JP6715709B2 - 水素化分解油の製造方法及び水素化分解油の製造装置 - Google Patents
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Description
当該水素化分解油製造装置は、重金属成分を含有する石油系重質油を原料とする水素化分解油の製造装置である。当該水素化分解油製造装置は、上記石油系重質油、鉄系触媒及び水素ガスを混合する混合部と、上記混合部で得た原料スラリー中の石油系重質油を水素化分解する懸濁床反応部と、上記懸濁床反応部で生成された反応生成物を多段で気液分離する気液分離部と、上記気液分離部で得られた固液相の一部を上記混合部に循環する循環部と、上記気液分離部で得られた固液相の残部及び固液分離用溶剤の混合物を固液分離する遠心分離部とを主に備える。また、当該水素化分解油製造装置は、上記気液分離部で分離された気相からガスを精製するガス精製部と、上記気液分離部で得られた気相及び遠心分離部で得られた液相を分留する分留部とを備える。
当該水素化分解油製造装置の混合部は、スラリー調製槽1と、スラリー調製槽1及び予熱器2間に配設される配管とを有する。混合部は、石油系重質油A、鉄系触媒B及び水素ガスCを混合する。
当該水素化分解油製造装置の懸濁床反応部は、懸濁床反応器4を有する。懸濁床反応器4は、その中で上記原料スラリーD中の上記石油系重質油Aを水素化分解する。この懸濁床反応器4としては、例えば気泡塔型の懸濁床反応器を用いることができる。
当該水素化分解油製造装置の気液分離部は、高圧気液分離器5、低圧気液分離器6及び減圧気液分離器7を有する。気液分離部は、高圧気液分離器5、低圧気液分離器6及び減圧気液分離器7により懸濁床反応部4で生成された反応生成物Eを多段で気液分離する。
当該水素化分解油製造装置の循環部は、第2ポンプ9と、第2ポンプ9及びスラリー調製槽1間の配管とを有する。第2ポンプ9は、減圧気液分離器7で分離された固液相Fの一部をスラリー調製槽1へ循環させると共に、上記固液相Fの残部を混合物調製槽8に供給するためのポンプである。
ためのポンプである。
当該水素化分解油製造装置の遠心分離部は、遠心分離器10、オーバーフロー溶剤回収装置12及びアンダーフロー溶剤回収装置13を有する。
水素化分解油製造装置のガス精製部は、ガス精製装置15を有する。ガス精製装置15は、高圧低温気液分離器14で分離された気相からガスKを精製する。ガス精製装置15は、例えば上記気相に含まれる不要なガスを吸着塔などで吸着させ、必要な成分のガスを精製する。例えば水素ガスを精製する場合、水素ガス以外の不要ガスであるCO、CH4、H2O及びCO2等を吸着する吸着剤を吸着塔に充填することにより、高純度の水素ガスが精製できる。ガス精製装置15で精製されたガスKは、一部は燃料ガスとして利用され、残部はリサイクルガスとして懸濁床反応器4の冷却用ガスに利用される。
水素化分解油製造装置の分留部は、蒸留塔16を有する。蒸留塔16は、低圧気液分離器6及び減圧気液分離器7で分離された気相、高圧低温気液分離器14で分離された液相、オーバーフロー溶剤回収装置12で固液分離用溶剤Gを分離した後の流体が供給され、これらを所定の留分に分留する。蒸留塔16として、例えば公知の棚段式の蒸留塔を用いることができる。例えば上記気相、液相及び流体を350℃程度に熱した後にこれらを蒸留塔16内に供給し、蒸留塔16内で石油蒸気とし、この石油蒸気の冷却後、沸点の低いものから高いものへと順に分離する。これにより、例えば図1に示すようにナフサL、灯油M、軽油N、減圧軽油Pが順に分離され、抜き出される。また、蒸留塔16下部から無灰残渣Qが抜き出される。
上記混合物調製槽8で固液相Fと混合する固液分離用溶剤Gは、芳香族軽質溶剤、ナフサ留分及び灯油留分を含有する。
当該水素化分解油の製造方法は、重金属成分を含有する石油系重質油を原料とする水素化分解油の製造方法である。当該水素化分解油の製造方法は、上記石油系重質油A、鉄系触媒B及び水素ガスCを混合する工程と、上記混合工程後に懸濁床反応器4中で上記石油系重質油Aを水素化分解する工程と、上記水素化分解工程後の反応生成物Eを多段の気液分離器5,6,7で気液分離する工程と、上記気液分離工程で得られた固液相Fの一部を上記混合工程に循環する工程と、上記循環工程後の固液相Fの残部及び固液分離用溶剤Gの混合物Hを遠心分離器10で固液分離する工程とを主に備える。また、当該水素化分解油の製造方法は、上記気液分離工程で分離された気相からガスを精製する工程と、上記気液分離工程で得られた気相及び固液分離工程で得られた液相を分留する工程とを備える。
混合工程では、石油系重質油A、鉄系触媒B及び水素ガスCを混合する。具体的には、スラリー調製槽1において石油系重質油A及び鉄系触媒Bをスラリー調製槽1に供給する。スラリー調製槽1が、撹拌機1aを用いて上記石油系重質油A及び鉄系触媒Bを混合することで、石油系重質油A及び鉄系触媒Bを含むスラリーを得る。このように混合して得たスラリーと水素ガスCとを配管中で混合することにより原料スラリーDが得られる。この原料スラリーDを予熱器2を介して懸濁床反応器4に供給する。
水素化分解工程では、懸濁床反応器4内で原料スラリーD中の石油系重質油Aを水素ガスCにより水素化分解する。この水素化分解により、反応生成物Eが得られる。
気液分離工程では、懸濁床反応器4で得られた反応生成物Eを多段の気液分離器を用いて気液分離する。具体的には、気液分離工程は、それぞれ異なる気液分離器を用いて気液分離を行う第1工程、第2工程及び第3工程を有する。気液分離工程は、第1工程、第2工程及び第3工程の順に気液分離を行う。第1工程、第2工程及び第3工程は、圧力及び温度条件がこの順で低下する異なる気液分離器を用いて気液分離する。
第1工程では、上記水素化分解工程後の反応生成物Eを高圧気液分離器5により気液分離する。
第2工程では、第1工程で高圧気液分離器5により分離された固液相を低圧気液分離器6により気液分離する。
第3工程では、第2工程で低圧気液分離器6により分離された固液相を減圧気液分離器7により気液分離する。
循環工程では、上記気液分離工程で得られた固液相Fの一部を上記混合工程に循環する。具体的には、気液分離工程の第3工程で減圧気液分離器7により分離された固液相Fの一部を第2ポンプ9により、配管を介してスラリー調製槽1に供給する。これにより、固液相Fに含まれる鉄系触媒Bが再利用される。
固液分離工程では、上記循環工程後の固液相Fの残部と固液分離用溶剤Gとの混合物Hを遠心分離器10により固液分離する。具体的には、混合物調製槽8で固液相Fと固液分離用溶剤Gとが混合された混合物Hが第3ポンプ11により遠心分離器10に供給され、遠心分離器10がこの混合物Hを固液分離する。なお、混合物調製槽8は、減圧気液分離器7により分離された固液相Fのうち、循環工程で循環利用された一部を除く残部が第2ポンプ9により供給され、撹拌機8aを用いて固液相Fと固液分離用溶剤Gとを混合して混合物Hを生成する。
ガス精製工程では、ガス精製装置15により、高圧低温気液分離器14で分離された気相からガスKを精製する。なお、高圧低温気液分離器14は、高圧気液分離器5で分離された気相をさらに高圧低温で気液分離し、その分離した気相をガス精製装置15に供給する。
分留工程では、上記気液分離工程で得られた気相及び上記固液分離工程で得られた液相を分留する。具体的には、低圧気液分離器6及び減圧気液分離器7で分離された気相、高圧低温気液分離器14で分離された液相、オーバーフロー溶剤回収装置12で固液分離用溶剤Gを分離した後の液相が蒸留塔16に供給され、蒸留塔16によりこれらをナフサL、灯油M、軽油N、減圧軽油P、無灰残渣Q等に分留する。
当該水素化分解油の製造方法は、固液分離用溶剤Gが、芳香族軽質溶剤、ナフサ留分及び灯油留分をそれぞれ10質量%超含有することにより、芳香族軽質溶剤による沈降性の低下作用及びナフサ留分による抽出性の低下作用を抑制できる。これにより、当該水素化分解油の製造方法は、気液分離工程で得られた固液相Fの残部と固液分離用溶剤Gとの混合物Hを固液分離する固液分離工程での分離性を高くすると共に沈降時間を短縮できる。また、当該水素化分解油の製造方法は、遠心分離器10により混合物Hを固液分離するので、比較的高温及び高圧の条件を必要とせず固液分離装置の大型化を抑制できるため、設備コストを低減できる。
なお、本発明の水素化分解油の製造方法及び水素化分解油の製造装置は、上記実施形態に限定されるものではない。
図1の水素化分解油製造装置において、スラリー調製槽1に重金属成分を含有する石油系重質油A及び鉄系触媒Bを供給し、スラリー調製槽1で混合されたスラリーに水素ガスCを供給して原料スラリーDを得た。この原料スラリーDを予熱器2で予熱した後、懸濁床反応器4に供給した。ここで、上記石油系重質油Aとして減圧蒸留残渣(以下、VRという)を用い、鉄系触媒Bとしてリモナイト鉄鉱石触媒を用いた。このリモナイト鉄鉱石触媒の添加量は、減圧蒸留残渣の質量に対して鉄換算で1質量%とした。このリモナイト鉄鉱石触媒の平均粒子径は1.05μmであった。懸濁床反応器4での水素化分解反応の条件は、反応圧力12MPa、反応温度450℃、反応時間90分とした。
実施例2は、実施例1と同様の配合比の固液分離用溶剤を用い、減圧蒸留残渣に対する固液分離用溶剤の質量比が0.9となるよう混合した混合物を用いた以外は実施例1と同様の方法により固液分離を行った。
実施例3は、実施例1と同様の配合比の固液分離用溶剤を用い、減圧蒸留残渣に対する固液分離用溶剤の質量比が3.6となるよう混合した混合物を用いた以外は実施例1と同様の方法により固液分離を行った。
実施例4は、上記減圧蒸留残渣に対して表1に示す質量割合のトルエン、ナフサ留分及び灯油留分を含有するものを混合し、固液分離時の遠心分離器10内での滞留時間を50秒とした以外は実施例1と同様の方法により固液分離を行った。
実施例5は、上記減圧蒸留残渣に対して表1に示す質量割合のトルエン、ナフサ留分及び灯油留分を含有するものを混合した以外は実施例1と同様の方法により固液分離を行った。
実施例6は、固液分離時の遠心分離器10内の混合物の温度を60℃とした以外は実施例1と同様の方法により固液分離を行った。
実施例7は、固液分離時の遠心分離器10での滞留時間を15秒とした以外は実施例1と同様の方法により固液分離を行った。
実施例8は、固液分離時の遠心分離器10の遠心力を1500Gとした以外は実施例1と同様の方法により固液分離を行った。
実施例9は、リモナイト鉄鉱石触媒として平均粒子径2.5μmのものを用い、減圧蒸留残渣の質量に対するリモナイト鉄鉱石触媒の添加量を鉄換算で2.5質量%とした以外は実施例1と同様の方法により固液分離を行った。
比較例1〜比較例4は、それぞれ上記減圧蒸留残渣に対して表1に示す質量割合のトルエン、ナフサ留分及び灯油留分を含有するものを混合した混合物を用いた以外は実施例1と同様の方法により固液分離を行った。
比較例5は、上記減圧蒸留残渣に混合する固液分離用溶剤としてトルエンを用いた以外は実施例1と同様の方法により固液分離を行った。
表1の結果より、実施例1〜実施例9でのケーキ中の固形分濃度は40質量%以上と大きく、遠心分離器により、固形分としてアスファルテン及び鉄系触媒Bを十分に分離できたことがわかる。一方、比較例1〜比較例5でのケーキ中の固形分濃度は40質量%未満であり、遠心分離器によりアスファルテン及び鉄系触媒Bを十分には分離できていない。このことから、トルエン、ナフサ留分及び灯油留分をそれぞれ10質量%超含有する固液分離用溶剤を用いることで、固形分の抽出性を向上できることが確認できた。ここで、比較例1及び比較例5でのケーキ中の固形分濃度は35質量%及び36質量%程度と比較的大きいが、比較例1及び比較例5は固液分離用溶剤のトルエンの含有量を極めて大きくしたものである。トルエンはナフサ留分に比べて数倍高価であるため、比較例1及び比較例5では固液分離用溶剤が高価となり過ぎるため実用的ではない。
1a 撹拌機
2 予熱器
3 第1ポンプ
4 懸濁床反応器
5 高圧気液分離器
6 低圧気液分離器
7 減圧気液分離器
8 混合物調製槽
8a 撹拌機
9 第2ポンプ
10 遠心分離器
11 第3ポンプ
12 オーバーフロー溶剤回収装置
13 アンダーフロー溶剤回収装置
14 高圧低温気液分離器
15 ガス精製装置
16 蒸留塔
A 石油系重質油
B 鉄系触媒
C 水素ガス
D 原料スラリー
E 反応生成物
F 固液相
G 固液分離用溶剤
H 混合物
J スラッジ
K ガス
L ナフサ
M 灯油
N 軽油
P 減圧軽油
Q 無灰残渣
Claims (7)
- 重金属成分を含有する石油系重質油を原料とする水素化分解油の製造方法であって、
上記石油系重質油、鉄系触媒及び水素ガスを混合する工程と、
上記混合工程後に懸濁床反応器中で上記石油系重質油を水素化分解する工程と、
上記水素化分解工程後の反応生成物を多段の気液分離器で気液分離する工程と、
上記気液分離工程で得られた固液相の一部を上記混合工程に循環する工程と、
上記循環工程後の固液相の残部及び固液分離用溶剤の混合物を遠心分離器で固液分離する工程と
を備え、
上記固液分離用溶剤が、芳香族軽質溶剤、水素化分解法により得られるナフサ留分及び灯油留分をそれぞれ10質量%超含有し、
上記混合物における上記固液相の残部の質量に対する固液分離用溶剤の質量比が0.5以上4以下であり、
上記固液分離工程での遠心分離器内の混合物の温度が40℃以上130℃以下、滞留時間が60秒以下であることを特徴とする水素化分解油の製造方法。 - 上記気液分離工程が、
上記水素化分解工程後の反応生成物を高圧気液分離器により気液分離する第1工程と、
上記第1工程で分離された固液相を低圧気液分離器により気液分離する第2工程と、
上記第2工程で分離された固液相を減圧気液分離器により気液分離する第3工程と
を有する請求項1に記載の水素化分解油の製造方法。 - 上記気液分離工程で得られた気相及び固液分離工程で得られた液相を分留する工程をさらに備え、
上記固液分離用溶剤のナフサ留分及び灯油留分として上記分留工程で得られたものを用いる請求項1又は請求項2に記載の水素化分解油の製造方法。 - 上記芳香族軽質溶剤が沸点150℃以下の単一成分又はそれらの混合成分であり、
上記ナフサ留分の沸点が80℃以上180℃以下であり、
上記灯油留分の沸点が180℃超240℃以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の水素化分解油の製造方法。 - 上記固液分離工程での遠心分離器内の混合物の滞留時間が30秒以下であり、上記遠心分離器の遠心力が3000G以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の水素化分解油の製造方法。
- 上記鉄系触媒が平均粒子径2μm以下のリモナイト鉄鉱石触媒であり、
上記混合工程における石油系重質油の質量に対する鉄系触媒の質量比が、鉄換算で0.003以上0.02以下である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の水素化分解油の製造方法。 - 重金属成分を含有する石油系重質油を原料とする水素化分解油の製造装置であって、
上記石油系重質油、鉄系触媒及び水素ガスを混合する混合部と、
上記混合部で得た原料スラリー中の石油系重質油を水素化分解する懸濁床反応部と、
上記懸濁床反応部で生成された反応生成物を多段で気液分離する気液分離部と、
上記気液分離部で得られた固液相の一部を上記混合部に循環する循環部と、
上記気液分離部で得られた固液相の残部及び固液分離用溶剤の混合物を、温度が40℃以上130℃以下、滞留時間が60秒以下で固液分離する遠心分離部と
を備え、
上記固液分離用溶剤が、芳香族軽質溶剤、水素化分解法により得られるナフサ留分及び灯油留分をそれぞれ10質量%超含有し、
上記混合物における上記固液相の残部の質量に対する固液分離用溶剤の質量比が0.5以上4以下であることを特徴とする水素化分解油の製造装置。
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