JPH0734073A - 石油類の水素化処理方法及び水素化処理装置 - Google Patents

石油類の水素化処理方法及び水素化処理装置

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JPH0734073A
JPH0734073A JP18308493A JP18308493A JPH0734073A JP H0734073 A JPH0734073 A JP H0734073A JP 18308493 A JP18308493 A JP 18308493A JP 18308493 A JP18308493 A JP 18308493A JP H0734073 A JPH0734073 A JP H0734073A
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reactor
petroleum
hydrogen
catalyst layer
hydrogenation
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JP18308493A
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Koji Tamura
広司 田村
Tomoaki Taguchi
智朗 田口
Akira Sugimoto
明 杉本
Tsutomu Toida
努 戸井田
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JGC Corp
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い沸点範囲を持った石油類であっても分留
することなく種々の沸点留分が混合された状態のままで
同時に水素化処理することができ、しかも水素化処理効
率を向上させることのできる水素化処理技術の提供を目
的としている。 【構成】 沸点の異なる2以上の成分を含む石油類を、
水素化触媒層を2段以上配置した反応器の触媒層中間部
に供給するとともに、該反応器の底部から水素を供給
し、該反応器内に供給された石油類を気相と液相とに分
離し、気相分を上段側触媒層で水素化処理するととも
に、液相分を下段側触媒層で水素化処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石油に含まれる硫黄化
合物や窒素化合物等の除去、或いはジオレフィン類やオ
レフィン類の水素飽和化などのために行われる水素化処
理方法に関し、特に原料石油類として沸点の異なる各種
の成分を含む石油類に対して、その低沸点成分と高沸点
成分との両方を効率良く水素化処理するための技術であ
る。
【0002】
【従来の技術】石油類の水素化処理は、石油中に最も多
く含まれる不純物である硫黄化合物の除去、触媒毒であ
る窒素化合物の除去あるいはジオレフィンやオレフィン
の飽和化等に広く用いられている技術である。従来の一
般的な原油精製工程の概略を説明すると、原油はまず脱
水・脱塩された後、原油蒸留装置に送られる。蒸留装置
(常圧蒸留装置)では原油中の炭化水素をガス(メタ
ン、メタン)、LPガス、ガソリン、灯油、軽油及び残
留油等に分離する。さらに残留油は減圧蒸留装置で蒸留
して減圧軽油を分離する。これら蒸留装置で分離された
各留分は、それぞれ水素化処理装置によって水素化処理
し、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を除去してい
る。
【0003】従来の水素化処理装置は、反応器内に水素
化触媒を収容し、反応器上部から下部に向けて、又は反
応器下部から上部に向けて原料の石油類を流すとともに
反応器内に水素を供給しつつ、所定の温度と圧力のもと
で石油類の水素化処理を行うようになっている。石油類
の水素化処理を行う場合、例えば脱硫の効果を大きくす
るために、H2/油比を大きくすること、及び水素化用
水素ガス中の不純物、例えばH2S濃度をできるだけ低
くすることは処理効率を高める上で有効である。また、
石油類の脱硫に例をとれば、水素化処理の容易さ(硫黄
化合物の分解のし易さ)は、低沸点留分の方が容易であ
る。すなわち、低沸点留分中の硫黄化合物は水素化分解
され易く、高沸点留分中に含まれる硫黄化合物は高分子
化しているため、分解され難い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
法による石油類の水素化処理は、予め分留された石油類
に対し、各々の留分毎に行っていたために、各留分毎に
水素化処理条件が異なり、特に、水素化処理し難い高沸
点留分を水素化処理する場合、H2/油比をかなり大き
くする必要があり、使用する水素量(水素循環量)が大
きくなり、装置の大型化を招いていた。また、従来法で
は、予め細かく分留された石油類に対し、各々の留分毎
に水素化処理を行っていたために、比較的小規模な石油
精製には不向きであった。
【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、広い沸点範囲を持った石油類であっても、分留す
ることなく、種々の沸点留分が混合された状態のままで
同時に水素化処理することができ、しかも水素化処理効
率を向上させることのできる水素化処理技術の提供を目
的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る水素化処理
方法は、沸点の異なる2以上の成分を含む石油類を、水
素化触媒層を2段以上配置した反応器の触媒層中間部に
供給するとともに、該反応器の底部から水素を供給し、
該反応器内に供給された石油類を気相と液相とに分離
し、該気相分を上段側触媒層で水素化処理するととも
に、液相分を下段側触媒層で水素化処理することを特徴
としている。また、本発明に係る水素化処理装置は、2
段以上の水素化触媒層を備え、かつ上部と下部に処理物
取出口を備えた反応器と、該反応器内の触媒層中間部に
石油類を供給する石油類供給手段と、該反応器内の下部
に水素を供給する水素供給手段とを備えたものである。
【0007】
【作用】上記のように構成された水素化処理装置の反応
器内の触媒層中間部に、沸点の異なる2以上の成分を含
む石油類を供給し、そこで石油類を気相と液相とに分離
させ、気相を該中間部から反応器上部に向けて流し、液
相を該中間部から反応器下部に向けて流す。一方、反応
器底部から水素を供給し、上向きに流すことにより、供
給された水素は先ず下段側触媒層で液相と接触し、液相
を水素化処理した後、気相と混合した状態で上段側触媒
層と接触して気相を水素化処理する。従って、本発明で
は、広い沸点範囲を持った石油類であっても、分留する
ことなく、種々の沸点留分が混合された状態のままで同
時に水素化処理することができる。また、種々の沸点留
分が混合された石油類を用いることにより、ガス化する
留分の水素化処理効果を損なうことなく、また液相部に
ついても高沸点留分の量が少なくなって、H2/油比を
大きくすることになり、しかも反応器内に供給された直
後の不純物を含まない水素と接触させることで処理効果
を高めることができるので、使用する水素量が少なくて
済む。
【0008】
【実施例】図1は、本発明に係る水素化処理装置の一例
を示すものである。この水素化処理装置は、上段側と下
段側とに水素化触媒層2,3を備え、かつ上部と下部に
処理物の取出口4,5を備えた反応器1と、反応器1内
の触媒層中間部6に石油類を供給する石油類供給手段7
と、反応器1内の下部に水素を供給する水素供給手段8
と、反応器1の上部取出口4から取り出された水素化処
理された気相成分と未反応水素と生成ガス(硫化水素な
ど)の混合ガスから、それぞれの成分を分離する気相処
理手段9とを備えて構成されている。
【0009】反応器1に充填された水素化触媒2,3
は、一般に石油類の水素化処理で使用されている触媒、
例えばCoMo系、NiMo系、NiW系触媒などが用
いられ、また上段側触媒層2と下段側触媒層3は同一の
触媒を用いても良いし、異なる触媒を用いても良い。こ
れら触媒層2,3は通常は固定床式として用いられる
が、懸濁気泡塔としても良い。また、この例では反応器
1内の上下に触媒層2,3を配置した構成としたが、触
媒層の段数は2段以上としても良い。この反応器1に
は、その内部又は外部に温度調節機能(図示略)が設け
られ、反応器内部を一定の温度に維持できるようにする
こともできる。
【0010】上記気相処理手段9は、反応器1の上部取
出口4から取り出された水素化処理された気相成分と未
反応水素と生成ガス(硫化水素など)の混合ガスを冷却
する冷却器10と、冷却され一部液化した混合物から気相
(未反応水素と生成ガス)と液相(石油類の低沸点留
分)とを分離する気液分離器11と、この気液分離器11で
分離されたガス分から硫化水素ガス等の水素以外のガス
(生成ガス)と水素とを分離する水素回収装置12と、こ
の装置12から取り出された水素を昇圧して水素供給手段
8のラインに返送する循環コンプレッサ13とを備えて構
成されている。この水素回収装置12としては、PSA及
び膜分離装置などが好適に用いられる。
【0011】次に、この水素化処理装置を用いた石油類
の水素化処理方法について説明する。ここで使用する原
料の石油類としては、原油や、その他様々な留分、例え
ばナフサ、灯油、軽油、減圧軽油、軽油とそれより沸点
の低い留分の混合物などの各留分やそれらの混合物を用
いることができる。使用する石油類は、予め脱水、脱塩
などの前処理をした後、石油類供給手段7により反応器
1の触媒層中間部6に供給される。石油類は供給時に予
熱しておく。反応器1内は、処理するべき石油類中の低
沸点成分が蒸発し、高沸点成分が蒸発しない所定の温度
に維持されており、触媒層中間部6に供給された石油類
は、気相14と液相15とに分離する。
【0012】また反応器1内の底部からは、水素供給手
段8により高純度な水素が供給され、所定の圧力に保持
されている。反応器1内に供給された水素は底部から上
部に向けて流れ、液相15及び下段側触媒層3と接触しな
がら触媒層中間部6に達し、気相14と混合される。触媒
層中間部6で分離した気相14は、上昇してきた水素と混
合されて上部側に向けて流れ、一方液相15は供給される
水素と向流するように下向きに流下する。反応器1内に
供給された水素は、先ず下段側触媒層3で液相15と接触
し、この液相15を水素化処理した後、気相と混合した状
態で上段側触媒層と接触し、この気相を水素化処理す
る。なお、水素化反応は概ね発熱を伴うため、反応器は
外部あるいは内部から熱媒体により温度制御することが
望ましい。
【0013】このように、反応器1に供給された石油類
は、気相14と液相15とに分けられ、一方の気相は、水素
と混合されて上段触媒層2と接触して水素化反応しなが
ら反応器1を上昇し、反応器1の上部取出口4から取り
出され、気相処理手段9に移送され、他方の液相は、反
応器1を流下し、供給される水素と向流しながら下段触
媒層3で水素化反応し、下部取出口5から取り出され、
熱交換器によって冷却した後、処理油移送ライン16を通
して次の工程に移送される。上部取出口4から取り出さ
れた気相成分(低沸点成分)と未反応水素と生成ガス
(硫化水素など)の混合ガスは、冷却器10で低沸点成分
の液化に十分な温度まで冷却されて気液分離装置11に送
られ、一部液化した混合物から気相(未反応水素と生成
ガス)と液相(石油類の低沸点成分)とを分離する。こ
こで分離された低沸点成分は、下部取出口5から取り出
された高沸点成分を移送する処理油移送ライン16に合流
して、次の工程に移送される。気液分離器11で分離され
たガス分は、水素回収装置12に送り、ガス中から硫化水
素ガス等の生成ガスを分離し、水素のみが循環コンプレ
ッサ13に送られる。ここで昇圧された水素は水素供給手
段8の供給ライン17に返送され、循環使用される。
【0014】これらの反応において、気相14の低沸点成
分は水素化され易く、水素化用水素中に下段触媒層で発
生した不純物が含まれていても、水素化処理の効果にそ
れほど大きな影響は見られず、十分に水素化処理が行わ
れる。一方、液相部には水素化分解され難い硫黄化合物
が含まれているが、下層側触媒層ではH2/油比が大き
くできること、さらに水素化水素中の不純物濃度が低い
ことが相まって、液相部石油の水素化処理効果が向上す
る。
【0015】なお、水素化用の水素について、その一部
または全量を一旦原料油と混合予熱した後上記処理を行
うことは、原料油と水素ガスの親和性を増すなど反応性
にプラスになると考えられる。水素ガスの一部を原料油
と混合する場合は、水素の供給ライン17から分岐して石
油類の供給ライン18に達する水素混合用ライン19を通し
て水素を石油類中に混合して反応器1内に導き、上述の
操作と同様に水素化処理すればよいが、水素の全量を原
料油と混合する場合には水素と石油類とを混合して予熱
し、その後気相と液相に分離した後、改めて上記の水素
化処理を行う。
【0016】先の実施例では、石油類を反応器1内で低
沸点成分と高沸点成分とに分離してこれら各成分を同時
に水素化処理した後、水素化処理した低沸点成分と高沸
点成分とを混合していたが、これら低沸点成分と高沸点
成分とを別々に取り出しても良い。図2は低沸点成分と
高沸点成分とを別々に取り出す場合に使用される水素化
処理装置を示すものであり、この装置では、気液分離装
置11に送られ、ここで分離された低沸点成分を、第2の
処理油移送ライン19で移送するとともに、下部取出口5
から取り出された高沸点成分を、それとは別の第1の処
理油移送ライン16で移送するようになっている。
【0017】なお、先の実施例では、本発明を石油類の
硫黄化合物の除去に適用した場合を例としたが、本発明
は石油類の水素化処理全般について適用が可能である。
以下、実験例によって本発明の効果を明確化する。
【0018】(実験例) ・比較例:内径42.6mm、高さ70.0mmの反応容器内にCo
-Mo系触媒を1.0リットル充填して構成された反応器に、原
料油(密度[gr/cm3];0.8478(15℃)、硫黄分0.83wt
%)を上部から下部に向けて2.0リットル/hrで流すととも
に、400Nl/hrの水素を並流ダウンフローで流し、温度32
0℃、圧力50kg/cm2Gの条件で反応させた。硫化水素を除
去して処理油の硫黄分を測定したところ、原料油中の硫
黄濃度0.83wt%であったのが0.15wt%になった。
【0019】・実施例1:反応器中の触媒を上段と下段
とに分け、上段に0.3リットル、下段に0.7リットルの触媒を充填
した反応器を用い、原料油をこれら触媒の中間層に供給
するとともに、水素を反応器最下部から供給し、先の比
較例と同じ温度と圧力を維持して反応させ、反応器上部
と反応器下部よりそれぞれ処理油を取り出した。その結
果、反応器上部からの処理油の硫黄分は0.048wt%、反
応器下部からの処理油の硫黄分は0.09wt%であり、これ
らの混合油の硫黄濃度は0.08wt%であった。
【0020】・実施例2:水素流量を半分の200Nl/hrに
削減して実施例1と同様に水素化処理を行った。その結
果、処理された混合油の硫黄分は0.10wt%であった。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では反応器
内の触媒層中間部に、沸点の異なる2以上の成分を含む
石油類を供給し、そこで石油類を気相と液相とに分離
し、気相を該中間部から反応器上部に向けて流し、液相
を該中間部から反応器下部に向けて流すとともに、反応
器底部から水素を供給し、上向きに流すことにより、供
給された水素を先ず下段側触媒層で液相と接触させ、こ
の液相を水素化処理した後、気相と混合した状態で上段
側触媒層と接触して気相を水素化処理することを特徴と
しているので、広い沸点範囲を持った石油類であって
も、分留することなく、種々の沸点留分が混合された状
態のままで同時に水素化処理することができ、製油設備
の構造を簡略化、小型化できると共に、石油類の処理量
が少なくても効率良く処理することができる。
【0022】また、種々の沸点留分が混合された石油類
を用いることにより、通常のH2/油比であっても、高
沸点成分の量が少ないため、高沸点留分についてのH2
/油比は大きくなり、しかも反応器内に供給された直後
の不純物を含まない水素と接触させることで処理効果を
高めることができるので、使用する水素量を削減させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の石油類の水素化処理装置の一例を示す
概略構成図である。
【図2】本発明の石油類の水素化処理装置の別な例を示
す概略構成図である。
【符号の説明】
1……反応器、2,3……水素化触媒層、4,5……取
出口、6……触媒層中間部、7……石油類供給手段、8
……水素供給手段、14……気相、15……液相。
フロントページの続き (72)発明者 戸井田 努 茨城県東茨城郡大洗町成田町2205 日揮株 式会社大洗原子力技術開発センター内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石油類を水素化触媒が充填された反応器
    に水素とともに供給し、該反応器内で石油類の水素化処
    理を行う方法において、 沸点の異なる2以上の成分を含む石油類を、水素化触媒
    層を2段以上配置した反応器の触媒層と触媒層の中間部
    に供給するとともに、該反応器の底部から水素を供給
    し、該反応器内に供給された石油類を気相と液相とに分
    離し、該気相分を上段側触媒層で水素化処理するととも
    に、液相分を下段側触媒層で水素化処理することを特徴
    とする石油類の水素化処理方法。
  2. 【請求項2】 2段以上の水素化触媒層を備え、かつ上
    部と下部に処理物取出口を備えた反応器と、該反応器内
    の触媒層中間部に石油類を供給する石油類供給手段と、
    該反応器内の下部に水素を供給する水素供給手段とを備
    えたことを特徴とする水素化処理装置。
JP18308493A 1993-07-23 1993-07-23 石油類の水素化処理方法及び水素化処理装置 Pending JPH0734073A (ja)

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