JPS585393A - 重質油の熱分解方法 - Google Patents

重質油の熱分解方法

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JPS585393A
JPS585393A JP10245681A JP10245681A JPS585393A JP S585393 A JPS585393 A JP S585393A JP 10245681 A JP10245681 A JP 10245681A JP 10245681 A JP10245681 A JP 10245681A JP S585393 A JPS585393 A JP S585393A
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JP
Japan
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oil
hydrogen
heavy oil
catalyst
steam
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JP10245681A
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English (en)
Inventor
Hiroshige Okamoto
裕重 岡本
Kusuo Oki
大木 楠雄
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Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Asahi Kasei Kogyo KK
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

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】 本発明は重質油の熱分解方法に関するものであシ、さら
に詳しくいえば、重質油を水素及び触媒の存在下で水素
添加処理(以下水添処理と略称するうし、得られた液状
成分を水蒸気の存在下で熱分解してオレフィン及び単項
芳香族炭化水素を製造する方法に関するものである。
従来、石油化学工業における基礎化学製品であるエチレ
ン、プロピレン、ブタジェンなどのオレフィンの製造に
用いる熱分解原料としてエタン、プロパン、ブタン、ナ
フサなどの軽質炭化水素類が、目的とするオレフィンの
収率が高いこと及び低価値の重質燃料油の副生率が低い
ことなどから、広く用いられてきた。しかしながら、オ
レフィン類の需要量の増加に伴ない、これらの軽質炭化
水素類の不足をきたし、その上、価格の高騰化にょシ、
近来、低価格の軽油及び減圧軽油などの重質油を原料と
して用い、オレフィン及び単項芳香族炭化水素を経済的
に製造する試みが行われてきた。
しかしながら、この常圧軽油や減圧軽油などの重質油を
、管式熱分解炉に供給して水蒸気熱分解した場合、目的
製品であるオレフィンの収率が低くて低価値の副生品で
ある重質燃料油の収率が高いこと、副生重質燃料油中に
原料重質油中の硫黄化合物が高濃度に濃縮されるだめ、
副生重質燃料油の価格が軽質炭化水素類を原料とした際
に得られるものよシ低くなること、さらに、分解反応管
及び急冷熱交換器部分の器壁へのコークやタールの付着
が著しく増加することによシ、熱伝導率の低下による高
圧水蒸気回収量の減少や流路の閉塞によるデコーキング
頻度の増加や連続運転時間の短縮などが起ることなどの
理由から、経済的なプラントの運転が困難であシ、低価
格原料である重質油を使用することの経済性が相殺され
ていた。
したがって、このような重質油を水蒸気熱分解する際の
諸問題を解決するために、最近、常圧軽油、減圧軽油、
接触分解サイクル油及び熱分解副生油のような多環芳香
族を多量に含有した重質油を水添処理して重質油中の単
環芳香族、多環芳香族炭化水素及びナフテン環と芳香族
環縮合炭化水素を飽和水添し、得られた単環ナフテン、
多環ナフテン及び多環芳香族の部分水添によるナフテン
     □猿を開環して低級アルキル化単項芳香族炭
化水素に変換したのち、水蒸気熱分解によシ、オレフィ
ン及び単環芳香族炭化水素を得る方法が種々提案されて
いる(例えば特開昭47−27903号公報、特開昭4
8−52702号公報、特開昭49−13305号公報
、特開昭49−90303号公報、特開昭51−950
01号公報、特開昭52−206号公報、特開昭52−
95601号公報、特開昭53−99204号公報、特
開昭54−16406号公報、特開昭54−16407
号公報、特開昭54−111504号公報、特開昭54
−139605号公報、特開昭55−43184号公報
、特開昭55−50088号公報、特開昭55−500
89号公報)。
しかしながら、これらの方法はいずれも重質油を、オレ
フィンが高収率でかつ副生燃料油が低収率で得られる原
料に変換するために、前記のように重質油に含まれる多
量の多環芳香族炭化水素などを水添する必要があシ、水
添工程において大量の水素、例えば通常水添工程へ供給
する重質油IBに対して20ONm”以上の水素を消費
することによって目的を達成している。また前記のよう
な十分な水添効果をうる反応条件下では、副反応として
水素化分解反応が起るのを避けられず、このことが水素
消費量の増加をもたらす上に、水添処理生成液状成分(
以下水添油と略称する)の収率を低下せしめる要因とも
なっている。したがって、との水添処理を満足に実施す
るためには大量の水素源が必要で必見次工程の水蒸気熱
分解にょシ副生ずる水素量のみでは必要量をまかないき
れず、前記の提案においても、副生炭化水素の水蒸気改
質や部分酸化法によって水素を製造し、水添処理工程へ
供給する方法などがとられている0このように前記の種
々提案されている方法は、いずれも経済的に実施するに
は未だ解決しなければならない技術的問題点が多い。
本発明者らは、このような事情に鑑み、重質油を原料と
してオレフィン及び単環芳香族炭化水素を高収率で、か
つ副生重質燃料油を低収率で得ることができ、さらに水
添処理工程における水素消費量の少ない重質油の熱分解
方法について鋭意研究を重ねた結果、ある沸点範囲を有
し、かつある組成をもつ重質油を水素及び触媒の存在下
で水添処理し、得られた水添油を水蒸気の存在下で熱分
解すれば、上記の目的を達しうろことを見出し、この知
見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、大気圧下で温度範囲300〜65
0℃の容積平均沸点を有しかつ芳香環形成炭素の全炭素
に対する割合が0.15以下の組成又は芳香環形成水素
の全水素に対する割合が0.03以下の組成若しくはそ
の両方の組成を有する重質油について、 (A)  水素及び触媒の存在下において水素添加処理
し、得られた水素添加処理生成物を水素を主成分とする
ガス状成分と液状成分とに分離する水素添加処理工程、
及び (B)  前記工程で得られた液状成分を、水蒸気の存
在下において熱分解してオレフィン及び単環芳香族炭化
水素を得る熱分解工程 から成る処理を施すことを特徴とする重質油の熱分解方
法を提供するものである。
”本発明において用いられる重質油は、温度範囲300
〜650℃の容積平均沸点を有する原油留分であシ、か
つその中の芳香環形成炭素の全炭素に対する割合(以下
faと称する)が0.15以下の組成又は芳香環形成水
素の全水素に対する割合(以下HArOmaと称する)
が0.03以下の組成若しくはその両方の組成を有する
ものである。このfaは13C−NMR、HAroma
はH−NMRによって測定された値である。このような
重質油を水添処理した場合、水素消費量が従来の水添処
理に比較して約A以下となり、その上、オレフィン及び
単環芳香族炭化水素が高収率で、かつ副生重質燃料油が
低収率で得られる。このような重質油として、例えば従
来専ら燃料として用いられてきたミナス原油や大慶原油
などのパラフイニツクな原油から得られる減圧軽油又は
脱歴油などがある。これらのバラフイニツク原油は、常
圧留分の対原油得率が40重量係以下と低いため、石油
精製業においてはこれを原料として用いることを敬遠し
ておシ、また石油化学工業においても、従来全く水蒸気
熱分解原料として用いられず、低硫黄原油としてめ特徴
のみが注目されて低硫黄燃料として用いられてきた。
本発明方法においては、このようなパラフイニツクな原
油から得られる減圧軽油や脱歴油を水添処理することに
よシ、従来の中東系原油、例えばイラン原油、アラビア
原油の重質留分を水添処理するのに比較して、水素消費
量が重質油lK1当シ棒以下の50〜iooNm’とな
り、かつ水添処理時の副反応である水素化分解反応が著
しく減少して水添油取率が原料重質油に対して98重重
量板上となり、プラントの連続運転時間及びオレフィン
、単環芳香族炭化水素や副生重質燃料油の収率が、汎用
オレフィン原料として用いられているナフサの場合とほ
ぼ等しくなる。
本発明の(A)水添処理工程において用いられる触媒に
ついては、特に制限はなく、石油留分の水素化処理触媒
として公知のものを用いることができるが、好ましくは
ニッケル、コバルト、モリブデン及びタングステンの中
から選ばれた少なくとも2種の金属種、例えばニッケル
ーモリブデン、コバルト−モリブテン、ニッケルータン
グステン、ニッケルーモリブデン−タングステンなどの
金属種を無機質担体に担持させたものを用いることが望
ましい。これらの触媒金属種は通常硫化物として用いら
れ、また無機質担体としては、例えばアルミナ、シリカ
、シリカ−アルミナ及びカチオン置換ゼオライトなどが
挙げられる。
本発明の(A)工程におけろ水添処理条件は、原料の性
状によって任意に選択されうるが、好適な温度は300
〜450℃、さらに好ましくは350〜410℃の範囲
であシ、圧力は50〜200 Kg/cd、さらに好ま
しくは60〜160〜/crIの範囲であり、また好適
な重質油の液空間速度(L、H,S、V )は0.2−
−2.OHr   、さらに好ましくは0.5〜1.5
Hr ”の範囲である。
さらに、水添処理に用いる水素については、Φ)熱分解
工程で生成した水素ガスを、その中に含まれる硫化水素
やアンモニアを除去したのち、好ましくは水素/原料重
質油容積比が500〜2QOON1rLs/Mになるよ
うに(A)水添処理工程へ再循環使用する0 このようにして(A)水添処理工程で得られた水添油は
、そのまま中)熱分解工程へ供給しうるが、必要に応じ
て水添油中の軽質留分(大気圧下で343℃以下の沸点
を有する成分)を分離したのち、熱分解工程へ供給して
もよい。しかしながら、本発明の原料重質油を用いる場
合、前記のように水素化分解反応が著しく少ないため、
軽質留分を分離する方法はあまり有利ではない。
本発明のCB)熱分解工程における好適な熱分解条件は
、水蒸気/水添油重量比が0.5〜1.2、熱分解温度
750〜850℃及び滞留時間0.1〜1.0秒の範囲
である。
この熱分解工程で得られた熱分解反応物を、熱分解反応
管から急冷熱交換器へ導いて熱回収したのち、生成物を
分離、精製してオレフィン、単環芳香′族炭化水素、副
生重質燃料油及びその他の副生炭化水素類を得る。
本発明の重質油の熱分解方法は、水添処理工程における
水素消費量が少ない上に、オレフィン及び単環芳香族炭
化水素の収率が高く、かつ低価値の重質燃料油の副生率
が低く、さらに従来専ら低硫黄燃料としてのみ用いられ
ているミナス原油や大慶原油などのパラフイニツクな原
油を利用することができるので、極めて経済的価値の高
いものである。
次に実施例及び比較例によって本発明の詳細な説明する
が、本発明はこれらの例によって限定されるものではな
い。
実施例1.比較例1〜3 ニッケル酸化物として6重量係及びタングステン酸化物
として19重量係を含む、表面積228rr?/f、細
孔容積0.37d/f及び径殆インチのアルミナ相持ニ
ッケルータングステン触媒を、流通式水添反応装置に充
てんし、H2S #F t o容量係−のガスを用いて
空間速度(S、V、) 500Hr”  で370℃、
10Hr予備硫化したのち、ミナス原油減圧軽油留分を
供給して水添処理した。次いで得られた水添油を水蒸気
熱分解してオレフィン、単環芳香族類及び重質燃料油を
得だ。
また、比較例1として実施例1と同じミナス原油減圧軽
油留分を水添処理せずに水蒸気熱分解した場合、比較例
2としてアラピアンライト原油減圧軽油を実施例1と同
一条件で水添処理したのち、水蒸気熱分解した場合、比
較例3として中東系原油ナフサを水蒸気分解した場合の
結果を示した。
第1表に各原料油の性状を、第2表に水添処理条件及び
その結果を、第3表に水蒸気熱分解条件及びその結果を
それぞれ示す。
第  2  表 注1)比較例3のナフサの分解温度及び水蒸気/油(w
t比)が実施例1及び比較例1,2と異なるのは、軽質
原料であるので最適分解条件が異なることによる。
これらの表から明らかなように、本発明方法によれば、
水添処理工程における水素化分解は著しく少なく、水素
消費量は従来の方法に比較してIA以下である。また、
水蒸気熱分解による主生成物収率及びデコーキング間隔
はナフサとほぼ同等以上の結果が得られた。
実施例2.比較例4〜5 ニッケル酸化物として4重量%及びモリブデン酸化物と
して15重量%を含む、表面積1som”/f、細孔容
積o、5mt/を及びPl 6インチのアルミナ担体ニ
ッケルーモリブデン触媒を、流通式水添反応装置に充て
んし、実施例1と同じ条件で予備硫化したのち、大慶原
油減圧軽油留分を水添処理した。
次いで得られた水添油を水蒸気熱分解してオレフィン、
単環芳香族類及び重質燃料油を得た。
また、比較例4としてアラピアンライト原油減圧軽油を
同一条件で水添処理したのち、水蒸気熱分解した。比較
例5として大慶原油減圧軽油留分を水添処理せず、その
まま水蒸気熱分解した。
第4表に各原料油の性状を示し、第5表に水添処理条件
及びその結果を示し、第6表に水蒸気熱分解条件及びそ
の結果を示す。
第  4  表 第    5    表 第  6  表 これらの表から明らかなように、本発明方法によれば、
N i−Mo /A1203触媒を使用しても実施例1
と同様の効果が得られた。
実施例3 ミナス原油減圧残油のプロパン脱歴油(容剤/減圧残油
7.0Vol比、アスファルト分離温度60℃、脱歴油
の対減圧残油収率60wt%)を実施例1と同じニッケ
ルータングステン触媒にて水添処理したのち、水蒸気熱
分解した。その結果を第7表に示すO なお、使用した原料の性状は次のとおシである。
比重(15/4℃) : 0.9152蒸留性状 (℃
) IBP            :    42110
  vol  %      :   53830  
  #          :    57750  
  #          :    601fa  
              :   0.145HA
roma            :   0.03H
10(原子数比)  :  1.78第    7  
  表 本実施例で明らかなように、従来管状炉における水蒸気
熱分解原料としては、まったく考えられなかった減圧残
油、脱歴油などの重質油を、本発明方法によれば極めて
少量の水素消費量で、オレフィンが高収率で得られる原
料に変換でき、かつデコーキング間隔は比較例4のアラ
ビアンライト原油減圧軽油の水添油と同等の50日とい
う値が得られた。
実施例4 ミナス原油減圧軽油留分(実施例1と同−性状油)を、
実施例1と同じニッケルータングステン触媒を用いて、
実施例1よυ穏やかな水添条件下で水添処理したのち、
水蒸気熱分解した。比較例6として、比較例4と同一の
アラビアンライト原油減圧軽油を水添したのち、水蒸気
熱分解を行い、比較例7として、゛アラビアンライト原
油常圧軽油を水添処理せず、そのまま水蒸気熱分解した
。これらの結果を第8表に示す。
本実施例で明らかなように、ミナス原油減圧軽油の水添
油であれば、水素消費量54 Nd/Jrl−原料油で
、比較例7のアラピアンライト原油常圧軽油以上のオレ
フィン、単環芳香族収率が得られ、デコーキング間隔は
比較例7のアラビアンライト原油常圧軽油以上であった
。また、比較例6のアラビアンライト原油減圧軽油の水
添油は、水素消費量97 Nd/Jrl−原料油程度の
水添処理では、オレフィン収率は低く、デコーキング間
隔は40日程度であった。また、比較例6は比較例7と
重質燃料油収率は同程度であったが、急冷熱交換器部分
のコーキングが著しく、水添処理不足であった。
特許出願人 旭化成工業株式会社 代理人 阿 形  明

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 大気圧下−で温度範囲300〜650℃の容積平均
    沸点を有し、かつ芳香環形成炭素の全炭素に対する割合
    が0.15以下の組成又は芳香環形成水素の全水素に対
    する割合が0.03以下の組成若しくはその両方の組成
    を有する重質油について (4)水素及び触媒の存在下において水素添加処理し、
    得られた水素添加処理生成物を水素を主成分とするガス
    状成分と液状成分とに分離する水素添加処理工程及び (B)  前記工程で得られた液状成分を、水蒸気の存
    在下において熱分解してオレフィン及び単環芳香族炭化
    水素を得る熱分解工程 から成る処理を行うことを特徴とする重質油の熱分解方
    法。 2(A)工程における触媒が、ニッケル、コバルト、モ
    リブデン及びタングステンの中から選ばれた少なくとも
    1種の金属種を無機質担体に担持させた触媒である特許
    請求の範囲第1項記載の方法。 3  (A)工程における水素添加処理条件が、温度3
    00〜450℃、圧力50〜200Kg/a!及び重質
    油の液空間速度(L、H,8,V ) 0.2〜2.O
    Hr−’の範囲°である特許請求の範囲第1項又は第2
    項記載の方法。 4  (B)工程における熱分解条件が、水蒸気/液状
    成分重量比0.5〜1.2、熱分解温度750〜850
    ℃及び滞留時間o、i〜1.0秒の範囲である特許請求
    の範囲第1項又は第2項又は第3項記載の方法。
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