An XPS study of the sulfidation-regeneration cycle of a hydroprocessing catalyst

Authors

  • D. Y. Shang,

    1. Department of Chemical Engineering, Université Laval, Ste-Foy, Que., Canada G1K 7P4
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  • A. Adnot,

    1. Department of Chemical Engineering, Université Laval, Ste-Foy, Que., Canada G1K 7P4
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  • S. Kaliaguine,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, Université Laval, Ste-Foy, Que., Canada G1K 7P4
    • Petro Canada Products Co., Research and Development Centre, 2489 North Sheridan Way, Mississauga, Ont., Canada L5K1A8
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  • J. Chmielowiec

    1. Petro Canada Products Co., Research and Development Centre, 2489 North Sheridan Way, Mississauga, Ont., Canada L5K1A8
    Current affiliation:
    1. 131 Miniola Road W., Mississauga, Ont. L5G 2C4
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Abstract

The formation of sulphates in an industrial Ni-W Hydroprocessing (HP) catalyst was investigated by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). A small fluidized bed test unit with on-line sampling device was constructed to simulate industrial sulfidation and oxyregeneration processes of HP catalysts. The results obtained show that the sulfates observed on the surface of sulfided catalysts are not formed during the sulfidation process. Two oxidation processes seem to be responsible for the formation of sulfates. One of the processes happens when the catalyst is exposed to air before it is properly cooled. The other is a slow conversion at ambient temperature. The two different processes might be associated to different sulfidic species formed during the sulfidation processes, with the sulfides in the bulk of catalyst particles being more easily oxidized than the ones on the external surface of the catalyst particles. The sulfate formed during the air oxidation of sulfided catalysts, as well as that after oxyregeneration is not aluminum sulfate but nickel sulfate in both cases. XPS results also indicate that oxygenates in the feedstock are not directly involved in the sulfate formation.

Abstract

On a étudié par spectroscopic photoélectronique (XPS) la formation de sulfates sur un catalyseur industriel Ni-W d'hydrotraitement. Un petit réacteur en lit fluidisé a été construit afin de simuler les precedes de sulfuration et d'oxyrégénération industriels des catalyseurs d'hydrotraitement. Les résultats obtenus montrent que les sulfates observes a la surface des catalyseurs sulfurés ne sont pas formés au cours du procédé de sulfuration. Deux processus semblent pouvoir ětre responsables de la formation de ces sulfates. L'un se produit lorsque le catalyseur est expose a l'air avant d'ětre convenablement refroidi. Le second est une lente oxydation qui se déroule à température ambiante. Les deux processus peuvent ětre associés à différentes espéces sulfurées formées pendant le precédé de sulfuration. Les sulfures formés au coeur de la particule de catalyseur comportent plus d'espéces facilement oxydables que ceux situés sur la surface externe de cette particule. Le sulfate formé pendant l'oxydation à l'air des catalyseurs sulfures, de měme que pendant le traitement d'oxyrégenération n'est pas du sulfate d'aluminium mais dans les deux cas du sulfate de nickel. Les résultats d'XPS indiquent aussi que les oxygénés présents dans les charges ne sont pas directement impliqués dans la formation de sulfate.

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