JPWO2006120898A1 - 低硫黄分解ガソリン基材の製造方法および無鉛ガソリン組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
(1) 分解ガソリン留分を分留して、軽質分解ガソリン留分と重質分解ガソリン留分とを得る分留工程(工程A)、
工程Aで得られた重質分解ガソリン留分を水素の存在下でモリブデン及び/又はタングステンを含む触媒と接触させて硫黄分を低減する水素化脱硫工程(工程B)、
工程Aにて得られた軽質分解ガソリン留分及び/又は工程Bにて得られた硫黄分が低減された重質分解ガソリン留分の全量あるいは一部を水素の存在下でニッケルと亜鉛を含む多孔質脱硫剤と接触させ、硫黄分を5質量ppm以下に低減する収着脱硫工程(工程C)、
前記工程A〜Cによって得られた分解ガソリン留分を混合して硫黄分12質量ppm以下、リサーチ法オクタン価85.0以上である低硫黄分解ガソリン基材を得る混合工程(工程D)
を含む
ことを特徴とする低硫黄分解ガソリン基材の製造方法である。
α=(LW×LS+HW×HS)/100 (1)
(式中、LWは工程Aにて分留された軽質分解ガソリンの割合(容量%)、LSは工程Aにて得られた軽質分解ガソリン中の硫黄分(質量ppm)、HWは工程Aにて分留された重質分解ガソリンの割合(容量%)、HSは工程Bにて得られた重質分解ガソリン中の硫黄分(質量ppm)を示す。)ことが好ましい。
また、工程Bまたは工程Cの前に、分解ガソリン留分の全量または一部を水素の存在下で、周期律表第8属元素から選ばれる少なくとも1種の金属を含む触媒と接触させてジエン低減処理を行うジエン低減処理工程(工程E)を含むことが好ましい。
さらに、工程Aの前に、あるいは工程Aの分留工程と同時に分解ガソリン留分に含まれる硫黄化合物の分子量を大きくする前処理工程(工程F)を含むことが好ましい。
さらに、リサーチ法オクタン価が92以上、硫黄分10質量ppm以下、ドクターテストが陰性、及び銀板腐食が1以下である無鉛ガソリン組成物であることが好ましい。
本発明の低硫黄分解ガソリン基材の製造方法における分解ガソリン留分とは、石油留分、石油精製プロセス油、石油化学プロセス油、石炭液化油、オイルサンド、オイルシェール、ポリオレフィン類、プラスチック類、廃プラスチック等の炭化水素類を分解して得られる、より分子量の小さい炭化水素化合物であり、おおよそ炭素数が4以上で沸点が250℃以下の範囲の留分を指す。分解ガソリン留分を得るためのプロセスとしては、接触分解プロセスや熱分解プロセスが代表的なものとして挙げられる。
ガソリン、灯油、軽油等の炭化水素化合物を分解して、エチレンやプロピレン等のオレフィン類を得るためのクラッキングプロセスから副生するおおよそ炭素数が4以上で沸点が250℃以下の範囲の留分や、軽油や潤滑油に含まれるノルマルパラフィン化合物を選択的に分解して、低温流動性を改善する接触脱蝋プロセスから得られる脱蝋ガソリン留分なども本発明の分解ガソリン留分として用いることができる。
また、本発明では上記の各種の分解プロセスで得られる分解ガソリン留分を2種以上組み合わせて用いてよい。
分解ガソリン留分、特に、接触分解ガソリン留分は、軽質な留分中にRONの高いオレフィン化合物を比較的多く含むが、硫黄分を多くは含まない。これに対して、重質な留分中には、硫黄分を比較的多く含むが、RONの高いオレフィン化合物を多くは含まない。したがって、分解ガソリン留分、特に、接触分解ガソリン留分を無鉛ガソリン組成物の基材として有効利用するためには、基材とする軽質分解ガソリン留分に含まれる硫黄分が十分に低くなるように分留することが好ましい。例えば、硫黄分が20質量ppm以下、特には10質量ppm以下となるよう分留する。このようにして得られた軽質分解ガソリン留分は、後述する工程Bのような高圧の水素存在下で水素化脱硫触媒と接触させる水素化脱硫工程を実施する必要がなく、そのためRONの高いオレフィン化合物が水素化されないので、軽質分解ガソリン留分のRON低下を回避することができる。無鉛ガソリン組成物への基材配合の自由度を高めるために、軽質分解ガソリン留分と重質分解ガソリン留分の少なくとも一方をさらに分留し細分化して、分解ガソリン留分を3つ以上の留分に分留しても構わない。そして、硫黄分を比較的多く含有する重質分解ガソリン留分に対しては、後述する水素化脱硫工程(工程B)を実施する。これにより、後述する収着脱硫工程(工程C)への負荷が低減でき、経済的に脱硫を行うことができる。
分留工程は、接触分解プロセスなどの分解プロセスから得られた分解ガソリン留分を分留するものであるが、分解プロセスの最終段階に含まれる分留工程から、直接に軽質分解ガソリン留分と重質分解ガソリン留分を得ることもできる。
工程Bは、工程Aで得られた重質分解ガソリン留分と水素化脱硫触媒とを高圧水素の存在下で接触させて、硫黄分を硫化水素として分離し、水素化脱硫する工程である。重質分解ガソリン留分は、比較的多量に硫黄分を含有しているので、低硫黄のガソリンを供給するには、重質分解ガソリン留分は通常全て水素化脱硫するが、その大部分、具体的には80容量%以上、特には90容量%以上を水素化脱硫することが好ましい。水素化脱硫工程により、重質分解ガソリン留分の硫黄分は5〜50ppm好ましくは10〜30ppmとすることができる。
本発明においては、工程A及び工程Bを実施した後、水素の共存下でニッケルと亜鉛を含む脱硫剤と、工程A及び工程Bで得られた各種の分解ガソリン留分、すなわち工程Aで得られた軽質分解ガソリン留分と重質分解ガソリン留分および工程Bで得られた重質分解ガソリン留分の内少なくとも一つの留分のそれぞれ全量または一部とを接触させ、硫黄分を5質量ppm以下、好ましくは1質量ppm以下まで脱硫する収着脱硫工程(工程C)を実施する。
α=(LW×LS+HW×HS)/100 (1)
式中、LWは工程Aにて分留された軽質分解ガソリン留分の割合(容量%)、LSは工程Aにて得られた軽質分解ガソリン留分中の硫黄分(質量ppm)、HWは工程Aにて分留された重質分解ガソリン留分の割合(容量%)、HSは工程Bにて得られた重質分解ガソリン留分中の硫黄分(質量ppm)を示す。軽質分解ガソリン留分の割合、重質分解ガソリン留分の割合は、工程Aで分留される分解ガソリンの容量100容量%に対する割合である。工程Aにて分留された重質分解ガソリン留分の割合HWは、10〜80容量%特には25〜60容量%が好ましい。
これにより、適度に脱硫しながら必要以上に水素化することがないためRON低下を最小限にコントロールすることができ、経済的に脱硫を行うことができる。予備脱硫制御係数αが12未満であると、RON低下が大きくなってしまい好ましくない。αが30を超えると、工程Cにおいて原料硫黄濃度が高くなり、ニッケルと亜鉛を含む脱硫剤の寿命が短くなり好ましくない。
工程Aで得られた軽質分解ガソリン留分を工程Cに使用する場合は、軽質分解ガソリン留分の30〜100容量%を原料油とすることが好ましい。工程Bで得られた重質分解ガソリン留分を工程Cに使用する場合は、重質分解ガソリン留分の30〜100容量%を原料油とすることが好ましい。
混合工程(工程D)では、分解ガソリン留分を工程A、工程B、工程Cにて処理し、各工程で得られた基材を混合して、硫黄分12質量ppm以下、RONは85.0以上の低硫黄分解ガソリン基材を調製する。硫黄分は10質量ppm以下が好ましく、8質量ppm以下がより好ましい。RONは、89.0〜93.0が好ましい。また、工程A、工程B、工程Cで得られた各種基材は、その製造量と、低硫黄分解ガソリン基材を調製するこの工程Dでの使用量とが、過不足なく、バランスよく用いられることが、経済的であり、好ましい。
本発明の分解ガソリン基材の製造方法では、工程Bもしくは工程Cの前工程で分解ガソリン留分の全量または一部を水素の存在下で、好ましくは、アルミナなどの無機多孔質担体に周期律表第8族元素から選ばれる少なくとも1種の金属を担持した触媒と接触させてジエン価を減少させることが好ましい。分解ガソリン留分は硫黄分を含むので、硫黄分に対する耐性の高いニッケルまたはコバルトを含む触媒が好ましい。触媒が含む第8族元素以外の活性成分元素に特に制約はないが、モリブデン、タングステン、リンは含ませてよい好ましい成分として挙げられる。通常、触媒は硫化処理を行なった後に用いられる。反応条件としては、得られる分解ガソリン留分のジエン価を低下させるが、オレフィンの水素化を著しく進めてRONを著しく低下させることがないように設定する必要がある。
分解ガソリン留分は、含まれる硫黄化合物の分子量を大きくする前処理工程(工程F)を行って工程Aの分留工程に供するか、あるいは工程Aの分留工程と同時に硫黄化合物の分子量を大きくする前処理を行うことが好ましい。チオール類などの硫黄化合物の分子量を選択的に大きくすることにより、その含硫黄化合物の沸点が高くなるため、分留工程において、含硫黄化合物を重質分解ガソリン留分中に移行することができ、分留工程で得られる軽質分解ガソリン留分の硫黄分を低減することができる。例えば、蒸留塔の中に触媒を入れておいて硫黄分の重質化を行い、重質化された硫黄化合物は重質側の留出成分に移行して軽質留分の硫黄分を低減することができる。後述のCD−Hydroプロセスはこれを利用している。
低硫黄のガソリン組成物を調製する最終的な工程であるブレンド工程で混合される分解ガソリン留分以外の他のガソリン基材としては、接触改質ガソリン基材、アルキレートガソリン基材、直留ナフサを脱硫処理した基材、異性化ガソリン基材、トルエン、キシレンなどの芳香族基材、及びメチルt−ブチルエーテル(MTBE)、エチルt−ブチルエーテル(ETBE)、t−アミルエチルエーテル(TAEE)、エタノール、メタノール等の含酸素ガソリン基材等、公知のガソリン基材を適宜用いることができる。特に、ETBEは酸素含有量あたりのオクタン価向上効果がエタノールやMTBEに比べて高く、ETBE混合により揮発性を悪化させることなくオクタン価を高めることができ好ましい基材である。
好ましい配合量は、分解ガソリン留分を30〜90容量%、特には40〜80容量%、接触改質ガソリン基材を5〜50容量%、特には10〜45容量%、アルキレートガソリン基材を5〜40容量%、特には10〜30容量%、ETBEなどの含酸素ガソリン基材を0〜16容量%、特には1〜7容量%である。
本発明の無鉛ガソリン組成物は、リサーチ法オクタン価が89.0以上、全硫黄分が10質量ppm以下、ドクターテストが陰性、銀板腐食が1以下である。リサーチ法オクタン価が90.0以上、ジエン価が0.1g/100g以下であることが好ましい。ドクターテストが陽性あるいは銀板腐食が1を超えると、ガソリンから悪臭が発生したり、ガソリン自動車に使われている部材の腐食を引き起こすため好ましくない。RONは、好ましくは92以上、より好ましくは93〜102である。このように高いRONを有すると、ガソリン自動車の加速性や燃費を向上させることができ、好ましい。また、硫黄分は、好ましくは8質量ppm以下、より好ましくは5質量ppm以下である。
さらに、不飽和炭素数が全炭素数に占める割合であるオレフィン分が45容量%以下であることが好ましく、より好ましくは、20〜40容量%、特に好ましくは20〜30容量%である。不飽和炭素数が全炭素数に占める割合がこのような範囲にあると、上述の範囲のオレフィン分や芳香族分を確保することが容易になる。
本発明の無鉛ガソリン組成物には、当業界で公知の燃料油添加剤の1種または2種以上を必要に応じて配合することができる。これらの配合量は適宜選べるが、通常は添加剤の合計配合量を0.1質量%以下に維持することが好ましい。本発明のガソリンで使用可能な燃料油添加剤を例示すれば、フェノール系、アミン系などの酸化防止剤、シッフ型化合物、チオアミド型化合物などの金属不活性化剤、有機リン系化合物などの表面着火防止剤、コハク酸イミド、ポリアルキルアミン、ポリエーテルアミンなどの清浄分散剤、多価アルコール又はそのエーテルなどの氷結防止剤、有機酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩、高級アルコールの硫酸エステルなどの助燃剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤などの帯電防止剤、アゾ染料などの着色剤を挙げることができる。
軽質接触分解ガソリンF全量および重質接触分解ガソリンGを全量混合し低硫黄分解ガソリン基材Hを得た。重質接触分解ガソリンG及び低硫黄分解ガソリン基材Hの性状を表1に示す。実施例1における予備脱硫制御係数αの値は18であった。なお、スイートニング前後で硫黄分は変わらないので、重質接触分解ガソリン留分Dを水素化脱硫し、次いでスイートニングした後の重質接触分解ガソリンGの硫黄分をHSとして用い、予備脱硫制御係数αを算出した。
実施例1と同様の方法で得られた重質接触分解ガソリン留分Dを、コバルト、モリブデンおよびリンをアルミナに担持した触媒(コバルト含有量2.4質量%、モリブデン含有量9.4質量%、リン含有量2.0質量%)を固定床流通式反応装置に充填して硫化処理した後、反応温度240℃、反応圧力1.0MPa、LHSV=5.0h−1、水素/油比=307NL/Lの条件下で、通油して水素化脱硫を行い、さらに酸化型のスイートニング装置で処理して重質接触分解ガソリンIを得た。
軽質接触分解ガソリンCの半量、軽質接触分解ガソリンFの全量および重質接触分解ガソリンIの全量を混合し、低硫黄分解ガソリン基材Jを得た。低硫黄分解ガソリン基材Jの性状、及び関連する上記中間基材の性状を表2に示す。実施例2における予備脱硫制御係数αは14であった。
コバルト、モリブデンおよびリンをアルミナに担持した触媒(コバルト含有量2.4質量%、モリブデン含有量9.4質量%、リン含有量2.0質量%)を固定床流通式反応装置に充填して硫化処理した後、反応温度225℃、反応圧力1.0MPa、LHSV=5.0h−1、水素/油比=307NL/Lの条件下で、重質接触分解ガソリン留分Nを通油して水素化脱硫を行い、さらに酸化型のスイートニング装置で処理して重質接触分解ガソリンOを得た。
重質接触分解ガソリンOの半量を脱硫剤Zによる脱硫処理を行い、重質接触分解ガソリンPを得た。
軽質接触分解ガソリンMの全量、重質接触分解ガソリンOの半量および重質接触分解ガソリンPの全量を混合し、低硫黄分解ガソリン基材Qを得た。低硫黄分解ガソリン基材Q、及び関連する上記中間基材の性状を表4に示す。なお、実施例4における予備脱硫制御係数αは14であった。
実施例1で得られた軽質接触分解ガソリン留分C全量と重質接触分解ガソリンR全量を混合し分解ガソリン基材Sを得た。分解ガソリン基材S、及び関連する上記中間基材の性状を表5に示す。
Claims (7)
- 分解ガソリン留分を分留して、軽質分解ガソリン留分と重質分解ガソリン留分とを得る分留工程(工程A)、
工程Aで得られた重質分解ガソリン留分を水素の存在下でモリブデン及び/又はタングステンを含む触媒と接触させて硫黄分を低減する水素化脱硫工程(工程B)、
工程Aにて得られた軽質分解ガソリン留分及び/又は工程Bにて得られた硫黄分が低減された重質分解ガソリン留分の全量あるいは一部を水素の存在下でニッケルと亜鉛を含む多孔質脱硫剤と接触させ、硫黄分を5質量ppm以下に低減する収着脱硫工程(工程C)、
前記工程A〜Cによって得られた分解ガソリン留分を混合して硫黄分12質量ppm以下、リサーチ法オクタン価85.0以上である低硫黄分解ガソリン基材を得る混合工程(工程D)
を含むことを特徴とする低硫黄分解ガソリン基材の製造方法。 - 工程A及び工程Bを経た段階で、次式(1)で表される予備脱硫制御係数αが12〜30である
α=(LW×LS+HW×HS)/100 (1)
(式中、LWは工程Aにて分留された軽質分解ガソリンの割合(容量%)、LSは工程Aにて得られた軽質分解ガソリン中の硫黄分(質量ppm)、HWは工程Aにて分留された重質分解ガソリンの割合(容量%)、HSは工程Bにて得られた重質分解ガソリン中の硫黄分(質量ppm)を示す。)
ことを特徴とする請求項1記載の低硫黄分解ガソリン基材の製造方法。 - 工程Aに供給する分解ガソリン全量に対し、工程Cに供給して処理する割合が20容量%以上、90容量%以下であることを特徴とする請求項1または2記載の低硫黄分解ガソリン基材の製造方法。
- 工程Bまたは工程Cの前に、分解ガソリン留分の全量または一部を水素の存在下で、周期律表第8属元素から選ばれる少なくとも1種の金属を含む触媒と接触させてジエン低減処理を行うジエン低減処理工程(工程E)を含むことを特徴とする請求項1〜3いずれかにに記載の低硫黄分解ガソリン基材の製造方法。
- 工程Aの前に、あるいは工程Aの分留工程と同時に分解ガソリン留分に含まれる硫黄化合物の分子量を大きくする前処理工程(工程F)を含むことを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の低硫黄分解ガソリン基材の製造方法。
- 請求項1〜5いずれかによって製造された低硫黄分解ガソリン基材を30容量%以上含有し、リサーチ法オクタン価が89以上、硫黄分10質量ppm以下、ドクターテストが陰性、銀板腐食が1以下である無鉛ガソリン組成物。
- リサーチ法オクタン価が92以上である請求項6に記載の無鉛ガソリン組成物。
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