JPH0135035B2 - - Google Patents

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JPH0135035B2
JPH0135035B2 JP15795179A JP15795179A JPH0135035B2 JP H0135035 B2 JPH0135035 B2 JP H0135035B2 JP 15795179 A JP15795179 A JP 15795179A JP 15795179 A JP15795179 A JP 15795179A JP H0135035 B2 JPH0135035 B2 JP H0135035B2
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Japan
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oil
coal
catalyst
hydrotreating
solid
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JP15795179A
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Masayoshi Ioka
Masaharu Matsui
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Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
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Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は石炭類を液状炭化水素油へ転換する方
法の改良に関し、更に詳しくは、微粉砕した石炭
類を媒体油と混合してスラリー化せしめた後、2
段の水素化処理により効率よく液化する方法に関
する。 近年、石油に対する需要の著しい増加にも拘わ
らず新規油田の発見および開発が頭打ち傾向を示
していることから、世界的なエネルギー不足が問
題となりつつある。このため新エネルギーあるい
は代替エネルギーに関する研究および開発が活発
に行なわれるようになり、就中化石エネルギー中
最大の埋蔵量の石炭類のガス化および液化による
代替燃料の製造について多数のプロセスが検討さ
れている。 石炭類のガス化による天然ガス代替燃料の製造
は、灰分等の多い、かつ広範囲の性状の石炭を原
料とすることができ、また古くから開発された石
炭ガス化技術を応用できるなどの理由から技術的
には最も完成しており、かつ信頼度も高いとされ
ている。しかしながらガス化法による、あるいは
ガス化工程を経由する石炭類からの代替燃料の大
規模製造は(1)ガス化工程に高価な酸素を多量に消
費し、消費された酸素はエネルギー源として再利
用されない;(2)石炭類がN、O、Sなどの多量の
ヘテロ元素を含み、このために発生ガスに含まれ
るこれらの化合物を除去し精製ガスを得るために
きわめて繁雑かつ、技術的にも困難な工程を要す
る;(3)製品が気体であるために貯蔵および長距離
輸送に適さない;(4)ガス化を経由して液化するた
めにはさらに繁雑な工程を要する;などの理由か
ら技術的にも経済的にも必ずしも有利とは考えら
れない。他方、石炭類の水素化処理による直接液
化法は(1)大量の水素を消費する;(2)石炭類の水素
化反応性が小さく、かつ種類、産地などによつて
大巾に変動する;(3)液化油中の灰分はきわめて微
細(数μ〜数拾μ)であり、固液分離が技術的に
困難である;(4)反応条件が苛酷であり、しかも
気・液・固からなる原料および生成物を同時に処
理せねばならない;などの多くの欠点を持つこと
が指摘されている。しかしながら、(1)現在資源が
枯渇しつつある石油類と組成および性状において
最も近似した液体燃料が得られる。従つて精製・
輸送・貯蔵・消費などのあらゆる面において従来
の石油類に対するシステムがほとんどそのまま利
用できこれによる社会的および経済的メリツトは
膨大であると考えられる;(2)石炭類は相当量の水
素を含むが(H/C原子比=0.5〜1.0)、水添液
化工程において“消費”された水素と共に、これ
らの相当部分が液化油に含まれるので、実質的に
エネルギー源として有効利用される;(3)石炭中の
ヘテロ元素が、H2S、NH3、H2Oなどとして容
易に気液分離される;などの優れた特長があり、
このために少なくとも総合経済性においては、石
炭の直接液化法はガス化法に較べて原理的に優れ
ていると考えられる。このために古くから石炭類
の直接液化法については多数のプロセスが提案さ
れ、一部はかつて既に工業的にも実施されたこと
がある。 石炭の直接水素化処理による液化法は大別して
無触媒法と触媒法に分類される。前者は触媒を必
要とせず、かつ水素消費量が少ないなどの特長が
あるものの(1)生成油中の窒素、硫黄、酸素、アス
フアルテン類などが多く、残留炭素も大きいため
に良質油への精製が難しい;(2)生成物はピツチ状
のものの比率が高く、留出油収率が低い;などの
主として生成物の性状に関して欠点が多い。これ
らの欠点を補うべく、例えばアメリカで開発され
ているSRC−法においては液化生成物から分
離した灰分の多い残渣分を水素化処理工程に循環
せしめることによつて、石炭灰分の触媒作用を利
用することにより、脱窒素・脱硫率などを高め、
液化油の収率の向上を図つている。またEDS法
(エクソンドナーソルベント法)においては、水
素加圧下、テトラリンの如き、いわゆる水素ドナ
ー溶剤を用いて石炭類を抽出液化せしめ、灰分と
未反応炭を固液分離して得た液化生成油を固定触
媒層を用いて水素化処理している。この2段水素
化処理法では水素化処理油から良質の液化油が分
離され、またドナーソルベントは回収されて抽出
液化工程にそのまゝ循環される。この方法では触
媒は間接的に用いられるために、石炭中の灰分に
よる劣化が避けられ、しかも比較的良質な液化油
が得られる特徴がある。しかしながらこれらの無
触媒法はいずれも液化率および液化油の性状など
については必ずしも充分とは言えない。 これらに対して、いわゆる触媒法は液化油の収
率が高く、かつ良質油が得られることが期待され
ることから、従来多くの提案が行なわれている。
これらの中で最も古くから提案され、かつ一時的
に工業的に実施されたものにベルギウス
(Bergius)法がある。この方法は安価な使い捨
て可能な液相懸濁触媒の存在下に、石炭−媒体油
スラリーを高温・高水素圧下において水素化分解
する方法である。しかしこの方法は安価であるが
多量の触媒を要し、かつ石炭灰分と共に廃触媒の
無公害化処理を要する。一方H−石炭法(H−
Coal法)では石炭−媒体油スラリーが沸騰触媒
床を用いて水素化分解され、反応の苛酷度に応じ
て合成原油あるいは重質燃料油を得る方法であ
る。この方法は重質油の水素化脱硫法あるいは水
素化分解法として既に工業的に実施されている沸
騰床法を発展させたものであるが、触媒と石炭中
の灰分との分離あるいは触媒の磨耗および劣化な
どの技術的に未解決な点も多い。シンソイル
(Synthoil)法では石炭−媒体油スラリーが高度
の乱流条件下で、固定触媒層を用いて水素化分解
が行われる。このプロセスの特長の1つはきわめ
て良質の合成原油が直接得られることであるが、
触媒層が石炭中の灰分によつて閉塞されやすく、
また触媒の磨耗および劣化が著しいなどの欠点が
ある。古典的なベルギウス法による石炭の直接液
化法の改良方法として、特開昭53−106709号公報
に石炭灰分粒子よりも小さな触媒を用いる方法が
開示されている。この方法によると石炭液化油か
ら石炭灰分と触媒とを、粒子サイズの違いを利用
して分別回収し、主として触媒を含む液化油を水
素化処理工程へ再循環している。またこれに関連
し特開昭53−106708号には石炭液化用の微細触媒
の製造方法が記載されている。しかしこの方法に
よつて得られる触媒は無担持状態で用いられるた
めに、触媒金属が充分に分散されず、このために
必ずしも充分な活性および耐被毒性を有すること
は期待されない。特開昭54−83908号にはドナー
ソルベント法を改良するために、ドナーソルベン
トと石炭粉末とのスラリーを高温・高水素圧下、
高められた空隙率を有する固定触媒床を用いて水
素化処理する方法が示されている。しかしながら
これらの従来公知の石炭類の直接液化法はいずれ
も液収率、液化油の性状、触媒の劣化および灰分
の分離法などに関して必ずしも充分とは言えな
い。発明者らは石炭の直接液化法に関し(1)石炭の
構造および水素化分解反応機構;(2)石炭液化反応
の各ステツプに対する触媒の寄与あるいは効果;
(3)触媒の劣化機構;(4)石炭中および液化油中の灰
分の性状;などについて多くの検討を進めた結
果、従来法に対して多くの利点を有する改良方法
を開発するに至つたものである。 本発明方法の特徴の1つは石炭−媒体油スラリ
ーを、要すれば金属担持超微粒子触媒の存在下に
おいて水素化分解し、生成油を固液分離したのち
さらに、要すれば金属担持酸性担体触媒を充てん
した固定床を用いて水素化処理し、液化油中の窒
素、硫黄および酸素などを除去し、同時に微細石
炭粒子を水添液化せしめてから主たる製品として
軽質油を分離し、微細固形分を含む重質油の少な
くとも1部を水素化分解工程に循環せしめること
にある。また他の特徴は固液分離工程において少
なくとも微細固形分の1部が固形分濃度の減少し
た処理油に含まれ、実質的に重質油と共に水素化
分解工程に循環することにある。本発明方法は、
第1水素化処理工程において主として石炭の水素
化分解反応が、第2水素化処理工程において主と
して液化油水素化精製反応が行なわれることを特
徴とする。一般に水素化処理工程においては、反
応筒がコークあるいはピツチ等の付着によつてき
わめて汚染されやすいが、本発明方法の水素化処
理工程においては軽質油分離工程から循環される
重質油が、固液分離工程においてオーバーフロー
した微細固形分を含むためこれが反応筒へのコー
ク等の付着を著しく抑制する効果をもたらす。さ
らに第1水素化処理工程へ循環される重質油が、
実質的に第2水素化処理工程において予め水素化
処理されているために、これに含まれる微細固形
分と共に石炭液化率を向上せしめ、さらに反応筒
内でのコーク付着の抑制に寄与する。 本発明方法を実施する態様の1つに媒体油の1
部として、軽質油分離工程から循環される重質油
と共に石油系残渣油を用いてもよい。この方法は
媒体油として石炭系の代りの1部に石油系残渣油
を用いることによつて、単に処理困難な石油系残
渣油が同時に良質な軽質油に転化するのみなら
ず、固液分離が促進される効果がもたらされる。
従つて媒体油の1部として石油系残渣油を用いる
と第2水素化処理工程での固定床の閉塞寿命が延
長せしめられ、あるいは/および固液分離工程か
らの固形分濃縮油および循環重質油の系外への抜
出し量が減少するために軽質油の収率が向上す
る。 発明者らの検討によると金属担持微粒子触媒の
存在下において、苛酷な反応条件下でもスラリ相
水素化処理のみによつては、液化油、就中重質分
中の窒素、硫黄、酸素等のヘテロ元素を減少せし
めることは非常に困難である。ところがスラリー
相における第1水素化処理工程からの生成油を、
固定床を用いてさらに水素化処理すると、軽質油
の収率はあまり増加しない反面窒素、硫黄、酸素
などが著しく減少し、良質の軽質油が得られるこ
とが認められた。特に固定床触媒として金属担持
酸性担体触媒を用いることによつて液化油から最
も除去し難い窒素分の著しい減少が認められる。
周知のようにドナーソルベント法等においては、
水素化処理油から回収される特定沸点範囲の軽質
分が抽出液化用媒体油として循環されるが、本発
明方法においては実質的に微細固形分を含む残渣
油分を第1水素化処理工程における媒体油として
循環する方法である。発明者らは第1水素化処理
工程の生成油から回収された重質油に比較して、
多段水素化処理された生成油から分離回収された
重質油は、窒素、硫黄等のヘテロ元素およびアス
フアルテン等のコーク先駆体の含有率が少なく、
第1水素化処理工程での液化率が高く、かつ反応
筒内壁へのコーク等の付着が少ないことを認めて
いる。このため、第2水素化処理工程からの微細
固形分を含む重質油を循環することによつて、第
1水素化処理工程において苛酷な反応条件を用い
ることが可能となり、軽質化が促進され、ついで
実質的に固液分離工程での固液分離をきわめて容
易にすることができた。固液分離工程からの固形
分の減少した処理油あるいは、より微細な固形分
を分散した処理油を第1水素化処理工程に循環す
ることは、石炭の液化率および軽質油収率の大き
な向上につながる。かかる循環工程によると固液
分離工程への供給原料の粘度および比重の低下に
より、固液分離操作が容易となり、分離効率が実
質的に高められる。また固液分離された固形分の
減少せる処理油の1部をそのまま軽質油分離工程
に供給せしめることによつて第2水素化処理工程
での固定床の閉塞を抑制することもできる。しか
し第1水素化処理工程からの生成油を第2水素化
処理工程においてさらに水素化処理することな
く、そのまま軽質油分離工程に供給することは必
ずしも好ましくない。何となれば主たる製品であ
る軽質油の性状および収率が低下し、あるいは第
1水素化処理工程での石炭液化率が低下し、ガス
収率が多くなり、反応筒がコーク汚染されやすく
なるなどの好ましくない結果を招くことによる。
従つて固液分離工程からの処理油の第1水素化処
理工程あるいは/および軽質油分離工程への供給
量は原料石炭類の性状、反応性、灰分含有率、第
2水素化処理工程の固定床の閉塞寿命など多くの
条件を考慮して決められる。 固液分離工程からの固形分の減少した処理油は
予め軽質油と重質油とに分離せしめてから、重質
油の少なくとも1部を第1あるいは/および第2
水素化処理工程に供給せしめてもよい。分離工程
からの重質油を第1水素化処理工程に循環せしめ
ることによつて軽質化をさらに進めることができ
る。しかしかかる分離工程は分離された軽質油の
1部を第1水素化処理工程あるいは固液分離工程
に循環せしめることによつて固液分離工程への供
給原料の粘度および比重を低下せしめ、それによ
つて固液分離を促進するうえで特に好ましい。同
様にして、第2水素化処理工程の生成油から分離
された常圧下で蒸留される軽質油を固液分離工程
に循環せしめることによつて固液分離を容易にす
ることができる。このような固液分離のための軽
質油の循環量および留分は固液分離方式、分離さ
れる固形分の性状、並びに循環される軽質油の性
状などに応じて決められる。石炭スラリーの媒体
油の1部として石油系残渣油を用いる場合におい
ては、これらの軽質油の循環量が少なくとも大き
な固液分離促進効果が得られることが認められ
る。尚、実質的に固液分離の促進のために固液分
離工程入口に循環する軽質油には、通常ナフサ〜
軽油留分、就中灯軽油留分が用いられるが、固液
分離方式、条件などによつて、これらにさらに減
圧軽油を加えることもある。 第2水素化処理工程からの生成油は軽質油分離
工程に供給される。軽質油の分離方法は特に制限
はないが通常、常圧又は減圧蒸留および溶剤脱れ
き法から選らばれた1種以上、特に常圧および減
圧蒸留の組合せ処理が好ましい。しかしこれらの
他に勿論例えば水素気流による軽質油のストリツ
ピング法などの公知方法を組合せることによつて
さらに好ましい結果が得られることもある。既に
述べているようにこの工程において分離されたナ
フサ〜軽油留分、就中、灯軽油留分を固液分離工
程に循環せしめてもよい。さらに分離された軽質
油のうち減圧軽油、脱れき油などの沸点300℃以
上のものを第2水素化処理工程に循環せしめても
よい。かかる軽質油の循環はこれらをさらに充分
に水素化精製せしめて良質油へ転化せしめるうえ
で好ましいことは勿論であるが、第2水素化処理
工程の固定触媒層の閉塞寿命を延長せしめる上で
特に有効である。即ち第2水素化処理工程への供
給原料は固液分離工程において分離されない微細
な灰分粒子あるいは/および金属担持超微粒子触
媒を含むためこれらの大部分は固定触媒層を通過
するもののその1部が触媒層内に堆積し、遂には
閉塞に至ることが判つている。ところが発明者ら
は微細固形分を含む供給原料に、さらに該水素化
反応条件下において少なくとも1部が液状を保
ち、固形分を含まない重質油、具体的には減圧軽
油あるいは脱れき油などを加えることによつて固
液触媒層への該固形分の堆積量が単に減少するの
みならず、堆積分布が変化し、触媒層の閉塞寿命
が著しく延長されることを見出している。 軽質油分離工程において分離された重質油は、
固液分離工程においてオーバーフローした微細固
形分を含み、これらの少なくとも1部は第1水素
化処理工程に循環されてコーキングの防止あるい
は石炭液化率の向上にとつて有効に作用する。し
かし石炭中の灰分がきわめて微細でかつ多量に含
まれている場合においては、この循環油中の固形
分濃度が徐々に増加し、しかも第2水素化処理工
程の固定触媒層が短時間で閉塞するなどの理由か
ら連続的運転が不可能となるので、重質油の1部
を系外に抜出し別途利用する方法を構じている。
同様に固液分離工程において、第2水素化処理工
程へ供給される固形分濃度の減少せる処理油中の
固形分濃度を低減せしめ、清澄度を高めることに
よつて固定触媒層の閉塞寿命を延長しようとすれ
ばいきおい固形分濃度の高められた廃液が多くな
らざるを得ない。かかる廃液をそのまま燃料等と
して別途利用してもよいが、循環重質油の1部と
共に、あるいは別々に温度400〜600℃において熱
分解し、得られた軽質油を固液分離工程あるい
は/および第2水素化処理工程に循環せしめても
よい。熱分解はたとえばデイレイドコーカー
(Delayed Coker)法など公知の方法によつて行
なわれ、原料の1部は軽質炭化水素ガスおよび留
出油へ、残りはコーク又はピツチへ転化される。
ここで得られるコーク又はピツチは多量の灰分を
含むが、そのまま燃料として、あるいは水素製造
原料として有効利用される。固液分離工程に循環
された留出油は固液分離を促進し、次いで第2水
素化処理工程において良質の軽質油に精製され
る。本発明方法に熱分解工程を付加することは、
実質的に軽質油の収率を高め、さらに第2水素化
処理工程での固定触媒層の閉塞寿命を延長せしめ
るうえで非常に好適である。 本発明方法において軽質油分離工程が多段処理
からなる場合、最終処理の残渣分を第1水素化処
理工程に循環せしめてもよいが、中間処理からの
残渣分のみを循環せしめ、最終処理で得られる残
渣分は、別途利用するために系外に抜出すか、あ
るいは前述の熱分解工程に供給してもよい。具体
的には軽質油分離工程が常圧又は/および減圧蒸
留と溶剤脱れき工程との組合せ工程からなるとき
に、蒸留残渣油の1部を第1水素化処理工程に循
環せしめ、残りを溶剤脱れき工程に供給すること
を意味する。かかる組合せ工程において得られる
脱れき油の1部はそのまま第1あるいは/および
第2水素化処理工程に循環せしめることによつて
実質的にさらに良質油に転換せしめてもよい。 本発明方法によると実質的にあらゆる炭素含有
固体有機物、就中石炭類が液状油へ転換せしめら
れる。しかし一般に炭素含有率の著しく少ないも
のは液状油の収率が低く、かつ液化油あたりの化
学水素消費量が多くなるために必ずしも好適な液
化原料ではない。また逆に炭素含有率のきわめて
多い、例えば無煙炭、コークあるいは木炭なども
一般に水素化反応性が著しく低く好ましい原料と
はならない。最も好ましい石炭類としては、無
水・無灰基準での炭素含有率が60〜90重量%であ
るれき青炭、亜れき青炭、褐炭および亜炭が挙げ
られる。しかしながらこれらの石炭類はいずれも
相当量の水分および灰分が含まれ、これらが固液
分離操作を困難にし、あるいは水素化処理工程に
おいて水素分圧を低下せしめるので予め乾燥およ
び選炭処理などによつて除去するのが好ましい。
本発明方法においては、これらの予備処理された
石炭類は、通常平均単粒子直径が200μ以下、好
ましくは30〜100μに微粉砕されてから第1水素
化処理工程に供給される。石炭類の粉砕は酸化あ
るいは粉塵爆発を避けるために不活性気体雰囲気
下、あるいは水中又は油中において行なわれる。
特に最初の微粉砕工程においては媒体油と混合し
ながら混練・微粉砕するのが好ましい。媒体油と
しては通常、軽質油分離工程からの重質油が用い
られるが、この他に第1あるいは/および第2水
素化処理工程の生成油、固液分離工程からの固形
分が濃縮した廃液、軽質油分離工程あるいは/お
よび熱分解工程からの減圧軽油又は脱れき油など
を用いてもよい。あるいは固液分離工程に於ける
灰分の分離を容易にするために石油系残渣油を添
加してもよい。媒体油と石炭との混合比率は、該
混合物スラリーの取扱いが容易である範囲内にお
いて任意に決められる。しかし石炭類の混合比率
が小さくなると石炭の液化効率が低下して循環油
比率が大きくなるので必ずしも好ましくない。逆
に石炭の混合比率が高くなると液化効率の上から
は好ましいが、混合物スラリーの流動性、就中予
備加熱管内での流動性が低下し、さらには第1水
素化処理工程での反応筒内のコーキングなどによ
る汚染が生じ必ずしも好ましくない。従つて石炭
類と媒体油との重量混合比率は通常、無水・無灰
基準で0.05〜2:1、好ましくは0.2〜0.6:1の
範囲である。 本発明方法において石炭スラリーを調製するた
めの媒体油の1部として石油系残渣油を用いるこ
とはきわめて好ましい。即ち既に述べているよう
にこれによつて(1)処理困難な残渣油が良質油に転
化する;(2)石炭の液化率が向上する;(3)第1水素
化処理工程の生成油の固液分離が容易となる;な
どのきわめて好ましい効果が得られる。これらの
効果のうち(2)は石油残渣の性状および種類によつ
て異るが、一般に可溶性金属類の含有率の多いも
の程大きな効果が認められる。また(3)の効果は石
炭系重質油あるいは石炭タールおよびアントラセ
ン油などではあまり大きくないことから(1)および
(2)との相剰作用によると考えるよりむしろ石油残
渣あるいはその分解油の組成と関連していると考
えるのが妥当である。即ち石炭系重質油に比較し
て石油系残渣油の芳香族炭素の比率はせいぜい20
〜30%程度であり、このためにこれからの分解油
はパラフイン系炭化水素が多いためにアスフアル
テンあるいはピツチ状生成物に対する相溶性が小
さく、かつ比重も小さく第1水素化処理工程に含
まれる石炭灰分あるいは未反応炭が凝集しやすく
なり固液分離が促進されるためと推定される。 発明者らの検討結果によると石油系残渣油とし
ては通常、沸点300℃以上の残油が好ましいが、
勿論これらの残渣分の多い重質油など、少量の留
出油を含むものを用いることもできる。石油系残
渣油としては、先に述べたように特に可溶性金属
類を100ppm好ましくは200ppm以上含む、原油、
タールサンドビチユーメン、タールおよび頁岩油
から得られた、常圧蒸留残渣油、減圧蒸留残渣油
および溶剤脱れき残渣などが用いられる。これら
の残渣油は通常、無処理のまゝ用いられるが、予
め水素化処理するかあるいは水素化脱メタルした
のち溶剤脱れきして芳香族炭素比率を高める処理
をして用いることもできる。これらの石油系残渣
油類は何れも単に硫黄、窒素、アスフアルテン等
が多く、かつ残留炭素が高いためにコーキングし
やすいなどの他に、可溶性金属類および/あるい
は微細固形分が少量含まれているために、通常の
固定床による水素化処理は実質上不可能であるに
も拘らず良質の軽質油に高い収率(実質上100%
近いと推定される)で転化される他に先に述べた
ように石炭液化工程にとつてきわめて好ましい相
剰的作用を与えることが認められる。ここで可溶
性金属類とは、有機金属化合物として石油残渣中
に溶解している。V、Ni、Fe、Cu、Cr、Moな
どを言い、これらはアスフアルテン等の重質分中
に濃縮していることが知られている。可溶性金属
類の少ない残渣油も石炭スラリーの媒体油として
用いることもできるが、第1水素化処理工程での
石炭液化率を高めるためには残渣油中の金属類は
多い程好ましい。石炭類に対して媒体油の1部と
して加えられる石油系残渣油の比率は、これらの
性状、循環される重質油の比率あるいは固液分離
工程の方式などによつて変るが、通常3〜1000%
の範囲好ましくは10〜300%程度である。あるい
は石炭に対する可溶性金属類の比率は20〜
5000ppm、通常100〜500ppmの範囲である。 第1水素化処理工程からの生成油は固液分離工
程に供給される。本発明方法においては固液分離
法として公知のいずれの方法を用いてもよい。生
成油に分散した固形分は主として石炭灰分、未反
応石炭粒子および金属担持超微粒子触媒などであ
り、10μ以下の微細粒子が多い。このために過
分離法、遠心分離法、ハイドロサイクロン法、逆
溶剤法などの公知の固液分離法を単独で用いても
よいが、これらを組合せることによつてさらに効
率よい分離が可能となる。これらの微細固形分の
分離方法として、発明者は特願昭53−105208号に
おいて微量ないし少量の界面活性剤を含む水によ
る固形分の抽出方法を開示しているが、この方法
は本発明方法に対しても好適に適用されることは
勿論である。また既に述べているように本発明方
法における各工程において分離された軽質油、就
中灯軽油留分を固液分離工程への供給原料に循環
せしめることにより、固形分と分散油との比重差
を拡げ、粘度を減少せしめ、あるいは/および固
形分粒子を凝集せしめることによつて固液分離を
促進せしめてもよい。石炭液化油にはきわめて固
液分離しにくい微細固形分が含まれており、少な
くともこれらの1部は固形分濃度の減少した処理
油にオーバーフローすることが認められる。とこ
ろがこれらの微細固形分は第2水素化処理工程で
の固定床にはほとんど堆積することなく素通り
し、軽質油分離工程において重質油に濃縮されて
第1水素化処理工程に再循環される。既に述べて
いるように本発明方法の特徴の1つはかかる、超
微粒子触媒を含む微細固形分を重質油と共に第1
水素化処理工程に循環せしめることによつて反応
筒内のコーキング等による汚染を抑制し、かつ石
炭液化率を向上せしめることにある。 第2水素化処理工程での固定触媒層に堆積する
固形分は、主として粗大粒子からなることが認め
られる。従つて固液分離工程においてはできるか
ぎ粗大粒子を除去する処置がとられる。これらの
粗大粒子の分離度は固形分の性状あるいは濃度お
よび固定触媒床の空隙率、触媒の形状などによつ
ても変化するが、通常体積平均粒子直径が10μ以
上の粗大固形分のうち20重量%、好ましくは50重
量%以上が固液分離工程で除去される。 本発明方法において第1および第2水素化処理
工程の反応条件は通常300〜500℃、水素分圧50
Kg/cm2以上である。さらに詳しくは第1水素化処
理工程では350〜500℃、好ましくは400〜480℃、
水素分圧50〜500Kg/cm2好ましくは100〜350Kg/
cm2であり、第2水素化処理工程では300〜460℃好
ましくは350〜440℃水素分圧100Kg/cm2以上、好
ましくは150〜400Kg/cm2である。第1水素化処理
工程においては主として分解軽質化反応が行なわ
れ、石炭の液化反応によるアスフアルテンおよび
重質油への分解と媒体油の軽質化が進むがヘテロ
元素の脱離はあまり進まない。第2水素化処理工
程においては主として石炭液化油および媒体油の
水素化、不飽和化合物の水添およびヘテロ元素の
H2S、NH3等への転化が行なわれるが、分解軽
質化はあまり進まない。尚、第2水素化処理工程
での最も重要な目的に固液分離工程においてオー
バーフローした微細な未反応石炭粒子および微細
灰分あるいは触媒微粒子に析出したコークの水素
化による、溶剤不溶残渣分の減少あるいは触媒の
再生・賦活が挙げられる。特に水素化分解工程に
おいてコークが析出劣化した微粒子触媒が、再水
素化処理によつて微粒子触媒上のコークが再び油
分に戻り、触媒が賦活される現象は発明者らによ
つて初めて見出された事実であり、本発明方法は
かかる新現象の1つの応用例である。先に第2水
素化処理工程の生成油から分離した重質油に含ま
れる微細固形分が第1水素化処理工程での反応筒
のコーク汚染の抑制および石炭液化反応の促進に
とつてきわめて効果的であることを述べたが、そ
れらはいずれも第2水素化処理工程での微細固形
分の脱コーク・活性化によるものと推定される。 各水素化処理工程の反応は同一条件下で行うこ
とも可能であるが、通常は第1水素化処理では分
解反応を促進せしめるために低水素圧・高温が好
ましく第2水素化処理は固定触媒層の劣化を抑制
し、かつ微細固形分上のコークの脱離を目的とす
るために高水素圧・低温が望ましい。これらの反
応条件は他の因子、例えば石炭の性状、又は媒体
油の性状、比率などによつても任意に変えられる
が、通常第1水素化処理工程に較べて第2水素化
処理工程の反応条件を、水素分圧が10Kg/cm2
上、好ましくは30Kg/cm2以上高く、あるいは/お
よび反応温度が10℃以上、好ましくは20℃以上低
く設定する。 本発明方法において第2水素化処理工程におい
て通常の水素化処理用触媒を充てんした固定床を
用いることもできる。しかし本法においては供給
原料が微細固形分を少量含み、かつアスフアルテ
ンなどの重質分が多いために、固形分が堆積しに
くく、かつ重質分が充分に水素化できるような触
媒層および触媒を用いることが好ましい。発明者
らの検討によるとかかる触媒として直径が0.3〜
20mm好ましくは0.5〜10mmである、実質的に球形
触媒を用いることができる。このような触媒を用
いることによつて充分に高い触媒充てん密度が得
られ、従つて高い反応筒容積あたりの活性を維持
しながら、触媒層への固形分の堆積比率が小さ
く、比較的長い閉塞寿命を得ることが可能であ
る。あるいは反応筒に最も薄い部分における厚み
が0.3〜20mm好ましくは0.5〜5mmである触媒を、
実質的に反応筒容積基準の空隙率が大きくなるよ
うに充てんし、触媒層の閉塞寿命を延長せしめる
こともできる。空隙率は通常40〜90%好ましくは
40〜70%の範囲となるように触媒形状および充て
ん方式が選らばれる。かかる触媒の形状はハニカ
ム状、円筒状、ラシヒリング状など任意に選らば
れる。第2水素化処理工程への供給原料には原料
石炭の種類および/あるいは媒体油の1部として
用いる石油系残渣油の性状などによつてTi、Fe、
V、Niなどの可溶性金属類を含むことがある。
これらの可溶性金属類は第2水素化処理工程での
水素化処理用触媒表面に堆積して触媒を劣化せし
め、あるいは触媒層の閉塞を引起すことがある。
かかる可溶性金属類による触媒層の劣化を防ぐ目
的でこれらの供給原料を予め脱メタル処理しても
よい。水素化脱メタル触媒としては、一般に重質
油の脱メタル用として公知のものをそのまま用い
てもよい。本発明は既に脱メタル触媒についても
検討しており、これらの技術内容は例えば特開昭
53−98308、53−115703、54−31099などにおいて
開示されている。しかしながら本発明方法におい
てはこれらの重質油の脱メタル触媒として公知の
もののうち、特に複鎖構造を有する繊維状マグネ
シウムシリケートを担体とするものが、特に高活
性であることから好ましいことが認められた。マ
グネシウムシリケート担体としては特にセピオラ
イト、パリゴルスカイト、アタパルジヤイトから
選らばれた1種以上あるいはこれらを改質せしめ
て得られた多孔体、又はアルミナゾル、シリカゾ
ル、チタニアゾル、アルミナシリカゾルなどとの
複合多孔体などが用いられる、これらの多孔質担
体は通常成形したのち、周期律表b、b、
a、a、a、aおよび族金族、好ましく
はZn、Cu、Ni、Co、V、Mo、Wから選らばれ
た1種以上の金属類を担持し、第2水素化処理工
程と同一反応条件下で用いる。第2水素化処理工
程においては公知の任意の重質油水素化処理用触
媒を用いてもよい。しかしながら処理原料が通常
の重質油に較べて多量の窒素および酸素、並びに
アスフアルテン類およびコークなどを含むため
に、触媒の劣化を防止しつつ、しかもこれらの不
純物等を水添除去することはきわめて困難であ
る。本発明者らの検討によるとこの工程における
触媒の活性および劣化は物理構造に最も強く影響
される。このため本工程における触媒としては、
V、Mo、W、Ni、Coから選ばれる1種以上、好
ましくはMo、Ni、Coを担持し、比表面積が50
m2/g、好ましくは150m2/g以上、平均細孔直
径が20〜150Å、好ましくは50〜120Åのものが好
適である。かかる触媒の担体としては高い脱硫お
よび水添活性が得られ、かつ任意の触媒物性、形
状および強度の得られやすいことから通常アルミ
ナあるいはアルミナシリカが用いられる。従つて
本発明方法における第2水素化処理工程での固定
床触媒としては通常重質油の水素化脱硫用触媒を
そのまま、あるいは反応筒空隙率が大きくなるよ
うに種々の形状に成形して用いる。しかし第2水
素化処理工程に使用する触媒担体についてさらに
検討したところ、通常のアルミナあるいはアルミ
ナシリカ担体触媒を用いることによつて充分に高
い脱硫活性と水添活性が得られるものの、供給原
料中に石油系残渣油よりも多量に含まれているこ
との多い窒素分があまり減少せず、特に第1水素
化処理工程に循環される重質分中のそれはほとん
ど減少していないことが見出された。また重質油
の窒素分の減少率が大きく、さらに炭素に対する
水素の原子比が大きいもの程、第1水素化処理工
程での媒体油として好ましいことから、本工程に
おいて脱窒素能の大きい触媒を探したところアル
ミナ触媒とほぼ同一細孔構造、並びに担持金属か
らなる酸性担体触媒が好適であることを見出し
た。多孔性酸性担体としては脱硫触媒に用いられ
るアルミナあるいはアルミナシリカに較べて固体
酸量の多いTiO2、ZrO2、TiO2・SiO2、ZrO2
SiO2、MgO・SiO2、Al2O3・MgO、Al2O3
TiO2、Al2O3・SiO2・MgO、TiO2・ZrO2
SiO2・希土類酸化物、燐酸アルミニウム、酸性
金属燐酸塩、鉱酸処理粘度およびこれら並びに
Al2O3又はAl2O3・SiO2のHF、BF3等の酸性フツ
素化合物による処理物からなる群から選らばれた
1種以上が用いられる。酸性担体触媒として特に
好ましいものは比表面積が50m2/g以上、好まし
くは150m2/g以上、平均細孔直径が20〜150Å、
好ましくは50〜120Åであり、担持金属としてV、
Mo、W、Ni、Coから選らばれた1種以上、好ま
しくはそれぞれ酸化物としてMo又はWを5〜20
%、NiおよびCoを合計0.5〜10%含み、さらに助
触媒として硼素あるいは/および燐を1〜15重量
%、好ましくは2〜8重量%含むアルミナあるい
はアルミナシリカ触媒が挙げられる。これらの酸
性担体触媒は充分に高い脱窒素能と共に高い脱硫
および脱酸素能および水添能を持つために本発明
方法における第2水素化処理工程での固定床触媒
としてきわめて好ましい。 本発明方法の特徴の1つは第2水素化処理工程
に供給される媒体油に含まれる窒素、硫黄、酸素
の相当部分が脱離されており、また微細固形分に
堆積せるコーク又はピツチ等が水素化除去され、
あるいは活性化されているためにこの一部が循環
使用されることにより第1水素化処理工程におい
ては反応筒内部へのコークあるいはピツチの堆積
による汚染又は閉塞が抑制され、さらに石炭液化
率が向上することにある。第1水素化処理工程に
循環される微細固形分はいずれもコーキング抑制
作用が認められるものの、原料石炭の産地等によ
つてこれらの微細固形分の組成および第1水素化
処理工程への循環量が大巾に異り、これによつて
石炭液化率およびコーキング防止効果などが変化
する。従つて第1水素化処理工程においてこれら
の微細固形分による接触的効果を石炭の種類、産
地によらず一定に保つためには、先に述べたベル
ギウス法などと同様にして粉末触媒を加えること
もできる。しかしながら通常、公知の方法による
かぎり単なる微粉砕処理によつて石炭液化油中の
最も微細な灰分粒子(直径数μ以下)程度の微粒
子触媒を得ることは実質上非常に難かしい。特開
昭53−106708号には石炭液化用のかかる微細触媒
の製造方法が開示されているが、先に触れている
ようにこの触媒は無担持触媒であるために充分高
い活性と耐被毒性が期待できない。 第1水素化処理工程においては公知の微細触媒
を用いることもできるが、平均単粒子直径が200
mμ以下、好ましくは100mμ以下の耐熱性無機
物からなる超微細粉末に、周期律表b、b、
a、a、a、aおよび族金属から選ら
ばれた1種以上を、粉末担体に対して0.1重量%
以上、好ましくは0.5重量%以上を、実質的に担
持してなる金属担持超微粒子触媒を用いるのが好
ましい。かかる金属担持微細触媒の平均単粒子直
径は200mμ以下、好ましくは100mμ以下である
ことが望ましい。これは本発明方法では石炭液化
油中の灰分粒子のうち最も微細なものは単粒子直
径が0.1〜数μに分布しているため触媒粒子に微
細粒子を使用して固液分離工程において触媒粒子
を主として処理油へオーバーフローせしめ、灰分
を主として廃油中に残留せしめるようにするため
である。触媒に担持される金属類としてはH2S、
NH3、H2Oなどを含む高圧水素雰囲気における
石炭類および重質油の水素化分解反応において高
活性を維持できるものが好ましく、特にZn、Cu、
Ni、Co、V、Cr、Mo、W就中Cu、Ni、Co、
Mo、Vから選らばれた1種以上が好適である。
これらの金属類は公知の任意の方法によつて超微
細粉末担体に担持されるが、或いはこれらの金属
化合物を含む非水溶剤溶液に含浸せしめることに
よつて得ることもできる。また耐熱性無機物から
なる粉末担体として公知の各種微粉末を用いるこ
ともできるが、ホワイトカーボン、あるいはホワ
イトカーボンと実質的に同一工程で得られる微粉
珪酸、珪酸アルミニウム、珪酸カルシウム、アル
ミナ、チタニア、シリカチタニアから選らばれた
1種以上、就中、平均単粒子直径が20mμ以下の
無水珪酸あるいは無水アルミナが特に好適であ
る。 本発明方法における第1水素化処理工程におけ
る、石炭と媒体油とからなるスラリーに対する上
記の金属担持微粒子触媒の比率は、石炭の性状、
反応条件などに応じて広範囲で変えられるが、新
触媒基準において通常0.01〜10重量%、好ましく
は0.2〜2重量%である。尚、微粒子触媒が石炭
灰分よりもさらに微粒子からなるために、固液分
離工程において相当部分が、第2水素化処理工程
の供給原料側に分配され、循環しながら用いられ
るために原料石炭に対する添加比率がきわめて少
ないことは勿論である。 本発明方法による主たる製品として得られる軽
質油の性状は原料石炭の性状および反応条件など
に応じて広範囲に変化する。従つて軽質油の用途
に応じて、公知方法によつてこれをさらに水素化
精製、水素化分解あるいは改質してもよい。また
特にガソリン留分を得るために予めさらに水素化
脱窒素・脱硫したのち、あるいはそのまま接触分
解してもよい。また固液分離工程から副生する固
形分の濃縮した廃油および/あるいは循環処理さ
れる重質油の1部は、通常熱分解工程へ供給され
て留出油のみが各水素化処理工程に供給される
が、副生するコークあるいはピツチ等の灰分が濃
縮された残渣分は水素製造原料などとして別途利
用される。しかしこれらの固液分離工程からの廃
油あるいは重質油は、超臨界抽出法などの公知方
法によつて固形分を除去した後、任意の工程に循
環せしめてもよい。 次に、本発明の好ましい実施態様について、そ
の処理工程を図面に従つてさらに説明する。これ
らの処理工程はあくまで例示であつて本発明方法
がこれらに制限されるものではなく、種々の変更
が可能であることは言うまでもない。図−1は本
発明の方法の最も基本的な工程を示すフローシー
トである。図において石炭粉末は、ライン37か
ら循環される微細固形分を含む重質油と共にミキ
シングタンク1に供給され、混合および要すれば
石炭粉末の微粉砕を行なう。ミキシングタンク1
で調合された石炭スラリーはライン21を経て、
ライン31から供給される水素含有ガスと共に、
空筒反応器2に送られる。生成物は引続きライン
22を経て第1気液分離器3に送られる。気液分
離器3において分離された気体状生成物はライン
23から循環ガス処理装置4に送られ、そこで
C1〜C2成分、硫化水素、アンモニアを分離し、
水素含有気体として回収し、ライン24から新水
素と共に、後続の水素化処理反応筒6に使用する
水素源として利用する。気液分離器3において分
離された液体状生成物は、ライン25を経て固液
分離装置5に送られ、灰分および未反応炭を含む
固形分をライン27から抜出す。石炭灰分中の極
めて微細な固形分のうち少なくとも1部は、固液
分離装置15で分離されず、そのままオーバーフ
ローし、ライン26を経て、ライン28から供給
される水素、および要すればライン34から供給
される減圧軽油と共に固定床水素化処理反応筒6
に送られる。また固液分離装置5からの処理油の
1部は、水素化処理反応筒6をバイパスして、ラ
イン29からそのまゝ常圧蒸留塔8に送られる。
水素化処理反応筒6で処理された生成油は、ライ
ン30を経て第2気液分離器7に送られる。ここ
で分離された気体状生成物はライン31を経て水
素含有ガスとして空筒反応器2に供給され、液状
生成物はライン32から常圧反応筒2に供給さ
れ、液状生成物はライン32を経て常圧蒸留塔8
に送られC3〜軽油分が分離される。常圧蒸留塔
8からの残渣油は、ライン38,37を経て直接
ミキシングタンク1へ循環されるほか、減圧蒸留
塔9に送られ、減圧残渣分と減圧軽油とに分離さ
れる。減圧残渣分はライン35,36を経て1部
が系外に抜出され、残りはライン37からミキシ
ングタンク1に循環する。 図−2に示した工程は、図−1に示したものと
基本的にはほゞ同一であるが、固液分離装置5で
分離された、固形分が濃縮された廃油と、減圧蒸
留塔9において分離された減圧残渣分の1部が、
夫々ライン27およびライン35,36を経て熱
分解装置10に供給して処理する点が異なる。熱
分解装置10で生成した留出油は固定床水素化処
理反応筒6に循環し、実質的に良質油に水素化精
製される。 図−3に示した工程は、石炭スラリーの媒体油
の1部として石油系残渣を用いる例を示す。この
方法では、図−2における熱分解装置10の代り
に溶剤脱れき装置10で処理している点にある。
また図−1の方法と比較すると常圧蒸留塔8を固
液分離装置5と水素化処理装置6との中間に位置
せしめたことが違つている。常圧蒸留塔8で得た
灯軽油分の1部はライン40で固液分離の促進に
使用される。 図−4は空筒反応器2で使用される触媒に超微
細粒子触媒を用いる例を示す。この方法では、図
−2の方法と同様に固液分離装置5からの固形分
の濃縮した廃液ならびに減圧蒸留塔10で分離さ
れた残渣の1部を熱分解装置11で処理する方法
を示す。 溶剤脱れき装置10では溶剤としてC3〜C8
好ましくはC5〜C7からなるパラフイン系炭化水
素溶剤を用い、温度、常温〜300℃、好ましくは
120〜250℃、圧力、常圧〜50Kg/cm2程度で軽質油
が抽出分離される。溶剤脱れき装置10からの脱
れき油は一部が系外に抜出されるが、要すれば固
定床水素化処理反応筒6又は混合槽1に循環され
る。 次に実施例により本発明の方法を更に詳細に説
明する。実施例においては特にことわらない限り
部および%は全て重量基準による。 実施例 1 実験装置として、図−1に示す空筒反応管2な
らびに固定床水素化反応管6に、内径25mm予熱部
を除く定温部分の長さが約1mの装置を夫々用
い、バイパスライン29ならびに34は用いず、
また減圧残渣分は混合槽1に循環することなく全
量ライン36から全量系外に抜出した。 下記に性状を示すオーストラリア産石炭を原料
とし、同じく下記に性状を示す脱硫触媒を固定床
水素化反応管6に約500c.c.を充てんして反応せし
めた。 原料石炭性状 元素分析* 炭 素 81.2% 水 素 5.8% 窒 素 1.6% 硫 黄 0.62% 酸 素 10.8% 水素/炭素原子比 0.86 水 分 2.75% 灰 分 7.53% *無灰・無水基準 脱硫触媒性状 担 体 γ−アルミナ 担持金属 MoO3 15.7% CoO 3.8% Nio 1.8% 比表面積 289m2/g 細孔容積(水銀圧入法) 0.49c.c./g 原料石炭を窒素気流中で粉砕し、100メツシユ
篩通過分のみを、下記性状を有する約3倍重量の
クレオソート油と共にミキシングタンク1に入
れ、充分混合、混練してスラリー液を得る。 クレオソート油性状 初留点 164℃ 50%留出温度 321℃ 終 点 391℃ 不純分 窒 素 0.68% 硫 黄 0.44% クレオソート油は反応開始時にのみ必要であ
り、運転が定常状態に達した後は、常圧蒸留塔8
からの残渣分を使用する。スラリー液を空筒反応
管2に送り下記条件で水素化処理した後、高圧分
離器4および低圧分離器3で水素、ガス状生成物
(メタン、エタン、H2S、H2O、NH3等)と軽質
炭化水素類、(ペンタン、ヘキサン留分を含むプ
ロパン、ブタン)を分離した後液状成分に大過剰
量の常圧蒸留塔からの留出油を加え、遠心分離器
で粗大固形分の大部分を除去した。分離された清
澄液中の固形分は0.1μより大きいものが供給原料
の約70%にまで減少し、特に粒子直径が10μ以上
の粗大粒子では約80%が除去されていることが認
められた。清澄液を固定床水素化反応器で下記の
条件で再び水素化処理した。 水素化処理条件
The present invention relates to an improvement in a method for converting coal into liquid hydrocarbon oil, and more specifically, after mixing finely pulverized coal with medium oil to form a slurry,
This invention relates to a method for efficiently liquefying water through stage hydrogenation treatment. In recent years, despite the remarkable increase in demand for oil, the discovery and development of new oil fields has shown a tendency to reach a plateau, and thus a global energy shortage is becoming a problem. For this reason, research and development on new or alternative energy has become active, and many processes are being considered for producing alternative fuels through gasification and liquefaction of coal, which has the largest reserves among fossil energy sources. There is. The production of natural gas alternative fuels through the gasification of coal is possible because coal with a high ash content and a wide range of properties can be used as a raw material, and it is also possible to apply coal gasification technology that has been developed for a long time. It is said to be the most technically complete and reliable. However, the large-scale production of alternative fuels from coal by or through the gasification process (1) consumes a large amount of expensive oxygen in the gasification process, and the consumed oxygen is reused as an energy source; (2) Coals contain large amounts of heteroelements such as N, O, and S, and therefore, it is extremely complicated and technically demanding to remove these compounds contained in the generated gas and obtain purified gas. Requires a difficult process; (3) Since the product is a gas, it is not suitable for storage and long-distance transportation; (4) A more complicated process is required to liquefy via gasification. It is not necessarily considered to be technically or economically advantageous. On the other hand, the direct liquefaction method by hydrotreating coal (1) consumes a large amount of hydrogen; (2) the hydrogenation reactivity of coal is low and varies widely depending on the type, production area, etc.; (3) The ash content in liquefied oil is extremely fine (several microns to several tens of microns), making solid-liquid separation technically difficult; It has been pointed out that the process has many disadvantages, such as the need to process the raw materials and products simultaneously; However, (1) a liquid fuel that is most similar in composition and properties to petroleum, whose resources are currently being depleted, can be obtained; Therefore, refining
Conventional systems for petroleum can be used almost unchanged in all aspects such as transportation, storage, and consumption, and the social and economic benefits of this are thought to be enormous; (2) Although coal contains a considerable amount of hydrogen, (H/C atomic ratio = 0.5 to 1.0), a considerable portion of these is contained in the liquefied oil along with the hydrogen “consumed” in the hydrogenation and liquefaction process, so it is effectively used as an energy source; (3 ) The hetero elements in coal can be easily separated into gas and liquid as H 2 S, NH 3 , H 2 O, etc.;
For this reason, the direct coal liquefaction method is considered to be superior in principle to the gasification method, at least in terms of overall economic efficiency. For this reason, many processes have been proposed for direct liquefaction of coal since ancient times, and some have already been implemented industrially. Liquefaction methods based on direct hydrotreatment of coal are broadly classified into non-catalytic methods and catalytic methods. Although the former has features such as not requiring a catalyst and low hydrogen consumption, (1) the produced oil contains a lot of nitrogen, sulfur, oxygen, asphaltenes, etc., and has a large amount of residual carbon, so it is difficult to refine it into high-quality oil. There are many drawbacks mainly regarding the properties of the product, such as: (2) the product has a high proportion of pitch-like products and the yield of distillate is low; In order to compensate for these drawbacks, for example, in the SRC method developed in the United States, the ash-rich residue separated from the liquefied product is recycled to the hydrotreating process, thereby utilizing the catalytic action of coal ash. By doing so, it increases denitrification and desulfurization rates, etc.
Efforts are being made to improve the yield of liquefied oil. In addition, in the EDS method (exon donor solvent method), coal is extracted and liquefied using a so-called hydrogen donor solvent such as tetralin under hydrogen pressure, and the liquefied oil obtained by solid-liquid separation of ash and unreacted coal. is hydrogenated using a fixed catalyst bed. In this two-stage hydrotreating method, high-quality liquefied oil is separated from the hydrotreated oil, and the donor solvent is recovered and recycled as is to the extraction and liquefaction process. In this method, since the catalyst is used indirectly, deterioration due to ash in the coal can be avoided, and liquefied oil of relatively high quality can be obtained. However, these non-catalytic methods are not necessarily sufficient in terms of liquefaction rate and properties of liquefied oil. In contrast, so-called catalytic methods have been proposed in the past because they are expected to have a high yield of liquefied oil and provide high-quality oil.
Among these, the Bergius method has been proposed for the longest time and was temporarily implemented industrially. This method is a method for hydrocracking a coal-media oil slurry at high temperature and high hydrogen pressure in the presence of an inexpensive, disposable liquid-phase suspension catalyst. However, although this method is inexpensive, it requires a large amount of catalyst, and requires treatment to make the waste catalyst, along with the coal ash, non-polluting. On the other hand, H-coal method (H-
In the Coal process, a coal-media oil slurry is hydrocracked using a boiling catalyst bed to obtain synthetic crude oil or heavy fuel oil, depending on the severity of the reaction. This method is a development of the ebullated bed method, which has already been implemented industrially as a hydrodesulfurization method or hydrocracking method for heavy oil, but it requires separation of the catalyst from the ash in the coal or wear of the catalyst. There are many unresolved technical issues such as deterioration and deterioration. In the Synthoil process, a coal-media oil slurry is hydrocracked under highly turbulent conditions using a bed of fixed catalyst. One of the features of this process is that very high quality synthetic crude oil can be obtained directly.
The catalyst bed is easily blocked by ash in the coal,
Further, there are drawbacks such as significant wear and deterioration of the catalyst. As an improved method of the direct liquefaction of coal using the classical Bergius method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 106709/1983 discloses a method using a catalyst smaller than coal ash particles. According to this method, coal ash and catalyst are separated and recovered from coal liquefied oil by utilizing differences in particle size, and mainly the liquefied oil containing the catalyst is recycled to the hydrotreating process. In connection with this, JP-A-53-106708 describes a method for producing a fine catalyst for coal liquefaction. However, since the catalyst obtained by this method is used in an unsupported state, the catalytic metal is not sufficiently dispersed, and therefore it is not necessarily expected to have sufficient activity and toxicity resistance. In JP-A-54-83908, in order to improve the donor solvent method, a slurry of donor solvent and coal powder was prepared at high temperature and under high hydrogen pressure.
A method of hydroprocessing using a fixed catalyst bed with increased porosity is presented. However, all of these conventionally known direct liquefaction methods for coal are not necessarily sufficient in terms of liquid yield, properties of liquefied oil, catalyst deterioration, ash separation method, and the like. The inventors related to the direct liquefaction method of coal: (1) the structure of coal and the hydrocracking reaction mechanism; (2) the contribution or effect of the catalyst to each step of the coal liquefaction reaction;
(3) Deterioration mechanism of the catalyst; (4) Properties of ash in coal and liquefied oil; As a result of many studies, we have developed an improved method that has many advantages over conventional methods. It is something. One of the characteristics of the method of the present invention is that the coal-media oil slurry is hydrocracked in the presence of a metal-supported ultrafine particle catalyst, and the resulting oil is separated into solid-liquid, and then, if necessary, a metal-supported acidic carrier is used. Hydrotreating is performed using a fixed bed filled with a catalyst to remove nitrogen, sulfur, oxygen, etc. from the liquefied oil, and at the same time, the fine coal particles are hydrogenated and liquefied, and then the main product is separated from light oil, which is then turned into fine solids. The objective is to circulate at least a part of the heavy oil containing the oil to the hydrocracking process. Another feature is that in the solid-liquid separation step, at least a portion of the fine solids are contained in the treated oil with a reduced solid content concentration, and are substantially recycled to the hydrocracking step together with the heavy oil. The method of the present invention includes
It is characterized in that in the first hydrotreating step, a coal hydrocracking reaction is mainly carried out, and in the second hydrotreating step, a liquefied oil hydrorefining reaction is mainly carried out. Generally, in the hydrotreating process, the reaction tube is extremely prone to contamination due to adhesion of coke or pitch, but in the hydrotreating process of the method of the present invention, the heavy oil recycled from the light oil separation process is solidified. Since it contains fine solids that overflowed during the liquid separation process, this has the effect of significantly suppressing the adhesion of coke and the like to the reaction tube. Furthermore, the heavy oil that is circulated to the first hydrotreating step is
Since it has been substantially hydrotreated in advance in the second hydrotreating step, it improves the coal liquefaction rate together with the fine solid content contained therein, and further contributes to suppressing coke adhesion within the reaction column. One of the embodiments of carrying out the method of the present invention is one of the medium oils.
As a part, petroleum residue oil may be used together with the heavy oil recycled from the light oil separation process. In this method, by using petroleum-based residual oil as a part of the medium instead of coal-based oil, not only the difficult-to-process petroleum-based residual oil is simultaneously converted into high-quality light oil, but also solid-liquid separation is possible. Promoting effects are brought about.
Therefore, the use of petroleum-based residual oil as part of the medium oil can extend the plugging life of the fixed bed in the second hydrotreating process, and/or can reduce the solid content concentrated oil and recycled heavy oil from the solid-liquid separation process. The yield of light oil is improved because the amount of oil drawn out of the system is reduced. The inventors have found that in the presence of a metal-supported particulate catalyst, even under severe reaction conditions, slurry phase hydrogenation alone can reduce nitrogen, sulfur, oxygen, etc. in liquefied oil, especially heavy components. It is very difficult to reduce heteroelements. However, the produced oil from the first hydrotreatment step in the slurry phase,
Further hydrotreating using a fixed bed did not significantly increase the yield of light oil, but it was found that nitrogen, sulfur, oxygen, etc. were significantly reduced, and high-quality light oil was obtained. In particular, by using a metal-supported acidic carrier catalyst as a fixed bed catalyst, a significant reduction in nitrogen content, which is the most difficult to remove from liquefied oil, is observed.
As is well known, in the donor solvent method, etc.
Light components with a specific boiling point range recovered from the hydrotreated oil are recycled as a medium oil for extraction and liquefaction, but in the method of the present invention, the residual oil containing substantially fine solids is used as the medium in the first hydrotreatment step. This method circulates it as oil. The inventors found that compared to the heavy oil recovered from the product oil of the first hydrotreatment step,
The heavy oil separated and recovered from the product oil subjected to multi-stage hydrotreating has a low content of hetero elements such as nitrogen and sulfur and coke precursors such as asphaltenes,
It is acknowledged that the liquefaction rate in the first hydrogenation step is high and that there is little adhesion of coke, etc. to the inner wall of the reaction cylinder. Therefore, by circulating the heavy oil containing fine solids from the second hydrotreating process, it becomes possible to use harsh reaction conditions in the first hydrotreating process, and lightening is promoted. Then, the solid-liquid separation in the solid-liquid separation step could be substantially facilitated. Circulating the treated oil with reduced solid content from the solid-liquid separation process or the treated oil with finer solid content dispersed in it to the first hydrotreating process can greatly improve the coal liquefaction rate and light oil yield. Leads to. According to such a circulation process, the viscosity and specific gravity of the feedstock to the solid-liquid separation process are reduced, thereby facilitating the solid-liquid separation operation and substantially increasing the separation efficiency. In addition, clogging of the fixed bed in the second hydrotreating step can be suppressed by directly supplying a portion of the treated oil, which is subjected to solid-liquid separation and whose solid content can be reduced, to the light oil separation step. However, it is not necessarily preferable to supply the produced oil from the first hydrotreating step to the light oil separation step as it is without further hydrotreating it in the second hydrotreating step. If this happens, the properties and yield of light oil, which is the main product, will decrease, or the coal liquefaction rate in the first hydrotreatment process will decrease, the gas yield will increase, and the reaction tube will be more likely to be contaminated with coke. by causing undesirable consequences.
Therefore, the amount of treated oil supplied from the solid-liquid separation process to the first hydrotreating process and/or light oil separation process depends on the properties of raw coal, reactivity, ash content, and fixation of the second hydrotreating process. It is determined by considering many conditions such as the floor's occlusion life. The treated oil with reduced solid content from the solid-liquid separation process is separated into light oil and heavy oil in advance, and then at least a part of the heavy oil is transferred to the first or/and second oil.
It may also be supplied to a hydrogenation process. By circulating the heavy oil from the separation step to the first hydrotreating step, lightening can be further promoted. However, such a separation process reduces the viscosity and specific gravity of the feedstock to the solid-liquid separation process by circulating a portion of the separated light oil to the first hydrotreating process or the solid-liquid separation process, thereby reducing the viscosity and specific gravity of the feedstock to the solid-liquid separation process. This is particularly preferred for promoting solid-liquid separation. Similarly, solid-liquid separation can be facilitated by circulating the light oil separated from the produced oil in the second hydrotreating step and distilled under normal pressure to the solid-liquid separation step. The circulating amount and fraction of light oil for such solid-liquid separation are determined depending on the solid-liquid separation method, the properties of the solids to be separated, and the properties of the light oil to be circulated. When petroleum-based residual oil is used as part of the medium oil of coal slurry, it is recognized that at least a large solid-liquid separation promoting effect can be obtained by circulating the amount of these light oils. In addition, naphtha to
Light oil fractions, especially kerosene gas oil fractions, are used, but depending on the solid-liquid separation method, conditions, etc., vacuum light oil may be added to these. The product oil from the second hydrotreating step is fed to a light oil separation step. The light oil separation method is not particularly limited, but usually one or more methods selected from atmospheric or reduced pressure distillation and solvent deasphalting methods, particularly a combination of normal pressure and reduced pressure distillation, is preferred. However, in addition to these methods, more favorable results may of course be obtained by combining known methods such as stripping of light oil with a hydrogen stream. As already mentioned, the naphtha to gas oil fractions, especially the kerosene and gas oil fractions separated in this step may be recycled to the solid-liquid separation step. Furthermore, among the separated light oils, those with a boiling point of 300° C. or higher, such as vacuum gas oil and deasphalted oil, may be circulated to the second hydrotreating step. It goes without saying that such circulation of light oil is preferable for further hydrorefining and converting it into high-quality oil, but it is particularly advantageous for extending the plugging life of the fixed catalyst bed in the second hydrotreating step. It is valid. That is, since the feedstock to the second hydrotreating step contains fine ash particles and/or metal-supported ultrafine particle catalysts that are not separated in the solid-liquid separation step, most of them pass through the fixed catalyst layer, but a portion of them is It has been found that these substances accumulate within the catalyst layer and eventually lead to blockage. However, the inventors have proposed that the feedstock containing fine solids be added to a heavy oil, at least a portion of which remains liquid under the hydrogenation reaction conditions, and which does not contain any solids, such as vacuum gas oil or deasphalted oil. It has been found that the addition of solid content not only reduces the amount of solid content deposited on the solid-liquid catalyst layer, but also changes the deposition distribution and significantly extends the plugging life of the catalyst layer. The heavy oil separated in the light oil separation process is
It contains fine solids that overflowed in the solid-liquid separation step, and at least a portion of these is recycled to the first hydrotreating step to effectively prevent coking or improve the coal liquefaction rate. However, if the ash in the coal is extremely fine and contains a large amount, the solid content concentration in the circulating oil will gradually increase, and the fixed catalyst bed in the second hydrotreating process will become clogged in a short period of time. Since continuous operation is not possible due to such reasons, a method is in place to extract a portion of the heavy oil from the system and use it separately.
Similarly, in the solid-liquid separation process, the solid content concentration in the treated oil, which is supplied to the second hydrotreating process, is reduced and the clarity is increased, thereby extending the plugging life of the fixed catalyst bed. If you try to extend the time period, you will have to produce a large amount of waste liquid with a high solid content concentration. Although such waste liquid may be used as fuel, etc., it is thermally decomposed together with a part of the circulating heavy oil or separately at a temperature of 400 to 600°C, and the resulting light oil is subjected to a solid-liquid separation process or/and It may be circulated to the second hydrogenation step. Thermal cracking is carried out by known methods, such as the delayed coker process, in which a portion of the feedstock is converted to light hydrocarbon gas and distillate and the remainder to coke or pitch.
Although the coke or pitch obtained here contains a large amount of ash, it can be effectively used as a fuel or as a raw material for hydrogen production. The distillate oil recycled to the solid-liquid separation step promotes solid-liquid separation, and is then refined into a high-quality light oil in the second hydrotreating step. Adding a pyrolysis step to the method of the present invention
This is very suitable for substantially increasing the yield of light oil and further extending the plugging life of the fixed catalyst bed in the second hydrotreating step. In the method of the present invention, when the light oil separation step consists of a multistage treatment, the residue from the final treatment may be recycled to the first hydrotreating step, but only the residue from the intermediate treatment may be recycled and the residue obtained from the final treatment may be recycled. The resulting residue may be extracted from the system for separate use, or may be supplied to the above-mentioned thermal decomposition process. Specifically, when the light oil separation process consists of a combined process of atmospheric or/and vacuum distillation and a solvent deasphalting process, a part of the distillation residue oil is recycled to the first hydrotreating process, and the remainder is recycled to the solvent. This means supplying to the descaling process. A portion of the deasphalted oil obtained in such a combined step may be recycled as it is to the first and/or second hydrotreating step, thereby substantially converting it into a higher quality oil. The process of the invention converts virtually all carbon-containing solid organic matter, especially coal, into liquid oil. However, in general, materials with extremely low carbon content have a low yield of liquid oil and consume a large amount of chemical hydrogen per liquefied oil, so they are not necessarily suitable liquefaction raw materials. Conversely, materials with extremely high carbon content, such as anthracite, coke, or charcoal, generally have extremely low hydrogenation reactivity and are not preferred raw materials. The most preferred coals include bituminous coal, subbituminous coal, brown coal, and lignite having a carbon content of 60 to 90% by weight on an anhydrous and ashless basis. However, all of these coals contain a considerable amount of moisture and ash, which makes solid-liquid separation difficult or reduces the hydrogen partial pressure in the hydrotreating process, so it is necessary to carry out drying and coal washing processes in advance. Preferably, it is removed.
In the method of the present invention, these pretreated coals are usually pulverized to an average single particle diameter of 200 microns or less, preferably 30 to 100 microns, and then fed to the first hydrotreating step. The pulverization of coals is carried out under an inert gas atmosphere or in water or oil to avoid oxidation or dust explosions.
Particularly in the first pulverization step, it is preferable to knead and pulverize while mixing with medium oil. As the medium oil, heavy oil from the light oil separation process is usually used, but in addition to this, oil produced in the first and/or second hydrotreating process, waste liquid with concentrated solids from the solid-liquid separation process, etc. , vacuum gas oil or deasphalted oil from a light oil separation process or/and a pyrolysis process may be used. Alternatively, petroleum residue oil may be added to facilitate separation of ash in the solid-liquid separation step. The mixing ratio of medium oil and coal can be arbitrarily determined within a range that allows easy handling of the mixture slurry. However, if the mixing ratio of coal becomes small, the coal liquefaction efficiency decreases and the circulating oil ratio increases, which is not necessarily preferable. On the other hand, a higher mixing ratio of coal is preferable from the viewpoint of liquefaction efficiency, but the fluidity of the mixture slurry, especially in the preheating tube, decreases, and furthermore, the fluidity in the reaction tube in the first hydrotreating step decreases. Contamination due to caulking, etc. may occur, which is not necessarily desirable. Therefore, the weight mixing ratio of coal to medium oil is usually in the range of 0.05 to 2:1, preferably 0.2 to 0.6:1 on an anhydrous and ashless basis. It is highly preferred to use petroleum residue oil as part of the medium oil for preparing the coal slurry in the method of the invention. That is, as already mentioned, this results in (1) conversion of difficult-to-process residual oil into high-quality oil; (2) improvement of the liquefaction rate of coal; and (3) improvement of the oil produced in the first hydrotreatment step. Very favorable effects such as facilitating solid-liquid separation can be obtained. Among these effects, (2) varies depending on the properties and type of petroleum residue, but generally the greater the content of soluble metals, the greater the effect. In addition, the effect of (3) is not very large for coal-based heavy oil, coal tar, anthracene oil, etc., so (1) and
Rather than thinking that it is due to an interaction with (2), it is reasonable to think that it is related to the composition of petroleum residue or its cracked oil. In other words, compared to coal-based heavy oil, the aromatic carbon ratio of petroleum-based residual oil is at most 20%.
~30%, and for this reason, the cracked oil from now on will have a high content of paraffinic hydrocarbons, so it will have low compatibility with asphaltenes or pitch-like products, and it will also have a low specific gravity, making it less compatible with the coal ash contained in the first hydrotreating step. Alternatively, it is presumed that unreacted charcoal becomes more likely to coagulate, promoting solid-liquid separation. According to the inventors' study results, petroleum-based residual oil is usually preferably a residual oil with a boiling point of 300°C or higher;
Of course, it is also possible to use heavy oils containing a small amount of distillate oil, such as these heavy oils containing a large amount of residue. As mentioned above, petroleum-based residual oils include crude oil, which contains 100 ppm or more, preferably 200 ppm or more of soluble metals.
Atmospheric distillation residue oil, vacuum distillation residue oil, solvent deasphalting residue, etc. obtained from tar sand bits, tar, and shale oil are used. These residual oils are usually used without treatment, but they can also be used after being subjected to a hydrotreating process in advance, or after being hydrodemetalized and then subjected to solvent deasphalting to increase the aromatic carbon ratio. All of these petroleum-based residual oils simply contain a large amount of sulfur, nitrogen, asphaltene, etc., and have a high residual carbon content, making them easy to colk, as well as containing small amounts of soluble metals and/or fine solids. Therefore, although it is virtually impossible to perform hydrogenation treatment using a conventional fixed bed, it is possible to produce high-quality light oil with a high yield (virtually 100%).
In addition to the conversion (estimated to be close to 100%), it is recognized that, as mentioned above, it provides a very favorable additive effect for the coal liquefaction process. Here, soluble metals are dissolved in petroleum residue as organometallic compounds. V, Ni, Fe, Cu, Cr, Mo, etc., and these are known to be concentrated in heavy components such as asphaltene. Although a residual oil containing few soluble metals can also be used as a medium oil for coal slurry, it is preferable that the residual oil contains as many metals as possible in order to increase the coal liquefaction rate in the first hydrotreating step. The ratio of petroleum residue oil added as part of the media oil to coals varies depending on their properties, the ratio of recycled heavy oil, the method of solid-liquid separation process, etc., but is usually 3 to 3. 1000%
The range is preferably about 10 to 300%. Or the ratio of soluble metals to coal is 20~
5000ppm, usually in the range of 100-500ppm. The produced oil from the first hydrotreating step is supplied to a solid-liquid separation step. In the method of the present invention, any known solid-liquid separation method may be used. The solid content dispersed in the produced oil is mainly coal ash, unreacted coal particles, and metal-supported ultrafine catalyst particles, and many of them are fine particles of 10μ or less. For this purpose, known solid-liquid separation methods such as hyperseparation method, centrifugation method, hydrocyclone method, and anti-solvent method may be used alone, but even more efficient separation is possible by combining these methods. Become. As a method for separating these fine solids, the inventor has disclosed in Japanese Patent Application No. 105208/1983 a method for extracting solids using water containing a trace or small amount of surfactant, but this method is different from the method of the present invention. Of course, it is also suitably applied to. Furthermore, as already mentioned, by circulating the light oil, especially the kerosene and gas oil fraction, separated in each step of the method of the present invention as a feedstock to the solid-liquid separation step, the difference in specific gravity between the solid content and the dispersed oil can be improved. The solid-liquid separation may be promoted by spreading the liquid, reducing the viscosity, and/or coagulating the solid particles. Coal liquefied oil contains fine solids that are extremely difficult to separate into solid and liquid, and it is recognized that at least a part of these overflows into the treated oil with a reduced solid content concentration. However, these fine solids pass through the fixed bed in the second hydrotreating step without being deposited, and are concentrated into heavy oil in the light oil separation step and recycled to the first hydrotreating step. . As already mentioned, one of the characteristics of the method of the present invention is that the fine solid content containing the ultrafine catalyst is first mixed with heavy oil.
By circulating it in the hydrotreating process, it is possible to suppress contamination caused by coking inside the reaction cylinder and improve the coal liquefaction rate. It is recognized that the solid content deposited on the fixed catalyst layer in the second hydrotreating step mainly consists of coarse particles. Therefore, in the solid-liquid separation step, measures are taken to remove as many coarse particles as possible. The degree of separation of these coarse particles varies depending on the properties or concentration of the solid content, the porosity of the fixed catalyst bed, the shape of the catalyst, etc., but usually 20% of the coarse solid content with a volume average particle diameter of 10μ or more is used. %, preferably more than 50% by weight, is removed in the solid-liquid separation step. In the method of the present invention, the reaction conditions for the first and second hydrogenation steps are usually 300 to 500°C and a hydrogen partial pressure of 50°C.
Kg/ cm2 or more. More specifically, in the first hydrogenation step, the temperature is 350 to 500°C, preferably 400 to 480°C,
Hydrogen partial pressure 50-500Kg/cm 2 Preferably 100-350Kg/
cm 2 , and in the second hydrogenation step, the hydrogen partial pressure is 300 to 460°C, preferably 350 to 440°C, and 100 Kg/cm 2 or more, preferably 150 to 400 Kg/cm 2 . In the first hydrotreating step, a decomposition and lightening reaction is mainly carried out, and the decomposition of the coal into asphaltene and heavy oil by the liquefaction reaction of the coal and the lightening of the medium oil proceed, but the elimination of hetero elements does not progress very much. The second hydrotreating step mainly involves hydrogenation of coal liquefied oil and medium oil, hydrogenation of unsaturated compounds, and hydrogenation of heteroelements.
Conversion to H 2 S, NH 3, etc. takes place, but decomposition and lightening do not progress much. The most important purpose of the second hydrotreating step is to reduce the amount of solvent-insoluble residue by hydrogenating the fine unreacted coal particles and fine ash that overflowed in the solid-liquid separation step, or the coke deposited on the catalyst fine particles. Examples include catalyst regeneration and activation. In particular, the inventors discovered for the first time that a fine particle catalyst deteriorated due to coke precipitation during the hydrocracking process is rehydrogenated, where the coke on the fine particle catalyst returns to oil and the catalyst is activated. This is a fact, and the method of the present invention is one example of application of this new phenomenon. The fine solid content contained in the heavy oil that was previously separated from the oil produced in the second hydrotreating process is extremely effective in suppressing coke contamination in the reaction tube and promoting the coal liquefaction reaction in the first hydrotreating process. However, it is presumed that these are all due to the decoking and activation of the fine solid content in the second hydrotreating step. Although it is possible to carry out the reactions in each hydrogenation process under the same conditions, it is usually preferable to use low hydrogen pressure and high temperature in the first hydrogenation process to promote the decomposition reaction, and in the second hydrogenation process, a fixed catalyst is used. High hydrogen pressure and low temperature are desirable in order to suppress the deterioration of the layer and to remove coke from the fine solid content. These reaction conditions can be arbitrarily changed depending on other factors, such as the properties of coal or the properties and ratio of medium oil, but usually the reaction in the second hydrotreating step is faster than that in the first hydrotreating step. The conditions are set such that the hydrogen partial pressure is higher by 10 Kg/cm 2 or more, preferably 30 Kg/cm 2 or more, and/or the reaction temperature is lower by 10° C. or more, preferably 20° C. or more. In the method of the present invention, a fixed bed filled with a conventional hydrotreating catalyst can also be used in the second hydrotreating step. However, in this method, since the feedstock contains a small amount of fine solids and a large amount of heavy components such as asphaltenes, a catalyst layer and catalyst are required that prevent solids from accumulating and that can sufficiently hydrogenate the heavy components. It is preferable to use According to the inventors' study, such a catalyst has a diameter of 0.3~
Substantially spherical catalysts of 20 mm, preferably 0.5 to 10 mm, can be used. By using such a catalyst, a sufficiently high catalyst packing density can be obtained, and while maintaining a high activity per reactor volume, the solid content accumulation ratio in the catalyst layer is small and a relatively long blockage can be achieved. It is possible to obtain longevity. Alternatively, a catalyst having a thickness of 0.3 to 20 mm, preferably 0.5 to 5 mm at the thinnest part, is placed in the reaction tube.
The plugging life of the catalyst layer can also be extended by filling the reactor so that the porosity based on the volume of the reactor is substantially increased. Porosity is usually 40-90% preferably
The catalyst shape and packing method are selected to be in the range of 40-70%. The shape of such a catalyst may be arbitrarily selected, such as a honeycomb shape, a cylindrical shape, or a Raschig ring shape. The feedstock for the second hydrotreating step may include Ti, Fe, or
May contain soluble metals such as V and Ni.
These soluble metals may accumulate on the surface of the hydrotreating catalyst in the second hydrotreating step, degrading the catalyst or causing clogging of the catalyst layer.
In order to prevent deterioration of the catalyst layer due to such soluble metals, these feed materials may be subjected to demetallization treatment in advance. As the hydrodemetalization catalyst, those generally known for demetalization of heavy oil may be used as they are. The present invention has already studied demetalization catalysts, and these technical details are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
53-98308, 53-115703, 54-31099, etc. However, in the method of the present invention, it has been found that among these known demetalization catalysts for heavy oil, those using fibrous magnesium silicate having a double-chain structure as a carrier are particularly preferred because they have particularly high activity. Ta. As the magnesium silicate carrier, in particular, one or more selected from sepiolite, palygorskite, and attapulgite, a porous body obtained by modifying these, or a composite porous body with alumina sol, silica sol, titania sol, alumina silica sol, etc. are used. , these porous carriers are usually molded and then processed according to periodic table b, b,
a, a, a, a, and one or more metals selected from group metals, preferably Zn, Cu, Ni, Co, V, Mo, and W, and carry out the same reaction as the second hydrogenation step. used under conditions. In the second hydrotreating step, any known heavy oil hydrotreating catalyst may be used. However, since the raw material to be treated contains larger amounts of nitrogen and oxygen, as well as asphaltenes and coke than normal heavy oil, it is extremely difficult to remove these impurities by hydrogenation while preventing catalyst deterioration. Have difficulty. According to studies by the present inventors, the activity and deterioration of the catalyst in this process are most strongly influenced by the physical structure. Therefore, as a catalyst in this step,
Supports one or more selected from V, Mo, W, Ni, and Co, preferably Mo, Ni, and Co, and has a specific surface area of 50
m 2 /g, preferably 150 m 2 /g or more, and an average pore diameter of 20 to 150 Å, preferably 50 to 120 Å. As a carrier for such a catalyst, alumina or alumina-silica is usually used because it provides high desulfurization and hydrogenation activities and is easy to obtain desired catalyst physical properties, shape, and strength. Therefore, as the fixed bed catalyst in the second hydrotreating step in the method of the present invention, a catalyst for hydrodesulfurization of heavy oil is usually used as it is or after being formed into various shapes so as to increase the porosity of the reaction tube. . However, when we further investigated the catalyst carrier used in the second hydrotreating step, we found that although sufficiently high desulfurization and hydrogenation activities can be obtained by using ordinary alumina or alumina-silica carrier catalysts, It was found that the nitrogen content, which is often contained in a larger amount than petroleum residue oil, did not decrease much, especially in the heavy content recycled to the first hydrotreating process. Ta. In addition, the higher the reduction rate of nitrogen content in heavy oil and the higher the atomic ratio of hydrogen to carbon, the more preferable it is to be used as a medium oil in the first hydrotreating process. After searching, we found that an acidic carrier catalyst having almost the same pore structure as an alumina catalyst and a supported metal is suitable. Examples of porous acidic carriers include TiO 2 , ZrO 2 , TiO 2・SiO 2 , ZrO 2
SiO 2 , MgO・SiO 2 , Al 2 O 3・MgO, Al 2 O 3
TiO2 , Al2O3SiO2MgO , TiO2ZrO2 ,
SiO 2 / rare earth oxides, aluminum phosphate, acidic metal phosphates, mineral acid treatment viscosity and these and
One or more selected from the group consisting of Al 2 O 3 or Al 2 O 3 ·SiO 2 treated with acidic fluorine compounds such as HF and BF 3 is used. Particularly preferred acidic carrier catalysts have a specific surface area of 50 m 2 /g or more, preferably 150 m 2 /g or more, an average pore diameter of 20 to 150 Å,
Preferably it is 50 to 120 Å, and the supported metal is V,
One or more selected from Mo, W, Ni, and Co, preferably 5 to 20% of Mo or W each as an oxide.
%, Ni and Co in total from 0.5 to 10%, and further contains 1 to 15% by weight, preferably 2 to 8% by weight of boron or/and phosphorus as a co-catalyst. These acidic carrier catalysts have sufficiently high denitrification ability, high desulfurization and deoxygenation ability, and high hydrogenation ability, and are therefore extremely preferred as fixed bed catalysts in the second hydrogenation step in the process of the present invention. One of the characteristics of the method of the present invention is that a considerable portion of nitrogen, sulfur, and oxygen contained in the medium oil supplied to the second hydrotreating step is eliminated, and coke or pitch, etc., are deposited on the fine solids. is removed by hydrogenation,
Alternatively, since it is activated, a part of it is recycled and used, thereby suppressing contamination or clogging due to coke or pitch deposits inside the reaction column in the first hydrotreating step, and further improving the coal liquefaction rate. It's about doing. Although the fine solids recycled to the first hydrotreating step have a coking suppressing effect, the composition of these fine solids and the amount recycled to the first hydrotreating step vary depending on the production area of the coking coal. varies widely, and this changes the coal liquefaction rate and coking prevention effect. Therefore, in order to keep the catalytic effect of these fine solids constant regardless of the type of coal or production area in the first hydrotreating step, it is necessary to add a powdered catalyst in the same manner as in the Bergius method mentioned above. You can also do it. However, in general, it is practically very difficult to obtain a particulate catalyst of the order of the finest ash particles (diameter of several microns or less) in coal liquefied oil by mere pulverization using known methods. JP-A-53-106708 discloses a method for producing such a fine catalyst for coal liquefaction, but as mentioned earlier, this catalyst is an unsupported catalyst, so it has sufficiently high activity and resistance to poisoning. I can't expect that. In the first hydrotreating step, a known fine catalyst can be used, but the average single particle diameter is 200 mm.
The ultrafine powder made of a heat-resistant inorganic substance with a particle size of mμ or less, preferably 100 mμ or less, contains periodic table b, b,
0.1% by weight of one or more selected from a, a, a, a, and group metals based on the powder carrier
As mentioned above, it is preferable to use a metal-supported ultrafine particle catalyst which is substantially supported, preferably at least 0.5% by weight. The average single particle diameter of such a metal-supported fine catalyst is desirably 200 mμ or less, preferably 100 mμ or less. This is because in the method of the present invention, the finest ash particles in coal liquefied oil are distributed with a single particle diameter of 0.1 to several microns, so fine particles are used as catalyst particles, and the catalyst particles are used in the solid-liquid separation process. This is to cause the ash to mainly overflow into the treated oil and to cause the ash to remain mainly in the waste oil. Metals supported on the catalyst include H 2 S,
Those that can maintain high activity in the hydrocracking reaction of coal and heavy oil in a high-pressure hydrogen atmosphere containing NH 3 , H 2 O, etc. are preferred, and in particular Zn, Cu,
Ni, Co, V, Cr, Mo, W especially Cu, Ni, Co,
One or more selected from Mo and V are preferred.
These metals can be supported on an ultrafine powder carrier by any known method, or they can also be obtained by impregnating a non-aqueous solution containing these metal compounds. In addition, various known fine powders can be used as powder carriers made of heat-resistant inorganic materials, such as white carbon, or fine powders of silicic acid, aluminum silicate, calcium silicate, alumina, titania, and silica obtained in substantially the same process as white carbon. One or more selected from titania, especially silicic anhydride or anhydrous alumina having an average single particle diameter of 20 mμ or less are particularly suitable. In the first hydrotreating step in the method of the present invention, the ratio of the metal-supported particulate catalyst to the slurry consisting of coal and medium oil depends on the properties of the coal,
Although it can be varied within a wide range depending on the reaction conditions, it is usually 0.01 to 10% by weight, preferably 0.2 to 2% by weight based on the new catalyst. In addition, since the particulate catalyst is made up of even more fine particles than coal ash, a considerable portion of the catalyst is distributed to the feedstock side of the second hydrotreating process in the solid-liquid separation process and used while being circulated, so it is not added to the raw coal. Of course, the ratio is extremely small. The properties of the light oil obtained as the main product by the method of the present invention vary widely depending on the properties of the raw coal, reaction conditions, etc. Therefore, depending on the use of the light oil, it may be further hydrorefined, hydrocracked or reformed by known methods. In particular, in order to obtain a gasoline fraction, catalytic cracking may be carried out after further hydrodenitrogenation and desulfurization in advance, or as it is. In addition, waste oil with concentrated solid content produced as a by-product from the solid-liquid separation process and/or a portion of the recycled heavy oil are normally supplied to the pyrolysis process, and only the distillate oil is supplied to each hydrotreating process. However, the ash-concentrated residue of by-product coke or pitch is used separately as a raw material for hydrogen production. However, the waste oil or heavy oil from these solid-liquid separation processes may be recycled to any process after solid content is removed by a known method such as supercritical extraction. Next, the processing steps of a preferred embodiment of the present invention will be further explained with reference to the drawings. These processing steps are merely examples, and the method of the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that various changes can be made. Figure 1 is a flow sheet showing the most basic steps of the method of the present invention. In the figure, coal powder is supplied to a mixing tank 1 together with heavy oil containing fine solids circulated from a line 37, where the coal powder is mixed and, if necessary, pulverized. Mixing tank 1
The coal slurry mixed in passes through line 21,
Together with the hydrogen-containing gas supplied from line 31,
It is sent to the hollow reactor 2. The product is subsequently sent via line 22 to the first gas-liquid separator 3. The gaseous products separated in the gas-liquid separator 3 are sent from the line 23 to the circulating gas treatment device 4, where they are
Separates C1 - C2 components, hydrogen sulfide and ammonia,
It is recovered as a hydrogen-containing gas and used together with fresh hydrogen from the line 24 as a hydrogen source for the subsequent hydrogenation reaction column 6. The liquid product separated in the gas-liquid separator 3 is sent to the solid-liquid separator 5 via a line 25, and the solid content including ash and unreacted charcoal is extracted through a line 27. At least a part of the extremely fine solids in the coal ash is not separated by the solid-liquid separator 15 and overflows as it is, passing through the line 26 to the hydrogen supplied from the line 28 and, if necessary, from the line 34. A fixed bed hydrotreating reactor 6 along with the vacuum gas oil supplied
sent to. Further, a portion of the treated oil from the solid-liquid separator 5 bypasses the hydrogenation reaction column 6 and is directly sent to the atmospheric distillation column 8 through a line 29.
The produced oil treated in the hydrotreating reactor 6 is sent to the second gas-liquid separator 7 via a line 30. The gaseous product separated here is supplied to the cavity reactor 2 as a hydrogen-containing gas via the line 31, the liquid product is supplied to the atmospheric pressure reactor 2 via the line 32, and the liquid product is supplied via the line 32 to the atmospheric reactor 2. After that, atmospheric distillation column 8
The C 3 to light oil components are separated. The residual oil from the atmospheric distillation column 8 is directly circulated to the mixing tank 1 via lines 38 and 37, and is also sent to the vacuum distillation column 9, where it is separated into a vacuum residue and vacuum gas oil. A portion of the reduced pressure residue is drawn out of the system via lines 35 and 36, and the remainder is circulated to the mixing tank 1 via line 37. The process shown in Figure 2 is basically the same as that shown in Figure 1, but the waste oil with concentrated solid content separated in the solid-liquid separator 5 and the vacuum distillation column are A part of the vacuum residue separated in step 9 is
The difference is that they are supplied to the pyrolysis apparatus 10 for treatment via line 27 and lines 35 and 36, respectively. Distillate oil produced in the thermal cracker 10 is circulated to the fixed bed hydrotreating reactor 6 and is essentially hydrorefined into high-quality oil. The process shown in Figure 3 shows an example in which petroleum residue is used as part of the medium oil of coal slurry. This method uses a solvent deasphalting device 10 instead of the pyrolysis device 10 in FIG. 2.
Also, compared to the method shown in FIG. 1, the difference is that the atmospheric distillation column 8 is located between the solid-liquid separation device 5 and the hydrogenation treatment device 6. A part of the kerosene obtained in the atmospheric distillation column 8 is used in a line 40 to promote solid-liquid separation. FIG. 4 shows an example of using an ultrafine particle catalyst as the catalyst used in the cavity reactor 2. This method shows a method in which the solid-concentrated waste liquid from the solid-liquid separation device 5 and a portion of the residue separated in the vacuum distillation column 10 are treated in the thermal decomposition device 11 in the same way as the method shown in FIG. The solvent deasphalting device 10 uses C 3 to C 8 as a solvent,
Preferably, a paraffinic hydrocarbon solvent consisting of C5 to C7 is used, and the temperature is normal temperature to 300°C, preferably
Light oil is extracted and separated at 120 to 250°C and at normal pressure to about 50 kg/cm 2 . A part of the deasphalted oil from the solvent deasphalting device 10 is extracted outside the system, but if necessary, it is circulated to the fixed bed hydrotreating reaction column 6 or the mixing tank 1. Next, the method of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. In the examples, all parts and percentages are by weight unless otherwise specified. Example 1 As an experimental device, the hollow reaction tube 2 and the fixed bed hydrogenation reaction tube 6 shown in Figure 1 each had an inner diameter of 25 mm, and the length of the constant temperature part excluding the preheating section was about 1 m, and a bypass line 29 was used. and 34 is not used,
In addition, the vacuum residue was not circulated to the mixing tank 1, but was completely extracted from the system through the line 36. Australian coal having the properties shown below was used as a raw material, and about 500 c.c. of a desulfurization catalyst having the properties shown below was charged into a fixed bed hydrogenation reaction tube 6 to cause a reaction. Elemental analysis of raw material coal properties * Carbon 81.2% Hydrogen 5.8% Nitrogen 1.6% Sulfur 0.62% Oxygen 10.8% Hydrogen/carbon atomic ratio 0.86 Moisture 2.75% Ash 7.53% *Ashless/anhydrous standard Desulfurization catalyst properties support Body γ-alumina Supported metal MoO 3 15.7% CoO 3.8% Nio 1.8% Specific surface area 289 m 2 /g Pore volume (mercury intrusion method) 0.49 cc / g Raw coal was crushed in a nitrogen stream, and only the amount that passed through a 100-mesh sieve was placed in a mixing tank 1 together with about three times the weight of creosote oil having the following properties, and thoroughly mixed and kneaded to obtain a slurry liquid. Creosote oil properties Initial boiling point 164℃ 50% distillation temperature 321℃ End point 391℃ Impurities Nitrogen 0.68% Sulfur 0.44% Creosote oil is needed only at the start of the reaction, and after the operation reaches steady state. is atmospheric distillation column 8
Use the residue from After the slurry liquid is sent to the hollow reaction tube 2 and subjected to hydrogenation treatment under the following conditions, hydrogen and gaseous products (methane, ethane, H 2 S, H 2 O, NH 3 etc.) and light hydrocarbons (propane, butane including pentane and hexane fractions), a large excess of distillate from the atmospheric distillation column is added to the liquid component, and the coarse solids are removed using a centrifuge. Most of it was removed. It was observed that the solid content in the separated clarified liquid was reduced to about 70% of the feedstock with particles larger than 0.1μ, and in particular about 80% of coarse particles with a particle diameter of 10μ or more were removed. . The clarified liquid was again hydrotreated in a fixed bed hydrogenation reactor under the following conditions. Hydrotreating conditions

【表】 水素化処理油は引続き常圧蒸留し、留出油を回
収し、残油の1部をミキシングタンクに循環した
残りを減圧蒸留塔に送り減圧軽油を分離した。 下記の表−4に常圧蒸留塔、減圧蒸留塔で回収
された軽質分の収率と主たる性状を示す。 尚、メタン、エタンならびに軽質炭化水素(プ
ロパン、ブタン)の合計収率は約11%、固形分を
含む減圧残渣の収率は約23%、遠心分離された残
渣分(留出油を約10%含む)の収率は約18%であ
つた。 常圧蒸留 減圧蒸留 収率% 23 13 (ナフサ~軽油) (減圧軽油) 性状 硫黄% 0.03 0.08 窒素% 0.23 0.45 酸素 0.17 0.62 実施例 2 実施例1の方法において、同一の原料石炭に下
記に詳述する金属を担持した超微細触媒を1.0重
量%添加する以外は、実施例1の方法を繰返し
た。 超微細触媒は、4塩化珪素を高温気相分解法で
処理して得られる比表面積;380m2/g、平均単
粒子直径;7mμの市販のホウイトカーボンを担
体とし、モリブデンならびにニツケルを触媒金属
として担持してなる触媒である。所定量のアセチ
ルアセトン酸化モリブデン〔MoO2(C5H7O22
およびアセチルアセトンニツケル〔Ni
(C5H7O22〕とを約100倍量の1,4−ジオキサ
ンに溶解し、均一な溶液を得た。別に同一溶媒に
ホワイトカーボン(超微粉無水珪酸)を加え混練
し、引続き激しく撹拌して均一に懸濁せしめ、先
に調整したモリブデンならびにニツケルを含む溶
液と混合した。混合液を還流冷却器付容器に移
し、溶媒の沸点付近の温度で突沸しないように約
3時間維持した後、減圧下で溶媒の大部分を蒸発
せしめた。このようにして得たゲル状残渣を更に
100〜150℃で減圧乾燥したのち、300℃、続いて
500℃で各1時間焼成し、金属を担持した超微粉
触媒を得た。主要な性状は下記の通り。 触媒性状 比表面積(m2/g) 270 平均単粒子直径(mμ) 9 金属担持量 MoO3(%) 1.4 NiO(%) 0.5 上記の触媒は、油中に非常によく分散し、粒子
直径は原料のホワイトカーボンとほゞ同じである
ことを確認した。 本実施例における常圧蒸留塔8および減圧蒸留
塔9において夫々分離されたナフサ〜軽油留分お
よび減圧軽油の収率ならびに主たる性状を下記に
示す。 生成物収率および性状 常圧蒸留塔 減圧蒸留塔 生成物 ナフサ〜軽油 減圧軽油 収率(%) 25 16 性 状 硫黄(%) 0.03 0.06 窒素(%) 0.24 0.49 酸素(%) 0.20 0.42 実施例 3 石炭の液化率を向上し、固液分離操作を容易に
する為に、下記性状を有する超重質原油を原料石
炭に対し50重量%加える以外は、実施例1の方法
を繰返した。 超重質油性状 蒸 留 350℃-留分 15容量% 500℃-留分 30容量% 性 状 硫 黄 5.18% 窒 素 0.59% バナジウム 1130ppm ニツケル 106ppm n−ヘプタン不溶分 11.5% コンラドソン残留炭素 15.9% 反応管2および6における水素化処理条件を下
記に示す。 水素化処理条件
[Table] The hydrotreated oil was subsequently subjected to atmospheric distillation to recover the distillate oil, a portion of the residual oil was circulated to a mixing tank, and the remainder was sent to a vacuum distillation column to separate vacuum gas oil. Table 4 below shows the yield and main properties of the light components recovered in the atmospheric distillation column and the vacuum distillation column. The total yield of methane, ethane and light hydrocarbons (propane, butane) is approximately 11%, the yield of vacuum residue containing solids is approximately 23%, and the yield of centrifuged residue (distillate oil is approximately 10%). The yield (including %) was about 18%. Atmospheric pressure distillation Vacuum distillation yield % 23 13 (Naphtha~light oil) (vacuum light oil) Properties Sulfur % 0.03 0.08 Nitrogen % 0.23 0.45 Oxygen 0.17 0.62 Example 2 In the method of Example 1, the same raw material coal was treated in detail below. The method of Example 1 was repeated, except that 1.0% by weight of ultrafine catalyst supporting metals was added. The ultrafine catalyst uses commercially available white carbon as a carrier with a specific surface area of 380 m 2 /g and an average single particle diameter of 7 mμ obtained by treating silicon tetrachloride with a high-temperature gas phase decomposition method, and molybdenum and nickel as catalyst metals. This is a catalyst supported as . Predetermined amount of acetylacetone molybdenum oxide [MoO 2 (C 5 H 7 O 2 ) 2 ]
and acetylacetone nickel [Ni
(C 5 H 7 O 2 ) 2 ] was dissolved in about 100 times the amount of 1,4-dioxane to obtain a homogeneous solution. Separately, white carbon (ultrafine silicic anhydride) was added to the same solvent and kneaded, followed by vigorous stirring to uniformly suspend the mixture, which was then mixed with the previously prepared solution containing molybdenum and nickel. The mixed solution was transferred to a container equipped with a reflux condenser and maintained at a temperature near the boiling point of the solvent for about 3 hours to prevent bumping, and then most of the solvent was evaporated under reduced pressure. The gel-like residue thus obtained is further
After drying under reduced pressure at 100-150℃, 300℃, then
The mixture was fired at 500°C for 1 hour each to obtain an ultrafine catalyst supporting metal. The main properties are as follows. Catalyst properties Specific surface area (m 2 /g) 270 Average single particle diameter (mμ) 9 Amount of metal supported MoO 3 (%) 1.4 NiO (%) 0.5 The above catalyst is very well dispersed in oil, and the particle diameter is It was confirmed that it was almost the same as the raw material white carbon. The yield and main properties of the naphtha to gas oil fraction and vacuum gas oil separated in the atmospheric distillation column 8 and the vacuum distillation column 9 in this example are shown below. Product yield and properties Atmospheric distillation column Vacuum distillation column product Naphtha to gas oil Vacuum gas oil yield (%) 25 16 Properties Sulfur (%) 0.03 0.06 Nitrogen (%) 0.24 0.49 Oxygen (%) 0.20 0.42 Example 3 In order to improve the liquefaction rate of coal and facilitate the solid-liquid separation operation, the method of Example 1 was repeated except that 50% by weight of extra heavy crude oil having the following properties was added to the raw coal. Ultra-heavy oil distillation 350℃ - Distillation 15% by volume 500℃ - Distillation 30% by volume Properties Sulfur 5.18% Nitrogen 0.59% Vanadium 1130ppm Nickel 106ppm N-heptane insolubles 11.5% Conradson residual carbon 15.9% Reaction tube Hydrotreating conditions in Nos. 2 and 6 are shown below. Hydrotreating conditions

【表】【table】

【表】 更に本実施例における常圧蒸留塔8および減圧
蒸留塔9において夫々分離されたナフサ〜軽油留
分および減圧軽油の収率ならびに主たる性状を下
記に示す。 生成物収率および性状 常圧蒸留塔 減圧蒸留塔 生成物 ナフサ〜軽油 減圧軽油 収率(%) 35 15 性 状 硫黄(%) 0.14 0.31 窒素(%) 0.31 0.52 酸素(%) 0.15 0.40 尚、メタン、エタンおよび軽質炭化水素(プロ
パン、ブタン)の合計収率は11%、固形分を含む
減圧残渣の収率は11%、遠心分離された留出油を
約20%含む残渣分の収率は約20%であつた。また
反応終了後、反応管6に充てんされた使用済の脱
メタル触媒および脱硫触媒に堆積した鉄を分析し
たところ、鉄はほとんど脱メタル触媒層に析出し
ており、脱硫触媒層は硫化鉄の触媒粒子表面への
析出によつてほとんど劣化していないことが認め
られた。
[Table] Furthermore, the yields and main properties of the naphtha to gas oil fraction and vacuum gas oil separated in the atmospheric distillation column 8 and the vacuum distillation column 9 in this example are shown below. Product yield and properties Atmospheric distillation column Vacuum distillation column product Naphtha to gas oil Vacuum gas oil Yield (%) 35 15 Properties Sulfur (%) 0.14 0.31 Nitrogen (%) 0.31 0.52 Oxygen (%) 0.15 0.40 Methane , the total yield of ethane and light hydrocarbons (propane, butane) is 11%, the yield of the vacuum residue containing solids is 11%, and the yield of the centrifuged residue containing about 20% distillate is It was about 20%. Furthermore, after the reaction was completed, we analyzed the iron deposited on the used demetalization catalyst and desulfurization catalyst filled in the reaction tube 6, and found that most of the iron was deposited in the demetalization catalyst layer, and the desulfurization catalyst layer was made up of iron sulfide. It was observed that there was almost no deterioration due to precipitation on the surface of the catalyst particles.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図−1から図−4まではいずれも、本発明の方
法の各種の態様を示すフローシートであり、図に
おいて2は空筒反応器、6は固定床水素化処理反
応装置、8は常圧蒸留塔、9は減圧蒸留塔、10
は溶剤脱れき装置を夫々示す。
Figures 1 to 4 are flow sheets showing various aspects of the method of the present invention. Distillation column, 9 is a vacuum distillation column, 10
1 and 2 respectively indicate solvent deasphalting equipment.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (イ) 石炭類を200μ以下に粉砕し、微細固形
分を含む媒体油と混合してスラリー相となし、
該スラリー相を高水素圧、高温下に処理するこ
とにより、石炭類の大部分を液体に転化せし
め、同時に媒体油を軽質油に転化せしめる第1
水素化処理工程; (ロ) 工程(イ)の固形分を含む生成油を、固形分が濃
縮した部分と、微細固形分を含む部分とに分離
する固液分離工程; (ハ) 工程(ロ)の微細固形分を含む部分を実質的に固
定された水素化処理触媒の存在下に、高水素
圧、高温下において処理し、脱窒素、脱硫する
第2水素化処理工程; (ニ) 工程(ハ)からの生成油を実質的に微細固形分を
含まない軽質油と、微細固形分を含む重質油と
に分離する分離工程; (ホ) 工程(ニ)からの微細固形分を含む重質油の少な
くとも一部を工程(イ)の媒体油として供給する循
環工程; 以上各工程からなることを特徴とする石炭類を
窒素および硫黄の減少した軽質油に転化する多段
水素化処理方法。 2 工程(ニ)の分離工程が、常圧蒸留あるいは/お
よび減圧蒸留と、溶剤脱れき処理との組合せより
なる特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 工程(ロ)で分離された固形分が濃縮した部分を
工程(イ)あるいは/および(ニ)に循環使用する特許請
求の範囲第1あるいは2項記載の方法。 4 工程(ハ)の第2水素化処理条件を工程(イ)の第1
水素化処理条件に比較して水素分圧が10Kg/cm2
上高く、反応温度が10℃以上低い特許請求の範囲
第1、2あるいは3項記載の方法。 5 工程(ハ)の水素化処理用触媒が、周期律表
b、b、a、a、a、aおよび族か
ら選ばれる1種以上の金属の化合物を担持した、
セピオライト、パリゴルスカイト、アタパルジヤ
イトから選ばれれ1種以上、あるいはそれらの変
性物からなる多孔質担体からなる特許請求の範囲
第1、2、3あるいは4項記載の方法。 6 工程(ハ)の水素化処理用触媒が(イ)アルミナシリ
カ、ホウ酸、HF又はリン酸含浸アルミナ、
TiO2、ZrO2、TiO2・SiO2、ZrO2・SiO2
MgO・SiO2、Al2O3・MgO、Al2O3・SiO2
MgO、Al2O3・TiO2、Al2O3・SiO2・B2O3
TiO2・ZrO2、SiO2・希土類酸化物、燐酸アルミ
ニウム、酸性金属燐酸塩、鉱酸処理粘土およびこ
れらのHF、BF3あるいは酸性フツ素化合物によ
る処理物からなる群から選ばれた1種以上からな
る担体に、(ロ)V、Mo、W、Ni、CoおよびCuの
1種以上を担持し、(ハ)平均細孔径が20〜150Åで、
比表面積が50m2/g以上である特許請求の範囲第
1、2、3あるいは4項記載の方法。 7 媒体油の1部が沸点300℃以上の石油系重質
油である特許請求の範囲第1、2、3、4、5あ
るいは6項記載の方法。 8 石炭類:循環油の重量比率が、石炭を無灰無
水基準で0.05〜2:1である特許請求の範囲第
1、2、3、4、5、6あるいは7項記載の方
法。 9 石炭と循環油とからなるスラリー相に、微細
粒子触媒を懸濁せしめる特許請求の範囲第1、
2、3、4、5、6、7あるいは8項記載の方
法。
[Claims] 1 (a) Pulverize coal to 200 μm or less and mix it with a medium oil containing fine solids to form a slurry phase;
By treating the slurry phase under high hydrogen pressure and high temperature, most of the coal is converted into liquid, and at the same time, the medium oil is converted into light oil.
Hydrotreating process; (B) Solid-liquid separation process in which the produced oil containing solids from step (A) is separated into a part with concentrated solids and a part containing fine solids; (C) Process (B) ) A second hydrotreating step in which the portion containing fine solids is treated under high hydrogen pressure and high temperature in the presence of a substantially fixed hydrotreating catalyst to denitrify and desulfurize; (d) step; Separation step of separating the oil produced from step (c) into light oil that does not substantially contain fine solids and heavy oil that contains fine solids; (e) Contains fine solids from step (d) A circulation process in which at least a portion of heavy oil is supplied as a medium oil in step (a); A multistage hydrotreating method for converting coal into light oil with reduced nitrogen and sulfur, characterized by comprising the above steps; . 2. The method according to claim 1, wherein the separation step in step (d) comprises a combination of atmospheric distillation and/or reduced pressure distillation and solvent deasphalting treatment. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the concentrated solid fraction separated in step (b) is recycled to step (a) or/and (d). 4 The second hydrogenation treatment conditions in step (c) are the same as the first in step (a).
The method according to claim 1, 2 or 3, wherein the hydrogen partial pressure is higher by 10 kg/cm 2 or more and the reaction temperature is lower by 10° C. or more compared to the hydrogenation treatment conditions. 5. The hydrotreating catalyst of step (c) supports a compound of one or more metals selected from groups b, b, a, a, a, a and groups of the periodic table,
5. The method according to claim 1, 2, 3, or 4, which comprises a porous carrier made of one or more selected from sepiolite, palygorskite, and attapulgite, or a modified product thereof. 6 The catalyst for hydrogenation in step (c) is (a) alumina silica, boric acid, HF or phosphoric acid impregnated alumina,
TiO 2 , ZrO 2 , TiO 2・SiO 2 , ZrO 2・SiO 2 ,
MgO・SiO 2 , Al 2 O 3・MgO, Al 2 O 3・SiO 2
MgO, Al2O3TiO2 , Al2O3 SiO2 B2O3 ,
One or more selected from the group consisting of TiO 2 / ZrO 2 , SiO 2 / rare earth oxides, aluminum phosphate, acidic metal phosphates, mineral acid treated clays, and products of these treated with HF, BF 3 or acidic fluorine compounds (b) One or more of V, Mo, W, Ni, Co and Cu is supported on a carrier consisting of (c) an average pore diameter of 20 to 150 Å,
The method according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the specific surface area is 50 m 2 /g or more. 7. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, wherein a part of the medium oil is petroleum heavy oil with a boiling point of 300°C or higher. 8. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7, wherein the weight ratio of coal to circulating oil is 0.05 to 2:1 on an ashless and anhydrous basis. 9 Claim 1, in which a fine particle catalyst is suspended in a slurry phase consisting of coal and circulating oil;
The method according to item 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8.
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