JP3669377B2 - 原油の水素化処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、原油の水素化処理方法に関する。さらに詳しくは、原油又はナフサ留分を除いた原油の一括水素化脱硫工程において、水素化脱窒素及び水素化分解を併せて行い、高品質の灯油・軽油を増産しうるとともに、精油設備の簡素化を図ることのできる原油の水素化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、原油の精製処理方法としては、一般に、原油を常圧蒸留して各留分を分離したのち、分離した各留分をそれぞれ脱硫する方法がとられている。しかしながら、この方法は、精油設備の基数が多く、かつ工程が煩雑である上、製品の冷却、加熱を繰り返すためにエネルギー効率が悪いなどの問題があり、必ずしも満足しうるものではなく、新しい形式の原油処理方法が求められている。
これを解決するために、ナフサ留分を除いた原油の一括処理が試みられている。例えば、（１）原油中のナフサ留分を蒸留分離したのち、ナフサ留分を除いた残油を一括水素化脱硫処理する方法（特開平３−２９４３９０号公報）、（２）原油中のナフサ留分を蒸留分離したのち、ナフサ留分を除いた残油を一括水素化脱硫処理し、次いで、高圧分離槽で軽質留分と重質留分とに分離し、得られた軽質留分を水素化精製する方法（特開平４−２２４８９０号公報）などが提案されている。
しかしながら、上記（１）の方法においては、通常の脱硫触媒を用いているため、品質が安定した灯油・軽油留分が得られない上、白油増産効果も満足できるものではない。また、（２）の方法においては、脱硫処理後、さらに水素化精製するために設備が複雑となり、設備費や運転費が増加するのを免れないなどの問題がある。
このように、従来のナフサ留分を除いた原油の一活処理方法は、品質の安定した灯油・軽油留分が得られにくかったり、また設備費や運転費が高くついたりなどして、実用化に至っていないのが実状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情下で、原油又はナフサ留分を除いた原油の一括水素化脱硫工程において、水素化脱窒素及び水素化分解を併せて行い、品質が良好でかつ安定した灯油・軽油を増産しうるとともに、精油設備の簡素化を図ることのできる、経済的に有利な原油の水素化処理方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、原油又はナフサ留分を除いた原油を水素化処理する際に、触媒として、アルミナ−ボリア担体に特定の金属を担持したもの、及び鉄含有アルミノシリケート含有担体に特定の金属を担持したものを組み合わせたものを用いることにより、その目的を達成しうることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、原油又はナフサ留分を除いた原油を触媒の存在下で水素化処理するにあたり、触媒として、（ａ）アルミナ−ボリア担体に、周期律表第６，８，９及び１０族に属する金属の中から選ばれた少なくとも一種を担持したもの、及び（ｂ）鉄含有アルミノシリケート含有担体に、周期律表第６，８，９及び１０族に属する金属の中から選ばれた少なくとも一種を担持したものとを組み合わせたものを用いることを特徴とする原油又はナフサ留分を除いた原油の水素化処理方法を提供するものである。
更に、本発明は、上記水素化処理方法で得た水素化処理油を、さらに蒸留により沸点の異なる各留分に分離することを特徴とする原油の処理方法をも提供するものである。
【０００５】
図１は、本発明の水素化処理工程を含む、各石油製品を分離するための工程概略図であって、（イ）は原油をまず予備蒸留塔に供給してナフサ留分を除去したのち、その残油を水素化脱硫し、次いで、常圧蒸留塔に導き、ナフサ留分、灯油留分、軽油留分及び残油に分離する工程を示す。一方、（ロ）は、原油を直接水素化脱硫した後、常圧蒸留塔に導き、ナフサ留分、灯油留分、軽油留分及び残油に分離する工程を示す。
本発明においては、図１−（イ）で示すように、予備蒸留塔でナフサ留分を除いた原油を一括水素化処理してもよく、また、ナフサ留分の硫黄含有量を１ｐｐｍ未満程度にする必要がない場合、例えばナフサ留分をエチレン製造装置の原料として使用する場合には、図１−（ロ）で示すように、予備蒸留塔にてナフサ留分を除くことなく、原油を一括して水素化処理してもよい。
予備蒸留塔に供給する原油や水素化処理工程に供給する原油は、予備蒸留塔内の汚れや閉塞の防止、水素化処理触媒の劣化防止などのために、予め脱塩処理を行うことが好ましい。脱塩処理方法としては、当業者にて一般的に行われている方法を用いることができる。その方法としては、例えば、化学的脱塩法，ペトレコ電気脱塩法、ハウ・ベーカー電気脱塩法などが挙げられる。
【０００６】
図１−（イ）で示すように、予備蒸留塔で原油を処理する場合、原油中のナフサ留分及びそれよりも軽質の留分の除去が行われるが、この場合蒸留条件としては、通常、温度は１４５〜２００℃の範囲であり、また圧力は常圧〜１０ｋｇ／ｃｍ² の範囲、好ましくは1.５ｋｇ／ｃｍ² 前後である。
この予備蒸留塔にて塔頂より除去するナフサ留分は、沸点が１０℃以上で、上限が１２５〜１７４℃の範囲にあるものが好ましいが、後段にて水素化脱硫して精留するため、精度よく蒸留する必要はない。なお、沸点１０〜１２５℃のナフサ留分は、通常炭素数が５〜８のものであり、１０〜１７４℃のナフサ留分は、通常炭素数５〜１０のものである。ナフサ留分を沸点１２５℃未満でカットした場合、次の工程の水素化処理の際に水素分圧が低下して、水素化処理の効率が低下するおそれがあり、また沸点１７４℃を超えてカットすると、後段の水素化処理及び蒸留で得られる灯油留分の煙点が低下する傾向がみられる。
【０００７】
本発明の方法においては、原油又はナフサ留分を除いた原油を水素化処理する際に、触媒として、（ａ）アルミナ−ボリア担体に、周期律表第６，８，９及び１０族に属する金属の中から選ばれた少なくとも一種を担持したもの、及び（ｂ）鉄含有アルミノシリケート含有担体に、周期律表第６，８，９及び１０族に属する金属の中から選ばれた少なくとも一種を担持したものとを組み合わせたものが用いられる。
【０００８】
前記（ａ）水素化処理触媒は、アルミナ−ボリア担体に、周期律表第６，８．９及び１０族に属する金属の中から選ばれた少なくとも一種を担持したものであって、周期律表第６族に属する金属としては、タングステン、モリブデンが好ましく、また周期律表第８〜１０族に属する金属としては、ニッケル、コバルトが好ましい。なお、第６族の金属、第８〜１０族の金属はそれぞれ一種用いてもよく、それぞれ複数種の金属を組み合わせて用いてもよいが、特に水素化活性が高く、かつ劣化が少ない点から、Ｎｉ−Ｍｏ，Ｃｏ−Ｍｏ，Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｏの組合せが好適である。
【０００９】
また、前記金属の担持量については、特に制限はなく、各種条件に応じて適宜選定すればよいが、通常は触媒全重量に基づき、金属酸化物として１〜３５重量％の範囲である。この担持量が１重量％未満では、水素化処理触媒としての効果が充分に発揮されず、また３５重量％を超えると、その担持量の割には水素化活性の向上が顕著でなく、かつ経済的に不利である。特に、水素化活性及び経済性の点から５〜３０重量％の範囲が好ましい。
前記アルミナ−ボリア担体は、担体の全重量に基づき、ボリア（硼素酸化物）を３〜２０重量％の割合で含有するものが好適である。ボリアの含有量が３重量％未満では、水素化活性を向上させる効果が小さく、また２０重量％を超えると、その量の割には水素化活性の向上効果があまりみられず、経済的でない上、脱硫活性が低下する場合があり、好ましくない。特に水素化活性の向上効果の点から５〜１５重量％の範囲が好ましい。
さらに、該アルミナ−ボリア担体は、ボロン原子分散性が分散性理論値の８５％以上であるものが好適である。
【００１０】
担体のボロン分散性は、Ｘ線光電子分光法（以下、ＸＰＳと称する。）により測定され、モノレイヤー分散の理論式により導出される。ＸＰＳとは、固体表面から１０〜３０Å程度の深さまでの領域に存在する原子の定量・定性分析手法である。この手法によりアルミナ上に分散担持されたボロン原子を定量すると（Ａｌピーク強度に対するＢピーク強度で表現する）、この方法が表面敏感であるが故に、ボロン原子の分散状態を大きく反映する。したがって、ボリア含有量が一定の場合においても、アルミナ上に高分散しているか、あるいはボロンがバルクの状態で存在するかによりＸＰＳ強度比が変化する。ボロン原子が高分散状態であればＸＰＳ強度比は大きくなり、逆に分散性が低くバルクボリアが存在するようになるとＸＰＳ強度比は小さくなる。ボロン分散性を評価することは、アルミナ上のＡｌ−Ｏ−Ｂ結合の形成量を見積もることであり、さらには、そこに発現する酸量を決定することである。固体酸性は、水素化分解特性及び脱窒素活性に直接関連する重要な因子であり、ボロン分散性と上記特性とは密接に相関する。
以上の理由から、ＸＰＳという表面分析の手法を用いることにより、アルミナ−ボリア担体におけるボリアの分散状態を規定し、添加したボリアが最も有効に機能する分散範囲を決定することが可能となる。
【００１１】
次に、ボロン分散性評価の具体的な方法について説明する。
担体（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）表面にボリア（Ｂ₂ Ｏ₃ ）を担持させたもののＸＰＳ測定を行った場合、ＸＰＳ強度比は、Moulijn らにより導出された理論式（Ｉ）〔「ジャーナル・オブ・フィジカル・ケミストリー（J. Phys. Chem.）」第８３巻、第１６１２〜１６１９ページ（１９７９年）〕から、次のように求めることができる。
【００１２】
【数１】

【００１３】
〔式中、（Ｉ_B ／Ｉ_Al）_theoret は理論的に求められるＢとＡｌのＸＰＳピーク強度比であり、（Ｂ／Ａｌ）_atomはＢとＡｌの原子比であり、σ_(Al)はＡｌ_2s電子のイオン化断面積であり、σ_(B) はＢ_1s電子のイオン化断面積であり、β₁ 及びβ₂ は式
β₁ ＝２／（λ_(Al)ρＳ₀ ）
β₂ ＝２／（λ_(B) ρＳ₀ ）
から求められ、λ_(Al)はＡｌ_2s電子の脱出深さであり、λ_(B) はＢ_1s電子の脱出深さであり、ρはアルミナの密度であり、Ｓ₀ はアルミナの比表面積であり、Ｄ（ε_Al）およびＤ（ε_B ）は、それぞれＡｌ_2s又はＢ_1sの検出器効率（Ｄ∝１／ε）である。〕
上記（１）式に対して、Pennの式〔「ジャーナル・オブ・エレクトロン・スペクトロスコピー・アンド・リレイテッド・フェノメナ（J. Electron Spectroscopy and Related Phenomena）」第９巻，第２９〜４０ページ（１９７６年）〕を用いて導出したλ（Al_2s）＝１8.２Å、λ（Ｂ_1s）＝１8.８Å及びσ（Al_2s）＝0.７５３、σ（Ｂ_1s）＝0.４８６（Scofieldの文献値〔「ジャーナル・オブ・エレクトロン・スペクトロスコピー・アンド・リレイテッド・フェノメナ（J. Electron Spectroscopy and Related Phenomena）」第８巻，第１２９〜１３７ページ（１９７６年）〕：ＡｌＫα線を励起源とした値）を代入する。また、ボリアとアルミナの重量比を（Ｂ₂ Ｏ₃ ／ＡＬ₂ Ｏ₃ ）_wtで示すと、（Ｂ／Ａｌ）_atom＝1.４６５（Ｂ₂ Ｏ₃ ／Ａｌ₂ Ｏ₃ ）_wtなので、これを代入する。そうすると、（２）式が導かれる。ここで、前記のとおりＡｌ及びＢのＸＰＳピークとして、Ａｌ_2s及びＢ_1sを採用している。
【００１４】
【数２】

【００１５】
（Ｉ_B ／Ｉ_Al）_theoret は、理論的に求められるＢとＡｌのＸＰＳピーク強度比を意味する。ここで、（２）式におけるＳ₀ はアルミナの比表面積であるが、本発明における調製法ではアルミナあるいはアルミナ前駆体と硼素化合物との混練法を採用しているため、Ｓ₀ を規定できない。そこで、本発明においてはＳ₀ の代わりにアルミナ−ボリア担体の比表面積Ｓ_Al-Bを使用することとする。したがって、本発明においては、ボロン分散性の分散理論値は、式（３）によって求められる。
【００１６】
【数３】

【００１７】
つまり、本発明においては、式（３）を用いることによりボロンがモノレイヤーにてアルミナ表面上に担持されたときの理論Ｉ_B ／Ｉ_Al値を算出し、こうして求められた理論Ｉ_B ／Ｉ_Al値が分散性理論値である。ここにρの単位はｇ／ｍ³ 、Ｓ_Al-Bの単位はｍ² ／ｇである。またボロン原子分散性は、実測Ｉ_B ／Ｉ_Al値（ＢとＡｌのＸＰＳピーク強度比実測値）である。
【００１８】
該アルミナ−ボリア担体は、上記のようにして測定したボロン原子分散性が分散性理論値の８５％以上であるのが望ましい。ボロン原子分散性が理論値の８５％未満であると、酸点の発現が不充分となり高い水素化分解活性及び脱窒素活性が期待できないという不都合が生ずるおそれがある。
上記アルミナ−ボリア担体は、例えば水分含有量が６５重量％以上のアルミナ又はアルミナ前駆体に、硼素化合物を所定の割合で加え、６０〜１００℃程度の温度で好ましくは１時間以上、さらに好ましくは1.５時間以上加熱混練したのち、公知の方法により成形，乾燥及び燒成を行うことによって、製造することができる。加熱混練が１時間未満では、混練が不充分となってボロン原子の分散状態が不充分となるおそれがあり、また混練温度が上記範囲を逸脱すると、ボリアが高分散しない場合があり、好ましくない。なお、上記硼素化合物の添加は、必要に応じ、水に加熱溶解させて溶液状態で行ってもよい。
【００１９】
ここで、アルミナ前駆体としては、焼成によりアルミナを生成するものであれば、特に制限はなく、例えば、水酸化アルミニウム，擬ベーマイト，ベーマイト，バイヤライト，ジブサイトなどのアルミナ水和物などを挙げることができる。上記のアルミナ又はアルミナ前駆体は水分含有量６５重量％以上として使用するのが望ましく、水分含有量が６５重量％未満である場合、添加したホウ素化合物の分散が充分でないおそれがある。
また、硼素化合物としては、酸化硼素の他に、焼成により酸化硼素に転化しうる各種の硼素化合物を使用することができ、例えば、硼酸，硼酸アンモニウム，硼酸ナトリウム，過硼酸ナトリウム，オルト硼酸，四硼酸，五硫化硼素，三塩化硼素，過硼酸アンモニウム，硼酸カルシウム，ジボラン，硼酸マグネシウム，硼酸メチル，硼酸ブチル，硼酸トリシクロヘキシルなどが挙げられる。
【００２０】
本発明の方法において用いられる（ａ）水素化処理触媒は、上記のようにして得られたアルミナ−ボリア担体に、周期律表第６，８，９及び１０族に属する金属の中から選ばれた少なくとも一種を担持させたものであるが、その担持方法については、特に制限はなく、含浸法，共沈法，混練法などの公知の任意の方法を採用することができる。アルミナ−ボリア担体に、所望の金属を所定の割合で担持させたのち、必要に応じて乾燥後、燒成処理を行う。燒成温度及び時間は、担持させた金属の種類などに応じて適宜選ばれる。
このようにして得られた（ａ）水素化処理触媒は、通常平均細孔径が７０Å以上、好ましくは９０〜２００Åのものである。この平均細孔径が７０Å未満では、触媒寿命が短くなるという不都合が生じる場合がある。
【００２１】
一方、本発明の方法において用いられる（ｂ）水素化処理触媒は、鉄含有アルミノシリケート含有担体に、周期律表第６，８，９及び１０族に属する金属の中から選ばれた少なくとも一種を担持したものであって、周期律表第６族に属する金属としては、タングステン，モリブデンが好ましく、また周期律表第８〜１０族に属する金属としては、ニッケル，コバルトが好ましい。なお、第６族の金属、第８〜１０族の金属はそれぞれ一種用いてもよく、それぞれ複数種の金属を組み合わせて用いてもよいが、特に水素化活性が高く、かつ劣化の少ない点から、上記（ａ）水素化処理触媒の場合と同様に、Ｎｉ−Ｍｏ，Ｃｏ−Ｍｏ，Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｏの組合せが好適である。
【００２２】
また、前記金属の担持量については、特に制限はなく、各種条件に応じて適宜選定すればよいが、通常は触媒全重量に基づき、金属酸化物として１〜４４重量％の範囲である。この担持量が１重量％未満では、水素化処理触媒としての効果が充分に発揮されず、また４４重量％を超えると、その担持量の割には水素化活性の向上が顕著でなく、かつ経済的に不利である。特に、水素化活性及び経済性の点から、１０〜２８重量％の範囲が好ましい。
前記鉄含有アルミノシリケート含有担体は、鉄含有アルミノシリケート１０〜９０重量％及び無機酸化物９０〜１０重量％とからなるものが好ましい。担体中の鉄含有アルミノシリケートの含有量が１０重量％未満では、水素化処理触媒としての効果が充分に発揮されず、また９０重量％を超えると、その量の割には水素化活性の向上効果があまりみられず、むしろ経済的に不利となる。特に、水素化活性及び経済性の点から、鉄含有アルミノシリケート３０〜７０重量％及び無機酸化物７０〜３０重量％からなるものが好適である。
【００２３】
前記鉄含有アルミノシリケート含有担体に用いられる無機酸化物としては、例えばベーマイトゲルやアルミナゾルなどのアルミナ，シリカゾルなどのシリカ、あるいはシリカ−アルミナなどの多孔質のものが挙げられる。
一方、該担体に用いられる鉄含有アルミノシリケートは、酸化物の形態で表した主な組成が、一般式（４）
ａＦｅ₂ Ｏ₃ ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ・ｂＳｉＯ₂ ・ｎＨ₂ Ｏ ・・・（４）
で表されるものである。この一般式（４）において、ｎは０〜３０の実数を示し、ｂは１５＜ｂ＜１００、好ましくは１８＜ｂ＜４０であり、またａ，ｂの関係は0.００５＜ａ／ｂ＜0.１５、好ましくは0.０２＜ａ／ｂ＜0.０５を満たすものである。また、この鉄含有アルミノシリケートには、少量のＮａ₂ Ｏなどのアルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物などが含有されていてもよい。
【００２４】
一般に鉄含有アルミノシリケートには以下のような様々な形態の鉄化合物が存在している。すなわち、▲１▼単にアルミノシリケートに物理吸着している不活性な鉄化合物。この鉄化合物は水素雰囲気下において、５００℃以下でＦｅ³⁺→Ｆｅ⁰ に一段で還元される。
▲２▼アルミノシリケートの骨格と規則正しく相互作用している鉄化合物。これにはイオン交換鉄化合物やアルミノシリケート骨格を構成する鉄化合物など様々な形態の鉄化合物が存在する。これらの鉄化合物は水素雰囲気下において、低温部（室温〜７００℃）でＦe³⁺ →Ｆe²⁺ に、高温部（７００〜1,２００℃）でＦe²⁺ →Ｆe⁰に二段で還元される。
【００２５】
▲１▼の鉄化合物は昇温プログラム還元（ＴＰＲ）測定によって計算される不活性鉄化合物含有率〔Ｆｅ〕_dep によって判別でき、▲２▼の鉄化合物は同じくＴＰＲ測定の高温部還元ピークによって判別できる。
該担体に用いられる鉄含有アルミノシリケートは、上記ＴＰＲ測定により計算される〔Ｆｅ〕_dep が３５％以下、好ましくは３０％以下であるのが望ましい。また、少なくとも一つの高温部還元ピーク温度Ｔｈが式
７００℃≦Ｔｈ≦（−３００×ＵＤ＋8,３２０）℃
好ましくは式
８５０℃≦Ｔｈ≦（−３００×ＵＤ＋8,３００）℃
の範囲にあるのがよい。ここで、ＴＰＲ測定とは、水素流通下で試料を加熱昇温する際の水素消費量を測定するものである。この水素による金属酸化物の還元挙動から、試料中の金属の状態を容易に知ることができる。なお、ＵＤは鉄含有アルミノシリケートの格子定数（Å）を示す。
【００２６】
この鉄含有アルミノシリケートに見られるＴＰＲ測定による還元ピークには、低温部の還元ピークと高温部の還元ピークが認められる。ここで、低温部の還元ピークとして、Ｆｅ³⁺がＦｅ²⁺に還元される際のピークが室温〜７００℃の範囲に認められ、また高温部の還元ピークとして、Ｆｅ²⁺がＦｅ⁰ に還元される際のピークが７００℃〜（−３００×ＵＤ＋8,３２０）℃の範囲に認められる。なお、一般に、高温部還元ピークは、活性の高い鉄含有アルミノシリケートほど低温にシフトする傾向がある。また、ゼオライトの格子定数が小さくなるほど高温にシフトする傾向にある。また、該鉄含有アルミノシリケートでは、高温部還元ピークが二箇所以上あるときは、少なくともその一つが７００℃から（−３００×ＵＤ＋8,３２０）℃の範囲に認められる。
【００２７】
ところで、該鉄含有アルミノシリケート中のＦe 種は、高温部の還元ピーク面積（高温ピーク面積，Ｓｈ）（高温部の水素消費量に対応）と低温部の還元ピーク面積（低温ピーク面積，Ｓl)（低温部の水素消費量に対応）との比率は、その還元される原子価から計算して理想的にはＳｈ／Ｓｌ＝２になるはずである。しかし、ここで不活性（不純物）鉄化合物が存在すると、低温部のみにピークをもつため上記比率は２より小さくなる。したがって不活性鉄化合物含有率〔Ｆｅ〕_dep は、
〔Ｆｅ〕_dep ＝（Ｓｌ−Ｓｈ／２）／Ｓｔ×１００（％）
〔式中、Ｓt は全ピーク面積和を示す。〕
により定義することができる。この〔Ｆｅ〕_dep で評価したときに、該鉄含有アルミノシリケートは３５％以下、特に好ましくは３０％以下のものが望ましい。このような鉄を含有するアルミノシリケートとしては、上記の各条件を満足するものであれば様々なものが充当できるが、特に触媒の水素化活性を向上させる点から、結晶質アルミノシリケートであるフォージャサイト型あるいはＹ型ゼオライトが好ましく、なかでも格子定数が２4.１５〜２4.４０Å、とりわけ２4.２０〜２4.３７Åのものが最適である。
【００２８】
該鉄含有アルミノシリケートを製造するに当たっては、原料として、アルミナに対するシリカのモル比ＳｉＯ₂ ／Ａｌ₂ Ｏ₃ が3.５以上のフォージャサイト型ゼオライトが好ましく用いられる。このＳｉＯ₂ ／Ａｌ₂ Ｏ₃ モル比が3.５未満では、耐熱性が不充分であり、かつ結晶性が破壊されやすい。特に、耐熱性や結晶性の保持の点から、ＳｉＯ₂ ／Ａｌ₂ Ｏ₃ モル比が4.６以上のフォージャサイト型ゼオライトが好適である。また、このアルミノシリケートには、Ｎａ₂ Ｏが2.４重量％以下程度含有されていてもよく、好ましくはその含有量は1.８重量％以下である。
本発明で用いる鉄含有アルミノシリケートを製造する場合、通常次に示す方法が用いられる。まず、上記原料のアルミノシリケートをスチーミング処理してスチーミングアルミノシリケートとする。ここでスチーミング処理の条件としては、様々な状況に応じて適宜選定すればよいが、一般には温度５４０〜８１０℃の水蒸気の存在下で処理することが好ましい。ここで水蒸気は流通系であってもよく、また密閉容器中に原料アルミノシリケートを保持して加熱し、該アルミノシリケートの保有する水によりセルフスチーミングを行ってもよい。
【００２９】
次に、このようにスチーミング処理して得られたスチーミングアルミノシリケートを、鉱酸で処理する。ここで用いる鉱酸としては、各種のものが挙げられるが、塩酸，硝酸，硫酸などが一般的であり、そのほかリン酸，過塩素酸などを用いることもできる。
次いで、この系に鉄塩を加えて処理する。この鉄塩処理を行う場合、前記鉱酸を加えた直後に、鉄塩を加えてそのまま処理を行ってもよく、また鉱酸を加えて充分に攪拌した後に、鉄塩を加えてもよい。また、この鉱酸の一定量を添加したのち、残量の鉱酸と鉄塩を同時に加えてもよい。いずれにしても、スチーミングアルミノシリケートに鉱酸を加えた系に鉄塩を加えること、換言すれば鉱酸の存在下で鉄塩を加えることが必要である。
この鉱酸を添加し、さらに鉄塩を添加して処理を行う際の処理条件としては、状況により異なり一義的に決定することはできないが、通常は処理温度５〜１００℃、好ましくは５０〜９０℃、処理時間0.１〜２４時間、好ましくは0.５〜５時間とし、処理 pＨ0.５〜2.５、好ましくは1.４〜2.１の範囲で適宜選定すればよい。処理液のｐＨが2.５を超えると、重合鉄コロイドが生成するという不都合が生じ、また pＨ0.５未満では、ゼオライト（アルミノシリケート）の結晶性が破壊されるおそれがある。また、添加すべき鉱酸量は、アルミノシリケート１ｋｇ当たり５〜２０モル程度とし、鉱酸濃度は通常0.５〜５０重量％溶液、好ましくは１〜２０重量％溶液である。さらに鉱酸の添加時期は、前記したように鉄塩を加える前でなければならない。鉱酸の添加の際の温度は、前記範囲で選定すればよいが、好ましくは室温〜１００℃、特に好ましくは５０〜１００℃である。
【００３０】
一方、鉄塩を加えるに当たっては、その種類は特に制限はないが、通常は塩化第一鉄，塩化第二鉄，硝酸第一鉄，硝酸第二鉄，硫酸第一鉄，硫酸第二鉄を挙げることができる。この鉄塩はそのまま加えることもできるが、溶液として加えることが好ましい。この際の溶媒は鉄塩を溶解するものであればよいが、水，アルコール，エーテル，ケトンなどが好ましい。また、加える鉄塩濃度は、通常は0.０２〜１0.０Ｍ、好ましくは0.０５〜5.０Ｍである。この鉄塩の添加時期は、前述の鉱酸によりアルミノシリケートのスラリーを pＨ１〜２にした後とすべきである。また鉄塩添加の際の温度は、好ましくは室温〜１００℃、特に好ましくは５０〜１００℃とする。また添加に際して予め鉄塩を加熱しておくことも有効である。
なお、この鉱酸ならびに鉄塩を加えてアルミノシリケートを処理するに当たっては、そのスラリー比、すなわち処理溶液容量（リットル）／アルミノシリケート重量（ｋｇ）は、１〜５０の範囲が好都合であり、特に、５〜３０が好適である。
このように鉱酸処理，鉄塩処理を順次あるいは同時進行的に行うことによって、前記したような性状の鉄含有アルミノシリケートが得られる。ここで、アルミノシリケートを鉱酸処理後に、乾燥，焼成し、しかる後に鉄塩処理を行うと目的とする性状の鉄含有アルミノシリケートを得ることができない。
このようにして得られる鉄含有アルミノシリケートに、さらに必要に応じて水洗，乾燥，焼成を適宜行うことも有効である。
【００３１】
本発明の方法において用いられる（ｂ）水素化処理触媒は、上記のようにして得られた鉄含有アルミノシリケートと前記無機酸化物とを所定の割合で含有する担体に、周期律表第６，８，９及び１０族に属する金属の中から選ばれた少なくとも一種を担持したものであるが、その担持方法については、特に制限はなく、含浸法，共沈法，混練法などの公知の任意の方法を採用することができる。鉄含有アルミノシリケート含有担体に、所望の金属を所定の割合で担持させたのち、必要に応じて乾燥後、焼成処理を行う。焼成温度及び時間は、担持させた金属の種類などに応じて適宜選ばれる。
本発明の方法においては、触媒として、前記（ａ）水素化処理触媒と（ｂ）水素化処理触媒とを、任意の割合で組み合わせて用いることが必要であり、特に（ｂ）水素化処理触媒を（ａ）水素化処理触媒に対して２０容量％以上用いることにより、白油増産効果が顕著となる。
【００３２】
さらに、本発明の方法においては、原料油のメタル含有レベルに応じて、既存の脱メタル触媒を、上記（ａ）と（ｂ）との混合触媒に、触媒全容量に基づき１０〜８０容量％程度組み合わせて用いてもよい。これにより、メタルによる触媒劣化を抑制しうるとともに、製品中の含有量を低減することができる。該脱メタル触媒としては、当業者が通常用いているもの、例えば無機酸化物，酸性担体，天然鉱物などに、周期律表第５，６，８，９及び１０族に属する金属の中から選ばれた少なくとも一種を、触媒全重量に基づき、酸化物として３〜３０重量％程度担持してなる平均細孔径１００Å以上の触媒、具体的にはアルミナにＮｉ−Ｍｏを触媒全重量に基づき、酸化物として１0.５重量％担持してなる平均細孔径１１８Åの触媒などを挙げることができる。
このような水素化処理触媒を用いた反応形式については、特に制限はなく、例えば固定床，流動床，移動床などを採用することができる。
【００３３】
本発明の方法においては、原油又はナフサ留分を除いた原油を、前記水素化処理触媒を用いて一括水素化脱硫処理を行う。ナフサ留分を除いた原油を水素化脱硫処理する場合の反応条件としては、通常反応温度３００〜４５０℃，水素分圧３０〜２００ｋｇ／ｃｍ² ，水素／油比３００〜2,０００Ｎｍ³ ／キロリットル，液時空間速度（ＬＨＳＶ）0.１〜３hr^-1であるが、効率よく水素化脱硫を行いうる点から、反応温度３６０〜４２０℃，水素分圧１００〜１８０ｋｇ／ｃｍ² ，水素／油比５００〜1,０００Ｎｍ³ ／キロリットル，ＬＨＳＶ0.１５〜0.5 hr^-1の範囲が好ましい。
一方、原油を水素化脱硫処理する場合の反応条件は、上記のナフサ留分を除いた原油を水素化脱硫処理する場合の反応条件と同様であるか、水素分圧が低下するため、水素分圧及び水素／油比を、上記範囲内で大きくすることが好ましい。
【００３４】
このようにして、原油又はナフサ留分を除いた原油を一括水素化脱硫処理したのち、この処理油は、図１で示すように常圧蒸留塔にて各種製品、例えばナフサ留分，灯油留分，軽油留分，常圧蒸留残油などに分離される。この際、常圧蒸留塔の操作条件としては、石油精製設備において広く行われている原油常圧蒸留方法と同様であり、通常温度は３００〜３８０℃程度、圧力は常圧〜1.０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ程度である。
この工程を、水素化脱硫工程に引き続き行うことにより、熱回収を図り運転費を大きく低減することができる。また、既設の原油常圧蒸留塔を有効に利用するため、他の場所にある製油所へ水素化脱硫処理油を転送して製品の分離を行うことにより、建設費を低減することができる。
【００３５】
【実施例】
更に、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
【００３６】
実施例１
原料油として、アラビアンヘビー脱塩原油のナフサ留分（Ｃ５〜１５７℃）を除いた下記性状のものを用いた。
密度（１５℃） ０．９３１９ｇ／ｃｍ３
硫黄分 ３．２４重量％
窒素分 １５００重量ｐｐｍ
バナジウム ５５重量ｐｐｍ
ニッケル １８重量ｐｐｍ
灯油留分（１５７℃より高く２３９℃以下） ９．８重量％
軽油留分（２３９℃より高く３７０℃以下） ２５．８重量％
残油 （３７０℃より高いもの） ６４．４重量％
【００３７】
第１表に示す触媒Ａ（脱メタル触媒），触媒Ｃ及び触媒Ｂをそれぞれこの順に、２０容量％，３０容量％及び５０容量％の割合で 2, ０００ｃｃの反応管に充填し、水素分圧１３０ｋｇ／ｃｍ２ ，水素／油比８００Ｎｍ３ ／キロリットル，反応温度３９０℃，ＬＨＳＶ０．４ hr −１の条件で水素化処理を行った。
次に、得られた水素化処理油を蒸留により、ナフサ留分（Ｃ５〜１５７℃），灯油留分（１５７℃より高く２３９℃以下），軽油留分（２３９℃より高く３７０℃以下）及び残油（３７０℃より高いもの）に分留し、それぞれの性状を求めた。その結果を第２表に示す。
【００３８】
また、上記で得られた灯油留分及び軽油留分の貯蔵安定性試験を実施した。具体的には、ベントを有した５００ミリリットルのガラス容器に試料を４００ミリリットル入れ、４３℃に保たれた暗所にて３０日間貯蔵した。貯蔵試験前後の結果を第３表に示す。
これよりアラビアンヘビー脱塩原油のナフサ留分を除いた残油から、品質のよい灯油や軽油が得られ、貯蔵時の色相も安定していることがわかる。
【００３９】
比較例１
第１表に示す触媒Ａ（脱メタル触媒）及び触媒Ｄ（脱硫触媒）をそれぞれこの順に、２０容量％及び８０容量％の割合で1,０００ｃｃの反応管に充填し、反応温度を３８０℃に変えた以外は、実施例１と同一条件で水素化処理を実施した。
得られた水素化処理油を、実施例１と同様にして分留し、それぞれの性状を求めた。その結果を第２表に示す。また、灯油留分及び軽油留分について、実施例１と同様にして貯蔵安定性試験を行った。その結果を第３表に示す。
これよりアラビアンヘビー脱塩原油のナフサ留分を除いた残油から得られる灯油や軽油は、品質および得率ともに不充分であり、貯蔵時の色相がよくないことがわかる。
【００４０】
比較例２
第１表に示す触媒Ａ（脱メタル触媒）及び触媒Ｄ（脱硫触媒）をそれぞれこの順に、２０容量％及び８０容量％の割合で1,０００ｃｃの反応管に充填し、水素分圧を１２０ｋｇ／ｃｍ ² ，反応温度を３９５℃，ＬＨＳＶを０．３５ hr −１に変えた以外は、実施例１と同一条件で水素化処理を実施した。
得られた水素化処理油を、実施例１と同様にして分留し、それぞれの性状を求めた。その結果を第２表に示す。また、灯油留分及び軽油留分について、実施例１と同様にして貯蔵安定性試験を行った。その結果を第３表に示す。
これよりアラビアンライト脱塩原油から得られる灯油や軽油は、品質および得率ともに不充分であり、貯蔵時の色相がよくないことがわかる。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【表２】

【００４３】
【表３】

【００４４】
【表４】

【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、原油又はナフサ留分を除いた原油の一括水素化脱硫工程において、特定の触媒を用い、水素化脱窒素及び水素化分解を併せて行うことにより、品質が良好でかつ安定した灯油・軽油を増産しうるとともに、精油設備の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の水素化処理工程を含む各石油製品を分離するための工程概略図である。

Claims (6)

1. 原油又はナフサ留分を除いた原油を触媒の存在下で水素化処理するにあたり、触媒として、（ａ）アルミナ−ボリア担体に、周期律表第６，８，９及び１０族に属する金属の中から選ばれた少なくとも一種を担持した触媒と、（ｂ）鉄含有アルミノシリケート含有担体に、周期律表第６，８，９及び１０族に属する金属の中から選ばれた少なくとも一種を担持した触媒とを組み合わせたものを用いることを特徴とする原油又はナフサ留分を除いた原油の水素化処理方法。
2. 触媒として、さらに（ｃ）無機酸化物、酸性担体又は天然鉱物に、周期律表第５，６，８，９及び１０族に属する金属の中から選ばれた少なくとも一種を担持してなる平均細孔径１００Å以上の脱メタル触媒を組み合わせたものを用いることを特徴とする請求項１記載の水素化処理方法。
3. アルミナ−ボリア担体が、ボリアを担体全重量に対して３〜２０重量％含有し、かつボロンの原子分散性が理論値の８５％以上のものである請求項１又は２記載の水素化処理方法。
4. 鉄含有アルミノシリケート含有担体が、鉄含有アルミノシリケートを担体全重量に対して１０〜９０重量％含有するものである請求項１記載の水素化処理方法。
5. 脱メタル触媒の含有量が、触媒全容量に対して１０〜８０容量％である請求項２記載の水素化処理方法。
6. 請求項１記載の水素化処理方法で得た水素化処理油を、さらに蒸留により沸点の異なる各留分に分離することを特徴とする原油の処理方法。

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