JP2001064214A - 低イオウ芳香族炭化水素の製造方法 - Google Patents

低イオウ芳香族炭化水素の製造方法

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JP2001064214A
JP2001064214A JP23949499A JP23949499A JP2001064214A JP 2001064214 A JP2001064214 A JP 2001064214A JP 23949499 A JP23949499 A JP 23949499A JP 23949499 A JP23949499 A JP 23949499A JP 2001064214 A JP2001064214 A JP 2001064214A
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sulfur
zeolite
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sulfur compound
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Toshihide Senzaki
利英 千崎
Takeshi Takayama
毅 高山
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/12Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers
    • C07C7/13Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers by molecular-sieve technique

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  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 芳香族炭化水素又はそれを含有する留分の脱
硫を、高い脱硫率で、比較的簡単な装置と方法で行うこ
と。 【解決手段】 メチルベンゾチオフェン等のイオウ化合
物を不純物として含有する芳香族炭化水素油を、液相で
吸着剤と接触させてイオウ化合物を吸着除去するに当た
り、吸着剤としてニッケルイオン及び/又は鉄イオンで
少なくとも一部が陽イオン交換されたフォージャサイト
型ゼオライト、ベータ型ゼオライト、L型ゼオライト及
びモルデナイト型ゼオライトから選ばれる少なくとも1
種のゼオライトを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオウ化合物を不
純物として含有する芳香族炭化水素又は芳香族炭化水素
油を精製して、低イオウ芳香族炭化水素又は芳香族炭化
水素油、例えば低イオウナフタレンやメチルナフタレン
を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ベンゼン、トルエン、キシレン、エチル
ベンゼン、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセ
ン、アセナフテン等の芳香族炭化水素又はこれらを含有
する芳香族炭化水素油は、コールタール系又は石油系原
料から得られている。これらの原料中には種々の化合物
が含まれるので、抽出、蒸留、晶析等の分離操作が行わ
れて製品とされている。
【0003】工業的に得られる芳香族炭化水素又は芳香
族炭化水素油には、イオウ化合物が不純物として含まれ
ることが知られている。イオウ化合物は、芳香族炭化水
素を化学原料とする場合、触媒毒となることが多く、可
及的にこれを除去することが望まれている。そのため、
水素化脱硫等の各種の脱硫法が提案され、採用されてい
る。しかしながら、このような方法は、高圧反応装置が
必要であったり、処理コストが高くついたりする問題が
ある。
【0004】特開平4-327543号公報では、このような従
来の脱硫法の問題点を指摘し、比較的簡便な装置で、高
度に脱硫できる方法として、芳香族炭化水素油にオレフ
ィンを添加し、酸触媒の存在下に重合反応を行ったの
ち、蒸留してイオウ分を含む重合生成物を分離除去し
て、芳香族炭化水素を精製する方法を提案している。こ
の方法は、確かに有利な方法であるが、重合生成物の処
理などに問題がある。また、ベンゾチオフェンとナフタ
レンを分離又は回収する方法として、フォージャサイト
型ゼオライトを用いて吸着分離する方法が特開平10−
265416号公報で知られている。しかし、この方法
は、両者を吸着、脱離して分離するものであり、装置や
操作が複雑になるという問題がある他、各種の炭化水素
や不純物を含む原料の精製に適用可能かなどについて教
えるものではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、比較的簡便
な装置と方法で、高度に脱硫できる方法を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、イオウ化合物
を不純物として含有する芳香族炭化水素又は芳香族炭化
水素油を、吸着剤にゼオライトを使用し、液相で接触さ
せてイオウ化合物を吸着除去するに当たり、吸着剤とし
てニッケルイオン及び/又は鉄イオンで少なくとも一部
が陽イオン交換されたフォージャサイト型ゼオライト、
ベータ型ゼオライト、L型ゼオライト及びモルデナイト
型ゼオライトから選ばれる少なくとも1種のゼオライト
を使用することを特徴とする低イオウ芳香族炭化水素又
は芳香族炭化水素油の製造方法である。イオウ化合物を
不純物として含有する芳香族炭化水素又は芳香族炭化水
素含有油が、ナフタレン若しくはメチルナフタレン又は
これらの含有油である場合に、本発明の方法は有利に適
用できる。
【0007】本発明で原料として使用する芳香族炭化水
素又は芳香族炭化水素油は、ベンゼン、トルエン、キシ
レン、エチルベンゼン、ナフタレン、メチルナフタレ
ン、アントラセン、アセナフテン等の芳香族炭化水素又
はこれらを含む芳香族炭化水素油であり、イオウ化合物
を不純物として含むものである。芳香族炭化水素は1種
類の芳香族炭化水素からなるものでも、数種類の芳香族
炭化水素からなるものであってもよい。芳香族炭化水素
油は芳香族炭化水素を主成分として含むものであればよ
く、脂肪族炭化水素やフェノール類等が含まれていても
よいが、多量の塩基類などの吸着剤の活性を阻害する成
分は、予め除去しておくことがよい。好適な芳香族炭化
水素又は芳香族炭化水素油は、石油系又はタール系油か
ら分離された芳香族炭化水素又は芳香族炭化水素留分で
あり、好ましくはタール系油から得られた芳香族炭化水
素又芳香族炭化水素は留分である。
【0008】不純物として含有されるイオウ化合物には
制限はないが、石油系又はタール系油に含まれるイオウ
化合物の多くに対して、本発明の方法は有効である。本
発明の方法で除去することが有利なイオウ化合物として
は、チオフェン、ベンゾチオフェン、メチルベンゾチオ
フェン等の含イオウ複素環系化合物であり、特にベンゾ
チオフェン及びメチルベンゾチオフェンである。ベンゾ
チオフェンはナフタレンと、メチルベンゾチオフェンは
メチルナフタレン等と沸点が近接するため、これらの芳
香族炭化水素又はこれらを含有する芳香族炭化水素油に
不純物として多量に含まれることが多い。特に、本発明
の方法はメチルベンゾチオフェンに対して除去能力が高
いので、これを主な不純物のイオウ化合物とする芳香族
炭化水素又は芳香族炭化水素油、例えばメチルナフタレ
ン又はメチルナフタレン油に対して優れる。ここで、メ
チルナフタレンにはモノメチルナフタレン、ジメチルナ
フタレン等があり、モノメチルナフタレンには2つの異
性体がある。また、メチルベンゾチオフェンも同様にポ
リメチルベンゾチオフェンあるいは異性体がある。いず
れにしても、蒸留で得られた芳香族炭化水素又は芳香族
炭化水素油であって、主たる不純物のイオウ化合物がメ
チルベンゾチオフェンであるものが原料として有利であ
る。
【0009】本発明で使用する吸着剤は、フォ−ジャサ
イト型ゼオライト、ベータ型ゼオライト、モルデナイト
型ゼオライト又はL型ゼオライトである。フォ−ジャサ
イト型ゼオライトとは次式で示される結晶性アルミノシ
リケ−トである。 0.9±0.2M2/nO:Al23:xSiO2:yH2
O ここで、Mはカチオンを示し、nはその原子価を表す。
上式のフォージャサイト型ゼオライトはX型とY型に分
類され、X型は一般にxは3以下であり、Y型はxは3
以上である。一方、このxは各種の脱アルミニウム方法
により10以上のハイシリカ型にも変換可能である。ま
た、yは水和の程度により異なる。本発明では、X型と
Y型フォ−ジャサイトゼオライトを使用することが可能
である。
【0010】本発明で使用するベータ型ゼオライトと
は、米国特許第3,308,089号等で知られている
結晶性アルミノシリケートである。その特徴は、シリカ
/アルミナ比が高い、いわゆる高シリカゼオライトの一
種であること、12員環構造の比較的大きな細孔径を有
すること、特異な三次元ネットワーク構造のチャンネル
を有することなどである。X線回折で得られるベータ型
ゼオライトの面間隔及び回折線の相対強度の一例を表1
に示す。このベータ型ゼオライトのシリカ/アルミナ比
は、特に限定されないが、通常20〜200、好ましく
は25〜150のものがよい。
【0011】
【表1】
【0012】本発明で使用するフォ−ジャサイト型ゼオ
ライト、ベータ型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライ
ト又はL型ゼオライトは、水素イオンタイプやアンモニ
ウムイオンタイプのものでもよいが、ニッケル及び/又
は鉄の金属イオンで少なくとも一部が置換されている必
要がある。そして、陽イオンの置換率は一部であって
も、全部であってもよいが、好ましくは10%以上、よ
り好ましくは50%以上である。
【0013】置換される金属イオンとしては、鉄又はニ
ッケルイオンであるが、ニッケルイオンが好ましく、ニ
ッケルイオン置換フォ−ジャサイト型ゼオライトがより
好ましく、NiY型ゼオライトが更に好ましい。
【0014】これらのカチオンのイオン交換方法は、交
換するイオンの水溶性の塩、例えば塩酸塩、硝酸塩、硫
酸塩、炭酸塩等の水溶液とゼオライトを接触させること
によって行われる。水溶液の金属イオン濃度は、金属塩
の種類によって異なるが1〜10wt%程度が好まし
い。その方式はバッチ式でも流通式でもよい。また、接
触は必要に応じて数回繰り返して行ってもよい。この時
の温度は20〜100℃程度でよい。イオンの交換量は
イオンの種類によって異なるが、溶液の濃度、イオン交
換時の温度などにより任意に設定することができる。
【0015】本発明で用いられるゼオライトの形状は、
前記被分離物とゼオライトの接触方法により適当に選択
され、圧縮成型品及びスプレ−ドライヤ−等による成型
品又は粉末体でもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】イオウ化合物を不純物として含有
する芳香族炭化水素又は芳香族炭化水素油からなる原料
油を、本発明の吸着剤と液相で接触させてイオウ化合物
を吸着除去する方法としては、連続法、バッチ法等任意
の方法を採用することができるが、吸着剤を充填した充
填層に通す方法や、原料油に吸着剤の粉末又は粒子を混
合して攪拌接触させる方法が簡便である。接触時間とし
ては0.5〜20hr程度が適当であり、接触温度とし
ては常温〜100℃程度が適当であるが、原料油が液状
を保つ温度範囲である必要がある。また、必要により溶
媒を使用することもできるが、精製された芳香族炭化水
素又は芳香族炭化水素油から溶媒を除去する工程が別に
必要となる。原料油と吸着剤の割合は、原料油/吸着剤
の重量比で1〜100程度の範囲であり、イオウ化合物
の含有量によって変動する。イオウ化合物を吸着除去さ
れた芳香族炭化水素又は芳香族炭化水素油はそのまま製
品とすることもできるし、更に精製するため再結晶等の
処理を必要により追加することもできる。また、イオウ
化合物を限度まで吸着した吸着剤は、イオウ化合物を脱
離して回収することなく、焼成し、イオウの酸化物又は
その塩の形で回収することが有利である。そして、焼成
後の吸着剤は再使用することが有利である。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。実施例中、%
は重量%であり、部は重量部である。 実施例1 フラスコに 石炭系の精製ナフタレン(純度99.5%、イオ
ウ分1200ppm)100部、市販のニッケル担持Y型ゼオラ
イト(1.5mmφ成型品)10部をフラスコに入れ、
撹袢しつつ100℃で6hr接触させた。接触終了後、
フラスコから内容物を取り出し、フィルターを使用して
ろ別し、ろ液を回収した。
【0018】回収ナフタレンは90部であり、その純度
は99.9%以上であった。このナフタレン留分のイオ
ウ分をイオンクロマトグラフ法で測定した結果、100ppm
であった。除去された主なイオウ化合物は、ベンゾチオ
フェンであり、エチルベンゼンチオールの形でゼオライ
トのNiと結合を形成している可能性がある。また、こ
のゼオライトに吸着されたイオウ分の大部分がソックス
レー抽出でもはがれない強固な吸着であった。
【0019】実施例2 石炭系の1−メチルナフタレン(純度98%、イオウ分
5200ppm)100部、市販のニッケル担持Y型ゼオライ
ト(1.5mmφ成型品)20部を フラスコに入れ、
撹袢しつつ25℃で12hr接触させた。接触終了後、
フラスコから内容物を取り出し、フィルターを使用して
ろ別し、ろ液を回収した。
【0020】回収1−メチルナフタレンは80部であ
り、その純度は99%以上であった。このナフタレン留
分のイオウ分をイオンクロマトグラフ法で測定した結
果、1000ppmであった。除去された主なイオウ化合物
は、3種の異性体からなるメチルベンゾチオフェンであ
り、このゼオライトに吸着されたイオウ分の大部分がソ
ックスレー抽出でもはがれない強固な吸着であった。
【0021】実施例3 石炭系の2−メチルナフタレン(純度98%、イオウ分
4800ppm)100部、市販のニッケル担持Y型ゼオライ
ト(1.5mmφ成型品)20部をフラスコに入れ、撹
袢しつつ40℃で12hr接触させた。接触終了後、フ
ラスコから内容物を取り出し、フィルターを使用してろ
別し、ろ液を回収した。
【0022】回収2−メチルナフタレンは80部であ
り、その純度は99%以上であった。このナフタレン留
分のイオウ分をイオンクロマトグラフ法で測定した結
果、1200ppmであった。イオウ分が除去されていること
が分かる。
【0023】実施例4 市販のベータ型ゼオライト(1.5mmφ成型品)を、
ニッケル金属塩を使用して常法でイオン交換したニッケ
ル担持ベータ型ゼオライトを20部と石炭系の1−メチ
ルナフタレン(純度98%、イオウ分5200ppm)100
部をフラスコに入れ、撹袢しつつ25℃で12hr接触
させた。接触終了後、フラスコから内容物を取り出し、
フィルターを使用してろ別し、ろ液を回収した。
【0024】回収 2−メチルナフタレンは80部であ
り、その純度は99%以上であった。このナフタレン留
分のイオウ分をイオンクロマトグラフ法で測定した結
果、1200ppmであった。
【0025】実施例5 市販のL型ゼオライト(1.5mmφ成型品)を、ニッ
ケル金属塩を使用して常法でイオン交換したニッケル担
持ベータ型ゼオライト20部と石炭系の1−メチルナフ
タレン(純度98%、イオウ分5200ppm)100部をフ
ラスコに入れ、撹袢しつつ25℃で12hr接触させ
た。接触終了後、フラスコから内容物を取り出し、フィ
ルターを使用してろ別し、ろ液を回収した。
【0026】回収2−メチルナフタレンは80部であ
り、その純度は99%以上であった。このナフタレン留
分のイオウ分をイオンクロマトグラフ法で測定した結
果、1500ppmであった。
【0027】なお、使用したゼオライトのNiイオン交
換率は、市販品の場合は約80%以上であり、実施例中
でイオン交換した場合は、約60%前後である。
【0028】
【発明の効果】本発明の方法によれば、不純物としてイ
オウ化合物を含有する芳香族炭化水素の脱硫を比較的簡
単な装置と方法で行うことができ、コールタール留分や
石油留分等から精製された低イオウの芳香族化合物を容
易に得ることが可能となる。
フロントページの続き Fターム(参考) 4G066 AA62B BA31 CA25 DA09 FA11 4H006 AA02 AD17 BA18 BA19 BA71 DA15 DA35

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオウ化合物を不純物として含有する芳
    香族炭化水素又は芳香族炭化水素油を、吸着剤にゼオラ
    イトを使用し、液相で接触させてイオウ化合物を吸着除
    去するに当たり、吸着剤としてニッケルイオン及び/又
    は鉄イオンで少なくとも一部が陽イオン交換されたフォ
    ージャサイト型ゼオライト、ベータ型ゼオライト、L型
    ゼオライト及びモルデナイト型ゼオライトから選ばれる
    少なくとも1種のゼオライトを使用することを特徴とす
    る低イオウ芳香族炭化水素又は芳香族炭化水素油の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 イオウ化合物を不純物として含有する芳
    香族炭化水素又は芳香族炭化水素含有油が、ナフタレ
    ン、メチルナフタレン又はこれらの含有油である請求項
    1記載の低イオウ芳香族炭化水素又は芳香族炭化水素油
    の製造方法。
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