JPH10310782A - 炭化水素供給原料の高度水素化脱硫を行う方法 - Google Patents
炭化水素供給原料の高度水素化脱硫を行う方法Info
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- JPH10310782A JPH10310782A JP10115895A JP11589598A JPH10310782A JP H10310782 A JPH10310782 A JP H10310782A JP 10115895 A JP10115895 A JP 10115895A JP 11589598 A JP11589598 A JP 11589598A JP H10310782 A JPH10310782 A JP H10310782A
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Abstract
し、かつ加えて窒素の効率的な除去を得るための方法を
提供する。 【解決手段】 本発明は、炭化水素供給原料の硫黄含有
量を500ppmより小さな値に低減するための方法に
関し、ここで該方法は、450℃以下の95%沸点を持
ち、かつ0.1重量%以上の硫黄含有量を持つ原料を、
水素の存在下に高められた温度及び圧力の条件下で酸化
物担体上の第VI族の水素化金属成分及び第VIII族
の水素化金属成分を含む第一の触媒と接触させること、
その後、第一の触媒からの流出物の少なくとも一部分
が、触媒の重量に基いて計算して1〜15重量%のシリ
カを含むところの酸化物担体上の第VI族の水素化金属
成分及び第VIII族の水素化金属成分を含む第二の触
媒に導かれることを含む。
Description
の高度水素化脱硫(HDS)をもたらし、かつ加えて窒
素の効率的な除去を得るための方法に関する。
ための努力において、燃料、とりわけディーゼル燃料の
硫黄含有量に関する環境統制が、ますます厳しくなりつ
つある。最近まで、0.05〜0.1重量%のディーゼ
ル燃料のための硫黄含有量が許容されていたが、近い将
来のために、ディーゼル燃料は、500ppmより少な
い硫黄含有量を持つことが要求されるであろう。その一
方、より遠い将来のために、350ppm以下の最大硫
黄レベルの要求が予知される。結果として、450℃以
下の95%沸点を持ち、かつ0.1重量%以上の硫黄含
有量を持つ炭化水素供給原料の硫黄含有量を、液状生成
物全体に対する元素硫黄として計算して、500ppm
(0.05重量%)より小さい値、好ましくは350pp
mより小さい値、又は更には200ppmより小さい値
に減少し得るところの触媒系の要求が増大しつつある。
1〜2重量%、好ましくは0.05〜1.5重量%の硫
黄を含むところのディーゼル沸点範囲の原料の同時的な
水素化脱硫及び芳香族水素化のための方法を開示してお
り、ここで、該原料は、アルミナ担体上のNi、W及び
任意的にPを含む触媒と接触され、その後、該原料は、
アルミナ担体上のCo及び/又はNi、Mo及び任意的
にPを含む第二の触媒に導かれる。
低硫黄ディーゼル油の製造法を述べており、ここで、原
料は水素化処理触媒と二段階で接触され、第一段階は3
50〜450℃の温度で実行され、そして第二段階は2
00〜300℃の温度で実行される。第一段階におい
て、該原料の硫黄含有量は、0.05重量%以下に減少
される。第二段階において、セイボルトカラーは−10
以上の値に導かれる。該触媒は、慣用の水素化処理触媒
であることが述べられている。この例において、アルミ
ナ担体上のNi及び/又はCo及びMoを含む触媒が使
用される。
媒系は十分に活性でないことが分かっている。即ち、そ
れらが硫黄及び窒素の十分な除去を提供しない。匹敵し
得る条件下において、450℃以下の95%沸点を持つ
炭化水素供給原料からの高度水素化脱硫及び窒素除去を
より良好にもたらし得るところの触媒系の必要性があ
る。
て、述語「高度水素化脱硫(deep HDS)」は、AS
TM D−4294に従って測定するとき、液状生成物
全量に対する元素硫黄の重量により計算された、500
ppmより少ない、好ましくは350ppmより少な
い、そして任意的に200ppmより少ない値までの炭
化水素供給原料の硫黄含有量の低減を意味する。本発明
は、この要求を満たすところの触媒系を使用するところ
の方法を提供する。
水素供給原料の硫黄含有量を500ppmより小さな値
に低減するための方法に関し、450℃以下の95%沸
点を持ち、かつ0.1重量%以上の硫黄含有量を持つ原
料を、水素の存在下に高められた温度及び圧力の条件下
で、酸化物担体上の第VI族の水素化金属成分及び第V
III族の水素化金属成分を含む第一の触媒と接触させ
ること、その後、第一触媒からの流出物の少なくとも一
部分が、触媒の重量に基いて計算して1〜15重量%の
シリカを含むところの酸化物担体上の第VI族の水素化
金属成分及び第VIII族の水素化金属成分を含む第二
の触媒に導かれることを含む方法である。
8号公報は、炭化水素油を接触的に水素化処理するため
の方法を開示しており、ここで、重質の炭化水素供給原
料は二床触媒系と接触される。ここで、第一床はリン化
合物を含み、一方、第二床は0.5%より少ない該リン
化合物を含む。実施例において、反応は0.3重量%(3
000ppm)の硫黄を得るために向けられる。更に、
英国特許第2057358号公報は、重質の炭化水素供
給原料、例えば減圧軽油の硫黄含有量及び流動点を低下
するために、酸化物担体上の水素化金属を含む第一の触
媒を使用し、その後、流出物が、5重量%より高いシリ
カ含有量を持つ第二の触媒と接触される方法を開示す
る。15%より少ないシリカを含む第二段階の触媒を持
つこの文献において得られた硫黄含有量は1600pp
mを超える。これらの文献のいずれも、第二床において
15重量%より少ないシリカを含む触媒を用いることに
より500ppmより少ない硫黄含有量を得ることを教
示していない。
適する原料は、ASTM D−1160に従って測定さ
れて、450℃以下、好ましくは420℃以下、より好
ましくは400℃以下の95%沸点を持つ。即ち、原料
の95体積%が450℃以下、好ましくは420℃以
下、より好ましくは400℃以下の温度において蒸発す
る。通常、原料の初留点(IBP)は100℃を超え、
好ましくは180℃を超える。該原料は、0.1重量%
以上の硫黄、好ましくは0.2〜2.5重量%の硫黄、
より好ましくは0.5〜2.0重量%の硫黄を含む。通
常、該原料は、20〜1200ppmの窒素、好ましく
は30〜800ppmの窒素、より好ましくは70〜6
00ppmの窒素を含む。該原料の金属(Ni+V)含
有量は、好ましくは5ppmより少なく、より好ましく
は1ppmより少ない。適切な原料の例は、直留ガス
油、軽質接触分解ガス油及び軽質熱分解ガス油の一つ又
はそれ以上を含む原料である。
されるべき触媒は、多孔性の無機の酸化物担体上の第V
I族の水素化金属成分及び第VIII族の水素化金属成
分を含む。適切な担体の例として、アルミナ、シリカ、
酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタンを包
含する担体、並びにこれらの物質の二つ又はそれ以上の
組み合わせを包含する担体が挙げられ得る。アルミナ又
は、シリカと組み合わされたアルミナ、即ちシリカの量
が最大10重量%、そしてより好ましくは最大5重量%
であり得るところのシリカ−アルミナを含む担体が好ま
しい。より好ましくは、担体は実質的にアルミナから成
る。「実質的にアルミナから成る」とは、担体が基本的
にアルミナから成るが、触媒の触媒性に実質的に影響を
与えない限り少量の他の成分を含み得ることを意味す
る。通常、制限された分解活性を示すところの担体物質
が好ましい。
ン、タングステン又はこれらの混合物である。通常、モ
リブデンが好ましい。第VIII族金属は、好ましくは
ニッケル、コバルト、又はこれらの混合物であり、ここ
で、ニッケルが好ましい。第VI族の水素化金属成分
は、三酸化物として計算されて、通常5〜50重量%、
好ましくは10〜40重量%、より好ましくは15〜3
0重量%の量で存在する。第VIII族の金属成分は、
酸化物として計算されて、通常0.5〜10重量%、好
ましくは2〜7重量%の量で存在する。第VI族の水素
化金属成分及び第VIII族の水素化金属成分に加え
て、該触媒はリンを含み得る。もし、該触媒がリンを含
むなら、この化合物は、P2O5として計算されて、通常
0.5〜10重量%、好ましくは3〜8重量%の量で存
在する。
れるべき触媒は、触媒の重量に基いて計算して1〜15
重量%のシリカを含むところの酸化物担体上の第VI族
の水素化金属成分及び第VIII族の金属成分を含む。
5重量%の上限は、炭化水素供給原料の水素化分解を最
小にするという要求により支配される。既に示したよう
に、本発明の方法は、炭化水素供給原料から硫黄及び窒
素の除去をもたらすことを意図する。該原料をより低い
沸点範囲を持つ生成物に水素化分解することを意図しな
い。従って、本発明の方法は、実質的に水素化分解が処
理中に生じないであろうような条件において実行され
る。本明細書において、実質的に水素化分解が生じない
であろうところの条件は、196℃を超える沸点を持つ
原料中の炭化水素の20重量%より少ない、好ましくは
10重量%より少ない、より好ましくは5重量%より少
ない量が転化されて、196℃より低い沸点を持つ炭化
水素を与えるところの条件として定義される。196℃
より低い温度で沸騰する生成物への転換率は、次式にお
いて与えられる。
-(196℃-原料重量)}×100%/全原料重量 もし、第二床の触媒が、15重量%より多いシリカを含む
なら、実質的に水素化分解が生じないであろうような条
件下において、本発明の方法を実行することは困難であ
ろう。
及びアルミナを含む。より好ましくは担体はアルミナ及
び、最終的な触媒が、触媒の重量に基いて計算されて、
1〜15重量%、より好ましくは3〜10重量のシリカを含
むような量のシリカから実質的に成る。「実質的にアル
ミナ及びシリカから成る」とは、担体が基本的にはアル
ミナ及びシリカから成るが、触媒の触媒性質に実質的に
影響を与えない限り他の成分の少量を含み得ることを意
味する。第VI族の金属は、好ましくはモリブデン、タ
ングステン、又はこれらの混合物であり、モリブデンが
通常好ましい。第VIII族の金属は、好ましくはニッ
ケル、コバルト、又はこれらの混合物であり、コバルト
が通常好ましい。第VI族の水素化金属成分は通常、三
酸化物として計算されて、5〜50重量%、好ましくは
10〜40重量%、より好ましくは15〜30重量%の
量で存在する。第VIII族の金属成分は通常、酸化物
として計算されて、0.5〜10重量%、好ましくは2
〜7重量%で存在する。第VI族の水素化金属成分及び
第VIII族の水素化金属に加えて、該触媒はリンを含
み得る。もし、該触媒がリンを含むなら、この化合物
は、P2O5として計算されて、通常0.5〜10重量
%、好ましくは3〜8重量%の量において存在する。
触媒系は、第VIII族の水素化金属としてニッケル及
びコバルトの両方を含むことが通常好ましいことが注目
されるべきである。これは、種々の方法において達成さ
れ得る。第一の触媒が、第VIII族の水素化金属とし
てニッケルを含むことが出来、一方、第二の触媒は、第
VIII族の水素化金属としてコバルトを含むことが出
来、あるいはこの逆であることができる。また、第一の
触媒又は第二の触媒又は両方は、ニッケル及びコバルト
の両方を含むことができる。第一の触媒が第VIII族
の水素化金属としてニッケルを含み、一方、第二の触媒
が第VIII族の水素化金属としてコバルトを含むとこ
ろの実施態様が、好ましいと考えられる。
れ得る。触媒は通常、球体又は押出し形状において使用
される。押出し形状の適切なタイプの例は、文献に開示
されている。(中空であってもなくてもよいところの)シ
リンダー状粒子並びに対称及び非対称ポリローブ粒子
(3又は4ローブ)が、使用のために大いに適している。
硫化された形態において使用される。この目的で、別の
場での並びにその場での(予備)硫化技術が使用され得
る。そのような方法は当業者に知られている。第一の触
媒と第二の触媒との比は、通常10:90〜90:1
0、好ましくは25:75〜75:25、より好ましく
は40:60〜60:40である。触媒は、同一の反応
器、又は異なる反応器中に存在し得る。
圧力において実行される。第一段階は、通常200〜4
50℃、好ましくは300〜430℃の温度で実行され
る。第二段階はまた、通常200〜450℃、好ましく
は300〜430℃の温度において実行される。第一及
び第二段階における温度は、同一であることが出来る
が、それは必須とされない。本発明に従う方法は、通常
10〜200バール、好ましくは10〜100バール、
より好ましくは15〜50バールの反応器入口の水素分
圧で実行される。第一床及び第二床における圧力が同一
であることがプロセス技術のために好ましい。しかし、
これは必須とされない。両床のための液空間速度は、好
ましくは0.1〜10体積/体積時間、より好ましくは
0.5〜4体積/体積時間である。H2/油比は、通常
50〜2000Nリットル/リットル、好ましくは80
〜500Nリットル/リットルの範囲である。
量が500ppmより少なく、好ましくは350ppm
より少なくなるように選ばれる。所望なら、全液状流出
物の硫黄含有量が200ppmより少なくなるような条
件下に該方法を成し遂げることができる。正確なプロセ
ス条件は、なかんずく、原料の性質、所望する水素化脱
硫の程度、及び触媒系の性質に依存するであろう。通
常、より高い温度、より高い水素分圧、及びより低い空
間速度が、最終生成物の硫黄含有量を減少するであろ
う。生成物における所望の硫黄含有量を得るための適切
なプロセス条件の選択は十分に、水素化処理の技術分野
の当業者の領域内である。上記において示されたよう
に、該方法は、流出物中の硫黄含有量に向けられる。こ
れは、窒素の除去を伴うであろう。好ましくは、原料中
に存在する窒素の少なくとも20%が除去され、より好
ましくは少なくとも35%が除去され、更により好まし
くは少なくとも50%が除去される。窒素除去のパーセ
ンテージは、原料中に存在する窒素の量及び全液状生成
物中に存在する窒素の量から計算され、ここで、両者と
もASTM D−4629に従って測定される。
二つの触媒床は、同一又は異なる反応器中に存在され得
る。該方法は、アップフローモード又はダウンフローモ
ードにおいて実行され得る。本明細書の文脈において、
述語第一の触媒は、炭化水素供給原料と初めに接触する
ところの触媒として解釈されなければならない。
の相分離を行うことができて、該系から第一段階におい
て形成されたアンモニア及び硫化水素を除去する。
沸点範囲を持つフラクションを選択するように第一の触
媒床からの流出物を分別することができる。しかし、こ
の手段は通常必要ではない。もし、得られた生成物の分
別が必要なら、第二段階後に通常最もよく実行される。
第一段階に循環することができ、あるいは第二段階から
の流出物の一部を第一段階又は第二段階のいずれかに循
環することができる。
階、例えば生成物の色彩を改善する段階又は生成物中に
存在する芳香族を特異的に水素化する段階にかけること
が所望され得る。
二つのより前の段階のために上記において与えられたと
同一の条件下で実行され得る。生成物の色彩を改善する
ための第三のプロセス段階は、第二段階からの流出物の
少なくとも一部を、慣用の水素化処理触媒、例えば上記
した第一の触媒のための要求を満たす触媒と、本発明に
従う方法の第二段階において使用される温度より少なく
とも25℃低いところの温度において接触することを含
み得る。最適なプロセス条件の選択は、当業者の範囲内
である。中間の相分離、分別、及び/又は液体の循環
は、適切なら使用され得る。
一の触媒、第二の触媒及び第三の触媒の間の体積比は通
常、広い範囲で変化し得、ここで、夫々の触媒は、触媒
の全量の5〜90%を構成し得る。好ましくは、夫々の
触媒は、触媒の全量の10〜70重量%を構成する。
0重量%のモリブデン、酸化物として計算して4重量%
のニッケル、及びP2O5として計算して6重量%のリン
を含み、残りはアルミナであった。
て計算して20重量%のモリブデン、酸化物として計算
して4重量%のコバルト、5重量%のシリカ、及び残部
のアルミナを含んでいた。
まないこと以外は、本発明に従う第二の触媒と同じ組成
を有していた。
器において並行して試験された。第一の反応管は、5
0:50の体積比において、第一の触媒に続いて本発明
に従うシリカを含む第二の触媒を含んでいた。第二の反
応器は、50:50の体積比において、第一の触媒に続
いて比較用のシリカを含まない第二の触媒を含んでい
た。本明細書において、述語「第一の触媒」は、炭化水
素供給原料と初めに接触されるところの触媒を言う。そ
れぞれの反応管は、80ミリリットルのカーボランダム
粒子と均一に混合された触媒の75ミリリットルを含ん
でいた。
重量%の全硫黄含有量に溶解されたところのSRLGO
を使用して予備硫化された。
た。
黄、約400重量ppmの硫黄、及び200ppmより
少ない硫黄の生成物硫黄含有量を得るために使用され
た。試験条件及びそれにより得られた結果は、次の表に
与えられている。
は、標準の触媒系と比較された試験された触媒系の水素
化脱硫における相対的体積活性(relative volume activ
ity)を表す。RVA−HDSは次のようにして計算し
て。即ち、夫々の触媒系について、HDS反応速度定数
(k−HDS)は、原料の硫黄含有量に関係して、生成
物の得られた硫黄含有量に基いて計算された。比較用の
触媒系の反応速度定数は、100と評価された。本発明
に従う触媒系の反応速度定数の計算は、RVA−HDS
値をもたらした。
るHDS
S
とき、第二床におけるシリカを含む触媒の使用は、第二
の触媒がシリカを含まないところの触媒系に優る改善を
示すことが明らかである。500ppmより少ない硫黄
含有量に対する高度の水素化脱硫をもたらすとき、シリ
カを含まない比較用の触媒系に比べて、本発明に従う触
媒系により選られる改善が増大する。活性におけるこの
増加は、350ppmより少ない硫黄含有量に対する高
度の水素化脱硫をもたらすとき、なお一層著しい。
媒系と比較して窒素の改善された除去をもたらすことが
また明らかである。窒素含有量における相違は著しいけ
れども、より小さなppmレベルでの測定誤差により導
かれる比較的大きな誤差範囲の故に、RVA値が非常に
より小さいので、RVA数は計算されなかった。
Claims (6)
- 【請求項1】 炭化水素供給原料の硫黄含有量を500
ppmより小さな値に低減するための方法において、4
50℃以下の95%沸点を持ち、かつ0.1重量%以上
の硫黄含有量を持つ原料を、水素の存在下に高められた
温度及び圧力の条件下で、酸化物担体上の第VI族の水
素化金属成分及び第VIII族の水素化金属成分を含む
第一の触媒と接触させること、その後、第一の触媒から
の流出物の少なくとも一部分が、触媒の重量に基いて計
算して1〜15重量%のシリカを含むところの酸化物担
体上の第VI族の水素化金属成分及び第VIII族の水
素化金属成分を含む第二の触媒に導かれることを含む方
法。 - 【請求項2】 炭化水素供給原料の硫黄含有量が350
ppmより小さい値に低減されるように、プロセス条件
が選ばれるところの請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 第一の触媒が、アルミナを含む担体上
の、第VI族の金属成分としてのモリブデン、及び第V
III族の金属成分としてのニッケル又はニッケル及び
コバルトの混合物を含むところの請求項1又は2記載の
方法。 - 【請求項4】 第二の触媒が、アルミナ及び、触媒の重
量に基いて計算して1〜15重量%のシリカを含む担体
上の、第VI族の金属成分としてのモリブデン、及び第
VIII族の金属成分としてのコバルト又はニッケル及
びコバルトの混合物を含むところの請求項1〜3のいず
れか一つに記載の方法。 - 【請求項5】 第二の触媒の担体が、触媒の重量に基い
て計算して3〜10重量%のシリカを含み、かつ残部が
アルミナであるところの請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 第一の触媒と第二の触媒との比が、1
0:90〜90:10であるところの請求項1〜5のい
ずれか一つに記載の方法。
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EP97105996 | 1997-04-11 | ||
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