JPH0672227B2 - 炭化水素油の脱硫方法 - Google Patents

炭化水素油の脱硫方法

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JPH0672227B2
JPH0672227B2 JP62142252A JP14225287A JPH0672227B2 JP H0672227 B2 JPH0672227 B2 JP H0672227B2 JP 62142252 A JP62142252 A JP 62142252A JP 14225287 A JP14225287 A JP 14225287A JP H0672227 B2 JPH0672227 B2 JP H0672227B2
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、塗料、接着剤、ゴム等に対する淡色で耐候性
の良好な改質剤及び/又はベースポリマーの水添炭化水
素樹脂原料として利用される炭化水素油の脱硫精製法で
あり、さらには、医薬、香料原料として有用な炭化水素
オレフィンの脱硫精製法に関するものである。
[従来の技術] 従来、炭化水素油の脱硫方法として、元素周期律表の第
VI族及び第VIII族金属又はその化合物を含有する触媒複
合体の存在下に、炭化水素留分を広範囲の高められた水
素圧及び温度下に水素で処理することからなるハイドロ
ファイニング、特に水素化脱硫に関する多数の文献があ
る。このような反応では、原料油を構成する分子の炭素
−硫黄結合が切断され、そして硫黄含有部分は水素と反
応して硫化水素を生成する。また、得られた炭化水素の
流れは水素と硫化水素ガスとの残留混合物から分離され
る。
しかしながら、高水素圧、高温度下で脱硫反応を行うた
め、この炭化水素油中に存在し、炭化水素樹脂、医薬、
香料原料等として有用なオレフィン類も水素化によって
飽和されてしまうという欠点を有している。
また、有機硫黄化合物と炭化水素オレフィンを共に含有
する炭化水素油について、その有機硫黄化合物の含有量
を低減することなく触媒を加えて重合を行うと、炭化水
素オレフィン生長鎖に有機硫黄化合物が連鎖移動反応を
起こし、硫黄含有量の高い炭化水素樹脂が生成する。そ
して、この樹脂の耐熱性、耐候性を改良するために水添
改質を行おうとしても、有機硫黄化合物がニッケル、パ
ラジウム、ルテニウム、白金等の水添触媒の触媒毒とな
って反応が進行せず、水添炭化水素樹脂の製造ができな
いか、又は、たとえ製造できても被毒によって多量の触
媒を必要とするために製造コスト上極めて不利であると
いう問題がある。
そして、従来においては、有機硫黄化合物と炭化水素オ
レフィンを共に含有する炭化水素油から、産業上有用な
炭化水素オレフィン類の損失を極力防止し、しかも、簡
易な方法で有機硫黄化合物の90%以上を除去し得る方法
は見当たらない。
[発明が解決しようとする問題点〕 本発明者は、上記のような問題点を解決するために研究
を行い、有機硫黄化合物と炭化水素オレフィンを共に含
有する炭化水素油を蒸留した後、得られた中間留分に酸
触媒を加えて軽度の重合反応を行うことにより、産業上
有用な炭化水素オレフィンの損失が少なく、しかも、有
機硫黄化合物の90%以上が除去された炭化水素油を得る
ことができることを見出し、本発明を完成した。
従って、本発明の目的は、有機硫黄化合物と炭化水素オ
レフィンを共に含有する炭化水素油から炭化水素オレフ
ィンを極力損失せずに有機硫黄化合物を可及的に除去す
ることにあり、硫黄含有量の少ない炭化水素樹脂の原料
あるいはクマロン、インデン等のオレフィンの原料等と
して有用な低硫黄化炭化水素を得ることにある。
[問題点を解決するための手段] すなわち、本発明は、沸点100〜250℃の留分を主体と
し、有機硫黄化合物と炭化水素オレフィンを共に含有す
る炭化水素油を蒸留して前留分と後留分を除去する蒸留
処理と、この蒸留処理で得られた中間留分に酸触媒を加
えて軽度の重合反応を行う軽度の重合処理とを含む炭化
水素油の脱硫方法である。
本発明の脱硫方法に供される炭化水素油としては、例え
ば、石炭乾留において生産されるガス軽油、コールター
ルの蒸留で得られる130〜200℃留分、石油精製又は石油
分解の際に生産されるC8〜C10留分等の有機硫黄化合物
と炭化水素オレフィンを共に含有する炭化水素油があ
り、炭化水素オレフィンは、20重量%以上、好ましくは
30重量%以上含有することが望ましい。また、飽和炭化
水素及びオレフィン結合を有しない芳香族炭化水素につ
いては20重量%以上、好ましくは30重量%以上含有され
ているのが望ましく、例えばクマロン−インデン樹脂を
製造する場合、これらは溶媒として作用する。
炭化水素オレフィンがビニルトルエン、クマロン、イン
デン等の場合、蒸留処理で除去できる有機硫黄化合物と
しては、例えばチオフェン、モノメチルチオフェン、ジ
メチルチオフェン等のビニルトルエン、クマロン、イン
デン等よりその蒸気圧が高いもの、及び、例えばベンゾ
チオフェン等のビニルトルエン、クマロン、インデン等
よりその蒸気圧が低いものである。また、酸触媒を使用
する軽度の重合処理で除去できる有機硫黄化合物として
は、例えばチオフェン、モノメチルチオフェン、ジメチ
ルチオフェン、トリメチルチオフェン、チオフェノー
ル、メチルチオフェノール等の炭化水素オレフィン生長
鎖への連鎖移動反応性を有するものである。
蒸気蒸留処理は、常圧、減圧のいずれでもよいが、熱重
合による炭化水素オレフィンの損失を低減するため、減
圧蒸留が好ましい。この蒸留処理により低硫黄化された
炭化水素オレフィンとしてクマロン、インデンを回収す
る場合、蒸留における採取留分の塔頂温度範囲は、常圧
の場合160〜180℃の範囲が好ましく、また、100mmHg減
圧の場合100〜120℃の範囲が好ましい。
さらに、本発明方法において、軽度の重合処理とは、原
料の炭化水素油中に含まれるクマロン、インデン等の炭
化水素オレフィン類の重合がその40重量%以下、好まし
くは10〜30重量%の範囲内である程度の重合をいう。こ
の軽度の重合処理に使用する酸触媒としては、例えば、
硫酸、燐酸、塩酸、硝酸等のブレンステッド酸、三弗化
硼素及びその錯体、塩化アルミニウム等のルイス酸、及
び、酸性白土、活性白土、酸性イオン交換樹脂等の固体
酸等を挙げることができる。そして、この軽度の重合処
理の条件については、処理対象となる炭化水素油の種類
や使用する酸触媒の種類等によって異なるが、酸触媒の
使用量が0.1〜50重量%、好ましくは0.1〜30重量%の範
囲で、反応温度が0〜150℃、好ましくは0〜100℃の範
囲で、かつ、反応時間が0.1〜10時間、好ましくは0.1〜
7時間の範囲であるのがよい。
以上のような蒸留処理及び軽度の重合処理により脱硫し
た炭化水素オレフィンを含む炭化水素油は、これを重合
することで硫黄分の少ない炭化水素樹脂となり、この低
硫黄化炭化水素樹脂は、ニッケル、パラジウム、リテニ
ウム、白金等の水添触媒に対する被毒が少なく、これら
の水添触媒の存在下で水素化することが可能であり、無
色透明で耐候性、耐熱変色性の良好な水添炭化水素樹脂
の原料として極めて有用である。
[作 用] 本発明に脱硫方法によれば、その蒸留工程で有機硫黄化
合物の一部を分留除去すると共に、その軽度の重合工程
で残りの有機硫黄化合物を重合反応生成物として分離除
去するもので、これによって産業上有用な炭化水素オレ
フィンの損失を極力少なくしながら、有機硫黄化合物の
90%以上を分離除去することができるものである。
クマロン、インデン等の炭化水素オレフィンとチオフェ
ン、モトメチルチオフェン、ジメチルチオフェン等の有
機硫黄化合物との間には蒸気圧の差があり、蒸溜によっ
てこれらの有機硫黄化合物を除去でき、また、チオフェ
ン、モノメチルチオフェン、ジメチルチオフェン、トリ
メチルチオフェン等の有機硫黄化合物は、酸触媒による
カチオン重合反応において炭化水素オレフィン生長鎖へ
の連鎖移動反応性を有しており、この重合反応生成物と
してこれらの有機硫黄化合物を除去することができるも
のと考えられる。
[実施例] 以下、実施例、参考例及び比較例に基いて、本発明方法
を具体的に説明する。
実施例1 石炭乾留において生産されたガス軽油を蒸留して得た13
0〜200℃留分を40%希硫酸で酸洗した。得られた脱ター
ル塩基処理後の炭化水素油を原試料とし、これを33
ツ口フラスコに2,000g仕込み、理論段数17.8段の実験用
回分式減圧蒸溜塔を使用し、圧力100mmHg、還流比(還
流/放出)7/1、採取留分95〜120℃(歩留54重量%)の
条件で減圧蒸留を行い、中間留分として蒸留処理油1,08
0gを得た。
原試料及び得られた蒸留処理油のオレフィン組成をガス
クロマトグラフィーで調べ、また、酸化分解電量滴定法
で総硫黄濃度を判定してこの蒸留処理での硫黄除去率を
調べた。結果を第1表に示す。この蒸留処理で除去され
た有機硫黄化合物をガスクロマトグラフィー(FPD検出
器)で調べた結果、モノメチルチオフェン及びジメチル
チオフェンが主体であった。
次に、撹拌羽根、還流コンデンサー、温度計及び温度調
節器が取付けられた24つ口セパラブルフラスコに上
記蒸留処理油1,080gを仕込み、BF3/Et2O触媒0.2重量
%、反応温度45℃及び反応時間3時間の条件で軽度の重
合処理を行った。反応終了後、消石灰26gを添加して撹
拌し、60℃で15分間触媒の分解反応を行った。その後、
触媒分解生成物及び余剰消石灰を重合油から濾過分離
し、引続き実験用水蒸気蒸留装置を使用して濾液油をそ
の液温が220℃になるまで水蒸気蒸留し、溶媒を除去し
て重合処理油21.6gを得た。
このようにして得られた重合処理油について、上記と同
様にオレフィン組成を調べ、また、総硫黄濃度を測定し
てその硫黄除去率を調べた。結果を第1表に示す。この
重合処理で除去された有機硫黄化合物をガスクロマトグ
ラフィー(EPD検出器)で調べた結果、ジメチルチオフ
ェン及びトリメチルチオフェンが主体であった。
上記蒸留処理及び重合処理を通じての有機硫黄化合物の
除去率は93.2重量%であり、また、重合処理油の重合率
は2.0重量%であった。
実施例2 採取留分の塔頂温度範囲を108〜112℃(歩留32重量%)
とした以外は、上記実施例1と同様の条件で減圧蒸留を
行い、中間留分として蒸留処理油640gを得た。実施例1
と同様にして測定したオレフィン組成及び総硫黄濃度と
硫黄除去率を第1表に示す。この蒸留処理で除去された
有機硫黄化合物を実施例1と同様に調べた結果、モノメ
チルチオフェン、ジメチルチオフェン及びベンゾチオフ
ェンが主体であった。
次に、撹拌羽根、還流コンデンサー、温度計及び温度調
節器が取付けられた24ツ口セパラブルフラスコに上
記蒸留処理油640gを仕込み、活性白土64g(10重量%)
を添加し、撹拌しながらウォーターバスで加熱し、45℃
で3時間反応させた。反応終了後、活性白土を濾過分離
し、得られた瀘液を実施例1と同様の条件で水蒸気蒸留
し、重合生成物を除去して重合処理油467.2gを得た。こ
のようにして得られた重合処理油について、上記と同様
にオレフィン組成を調べ、また、総硫黄濃度を測定して
その硫黄除去率を調べた。結果を第1表に示す。この重
合処理で除去された有機硫黄化合物を実施例1と同様に
調べた結果、トリメチルチオフェンが主体であった。
上記蒸留処理及び重合処理を通じての有機硫黄化合物の
除去率は99.2重量%であり、また、重合処理油の重合率
は27.0重量%であった。
実施例3 石油分解の際に生産されたC8〜C10留分を原試料として
これを3の3ツ口フラスコに2,000仕込み、理論段数1
7.8段の実験用回分式減圧蒸留塔を用い、圧力100mmHg、
還流比(還流/放出)7/1、採取留分108〜112℃(歩留2
5重量%)の条件下で減圧蒸留を行い、中間留分として
蒸留処理油500gを得た。実施例1と同様にして測定した
オレフィン組成及び総硫黄濃度と硫黄除去率を第1表に
示す。この蒸留処理で除去された有機硫黄化合物を実施
例1と同様に調べた結果、モノメチルチオフェン及びジ
メチルチオフェンが主体であった。
次に、上記実施例2と同様の重合処理を行い、重合処理
油377gを得た。このようにして得られた重合処理油につ
いて、上記と同様にオレフィン組成を調べ、また、総硫
黄濃度を測定してその硫黄除去率を調べた。結果を第1
表に示す。この重合処理で除去された有機硫黄化合物を
実施例1と同様に調べた結果、トリメチルチオフェンが
主体であった。
上記蒸溜処理及び重合処理を通じての有機硫黄化合物の
除去率は97.0重量%であり、また、重合処理油の重合率
は24.6重量%であった。
参考例 撹拌羽根、還流コンデンサー及び温度計を取り付けた3
4つ口セパラブルフラスコに上記実施例1で蒸留処理
及び重合処理して得られた低硫黄化炭化水素油1,000g
と、溶媒としてのトルエン1,000gと、実施例1で失われ
たスチレン分の補給分としてスチレン270gとを仕込み、
BF3/Et2O触媒1.0重量%、反応温度60℃及び反応時間2
時間の条件で重合反応を行った。反応終了後消石灰45g
を添加し、撹拌下に60℃で15分間触媒の分解反応を行っ
た。その後、触媒分解生成物及び余剰消石灰を濾過分離
し、引続き実験用水蒸気蒸留装置を使用して瀘液油を液
温が220℃になるまで水蒸気蒸留し、溶媒を留去して低
硫黄化炭化水素樹脂900gを得た。
このようにして得れた低硫黄化炭化水素樹脂50gを同量
のシクロヘキサンに溶解した後、これを耐圧300kg/c
m2、容量200mlの電磁撹拌式オートクレーブに仕込み、
安定化ニッケル触媒5.0g、水素圧力100〜145kg/cm2、反
応温度220℃、反応時間6時間の条件下で水添反応を行
った。反応終了後、ニッケル触媒と樹脂溶液を濾過分離
し、濾過油をロータリーエバポレータに仕込み、150
℃、5mmHgまで徐々に昇温して減圧下にシクロヘキサン
を留去し、水添炭化水素樹脂40gを得た。
上記低硫黄化炭化水素樹脂、水添炭化水素樹脂につい
て、その総硫黄濃度(酸化分解電量滴定法)、軟化点
(JIS K 2531)、核水添率、及び耐候性を測定し、市販
の炭化水素樹脂(新日鐵化学(株)製商品名:マクロン
V−120)と比較した。結果を第2表に示す。
なお、核水添率については、1H−NMRの7ppmに現れるAr
−Hスペクトルの面積より、核水添率(%)=(1−a/
b)×100(但し、aは水添炭化水素樹脂のスペクトル面
積であり、bは水添原料炭化水素樹脂のスペクトル面積
である)で算出し、また、耐候性については、ヘリーゲ
ーガードナー比色計を使用し、耐候性試験前、180℃で
3時間の耐熱試験後及び10cmで17時間の条件の耐紫外線
試験後における各試料のトルエン50重量%溶液のガード
ナーナンバーを測定した。
比較例 第2表に示す市販の炭化水素樹脂50gを使用し、参考例
の水添反応と同じ条件下で水添反応を行ったが、反応は
全く進行しなかった。
[発明の効果] 本発明方法によれば、原試料に含まれる有機硫黄化合物
の90%以上が除去されたクマロン、インデン等の炭化水
素オレフィンを含む炭化水素油が得られるので、塗料、
接着剤、ゴム等に対する淡色で耐熱性、耐候性の良好な
改良剤及びベースポリマーとしての水添炭化水素樹脂を
製造するための原料油を容易に製造することができる。
さらに、クマロン、インデン等は、医薬、香料原料とし
て有用な炭化水素オレフィンであり、これらの原料の脱
硫精製法として極めて有用である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】沸点100〜250℃の留分を主体とし、有機硫
    黄化合物と炭化水素オレフィンを共に含有する炭化水素
    油を蒸溜して前留分と後留分を除去する蒸留処理と、こ
    の蒸留処理で得られた中間留分に酸触媒を加えて軽度の
    重合反応を行う軽度の重合処理とを含むことを特徴とす
    る炭化水素油の脱硫方法。
  2. 【請求項2】炭化水素油が、石炭乾留の際に生産される
    ガス軽油又はコールタールの蒸留で得られる130〜200℃
    留分である特許請求の範囲第1項記載の炭化水素油の脱
    硫方法。
  3. 【請求項3】炭化水素油が、石油精製又は石油分解の際
    に生産されるC8〜C10留分である特許請求の範囲第1項
    記載の炭化水素油の脱硫方法。
  4. 【請求項4】炭化水素オレフィンが、ビニルトルエン、
    クマロン、インデン等の芳香族オレフィンより選択され
    た1種又は2種以上の混合物である特許請求の範囲第1
    項記載の炭化水素油の脱硫方法。
  5. 【請求項5】有機硫黄化合物が、チオフェン、モノメチ
    ルチオフェン、ジメチルチオフェン、トリメチルチオフ
    ェン、ベンゾチオフェン、チオフェノール、メチルチオ
    フェノールより選択された1種又は2種以上の混合物で
    ある特許請求の範囲第1項記載の炭化水素油の脱硫方
    法。
  6. 【請求項6】軽度の重合処理で使用する酸触媒が、硫
    酸、燐酸、塩酸、硝酸等のブレンステッド酸、三弗化硼
    素及びその錯体、塩化アルミニウム等のルイス酸、又
    は、酸性白土、活性白土、酸性イオン交換樹脂等の固体
    酸であり、この酸触媒使用量が0.1〜50重量%で、反応
    温度が0〜150℃の範囲である特許請求の範囲第1項記
    載の炭化水素油の脱硫方法。
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