JP6561648B2 - 原料油の接触分解方法 - Google Patents
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Description
コーク中のS+O2→SO2+SO3
2SO2+O2→2SO3
FCC装置の再生塔で生成したSOxは排ガスとともに大気中に放出されると大気汚染の原因となる。このため、FCC装置には、排ガス中のSOxを除去する脱硫装置が併設されていた。
[1]触媒に原料油を接触させて該原料油を分解することによって分解生成物を生成するライザー、分解生成物と触媒とを分離する反応塔、および分離した触媒上のコークを燃焼させることによって触媒を再生する再生塔を備えた流動接触分解装置による原料油の接触分解方法であって、原料油は、第1の原料油および第2の原料油を含み、第1の原料油の硫黄分に対する第1の原料油の500℃以上の留分の硫黄分の割合をR1(質量%)とし、第2の原料油の硫黄分に対する第2の原料油の500℃以上の留分の硫黄分の割合をR2(質量%)とした場合、R1およびR2は以下の式(1)および式(2)を満たす原料油の接触分解方法。
R1≧50質量% (1)
R2<50質量% (2)
[2]R1およびR2は、以下の式(3)をさらに満たす第上記[1]に記載の原料油の接触分解方法。
R1−R2≧5質量% (3)
[3]第1の原料油における硫黄分の含有率が0.1質量%以上0.8質量%以下であり、第2の原料油における硫黄分の含有率が0.1質量%以上0.8質量%以下であり、R1およびR2は、以下の式(4)および(5)をさらに満たす上記[2]に記載の原料油の接触分解方法。
55質量%≦R1≦95質量% (4)
7質量%≦R2≦45質量% (5)
[4]第1の原料油と第2の原料油との質量比(第1の原料油:第2の原料油)が、90:10〜20:80である上記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の原料油の接触分解方法。
[5]第1の原料油が、直接脱硫装置により脱硫された重油または間接脱硫装置により脱硫された脱硫減圧軽油であり、第2の原料油が、常圧蒸留装置により得られた低硫黄重油である上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の原料油の接触分解方法。
本発明の原料油の接触分解方法に使用される流動接触分解装置(以下、FCC装置と呼ぶ) は、触媒に原料油を接触させて該原料油を分解することによって分解生成物を生成するライザー、分解生成物と触媒とを分離する反応塔、および分離した触媒上のコークを燃焼させることによって触媒を再生する再生塔を備える。以下、図1を参照して、本発明の原料油の接触分解方法に使用されるFCC装置の一例を説明する。図1は、脱硫装置を併設したFCC装置の一例を示す概略構成図である。FCC装置1は、ライザー10、反応塔20および再生塔30を備える。
ライザー10は、触媒に原料油を接触させて該原料油を分解することによって分解生成物を生成する。ライザー10は、たとえば、再生塔30で再生された触媒を供給する再生触媒トランスファーライン34および原料油を供給する原料油供給ライン11と接続している。ライザー10内には、揚送用流体が流通しており、再生触媒トランスファーライン34より供給された触媒は、揚送用流体と一緒にライザー10内を流れる。原料油は、予熱装置12によって加熱され、スチームを加えられた後、原料油供給ライン11からライザー10に供給される。ライザー10内に供給された原料油は触媒と接触し分解する。原料油が分解して生成した分解生成物と触媒とは反応塔20へ移送される。
反応塔20は、分解生成物と触媒とを分離する。反応塔20は、たとえば、サイクロン21、分解生成物排出ライン22、ストリッパー23およびスペント触媒トランスファーライン24を備える。ライザー10内で原料油の分解により生成した分解生成物は、サイクロン21に供給される。サイクロン21は、遠心力を利用して、分解生成物を触媒から分離する。そして、分解生成物は、分解生成物排出ライン22により、反応塔20から排出され、次の工程へと移送される。サイクロン21によって分離された触媒はストリッパー23に供給される。ストリッパー23には、スチームが供給されている。ストリッパー23では、スチームにより触媒上の炭化水素が除去され、触媒上のコークの量を少なくする。そして、触媒は、スペント触媒トランスファーライン24により反応塔20から排出され、再生塔30に移送される。
再生塔30は、反応塔20で分離した触媒上のコークを燃焼させることによって触媒を再生する。再生塔30は、たとえば、エアブロワー31、エアグリッド32、サイクロン33、再生触媒トランスファーライン34および排ガスライン35を備える。エアブロワー31からエアグリッド32に空気が供給され、エアグリッド32から再生塔30内に空気が供給される。また、スペント触媒トランスファーライン24から使用済みの触媒が再生塔30に供給される。再生塔30内に空気が供給されると、触媒上のコークは燃焼し、触媒は再生される。再生塔30では、たとえば、640〜800℃の温度で使用済みの触媒を再生する。再生した触媒と、コークの燃焼により生じた排ガスとはサイクロン33により分離される。再生触媒トランスファーライン34により、再生した触媒は再生塔30から排出され、ライザー10に供給される。排ガスは、排ガスライン35により再生塔30から排出される。排ガスは、主成分として、CO2ガスおよびSOxガスを含む。
本発明の原料油の接触分解方法に使用される流動接触分解装置1に脱硫装置2を併設してもよい。脱硫装置2は、再生塔30から排出される排ガスからSOxを除去する装置である。脱硫装置2では、たとえば、排ガス中のSOxを石灰石スラリーに吸着させたり、活性炭に吸着させたりすることにより、排ガスからSOxを除去する。
次に、本発明の原料油の接触分解方法に使用される原料油について説明する。本発明の原料油の接触分解方法に使用される原料油は、第1の原料油および第2の原料油を含む。
第1の原料油における硫黄分の含有率は、好ましくは0.1質量%以上0.8質量%以下であり、より好ましくは0.2質量%以上0.8質量%以下であり、さらに好ましくは0.2質量%以上0.7質量%以下であり、さらに好ましくは0.2質量%以上0.6質量%以下である。第1の原料油における硫黄分の含有率が0.1質量%以上0.8質量%以下であると、原料油の硫黄分の含有率を下げなくても、FCC装置1の再生塔30の排ガス中のSOxの濃度を低減することができるという本発明の効果がとくに現れるとともに、反応塔20から排出される分解生成物中の硫黄分の濃度が高くなりすぎることを抑制できる。
R1≧50質量% (1)
55質量%≦R1≦95質量% (4)
60質量%≦R1≦93質量% (6)
65質量%≦R1≦93質量% (7)
70質量%≦R1≦93質量% (8)
第2の原料油の硫黄分に対する500℃以上の留分における硫黄分の割合をR2とした場合、R2は、以下の式(2)を満たし、好ましくは以下の式(3)を満たし、より好ましくは以下の式(9)を満たし、さらに好ましくは以下の式(10)を満たし、さらに好ましくは以下の式(11)を満たし、さらに好ましくは以下の式(12)を満たす。R2が以下の式(2)を満たさないと、第1の原料油および第2の原料油を配合しても、原料油が第1の原料油のみからなる場合に比べて、原料油の硫黄分の含有率を下げずにFCC装置1の再生塔30の排ガス中のSOxの濃度を低減することができない場合がある。なお、(R1−R2)の上限値は、とくに限定されないが、たとえば100質量%である。これは、第1の原料油では、第1の原料油中の硫黄分のすべてが500℃以上の留分に存在し、第2の原料油では、第2の原料油中の硫黄分のすべてが500℃未満の留分に存在する場合である。
R2<50質量% (2)
R1−R2≧5質量% (3)
R1−R2≧10質量% (9)
R1−R2≧20質量% (10)
R1−R2≧30質量% (11)
R1−R2≧50質量% (12)
7質量%≦R2≦45質量% (5)
7質量%≦R2≦40質量% (13)
7質量%≦R2≦35質量% (14)
原料油における第1の原料油と第2の原料油との質量比(第1の原料油:第2の原料油)は、好ましくは90:10〜20:80であり、より好ましくは85:15〜20:80であり、さらに好ましくは80:20〜20:80であり、さらに好ましくは80:20〜30:70であり、さらに好ましくは80:20〜40:60である。第1の原料油と第2の原料油との質量比(第1の原料油:第2の原料油)が90:10〜20:80あると、原料油が第1の原料油のみからなる場合に比べて、原料油中の硫黄分の含有率を下げなくてもFCC装置1の再生塔30の排ガス中のSOxの濃度を低減することができるとともに、第1の原料油から得られる分解生成物の割合が低くなりすぎることを抑制できる。
本発明の効果を阻害しない範囲で、原料油は、第1の原料油および第2の原料油以外の成分を含んでもよい。たとえば、原料油は、エチレン分解油、ポリマー、ライトナフサ(CD5)、ライトナフサ(CD9)、スロップナフサ(SLO)、ヘビーサイクルオイル(HCO)などをさらに含んでもよい。なお、原料油における第1の原料油および第2の原料油の合計の割合は、原料油の質量を基準として、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは85質量%以上であり、さらに好ましくは90質量%以上である。
実施例および比較例の原料油の接触分解方法で用いた触媒および原料油を以下のように測定および評価した。
(1)原料油の硫黄分
原料油の硫黄分は、JIS K 2541「原油及び石油製品−硫黄分試験方法」に準拠して測定した。
(2)原料油の硫黄分に対する500℃以上の留分および500℃未満の留分における硫黄分の割合
実施例および比較例で用いた原料油の全硫黄分に対する500℃以上の留分における硫黄分の割合および500℃未満の留分における硫黄分の割合を以下のように測定した。まず、原料油の全硫黄分の割合、500℃以上の留分おける硫黄分の割合および500℃未満の留分における硫黄分の割合を、JIS K 2541「原油及び石油製品−硫黄分試験方法」に準拠して測定した。次に、測定した割合と、原料油における500℃以上の留分および500℃未満の留分の割合とから、単位質量当たりの原料油に含まれる硫黄分、単位質量当たりの原料油に含まれる500℃以上の留分における硫黄分、および単位質量当たりの原料油に含まれる500℃未満の留分における硫黄分を算出し、これらから原料油の全硫黄分に対する500℃以上の留分における硫黄分の割合および500℃未満の留分における硫黄分の割合をさらに算出した。
(3)再生塔から排出される排ガス中のSoxの濃度
煙道排ガス分析装置((株)堀場製作所製、型番:ENDA−640)を使用して再生塔から排出される排ガス中のSoxの濃度を測定した。
実施例および比較例で使用した原料油の性状を以下の表1に示す。
以下のようにして実施例1、2および比較例1、2の原料油の接触分解を実施した。
(実施例1)
第1の原料油として脱硫重油を使用し、第2の原料油として低硫黄重油を使用した。そして、脱硫重油および低硫黄重油を混合して原料油1を作製した。原料油1における脱硫重油と低硫黄重油との質量比(脱硫重油:低硫黄重油)は40:60であった。そして、FCC装置を用いて、下記の運転条件で原料油1を接触分解した。
反応温度:520℃
反応圧力:0.15MPaG
再生塔温度:760℃
第1の原料油として脱硫重油を使用した。そして、実施例1と同じFCC装置を用いて、下記の運転条件で、第1の原料油のみからなる原料油2を接触分解した。
反応温度:520℃
反応圧力:0.15MPaG
再生塔温度:765℃
第1の原料油として脱硫減圧軽油を使用し、第2の原料油として低硫黄重油を使用した。そして、脱硫減圧軽油および低硫黄重油を混合して原料油3を作製した。原料油3における脱硫減圧軽油と低硫黄重油との質量比(脱硫減圧軽油:低硫黄重油)は80:20であった。そして、FCC装置を用いて、下記の運転条件で原料油3を接触分解した。
反応温度:515℃
反応圧力:0.25MPaG
再生塔温度:630℃
第1の原料油として硫減圧軽油および脱硫重油を使用した。そして、脱硫減圧軽油および脱硫重油を混合して原料油4を作製した。原料油4における脱硫減圧軽油と脱硫重油との質量比(脱硫減圧軽油:脱硫重油)は80:20であった。そして、実施例2と同じFCC装置を用いて、下記の運転条件で原料油4を接触分解した。
反応温度:515℃
反応圧力:0.25MPaG
再生塔温度:630℃
実施例1、2および比較例1、2で使用した原料油の硫黄分、原料油の500℃以上の留分における硫黄分および500℃未満の留分における硫黄分、ならびに再生塔から排出された排ガス中のSOxの濃度を以下の表2および表3に示す。
10 ライザー
11 原料油供給ライン
20 反応塔
21 サイクロン
22 分解生成物排出ライン
23 ストリッパー
24 スペント触媒トランスファーライン
30 再生塔
31 エアブロワー
32 エアグリッド
33 サイクロン
34 再生触媒トランスファーライン
35 排ガスライン
Claims (3)
- 触媒に原料油を接触させて該原料油を分解することによって分解生成物を生成するライザー、前記分解生成物と前記触媒とを分離する反応塔、および分離した前記触媒上のコークを燃焼させることによって前記触媒を再生する再生塔を備えた流動接触分解装置による原料油の接触分解方法であって、
前記原料油は、第1の原料油および第2の原料油を含み、
前記第1の原料油の硫黄分に対する前記第1の原料油の500℃以上の留分の硫黄分の割合をR1(質量%)とし、前記第2の原料油の硫黄分に対する前記第2の原料油の500℃以上の留分の硫黄分の割合をR2(質量%)とした場合、該R1および該R2は以下の式(1)、式(2)および式(3)を満たすもので、
R1≧50質量% (1)
R2<50質量% (2)
R1−R2≧5質量% (3)
さらに、前記第1の原料油における硫黄分の含有率が0.1質量%以上0.8質量%以下であり、
前記第2の原料油における硫黄分の含有率が0.1質量%以上0.8質量%以下であり、
前記R1および前記R2が、以下の式(4)および式(5)を満たす原料油の接触分解方法。
55質量%≦R1≦95質量% (4)
7質量%≦R2≦45質量% (5) - 前記第1の原料油と前記第2の原料油との質量比(第1の原料油:第2の原料油)が、90:10〜20:80である請求項1に記載の原料油の接触分解方法。
- 前記第1の原料油が、直接脱硫装置により脱硫された重油または間接脱硫装置により脱硫された脱硫減圧軽油であり、
前記第2の原料油が、常圧蒸留装置により得られた低硫黄重油である請求項1または2に記載の原料油の接触分解方法。
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