JPS61243892A - 接触脱ロウ方法 - Google Patents

接触脱ロウ方法

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JPS61243892A
JPS61243892A JP61088375A JP8837586A JPS61243892A JP S61243892 A JPS61243892 A JP S61243892A JP 61088375 A JP61088375 A JP 61088375A JP 8837586 A JP8837586 A JP 8837586A JP S61243892 A JPS61243892 A JP S61243892A
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JP
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catalyst
reactor
temperature
dewaxing
catalytic dewaxing
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Application number
JP61088375A
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English (en)
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ナイ・ユエン・チェン
ブルース・パトリック・ペルライン
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ExxonMobil Oil Corp
Original Assignee
Mobil Oil Corp
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Publication date
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/58Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to change the structural skeleton of some of the hydrocarbon content without cracking the other hydrocarbons present, e.g. lowering pour point; Selective hydrocracking of normal paraffins
    • C10G45/60Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to change the structural skeleton of some of the hydrocarbon content without cracking the other hydrocarbons present, e.g. lowering pour point; Selective hydrocracking of normal paraffins characterised by the catalyst used
    • C10G45/64Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to change the structural skeleton of some of the hydrocarbon content without cracking the other hydrocarbons present, e.g. lowering pour point; Selective hydrocracking of normal paraffins characterised by the catalyst used containing crystalline alumino-silicates, e.g. molecular sieves

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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】 [産業上の利用分野] 本発明は重質留出油類及び残さ炭化水素液体類の脱ロウ
方法に関する。
[従来の技術] 炭化水素類のより低流動点の液体類への脱ロウは工業的
に非常に重要な繰作である。他の方法も存在するが、現
在、はとんどの高流動点の原因となるパラフィン類を選
択的に転化するためにZSM−5タイプ触媒のような形
状選択性触媒を使用することは他の方法を凌ぐ多くの利
点をもつことが証明されている。すなわち、形状選択性
ゼオライト上での接触脱ロウ操作は炭化水素処理工業の
最も重要な脱ロウ操作であろう。
米国再発行特許第28,398号明細書はZSM−5タ
イプのゼオライトと水素化/脱水素化成分よりなる触媒
による接触脱ロウ方法を記載している。
また、ZSM−5タイプ触媒による軽油の水素化脱ロウ
〃法は米国特許第3,956,102号明細書に記載さ
れている。米国特許第4.100.056号明細書に記
載されているように、周期表第■族金属または第■族金
属含有モルデナイト触媒はロウ質原油からの留出油を脱
ロウするために使用できる。米国特許第3,755,1
38号明細書は穏やかな溶媒膜ロウを行ない、潤滑スト
ックから高品質ロウ分を取り出し、次に、この潤滑スト
ックを規格流動点へ接触脱ロウすることからなる方法を
記載している。
ベルリフ (P elrine)の米国特許第4,22
2,855号明細書はZSM−23タイプ触媒またはZ
SM−35タイプ触媒上での脱ロウ方法を開示している
接触脱ロウ処理の後に水素化脱硫または脱窒素化のよう
な他の処理工程を行なって生成物の品質を向上すること
ができる0例えば、米国特許第3.688,113号明
細書はモルデナイト脱ロウ触媒を使用する接触脱ロウ操
作の後に、アルミナ基触媒上での接触水素化脱硫工程を
記載している。米国特許第4,400,265号明細書
は軽油をカスケード式装置中で接触脱ロウし、次に水素
化脱硫することからなるZSM−5タイプ触媒を使用す
る接触脱ロウ′/水素化脱ロウ操作を記載している。
ZSM−5タイプ触媒のような形状選択性触媒を使用す
る接触脱ロウ操作において、ロウ質成分、特にn−パラ
フィン類はゼオライトによりパラフィン類、オレフィン
類及び芳香族類を含有する軽質生成物類ヘクラッキング
されるが、若干のn−パラフィン類は潤滑油沸点範囲に
残存することがある。オレフィン質生成物は酸化に対し
て不安定であり、除去しなければならない、オレフィン
質生成物はオレフィン類を飽和し且つ油の酸化安定性を
改善するための触媒を使用するハイドロフイニツシイン
グのような処理により除去することができる。一般に使
用されるハイドロフイニツシイング触媒類はCoMo/
Altosタイプのようなな穏やかな水素化触媒である
。また、油の色調はこのハイドロフィニツシイング操作
中に改善することができる。
シュー(Shu)らの米国特許第4,428,819号
明細書は脱ロウした油中の残さロウ成分を水素化異性化
触媒上で異性化することからなる接触脱ロウ油のハイド
ロフィニツシイング方法を開示している。
通常、重質潤滑油区分はn−パラフィン類、枝分鋼をも
つパラフィン類及びシクロパラフィン類よりなるロウ成
分類を含有する0重質潤滑油区分のような装入原料を脱
ロウするために823M−5のような形状選択性触媒を
使用する場合、n−パラフィン類は枝分鋼をもつパラフ
ィン類及びシクロパラフィン類より選択的にクラブキン
グされる。
823M−5はZSM−5タイプ触媒の活性部位に金属
ではなく水素のみが結合してい触媒である。
液体石油装入原料類、特に重質装入原料と呼ばれる装入
原料の水素化操作において、液体石油流から軽質転化生
成物を除去することが接触脱ロウ方法の基本的な目的で
あるが、同時に高ロウ質装入原料を処理する場合に特に
利用される接触転化のための水素化環境を提供する。接
触脱ロウ操作を行なう際に使用されるゼオライトまたは
シリカ−アルミナクラッキング触媒のクラッキング部位
へ進入について、クラッキング及び/または水素化クラ
ッキング反応から得られた軽質生成物はしばしばする重
質装入原料分子と競合する。上述の軽質生成物はより大
型の装入原料分子より急速に触媒へ拡散するために、該
軽質生成物はより重質な分子の転化速度を遅くらせる傾
向にある。更に、軽質生成物類はまた低分子量バラフン
′y類の工つなりラッキングし難い傾向、または低分子
量オレフィン類のような容易に重合し得る傾向にある。
また、軽質生成物はその重質対応品よりクラッキングし
易い傾向があり、その結果、重質分子の転化を非常に遅
らせる。
軽質液体石油分子と重質液体石油分子の間のこの競合性
は液体石油ストックまたは潤滑ストックを脱ロウするた
めの形状選択性ゼオライト、例えばZSM−5により例
示されるゼオライトより実質上なる触媒を使用する場合
に特に臨界的となる。
ZSM−5またはZSM−5より小さな気孔開口部をも
つ他のゼオライト類のようなアルミノシリケートゼオラ
イト触媒を利用する反応器中での操作はベルリン(P 
elrine)らの米国特許第4.222,855号明
細書及びエヌ・ワイ・チェノ(N。
Y、Chen)らの米国再発行特許第28,398号明
細書に開示されている。
ホールランド(Holland)らの米国特許第4.3
57,232号明細書はガード床タイプであるゼオライ
ト吸着床中で脱ロウ装入原料を予備処理し、次に357
〜371℃(675〜700下)以下の温度で脱ロウ操
作を行なうことからなる脱ロウ方法を開示している。
バンク(B anta)らの米国特許第4,247,3
88号明細書は水素化膜ロウ操作の触媒として使用する
前にゼオライトの初期高α活性をα値55〜150の範
囲内に低減するためのゼオライトの処理方法を開示して
いる。
[発明が解決しようとする問題点] 通常、潤滑油膜ロウ反応器は282〜304℃(540
〜580下)の操作開始温度で運転され、操作温度は装
入原料、触媒及び空間速度に依存して触媒活性の低下を
補い且つ設定流動点の潤滑油を製造するために1日当た
り1.1〜6℃(2〜10.0下)だけ上昇させる。温
度を346〜368℃(655〜695下)の操作終了
温度へ上昇させる0次に反応器の運転を停止し、触媒を
再生する。
脱ロウ触媒の再生は通常高温H2再生により達成され、
482〜527℃(900〜980下)の温度で行なわ
れる。しかし、工業的操作において、触媒は個々の再生
手順で活性を損失する。これは残留物が触媒上に残留し
、残留物が触媒を失活するためである。残留物は通常多
量の窒素、硫黄及び酸素を含有する。所定のレベルの失
活後、酸素再生を使用して触媒上の残留物を燃焼させ、
新鮮な触媒と同等の活性を達成する。酸素再生またはハ
ロゲン再生は触媒活性を回復させるが、これらの再生操
作は高価であり、且つ高温での再生は触媒を焼結するこ
とがある。触媒再生操作は米国特許第3,904,51
0号、同第3.986.982号及び同第3.418,
256号明細書に記載されている。
触媒活性の損失なしに触媒を簡単に有効にH3再生し且
う長触媒寿命とし、それによって再生操作の頻度を低減
する条件下で脱ロウ反応器を運転することが望ましい、
また、接触脱ロウ中に軽質副産物の除去を促進する方法
が要求されている。
[問題点を解決するための手段] 従って、本発明はロウ質炭化水素装入原料を加温下及び
空間速度0.1〜10LHSVで制御指数1〜12をも
つ形状選択性結晶性ゼオライトを用いて接触脱ロウする
ことからなる前記装入原料の接触脱ロウ方法において、
脱ロウ済み生成物をリサイクル/装入原料比0.5〜2
0で脱ロウ操作ヘリサイクルし、且つ260〜316℃
の温度で接触脱ロウ反応を行なうことを特徴とする接触
脱ロウ方法を提供する仁ある。
[作 用] 本発明は低ロウ分含量が最終生成物中で望ましい場合の
潤滑油を含む装入原料及び特に21℃(70下)以上の
流動点をもつ装入原料に適応できる。装入原料はバージ
ン炭化水素であっても、脱ロウ前にフルフラール処理を
行ない芳香族含量を低減した炭化水素類のような予備処
理済み炭化水素であってもよい。
第1図に示すように、21℃(70下)以上の流動点を
もつ装入原料すなわちロウ質装入原料よりなる装入原料
(2)は予熱装置(図示せず)を通過し、接触脱ロウ装
置(10)中に備えられた脱ロウ触媒と接触して所定の
流動点をもつ潤滑油生成物流(26)を製造する。潤滑
油生成物流(26)は−1℃(30下)以下、好ましく
は一7℃(20下)以下の流動点をもつことが望ましい
接触脱ロウ装置(10)は260〜316℃(500〜
600下)、好ましくは260〜302’C(500〜
575下)の温度、170〜14000kPa(100
〜2000psig)の慣用の圧力、0.1〜10LH
SV(液体時間空間速度)、好ましくは0.25〜3.
0LH3Vの空間速度で運転される。水素は水素流(4
)から標準状態で少なくとも90体積Hz/液体1体積
(v/v)[500標準立方フイート/バレル(S C
F /bbl)]で提供することが好ましい、潤滑油生
成物流(26)を次にハイドロフイニツシイングのよう
な下流の操作に送り、最終生成物を製造することができ
る。
脱ロウ触媒は形状選択性ゼオライト、好適にはZSM−
5であり、ゼオライトを基準として好ましくは50〜9
00、最適には150〜450のα値として測定した活
性をもつ、接触脱ロウ装置(10)は1個の反応器を備
えるものであっても、また2個以上の反応器を直列また
は並列に備えるものであってもよい0反応器は降流式固
定床反応器が好ましい、好適な水素添加量は90〜18
00(v/v)(500〜1OOOO3CF/bbl)
である、所望であれば、装入原料(2)を触媒ガード床
(図示せず)に通し、次に接触脱ロウ装置(10)へ装
入することができる。触媒ガード床はフェノール類のよ
うな環状へテロ原子化合物を含む触媒毒を除去する。
脱ロウ温度はサイクル期間の長さを増大するための臨界
的なパラメーターである。316℃(600下)、好ま
しくは302℃(575℃)以下の低温での脱ロウは低
触媒老化速度を得るために高都合である。316℃以上
の脱ロウ温度では、老化速度は1.1℃/日(2下/日
)〜6℃/日(10下/日)と速くなる。これらの知見
の原因は明白ではないが、脱ロウ反応と触媒毒反応の2
種の競合反応が生じているからであろう、老化のプロセ
スは触媒毒がゼオライトへ拡散し、活性部位の排除かる
か、またはでオライド表面上の粗大触媒毒が反応してよ
り小さくなり、それによってゼオライトの気孔に浸透し
、活性部位を被毒するか、またはそれら両者からなる。
勿論、脱ロウ反応はなお生ずるが、不都合な速度である
脱ロウ温度が316℃(600下)、好ましくは302
℃(575下)以下の場合、被毒反応は拡散が遅く且つ
より小さな触媒毒を形成するための反応速度が遅いため
に非常に少ない、この場合には、脱ロウ反応はより効率
的となる。結果として、老化速度は非常に遅い。
老化速度が遅い範囲内の温度で操作するために、他の2
種の操作変数、すなわち触媒活性及び空間速度(LH8
V)を考慮することが必要となる。触媒活性は以下に記
載するα値試験によって測定される。触媒または触媒の
ゼオライト区分のα値を測定することができる。これは
触媒のα値は触媒上のゼオライトの重量分率をゼオライ
トのα値に掛けた値にと等しくなるからである。それ故
、低温及び高α値の組み合わせは老化速度を低下し且つ
サイクル時間を延長する。
低温で脱ロウを行なうために、触媒活性と空間速度の間
に若干の融通性があり且つ相関性が取れたものでなけれ
ばならない、空−開速度が低い場合すなわち0.1LH
3Vの場合、ゼオライトを基準として50〜100のα
値をもつ触媒はゆっくりと老化することができる0反対
にゼオライトを基準として約800〜900のα値をも
つより活性な触媒を用いる場合、5LHSVまたはそれ
以上の空間速度が満足させるものであろう。
第2図は装入原料(2)を水素流(4)と併合して上述
の運転条件下で接触脱ロウ装置(10)へ送くることか
らなる本発明を示す図である。接触脱ロウ装置(10)
は脱ロウ済み反応器流出流(12)を生じ、該流出流を
分離装置(20)へ送り、蒸気流(22)及び液体流(
24)を形成する。液体流(24)を生成物流(26)
及びリサイクル流(28)へ分離する0次にリサイクル
流(28)を装入原料(2)と混合し、接触脱ロウ装置
(10)ヘリサイクルする。リサイクル流(28)/装
入原料(2)のリサイクル比は約0.5/1〜約20/
1、好適には1/1〜10/1、最適には1/1〜3/
1の範囲内である。
生成物をリサイクルせずに1個の装置で上述のような条
件と触媒活性を組み合わせれば老化速度を低減し、また
簡単な水素再付活により新鮮な触媒性能へ回復する。生
成物の分離及び分離した液体生成物のリサイクルは付加
的利点をもつ、リサイクルは1度処理し、部分的に脱ロ
ウしたストックで新鮮な装入原料を希釈するものであり
、反応器中に存在する軽質副産物として現れる軽質炭化
水素の量をかなり減少する。沸点204℃(400下)
以下の軽質炭化水素類の分圧の低下は反応器を1回通過
式操作(単流操作)に使用する温度よりも低い温度で操
作しながら、同じ流動点生成物を達成するものである。
リサイクルは接触脱ロウ装置F(10)を生成物の分離
及びリサイクルのない装置よりも長期間にわたり上述し
た望ましい条件下で且つ望ましい触媒活性で運転するこ
とを可能となし、それによって低温操作の利点を組み込
むことができる。
第3図は一連の接触脱ロウ反応器(30,50、・7o
)と反応器間に設置された分離装置(40,。
60)よりなる接触脱ロウ装置(10)を示す図である
。装入原料(2)を接触脱ロウ反応器(30)へ装入し
、装入原料(2)の1部分(第1区分)を後述するよう
な軽質生成物へクラッキングする。接触脱ロウ反応器(
第1接触脱ロウ反応器>(30)からの第1流出流(3
2)を分離装置(40)へ送り、第1蒸気流(42)及
び第1液体流(44)を形成する。
次に、第1液体流(44)を接触脱ロウ反応器(第2接
触脱ロウ反応器)(50)へ送り、第1液体流(44)
の1部分(第2区分)を後述の軽質生成物類ヘクラッキ
ングする。第1流出流(32)は−7℃〜38℃(20
〜100下)の所望の中間流動点をもつことが好適であ
る0通常、第1流出流(32)及び第1液体流出流(4
4)の流動点は5.5℃(10下)の範囲内の差をもつ
、第2流出流(52)を接触脱ロウ反応器(第2接触脱
ロウ反応器)(50)から分離装置(第2分離装置)<
60)へ送り、第2蒸気流(62)及び第2液体流く6
4)を生成する。次に第2液体流(64)を接触脱ロウ
反応器(第3接触脱ロウ反応器)(70)へ送り、ここ
で、第2液体流出流(64)からの炭化水素の1部分(
第3区分)を軽質生成物ヘクラッキングする。軽質生成
物はC1−ガス類及びパラフィン質及びオレフィン質の
分子を含有し、これらの若干は潤滑油沸点範囲内に残存
するものであるが、はとんどは204℃(400下)−
の沸点範囲である。接触脱ロウ反応器(第3接触脱ロウ
反応器>(70)は潤滑油生成物流(26)を形成する
第3流出流(72)を製造し、潤滑油生成物流(26)
はハイドロフイニツシングのような下流の処理工程へ送
られて最終生成物を製造する0通常、潤滑油生成物流(
26)は−1℃(30下)以下、好適には一7℃(20
下)以下の流動点をもつ、第2流出流(52)は第1流
出流(32)の流動点と潤滑油生成物流(26)の流動
点の間の流動点をもつ、 接触脱ロウ反応器(30,5
0,70)は上述の実施態様と同様の温度、圧力、空間
速度及び水素装入量の条件の範囲内で運転され、また上
述の実施態様と同様のゼオライトを基準として50〜9
00、好適には150〜450のα値をもつ形状選択性
触媒を使用する。全空間速度は約0.1〜10LHSV
であり、個々の接触脱ロウ反応器(30)、(50)及
び(70)がそれぞれほぼ同じ空間速度であることが好
適である。所望であれば、水素流(4,6,8)より水
素を導入して水素/炭化水素比を90/1800v/v
(500〜100OO3CF/bbl)の範囲内にする
ことができる8分離装置(40,60)は第1流出流(
32)及び第2流出流(52)の圧力を低下してフラッ
シングすることによって運転するか、または第1流出流
(32)及び第2流出流(52)を蒸留することによっ
て運転される。
分離は204℃(400下)以下の沸点の副産物、好適
には316℃(600下)以下の沸点の副産物を除去す
るものである。第1液体流(44)及び第2液体流(6
4)の組成、及び第1蒸気流(42)及び第2蒸気流(
62)の組成は必要な最終生成物の規格に依存して分離
装置(40,60)それぞれの温度及び圧力を調節する
ことによって調整できる。
第1蒸気流(42)及び第2蒸気流(62)を蒸留また
は水素化処理のような下流の処理工程に送ることができ
る。
第3図の実施態様は反応器間分離工程を備える3個の反
応器装置であるが、2個の接触脱ロウ反応器を使用する
こともできる。また、反応器の温度方策の選択は所望の
生成物流動点を達成するために選択することができる0
例えば、第1接触脱ロウ反応器の温度を上昇して第1流
出流の流動点を低減し、それによって目標流動点を満足
するために第2接触脱ロウ反応器(または第3接触脱ロ
ウ反応器)の温度を比較的低い温度することができる0
反応器間の空間速度分布は所望の生成物流動点を達成す
るために選択することができる。
生成物分離及びリサイクルを用いない単一反応器または
反応器間分離工程を設けない複数個の反応器に比べて反
応器間分離を用いる複数個の反応器装置の利点は炭化水
素ロウ類のクラッキングによる軽質副産物の急速除去に
ある。軽質副産物は残存するクラッキングされてないス
トックのクラ・ツキングを抑制することが観察された。
軽質副産物がしばしばストック中で重質成分へ環化及び
/またはアルキル化することができるオレフィンである
ために、該軽質副産物は残存するクラ1.キングしてな
いストックと反応するものと理論付けられる。また、軽
質炭化水素類、特に204℃(400下)−の沸点をも
つ炭化水素類のような軽質副産物は触媒により急速に吸
着され、それによって所望の生成物へ脱ロウするための
触媒の老化速度を促進するためにクラッキングしてない
重質ストックの反応を抑制するものと理論付けられる。
本発明範囲内の温度、空間速度及び触媒活性の使用すれ
ば、第3図に示す実施態様のような直列の反応器を使用
する場合に付加的利点を得られる。
反応器間分離工程を備える直列の反応器は生成物分離及
びリサイクルを行なわない単一反応器または反応器間分
離工程を設けない複数個の反応器の場合より低い温度及
び低い触媒老化速度で同じ流動点の低下を達成すること
が観察された。それ故、反応器間分離工程を備える複数
個の反応器は単一反応器または反応器間分離工程を設け
ない複数個の反応器よりも望ましい範囲内の温度、空間
速度及び触媒活性でより長い期間運転することができる
本発明の温度限界が水素再生後に残留物を形成する触媒
毒を低減するために、本発明は中気孔ゼオライト類の脱
ロウ性能を改善するために有効である。残留物はほとん
どの脱ロウ触媒の脱ロウ活性を抑制するものと思われる
上述に開示した脱ロウ装置に使用する触媒は同じタイプ
の触媒または異なるタイプの触媒であることができる。
しかし、触媒は形状選択性パラフィンクラッキング能力
を所持し且つゼオライトを基準として50〜900、好
適には150〜450の高α値をもつ、形状選択性をも
つ触媒は結晶性ゼオライト触媒が含まれる。これらの物
質はシリカ及びアルミナを含有する母材、またはシリカ
またはアルミナのみからなる母材のような種々の母材中
に担持させることができる。触媒は水素化能力を所持す
ることが知られている既知の金属を15%まで含有する
ことができる。好適な水素化成分は周期表第■族の貴金
属、特に白金及びパラジウムであるが、イリジウム、ル
テニウムまたはロジウムのような他の貴金属もまた使用
できる。
貴金属とニッケル、レニウム、タングステン、クロム及
びモリブデンのような卑金属の組み合わせも脱ロウに有
用である゛0周期表第VIB族と周期表第■族の組み合
わせもまた脱ロウに有用である。
卑金属水素化成分、特にニッケル、コバルト、モリブデ
ン、タングステン、銅または亜鉛もまた使用できる。
金属はゼオライトへの含浸またはイオン交換のような任
意の適当な方法で触媒へ混合することができる。金属は
P L(N HaL2+のようなカチオン性錯化合物、
アニオン性錯化合物または中性錯化合物の形態で混合す
ることができ、上述のタイプのカチオン性錯化合物はゼ
オライトへの、イオン交換金属として好都合であること
が観察されている。
またーアニオン性鱈化合物はゼオライトへの含浸金属と
して有用である。
説ロウのために有用なりラスのゼオライトは中気孔寸法
ゼオライトと呼称され、通常約7Å以下の有効気孔寸法
及び/または10員環により形成される結晶中の気孔開
口部により特徴付けられる。
中気孔寸法ゼオライト類はZSM−5、ZSM−11、
ZSM−23、ZSM−35、ZSM−38、ZSM−
48及びTMA(トリメチルアンモニウム)オフレタイ
トの構造をもつゼオライトにより例示される。
本明細書に使用する「中気孔寸法」はゼオライトがH型
の場合、約5〜6.5人の範囲内の有効気孔開口部を意
味する。この範囲の気孔開口部をもつゼオライトは非常
に優れたゼオライト特性をもち且つ脱ロウに特に有用で
ある傾向がある。エリオナイト及びチャバサイトのよう
な小気孔寸法ゼオライトとは異なって、上記中気孔寸法
ゼオライトの空隙空間に若干の枝分かれ鎖をもつ炭化水
素が進入できる。また、この中気孔寸法ゼオライトはフ
ァウジャサイトのような大気孔寸法ゼオライトとは異な
ってn−アルカン類と例えば第4級炭素原子をもつ若干
枝分かれしたアルカン類を区別することができる。
ゼオライトの有効気孔寸法は標準収着技法及び既知の最
小動的直径(K 1netic diameter)を
もつ化合物を使用して測定することができる。好適な有
効気孔寸法範囲は約5.3〜6.2人である。ブレツク
(B reck)のゼ − ト・モレ ニー−・え−ブ
スZeolite Mo1ecular S 1eve
s (1974年刊)の特に第8章及びアンダーソン(
A nderson)らの、ジ − ル・ ブ・  1
シスJ。
勉山」旦鉦、第58巻、114頁(1979年)を参照
されたい。
ゼオライト触媒の酸クラツキング活性はジャーナル・ 
ブ・ タリシス、第6巻、278〜287頁(1966
年)に掲載された論文に記載されたα値尺度により好都
合に規定される。この論文においては、ゼオライト触媒
を論文中に記載された条件下でヘキサンと接触させ、ク
ラッキングされたヘキサンの量を測定している。この測
定値から、ヘキサンについての触媒クラッキング活性を
特徴付けるα値を算出する。α値試験の詳細はジ −ナ
ル・ ブ・  クラス、第61巻、390〜396頁(
1980年)に掲載された論文中に記載されている。更
に、α値の予備知識は杢−’r  Natuer 、第
309巻、No、5969.589〜591頁(198
4年6月14日刊)に記載されている。上述したα値は
n−ヘキサンをクラッキングするための活性レベルを規
定するものとして本明細書に使用することができる0本
発明において、1.0以下、好適には0.5以下のα値
をもつ触媒はヘキサンをクラッキングする活性を実質上
もたないと考えられる。
本発明に要求される高α値触媒は低シリカ/アルミナモ
ル比、好適には25/1〜40/1のシリカ/アルミナ
モル比をもつ組成物から製造することができる。高α値
触媒はまたゼオライト触媒をスチーミングすることによ
って製造することができる。スチーミングはα値をある
程度上昇するが、過度のスチーミングはα値を低下する
ことがある。低シリカ/アルミナモル比とスチーミング
の組み合わせはゼオライトを基準として900〜100
0程度の高いα値を達成するために使用できる。
ZSM−5は米国特許第3,702,886号明細書及
び米国再発行特許第29,948号明細書に、ZSM−
11は米国特許第3.709.976号明細書に、ZS
M−23は米国特許第4,076.842号明細書に、
ZSM−35は米国特許第4,016,245号明細書
に、ZSM−38は米国特許第4.046.859号明
細書に、ZSM−48は米国特許第4.397.827
号明細書にそれぞれ記載されている。
本発明に使用することが好適な触媒はシリカ/アルミナ
モル比少なくとも12、好適には25〜40、制御指数
1〜12及びゼオライトを基準とする酸クラツキング活
性(α値)50〜900、好適には150〜450をも
つ結晶性アルミノシリケートゼオライトを包含する。固
定床反応器に適した形状選択性触媒は約1〜5mmの円
筒状押出成竪伽め嵌電めア11パ+姑呑材ν肯企1.た
T4’75M−5ゼオライトである。823M−5は活
性触媒部位に水素のみが結合していて、該部位に金属が
結合していないZSM−5タイプ触媒である。
上述の制御指数により特徴付けられるゼオライト類は工
業的に望ましい収率で脂肪族炭化水素類の芳香族炭化水
素類I\の充分な転位を誘引し、通常芳香族炭化水素類
を含む転化反応に非常に有効である。これらのゼオライ
トは他のゼオライト例えばX型及びA型ゼオライトの骨
格構造の不可逆的な崩壊を誘引する高温でスチームの存
在下にもかかわらず、長期間にわたっである程度の結晶
度を保持する。更に、炭素質沈着物が形成した場合、活
性を回復するために通常使用する温度より高い温度で燃
焼することによって除去することができる。多くの環境
下で上述のクラスのゼオライトは非常に低いコークス形
成能力を示し、燃焼再生間の繰作時間を非常に長いもの
とする。
上述のシリカ/アルミナモル比は慣用の分析方法で測定
することができる。この比はゼオライト結晶中の剛性ア
ニオン骨格構造におけるシリカ/アルミナモル比を可能
な限り正確に示し、結き材中のアルミニウムまたはゼオ
ライト孔路中のカチオンまたは他の形態のアルミニウム
を排除することを意味するものである。付活後、上述の
ゼオライトは水の結晶内収着能力より大きい正ヘキサン
についての結晶内収着能力を獲得し、すなわち、該ゼオ
ライトは疎水特性を示す、この疎水特性は本発明に利点
となるものと思料される。
上述のタイプのゼオライトは正ヘキサンを自由に収着し
、約5Å以上の気孔直径をもつ、更に、ゼオライトの構
造は正ヘキサンより大きい分子の制御された進入を提供
することが好適である。上述のような制御された進入が
存在するか、否かを既知の結晶構造から判断することが
時として可能である0例えば、結晶中の気孔開口部が酸
素原子の8員環のみからなる場合には、正ヘキサンより
大きい断面積をもつ分子による進入は排除されるが、ゼ
オライトは制御された進入をもつタイプのものではない
、10員環の気孔開口部が好適であるが、気孔の過度の
しぼみまたは閉塞によりこれらのゼオライトは有効でな
いことがある。12員環は通常好都合な転化を行なうた
めに充分な制御を提供するものではないが、既知の有効
なゼオライトであるTMAオフレタイトのようなしぼん
だ構造体も存在する。また、上述の構造体は気孔の閉塞
または他の原因を考慮すると操作可能とみなすことがで
きる。
ゼオライトが必要な制御された進入を所持するかどうか
を結晶構造から判断する代わりに、大気圧及び高温でゼ
オライトの試料上に正ヘキサン及び3−メチルペンタン
の等重量混合物を連続的に通過させることにより制御指
数を簡単に測定することができる。
制御指数は以下のように計算される: 制御指数は2種の炭化水素についてのクラブキング速度
定数のおよその比である。好適なゼオライトは制御指数
1〜12をもつゼオライトである。
若干ではあるが、代表的なゼオライトの制御指数(C,
1,)を以下に記載する: (tiLヒ          C,I 。
ZSM−58,3 ZSM−118,7 ZSM−122 ZSM−354,5 ZSM−382 TMAオフレタイト      3.7無定形シリカ/
アルミナ    0.6エリオナイト        
38 260〜316℃(500〜600下)の温度及び0.
1〜10LH3Vの空間速度を包含し且つゼオライトを
基準として50〜900のα値をもつ形状選択性結晶性
ゼオライト触媒を使用する操作条件範囲内での炭化水素
類の接触脱ロウは触媒老化速度が遅いためにより長いサ
イクル期間を得ることができる。数箇月〜1年のサイク
ル期間が予想される。また、サイクル終了温度を316
℃(600下)に制限すれば、水素再生のみにより新鮮
な触媒性能を回復することができる。上述の温度、空間
速度及びα値範囲並びに反応器流出流からの軽質副産物
の分離を併用することによって、付加的利点を達成する
ことができる。脱ロウ触媒上へ2回目の通過を行なう前
に脱ロウ装置流出流から蒸気流を分離すれば更に説ロウ
を抑制し且つ触媒の老化を促進する成分が除去される。
これは脱ロウを長期間にわたって所望の温度範囲内で運
転することを可能にする。第2図の実施態様は生成物分
離及びリサイクルを使用するものであり、第3図の実施
態様は反応器間分離工程を備えた複数個の反応器を使用
するものである。第2図及び第3図の実施態様は所望の
温度範囲内での操作を延長するために軽質副産物を分離
するものである。
第2図の方法及び装置は簡単に実施することができる。
[実 施 例] 以下に実施例(以下、特記しない限り単に「例」と記載
する)を挙げ、本発明を更に説明する。
以下に記載する実験室試験は全て第1表に記載する特性
をもつフルフラール溶媒抽出及びプロパン脱れきした減
圧蒸留残さ油よりなるブライトストックを用いて行なっ
た。試験反応器に使用した触媒は0.8ms+(1/ 
32インチ)の未スチーム処理の約65重量%のゼオラ
イト及び1重1%のニッケルを含有するアルミナに複合
されたNi−ZSM−5ゼオライトであった。ゼオライ
トのα値は275であり、触媒のα値は180であった
試験前に、触媒を2900 kP a’(400psi
g)で以下に記載する計画に従って硫化水素を用いて硫
化した: ■232℃(450下)で2時間; ■288℃(550下)で2時間;及び■343℃(6
50下)で2時間。
硫化工程の後、反応器温度を204℃(400下)まで
低下し、触媒床を完全に湿潤させるために装入原料で満
たした0次に、以下の個々の例について所望の速度で装
入原料を供給するためにポンプ輸送速度を調節した。1
度調節した後、反応器温度を11℃(20下)7時間の
速度で上昇させて個々の例について望ましいサイクル開
始温度とした。
KV、 100℃       29.71(*1)O
CRはコンラドソン残留炭素を表す。
九−[ 例1においては、多数回の通過による脱ロウ試験を行な
った。工業的な潤滑油膜ロウは多層トリックル床操作に
1回通すものである。また、ロウ質分子の選択的クラッ
キングからの軽質生成物は脱ロウ反応の速度を抑制する
ことがある第2反応を。
受ける。この抑制の影響の程度を測定するために、装入
原料として第1表のブライトストックを使用する多数回
通通説ロウの結果を種々の空間速度で行なわれた1回通
過の実験についての例2からの結果と比較した。装入原
料(2)に示すブライトストックを2LH3V及び29
00kPa(400psig)で1重量%のニッケルを
含有するアルミナと複合されたNi−ZSM−5の未ス
チーム処理0.8mm<1 / 32インチ)押出成形
物上で脱ロウした。水素ガスを450V/V(250O
SCF/bbl)で装入原料(2)と共にトリックル床
試験反応器へ共装入した。試験反応器は1.6cm(5
/8インチ)の内径をもち、10ccの触媒を含有し、
反応器の底部から0.3cm(1/8インチ)のところ
にサーモウェルを備えていた0反応器温度は285℃(
545下)に固定した。
゛多数回通過膜ロウを研究するために、2.5週間の初
期ラインアウト期間の後、流動点20’C(68下)の
部分的に脱ロウした生成物を数日間にわたって収集した
。流動点20’C(68下)のこの1回通過生成物を2
00’C及び大気圧でフラッシュ分離して軽質副産物類
(ガス及びナフサ)を除去し、分離装置(40)からの
第1液体流(44)を得た。
次に、20℃(68下)の流動点の物質を同じ触媒上で
285℃(545下)で可脱ロウした。2回通過物質は
一2℃(28下)の流動点をもち、フラッシュ分離を行
ない、軽質生成物を除去して第2液体流(64)を得た
。−2℃(28下)物質を同じ触媒上で3回目の通過を
行なうと、潤滑油生成物流(26)で示される一13℃
(8下)の流動点の潤滑油生成物が得られた。この多数
回通過操作は第3図に示すような直列に配置した3個の
接触脱ロウ反応器(30,50,70)の操作を模擬す
るものであり、反応器間に分離装置(40,60)を備
えた同じ温度での複数個の接触脱ロウ反応器が285℃
(545下)にすぎない温度及び0.67LH9Vの低
滞留時間で所望の流動点の生成物を得ることができるこ
とを証明するものである。第2表にはこの多数回通過試
験についての生成物収率、流動点、粘度及び粘度指数を
示す、第4図は多数回通過試験の例1の結果の操作日数
と生成物流動点の関係を示すグラフ図である。2回目と
3回目の通過の間に、毎日の試料の流動点が操作時間と
共に低下し、これは触媒が収着した触媒毒の除去により
再付活されたことを示唆するものであることを記憶され
たい、ラインアウト期間及び2回目の通過及び3回目の
通過の間、LHSVを1通過当たり2LH3Vに維持し
た。これは2回目の通過及び3回目の通過の後の対応す
るLHSVがそれぞれ約ILH3V及び約0.67LH
8Vであpたことを意味するものである。
例2における試験は第1図の実施態様のような1回通過
膜ロウを模擬するものである0例1に記載した軽質副産
物の脱ロウ抑制の影響の程度を測定するために、装入原
料として第1表のブライトストックを使用する多数回通
過膜ロウについての例1の結果を種々の空間速度で行な
われた1回通過実験についての例2からの結果と比較し
た0例1の多数回通過実験の終了時点で、1回通過試験
を同じ反応器中の同じ触媒上で、空間速度を2〜0.6
7に変化させ、温度及び圧力を例1の値で一定として行
なった。第2表は対応するLHSVでの1回通過試験及
び多数回通過試験の生成物収率、流動点、粘度及び粘度
指数を比較するものである。多数回通過生成物の収率は
累積収率を基準とした場合に1回通過生成物に匹敵する
ものであった。はぼ近い目標流動点で、粘度及び粘度指
数は1回通過生成物に観察される粘度及び粘度指数と同
じであった。
生成物抑制が生じたか否かを更に測定するために、多数
回通過データを1回通過データとグラフで比較した。流
動点と接触時間(1/LH3V)のプロットを第5図に
示す、該プロットは反応器間分離工程を設けた場合、活
性を約11℃(20下)に変えて表すことができるより
低い流動点を達成することによって測定されるような触
媒活性の利点があることを示すものである。−7℃(2
0下)の流動点生成物を得るなめに、多数回通過反応器
の処理量(L)ISV)は1回通過反応器の処理量より
21%高いことを記憶されたい、これらの結果はクラッ
キングした生成物がある程度脱ロウ反応を抑制し、それ
によって、低温操作を妨害するが、この影響は使用した
特定の装入原料ストックについて厳しすぎるものではな
い、よりロウ分の多い装入原料ではより大きな影響を示
すであろう。
第5図のデータは同じ生成物流動点は反応器間分離工程
を備えた複数個の反応器装置では1個の反応器装置を用
いた場合より高いL HS Vで達成できることを示す
ものである。また、これは同じ生成物流動点が同じLH
SVを維持した場合に反応器間分離工程を備えた複数個
の反応器装置では1個の反応器装置を用いた場合より低
い温度を達成できることを意味するものである。これは
接触脱ロウ中の温度が空間速度と相関関係にあることが
既知であることにより支持される。それ故、複数個の反
応器装置は本発明の低温度範囲すなわち260〜316
℃(500〜600下)で単一反応器装置より良好な利
点が得られると結論付けられる。
策−λ−人 生成物収率、流動点及び粘度指数 2LHSV   92.4  −  20  68  
−   −   −ILIISV    90.9  
 −  10   50  −    −    −〇
。6几HSV  86.9  −−8  18 496
.9  31.98  95炙敗皿皿過 2LH5V    92.4   −  20   6
8  −    −−ILl[SV   97.1  
89.7 −2  28 502.4  32.36 
 960.87L)ISV  94.9  85.1−
13   8 511.2  32.32  94λ二
しL尤<y止 2LIISV   97.3  −−6  22 50
0.7  31.79  94医−二り 例3の試験においては第2図におけるリサイクル流(2
8)として流動点−13℃(8下)の例1の3回通過生
成物2重量部と装入原料(2)としてブライトストック
1重量部を混合することによって第2図のリサイクル操
作を模擬した。流動点20℃(68下)をもつこの混合
物を例1と同じ反応器中の同じ触媒上で285℃(54
5下)で混合物を基準として2LH3V及びブライトス
トックを基準として0.67LH3Vで操作することに
よって処理した。この混合物を3日間処理して一7℃(
19下)の平均生成物流動点を得た。第2表に上述の処
理日の1日の平均生成物収率、流動点、粘度及び粘度指
数を記載し、得られたデータをリサイクルを用いない1
回通過のデータと比較した。
上述の条件下でのリサイクルは、リサイクルを用いない
1回通過よりも混合装入原料の流動点を低下するために
より有効であり、また、より低温で良好な触媒活性とな
る。
燵−先 例4は一7℃(20下)の流動点の潤滑油生成物流(2
6)を製造するために必要な条件よりも非常に穏やかな
条件下で試験反応器を操作すれば、非常にゆっくりとし
た触媒失活速度が得られることを示すものである0例1
と同じタイプの触媒及び装入原料を使用して同じ試験反
応器を2LH3Vの空間速度で運転し、第1図の実施態
様を模擬するために一7℃(20下)の流動点を目標と
した。
これらの条件下で、16日の第1サイクル期間が得られ
、また、老化速度は327℃(620下)まで1日当た
り2,6℃(4,7下)であった0次に、試験反応器を
一定空間速度に維持し且つ温度を低下して目標流動点を
21℃(70下)に設定することによって第3図の複数
個の反応器装置の第1反応器をMX擬した。これは1日
当たり0.28℃(0,5下)以下の老化速度へ老化速
度を低減した。
これは第3図に示すような複数個の反応器装置の第1反
応器の老化速度が単一反応器装置の老化速度よりも遅い
ことを示すものである。また、第3同等の条件下で試験
反応器の老化速度は第1反応器模擬試験により示される
老化速度に匹敵するものであろう、これは第3図の複数
個の反応器装置が同じ最終生成物流動点を達成するため
に単一反応器装置よりも遅い老化速度をもっことを示す
ものである。この遅い老化速度は複数個の反応器装置が
単一反応器装置よりも長期間にわたって低温範囲で操作
できるものにする。
匠−1 例5では、装入原料(2)としてブライトストックを第
1図に示すような固定床単一工程操作を模擬するための
反応器中で脱ロウした。触媒は上述の例と同様のタイプ
のN’ i −Z S M −5の20ccであった。
第1表のブライトストックを2900kP a(400
paig)、260℃(500下)のサイクル開始温度
〜288℃(550下)のサイクル終了温度、及び水素
添加速度450v/v(25003CP/bbl)で脱
ロウして一7℃(20下)の目標流動点を得た0反応器
を上記低温度で運転できた一/l(m田t71 tK 
k ?’ l+ + I /7 z125 bb ;R
庁#<ト電2廿スクル開始温度より33℃(60下)高
く、且つサイクル終了温度が通常357℃(675下)
である。
空間速度は例4に使用した2LH8Vの空間速度とは異
なる0、5LH3Vであった。
第6図は一7℃(20下)の流動点の生成物を得るため
の反応器温度と操作日数をプロットした低温操作の結果
を示すものである。得られた結果はゼオライトの高α値
(275>、0.5LH3Vの空間速度の併用及び26
0〜288℃(500〜550下)の低温での操作が1
日当たり0.18℃(0,32下)のみの触媒老化速度
となることを示すものである。慣用のより高い温度での
繰作は1日当たり2.8℃(5下)またはそれ以上のよ
り速い老化速度を導くものと予想される。これは−7°
C(20下)の流動点生成物を製造するために以下に記
載するILH3V及び2LHSVでそれぞれ行なわれる
例6及び7により示される。
282℃(540下)のサイクル開始温度から316℃
(600下)まで、次に、316℃以上357℃(67
5下)のサイクル終了温度での触媒老化速度の影響を測
定するためにILH9Vで試験を行なった0例6は上述
の例と同様の第1表の装入原料を使用し、例1と同じ反
応器中でNi−ZSM−5タイプ触媒10cc上で行な
った。水素分圧を2900kPa(400psig)に
維持し、また、水素装入速度は450v/v(250O
SCF/bbl)で、温度は一7℃(20下)の流動点
生成物を得るように維持した。サイクル開始温度から3
16℃(600下)までの老化速度は平均1日当たり0
683℃(0,5下)であり、316℃以上での老化速
度は平均1日当たり3.6℃(6,5下)であり、31
6℃(600下)に到達するまでのサイクル期間は40
日であった。
燵−L 293℃(560下)のサイクル開始温度から316℃
(600下)まで、次に、316℃以上357℃(67
5下)のサイクル終了温度での触媒老化速度の影響を測
定するために2LHSVで試験を行なった。−7℃(2
0下)の流動点生成物を製造するように温度を維持した
が、装入原料、触媒、試験反応器及び他の操作条件は例
6と同様とした。この試験において、316℃(GoO
下)以下での老化速度は平均1日当たり2.6℃(4,
7下)であり、316℃以上での老化速度はサイクル開
始時点から平均1日当たり6.9℃(12,5下)であ
り、316℃(600下)へ到達するまでのサイクル期
間は9日であった。
燵−影 例8においては、装入原料(2)としてブライトストッ
クを第1図の1個の接触脱ロウ装置(10)を模擬する
ための反応器中でサイクル開始温度から327℃(62
0下)のサイクル終了温度までの条件範囲で脱ロウを行
ない、現在の操作のサイクル開始温度から357℃〈6
75下)のサイクル終了温度を除いて現在工業的実施に
使用されている条件と同様の条件下でのブライトストッ
クの実験と比較した。327℃(620下)のサイクル
終了時点で得られるN i −Z S M −5触媒の
5gは水素再生前に触媒100g当たり261Fに相当
する残留物を含有していた。357℃(675下)のサ
イクル終了温度で得られた触媒5gは水素再生前に触媒
100.当たり602に相当する残留物を所持しており
、これは接触脱ロウ装置(1o)の温度制御が重要であ
ることを示すものである。
327℃(620下)へ温度を制限することによって、
接触脱ロウ装置(10)中の触媒の水素再付活は357
℃(675下)の温度制限を使用した場きより容易且つ
完全であることを示すものである。
すなわち、316℃(600下)、好適には302”C
(575下)の温度制限はより容易且つ完全な再生をも
提供する。より完全な水素再付活よって、第1サイクル
で観察された触媒性能と同一または非常に近い第2サイ
クルの触媒性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はリサイクルを用いない1lllilの脱ロウ装
置操作を示すブロックフローシートであり、第2図は1
個の脱ロウ装置、分離装置及び連続リサイクル流を示す
本発明のブロック70−シートであリ、第3図は蒸気類
及び液体類の反応器間分離工程を設けた複数個の脱ロウ
反応器のブロックフローシートであり、第4図は生成物
流動点と操作時間としての触媒活性を示すグラフであり
、第5図は生成物流動点と1/LH8Vの関係を示すグ
ラフであり、第6図は一7℃(20下)流動点生成物を
製造するための反応器温度と操作時間の関係を示すグラ
フである。図中:2・・・装入原料、4.6.8・・・
水素流、10・・・接触脱ロウ装置、12・・・脱ロウ
済み反応器流出流、22・・・蒸気流、24・・・液体
流、26・・・潤滑油生成物流(生成物流)、28・・
・リサイクル流、30.50.70・・・接触脱ロウ反
応器、32・・・第1流出流、40.60・・・分離装
置、42・・・第1蒸気流、44・・・第1液体流、5
2・・・第2流出流、62・・・第2蒸気流、64・・
・第2液体流、72・・・第3流出流。 匹−−・ 特許出願人代理人 曽 我 道 照’:、]、、1FI
G、 I FIG、 2 FIG、 3 FIG、 4 操作日数c日) FIG、 5 1/LH5V 操7f¥B倣(ES) FIG、 6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ロウ質炭化水素装入原料を加温下及び空間速度0.
    1〜10LHSVで制御指数1〜12をもつ形状選択性
    結晶性ゼオライトを用いて接触脱ロウすることからなる
    前記装入原料の接触脱ロウ方法において、脱ロウ済み生
    成物をリサイクル/装入原料比0.5〜20で脱ロウ操
    作へリサイクルし、且つ260〜316℃の温度で接触
    脱ロウ反応を行なうことを特徴とする接触脱ロウ方法。 2、接触脱ロウ反応温度が260〜302℃である特許
    請求の範囲第1項記載の方法。 3、生成物のリサイクル量がロウ質炭化水素装入原料の
    100〜1000重量%である特許請求の範囲第1項ま
    たは第2項記載の方法。
JP61088375A 1985-04-18 1986-04-18 接触脱ロウ方法 Pending JPS61243892A (ja)

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US72485885A 1985-04-18 1985-04-18
US724858 1985-04-18

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