KR102063798B1 - Selective hydrotreating method for preparing light aromatic hydrocarbons from polycyclic aromatic hydrocarbons with high nitrogen content - Google Patents

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Abstract

본 발명은 질소 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소로부터 경방향족 탄화수소를 제조하기 위한 선택적 수첨처리를 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질소 성분 함량이 높은 정유 공정 부산물인 다환 방향족 탄화수소를 선택적으로 수첨처리를 함으로써 1) 질소의 함량을 효과적으로 낮출 뿐만아니라, 2) 2-Ring 이상의 다환 방향족 화합물이 높은 선택도로 1-Ring 방향족으로 전환되는 효과를 제공하는 기술에 관한 것이다. 이를 통해 후속 수첨분해 공정의 촉매수명을 연장시키고, C6-C9 경방향족 탄화수소의 수율을 향상시키는 효과를 가져다 낼 수 있다.The present invention relates to a selective hydrogenation process for producing light aromatic hydrocarbons from polycyclic aromatic hydrocarbons having a high nitrogen content, and more particularly, by selectively hydrogenating polycyclic aromatic hydrocarbons, which are by-products of refinery processes having a high nitrogen content. 1) effectively lowering the nitrogen content, and 2) a technique that provides the effect of the conversion of the polycyclic aromatic compound of 2-Ring or higher to 1-ring aromatic with high selectivity. This has the effect of extending the catalyst life of the subsequent hydrocracking process and improving the yield of C 6 -C 9 light aromatic hydrocarbons.

Description

질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소로부터 경방향족 탄화수소 제조를 위한 선택적 수첨처리 방법{Selective hydrotreating method for preparing light aromatic hydrocarbons from polycyclic aromatic hydrocarbons with high nitrogen content}Selective hydrotreating method for preparing light aromatic hydrocarbons from polycyclic aromatic hydrocarbons with high nitrogen content}

본 발명은 질소 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소로부터 경방향족 탄화수소를 제조하기 위한 선택적 수첨처리를 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질소 성분 함량이 높은 정유 공정 부산물인 다환 방향족 탄화수소를 선택적으로 수첨처리를 함으로써 1) 질소의 함량을 효과적으로 낮출 뿐만아니라, 2) 2-Ring 이상의 다환 방향족 화합물이 높은 선택도로 1-Ring 방향족으로 전환되는 효과를 제공하는 기술에 관한 것이다. 이를 통해 후속 수첨분해 공정의 촉매 수명을 연장시키고, C6-C9 경방향족 탄화수소의 수율을 향상시키는 효과를 가져다 준다.
The present invention relates to a selective hydrogenation process for producing light aromatic hydrocarbons from polycyclic aromatic hydrocarbons having a high nitrogen content, and more particularly, by selectively hydrogenating polycyclic aromatic hydrocarbons, which are by-products of refinery processes having a high nitrogen content. 1) effectively lowering the nitrogen content, and 2) a technique that provides the effect of the conversion of the polycyclic aromatic compound of 2-Ring or higher to 1-ring aromatic with high selectivity. This has the effect of extending the catalyst life of the subsequent hydrocracking process and improving the yield of C 6 -C 9 light aromatic hydrocarbons.

정유 및 석유 화학 공정에서 나프탈렌(naphthalene) 및 알킬-나프탈렌 (alkyl-naphthalene)의 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) 유분들이 많이 부산되고 있다. 대표적으로 NCC(Naphtha Cracking Center) 공정의 PFO(Pyrolysis Fuel Oil), Para-xylene 공정의 C10+ 중질 방향족 및 FCC(Fluid Catalytic Cracker) 공정의 LCO(Light Cycle Oil) 등이 있다. 그 중에서 부산양이 가장 많은 FCC LCO는 경질 연료유(예: 디젤)의 비점 범위를 가지나 방향족의 함량이 높고 세탄가가 낮아 경질 연료유로 사용하는 것이 매우 제한적이다. 따라서 FCC LCO의 대부분은 저부가 선박용 중질 연료유의 점도 조절용으로 사용되고 있는데, 장기적으로 친환경 선박 증가 및 이에 요구되는 청정 연료 및 발전시스템 사용 증가에 따라 중질 연료유의 점도 조절용으로서 사용되는 LCO의 사용량 또한 크게 감소할 것으로 예상된다. 따라서 FCC LCO를 포함한 다환 방향족 탄화수소를 고부가 제품으로 전환시킬 수 있는 촉매 공정의 개발이 요구되고 있다. 특히 FCC LCO와 같이 나프탈렌류의 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소의 고부가화 방안으로는 1) 세탄가(CN, Cetane Number)가 높은 디젤 또는 2) BTX(Benzene, Toluene, Xylenes)를 포함하는 C6-C9 범위의 경방향족 탄화수소로 전환시키는 두 가지 방안을 고려할 수 있다. 상기 두 가지 방안에 대한 반응 경로를 나프탈렌(Naphthalene)을 예로 각각 아래 [반응식 1]과 [반응식 2]에 나타내었는데, 각각의 생성물을 얻는데 필요한 수소 소모량은 괄호 안에 표기하였다.In the oil refining and petrochemical processes, many polycyclic aromatic hydrocarbons fractions containing high amounts of naphthalene and alkyl-naphthalene are being produced. Representative examples include pyrolysis fuel oil (PFO) from the Naphtha Cracking Center (NCC) process, C 10 + heavy aromatics from the para-xylene process, and light cycle oil (LCO) from the fluid catalytic cracker (FCC) process. Among them, FCC LCO, which has the largest amount of Busan, has the boiling point range of light fuel oil (eg diesel), but it is very limited to be used as light fuel oil because of its high aromatic content and low cetane number. Therefore, the majority of FCC LCO is used to control the viscosity of heavy fuel oil for ships, and the use of LCO used to control the viscosity of heavy fuel oil will also decrease significantly in the long term due to the increase in eco-friendly vessels and the use of clean fuel and power generation system. It is expected. Therefore, there is a need for development of a catalytic process capable of converting polycyclic aromatic hydrocarbons including FCC LCO into high value products. In particular, high-addition of polycyclic aromatic hydrocarbons with high content of naphthalenes such as FCC LCO includes 1) diesel having high cetane number (CN) or 2) C 6 -C containing BTX (benzene, toluene, xylenes). Two options for converting to the 9 range of light aromatic hydrocarbons can be considered. Reaction pathways for the two approaches are shown below in [Reaction Scheme 1] and [Reaction Scheme 2] using naphthalene as an example. The hydrogen consumption required for obtaining the respective products is indicated in parentheses.

[반응식 1]Scheme 1

Figure 112018006176632-pat00001
Figure 112018006176632-pat00001

[반응식 1]에서 나프탈렌을 CN(Cetane Number)이 높은 디젤성분으로 전환시키기 위하여 나프탈렌을 데칼린(Decalin)으로 완전히 수소화(HYD, Hydrogenation) 시키고 납센고리 하나 또는 두 개를 선택적으로 Ring Opening (RO) 시켜 총 탄소수를 유지하도록 전환시켜야 한다. 나프탈렌에서 CN이 40 이상인 성분을 얻기 위해서 최소 6몰 이상의 수소가 필요하다.In [Scheme 1], in order to convert naphthalene into a diesel component having a high CN (Cetane Number), the naphthalene is completely hydrogenated with decalin (HYD, Hydrogenation), and one or two lead ring are selectively ring opened (RO). Should be converted to maintain total carbon numbers. At least 6 moles or more of hydrogen are required to obtain components with a CN of 40 or greater in naphthalene.

[반응식 2]Scheme 2

Figure 112018006176632-pat00002
Figure 112018006176632-pat00002

나프탈렌을 BTX를 포함하는 고부가의 경방향족 탄화수소로 전환시키기 위해서는, 상기 [반응식 2]에 나타낸 바와 같이 나프탈렌의 2개의 벤젠고리 중에서 1개의 벤젠고리만 선택적으로 수소화하여 나프텐(naphthene) 고리를 가지는 테트랄린(tetralin)으로 전환시키고, 테트랄린의 나프텐 고리는 연속적인 수소화 분해반응(HYC, Hydrocracking)에 의하여 분해되어 BTX가 생성될 수 있다. 이 경우 나프탈렌에서 BTX를 얻기 위해서 최소 4몰의 수소가 필요하여 CN이 높은 디젤 성분을 얻기 위한 경우보다 수소 소모가 적다.In order to convert naphthalene into a high value light aromatic hydrocarbon containing BTX, as shown in [Scheme 2], only one benzene ring is selectively hydrogenated among two benzene rings of naphthalene to have a naphthene ring. Converted to tetralin, the naphthenic ring of tetralin can be degraded by successive hydrocracking reactions (HYC, Hydrocracking) to produce BTX. In this case, at least 4 moles of hydrogen are required to obtain BTX in naphthalene, which results in less hydrogen consumption than in the case of diesel with high CN.

한편, [반응식 1] 및 [반응식 2]에서 나프탈렌 ↔ 테트랄린 및 테트랄린 ↔ 데칼린 간의 반응은 모두 열역학 평형관계에 의하여 결정되는 가역반응이며 금속 촉매에 의하여 활성화된다. 나프탈렌에서 테트랄린이 생성되는 수소화 반응은 총 몰수가 감소하는 강한 발열반응으로 압력이 높을수록 그리고 반응 온도가 낮을수록 나프탈렌의 전환율이 높고 테트랄린의 수율이 높다. 반면에 반응 온도가 높고 수소 압력이 낮으면 테트랄린이 다시 나프탈렌으로 전환되는 탈수소화(dehydrogenation) 반응이 우세하여 나프탈렌의 전환율이 낮고 테트랄린의 수율이 낮아지게 된다. 테트랄린에서 데칼린(decalin)이 생성되는 수소화 반응 역시 압력이 높을수록 그리고 온도가 낮을수록 유리하다. Meanwhile, in [Scheme 1] and [Scheme 2], the reaction between naphthalene ↔ tetralin and tetralin ↔ decalin are all reversible reactions determined by thermodynamic equilibrium and are activated by metal catalysts. The hydrogenation reaction of tetralin in naphthalene is a strong exothermic reaction with reduced total moles. The higher the pressure and the lower the reaction temperature, the higher the conversion of naphthalene and the higher the yield of tetralin. On the other hand, if the reaction temperature is high and the hydrogen pressure is low, the dehydrogenation reaction in which tetralin is converted back to naphthalene is superior, resulting in low conversion of naphthalene and low yield of tetralin. Hydrogenation of decalin in tetralin is also advantageous at higher pressures and at lower temperatures.

[반응식 2]에서 일반적으로 수소화 분해반응(HYC)은 고온 고압에서 수행되므로 테트랄린이 탈수소화 반응에 의해서 나프탈렌으로 재 전환될 수 있는데, 이 경우 BTX를 포함하는 경방향족 탄화수소의 수율이 낮아지게 된다. 또한, 수소화 분해반응 촉매의 수소화 활성이 과도하게 높아 테트랄린의 벤젠고리가 추가로 수소화되어 데칼린이 많이 생성되면, 데칼린은 수소화 분해반응(HYC)에 의하여 LPG 및 나프타(naphtha)로 분해되어 최종 BTX를 포함하는 경방향족 탄화수소의 수율이 낮아지게 되고 수소 소비가 많아진다.In the scheme 2, since hydrocracking reaction (HYC) is generally performed at high temperature and high pressure, tetralin may be converted back to naphthalene by dehydrogenation reaction, in which case the yield of light aromatic hydrocarbon containing BTX is lowered. . In addition, if the hydrogenation activity of the hydrocracking catalyst is excessively high and the benzene ring of tetralin is further hydrogenated to generate a lot of decalin, decalin is decomposed into LPG and naphtha by hydrocracking reaction (HYC) The yield of light aromatic hydrocarbons containing BTX is lowered and the hydrogen consumption is higher.

이에, 고부가의 BTX를 포함하는 경방향족 탄화수소의 수율을 최대로 얻기 위해서는 테트랄린의 수소화 분해반응에서 테트랄린의 나프탈렌으로의 재전환(탈수소화 반응)과 테트랄린이 데칼린으로 되는 수소화 반응을 억제하여야 한다. 이를 위하여 수소화 분해 반응용 촉매의 수소화 기능을 적절히 조절함으로써 LPG 및 납사(Naphtha)의 생성을 최소화하여 BTX를 포함하는 경방향족 탄화수소의 수율을 극대화 하는 수소화 분해 촉매가 요구된다.Therefore, in order to obtain the maximum yield of light aromatic hydrocarbon containing high valued BTX, in the hydrocracking reaction of tetralin, reconversion of tetralin to naphthalene (dehydrogenation reaction) and hydrogenation reaction of tetralin to decalin It must be restrained. To this end, there is a need for a hydrocracking catalyst that maximizes the yield of light aromatic hydrocarbons including BTX by minimizing the generation of LPG and naphtha by appropriately adjusting the hydrogenation function of the catalyst for hydrocracking reaction.

한편, 나프탈렌류의 다환 방향족 탄화수소의 함량이 높은 FCC LCO에는 질소 화합물의 함량 또한 수백-수천 ppm으로 높다. 상기 [반응식 2]에서 설명한 바와 같이 FCC LCO로부터 BTX를 포함하는 고부가 경방향족 탄화수소를 제조하기 위해서는 먼저 FCC LCO를 수첨처리(HDT, Hydrotreating) 하고 이후 제올라이트와 같은 산촉매를 포함하는 촉매상에서 수소화 분해반응(HYC, Hydrocracking)을 거쳐야 한다. FCC LCO에 포함되어 있는 질소화합물은 산기능을 포함하는 수소화 분해반응 촉매를 피독 시키기 때문에 전단계인 수첨처리 공정에서 수첨탈질(HDN, Hydrodenitrogenation) 반응으로 거의 완전히 제거되어야 한다. 총 질소 화합물 함량을 수 ppm 이하로 낮추는, 높은 수첨탈질 효과를 얻기 위해서는 높은 수소 압력이 요구되는데, 이 조건에서 상기 [반응식 2] 예시에서 보듯이 나프탈렌이 데칼린으로 완전 수소화 될 수 있어 이어지는 후속 수소화 분해반응에서 최종 얻어지는 BTX를 포함하는 경방향족 탄화수소의 수율이 낮아질 수 있다. On the other hand, FCC LCO, which has a high content of polycyclic aromatic hydrocarbons in naphthalenes, has a high content of nitrogen compounds of several hundreds to thousands of ppm. In order to prepare a high valued light aromatic hydrocarbon containing BTX from FCC LCO as described in [Scheme 2], first, hydrotreating the FCC LCO (HDT, Hydrotreating), and then hydrocracking on a catalyst including an acid catalyst such as zeolite ( HYC, Hydrocracking). Nitrogen compounds contained in FCC LCO poison the hydrocracking catalyst containing acid function, so they should be almost completely removed by hydrodenitration (HDN) in the previous hydrotreating process. High hydrogen pressure is required to achieve a high hydrodenitrification effect, which lowers the total nitrogen compound content to several ppm or less, under which condition naphthalene can be fully hydrogenated to decalin, as shown in the above Reaction Scheme 2, which is followed by subsequent hydrocracking. The yield of light aromatic hydrocarbons including BTX obtained in the reaction can be lowered.

따라서, 본 발명자는 질소 화합물 함량이 높은 FCC(Fluid Catalytic Cracker) 공정의 LCO(Light Cycle Oil)로부터 고부가의 BTX를 포함하는 경방향족 탄화수소를 높은 수율로 얻기 위해서, 1) 높은 수첨탈질 효과와 함께 2) 다환 방향족 화합물이 완전 수소화 되지 않고 높은 수율과 선택도로 1-Ring 방향족 화합물로 전환되는, 수첨처리 방법이 필요하다는 데 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
Accordingly, the present inventors, in order to obtain a high yield of light aromatic hydrocarbon containing high value added BTX from light cycle oil (LCO) of the FCC (Fluid Catalytic Cracker) process with a high nitrogen compound content, 1) with a high hydrodesulfurization effect 2 The present invention has been completed in view of the need for a hydrogenation method in which a polycyclic aromatic compound is not completely hydrogenated and is converted into a 1-ring aromatic compound with high yield and selectivity.

특허문헌 1. 한국 공개특허 공보 제10-2013-0055047호Patent Documents 1. Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2013-0055047

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 FCC 공정의 LCO와 같이 정유 및 석유화학 공정에서 부산되는, 질소 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소에 대하여 높은 효과의 수첨탈질 전환 조건에서 다환 방향족 화합물이 높은 수율과 선택도로 1-Ring 방향족 화합물로 전환이 가능한 선택적 수첨처리 공정 기술을 제공하고자 하는 것이다.
The present invention has been devised in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a high effect of hydrodenitrification conversion conditions for polycyclic aromatic hydrocarbons having high nitrogen content, such as by-products from oil refining and petrochemical processes such as LCO of FCC process. In order to provide a selective hydrogenation process technology capable of converting a polycyclic aromatic compound into a 1-ring aromatic compound in high yield and selectivity.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 다환 방향족 화합물에서 고비점 유분의 일부를 물리적으로 제거하는 전처리 단계; 및 상기 전처리 된 다환 방향족 화합물을 수첨처리 촉매상에서 수첨처리하는 단계;를 포함하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention for achieving the above object is a pretreatment step of physically removing a portion of the high boiling fraction in the polycyclic aromatic compound; And a step of hydrotreating the pretreated polycyclic aromatic compound on a hydrogenation catalyst. The method relates to a selective hydrogenation method of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compounds.

본 발명의 다른 측면은 (a) VIB 족 및 VIII 족 금속전구체를 증류수에 녹여 금속전구체 수용액을 제조하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 얻은 금속전구체 수용액을 감마 알루미나에 함침시키는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 감마 알루미나를 건조시킨 후, 산소가 흐르는 오븐에서 소성시켜 VIB 족 및 VIII 족 금속을 함께 포함하는 수첨처리 촉매를 수득하는 단계;를 포함하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 촉매의 제조방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention comprises the steps of (a) dissolving Group VIB and Group VIII metal precursors in distilled water to prepare a metal precursor aqueous solution; (b) impregnating the aqueous metal precursor solution obtained in step (a) into gamma alumina; And (c) drying the gamma alumina in step (b) and calcining in an oxygen-flowing oven to obtain a hydrotreating catalyst comprising a Group VIB and Group VIII metal together. A method for producing a selective hydrotreating catalyst of this highly polycyclic aromatic compound.

본 발명의 또 다른 측면은, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 수첨처리 촉매를 이용한, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법으로서, 반응기 내에서, (1) 상기 수첨처리 촉매를 건조시키는 단계; (2) 반응기 온도를 400 내지 500 ℃로 승온시킨 후, 압력은 400 내지 1500 psig로 조절하고, 수소를 포함하는 가스 흐름하에서 수첨처리 촉매를 황화시키는 단계; (3) 반응기 온도를 120 ℃ 이하로 낮춘 후, 압력은 500 내지 1600 psig로 조절하고, 수소 유량은 30 내지 100 cc/min·g-cat으로 조절하는 단계; (4) 다환 방향족 탄화수소를 0.01 내지 3.3 cc/min·g-cat의 유속으로 흘려주는 단계; 및 (5) 반응기 온도를 350 내지 400 ℃로 승온하여 반응시킨 후, 반응 액체 생성물을 기/액 분리기에서 회수하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법에 관한 것이다.
Another aspect of the present invention is a selective hydrogenation method of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compounds using a hydrogenation catalyst prepared by the production method according to the present invention, in a reactor, (1) the hydrogenation treatment Drying the catalyst; (2) after raising the reactor temperature to 400-500 ° C., the pressure was adjusted to 400-1500 psig, and sulfiding the hydrotreating catalyst under a gas stream comprising hydrogen; (3) lowering the reactor temperature below 120 ° C., adjusting the pressure to 500 to 1600 psig, and adjusting the hydrogen flow rate to 30 to 100 cc / min · g-cat; (4) flowing polycyclic aromatic hydrocarbons at a flow rate of 0.01 to 3.3 cc / min · g-cat; And (5) increasing the reactor temperature to 350 to 400 ° C., and then recovering the reaction liquid product in a gas / liquid separator, wherein the polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compound is selected. It relates to a hydrogenation treatment method.

본 발명에 따르면, 질소 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소의 선택적 수첨처리 공정으로 운전 가혹도가 낮은 수첨처리 조건에서 질소화합물의 제거 효율이 높고, 이환(2-Ring) 이상의 다환 방향족 화합물이 높은 수율과 선택도로 일환 방향족(1-Ring 방향족) 화합물로 전환되는 효과를 제공할 수 있다.
According to the present invention, a selective hydrogenation process of a polycyclic aromatic hydrocarbon having a high nitrogen content has a high removal efficiency of nitrogen compounds under hydrogenation conditions with low operating severity, and a high yield and selection of a polycyclic aromatic compound having at least two rings. Road to monocyclic aromatic (1-Ring aromatic) compounds can be provided.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소로부터 선택적 수첨처리공정(C1과 RP1을 포함하는 공정)과 수첨분해공정을 거쳐 BTX를 포함하는 경방향족 탄화수소를 제조하기 위한 공정 흐름을 나타낸 도면이다[F: 질소 화합물 함량이 높은 다환 방향족 화합물(반응물), C1: 증류탑, D1: 고비점 질소화합물 및 삼환이상 방향족 화합물 함량이 감소한 반응물, D2: C1에서 제거된 고비점 유분, RP1: 수첨처리공정, RP2: 수첨분해공정, P1: LPG 생성물, P2: Naphtha(Gasoline) 생성물, P3: C6-C9 방향족 생성물, P4: C10+ 방향족 생성물(P4는 초저황경유(ULSD)로 사용되거나 RP2 반응물로 재사용될 수 있음)].
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 Di+ ring 방향족 전환율(하기 수학식 1 참조)에 따른 생성물 중의 질소화합물의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 Di+ ring 방향족 전환율(하기 수학식 1 참조)에 따른 생성물 중의 Mono-ring 방향족의 선택도(하기 수학식 2 참조)를 나타낸 그래프이다.
1 is a light aromatic hydrocarbon containing BTX from a selective hydrotreating process (process including C1 and RP1) and hydrocracking process from a polycyclic aromatic hydrocarbon having a high content of nitrogen compounds according to one embodiment of the present invention; [F: polycyclic aromatic compound with high nitrogen compound content (reactant), C1: distillation column, D1: high boiling point nitrogen compound and reactant with reduced tricyclic aromatic compound content, D2: high boiling point removed from C1 Oil, RP1: hydrotreating process, RP2: hydrocracking process, P1: LPG product, P2: Naphtha (Gasoline) product, P3: C 6 -C 9 aromatic product, P4: C 10 + aromatic product (P4 is ultra low sulfur (ULSD) or can be reused as RP2 reactant).
2 is a graph showing the content of nitrogen compounds in the product according to the Di + ring aromatic conversion rate (see Equation 1) according to the Examples and Comparative Examples of the present invention.
3 is a graph showing the selectivity of Mono-ring aromatics in the product according to Di + ring aromatic conversion (see Equation 1) according to Examples and Comparative Examples of the present invention (see Equation 2 below).

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.

종래 정유 및 석유화학 공정의 부산물에 포함되어 있는 나프탈렌 및 알킬-나프탈렌과 같은 2개 이상의 벤젠고리를 갖는 다환 방향족 탄화수소를 BTX를 포함하는 고부가의 경방향족 탄화수소로 전환시키기 위한 기술들이 제시되었으나, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물로부터 낮은 운전 가혹도에서 질소 화합물의 제거 효율을 높이고 이환 이상의 다환 방향족 화합물을 높은 수율과 선택도로 일환 방향족 화합물로 전환시키는 선택적 수첨처리 공정에 대한 기술은 부족한 실정이다. Techniques for converting polycyclic aromatic hydrocarbons having two or more benzene rings, such as naphthalene and alkyl-naphthalene, included in by-products of refinery and petrochemical processes into high valued light aromatic hydrocarbons, including BTX, have been proposed. There is a lack of technology for the selective hydrogenation process to increase the efficiency of removing nitrogen compounds from polycyclic aromatic compounds with high content at low operating severity and to convert bicyclic or higher polycyclic aromatic compounds into monocyclic aromatic compounds with high yield and selectivity.

한편, "질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소의 선택적 수첨처리"라 함은 높은 질소 화합물 제거효율 조건에서 다환 방향족 탄화수소 중 일부 방향족 화합물을 선택적으로 수소화 반응하는 것으로서, 다환 방향족 탄화수소 중에서 나프탈렌을 일예로 들어 설명하면, 하기 [반응식 3]에 나타낸 바와 같이, 나프탈렌은 촉매의 존재 하에 수소를 첨가하면 나프탈렌을 구성하는 2개의 벤젠고리 중에서 1개의 벤젠고리만이 선택적으로 수소화되어 테트랄린이 생성되는 반응으로 정의될 수 있다. 연속적인 수첨분해 반응을 통하여 테트랄린의 납센고리가 개환 및 분해되어 최종적으로 BTX를 포함하는 경방향족 탄화수소를 생성할 수 있다.
Meanwhile, "selective hydrogenation of a polycyclic aromatic hydrocarbon having a high nitrogen compound content" refers to selective hydrogenation of some aromatic compounds of a polycyclic aromatic hydrocarbon under conditions of high nitrogen compound removal efficiency, and naphthalene as an example of polycyclic aromatic hydrocarbons. For example, as shown in [Scheme 3], naphthalene is a reaction in which only one benzene ring is selectively hydrogenated among two benzene rings constituting naphthalene when hydrogen is added in the presence of a catalyst. Can be defined. Through successive hydrocracking reactions, the lead senchol ring of tetralin can be ring-opened and decomposed to yield light aromatic hydrocarbons, including BTX.

[반응식 3]Scheme 3

Figure 112018006176632-pat00003

Figure 112018006176632-pat00003

본 발명에 따르면, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소를 포함하는 정유 및 석유화학 공정 부산물을 수첨처리 공정을 통해 나프탈렌, 알킬-나프탈렌 및 안트라센 등과 같이 2개 또는 3개 이상의 벤젠고리를 갖는 다환 방향족 탄화수소들이 1개의 벤젠고리를 갖는 방향족 탄화수소로 선택적으로 전환되는 것으로 확인되었다. According to the present invention, the refinery and petrochemical process by-products containing polycyclic aromatic hydrocarbons having a high content of nitrogen compounds are subjected to hydrotreating to carry out two or three or more benzene rings such as naphthalene, alkyl-naphthalene and anthracene. It was found that the hydrocarbons were selectively converted to aromatic hydrocarbons having one benzene ring.

특히, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물 중에서 수첨탈질 반응성이 낮은 고비점 질소 화합물과, BTX와 같은 경방향족 탄화수소로의 전환이 어려운 삼환(3-Ring) 이상의 고비점 다환 방향족 유분의 함량을 단순 연속증류를 거쳐 미리 낮추어 줌으로써 수첨처리 공정의 운전 가혹도를 높이지 않고 높은 질소 화합물 제거 효율을 달성할 수 있으며 이 과정에서 다환 방향족 화합물의 일부가 완전 수소화 되는 것을 방지함으로써 후속 수첨분해반응에서 BTX와 같은 경방향족 탄화수소를 높은 수율로 얻을 수 있다.
Particularly, among the polycyclic aromatic compounds having a high content of nitrogen compounds, high boiling point nitrogen compounds having low hydrodenitrification reactivity and high boiling point polycyclic aromatic fractions more than tri-ring which are difficult to convert to light aromatic hydrocarbons such as BTX are simplified. By lowering it in advance through continuous distillation, it is possible to achieve high nitrogen compound removal efficiency without increasing the operating severity of the hydrotreating process, and to prevent the partial hydrogenation of some of the polycyclic aromatic compounds in the process so that BTX and The same light aromatic hydrocarbons can be obtained in high yields.

본 발명의 일 측면은, 다환 방향족 화합물에서 고비점 유분의 일부를 물리적으로 제거하는 전처리 단계; 및 상기 전처리 된 다환 방향족 화합물을 수첨처리 촉매상에서 수첨처리하는 단계;를 포함하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법에 관한 것이다. One aspect of the invention, the pre-treatment step of physically removing a portion of the high boiling fraction in the polycyclic aromatic compound; And a step of hydrotreating the pretreated polycyclic aromatic compound on a hydrogenation catalyst. The method relates to a selective hydrogenation method of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compounds.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 전처리 단계는 연속 증류공정이고; 상기 전처리 된 다환 방향족 화합물의 종비점이 360 ℃ 미만일 수 있다.According to one embodiment of the invention, the pretreatment step is a continuous distillation process; The boiling point of the pretreated polycyclic aromatic compound may be less than 360 ° C.

만일 상기 전처리 된 다환 방향족 화합물의 종비점이 360 ℃를 초과할 경우에는 이환, 삼환 이상의 벤젠고리를 갖는 다환 방향족 탄화수소의 전환율이 현저히 저하되고 생성물 중의 질소화합물의 함량이 수십 ppm 이상으로 매우 높게 나타나는 것을 확인하였다.If the end boiling point of the pre-treated polycyclic aromatic compound exceeds 360 ℃, the conversion rate of the polycyclic aromatic hydrocarbon having a bicyclic, tricyclic or higher benzene ring is significantly lowered and the nitrogen compound content in the product is very high, dozens of ppm or more. It was.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 다환 방향족 탄화수소는 질소 화합물의 함량이 0.01 내지 0.12 중량%일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the polycyclic aromatic hydrocarbon may have a nitrogen compound content of 0.01 to 0.12% by weight.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 수첨처리 촉매는 (ⅰ) 금속 산화물계 담지체, 및 (ⅱ) 상기 담지체에 담지되어 있는 VIB 족 및 VIII 족 금속 포함할 수 있으며, 바인더로서 슈도-보에마이트(Pseudo Boehmite)를 추가로 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the hydrotreating catalyst may include (i) a metal oxide-based support, and (ii) a Group VIB and Group VIII metal supported on the support, and as a binder, pseudo- It may further comprise Pseudo Boehmite.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 VIB 족 금속 및 VIII 족 금속의 함량은 상기 수첨처리 반응 촉매의 전체 중량에 대하여 각각 5 내지 25 중량% 및 2 내지 6 중량%일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the content of the Group VIB metal and Group VIII metal may be 5 to 25% by weight and 2 to 6% by weight based on the total weight of the hydrotreating reaction catalyst, respectively.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 VIB 족 금속은 Mo 및 W 중에서 선택되는 1종이고; 상기 VIII 족 금속은 Ni 및 Co 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the Group VIB metal is one selected from Mo and W; The Group VIII metal may be at least one selected from Ni and Co.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 VIB 족 금속 및 VIII 족 금속은 황화물 형태인 것이 바람직하다.According to another embodiment of the invention, the Group VIB metal and Group VIII metal is preferably in the form of sulfides.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 금속 산화물계 담지체는 감마 알루미나일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the metal oxide carrier may be gamma alumina.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 수첨처리에 사용된 모든 촉매상에서, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소를 포함하는 정유 및 석유화학 공정 부산물의 고비점 유분의 일부를 미리 제거하고 수첨처리 반응을 진행함으로써 질소화합물의 제거율이 98% 이상인 것으로 확인되었다. 그렇지 않고 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소를 직접 수첨처리 할 경우, 질소화합물의 제거율을 높이기 위하여 온도를 높일 시에 열역학적으로 수소화 반응에 불리하여 일환 방향족 화합물의 양이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이 경우 반응온도를 높임으로써 운전 가혹도 상승에 따라 촉매의 수명이 짧아지는 문제점이 있다. 또한 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소에서 고비점 유분의 일부를 미리 제거하지 않고 직접 수첨처리 할 경우 질소화합물의 제거율을 높이기 위하여 수소 압력을 높이면 다환 방향족 화합물의 일부가 완전 수소화 되어 최종 일환 방향족 화합물의 수율이 감소하는 결과를 얻을 것으로 예상된다.According to another embodiment of the invention, on all catalysts used for the hydrotreating, a portion of the high boiling fraction of the refinery and petrochemical process by-products containing polycyclic aromatic hydrocarbons with a high nitrogen compound content is removed in advance and the hydrotreating reaction is carried out. It was confirmed that the removal rate of the nitrogen compound was 98% or more by proceeding. Otherwise, when directly hydroprocessing polycyclic aromatic hydrocarbons having a high content of nitrogen compounds, it was confirmed that the amount of monocyclic aromatic compounds was decreased due to the thermodynamically disadvantageous hydrogenation reaction at the time of increasing the temperature in order to increase the removal rate of the nitrogen compounds. In this case, there is a problem in that the lifetime of the catalyst is shortened by increasing the operating temperature by increasing the reaction temperature. In addition, in the case of direct hydrogenation of polycyclic aromatic hydrocarbons with high nitrogen compound content without removing some of the high-boiling fractions in advance, if hydrogen pressure is increased to increase the removal rate of nitrogen compounds, some of the polycyclic aromatic compounds are completely hydrogenated, resulting in a final monocyclic aromatic compound. It is expected that the yield will be reduced.

특히, 하기 실시예 또는 비교예 등에는 명시적으로 기재하지는 않았지만, 본 발명에 따른 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법에 있어서, 다양한 종류의 수첨처리 촉매에 대해, 전처리 단계의 조건, 전처리 된 다환 방향족의 종비점 범위, 상기 수첨처리 촉매상 금속의 함량, 상기 수첨처리 촉매의 형태 및 다환 방향족 화합물 내 질소 화합물의 함량 범위를 변화시켜, 하기 실험예 1에 따른 수첨처리를 300 회 실시한 후 상기 촉매에 담지된 금속의 유실 여부를 확인하였다.In particular, although not explicitly described in the following Examples or Comparative Examples, in the selective hydrogenation method of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compounds according to the present invention, for various types of hydrogenation catalysts, The hydrotreating according to Experimental Example 1 was carried out by changing the conditions, the end point range of the pretreated polycyclic aromatic, the content of the metal on the hydrotreated catalyst, the form of the hydrotreated catalyst and the content of the nitrogen compound in the polycyclic aromatic compound. After performing it once, it was confirmed whether the metal supported on the catalyst is lost.

그 결과, 다른 종류의 수첨처리 촉매, 형태 및 다른 수치 범위와는 달리, 아래 조건이 모두 만족하였을 때 300 회 수첨처리 실시 후에도 상기 수첨처리 촉매에 담지된 금속의 유실이 전혀 관찰되지 않았다.As a result, unlike other types of hydrotreating catalysts, forms and other numerical ranges, no loss of metal supported on the hydrotreating catalyst was observed even after 300 times of hydrotreating when all of the following conditions were satisfied.

(i) 전처리 단계는 연속 증류공정, (ii) 전처리 된 다환 방향족 화합물의 종비점이 360 ℃ 미만, (iii) 다환 방향족 화합물은 질소 화합물의 함량이 0.01 내지 0.12 중량%, (ⅳ) 수첨처리 촉매는 (A) 감마 알루미나, 및 (B) 상기 감마 알루미나에 담지되어 있는 Ni 및 Mo을 포함, (ⅴ) Ni 및 Mo의 함량은 상기 수첨처리 촉매 전체 중량에 대하여 각각 2 내지 4 중량% 및 7 내지 12 중량%, (ⅵ) Ni 및 Mo은 황화물 형태 .(i) the pretreatment step is a continuous distillation step, (ii) the boiling point of the pretreated polycyclic aromatic compound is less than 360 ° C., (iii) the polycyclic aromatic compound has a nitrogen compound content of 0.01 to 0.12% by weight, and (i) the hydrogenation catalyst (A) Gamma alumina, and (B) Ni and Mo supported on the gamma alumina, (iii) The content of Ni and Mo is 2 to 4% by weight and 7 to 12%, respectively, based on the total weight of the hydrotreating catalyst. % By weight, (iii) Ni and Mo are sulfide forms.

다만 상기 조건 중 어느 하나라도 충족되지 않는 경우에는 300 회 수첨처리를 실시한 후에 상기 수첨처리 촉매의 유실이 현저하게 나타남을 확인하였다.However, when any of the above conditions were not satisfied, it was confirmed that after the hydrotreating 300 times, the loss of the hydrotreating catalyst appeared remarkably.

본 발명의 다른 측면은 (a) VIB 족 및 VIII 족 금속전구체를 증류수에 녹여 금속전구체 수용액을 제조하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 얻은 금속전구체 수용액을 감마 알루미나에 함침시키는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 감마 알루미나를 건조시킨 후, 산소가 흐르는 오븐에서 소성시켜 VIB 족 및 VIII 족 금속을 함께 포함하는 수첨처리 촉매를 수득하는 단계;를 포함하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 촉매의 제조방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention comprises the steps of (a) dissolving Group VIB and Group VIII metal precursors in distilled water to prepare a metal precursor aqueous solution; (b) impregnating the aqueous metal precursor solution obtained in step (a) into gamma alumina; And (c) drying the gamma alumina in step (b) and calcining in an oxygen-flowing oven to obtain a hydrotreating catalyst comprising a Group VIB and Group VIII metal together. A method for producing a selective hydrotreating catalyst of this highly polycyclic aromatic compound.

상기 (c) 단계의 건조는 상온에서 1 내지 10 시간, 바람직하게는 2 내지 8 시간, 더욱 바람직하게는 4 내지 7 시간 동안 수행한 후, 60 내지 100 ℃에서 1 내지 20 시간, 바람직하게는 5 내지 18 시간, 더욱 바람직하게는 8 내지 14 시간 동안 수행될 수 있다.The drying of step (c) is carried out at room temperature for 1 to 10 hours, preferably 2 to 8 hours, more preferably 4 to 7 hours, then 1 to 20 hours at 60 to 100 ℃, preferably 5 To 18 hours, more preferably 8 to 14 hours.

또한, 담지체로는 상기한 바와 같이 산점을 거의 가지고 있는 않는 감마 알루미나를 사용하는 것이 바람직하다.As the carrier, it is preferable to use gamma alumina having almost no acid point as described above.

특히, 하기 실시예 또는 비교예 등에는 명시적으로 기재하지는 않았지만, 본 발명에 따른 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 촉매의 제조방법에 있어서, 다양한 종류의 담지 금속에 대해, 수첨처리 촉매상 금속의 함량, (c) 단계의 조건 건조 조건 및 (c) 단계의 소성 조건을 변화시켜, 하기 실험예 1에 따른 수첨처리를 300 회 실시한 후 상기 촉매에 담지된 금속의 유실 여부를 확인하였다.In particular, although not explicitly described in the following Examples, Comparative Examples, etc., in the method for producing a selective hydrogenation catalyst of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compounds according to the present invention, hydrogenation is carried out for various kinds of supported metals. By varying the content of the metal on the treated catalyst, the drying conditions of step (c) and the firing conditions of step (c), it is determined whether or not the metal supported on the catalyst is lost after performing the hydrogenation treatment 300 times according to Experimental Example 1. Confirmed.

그 결과, 다른 종류의 수첨처리 촉매, 형태 및 다른 수치 범위와는 달리, 아래 조건이 모두 만족하였을 때 300 회 수첨처리 실시 후에도 상기 수첨처리 촉매에 담지된 금속의 유실이 전혀 관찰되지 않았다.As a result, unlike other types of hydrotreating catalysts, forms and other numerical ranges, no loss of metal supported on the hydrotreating catalyst was observed even after 300 times of hydrotreating when all of the following conditions were satisfied.

(i) VIB 족 및 VIII 족 금속은 각각 Mo 및 Ni, (ii) Ni 및 Mo의 함량은 상기 수첨처리 촉매 전체 중량에 대하여 각각 2 내지 4 중량% 및 7 내지 12 중량%, (iii) (c) 단계의 건조는 상온에서 4 내지 7 시간 동안 수행한 후, 60 내지 100 ℃에서 8 내지 14 시간 동안 수행, (ⅳ) (c) 단계의 소성은, 상온에서 100 내지 300 ℃ 사이의 제1 열처리 온도까지 8 내지 12 ℃/분으로 승온하는 제1 열처리 단계; 및 상기 제1 열처리 온도에서 400 내지 600 ℃ 사이의 온도까지 1 내지 7 ℃/분으로 승온하는 제2 열처리 단계를 거쳐 수행.(i) Group VIB and Group VIII metals are Mo and Ni, and (ii) the Ni and Mo contents are 2-4 wt% and 7-12 wt%, respectively, based on the total weight of the hydrotreating catalyst, (iii) (c) ) Drying is carried out at room temperature for 4 to 7 hours, then at 60 to 100 ℃ for 8 to 14 hours, (iii) firing of step (c), the first heat treatment between 100 to 300 ℃ at room temperature A first heat treatment step of raising the temperature to 8 to 12 ° C./min; And a second heat treatment step of raising the temperature at 1 to 7 ° C./min from the first heat treatment temperature to a temperature between 400 and 600 ° C.

다만 상기 조건 중 어느 하나라도 충족되지 않는 경우에는 300 회 수첨처리를 실시한 후에 상기 수첨처리 촉매의 유실이 현저하게 나타남을 확인하였다.However, when any of the above conditions were not satisfied, it was confirmed that after the hydrotreating 300 times, the loss of the hydrotreating catalyst appeared remarkably.

본 발명의 또 다른 측면은, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 수첨처리 촉매를 이용한, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법으로서, 반응기 내에서, (1) 상기 수첨처리 촉매를 건조시키는 단계; (2) 반응기 온도를 400 내지 500 ℃로 승온시킨 후, 압력은 400 내지 1500 psig로 조절하고, 수소를 포함하는 가스 흐름하에서 수첨처리 촉매를 황화시키는 단계; (3) 반응기 온도를 120 ℃ 이하로 낮춘 후, 압력은 500 내지 1600 psig로 조절하고, 수소 유량은 30 내지 100 cc/min·g-cat으로 조절하는 단계; (4) 다환 방향족 탄화수소를 0.01 내지 3.3 cc/min·g-cat의 유속으로 흘려주는 단계; 및 (5) 반응기 온도를 350 내지 400 ℃로 승온하여 반응시킨 후, 반응 액체 생성물을 기/액 분리기에서 회수하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법에 관한 것으로, 상기 수첨처리 방법을 통하여 2개, 3개 이상의 벤젠고리를 갖는 다환 방향족 탄화수소들을 일환 방향족 탄화수소로 전환시킬 수 있을 뿐만 아니라, 질소 화합물의 함량을 감소시킬 수 있다.Another aspect of the present invention is a selective hydrogenation method of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compounds using a hydrogenation catalyst prepared by the production method according to the present invention, in a reactor, (1) the hydrogenation treatment Drying the catalyst; (2) after raising the reactor temperature to 400-500 ° C., the pressure was adjusted to 400-1500 psig, and sulfiding the hydrotreating catalyst under a gas stream comprising hydrogen; (3) lowering the reactor temperature below 120 ° C., adjusting the pressure to 500 to 1600 psig, and adjusting the hydrogen flow rate to 30 to 100 cc / min · g-cat; (4) flowing polycyclic aromatic hydrocarbons at a flow rate of 0.01 to 3.3 cc / min · g-cat; And (5) increasing the reactor temperature to 350 to 400 ° C., and then recovering the reaction liquid product in a gas / liquid separator, wherein the polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compound is selected. The present invention relates to a hydrotreating process, and through the hydrotreating process, polycyclic aromatic hydrocarbons having two, three or more benzene rings can be converted into monocyclic aromatic hydrocarbons, and the content of nitrogen compounds can be reduced.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 다환 방향족 탄화수소는 나프탈렌과 메틸-나프탈렌의 함량의 합이 다환 방향족 탄화수소 전체 중량에 대하여 0.05 내지 50 중량%일 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, the sum of the content of naphthalene and methyl-naphthalene may be 0.05 to 50% by weight based on the total weight of the polycyclic aromatic hydrocarbon.

이하에서는 본 발명에 따른 제조예 및 실시예를 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the production examples and embodiments according to the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.

제조예 1: LCO (Light Cycle Oil) 반응물의 준비Preparation Example 1 Preparation of LCO (Light Cycle Oil) Reactant

본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용한 LCO는 하기와 같이 3 가지를 준비하였다.
LCO used in the Examples and Comparative Examples of the present invention was prepared as follows.

(1) LCO 1: LCO 1은 FCC(Fluid Catalytic Cracker) 공정에서 채취한 LCO를 나타내며,
(1) LCO 1: LCO 1 represents LCO taken from a Fluid Catalytic Cracker (FCC) process,

(2) LCO 2: LCO 2는 LCO 1을 증류하여 고비점 유분의 일부를 제거하되 ASTM D-86 기준으로 종비점(End Point)가 340 ℃ 이하가 되도록 하였으며,
(2) LCO 2: LCO 2 was distilled LCO 1 to remove a portion of the high boiling fraction, but the end point (AST) below 340 ℃ according to ASTM D-86,

(3) LCO 3: LCO 3는 LCO 1을 증류하여 고비점 유분의 일부를 제거하되 ASTM D-86 기준으로 종비점(End Point)가 310 ℃ 이하가 되도록 하였다. (3) LCO 3: LCO 3 distilled LCO 1 to remove a portion of the high boiling fraction, but the end point was lower than 310 ℃ based on ASTM D-86.

하기 표 1에 LCO 1 내지 LCO 3의 분석결과를 나타내었는데, LCO 2 및 LCO 3는 LCO 1과 비교하여 총 방향족 함량에는 큰 차이가 없으나 질소 화합물의 함량과 3환 이상의 다환 방향족 함량이 크게 감소한 것을 확인할 수 있다.
Table 1 shows the results of the analysis of LCO 1 to LCO 3, LCO 2 and LCO 3 has no significant difference in the total aromatic content compared to LCO 1, but the nitrogen compound content and the three-ring or more polycyclic aromatic content is significantly reduced You can check it.

LCOLCO LCO 1
(Full range)
LCO 1
(Full range)
LCO 2
(IBP~340℃)
LCO 2
(IBP ~ 340 ℃)
LCO 3
(IBP~300℃)
LCO 3
(IBP ~ 300 ℃)
Yield, wt%Yield, wt% 100100 77.277.2 57.657.6 APIAPI 15.715.7 18.318.3 19.919.9 Density(@15℃)Density (@ 15 ℃) 0.96070.9607 0.94410.9441 0.93410.9341 Sulfur, wt%Sulfur, wt% 0.300.30 0.210.21 0.140.14 Nitrogen, wtppmNitrogen, wtppm 570570 290290 190190 Cetane IndexCetane Index 24.224.2 22.222.2 20.020.0 Aromatics,
wt%
Aromatics,
wt%
MonoMono 19.219.2 22.422.4 27.327.3
DiDi 54.854.8 54.454.4 53.953.9 Tri+Tri + 8.58.5 2.62.6 0.60.6 NonaromaticsNonaromatics 17.517.5 20.620.6 18.218.2 TotalTotal 100100 100100 100100

제조예 2: 촉매의 제조Preparation Example 2 Preparation of Catalyst

본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용한 촉매들의 제조법은 하기에 나타낸 바와 같다.The preparation method of the catalysts used in the Examples and Comparative Examples of the present invention is as shown below.

(1) 촉매 1 : Ni(3)-Mo(8)-S/γ-Al(1) Catalyst 1: Ni (3) -Mo (8) -S / γ-Al 22 OO 33 촉매 제조Catalyst manufacturing

감마-알루미나(γ-Al2O3) 분말에 니켈 전구체를 녹인 수용액과 몰리브데늄 전구체를 녹인 수용액을 함침시켜 니켈 및 몰리브데늄의 함량이 각각 3 중량%, 8 중량%가 되도록 촉매를 제조하였다. 제조에 사용된 니켈 전구체로는 니켈 나이트레이트 헥사하이드레이트(Ni(NO3)2·6H2O, 이하 "NNH")를 사용하였고, 몰리브데늄 전구체로는 암모늄 몰리브데이트 테트라하이드레이트(H24Mo7N6O24·4H2O, 이하 "AMT")를 사용하였다.Gamma-alumina (γ-Al 2 O 3 ) powder was impregnated with an aqueous solution in which the nickel precursor was dissolved and an aqueous solution in which the molybdenum precursor was dissolved, thereby preparing a catalyst such that the nickel and molybdenum contents were 3% by weight and 8% by weight, respectively. It was. Nickel nitrate hexahydrate (Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O, hereinafter “NNH”) was used as the nickel precursor used in the preparation, and ammonium molybdate tetrahydrate (H 24 Mo was used as the molybdenum precursor. a 7 N 6 O 24 · 4H 2 O, or less "AMT") was used.

NNH(0.334 g)와 AMT(0.331 g)를 증류수(2.5 ml)에 녹여 제조한 수용액을 공기 중의 80 ℃에서 밤새 건조된 감마-알루미나(γ-Al2O3) 분말(2.0 g)에 함침시킨 후, 상온에서 5시간 건조하고, 80 ℃에서 밤샘 건조하였다. 그 후, 공기 중에서 분당 10 ℃로 승온하여 150 ℃에서 1 시간 유지시키고, 150 ℃에서 분당 5 ℃로 승온하여 500 ℃에서 3 시간 소성시켰다. An aqueous solution prepared by dissolving NNH (0.334 g) and AMT (0.331 g) in distilled water (2.5 ml) was impregnated with gamma-alumina (γ-Al 2 O 3 ) powder (2.0 g) dried overnight at 80 ° C. in air. Then, the mixture was dried at room temperature for 5 hours and dried overnight at 80 ° C. Then, it heated up at 10 degree-C per minute in air, hold | maintained at 150 degreeC for 1 hour, heated up at 5 degree-C per minute at 150 degreeC, and baked at 500 degreeC for 3 hours.

Ni(3)-Mo(8)-S/γ-Al2O3에서 괄호 안의 숫자는 촉매 전체 중량을 기준으로 Ni과 Mo의 중량%를 나타낸 것이다.
In Ni (3) -Mo (8) -S / γ-Al 2 O 3 , the numbers in parentheses represent the weight percentages of Ni and Mo based on the total weight of the catalyst.

(2) 촉매 2 : CO(3)-Mo(8)-S/γ-Al(2) Catalyst 2: CO (3) -Mo (8) -S / γ-Al 22 OO 33 촉매 제조Catalyst manufacturing

상기 촉매 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하되, 금속 성분으로 니켈 대신 코발트를 사용하였다. 코발트의 전구체로는 Cobalt(II) nitrate hexahydrate(Co(NO3)2 · 6H2O, 이하 "CNH", 0.333 g)을 사용하였고, 몰리브데늄의 전구체로는 AMT(0.331 g)을 사용하였다.
A catalyst was prepared in the same manner as in Catalyst 1, but cobalt was used instead of nickel as a metal component. Cobalt (II) nitrate hexahydrate (Co (NO 3 ) 2 · 6H 2 O, hereinafter “CNH”, 0.333 g) was used as a precursor of cobalt, and AMT (0.331 g) was used as a precursor of molybdenum. .

(3) 촉매 3 : Ni(3.5)-W(24)-S/γ-Al(3) Catalyst 3: Ni (3.5) -W (24) -S / γ-Al 22 OO 33 촉매 제조Catalyst manufacturing

상기 촉매 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하되, 금속 성분으로 몰리브데늄 대신에 텅스텐을 사용하였다. 니켈 전구체로는 니켈 나이트레이트 헥사하이드레이트(Ni(NO3)2·6H2O,이하 "NNH")를 사용하였고, 텅스텐의 전구체로는 암모늄 메타텅스테이트((NH4)6H2W12O40·5H2O)를 사용하였다. 함침된 촉매를 상온에서 5시간 건조하고, 80 ℃에서 추가로 밤샘 건조시킨 후 공기 중에서 분당 2.5 ℃로 승온하여 500 ℃에서 3 시간 소성시켜 제조하였다.
A catalyst was prepared in the same manner as in Catalyst 1, but tungsten was used instead of molybdenum as the metal component. Nickel nitrate hexahydrate (Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O, hereinafter “NNH”) was used as the nickel precursor, and ammonium metatungstate ((NH 4 ) 6 H 2 W 12 O was used as the precursor of tungsten. 40 · 5H 2 O) was used. The impregnated catalyst was dried at room temperature for 5 hours, further dried overnight at 80 ° C., then heated to 2.5 ° C. per minute in air, and calcined at 500 ° C. for 3 hours.

실험예 1: LCO(Light Cycle Oil)의 수첨처리 반응Experimental Example 1: Hydrogenation Reaction of Light Cycle Oil (LCO)

상기 제조예 1로부터 준비된 LCO 1 내지 2를 반응물로 사용하였고, 상기 제조예 2로부터 제조된 촉매들을 하기와 같은 방법으로 건조 및 전처리한 후 수첨처리 반응을 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.LCO 1 to 2 prepared from Preparation Example 1 were used as a reactant, and the catalysts prepared from Preparation Example 2 were dried and pretreated in the following manner, followed by a hydrotreating reaction, and the results are shown in Table 2 below. It was.

본 발명의 원리를 추가적으로 설명하기 위하여 상기 제조예 2로부터 제조된 촉매들을 250 내지 500 μm 크기로 성형하였다. 성형된 촉매 0.90 g을 고정층 흐름 반응기에 채우고, Ni-Mo, Co-Mo 및 Ni-W 담지 촉매들을 아르곤 흐름(30 cc/min) 하의 150 ℃에서 1 시간 동안 건조 후, 압력 460 psi 수소 흐름(100 cc/min)하에서 황화 Feed(10부피%의 디메틸디설파이드(dimethyl disulfide)를 포함한 1:1 몰비의 톨루엔과 1,2,4-트리메틸벤젠 혼합물)를 0.198 cc/min의 유속으로 흘려주며, 2.5 ℃/min 속도로 승온하여 400 ℃에서 2 시간 유지하여 황화처리 하였다.In order to further explain the principle of the present invention, the catalysts prepared from Preparation Example 2 were molded to a size of 250 to 500 μm. 0.90 g of the shaped catalyst was charged to a fixed bed flow reactor and the Ni-Mo, Co-Mo and Ni-W supported catalysts were dried at 150 ° C. under argon flow (30 cc / min) for 1 hour, followed by a pressure of 460 psi hydrogen flow ( Under a flow rate of 0.198 cc / min at a flow rate of 0.198 cc / min under a flow rate of 0.198 cc / min under 100 cc / min) The temperature was raised at a rate of ° C / min and maintained at 400 ° C for 2 hours to sulfide.

촉매의 황화처리 후, 2.5 ℃/min 속도로 120 ℃까지 반응기 온도를 낮춘 후, 압력 882 psig, 수소유량 30 cc/min·g-cat으로 조건을 변경한 뒤 반응물을 0.011 cc/min·g-cat 유속으로 흘려주었다. 상기 반응물로는 LCO 1 내지 LCO 2를 사용하였으며, 수소/LCO 몰비는 30.0이었다. 반응물 유속은 LCO 유량 및 촉매 질량을 기준으로 WHSV(Weight Hourly Space Velocity) = 0.7 h-1에 해당한다. 반응기 온도를 반응온도로 승온하고 정상상태에 도달한 이후 반응 액체생성물을 기/액 분리기의 아래쪽에서 회수하여 액체 생성물의 성분을 GC-FID로 분석 및 GC/MS 분석으로 확인하였다. 촉매의 성능은 하기 수첨처리 반응 생성물 중의 Mono(일환), Di(이환) 및 Tri+(삼환이상) Aromatics (방향족) 함량, 황 화합물 및 질소 화합물의 함량 분석을 통해 확인하였다. 또한 하기 수학식 1에 나타낸 바와 같이 이환, 삼환 이상의 벤젠고리를 갖는 다환 방향족 탄화수소들의 전환율 및 하기 수학식 2에 나타낸 바와 같이 일환 방향족의 선택도를 통해 확인하였다.
After the sulfidation of the catalyst, the reactor temperature was lowered to 120 ° C. at a rate of 2.5 ° C./min, the conditions were changed to a pressure of 882 psig and a hydrogen flow rate of 30 cc / min · g-cat, and the reaction mass was 0.011 cc / min · g- The flow rate was cat. LCO 1 to LCO 2 were used as the reactants, and the hydrogen / LCO molar ratio was 30.0. Reactant flow rate corresponds to Weight Hourly Space Velocity (WHSV) = 0.7 h -1 based on LCO flow rate and catalyst mass. After the reactor temperature was raised to the reaction temperature and the steady state was reached, the reaction liquid product was recovered at the bottom of the gas / liquid separator, and the components of the liquid product were confirmed by GC-FID analysis and GC / MS analysis. The performance of the catalyst was confirmed by analyzing the content of Mono (monocyclic), Di (bicyclic) and Tri + (more than tricyclic) Aromatics (aromatic) content, sulfur compound and nitrogen compound in the following hydrotreating reaction products. In addition, as shown in Equation 1, it was confirmed through the conversion rate of bicyclic, polycyclic aromatic hydrocarbons having three or more benzene rings and the selectivity of monocyclic aromatic as shown in Equation 2 below.

[수학식 1][Equation 1]

Di+ ring 방향족 전환율 (%) = [(반응물에 포함된 Di+ ring 방향족 함량, wt%) - (액체 생성물에 포함된 Di+ ring 방향족 함량, wt%)] / (반응물에 포함된 Di+ ring 방향족 함량, wt%) × 100
Di + ring aromatic conversion (%) = [(Di + ring aromatic content in the reactants, wt%)-(Di + ring aromatic content in the liquid products, wt%)] / (Di + ring aromatic content in the reactants, wt %) × 100

[수학식 2][Equation 2]

Mono-ring 방향족 선택도(%) = (액체 생성물에 포함된 Mono-ring 방향족 함량, wt%)/(액체 생성물 중의 총 방향족 함량, wt%)×100
Mono-ring aromatic selectivity (%) = (mono-ring aromatic content in the liquid product, wt%) / (total aromatic content in the liquid product, wt%) x 100

실시예 1: 촉매 1 상에서 LCO 2의 수첨처리 반응Example 1 Hydrotreating of LCO 2 on Catalyst 1

상기에 제조예 1로부터 준비된 LCO 2를 반응물로 사용하고, 상기 제조예 2로부터 제조된 촉매 1을 이용하여 상기 실험예 1과 같은 방법으로 건조 및 전처리한 후 수첨처리 반응을 수행하였다.
Using the LCO 2 prepared from Preparation Example 1 as a reactant, using the catalyst 1 prepared in Preparation Example 2 was dried and pretreated in the same manner as in Experimental Example 1 and then subjected to a hydrotreating reaction.

실시예 2: 촉매 2 상에서 LCO 2의 수첨처리 반응Example 2: Hydrotreating of LCO 2 over Catalyst 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하되, 상기 제조예 2로부터 제조된 촉매 2를 사용하였다.
The experiment was carried out in the same manner as in Example 1, but using Catalyst 2 prepared from Preparation Example 2.

실시예 3: 촉매 3 상에서 LCO 2의 수첨처리 반응Example 3: Hydrotreating of LCO 2 over Catalyst 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하되, 상기 제조예 2로부터 제조된 촉매 3을 사용하였다.
The experiment was carried out in the same manner as in Example 1, except that Catalyst 3 prepared from Preparation Example 2 was used.

비교예 1: 촉매 1 상에서 LCO 1의 수첨처리 반응Comparative Example 1: Hydrotreating of LCO 1 on Catalyst 1

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하되, 상기 제조예 1로부터 준비된 LCO 1을 반응물로 사용하고, 상기 제조예 2로부터 제조된 촉매 1을 사용하였다.
The experiment was conducted in the same manner as in Example 1, except that LCO 1 prepared from Preparation Example 1 was used as a reactant, and Catalyst 1 prepared from Preparation Example 2 was used.

비교예 2: 촉매 2 상에서 LCO 1의 수첨처리 반응Comparative Example 2: Hydrotreating of LCO 1 on Catalyst 2

상기 비교예 2와 동일한 방법으로 실험을 진행하되, 상기 제조예 2로부터 제조된 촉매 2를 사용하였다.
The experiment was conducted in the same manner as in Comparative Example 2, but Catalyst 2 prepared from Preparation Example 2 was used.

비교예 3: 촉매 3 상에서 LCO 1의 수첨처리 반응Comparative Example 3: Hydrotreating of LCO 1 on Catalyst 3

상기 비교예 2와 동일한 방법으로 실험을 진행하되, 상기 제조예 2로부터 제조된 촉매 3을 사용하였다.
The experiment was conducted in the same manner as in Comparative Example 2, but Catalyst 3 prepared from Preparation Example 2 was used.

온도
(℃)
Temperature
(℃)
Aromatics, wt%Aromatics, wt% Di+ 전환율, %Di + conversion rate,% 황 화합물 (wtppm)Sulfur compound (wtppm) 질소 화합물 (wtppm)Nitrogen Compound (wtppm)
MonoMono DiDi Tri+Tri + 실시예 1Example 1 350350 79.479.4 3.43.4 -- 94.094.0 2020 33 375375 76.376.3 2.42.4 -- 95.895.8 1212 1One 실시예 2Example 2 350350 79.179.1 5.05.0 -- 91.291.2 4949 22 375375 77.477.4 4.64.6 -- 91.991.9 2222 22 실시예 3Example 3 350350 75.475.4 3.03.0 -- 94.794.7 1212 33 375375 69.469.4 2.32.3 -- 96.096.0 33 44 비교예 1Comparative Example 1 350350 80.580.5 7.57.5 0.50.5 87.487.4 8787 3636 375375 77.977.9 6.66.6 0.50.5 88.888.8 1111 1313 비교예 2Comparative Example 2 350350 75.775.7 12.612.6 1.01.0 78.578.5 428428 143143 375375 78.378.3 9.69.6 0.70.7 83.783.7 5656 5959 비교예 3Comparative Example 3 350350 80.180.1 7.67.6 0.50.5 87.287.2 244244 6868 375375 78.878.8 6.06.0 0.40.4 89.989.9 5353 2525

상기 표 2에 LCO 수첨 반응 결과를 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예(실시예 1 내지 3)에 따른 LCO HDT(Hydrotreating) 분석 결과를 비교예(비교예 1 내지 3)에 따른 분석 결과와 비교해 보았을 때, Mono-ring 방향족의 양은 크게 차이가 나타나지 않았지만 Di, Tri+ ring을 갖는 다환 방향족 탄화수소들의 전환율이 실시예에서 더 높게 나타났으며, 황 및 질소 화합물의 함량 또한 낮게 나타났다. 특히 실시예 1 내지 3에 따른 결과에 의하면 Di+ ring 방향족 전환율이 높은 조건에서 생성물 중의 질소 화합물 함량이 5 ppm 미만으로 매우 낮게 나타났으며(도 2 참조), 실시예 3에 따른 결과에서 Mono-ring 방향족 함량과 선택도가 조금 낮게 나타났다(도 3 참조). LCO 1을 반응물로 사용한 비교예 1 내지 3에서는 생성물 중의 질소 화합물의 함량이 수십 ppm 이상으로 높고 Mono-ring 방향족 선택도 또한 낮게 나타나 불리한 것으로 판단된다(도 3 참조).As shown in the LCO hydrogenation reaction results in Table 2, LCO HDT (Hydrotreating) analysis results according to Examples (Examples 1 to 3) of the present invention is compared with the analysis results according to Comparative Examples (Comparative Examples 1 to 3) When viewed, the amount of mono-ring aromatics was not significantly different, but the conversion of polycyclic aromatic hydrocarbons having Di and Tri + rings was higher in Examples, and the content of sulfur and nitrogen compounds was also lower. In particular, according to the results according to Examples 1 to 3, the nitrogen compound content in the product was very low at less than 5 ppm under conditions of high Di + ring aromatic conversion (see FIG. 2). The aromatic content and selectivity were slightly lower (see Figure 3). In Comparative Examples 1 to 3 using LCO 1 as a reactant, the content of the nitrogen compound in the product was several tens of ppm or more and the mono-ring aromatic selectivity was also low, which is considered to be disadvantageous (see FIG. 3).

따라서 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 탄화수소로부터 BTX를 포함하는 경방향족 탄화수소를 고수율로 얻기 위해서는 수첨처리 공정에서 높은 질소 화합물 제거 효율과 다환 방향족 화합물의 일환 방향족 화합물로의 선택적 수소화 반응이 요구된다. 이를 위해 질소 화합물의 함량이 높은 LCO에 포함된, 탈질 반응성이 낮은 고비점 질소화합물 및 과도한 수소소비를 요구하는 삼환 이상의 고비점 방향족 성분을 수첨처리 반응 전에 미리 제거해 주는 방안이 매우 효과적임을 확인할 수 있다.Therefore, in order to obtain a high yield of light aromatic hydrocarbons including BTX from polycyclic aromatic hydrocarbons having a high nitrogen compound content, high nitrogen compound removal efficiency and selective hydrogenation of polycyclic aromatic compounds to monocyclic aromatic compounds are required in the hydrotreating process. For this purpose, it can be confirmed that a method of removing the high boiling point nitrogen compound having low denitrification reactivity and the high boiling point aromatic component which requires excessive hydrogen consumption in the LCO having a high nitrogen compound prior to the hydrotreating reaction is very effective. .

Claims (13)

질소 화합물의 함량이 0.01 내지 0.12 중량% 인 다환 방향족 화합물을 포함하는 LCO(Light Cycle Oil)에서 고비점 유분의 일부를 물리적으로 제거하는 전처리 단계; 및 상기 전처리 된 다환 방향족 화합물을 수첨처리 촉매상에서 수첨처리하는 단계;를 포함하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법으로서,
상기 전처리 단계는 연속 증류공정이고,
상기 전처리 된 다환 방향족 화합물의 종비점이 360 ℃ 미만인 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법.
A pretreatment step of physically removing a portion of the high boiling fraction from a light cycle oil (LCO) including a polycyclic aromatic compound having a nitrogen compound content of 0.01 to 0.12 wt%; And a step of hydrotreating the pretreated polycyclic aromatic compound on a hydrogenation catalyst, the selective hydrogenation method of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compound,
The pretreatment step is a continuous distillation process,
Selective hydrogenation method of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compound, characterized in that the longitudinal boiling point of the pre-treated polycyclic aromatic compound is less than 360 ℃.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 수첨처리 촉매는 (ⅰ) 금속 산화물계 담지체, 및 (ⅱ) 상기 담지체에 담지되어 있는 VIB 족 및 VIII 족 금속 포함하는 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법.
The method of claim 1,
The hydrogenation catalyst comprises (i) a metal oxide-based support, and (ii) a group VIB and group VIII metal supported on the support, wherein the hydrogenation catalyst selectively hydrogenates polycyclic aromatic compounds having a high content of nitrogen compounds. Treatment method.
제4항에 있어서,
상기 VIB 족 금속 및 VIII 족 금속의 함량은 상기 수첨처리 촉매의 전체 중량에 대하여 각각 5 내지 25 중량% 및 2 내지 6 중량% 인 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법.
The method of claim 4, wherein
The selective hydrogenation of the polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compound, characterized in that the content of the Group VIB metal and Group VIII metal is 5 to 25% by weight and 2 to 6% by weight relative to the total weight of the hydrotreating catalyst, respectively. Treatment method.
제4항에 있어서,
상기 VIB 족 금속은 Mo 및 W 중에서 선택되는 1종 이상이고;
상기 VIII 족 금속은 Ni 및 Co 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법.
The method of claim 4, wherein
The Group VIB metal is at least one selected from Mo and W;
The group VIII metal is one or more selected from Ni and Co, characterized in that the selective hydrogenation method of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compounds.
제4항에 있어서,
상기 VIB 족 금속 및 VIII 족 금속은 황화물 형태인 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법.
The method of claim 4, wherein
The group VIB metal and group VIII metal is sulfide form, characterized in that the selective hydrogenation method of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compounds.
제4항에 있어서,
상기 금속 산화물계 담지체는 감마 알루미나인 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법.
The method of claim 4, wherein
The metal oxide-based support is gamma alumina, characterized in that the selective hydrogenation method of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compounds.
제1항에 있어서,
상기 전처리 단계는 연속 증류공정이고;
상기 전처리 된 다환 방향족 화합물의 종비점이 360 ℃ 미만이며;
상기 다환 방향족 화합물은 질소 화합물의 함량이 0.01 내지 0.12 중량%이며;
상기 수첨처리 촉매는 (ⅰ) 감마 알루미나, 및 (ⅱ) 상기 감마 알루미나에 담지되어 있는 Ni 및 Mo을 포함하며;
상기 Ni 및 Mo의 함량은 상기 수첨처리 촉매 전체 중량에 대하여 각각 2 내지 4 중량% 및 7 내지 12 중량%이며;
상기 Ni 및 Mo은 황화물 형태인 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법.
The method of claim 1,
The pretreatment step is a continuous distillation process;
The boiling point of the pretreated polycyclic aromatic compound is less than 360 ° C .;
The polycyclic aromatic compound has a nitrogen compound in an amount of 0.01 to 0.12 wt%;
The hydrotreating catalyst comprises (i) gamma alumina and (ii) Ni and Mo supported on the gamma alumina;
The content of Ni and Mo is 2 to 4% by weight and 7 to 12% by weight relative to the total weight of the hydrotreating catalyst;
The Ni and Mo is a sulfide form, characterized in that the selective hydrogenation method of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compounds.
(a) VIB 족 및 VIII 족 금속전구체를 증류수에 녹여 금속전구체 수용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 얻은 금속전구체 수용액을 감마 알루미나에 함침시키는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계에서 감마 알루미나를 건조시킨 후, 산소가 흐르는 오븐에서 소성시켜 VIB 족 및 VIII 족 금속을 함께 포함하는 수첨처리 촉매를 수득하는 단계;를 포함하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 촉매의 제조방법으로서,
상기 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리는
질소 화합물의 함량이 0.01 내지 0.12 중량% 인 다환 방향족 화합물을 포함하는 LCO(Light Cycle Oil)에서 고비점 유분의 일부를 물리적으로 제거하는 전처리 단계; 및 상기 전처리 된 다환 방향족 화합물을 수첨처리 촉매상에서 수첨처리하는 단계;를 포함하고,
상기 전처리 단계는 연속 증류공정이며,
상기 전처리 된 다환 방향족 화합물의 종비점이 360 ℃ 미만인 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 촉매의 제조방법.
(a) dissolving Group VIB and Group VIII metal precursors in distilled water to prepare a metal precursor solution;
(b) impregnating the aqueous metal precursor solution obtained in step (a) into gamma alumina; And
(c) drying the gamma alumina in step (b) and calcining in an oven in which oxygen flows to obtain a hydrotreating catalyst comprising a Group VIB and Group VIII metal together; As a method for producing a selective hydrogenation catalyst of high polycyclic aromatic compounds,
Selective hydrogenation of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compounds
A pretreatment step of physically removing a portion of the high boiling fraction from a light cycle oil (LCO) including a polycyclic aromatic compound having a nitrogen compound content of 0.01 to 0.12 wt%; And hydrotreating the pretreated polycyclic aromatic compound on a hydrotreating catalyst.
The pretreatment step is a continuous distillation process,
Method for producing a selective hydrogenation catalyst of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compound, characterized in that the end point of the pre-treated polycyclic aromatic compound is less than 360 ℃.
제10항에 있어서,
상기 VIB 족 및 VIII 족 금속은 각각 Mo 및 Ni이고;
상기 Ni 및 Mo의 함량은 상기 수첨처리 촉매 전체 중량에 대하여 각각 2 내지 4 중량% 및 7 내지 12 중량%이며;
상기 (c) 단계의 건조는 상온에서 4 내지 7 시간 동안 수행한 후, 60 내지 100 ℃에서 8 내지 14 시간 동안 수행되며;
상기 (c) 단계의 소성은, 상온에서 100 내지 300 ℃ 사이의 제1 열처리 온도까지 8 내지 12 ℃/분으로 승온하는 제1 열처리 단계; 및 상기 제1 열처리 온도에서 400 내지 600 ℃ 사이의 온도까지 1 내지 7 ℃/분으로 승온하는 제2 열처리 단계를 거쳐 수행되는 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 촉매의 제조방법.
The method of claim 10,
The Group VIB and Group VIII metals are Mo and Ni, respectively;
The content of Ni and Mo is 2 to 4% by weight and 7 to 12% by weight relative to the total weight of the hydrotreating catalyst;
The drying of step (c) is performed at room temperature for 4 to 7 hours, and then at 60 to 100 ° C. for 8 to 14 hours;
The firing of the step (c) may include a first heat treatment step of heating up at a temperature of 8 to 12 ° C./min from room temperature to a first heat treatment temperature between 100 to 300 ° C .; And a second heat treatment step of raising the temperature at 1 to 7 ° C./min from the first heat treatment temperature to a temperature between 400 and 600 ° C., wherein the selective hydrogenation of the polycyclic aromatic compound having a high nitrogen compound content is performed. Method for preparing a catalyst.
제1항에 있어서,
상기 전처리 된 다환 방향족 화합물을 수첨처리 촉매상에서 수첨처리하는 단계는, 반응기 내에서,
(1) 상기 수첨처리 촉매를 건조시키는 단계;
(2) 반응기 온도를 400 내지 500 ℃로 승온시킨 후, 압력은 400 내지 1500 psig로 조절하고, 수소를 포함하는 가스 흐름하에서 수첨처리 촉매를 황화시키는 단계;
(3) 반응기 온도를 120 ℃ 이하로 낮춘 후, 압력은 500 내지 1600 psig로 조절하고, 수소 유량은 30 내지 100 cc/min·g-cat으로 조절하는 단계;
(4) 상기 전처리 된 다환 방향족 화합물을 0.01 내지 3.3 cc/min·g-cat의 유속으로 흘려주는 단계; 및
(5) 반응기 온도를 350 내지 400 ℃로 승온하여 반응시킨 후, 반응 액체 생성물을 기/액 분리기에서 회수하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법.
The method of claim 1,
Hydrotreating the pretreated polycyclic aromatic compound on a hydrogenation catalyst, in the reactor,
(1) drying the hydrotreating catalyst;
(2) after raising the reactor temperature to 400-500 ° C., the pressure was adjusted to 400-1500 psig, and sulfiding the hydrotreating catalyst under a gas stream comprising hydrogen;
(3) lowering the reactor temperature below 120 ° C., adjusting the pressure to 500 to 1600 psig, and adjusting the hydrogen flow rate to 30 to 100 cc / min · g-cat;
(4) flowing the pretreated polycyclic aromatic compound at a flow rate of 0.01 to 3.3 cc / min g-cat; And
(5) increasing the reactor temperature to 350 to 400 ° C., and then recovering the reaction liquid product in a gas / liquid separator; selective hydrogenation of the polycyclic aromatic compound having a high nitrogen compound content Treatment method.
제12항에 있어서,
상기 다환 방향족 탄화수소는 나프탈렌과 메틸-나프탈렌의 함량의 합이 다환 방향족 탄화수소 전체 중량에 대하여 0.05 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는, 질소 화합물의 함량이 높은 다환 방향족 화합물의 선택적 수첨처리 방법.
The method of claim 12,
The polycyclic aromatic hydrocarbon has a sum of the content of naphthalene and methyl-naphthalene is 0.05 to 50% by weight relative to the total weight of the polycyclic aromatic hydrocarbon, the selective hydrogenation method of a polycyclic aromatic compound having a high content of nitrogen compounds.
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