JP3604414B2 - Hydrocracking method using in-situ prepared colloidal catalyst - Google Patents

Hydrocracking method using in-situ prepared colloidal catalyst Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、重質油のハイドロクラッキングにおけるコークス形成を減少させる改良方法であって、前記油、アスファルテン類用溶媒、及び油溶性金属化合物(それはコークス前駆体の合体を妨害し、その場で(in situ) 触媒粒子を形成する)の混合物を前処理において温和な温度で加熱及び混合し、次いで反応器中に導入され、水素に富んだ流れを用いてハイドロクラッキングを行って混合と効率的軽質分ストリッピングを確保する方法に関する。
【0002】
【発明の背景】
本発明は本来はアスファルテン類及びイオウ分の含有量が高い重質炭化水素供給原料のハイドロクラッキングに関して開発された。より詳しくは試験された供給原料は、ビチューメン(bitumen) の蒸留で生成された真空塔残油(VTB)であった。本発明は、そのような供給原料に対する応用に限定されるものではないが、以下では解決が必要な問題点を強調するために特にそれに関して説明する。
【0003】
ビチューメンは比較的高い比率のアスファルテン類を含有する。ビチューメン又はその真空塔残油がハイドロクラッキングされるとき、アスファルテン類は粘着性固体コークスが生成するコークス前駆体を生成する。このコークスは反応器及び下流の装置の表面に析出し付着する。さらに、供給原料の一部がコークスの生成において消費されるので、有用な生成物への供給原料の転化率は減少する。
【0004】
本出願人は、ビチューメン及び他の重質油の改質における改良の促進を委任されているアルベルタ・ガバメント・リサーチ・エイジェンシーである。
【0005】
本出願人は、転化率に制限があることを認識し、コークス析出が与える問題を操作して、コークス形成メカニズムの調査と経済的に応用できるであろう改良を見出すための研究プロジェクトを開始した。
【0006】
本方法は、この研究の結果として得られたものである。この研究は概念の改良と実験的発見とを含み、それらは一緒になって高い効率とともに粘着性コークスの付着の減少とコークス生成の減少とによって特徴付けられる方法を与えた。
【0007】
本出願の親出願の調査及び手続において見出された関連ある先行技術を以下に示す。
【0008】
米国特許第4,294,686(フィッシャーら)は、液体水素供与体油が、ビチューメン真空塔残油のハイドロクラッキングに関して水素化をともなって用いられたとき、コークスの析出は、記載によれば除かれることを教示する。
【0009】
しかるに、本出願人及び上記特許の出願人は共同で液体水素供与体法を用いてビチューメン残油について大規模なハイドロクラッキングを行った。このテストは重大なコークス生成問題に直面した。それによれば、ビチューメン残油のようなハイドロクラッキング高アスファルテン含有フィード(原料)には、液体水素供与体油単独の存在以上のものが必要である。
【0010】
米国特許第4,455,218(ダイモックら)は、Hの存在下重質油のハイドロクラッキング用のその場で生成された触媒源としてFe(CO)の使用を教示する。
【0011】
米国特許第4,485,004(フィッシャーら)は、水素、水素供与体物質及びアルミナ上のNi又はCo粒子を含む触媒の存在下での重質油のハイドロクラッキングを教示する。
【0012】
米国特許第4,134,825(ビールデンら)は、鉄カルボニルのような油溶性化合物の形態で添加された微量のFeを用いる重質油中でのその場での固体の非コロイド状触媒の形成を教示する。この金属化合物は上記油に添加され、水素と接触させながら325〜415℃に加熱されて固体の非コロイド状触媒に変換される。この触媒は、次いで上記油のハイドロクラッキングに用いられ、上記米国特許ではコークスの生成が防止されると述べられている。
【0013】
米国特許第4,592,827(ガリアソンら)は、油溶性触媒前駆体Mo化合物と水とを加熱器に移動する重質油の流れに注入し、加熱器中では上記混合物が230℃から420℃の温度に加熱されてMo化合物の分解が行われる。加熱器生成物は次いでハイドロクラッキング反応器に導入される。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の基礎となる研究の一面において、コークスが希釈剤とビチューメン真空塔残油(VTB)との混合物をハイドロクラッキングすることにより調製され、かつ、このコークス組成物は顕微鏡により検討された。その結果、コークス前駆体が粘着性固体コークスへ変化する過程において異なる種類の等方性及び異方性のザブミクロン及びミクロンサイズの長球体が存在することが見出された。本明細書に添付したいくつかの図にはこれらの種々の長球体が示されており、以下のようなラベルを付してある。
【0015】
等方性球体 (図1及び6)
基本等方性粒子(図1)
等方性凝集物 (図3)
異方性球体 (図2及び5)
基本異方性粒子(図2)
異方性微細モザイク粒子(図4)
異方性粗モザイク粒子 (図4)及び
異方性凝集物 (図4)
さらに以下のことが実験により見出された。
【0016】
コークス前駆体のコークスへの変化には微細な等方性粒子のより大きな粒子への合体のプロセスが関与していると(図5及び6)及び
上記合体のプロセスが等方性及び異方性凝集状態において残っている前駆体の主要部分によって阻害された場合、粘着物及び固体コークスの析出が顕著に減少し、事実上消去する。
【0017】
これらの観察結果から、合体のプロセスを阻害し、かつ、もしコークスが存在する場合に、好ましくは等方性状態において、凝集物種の形態で支配的に存在するであろう最終目標への到達を補助する適当な添加剤の探求と同定を行った。
【0018】
十分に分散し、油溶性である金属化合物がビチューメンVTBのイオウ分とその場で反応して、コロイド粒子が前駆体長球体を表面に捕集してこの長球体が合体するのを阻害できるであろう湿潤特性を有するコロイド状触媒粒子を生成するのに用いることができるのであろうと推察された。さらに、適切な希釈剤はこの添加剤の分散及び前駆体長球体の可溶化の補助に有益にも用いることができるであろうと推察された。
【0019】
油溶性Mo、Fe、Ni、又はCo化合物添加剤、例えば鉄ペンタカルボニル又はモリブデン2−エチルヘキサノエート(これらはハイドロクラッキング温度で分解性であり、かつハイドロクラッキング触媒である粒子をその場合で形成する能力を有する)を50〜300℃、好ましくは80〜190℃でかつ添加剤の分解温度より低い温和な加熱温度下で、油中への添加剤の実質的に均一な分散と添加剤のアスファルテン類との化合を確実にするに十分な時間混合した場合、かつ
得られた混合物をハイドロクラッキング温度に加熱し、反応器中で反応させた場合、先に推察した機構が生じるであろうことが実験的に見出された。
【0020】
他の点では、ハイドロクラッキングさせる反応混合物への添加剤の混入は粘着性固体コークスの析出を減少させる望ましい効果がある。但し、添加剤は前述の方法により十分に分散されている。ハイドロクラッキング後の冷却した固体試料の試験によれば、これらの条件下で生成したコークスの主要部は、等方性凝集物の形態であった。反応温度において、このコークスは、コークス前駆体の微細長球体の形をとるであろうと考えられる。この試料コークスの化学分析によれば、添加された金属スルフィドの多くの量がコークスと化合し、かつほとんどの金属スルフィドはコロイド状であり、典型的には直径0.1ナノメーター以下であった。
【0021】
要するに、本発明によれば前記のような油溶性で分解性金属化合物が、まず好ましくは希釈剤を用いて重質油中に温和な加熱温度において十分に混合され、アスファルテン類と化合する。次にこの混合物をハイドロクラッキング温度にすると、コロイド状金属スルフィド粒子が生成し、コークス前駆体の表面又は長球体中に蓄積して、それらの合体を阻害するものと考えられる。ハイドロクラッキングが終了すると、コークス前駆体は等方性凝集物に大きく変化していることが見出される。さらに、粘着性固体コークスの析出が顕著に減少することも見出される。
【0022】
以下に続く実験は以下のことを示す。
【0023】
添加剤を油に対して、反応器入口又は、反応器の直上流のプレヒーターで加え、適当な温和な温度での長時間の混合が行われない場合、ハイドロクラッキングはコークスで汚れたものとして特徴付けられること。
【0024】
長時間の混合は行ったが、添加剤の分解温度より高かった場合、生成される触媒粒子は比較的大きい(例えば5ミクロン〜4mm)であり非コロイド状であり、この場合、コークスによる汚れが生じること。
【0025】
用いた油がビチューメンである場合、ビチューメンは通常アスファルテン類のための十分な溶媒を含み、希釈剤又は溶媒の添加は必要としないこと。
【0026】
好ましい工程は、以下の工程を含む。
【0027】
油、添加剤及び好ましくはアスファルテン類溶媒を80〜190℃の範囲内であり、添加剤の分解温度より低い温度で、分散剤を均一に分散するに十分な時間混合し、
次いで生成物を混合しながら良好な分散状態を維持しつつ添加剤分解温度より高くハイドロクラッキング温度より低い加熱温度で消化(digesting) し、かつ
混合物をハイドロクラッキング温度に加熱し、それを反応器中に導入する。
【0028】
分散及び消化工程が十分な時間十分な撹拌下で、かつ適切な温度で適切に行われたか否かの試験は、添加剤がコロイドサイズの触媒金属スルフィド粒子に変換されていることによって確認される。
【0029】
「分解温度」の用語は、本明細書中、分散工程の間に約10重量%より少ない添加剤が分解する温度を意味する。
【0030】
研究された第2の方法については、アスファルテン類はペンタンを添加すると沈澱することが良く知られている。この公知の事実を考慮して、出願人らはコークス形成に対する効果を決定するためにハイドロクラッキング中の軽質分の除去を強調することを考えた。実験は、まずハイドロクラッキングゾーンからの軽質分(沸点(B.P.)<220℃)のストリッピングの効果を決定することから始めた。実験によればコークス形成は、ハイドロクラッキングの間に軽質分を一貫して除去したときに減少した。この点を改良するためには、ハイドロクラッキングの間に混合物を混合することが望ましいと思われた。混合は添加剤の金属成分の分散を維持することにもなる。
【0031】
前述のことを更に検討するために、コークス形成は相分離と関連することが考慮された。コークス前駆体が個別の相に豊富に濃縮されると、コークス形成過程は、早くかつ定量的に進むと推察された。これを妨げるため、軽質分を除去しかつ相分離を減少させることが望ましいと思われた。
【0032】
従って、本発明の第2の好ましい態様は、管状反応器を用い、好ましくは実質的に充填物を含まず、反応器中の水素の流れは豊富にし、反応領域の長さ及び幅のすみずみまで混合するように調整される。豊富な水素の流れは、上記領域から軽質分を除去(ストリップ)するように機能する。好ましくは、混合及び除去は、水素の流れを8,000〜20,000SCF/BBLの範囲にし、かつ反応チャンバー中で以下のペクレット数(P.N.)となるに十分となるようにすることによって行われる。
【0033】
液体:
軸P.N.=2.0より小さい、好ましくは1.0より小さく、より好ましくは0.01より小さい
気体:
軸P.N.=3.0より大きく、好ましくは5.0より大きい
相分離を減少させるもう1つの方法として、アスファルテン類を可溶化する希釈剤を反応混合物に添加した。この希釈剤(又は溶媒)は、約220〜504℃、好ましくは220〜360℃のB.P.を有する炭化水素留分であった。良好に使用できた溶媒は、ジーン・ビチャード(Jean Bichard)の文献「オイル・サンズ・コンポジッション・アンド・ビヘービア(Oil Sands Composition and Behaviour) 」(1987)2〜30ページ、アルバータ・オイル・サンズ・テクノロジー・アンド・リサーチ・オーソリティ(Alberta Oil Sands Technology and Research Authority)(エドモント、アルバータ、カナダ)発行に定義されている高いコット(cot) θ値を有していた。
【0034】
好ましい希釈剤は、芳香族又は脂環式しかし脂肪族ではない環状成分を含んでいた。例えば、n−ヘキサンは良い希釈剤ではないが、シクロヘキサン、デカリン及びベンゼンは良好な希釈剤であり、最後のものが好ましい。しかし、ハイドロクラッカー中において、これらの希釈剤より安価なものはハイドロクラッカー軽油の220℃〜360℃の重質芳香族留分又は安定化されていないコークス軽油の同様の留分である。
【0035】
上記添加剤は、加えて、液体水素供与体として有用に機能し、かつ、生成されたコロイド状金属スルフィド(触媒としての性質を有する)と豊富な水素との組合せにおいて、高沸点(例えば504℃以上の)留分の高い転化率と低いコークス析出に有利な条件を創り出すことが望まれた。実験結果は、希釈剤添加、十分に分散された添加剤の添加及び水素による軽質分の除去の組合せをアスファルテン類とイオウ分を含有する重質油のハイドロクラッキングに関して実施した場合、実質的に粘着性コークスの析出を伴わずに高沸点炭化水素の特に高い転化率が達成された。上記組合せから希釈剤を除くと、又は希釈剤がアスファルテン類の良い溶媒でないと、又は軽質分の除去が不十分であると、実験によれば、著しいコークス析出が見られた。しかし、希釈剤の添加は、単に好ましい特徴に過ぎないことを理解すべきである。
【0036】
要するに、従って、分散が、添加剤の分解又はハイドロクラッキング温度への加熱の前の個別の工程において、連続流れ、撹拌槽ミキサーのような手段で重質油と添加剤と希釈剤との混合物を混合する(但し、該混合物は50〜300℃、好ましくは80〜190℃の範囲にあり、かつ添加剤が著しく分解する温度より低い温度に保たれ、滞留時間は添加剤が混合物中実質的に均一に分散されるのを確保するに十分である)ことにより好ましくは達成される。この混合には、2つ以上の連続流れ、又は連続した撹拌槽反応器の使用も好ましい。
【0037】
広い意味で、本発明の1つの態様は、アスファルテン類及びイオウ分を有する、ハイドロクラッキング用重質炭化水素供給原料の製造方法であって、前記供給原料と油溶性金属化合物添加剤とを50℃から300℃の範囲にあり、かつ前記添加剤の分解温度より低い温度で混合して生成物混合物を調製し、前記添加剤はモリブデン、鉄、ニッケル及びコバルトの化合物添加剤からなる群から選ばれるものであり、前記添加剤はハイドロクラッキング温度に加熱したときに分解し、かつ前記供給原料中のイオウ分と反応してハイドロクラッキング用触媒である金属スルフィド粒子を形成し、前記混合は前記添加剤が十分に分散されるのに十分な時間行われてハイドロクラッキングにより形成される金属スルフィド粒子がコロイド状の大きさとなることを含む。
【0038】
もう1つの広い態様において、本発明は、アスファルテン類とイオウ分とを含有する重質炭化水素供給原料のハイドロクラッキング方法であって、前記供給原料と油溶性金属化合物添加剤とを50℃から300℃の範囲にあり、かつ前記添加剤の分解温度より低い温度で混合して生成物混合物を調製し、前記添加剤はモリブデン、鉄、ニッケル及びコバルトの化合物添加剤からなる群から選ばれるものであり、前記添加剤はハイドロクラッキング温度に加熱したときに分解し、かつ前記供給原料中のイオウ分と反応してハイドロクラッキング用触媒である金属スルフィド粒子を形成し、前記混合は前記添加剤が十分に分散されるのに十分な時間行われてハイドロクラッキングにより形成される金属スルフィド粒子がコロイド状の大きさとなり、次いでさらに前記生成物混合物をハイドロクラッキング温度に加熱し、前記加熱した生成物混合物をハイドロクラッキング反応器のチャンバーに導入し、前記加熱した生成物混合物を前記チャンバー中に一時的に保持し、チャンバー内容物の実質的に幅及び長さの端から端まで、チャンバー内容物の混合と軽質分(light ends)のストリッピングとを維持するのに十分な水素を連続的に通し、かつ未反応水素及び残っている軽質分とを前記チャンバーから除去し、コロイド状金属スルフィドを含むピッチ含有生成物を生成することを含む。
【0039】
まだ1つの本発明の好ましい態様では、転化率の向上のためにピッチが下流のホットセパレーターから反応器へ循環される。より好ましい態様では、重質留分とピッチを含むセパレーター生成物が蒸留されてピッチが別に回収され、これと関連して新しい原料が蒸留器に入るセパレーター流に加えられ、ピッチからのアスファルテン類の分離を減少させる。新しい油の添加は、さもなければ蒸留器中に現れる粘着性アスファルテン塊の生成を減少又は防止するために効果がある。
【0040】
好ましい態様において、本発明には、ハイドロクラッキング操作において以下のユニット及び条件が関連し、図44参照。
【0041】
○ 熱ハイドロクラッカー:
操作温度:430〜460℃、好ましくは450〜455℃;
操作圧力:1500〜3000psig、好ましくは約2000psig;
○ 高圧ホットセパレーター:
操作温度:約350℃以上;
操作圧力:反応器圧力;
○ 5〜15%の新しい原料(重質油)をホットセパレーターからの下流物に添加;
○ 低圧ホットセパレーター:
操作温度:ホットセパレーターの温度以下;
操作圧力:100〜500psig;
○ 低圧ホットセパレーターからの0〜95%のピッチの反応器への循環
【好ましい態様の説明】
本方法への原料は重質油である。この用語は、アスファルテン類及びイオウ分を含有する石炭−石油・共プロセスからの誘導油類、ビチューメン並びに原油残油類を含むことを意味する。典型的原料は、アタバスカ(Athabasca) ビチューメンからの誘導された真空塔残油であり得る。
【0042】
この原料は、触媒前駆体添加剤及び好ましくは、アスファルテン類用の炭化水素溶媒と混合される。
【0043】
この添加剤は、ハイドロクラッキング温度で分解し、かつ油中のイオウ分と反応して、その場で、ハイドロクラッキング用の触媒であり、コークス前駆体の合体を妨害する金属スルフィド粒子を形成するように改良された油溶性金属化合物である。上記金属は、Fe、Ni、Co及びMoからなる群から選ばれることができる。好ましい化合物は、鉄ペンタカルボニル及びモリブデン2−エチルヘキサノエートである。
【0044】
アスファルテン類用炭化水素溶媒は、好ましくは220℃〜504℃、好ましくは220℃〜360℃の範囲に沸点を有し、前記ジーン・ビチャード(Jean Bichard)による「オイル・サンズ・コンポジッション・アンド・ビヘービア(Oil Sands Composition and Behaviour) 」に定義されている、コット(cot) 値θの高い値を好ましくは有する循環流である。
【0045】
添加剤の添加量は、原料の重量基準で0.0001〜5重量%の範囲である。好ましくは我々は約0.002〜0.5重量%を使用する。我々が用いる特定の好ましい化合物類は典型的には以下のとおりである。
【0046】
モリブデン2−エチルヘキサノエート 0.01重量%
モリブデンナフタネート 0.007重量%
鉄ペンタカルボニル 0.05重量%
アスファルテン類用溶媒に関しては、いくつかの原料(例えば、粗アタバスカビチューメン)は、別に溶媒の添加が必要ないように既に十分な溶媒を含んでいるかもしれない。しかし、溶媒の添加が必要な場合には、溶媒の原料に対する好ましい重量比は、1:10〜3:1、好ましくは1:4〜1:1の範囲である。
【0047】
混合は、連続流・加熱・撹拌槽混合器中で、又は混合物を予熱器を介してタンクから移送し、次いでこのタンクへ戻すことにより行うことができる。いずれの場合にも、混合は、以下の条件に従って行われる。
【0048】
混合温度:50〜300℃、好ましくは80〜190℃の範囲内で、かつこの混合工程の間に約10重量%より少ない添加剤が分解する温度;
滞留時間:添加剤が油中に実質的に均一に分散し、かつアスファルテンと分子レベルで実質的に化合することを確実にするのに十分な時間。
【0049】
本方法は、好ましい添加剤として鉄ペンタカルボニル及びモリブデン2−エチルヘキサノエートの使用に注目している。
【0050】
鉄ペンタカルボニルの場合、満足できる転化率を達成するためには比較的多量を使用する必要がある。しかし、過剰量使用すると、配管中に蓄積して閉塞と圧力の揺らぎを起こす鉄生成物を形成する傾向がある。鉄ペンタカルボニルを適正に使用するために、まず混合により温和な温度で油中に十分に分散し、次いで触媒前駆体の分散を維持する再度の混合条件下での高温消化工程において添加剤を分解することが望ましいことを見出した。
【0051】
典型例として、添加剤として鉄ペンタカルボニル及び油として504℃ビチューメン真空塔残油を用いた場合、以下の条件を用いる。
【0052】
添加剤量: 250ppm(油基準)
溶媒: 200〜504℃ビチューメン留分
溶媒/油比: 1:1.2
分散時間: 20分間
分散温度: 110℃
分散容器: 800rpmで回転する羽根車付1リットルタンク
消化時間: 60分間
消化温度: 250℃
消化容器: 1000rpmで回転する羽根車付3.8リットルタンク
典型例として、添加剤としてモリブデン2−エチルヘキサノエートと油として430℃ビチューメン真空塔残油とを用いた以下の条件を用いる。
【0053】
添加剤量: 150ppm
溶媒: 430〜524℃留分
溶媒/油比: 1:2
分散時間: 24時間
分散温度: 100℃
分散容器: 75リットル
消化時間: 60秒
消化: なし
混合物は次いで約450℃〜455℃に急速に加熱され、ハイドロクラッキング反応器に導入される。反応器中には、前述のペクレット(Peclet)No.値を満足し、反応器充填物の混合が起き、軽質分又は揮発分が充填物から除去されるのを確保するに十分な速度で水素が供給される。
【0054】
実施例として、前述の混合処理を用いた場合のパイロットプラントにより生成した混合物のハイドロクラッキングに典型的には以下の条件を用いた。
【0055】
反応器寸法: 長さ220.98cm(87インチ)×直径4.50cm(1.77インチ)
反応器圧力: 1500psig
反応器温度: 455℃
速度: 68リットル/分
混合物速度: 2405g/hr
蒸留物流速: 1082g/hr
ピッチ流速: 1322g/hr
〔転化率は以下の計算式により決定した。
【0056】
100%(流入 524℃留分流出 524℃留分)/(流入 524℃留分)
但し、524℃留分は、無機物は含まずコークスを含む。〕
Fe(CO)添加剤を用いた実験の場合、前記典型条件に基づくパイロットプラントの結果は、典型的な524℃留分の転化率が90%であった。ピッチは、分析の結果、コロイド状鉄スルフィドを含有していた。コークス生成量は約1%であった。
【0057】
モリブデン2−エチルヘキサノエートを用いた実験の場合、前記典型条件に基づくパイロットプラントの結果は、典型的な524℃留分の転化率が90%であった。ピッチは、コロイド状鉄スルフィドを含有していた。コークス生成量は約0.3%であった。
【0058】
【実施例】
以下本発明を実施例及び実験的に得られたデータに基づいて説明する。
【0059】
実施例I〜V
以下の実施例I〜Vは、本方法の初期の段階において研究されたいくつかの特徴を説明するために記載する。
【0060】
実施例I〜Vの全ての試験は、1リットルのバッフル板付撹拌オートクレーブ中で行った。充填物は、原料としてアタバスカ真空塔残油(504℃)、溶媒(又は「希釈剤」として記載)及び添加剤(もし使用する場合には)を含み、上記オートクレーブに導入した。オートクレーブは、密封し、空気を排気し、窒素又は水素で加圧して430℃に加熱した。反応器は800rpmで撹拌し、430℃の反応温度で105分間反応させた。
【0061】
アタバスカ真空塔残油(VTB)の性質は以下のとおり。
【0062】

Figure 0003604414
以下の表1は実験操作の間に用いた希釈剤の組成(重量%)を示す。
【0063】
縮合ジシクロパラフィン類及びベンゼンシクロパラフィン類の相対含有量に従って、希釈剤Bは最高の水素供与能力を有し、かつ希釈剤Cは最低の能力を有することが注目される。
【0064】
【表1】
Figure 0003604414
実施例I
この実施例では異なる希釈剤の影響について説明する。オートクレーブには、109gのビチューメンと220gの希釈剤A、B又はCを入れる。0.55MPaの窒素過剰圧力を加え、内容物を430℃で105分間熱的にクラッキングした。
【0065】
試験の結果は表2に示す。反応器を開き、実験CF−30、CF−9及びCF−31のバッフル板上に析出したコークスを図7、8及び9にそれぞれ示す。
【0066】
実験CF−31では実験CF−9より多くのコークスが生成したが、このコークスはバッフル板及び反応器表面から最も容易に除去されたことが注目される。さらに、実験CF−31はCF−30の約2倍多いコークスを生成したがこのコークスは最も容易に除去された。実験CF−31の反応器及びバッフル板の表面は最も汚れていなかった。
【0067】
3つの実験からのコークスは顕微鏡で検査し、結果を図10に示す。凝集物濃度(異方性であった)が比較的高い場合(実験CF−31)、コークスの析出及び粘着は、希釈剤Cが最も低い水素供与能力を有するにもかかわらず、最も弱いものであった。
【0068】
【表2】
Figure 0003604414
実施例II
この実施例では水素過剰圧力の効果について説明する。
【0069】
実験条件及び結果を表3に示す。実験CF−A3は実験CF−9と比較する。
【0070】
図11は実験CF−A3のバッフル板の上に析出したコークスを示す。実験CF−9(図8)と比較して、実験CF−A3のコークス収率及び析出は少なかった。
【0071】
図12は実験CF−A3から得たコークスの顕微鏡検査の結果を示す。実験CF−9の図10に示す結果と比較するもので、結果は同様である。
【0072】
両実験において、コークス成分の80%以上が異方性タイプのものであった。実験CF−A3凝集濃度は実験CF−9のそれより著しく大きいものではなかった。
【0073】
この実施例は、水素のみが豊富であると、コークス前駆体の粘着性を中和できないか、又は選択的にコークス組成を変性できないことを教示する。
【0074】
【表3】
Figure 0003604414
実施例III
この実施例は、多くの凝集物を含むコークスは粘着性でないことを示す。
【0075】
実験CF−A3と実験FE−1の結果及び条件は表4示す。
【0076】
図13は実験FE−1のバッフル板上にコークスの析出がないことを示す。実験CF−A3(図11)と比べ、実験FE−1のコークス収率及び析出は少ない。
【0077】
実験FE−1からのコークスは、反応器の底部にゆるく沈澱した微細な粒子であると観察された。
【0078】
【表4】
Figure 0003604414
図12は実験CF−A3と実験FE−1から得たコークスの顕微鏡試験の結果を示す。これらの結果は非常に異なるものである。実験FE−1からのコークスは80%以上が等方性凝集物である。
【0079】
実験FE−1の図14と15は、固体粒子は全て互いに弱く化合していることを示した。コークス組成は成分の97%以上が異方性であることを示した。(図12参照)。等方性凝集物はコークス組成の80%であった。。
実験FE−1のこのデータは、コークス前駆体の粘着性は高度に分散された鉄化合物により効率的に中和されたことを示した。等方性球体が濃縮されたとき(図15参照)、等方性凝集物は、この球体の基本等方性粒子への合体を効率的に防止した。
【0080】
鉄スルフィドとして存在する添加剤はコークス重量の約1/3に達するがそれ程明白ではないことも注目される。
【0081】
実施例IV
この実施例は、希釈剤の選択が望ましいことをさらに示す。
【0082】
実験CF−38は米国特許第4,455,218(ダイモック(Dimock)ら)の教示に従って行った。実験条件は、実験FE−1について表4に示したものと同一である。全アタバスカビチューメンがアタバスカVTBの代わりに用いられ、かつ希釈剤は添加しなかった。全ビチューメンは504℃以上の温度で沸騰する炭化水素を約60重量%含有した。ビチューメン中の504℃含有量の等量基準で0.5%(金属)の鉄ペンタカルボニルを添加した。
【0083】
コークス収率は7.9%(504℃基準)であり、このコークスは反応器及びバッフル板の表面に非常に強力に粘着した。図16はバッフル板上に析出したコークスを示す。
【0084】
実施例V
この実施例は、反応流体からの高度に揮発性成分の連続的除去の速度の影響を示す。
【0085】
1リットルのオートクレーブに反応器にN又はHを散布する挿入管、生成ガスの連続流出が可能な出口及び揮発生成物をガス流から分析のためのサンプルバックにガスが捕集される前に除去するためのコールドトラップ冷却器を備えた。実験は前記反応器中で430℃で105分間、550kPaの圧力下、ガス流なしで、及び反応器内及び外の連続的ガス流ありで、行った。各実験では、110gのアタバスカ504℃真空塔残油(VTB)と220gの希釈剤を用いた。以下の表5は反応条件と実験結果を示す。
【0086】
【表5】
Figure 0003604414
【表6】
Figure 0003604414
図17は窒素の流速の関数としてのコークス生成量を示す。希釈剤A及びBについて示すように、コークス生成量は窒素流速が増加すると減少した。窒素の高流速においては、希釈剤B(最良の水素供与体溶媒)を用いた実験におけるコークス生成量は、希釈剤B(最悪の水素供与体溶媒)を用いた実験のそれとは非常に異なってはいなかった。
【0087】
表5において、少ないコークス生成量を与える条件については、排出ガスから回収される凝縮物の量は最も多かったことが注目される。これは希釈剤A及びBの両者について言えることである。
【0088】
表6は実験5からの凝縮物の模擬蒸留の結果を示す。この凝縮物の約90%は220℃以下の温度で沸騰する。
【0089】
この実施例はコークス生成は、低沸点生成物が反応流体から連続的に除去(ストリップ)されると減少することを示す。さらに、コークス生成は低沸点生成物が希釈剤から除去すると減少することも示す。
【0090】
これらの観察は、反応流体から別の液相としてアスファルテン類分離を有するモデルに一致する。ペンタンをビチューメンに添加して室温で固体アスファルテンを得る一般の実験と類似して、そのような高温で行われる実験は、分離液相としてアスファルテンが得られると予期される。さらに、この分離液相は熱的に分解してコークスを生成するアスファルテン類に富むであろうと予想される。
【0091】
この相分離は、模式的に図18に示す。この図の3つの成分は、それぞれラベルされたアスファルテンの芳香族と脂肪族と脂環式の504℃、220〜504℃及び220℃の沸点を有する留分をそれぞれ示す。矢印は、実施例IVで起こったであろう全ビチューメンの組成の発生を示す。
【0092】
実施例VI
本実施例は、反応流体からの高度に揮発性の成分を連続的に除去するための水素の使用の効果を示す。
【0093】
予熱器、2リットル撹拌反応器及び生成物捕集システムからなる連続フローシステムを用いた。バッフル板及び攪拌機は前の実施例のものと類似のものである。アタバスカVTB、希釈剤A及び予熱水素の混合物は、予熱器を介して撹拌反応器の底部にポンプで流し込まれた。生成物は反応器の高さの60%の所にその入口がセットされたディップ管を介して除去された。
【0094】
実験条件及び結果は、実験7、8及び9については表7に示す。各実験において、水素流速は12slpmであった。実験7では、液空間速度は実験8及び実験9のそれの2倍である。反応流体の温度は実験8のそれの20℃高い。
【0095】
注目すべきは、ハイドロクラッキングの厳しさは実験7から8、さらに9になるほど増すにもかかわらず、実験8における生成コークス量は実験7のそれより少なかったこと及び実験9ではほとんどコークスが生成しなかったことである。
【0096】
そのような結果は、反応流体の高度に揮発性の留分が、条件が実験7から8、さらには9に変化したときに効率を増して除去されると考えると予期される。実験9では、反応器を生成物捕集器に繋ぐパイプが実験終了時には、詰まった。
【0097】
実験10では、2つの1リットル反応器を並べて配置し、反応器の高さの50%及び70%の位置にディップ管の入口を設置した。条件及び結果を表7に示す。
【0098】
【表7】
Figure 0003604414
転化率は実験8と同様であった。このことは、異なる液空間速度と異なる反応器の数を与えることを予想させる。しかし、実験10の水素流速が速いにもかかわらず、実験10で生成したコークス量は、実験8での生成量より多かった。
【0099】
この実施例は、水素流及び反応温度は、反応流体から低沸点生成物を除去(ストリップ)して、生成するコークス量を減らすのに上手に用いることができるであろうことを教示する。さらに、一連の1つ以上のハイドロクラッキング反応器については、1つの反応器の有する配置は、少量のコークスを生成するだけであることを教示する。さらに、多数のハイドロクラッキング反応器を並べて配置すると、1つの反応器から次の反応器に移る際、流体から揮発炭化水素が除去されると、コークス生成量は少なくなることを教示する。
【0100】
実施例VII
本実施例は、反応器の配置、反応の厳しさ、揮発成分のストリッピング及び添加剤の上手な使用によってVTBの蒸留生成物への高い転化率が、許容できるコークス生成と反応器の最少限の汚れで、得られることを示す。
【0101】
実施例VIの実験7、8及び9の連続フローシステムを用いた。添加剤は鉄ペンタカルボニルであった。実験11と12の条件と結果とを表8に示す。
【0102】
実験12の条件は実験11のそれより大変厳しいものであった。にもかかわらず、反応器、パイプ及び捕集容器の全ての表面は、コークスによる汚れがなく、かつ生成したコークスは、生成物捕集容器中に沈澱した微細な砕けやすい物であった。
【0103】
実験12の生成コークスの顕微鏡試験結果は、表9に示す。コークスの74%が凝集物の形態であった。コークスの23%は等方性球体の形態であったが、これらの球体は、凝集物のマトリックス中に隔離され捕獲されていた。
【0104】
この実施例は生成コークスの大半が凝集物である場合、最少限の反応器の汚れで高い転化率が得られるであろうことを教示する。
【0105】
【表8】
Figure 0003604414
実験12においてHの流れが増えなかったら、転化率の14%の増加は、記録された量より相当に高いコークス収率によって、得られたものであると予想したであろうことに注意すべきである。
【0106】
【表9】
Figure 0003604414
実施例VIII
本実施例では、種々の添加剤及び種々の金属化合物を比較した。
【0107】
以下の添加剤を用いた一連のテストでは、それらのコークス生成及び析出の防止における相当効率の比較を行った。
【0108】
○ 微細アルベルタ(Alberta) 木炭
○ 油溶性ニッケルナフタネート
○ 油溶性コバルトナフタネート、及び
○ 油溶性モリブデンナフタネート
鉄ペンタカルボニルを比較の基準として用いた。
【0109】
全てのテストは、以下の一般的反応条件で行った。
【0110】
0.5重量%(金属、真空塔残油基準)添加剤、アタバスカ真空塔残油(33.3%)、希釈剤(66.7%)、6.8Mpa初期水素圧力、800rpm撹拌速度、430℃、及び105分の反応時間。アルベルタ木炭の場合、添加量は、真空塔残油の4%に相当する量とした。
【0111】
図19の圧力曲線及び図20の水素消費結果は、水素消費について以下の観測順を示した。
【0112】
モリブデン添加剤(CF−40)68%
ニッケル 添加剤(CF−41)39%
コバルト 添加剤(CF−41)27%
鉄 添加剤(FE−1) 26%
及び木炭 (CF−43)21%
表10の生成物分散は以下の添加剤順序を示した。
【0113】
○ 真空塔残油転化率
モリブデン>鉄>木炭>ニッケル>コバルト
○ C−504℃の選択率
ニッケル>鉄>コバルト>モリブデン>木炭
○ コークス生成
ニッケル<コバルト<木炭<鉄<モリブデン
図21は、コークス前駆体を転化して非析出等方性凝集物コークス粒子を形成する際の種々の添加剤の有効性を示す。モリブデン含有添加剤を用いた実験は最も多い量の水素を消費したが、コークスの90%以上は基本等方性粒子であった。図22中、実験CF−40からのコークスは基本等方性粒子の連続シートとして表れていた。実験CF−40からのコークスは鉄添加剤を用いた実験FE−1からのコークスより明らかに密に充填されていた(図14〜15)。
【0114】
先に指示したように、反応器壁へのコークスの析出を防止するためには、添加剤はコークス前駆体球体を等方性凝集物に選択的に変換しなければならない。実験CF−40からのコークス中に等方性凝集物が含まれていないことは、反応器バッフル板上への粘着性コークスの析出(図23)の説明を示唆する。一方、鉄ペンタカルボニルを用いた実験での反応器バッフル板(図13)には、粘着性コークスが全くなかった。
【0115】
この実施例は、添加剤を適当に選ぶことにより、コークス生成を防止でき、かつ適当な希釈剤を用いると粘着性コークスの析出を防止できるであろうことを教示する。そのような添加剤は、等方性凝集物の形態のコークス留分を最少限にする。鉄又はコバルト又はニッケル又はこれらの組合せを含む油溶性添加剤が好ましい。
【0116】
【表10】
Figure 0003604414
実施例IX〜XII
これらの実施例は全体として以下の主張を支持する。
【0117】
1. 添加剤分散は分解温度以下で行う必要があり、かつアスファルテン類中に添加剤を均一に分散するために温和な加熱温度における長時間の混合を必要とする。
【0118】
2. 添加剤の分解を引き起こす消化は混合条件下で行う必要がある。さらに、
3. 前記添加剤選択、溶媒の好ましい使用、分散及び消化工程、並びにハイドロクラッキングの間のストリッピング及び混合の組合せは一緒になって、粘着性コークス形成のほとんどない高い525℃転化率を可能にするコロイド状触媒粒子を生成する。
【0119】
換言すると、もし添加剤が、相当な分解が起きる前に分子スケールで十分に分散されていないと、おそらく、相対的に大きい、非コロイド状の、ミクロン以上のサイズの触媒粒子が生成し、粘着性コークスの生成があり、かつ転化率も低いであろう。同様に、もし添加剤の分解が分散を保つための混合なしに起こったら、非コロイド状触媒が生成し、その結果、コークスが生成し、転化率も低いであろう。
【0120】
実施例IX
この実施例(実験TRU101とB3−1に関する)は、添加剤の分解温度より十分低い温度である加熱温度において長時間添加剤を混合することにより適切に分散することが望ましいことを示す。他の点では、混合物が次いでハイドロクラッキング温度に急激に加熱された場合、猛烈な汚れが、ヒーター内又は反応器入口で起こり、閉塞が生じ、この閉塞は、循環系内の圧力の動揺によって特徴付けられる。
【0121】
図25には、これらのテストに用いた系を示す。図26〜28は図25上に示された点で実験TRU101の間に得られた圧力記録を示す。
【0122】
混合及び分散容器(「ミキサー」)にポンプと帰り管とを設け、原料が循環及び混合できるようにした。供給源からの水素は、ミキサーからの生成物を取り出す管に加えた。混合物は加熱器を通して温度をハイドロクラッキング温度に上げた。加熱器生成物に次いでハイドロクラッキング反応器中に導入した。反応器生成物は、ホットセパレーターを通してピッチを生成した。
【0123】
以下に最初の実験(TRU101)に関する条件を示す。
【0124】
Figure 0003604414
ミキサーは初めスタートから17.1時間に135℃で操作した。ミキサー温度は次いで150℃(添加剤の分解温度以下である)に昇温した。スタートから25.9時間後、最初の圧力振動がPT455で観測され、ホットセパレーターへの入口の下流で弱い閉塞が起こったことを示唆した。スタートから85.3時間後にPT320で16.3Mpaへの圧力振動が観測され、PT320とPT340の間で軽微な閉塞が起きたことを示唆した。閉塞を開放するとDP450で圧力振動が観測され、該閉塞が反応器及びホットセパレーターへの下流を通って押し出されたことが示唆された。スタートから99時間後、PT400での圧力が15.2Mpaに振動し、反応器への入口で閉塞が形成されたことを示唆した。スタートから108.9時間後、強い閉塞が反応器入口で形成されたために、PT400及び上流での圧力が21.6Mpaに飛び上がった。
【0125】
これらの結果は、以下の観測結果を与える。
【0126】
閉塞は、分散が135℃で行われたときには問題ではなかったが、150℃では問題となった。さらに
添加剤の分解は、非混合条件下では加熱器中又はその周辺で起こった。このことはパイプを閉塞する大きな鉄粒子の形成を起こさせる。
【0127】
同じ系を実験B3−1にも用いた。この実験に関する条件は以下のとおりである。
【0128】
Figure 0003604414
実験B3−1は225時間続けた。実験TRU101と比べて以下の違いがあった。
【0129】
○ 分散温度が低かった。
【0130】
○ 添加剤濃度が少なからず減少した。
【0131】
○ 反応器温度がやや低かった。
【0132】
実験B3−1の圧力記録を図29〜30に示す。
【0133】
順調で閉塞のない操作が実質的に全てのテスト中観測された。約160時間後にセパレーターの上流の圧力が、閉塞が生じ破れたことで、わずかに約19.0Mpaに振動した。ユニットの閉塞及び汚れは、実験B3−1では実験TRU101より顕著に少なかった。
【0134】
この実験は、分解温度により相当に低い温度での分散及びハイドロクラッキング温度への急速な加熱が望ましいことを示す。
【0135】
実施例X
本実施例は、油中に添加剤を高濃度で添加した場合、及び分散を分解温度を超えた高い温度で実施した場合、良い結果が得られないことをを示す。
【0136】
本テストでは、分散及び分解は第一の部位で一段落で行い、混合生成物はハイドロクラッキングのため別の部位に移送された。移送を容易にするために濃度(Fe4重量%)は第一の部位で形成された。用いた2つの循環系を図31及び32に示す。
【0137】
実験の条件は図面と共に示されている。
【0138】
この系におけるいくつかの実験結果は以下のとおりである。
【0139】
【表11】
Figure 0003604414
生成ピッチからの固体の電子顕微鏡分析によれば、FeSx粒子は典型的には5μmの直径を有していた。
【0140】
ピッチ転化率(57〜68%)は比較的悪く、かつ反応器循環系中にコークスが生成していた。
【0141】
実施例XI
本実施例は、実施例Xの追加であり、かつビチューメンと添加剤とが、予め低温で混合されることなしに分解温度で消化のみさせた場合、混合しながら消化させても良い結果は得られないことを示す。
【0142】
図33はパイロット循環系であり、本実験ではいくつかの条件を用いた。図34はこの実験における圧力記録を示す。
【0143】
本テストにおいての条件は以下のとおりである。
【0144】
○ 供給: アタバスカビチューメン、組成:45%220〜524℃、55%525℃
○ 供給速度: 2.815kg/hr
○ 添加剤: 軽油中に33重量%の鉄ペンタカルボニル
○ 添加速度: 32.9ml/hr
○ 添加剤濃度:525℃留分に対して5000ppm
○ 水素: 34標準リットル/分(4000SCF/BBL)
○ 消化温度: 250℃
○ 反応器条件:450℃、10.2Mpa
反応器を横断する圧力降下は、実験の間に徐々に増加し、33時間後に急激に増加した。循環系は、PT23Aにおける記録圧力が増大して36時間後に操作不能になった。
【0145】
生成ピッチからろ過した物質の試験によれば、鉄スルフィド粒子径は1〜2μであった。
【0146】
実施例XII
本実施例は、適切な分散が添加剤分解温度より十分に低い温度である穏やかな、即ち温和な温度で行われ、かつ分解が混合を伴って行われた場合、良好な転化率とコークスの減少結果が得られることを示す。
【0147】
図35は本実験に用いた循環系及び条件を示す。図36は実験からの種々の記録を示す。
【0148】
本テストでは、ビチューメンと鉄ペンタカルボニルとを羽根車付第1の容器中で約100℃の温度で約30分間混合して添加剤を分散し、次いで羽根車付第2の容器中で約250℃の温度で約1時間混合して、分散しながら分解した。
【0149】
次の表12は別の条件及び実験結果を示す。
【0150】
【表12】
Figure 0003604414
最初の100時間の操作は順調でかつ閉塞も見られなかった。その時点でポンプが故障した。修理の後、反応器を横断する圧力降下に少し動揺が記録されたが、循環系の操作は全く順調であった。ピッチ転化率は、約300時間の実験の間に、84%から92%に徐々に増加した。
【0151】
試験の結果、コロイド状鉄スルフィド粒子の形態のピッチ中に存在すべき添加剤の鉄が示された。
【0152】
実施例XIII
本実施例は、異なる温度においてモリブデンナフタネート(「Mo−naph」)とモリブデンエチルヘキサノエート(「Mo−HEX」)の分解範囲を示すデータを提供する。
【0153】
詳しくは、Mo−naph又はMo−HEXのいずれかを含有するビチューメンサンプルの赤外スペクトルを130℃、200℃及び300℃の温度において一定時間測定した。以下の表に、これらの触媒前駆体の各々の分解パーセントを与えられた時間で消失したそれぞれのスペクトル成分の関数(%)として表した。
【0154】
【表13】
Figure 0003604414
実施例XIV
本実施例は、本発明の方法により生成される触媒粒子はコロイドサイズであることを示す。
【0155】
実験CFE−1で生成したピッチのサンプルをX線回折及びモスバウアー(Moss bauer)分光計で検査した。
【0156】
X線回折試験によりFeSの存在が明らかになった。
【0157】
モスバウアー分析のスペクトルを図24に示す。確認データを以下の表14に記載する。スペクトルにおいてそれぞれのピークの幅が重要である。そのような幅は、典型的には直径が10ナノメーター以下の非常に細かいコロイド状粒子を示す。
【0158】
本テストの前、化学分析ではピッチ中に20重量%以上の鉄スルフィドを示してはいたが、本発明に従って行った実験から得られたピッチのサンプルの顕微鏡試験は、鉄スルフィド粒子についての証拠はなかった。この証拠は、触媒粒子は顕微鏡サイズ以下であることを示す。
【0159】
【表14】
Figure 0003604414
実施例XV〜XIX
これらの実施例は、添加剤又は触媒前駆体としてモリブデンナフタネートを用いた実験に基づく。
【0160】
実験ではビチューメンからの真空塔残油を原料として用いた。原料の性質と組成は以下のとおりである。
【0161】
【表15】
Figure 0003604414
報告した実験で用いた循環系は、図25のものである。モリブデンナフタネートを、モリブデン300ppmとなるように原料に添加した。原料は、撹拌し、実験前に200℃で3時間ループ管をポンプで循環された。テストは12〜15時間行った。
【0162】
実施例XV
本実施例は、固型コークスの生成が最少で高いアスファルテン転化率が、添加剤としてモリブデンナフタネートを用いて本発明を実施したときに得られることを示す。
【0163】
コールド・レーク(Cold Lake) 真空残油のアスファルテンに富んだ供給原料(IBPが430℃以上)を0.01mのサージングタンクに充填した。
【0164】
モリブデンナフタネートをモリブデンが300ppmになるように、攪拌器と循環ポンプを備えた上記タンクに添加し、200℃で窒素雰囲気下で混合して均一混合物を形成した。この混合物は、プロセスヒーターを介して反応器中にポンプで導入した。温度は、プロセスヒーター中で455℃に上昇させた。水素は、プロセスヒーターの入口で混合物に添加した。水素は、10,000〜12,000SCF/BBLの速度で、かつ2000psigの圧力で供給した。プロセスヒーターは、ハイドロクラッキング温度のスズに浸漬した内径(I.D.)2.9mm、長さ6100mmものであった。
【0165】
ハイドロクラッキング反応器の容量は669cmであった。それは、内径(I.D.)25mm、高さ1370mmのステンレス鋼製円筒であった。
【0166】
反応器操作の条件は以下のとおりである。
【0167】
/液体の容量流れ=10,000SCF/BBL
液体ペクレットNo.=約0.25
ガスペクレットNo.=約6
(これらのペクレットNo.はXe133 及びI131 を用いたトレーサー試験から決定した。)
LHSVは0.4〜1.0h−1であった。反応器が定常操作条件に達するのに通常10〜12時間を要した。ハイドロクラッキングは455℃の温度かつ2000psigの圧力で行った。ガスと液体の混合物を含む反応器流出液は、ガスと液体とを分離するホットセパレーターに送られた。
【0168】
表16は本方法の典型的結果を示す。
【0169】
【表16】
Figure 0003604414
上記ハイドロクラッキングテストは、表15に記載されたコールド・レーク真空残油について行われ、前駆体濃度は、原料基準で300ppmのMoであった。各テストの後、実験系の全てのユニットは開けられ、検査されてコークス及び他の汚れのないことが確認された。
【0170】
Moを用いた実験は原料とてVTBを用いたにもかかわらず溶媒なしで良好に行えたことは注目すべきである。
【0171】
実施例XVI
本実施例は、実施例XVの触媒がコロイド状であったことを示す。
【0172】
ハイドロクラッキング残油をメチレンクロライドに分散し、混合物をゲル透過カラムに注入した。モリブデン含有成分は、ポリスチレンにより校正したこのゲル透過カラムに関して400から3000の明白な分子量範囲を有することがわかった。この範囲は、0.002ミクロン以上で0.01ミクロン以下の直径のコロイド状粒子に相当する。
【0173】
実施例XVII
本実施例は、触媒が前駆体とビチューメン残油供給原料のアスファルテン留分との選択的化合の効果について示す。
【0174】
表17は、1つは触媒を用い、1つは触媒を用いない2つのテストのデータを示す。これらのテストは、特に、アスファルテン転化率及びコークス収率の相違を実証した。2つの実験についてのピッチ転化率は類似していたが、アスファルテン転化率は約2倍異なり、触媒はアスファルテンを選択的に転化した。
【0175】
【表17】
Figure 0003604414
選択的アスファルテン転化率とコークス抑制に対する触媒前駆体の効果の追加の証拠は、表18に示され、2つの+525℃ハイドロクラッキング残油(ピッチ)組成を比較した。
【0176】
【表18】
Figure 0003604414
ピッチIは、モリブデンアフタネート触媒前駆体を含むテストから得られた。ピッチIIは、モリブデンアフタネート触媒前駆体を含まないテストから得られた。
【0177】
図38は、アスファルテン転化率は、42〜99%の広範囲のピッチ転化率について触媒の存在によって有利になったことを示す。触媒の存在下ではプロセスユニットは、清潔かつコークスが無い状態に保たれた。触媒の不存在下では、プロセスユニットは、コークスによって汚れた。
【0178】
【表19】
Figure 0003604414
実施例XIX
本実施例は、触媒前駆体、モリブデンナフタネートがビチューメン残油の不存在又は存在下約300℃以上の温度で分解することを示す。
【0179】
図37のa及びbは、250℃以下の温度で安定であることを示す。図37のcは、触媒前駆体は、300℃の温度で徐々に分解とポリマー化が始まることを示す。
【0180】
図37のd及びeは、ビチューメン残油に溶解した触媒前駆体は、250℃以下の温度で安定であることを示す。図37のfは、ビチューメンに溶解した触媒前駆体は、300℃の温度で徐々に分解を始めたことを示す。
【0181】
触媒前駆体を350℃でビチューメン残油に注入することにより、モリブデン含有コークスを生じた。
【0182】
実施例XX
本発明の好ましい態様に従って(反応器生成物を処理する)、ホットセパレーターを離れた重質蒸留物とピッチの混合物を蒸留して、ピッチを生成した。このピッチの一部を反応器に循環した。
【0183】
このようにして以下のことを遂行した。
【0184】
(1)軽質分のストリッピングの速度は、水素フラックスの増加なしに増大し、循環流から軽質分は徐去された。これにより、コークス生成と触媒消費が減
少する。
【0185】
(2)循環流中のコロイド状の活性触媒は、反応器中に蓄積し、循環しない場合に比べて、より高い定常状態濃度が得られる。これにより循環しない場合に比べて触媒の消費は典型的には50%減少する。
【0186】
(3)ピッチの滞留時間は選択的に増加して、それにより全液体収率は増加し、操作の安定性も向上する。
【0187】
さらに、少量の新しい原料をこの循環流に加えると、それにより、添加剤混合供給原料と混合する前にこの流れの混合と冷却が加速される。
【0188】
本実施例はこれらの特徴の実施の利点を示す。
【0189】
特に、図39〜41は、以下に説明する3段階テスト実験(R2−1)に用いた循環系と条件を示す。この実験は全部で490時間行った。
【0190】
実験R2−1の一般条件は以下のとおりである。
【0191】
原料:200〜360℃軽油中に分散した150ppmのモリブデンエチ
ルヘキサノエートを含有するコールド・レーク真空残油
混合:窒素雰囲気下105℃で少なくとも25時間の循環と混合を、原料
を工程へ送る前に行った。
【0192】
ハイドロクラッキング条件:
圧力 13.6Mpa
温度 約450℃
流 約15,000scf/バレル
蒸留:ASTM P−1160蒸留に従って行った。
【0193】
第一の段階(96時間の操作)の間は、図39に示すように、「1回通し」ベース、即ちピッチ循環なしにテストを行った。第2の段階では、原料の15重量%の非転化のピッチを反応器に循環した。この第2の段階の工程は、図40に示され、390時間続けた。非転化ピッチの循環は新しい原料ピッチの転化率を90%(第1の段階)を98%(第2の段階)に向上させた。
【0194】
実験B3−1(実施例IX)と比較して、実験R2−1では、顕著な閉塞や圧力振動は見られなかった。
【0195】
このことは、図42及び43の圧力記録に示されている。
【0196】
しかるに、循環用非転化ピッチの回収のためのホットセパレーターの生成の蒸留の間に、蒸留ポット中で(凝集物に似た)ピッチの塊りが生じた。これらの塊りは、除去が困難であり、蒸留容器中に強固に付着した。
【0197】
この塊りは、添加剤により形成したモリブデンスルフィドと非転化アスファルテンを含むことが分かった。150時間続けた実験であるこのテストの第3の段階では、新しい原料の一部を、蒸留容器に導入する前にホットセパレーターの生成物に添加した。この装置は図41に示す。さらに、この第3の段階では、モリブデンへキサノエート濃度は150ppm(金属)であった。
【0198】
第2の段階では、3164gのホットセパレーター生成物が89.4gの塊状固体と28.7gの蒸留ポットに強固に付着した残渣を生成したことが分かった。これは注入量の4.1%に相当した。
【0199】
第3の段階では、3200.1gのホットセパレーター生成物と601.5gの新しいコールド・レーク真空残油とが塊りは生じず、かつ蒸留ポットに付着した、たった6.3gの残渣を生成した。これはホットセパレーター生成物の0.2%に相当した。
【0200】
結論としてこのテストにより以下のことが得られた。
【0201】
○ この方法の条件により、閉塞及び汚れ無しに490時間操作することができた。
【0202】
○ 非転化ピッチの循環によりピッチ転化率が著しく増加した。
【0203】
○ ピッチ分離用の蒸留装置に新しい原料の一部を添加すると、蒸留工程におけるアスファルテンが減少した。換言すると、ホット循環ピッチへの新しい
原料の添加は、反応器への原料流への分散を加速した。
【0204】
本テストの終わりに、反応器とホットセパレーターは開放し、全てのユニットの表面が清潔かつ汚れが無いことが観察された。反応器から捕集された液体はろ過された。得られた固体は顕微鏡サイズの凝集物からなる細かい粉末であった。この得られた固体は、図44に示す。
【0205】
【図面の簡単な説明】
【図1】等方性球体(s)及び基本等方性粒子(b)の特徴(粒子構造)を示す図面に代わる写真(倍率1650×)。
【図2】異方性球体(s)及び基本異方性粒子(b)の特徴(粒子構造)を示す図面に代わる写真(倍率1650×)。
【図3】異方性固体(a)と鉄スルフィド粒子(s)を伴った等方性凝集物(g)の特徴(粒子構造)を示す図面に代わる写真(倍率1650×)。
ここで鉄スルフィド粒子は原料から生成した。顕微鏡で検討されたコークス試料は鉄添加剤を用いない熱試験により生成した(図17参照)。
【図4】異方性凝集物(a)、異方性微細モザイク(f)と異方性粗モザイク(c)の特徴(粒子構造)を示す図面に代わる写真(倍率1650×)。
【図5】より小さい異方性球体(c)の合体により成長した異方性コークス粒子(粒子構造)を示す図面に代わる写真(倍率1650×)。
【図6】より小さい等方性球体(s)の合体により成長した等方性コークス粒子(粒子構造)を示す図面に代わる写真(倍率1650×)。
【図7】実施例I(希釈剤B)に記載した実験CF−30の後の反応器のバッフル板及びコークス析出物の図面に代わる写真(表2)。
【図8】実施例I(希釈剤A)に記載した実験CF−9の後の反応器のバッフル板及びコークス析出物の図面に代わる写真(表2)。
【図9】実施例I(希釈剤C)に記載した実験CF−31の後の反応器のバッフル板及びコークス析出物の図面に代わる写真(表2)。
【図10】実験CF−9、CF−31及びCF−30のコークス組成を示す棒グラフ。
【図11】実施例IIに記載した実験CF−A3の後の反応器のバッフル板及びコークス析出物の図面に代わる写真(表3)。
【図12】実施例IIIに記載した実験CF−A3とFE−1のコークス組成を示す棒グラフ。
【図13】実験FE−1の後の反応器のバッフル板の図面に代わる写真。
【図14】鉄スルフィドと化合した最も等方性の凝集物(A)である実験FE−1からのコークス粒子(粒子構造)図面に代わる写真。等方性球体(s)は凝集物から採集した。
【図15】鉄誘導体によって基本等方性粒子への成長が効果的に防止された等方性粒子(s)を示す、実験FE−1からのコークス粒子(粒子構造)図面に代わる写真。
【図16】実施例IVで記載した実験CF−38の後の反応器バッフル板の図面に代わる写真。
【図17】実施例Vでの窒素流速に対するコークス生成をプロットした図。
【図18】実施例Vの相図である。
【図19】実施例VIIIで記載した異なる添加剤に関する実験の圧力変化をプロットした図。
【図20】実施例VIIIで記載した種々の実験についての消費水素を示す棒グラフ。
【図21】実施例VIIIで記載した番号の実験についてのコークス生成を示す棒グラフ。
【図22】基本等方性粒子(B)の最も連続するシートを示す実験CF−40からのコークス(粒子構造)図面に代わる写真(倍率1650×、実施例VIII参照)。
【図23】実験CF−40の後の反応器バッフル板及びコークス析出物の図面に代わる写真(A)、及び実験CF−41の後の反応器バッフル板及びコークス析出物の図面に代わる写真(B)
【図24】本発明に従って生成した触媒のモスバウアー顕微鏡分析により得られたプロットを示す図(実施例III参照(表4))。
【図25】実施例IXで記載した実験の実施に用いたパイロットプラントの模式図(条件:原料と触媒前駆体(モリブデンエチルヘキサノエート溶液)をテストのスタート前24時間以上135〜150℃の温度で混合及び循環させた)。
【図26】実施例IXの実験TRU101の間に反応器とセパレーターの間のPT455で記録された圧力変化を示す図。
【図27】実施例IXの実験TRU101の間の反応器を横断するDP450での差圧変化を示す図。
【図28】実施例IXの実験TRU101の間に反応器入口のPT400において記録された圧力変化を示す図。
【図29】実施例IXの実験B3−1の間の反応器を横断するDP450での差圧変化を示す図。
【図30】実施例IXの実験B3−1の間に、循環系に沿った異なるポイント(PT340、PT400、PT455、PT510)における圧力変化を示す図。
【図31】実施例Xで述べた実験の実施に用いたパイロットプラントの一部の模式図(記載された条件は、ビチューメン中でFe(Co)を分解させることにより、ビチューメンの鉄濃縮物を調製するために用いたもの)。
【図32】実施例Xで述べた実験の実施に用いたパイロットプラントの一部の模式図(記載された条件は、Fe(CO)濃縮物の効果のテストに用いたもの)。
【図33】実施例XIで実施した実験の実施に用いたパイロットプラントの模式図。
【図34】実施例XIで実験についての圧力記録を示す図。
【図35】実施例XIIで述べた実験の実施に用いたパイロットプラントの模式図(記載された条件で行った)。
【図36】実施例XIIについて用いたプラントの反応器を横断する差圧、ヒーター中の圧力及び消化器温度の変化を示す図。
【図37】実施例XIXにおける混合工程での温度の変化の効果を示す一連の((a)〜(f))のIRスペクトル。
【図38】実施例XVIIにおける42と99%の間のピッチ転化率を与える実験についてのアスファルテン転化率とピッチ転化率との関係を示す図。
【図39】実施例XXの実験R2−1の第1段階において用いた1回通しパイロットプラントの模式図(条件:原料と触媒前駆体(モリブデンエチルヘキサノエート溶液)をテストのスタート前24時間以上、110℃未満の温度で混合及び循環させた)。
【図40】実験R2−1の第2の段階で実施したピッチの循環を示す、図39パイロットプラントを変形したものの模式図(条件:原料と触媒前駆体(モリブデンエチルヘキサノエート溶液)をテストのスタート前24時間以上、110℃未満の温度で混合及び循環させた)。
【図41】実験R2−1の第3の段階で実施したピッチの循環と原料の添加を示す、図40のパイロットプラントをさらに変形したものの模式図(条件:原料と触媒前駆体(モリブデンエチルヘキサノエート溶液)をテストのスタート前24時間以上、110℃未満の温度で混合及び循環させた)。
【図42】実験R2−1の間に反応器を横断する差圧変化を示す図。
【図43】実験R2−1の間にパイロットプラントに沿った異なるポイント(PT400、PT455、PT510)における圧力変化を示す図。
【図44】中央部に多数の粒子を取り込んだ外側の成分の融合又は合体の状態において実験R2−1から得た粒子(粒子構造)を示す図面に代わる写真(共焦顕微鏡写真。高反射率のサブミクロンサイズの無機成分が、粒子の多数の領域で明らかに判別できる。(反射モード、647nm、油浸漬、2500×)。[0001]
[Industrial applications]
The present invention is an improved method of reducing coke formation in hydrocracking of heavy oils, comprising the oil, a solvent for asphaltenes, and an oil-soluble metal compound, which interferes with coalescence of the coke precursor and provides an in-situ ( The mixture of (in situ) forming the catalyst particles) is heated and mixed at a mild temperature in the pretreatment, then introduced into the reactor and subjected to hydrocracking using a hydrogen-rich stream for mixing and efficient lightening. A method for ensuring minute stripping.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention was originally developed for the hydrocracking of heavy hydrocarbon feedstocks having a high content of asphaltenes and sulfur. More specifically, the feedstock tested was vacuum tower resid (VTB) produced by the distillation of bitumen. The present invention is not limited to such a feedstock application, but will be described below with particular reference to highlighting the problems that need to be solved.
[0003]
Bitumen contains a relatively high proportion of asphaltenes. When bitumen or its vacuum tower resid is hydrocracked, asphaltenes form a coke precursor from which a sticky solid coke is formed. This coke deposits and adheres to the surfaces of the reactor and downstream equipment. In addition, the conversion of the feedstock to useful products is reduced as a portion of the feedstock is consumed in the production of coke.
[0004]
Applicant is Alberta Government Research Agency, which has been tasked with promoting improvements in the reforming of bitumen and other heavy oils.
[0005]
Applicants have recognized the limitations of conversion and have initiated a research project to address the problems posed by coke deposition and to investigate coke formation mechanisms and find improvements that could be economically applied. .
[0006]
The method was obtained as a result of this study. This work involved a refinement of the concept and experimental findings, which together provided a method characterized by reduced sticky coke deposition and reduced coke formation with high efficiency.
[0007]
Relevant prior art found in the search and procedure of the parent application of the present application is shown below.
[0008]
U.S. Pat. No. 4,294,686 (Fisher et al.) Discloses that when a liquid hydrogen donor oil is used with hydrogenation for the hydrocracking of bitumen vacuum tower resid, coke deposition is stated to be eliminated. I teach you that.
[0009]
Thus, Applicants and the Applicant have jointly conducted a large scale hydrocracking of bitumen resid using the liquid hydrogen donor method. This test faced a serious coke generation problem. According to it, a hydrocracked high asphaltene-containing feed such as bitumen resid requires more than the presence of a liquid hydrogen donor oil alone.
[0010]
U.S. Pat. No. 4,455,218 (Dimock et al.)2(CO) as an in-situ generated catalyst source for hydrocracking of heavy oils in the presence of5Teach the use of
[0011]
U.S. Pat. No. 4,485,004 (Fisher et al.) Teaches the hydrocracking of heavy oils in the presence of hydrogen, a hydrogen donor material and a catalyst comprising Ni or Co particles on alumina.
[0012]
U.S. Pat. No. 4,134,825 (Bielden et al.) Discloses an in situ solid non-colloidal catalyst in heavy oils using trace amounts of Fe added in the form of an oil-soluble compound such as iron carbonyl. Teach the formation. This metal compound is added to the oil and heated to 325-415 [deg.] C. while contacting with hydrogen to convert it to a solid, non-colloidal catalyst. This catalyst is then used in the hydrocracking of the oil, which states that coke formation is prevented.
[0013]
U.S. Pat. No. 4,592,827 (Gallerson et al.) Injects an oil-soluble catalyst precursor Mo compound and water into a stream of heavy oil traveling to a heater in which the mixture is heated from 230.degree. The Mo compound is heated to a temperature of ° C. to decompose the Mo compound. The heater product is then introduced into a hydrocracking reactor.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In one aspect of the work underlying the present invention, coke was prepared by hydrocracking a mixture of diluent and bitumen vacuum tower resid (VTB), and the coke composition was examined microscopically. As a result, it was found that different types of isotropic and anisotropic zabmicron and micron-sized spheroids were present in the process of converting the coke precursor to sticky solid coke. Several figures attached to this specification show these various spheroids and are labeled as follows.
[0015]
Isotropic sphere (Figures 1 and 6)
Basic isotropic particles (Fig. 1)
Isotropic aggregate (Fig. 3)
Anisotropic sphere (Figures 2 and 5)
Basic anisotropic particles (Fig. 2)
Anisotropic fine mosaic particles (Fig. 4)
Anisotropic coarse mosaic particles (Fig. 4) and
Anisotropic aggregate (Fig. 4)
Further, the following has been found by experiments.
[0016]
The conversion of coke precursor to coke involves the process of coalescing fine isotropic particles into larger particles (FIGS. 5 and 6) and
If the coalescence process is hampered by a major portion of the precursor remaining in the isotropic and anisotropic agglomeration state, the deposition of stickies and solid coke is significantly reduced and virtually eliminated.
[0017]
These observations indicate that the coalescence process is inhibited, and that if coke is present, it is desirable to reach an end goal that will predominantly exist in the form of aggregate species, preferably in an isotropic state. The search and identification of suitable additives to assist were made.
[0018]
A sufficiently dispersed and oil-soluble metal compound can react in situ with the sulfur content of the bitumen VTB to prevent the colloid particles from trapping the precursor spheroids on the surface and preventing the spheroids from coalescing. It was speculated that it could be used to produce colloidal catalyst particles with wax wetting properties. Further, it was speculated that a suitable diluent could be beneficially used to assist in dispersing this additive and solubilizing the precursor spheroids.
[0019]
Oil-soluble Mo, Fe, Ni, or Co compound additives such as iron pentacarbonyl or molybdenum 2-ethylhexanoate, which are degradable at the hydrocracking temperature and form particles that are hydrocracking catalysts in that case At a temperature of 50 to 300 ° C., preferably 80 to 190 ° C. and at a mild heating temperature below the decomposition temperature of the additive, resulting in a substantially uniform dispersion of the additive in the oil and Mixing for a time sufficient to ensure compounding with asphaltenes, and
It was experimentally found that if the resulting mixture was heated to the hydrocracking temperature and reacted in the reactor, the mechanism assumed above would occur.
[0020]
Otherwise, the incorporation of additives into the hydrocracked reaction mixture has the desired effect of reducing sticky solid coke deposition. However, the additives are sufficiently dispersed by the method described above. Testing of the cooled solid sample after hydrocracking indicated that the major part of the coke formed under these conditions was in the form of isotropic aggregates. It is believed that at the reaction temperature, this coke will take the form of fine spheroids of coke precursor. Chemical analysis of this sample coke indicated that a large amount of the added metal sulfide was combined with the coke and that most metal sulfides were colloidal, typically less than 0.1 nanometer in diameter. .
[0021]
In short, according to the present invention, the oil-soluble and decomposable metal compound as described above is first sufficiently mixed with heavy oil at a mild heating temperature, preferably using a diluent, to be combined with asphaltenes. It is believed that when the mixture is then brought to the hydrocracking temperature, colloidal metal sulfide particles are formed and accumulate on the surface of coke precursors or spheroids, inhibiting their coalescence. Upon completion of the hydrocracking, it is found that the coke precursor has largely changed to isotropic aggregates. In addition, it is also found that the deposition of sticky solid coke is significantly reduced.
[0022]
The experiments that follow show that:
[0023]
Additives are added to the oil at the reactor inlet or at a preheater immediately upstream of the reactor, and if prolonged mixing at a moderate temperature is not carried out, hydrocracking can be contaminated with coke. Be characterized.
[0024]
If mixing is performed for a long time, but is higher than the decomposition temperature of the additive, the resulting catalyst particles are relatively large (eg, 5 microns to 4 mm) and non-colloidal, in which case coke fouling To happen.
[0025]
If the oil used is bitumen, the bitumen usually contains sufficient solvent for asphaltenes and no addition of diluents or solvents is required.
[0026]
Preferred steps include the following steps.
[0027]
Mixing the oil, additives and preferably the asphaltenes solvent at a temperature in the range of 80-190C and below the decomposition temperature of the additives, for a time sufficient to uniformly disperse the dispersant;
Digesting at a heating temperature above the additive decomposition temperature and below the hydrocracking temperature while maintaining good dispersion while mixing the products; and
The mixture is heated to the hydrocracking temperature and it is introduced into the reactor.
[0028]
Testing whether the dispersion and digestion steps were performed properly for a sufficient amount of time and with sufficient agitation and at the appropriate temperature is confirmed by the conversion of the additive to colloidal sized catalytic metal sulfide particles. .
[0029]
The term "decomposition temperature" as used herein means the temperature at which less than about 10% by weight of an additive decomposes during the dispersion process.
[0030]
For the second method studied, it is well known that asphaltenes precipitate upon the addition of pentane. In view of this known fact, applicants considered emphasizing the removal of light during hydrocracking to determine the effect on coke formation. The experiment started by first determining the effect of stripping the light (boiling point (BP) <220 ° C) from the hydrocracking zone. Experiments have shown that coke formation was reduced when consistently removing light components during hydrocracking. In order to improve this point, it appeared desirable to mix the mixture during hydrocracking. Mixing also maintains the dispersion of the metal component of the additive.
[0031]
To further discuss the foregoing, it was considered that coke formation was associated with phase separation. It was speculated that the coke formation process proceeded quickly and quantitatively when the coke precursor was enriched in individual phases. In order to prevent this, it would be desirable to remove light components and reduce phase separation.
[0032]
Accordingly, a second preferred embodiment of the present invention uses a tubular reactor, preferably substantially free of packing, enriching the flow of hydrogen in the reactor, and occupying the entire length and width of the reaction zone. Adjusted to mix until. The abundant hydrogen stream serves to remove (strip) light from the region. Preferably, the mixing and removal is such that the flow of hydrogen is in the range of 8,000 to 20,000 SCF / BBL and is sufficient to achieve the following Pecklet Number (PN) in the reaction chamber: Done by
[0033]
liquid:
Axis P. N. = Less than 2.0, preferably less than 1.0, more preferably less than 0.01
gas:
Axis P. N. = Greater than 3.0, preferably greater than 5.0
As another method of reducing phase separation, a diluent to solubilize asphaltenes was added to the reaction mixture. The diluent (or solvent) has a B.I. of about 220-504 ° C, preferably 220-360 ° C. P. Was a hydrocarbon fraction having Solvents that have been successfully used are described by Jean Bichard, "Oil Sands Composition and Behaviour" (1987) pp. 2-30, Alberta Oil Sands. It had a high cot θ value as defined by the Alberta Oil Sands Technology and Research Authority (Edmont, Alberta, Canada).
[0034]
Preferred diluents included aromatic or cycloaliphatic but not aliphatic cyclic components. For example, n-hexane is not a good diluent, but cyclohexane, decalin and benzene are good diluents, the last being preferred. However, in the hydrocracker, less expensive than these diluents are the heavy aromatic fraction of hydrocracker gas oil at 220 ° C. to 360 ° C. or a similar fraction of unstabilized coke gas oil.
[0035]
The additive additionally serves usefully as a liquid hydrogen donor and, in combination with the formed colloidal metal sulfide (having catalytic properties) and abundant hydrogen, has a high boiling point (eg, 504 ° C.). It was desired to create conditions that favor high conversions of fractions and low coke precipitation. The experimental results show that the combination of diluent addition, addition of well-dispersed additives and removal of light components by hydrogen, when performed with respect to hydrocracking of heavy oils containing asphaltenes and sulfur, is substantially tacky. A particularly high conversion of high-boiling hydrocarbons was achieved without the precipitation of volatile coke. Experiments have shown significant coke deposition when the diluent is removed from the combination, or when the diluent is not a good solvent for asphaltenes, or when light components are not sufficiently removed. However, it should be understood that the addition of diluent is merely a preferred feature.
[0036]
In essence, the dispersion is, therefore, a process in which the mixture of heavy oil, additive and diluent is separated by continuous flow, means such as a stirred tank mixer, in a separate step prior to decomposition of the additive or heating to the hydrocracking temperature. Mixing (provided that the mixture is in the range of 50-300 ° C., preferably 80-190 ° C. and is kept at a temperature below the temperature at which the additives decompose significantly, and the residence time is such that the additives are substantially mixed in the mixture. Sufficient to ensure uniform distribution). For this mixing, the use of two or more continuous streams or continuous stirred tank reactors is also preferred.
[0037]
In a broad sense, one aspect of the present invention is a method for producing a heavy hydrocarbon feedstock for hydrocracking, comprising asphaltenes and sulfur, wherein the feedstock and the oil-soluble metal compound additive are treated at 50 ° C. To produce a product mixture by mixing at a temperature in the range of from about 300 ° C. and below the decomposition temperature of the additive, wherein the additive is selected from the group consisting of molybdenum, iron, nickel and cobalt compound additives. Wherein the additive decomposes when heated to a hydrocracking temperature, and reacts with sulfur in the feed to form metal sulfide particles that are a catalyst for hydrocracking; The metal sulfide particles formed by hydrocracking for a sufficient time to disperse the particles sufficiently to have a colloidal size. Including that.
[0038]
In another broad aspect, the invention is a method of hydrocracking a heavy hydrocarbon feedstock containing asphaltenes and sulfur, wherein the feedstock and the oil-soluble metal compound additive are treated at 50 ° C to 300 ° C. C. and mixed at a temperature lower than the decomposition temperature of the additive to prepare a product mixture, wherein the additive is selected from the group consisting of molybdenum, iron, nickel and cobalt compound additives. The additive decomposes when heated to a hydrocracking temperature, and reacts with sulfur in the feed to form metal sulfide particles that are a catalyst for hydrocracking; The metal sulfide particles formed by hydrocracking for a period of time sufficient to be dispersed into colloidal particles Then further heating the product mixture to the hydrocracking temperature, introducing the heated product mixture into the chamber of a hydrocracking reactor, temporarily holding the heated product mixture in the chamber, Continuously pass sufficient hydrogen to maintain mixing of chamber contents and stripping of light ends substantially across the width and length of the article, and unreacted hydrogen and Removing any remaining light from the chamber to produce a pitch-containing product comprising colloidal metal sulfide.
[0039]
In still another preferred embodiment of the present invention, the pitch is circulated from a downstream hot separator to the reactor to improve conversion. In a more preferred embodiment, the separator product comprising the heavy fraction and the pitch is distilled and the pitch is separately recovered, in which connection new feed is added to the separator stream entering the still, and the asphaltenes from the pitch are removed. Reduce separation. The addition of fresh oil is effective to reduce or prevent the formation of sticky asphaltenes that would otherwise appear in the still.
[0040]
In a preferred embodiment, the present invention involves the following units and conditions in a hydrocracking operation, see FIG.
[0041]
○ Thermal hydrocracker:
Operating temperature: 430-460 ° C, preferably 450-455 ° C;
Operating pressure: 1500-3000 psig, preferably about 2000 psig;
○ High pressure hot separator:
Operating temperature: about 350 ° C or higher;
Operating pressure: reactor pressure;
O Add 5-15% of new feedstock (heavy oil) to downstream from hot separator;
○ Low pressure hot separator:
Operating temperature: below the temperature of the hot separator;
Operating pressure: 100-500 psig;
○ Circulation of the 0-95% pitch from the low pressure hot separator to the reactor
[Description of preferred embodiments]
The feed to the process is a heavy oil. The term is meant to include derived oils from coal-petroleum co-processes, bitumen, and crude resids containing asphaltenes and sulfur. A typical feedstock may be derived vacuum tower resid from Athabasca bitumen.
[0042]
This feed is mixed with a catalyst precursor additive and preferably a hydrocarbon solvent for asphaltenes.
[0043]
This additive decomposes at the hydrocracking temperature and reacts with the sulfur in the oil to form in situ metal sulfide particles that are hydrocracking catalysts and interfere with coalescing of the coke precursor. It is an oil-soluble metal compound which has been improved. The metal can be selected from the group consisting of Fe, Ni, Co and Mo. Preferred compounds are iron pentacarbonyl and molybdenum 2-ethylhexanoate.
[0044]
The hydrocarbon solvent for asphaltenes preferably has a boiling point in the range of 220 ° C. to 504 ° C., preferably 220 ° C. to 360 ° C., and is described by Jean Bichard in “Oil Sands Composition and It is a circulating stream, preferably having a high value of the cot value θ, as defined in Oil Sands Composition and Behaviour.
[0045]
The amount of the additive ranges from 0.0001 to 5% by weight based on the weight of the raw material. Preferably we use about 0.002-0.5% by weight. The particular preferred compounds we use are typically:
[0046]
Molybdenum 2-ethylhexanoate 0.01% by weight
Molybdenum naphthalate 0.007% by weight
Iron pentacarbonyl 0.05% by weight
With respect to solvents for asphaltenes, some raw materials (eg crude atabasca bitumen) may already contain enough solvent so that no additional solvent is required. However, if solvent addition is required, the preferred weight ratio of solvent to raw material is in the range of 1:10 to 3: 1, preferably 1: 4 to 1: 1.
[0047]
Mixing can be performed in a continuous flow, heated, stirred tank mixer, or by transferring the mixture from a tank via a preheater and then returning to the tank. In any case, the mixing is performed according to the following conditions.
[0048]
Mixing temperature: a temperature within the range of 50-300 ° C., preferably 80-190 ° C., and at which less than about 10% by weight of the additives decompose during this mixing step;
Residence time: a time sufficient to ensure that the additive is substantially uniformly dispersed in the oil and substantially compounded with the asphaltenes at the molecular level.
[0049]
The method focuses on the use of iron pentacarbonyl and molybdenum 2-ethylhexanoate as preferred additives.
[0050]
In the case of iron pentacarbonyl, relatively large amounts need to be used to achieve satisfactory conversions. However, excessive use tends to form iron products which accumulate in the piping and cause blockage and pressure fluctuations. For proper use of iron pentacarbonyl, first disperse the additives in the oil at a mild temperature by mixing and then in the high-temperature digestion process under mixed conditions again to maintain the dispersion of the catalyst precursor It was found that it was desirable to do.
[0051]
Typically, iron pentacarbonyl as an additive and 504 ° C. as an oil+When bitumen vacuum tower bottoms are used, the following conditions are used.
[0052]
Additive amount: 250ppm (oil standard)
Solvent: 200-504 ° C bitumen fraction
Solvent / oil ratio: 1: 1.2
Dispersion time: 20 minutes
Dispersion temperature: 110 ° C
Dispersion container: 1 liter tank with impeller rotating at 800 rpm
Digestion time: 60 minutes
Digestion temperature: 250 ° C
Digestion container: 3.8 liter tank with impeller rotating at 1000 rpm
Typically, molybdenum 2-ethylhexanoate as an additive and 430 ° C. as an oil+The following conditions using bitumen vacuum tower bottoms are used.
[0053]
Additive amount: 150ppm
Solvent: 430-524 ° C distillate
Solvent / oil ratio: 1: 2
Dispersion time: 24 hours
Dispersion temperature: 100 ° C
Dispersion container: 75 liters
Digestion time: 60 seconds
Digestion: None
The mixture is then rapidly heated to about 450C to 455C and introduced into the hydrocracking reactor. In the reactor, the above-mentioned Peclet No. Hydrogen is supplied at a rate sufficient to satisfy the values and to ensure that mixing of the reactor charge occurs and that light or volatiles are removed from the charge.
[0054]
As an example, the following conditions were typically used for hydrocracking a mixture produced by a pilot plant using the mixing process described above.
[0055]
Reactor dimensions: Length 220.98 cm (87 inches) x diameter 4.50 cm (1.77 inches)
Reactor pressure: 1500 psig
Reactor temperature: 455 ° C
H2Speed: 68 l / min
Mixing speed: 2405 g / hr
Distillate flow rate: 1082 g / hr
Pitch flow rate: 1322 g / hr
[The conversion was determined by the following formula.
[0056]
100% (inflow 524 ° C+Distillate outflow 524 ° C+Distillate) / (inflow 524 ° C+Fraction)
However, 524 ° C+The fraction does not contain inorganic substances but contains coke. ]
Fe (CO)5In the case of experiments with additives, the pilot plant results under the above typical conditions show a typical 524 ° C.+The conversion of the fraction was 90%. The pitch was analyzed to contain colloidal iron sulfide. Coke production was about 1%.
[0057]
For experiments using molybdenum 2-ethylhexanoate, pilot plant results based on the above typical conditions show typical 524 ° C+The conversion of the fraction was 90%. The pitch contained colloidal iron sulfide. The coke production was about 0.3%.
[0058]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on examples and experimentally obtained data.
[0059]
Examples I to V
The following Examples IV are described to illustrate some of the features that were studied in the early stages of the method.
[0060]
All tests in Examples IV were performed in a 1 liter stirred autoclave with baffle plates. The packing is made up of Athabasca vacuum tower residue (504 ° C+), Solvents (or "diluents") and additives (if used) were introduced into the autoclave. The autoclave was sealed, evacuated and heated to 430 ° C. under pressure with nitrogen or hydrogen. The reactor was stirred at 800 rpm and reacted at a reaction temperature of 430 ° C. for 105 minutes.
[0061]
The properties of Athabasca vacuum tower residue (VTB) are as follows.
[0062]
Figure 0003604414
Table 1 below shows the composition (% by weight) of the diluent used during the experimental procedure.
[0063]
It is noted that according to the relative contents of the fused dicycloparaffins and the benzenecycloparaffins, diluent B has the highest hydrogen donating capacity and diluent C has the lowest capacity.
[0064]
[Table 1]
Figure 0003604414
Example I
This example describes the effect of different diluents. The autoclave contains 109 g of bitumen and 220 g of diluent A, B or C. A nitrogen overpressure of 0.55 MPa was applied and the contents were thermally cracked at 430 ° C. for 105 minutes.
[0065]
The test results are shown in Table 2. The reactor was opened and the coke deposited on the baffle plates of experiments CF-30, CF-9 and CF-31 are shown in FIGS. 7, 8 and 9, respectively.
[0066]
It is noted that although experiment CF-31 produced more coke than experiment CF-9, this coke was most easily removed from the baffle plate and reactor surface. In addition, experiment CF-31 produced about twice as much coke as CF-30, but this coke was most easily removed. The surfaces of the reactor and baffle plate of Experiment CF-31 were the least soiled.
[0067]
Coke from the three experiments was examined under a microscope and the results are shown in FIG. If the agglomerate concentration (which was anisotropic) was relatively high (Experiment CF-31), the coke deposition and sticking was the weakest, despite the fact that diluent C had the lowest hydrogen donating capacity. there were.
[0068]
[Table 2]
Figure 0003604414
Example II
In this embodiment, the effect of the excess hydrogen pressure will be described.
[0069]
Table 3 shows the experimental conditions and results. Experiment CF-A3 is compared with experiment CF-9.
[0070]
FIG. 11 shows the coke deposited on the baffle plate of experiment CF-A3. The coke yield and precipitation of experiment CF-A3 were lower than in experiment CF-9 (FIG. 8).
[0071]
FIG. 12 shows the results of microscopic examination of coke obtained from experiment CF-A3. This is a comparison with the result shown in FIG. 10 of the experiment CF-9, and the result is the same.
[0072]
In both experiments, more than 80% of the coke component was of the anisotropic type. The experimental CF-A3 aggregation concentration was not significantly greater than that of experimental CF-9.
[0073]
This example teaches that the enrichment of hydrogen alone cannot neutralize the cohesiveness of the coke precursor or selectively modify the coke composition.
[0074]
[Table 3]
Figure 0003604414
Example III
This example shows that coke containing many agglomerates is not sticky.
[0075]
Table 4 shows the results and conditions of Experiment CF-A3 and Experiment FE-1.
[0076]
FIG. 13 shows that no coke was deposited on the baffle plate of experiment FE-1. Compared with Experiment CF-A3 (FIG. 11), Experiment FE-1 has lower coke yield and precipitation.
[0077]
The coke from experiment FE-1 was observed to be fine particles that settled loosely at the bottom of the reactor.
[0078]
[Table 4]
Figure 0003604414
FIG. 12 shows the results of microscopic examination of coke obtained from Experiment CF-A3 and Experiment FE-1. These results are very different. Over 80% of the coke from experiment FE-1 is isotropic aggregates.
[0079]
Figures 14 and 15 of Experiment FE-1 showed that the solid particles were all weakly combined with each other. Coke composition indicated that over 97% of the components were anisotropic. (See FIG. 12). Isotropic aggregates were 80% of the coke composition. .
This data for experiment FE-1 indicated that the coke precursor tack was efficiently neutralized by the highly dispersed iron compound. When the isotropic spheres were concentrated (see FIG. 15), the isotropic aggregates effectively prevented the spheres from coalescing into the basic isotropic particles.
[0080]
It is also noted that the additives present as iron sulfides account for about one third of the coke weight but are not very apparent.
[0081]
Example IV
This example further illustrates that the choice of diluent is desirable.
[0082]
Experiment CF-38 was performed according to the teachings of U.S. Patent No. 4,455,218 (Dimock et al.). The experimental conditions are the same as those shown in Table 4 for experiment FE-1. All Athabasca bitumen was used in place of Athabasca VTB and no diluent was added. All bitumens contained about 60% by weight of hydrocarbons boiling above 504 ° C. 504 ° C in bitumen+0.5% (metal) of iron pentacarbonyl was added on an equivalent basis of the content.
[0083]
The coke yield is 7.9% (504 ° C.+This coke adhered very strongly to the surface of the reactor and the baffle plate. FIG. 16 shows the coke deposited on the baffle plate.
[0084]
Example V
This example illustrates the effect of the rate of continuous removal of highly volatile components from the reaction fluid.
[0085]
Put 1 N autoclave in reactor2Or H2And a cold trap cooler for removing volatile products from the gas stream before the gas was collected in a sample bag for analysis. The experiments were carried out in the reactor at 430 ° C. for 105 minutes, at a pressure of 550 kPa, without gas flow and with a continuous gas flow inside and outside the reactor. In each experiment, 110 g of atabasca 504 ° C+Vacuum tower resid (VTB) and 220 g of diluent were used. Table 5 below shows the reaction conditions and experimental results.
[0086]
[Table 5]
Figure 0003604414
[Table 6]
Figure 0003604414
FIG. 17 shows coke production as a function of nitrogen flow rate. As shown for diluents A and B, coke production decreased with increasing nitrogen flow rate. At high nitrogen flow rates, the amount of coke produced in the experiment with diluent B (the best hydrogen donor solvent) was very different from that in the experiment with diluent B (the worst hydrogen donor solvent). There was no.
[0087]
In Table 5, it is noted that, for the conditions that give low coke production, the amount of condensate recovered from the exhaust gas was the highest. This is true for both diluents A and B.
[0088]
Table 6 shows the results of the simulated distillation of the condensate from Run 5. About 90% of this condensate boils at temperatures below 220 ° C.
[0089]
This example shows that coke production decreases as low boiling products are continuously removed (stripped) from the reaction fluid. In addition, coke production is shown to decrease as low boiling products are removed from the diluent.
[0090]
These observations are consistent with a model that has asphaltenes separation as a separate liquid phase from the reaction fluid. Similar to the general experiment of adding pentane to bitumen to obtain solid asphaltenes at room temperature, experiments performed at such high temperatures are expected to yield asphaltenes as a separate liquid phase. Further, it is expected that this separated liquid phase will be rich in asphaltenes that thermally decompose to form coke.
[0091]
This phase separation is schematically shown in FIG. The three components in this figure are labeled asphaltene aromatic, aliphatic and cycloaliphatic at 504 ° C.+, 220 to 504 ° C and 220 ° C, respectively. Arrows indicate the occurrence of total bitumen composition that would have occurred in Example IV.
[0092]
Example VI
This example demonstrates the effect of using hydrogen to continuously remove highly volatile components from the reaction fluid.
[0093]
A continuous flow system consisting of a preheater, a 2 liter stirred reactor and a product collection system was used. The baffle plate and stirrer are similar to those of the previous example. A mixture of Athabasca VTB, diluent A and preheated hydrogen was pumped through the preheater to the bottom of the stirred reactor. The product was removed via a dip tube whose inlet was set at 60% of the height of the reactor.
[0094]
The experimental conditions and results are shown in Table 7 for Experiments 7, 8 and 9. In each experiment, the hydrogen flow rate was 12 slpm. In Experiment 7, the liquid hourly space velocity is twice that of Experiments 8 and 9. The temperature of the reaction fluid is 20 ° C. higher than that of Experiment 8.
[0095]
It should be noted that although the severity of hydrocracking increased from Experiments 7 to 8, and even 9, the amount of coke produced in Experiment 8 was less than in Experiment 7 and almost no coke was produced in Experiment 9. It was not.
[0096]
Such results would be expected if one considers that the highly volatile fraction of the reaction fluid is removed with increased efficiency when the conditions are changed from experiments 7 to 8, and even to 9. In experiment 9, the pipe connecting the reactor to the product collector was clogged at the end of the experiment.
[0097]
In experiment 10, two 1 liter reactors were placed side by side, with dip tube inlets at 50% and 70% of the reactor height. Table 7 shows the conditions and results.
[0098]
[Table 7]
Figure 0003604414
The conversion was similar to Experiment 8. This is expected to give different liquid hourly space velocities and different numbers of reactors. However, despite the high hydrogen flow rate in Experiment 10, the amount of coke produced in Experiment 10 was greater than the amount produced in Experiment 8.
[0099]
This example teaches that the hydrogen stream and reaction temperature could be successfully used to remove (strip) low boiling products from the reaction fluid and reduce the amount of coke produced. Further, for a series of one or more hydrocracking reactors, one reactor teaches that the arrangement produces only small amounts of coke. In addition, it teaches that arranging multiple hydrocracking reactors side by side will reduce coke production as volatile hydrocarbons are removed from the fluid as one moves from one reactor to the next.
[0100]
Example VII
This example demonstrates that high conversion of VTB to distillation products due to reactor geometry, reaction severity, stripping of volatiles and the successful use of additives results in acceptable coke formation and minimal reactor , Indicating that it can be obtained.
[0101]
The continuous flow system of Experiments 7, 8 and 9 of Example VI was used. The additive was iron pentacarbonyl. Table 8 shows the conditions and results of Experiments 11 and 12.
[0102]
The conditions of Experiment 12 were much more severe than those of Experiment 11. Nevertheless, all surfaces of the reactor, pipes and collection vessel were clean of coke and the resulting coke was a fine, friable product that settled in the product collection vessel.
[0103]
Table 9 shows the microscopic test results of the coke produced in Experiment 12. 74% of the coke was in the form of agglomerates. Although 23% of the coke was in the form of isotropic spheres, these spheres were sequestered and trapped in an aggregate matrix.
[0104]
This example teaches that if the majority of the coke formed is agglomerates, high conversions will be obtained with minimal reactor fouling.
[0105]
[Table 8]
Figure 0003604414
In experiment 12, H2It should be noted that if the stream did not increase, a 14% increase in conversion would have been expected with a coke yield significantly higher than the amount recorded.
[0106]
[Table 9]
Figure 0003604414
Example VIII
In this example, various additives and various metal compounds were compared.
[0107]
In a series of tests using the following additives, a comparison of their considerable efficiency in preventing coke formation and precipitation was made.
[0108]
○ Fine Alberta (Charcoal)
○ Oil-soluble nickel naphthalate
○ oil-soluble cobalt naphthalate, and
○ Oil-soluble molybdenum naphthalate
Iron pentacarbonyl was used as a reference for comparison.
[0109]
All tests were performed under the following general reaction conditions.
[0110]
0.5% by weight (metal, based on vacuum tower bottoms) additive, Athabasca vacuum tower bottoms (33.3%), diluent (66.7%), 6.8 Mpa initial hydrogen pressure, 800 rpm stirring speed, 430 ° C and a reaction time of 105 minutes. In the case of Alberta charcoal, the amount added was an amount corresponding to 4% of the vacuum tower bottoms.
[0111]
The pressure curve in FIG. 19 and the hydrogen consumption result in FIG. 20 show the following observation order for hydrogen consumption.
[0112]
Molybdenum additive (CF-40) 68%
Nickel additive (CF-41) 39%
Cobalt additive (CF-41) 27%
Iron additive (FE-1) 26%
And charcoal (CF-43) 21%
The product dispersions in Table 10 showed the following additive order.
[0113]
○ Vacuum tower residue conversion
Molybdenum> Iron> Charcoal> Nickel> Cobalt
○ C5-504 ° C selectivity
Nickel> Iron> Cobalt> Molybdenum> Charcoal
○ Coke generation
Nickel <Cobalt <Charcoal <Iron <Molybdenum
FIG. 21 shows the effectiveness of various additives in converting coke precursors to form non-precipitating isotropic aggregate coke particles. Experiments with the molybdenum-containing additive consumed the largest amount of hydrogen, but over 90% of the coke was elementally isotropic particles. In FIG. 22, the coke from experiment CF-40 appeared as a continuous sheet of basic isotropic particles. Coke from experiment CF-40 was clearly more densely packed than coke from experiment FE-1 with the iron additive (FIGS. 14-15).
[0114]
As indicated above, the additives must selectively convert the coke precursor spheres into isotropic aggregates to prevent coke deposition on the reactor walls. The absence of isotropic aggregates in the coke from experiment CF-40 suggests an explanation for the deposition of sticky coke on the reactor baffle plate (FIG. 23). On the other hand, there was no sticky coke in the reactor baffle plate (FIG. 13) in the experiment using iron pentacarbonyl.
[0115]
This example teaches that by appropriate choice of additives, coke formation can be prevented and, with the use of a suitable diluent, sticky coke will be prevented from depositing. Such additives minimize the coke fraction in the form of isotropic agglomerates. Oil-soluble additives comprising iron or cobalt or nickel or combinations thereof are preferred.
[0116]
[Table 10]
Figure 0003604414
Examples IX to XII
These examples generally support the following assertions.
[0117]
1. Dispersion of the additive must be performed at a temperature lower than the decomposition temperature, and long-time mixing at a mild heating temperature is required to uniformly disperse the additive in the asphaltenes.
[0118]
2. Digestion, which causes degradation of additives, must be performed under mixed conditions. further,
3. The combination of said additive selection, preferred use of solvent, dispersing and digesting steps, and stripping and mixing during hydrocracking, together make the high 525 ° C. with little sticky coke formation+Produces colloidal catalyst particles that allow for conversion.
[0119]
In other words, if the additives are not well dispersed on a molecular scale before significant decomposition occurs, it is likely that relatively large, non-colloidal, submicron sized catalyst particles will form and sticky There will be formation of coke and conversion will be low. Similarly, if the decomposition of the additive occurs without mixing to maintain dispersion, a non-colloidal catalyst will be formed, resulting in coke and a lower conversion.
[0120]
Example IX
This example (for experiments TRU101 and B3-1) shows that it is desirable to properly disperse the additives by mixing them for an extended period of time at a heating temperature that is well below the decomposition temperature of the additives. Otherwise, if the mixture is then rapidly heated to the hydrocracking temperature, severe fouling may occur in the heater or at the reactor inlet, causing blockage, which is characterized by fluctuations in pressure in the circulation. Attached.
[0121]
FIG. 25 shows the system used for these tests. FIGS. 26-28 show the pressure records obtained during experiment TRU 101 at the points indicated on FIG.
[0122]
Pumps and return pipes were provided in the mixing and dispersing vessels ("mixers") to allow the raw materials to circulate and mix. Hydrogen from the source was added to a tube that removed the product from the mixer. The mixture was heated through a heater to raise the temperature to the hydrocracking temperature. The heater product was then introduced into a hydrocracking reactor. The reactor product produced pitch through a hot separator.
[0123]
The conditions for the first experiment (TRU101) are shown below.
[0124]
Figure 0003604414
The mixer was initially operated at 135 ° C. for 17.1 hours from start. The mixer temperature was then raised to 150 ° C. (below the additive decomposition temperature). 25.9 hours after start, the first pressure oscillation was observed at PT455, suggesting that a weak blockage occurred downstream of the inlet to the hot separator. At 85.3 hours after the start, pressure oscillation to 16.3 Mpa was observed at PT320, suggesting that a slight occlusion occurred between PT320 and PT340. Upon opening the obstruction, pressure oscillations were observed at DP450, indicating that the obstruction was extruded through the reactor and downstream to the hot separator. 99 hours after the start, the pressure at PT400 oscillated to 15.2 Mpa, indicating that a blockage had formed at the entrance to the reactor. After 108.9 hours from start, PT400 and upstream pressure jumped to 21.6 Mpa due to the formation of a strong blockage at the reactor inlet.
[0125]
These results give the following observations:
[0126]
The occlusion was not a problem when the dispersion was performed at 135 ° C, but became a problem at 150 ° C. further
Decomposition of the additives occurred in or around the heater under non-mixing conditions. This causes the formation of large iron particles that plug the pipe.
[0127]
The same system was used for experiment B3-1. The conditions for this experiment are as follows.
[0128]
Figure 0003604414
Experiment B3-1 lasted 225 hours. There were the following differences as compared to the experimental TRU101.
[0129]
○ The dispersion temperature was low.
[0130]
○ The additive concentration decreased to a certain extent.
[0131]
○ The reactor temperature was slightly low.
[0132]
The pressure recording of experiment B3-1 is shown in FIGS.
[0133]
Smooth, unobstructed operation was observed during virtually all tests. After about 160 hours, the pressure upstream of the separator oscillated slightly to about 19.0 Mpa due to blockage and rupture. The blockage and fouling of the unit was significantly less in Experiment B3-1 than in Experiment TRU101.
[0134]
This experiment shows that it is desirable to disperse at a much lower temperature due to the decomposition temperature and to rapidly heat to the hydrocracking temperature.
[0135]
Example X
This example shows that good results are not obtained when additives are added at high concentrations in the oil and when the dispersion is carried out at a high temperature above the decomposition temperature.
[0136]
In this test, the dispersion and decomposition took place in one paragraph at the first site, and the mixed product was transferred to another site for hydrocracking. A concentration (4 wt% Fe) was formed at the first site to facilitate transfer. The two circulatory systems used are shown in FIGS.
[0137]
Experimental conditions are shown with the drawings.
[0138]
Some experimental results in this system are as follows.
[0139]
[Table 11]
Figure 0003604414
According to electron microscopic analysis of the solid from the formed pitch, the FeSx particles typically had a diameter of 5 μm.
[0140]
Pitch conversion (57-68%) was relatively poor and coke was formed in the reactor circulation.
[0141]
Example XI
This example is an addition to Example X, and when bitumen and the additive are digested only at the decomposition temperature without being preliminarily mixed at a low temperature, good results can be obtained by digestion while mixing. Indicates that it cannot be performed.
[0142]
FIG. 33 shows a pilot circulation system, and several conditions were used in this experiment. FIG. 34 shows a pressure record for this experiment.
[0143]
The conditions in this test are as follows.
[0144]
○ Supply: Athabasca bitumen, composition: 45% 220-524 ° C, 55% 525 ° C+
○ Feeding speed: 2.815 kg / hr
○ Additive: 33% by weight iron pentacarbonyl in light oil
○ Addition rate: 32.9 ml / hr
○ Additive concentration: 525 ° C+5000 ppm based on the fraction
○ Hydrogen: 34 standard liters / minute (4000 SCF / BBL)
○ Digestion temperature: 250 ℃
○ Reactor conditions: 450 ° C, 10.2 Mpa
The pressure drop across the reactor increased gradually during the experiment and increased sharply after 33 hours. The circulatory system became inoperable 36 hours after the recording pressure at PT23A increased.
[0145]
Testing of the material filtered from the formed pitch indicated that the iron sulfide particle size was 1-2 μm.
[0146]
Example XII
This example demonstrates good conversion and coke reduction when the proper dispersion is performed at a mild or mild temperature, well below the additive decomposition temperature, and when the decomposition is performed with mixing. Indicates that a reduction result is obtained.
[0147]
FIG. 35 shows the circulation system and conditions used in this experiment. FIG. 36 shows various records from the experiment.
[0148]
In this test, bitumen and iron pentacarbonyl were mixed in a first vessel with an impeller at a temperature of about 100 ° C. for about 30 minutes to disperse the additives and then in a second vessel with an impeller for about 250 minutes. The mixture was mixed at a temperature of about 1 hour for about 1 hour and decomposed while dispersing.
[0149]
Table 12 below shows other conditions and experimental results.
[0150]
[Table 12]
Figure 0003604414
The first 100 hours of operation was smooth and no obstruction was seen. At that point the pump failed. After the repair, a slight perturbation was recorded in the pressure drop across the reactor, but the operation of the circulation was quite successful. The pitch conversion gradually increased from 84% to 92% during about 300 hours of the experiment.
[0151]
Tests have shown the additive iron to be present in the pitch in the form of colloidal iron sulfide particles.
[0152]
Example XIII
This example provides data showing the extent of decomposition of molybdenum naphthalate ("Mo-naph") and molybdenum ethyl hexanoate ("Mo-HEX") at different temperatures.
[0153]
Specifically, infrared spectra of bitumen samples containing either Mo-naph or Mo-HEX were measured at 130 ° C, 200 ° C, and 300 ° C for a certain period of time. The following table shows the percent decomposition of each of these catalyst precursors as a function (%) of the respective spectral component that disappeared at a given time.
[0154]
[Table 13]
Figure 0003604414
Example XIV
This example shows that the catalyst particles produced by the method of the present invention are colloidal in size.
[0155]
Samples of the pitch generated in experiment CFE-1 were examined by X-ray diffraction and a Mossbauer spectrometer.
[0156]
FeS by X-ray diffraction test2The existence of was revealed.
[0157]
FIG. 24 shows the spectrum of Mossbauer analysis. Confirmation data is provided in Table 14 below. The width of each peak in the spectrum is important. Such widths indicate very fine colloidal particles, typically less than 10 nanometers in diameter.
[0158]
Prior to this test, chemical analysis showed more than 20% by weight of iron sulfide in the pitch, but microscopic examination of a sample of pitch obtained from experiments performed in accordance with the present invention showed no evidence for iron sulfide particles. Did not. This evidence indicates that the catalyst particles are submicroscopic in size.
[0159]
[Table 14]
Figure 0003604414
Examples XV to XIX
These examples are based on experiments using molybdenum naphthalate as an additive or catalyst precursor.
[0160]
In the experiment, vacuum tower resid from bitumen was used as a raw material. The properties and composition of the raw materials are as follows.
[0161]
[Table 15]
Figure 0003604414
The circulatory system used in the reported experiment is that of FIG. Molybdenum naphthalate was added to the raw material to give 300 ppm molybdenum. The feed was agitated and pumped through a loop tube at 200 ° C. for 3 hours before the experiment. The test was performed for 12 to 15 hours.
[0162]
Example XV
This example shows that high asphaltene conversion with minimal formation of solid coke is obtained when the present invention is practiced using molybdenum naphthalate as an additive.
[0163]
Cold Lake Vacuum resid asphaltene-rich feedstock (IBP above 430 ° C) 0.01 m3Into a surging tank.
[0164]
Molybdenum naphthalate was added to the above tank equipped with a stirrer and a circulation pump so that the molybdenum content became 300 ppm, and mixed at 200 ° C. under a nitrogen atmosphere to form a uniform mixture. This mixture was pumped into the reactor via a process heater. The temperature was raised to 455 ° C. in the process heater. Hydrogen was added to the mixture at the inlet of the process heater. Hydrogen was supplied at a rate of 10,000 to 12,000 SCF / BBL and a pressure of 2000 psig. The process heater had an inner diameter (ID) of 2.9 mm and a length of 6100 mm immersed in tin at a hydrocracking temperature.
[0165]
The capacity of the hydrocracking reactor is 669cm3Met. It was a stainless steel cylinder with an inner diameter (ID) of 25 mm and a height of 1370 mm.
[0166]
The conditions for the operation of the reactor are as follows.
[0167]
H2/ Volume flow of liquid = 10,000 SCF / BBL
Liquid pecullet no. = About 0.25
Gas speclet No. = About 6
(These pellet numbers are Xe133And I131Determined from a tracer test using )
LHSV is 0.4-1.0h-1Met. It usually took 10-12 hours for the reactor to reach steady state operating conditions. Hydrocracking was performed at a temperature of 455 ° C. and a pressure of 2000 psig. The reactor effluent containing the gas and liquid mixture was sent to a hot separator that separated the gas and liquid.
[0168]
Table 16 shows typical results of the method.
[0169]
[Table 16]
Figure 0003604414
The hydrocracking test was performed on the cold lake vacuum resid listed in Table 15 and the precursor concentration was 300 ppm Mo based on the raw material. After each test, all units in the experimental system were opened and inspected to ensure that they were free of coke and other soil.
[0170]
It should be noted that the experiments using Mo performed well without solvent, despite using VTB as the raw material.
[0171]
Example XVI
This example shows that the catalyst of Example XV was colloidal.
[0172]
The hydrocracking resid was dispersed in methylene chloride and the mixture was injected on a gel permeation column. The molybdenum-containing component was found to have a distinct molecular weight range of 400 to 3000 for this gel permeation column calibrated with polystyrene. This range corresponds to colloidal particles having a diameter greater than or equal to 0.002 microns and less than or equal to 0.01 microns.
[0173]
Example XVII
This example shows the effect of the selective combination of the catalyst with the asphaltene fraction of the bitumen resid feedstock.
[0174]
Table 17 shows data from two tests, one with and one without catalyst. These tests demonstrated, inter alia, differences in asphaltene conversion and coke yield. Although the pitch conversions for the two experiments were similar, the asphaltenes conversions differed about two-fold, and the catalyst selectively converted asphaltenes.
[0175]
[Table 17]
Figure 0003604414
Additional evidence of the effect of the catalyst precursor on selective asphaltene conversion and coke control is shown in Table 18 and compared the two + 525 ° C. hydrocracking resid (pitch) compositions.
[0176]
[Table 18]
Figure 0003604414
Pitch I was obtained from a test involving a molybdenum aphthanate catalyst precursor. Pitch II was obtained from a test that did not include the molybdenum aphthanate catalyst precursor.
[0177]
FIG. 38 shows that asphaltene conversion was favored by the presence of the catalyst for a wide range of pitch conversions from 42-99%. In the presence of the catalyst, the process unit was kept clean and free of coke. In the absence of a catalyst, the process unit was fouled by coke.
[0178]
[Table 19]
Figure 0003604414
Example XIX
This example shows that the catalyst precursor, molybdenum naphthalate, decomposes at temperatures above about 300 ° C. in the absence or presence of bitumen resid.
[0179]
FIGS. 37 a and b show that they are stable at a temperature of 250 ° C. or less. FIG. 37c shows that the catalyst precursor begins to decompose and polymerize gradually at a temperature of 300 ° C.
[0180]
FIGS. 37 d and e show that the catalyst precursor dissolved in the bitumen resid is stable at temperatures below 250 ° C. FIG. 37f shows that the catalyst precursor dissolved in bitumen began to decompose gradually at a temperature of 300 ° C.
[0181]
Molybdenum-containing coke was produced by injecting the catalyst precursor at 350 ° C. into the bituminous resid.
[0182]
Example XX
In accordance with a preferred embodiment of the present invention (treating the reactor product), the mixture of heavy distillate and pitch leaving the hot separator was distilled to produce pitch. Part of this pitch was circulated to the reactor.
[0183]
Thus, the following was accomplished.
[0184]
(1) The stripping rate of the light increased without increasing the hydrogen flux, and the light was gradually removed from the circulation. This reduces coke generation and catalyst consumption.
Less.
[0185]
(2) The colloidal active catalyst in the circulating stream accumulates in the reactor, and a higher steady-state concentration is obtained as compared to the case without circulation. This typically reduces the catalyst consumption by 50% compared to the case without circulation.
[0186]
(3) Pitch residence time is selectively increased, thereby increasing overall liquid yield and operating stability.
[0187]
In addition, the addition of a small amount of fresh feed to the recycle stream accelerates the mixing and cooling of this stream prior to mixing with the additive blend feed.
[0188]
This embodiment illustrates the advantages of implementing these features.
[0189]
In particular, FIGS. 39 to 41 show the circulation system and conditions used in the three-stage test experiment (R2-1) described below. This experiment was performed for a total of 490 hours.
[0190]
The general conditions of the experiment R2-1 are as follows.
[0191]
Raw material: 200 to 360 ° C 150 ppm molybdenum ethylene dispersed in light oil
Cold Lake Vacuum Residue Containing Luhexanoate
Mixing: circulation and mixing at 105 ° C. for at least 25 hours under a nitrogen atmosphere
Was carried out before sending to the process.
[0192]
Hydrocracking conditions:
Pressure 13.6Mpa
Temperature approx. 450 ° C
H2Flow about 15,000 scf / barrel
Distillation: performed according to ASTM P-1160 distillation.
[0193]
During the first phase (96 hours of operation), the test was performed on a "single pass" basis, i.e., without pitch circulation, as shown in FIG. In the second stage, 15% by weight of the feed, unconverted pitch was circulated to the reactor. This second stage process is shown in FIG. 40 and lasted 390 hours. Circulation of the unconverted pitch increased the conversion of the new feed pitch from 90% (first stage) to 98% (second stage).
[0194]
Compared with Experiment B3-1 (Example IX), in Experiment R2-1, remarkable blockage and pressure oscillation were not observed.
[0195]
This is shown in the pressure records of FIGS. 42 and 43.
[0196]
However, during the distillation of the formation of the hot separator for recovery of the unconverted pitch for circulation, agglomeration of the pitch (similar to agglomerates) occurred in the distillation pot. These lumps were difficult to remove and adhered strongly in the distillation vessel.
[0197]
This mass was found to contain molybdenum sulfide and unconverted asphaltenes formed by the additive. In the third stage of this test, an experiment lasting 150 hours, a portion of the new feed was added to the hot separator product before being introduced into the distillation vessel. This device is shown in FIG. Further, in this third stage, the molybdenum hexanoate concentration was 150 ppm (metal).
[0198]
In the second stage, it was found that 3164 g of the hot separator product produced 89.4 g of a bulk solid and a residue that adhered strongly to a 28.7 g distillation pot. This corresponded to 4.1% of the injection volume.
[0199]
In the third stage, 3200.1 g of hot separator product and 601.5 g of fresh cold lake vacuum resid produced no lumps and only 6.3 g of residue adhered to the distillation pot. . This represented 0.2% of the hot separator product.
[0200]
In conclusion, this test yielded the following:
[0201]
○ The conditions of this method allowed operation for 490 hours without blockage and contamination.
[0202]
○ Pitch conversion increased significantly due to circulation of non-converted pitch.
[0203]
○ Asphaltene in the distillation process was reduced by adding some of the new raw materials to the distillation apparatus for pitch separation. In other words, a new hot circulating pitch
Feed addition accelerated dispersion into the feed stream to the reactor.
[0204]
At the end of the test, the reactor and hot separator were opened and it was observed that the surfaces of all units were clean and free of dirt. The liquid collected from the reactor was filtered. The resulting solid was a fine powder consisting of microscopic aggregates. The resulting solid is shown in FIG.
[0205]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1. Characteristics of isotropic sphere (s) and basic isotropic particles (b)(Particle structure)ShowSubstitute drawingPhotograph (magnification 1650x).
FIG. 2 Characteristics of anisotropic spheres (s) and basic anisotropic particles (b)(Particle structure)ShowSubstitute drawingPhotograph (magnification 1650x).
FIG. 3. Characteristics of an isotropic aggregate (g) with anisotropic solid (a) and iron sulfide particles (s)(Particle structure)ShowSubstitute drawingPhotograph (magnification 1650x).
Here, iron sulfide particles were produced from the raw material. Coke samples examined under a microscope were generated by a thermal test without iron additives (see FIG. 17).
[FIG. 4] Features of anisotropic aggregates (a), anisotropic fine mosaics (f) and anisotropic coarse mosaics (c)(Particle structure)ShowSubstitute drawingPhotograph (magnification 1650x).
FIG. 5 shows anisotropic coke particles grown by coalescence of smaller anisotropic spheres (c).(Particle structure)ShowSubstitute drawingPhotograph (magnification 1650x).
FIG. 6 isotropic coke particles grown by coalescence of smaller isotropic spheres (s)(Particle structure)ShowSubstitute drawingPhotograph (magnification 1650x).
FIG. 7: Baffle plate and coke deposits of the reactor after experiment CF-30 as described in Example I (Diluent B)Substitute drawingPhoto (Table 2).
FIG. 8: Baffle plate and coke deposits of the reactor after experiment CF-9 described in Example I (Diluent A)Substitute drawingPhoto (Table 2).
FIG. 9: Baffle plate and coke deposits of the reactor after experiment CF-31 as described in Example I (diluent C)Substitute drawingPhoto (Table 2).
FIG. 10 is a bar graph showing the coke composition of experiments CF-9, CF-31 and CF-30.
FIG. 11 shows the reactor baffle plate and coke deposits after experiment CF-A3 described in Example II.Substitute drawingPhoto (Table 3).
FIG. 12 is a bar graph showing the coke composition of experiments CF-A3 and FE-1 described in Example III.
FIG. 13 shows the reactor baffle plate after experiment FE-1.Substitute drawingPhoto.
FIG. 14: Coke particles from experiment FE-1, the most isotropic aggregate (A) combined with iron sulfide(Particle structure)ofSubstitute drawingPhoto. Isotropic spheres (s) were collected from the aggregates.
FIG. 15: Coke particles from experiment FE-1 showing isotropic particles (s) whose growth into basic isotropic particles was effectively prevented by the iron derivative(Particle structure)ofSubstitute drawingPhoto.
FIG. 16 shows a reactor baffle plate after experiment CF-38 described in Example IV.Substitute drawingPhoto.
FIG. 17 is a diagram plotting coke generation with respect to a nitrogen flow rate in Example V.
FIG. 18 is a phase diagram of Example V.
FIG. 19 is a plot of the pressure change of the experiment for the different additives described in Example VIII.
FIG. 20 is a bar graph showing hydrogen consumption for the various experiments described in Example VIII.
FIG. 21 is a bar graph showing coke generation for the numbered experiments described in Example VIII.
FIG. 22: Coke from experiment CF-40 showing the most continuous sheet of basic isotropic particles (B)(Particle structure)ofSubstitute drawingPhotograph (magnification 1650x, see Example VIII).
FIG. 23 shows reactor baffle plates and coke deposits after experiment CF-40.Substitute drawingPhoto(A), And of reactor baffle plate and coke deposits after experiment CF-41Substitute drawingPhoto(B).
FIG. 24 shows a plot obtained by Mossbauer microscopic analysis of the catalyst produced according to the invention (see Example III (Table 4)).
FIG. 25 is a schematic view of a pilot plant used for carrying out the experiment described in Example IX (conditions: raw material and catalyst precursor (molybdenum ethyl hexanoate solution) were heated at 135 to 150 ° C. for at least 24 hours before the start of the test. Mixed and circulated at temperature).
FIG. 26 shows the pressure change recorded at PT 455 between the reactor and the separator during the experimental TRU 101 of Example IX.
FIG. 27 shows the change in differential pressure at DP450 across the reactor during experiment TRU101 of Example IX.
FIG. 28 shows the pressure change recorded at PT400 at the reactor inlet during experiment TRU101 of Example IX.
FIG. 29 shows the change in differential pressure at DP450 across the reactor during experiment B3-1 of Example IX.
FIG. 30 is a diagram showing pressure changes at different points (PT340, PT400, PT455, PT510) along the circulatory system during experiment B3-1 in Example IX.
FIG. 31 is a schematic view of a part of a pilot plant used for performing the experiment described in Example X (the conditions described are Fe (Co) in bitumen;5Used to prepare a bitumen iron concentrate by dissolving
FIG. 32 is a schematic diagram of a part of a pilot plant used for performing the experiment described in Example X (the conditions described are Fe (CO)5Used to test the effect of the concentrate).
FIG. 33 is a schematic view of a pilot plant used for performing the experiment performed in Example XI.
FIG. 34 shows pressure recordings for an experiment in Example XI.
FIG. 35 is a schematic diagram of a pilot plant used for performing the experiment described in Example XII (under the conditions described).
FIG. 36 shows changes in differential pressure across the reactor of the plant, pressure in the heater and digester temperature used for Example XII.
FIG. 37 is a series of ((a) to (f)) IR spectra showing the effect of temperature change in the mixing step in Example XIX.
FIG. 38 is a diagram showing the relationship between asphaltene conversion and pitch conversion for an experiment giving a pitch conversion between 42 and 99% in Example XVII.
FIG. 39 is a schematic diagram of a once-through pilot plant used in the first stage of experiment R2-1 in Example XX (conditions: starting material and catalyst precursor (molybdenum ethyl hexanoate solution) 24 hours before start of test) As mentioned above, it was mixed and circulated at a temperature of less than 110 ° C.)
FIG. 40 is a schematic diagram of a modified version of the pilot plant of FIG. 39 showing the pitch circulation performed in the second stage of experiment R2-1 (conditions: raw material and catalyst precursor (molybdenum ethyl hexanoate solution) were tested) For at least 24 hours before the start of the process at a temperature of less than 110 ° C.).
FIG. 41 is a schematic view of a further modification of the pilot plant of FIG. 40 showing the pitch circulation and the addition of the raw material performed in the third stage of experiment R2-1 (conditions: raw material and catalyst precursor (molybdenum ethyl hexa Noate solution) was mixed and circulated at a temperature below 110 ° C. for at least 24 hours before the start of the test).
FIG. 42 shows the change in differential pressure across the reactor during experiment R2-1.
FIG. 43 shows pressure changes at different points (PT400, PT455, PT510) along the pilot plant during experiment R2-1.
FIG. 44. Particles obtained from experiment R2-1 in the state of fusion or merging of outer components incorporating a large number of particles in the center.(Particle structure)ShowPictures that replace drawings (Confocal micrograph). Sub-micron sized inorganic components with high reflectivity are clearly discernable in many areas of the particle. (Reflection mode, 647 nm, oil immersion, 2500 ×).

Claims (12)

アスファルテン類及びイオウ分を含む、ハイドロクラッキング用重質炭化水素油供給原料の製造方法であって、
(a)前記油供給原料と、前記油供給原料の0.5重量%未満の濃度の昇温下で分解可能な油溶性金属化合物添加剤とを、50℃から300℃の範囲にあり、かつ前記添加剤の分解温度より低い温度で、混合して生成物混合物を調製すること、
[但し、前記添加剤は、モリブデン化合物であり、加熱により分解し、ハイドロクラッキング温度に加熱したときに、前記油供給原料中のイオウ分と反応してハイドロクラッキング用触媒であるモリブデンスルフィド粒子を形成するものであり、
前記混合は、(i)前記油溶性添加剤を前記アスファルテン類と結合させ、かつ、(ii)前記油供給原料中においてモリブデンスルフィド粒子がコロイド状の大きさとなり、その結果、(iii)前記油供給原料のハイドロクラッキングの間、コーク形成が阻害されるように十分な時間行われる。]
(b)前記生成物混合物を前記油溶性添加剤の分解温度より高い温度まで加熱し、前記添加剤をアスファルテン類と結合させたまま分解させ、前記油供給原料中のイオウ分と反応させて、コロイド状の大きさのモリブデンスルフィド粒子を形成すること
を含む方法。
A method for producing a heavy hydrocarbon oil feedstock for hydrocracking, comprising asphaltenes and sulfur,
(A) the oil feedstock and the oil-soluble metal compound additive decomposable at an elevated temperature at a concentration of less than 0.5% by weight of the oil feedstock in a range of 50 ° C to 300 ° C; Mixing at a temperature below the decomposition temperature of the additive to prepare a product mixture;
[However, the additive is a molybdenum compound, decomposes by heating, and when heated to a hydrocracking temperature, reacts with sulfur in the oil feedstock to form molybdenum sulfide particles that are a hydrocracking catalyst. To do
The mixing comprises (i) binding the oil-soluble additive to the asphaltenes, and (ii) the colloidal size of the molybdenum sulfide particles in the oil feedstock, resulting in (iii) During hydrocracking of the feedstock, a period of time sufficient to prevent coke formation is provided. ]
(B) heating the product mixture to a height not temperature than the decomposition temperature of the oil-soluble additive, said additive to decompose while it is combined with the asphaltenes, it is reacted with a sulfur content of the oil feedstock Forming colloidal sized molybdenum sulfide particles .
前記コロイド状の大きさのモリブデンスルフィド粒子を形成するために、工程(b)において前記生成物混合物をハイドロクラッキング温度に加熱する請求項1に記載の方法。The method of claim 1 wherein the product mixture is heated to a hydrocracking temperature in step (b) to form the colloidal sized molybdenum sulfide particles. 前記生成物混合物をハイドロクラッキング反応器のチャンバーに導入し、かつ、
前記生成物混合物を前記チャンバー中に一時的に保持し、チャンバー内容物の実質的に幅及び長さの端から端まで、チャンバー内容物の混合と軽質分のストリッピングとを維持するに十分な水素を連続的に通し、未反応水素及び残っている軽質分とを前記チャンバーから除去し、コロイド状の金属スルフィドを含むピッチ含有生成物を生成することを含む請求項2に記載の方法。
Introducing the product mixture into a chamber of a hydrocracking reactor; and
The product mixture is temporarily held in the chamber and is sufficient to maintain mixing and stripping of the light contents substantially across the width and length of the chamber contents. 3. The method of claim 2, comprising continuously passing hydrogen to remove unreacted hydrogen and residual light from the chamber to produce a pitch-containing product comprising colloidal metal sulfide.
アスファルテン類用の炭化水素溶媒を最初の混合時に前記油供給原料及び添加剤に添加することを含む請求項3に記載の方法。4. The method of claim 3, comprising adding a hydrocarbon solvent for asphaltenes to the oil feed and additives during initial mixing. 工程(a)における前記混合が80℃から190℃の範囲の温度で行われる請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the mixing in step (a) is performed at a temperature ranging from 80C to 190C. 前記油溶性金属化合物添加剤がモリブデン 2−エチルヘキサノエート又はモリブデンナフタネートを含有する請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the oil-soluble metal compound additive comprises molybdenum 2-ethylhexanoate or molybdenum naphthalate. 前記モリブデンスルフィド粒子が0.1nm未満の大きさである請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the molybdenum sulfide particles have a size of less than 0.1 nm. 前記アスファルテン類用の炭化水素溶媒として、前記油供給原料に対して、220℃から504℃の範囲内の沸点を有する循環流を添加する請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。The process according to any one of the preceding claims, wherein a circulating stream having a boiling point in the range of 220C to 504C is added to the oil feed as a hydrocarbon solvent for the asphaltenes. 前記循環流は、220℃から360℃の範囲内の沸点を有する請求項8に記載の方法。9. The method of claim 8, wherein the circulating stream has a boiling point in the range of 220C to 360C. 炭化水素溶媒と油供給原料との比が1:10から3:1の範囲内である請求項8または9に記載の方法。The process according to claim 8 or 9, wherein the ratio of hydrocarbon solvent to oil feed is in the range of 1:10 to 3: 1. 炭化水素溶媒と油供給原料との比が1:4から1:1の範囲内である請求項10に記載の方法。The method according to claim 10, wherein the ratio of hydrocarbon solvent to oil feed is in the range of 1: 4 to 1: 1. 前記油溶性金属化合物添加剤は、前記油供給原料の0.05重量%未満の濃度において、前記油供給原料と混合されることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。12. The method according to any of the preceding claims, wherein the oil-soluble metal compound additive is mixed with the oil feed at a concentration of less than 0.05% by weight of the oil feed. Method.
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