JPH04226191A - ディーゼル沸点範囲炭化水素の芳香族炭化水素飽和方法 - Google Patents

ディーゼル沸点範囲炭化水素の芳香族炭化水素飽和方法

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JPH04226191A
JPH04226191A JP3181615A JP18161591A JPH04226191A JP H04226191 A JPH04226191 A JP H04226191A JP 3181615 A JP3181615 A JP 3181615A JP 18161591 A JP18161591 A JP 18161591A JP H04226191 A JPH04226191 A JP H04226191A
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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】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はディーゼル沸点範囲炭化
水素供給原料中の芳香族炭化水素を飽和させるための水
素処理方法に関する。 【0002】 【従来の技術】ディーゼル燃料の芳香族炭化水素含有量
および硫黄含有量を減らす環境面の規制が現在要求され
ている。芳香族炭化水素および硫黄の含有量が減少する
と、ディーゼル燃料の燃焼から生ずる粒子と二酸化硫黄
の放出が少なくなる。あいにく、水添脱硫を最も効果的
にする水素処理触媒は芳香族炭化水素の飽和について最
も効果的にはならず、またその逆も同じになる。水添脱
硫と芳香族炭化水素の飽和とを組み合わせるための個々
の触媒を越えて、費用並びに活性の両方の点で利益を提
供する、Coおよび/またはNi−W/アルミナ触媒の
上に“積み重ねられた”Ni−W/アルミナ触媒からな
る、“積み重ねられた(stacked)”触媒床また
は多重触媒床の水素処理系が開発されてきた。 【0003】 【課題を解決するための手段】本発明は、実質的にすべ
ての成分が93ないし482℃の範囲で沸騰する、芳香
族炭化水素および硫黄を担持している炭化水素供給原料
中の芳香族炭化水素および硫黄担持炭化水素を相伴って
水素添加する方法において、 (a)添加された水素の存在下、315ないし399℃
の温度および40ないし168バールの圧力において前
記供給原料を、アルミナ支持体上に担持されたニッケル
、タングステンおよび随意の燐からなる水素処理触媒を
含む第一の触媒床と接触させ、そして(b)水素および
供給原料を変性(modification)させずに
、第一の触媒床から第二の触媒床に通して、そこで31
5ないし399℃の温度および40ないし168バール
の圧力において、アルミナ支持体上に担持されたコバル
トおよび/またはニッケル、モリブデンおよび随意の燐
からなる水素処理触媒と接触させることを特徴とする前
記水素添加方法からなる。 【0004】本発明は0.01ないし2重量%の硫黄を
含む供給原料を水素処理するのに特に適している。硫黄
が不足している供給原料に対しては、0.01〜2重量
%の硫黄含有量を提供するために、この供給原料に硫黄
含有化合物を添加してもよい。本発明の二重触媒床によ
る方法は、この二重触媒床系で使用されている触媒の一
方のみを用いる方法よりも低い水素分圧において、より
優れた芳香族炭化水素の飽和を提供する。 【0005】本発明は、添加された水素の存在下、水素
処理条件、すなわちかなりの量の芳香族炭化水素が飽和
され、かつかなりの量の硫黄が供給原料から除去される
ような温度および圧力の条件並びに添加水素の量におい
て、供給原料を二床触媒系と接触させることによってデ
ィーゼル沸点範囲の炭化水素供給原料の硫黄および芳香
族炭化水素の含有量を減少させる方法に関する。窒素含
有不純物が存在するときには、これもかなり減少する。 【0006】使用されるべき供給原料は、実質的にすべ
て、すなわち成分のうちの90重量%を越える部分が9
3ないし482℃、好ましくは121ないし427℃、
より好ましくは149ないし399℃で沸騰し、かつ好
適には有機硫黄化合物として存在する硫黄を0.01な
いし2重量%、好ましくは0.05ないし1.5重量%
含有するディーゼル沸点範囲の炭化水素供給原料である
。硫黄含有量が極めて低いか、または極めて高い供給原
料は一般に本発明方法で処理するのに適していない。 非常に高い硫黄含有量を有する供給原料は、本発明方法
によって処理される前にその硫黄含有量を0.01〜2
重量%、好ましくは0.05〜1.5重量%まで減らす
ために、別の水添脱硫方法を施すことができる。非常に
低い硫黄含有量を有する供給原料は、適当な量の硫黄含
有化合物を添加することによって0.01〜2重量%、
好ましくは0.05〜1.5重量%の硫黄含有量に調整
することができる。好適な化合物は、例えば、メルカプ
タン、特にアルキルメルカプタン;硫化物および二硫化
物、例えば二硫化炭素、硫化ジメチル、二硫化メチル等
;メチルチオフェン、ベンゾチオフェン等のようなチオ
フェン化合物、および一般式R−S(n) −R′で表
される多硫化物を包含している。供給原料の硫黄含有量
を調整するために使用できるその他の無数の硫黄含有材
料が存在する。米国特許第3,666,684号は幾つ
かの好適な硫黄含有化合物を列挙している。 【0007】本発明方法は2つの触媒床を連続して使用
する。第一の触媒床はアルミナ支持体上に担持されたニ
ッケル、タングステンおよび随意の燐からなる水素処理
触媒で作られており、そして第二の触媒床はアルミナ支
持体上に担持されたコバルト、ニッケルおよびそれらの
混合物から選ばれる水素処理金属成分、モリブデンおよ
び随意の燐からなる水素処理触媒で作られている。本明
細書中で使用されている“第一”という用語は供給原料
が接触する最初の床を指しており、そして“第二”とい
う用語は供給原料が第一の床を通過した後、次に接触す
る床を指している。これらの2つの触媒床は2個または
それ以上の反応器を通じて分配されていてもよく、ある
いは、好ましい実施態様においては、それらは1個の反
応器の中に含有される。一般に、本発明方法において使
用される反応器は細流相(trickle  phas
e)運転法において使用され、すなわち供給原料および
水素が反応器の頂部に装入され、そして供給原料は主と
して重力の影響下に触媒床を通って下方へ少しずつ流れ
落ちる。1個の反応器が使用されようとも、あるいは2
個以上の反応器が使用されようとも、添加された水素を
伴った供給原料は第一の触媒床へ装入され、そしてそれ
が第一の触媒床を出るとき、供給原料は変性されること
なく直接第二の触媒床を通る。“変性されることなく”
とは、2つの触媒床の間を通る流れから炭化水素の側流
を取り出したり、あるいはその流れに炭化水素の側流を
加えたりしないことを意味している。温度制御を維持す
るために、1つよりも多い場所で反応器に水素を加える
ことができる。1つの反応器に両方の触媒床が含まれて
いるとき、第一の床はまた“頂部(トップ)”床ともい
う。 【0008】第一の触媒床対第二の触媒床の容量比は主
として原価効率の分析と、処理すべき供給原料の硫黄含
有量によって決まる。値段の高いタングステンを含む第
一の触媒床の費用は値段の安いモリブデンを含む第二の
触媒床の費用の約2倍ないし3倍に相当する。最適の容
量比は個々の供給原料の硫黄含有量によって左右され、
そして触媒全体の最小限の費用と芳香族炭化水素の最大
限の飽和を提供するように最適化される。一般に第一の
触媒床対第二の触媒床の容量比は1:4ないし4:1、
より好ましくは1:3ないし3:1、そして最も好まし
くは1:2ないし2:1の範囲にある。 【0009】第一の床において使用される触媒は、好ま
しくはガンマアルミナからなる多孔質アルミナ支持体上
に担持されたニッケル、タングステンおよび0〜5重量
%の燐(元素として測定)からなる。それは、触媒全体
の重量当り、1ないし5重量%、好ましくは2ないし4
重量%のニッケル(金属として測定);15ないし35
重量%、好ましくは20ないし30重量%のタングステ
ン(金属として測定)および、存在するときには、好ま
しくは1ないし5重量%、より好ましくは2ないし4重
量%の燐(元素として測定)を含んでいる。それはB.
E.T.法(ブルナウア(Brunauer)等,アメ
リカ化学協会誌(J.Am.Chem.Soc.),6
0,309〜16(1938))によって測定された、
100m2 /gよりも大きい表面積および0.2ない
し0.6cc/g、好ましくは0.3ないし0.5cc
/gの水細孔容積(water  pore  vol
ume)を有する。 【0010】第二の床において使用される触媒は、好ま
しくはガンマアルミナからなる多孔質アルミナ支持体上
に担持された、コバルト、ニッケルおよびそれらの混合
物から選ばれる水素添加金属成分、モリブデンおよび0
〜5重量%の燐(元素として測定)からなる。それは、
触媒全体の重量当り、1ないし5重量%、好ましくは2
ないし4重量%の水素添加金属成分(金属として測定)
;8ないし20重量%、好ましくは12ないし16重量
%のモリブデン(金属として測定)および、存在すると
きには、好ましくは1ないし5重量%、より好ましくは
2ないし4重量%の燐(元素として測定)を含んでいる
。それはB.E.T.法(ブルナウア(Brunaue
r)等,アメリカ化学協会誌(J.Am.Chem.S
oc.),60,309〜16(1938))によって
測定された、120m2 /gよりも大きい表面積およ
び0.2ないし0.6cc/g、好ましくは0.3ない
し0.5cc/gの水細孔容積を有する。コバルトおよ
びニッケルがモリブデン含有水素処理触媒において実質
的に等価であることは当該技術において公知である。 【0011】本発明方法の両方の床において使用される
触媒は炭化水素の水素処理技術において公知の触媒であ
る。これらの触媒は先行技術において記載されているよ
うな従来法によって製造される。例えば、コバルト、ニ
ッケル、タングステンまたはモリブデンおよび燐の化合
物を含有する溶液で多孔質アルミナのペレットを含浸さ
せ、ついでこのペレットを乾燥し、そして昇温下でか焼
することができる。別法として、1種または2種以上の
成分をすり混ぜ(mulling)によってアルミナ粉
末中に混合し、すり混ぜられた粉末をペレットに成形し
、そして昇温下でか焼することができる。含浸とすり混
ぜの組み合わせを使用できる。その他の好適な方法は先
行技術の中に見出すことができる。触媒製造技術の限定
されない例を米国特許第4,530,911号および第
4,520,128号に見出すことができる。触媒は典
型的には様々な寸法および形状に成形される。それらは
好適には、小片、かたまり(chunk)、断片、ペレ
ット、リング、球、車の車輪状、およびバイローブ(b
ilobe)、トリローブ(trilobe)およびテ
トラローブ(tetralobe)のようなポリローブ
(polylobe)に形造ることができる。 【0012】上記の2種の触媒は使用に先立って通常予
備硫化される。典型的には、触媒はH2 S/H2 雰
囲気中昇温下に加熱することによって予備硫化される。 例えば、好適な予備硫化計画は硫化水素/水素雰囲気(
5容量%H2 S/95容量%H2 )中371℃にお
いて触媒を約2時間加熱することからなる。その他の方
法もまた予備硫化に適していて、それは一般に水素およ
び硫黄含有材料の存在下触媒を高められた温度(例えば
204〜399℃)まで加熱することからなる。 【0013】本発明の水素添加プロセスは39バールよ
りも高い圧力の下に315ないし399℃、好ましくは
327ないし399℃の温度において遂行される。全圧
は典型的には41ないし169バールの範囲にある。水
素分圧は典型的には35ないし149バールの範囲にあ
る。水素供給割合は典型的には178ないし891容量
/容量の範囲にある。供給原料速度は典型的には0.1
ないし5、好ましくは0.2ないし3の範囲の液時空間
速度(“LHSV”)を有する。 【0014】 【実施例】本発明を以下の実施例によって説明するが、
これらの実施例は本発明を例証する目的で提供されるも
ので、本発明を限定する意味にとるべきでない。本発明
を例証するために使用した触媒を下記の表1に示す。 【0015】 【表1】                          
 表1:水素添加触媒               
                         
                         
                         
              触媒A        
        触媒B        金属,重量%
                         
                         
      Ni                 
           2.99          
    2.58      W          
                  25.81  
            −0−        Mo
                         
   −0−              14.12
      P                  
            2.60         
     2.93      支持体       
               ガンマアルミナ   
     ガンマアルミナ    表面積,m2 /g
                133      
          164        水細孔容
積,ml/g            0.39   
           0.44   【0016】本発明を例証するために使用した供給原料
を下記の表2に列挙する。 【0017】 【表2】                          
 表2:供給原料の特性  物理的特性       
                         
                         
 密度,15℃                  
            0.8925       
         API             
                     27.0
4                    屈折率,
20℃                      
      1.4947             
   流動点                   
             −15℃        
                引火点      
                         
   91℃                   
     セタン指数(ASTM  976−80) 
   38.6                  
                         
                         
                         
 元素含有量                   
                         
              水素         
                         
  12.0重量%                
炭素                       
             87.7重量%     
           酸素            
                      520
ppm                    窒素
                         
         148ppm          
          硫黄             
                     400p
pm                    芳香族
炭化水素含有量 FIA(ASTM  1319−84)      5
9.8容量%  沸点分布       ASTM  D−86         
         ASTM  D−2887    
   初留点                200℃  
      初留点                
173℃     5.0容量%        223      
      5.0重量%        209  
   10.0              242    
      10.0              2
28     20.0              254    
      20.0              2
50     30.0              266    
      30.0              2
67     40.0              277    
      40.0              2
84     50.0              288    
      50.0              3
00     60.0              300    
      60.0              3
14     70.0              312    
      70.0              3
29     80.0              325    
      80.0              3
45     90.0              344    
      90.0              3
67     終留点                364   
       終留点(99.5%)  416   
  【0018】本発明を例証するとともに、比較試験を実
施するために、表2に示した供給原料を水素処理する垂
直のマイクロリアクタを使用した。表1に示した触媒を
使用して触媒の3種の形態、すなわちa)60/80メ
ッシュの炭化珪素小片40ccで希釈した40ccの触
媒A,b)60/80メッシュの炭化珪素小片40cc
で希釈した40ccの触媒Bおよびc)60/80メッ
シュの炭化珪素小片20ccで希釈した20ccの触媒
Bの上に置かれた、60/80メッシュの炭化珪素小片
20ccで希釈した20ccの触媒Aを試験した。触媒
を約371℃に加熱し、そして約60リットル/時の速
さで流れる95容量%水素−5容量%硫化水素雰囲気中
に、そのような温度で約2時間保持することによって、
触媒を反応器中で予備硫化させた。 【0019】触媒を予備硫化させた後、ベンゾチオフェ
ンの添加によって硫黄含有量を1600ppmに調整し
た表2の供給原料を、約316℃、約102バールの系
圧力および約1hr−1の液容量時空間速度において、
触媒床上を約48時間にわたり通すことによって、触媒
床を安定化させた。水素ガスは1回通過を基にして約5
35容量/容量の割合で供給した。反応器の温度を徐々
に約332℃まで上昇させて安定化させた。この期間中
、抜取試料を毎日採取して、屈折率(“RI”)につい
て分析した。触媒は生成物のRIがいったん安定になる
と、安定化されたものとみなされた。 【0020】この調査の経過中、適当な量のベンゾチオ
フェンを添加することによって供給原料の硫黄含有量を
調整し、そして反応器の温度、系圧力、LHSV、およ
び水素ガス割合を表3、表4および表5に示される条件
に調整した。生成物の液体試料をそれぞれのプロセス状
態において採取し、そしてS,Nおよび芳香族炭化水素
について(蛍光指示薬吸着法(“FIA”);ASTM
  D−1319−84により)分析した。これらの結
果は表3、表4および表5に示される。 【0021】 【表3】 【0022】 【表4】 【0023】 【表5】 【0024】上記のデータから、本発明は高い硫黄含有
量において触媒Aの上で、そして低い硫黄含有量におい
て触媒Bの上で、高められた芳香族炭化水素の飽和を提
供する。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  実質的にすべての成分が93ないし4
    82℃の範囲で沸騰する、芳香族炭化水素および硫黄を
    担持している炭化水素供給原料中の芳香族炭化水素およ
    び硫黄担持炭化水素を相伴って水素添加する方法におい
    て、 (a)添加された水素の存在下、315ないし399℃
    の温度および40ないし168バールの圧力において前
    記供給原料を、アルミナ支持体上に担持されたニッケル
    およびタングステンからなる水素処理触媒を含む第一の
    触媒床と接触させ、そして (b)水素および供給原料を変性させずに、第一の触媒
    床から第二の触媒床に通して、そこで315ないし39
    9℃の温度および40ないし168バールの圧力におい
    て、アルミナ支持体上に担持されたコバルト、ニッケル
    およびそれらの混合物から選ばれる水素添加金属成分お
    よびモリブデンからなる水素処理触媒と接触させること
    、を特徴とする前記水素添加方法。
  2. 【請求項2】  第一の触媒床における触媒のための支
    持体が100m2 /gよりも大きい表面積および0.
    2ないし0.6cc/gの範囲の水細孔容積を有し、そ
    して第二の触媒床における触媒のための支持体が120
    m2 /gよりも大きい表面積および0.2ないし0.
    6cc/gの範囲の水細孔容積を有する請求項1の方法
  3. 【請求項3】  第一の触媒床の触媒において、ニッケ
    ル含有量が、金属として測定して、触媒全体の1ないし
    5重量%の範囲にあり、そしてタングステン含有量が、
    金属として測定して、触媒全体の15ないし35重量%
    の範囲にあり、また第二の触媒床の触媒において、水素
    添加金属成分含有量が、金属として測定して、触媒全体
    の1ないし5重量%の範囲にあり、そしてモリブデン含
    有量が、金属として測定して、触媒全体の8ないし20
    重量%の範囲にある請求項1または2の方法。
  4. 【請求項4】  供給原料の硫黄含有量が0.01ない
    し2重量%の範囲にある請求項1〜3のいずれか1つの
    方法。
  5. 【請求項5】  供給原料の硫黄含有量が0.05ない
    し1.5重量%の範囲にある請求項4の方法。
  6. 【請求項6】  第一の触媒床の触媒において、ニッケ
    ル含有量が、金属として測定して、触媒全体の2ないし
    4重量%の範囲にあり、そしてタングステン含有量が、
    金属として測定して、触媒全体の20ないし30重量%
    の範囲にあり、また第二の触媒床の触媒において、水素
    添加金属成分含有量が、金属として測定して、触媒全体
    の2ないし4重量%の範囲にあり、そしてモリブデン含
    有量が、金属として測定して、触媒全体の12ないし1
    6重量%の範囲にある請求項3〜5のいずれか1つの方
    法。
  7. 【請求項7】  供給原料の水素添加が35ないし14
    9バールにわたる水素分圧において起こり、供給原料が
    0.1ないし5hr−1にわたる液時空間速度において
    供給され、そして添加される水素が178ないし891
    容量/容量にわたる装入割合で供給される請求項1〜6
    のいずれか1つの方法。
  8. 【請求項8】  第一の触媒床の触媒、第二の触媒床の
    触媒および第一および第二の両方の触媒床の触媒から選
    ばれる触媒が付加的に燐を含む請求項1〜7のいずれか
    1つの方法。
  9. 【請求項9】  第一の床の触媒において、ニッケル含
    有量が、金属として測定して、触媒全体の1ないし5重
    量%の範囲にあり;タングステン含有量が、金属として
    測定して、触媒全体の15ないし35重量%の範囲にあ
    り;そして燐含有量が、元素として測定して、触媒全体
    の1ないし5重量%の範囲にあり、また第二の床の触媒
    において、水素添加金属成分含有量が、金属として測定
    して、触媒全体の1ないし5重量%の範囲にあり;モリ
    ブデン含有量が、金属として測定して、触媒全体の8な
    いし20重量%の範囲にあり、そして燐含有量が、元素
    として測定して、触媒全体の1ないし5重量%の範囲に
    ある請求項8の方法。
  10. 【請求項10】  第一の床の触媒において、ニッケル
    含有量が、金属として測定して、触媒全体の2ないし4
    重量%の範囲にあり;タングステン含有量が、金属とし
    て測定して、触媒全体の20ないし30重量%の範囲に
    あり;そして燐含有量が、元素として測定して、触媒全
    体の2ないし4重量%の範囲にあり、また第二の床の触
    媒において、水素添加金属成分含有量が、金属として測
    定して、触媒全体の2ないし4重量%の範囲にあり;モ
    リブデン含有量が、金属として測定して、触媒全体の1
    2ないし16重量%の範囲にあり、そして燐含有量が、
    元素として測定して、触媒全体の2ないし4重量%の範
    囲にある請求項9の方法。
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