zweistufiger Prozess mit einmaligem Durchlaufen des Destillationsprozesses verwendet, wodurch die Überdehnungsdesulfurisierung des Diesels in zwei Reaktoren erfolgt. Der erste Reaktor führt bei höheren Temperaturen tiefe Desulfurisierungs- und Denitrifizierungsreaktionen durch. Der größte Teil der leicht abspaltbaren Sulfide sowie fast alle Nitride werden im ersten Reaktor entfernt. Der zweite Reaktor, in dem die Nitride entfernt werden, arbeitet bei niedrigeren Temperaturen, um die verbleibenden Sulfide vollständig zu hydrogenieren und dadurch die Farbe des Öls zu verbessern. Mithilfe der RTS-Technologie und durch die Optimierung der Prozessabläufe sowie Betriebsbedingungen kann aus Rohstoffen, die hauptsächlich aus hochschwefelhaltigem Direktdestillatdiesel bestehen, ein Ultra-Low-Sulfur-Dieseltreibstoff hergestellt werden, bei dem der Schwefelgehalt unter 50 μg/g – sogar unter 10 μg/g – liegt. Dies ist bei einer Geschwindigkeit möglich, die um mehr als 50 % höher ist als bei herkömmlichen Hydrokrakeverfahren.