JPS6037157B2 - 素化脱硫方法 - Google Patents

素化脱硫方法

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JPS6037157B2
JPS6037157B2 JP14466675A JP14466675A JPS6037157B2 JP S6037157 B2 JPS6037157 B2 JP S6037157B2 JP 14466675 A JP14466675 A JP 14466675A JP 14466675 A JP14466675 A JP 14466675A JP S6037157 B2 JPS6037157 B2 JP S6037157B2
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oil
weight
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hydrodesulfurization
hydrocarbon oil
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JP14466675A
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政彦 植村
博 山口
英男 平林
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Tonen General Sekiyu KK
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Toa Nenryo Kogyyo KK
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、炭化水素油の水素化脱硫方法に関するもので
あり、特に金属分およびアスフアルテンを含有する重貿
炭化水素油の水素化脱硫方法に関するものである。 さらに詳しく述べるならば、本発明は硫黄分、重金属分
およびアスフアルテンを含有する車質炭化水素樹の熱処
理工程が一体的に組合わせられた水素化脱硫工程に関す
るものであり、その目的とするところは、金属含有原料
油かりコーク球体を生成させることにより、水素化触媒
の被麦作用を有する重金属類を効率よく除去し、かつ、
最大の液容積収率を得る熱処理工程と、長期連続運転を
達成し得る水素化脱硫工程とを結合した有利な方法を提
供するにある。現在、実用化されている水素化脱硫触媒
および水素添加触媒は、原油中に存在し、石油精製過程
において、磯澄油に濃縮されるニッケルおよびバナジウ
ム等の重金属類により永久被毒されるため急速に活性を
失うという難点を有する。 童質炭化水素油の水素化脱硫工程では、当該炭化水素油
中に含有される重金属類、例えば、ニッケルおよびバナ
ジウム等ならびに炭化水素の分解生成物であるカーボン
の触媒上への吸着堆積により触媒の活性が急速に劣化す
る。 特に、約10倣pm以上もの金属分を含有する原料油を
脱硫する場合、水素化脱硫触媒の寿命の短期化により、
装置稼動率の低下をきたし、しかも、多量の触媒を必要
とすることから経済的にも不利である。 従って、従来、各種の水素化脱硫法が提案されている。 例えば、○} 軽質炭化水素を溶剤とする溶剤脱綬法等
により残溝油中から重金属を含有する炭化水素を分離し
た後、処理油を水素化脱硫法に供する方法、■ 金属被
毒作用に強い触媒を使用し、金属被毒物質を多量に含有
する原料油を、直接、水素と接触させることにより脱硫
する方法等が知られているが、しかしながら、前者の溶
剤脱溌法を予備処理法として採用する水素化税硫方法は
、低硫黄原油を使用しない限り、アスフアルテンを、車
質燃料油に混合した場合、アスフアルテン中の硫黄を除
去することはほとんど不可能なため混合油の硫黄分を約
1重量%以下にすることは極めて困難である。 従って、現在、姿求されている無公害用燃料油の製造法
としては不適当である。一方、後者の直接脱硫法は、現
在、実用化されている金属被毒作用に比較的強いとされ
る触媒を使用したとしても、固定床方式ではある種の中
東原油の残澄油のように約40倣pm以上のニッケルお
よびバナジウム等の重金属を含有する原料油を使用する
場合、工業的に必要な長期の連続運転(例えば半年以上
の連続運転)を行なうことは困難である。また、脱金属
のための予備処理法としてコーキング法が知られている
が、コーキング法によれば、原料油中の金属分は、生成
コーク中にほぼ全量濃縮されるが、フルイド・コーキン
グ、デイレィド・コーキング共に、コークとガスの合計
収率は、約40〜約5の重量%に達し、高率の液容積収
率を得るための脱金属処理法としては不利である。 一方、コーク球体の生成に関する研究は、従来実施され
てはいるが、工業的応用については「不純物である金属
等を含有しない原料油を使用して高品質コーク原料を製
造することに重点が置かれている。従って、燃料油の液
容積収率を低下させることなく、原料油中の金属分を除
去するための熱処理を行なった後、熱処理油を水素化脱
硫することにより触媒寿命を延長する方法については、
従来、開示されていない。 本発明は、このような背景の下に最大の液容積収率を達
成しかつ長期間の触媒寿命を確保するという二律相反す
る目的を同時に達成することのできる技術的および経済
的に有利な水素化脱硫法を確立することを眼目として種
々検討の結果、完成したものである。 即ち本発明は、{aー約340〜約450qCの初期沸
点と約払oqo以上の最終沸点を有し、硫黄分、金属分
およびアスフアルテンを含有する炭化水素油を減圧蒸留
に供し、約540℃以下の沸点を有する第1炭化水素油
留分と約540午○以上の沸点を有し、約1重量%以上
の硫黄分、約10倣pm以上の金属分および約5重量%
以上のアスフアルテンを含有する第2炭化水素油留分と
に分離し、
【b’上記第2炭化水素油蟹分を、熱処理装
置に供給し処理温度400℃〜400℃、処理圧力常圧
乃至20k9/鮒Gにおいて0.5〜3時間熱処理する
ことにより、第2炭化水素油蟹分当り5〜25重量%の
コーク球体を生成させ、かつ8既容量%以上の収率で液
状生成物を得、‘c} 生成したコーク球体を分離して
金属分を10体pm以下とした熱処理油を回収し、これ
に前記第1炭化水素油留分を混合し、{d} 液状混合
物を、水素化脱硫触媒の存在下において水素化脱硫条件
下で、水素と接触させることから成る炭化水素油の水素
化脱硫方法に関するものである。 本発明の実施において使用する原料油は、約鈎0〜約4
50℃の初期沸点および約540つC以上の最終沸点を
有し、硫黄分、金属分およびアスフアルテンを含有する
炭化水素油である。 この原料油に該当するものとして常圧蒸留銭溝油、およ
び同等炭化水素油を挙げることができる。すなわち、次
表に示す性状を有する炭化水素油を効果的に処理するこ
とができる。比重 15′4℃ 約
0.9〜約1硫黄分、重量% 約1〜
約10金属分、ppm 約100
以上(ニッケルとバナジウムの合計量)アスフアルテン
、重量% 約5以上残留炭素、重量%
約1以上上記原料油の減圧蒸留により得ら
れる約540℃以下の沸点を有する第1炭化水素留分は
、一般に、減圧軽油であり、ァスファルテンおよび金属
分を実質的に含有するものではない。 また、含有される硫黄化合物は水素化脱硫の容易な構造
を有するものである。従って、約340〜約450oo
の初期沸点と約540℃以上の最終沸点を有する上記原
料炭化水素油をそのまま熱処理すること、すなわちこれ
を減圧蒸留して前記第1炭化水素油蟹分と前記約540
00以上の沸点を有する第2炭化水素油留分と分離する
ことなく熱処理することは、技術的、経済的に極めて不
利なことである。本発明に於て原料油の減圧蒸留は従来
石油精製工程で使用しているものであり、約10〜約2
00肌Hgの範囲の圧力を採用することができる。 次に、熱処理の方法について説明する。熱処理は上記第
2炭化水素油蟹分を特定の処理条件下において液相で加
熱処理することから成る。本発明の特徴は、最大の液容
積収率を達成し、かつ、長期間の水素化脱硫工程の連続
運転を確立することにあるから、このような目的を達成
するための水素化脱硫工程に一体的に組合わされた熱処
理工程の処理条件は、上記の如く特定されたものでなけ
ればならない。すなわち、熱処理により生成するコーク
球体の収率は、上記蟹分基準で5〜25重量%、好まし
くは、10〜2の重量%の範囲に設定することが必要で
ある。このようなコーク球体収率を得るためには、処理
温度、処理圧力および処理時間を適宜選択して組合わせ
る。すなわち、処理温度は、38000〜470qC、
好ましくは、40000〜46000の範囲、処理圧力
は、常圧乃至50k9/c流Gまでの範囲、好ましくは
、20kg/のG以下の範囲また、処理時間は、設定さ
れた処理温度と処理圧力とかり、コーク球体を5重量%
〜25重量%の範囲で生成させるように適宜決定するも
のであり、一般に0.5〜5時間、好ましくは、0.5
〜3時間の範囲である。かかる熱処理は、彼処理油を液
相において処理するものであり、好ましい実施態様を例
示すると以下の如くである。 すなわち、被処理油は、熱処理温度まで予熱した後、液
相のままで熱処理帯域、例えば、コーキングドラムに導
入し、前記熱処理条件に於て保持し、コークを熟成する
。 かかる熱処理条件は、低温、短時間であることから、デ
ィレィド・コーキソグ、フルィドコーキソグ等の従来公
知のコーキングとは別異の技術によるものである。本発
明の熱処理により生成させるコーク球体は、生成初期の
コーク細織を有し、約1〜約60ミクロンの粒径を有す
る。 コーク球体中には、原料油中の金属量の多割合を濃縮さ
せることができ、その結果、液状生成物中の金属量は1
0他pm以下となる。熱処理工程からの流出物は、被処
理油基準で約8既容量%以上の常温で液状の生成物から
成る。 次に、水素化脱硫について述べる。本発明に於ては水素
化脱硫工程は、固定床、移動床または流動床のいずれの
形式の反応帯城をも採用することができる。装置面また
は操作上から考慮するならば、最も好ましい反応方式は
固定床方式である。水素化脱硫触媒は、耐火性担体上に
耐硫黄被毒性を有する水素化活性金属成分を担持させた
ものである。耐火性担体としては、従来、公知のもので
よく、例えば、アルミナ、シリカ、シリカーアルミナ、
マグネシア、チタニア、ハフニア、ジルコニアおよびポ
リア等から選択される少なくとも一種を使用するもので
ある。好ましい担体は、アルミナまたはシリカーアルミ
ナであり、他の担体を少量、例えば、約1重量%〜約1
の重量%の範囲で添加することができる。シリカーアル
ミナ中の好ましいシリカ含有量は、約1〜3の重量%の
範囲である。水素化活性を有する金属成分としては、元
素周期律表第町族金属、同表第W族金属および同表第肌
金属から選択される少なくとも一種を使用する。第町族
金属は、クロム、モリブデンおよびタングステンを、第
肌族金属は、マンガン、ブクネシゥムおよびレニウムを
、また、第血族金属は、鉄、コバルトおよびニッケルを
包含する。好ましい活性金属成分は、第W族金属と第地
金属との組合せ、例えば、クロム、モIJブデンおよび
タングステンの少なくとも一種と鉄、コバルトおよびニ
ッケルの少なくとも一種との組合せである。特に、好ま
しい活性金属成分は、モリブデン−コバルトまたはモリ
ブデンーコバルトーニツケルである。活性金属成分は、
上記金属の酸化物および/または硫化物として損体に担
持させることが好適である。 硫化物を生成させるには、焼成により得られる酸化物を
、反応帯域において昇溢および昇氏条件下で一般に水素
を共存させて含硫炭化水素油と接触させればよい。また
、硫化水素を含有する水素ガスを触媒と接触させること
により酸化物を硫化することができる。活性金属成分の
担侍量は、触媒有効量である。 例えば、第の族金属は、約5〜約3値重量%、第四族金
属は、約1〜約15重量%の範囲である。触媒の製造法
は、含浸法、ゲル混合法、沈着法等のいずれの方法でも
採用することができる。本発明の実施に適する触媒の特
性値は、次の通りである。カサ密度(夕/の【)
約0.4〜約1.0(好ましくは、約0.6〜約
0.8)紬孔容積(の【/夕) 約0.3〜
約0.7(好ましくは、約0.4〜約0.5)平均織孔
径(A) 約30〜約200(好ましくは
、約50〜約100)比表面(で/の 約2
00〜約400(好ましくは、約250〜約350)触
媒粒径(側) 約0.7〜約3.5水素
化脱硫の反応条件は、約300℃〜約43ぴ○、好まし
くは、約3400C〜約4200○の反応温度、約35
k9/地〜約200k9/地、好ましくは、約55k9
/塊〜約150kg/地の反応圧力、約0.2V/H/
V〜約5.0V/H/V、好ましくは、約0.3V/H
/V〜約3.0V/H/Vの液空間速度等である。 水素ガスとしては、約85%以上の純度を有するもので
あれば、軽質炭化水素、一酸化炭素等を含有するもので
あっても使用することができる。すなわち、接触改質装
置およびその他の石油転化装置からの水素ガスを好まし
く使用することができる。本発明は、後述の実施態様に
より示すように、減圧蒸留帯城、熱処理帯城および水素
化脱硫帯域の結合から成り、必要に応じ、各帯城の熱的
授受による結合を行なう。また、本発明によれば、如何
なる金属量を含有する原料油であっても容易に処理する
ことができる。 水素化脱硫に供する原料油は、熱処理工程からの流出物
からコーク球体を分離した約22ぴ○以上の沸点を有す
る炭化水素油蟹分に前記第1炭化水素油留分を混合した
ものである。 第1蟹分の添加量は、第2蟹分に対し約2破き量%以上
、好ましくは、約5畔容量%以上である。本発明の方法
に於ては第1蟹分と熱処理した第2蟹分とを混合するこ
とにより、後述の比較例により示すように、水素化脱硫
触媒の活性の急速な劣化を抑制することができ、実用可
能な長期間の叢続運転を行なうことができる。この理由
は、二種の留分の混合による炭素物質の析出と金属分の
付着に対する抑制効果によるものと推定される。次に本
発明方法の好ましい実施態様を図面について説明する。
第1図に於ては常圧蒸留残盗油が、管1から減圧蒸留装
置2に供繋合され、この減圧蒸留装置により分離された
減圧蒸留留出油は管4から、同残澄油は、管3から取り
出される。 減圧残澄油は、重金属(バナジウムおよびニッケル等)
を10岬pmL久上含有する。この減圧残溝油は熱処理
反応装置5に供給され、ここで、斑0℃から470qo
の範囲で0.即時間〜5時間保持され、コーク球体を残
溝油に対し5重量%〜25重量%の範囲で生成させる。
熱処理後、分解隆質蟹分を含有する炭化水素油と生成し
たコーク球体との混合物は、管6により分離装置7に供
総合され、一部車質炭化水素を含有するコーク球体を管
9により取り出す。液状生成物を管8により取り出し分
離装置10‘こ供給され、ガス成分(管11)、ナフサ
成分(管12)および童質油成分(管13)に分離する
。管13の童質油成分は管4の減圧蒸留蟹出油と混合し
た後、管15からの水素ガスと共に水添脱硫装置14に
供給される。水素化脱硫装置14では、この供聯合物は
、コバルトおよびモリブデン、またはニッケルおよびモ
リブデン、またはニッケル、コバルトおよびモリブデン
等の金属酸化物を、アルミナ、シリカまたはこれらの混
合体から成る担体に担持させて得られる水素化脱硫触媒
と、70k9/嫌〜200k9/嫌の範囲の圧力300
℃〜43000の範囲の温度で接触させる。水素化脱硫
油と水素および硫化水素を含有する混合体は、管16を
経て、高温高圧分離装置17に導入され、ガス成分は、
管18により低温高圧分離装置20に入り、水素および
硫化水素を多量に含有するガス(管22)と液状軽質炭
化水素(管21)に分離される管22からの水素および
硫化水素を含有するガスは、硫化水素を除去した後、そ
の一部または全部を水素化脱硫装置14にリサイクルす
る(図示省略)。−方、管21の蟹質炭化水素は、高温
高圧分離装置17から管】9により取り出した液状成分
と混合された後、管23により分離装置24に供給され
る。ここで、管25からオフガス、管26からナフサ成
分および管27から低硫黄分軍貿油を回収する。以上述
べたように、本発明は、特定の処理条件における熱処理
を予備処理工程とする水素化脱硫方法に関するものであ
る。 特に、重金属(バナジウムおよびニッケル等)を多量に
含有する軍質炭化水素油を、触媒の活性を劣化させるこ
となく、長期間連続運転を行なうことのできる水素化脱
硫方法を提供するものである。また、本発明の特定の熱
処理により原料油と同等または同等以上の液容積収率を
得ることができること等、その作用効果は極めて優れて
いる。以下に、本発明を実施例により説明する。 実施例 1 ィラニアンヘビー常圧蒸留残澄油を減圧蒸留し、硫黄分
2.11重量%、沸点範囲371〜510qoの減圧軽
油を51容量%と硫黄分3.18重量%、ニッケル10
5ppm(重量)、バナジウム335ppm(重量)を
含有し沸点510qo以上の減圧蒸留残澄油4甥容量%
を得た。 減圧蒸留残簿油を1.0kg/のGで430℃、1.曲
寺間熱処理を行ない、13.5重量%のコーク球体を得
た。処理油から分離したコーク球体を分析したところ、
ニッケル545ppm(重量)、バナジウム164啄p
m(重量%)、硫黄分3.73重量%を含有し、この結
果から約67%の金属(ニッケルおよびバナジウム)が
脱金属された。この場合の減圧蒸留残燈油に対する液容
積収率は、次の通りであつた。蟹分 収率 低級炭化水素(C,〜C4) 5.1容量%
(C5〜沸点220CO)蟹分 16.筋
容量%沸点220qo十留分 79
.1容量%全 量 100
.接客量%上記22000以上の沸点を有する炭化水素
曲解分に、前記減圧蒸留で分離した減圧軽瀦(371〜
51000)を5筋容量%添加し、混合油を水素分圧8
5kg/鮒G、ガス流量300雌CF/B、液空間速度
0.2V/H/Vの反応条件で0.槌重量%の硫黄分を
含有する脱硫油が得られるように処理したところ、触媒
寿命は、約500日以上であった。 実施例 2実施例1で示した沸点51び0以上のィラニ
アンヘピ−減圧残澄油を使用し、1.0kg/のGで4
50000.母時間熱処理を行った結果、コーク球体2
1.7重量%を得、分析した結果、ニッケル447pp
m(重量)、バナジウム1必収pm(重量)及び硫黄3
51重量%を含み、これにより約聡%の金属(バナジウ
ム及びニッケル)が脱金属された。 この場合の液容積収率は、次の通りであった。留分
収率 低級炭化水素 (C.〜C4) 6.4容量%(510℃十フィード
当り)(G〜沸点220℃)蟹 分 14.筋容量
%( 〃 )沸点22ぴ0十蟹分71.咳
容量%( 〃 ) 全 量 92.泣き量%( ″ )上記
220qo以上の沸点を有する炭化水素瓶に減圧軽油(
371/510℃)を5庇容量混合し実施例1で示した
と同様の触媒で、同様の水素化脱硫条件で脱硫油の硫黄
濃度が0.紅重量%になる様な処理を行った結果、当触
媒の寿命は560日以上であった。 実施例 3 実施例1で示した沸点510午○以上のィラィアンヘビ
ー減圧残蔭油を使用し1.0k9/めGで430q01
.餌時間熱処理を行った結果、コーク球体6.9重量%
を得、分析した結果ニッケル551ppm(重量)、バ
ナジウム1機蛇pm(重量)及び硫黄4.01重量%を
含み、これにより約37%の金属(バナジウム及びニッ
ケル)が脱金属された。 この場合の液容積収率は次の通りであった。蟹分
収率 低級炭化水素 (C,〜C4) 3.蟹容量%(510℃十フイード
当り)(C5〜沸点220℃)留 分 15.弦容
量%( 〃 )沸点220oo十留分87
.解き量%( 〃 ) 全 量106.2容量%( 〃 )上記
220℃以上の沸点を有する炭化水素油に減圧軽油(3
71〜510oo)を5畔容量%混合した後、実施例1
で示したと同様の触媒で、同様の水素化脱硫条件で脱硫
油の硫黄濃度が0.箱重量%になる様な処理を行った結
果、当触媒の寿命は230日であつた。 比較例 1 イランニアンヘピー常圧残澄油で硫黄分2.55重量%
、ニッケル鼠ppm(重量)、バナジウム171ppm
(重量)のものを原料油とし、実施例1と同一の触媒を
使用して同一反応条件で脱硫油の硫黄分が0.$重量%
になるように処理したところ触媒寿命は74日であった
。 比較例 2 実施例1で示した沸点5100○以上のィラニアンヘビ
ー減圧残澄油を使用し1.0k9/均Gで45ぴ○、1
.脚寺間熱処理を行った結果、コーク球体27.6重量
%を得、分析した結果ニッケル475ppm(重量)、
バナジウム11総ppm(重量)及び硫黄3.32重量
%を含み、これにより約99%の金属(バナジウム及び
ニッケル)が脱金属された。 この場合の液容積収率は次の通りであった。蟹分
収率 低級炭化水素 (C,〜C4) 7.群容量%(510午ofフィー
ド当り)(C5〜沸点220ご○)C5/22000
15.群容量%( 〃 )沸点2200
0十留分63.彼容量%(510oo+フィード当り)
全 量 86.1容量%( 〃 )上記
沸点22000十蟹分に減圧軽油(371/51000
)を50容量%混合し実施例1で示したと同様の触媒で
同様の水素化税硫条件で脱硫油の硫黄濃度が0.3重量
%になる様な処理を行った結果、当触媒の寿命は580
日以上であった。 比較例 3 実施例1と同一の条件で熱処理して得られた処理油の沸
点22000以上の蟹分を減圧軽油と混合せず、そのま
ま、水素化脱硫(実施例1と同一の条件)に供したとこ
ろ、触媒寿命が70日であった。 以上の結果をまとめて示すと次表の通りである。比較例 ※ 常圧蒸留残燈油 実施例1は、コーク球体収率が1の重量%から20重量
%であるような条件として、430qo、1.虫時間の
熱処理を行なった結果、13.軍重量%のコーク球体を
得た。 その場合液容積収率は100.8容量%であった。コー
ク球体を除去した熱処理油を減圧蒸留留出油と混合した
後、水素化脱硫を行なった結果、水素化触媒の寿命は5
00日であった。実施例2では560日、実施例3;2
30日 比鮫例1:74日、比較例2;580日の結果
を得たが、これらの結果から明らかなように、実施例1
では、液容積収率が100%以上あり、しかも熱処理を
行なわないで、直接、常圧蒸留残造油を脱硫した場合、
触媒寿命が74日であったのと比較し、液容積収率は変
らず触媒寿命は、大中に増加している。また、コーク球
体収率を余りに増加させると、触媒寿命も増加するが、
液容積収率が低下することが判る。このような結果から
、上記実施例に於て本発明の特徴とする効果が充分発揮
されていることが明らかである。 さらに、第2炭化水素油留分たる熱処理油の水素化脱硫
において、第1炭化水素留分を混合することによる効果
が顕著なことは、実施例1と比較例3との対比から明ら
かである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の好ましい実施態様を示すフローシー
トである。 ガ′ 1 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (a) 約340〜約450℃の初期沸点と約54
    0℃以上の最終沸点を有し、硫黄分、金属分およびアス
    フアルテンを含有する炭化水素油を減圧蒸留に供し、約
    540℃以下の沸点を有する第1炭化水素油留分と約5
    40℃以上の沸点を有し、約1重量%以上の硫黄分、約
    100ppm以上の金属分および約5重量%以上のアス
    フアルテンを含有する第2炭化水素油留分とに分離し、
    (b) 上記第2炭化水素油留分を、熱処理装置に供給
    し処理温度400℃〜460℃、処理圧力常圧乃至20
    kg/cm^2Gにおいて0.5〜3時間熱処理するこ
    とにより、第2炭化水素油留分当り5〜25重量%のコ
    ーク球体を生成させかつ85容量%以上の収率で液状生
    成物を得、(c) 生成したコーク球体を分離して金属
    分を100ppm以下とした熱処理油を回収し、これに
    前記第1炭化水素油留分を混合し、(d) 液状混合物
    を、水素化脱硫触媒の存在下において水素化脱硫条件下
    で、水素と接触させる。 ことから成る炭化水素油の水素化脱硫方法。
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