JP6023537B2 - 炭化水素油の水素化処理方法及び潤滑油用基油の製造方法 - Google Patents
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Description
本実施形態における水素化処理は、水素化脱硫、水素化精製、水素化異性化(異性化脱蝋)、水素化仕上げ及び水素化分解等の水素化を含意する。換言すれば、本発明における水素化処理用触媒は、水素化脱硫触媒、水素化精製触媒、水素化異性化触媒(異性化脱蝋触媒)、水素化仕上げ触媒及び水素化分解触媒等を含意する。
本実施形態に係る潤滑油用基油の製造方法では、下記の水素化脱硫工程および/または水素化精製工程、水素化異性化工程(異性化脱蝋工程)及び水素化仕上げ工程のうちいずれか一つの工程又は複数の工程として、上記の本実施形態に係る炭化水素油の水素化処理方法を行う。本実施形態に係る潤滑油用基油の製造方法では、水素化を行う全ての工程において、上記の本実施形態に係る炭化水素油の水素化処理方法を実施してよい。
減圧蒸留工程では、上記の原料油の分留により、例えば70Pale留分、SAE−10留分、SAE−20留分、SAE−30留分及びブライトストック(Bright stock)留分等の基油の原料となる複数の炭化水素油を調製すればよい。なお、SAEとは、Society of Automotive Engineersを意味する。これらの複数の炭化水素油の水素化脱硫、水素化異性化、水素化異性化及び水素化仕上げのうち少なくとも1つの水素化を、上記の水素化処理方法によって個別に実施すればよい。
溶剤抽出工程では、抽出塔を用いて、各炭化水素油中の芳香族炭化水素の一部を溶剤中に抽出して、除去する。溶剤抽出工程により、潤滑油用基油の色相、粘度指数及び酸化安定性を向上させることができる。溶剤としては、抽出すべき成分(被抽出成分)を選択的に溶解し、被抽出成分の溶解度が高く、被抽出成分との分離が容易であり、毒性及び腐食性が少ないものであれば、特に限定されない。溶剤の具体例としては、フルフラール、フェノール、N−メチル−2−ピロリジノン及びテトラヒドロフラン等が挙げられる。
水素化脱硫工程および/または水素化精製工程では、水素の存在下で炭化水素油を水素化脱硫および/または水素化精製触媒に接触させればよい。石油由来原料油を用いる場合は、脱硫及び脱窒素等の反応が進行して、炭化水素油中の触媒毒が除去される。したがって、水素化脱硫工程の実施によって、水素化異性化触媒の寿命が向上し易くなる。水素化脱硫工程では、脱硫及び脱窒等の反応に加えて、石油由来炭化水素油の水素化(例えば、芳香族炭化水素の水素化によるナフテンの生成)、炭化水素油中のワックス成分の水素化分解及び水素化異性化が進行してもよい。硫黄を含まないフィッシャー・トロプシュ合成油が原料油である場合も同様に水素化精製処理が施される。
水素化脱硫工程において得られた被処理油は、通常、炭素数が10以上であるノルマルパラフィンを含有する。水素化異性化工程では、被処理油を水素化異性化触媒に接触させるにより、ノルマルパラフィンを被処理油の一部又は全部をイソパラフィンに転化させる。
水素化異性化工程によって得た生成油に対して水素化仕上げ(hydrofinishing)を行ってもよい。水素化仕上げでは、生成油を、金属が担持された水素化触媒に水素の存在下で接触させる。水素化触媒としては、例えば、白金および/またはパラジウムが担持されたアルミナ、シリカアルミナが挙げられる。水素化仕上げにより、水素化異性化工程で得られた反応生成物(生成油)の色相、酸化安定性等が改良され、製品の品質を向上させることができる。水素化異性化工程を行う反応器内に設けられた水素化異性化触媒の触媒層の下流側に水素化仕上げ用の触媒層を設けて、水素化異性化工程に続けて水素化仕上げを行ってもよい。水素化仕上げは、水素化異性化工程とは別の反応設備において実施してもよい。
水素化仕上げ工程によって得た生成油に対して減圧蒸留を行って、基油の精製を行ってもよい。減圧蒸留によって得た重質留分に対して更に減圧蒸留を行ってもよい。例えば、水素化仕上げ工程によって得た生成油を、精製工程により、70Paleの留分、SAE−10の留分と、SAE−20の留分と、SAE−30の留分とに分離してもよい。これらの基油に対して、必要に応じて動粘度が低い軽質油を混合して各留分の動粘度及びVI等の性状を各規格に適合させることにより、所望の潤滑油用基油が調合される。
Si/Al比が45である結晶性アルミノシリケートからなるZSM−22ゼオライト(以下、「ZSM−22」という。)を以下の手順で水熱合成により製造した。
溶液A:1.94gの水酸化カリウムを6.75mLのイオン交換水に溶解したもの。
溶液B:1.33gの硫酸アルミニウム18水塩を5mLのイオン交換水に溶解したもの。
溶液C:4.18gの1,6−ヘキサンジアミン(有機テンプレート)を32.5mLのイオン交換水にて希釈したもの。
溶液D:18gのコロイダルシリカ(Grace Davison社製Ludox AS−40)を31mLのイオン交換水にて希釈したもの。
実施例1では、原料油(フィード源)としてフィッシャー・トロプシュ合成油(FT合成油)を用いた。FT合成油の減圧蒸留により、実施例1の炭化水素油1〜4(異性化脱蝋の原料油)を得た。実施例1の炭化水素油1〜4の性状(沸点範囲、硫黄分の含有率、窒素分の含有率、100℃での動粘度)を表1に示す。
Y=(VL/VR)×100
式(A)中、VLは、水素化異性化によって得た生成油のうち、沸点の範囲が水素化異性化前の炭化水素油と同じである留分(潤滑油用基油)の質量である。VRは、水素化異性化前の炭化水素油の質量である。
一般的に、同一の炭化水素油(原料油)の水素化異性化によって目標の流動点及び粘度指数を達するために必要な反応温度は、水素化異性化触媒の活性の劣化に伴って高める必要がある。換言すれば、水素化異性化工程では、時間の経過に伴い水素化異性化触媒が劣化して原料油の分解率が低下する傾向があるので、得られる基油の流動点及び粘度指数等(又は分解率)が目標値に維持されるように、反応温度を初期反応温度から段階的に上昇させ続けて、低下する触媒活性を補う必要がある。実施例1では、1日当たりの触媒劣化に伴う反応温度の補償分(1日当たりの反応温度の上昇幅)を測定した。以下では、1日当たりの反応温度の上昇幅を「劣化度」と記す。実施例1の劣化度を表1に示す。小さい劣化度は、水素化処理用触媒の劣化が抑制されていることを意味する。
実施例2では、原料油として溶剤抽出ラフィネート(フルフラールラフィネート)を用いた。フルフラールラフィネートの減圧蒸留により、表1に示す実施例2の炭化水素油5〜8を得た。
実施例3では、原料油として水素化分解塔底油を用いた。水素化分解塔底油の減圧蒸留により、表1に示す実施例3の炭化水素油9〜12を得た。
実施例4では、原料油として溶剤精製ワックス(スラックワックス)を用いた。スラックワックスの減圧蒸留により、表1に示す実施例4の炭化水素油13〜15を得た。
比較例1では、実施例1と同様に、炭化水素油1〜4を用いた。比較例1では、炭化水素油1〜4の液空間速度を常に1h−1に維持した。比較例1では、各炭化水素油の水素化異性化の反応温度を表1に示す値に設定した。これらの事項を除いて、実施例1の同様の方法で、比較例1の炭化水素油1〜4の水素化異性化を個別に行った。
比較例2では、実施例2と同様に、炭化水素油5〜8を用いた。比較例2では、炭化水素油5〜8の液空間速度を常に1h−1に維持した。比較例2では、各炭化水素油の水素化異性化の反応温度を表1に示す値に設定した。これらの事項を除いて、実施例2の同様の方法で、比較例2の炭化水素油5〜8の水素化異性化を個別に行った。
比較例3では、実施例3と同様に、炭化水素油9〜12を用いた。比較例3では、炭化水素油9〜12の液空間速度を常に1h−1に維持した。比較例3では、各炭化水素油の水素化異性化の反応温度を表1に示す値に設定した。これらの事項を除いて、実施例3の同様の方法で、比較例3の炭化水素油9〜12の水素化異性化を個別に行った。
比較例4では、実施例4と同様に、炭化水素油13〜15を用いた。比較例4では、炭化水素油13〜15の液空間速度を常に1h−1に維持した。比較例4では、各炭化水素油の水素化異性化の反応温度を表1に示す値に設定した。これらの事項を除いて、実施例4の同様の方法で、比較例4の炭化水素油13〜15の水素化異性化を個別に行った。
Claims (2)
- 第1の炭化水素油を、水素が存在する反応器内で水素化処理用触媒に接触させて、前記第1の炭化水素油の水素化処理を行う第1工程と、
前記第1の炭化水素油よりも動粘度が高い第2の炭化水素油を、水素が存在する前記反応器内で前記水素化処理用触媒に接触させて、前記第2の炭化水素油の水素化処理を行う第2工程と、
を備え、
前記第2工程における前記水素化処理の反応温度T2が、前記第1工程における前記水素化処理の反応温度T1と略等しく、
前記第2工程における前記反応器内の前記水素の分圧P2が、前記第1工程における前記反応器内の前記水素の分圧P1と略等しく、
前記第2工程における前記第2の炭化水素油の前記水素化処理用触媒に対する液空間速度LHSV2が、前記第1工程における前記第1の炭化水素油の前記水素化処理用触媒に対する液空間速度LHSV1よりも小さく、
前記第1工程で得られる第1の被処理油の流動点がPP 1 であり、
前記第2工程で得られる第2の被処理油の流動点がPP 2 であり、
前記第1工程で得られる第1の被処理油の粘度指数がVI 1 であり、
前記第2工程で得られる第2の被処理油の粘度指数がVI 2 であるとき、
不等式PP 2 >PP 1 又は不等式VI 2 >VI 1 の少なくとも一方が成り立つように、前記LHSV 1 及び前記LHSV 2 を予め選定する工程を備える、
炭化水素油の水素化処理方法。 - 請求項1に記載の炭化水素油の水素化処理方法を行う潤滑油用基油の製造方法。
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