JPS5845280A

JPS5845280A - 水素化分解反応装置

Info

Publication number: JPS5845280A
Application number: JP56143623A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Yokoyama; 横山　成男; Masahito Kaneko; 雅人金子; Kazuto Masai; 政井　一登
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1981-09-11
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1983-03-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は９重質油特に重金属類、アスファルテン、及び
硫黄・窒素化合物を多く含む劣質残有油を水素ガスと触
媒との作用により水素化分解して、軽質油を製造する反
応装置に関するものである。

従来、劣質残有油を水素化分解して軽質油を製造する水
素化分解反応装置としては、第１図に示す固定床型反応
装置、第２図に示す流動床型反応装置、第３図に示す移
動床型反応装置及び第４図に示す懸濁床型反応装置があ
るが、劣質残有油が１重金属とかアルカリ金属、アルカ
リ土類金属とか、鉄・チタン等の触媒被毒物質とかアス
ファルテン、プレアスファルテンのような分子量の巨大
物質とか硫黄、窒素化合物を多く含む場合には、いずれ
の反応装置も次に述べるような欠点を有している。

すなわち、水素化分解反応装置として現在最も多く使用
されている第１図の固定床型反応装置においては、劣質
残有油は水素ガスとともに管路（１０４）を経て固定床
型反応装置本体（１０１）へ供給され、固定床を形成す
る触媒充填部（１０２）を通過する間に水素化分解され
、生成した軽質油、炭化水素ガス及び未反応水素ガスは
多孔板（１０３）を経て管路（１０５）により糸外に抜
き出される。この反応装置においては、劣質残有油の偏
流により固定床内の温度が不均一となって急激な反応が
生起したり。

固定床内の伝熱係数が小さいため熱除去が困難であった
り、触媒被毒物質を多く含有する劣質残有油を処理する
際には、固定床を形成する触媒の間隙や触媒表面に被毒
物質が付着したり。

コーキングを生じたりして、運転が不能になる等の欠点
を有し、劣悪な劣質残有油の処理が出来なかった。

１だ第２図に示す流動床型反応装置においては、管路（
２０６）より供給され右水素ガス。

管路（２０７）よ抄供給される劣質残有油及び管路（２
ｏｓ）ｉ経て強制循環される劣質残有油により、流動床
型反応装置本体（２０１）内で触媒（２０２）が流動状
態となっており、一定範囲内に保持された触媒レベル（
２１５）及び油レベル（２１６）の中間から管路（２０
３）及び油循環ポンプ（２０４）を介して劣質残有油を
抜取り、これを強制循環する。

一方、生成した炭化水素ガスは管路（２０８）を、軽質
油は管路（２１７）を介して、それぞれ系外に抜き出さ
れる。

捷だ、触媒は管路（２’ｌｌ）、升（２１０）　。

管路（２０９）を介して流動床型反応装置本体（２０１
）内に供給され、管路（２１４）、弁（２１２）及び管
路（２１３＞を介して系外に排出される。

この流動床型反応装置では触媒が激しく流動しているた
め２反応装置内での温度ムラは少なく、伝熱係数が大き
いため、除熱は前記固定床型反応装置に比べ容易である
が、スケールアップすることが容易でない等の欠点があ
ることと。

高温高圧下における触媒の出入れ部の気岳性。

耐久性に難点があり、現状では工業的な域に達していな
い。

また触媒が激しく混合している為、活性の低下した触媒
だけを選択的に抜き出すことが出来ず、活性の低下して
いない触媒までも同時に抜き出され、不経済である等の
欠点を有する。

第３図に示す移動床型反応装置においては。

劣質残有油と水素ガスは管路（３０’４）を介して移動
床型反応装置本体（３０１）の下部に（ｊｌ−給され、
生成した軽質油、炭化水素ガス及び未反応水素ガスは上
端の管路（３０３）により糸外に抜き出される。触媒は
管路（３ｏ　ｓ）　、弁（３０６）及び管路（３０７）
を介して移動床型反応装置（３０１）に供給され、移動
床型反応装置（３０１）内を上方より下方へ移動しなが
ら移動床型反応装置（３０１）下端より管路（３ｏ　８
）　を弁（３０９）及び管路（３１０）より抜き出され
る。

このような移動床型反応装置では、劣イし兜虫媒を選択
的に抜き出せる利点がある反面高温高圧下における触媒
の抜き出しに難点７８１；あり１寸だ移動床内での伝熱
がわるく、かつ油の偏流等による温度ムラの発生がちる
など欠点を有し、この型の反応装置は実用化に至ってい
ない。

第４図に示す懸濁床型反応装置は２石炭の直接水素添加
技術の流れをくむもので触媒が管路（４０４）より供給
され、管路（４０５）　より供給される劣質残有油及び
水素ガスと混合され１管路（４０６）を経て懸濁床型反
応装置本体（４０１）内に下方より供給される。懸濁床
型反応装置本体（４０１）内では懸濁床（４０２）が形
成され２反応生成物及び廃触媒は、懸濁床型反応装置（
４０１）　より管路（４０３）を経て系外へ抜き出され
る。

この懸濁床型反応装置においては、使い捨て触媒を使用
するため非常に劣悪な劣質残有油を処理するのに優れて
おり、また伝熱係数も大きい反面、安価な触媒を多量に
必要とする等の欠点を有し、大規模な工業化には難点が
ある。

前述のように、従来の固定床型反応装置、移・動床型反
応装置では反応熱の除去が困難であるためスケールアン
プに限界があり、またコーキングの発生、触媒被毒物質
の触媒層への付着。

目詰りがあり、運転の制御が容易でない。

また、従来の反応装置において用いられる球状や円柱状
触媒では触媒同志の接触により損耗し、触媒の粉化が生
成しやすく、粉化によって生じた触媒粉末がポンプ、弁
及び配管等のエロジョーンをひき起す欠点があった。

本発明の発明者等は以上述べたような劣質残油等を水素
ガスと触媒の作用により水素化分解する従来の反応装置
における種々の問題点を解決できる優れた水素化分解装
置を得べく検討を重ねた結果、触媒充填部と重質油循環
部とを分離し２重質油を強制循環させる構造をもった水
素化分解反応装置がこの目的に適うことを見出し２本発
明に到達したものである。すなわち本発明は。

（１）重質油を水素ガスと触媒の作用により水素化分解
する反応装置において、蜂巣状の触媒を鉛直、複数段に
設置して、鉛直方向の流路を形成した触媒充填部と、前
記触媒充填部の上方より前記触媒充填部の下方へ前記重
質油を循環させる流路を形成する重質油循環部とをそな
えたことを特徴とする水素化分解反応装置を提案するも
のである。

本発明は上記に加えて前記触媒充填部の上端より溢流す
る重質油を、液面下における前記重質油循環部下端に設
置しだポンプｐｃより強制？１ｌｌｉ環するように構成
したことを特徴とする水素化分解反応装置を提案するも
のである。

さらに本発明は前記触媒充填部の途中Ｑ（ｆＬ′Ｐ１油
／水素ガスの分散部を設けたことを特徴とする水素化分
解反応装置を提案するものである。

本発明に係る反応装置においては、前記のように触媒充
填部と重質油循環部とが分離されており、かつ触媒充填
部は蜂巣状（断面の形状は六角とか四角とか特に限定さ
れず、長手方向に°成形した）の触媒を鉛直多段に設置
することにより２重質油と水素ガスの流路を確保できる
ばかりでなく、従来の固定床型反応装置に比べ流速を上
げることができるため伝熱係数も大きくなり、従って温
度ムラが少なく、好１しくない副反応の生起を抑えるこ
とも出来、且コーキング等が生成しにくい利点を有する
。

１だ、流路断面積が大きいため、触媒被毒物質の触媒充
填部への目詰りや付着がなく、触媒を有効に活用できる
。

本発明に用いられる成形触媒は従来の球状。

円柱状触媒とは形状が異なり、触媒相互の接触がないた
め、損耗がなく、従ってポンプ、弁。

及び配管等のエロージョンの発生を抑えることができる
大きな利点がある。

さらに本発明では２重質油循環部を設けることにより１
重質油と水素ガスおよび反応により生成する炭化水素ガ
スの分離が容易となり、循環ポンプのキャビチー７Ｉｌ
ンの不安がなくなる利点がある。

１だ２本発明に係る反応装置においては反応物質の通過
流速が大きいため、伝熱係数も太きく２反応熱の除去も
容易であり、かつ、触媒板毒物質の触媒層への付着や目
詰９も抑えられ。

スケールアップ及び運転側割も容易である特徴を有して
いる。さらに高温高圧下での触媒の出入も不要であり、
かつ懸濁床型反応装置の難点である多量の安価な触媒の
使用も必要ない。

次に本発明の実施態様例を図面によ！ｌｌ説明する。

第５図は本発明の一実施態様例の縦断側面図。

第６図は第５図のＶｌ　−Ｖｌ線に沿、う横断平面図で
ある。これらの図において（１）は軸紳がはＶ鉛直な円
筒状の反応装置本体（２）は上記反応装置本体（１）内
に第７図、第８図、第９図に例示されるような蜂巣状の
触媒を鉛直・複数段に設置して鉛直方向の流路を形成し
た触媒充填部、（３）は上記触媒充填部（２）の中央部
を・貫流する管（４）によりその上方から下方へ至る流
路を形成する重質油循環部である。〈５）。

（６）は、それぞれ上記触媒充填部（２）を支持する外
側触媒支持部及び内側触媒支持部である。（７）は上記
重質油循環部（３）の下方から触媒充填部（２）の下方
へ至る管路（８）。

（９）の途中に設けられた循環ポンプである。

（１０）　、　　（１１）は昇圧ポンプ（１２）をそな
え、上記触媒充填部（２）の下方に重質油を供給する管
路。（１３）　、　　（１４）はコンプレッサ（１５）
をそなえ同じく水素ガスを供給する管路である。（１６
’）、　（１７）は上記反応装置本体（１）の上端ｆ開
口し、減圧弁（１８）をそなえた反応生成ガスの排出管
、（１９）。

（２０）は上記触媒充填部（２）の上方に開口し、減圧
弁（２１）をそなえた反応生成軽質油の排出管である。

上記構成の反応装置において劣質残有油等の重質油およ
び水素ガスは、それぞれ管路（１０）（１１１Ｐ　昇圧
ポンプ（１２）および管路（１３）（１４）コンプレッ
サ（１５）を介して反応装置本体（１）の触媒充填部（
２）の下方に供給され、同触媒充填部（２）内の鉛直方
向流路を上方に移動する間に触媒の作用により水素化分
解反応を起して軽質油と炭化水素ガスが生成する。未反
応の重質油は重質油循環部（３）、管路（８）、　　（
９）、循環ポンプ（７）を紅て。

触媒充填部（２）の下方に戻り、再三触媒充填部を通過
して反応が促進される。生成しだ＊’ｆ：　５２油およ
びガスは、それぞれ排出管（・１７）。

（２０）を経て系外に取出される。

油記のように、触媒充填部（２）と重質油？ｌ＋！＋猿
部（３）とが分離されているので２反応装置内における
重質油の流動が円滑であり伝熱特性がよい。また、循環
ポンプ（７）は液面（２２）下２重質油循環部（３）の
下方に設けられているのでキャビテーションの心配はな
い。

第１０図は本発明の他の実施態様例を示す。

この第２実施態様例においては１重質油の＜１＆　ＰＱ
水ポンプ７）を反応装置本体（１）の内部に設け、これ
を外部の電動機（２３）により駆動するようになってい
る。本実施態様例においても。

触媒充填部（２）と重質部循環部（３）とが分離されて
いるので反応装置内における重質油の流動が円滑であり
伝熱特性がよい。寸だ２重質油の循環ポンプ（７）が反
応装置本体（１）の内部に設けられているため循環ポン
プ（７）の吸入及び吐出の管路も不要でおり装置が簡素
化される。

第１１図および第１２図は本発明の第３の実施態様例を
示し、触媒充填部（２）の外方にこれを囲んで環状断面
の重質油循環部（３）を設けたものである。前記と同様
に、触媒充填部（２）と重質部循環部（３）とが分離さ
れているので反応装置内における重質油の流動が円滑で
あり伝熱特性がよい。また、循環ポンプ（７）は液面下
で２重質油循環部（３）の下方に設けられているのでキ
ャビテーションの心配はない。

次に第１３図は本発明の第４の実施態様例における触媒
充填部の一部拡大斜視図を示す。この実施態様例におい
ては、触媒充填部（２）の途中に分散部（２４）が設け
られており、同分散部には第１４図に例示するような形
状のう／上リンクのホカレノシノグリング、ベルルサド
ル、インタロックサドル、テラレンテパキ／グ。

およびボールリング等の充填物の一種以、ヒが充填され
ている。したがってこれら充填物によって重質油／水素
ガスの流れが乱されて混合が促進されるとともに、触媒
充填部（２）の流路の全断面に均一に分散される。

さらに第１５図は本発明の第５の実施Ｗ探測における触
媒充填部の一部拡大斜視図である。

この実施態様例においては蜂巣状の触媒（２５）。

（２６）が図示（２７）の位置（分散部）で互にずれて
いて、この位置（２７）を境にその」−下の触媒断面が
一致しないので前記第４の実施・態様例と同様重質油／
水素ガスの混ζが促進されるとともに、触媒充填部（２
）内に均一に分散する。

以上詳細に説明したように本発明によれば反応装置内の
伝熱係数が大きいため反応熱の除去が速かに行なわれし
たがって温度ムラの発生が少い。そのだめ好しくない副
反応やコーキングの生成も抑えられ、運転制御も容易で
スケールアンプし易い。また、触媒充填部への触媒被毒
物質の付着や目詰りも防止できる。さらに高温高圧下で
の触媒の出入れも不要である。このように本発明は産業
上非常に有用な水素化分解反応装置を提供するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の固定床型反応装置の例示図。第２図は従来の流動床式反応装置の例示図、第３図は従
来の移動床型反応装置の例示図、第４図は従来の懸濁床
型反応装置の例示図である。第５図は本発明に係る反応装置の第１の実施態１１１′
１機側を示す図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線断面図、
第７図、第８図、第９図は本発明に用いられる触媒の例
示図である。第１０図は本発明の第２の実施態様例を示
す図、第１１図は本発明の第３の実施態様例を示す図、
第１２図は第１１図刈−刈断面図、第１３図は本発明の
第４の実施態様例における触媒充填部の拡大斜視図、第
１・・・反応装置、２・・触媒充填部。３・・・重質′油循環部、７・・・循環ポンプ。１２・・・昇圧ポンプ、１５・・コンブレノザーｌ９図＃、、峰　　　　　　治ＩＩ聞萬１２閃第１３図８／４図第１５図

Claims

【特許請求の範囲】（１）重質油を水素ガスと触媒の作用により水素化分解
する反応装置において、蜂巣状の触媒を鉛直、複数段に
設置して、鉛直方向の流路を形成した触媒充填部と前記
触媒充填部の上方より前記触媒充填部の下方へ前記重質
油を循環させる流路を形成する重質油循環部とをそなえ
たことを特徴とする水素化分解反応装置（２）重質油を
水素ガスと触媒の作用により水素化分解する反応装置に
おいて、蜂巣状の触媒を鉛直、複数段に設置して、鉛直
方向の流路を形成した触媒充填部と前記触媒充填部の上
方よ抄前記触媒充填部の下方へ前記重質油ｆ：循環させ
る流路を形成する重質油循環部とをそなえ、かつ前記触
媒充填部の上端より溢流する重質油を、液面下における
前記重質油循環部下端に設置したボンダにより強制循環
するように構成したことを特徴とする水素化分解反応装
置。（３）重質油を水素ガスと触媒の作用により水素化分解
する反応装置において、蜂巣状の触媒を鉛直、複数段に
設置して、鉛直方向の流路を形成した触媒充填部と前記
触媒充填部の上方より前記触媒充填部の下方へ前記重質
油を循環させる流路を形成する重質油循環部とをそなえ
、かつ前記触媒充填部の途中に重質油／水素ガスの分散
部を設けたことを特徴とする反応装置。