JP2000262900A - 縮合多環芳香族化合物のコーク化促進触媒およびその触媒を使用した重質炭化水素油の水素化処理方法 - Google Patents

縮合多環芳香族化合物のコーク化促進触媒およびその触媒を使用した重質炭化水素油の水素化処理方法

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JP2000262900A
JP2000262900A JP11692199A JP11692199A JP2000262900A JP 2000262900 A JP2000262900 A JP 2000262900A JP 11692199 A JP11692199 A JP 11692199A JP 11692199 A JP11692199 A JP 11692199A JP 2000262900 A JP2000262900 A JP 2000262900A
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catalyst
heavy hydrocarbon
hydrocarbon oil
coking
aromatic compound
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Jun Fuchigami
循 渕上
Hiroyuki Kiyofuji
広幸 清藤
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JGC Catalysts and Chemicals Ltd
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Catalysts and Chemicals Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 重質炭化水素油の水素化処理において、主反
応水素化処理触媒の前段でコーク化促進触媒上にコーク
を析出させることにより、後段の主反応水素化処理触媒
のコーク失活を抑制して該触媒寿命を延長しうる重質炭
化水素油の水素化処理方法およびコーク化促進触媒を提
供すること。 【解決手段】 鉄成分を含有する多孔性無機酸化物から
なる触媒であって、該触媒の空隙率が45容量%以上で
あることを特徴とする縮合多環芳香族化合物のコーク化
促進触媒、および、原料重質炭化水素油を水素化処理条
件下に前述の触媒と接触させ、次いで主反応水素化処理
触媒と接触させることを特徴とする重質炭化水素油の水
素化処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、縮合多環芳香族化
合物のコーク化促進触媒およびその触媒を使用した重質
炭化水素油の水素化処理方法に関し、さらに詳しくは、
コーク前駆体物質である縮合多環芳香族化合物を脱水素
してコーク(炭素質物質)の生成を促進する触媒および
その触媒を使用した重質炭化水素油の固定床型反応器で
の水素化処理方法に関する。
【0002】
【従来技術】従来、炭化水素油、特にアスファルテン、
硫黄、金属分などを含有する原油、減圧軽油、常圧残渣
油、減圧残渣油などの重質炭化水素油の水素化処理にお
いては、処理中に金属分やコークが水素化処理触媒上に
析出するために触媒活性が劣化し、触媒寿命が短くなる
という問題があった。
【0003】そこで、重質炭化水素油の水素化処理方法
では、金属分の析出による触媒活性の失活を防止するた
めに、固定床型反応器の上段で水素化脱メタル反応を行
い、下段で水素化脱硫反応を行う方法が一般的である
(例えば、特公平6−33363号公報)。
【0004】しかし、この方法は金属分の析出による触
媒の失活に対しては一応の効果を有するものの、コーク
の析出による触媒の失活に対しては効果が見られなかっ
た。何故ならば、金属分の触媒上への析出は触媒層の前
段において起こり、コークの触媒上への析出は触媒層の
後段において起こるからである。
【0005】触媒のコーク失活を少なくして触媒寿命を
延長しうる水素化処理方法として、例えば、特開平7−
331254号公報には、重質炭化水素油を触媒の存在
下で水素化処理するにあたり、原料油を一定方向に流し
て所定時間処理した後に触媒性能の劣化に応じて該触媒
に対する原料油の流れを逆方向にして処理することを特
徴とする炭化水素油の水素化処理方法が提案されてい
る。
【0006】また、本発明者らは特開平10−1831
43号公報にて、アスファルテン構造中に存在するメタ
ルが除去されると、アスファルテン構造の一部がラジカ
ル状態になり、これらが水素化されずに重合してコーク
化することを見出し、触媒のコーク失活を少なくして触
媒寿命を延長しうる水素化処理方法として、(a)供給
原料の重質炭化水素油を第1反応塔で水素化脱メタル処
理し、次いで、(b)(a)工程で水素化脱メタル処理
された重質炭化水素油を(a)工程の反応温度よりも低
い反応温度において第2反応塔で水素化処理し、更に、
(c)(b)工程で水素化処理された重質炭化水素油を
(a)工程の反応温度よりも高い反応温度において第3
反応塔で水素化処理する、ことを特徴とする重質炭化水
素油の水素化処理方法を提案した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の触媒コーク失活
の対策は、反応系でのコーク析出を抑制して触媒寿命を
延長しようというものであった。本発明の目的は、重質
炭化水素油の水素化処理において、重質炭化水素油を加
熱炉で加熱した際に生成する、コーク前駆体物質である
縮合多環芳香族化合物を、主反応触媒の前段で縮合多環
芳香族化合物のコーク化促進触媒によりコーク化して該
触媒上に析出させてコーク前駆体物質を除去した重質炭
化水素油を、後段の水素化脱メタル触媒、水素化脱硫触
媒、水素化分解触媒などで水素化処理することにより、
主反応触媒のコーク失活を抑制することにより該触媒寿
命を延長しうる重質炭化水素油の水素化処理方法を提供
することにある。
【0008】また、本発明は、コーク前駆体物質である
縮合多環芳香族化合物のコーク化促進触媒を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の第一は、鉄成分
を含有する多孔性無機酸化物からなる触媒であって、該
触媒の空隙率が45容量%以上であることを特徴とする
縮合多環芳香族化合物のコーク化促進触媒に関する。
【0010】本発明の第二は、固定床型反応器での重質
炭化水素油の水素化処理方法において、該反応器の前段
で、加熱された原料重質炭化水素油を水素化処理条件下
に、鉄成分を含有する多孔性無機酸化物からなる触媒で
あって、該触媒の空隙率が45容量%以上である縮合多
環芳香族化合物のコーク化促進触媒と接触させ、次いで
該反応器の後段で水素化処理触媒と接触させることを特
徴とする重質炭化水素油の水素化処理方法に関する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、詳細に説明する。
【0012】本発明の第一に係わる縮合多環芳香族化合
物のコーク化促進触媒は、鉄成分を必須成分として含有
する多孔性無機酸化物からなる。鉄系触媒は、一般に脱
水素化能を有するので、コーク前駆体物質である縮合多
環芳香族化合物は該触媒により脱水素されてコークにな
り触媒上に析出する。本発明の触媒では、鉄成分の含有
量は、Feとして、1〜15重量%の範囲にあることが
望ましい。鉄成分の含有量が1重量%よりも少ない場合
には、脱水素化能が弱く縮合多環芳香族化合物のコーク
化が十分に促進されないことがある。また、鉄成分の含
有量が15重量%よりも多い場合には、コーク前駆体物
質以外の芳香族化合物の脱水素化が促進されコーク化さ
れることがある。鉄成分の含有量は、好ましくは3〜1
2重量%、更に好ましくは5〜10重量%の範囲である
ことが望ましい。なお、本発明の触媒では、鉄以外の金
属成分を含有していてもよい。
【0013】多孔性無機酸化物としては、アルミナ、シ
リカ、チタニア、ジルコニア、シリカ−アルミナ、チタ
ニア−アルミナ、ジルコニア−アルミナ、ボリア−アル
ミナ、リン−アルミナ、シリカ−リン−アルミナ、ボリ
ア−リン−アルミナ、チタニア−リン−アルミナなど従
来の水素化処理触媒に使用される多孔性無機酸化物担体
が例示される。
【0014】また、本発明の触媒は、空隙率が45容量
%以上であることを特徴とする。該触媒の空隙率が45
容量%より小さい場合には、触媒の使用に際して触媒上
にコークを故意に析出させるため、長期の間に触媒粒子
が固化し粒子間空隙が閉塞して触媒層の圧力損失を生じ
ることになる。該触媒の空隙率は、好ましくは50容量
%以上、更に好ましくは55〜85容量%の範囲である
ことが望ましい。触媒の形状を、筒状、亜鈴状、三葉
状、四葉状、中空菱形状、中空三葉状、中空四葉状、ハ
ニカム状などの任意の形状にすることにより前述の様な
空隙率を有する触媒が得られる。
【0015】本発明の第二に係わる重質炭化水素油の水
素化処理方法では、前述の縮合多環芳香族化合物のコー
ク化促進触媒と加熱された原料重質炭化水素油を水素化
処理条件下に接触させる。原料重質炭化水素油として
は、アスファルテン、硫黄、金属分などを含有する原
油、減圧軽油、常圧残渣油、減圧残渣油などの炭化水素
油が使用され、これらの油中には元々n−ヘプタン不溶
分が含まれているが、これらの油が加熱炉で加熱される
とn−ヘプタン不溶分が増大してコーク前駆体物質であ
る縮合多環芳香族化合物を生成する。該縮合多環芳香族
化合物は、前述の触媒によりコークに転換され該触媒上
に析出するので、重質炭化水素油中のn−ヘプタン不溶
分は減少し、後段での主反応触媒のコーク失活が抑制さ
れ主反応触媒の寿命が延長される。
【0016】本発明での水素化処理条件は、通常の重質
炭化水素油の水素化処理条件が採用され、反応温度34
0〜450℃、水素分圧40〜250kg/cmG、
水素流量500〜2000Nm/Kl、液空間速度
(LHSV)0.1〜5.0hr−1の反応条件を使用
するのが一般的である。
【0017】前述の縮合多環芳香族化合物が除去または
減少された重質炭化水素油は、次いで主反応水素化処理
触媒と水素化処理条件下に接触させることを特徴とす
る。主反応水素化処理触媒としては、水素化脱メタル触
媒、水素化脱硫触媒、水素化分解触媒およびこれらの組
合わせ触媒などが挙げられ、通常の市販触媒を使用する
ことができる。例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、
ジルコニア、シリカ−アルミナ、チタニア−アルミナ、
ジルコニア−アルミナ、ボリア−アルミナ、リン−アル
ミナ、シリカ−リン−アルミナ、ボリア−リン−アルミ
ナ、チタニア−リン−アルミナなどの多孔性無機酸化物
担体に周期律表第VIA族および第VIII族金属から
選ばれる活性金属成分を3〜30重量%担持させた触媒
などである。また、水素化処理条件としては、前述の条
件が採用される。
【0018】本発明の方法では、固定床型反応器(反応
器が複数ある場合には第1塔目)の上段に、前述の縮合
多環芳香族化合物のコーク化促進触媒を全触媒層の1〜
10容量%充填して水素化処理することが望ましい。コ
ーク化促進触媒の充填量が1容量%より少ない場合に
は、原料重質炭化水素油中のコーク前駆体物質を十分に
除去できないことがある、また、10容量%より多くな
ると主反応の水素化処理触媒の充填量が少なくなるので
所望の性状の生成油を得るためには原料油の処理量が少
なくなることが起こりうる。
【0019】
【実施例】以下に実施例を示し具体的に本発明を説明す
るが、これらのものに本発明が限定されるものではな
い。
【0020】実施例1 Alとしての濃度5.0wt%のアルミン酸ソー
ダ溶液と、Alとしての濃度2.5wt%の硫酸
アルミニウム溶液を混合してpHが7.0となる様に調
製して擬ベーマイト含有アルミナ水和物スラリーを得
た。このスラリーを濾別後、0.2wt%のアンモニア
水で洗浄したアルミナ水和物に少量のアンモニア水を加
えてAl濃度8.8wt%、pH10.6のスラ
リーとし、これを攪拌しながら95℃で20時間保持
し、次いでニーダーで加熱濃縮して捏加物を得た。この
捏加物を直径4.5mmの中空四葉状ペレットに成型
し、空気中110℃で乾燥後、550℃で3時間焼成し
触媒担体Aを得た。次いで、500gの触媒担体Aに、
Feとしての濃度6.8wt%の硝酸第2鉄水溶液37
0mlをポアーフィリング法で含浸し、得られた含浸品
を110℃の空気中で16時間乾燥後、550℃で1時
間焼成して触媒Xを得た。触媒XのFe担持量は5.0
wt%であった。また、触媒Xの空隙率は55容量%で
あった。
【0021】参考例1 Alとしての濃度5.0wt%のアルミン酸ソー
ダ溶液と、Al3としての濃度2.5wt%の硫
酸アルミニウム溶液を混合してpHが7.0となる様に
調製して擬ベーマイト含有アルミナ水和物スラリーを得
た。このスラリーを濾別後、0.2wt%のアンモニア
水で洗浄したアルミナ水和物に少量のアンモニア水を加
えてAl濃度8.8wt%、pH10.6のスラ
リーとし、これを攪拌しながら95℃で20時間保持
し、次いでニーダーで加熱濃縮して捏加物を得た。この
捏加物を直径0.9mmの三葉状ペレットに成型し、空
気中110℃で乾燥後、550℃で3時間焼成し触媒担
体Bを得た。次いで、500gの触媒担体Bに、Moと
しての濃度9.1wt%でCoとしての濃度3.2wt
%の、パラモリブデン酸アンモンと炭酸コバルトの混合
水溶液370mlをポアーフィリング法で含浸し、得ら
れた含浸品を110℃の空気中で16時間乾燥後、55
0℃で1時間焼成して触媒Yを得た。触媒YのMo担持
量は6.7wt%、Coの担持量は2.4wt%であっ
た。
【0022】参考例2 500gの触媒担体Aに、Moとしての濃度4.6wt
%でNiとしての濃度2.1wt%の、パラモリブデン
酸アンモンと炭酸ニッケルの混合水溶液370mlをポ
アーフィリング法で含浸し、得られた含浸品を110℃
の空気中で16時間乾燥後、550℃で1時間焼成して
触媒Zを得た。触媒ZのMo担持量は3.3wt%、N
i担持量は1.6wt%であった。また、触媒Zの空隙
率は55容量%であった。
【0023】実施例2 周囲に加熱用の電気ヒーターを設置した、内径19mm
長さ3000mmの円筒型反応器の上流側に触媒Xを2
0ml、下流側に触媒Yを280ml充填し、液空間速
度0.8hr−1、H/Oil比900nl/l、水
素圧力130Mpaの条件で、密度0.9820g/c
(15℃)、硫黄濃度4.0wt%、ニッケル濃度
25wtppm、バナジウム濃度79wtppmの常圧
残油を通油した。反応器出口油の硫黄濃度が0.30w
t%を維持するように反応温度を調整して反応を行った
ところ、2000時間目の触媒層平均反応温度は381
℃であった。2000時間の反応温度推移を図1に示
す。実施例2の方が、明らかに触媒活性の低下が比較例
1より少ない。両者は供に同一触媒を反応器下流側に9
3.3容量%充填していることから、該性能差は上流側
に6.7容量%充填した触媒の差によるものであり、F
e担持触媒による下流触媒のコーク失活を抑制している
ことが分かる。
【0024】比較例1 周囲に加熱用の電気ヒーターを設置した、内径19mm
長さ3000mmの円筒型反応器の上流側に触媒Zを2
0ml、下流側に触媒Yを280ml充填し、液空間速
度0.8hr−1、H/Oil比900nl/l、水
素圧力130Mpaの条件で、密度0.9820g/c
(15℃)、硫黄濃度4.0wt%、ニッケル濃度
25wtppm、バナジウム濃度79wtppmの常圧
残油を通油した。反応器出口油の硫黄濃度が0.30w
t%を維持するように反応温度を調整して反応を行った
ところ、2000時間目の触媒層平均反応温度は385
℃であった。2000時間の反応温度推移を図1に示
す。
【0025】
【効果】本発明の縮合多環芳香族化合物のコーク化促進
触媒は、重質炭化水素油中のコーク前駆物質をコーク化
して該触媒上に析出するため、重質炭化水素油の水素化
処理方法において、後段の主反応触媒のコーク失活を抑
制することができ、該触媒寿命を延長することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例2および比較例1の常圧残油の水素化処
理における、2000時間の反応温度推移を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄成分を含有する多孔性無機酸化物から
    なる触媒であって、該触媒の空隙率が45容量%以上で
    あることを特徴とする縮合多環芳香族化合物のコーク化
    促進触媒。
  2. 【請求項2】 固定床型反応器での重質炭化水素油の水
    素化処理方法において、該反応器の前段で、加熱された
    原料重質炭化水素油を水素化処理条件下に、鉄成分を含
    有する多孔性無機酸化物からなる触媒であって、該触媒
    の空隙率が45容量%以上である縮合多環芳香族化合物
    のコーク化促進触媒と接触させ、次いで該反応器の後段
    で水素化処理触媒と接触させることを特徴とする重質炭
    化水素油の水素化処理方法。
JP11692199A 1999-03-23 1999-03-23 縮合多環芳香族化合物のコーク化促進触媒およびその触媒を使用した重質炭化水素油の水素化処理方法 Pending JP2000262900A (ja)

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