JPS63289092A - 水素化精製法 - Google Patents

水素化精製法

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JPS63289092A
JPS63289092A JP63024111A JP2411188A JPS63289092A JP S63289092 A JPS63289092 A JP S63289092A JP 63024111 A JP63024111 A JP 63024111A JP 2411188 A JP2411188 A JP 2411188A JP S63289092 A JPS63289092 A JP S63289092A
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catalyst
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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】 本発明は炭化水素を言有し、また硫黄及び金属不純物も
富有しているオイルを、実質的に球状のアルミナ含有粒
子の少なくとも1層を冨む固定床の存在下に水素処理す
るための方法に関する。もう一つの面において、本発明
は固定化触媒床の支持層としての前記少なくとも1層の
実質的に球状のアルミナざ有粒子の層の利用に関する。
それ以上の面において、本発明は水の存在下の炭化水素
官有オイルの触媒的水素処理−法に関する。なおもう一
つの面において、本発明は少なくとも11mの実質的に
球状のアルミナ含有粒子のtm 1に:含む固定化多層
水素処理触媒床システムに関する。
水素処理触媒の固定床は多くの製油所で使用される。固
定比水素処理(ハイドロファイニング)触媒床が使用さ
れるプロセスの例は重油の水素比脱窒化(hydrod
enitrogenation) 、水素比脱硫及び水
素化脱金属を含む。−投に、固定床反応器の底の形づく
られた、実質的に不活性なセラミックの粒子の層は水素
処理触媒の11−又はそれ以上の層のカラムを支持する
ために便用される。同じ、形づ(られた、実質的に不活
性な材料は、固定化触媒床を下向きに通過する供給原料
オイルの流れを改善するように、トップ層(すなわち、
上記の1層又はそれ以上の層の水素処理触媒)として又
は水素処理触媒の層の間に使用することもできる。
もつと最近、いくらか触媒活性を提供する促進されたア
ルミナ粒体はこれらの実質的に不活性なセラミックの支
持粒子の置き換えとして示唆された◎しかしながら、非
常に厳しい水素処理条件のもとでこれらの改善されたア
ルミナ含有支持粒子を使用するために、現在知られてい
るものよりも、高い破砕強度及び水のような特殊の供給
原料成分に対して高い抵抗な有する改善された実質的に
球状のアルミナ含有支持粒子を開発するために一つの常
に存在する要求かある。
〔発明の要約〕
本発明の目的は多層の固定化触媒床において実質的に液
体の炭化水素官有供給原料の流れを水素処理するだめの
方法を提供することにある。本発明のもう一つの目的は
前記水素処理法に高い破砕強度保持率を有する少なくと
も1層の実質的に球状のアルミナ含有粒子を含む固定比
触媒床を使用することにある。本発明のそれ以上の目的
は高い破砕強度保持率を有する実質的に球状のアルξす
含有粒子の底の層(支持fil)及び/又はトップ層及
び/又は中間の層を含む固定化触媒床と水の存在下に実
質的に液体の炭化水素含有供給原料の流れを水素処理す
るための方法を提供することにある。本発明のなおもう
一つの目的は(水素処理条件のもとにオイル及び水に曝
露したとき)高い破砕強度保持率を有する少なくとも1
層の実質的に球状のアルミナ含有粒子を含む多層触媒シ
ステムを提供することにある。その上の目的及び利益は
詳細な記述及び添付した特許請求の範囲から明らかにな
るであろう。
本発明に従って、実質的に液体の(丁なわち、水素処理
条件で液体)炭化水素を含有し、また硫黄及び金属の化
合物も含有する供給原料の流れと遊離水素を含有するガ
スとを (a)  少なくとも111の実質的に球状のアルミナ
含有粒子を含む固定化触媒床の存在下に、前記炭化水素
含有供給原料の流れより低濃度の硫黄と金属を有する少
なくとも1棟類の液体の炭化水素含有生成物の流れを得
るような水素処理条件のもとで、接触させるステップを
富む水素比稍5B法は 触媒l−aの前記実質的に球状のアルミナ含有粒子が、
約0.05〜約1.5インチの初期平均粒度(直径)、
少なくとも約20 m2/ Mの(BET/N2法、A
STMD3037で測定した)初期表面積、少なくとも
約0.1CQ/jJの(O〜50.000 psigの
範囲の圧力で水銀侵入多孔度針法で測定しfこ)初期細
孔容積、粒子ごとに直径1インチ当り少なくとも150
ポンドの初期規格化破砕強度(lltll板破砕強度)
、約2.0重量%より少ない初期Na言鷺及び少なくと
も約80重量%の初期Ai203言址を有する実質的に
球状のアルミナ含有粒子の出発材料を加熱するステップ
を含む方法によって調製されており、 約40〜約200Åの直径を有する細孔中の細孔容積の
部分子t増大し、セして(約2250 psigの全圧
、約110 psigの蒸気の分圧及び約7007の水
素処理条件σ〕もとで、少なくとも約0.5N量囁の硫
黄を富有する液体の炭化水素含有流れに約100時間曝
した後に測定した)破砕強度の保持率を増大するような
加熱条件のもとで、前記出発材料の前記層0熱が約50
0〜約900℃の範囲内の温度で少なくとも10分間行
なわれることをt¥f徴としている。
好ましい一実施態様において、前記液体の炭化水素富有
供給原料の流れの中の前記金mはニッケル及びバナジウ
ムの少なくとも1種類、好11.<は約3〜500 p
pmvのN1及び約5〜1.0[]OppmwのV(p
pmw=供給原料の流れ百方部当りの部数)を含む。さ
らに好ましい実施態様において、水素処理条件のもとで
前記接触の関じゆ5蒸気が1固定化触媒床中へ注入され
る。
特に好ましい実施態様において、前記触媒床はそり上に (b)  耐火無機担体(好11.<はアルミナ〕及び
(Webster (1) New ColleCol
le Dtctionary、 l 977に定義され
たような)周期律表のIIIB、IVB。
VB、VIB、VIIB、糧、■B及びJIB族の遷移
金属及びこれらの金!14(好ましくは、y 、 La
 、 ae 。
Ti、Zr、Cr、Mo、W%Mn5Re、Ni、Co
及びcu )の化合物から成る詳から選ばれた少なくと
も1種類の(すなわち、1種類又は2種類以上の混合物
)水素添卯助触媒を富む少なくとも1階の触媒粒子〔す
なわち、層aの粒子とは異なる、水素処理触媒粒子〕を
含む。最も好ましい水素添加助触媒はMo、(”O、N
iの酸化物及び又は硫化物及びこれらの化合物の2種又
はそれ以上の混合物を苫んでいる。その上に、1種又は
それ以上のリンの化合物もまたこれらの触媒粒子中に存
在しつる。
また本発明に従って、 (a)  少なくとも11@の好ましくは実質的に球状
のアルミナ含有粒子及び (鶴 本発明の水素処理床の記述の中で上記に定義した
ように、耐火無機担体材料を含む1層の触媒粒子〔好ま
しくは層aの粒子とは違う、水素処理触媒粒子〕、 (なお前記形づくられたアルミナ含有粒子aは本発明の
水素処理方法の記述の中で上記した+順に従って調製さ
れた)を含む触媒床(好ましくは水素処理触媒床)が提
供される。
好fしい一実施態様において、触媒層a中の前記実質的
に球状のアルミナ含有粒子は水素処理助触媒としてY 
、 La 、 08 %Ti 、Zr %Or 、Mo
、W 、Mn。
R8、Ni 、Co 、Ou、Zn及びPから成る詳か
ら選ばれた少なくとも1種類の元素の少なくとも1種類
の化合物、好ましくはMOの酸fヒ物及び/又は硫化物
(いっそう好ましくは約0.1〜2.0重量%のMO)
を言んでいる。より好ましい実施態様において、前記初
期アルミナ官有出発材料は(本発明の水素処理法の上記
の記述に記述したように)前記出発材料の前記加熱の前
に直接上記に目録に載せた少なくとも1種類の元素の少
なくとも1檀類の化合物を含する溶液で言置された。
それ以上の好ましい実施態様において、前記少なくとも
1層の層aは前記少なくとも11−′の層すの下に支持
1−として置かれる。なおそれ以上の好ましい実施態様
において、前記少なくとも11110層aは前記少なく
とも1層の層すの上部に置かれる。なおもう−りの実施
態様において、11ilの層aは前記触媒層すの下に置
かれそしてもう−クの触媒/giaは前記触媒層すの上
に置かれる。すぐ上に記述された触媒床の層のこれらの
配置は本発明の水素処理法に好ましく便用される。
〔発明の詳細な記述〕
(4)水素処理法 水素処理状態で実質的に液体でありそして金属(特にニ
ッケル及び/又はバナジウム)の化合物及び硫黄を不純
物として官有しているどの好適な炭化水X含有供給原料
の流れも本発明の水素処理法に使用することができる。
一般にこれらの供給原料の流れはコークス前躯体CRa
msbottom炭素として測定される)及び窒素化合
物を不純物として官有している。好適な災【ヒ水素官有
供給原料の流れは原油(粗製の石油)及びその重質留分
、重油抽出物、液体の石炭熱分解物、石炭液比の液体生
成物、タールサンげの液体抽出物及び液体熱分解物、シ
エールオイル及び重質シエールオイル留分を含んでいる
。本発明の方法は特に、通常約4001以上の、好まし
くは約600″Fの(大気圧での)初期沸点を有する重
質原油及び重質の石油残滓の処理に好適である。これら
の重油供給原料は通常少なくとも約5 ppmw (炭
化水X含有供給原料の百方重量部当りの重量部)のバナ
ジウム(好ましくは5〜1000 ppmw > 、少
なくとも約3 p′pmWのlJi (好ましくは約3
〜500 ppmwのNi )、少なくとも約0.5!
t%の硫黄(好ましくは約0.5〜5.0重量%のSン
、及び約150〜2.(1m%の窒素、及び約1〜20
重1%のHamB)ottom炭素残分(ASTM  
D524によって測定)を官有している。これらの供給
原料の(60’Fで測定された)AP工ao:jl力は
通常約5〜60(好ましくは約8〜25)である。
実質的に液体の炭化水素官有供給原料の流れは実質的に
水なしにできるが、好ましい実施態様においては、少な
くとも約0.6!被俤の水、通′に約0.3〜約20重
量囁のN20 、好ましくは約0,5〜約10重徽チの
N20、より好ましくは約1.0〜約5、ON’lk%
のN20を富むこともできる。水は重質原油から取り除
くことができない残留水であることができ、又は水は固
定化触媒床と接触するに先立って炭化水素富有供給原料
の流れに対して液体の水として添加することができ、又
は水は固定化触媒床と接触するに先立って炭化水素官有
供給原料の流れに対して蒸気として添vaすることがで
き、又は水は固定比触媒床との接触に先立って炭化水素
含有供給原料といりしよく蒸気として添加することがで
きる。いくつかの製油所は固定化触媒床のコークス析出
を軽減するためにこの方法で蒸気を使用し、かくして固
定化触媒床の汚損と失活を遅らせる。本発明に従って、
r@8のアルミナ含有粒子は水素処理の間じゆう水の有
害な効果に対し特に抵抗するがゆえ釦、本発明の水素処
理法は水を官有している供給原料の流れに対して特に好
適である。本発明の水素処理法は、金m(%にN1とV
)及び硫黄の濃度が低下した炭化水素官有生成物を生じ
るような条汗りもとで、固定比水素処理触媒床と前記炭
化水素官有供給原料の流n及び遊離水素富有ガスとの密
接な接触が達成されるどんな装置においても行なうこと
ができる。概して、低濃度の窒素及びHamsl)ot
ton炭素残留物及び高いAPI重力もこの水素処理法
で達成される。本発明の水素処理法はバッチ法、又は好
ましくは連続1@流法として、より好1t、<は一つ又
はそれ以上のC後で記述されるような)固定化触媒床を
言んでいる筒状反応器内で又は平行の又は直列の複数の
固定比触媒反応器内で行なわれる。炭化水素含有生成物
の流れは、異なる沸騰範囲を有する留分を得るよう罠、
たとえば分別蒸留ユニット中で蒸留される。
固定化触媒床、炭化水素含有供給原料の流れ、水素富有
ガス、及び随意に蒸気の間にどの好適な反応時間(接触
時間ンも利用することができる。
通常、反応時間は約0.05時時間的10時間、好まし
くは約0.4〜約5時間の範囲内にあるであろう。連続
固定床操作において、これは通常的0.1〜約10cc
の供給原料/cc触媒/時間、好ましくは及び約150
〜約2.5 cc / cc 7時間の範囲内の時間基
準の液空間速度(LH8V)?I−必要とする。
本発明の固定化触媒床を使用する水素処理法はどの好適
な温度でも行なうことができる。反応温度は通常約25
0℃〜約550℃の範囲内、好ましくは約100〜約4
50℃の範囲内にあるであろう。高い温度は不純物σ)
除去を改害するか、過剰なコークス比のような炭化水素
官有供給原料の渡れに不梨益な効果を有するであろう温
度は通常避けられるであろう。また、経隘的な考慝が操
作温度の選択に通常しんしゃくされるであろう。
どの好適な圧力も水素処理法に利用してもよい。
反応圧力は通常およそ大気圧(Opθig)〜5.00
0p81g 9ノ範囲内であろ、う。好ましくは、圧力
は約100〜約2.500 pgigの範囲内であろう
。高い圧力はコークスの形成を減少させる傾向があるが
、高圧での操作は安全及び経隣的な理由のため望ましく
ない。
どの好適な量の遊離水素も水素処理法に添υ口すること
ができる。炭化水素官有供給原料の流れを接触するため
に使用される水素りtは通常災比水素官有供給a科の流
れのバレル当り約100〜約10.000標準立方フィ
ートの水素、そしてより好ましくは炭化水素含有供給原
料の流れりバレル当り約1.000〜約5.000傾準
立方フィートの水素の範囲内圧あるであろう。純水素又
はガス混合物(たとえば、H2とCH4、又はH2とC
ol又はH2とN2)富有遊離水素のどちらかが便用で
きる。
もし望むならば、本発明の水素処理法は本発明の触媒組
成物と接触することに先立って炭化水素富有供給原料の
流れに少なくとも1植類の添270された熱的に分解で
きる金属化合物の添加のステップを言んでもよい。添加
された熱的に分解できる金属化合物中の金属は(上記に
定義されたように]周期律表のmB、IVB、VIB、
VIB、VIB、IB及び■B涙の金属の化合物から選
ばれる。好ましい金属はモリブデン、タングステン、マ
ンガン、りoム、ジルコニウム及び亜鉛である。モリブ
デンはカルボニル、アセテート、アセチルアセトネート
、カルボキシラード(たとえば、オクトエート)、ナフ
チナート、メルカプチド、ジチオホスフェート又はジチ
オカルバメートとして導入され5る特に好ましい金属で
ある。ヘキサカルボニルモリブデン、モリブデンジチオ
ホスフェート及ヒモリゾデンジチオカルバメートは特に
好ましい添加物である。触媒組成物のライフ及び脱金属
法の効率は炭化水素を富有し、またニッケル又はバナジ
ウムのような金属も含有している供給原料に上記に引用
した少なくとも1種@の分解できる金属化合物を導入す
ることKよって改善される。これらの添加物は連続的に
又は間欠的に添加することができ、そして好ましくはそ
のライフを延長するように本発明の触媒組成物が部分的
に失活させられる時に添加される。どの好適な濃度の添
層0物も前記供給原料の流れの百万重駄部当り約1〜約
1.000部、より好ましくは前記供給原料の百万重歓
部当り約5〜約100部の範囲内の#i度を生ずるよう
に炭化水素官有供給原料の流れに添υ口される。
本発明の方法で生じた水素処理さnた生成物の流れの少
なくとも一部は、燃料及びその他の有用な生成物として
使用するために好適な、ガンリン及び灯油のような、低
沸騰炭化水素材料を生じるような条件のもとで、ゼ第2
イト又は粘土官有り2ツキング触媒を使用する、たとえ
ば流動fヒ触媒りラッキングユニット内で続いて分解さ
れつる。
生成物の流れがクラッキング反応器内へ導入されてクラ
ッキング条件のもとで処理される前に6i1!黄及びそ
の他の不純物(たとえば金属)のそれ以上の除去のため
に、チタン酸亜鉛支持Ni / MOO3触媒のような
、異なる固定比触媒床を用いる第二の水素処理法におい
て金属及び硫黄の言址の低下した生成物の流れを水素処
理することは本発明の範囲内にある。
(B)  固定化触媒床 本発明の固定比固体触媒床は(a)少なくとも1/g#
(すなわち、1を−又は複数の層)のアルミナな含む球
状の触媒粒子の層を含み、そして前記粒子は上記に記述
したように特殊の固定した性質を有する生成物を得るよ
うに、好適な加熱条件のもとで好適な出発材料を加熱す
るというステップな含むプロセスによって調製された。
下記の初期パラメータを有する粒子を含するどの好適な
実質的に球状のアルミナ含有粒子も前記出発材料として
使用することができる:約0.05〜約1.5インチ、
好ましくは約0.1〜約0.5インチの範囲内の平均粒
度(直径)、少なくとも約20 m”/ i 、好まし
くは約40〜約600 m2/ 、9σノ範囲内の、よ
り好ましくは100〜約400 m”/ iの範囲内の
(BET/N2で測定した、A8TM  D3[J37
)表面積、少なくとも約o、icc/y、好ましくは及
び約150〜約1.OCC/、V、もつと好ましくは約
0.3〜約0.7CC/#の範囲内の(Microme
riticsのAutopore 9200機器を用い
て、室温でQpsi〜約60.000 psiに変化す
る水銀圧で行なった)水銀侵入多孔度針法によって測定
した細孔容積、少なくとも約150ポンド/インチ直径
/粒子の、好ましくは約150〜約650ポンド/イン
チ直径/粒子の範1円の、実施例■に記述されるような
、機械的力r−ジによる開板破砕強度として測定された
、規格化された粒子当りの破砕強度、約2.0重量%よ
り少ない、好ましくは約0.1〜約1.0重量%のHa
の範囲内のNa言量、少なくとも約80重量俤のAA2
03、好ましくは約90〜約99重量%のA1203 
、より好ましくは約93〜約98重量%のM2O3の範
囲内の通常r−アルミナと無定形のアルミナの混合物で
ある、アルミナrt。
目下特に好ましい出発材料は5−100(実施列■参照
)という製品名称のもとに、AluminumComp
an70f A!n8riQaから売られている商業的
に入手できる球状の、アルミナ官有クラウス触媒材料で
ある。
実質的に球状のアルミナ官有出発材料は約500〜約9
00’C,好ましくは約550〜約800℃1より好ま
しくは約600〜約750℃の範囲内の温度で加熱され
る。IJO熱時間は少なくとも10分、好ましくは約1
0分〜20時間、もつと好ましくは約0.5〜約10時
間の範囲内である。圧力は(好ましくは)大気圧又は大
気圧以下又は大気圧以上でありうる。加熱プロセスは(
目下好ましい)空気のような遊離酸索官有ガス雰囲気中
又は不活性又は還元がス謬囲気中で行なわれる。ガス雰
囲気は水蒸気を含有してもよいが、水蒸気の駿は約10
容積僑以下の最小にされるべきである。
概して球状のアルミナざ有出発材料の上記の加熱は、全
細孔容積の些細な増大で、しかし40〜200Xの細孔
径を有する細孔の実質的な増大で、表面積のがまんので
きる減少を生じる。好ましくは、上記の加熱プロセスに
よって得られた、触媒111aの実質的に球状のアルミ
ナ含有粒子は、40〜200Aの細孔直径範囲の細孔の
細孔容積を全細孔容積の約50%以上、もつと好ましく
は約50〜約90優の範囲にする。好ましくは、層aの
中の実質的に球状の粒子の全B K T / N2表面
積は約50〜約300 m2/jlの範囲内にあり、そ
して(上記に討論した、水銀多孔度針法で測定した)全
細孔容積は約0.3〜約帆8 CA/gの範囲内である
実質的に球状のアルミナ含有粒子の破砕強度は(約22
50 psiの全圧、約110 psiの蒸気の分圧、
700’F、100時間、炭化水素ざ有供給原料中に少
なくとも0.5重を係の硫黄をもつンこれらの厳しい水
素処理条件のもとで初期破砕強度の保持率を測定するよ
うに、上記に記述されそして実施列1におけるように、
それらが水の存在下に水素処理法に使用された後K f
lfiII定されることが好ましい。かくして測定され
た破砕強度は通常150ポンド/直径インチ/粒子を越
え、そして好ましくは約150〜約650ポンド/イン
チ/粒子の範囲内にある。
上記の加熱プロセスによって得られた実質的に球状のア
ルミナ含有粒子を含む触媒床/glaの寸法は臨界的で
なくて、固定化触媒床を保持する水素処理反応器の寸法
に依存する。通常各4aの高さは商業的な水素処理操作
において約1〜約50フィートの範囲を有する。不活性
なセラミック粒子、特にDenatone D −57
(実施fffI&c記述される)のような層a中に(5
0重量%fで)存在する不活性な粒子を付加的に有する
ことは本発明の範囲内である。
層aの中の実質的に球状σノアルξすざ有粒子は、Y 
、La 、06 、Ti、Zr 、Hf、C’r %M
o 、W、Mn 、Re、Ni 、co、au、zn、
p (亜リン酸塩及び/又はリン酸塩として]、好fし
くはMOSNi及びCo2より好ましくはMOから成る
群から選ばれた少なくとも1種類の元素又は少なくとも
1槌類の元素(すなわち、1棟類又は2種類又はそれ以
上の混合物)の化合物で促進されつる。全助触媒の好ま
しい濃度は比較的に低(て通常前記少なくとも1種類の
元素の約肌O丁〜約6.0重量%、好ましくは約0.1
〜約2.0重量%、より好ましくは前記少なくとも1種
類の元素(最も好筐しくはMO)の及び約150〜約1
.0重量sの範囲である。
1株又はそれ以上の助触媒化合物(H3P0.及び/又
はH3PO3及び/又はそl/JNH4塩のようなリン
化合物を富む)を官有している溶液(通常水性の)によ
る球状のアルミナ含有粒子のンーキング、及びその後の
乾燥及びかfi(この方法が現在好fしい)、又は乾燥
及びか焼かあとに絖(球状のアルミナ含有粒子への溶液
の吹付け、又はか焼かあとに続く球状のアルミナ含有粒
子と助触媒化合物の混練りような、l*aの粒子を促進
するためのどの技術も使用することができる。一般に実
質的に球状のアルミナ含有粒子の破砕強度は1種又はそ
れ以上の促進剤の存在によって実質的に影響されな11
%。
本発明の好ましい実施態様において固定化触媒床は、上
記のように、少なくとも1層の層a及び層aσ)中のそ
れらとは異なる触媒粒子の少なくとも11iiIlの層
すを含む。層すの触媒粒子は通常無機耐火担体な富む。
そのような無機耐火担体材料の非限定実例は(好ましく
は)アルミナ、リン酸アルミニウム、シリカ、チタニア
、ジルコニア、リン酸ジルコニウム、セリア、ボリア(
boria) 、−rグネシア、シリカ−アルミナ、チ
タニア−シリカ、チタニア−アルミナな含む(好ましく
は本質的にそれから成る)ものである。担体に卯えて、
触媒床の層すり中の粒子は周期律表のIIIB、 ■B
VB、VIB、VMB、VII[、■B及び■B族)金
属の化合物から選ばれた少なくとも1種類の助触媒な含
む。目下好ましい助触媒はY、La、Oθ、Ti、Zr
、Cr、MO,W、Mn、Re %Ni 、co及びa
u 、より好ましくはこれらの金属の酸化物及び/又は
硫化物、最も好ましくはMo、Ni 、Co 、及びこ
れらのどの金属の酸化物及び硫化物の混合物から成る群
から選ばれた金属の18合物である。これらの金属のリ
ン化合物もまた存在しうる。通常助触媒の全濃度は元素
の金属に基づいて約0.5〜約60重量係、好ましくは
約1〜約15重量%の範囲である。
一般に層すの中の粒子のBET/N2表面積は約50〜
約500 m2/11の範囲内にあり、また(水銀多孔
度針法で測定した)その細孔容積は及び約150〜約2
、OCC/#の範囲内にある。
層すの触媒粒子はt−aの促進された粒子に対して記述
したような、担体(好ましくはアルミナ)と助触媒金属
(プラス、随意に、IJンの1種又はその以上の化合物
)σノ1種又はそれ以上の化合物ft官有している1種
又はそれ以上の溶液との接触のようなどの好適な技術に
よっても、又は乾燥とか焼かあとに続〈実施例■に記述
されるような1−bに対する好適な商業的に利用できる
触媒材料であるたとえば助触媒金属(たとえば、Ni、
C!O。
MO)とアルミナのヒドロデルの共沈忙よって調製する
ことができる。
層a及びbはどの好適な方法でも本発明の固定化触媒床
に配備することができる。好ましい一実施態様において
層aは少なくとも1層の層すの下に支持層として置かれ
る。もう一つの実施態様において、層aは少なくとも1
F@の層すの上部にカバ一層として置かれる。それ以上
の実施態様において、層aは少なくとも2層のriIJ
bの間に置かれる。なおそれ以上の実施態様において、
(お互いに違っている)少なくとも6層のNlaと少な
くとも2層の層すが使用され、11曽aは前記少なくと
も2層の触媒層すの上部に置かれ、1N7Iaは2層Q
)異なる触媒層すの間に中間の層として置かれ、そして
第60層aは前記少なくとも2層の触媒層すの下に置か
れる。も5−りの好適な触媒床の配タリは第1図に示さ
れる。各触媒#a対各触媒層すの重緻比は通常層1:1
00〜約1:1、好ましくは約1:20〜約1=5の範
囲内にある。
もし望むならば、本発明の固定化触媒床は、通常前記水
素処理プロセスに先立って、硫黄化合物を官有している
流体の流れによる処理によって硫化物圧されつる。その
ような流体の流れの非限定実例はメルカプタン、メルカ
プトアルコール、有機硫化物及び有機ジスルフィドの(
軽油及びその他の石油留分のような)好適な有機溶媒の
溶液、及びH2Sを含むN2とN28の混合物のような
ガス流である。この硫化物化の手順は通常層すの粒子、
そして随意に層aの粒子の中にも含まれている1種又は
それ以上の金属のどのfヒ合物の少なくとも一部を、前
記1種又はそれ以上の金属の硫化物に転換するために高
温で(好ましくは約400〜700’Fで)十分な時間
にわたって(好ましくは約0.5〜20時間)行なわれ
る。
−役に、本発明の固定fヒ触媒床は脱金属及び脱硫のた
めに第一に利用される。本発明の固定比触媒床が上記の
プロセスに対して活性を維持するであろう時間は水素処
理条件及び炭化水素官有供給原料の組成に依存するであ
ろう。通常、水素処理プロセスの温度は(たとえば、コ
ークス及び触媒としての金属の析出による)汚損による
触媒活性の減損を償うためにだんだん上昇する。もし望
むならば、触媒活性が所望のレベル以下に下落したとき
全体の固定比触媒床又は1層又はそれ以上の固定比触媒
床は再生することができる。触媒の再生は水素及び炭化
水素官有供給原料の流れを停止し、不活性ガス(たとえ
ばN2)で固定床反応器を一掃し、次いで炭素質物質を
取り除きそして顧、Co及び/又はN1のような遷移金
属の硫1ヒ物をその酸化物及び/又はリン酸塩へ少なく
とも部分的に戻すように転換するような条件のもとで、
遊離酸素官有ガス雰囲気(空気のよ5な)中で固定化触
媒床を加熱することによってもとの位置で行なうことが
できる。しかしながら、好ましくは固定床σノ層は前記
−掃の後冷えた水素処理反応器から取り除かれそして触
媒の再生が起きるもう一つの反応器に移される。一枚に
触媒Q)今生ステップは約400〜600℃で、約0〜
1.000 psigの圧力で行なわれる。
下記の実施例は本発明のそれ以上の説明に提出するもの
であって本発明の範囲を不当に限定するものとして考え
られるべきでない。
実施例■ 本実施例は蒸気存在下の、オイルの水素処理試験におけ
る触媒床支持粒子の評価を説明する。この評価手順の目
的は水素比脱金属活性及び蒸気存在下の厳しい水素処理
条件のもとでのこれらの支持粒子の破砕強度の保持率を
測定することにある。
評価試験に使用した(代表的な製油所の未充填の割合を
シミュレートするン触媒床配列は第1図に示す。触媒床
カラムは直径約0.75インチであった。粒子は実施例
■でもつと詳細に記述される、実質的に球状のアルミナ
含有粒子であった。粒子は粒子AI、A2、A3又はA
4でありうる。粒子BはN0rtOn OOmpan7
からDenstone D −57として売られている
、商業的に入手できる、実質的に不活性なセラミック床
支持粒子であった。材料Cは174 m2/10) B
IT/N2表面積及び(水銀侵入多孔度針法で測定した
7 0.63 cc l&の細孔容積を有する、0.9
重Wk俤のC010,5重量%のN1及び7.5重を係
のMOを含む商業的なアルミナ−支持水素処理触媒であ
った。材料りは1407FL”/、111のBIT/N
2表面積及び0.5eC/、lIIの(Hg侵侵入多孔
度床法よる)細孔容積を有する3、11t%のN1.7
.93![敏優のMO及び4.6重量%のT1を含む商
業的なアルミナ系の水素処理触媒であった。
材料Eは290 m”/ i (/J B E T/N
2表面積及ヒ0−47Co/l+1の(Hg侵侵入多孔
度床法よる)細孔容積を有する、2.4重!俤のCo及
び6.7重量%のMOを富む商業的なアルミナ系の水素
処理触媒であった。
約4〜8容積優のN20を官有している重油、水混合物
を制御された皺の水素ガスと混合される金属の混合T−
パイプに注入した。重油は14.0のAPI60重力を
有し、6.8重臆俤の硫黄と約650ppmwの(Ni
十V) (オイル供給原料のゴ万Xt部当りのNi+V
の重鎗部)を含するMaya 400F十残油であった
。オイル/水/水索混合物は上記の(第1図参照)多]
[層触媒床を官有しているステンレススチールのかん液
充填塔式反応装置を通して下向きに注入した。筒状の反
応器は長さ約28.5インチ、内径約0.75インチで
、外径0.25インチのアキシアルの熱電対用縦孔な内
部に取り付けていた。反応器は6−区域炉によって加熱
された。反応器の!度はアキシアルの熱電対用縦孔内を
移動する移動熱電対によって反応器の床に沿う四つの位
置で通常は測定された。
通常、水素処理条件は下記のようであった:約690〜
720’F(1)反応温度、約Q、3 cc / cc
触媒/時間の時間基準の液空間速度(LHsV)、約2
、250 psigの全圧、約110981g ’) 
820 (蒸気)分圧(注:いくうかの試験において蒸
気圧は破砕強度に対する蒸気圧の効果を研究するために
変化させた)、流れに対する時閲二約100時間(注二
いくつかの試験において水素処理時間は破砕強度に対す
る効果を研究するために変化させた)。
触媒床の脱硫及び脱金属活性?!−測定することを望ま
れるとぎは、液体生成物はガラスフィルターで濾過され
そして硫黄、ニッケル及びバナジウムについてはプラズ
マ発光分析によって分析した。
水素処理試験の完了後、触媒床付き反応器は流出されな
かったオイルを除去するためにキシレンを流して洗った
。その後、乾燥するように窒素ガスをキシレン洗浄した
触媒床な通過させた。さまざまの触媒1−を注意深く取
り除いた。粒子A%B又はCはAme te kの子会
社、Hunt8r SpringのMechanic 
yorce eauge D −75Mで破砕強度を試
験した。平均直径か測定された、A又はB又はCの単一
の球体なり一75Mの金属の間に置き、そして板は電動
機によってお互いに向かってゆっくり動いた。触媒球体
を破壊(Wt砕)するために会費な力は球体の破砕強度
として記録した。平均球径で除した球の破砕強度として
定義された、規格化された破砕強度Cポンド/球体/イ
ンチ直径)を計算した。
実施例■ 本来施列は本発明の実質的に球状のアルミナ粒子の調製
及びほかの触媒床支持粒子に対するその相違′4r:説
明する。
対照粒子A1は製品名称”5hell 544”のもと
に8hell Chemical Companyから
売られている、水素処理触媒床用支持球として好適な、
(1!O/ MO促進された球状のアルミナ粒子であっ
た。M粒子の直接関係のある性質は、176インチの直
径、1.7重を優のコバルト言置、5.3重駄俤のモリ
ブデン言置、300 +m”/ &の表面積、0.47
艶/gの全細孔容積、0.8重量%の強熱減量(LO工
:482℃で加熱されたときの重量損失)、約0.86
jl/CCの圧縮かさ密度(ぎっしり詰めた充填密度)
、及び60+ポンド/′EL子の側板破砕強f(丁なわ
ち、約190ボンI?/粒子/インチ直径)であった。
対照粒子A2は、それぞれ1/16及びi78インチの
平均粒径、約325 m”/ &のBET/N2表面積
、約0.50 m”/ 11の全細孔容積、及び約24
0ポンド/粒子/インチ直径の平均の規格化された個々
の球σノ破砕g1度(丁なわち、1/4°球体の実際の
破砕強度は約60ポンド/粒子であった)、約94.6
m1t%のki 203言濾、約[J、35ft%のN
a2O含欲、及び5.[J][11%のIJO工fit
(250〜1200℃に加熱されたときのMt損失:ヒ
ドロキシル言址の尺度)を有する実質的に球状の、実質
的に促進されていないアルミナ含有粒子であった。
本発明の粒子A6は対照粒子A2を約り50℃〜約80
0℃の範囲内の温度で約10分〜数時間の範囲内の時間
にわたって加熱したときに得られ1こ。
本発明の粒子A4は先づ(か扇後)粒子中KL1.1〜
6.0 m fit % MOQ)助触媒111iit
[Y与、するような鏝度及び粒子と浴液の真!割合で、
モリブデン酸アンモニウム、(NH4)2Mo04 y
l言官有る水浴液で対照粒子A、+?:ff浸し、この
ように装置した粒子を乾燥し、次いで約り50℃〜約8
00℃の温度で約10分〜数時間の範囲内の時間にわた
つ℃か潴した時に得らtた。
本発明の粒子A3の細孔容積分布を対照粒子A2及びA
3のそれと比較した。これらの粒子の細孔容積及び細孔
の直径を(M10rOm8riti(!51すAuto
pore 920 Q機器を用いて、室温で09日1〜
60.000 pstの範囲の水銀で行なった)侵入多
孔度計測定法によって測定した。
第2図に、AI、A2及び2種類のA3の試料に関して
細孔容積な細孔の直径の対数に対し℃プ・ ロットした
。jig2図はA1(shθ11544 %受は取った
まま、直径1/、l)とA2(Aicoas−100、
受は取ったまま、直径L/1 g ” )は極めて類似
した細孔分布であったのに対して、’ ”/16゜のA
2粒子をそれぞれ600℃とs o o ’cで、約3
時間7JI] Mすることによって得た>2tm類のA
6試料の細孔分布はA1及びA2のそれと意味ありげに
違っていたことを示す。c本発明に従ってA6粒子を作
るために)A2(8−1003粒子がそれぞれ600°
G及び800℃に7JO熱されたときに生じた最も重要
な変化は、細孔直径40〜2(JOAの範囲における細
孔の実質的に大きな部分に向かってのシフトであった。
A6の全細孔容積の約80釜が40〜200Aの範囲の
細孔であったのに対して、細孔直径4U〜200Aの範
囲のA1及びA2の全細孔容積の中リチは僅かに約40
%であった。
実施例■ 本実施例は本発明の粒子A3及びA4の直接関係のある
物理的性質に対する加熱(か焼]条件の効果を説明する
。約0.3重量%のMOで装置された直径i/8インチ
リA2粒子を400”0〜900℃の範囲の温度で約1
時間空気中で加熱した。このようにか焼した粒子(直径
:l/8インチ)の破砕強度を実施列■に記述した手順
に従って測定した。試験結果は表Iに要約しfた第6図
にプロットする。
表  ■ 1(対照>    400   1.88     1
5.02(対照ン   500   3.42    
 27.46(発明)   600   4.37  
    35−04(発明)700   4.8U  
    38.45(発明>    800   5.
95      31.66(対照)    900 
  1.65     13.2表I及び第6図のデー
タは、(0−5重量矛のMO’kff有している)アル
ミナの球体が約550〜約800℃、好ましくは約60
0〜約750’Cの範囲内の温度でか焼されたとき、(
蒸気の存在下に水素処理後の)ilk大破砕強度が達成
されたことを明白に示す。
か焼温度650℃のか焼時間の効果を表■に示す。
表  ■ 7    20   7.01    56.18  
40 7.25  58.0 9  60 7.2U   57−6 10  90 6.68  53.4 11 120 6.41  51.3 12 240 5.22  4L8 表■のデータは約20〜90分りか焼時間は1/8イン
チの直径のアルミナ含有粒子A4に対して好適であった
ことを示す。延長されたか焼は有害な効果がある。
か焼が約400〜約800℃の範囲内の温度で16時間
行なわれたとき実験7〜12に便用したMO言装置たア
ルミナ球体の全細孔容積は約0.5〜約0.6cc/、
9の範囲にあった。かくして、か焼球体の全細孔容積に
対するか焼温度の効果はどちらかといえば画側であった
。他方、細孔の寸法の分布は第2図に示したようにか焼
温度によって意味ありげに影響された。
実施ガ■ 本実施例は対照粒子AI、A2及びCに対する延長され
た水素処理試験における(0.6東址%のMOをもつ)
本発明の粒子A4の改善された性能な説明する。実施ガ
Iに記述した水素処理手順に実質に従って得た、破砕強
度の結果を表■に要約する。水素処理条件は、2200
psigの全圧、760″F、110psiの蒸気圧、
0.1CC/CC/時間のLH8Vであった。残油供給
原料は約2.0重量%の硫黄と約60 ppmv cv
 (Ni+’lを官有シテいた。
表■のデータは実施列Iに記述したような、蒸気の存在
下のさまざまな水素処理実験に使用した後に1対照粒子
A1及びA2以上の本発明の粒子A4の破砕強度の保持
車の重大な改善を明白に示す。これらの条件のもとでの
A4の破砕強度保持率は不活性なセラミック粒子B(実
施14J IIに記述した、商業的なり13 no t
onθ粒子]のそれに匹敵した。
実施例V 本実施例において、本発明の粒子A4の水素処理活性は
対照粒子B(Dθn5tone )のそれと比較した。
水素処理条件は、700F、 0.3cc/cc触媒/
時間のI、H8V 、 2250 psigノ全圧、 
オイルのバレル当り35008(!FH2の水素添〃口
で、本質的に水は全く存在しなかった。嵐油供給原料ハ
16.3 ppmwy、+Ni 、 51.4 ppm
wcI)v、 1.76重量sの81及び14,0重量
%のRamsbotton炭素残分を貧有し )、 p
 Iti u重力は15.2であった。
表■に要約した試験結果は、第1図に示したように配備
した触媒床の中に貧有されていた触媒上に約15重量%
の金属(Ni 十V )が析出したとき流れに対して約
7〜10日後の平均であった。実験18において、本発
明の粒子A4(粒径:1/8インチ)は第1図に示すよ
うに、容積1ccの五つの層に使用した。実験19にお
いて、対照粒子Bはこれらの五つの層に使用した。
表 V 実験18    実験19 (本発明)     (対照) 中間の層の粒子    A4       B(Ni十
v)の除去僑     74      69Sの除去
%      80     78生成物のAP工60
重力    20,7      20.2表■のデー
タは容積1ccの五つり層に本発明の粒子A4を冨有し
ている多重層の触媒床(第1図参照)はこれらの五つの
層に実質的に不活性な粒子B (Denstone)を
もつ触媒床より重油からNi+V、硫黄及びRam5b
otton炭素残分な除去することに目につくもつと大
きい効果を生じたことを明白に示す。
もう一つの試験シリーズにおいて、直径6178インチ
のA3、A4及びBは、(C%D及びコが全(存在しな
い)単一層触媒床に使用し、そして3.5cc/cc触
媒/時間のLH8vs 2250 pslgの全圧、及
び7501?の温度(蒸気は全く存在しなかった]で、
約400 ppmの(Ni +V) 4言有している亜
質残油の水素化脱金属に便用した。結果を第4図に要約
するが、特に流れに関して約400時間後に、対照粒子
9以上の本発明の粒子A6の実質的な水素化脱金属の優
越を示している。
【図面の簡単な説明】
第1図は水素処理法において触媒を試験するために使用
した固定化多重層触媒床の配夕1jを示す。 第2図はさまざまなアルミナ含有粒子の細孔分布曲線を
示す。 第6図はか焼温度に対するアルミナ苫有粒子の破砕強度
の依存性を示すグラフである。 第4図は681類の異なる触媒床支持材料の水素比税金
Ir4活性曲線を示す。

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)実質的に液体の炭化水素を含有し、また硫黄及び
    金属の化合物も含有する重油供給原料と遊離の水素を含
    有するガスとを、 (a)少なくとも1層の実質的に球状のアルミナ含有粒
    子、及び (b)耐火無機担体材料及び周期律表のIIIB、IVB、
    VB、VIB、VIIB、VIII、 I B及びIIBのどれかに属
    する遷移金属又は前記遷移金属のどれかの化合物である
    少なくとも1種類の水素添加助触媒を含む少なくとも1
    層の触媒粒子を含固定触媒床の存在下に、 前記炭化水素含有重油供給原料の流れより低濃度の硫黄
    と金属を有する少なくとも1種類の液体の炭化水素含有
    生成物の流れを得るような水素処理条件のもとで、接触
    させることを含む水素化精製法において、 触媒層(a)の前記実質的に球状のアルミナ含有粒子は
    、約0.05〜約1.5インチの範囲内の初期平均粒度
    、少なくとも約20m^2/gの、BET/N_2法で
    測定した初期表面積、少なくとも約0.1cc/gの、
    0〜50,000psigの範囲の圧力で水銀侵入孔多
    度計法で測定した初期細孔容積、粒子ごとに直径1イン
    チ当り少なくとも150ポンドの初期規格化破砕強度、
    約2.0重量%より少ない初期Na含量及び少なくとも
    約80重量%の初期Al_2O_3含量を有する実質的
    に球状のアルミナ含有粒子の出発材料を加熱するステッ
    プを含む方法によって調製されており、 約40〜約200Åの範囲内の直径を有する細孔中の細
    孔容積の部分を増大しそして約2250psigの全圧
    、約1100peigの蒸気の分圧及び約700Fの水
    素処理条件のもとで、少なくとも約0.5重量%の硫黄
    を含有する液体の炭化水素官有流れに約100時間曝し
    た後に測定した破砕強度の保持率を増大するような加熱
    条件のもとで、前記出発材料の前記加熱が約500〜約
    900℃の範囲内の温度で少なくとも10分間行なわれ
    、前記実質的に球状のアルミナ含有粒子の層(a)が前
    記触媒粒子の少なくとも1層(b)の下に配置され、前
    記触媒粒子は層(a)の粒子と違っていることを特徴と
    する水素化精製法。
  2. (2)前記炭化水素含有重油供給原料の流れの中の金属
    の前記化合物がニッケル及びバナジウムの少なくとも1
    種類の化合物を含む請求項1記載の方法
  3. (3)前記炭化水素含有重油供給原料の流れが約3〜5
    00ppmwのi及び約5〜1000ppmwのりを含
    む請求項1又は2記載の方法。
  4. (4)前記炭化水素含有重油供給原料がさらに約0.5
    〜5.0重量%の硫黄及び約1〜20重量%のRams
    botton炭素残留物を含有し、そして約5〜30の
    API_6_0比重を有する請求項3記載の方法。
  5. (5)前記炭化水素含有重油供給原料の流れが、たとえ
    ば蒸気として導入された、約0.3〜約20重量%の水
    を含する上記の請求項のいずれか1項に記載の方法。
  6. (6)前記炭化水素含有重油供給原料の流れが約0.5
    〜約10重量%の水を含する請求項5記載の方法。
  7. (7)前記出発材料が約0.1〜約0.5インチの範囲
    内の初期平均粒度、約40〜約600m^2/gの範囲
    内の初期細孔容積、及び約150〜約350ポンド/イ
    ンチ直径/粒子の範囲内の初期規格化破砕強度を有する
    上記の請求項のいずれか1項記載の方法。
  8. (8)Naの前記初期含量が約0.1〜約1.0重量%
    の範囲内にあり、そしてA_l2O_3の前記初期含量
    が約90〜約99重量%の範囲内にある請求項7記載の
    方法。
  9. (9)前記出発材料の前記加熱が約550〜約800℃
    の範囲内の温度で約10分〜約20時間の範囲内の時間
    行なわれる上記の請求項のいずれか1項に記載の方法。
  10. (10)層(a)の前記実質的に球状のアルミナ含有粒
    子が約40〜200Åの直径を有する細孔に関して全細
    孔容積の50%〜約90%の範囲内の細孔容積、及び約
    150〜約350ポンド/インチ直径/粒子の破砕強度
    を有する上記の請求項のいずれか1項に記載の方法。
  11. (11)層(a)の前記実質的に球状のアルミナ含有粒
    子が約50〜約300m^2/gの範囲内の表面積及び
    約0.3〜約0.8cc/gの範囲内の細孔容積を有す
    る請求項1〜9記載の方法。
  12. (12)前記実質的に球状のアルミナ含有粒子がY、L
    a、Ce、Ti、Zr、Hf、Cr、Mo、W、Mn、
    Re、Ni、Co、Cu、Zn又はPである少なくとも
    1種類の元素又は少なくとも1種類の元素の化合物で促
    進された上記の請求項のいずれか1項に記載の方法。
  13. (13)前記少なくとも1種類の元素がMo、Ni又は
    Coである請求項12記載の方法。
  14. (14)前記少なくとも1種類の元素が約0.01〜約
    3.0重量%の範囲内の濃度で存在する請求項12又は
    13記載の方法。
  15. (15)前記少なくとも1種類の元素が約0.1〜約2
    .0重量%の範囲内の濃度で存在する請求項14記載の
    方法。
  16. (16)前記耐火無機担体がアルミナを含みそして前記
    少なくとも1種類の水素添加助触媒がΥ、仏、Ce、T
    i、Zr、Cr、Mo、W、Mn、Re、Ni、Co、
    又はCuである請求項1〜11記載のいずれか1項に記
    載の方法。
  17. (17)層(b)の前記触媒粒子が担体粒子としてアル
    ミナを含みそしてMoの酸化物又は硫化物、Niの酸化
    物又は硫化物、及びCoの酸化物又は硫化物、又はその
    混合物である少なくとも1種類の助触媒が約50〜約5
    00m^2/gの範囲内の表面積を有し、また約0.2
    〜約2.0cc/gの範囲内の細孔容積を有する上記の
    請求項のいずれか1項に記載の方法。
  18. (18)実質的に球状のアルミナ含有粒子のもう一つの
    層(a)が触媒粒子の少なくとも1層の層(b)の上部
    に配置されている上記の請求項のいずれか1項に記載の
    方法。
  19. (19)前記固定化触媒床が実質的に球状のアルミナ含
    有粒子の少なくとも3層の層(a)及びお互いに相違す
    る触媒粒子の少なくとも2層の層(b)を含み、そして
    1層(a)が前記少なくとも2層の層(b)の上部に配
    置され、1層(a)が前記少なくとも2層の層(b)の
    下部に配置され、そして1層(a)はお互いに相違する
    2層の層(b)の間に配置されている請求項1〜17の
    いずれか1項に記載の方法。
  20. (20)実質的に球状のアルミナ含有粒子の各層(a)
    対触媒粒子の各層(b)の重量比が約1:100〜約1
    :1の範囲内にある請求項1〜19のいずれか1項に記
    載の方法。
  21. (21)前記水素処理条件が約0.05〜約10時間の
    範囲内の反応時間、約250〜約550℃の範囲内の反
    応温度、約0〜約5,000psigの範囲内の反応圧
    力、及び炭化水素含有重油供給原料の流れのバレル当り
    約100〜約10,0000立方フィートの範囲内の添
    加水素ガスの量を含む上記の請求項のいずれか1項に記
    載の方法。
  22. (22)前記水素処理条件が約0.4〜約5時間の範囲
    内の反応時間、約300〜約450℃の範囲内の反応温
    度、約100〜約2,500psigの範囲内の反応圧
    力、及び炭化水素含有重油供給原料の流れのバレル当り
    約1,000〜約5,000立方フィートのH_2の添
    加水素の量を含む請求項21記載の方法。
  23. (23)前記炭化水素含有重油供給原料の流れが周期律
    表のIIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VIII、 I B、
    及びIIB族のいづれか1種に属する金属の少なくとも1
    種類の添加された熱的に分解できる化合物を含む上記の
    請求項のいずれか1項に記載の方法。
  24. (24)前記少なくとも1種類の添加された熱的に分解
    できる化合物がモリブデン、タングステン、マンガン、
    クロム、ジルコニウム又は亜鉛の化合物である請求項2
    3記載の方法。
  25. (25)前記炭化水素含有重油供給原料のAPI_6_
    0比重が約8〜5である上記の請求項のいずれか1項に
    記載の方法。
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