KR20160138413A - Method for regenerating and utilizing heavy-oil desulfurization catalyst - Google Patents

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Abstract

본 발명의 중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법은, 1개의 중유 탈황 장치에 충전되고, 하기의 식(1)로 표시되는 메탈 허용량 MPr1이 0 미만이 되는 중유 탈황 촉매를 발출하는 공정과, 발출된 중유 탈황 촉매를 재생하는 공정과, 재생된 중유 탈황 촉매를, 다른 상이한 적어도 1개의 중유 탈황 장치에 충전하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
·MPr1 = (PV/2Vv)×{8×105×(PD)1.3}×(Sp/Vp)-(VA1+VA2)
여기에서, PV는 신촉매 시의 세공 용적이며, Vv는 1kg의 신촉매 상에 바나듐이 1질량% 퇴적되었을 때의 그것을 황화 바나듐으로 간주했을 때의 체적이며, PD는 신촉매 시의 평균 세공 직경이며, Sp는 신촉매 시의 1알갱이의 평균 외표면적이며, Vp는 신촉매 시의 1알갱이의 평균 체적이며, VA1은 원래의 장치에서 축적되는 바나듐 퇴적량(질량%)이며, VA2는 동일한 장치에서 재생된 촉매를 사용한 경우의 바나듐 퇴적량이다.
The method for regeneration of heavy oil desulfurization catalyst of the present invention comprises the steps of extracting a heavy oil desulfurization catalyst charged in one heavy oil desulfurization apparatus and having a metal permissible amount MPr1 of less than 0, represented by the following formula (1) A step of regenerating the desulfurization catalyst, and a step of charging the regenerated heavy oil desulfurization catalyst into at least one different heavy oil desulfurization apparatus.
· MPr1 = (PV / 2Vv) × {8 × 10 5 × (PD) 1.3} × (Sp / Vp) - (VA1 + VA2)
Here, PV is the pore volume at the time of the new catalyst, Vv is the volume when 1 mass% of vanadium is deposited on 1 kg of the new catalyst, and it is the volume when it is regarded as vanadium sulfide. PD is the average pore diameter Vp is the average volume of one grain at the time of fresh catalyst, VA1 is the amount of vanadium accumulation (% by mass) accumulated in the original apparatus, and VA2 is the average outer surface area of one grain at the time of fresh catalyst, Is the vanadium accumulation amount in the case of using the catalyst regenerated in the catalyst.

Description

중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법{METHOD FOR REGENERATING AND UTILIZING HEAVY-OIL DESULFURIZATION CATALYST}[0001] METHOD FOR REGENERATING AND UTILIZING HEAVY-OIL DESULFURIZATION CATALYST [0002]

본 발명은, 중유의 수소화 탈황 처리에 사용한 중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a regeneration utilization method of a heavy oil desulfurization catalyst used for a hydrodesulfurization treatment of heavy oil.

석유 정제에는, 각종의 유분을 수소화 정제 처리에 의해 정제하는 공정이 다수 있고, 그를 위한 촉매가 각종 개발되어 있다. 그와 같은 촉매에는, 나프타, 등유 및 경유 등의 탈황 탈질소 촉매, 중질 경유의 탈황 탈질소 촉매, 분해 촉매, 및 잔유 및 중유 등의 탈황 탈질소 촉매 등이 있다. 그 중에서도, 비교적 비점이 낮고, 바나듐 등의 금속 불순물 함유량이 거의 없는 나프타, 등유 및 경유 등을 수소화 정제 처리할 때에 이용되는 촉매는, 사용에 의한 열화의 정도가 적다.BACKGROUND ART [0002] In petroleum refining, there are many processes for refining various kinds of oil fractions by hydrogenation purification treatment, and various catalysts for the purification have been developed. Examples of such a catalyst include a desulfurization denitration catalyst such as naphtha, kerosene and light oil, a heavy diesel desulfurization denitration catalyst, a decomposition catalyst, and a desulfurization denitration catalyst such as residual oil and heavy oil. Among them, the catalyst used in the hydrogenation refining treatment of naphtha, kerosene, light oil or the like, which has a relatively low boiling point and has almost no metal impurity content such as vanadium, has a small degree of deterioration by use.

나프타, 등유 및 경유 등을 수소화 정제 처리할 때에 이용되는 촉매는 바나듐 등의 금속 불순물에 의한 열화는 없으며, 촉매의 열화는 소량의 탄소질의 축적에 의한 것이다. 따라서, 연소에 의해 촉매로부터 탄소를 제거하면 촉매의 재이용은 가능했다. 또 탄소질의 제거에 대해서도, 촉매 상의 탄소질의 양이 적기 때문에, 엄밀한 연소 제어를 필요로 하지 않고 촉매를 재생할 수 있었다. 또한, 사용한 촉매 중에는 열화의 정도가 적은 것도 있으며, 그와 같은 촉매는 재생 처리를 하지 않고 그대로 재이용할 수 있었다.Naphtha, kerosene, diesel, and the like are not deteriorated by metal impurities such as vanadium, and deterioration of the catalyst is caused by accumulation of a small amount of carbonaceous material. Thus, when carbon was removed from the catalyst by combustion, the catalyst could be reused. Also, with respect to the removal of carbonaceous material, since the amount of carbonaceous matter on the catalyst was small, the catalyst could be regenerated without strict combustion control. In addition, the degree of deterioration was small in the used catalyst, and such a catalyst could be reused as it is without regeneration treatment.

최근, 중질 경유 및 감압 경유 등의 수소화 정제 처리 촉매에 대해서도, 재생하여 재이용하고 있으며, 그 촉매의 재생 방법 및 재이용 방법이 확립되어 있다. 예를 들어, 중질 경유 수소화 분해 프로세스에 있어서 사용되는 수소화 분해 촉매, 및 그의 전처리를 위해서 사용되는 수소화 탈질소 촉매는, 수소 부활(賦活) 또는 산소 부활에 의해 재생되어, 재이용되고 있다. 이들 유출유(留出油)의 수소화 정제 처리에 이용된 촉매는, 금속 불순물이 적은 원료유에 사용되므로, 바나듐 등의 금속의 촉매 상의 퇴적은 적다. 또한, 촉매 상에 퇴적되는 탄소질도 적어, 촉매 상에 퇴적된 탄소질은 연소하기 쉽다. 이 때문에, 연소에 의한 재생 시에 촉매 표면은 그만큼 고온이 되지 않으므로, 재생 처리에 의한 촉매의 세공 구조 및 활성 금속의 담지 상태의 변화는 작아, 중질 경유 및 감압 경유 등의 유출유의 처리에 재차 사용할 수 있었다(비특허문헌 1 참조).BACKGROUND ART In recent years, hydrogen reforming catalysts such as heavy oil and reduced pressure light oil have been regenerated and reused, and the regeneration method and reuse method of the catalyst have been established. For example, the hydrocracking catalyst used in the heavy oil light hydrocracking process, and the hydrogenated denitrogen catalyst used for the pretreatment thereof, are regenerated and reused by hydrogen activation or oxygen activation. Since the catalyst used for the hydrogenation purification treatment of these distillate oil is used for a raw material oil having a small amount of metal impurities, deposition of a metal such as vanadium on a catalyst is small. In addition, the carbonaceous material deposited on the catalyst is small, and the carbonaceous material deposited on the catalyst is liable to burn. Therefore, since the surface of the catalyst does not become as high as that at the time of regeneration by combustion, the change of the pore structure of the catalyst and the supported state of the active metal by the regeneration treatment is small and the catalyst is used again for the treatment of effluent oil such as heavy gas oil and reduced pressure gas oil (See Non-Patent Document 1).

그러나, 비점이 더 높은 유분 또는 증류할 수 없는 유분을 포함하는 중유는, 아스팔텐분 등의 탄소질화되기 쉬운 성분 및 금속 불순물을 많이 포함하여, 수소화 정제 처리에 사용한 후의 사용 완료 촉매 상에 다량의 탄소질 및 금속분이 퇴적된다. 탄소질 및 금속분이 동시에 축적된 사용 완료 촉매로부터 탄소질을 간단하게는 제거할 수 없기 때문에, 높은 연소 온도에서 탄소질을 제거해야 한다. 이 때문에, 재생 처리에 의한 촉매의 세공 구조 및 활성 금속의 담지 상태의 변화가 커져, 탄소질을 제거한 후의 촉매의 기능이 현저하게 저하되었다(비특허문헌 2 및 비특허문헌 3 참조). 이와 같은 점에서, 중유의 수소화 정제 처리에 사용된 촉매는, 재이용되는 일 없이 처분되고 있었다.However, heavy oil containing oil having a higher boiling point or oil not capable of distillation contains a large amount of components easily susceptible to carbonization, such as asphaltene fraction, and metal impurities, and a large amount of Carbonaceous materials and metal particles are deposited. Since the carbonaceous material can not simply be removed from the spent catalyst in which the carbonaceous and metal fractions are stored at the same time, the carbonaceous material must be removed at a high combustion temperature. Therefore, the change of the pore structure of the catalyst and the supported state of the active metal by the regeneration treatment became large, and the function of the catalyst after the carbonaceous substance was removed remarkably decreased (see Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3). In view of this, the catalyst used in the hydrogenation purification treatment of heavy oil was disposed of without being reused.

그러나, 폐기물 저감 및 촉매 비용 삭감을 위해서, 중유의 수소화 정제 처리에서 사용한 촉매를 재생하여 재이용하는 것은 매우 중요하다. 재생 촉매의 재이용 방법으로서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 중질유 수소화 처리 촉매의 재생 방법 및 특허문헌 2에 기재되어 있는 중질유의 수소화 탈황 방법이 알려져 있다. 특허문헌 1에 기재된 중질유 수소화 처리 촉매의 재생 방법에 의하면, 중질유 수소화 정제 처리 프로세스에 있어서 사용에 의해 실활된 촉매를 재생 처리하고, 그 세공 용적, 세공 직경, 바나듐 퇴적량 및 체적당 외표면적으로부터 산출되는 메탈 허용량이 특정의 값인 재생 수소화 처리 촉매를 중질유의 수소화 처리에 다시 이용할 수 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 중질유의 수소화 탈황 방법에 의하면, 중질유 등의 수소화 처리 프로세스에 있어서 사용에 의해 실활되어, 이용되지 않았던 촉매를 재생 처리하여, 유효하게 활용할 수 있다.However, in order to reduce waste and reduce the cost of the catalyst, it is very important to regenerate and reuse the catalyst used in the hydrogenation purification treatment of heavy oil. As a recycling method of the regenerated catalyst, for example, a regeneration method of a heavy oil hydrotreating catalyst described in Patent Document 1 and a hydrodesulfurization method of heavy oil described in Patent Document 2 are known. According to the regeneration method of the heavy oil hydrotreating catalyst described in Patent Document 1, the catalyst deactivated by the use in the heavy oil hydrotreating treatment process is regenerated, and the catalyst is regenerated from the pore volume, pore diameter, vanadium accumulation amount and outer surface area per volume Can be used again for the hydrogenation treatment of the heavy oil. Further, according to the hydrodesulfurization method of the heavy oil described in Patent Document 2, the catalyst which has been inactivated by the use in the hydrogenation treatment process such as heavy oil and is not used can be regenerated and effectively utilized.

일본 특허 제3708381호 공보Japanese Patent No. 3708381 일본 특허 제3527635호 공보Japanese Patent No. 3527635

Studies in Surface and Catalysis, vol. 88, P199(1994) Studies in Surface and Catalysis, vol. 88, P199 (1994) Catal. Today, vol. 17, No. 4, P539(1993) Catal. Today, vol. 17, No. 4, P539 (1993) Catal. Rev. Sci. Eng., 33(3&4), P281(1991) Catal. Rev. Sci. Eng., 33 (3 & 4), P281 (1991)

그렇지만, 특허문헌 1에 기재되어 있는 중질유 수소화 처리 촉매의 재생 방법에서는, 재생 촉매의 원료가 되는 사용 완료 촉매의 물성은 원료나 운전 조건에 의존하고 있어, 재생성에 큰 영향을 주기 때문에, 운전 가혹도가 높은 장치에 있어서는, 반드시 재생 촉매로서 이용할 수 있는 것은 아니었다. 또한, 특허문헌 2에 기재되어 있는 중질유의 수소화 탈황 방법은, 1장치 1회 한정의 재생 방법을 제안하고 있을 뿐이며, 계속적이고 또한 안정적인 재생 방법은 아니었다. 그래서, 본 발명은, 사용 완료 촉매를 더 유효하게 재이용할 수 있는, 중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.However, in the regeneration method of the heavy oil hydrotreating catalyst described in Patent Document 1, the physical properties of the used catalyst as a raw material of the regenerated catalyst depend on the raw material and the operating conditions, and thus have a great influence on regeneration. It is not necessarily usable as a regenerated catalyst. In addition, the method of hydrodesulfurization of heavy oil described in Patent Document 2 merely suggests a regeneration method of one apparatus only once, and is not a continuous and stable regeneration method. Therefore, it is an object of the present invention to provide a regeneration utilization method of heavy oil desulfurization catalyst, which can more effectively reuse spent catalyst.

본 발명자들은 예의 연구의 결과, 중유 수소화 정제 처리에서 사용하여 실활된, 종래, 재생 사용할 수 없었던 촉매여도, 세공 용적, 세공 직경, 바나듐 퇴적량 및 체적당 외표면적으로부터 산출되는 메탈 허용량을 이용하여, 다른 장치에서의 재생 촉매의 사용의 가부를 판단하여 적용함으로써 많은 장치 전체에서 최대한 안정되게 재생 촉매를 활용할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명은 이하와 같다.As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have found that even when using a catalyst that has been inactivated and used in heavy oil hydrogenation refining process and which can not be regenerated conventionally, the metal permissible amount calculated from the pore volume, pore diameter, vanadium accumulation amount, It is possible to utilize the regenerated catalyst as much as possible stably in many apparatuses by judging and applying the use of the regenerated catalyst in other apparatuses, thereby completing the present invention. That is, the present invention is as follows.

[1] 1개의 중유 탈황 장치에 충전되고, 하기의 식(1)로 표시되는 메탈 허용량 MPr1이 0 미만이 되는 중유 탈황 촉매를 발출하는 공정과, 발출된 중유 탈황 촉매를 재생하는 공정과, 재생된 중유 탈황 촉매를, 다른 상이한 적어도 1개의 중유 탈황 장치에 충전하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법.[1] A process for producing a heavy oil desulfurization catalyst, comprising the steps of: extracting an heavy oil desulfurization catalyst charged in one heavy oil desulfurization apparatus and having a metal allowable amount MPr1 of less than 0 expressed by the following formula (1) Wherein the at least one heavy oil desulfurization catalyst is charged to at least one different heavy oil desulfurization apparatus.

·MPr1 = (PV/2Vv)×{8×105×(PD)1.3}×(Sp/Vp)-(VA1+VA2)···(1)· MPr1 = (PV / 2Vv) × {8 × 10 5 × (PD) 1.3} × (Sp / Vp) - (VA1 + VA2) ··· (1)

식(1)에 있어서, 각 기호는 각각 이하를 나타낸다.In the formula (1), each symbol represents the following.

PV: 신촉매 시의 세공 용적(m3/kg)PV: Pore volume at the time of the new catalyst (m 3 / kg)

Vv: 1kg의 신촉매 상에 바나듐이 1질량% 퇴적되었을 때의 그것을 황화 바나듐으로 간주했을 때의 체적 = 3.8×10-6(m3/kg)Vv: Volume when vanadium was deposited on 1 kg of the new catalyst as 3.8 vol% when considered as vanadium sulfide = 3.8 10 -6 (m 3 / kg)

PD: 신촉매 시의 평균 세공 직경(m)PD: Average pore diameter at the time of the new catalyst (m)

Sp: 신촉매 시의 1알갱이의 평균 외표면적(m2)Sp: Average external surface area (m 2 ) of one grain at the time of the new catalyst

Vp: 신촉매 시의 1알갱이의 평균 체적(m3)Vp: Average volume of one grain in the new catalyst (m 3 )

VA1: 원래의 장치에서 축적되는 바나듐 퇴적량(질량%)(신촉매 기준)VA1: Amount of vanadium accumulated in the original apparatus (mass%) (based on new catalyst)

VA2: 동일한 장치에서 재생된 촉매를 사용한 경우의 바나듐 퇴적량(질량%)(신촉매 기준)VA2: Amount of vanadium deposited (mass%) (based on fresh catalyst) when the catalyst regenerated in the same apparatus was used

[2] 재생된 중유 탈황 촉매를, 다른 상이한 적어도 1개의 중유 탈황 장치에 충전하는 공정에 있어서, 재생된 중유 탈황 촉매가, 하기의 식(2)로 표시되는 메탈 허용량 MPr2가 0 이상이 되도록 상이한 중유 탈황 장치에 충전되는 상기 [1]에 기재된 중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법.[2] In the step of charging the regenerated heavy oil desulfurization catalyst to at least one different heavy oil desulfurization apparatus, the regenerated heavy oil desulfurization catalyst may be a reforming catalyst for reforming the heavy fuel oil so that the metal permissible amount MPr2 expressed by the following formula (2) The method for regeneration of heavy oil desulfurization catalyst according to [1], wherein the heavy oil desulfurization catalyst is charged into a heavy oil desulfurization apparatus.

·MPr2 = (PV/2Vv)×{8×105×(PD)1.3}×(Sp/Vp)-(VA1+VB1)··· (2)· MPr2 = (PV / 2Vv) × {8 × 10 5 × (PD) 1.3} × (Sp / Vp) - (VA1 + VB1) ··· (2)

식(2)에 있어서, 각 기호는 각각 이하를 나타낸다.In the formula (2), each symbol represents the following.

PV: 신촉매 시의 세공 용적(m3/kg)PV: Pore volume at the time of the new catalyst (m 3 / kg)

Vv: 1kg의 신촉매 상에 바나듐이 1질량% 퇴적되었을 때의 그것을 황화 바나듐으로 간주했을 때의 체적 = 3.8×10-6(m3/kg)Vv: Volume when vanadium was deposited on 1 kg of the new catalyst as 3.8 vol% when considered as vanadium sulfide = 3.8 10 -6 (m 3 / kg)

PD: 신촉매 시의 평균 세공 직경(m)PD: Average pore diameter at the time of the new catalyst (m)

Sp: 신촉매 시의 1알갱이의 평균 외표면적(m2)Sp: Average external surface area (m 2 ) of one grain at the time of the new catalyst

Vp: 신촉매 시의 1알갱이의 평균 체적(m3)Vp: Average volume of one grain in the new catalyst (m 3 )

VA1: 원래의 장치에서 축적되는 바나듐 퇴적량(질량%)(신촉매 기준)VA1: Amount of vanadium accumulated in the original apparatus (mass%) (based on new catalyst)

VB1: 새로운 장치에서 재생된 촉매를 사용한 경우에 축적되는 바나듐 퇴적량(질량%)(신촉매 기준)VB1: Amount of vanadium deposited (mass%) (based on fresh catalyst) accumulated when a catalyst regenerated in a new apparatus is used

[3] 식(2)로 표시되는 메탈 허용량 MPr2가 1 이상 5 이하가 되도록, 상이한 중유 탈황 장치에 충전되는 상기 [2]에 기재된 중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법.[3] The regeneration utilization method of heavy oil desulfurization catalyst according to [2], wherein the metal permissible amount MPr2 expressed by the formula (2) is in the range of 1 to 5.

본 발명에 의하면, 사용 완료 촉매를 더 유효하게 재이용할 수 있는, 중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a regeneration utilization method of a heavy oil desulfurization catalyst which can more effectively reuse the spent catalyst.

도 1은 본 발명의 실시예에 사용한 하강류형 고정상 반응기를 설명하기 위한 모식도이다.1 is a schematic view for explaining a downflow type fixed bed reactor used in an embodiment of the present invention.

본 발명에 있어서의 중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법은, 중유 탈황 촉매를 발출하는 공정과, 중유 탈황 촉매를 재생하는 공정과, 중유 탈황 장치에 충전하는 공정을 갖는다. 이하, 본 발명의 중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법을 상세히 설명한다.The regeneration utilization method of the heavy oil desulfurization catalyst in the present invention includes a step of extracting the heavy oil desulfurization catalyst, a step of regenerating the heavy oil desulfurization catalyst, and a step of charging the heavy oil desulfurization apparatus. Hereinafter, the regeneration utilization method of the heavy oil desulfurization catalyst of the present invention will be described in detail.

[중유 탈황 촉매를 발출하는 공정][Step of extracting the heavy oil desulfurization catalyst]

본 발명에 있어서의 중유 탈황 촉매를 발출하는 공정은, 1개의 중유 탈황 장치에 충전되고, 하기의 식(1)로 표시되는 메탈 허용량 MPr1이 0 미만이 되는 중유 탈황 촉매를 발출하는 공정이다.The step of extracting the heavy oil desulfurization catalyst according to the present invention is a step of extracting the heavy oil desulfurization catalyst which is filled in one heavy oil desulfurization apparatus and whose metal allowable amount MPr1 expressed by the following formula (1) is less than zero.

·MPr1 = (PV/2Vv)×{8×105×(PD)1.3}×(Sp/Vp)-(VA1+VA2)···(1)· MPr1 = (PV / 2Vv) × {8 × 10 5 × (PD) 1.3} × (Sp / Vp) - (VA1 + VA2) ··· (1)

식(1)에 있어서, 각 기호는 각각 이하를 나타낸다.In the formula (1), each symbol represents the following.

PV: 신촉매 시의 세공 용적(m3/kg)PV: Pore volume at the time of the new catalyst (m 3 / kg)

Vv: 1kg의 신촉매 상에 바나듐이 1질량% 퇴적되었을 때의 그것을 황화 바나듐으로 간주했을 때의 체적 = 3.8×10-6(m3/kg)Vv: Volume when vanadium was deposited on 1 kg of the new catalyst as 3.8 vol% when considered as vanadium sulfide = 3.8 10 -6 (m 3 / kg)

PD: 신촉매 시의 평균 세공 직경(m)PD: Average pore diameter at the time of the new catalyst (m)

Sp: 신촉매 시의 1알갱이의 평균 외표면적(m2)Sp: Average external surface area (m 2 ) of one grain at the time of the new catalyst

Vp: 신촉매 시의 1알갱이의 평균 체적(m3)Vp: Average volume of one grain in the new catalyst (m 3 )

VA1: 원래의 장치에서 축적되는 바나듐 퇴적량(질량%)(신촉매 기준)VA1: Amount of vanadium accumulated in the original apparatus (mass%) (based on new catalyst)

VA2: 동일한 장치에서 재생된 촉매를 사용한 경우의 바나듐 퇴적량(질량%)(신촉매 기준)VA2: Amount of vanadium deposited (mass%) (based on fresh catalyst) when the catalyst regenerated in the same apparatus was used

(중유 탈황 장치)(Heavy oil desulfurization device)

본 발명에 있어서의 중유 탈황 장치는, 수소화 정제 처리에 의해, 중유에 대해서 탈황, 탈질소, 탈산소, 및 탄화 수소의 수소화 및 분해를 실시한다. 또한, 중유 탈황 장치는, 탈황 및 탈질소 등의 수소화 정제뿐만 아니라, 탈금속 및 아스팔텐의 수소화 분해를 실시할 수 있다. 이 점에 착안하여, 중유 탈황 장치는, 단순히 중유의 탈황을 목적으로 하여 사용될 뿐만 아니라, 잔유 유동 접촉 분해(RFCC), 코커, 용제 탈력 등의 잔유 업그레이딩 프로세스와 조합하여 사용되는 경우도 있다. 중유 탈황 장치에 의해 얻어진 제품 중유는, 예를 들어 RFCC 원료, 코커 원료 및 저황 제품 중유로서 이용된다.The heavy oil desulfurization apparatus of the present invention performs desulfurization, denitrification, deoxidization, and hydrocondylation and decomposition of hydrocarbon with heavy oil by a hydrogenation refining process. Further, the heavy oil desulfurization apparatus can perform not only hydrogenation purification such as desulfurization and denitrification but also demetallization and hydrogenolysis of asphaltene. In view of this point, the heavy oil desulfurization apparatus is used not only for the purpose of desulfurization of heavy oil but also in combination with a residual up-grading process such as residual flow catalytic cracking (RFCC), caulking and solvent depletion. The product heavy oil obtained by the heavy oil desulfurization apparatus is used, for example, as RFCC raw material, coker raw material and low sulfur product heavy oil.

다음으로, 중유 탈황 장치에서 실시되는 수소화 정제 처리를 설명한다. 중유 탈황 장치에서 실시되는 수소화 정제 처리는, 중유를 탈황할 수 있으면 특별히 한정되지 않지만, 고정상 반응기에 의한 수소화 정제 처리를 예로 들어 중유 탈황 장치에서 실시되는 수소화 정제 처리를 설명한다. 수소화 정제 처리의 원료가 되는 중유는, 상압 잔유 및 감압 잔유 등의 잔사분을 포함한다. 그러나, 중유는, 등유, 경유 및 감압 경유 등의 유출유만으로 이루어지는 것은 포함하지 않는다. 예를 들어, 중유는, 황분 1질량% 이상, 질소분 200질량ppm 이상, 잔탄(殘炭)분 5질량% 이상, 바나듐 5ppm 이상 및 아스팔텐분 0.5질량% 이상을 포함한다. 중유로는, 예를 들어, 상압 잔유 이외의 원유, 아스팔트유, 열분해유, 타르샌드유 및 이들의 혼합유 등을 들 수 있다. 수소화 정제 처리의 원료가 되는 중유는 상기와 같은 것이면 특별히 한정되지 않지만, 상압 잔유, 감압 잔유, 감압 잔유 또는 아스팔트유와 분해 경유의 혼합유 등이 수소화 정제 처리의 원료로서 적합하게 사용된다.Next, the hydrogenation purification treatment performed in the heavy oil desulfurization apparatus will be described. The hydrogenation purification treatment conducted in the heavy oil desulfurization apparatus is not particularly limited as long as the heavy oil can be desulfurized. However, the hydrogenation purification treatment to be carried out in the heavy oil desulfurization apparatus will be explained by taking the hydrogenation purification treatment by the fixed bed reactor as an example. The heavy oil to be a raw material for the hydrogenation refining treatment includes residues such as an atmospheric residue and a reduced-pressure residue. However, the heavy oil does not include only the effluent oil such as kerosene, light oil and reduced pressure light oil. For example, the heavy oil includes 1 mass% or more of sulfur, 200 mass ppm or more of nitrogen, 5 mass% or more of residual coal, 5 ppm or more of vanadium, and 0.5 mass% or more of asphaltene. Examples of the heavy oil include crude oil other than normal pressure residues, asphalt oil, pyrolysis oil, tar sand oil, and mixed oil thereof. The heavy oil to be the raw material for the hydrogenation refining treatment is not particularly limited as long as it is the same as the above, but an atmospheric residue, a decompressed residue, a reduced residue or a mixed oil of an asphalt oil and a decomposed light oil is suitably used as a raw material for the hydrogenation purification treatment.

수소화 정제 처리의 반응 온도는, 바람직하게는 300∼450℃이며, 보다 바람직하게는 350∼420℃, 더 바람직하게는 370∼410℃이다. 수소화 정제 처리의 수소 분압은, 바람직하게는 7.0∼25.0MPa이며, 보다 바람직하게는 10.0∼18.0MPa이다. 수소화 정제 처리의 액공간 속도는, 바람직하게는 0.01∼10h-1이며, 보다 바람직하게는 0.1∼5h-1이며, 더 바람직하게는 0.1∼1h-1이다. 수소화 정제 처리의 수소/원료유 비는, 바람직하게는 500∼2,500Nm3/kl이며, 보다 바람직하게는 700∼2,000Nm3/kl이다. 한편, 수소화 정제 처리에 의해 얻어진 생성유의 황 함유량 및 금속분(바나듐, 니켈 등) 함유량의 조정은, 예를 들어 수소화 정제 처리에 있어서의 반응 온도를 적절히 조절하는 것에 의해 실시할 수 있다.The reaction temperature for the hydrogenation refining treatment is preferably 300 to 450 캜, more preferably 350 to 420 캜, and still more preferably 370 to 410 캜. The hydrogen partial pressure of the hydrogenation purification treatment is preferably 7.0 to 25.0 MPa, and more preferably 10.0 to 18.0 MPa. The liquid space velocity of the hydrogenation process is purified, preferably 0.01~10h -1, and more preferably in the 0.1~5h -1, more preferably 0.1~1h -1. Hydrogen / feed oil ratio of the hydrogenation process is purified, preferably 500~2,500Nm 3 / kl, and more preferably 700~2,000Nm 3 / kl. On the other hand, the adjustment of the sulfur content of the produced oil and the metal content (vanadium, nickel, etc.) obtained by the hydrogenation refining treatment can be carried out, for example, by appropriately adjusting the reaction temperature in the hydrogenation purification treatment.

(중유 탈황 촉매)(Heavy oil desulfurization catalyst)

본 발명에 있어서의 중유 탈황 촉매는, 중유의 탈황에 통상 이용되는 촉매(황화 처리 완료된 촉매를 포함한다.)를 적어도 한 번은 중유의 수소화 정제 처리에 사용한 촉매이다. 통상은, 사용에 의해 탄소 및 바나듐 등이 촉매 상에 부착되어 있다. 중유 탈황 촉매는, 중유의 수소화 정제 처리에 사용되는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 알루미나 담체 상에 몰리브데넘을 담지한 알루미나 촉매를 중유 탈황 촉매로서 사용한다. 이 경우, 조촉매로서 코발트 또는 니켈이 이용된다.The heavy oil desulfurization catalyst in the present invention is a catalyst which is used at least once for the hydrogenation refining treatment of heavy oil, in which a catalyst usually used for desulfurization of heavy oil (including a sulfurized catalyst) is used at least once. Normally, carbon and vanadium are adhered to the catalyst by use. The heavy oil desulfurization catalyst is not particularly limited as long as it is used for the hydrogenation purification treatment of heavy oil. For example, an alumina catalyst carrying molybdenum on an alumina support is used as a heavy oil desulfurization catalyst. In this case, cobalt or nickel is used as a cocatalyst.

알루미나 담체는, 인, 규소 및 붕소 중 적어도 1종을 함유해도 된다. 산화물로 환산한 경우의 인, 규소 및 붕소 중 적어도 1종에 있어서의 중유 탈황 촉매 중의 함유량은, 바람직하게는 30.0질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.1∼10.0질량%이며, 더 바람직하게는 0.2∼5.0질량%이다. 단, 촉매 중의 인, 규소 및 붕소 중 적어도 1종의 함유량은, 400℃ 이상의 온도에서 산화 처리하여, 가열에 의한 감량이 일어나지 않게 된 것을 기준 질량으로 하여, 인, 규소 및 붕소 중 적어도 1종의 함유량을 질량%로 나타내는 것으로 한다.The alumina carrier may contain at least one of phosphorus, silicon and boron. The content in the heavy oil desulfurization catalyst in at least one of phosphorus, silicon and boron in terms of oxides is preferably 30.0 mass% or less, more preferably 0.1 to 10.0 mass%, still more preferably 0.2 To 5.0% by mass. However, the content of at least one of phosphorus, silicon and boron in the catalyst is preferably at least one kind selected from the group consisting of phosphorus, silicon and boron, which is oxidized at a temperature of 400 DEG C or higher, The content is expressed in mass%.

중유 탈황 촉매 중의 몰리브데넘의 함유량은, 바람직하게는 0.1∼25.0질량%이며, 보다 바람직하게는 0.2∼8.0질량%이다. 또한, 중유 탈황 촉매 중의 코발트 또는 니켈의 함유량은, 바람직하게는 0.1∼10.0질량%이며, 보다 바람직하게는 0.2∼8.0질량%이다. 한편, 중유 탈황 촉매 중의 금속분 함유량은, 400℃ 이상의 온도에서 산화 처리하여, 가열에 의한 감량이 일어나지 않게 된 것을 기준 질량으로 하여, 측정 대상 금속의 산화물의 질량을 질량%로 나타내는 것으로 한다.The content of molybdenum in the heavy oil desulfurization catalyst is preferably 0.1 to 25.0 mass%, and more preferably 0.2 to 8.0 mass%. The content of cobalt or nickel in the heavy oil desulfurization catalyst is preferably 0.1 to 10.0 mass%, more preferably 0.2 to 8.0 mass%. On the other hand, the metal content in the heavy oil desulfurization catalyst is defined as the mass of the oxide of the metal to be measured, expressed as mass%, by oxidation treatment at a temperature of 400 占 폚 or higher and no loss due to heating.

중유는 아스팔텐 및 바나듐을 많이 포함하기 때문에, 중유의 수소화 정제 처리에 사용한 중유 탈황 촉매에는, 탄소분 및 바나듐이 퇴적되어 있다. 탄소분은, 중유 탈황 촉매의 촉매 표면을 피복하여, 중유 탈황 촉매의 촉매 활성을 저하시킨다. 그러나, 용제 추출 및 산화 연소 처리 등의 재생 처리에 의해, 중유 탈황 촉매에 퇴적되어 있는 탄소분을 제거할 수 있어, 중유 탈황 촉매의 촉매 활성을 증가시킬 수 있다. 재생 처리하기 전의 사용 완료된 중유 탈황 촉매 중의 탄소분의 함유량은, 바람직하게는 10∼70질량%이며, 보다 바람직하게는 0.2∼8.0질량%이다. 중유 탈황 촉매 중의 탄소분의 함유량이 70질량%보다도 크면 재생 처리해도 촉매의 활성이 충분히 증가되지 않거나, 촉매의 활성을 증가시키기 위해서 높은 온도에서 재생 처리할 필요가 있기 때문에, 촉매의 강도가 저하되거나 하는 경우가 있다. 한편, 중유 탈황 촉매 중의 탄소분의 함유량은, 400℃ 이상의 온도에서 산화 처리하여, 가열에 의한 감량이 일어나지 않게 된 것을 기준 질량으로 하여, 대상 촉매 중의 탄소분의 질량을 질량%로 나타내는 것으로 한다.Since heavy oil contains a large amount of asphaltene and vanadium, carbon fuel and vanadium are deposited in the heavy oil desulfurization catalyst used for the hydrogenation purification treatment of heavy oil. The carbon content covers the catalyst surface of the heavy oil desulfurization catalyst and lowers the catalytic activity of the heavy oil desulfurization catalyst. However, by the regeneration treatment such as the solvent extraction and the oxidation combustion treatment, the carbon content deposited on the heavy oil desulfurization catalyst can be removed, and the catalytic activity of the heavy oil desulfurization catalyst can be increased. The content of the carbon content in the used heavy oil desulfurization catalyst before the regeneration treatment is preferably from 10 to 70 mass%, more preferably from 0.2 to 8.0 mass%. If the content of the carbon content in the heavy oil desulfurization catalyst is more than 70% by mass, the activity of the catalyst is not sufficiently increased even if the regeneration treatment is carried out, or the regeneration treatment at a high temperature is required to increase the activity of the catalyst. There is a case. On the other hand, the content of the carbon content in the heavy oil desulfurization catalyst is defined as the mass of the carbon content in the target catalyst in terms of mass%, with reference to the oxidation of the carbon content at 400 ° C or higher and no loss by heating.

재생 처리하기 전의 사용 완료된 중유 탈황 촉매 중의 바나듐의 함유량은, 바람직하게는 35질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 20질량% 이하이다. 바나듐의 함유량이 35질량%보다도 크면, 재생 처리해도 촉매의 활성이 충분히 증가되지 않거나, 촉매의 활성을 증가시키기 위해서 높은 온도에서 재생 처리할 필요가 있기 때문에, 촉매의 강도가 저하되거나 하는 경우가 있다. 중유 탈황 촉매에 퇴적되어 있는 바나듐은, 통상, 재생 처리에서는 제거할 수 없다.The content of vanadium in the used heavy-fuel desulfurization catalyst before the regeneration treatment is preferably 35 mass% or less, and more preferably 20 mass% or less. If the content of vanadium is larger than 35 mass%, the activity of the catalyst is not sufficiently increased even if the catalyst is subjected to the regeneration treatment, or it is necessary to regenerate the catalyst at a high temperature in order to increase the activity of the catalyst. . Vanadium deposited on the heavy oil desulfurization catalyst can not usually be removed by the regeneration treatment.

사용 완료 촉매 중의 바나듐의 함유량은, 재생 처리의 전과 후 사이에 거의 변함없다. 이 때문에, 사용 완료 촉매 중의 바나듐의 함유량을 사용하여 산출하는 메탈 허용량 MPr1에 기초하여, 재생 처리 전에, 재생하여 사용 가능한 촉매와 재생해도 사용할 수 없는 촉매를 판별할 수 있다. 재생해도 사용할 수 없는 촉매를 재생 처리하는 것은 낭비이므로, 재생 처리 전에, 재생해도 사용할 수 없는 촉매를 사용 완료 촉매로부터 선별하여 제거하는 것이 바람직하다.The content of vanadium in the used catalyst hardly changes between before and after the regeneration treatment. Therefore, on the basis of the metal permissible amount MPr1 calculated using the content of vanadium in the used catalyst, it is possible to identify a catalyst that can not be used even if it is regenerated with a usable catalyst before the regeneration treatment. Since it is wasteful to regenerate the catalyst that can not be used even when regenerated, it is preferable to selectively remove the catalyst which can not be used even before the regeneration treatment, from the spent catalyst.

수소화 정제 처리에 사용한 촉매 및 재생 처리를 위해 산화 처리 특히 연소 처리를 한 촉매는, 처리 시의 촉매의 가열에 의해 촉매의 세공 구조 및 활성 금속의 담지 상태가 변화되어, 촉매 활성이 저하되어 버리는 경우가 있다. 이들을 평가하는 지표로서, 촉매의 비표면적이나 세공 용량이 있다. 촉매의 비표면적 및 세공 용량은, 수소화 정제 처리 및 불순물의 부착에 의해 서서히 감소되고, 재생 처리로도 감소되기 쉽다. 사용 완료된 중유 탈황 촉매의 비표면적 및 세공 용적은, 신촉매의 비표면적 및 세공 용적의 각각 70% 이상인 것이 바람직하다. 사용 완료된 중유 탈황 촉매의 비표면적은, 바람직하게는 60∼220m2/g이며, 보다 바람직하게는 100∼200m2/g이다. 또한, 사용 완료된 중유 탈황 촉매의 세공 용적은, 바람직하게는 0.3∼1.2cc/g이며, 보다 바람직하게는 0.4∼0.8cc/g이다.The catalyst used for the hydrogenation refining process and the catalyst subjected to the oxidation treatment, particularly the combustion treatment, for the regeneration treatment are different from each other in the case where the pore structure of the catalyst and the supported state of the active metal are changed by the heating of the catalyst during the treatment, . As an index for evaluating these, there is a specific surface area and pore volume of the catalyst. The specific surface area and the pore volume of the catalyst are gradually reduced by the hydrogenation purification treatment and the adhesion of the impurities, and are also likely to be reduced by the regeneration treatment. The specific surface area and pore volume of the heavy oil desulfurization catalyst that has been used are preferably 70% or more of the specific surface area and pore volume of the fresh catalyst, respectively. The specific surface area of the heavy oil desulfurization catalyst that has been used is preferably 60 to 220 m 2 / g, and more preferably 100 to 200 m 2 / g. The pore volume of the heavy oil desulfurization catalyst that has been used is preferably 0.3 to 1.2 cc / g, and more preferably 0.4 to 0.8 cc / g.

한편, 신촉매는, 촉매로서 제조되고 한 번도 수소화 정제 처리에 사용되고 있지 않은 촉매이다. 또, 신촉매는, 일단 수소화 정제 처리에 사용되었지만 장치상의 트러블 등 때문에 단기간에 사용을 중단하고, 재차 그대로 사용하는 촉매도 포함한다. 즉, 일시적으로 사용되어도 특별한 부활 처리를 하거나, 반응기로부터 발출하여 선별, 세정 및 산화 등의 재생 처리를 하거나 하지 않아도, 당초부터 상정되어 있는 수소화 활성이 아직 충분히 있어 그대로 사용할 수 있는 촉매도 신촉매에 포함된다. 신촉매는, 시판되고 있는 촉매여도 되고, 특별히 조제한 촉매여도 된다. 또한, 신촉매는, 수소화 처리에 사용하기 위한 전처리로서 황화 처리를 실시한 촉매여도 된다.On the other hand, the fresh catalyst is a catalyst which is produced as a catalyst and has never been used for hydrogenation purification treatment. The new catalyst also includes a catalyst which is once used for the hydrogenation purification treatment but is discontinued for a short period of time due to troubles on the apparatus and used again and used as it is. That is, even if the catalyst is temporarily used, a catalyst capable of being used as it is, even if it is subjected to a specific catalytic reaction, or has sufficient hydrogenation activity as originally assumed from the beginning without performing a regeneration process such as screening, . The new catalyst may be a commercially available catalyst or a specially prepared catalyst. The fresh catalyst may be a catalyst obtained by carrying out a sulfurization treatment as a pretreatment for use in a hydrogenation treatment.

(메탈 허용량)(Metal allowance)

상기 식(1)의 메탈 허용량 MPr1은, 중유 탈황 장치에서 사용한 촉매를 재생한 촉매를, 동일한 중유 탈황 장치에서, 소정 기간 사용 가능한지 여부를 판단하기 위한 지표이다. 메탈 허용량 MPr1이 0에 비해 클수록, 다량의 바나듐의 퇴적을 허용할 수 있기 때문에, 여유를 가지고, 동일한 중유 탈황 장치에서 그 촉매를 소정 기간 사용할 수 있다. 한편, MPr1이 0 미만인 경우(즉, 음의 수치인 경우), 촉매의 사용 기간이 소정 기간에 달하기 전에, 바나듐의 퇴적에 의해, 재생한 촉매의 활성은, 그 중유 탈황 장치에 사용하기에는 불충분해진다. 따라서, 메탈 허용량 MPr1을 이용하는 것에 의해, 촉매 상으로의 바나듐 퇴적에 의해 실활된 중유 탈황 촉매로부터, 상기 중유 탈황 장치에서는 사용에 견딜 수 있는 활성을 가지고 있지 않는 중유 탈황 촉매를 선별할 수 있어, 상기 중유 탈황 장치에서는 사용할 수 없는 중유 탈황 촉매를 특정할 수 있다. 그리고, 본 발명에 있어서는, 메탈 허용량 MPr1이 0 미만인 촉매를, 중유 탈황 장치로부터 발출하는 촉매로서 판단한다. 이하, 상기 식(1)을 상세히 설명한다.The metal permissible amount MPr1 in the above equation (1) is an index for judging whether or not the catalyst regenerated from the heavy oil desulfurization apparatus can be used for a predetermined period in the same heavy oil desulfurization apparatus. As the metal permissible amount MPr1 is larger than 0, deposition of a large amount of vanadium can be allowed, so that the catalyst can be used for a predetermined period in the same heavy oil desulfurization apparatus with sufficient margin. On the other hand, when MPr1 is less than 0 (i.e., negative value), the activity of the regenerated catalyst due to the deposition of vanadium is insufficient for use in the heavy oil desulfurization apparatus before the period of use of the catalyst reaches a predetermined period It becomes. Therefore, by using the metal permissible amount MPr1, it is possible to select heavy oil desulfurization catalyst having no activity that can be used in the heavy oil desulfurization apparatus from the heavy oil desulfurization catalyst deactivated by vanadium deposition on the catalyst, A heavy oil desulfurization catalyst which can not be used in the heavy oil desulfurization apparatus can be specified. In the present invention, the catalyst whose metal allowable amount MPr1 is less than 0 is judged as a catalyst to be withdrawn from the heavy oil desulfurization apparatus. Hereinafter, Formula (1) will be described in detail.

상기 식(1)의 메탈 허용량 MPr1은, 촉매가 바나듐 퇴적에 의해 실활되어 수명이 다하기까지, 추가로 허용할 수 있는 바나듐 퇴적량의 지표이다. 이 값이 작을수록 바나듐 퇴적을 허용할 수 없게 된다. 본 발명에 있어서, 중유 탈황 장치로부터 발출하는 촉매의 MPr1은 0 미만이다. 한편, 시판 촉매의 MPr1의 값은, 바나듐 퇴적량(VA1+VA2)이 0%인 경우(신촉매)에서도 통상은 50 이하이며, 탈메탈 촉매에서는 20∼35, 탈황 촉매에서는 10∼25이다.The metal permissible amount MPr1 of the above formula (1) is an index of the amount of vanadium accumulation which can be further allowed until the catalyst is deactivated by the deposition of vanadium and its service life is reached. The smaller this value is, the more vanadium deposition can not be allowed. In the present invention, the MPr1 of the catalyst withdrawn from the heavy oil desulfurization apparatus is less than zero. On the other hand, the value of MPr1 of the commercially available catalyst is usually 50 or less even when the amount of vanadium accumulation (VA1 + VA2) is 0% (new catalyst), 20 to 35 for desmethyl catalyst and 10 to 25 for desulfurization catalyst.

상기 식(1)의 제1항은 신촉매 시의 바나듐 퇴적 허용량을 나타내고, 신촉매의 세공 용적 등의 초기 물성에 의해 정해지는 것이며, 촉매의 사용 및 재생 처리에 의해 변화되는 것은 아니다. PV는 신촉매 시의 세공 용적이다. Vv는, 1kg의 신촉매 상에 바나듐이 1질량% 퇴적되었을 때의, 그 바나듐을 황화 바나듐으로 간주했을 때의 바나듐의 체적이며, 상수 3.8×10-6(m3/kg)이다. 한편, 통상의 수소화 정제 처리에서는 바나듐은 황화 바나듐으로서 퇴적된다고 생각된다. PD는 신촉매 시의 평균 세공 직경이다. 상수 8×105×(PD)1.3은, 검토를 한 각종의 촉매의 해석 결과로부터 얻어진 바나듐의 촉매의 세공 중으로의 확산 깊이이다. 확산 깊이는 통상, (확산 계수/반응 속도 상수)-0.5에 비례하고, 확산 계수는 촉매 세공 직경에 비례한다고 여겨지고 있다(참조: 개정 5판 화학 공학 편람 제27장). 그러나, 본 발명자들의 연구에 따르면, 본 촉매에 있어서는 상기와 같이 (촉매 세공 직경 PD)1.3에 비례한다는 것이 발견되었다.The first term in the above formula (1) represents the permissible vanadium deposition amount in the new catalyst and is determined by the initial physical properties such as the pore volume of the fresh catalyst and does not change by the use and regeneration treatment of the catalyst. PV is the pore volume at the time of the new catalyst. Vv is a volume of vanadium when the vanadium is regarded as vanadium sulfide when the vanadium is deposited on 1 kg of the fresh catalyst and is a constant of 3.8 x 10 -6 (m 3 / kg). On the other hand, in ordinary hydrogenation refining treatment, it is considered that vanadium is deposited as vanadium sulfide. PD is the average pore diameter at the time of the new catalyst. Constant 8 × 10 5 × (PD) 1.3 is the diffusion depth of vanadium into the pores of the catalyst obtained from the analysis results of various catalysts studied. The diffusion depth is usually proportional to (diffusion coefficient / reaction rate constant) -0.5 , and the diffusion coefficient is considered to be proportional to the catalyst pore diameter (see Chapter 5 of the revised Chemical Engineering Manual, Chapter 27). However, according to the studies of the present inventors, it has been found that the present catalyst is proportional to 1.3 (catalyst pore diameter PD) as described above.

Sp는 신촉매 시의 1알갱이의 외표면적이며, 현실적으로는 평균값으로서의 값이다. 또한, Vp는 신촉매 시의 1알갱이의 체적이며, Sp와 마찬가지로 평균값이다. (Sp/Vp)는 평균으로서의 개개의 촉매의 체적당 외표면적이며, 신촉매 제조 시의 형상에 의해 특정된다.Sp is the outer surface area of one grain at the time of new catalyst, and is actually a value as an average value. Vp is the volume of one grain at the time of the new catalyst, and is an average value similarly to Sp. (Sp / Vp) is the outer surface area per volume of the individual catalyst as an average, and is specified by the shape at the time of producing the new catalyst.

제2항의 VA1은, 신촉매를 중유 탈황 장치(후술하는 다른 상이한 적어도 1개의 중유 탈황 장치와 구별할 수 있도록 하기 위해서, 이하, 이 중유 탈황 장치를 「A장치」라고 부른다)에서 소정 기간 사용했을 때에 축적되는 바나듐 퇴적량(신촉매 기준(질량%))의 실적값 또는 예측값이다. VA2는 A장치에서 사용한 신촉매를 재생한 재생 촉매를 A장치에서 필요 기간 사용했을 때에 축적되는 바나듐 퇴적량(신촉매 기준(질량%))의 실적값 또는 예측값이다. VA1이 0.5질량%보다 작은 경우, 촉매에 있어서의 바나듐의 퇴적은 적어, 재생하지 않아도 사용 완료 촉매를 재이용할 수 있다. 따라서, 재생 처리하는 사용 완료 촉매는, VA1이 1.0질량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, VA1 및 VA2는 촉매 상에 퇴적된 바나듐의 퇴적량이라고 표현하고 있지만, 촉매에 포함되는 바나듐은 반드시 촉매 상에 퇴적되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 촉매의 세공 중이나 촉매 중에 진입하거나, 촉매 성분 등과 반응하거나 하고 있는 바나듐의 양도 바나듐의 상기 퇴적량에 포함된다. 사용 완료 촉매의 VA1 및 VA2의 값은, 통상, 0∼70질량%인 경우가 많다. 또한, A장치의 반응 대역의 상류부에서는 VA1 및 VA2의 값은 30∼70질량%로 높은 값이다.The VA1 of claim 2 is used for a predetermined period of time in a heavy oil desulfurization apparatus (hereinafter, this heavy oil desulfurization apparatus is referred to as "A apparatus" in order to distinguish the new catalyst from at least one other heavy oil desulfurization apparatus described later) (Mass%)) of the vanadium accumulation amount accumulated at the time when the catalyst is accumulated. VA2 is an actual value or a predicted value of the vanadium accumulation amount (new catalyst standard (mass%)) accumulated when the regenerated catalyst regenerating the fresh catalyst used in the apparatus A is used for a required period in the apparatus A. When VA1 is less than 0.5% by mass, deposition of vanadium in the catalyst is small, and the used catalyst can be reused without regeneration. Therefore, the used catalyst to be subjected to the regeneration treatment preferably has a VA1 of 1.0% by mass or more. On the other hand, VA1 and VA2 are expressed as the accumulation amount of vanadium deposited on the catalyst, but vanadium contained in the catalyst does not necessarily have to be deposited on the catalyst. For example, the amount of vanadium entering the pores of the catalyst, entering the catalyst, or reacting with the catalyst component, etc., is included in the accumulation amount of vanadium. The values of VA1 and VA2 of the used catalyst are usually 0 to 70 mass%. In the upstream portion of the reaction zone of the apparatus A, the values of VA1 and VA2 are as high as 30 to 70 mass%.

[중유 탈황 촉매를 재생하는 공정][Process for regenerating the heavy oil desulfurization catalyst]

본 발명에 있어서의 중유 탈황 촉매를 재생하는 공정에서는, 발출된 중유 탈황 촉매를 재생한다. 중유 탈황 촉매를 재생하는 공정에서 실시하는 재생 처리는, 예를 들어, 용제 세정에 의한 유분 등의 제거, 산화 처리에 의한 탄소분, 황분 및 질소분 등의 제거, 및 괴상화되거나 세립화되거나 한 촉매를 제거하는 것에 의한 정상적인 형상의 촉매의 선별 등을 포함한다. 산화 처리는, 바람직하게는 반응기 밖에서 행해진다.In the step of regenerating the heavy oil desulfurization catalyst in the present invention, the recovered heavy oil desulfurization catalyst is regenerated. The regeneration treatment performed in the step of regenerating the heavy oil desulfurization catalyst can be carried out, for example, by removing oil and the like by solvent washing, removing carbon powder, sulfur and nitrogen components by oxidation treatment, Removal of the catalyst in a normal shape by removing the catalyst, and the like. The oxidation treatment is preferably performed outside the reactor.

대량의 탄소분이 부착된 사용 완료 촉매의 바람직한 재생 처리에서는, 사용 완료 촉매를 용제로 우선 세정한다. 바람직한 용제에는, 예를 들어, 톨루엔, 아세톤, 알코올, 및 나프타, 등유 및 경유 등의 석유류 등이 있다. 이 세정 처리에서는, 예를 들어, 촉매가 수소화 정제 처리 반응기 중에 있는 동안에 경유를 순환시켜 촉매를 세정하고, 그 후 50∼300℃ 정도의 질소 가스 등의 가스를 유통시켜 촉매를 건조시킨다. 또는, 경유를 순환시켜 세정한 후 그대로 발출하여, 발열이나 자연 발화를 방지하기 위해서 촉매를 경유로 젖은 상태로 해 두고 필요할 때에 건조해도 된다. 또한, 반응기로부터 발출된 사용 완료 촉매로부터 괴상물의 분쇄, 분화(粉化) 촉매 및 스케일 등을 제거하고, 이를 경유로 세정하고 추가로 나프타로 세정하여, 촉매를 건조하기 쉽게 하는 방법도 있다. 사용 완료 촉매가 소량인 경우, 톨루엔으로 촉매를 세정하는 방법이, 촉매로부터 유분을 완전히 제거하는 데 적합하다.In a preferable regeneration treatment of a used catalyst having a large amount of carbon particles, the used catalyst is first washed with a solvent. Preferred solvents include, for example, toluene, acetone, alcohol, and naphtha, petroleum such as kerosene and light oil. In this cleaning treatment, for example, while the catalyst is in the hydrogenation purification treatment reactor, the light oil is circulated to clean the catalyst, and then a gas such as nitrogen gas at about 50 to 300 ° C is circulated to dry the catalyst. Alternatively, the diesel may be circulated to be cleaned and then taken out as it is. In order to prevent the generation of heat and spontaneous ignition, the catalyst may be damped with light oil and dried when necessary. There is also a method of removing the crushing, differentiation (pulverization) catalyst, scale and the like of the mass from the used catalyst extracted from the reactor, washing it with light oil and further washing with naphtha to make the catalyst easy to dry. When the amount of the used catalyst is small, the method of cleaning the catalyst with toluene is suitable for completely removing the oil from the catalyst.

세정에 의해 유분 및 불순물을 제거한 촉매의 촉매 활성을 회복시키기 위해서는, 추가로 산화 처리에 의해 촉매에 퇴적된 탄소분을 제거할 필요가 있다. 산화 처리는, 일반적으로는 분위기 온도 및 산소 농도를 제어한 연소 처리에 의해 행한다. 분위기 온도가 지나치게 높거나, 산소 농도가 지나치게 높거나 하면, 촉매 표면이 고온이 되어, 담지 금속의 결정형 및 담지 상태가 변화되거나, 담체의 세공이 감소되거나 하여 촉매 활성이 저하되는 경우가 있다. 또한, 분위기 온도가 지나치게 낮거나, 산소 농도가 지나치게 낮거나 하면, 연소에 의한 탄소분의 제거가 불충분해져 촉매 활성이 충분히 회복되지 않는 경우가 있다. 연소 처리의 분위기 온도는, 바람직하게는 200∼800℃이며, 보다 바람직하게는 300∼600℃이다.In order to recover the catalytic activity of the catalyst from which oil and impurities have been removed by washing, it is necessary to further remove the carbon powder deposited on the catalyst by oxidation treatment. The oxidation treatment is generally performed by a combustion treatment in which the atmospheric temperature and the oxygen concentration are controlled. If the atmospheric temperature is excessively high or the oxygen concentration is too high, the surface of the catalyst becomes hot and the crystal form and the supported state of the supported metal are changed, or the pores of the support are decreased, and the catalytic activity is sometimes lowered. If the atmospheric temperature is excessively low or the oxygen concentration is too low, the removal of the carbon content by combustion may be insufficient and the catalytic activity may not be sufficiently recovered in some cases. The atmospheric temperature of the combustion treatment is preferably 200 to 800 deg. C, and more preferably 300 to 600 deg.

연소 처리에 있어서의 산소 농도는, 연소 방법, 특히 연소 가스와 촉매의 접촉 상태에 대응하여 제어하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 연소 처리에 있어서의 산소 농도는, 바람직하게는 1∼21체적%이다. 연소 처리에 있어서의 분위기 온도, 산소 농도 및 분위기 가스의 유속 등을 조정하여 촉매의 표면 온도를 제어하고, 연소 처리 시의 촉매 중의 몰리브데넘 등의 금속의 결정 구조 및 결정 입자의 담지 상태의 변화를 억제하거나, 촉매의 비표면적 및 세공 용량의 저하를 방지하거나 하는 것이 중요하다.It is preferable to control the oxygen concentration in the combustion process in accordance with the combustion method, in particular, the state of contact between the combustion gas and the catalyst. For example, the oxygen concentration in the combustion treatment is preferably 1 to 21% by volume. The surface temperature of the catalyst is controlled by adjusting the atmospheric temperature, the oxygen concentration and the flow rate of the atmospheric gas in the combustion process, and the change in the crystal structure of the metal such as molybdenum in the catalyst during the combustion process and the change Or to prevent the reduction of the specific surface area and the pore volume of the catalyst.

연소 처리한 촉매로부터 분화된 촉매 등을 제거하여, 정상적인 형상의 촉매만을 재생 촉매로서 사용하는 것이 바람직하다. 분화된 촉매가 촉매 중에 잔류하고 있으면, 반응기 내의 촉매층에서 막힘 및 편류가 일어나거나, 반응기 중에서의 유체의 압력 손실이 커지거나 하여 반응기의 정상적인 운전이 계속될 수 없게 되는 경우가 있다.It is preferable to remove the catalyst or the like differentiated from the burned catalyst and use only the catalyst of the normal shape as the regeneration catalyst. If the differentiated catalyst remains in the catalyst, clogging and drift may occur in the catalyst bed in the reactor, or the pressure loss of the fluid in the reactor may become large, so that normal operation of the reactor may not be continued.

[중유 탈황 장치에 충전하는 공정][Process to charge the heavy oil desulfurization apparatus]

본 발명에 있어서의 중유 탈황 장치에 충전하는 공정에서는, 재생된 중유 탈황 촉매를, 다른 상이한 적어도 1개의 중유 탈황 장치에 충전한다. 이에 의해, 중유 탈황 촉매를 발출하는 공정에서 중유 탈황 촉매를 발출한 중유 탈황 장치에서는 재이용할 수 없는 사용 완료 촉매여도 재이용할 수 있어, 사용 완료 촉매를 더 유효하게 재이용할 수 있다.In the step of charging the heavy oil desulfurization apparatus of the present invention, the regenerated heavy oil desulfurization catalyst is charged into at least one different heavy oil desulfurization apparatus. As a result, in the heavy oil desulfurization apparatus that has discharged the heavy oil desulfurization catalyst in the process of extracting the heavy oil desulfurization catalyst, the spent catalyst that can not be reused can be reused and the spent catalyst can be more effectively reused.

재생된 중유 탈황 촉매를 충전하는 중유 탈황 장치는, 중유 탈황 촉매를 발출하는 공정에서 중유 탈황 촉매를 발출한 중유 탈황 장치와 상이한 중유 탈황 장치이면, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 재생된 중유 탈황 촉매를 충전하는 중유 탈황 장치는 1기여도 되고, 2기 이상이어도 된다. 중유 탈황 장치에 충전하는 공정에 있어서의 중유 탈황 장치는, 중유 탈황 촉매를 발출하는 공정에서 설명한 것과 마찬가지의 중유 탈황 장치이므로, 중유 탈황 장치의 설명은 생략한다.The heavy oil desulfurization apparatus for filling the regenerated heavy oil desulfurization catalyst is not particularly limited as long as it is a heavy oil desulfurization apparatus different from the heavy oil desulfurization apparatus in which the heavy oil desulfurization catalyst is extracted in the step of extracting the heavy oil desulfurization catalyst. Further, the heavy oil desulfurization apparatus for charging the regenerated heavy oil desulfurization catalyst may be one or two or more. The heavy oil desulfurization apparatus in the step of charging the heavy oil desulfurization apparatus is the heavy oil desulfurization apparatus similar to that described in the step of extracting the heavy oil desulfurization catalyst, so that the description of the heavy oil desulfurization apparatus is omitted.

본 발명에 있어서는, 하기의 식(2)로 표시되는 메탈 허용량 MPr2가 0 이상이 되는 중유 탈황 장치에, 재생된 중유 탈황 촉매를 충전하도록 해도 된다. 이에 의해, 사용 완료 촉매를 재이용할 수 있는, 다른 중유 탈황 장치를 적절히 선택할 수 있다고 하는 것이 바람직하다.In the present invention, the regenerated heavy oil desulfurization catalyst may be charged to the heavy oil desulfurization apparatus in which the metal allowable amount MPr2 expressed by the following formula (2) is 0 or more. As a result, it is desirable to appropriately select another heavy oil desulfurization apparatus capable of reusing the used catalyst.

·MPr2 = (PV/2Vv)×{8×105×(PD)1.3}×(Sp/Vp)-(VA1+VB1)··· (2)· MPr2 = (PV / 2Vv) × {8 × 10 5 × (PD) 1.3} × (Sp / Vp) - (VA1 + VB1) ··· (2)

식(2)에 있어서, 각 기호는 각각 이하를 나타낸다.In the formula (2), each symbol represents the following.

PV: 신촉매 시의 세공 용적(m3/kg)PV: Pore volume at the time of the new catalyst (m 3 / kg)

Vv: 1kg의 신촉매 상에 바나듐이 1질량% 퇴적되었을 때의 그것을 황화 바나듐으로 간주했을 때의 체적 = 3.8×10-6(m3/kg)Vv: Volume when vanadium was deposited on 1 kg of the new catalyst as 3.8 vol% when considered as vanadium sulfide = 3.8 10 -6 (m 3 / kg)

PD: 신촉매 시의 평균 세공 직경(m)PD: Average pore diameter at the time of the new catalyst (m)

Sp: 신촉매 시의 1알갱이의 평균 외표면적(m2)Sp: Average external surface area (m 2 ) of one grain at the time of the new catalyst

Vp: 신촉매 시의 1알갱이의 평균 체적(m3)Vp: Average volume of one grain in the new catalyst (m 3 )

VA1: 원래의 장치에서 축적되는 바나듐 퇴적량(질량%)(신촉매 기준)VA1: Amount of vanadium accumulated in the original apparatus (mass%) (based on new catalyst)

VB1: 새로운 장치에서 재생된 촉매를 사용한 경우에 축적되는 바나듐 퇴적량(질량%)(신촉매 기준)VB1: Amount of vanadium deposited (mass%) (based on fresh catalyst) accumulated when a catalyst regenerated in a new apparatus is used

상기 식(2)의 메탈 허용량 MPr2는, 중유 탈황 장치(A장치)에서 사용한 촉매를 재생한 촉매를, 상기 중유 탈황 장치(A장치)와 상이한 중유 탈황 장치(이하, B장치)에서, 소정 기간 사용 가능한지 여부를 판단하기 위한 지표이다. 메탈 허용량 MPr2가 0에 비해 클수록, 여유를 가지고, B장치에서 그 촉매를 소정 기간 사용할 수 있다. 한편, MPr2가 0 미만인 경우, 촉매의 사용 기간이 소정 기간에 달하기 전에, 바나듐의 퇴적에 의해, 재생한 촉매의 활성은, 그 B장치에 사용하기에는 불충분해진다. 그러나, VA2>VB1과 같은 경우, A장치에서 사용할 수 없어도 B장치에서는 사용 가능해질 가능성이 있다. 이를 메탈 허용량 MPr2의 지표를 이용함으로써 정량적으로 판단하는 것이 가능해진다. B장치에 있어서의 메탈 허용량 MPr2는 0 이상이지만, 바람직하게는 1 이상 5 이하이며, 더 바람직하게는 3 이상 5 이하이다. 한편, 상기 식(2)는, 「VA1+VA2」를 「VA1+VB1」로 변경한 것 이외에는, 상기 (1)과 마찬가지이므로, 상기 식(2)의 설명은 생략한다. 또한, VB1은, 신촉매를 B장치에서 소정 기간 사용했을 때에 축적되는 바나듐 퇴적량(신촉매 기준 질량%)의 실적값 또는 예측값이다.The metal permissible amount MPr2 of the above formula (2) can be obtained by using the heavy oil desulfurization apparatus (apparatus A) It is an indicator for judging whether or not it is usable. As the metal permissible amount MPr2 is larger than 0, the catalyst can be used for a predetermined period in the B apparatus with margin. On the other hand, when MPr2 is less than 0, the activity of the regenerated catalyst is insufficient for use in the B apparatus due to deposition of vanadium before the period of use of the catalyst reaches a predetermined period. However, in the case of VA2 > VB1, even if it can not be used in the A device, there is a possibility that the device becomes usable in the B device. It is possible to quantitatively judge this by using the index of the metal allowable amount MPr2. The metal permissible amount MPr2 in the B apparatus is 0 or more, preferably 1 or more and 5 or less, and more preferably 3 or more and 5 or less. The expression (2) is the same as the above (1) except that VA1 + VA2 is changed to VA1 + VB1, and therefore the description of the expression (2) is omitted. VB1 is an actual value or a predicted value of the vanadium accumulation amount (new catalyst standard mass%) accumulated when the new catalyst is used in the B apparatus for a predetermined period.

상기 식(1)의 메탈 허용량 MPr1이 0 미만이므로, 장치 A에서는, 사용 완료 촉매를 사용할 수는 없다. 그러나, 상기 식(2)의 메탈 허용량 MPr2는 0 이상이므로, 장치 B에서는, 사용 완료 촉매를 사용할 수 있다. 이와 같이, 촉매의 메탈 허용량 MPr2에 기초하여 장치 A에서는 사용할 수 없는 사용 완료 촉매를 사용할 수 있는 장치를 적절히 선택할 수 있다. 또한, VA1은, 복수회, 재생하여 사용한 후의 적산 바나듐 축적량으로서 정의할 수 있고, MPr2는, 복수회, 재생 처리하여 사용한 후의 촉매의 사용 가부 판단에도 사용할 수 있다. 한편, A장치로부터 발출되어, 재생된 촉매를, 반드시 하나의 B장치에서 사용할 필요는 없고, 상기의 MPr2로 나타나는 조건을 만족하면 분할하여 복수의 장치에 사용할 수 있다.Since the metal allowable amount MPr1 of the above formula (1) is less than 0, the used catalyst can not be used in the apparatus A. However, since the metal allowable amount MPr2 of the above formula (2) is 0 or more, the used catalyst can be used in the apparatus B. As described above, it is possible to appropriately select an apparatus which can use the used catalyst which can not be used in the apparatus A based on the metal allowable amount MPr2 of the catalyst. VA1 can be defined as a cumulative vanadium accumulation amount after multiple regeneration and use, and MPr2 can also be used for judging whether or not the catalyst can be used after regenerating and using it plural times. On the other hand, the catalyst extracted from the apparatus A and regenerated does not necessarily have to be used in one apparatus B, and can be used in a plurality of apparatuses when the condition represented by MPr2 is satisfied.

실시예Example

다음으로, 본 발명을 실시예에 의해 더 상세히 설명하지만, 본 발명은, 이들 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.Next, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited at all by these examples.

[원료 중유의 성상][Characteristics of Raw Heavy Oil]

각 실시예 및 비교예에 사용하는 원료 중유에 대해, 이하의 평가를 행했다. 원료 중유에는 상압 잔유를 사용했다.The raw material heavy oil used in each of the examples and comparative examples was evaluated as follows. Atmospheric pressure residues were used for raw fuel oil.

(밀도)(density)

JIS K 2249에 준거하여 15℃에 있어서의 상압 잔유의 밀도를 측정했다.The density of the atmospheric pressure residue at 15 캜 was measured in accordance with JIS K 2249.

(동점도)(Kinematic viscosity)

JIS K 2283에 준거하여 50℃에 있어서의 상압 잔유의 동점도를 측정했다.And the kinematic viscosity at normal pressure at 50 캜 was measured according to JIS K 2283.

(잔탄분의 함유량)(Content of xanthan powder)

JIS K 2270에 준거하여 상압 잔유의 잔탄분의 함유량을 측정했다.The content of residual carbon monoxide remaining in normal pressure was measured according to JIS K 2270.

(아스팔텐분의 함유량)(Asphaltene content)

IP 143에 준거하여 상압 잔유의 아스팔텐분의 함유량을 측정했다.The content of asphaltene fraction of atmospheric pressure was measured according to IP 143.

(황분의 함유량)(Content of sulfur)

JIS K 2541에 준거하여 상압 잔유의 황분의 함유량을 측정했다.According to JIS K 2541, the content of sulfur residue at atmospheric pressure was measured.

(질소분의 함유량)(Content of nitrogen content)

JIS K 2609에 준거하여 상압 잔유의 질소분의 함유량을 측정했다.And the content of nitrogen content of atmospheric pressure residual oil was measured according to JIS K 2609.

(바나듐의 함유량)(Content of vanadium)

석유 학회법 JPI-5S-10-79에 준거하여 상압 잔유의 바나듐의 함유량을 측정했다.The content of vanadium in the residual atmospheric pressure was measured according to the Petroleum Institute Act JPI-5S-10-79.

(니켈의 함유량)(Content of nickel)

석유 학회법 JPI-5S-11-79에 준거하여 상압 잔유의 니켈의 함유량을 측정했다.The content of atmospheric pressure nickel was measured according to the Petroleum Institute Act JPI-5S-11-79.

(증류 성상)(Distillation property)

JIS K 2254에 준거하여 상압 잔유의 증류 성상을 측정했다.The distillation property of the atmospheric residual solution was measured according to JIS K 2254.

[촉매의 성상][Characteristics of catalyst]

각 실시예 및 비교예에 사용한 촉매에 대해, 이하의 평가를 행했다.The catalysts used in each of the Examples and Comparative Examples were evaluated as follows.

바나듐 등의 원소 분석에 대해서는 650℃에서 1시간 소성한 후, 몰리브데넘 및 바나듐에 대해서는 회분을 산으로 용해 후, 유도 결합 플라즈마 발광 흡광 분석법으로, 또한, 코발트 및 니켈에 대해서는 회분과 사붕산 리튬의 혼합물을 고주파 과열로 비드를 만들어, 형광 X선 분석법으로 분석했다. 탄소 함유량에 대해서도, 15%(촉매 중의 탄소분 함유량은, 대상 촉매를 400℃ 이상에서 감량되지 않게 될 때까지 산화 처리한 것을 기준으로 하여, 대상 촉매 중의 탄소의 질량%로 나타내는 것으로 함, 이하 동일) 이하, 바람직하게는 10% 이하로 하는 것이 바람직하다. 탄소 함유량은 사용 완료된 단계에서는 10∼70% 정도인 경우가 많지만, 재생 처리에 의해 탄소분을 촉매 상으로부터 제거하여 그 함유량을 저감할 수 있다. 탄소분이 지나치게 많으면 그것이 촉매 표면을 덮어 촉매 활성을 저하시키지만, 재생 처리에 의해 탄소 함유량을 감소시키면 활성을 회복시킬 수 있다. 한편, 탄소, 황의 분석은 분쇄 시료를 C-S 동시 분석계로 분석했다. 촉매의 평균 길이는 버니어 캘리퍼스로 임의로 추출한 10알갱이의 입자의 단면에 수직 방향의 길이를 측정하여 평균했다. 1알갱이의 평균 외표면적 및 평균 체적은 입자 단면적의 형상과 평균 길이로부터 계산으로 구했다.For the elemental analysis of vanadium and the like, calcination was conducted at 650 ° C for 1 hour. Molybdenum and vanadium were dissolved as an ash in the acid, and then subjected to inductively coupled plasma luminescence absorption spectrometry, and cobalt and nickel were mixed with ash and lithium tetraborate Was made into beads by high frequency superheating and analyzed by fluorescent X-ray analysis. The carbon content is also 15% (the carbon content in the catalyst is expressed as% by mass of carbon in the target catalyst, based on the oxidation of the target catalyst at 400 ° C or higher until it is no longer reduced) Or less, preferably 10% or less. The carbon content is often about 10 to 70% at the stage of use, but the carbon content can be removed from the catalyst phase by the regeneration treatment to reduce the content thereof. If the carbon content is excessively high, it covers the catalyst surface to lower the catalytic activity, but if the carbon content is reduced by the regeneration treatment, the activity can be restored. On the other hand, for the analysis of carbon and sulfur, the crushed samples were analyzed by a C-S coincidence analyzer. The average length of the catalyst was averaged by measuring the length in the direction perpendicular to the cross section of the particles of 10 particles arbitrarily extracted with a vernier caliper. The average outer surface area and average volume of one grain were calculated from the shape of the grain cross-sectional area and the average length.

[생성유의 성상][Characteristics of Generated Significance]

각 실시예 및 비교예에서 수소화 정제 처리에 의해 원료 중유로부터 얻어진 생성유에 대해, 상기의 원료 중유의 성상의 평가와 동일한 평가를 행했다. 생성유의 성상의 평가 방법은, 상기의 원료 중유의 성상의 평가 방법과 동일하므로, 생성유의 성상의 평가 방법의 설명은 생략한다.In each of the examples and the comparative examples, the product oil obtained from the raw material heavy oil by the hydrogenation refining treatment was evaluated in the same manner as the evaluation of the properties of the raw material heavy oil. The evaluation method of the significance of the production is the same as the evaluation method of the property of the raw material heavy oil described above, so that the description of the method of evaluation of the property of production is omitted.

[각 실시예 및 비교예에서 사용하는 신촉매의 제조][Production of the new catalyst used in each of the examples and comparative examples]

630g의 산화 몰리브데넘 및 NiO 환산으로 150g의 염기성 탄산 니켈을, 말산 180g을 이용하여 이온 교환수에 용해시켜, 2000밀리리터의 함침액을 제작했다. 이 함침액의 수분량을, 하기 담체의 흡수량에 알맞도록 조제하여, 4,000g의 사엽형(四葉型) 알루미나 담체(비표면적 230m2/g, 평균 세공경 120옹스트롬, 세공 용량 0.69ml/g)를 이 함침액에 15분간 함침시켰다. 함침액을 함침시킨 알루미나 담체를 120℃에서 3시간 건조하고, 500℃에서 5시간 소성하여, 신촉매 1을 얻었다.630 g of molybdenum oxide and 150 g of basic nickel carbonate in terms of NiO were dissolved in deionized water using 180 g of malic acid to prepare an impregnation solution of 2000 milliliters. A 4,000 g four-leaf alumina carrier (specific surface area 230 m 2 / g, average pore size 120 angstrom, pore volume 0.69 ml / g) was prepared so as to have a water content of the impregnation solution suitable for the absorption amount of the following carrier This impregnation solution was impregnated for 15 minutes. The alumina support impregnated with the impregnation solution was dried at 120 ° C. for 3 hours and calcined at 500 ° C. for 5 hours to obtain a new catalyst 1.

[각 실시예 및 비교예에서 사용하는 재생 촉매의 제조][Production of regenerated catalyst used in each of the examples and comparative examples]

(실시예 1)(Example 1)

-신촉매에 의한 수소화 정제 처리-- Hydrogenation refining treatment with new catalyst -

도 1에 나타내는 바와 같이 하강류형 고정상 반응기를 4베드(체적 기준으로 4등분)로 분할하고, 최상류부 베드(「제 1 베드」라고 함, 이하 마찬가지)에 시판 중인 탈메탈 촉매를, 나머지 3베드(제 2∼제 4 베드)에 신촉매 1을 충전했다. 한편, 신촉매 1의 물성 및 메탈 허용량을 하기의 표 1에 나타낸다. 통상의 예비 황화 처리를 행한 후, 하기의 표 2에 나타내는 성상의 상압 잔유 1을 이용하여, 하기의 표 3에 나타내는 반응 조건 1에서, 황분이 일정(0.3질량% 이하)해지도록 반응 온도를 조정하면서 330일간, 수소화 정제 처리를 행했다. 330일째의 반응 온도는 396℃였다. 수소화 정제 처리에 의해 상압 잔유 1로부터 얻어진 생성유 1의 성상을 하기의 표 4에 나타낸다.As shown in Fig. 1, the downflow type fixed bed reactor was divided into four beds (four equal parts on a volume basis), a commercially available datalite catalyst on the most upstream side bed (hereinafter referred to as "first bed" (Second to fourth beds) were charged with fresh catalyst 1. Table 1 below shows the physical properties and metal permissible amount of the fresh catalyst 1. After the usual preliminary sulfuration treatment, the reaction temperature was adjusted so that the sulfur was kept constant (0.3 mass% or less) under the reaction condition 1 shown in the following Table 3, using the atmospheric pressure residue 1 shown in the following Table 2 And the hydrogenation purification treatment was carried out for 330 days. The reaction temperature at 330 days was 396 ° C. The properties of the product oil 1 obtained from the atmospheric residue 1 by the hydrogenation purification treatment are shown in Table 4 below.

-재생 처리-- Playback processing -

상기 반응기 중의 촉매 1을 경유에 의해 세정하고, 추가로 질소 가스를 유통시키면서 건조 및 냉각한 후, 반응기의 제 2∼제 4 베드로부터 사용 완료 촉매를 취출하고, 잘 혼합하여 사용 완료 촉매 1을 얻었다. 한편, 사용 완료 촉매 1의 물성 및 메탈 허용량을 하기의 표 1에 나타낸다. 그 후, 사분(篩分)에 의해 사용 완료 촉매 1로부터 괴상물 및 분화물을 제거했다. 괴상물 및 분화물을 제거한, 약 300g의 사용 완료 촉매 1을, 회전식 소성로(회전 속도: 5회전/분)를 사용하여 100% 질소 가스를 100cc/분의 유량으로 공급하면서, 300℃의 가열 온도에서 1시간 건조 처리했다. 그 후, 50% 질소 가스-50% 공기의 혼합 가스를 100cc/분의 유량으로 공급하면서, 450℃의 소성 온도에서 3시간 소성하고, 소성한 사용 완료 촉매 1을 냉각 후, 사분에 의해 괴상물 및 분화물을 사용 완료 촉매 1로부터 제거하여, 재생 촉매 1을 얻었다. 재생 촉매 1의 물성 및 메탈 허용량을 하기의 표 1에 나타낸다. 한편, VA2의 값은 후술하는 비교예 1의 V2의 값을 사용했다.After the catalyst 1 in the reactor was washed with light oil and dried and cooled while flowing nitrogen gas, the used catalyst was taken out from the second to fourth beds of the reactor and mixed well to obtain the used catalyst 1 . On the other hand, the physical properties and the metal tolerance of the used catalyst 1 are shown in Table 1 below. Thereafter, the massive water and the fine powder were removed from the used catalyst 1 by a sieve. Approximately 300 g of the used catalyst 1 from which the massive water and the debris were removed was heated at a heating temperature of 300 DEG C while supplying 100% nitrogen gas at a flow rate of 100 cc / min using a rotary firing furnace (rotational speed: 5 rpm) For 1 hour. Thereafter, the mixed gas of 50% nitrogen gas and 50% air was supplied at a flow rate of 100 cc / min while being fired at a firing temperature of 450 캜 for 3 hours. After the fired used catalyst 1 was cooled, And the separated product were removed from the spent catalyst 1 to obtain a regenerated catalyst 1. The physical properties and the metal tolerance of the regenerated catalyst 1 are shown in Table 1 below. On the other hand, the value of VA2 is the value of V2 of Comparative Example 1 described later.

-재생 촉매에 의한 수소화 정제 처리-- Hydrogenation purification treatment by regenerated catalyst -

하강류형 고정상 반응기를 4베드(체적 기준으로 4등분)로 분할하고, 제 1 베드에 시판 탈메탈 촉매를, 그 바로 아래의 제 2∼제 4 베드에 재생 촉매 1을 충전했다. 이를, 통상의 예비 황화 처리를 행한 후, 하기의 표 2에 나타내는 성상의 상압 잔유 2를 이용하여, 하기의 표 3에 나타내는 반응 조건 2에서, 황분이 일정(0.3질량% 이하)해지도록 반응 온도를 조정하면서 330일간, 수소화 정제 처리를 행했다. 330일째의 반응 온도는 398℃였다. 수소화 정제 처리에 의해 상압 잔유 2로부터 얻어진 생성유 2A의 성상을 하기의 표 4에 나타낸다. 한편, 하강류형 고정상 반응기는 신촉매에 의한 수소화 정제 처리에 사용한 것과 동일하지만, 상압 잔유 1보다도 바나듐의 함유량이 낮은 상압 잔유 2를 원료 중유로서 이용하는 것에 의해, 이 반응기를 바나듐의 퇴적이 적은 다른 반응기로 간주할 수 있다.The downflow type fixed-bed reactor was divided into four beds (four equal parts based on volume), and a regeneration catalyst 1 was charged in the first bed with a commercially available delegate catalyst and the second to fourth beds directly under the same. After the usual preliminary sulphurization treatment, the reaction mixture was subjected to the reaction at a reaction temperature of not higher than 0.3% by mass in the reaction condition 2 shown in the following Table 3, using the atmospheric pressure residue 2 shown in the following Table 2, The hydrogenation purification treatment was carried out for 330 days. The reaction temperature on day 330 was 398 ° C. The properties of the product oil 2A obtained from the atmospheric pressure residue 2 by the hydrogenation purification treatment are shown in Table 4 below. On the other hand, the downflow type fixed bed reactor is the same as that used for the hydrogenation purification treatment by the fresh catalyst, but by using the atmospheric pressure residue 2 having a vanadium content lower than that of the normal pressure residue 1 as raw material heavy oil, .

-재생 처리-- Playback processing -

상기 사용 완료된 촉매 1의 재생 처리와 마찬가지의 방법으로, 사용 완료된 재생 촉매 1을 재생 처리하여, 재생 촉매 2A를 얻었다. 재생 촉매 2A의 물성 및 메탈 허용량을 하기의 표 1에 나타낸다.The used regenerated catalyst 1 was regenerated in the same manner as the regeneration process of the used catalyst 1 to obtain the regenerated catalyst 2A. The physical properties and the metal tolerance of the regenerated catalyst 2A are shown in Table 1 below.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

-신촉매에 의한 수소화 정제 처리-- Hydrogenation refining treatment with new catalyst -

실시예 1과 동일하게, 하기의 표 2에 나타내는 성상의 상압 잔유 1과 신촉매 1을 이용하여, 하기의 표 3에 나타내는 반응 조건 1에서, 수소화 정제 처리를 행했다.Hydrogenation purification treatment was carried out under the reaction condition 1 shown in the following Table 3 by using the atmospheric pressure residue 1 and the fresh catalyst 1 shown in the following Table 2 in the same manner as in Example 1.

-재생 처리-- Playback processing -

실시예 1과 동일하게, 사용 완료 촉매 1을 재생하여, 재생 촉매 1을 얻었다.In the same manner as in Example 1, the used catalyst 1 was regenerated to obtain a regenerated catalyst 1.

-재생 촉매에 의한 수소화 정제 처리-- Hydrogenation purification treatment by regenerated catalyst -

하강류형 고정상 반응기를 4베드(체적 기준으로 4등분)로 분할하고, 제 1 베드에 시판 탈메탈 촉매를, 그 바로 아래의 제 2∼제 4 베드에 재생 촉매 1을 충전했다. 이를, 통상의 예비 황화 처리를 행한 후, 하기의 표 2에 나타내는 성상의 상압 잔유 1을 이용하여, 하기의 표 3에 나타내는 반응 조건 1에서, 황분이 일정(0.3질량% 이하)해지도록 반응 온도를 조정하면서 330일간, 수소화 정제 처리를 행했다. 330일째의 반응 온도는 408℃였다. 수소화 정제 처리에 의해 상압 잔유 1로부터 얻어진 생성유 2B의 성상을 하기의 표 4에 나타낸다.The downflow type fixed-bed reactor was divided into four beds (four equal parts based on volume), and a regeneration catalyst 1 was charged in the first bed with a commercially available delegate catalyst and the second to fourth beds directly under the same. After the usual preliminary sulfidation treatment, the reaction mixture was subjected to a preliminary sulfidation treatment using the atmospheric pressure residue 1 shown in the following Table 2 under the reaction condition 1 shown in the following Table 3 so that the sulfur content became constant (0.3 mass% or less) The hydrogenation purification treatment was carried out for 330 days. The reaction temperature at 330 days was 408 ° C. The properties of the product oil 2B obtained from the atmospheric residue 1 by the hydrogenation purification treatment are shown in Table 4 below.

-재생 처리-- Playback processing -

상기 사용 완료된 촉매 1의 재생 처리와 마찬가지의 방법으로, 사용 완료된 재생 촉매 1을 재생 처리하여, 재생 촉매 2B를 얻었다. 재생 촉매 2B의 물성 및 메탈 허용량을 하기의 표 1에 나타낸다.The used regenerated catalyst 1 was regenerated in the same manner as the regeneration process of the used catalyst 1 to obtain the regenerated catalyst 2B. The physical properties and the metal tolerance of the regenerated catalyst 2B are shown in Table 1 below.

Figure pct00001
Figure pct00001

Figure pct00002
Figure pct00002

Figure pct00003
Figure pct00003

Figure pct00004
Figure pct00004

실시예 1 및 비교예 1의 결과로부터, MPr1의 값이 0 미만이 되는 사용 완료 촉매여도, MPr2의 값이 0 이상이 되는 다른 장치에 사용하는 것에 의해, 사용 완료 촉매를 소정 기간 더 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다. 한편, 실시예 1의 생성유 2A의 황분의 비율은, 비교예 1의 생성유 2B의 황분의 비율보다도 크지만, 촉매에 주는 부하가 낮은 장치에서는 생성유의 황분의 목표값이 높으므로, 실시예 1의 사용 완료 촉매의 사용에 대해서는 문제없다. 한편, 비교예 1의 사용 완료 촉매에서는, 촉매에 주는 부하가 높은 장치를 상정하고 있고, 생성유의 황분의 목표값도 낮으므로, 비교예 1의 생성유 2B의 성상은 불충분하다.From the results of Example 1 and Comparative Example 1, it can be seen that the used catalyst can be used for another predetermined period of time by using it in another apparatus in which the value of MPr2 is 0 or more even when the value of MPr1 is less than 0 . On the other hand, the ratio of the sulfur content of the product oil 2A of the example 1 is larger than the sulfur content of the product oil 2B of the comparative example 1, but the target value of the produced sulfur oil is high in a device with a low load on the catalyst, There is no problem in using the used catalyst of No. 1. On the other hand, in the used catalyst of Comparative Example 1, the apparatus having a high load on the catalyst is assumed, and the target value of the sulfur content of the produced sulfur is low, so that the property of the product oil 2B of Comparative Example 1 is insufficient.

1: 제 1 베드
2: 제 2 베드
3: 제 3 베드
4: 제 4 베드
1: first bed
2: second bed
3: third bed
4: fourth bed

Claims (3)

1개의 중유 탈황 장치에 충전되고, 하기의 식(1)로 표시되는 메탈 허용량 MPr1이 0 미만이 되는 중유 탈황 촉매를 발출하는 공정과,
상기 발출된 중유 탈황 촉매를 재생하는 공정과,
상기 재생된 중유 탈황 촉매를, 다른 상이한 적어도 1개의 중유 탈황 장치에 충전하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법.
·MPr1 = (PV/2Vv)×{8×105×(PD)1.3}×(Sp/Vp)-(VA1+VA2)···(1)
식(1)에 있어서, 각 기호는 각각 이하를 나타낸다.
PV: 신촉매 시의 세공 용적(m3/kg)
Vv: 1kg의 신촉매 상에 바나듐이 1질량% 퇴적되었을 때의 그것을 황화 바나듐으로 간주했을 때의 체적 = 3.8×10-6(m3/kg)
PD: 신촉매 시의 평균 세공 직경(m)
Sp: 신촉매 시의 1알갱이의 평균 외표면적(m2)
Vp: 신촉매 시의 1알갱이의 평균 체적(m3)
VA1: 원래의 장치에서 축적되는 바나듐 퇴적량(질량%)(신촉매 기준)
VA2: 동일한 장치에서 재생된 촉매를 사용한 경우의 바나듐 퇴적량(질량%)(신촉매 기준)
Removing a heavy oil desulfurization catalyst which is charged in one heavy oil desulfurization apparatus and whose metal allowable amount MPr1 expressed by the following formula (1) is less than 0;
Recovering the recovered heavy oil desulfurization catalyst;
Further comprising the step of charging the regenerated heavy oil desulfurization catalyst to at least one different heavy oil desulfurization apparatus.
· MPr1 = (PV / 2Vv) × {8 × 10 5 × (PD) 1.3} × (Sp / Vp) - (VA1 + VA2) ··· (1)
In the formula (1), each symbol represents the following.
PV: Pore volume at the time of the new catalyst (m 3 / kg)
Vv: Volume when vanadium was deposited on 1 kg of the new catalyst as 3.8 vol% when considered as vanadium sulfide = 3.8 10 -6 (m 3 / kg)
PD: Average pore diameter at the time of the new catalyst (m)
Sp: Average external surface area (m 2 ) of one grain at the time of the new catalyst
Vp: Average volume of one grain in the new catalyst (m 3 )
VA1: Amount of vanadium accumulated in the original apparatus (mass%) (based on new catalyst)
VA2: Amount of vanadium deposited (mass%) (based on fresh catalyst) when the catalyst regenerated in the same apparatus was used
제 1 항에 있어서,
상기 재생된 중유 탈황 촉매를, 다른 상이한 적어도 1개의 중유 탈황 장치에 충전하는 공정에 있어서,
상기 재생된 중유 탈황 촉매가, 하기의 식(2)로 표시되는 메탈 허용량 MPr2가 0 이상이 되도록 상이한 중유 탈황 장치에 충전되는 중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법.
·MPr2 = (PV/2Vv)×{8×105×(PD)1.3}×(Sp/Vp)-(VA1+VB1)··· (2)
식(2)에 있어서, 각 기호는 각각 이하를 나타낸다.
PV: 신촉매 시의 세공 용적(m3/kg)
Vv: 1kg의 신촉매 상에 바나듐이 1질량% 퇴적되었을 때의 그것을 황화 바나듐으로 간주했을 때의 체적 = 3.8×10-6(m3/kg)
PD: 신촉매 시의 평균 세공 직경(m)
Sp: 신촉매 시의 1알갱이의 평균 외표면적(m2)
Vp: 신촉매 시의 1알갱이의 평균 체적(m3)
VA1: 원래의 장치에서 축적되는 바나듐 퇴적량(질량%)(신촉매 기준)
VB1: 새로운 장치에서 재생된 촉매를 사용한 경우에 축적되는 바나듐 퇴적량(질량%)(신촉매 기준)
The method according to claim 1,
In the step of charging the regenerated heavy oil desulfurization catalyst into at least one different heavy oil desulfurization apparatus,
Wherein the regenerated heavy oil desulfurization catalyst is charged into a different heavy oil desulfurization apparatus such that the metal permissible amount MPr2 expressed by the following formula (2) is 0 or more.
· MPr2 = (PV / 2Vv) × {8 × 10 5 × (PD) 1.3} × (Sp / Vp) - (VA1 + VB1) ··· (2)
In the formula (2), each symbol represents the following.
PV: Pore volume at the time of the new catalyst (m 3 / kg)
Vv: Volume when vanadium was deposited on 1 kg of the new catalyst as 3.8 vol% when considered as vanadium sulfide = 3.8 10 -6 (m 3 / kg)
PD: Average pore diameter at the time of the new catalyst (m)
Sp: Average external surface area (m 2 ) of one grain at the time of the new catalyst
Vp: Average volume of one grain in the new catalyst (m 3 )
VA1: Amount of vanadium accumulated in the original apparatus (mass%) (based on new catalyst)
VB1: Amount of vanadium deposited (mass%) (based on fresh catalyst) accumulated when a catalyst regenerated in a new apparatus is used
제 2 항에 있어서,
상기 식(2)로 표시되는 메탈 허용량 MPr2가 1 이상 5 이하가 되도록, 상이한 중유 탈황 장치에 충전되는 중유 탈황 촉매의 재생 이용 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the metal permissible amount MPr2 represented by the formula (2) is 1 or more and 5 or less.
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