JP4854075B2 - 超低硫黄軽油基材の製造方法及び該超低硫黄軽油基材を含む超低硫黄軽油組成物 - Google Patents
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縮合環のヘテロ化合物を含む石油又は化学ストリームから選択されるストリームを、水素化脱硫触媒を含む反応域と硫化水素吸収剤物質を含む反応域によって芳香族飽和に好ましい条件で脱硫する方法が開示されている(特許文献4)。しかしこの方法では芳香族飽和に伴う水素消費が著しく、製造コストが高くなり好ましくない。
さらに、前記硫黄収着機能を持った多孔質脱硫剤が、亜鉛と他の金属を含み、他の金属が、銅、ニッケル、コバルト及び鉄から選ばれる少なくとも1種の金属であること、特に、硫黄収着機能を持った多孔質脱硫剤が、亜鉛及びニッケルを含むことが好ましい。
また、本発明は、このような方法によって製造された超低硫黄軽油基材を含む硫黄分1質量ppm以下の超低硫黄軽油組成物であり、特には、多環芳香族の含有量が3容量%以下であることが好ましい。
また、本発明の超低硫黄軽油組成物は、硫黄分が1質量ppm以下であるので、排気ガス中の硫黄酸化物の排出量を低減でき、また窒素酸化物還元触媒の劣化を抑制し、後処理触媒上での粒子状物質の生成を低減して窒素酸化物及び粒子状物質の排出抑制ができる等の環境負荷を低減できるとともに、芳香族分が適度に残存されていることから、発熱量が高く、自動車等の燃費や運転出力に優れ、燃料噴射系で使用しているシールゴム部材等への影響がなく、燃料の漏れを生じないという格別の効果を奏する。
本発明の超低硫黄軽油基材の製造方法においては、低硫黄軽油留分を水素の共存下で硫黄収着機能を持った多孔質脱硫剤と接触させる方法(収着脱硫)を用いる。本発明に用いる上記硫黄収着機能を持った多孔質脱硫剤とは、有機硫黄化合物(特にアルキルジベンゾチオフェン類)中の硫黄原子を脱硫剤に固定化するとともに、有機硫黄化合物中の硫黄原子以外の炭化水素残基については、有機硫黄化合物中の炭素−硫黄結合を開裂させることによって脱硫剤から脱離させる機能をもった多孔質脱硫剤をいう。この炭化水素残基が脱離する際には、硫黄との結合が開裂した炭素に、系内に存在する水素が付加する。したがって、有機硫黄化合物から硫黄原子が除かれた炭化水素化合物が生成物として得られることになる。ただし、硫黄原子が除かれた炭化水素化合物は、さらに水素化、異性化、分解等の反応を受けた生成物を与えることがある。一方、硫黄は脱硫剤に固定化されるため、水素化精製とは異なり、生成物として硫化水素などの硫黄化合物を発生しない。
収着脱硫に処する低硫黄軽油留分は、多環芳香族分が4容量%以下であり、好ましくは3容量%以下であり、特に好ましくは2容量%以下である。この多環芳香族分はJPI−5S−49−97に規定された方法により測定されるものであり、2環芳香族炭化水素化合物と3環芳香族炭化水素化合物の合計含有量である。3環芳香族分(3環芳香族炭化水素化合物の含有量)は好ましくは1容量%以下であり、さらには0.7容量%以下である。多環ナフテン分(2環または3環の環状飽和炭化水素化合物の合計含有量)は好ましくは20容量%以下であり、さらには15容量%以下である。収着脱硫に処する低硫黄軽油留分に含まれる多環芳香族分が4容量%を超えたり、3環芳香族分が1容量%を超えたり、多環ナフテン分が20容量%を超えると、収着脱硫工程において有機硫黄化合物の脱硫が進行しにくくなり好ましくない。収着脱硫工程に供する低硫黄軽油留分に含まれる多環芳香族分が4容量%を超えていたり、3環芳香族分が1容量%を超えている場合はあらかじめこれらを低減する必要がある。その方法については特に限定しないが、多環芳香族分が少ない原料を選択する方法、水素共存下で水素化触媒と接触させて水素化する方法や、スルフォラン等の芳香族を抽出できる溶剤で多環芳香族を抽出する方法が挙げられる。
低硫黄軽油留分の硫黄分は、2〜50質量ppmであり、2〜30質量ppm、特には2〜10質量ppmが好ましい。
石油精製において、原油を蒸留して得られる軽油留分には硫黄分が通常5,000〜20,000質量ppm含まれるが、これを何も処理せずに硫黄収着機能をもった多孔質脱硫剤による脱硫処理を行うと、多孔質脱硫剤の寿命が著しく短くなり実用に耐えない。このため、硫黄分が1質量ppm以下の超低硫黄軽油基材を製造する場合は多孔質脱硫剤による脱硫処理の前に、硫黄分が2〜50質量ppmになるように脱硫処理するのであるが、この硫黄分が2〜50質量ppmの低硫黄軽油留分を得る方法は、硫黄分がこの範囲に入ればどんな方法で行っても良いが、水素化脱硫触媒による水素化脱硫処理が好ましい方法である。この水素化脱硫処理により、多環芳香族分を低減することもできる。
金属成分等の担持は、通常用いられるスプレー含浸法や浸漬法等で行うことが好適であり、無機多孔質酸化物担体の吸水率に相当する溶液を含浸させるポアフィリング法が特に好ましい。金属の担持状態を制御するために、有機化合物又は有機塩類等を金属担持液に共存させるとよい。金属成分等を含む溶液を含浸したのち50〜180℃、好ましくは80〜150℃の温度範囲で、10分〜24時間乾燥し、さらに金属成分等をより多く担持するために、乾燥と担持とを繰り返して行ってもよい。所望の金属成分を所望量含浸させた後、乾燥して得られる乾燥物を焼成処理することによって水素化処理触媒前駆体が製造される。この焼成処理は、好ましくは400〜600℃、特には450〜580℃の温度範囲で行われ、焼成温度までの昇温時間は10〜240分、焼成温度での保持時間は1〜240分が好適である。
本発明の超低硫黄軽油基材の製造方法に用いる低硫黄軽油留分を製造するための原料となる軽油留分は、好ましくは、硫黄分が0.5質量%以上のもので、通常、硫黄分が0.5〜5質量%、特には1〜2質量%であり、窒素分が50質量ppm以上、特には80〜500質量ppmであり、密度(15℃)が0.80〜0.90g/cm3であり、50容量%留出温度が250〜320℃、特には260〜310℃であり、70容量%留出温度が280〜340℃、特には290〜330℃であり、90容量%留出温度が310〜370℃、特には320〜360℃であり、95容量%留出温度が320〜390℃、特には330〜380℃である。
なお、LCOは多環芳香族分を多く含むため、原料となる軽油留分に占めるLCOの比率が多いと水素化脱硫処理等を行って得られる低硫黄軽油留分に多環芳香族が多く含まれてしまう。したがって、原料となる軽油留分に占めるLCOの比率は50容量%以下が好ましく、特には30容量%以下であり、さらには20容量%以下である。
本発明において、超低硫黄軽油基材は、特定の硫黄分、芳香族含有量を有する低硫黄軽油留分を、水素共存下で、硫黄収着機能を持った多孔質脱硫剤と接触させ脱硫して得ることができる。超低硫黄軽油基材の硫黄分は、1質量ppm以下とし、好ましくは0.8質量ppm以下、より好ましくは0.5質量ppm以下であり、少ないほど好ましい。このため収着脱硫工程に供する低硫黄軽油留分は、硫黄分が2〜50質量ppm、好ましくは2〜30質量ppm、特には2〜10質量ppmである。
本発明の超低硫黄軽油組成物は、超低硫黄軽油基材を含む、硫黄分が1質量ppm以下のものである。超低硫黄軽油基材は50容量%以上、特には80容量%以上含むことが好ましいが、超低硫黄軽油基材をそのまま超低硫黄軽油組成物としてもよい。また、本発明の超低硫黄軽油組成物は、その硫黄分、芳香族分、蒸留性状、密度(15℃)、真発熱量などの物性が後述の条件を満たすならば、他の基材を混合してもよい。他の基材としては、直留灯油、熱分解灯油、接触分解灯油などや、それらを水素化脱硫触媒によって水素化脱硫した水素化脱硫油、さらに脱硫して硫黄分を10質量ppm以下にした超低硫黄灯油、減圧軽油を水素化分解して得られる水素化分解灯油及び水素化分解軽油、天然ガスやアスファルト分等を化学合成させて得られる合成灯油及び合成軽油などが挙げられる。
以下、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
まず、本発明で用いる低硫黄軽油留分を調製するための原料油となる軽油留分Dを次のようにして調製した。中東系の原油を蒸留して得られた直留軽油Aを75容量%、中東系の原油を蒸留して得られた減圧軽油留分を水素化脱硫した後に接触分解して得られた軽質接触分解油Bを5容量%、及び減圧残油を主成分とする重質油を熱分解処理して得られた熱分解油Cを20容量%混合し軽油留分Dを得た。直留軽油A、軽質接触分解油B、熱分解油C及び軽油留分Dの性状を表1に示す。
その後、この反応管に軽油留分Dを通油し、反応温度345℃、水素分圧7.0MPa、LHSVが1.2hr−1、水素/油供給比が440NL/Lの条件下で反応させた。流出した反応生成物から硫化水素をストリッピングして除去し低硫黄軽油留分Eを得た。低硫黄軽油留分Eの性状を表2に示す。
Claims (4)
- 硫黄分が2〜50質量ppm、多環芳香族の含有量が4容量%以下の低硫黄軽油留分を、水素共存下で、亜鉛と他の金属を含み、他の金属が、銅、ニッケル、コバルト及び鉄から選ばれる少なくとも1種の金属である硫黄収着機能を持った多孔質脱硫剤と、反応温度100〜500℃、水素圧力0.5〜10MPa、LHSV1〜50hr -1 、水素/油供給比10〜1,000NL/Lの条件で接触させて脱硫処理し、硫黄分1質量ppm以下の超低硫黄軽油基材を得ることを特徴とする超低硫黄軽油基材の製造方法。
- 超低硫黄軽油基材中の多環芳香族の含有量が3容量%以下である請求項1に記載の超低硫黄軽油基材の製造方法。
- 低硫黄軽油留分中のアルキルジベンゾチオフェン類の全硫黄分に占める割合が70質量%以上である請求項1又は2に記載の超低硫黄軽油基材の製造方法。
- 硫黄収着機能を持った多孔質脱硫剤が、亜鉛及びニッケルを含むものである請求項1に
記載の超低硫黄軽油基材の製造方法。
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