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JP7716211B2 - Information processing method, reaction temperature calculation device, reaction temperature calculation program, and non-transitory computer-readable recording medium - Google Patents
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JP7716211B2 - Information processing method, reaction temperature calculation device, reaction temperature calculation program, and non-transitory computer-readable recording medium - Google Patents

Information processing method, reaction temperature calculation device, reaction temperature calculation program, and non-transitory computer-readable recording medium

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JP7716211B2 JP2021056915A JP2021056915A JP7716211B2 JP 7716211 B2 JP7716211 B2 JP 7716211B2 JP 2021056915 A JP2021056915 A JP 2021056915A JP 2021056915 A JP2021056915 A JP 2021056915A JP 7716211 B2 JP7716211 B2 JP 7716211B2
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Description

本発明は、情報処理方法、反応温度算出装置、反応温度算出プログラム、及びコンピュータの非一時的可読記録媒体に関する。 The present invention relates to an information processing method, a reaction temperature calculation device, a reaction temperature calculation program, and a non-transitory computer-readable recording medium.

原油を常圧蒸留して得られる常圧蒸留残渣油には、高濃度の硫黄が含有している。常圧蒸留残渣油を水素化処理することにより硫黄含有量を下げる方式は、直接脱硫として知られている。一方、常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して、減圧蒸留軽油と減圧蒸留残渣油とに分け、減圧蒸留軽油を水素化処理することにより硫黄含有量を下げ、水素化処理された減圧蒸留軽油と減圧蒸留残渣とを混合する方式は、間接脱硫として知られている。 Atmospheric residue oil, obtained by atmospheric distillation of crude oil, contains a high concentration of sulfur. The method of reducing the sulfur content of atmospheric residue oil by hydrotreating it is known as direct desulfurization. On the other hand, the method of reducing the sulfur content of atmospheric residue oil by vacuum distillation, separating it into vacuum gas oil and vacuum residue oil, hydrotreating the vacuum gas oil to reduce the sulfur content, and then blending the hydrotreated vacuum gas oil with the vacuum residue is known as indirect desulfurization.

減圧蒸留軽油の水素化処理においては、副生成物としてコークが生成し、コークが水素化処理触媒に堆積することにより、水素化処理触媒の活性は経時的に低下する。したがって、生成油中の硫黄含有量を一定レベル以下に保つため、水素化処理触媒の活性低下に対して、反応温度を上げて運転を行わなければならない。 During the hydrotreatment of vacuum distillation gas oil, coke is produced as a by-product, and as the coke accumulates on the hydrotreatment catalyst, the activity of the hydrotreatment catalyst decreases over time. Therefore, in order to keep the sulfur content in the resulting oil below a certain level, the reaction temperature must be increased to counteract the decrease in activity of the hydrotreatment catalyst.

この反応温度の設定において、反応温度が高すぎると、触媒の活性低下が進行するため、所定の運転時間(日数)を達成できなくなり生産性が低下する。一方、反応温度が低すぎると、触媒の活性低下が緩和されるため所定の運転時間までに余力が発生し、余力を活用できないと生産性が低下する。したがって、所定の反応条件(温度、処理量)を精度よく推定するための方法が望まれている。 When setting this reaction temperature, if the reaction temperature is too high, the catalyst's activity will decline, making it impossible to achieve the specified operating time (number of days), resulting in reduced productivity. On the other hand, if the reaction temperature is too low, the catalyst's activity will decline less, resulting in excess capacity before the specified operating time is reached, and productivity will decrease if this excess capacity cannot be utilized. Therefore, a method for accurately estimating specified reaction conditions (temperature, throughput) is desired.

原油精製分野において、最適な反応温度を精度よく推定するための方法については種々の検討が行われている。例えば、特許文献1には、常圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理において、原料油として、性状の異なる常圧蒸留軽油を含む原料油に切り替える場合に、切り替え前の常圧蒸留軽油の性状に関する情報及び運転条件と、切り替え後の常圧蒸留軽油の性状に関する情報及び反応温度以外の運転条件から、切り替え後に必要となる反応温度を推定する方法が開示されている。 In the field of crude oil refining, various methods for accurately estimating the optimal reaction temperature have been studied. For example, Patent Document 1 discloses a method for estimating the reaction temperature required after switching from atmospheric distillation gas oil to another feedstock containing atmospheric distillation gas oil with different properties in the hydroprocessing of the feedstock, based on information about the properties of the atmospheric distillation gas oil before the switch and the operating conditions, and information about the properties of the atmospheric distillation gas oil after the switch and the operating conditions other than the reaction temperature.

特開平10-60455号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-60455

特許文献1に記載の反応温度を推定する方法は、原料油の性状に着目した方法であり、水素化処理触媒の活性低下という観点では検討が行われていない。したがって、水素化処理触媒の活性低下を考慮した上で、最適な反応温度を推定する方法が望まれている。 The method for estimating the reaction temperature described in Patent Document 1 focuses on the properties of the feedstock oil, and does not consider the reduction in activity of the hydrotreating catalyst. Therefore, there is a need for a method for estimating the optimal reaction temperature while taking into account the reduction in activity of the hydrotreating catalyst.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、所定の反応条件を達成するために必要な反応温度を推定することができる情報処理方法、及び前記反応温度を推定することができる反応温度算出装置、コンピュータを、前記反応温度算出装置として機能させるための反応温度算出プログラム、及び前記プログラムを記憶したコンピュータの非一時的可読記録媒体を提供することを課題とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide an information processing method capable of estimating the reaction temperature required to achieve specified reaction conditions for the hydrotreating reaction of feedstock oil, including vacuum distillation gas oil; a reaction temperature calculation device capable of estimating the reaction temperature; a reaction temperature calculation program for causing a computer to function as the reaction temperature calculation device; and a non-transitory computer-readable recording medium storing the program.

上記課題を解決するため、本発明は、以下の態様を有する。
[1] 常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得する情報取得ステップと、取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出する劣化度算出ステップと、前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する反応温度算出ステップと、を含む、情報処理方法。
[2] 前記劣化関数は、コークの堆積による触媒の劣化に関するコーク劣化関数であり、触媒の易失活活性種の劣化に関する易失活活性種劣化関数と、触媒の難失活活性種の劣化に関する難失活活性種劣化関数から構成される、[1]に記載の情報処理方法。
[3] 前記原料油に関する情報は、原料油中の硫黄濃度に関する情報を含み、前記生成油に関する情報は、生成油中の硫黄濃度に関する情報を含む、[1]又は[2]に記載の情報処理方法。
[4] 前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、及び原料油の供給量に関する情報を含む、[1]~[3]のいずれか一項に記載の情報処理方法。
[5] 常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得する取得部と、前記取得部で取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出し、算出した前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する演算部と、を含む、反応温度算出装置。
[6] 前記劣化関数は、コークの堆積による触媒の劣化に関するコーク劣化関数であり、触媒の易失活活性種の劣化に関する易失活活性種劣化関数と、触媒の難失活活性種の劣化に関する難失活活性種劣化関数から構成される、[5]に記載の反応温度算出装置。
[7] 前記原料油に関する情報は、原料油中の硫黄濃度に関する情報を含み、前記生成油に関する情報は、生成油中の硫黄濃度に関する情報を含む、[5]又は[6]に記載の反応温度算出装置。
[8] 前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、及び原料油の供給量に関する情報を含む、[5]~[7]のいずれか一項に記載の反応温度算出装置。
[9] コンピュータを、[5]~[8]のいずれか一項に記載の反応温度算出装置として機能させるための反応温度算出プログラム。
[10] [9]に記載のプログラムを記憶したコンピュータの非一時的可読記録媒体。
In order to solve the above problems, the present invention has the following aspects.
[1] An information processing method for a hydrotreating reaction of a feedstock containing vacuum distillation gas oil obtained by vacuum distillation of atmospheric distillation residual oil, comprising: an information acquisition step for acquiring information on the feedstock, information on the product oil, and information on operating conditions at a predetermined time after the start of the reaction; a degradation degree calculation step for calculating a catalyst degradation level using a degradation function based on the acquired information on the feedstock, information on the product oil, and information on the operating conditions; and a reaction temperature calculation step for calculating a reaction temperature required to satisfy the information on the feedstock, information on the product oil, and the operating conditions based on the catalyst degradation level.
[2] The deterioration function is a coke deterioration function relating to catalyst deterioration due to coke deposition, and is composed of an easily deactivated active species deterioration function relating to the deterioration of easily deactivated active species of the catalyst and a hardly deactivated active species deterioration function relating to the deterioration of hardly deactivated active species of the catalyst. The information processing method described in [1].
[3] The information processing method according to [1] or [2], wherein the information about the feedstock oil includes information about the sulfur concentration in the feedstock oil, and the information about the product oil includes information about the sulfur concentration in the product oil.
[4] The information processing method according to any one of [1] to [3], wherein the information about the operating conditions includes information about hydrogen partial pressure, information about catalyst loading, and information about the feedstock supply amount.
[5] A reaction temperature calculation device including: an acquisition unit that acquires information about the feedstock oil, information about the product oil, and information about the operating conditions at a predetermined time after the start of the reaction, regarding the hydrotreating reaction of the feedstock oil including vacuum distillation gas oil obtained by vacuum distillation of atmospheric distillation residual oil; and a calculation unit that calculates the degree of catalyst deterioration using a deterioration function based on the information about the feedstock oil, the information about the product oil, and the information about the operating conditions acquired by the acquisition unit, and calculates the reaction temperature required to satisfy the information about the feedstock oil, the information about the product oil, and the operating conditions based on the calculated degree of catalyst deterioration.
[6] The deterioration function is a coke deterioration function relating to catalyst deterioration due to coke deposition, and is composed of an easily deactivated active species deterioration function relating to deterioration of easily deactivated active species of the catalyst and a hardly deactivated active species deterioration function relating to deterioration of hardly deactivated active species of the catalyst. The reaction temperature calculation device described in [5].
[7] The information about the feedstock oil includes information about the sulfur concentration in the feedstock oil, and the information about the product oil includes information about the sulfur concentration in the product oil. The reaction temperature calculation device according to [5] or [6].
[8] The reaction temperature calculation device according to any one of [5] to [7], wherein the information on the operating conditions includes information on hydrogen partial pressure, information on catalyst loading, and information on the feedstock supply amount.
[9] A reaction temperature calculation program for causing a computer to function as the reaction temperature calculation device according to any one of [5] to [8].
[10] A non-transitory computer-readable recording medium storing the program according to [9].

本発明によれば、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、所定の反応条件を達成するために必要な反応温度を推定することができる情報処理方法、及び前記反応温度を推定することができる反応温度算出装置、コンピュータを、前記反応温度算出装置として機能させるための反応温度算出プログラム、及び前記プログラムを記憶したコンピュータの非一時的可読記録媒体を提供することができる。 The present invention provides an information processing method capable of estimating the reaction temperature required to achieve specified reaction conditions for the hydrotreating reaction of feedstock oil, including vacuum distillation gas oil, a reaction temperature calculation device capable of estimating the reaction temperature, a reaction temperature calculation program for causing a computer to function as the reaction temperature calculation device, and a non-transitory computer-readable recording medium storing the program.

一実施形態に係る情報処理方法のフローチャートである。1 is a flowchart of an information processing method according to an embodiment. 一実施形態に係る情報処理方法のフローチャートである。1 is a flowchart of an information processing method according to an embodiment. 一実施形態に係る情報処理方法のフローチャートである。1 is a flowchart of an information processing method according to an embodiment. 一実施形態に係る反応温度算出装置の構成ブロック図である。FIG. 1 is a configuration block diagram of a reaction temperature calculation device according to an embodiment.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下の記載は本発明の実施態様の一例であり、本発明はこれらの内容に限定されず、その要旨の範囲内で変形して実施することができる。 The following describes in detail the embodiments of the present invention. However, the following description is merely an example of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these details and can be modified and implemented within the scope of its essence.

≪情報処理方法≫
本実施形態の情報処理方法は、常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得する情報取得ステップ(図1のS1)と、取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出する劣化度算出ステップ(図1のS2)と、前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する反応温度算出ステップ(図1のS3)と、を含む。以下、各ステップについて説明を行う。なお、以下に示す各ステップは、例えば、本実施形態の反応温度算出装置1によって実行される。例えば、S1は取得部11によって実行され、S2及びS3は計算機本体12における演算部13によって実行される。
<Information processing method>
The information processing method of this embodiment relates to a hydrotreating reaction of a feedstock containing vacuum distillation gas oil obtained by vacuum distillation of atmospheric distillation residue oil. The method includes an information acquisition step (S1 in FIG. 1) for acquiring information on the feedstock, information on the product oil, and information on operating conditions at a predetermined time after the start of the reaction; a deterioration degree calculation step (S2 in FIG. 1) for calculating the deterioration level of the catalyst using a deterioration function based on the acquired information on the feedstock, information on the product oil, and information on the operating conditions; and a reaction temperature calculation step (S3 in FIG. 1) for calculating the reaction temperature required to satisfy the information on the feedstock, information on the product oil, and the operating conditions based on the deterioration level of the catalyst. Each step will be described below. Note that each step shown below is executed, for example, by the reaction temperature calculation device 1 of this embodiment. For example, S1 is executed by the acquisition unit 11, and S2 and S3 are executed by the calculation unit 13 in the computer main body 12.

≪情報取得ステップ≫
本実施形態の情報取得ステップは、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得するステップである。反応を開始してから所定時間経過した際とは、例えば反応を開始してから任意のt日経過時である。tは整数でも小数でもよく、例えばtが0.5の場合、反応を開始してから12時間経過時を意味する。また、t日経過時は、本実施形態の情報処理方法を実施する時からみて過去でも、現在でも、未来でもよい。例えば、本実施形態の情報処理方法を実施する時が、反応を開始してから2日経過時であり、tが4の場合、2日後(未来)における反応温度を推定することとなる。
<Information Acquisition Steps>
The information acquisition step of this embodiment is a step of acquiring information about the feedstock oil, information about the product oil, and information about the operating conditions when a predetermined time has elapsed since the start of the reaction. The predetermined time after the start of the reaction refers to, for example, any t days having elapsed since the start of the reaction. t may be an integer or a decimal; for example, if t is 0.5, it means that 12 hours have elapsed since the start of the reaction. Furthermore, the time when t days have elapsed may be in the past, present, or future from the time when the information processing method of this embodiment is implemented. For example, if the information processing method of this embodiment is implemented two days after the start of the reaction and t is 4, the reaction temperature two days later (in the future) will be estimated.

(原料油に関する情報)
原料油に関する情報としては、原料油の組成に関する情報が例として挙げられる。原料油の組成に関する情報としては、原料油中の硫黄濃度に関する情報が例として挙げられる。
(Information about feedstock oil)
An example of the information about the feedstock oil is information about the composition of the feedstock oil. An example of the information about the composition of the feedstock oil is information about the sulfur concentration in the feedstock oil.

原料油中の硫黄濃度に関する情報は、本分野で公知の硫黄濃度の測定方法により得ることができ、例えば、紫外蛍光法、波長分散蛍光X線法等により求めることができる。また、原料油中の硫黄濃度は、原料油を変更することにより制御することができる。原料油中の硫黄濃度に関する情報は設定値であることが好ましい。すなわち、使用を予定している原料油の硫黄濃度を使用することができる。 Information regarding the sulfur concentration in the feedstock oil can be obtained using sulfur concentration measurement methods known in the art, such as ultraviolet fluorescence spectroscopy and wavelength-dispersive X-ray fluorescence spectroscopy. The sulfur concentration in the feedstock oil can also be controlled by changing the feedstock oil. It is preferable that the information regarding the sulfur concentration in the feedstock oil is a set value. In other words, the sulfur concentration of the feedstock oil planned for use can be used.

(生成油に関する情報)
生成油に関する情報としては、生成油の組成に関する情報が例として挙げられる。生成油の組成に関する情報としては、生成油中の硫黄濃度に関する情報が例として挙げられる。
(Information about produced oil)
Examples of the information about the product oil include information about the composition of the product oil, and information about the sulfur concentration in the product oil.

生成油中の硫黄濃度に関する情報は、上述の原料油の場合と同様に求めることができる。本実施形態においては、生成油中の硫黄濃度に関する情報は、設定値であることが好ましい。すなわち、目的とする生成油の硫黄濃度を使用することができる。 Information regarding the sulfur concentration in the product oil can be obtained in the same manner as in the case of the feedstock oil described above. In this embodiment, the information regarding the sulfur concentration in the product oil is preferably a set value. In other words, the sulfur concentration of the target product oil can be used.

(運転条件に関する情報)
運転条件に関する情報としては、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、原料油の供給量に関する情報、及び水素の供給量に関する情報が例として挙げられる。例えば、運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、原料油の供給量に関する情報、及び水素の供給量に関する情報の少なくとも何れかである。中でも、運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、及び原料油の供給量に関する情報を含むことが好ましく、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、原料油の供給量に関する情報、及び水素の供給量に関する情報の全てを含むことがより好ましい。また、運転条件には、反応を開始してから任意のt日経過時等の時間の情報も含まれる。
(Information about operating conditions)
Examples of information about operating conditions include information about hydrogen partial pressure, information about catalyst loading, information about the feedstock feed rate, and information about the hydrogen feed rate. For example, the information about operating conditions is at least one of information about hydrogen partial pressure, information about catalyst loading, information about the feedstock feed rate, and information about the hydrogen feed rate. In particular, the information about operating conditions preferably includes information about hydrogen partial pressure, information about catalyst loading, and information about the feedstock feed rate, and more preferably includes all of information about hydrogen partial pressure, information about catalyst loading, information about the feedstock feed rate, and information about the hydrogen feed rate. The operating conditions also include time information, such as the elapse of any t days since the start of the reaction.

水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、原料油の供給量に関する情報、及び水素の供給量に関する情報は、本分野において公知の方法により求めることができる。水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、原料油の供給量に関する情報、及び水素の供給量に関する情報は、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応において制御することが可能である。運転条件に関する情報は設定値であることが好ましい。すなわち、予定の運転条件を使用する。 Information regarding hydrogen partial pressure, catalyst loading, feedstock feed rate, and hydrogen feed rate can be determined by methods known in the art. Information regarding hydrogen partial pressure, catalyst loading, feedstock feed rate, and hydrogen feed rate can be controlled in the hydrotreating reaction of feedstocks, including vacuum distillation gas oil. Information regarding operating conditions is preferably a set value; that is, the planned operating conditions are used.

≪劣化度算出ステップ≫
本実施形態の劣化度算出ステップは、取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出するステップである。
<Deterioration level calculation step>
The deterioration level calculation step of this embodiment is a step of calculating the deterioration level of the catalyst using a deterioration function based on the acquired information on the feedstock oil, information on the refined oil, and information on the operating conditions.

<劣化度>
劣化度は下式1で表される。
Φ=k/k 式1
前記式1中、kは反応0日経過時(すなわち、反応開始時)の触媒の反応速度定数であり、kは任意の反応t日経過時の触媒の反応速度定数である。なお、k、kは後述の温度TSORにおける反応速度定数である。
<Degree of deterioration>
The degree of deterioration is expressed by the following formula 1.
Φ=k t /k 0 Equation 1
In the above formula 1, k0 is the reaction rate constant of the catalyst after 0 days of reaction (i.e., at the start of the reaction), and kt is the reaction rate constant of the catalyst after t days of reaction. Note that k0 and kt are reaction rate constants at a temperature T SOR described below.

本実施形態においては、取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出することができる。 In this embodiment, the degree of catalyst degradation can be calculated using a degradation function based on the acquired information about the feedstock oil, information about the product oil, and information about the operating conditions.

<劣化関数1>
劣化関数は、触媒の劣化度を算出する関数である。本実施形態においては、劣化関数は、コークの堆積による触媒の劣化に関するコーク劣化関数であることが好ましい。コーク劣化関数としては、触媒のコーク劣化に関する劣化度合いを算出可能な関数であれば、特に限定されないが、例えば下式2で表される劣化関数1が例として挙げられる。
<Deterioration function 1>
The deterioration function is a function for calculating the deterioration level of the catalyst. In this embodiment, the deterioration function is preferably a coke deterioration function relating to catalyst deterioration due to coke deposition. The coke deterioration function is not particularly limited as long as it is a function capable of calculating the deterioration level relating to coke deterioration of the catalyst. For example, deterioration function 1 expressed by the following formula 2 can be given as an example.

Φ=exp(-Dt) 式2
前記式2中、Dは触媒の活性種の劣化係数であり、tは反応経過日数(日)である。
Φ=exp(-Dt) Formula 2
In the above formula 2, D is the deterioration coefficient of the active species of the catalyst, and t is the number of days elapsed since the reaction began.

Dは下式3により、求めることができる。下式3は、特定のパラメータにより触媒の活性種の劣化係数を算出可能な式であり、本願の発明者らが、実機の運転結果等を基に初めて見出した式である。 D can be calculated using the following equation 3. Equation 3 below is a formula that can calculate the deterioration coefficient of the catalyst's active species using specific parameters, and was first discovered by the inventors of this application based on the operating results of actual equipment.

前記式3中、αは触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)であり、Sは任意の反応t日経過時の原料油中の硫黄濃度(質量%)であり、Sは任意の反応t日経過時の生成油中の硫黄濃度(質量%)であり、nは、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であり、LHSVは任意の反応t日経過時の液空間速度(h-1)であり、Pは基準水素分圧(MPa)であり、Pは任意の反応t日経過時の水素分圧(MPa)であり、aは水素分圧係数であり、Ecはコーク劣化の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、Tは基準反応温度(K)であり、TSORは0日目の要求温度(K)である。 In the above formula 3, α is a catalyst constant (a constant representing the rate of catalyst deterioration), S F is the sulfur concentration (mass%) in the feedstock oil after t days of reaction, S P is the sulfur concentration (mass%) in the product oil after t days of reaction, n is the reaction order of the hydrotreating reaction of the feedstock oil containing vacuum distillation gas oil, LHSV is the liquid hourly space velocity (h -1 ) after t days of reaction, P B is the reference hydrogen partial pressure (MPa), P is the hydrogen partial pressure (MPa) after t days of reaction, a is the hydrogen partial pressure coefficient, Ec is the activation energy of coke deterioration (kJ / mol), R is a gas constant: 0.00831 (kJ / (mol · K)), T B is the reference reaction temperature (K), and T SOR is the required temperature on day 0 (K).

本明細書において、「要求温度」とは、所定の反応条件を達成するために必要な反応温度を意味する。すなわち、0日目の要求温度とは、反応開始時において、上記S、S、LHSV、及びPの反応条件を達成するために必要な反応温度を意味する。 As used herein, the term "required temperature" refers to the reaction temperature required to achieve predetermined reaction conditions. That is, the required temperature on day 0 refers to the reaction temperature required to achieve the above-mentioned reaction conditions of S F , S P , LHSV, and P at the start of the reaction.

本明細書において、「基準水素分圧」とは、実際の反応条件の標準的な圧力を意味する。後述する水素分圧係数aを決定する際に用いる反応圧力の平均値として求められる。 In this specification, "reference hydrogen partial pressure" refers to the standard pressure under actual reaction conditions. It is calculated as the average reaction pressure used when determining the hydrogen partial pressure coefficient a, which will be described later.

本明細書において、「基準反応温度」とは、実際に運転される可能性のある標準的な運転条件の振れ幅で得られるTSORの平均値を意味する。 In this specification, the "reference reaction temperature" means the average value of T SOR obtained over a range of standard operating conditions that may be actually encountered during operation.

前記式3において、TSORは触媒の初期活性を表し、αは触媒の劣化速度を表す。すなわち、TSORとαの数値が大きいほど、触媒の劣化が大きいことを意味し、この劣化挙動はDの値に反映されることになる。 In Equation 3, T SOR represents the initial activity of the catalyst, and α represents the rate of catalyst deterioration. That is, the larger the values of T SOR and α, the greater the catalyst deterioration, and this deterioration behavior is reflected in the value of D.

前記式3において、(1/S n-1-1/S n-1)LHSVで表される項は、脱硫反応速度定数であり、上述した通り、S、S、LHSVを設定値とし、一定の条件で運転する場合、定数となる。前記式3において、(P/P)で表される項は、水素分圧依存性を示す項であり、上述した通り、Pを設定値とし、一定の条件で運転する場合、定数となる。前記式3においてexp[Ec/R(1/T-1/TSOR)]で表される項は、温度依存性を示す項であり、定数となる。 In the above equation 3, the term expressed by (1/S P n-1 -1/S F n-1 )LHSV is a desulfurization reaction rate constant, and as described above, is a constant when S P , S F , and LHSV are set values and operation is performed under constant conditions. In the above equation 3, the term expressed by (P B /P) a is a term indicating hydrogen partial pressure dependency, and as described above, is a constant when P is set value and operation is performed under constant conditions. In the above equation 3, the term expressed by exp[Ec/R(1/T B -1/T SOR )] is a term indicating temperature dependency and is a constant.

前記式3中、S、S、LHSV、Pは、上述した情報取得ステップで取得した原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報に基づき代入される値である。なお、LHSVは、原料油の供給量(体積/h)を触媒充填量(体積)で除すことにより求めることができる。 In the above formula 3, S F , S P , LHSV, and P are values substituted based on the information on the feed oil, the information on the product oil, and the information on the operating conditions acquired in the above-mentioned information acquisition step. Note that LHSV can be calculated by dividing the feed oil supply rate (volume/h) by the catalyst loading amount (volume).

上述した通り、S、LHSV、Pは制御することが可能なパラメータである。また、Sは目的とする生成油の硫黄濃度である。すなわち、前記式3により、上記S、S、LHSV、及びPの反応条件における、触媒の活性種の劣化係数を算出することができる。減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であるnの求め方は後述する。 As described above, S F , LHSV, and P are controllable parameters. Furthermore, S P is the sulfur concentration of the target product oil. That is, the deterioration coefficient of the active species of the catalyst under the reaction conditions of S F , S P , LHSV, and P can be calculated using Equation 3. The method for determining n, which is the reaction order of the hydrotreating reaction of feedstock oil containing vacuum distillation gas oil, will be described later.

(基本劣化パラメータの求め方)
前記式3中、α、P、a、Ec、T、TSORは定数である。以下、これらのパラメータを総称して「基本劣化パラメータ1」という。基本劣化パラメータ1は使用する触媒に応じて定められるパラメータであり、実機で反応を行いながら求めてもよいし、実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求めてもよい。本実施形態においては、実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求めることが好ましい。
以下、基本劣化パラメータP、a、Ec、Tの求め方について例を示す。上述の実機での反応、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールでの反応で得られたデータから解析される触媒の劣化挙動(反応速度定数の変化)から求める方法(P、a、Ec、Tの求め方)である。また、α、TSORの求め方については2例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。1例目は、上述の実機での反応、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールでの反応で得られたデータから解析される触媒の劣化挙動(反応速度定数の変化)から求める方法(α及びTSORの求め方1)であり、2例目は、上述の実機での反応、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールでの反応で得られたデータから解析される反応温度プロファイルから求める方法(α及びTSORの求め方2)である。
(How to determine basic degradation parameters)
In the above formula 3, α, P B , a, Ec, T B , and T SOR are constants. Hereinafter, these parameters will be collectively referred to as "basic deterioration parameter 1." The basic deterioration parameter 1 is a parameter determined depending on the catalyst used, and may be determined while performing a reaction in an actual machine, or may be determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual machine. In this embodiment, it is preferable to determine the parameter in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual machine.
Below, examples of how to determine the basic deterioration parameters P B , a, Ec, and T B are shown. These methods (methods for determining P B , a, Ec, and T B ) are based on the catalyst deterioration behavior (changes in reaction rate constants) analyzed from data obtained from the above-mentioned reaction on an actual plant or a bench-scale reaction under actual plant operating conditions. Two examples of how to determine α and T SOR are shown, but the present invention is not limited to these. The first example is a method (method 1 for determining α and T SOR) in which the parameters are determined from the catalyst deterioration behavior (changes in reaction rate constants) analyzed from data obtained from the above-mentioned reaction on an actual plant or a bench-scale reaction under actual plant operating conditions. The second example is a method (method 2 for determining α and T SOR ) in which the parameters are determined from the reaction temperature profile analyzed from data obtained from the above-mentioned reaction on an actual plant or a bench-scale reaction under actual plant operating conditions.

(P、a、Ec、Tの求め方)
本実施形態の基本劣化パラメータの求め方は、上述の実機での反応、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールでの反応で得られたデータから解析される触媒の劣化挙動に基づく。この触媒の劣化挙動(劣化度)は、前記式1と同じ考え方となり、下式4で表すことができる。
Φ’=k’/k’ 式4
前記式4中、k’は反応0日経過時(すなわち、反応開始時)の触媒の反応速度定数であり、k’は任意の反応t日経過時の触媒の反応速度定数である。なお、k’、k’は後述の温度TSOR’における反応速度定数である。
(How to calculate P B , a, Ec, and T B )
The method for determining the basic deterioration parameters in this embodiment is based on the deterioration behavior of the catalyst analyzed from data obtained from the above-mentioned reaction in an actual machine or a bench-scale reaction under actual machine operating conditions. This catalyst deterioration behavior (degree of deterioration) can be expressed by the following equation 4, based on the same concept as equation 1.
Φ'=k t '/k 0 ' Equation 4
In the above formula 4, k 0 ' is the reaction rate constant of the catalyst after 0 days of reaction (i.e., at the start of the reaction), and k t ' is the reaction rate constant of the catalyst after t days of reaction. Note that k 0 ' and k t ' are reaction rate constants at a temperature T SOR ' described below.

前記式4は、前記式1と同様、反応速度定数に基づいた劣化関数である。反応速度定数は下式5のアレニウスの式で表される。 Equation 4, like equation 1, is a degradation function based on the reaction rate constant. The reaction rate constant is expressed by the Arrhenius equation in equation 5 below.

前記式5中、kは反応速度定数であり、Aは頻度因子であり、Eは活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、Tは反応温度(K)である。 In the above formula 5, k is the reaction rate constant, A is the frequency factor, E is the activation energy (kJ/mol), R is the gas constant: 0.00831 (kJ/(mol·K)), and T is the reaction temperature (K).

反応開始時温度TSOR’における反応速度定数k’は、反応t日経過時にはk’に低下する。反応t日経過時に反応速度定数k’に相当する活性を得るためには、反応温度をT’としなければならないものとすると、前記式4及び前記式5より、下式6が導かれる。なお、本実施形態の反応は、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応のため、活性化エネルギーEを脱硫の活性化エネルギーEa(kJ/mol)としている。 The reaction rate constant k 0 ' at the reaction start temperature T SOR ' decreases to k t ' after t days of reaction. If the reaction temperature must be set to T t ' to obtain activity equivalent to the reaction rate constant k 0 ' after t days of reaction, then the following equation 6 can be derived from equations 4 and 5. Note that since the reaction in this embodiment is a hydrotreating reaction of a feedstock oil containing vacuum distillation gas oil, the activation energy E is set to the desulfurization activation energy Ea (kJ/mol).

本実施形態においては前記式6を基に、P、a、Ec、Tを求める。 In this embodiment, P B , a, Ec, and T B are calculated based on the above-mentioned formula 6.

(Ec及びTの求め方)
LHSV、水素分圧、水素/原料油比、原料油中の硫黄濃度を一定の条件とし、生成油中の硫黄濃度を一定の値SPnになるように、一定期間反応を行う。触媒は反応により劣化するため、生成油中の硫黄濃度をSPnとするために、反応温度を上げながら運転を行う。反応時間を横軸に、実測の反応温度を縦軸にプロットし、回帰直線を引くと、y=ax+b(0<aである。)で表される直線が得られる。a及びbは触媒の劣化挙動を反映した値である。この直線におけるbが前記式6におけるTSOR’となる。前記式6において、TSOR’にbを代入し、T’に実測の反応温度を代入すると、任意の反応t日経過時における劣化度Φ’が得られる。なお、脱硫の活性化エネルギーEaは、後述の方法により求められた値を使用することができる。反応時間を横軸に、Φ’の対数を縦軸にプロットし、回帰直線を引くと、y=-a x(|-a |=a である。)で表される直線が得られる。a は、触媒の劣化速度を表している。
(How to calculate Ec and T B )
The reaction is carried out for a certain period of time under constant conditions of LHSV, hydrogen partial pressure, hydrogen/feed oil ratio, and sulfur concentration in the feed oil so that the sulfur concentration in the product oil reaches a certain value SPn . Because the catalyst deteriorates due to the reaction, operation is carried out while increasing the reaction temperature in order to maintain the sulfur concentration in the product oil at SPn . By plotting the reaction time on the horizontal axis and the measured reaction temperature on the vertical axis and drawing a regression line, a straight line expressed as y = a n x + b n (0 < a n ) is obtained. a n and b n are values reflecting the deterioration behavior of the catalyst. b n in this straight line is T SOR ' in the above formula 6. In the above formula 6, by substituting b n for T SOR ' and substituting the measured reaction temperature for T t ', the deterioration degree Φ' after any reaction time t days has elapsed can be obtained. The desulfurization activation energy Ea can be determined using a value determined by the method described below. If we plot the reaction time on the horizontal axis and the logarithm of Φ' on the vertical axis and draw a regression line, we obtain a line expressed as y = -a n ' x (|-a n ' | = a n ' ), where a n ' represents the catalyst deterioration rate.

n種類の硫黄濃度SPnについて同様の反応を行い、同様にして、n個のa、bを求め、上記と同様の方法により、n個のa を得る。nは3以上の整数である。nの数が多い方が、より精度の高いEcを得ることができる。一方、nの数が多すぎると、Ecを得るために時間が掛かり効率的ではない。本実施形態においては、nは3~20であることが好ましく、3~10であることがより好ましい。
このようにして得られたn個のa 及びbを下式7にそれぞれ代入する。下式7は、コークの活性化エネルギー、及び基準反応温度を算出可能な式であり、本願の発明者らが、実機の運転結果等を基に初めて見出した式である。
The same reaction is carried out for n types of sulfur concentration S Pn , and n a n and b n are determined in the same manner, and n a n ' are obtained by the same method as above. n is an integer of 3 or more. The larger the number of n, the more accurate Ec can be obtained. On the other hand, if the number of n is too large, it takes a long time to obtain Ec, which is not efficient. In this embodiment, n is preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 10.
The n a n 's and b n values thus obtained are respectively substituted into the following formula 7. The following formula 7 is an equation that can calculate the activation energy and reference reaction temperature of coke, and was first discovered by the inventors of the present application based on the operating results of an actual machine, etc.

ln(a )=ln(A)-(Ec/Rb) 式7
前記式7中、Aは頻度因子であり、Ecはコーク劣化の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))である。
ln( an ' )=ln(A)-(Ec/ Rbn ) Equation 7
In Equation 7, A is a frequency factor, Ec is the activation energy of coke deterioration (kJ/mol), and R is the gas constant: 0.00831 (kJ/(mol·K)).

n個のa 及びbの組み合わせに関し、ln(a )を縦軸に、1/bを横軸にプロットし、回帰直線を引き、その傾きを求める。この傾きはEc/Rであるため、傾きからRを除すことによりコーク劣化の活性化エネルギーEcを求めることができる。 For n combinations of a n ' and b n , ln(a n ' ) is plotted on the vertical axis and 1/b n on the horizontal axis, a regression line is drawn, and its slope is calculated. Since this slope is Ec/R, the activation energy of coke deterioration, Ec, can be calculated by subtracting R from the slope.

また、n個のbを平均することによりTを求めることができる。 Also, T B can be obtained by averaging n b n values.

Ec及びTを求める上でのLHSV、水素分圧、水素/原料油比、原料油中の硫黄濃度は、実機運転条件に即した条件とすることが好ましい。
そのようなLHSVとしては、例えば0.5~2.5h-1であり、水素分圧としては、例えば3~7MPaであり、水素/原料油比としては、例えば100~400[Nm/kL]であり、原料油中の硫黄濃度としては、例えば0.5~3.0質量%である。
n種類の硫黄濃度SPnも同様に実機運転条件に即した条件とすることが好ましい。このようなSPnとしては、例えば0.3質量%以下である。
反応期間としては、例えば100~1500日である。
In determining Ec and TB , it is preferable that the LHSV, hydrogen partial pressure, hydrogen/feed oil ratio, and sulfur concentration in the feed oil are conditions that correspond to the operating conditions of an actual plant.
Such an LHSV is, for example, 0.5 to 2.5 h −1 , the hydrogen partial pressure is, for example, 3 to 7 MPa, the hydrogen/feed oil ratio is, for example, 100 to 400 [Nm 3 /kL], and the sulfur concentration in the feed oil is, for example, 0.5 to 3.0 mass %.
Similarly, it is preferable that the n-type sulfur concentrations S Pn are set to conditions that correspond to the actual operating conditions of the engine, and such S Pn is, for example, 0.3 mass % or less.
The reaction period is, for example, 100 to 1500 days.

(P及びaの求め方)
LHSV、水素/原料油比、原料油中の硫黄濃度、生成油中の硫黄濃度を一定の条件とし、水素分圧Pの条件で、一定期間反応を行う。触媒は反応により劣化するため、生成油中の硫黄濃度を一定の値とするために、反応温度を上げながら運転を行う。反応時間を横軸に、実測の反応温度を縦軸にプロットし、回帰直線を引くと、y=ax+b(0<aである。)で表される直線が得られる。この直線におけるbが前記式6におけるTSOR’となる。前記式6において、TSOR’にbを代入し、T’に実測の反応温度を代入すると、任意の反応t日経過時における劣化度Φ’が得られる。反応時間を横軸に、Φ’の対数を縦軸にプロットし、回帰直線を引くと、y=-a x(|―a |=a である。)で表される直線が得られる。a は、触媒の劣化速度を表している。
(How to calculate P B and a)
The reaction is carried out for a certain period of time under conditions of constant LHSV, hydrogen/feed oil ratio, sulfur concentration in the feed oil, and sulfur concentration in the product oil, and hydrogen partial pressure Pm . Because the catalyst deteriorates due to the reaction, operation is carried out while increasing the reaction temperature in order to maintain a constant sulfur concentration in the product oil. When the reaction time is plotted on the horizontal axis and the measured reaction temperature on the vertical axis and a regression line is drawn, a straight line expressed as y = a m x + b m (0 < a m ) is obtained. b m on this line becomes T SOR ' in the above-mentioned formula 6. When b m is substituted for T SOR ' in the above-mentioned formula 6 and the measured reaction temperature is substituted for T t ', the deterioration degree Φ' after any reaction time of t days has elapsed can be obtained. When the reaction time is plotted on the horizontal axis and the logarithm of Φ' on the vertical axis and a regression line is drawn, a straight line expressed as y = -a m ' x (|-a m ' | = a m ' ) is obtained. a m represents the catalyst deterioration rate.

m種類の水素分圧Pについて同様の反応を行い、同様にして、m個のa、bを求め、上記と同様の方法により、m個のa を得る。mは3以上の整数である。mの数が多い方が、より精度の高いaを得ることができる。一方、mの数が多すぎると、aを得るために時間が掛かり効率的ではない。本実施形態においては、mは3~20であることが好ましく、3~10であることがより好ましい。
このようにして得られたm個のa’及びPを下式8にそれぞれ代入する。下式8は、水素分圧係数、及び基準水素分圧を算出可能な式であり、本願の発明者らが、実機の運転結果等を基に初めて見出した式である。
The same reaction is carried out for m types of hydrogen partial pressure P m , m a m and b m are determined in the same manner, and m a m ' are obtained by the same method as above. m is an integer of 3 or more. The larger the number of m, the more accurate a can be obtained. On the other hand, if the number of m is too large, it takes a long time to obtain a, which is not efficient. In this embodiment, m is preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 10.
The m a m 's and P m obtained in this way are respectively substituted into the following formula 8. The following formula 8 is an equation that can calculate the hydrogen partial pressure coefficient and the reference hydrogen partial pressure, and was first discovered by the inventors of the present application based on the operating results of an actual machine, etc.

ln(a )=-aln(P)+B1 式8
前記式8中、B1は0とすることができる。
ln( am ' )=-aln( Pm )+B1 Equation 8
In the formula 8, B1 can be 0.

m個のa’及びPの組み合わせに関し、ln(a )を縦軸に、ln(P)を横軸にプロットし、回帰直線を引き、その傾きを求める。この傾きが水素分圧係数aである。 For m combinations of a m ' and P m , ln(a m ' ) is plotted on the vertical axis and ln(P m ) on the horizontal axis, a regression line is drawn, and the slope is determined. This slope is the hydrogen partial pressure coefficient a.

また、上記m個の水素分圧Pを平均することによりPを求めることができる。 Moreover, P B can be obtained by averaging the m hydrogen partial pressures P m .

a及びPを求める上でのLHSV、水素/原料油比、原料油中の硫黄濃度、生成油中の硫黄濃度は、実機運転条件に即した条件とすることが好ましい。
そのようなLHSVとしては、例えば0.5~2.5h-1であり、水素/原料油比としては、例えば100~400[Nm/kL]であり、原料油中の硫黄濃度としては、例えば0.5~3.0質量%であり、生成油中の硫黄濃度としては、例えば0.3質量%以下である。
m種類の水素分圧Pも同様に実機運転条件に即した条件とすることが好ましい。このようなPとしては、例えば3~7MPaである。反応期間としては、例えば50~600日である。
In determining a and P B , the LHSV, hydrogen/feed oil ratio, sulfur concentration in the feed oil, and sulfur concentration in the product oil are preferably set to conditions that correspond to the operating conditions of an actual plant.
Such an LHSV is, for example, 0.5 to 2.5 h −1 , the hydrogen/feed oil ratio is, for example, 100 to 400 [Nm 3 /kL], the sulfur concentration in the feed oil is, for example, 0.5 to 3.0 mass %, and the sulfur concentration in the product oil is, for example, 0.3 mass % or less.
Similarly, it is preferable that the partial pressure Pm of the m types of hydrogen is set to a condition that corresponds to the operating conditions of the actual plant. For example, Pm is 3 to 7 MPa. The reaction period is, for example, 50 to 600 days.

(α及びTSORの求め方1)
実機又はベンチスケールにおいて、想定する実機運転条件のLHSV、水素分圧、水素/原料油比、原料油中の硫黄濃度、生成油中の硫黄濃度となるように、一定期間反応を行う。触媒は反応により劣化するため、反応温度を上げながら運転を行う。想定する実機運転条件とは、(Ec及びTの求め方)、(P及びaの求め方)で説明した運転条件が例として挙げられる。反応時間を横軸に、実測の反応温度を縦軸にプロットし、回帰直線を引くと、y=aαx+bαで表される直線が得られる。この直線におけるaαが前記式3におけるαに相関した値であり、bαが前記式3におけるTSORとなる。前記式6において、TSOR’にbαを代入し、T’に実測の反応温度を代入すると、任意の反応t日経過時における劣化度Φ’が得られる。反応時間を横軸に、Φ’の対数を縦軸にプロットし、回帰直線を引くと、y=-aα x(|-aα |=aα とする。)で表される直線が得られる。aα は、触媒の劣化速度を表している。
(Method 1 for determining α and T SOR )
In an actual plant or on a bench scale, the reaction is carried out for a certain period of time so that the LHSV, hydrogen partial pressure, hydrogen/feed oil ratio, sulfur concentration in the feed oil, and sulfur concentration in the product oil are the assumed actual plant operating conditions. Because the catalyst deteriorates during the reaction, operation is carried out while increasing the reaction temperature. Examples of the assumed actual plant operating conditions include the operating conditions described in (How to determine Ec and T B ) and (How to determine P B and a). By plotting the reaction time on the horizontal axis and the measured reaction temperature on the vertical axis and drawing a regression line, a straight line expressed as y = a α x + b α is obtained. In this line, a α is a value correlated with α in Equation 3, and b α is T SOR in Equation 3. Substituting b α for T SOR ' and the measured reaction temperature for T t ' in Equation 6 gives the degree of deterioration Φ' after any reaction has elapsed t days. If we plot the reaction time on the horizontal axis and the logarithm of Φ' on the vertical axis and draw a regression line, we obtain a line expressed as y = -a α ' x (where |-a α ' | = a α ' ), where a α ' represents the catalyst deterioration rate.

運転条件であるS、S、LHSV、P、及び前記の方法で求めたP、a、Ec、TB、SOR(すなわち、bα)を前記式3に代入してDを求める。求められたDを前記式2に代入するとΦが得られる。この場合、Φはαの関数となる。反応時間を横軸に、Φの対数を縦軸にプロットし、αを0<αとなるように変えて回帰直線を引くと、y=-aα x(|-aα |=aα である。)で表される複数の直線がαの値ごとに得られる。各直線におけるaα と、上述のaα が等しい値となるときのαを前記式3におけるαとすることができる。 D is determined by substituting the operating conditions S P , S F , LHSV, and P, and P B , a, Ec, T B , and T SOR (i.e., b α ) determined by the above method into Equation 3. Φ is obtained by substituting the determined D into Equation 2. In this case, Φ is a function of α. If the reaction time is plotted on the horizontal axis and the logarithm of Φ on the vertical axis, and a regression line is drawn while changing α so that α is 0 < α, multiple straight lines expressed as y = -a α " x (|-a α " | = a α " ) are obtained for each value of α. The α when a α " on each straight line is equal to the above-mentioned a α ' can be defined as the α in Equation 3.

(α及びTSORの求め方2)
(α及びTSORの求め方1)と同様の反応を行い、y=aαx+bαで表される直線を得、bαを前記式3におけるTSORとする。運転条件であるS、S、LHSV、P、及び前記の方法で求めたP、a、Ec、TB、SOR(すなわち、bα)を前記式3に代入してDを求める。求められたDを前記式2に代入するとΦが得られる。この場合、Φはαの関数となる。得られたΦを前記式6のΦ’に、TSOR(すなわち、bα)を前記式6のTSOR に代入して、T’について整理すると、T’はαの関数となる。実測の反応温度Tobsに対するT’の比(T’/Tobs)が1となるときのαを前記式3におけるαとすることができる。同様にN個の反応温度Tobsに対するT’の比(T’/Tobs)を計算し、これらの平均が最も1に近づくときのαを前記式3におけるαとすることが好ましい。Nは10以上整数であり、10~500であることが好ましく、50~200であることがより好ましい。
(Method 2 for determining α and T SOR )
A reaction similar to that in (Method 1 for Determining α and T SOR ) is carried out to obtain a straight line expressed by y = a α x + b α , and b α is defined as T SOR in the above formula 3. D is determined by substituting the operating conditions S P , S F , LHSV, and P, and P B , a, Ec, T B , and T SOR (i.e., b α ) determined by the above method into the above formula 3. Φ is obtained by substituting the determined D into the above formula 2. In this case, Φ is a function of α. By substituting the obtained Φ into Φ' in the above formula 6 and substituting T SOR (i.e., b α ) into T SOR ' in the above formula 6 and rearranging for T t ', T t ' becomes a function of α. α when the ratio of T t ' to the measured reaction temperature T obs (T t '/T obs ) becomes 1 can be defined as α in the above formula 3. Similarly, it is preferable to calculate the ratio of T t ' to N reaction temperatures T obs (T t '/T obs ), and define the α when the average of these is closest to 1 as the α in the above formula 3. N is an integer of 10 or more, preferably 10 to 500, and more preferably 50 to 200.

(劣化関数1の変形例)
劣化関数1の変形例を以下に説明する。劣化関数1としては下式9で表される劣化関数1-1を使用してもよい。
(Modification of degradation function 1)
The following describes a modification of the point spread function 1. As the point spread function 1, a point spread function 1-1 expressed by the following equation 9 may be used.

Φ=exp(-D’t) 式9
前記式9中、D’は触媒の活性種の劣化係数であり、tは反応経過日数(日)である。
Φ=exp(-D't) Equation 9
In the above formula 9, D' is the deterioration coefficient of the active species of the catalyst, and t is the number of days elapsed since the reaction began.

D’は下式10により、求めることができる。 D' can be calculated using the following formula 10.

前記式10中、α’は触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)であり、Sは任意の反応t日経過時の原料油中の硫黄濃度(質量%)であり、Sは任意の反応t日経過時の生成油中の硫黄濃度(質量%)であり、nは、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であり、LHSVは任意の反応t日経過時の液空間速度(h-1)であり、Pは基準水素分圧(MPa)であり、Pは任意の反応t日経過時の水素分圧(MPa)であり、aは水素分圧係数であり、Gは基準水素/原料油比(Nm/kL)であり、Gは任意の反応t日経過時の水素/原料油比(Nm/kL)であり、bは水素/原料油比係数であり、Ecはコーク劣化の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、Tは基準反応温度(K)であり、TSORは0日目の要求温度(K)である。 In the above equation (10), α' is a catalyst constant (a constant representing the rate of catalyst deterioration), S F is the sulfur concentration (mass%) in the feed oil after t days of reaction, S P is the sulfur concentration (mass%) in the product oil after t days of reaction, n is the reaction order of the hydrotreating reaction of the feed oil containing vacuum distillation gas oil, LHSV is the liquid hourly space velocity (h -1 ) after t days of reaction, P B is the reference hydrogen partial pressure (MPa), P is the hydrogen partial pressure (MPa) after t days of reaction, a is the hydrogen partial pressure coefficient, G B is the reference hydrogen/feed oil ratio (Nm 3 /kL), G is the hydrogen/feed oil ratio (Nm 3 /kL) after t days of reaction, b is the hydrogen/feed oil ratio coefficient, Ec is the activation energy of coke deterioration (kJ/mol), R is a gas constant: 0.00831 (kJ/(mol·K)), and T B is the reference reaction temperature (K) and T SOR is the required temperature on day 0 (K).

前記式10中のS、S、LHSV、Pは、前記式3の説明と同様である。前記式10中、Gは、上述した情報取得ステップで取得した原料油に関する情報及び運転条件に関する情報に基づき代入される値である。具体的には、Gは、水素の供給量(Nm/時間)を原料油の供給量(kL/時間)で除すことにより求めることができる。 S F , S P , LHSV, and P in the above formula 10 are the same as those in the above formula 3. In the above formula 10, G is a value substituted based on the information on the feedstock oil and the information on the operating conditions acquired in the above-mentioned information acquisition step. Specifically, G can be calculated by dividing the hydrogen supply rate (Nm 3 /hour) by the feedstock oil supply rate (kL/hour).

本明細書において、「基準水素/原料油比」とは、実際の反応条件の標準的な水素/原料油比を意味する。後述する水素/原料油比係数bを決定する際に用いる水素/原料油比の平均値として求められる。 In this specification, "reference hydrogen/feed oil ratio" refers to the standard hydrogen/feed oil ratio under actual reaction conditions. It is calculated as the average hydrogen/feed oil ratio used when determining the hydrogen/feed oil ratio coefficient b, which will be described later.

前記式10において、(G/G)で表される項は、水素/原料油比依存性を示す項であり、上述した通り、Gを設定値とし、一定の条件で運転する場合、定数となる。 In the above formula 10, the term expressed by (G B /G) b is a term that indicates dependency on the hydrogen/feed oil ratio, and as described above, becomes a constant when G is a set value and operation is performed under constant conditions.

、a、Ec、T、TSORは前記式3で説明した方法と同じ方法で求めることができる。以下、G、b、α’の求め方を説明する。 P B , a, Ec, T B , and T SOR can be calculated in the same manner as described above for Equation 3. How to calculate G B , b, and α' will now be described.

、bはP、a、Ec、T、TSORと同様に、使用する触媒に応じて定められるパラメータであり、実機で反応を行いながら求めてもよいし、実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求めてもよい。本実施形態においては、実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求めることが好ましい。以下、G、bの求め方について説明する。 GB and b, like P B , a, Ec, TB and TSOR, are parameters determined depending on the catalyst used, and may be determined while performing the reaction in an actual reaction system, or may be determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reaction system. In this embodiment, it is preferable to determine them in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reaction system. Hereinafter, how to determine GB and b will be described.

(G、bの求め方)
本実施形態の基本劣化パラメータの求め方は、上述の実機での反応、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールでの反応で得られたデータから解析される触媒の劣化挙動に基づく。
(How to find GB and b)
The method for determining the basic deterioration parameters in this embodiment is based on the deterioration behavior of the catalyst analyzed from data obtained from the above-mentioned reaction in the actual equipment or from a bench-scale reaction under the operating conditions of the actual equipment.

LHSV、水素分圧、原料油中の硫黄濃度、生成油中の硫黄濃度を一定の条件とし、水素/原料油比Gの条件で、一定期間反応を行う。触媒は反応により劣化するため、生成油中の硫黄濃度を一定の値とするために、反応温度を上げながら運転を行う。反応時間を横軸に、実測の反応温度を縦軸にプロットし、回帰直線を引くと、y=ax+b(0<aである。)で表される直線が得られる。この直線におけるbが前記式6におけるTSOR’となる。前記式6において、TSOR’にbを代入し、T に実測の反応温度を代入すると、任意の反応t日経過時における劣化度Φ’が得られる。反応時間を横軸に、Φ’の対数を縦軸にプロットし、回帰直線を引くと、y=-a x(|―a |=a である。)で表される直線が得られる。a は、触媒の劣化速度を表している。 The reaction is carried out for a certain period of time under the conditions of constant LHSV, hydrogen partial pressure, sulfur concentration in the feed oil, and sulfur concentration in the product oil, and a hydrogen/feed oil ratio of G h . Because the catalyst deteriorates due to the reaction, operation is carried out while increasing the reaction temperature in order to maintain a constant sulfur concentration in the product oil. When the reaction time is plotted on the horizontal axis and the measured reaction temperature on the vertical axis and a regression line is drawn, a straight line expressed as y = a h x + b h (0 < a h ) is obtained. b h on this line is T SOR ' in the above-mentioned formula 6. When b h is substituted for T SOR ' in the above-mentioned formula 6 and the measured reaction temperature is substituted for T t ' , the deterioration degree Φ' after any reaction t days has elapsed can be obtained. When the reaction time is plotted on the horizontal axis and the logarithm of Φ' on the vertical axis and a regression line is drawn, a straight line expressed as y = - a h ' x (|- a h ' | = a h ' ) is obtained. a h ' represents the catalyst deterioration rate.

h種類の水素/原料油比Gについて同様の反応を行い、同様にして、h個のa、bを求め、上記と同様の方法により、h個のa を得る。hは3以上の整数である。hの数が多い方が、より精度の高いbを得ることができる。一方、hの数が多すぎると、bを得るために時間が掛かり効率的ではない。本実施形態においては、hは3~20であることが好ましく、3~10であることがより好ましい。
このようにして得られたh個のa’及びGを下式11にそれぞれ代入する。下式11は、水素/原料油比係数、及び基準水素/原料油比を算出可能な式であり、本願の発明者らが、実機の運転結果等を基に初めて見出した式である。
The same reaction is carried out for h types of hydrogen/feed oil ratios Gh , h a h and b h are determined in the same manner, and h a h ' are obtained by the same method as above. h is an integer of 3 or more. The larger the number of h, the more accurate b can be obtained. On the other hand, if the number of h is too large, it takes a long time to obtain b, which is not efficient. In this embodiment, h is preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 10.
The h a 's and G h's thus obtained are respectively substituted into the following formula 11. The following formula 11 is an equation that can calculate the hydrogen/feed oil ratio coefficient and the reference hydrogen/feed oil ratio, and was first discovered by the inventors of the present application based on the operating results of an actual plant, etc.

ln(a’)=-bln(G)+B3 式11
前記式11中、B3は0とすることができる。
ln( ah ')=-bln( Gh )+B3 Equation 11
In the formula 11, B3 can be 0.

h個のa’及びGの組み合わせに関し、ln(a’)を縦軸に、ln(G)を横軸にプロットし、回帰直線を引き、その傾きを求める。この傾きが水素/原料油比係数bである。 For h combinations of a h ' and G h , ln(a h ') is plotted on the vertical axis and ln(G h ) on the horizontal axis, a regression line is drawn, and the slope is determined. This slope is the hydrogen/feed oil ratio coefficient b.

また、上記h種類の水素/原料油比Gを平均することにより、Gを求めることができる。 Moreover, GB can be obtained by averaging the above h types of hydrogen/feedstock ratios Gh .

b及びGを求める上でのLHSV、水素分圧、原料油中の硫黄濃度、生成油中の硫黄濃度は、実機運転条件に即した条件とすることが好ましい。
そのようなLHSVとしては、例えば0.5~2.5h-1であり、水素分圧としては、例えば3~7MPaであり、原料油中の硫黄濃度としては、例えば0.5~3.0質量%であり、生成油中の硫黄濃度としては、例えば0.3質量%以下である。
h種類の水素/原料油比Gも同様に実機運転条件に即した条件とすることが好ましい。このようなGとしては、例えば100~400[Nm/kL]である。反応期間としては、例えば50~600日である。
In determining b and GB , it is preferable that the LHSV, hydrogen partial pressure, sulfur concentration in the feed oil, and sulfur concentration in the product oil are conditions that correspond to the operating conditions of an actual plant.
Such an LHSV is, for example, 0.5 to 2.5 h −1 , the hydrogen partial pressure is, for example, 3 to 7 MPa, the sulfur concentration in the feed oil is, for example, 0.5 to 3.0 mass%, and the sulfur concentration in the product oil is, for example, 0.3 mass% or less.
Similarly, it is preferable that the hydrogen/feedstock ratio G h of the h types is set to a condition that corresponds to the actual operating conditions. Such G h is, for example, 100 to 400 [Nm 3 /kL]. The reaction period is, for example, 50 to 600 days.

また、α’は、前記式3の代わりに前記式10を使用する以外は、劣化関数1において説明したαの求め方((α及びTSORの求め方1)及び(α及びTSORの求め方2))と同じ方法により求めることができる。 Moreover, α′ can be calculated by the same method as the method for calculating α described in the degradation function 1 ((method 1 for calculating α and T SOR ) and (method 2 for calculating α and T SOR )), except that the formula 10 is used instead of the formula 3.

<劣化関数2>
本実施形態においては、コークの堆積による触媒の劣化に関するコーク劣化関数は、触媒の易失活活性種の劣化に関する易失活活性種劣化関数と、触媒の難失活活性種の劣化に関する難失活活性種劣化関数から構成される下式12で表される劣化関数2が好ましい。
<Deterioration function 2>
In this embodiment, the coke deterioration function relating to catalyst deterioration due to coke deposition is preferably deterioration function 2, expressed by the following equation 12, which is composed of an easily deactivated active species deterioration function relating to the deterioration of easily deactivated active species of the catalyst and a hardly deactivated active species deterioration function relating to the deterioration of hardly deactivated active species of the catalyst.

Φ=k1×exp(-Dt)+k×exp(-Dt) 式12
前記式12中、kは触媒の易失活活性種の活性点係数であり、kは触媒の難失活活性種の活性点係数であり、活性点係数は両活性種の相対反応速度定数を表している。Dは触媒の易失活活性種の劣化係数であり、Dは触媒の難失活活性種の劣化係数であり、tは反応経過日数(日)であり、k+k=1である。
Φ=k 1 ×exp(-D 1 t)+k 2 ×exp(-D 2 t) Equation 12
In Equation 12, k1 is the active site coefficient of the easily deactivated active species of the catalyst, k2 is the active site coefficient of the hardly deactivated active species of the catalyst, and the active site coefficients represent the relative reaction rate constants of both active species. D1 is the deterioration coefficient of the easily deactivated active species of the catalyst, D2 is the deterioration coefficient of the hardly deactivated active species of the catalyst, t is the number of days elapsed since the reaction began, and k1 + k2 = 1.

減圧蒸留軽油の水素化処理反応においては、上述した通り、コークの堆積により触媒が劣化するため、生成油中の硫黄含有量を一定レベル以下に保つため、反応温度を上げて運転を行う必要がある。減圧蒸留軽油の水素化処理反応において、反応開始初期には、反応温度が急激に上昇する。この反応温度の急激な上昇は、反応開始初期の触媒の急激な劣化を意味する。一方、反応中期以降においては、反応温度は緩やかに上昇する。この反応温度の緩やかな上昇は、反応中期以降の触媒の緩やかな劣化を意味する。 As mentioned above, in the hydrotreating reaction of vacuum distillation gas oil, catalyst degradation occurs due to coke buildup, so operation must be carried out at an elevated reaction temperature to maintain the sulfur content of the resulting oil below a certain level. In the hydrotreating reaction of vacuum distillation gas oil, the reaction temperature rises rapidly at the beginning of the reaction. This rapid rise in reaction temperature indicates rapid catalyst degradation at the beginning of the reaction. On the other hand, from the middle of the reaction onwards, the reaction temperature rises gradually. This gradual rise in reaction temperature indicates gradual catalyst degradation at the middle of the reaction onwards.

すなわち、減圧蒸留軽油の水素化処理反応においては、反応開始初期の触媒の急激な劣化と、反応中期以降の触媒のゆるやかな劣化が起こっていることが、反応時間に対する反応温度のプロファイルから示唆される。 In other words, the profile of reaction temperature versus reaction time suggests that in the hydrotreating reaction of vacuum distillation gas oil, rapid catalyst deterioration occurs at the beginning of the reaction, followed by gradual catalyst deterioration from the middle of the reaction onwards.

本願の発明者らは、上記反応時間に対する反応温度のプロファイルに基づき、触媒には、反応開始初期に失活する易失活活性種と、反応中期以降に失活する難失活活性種が存在するとの仮定に基づき、劣化関数1をさらに改良し、劣化関数2を見出した。その結果、劣化関数2によれば、劣化関数1よりも、より精度よく触媒の劣化度を算出可能となることを見出した。易失活活性種とは、主に反応初期に活性が失われる活性種であり、難失活活性種とは、反応中期以降に活性が失われる活性種を意味する。 The inventors of the present application further improved Degradation Function 1 and discovered Degradation Function 2 based on the above-mentioned profile of reaction temperature versus reaction time and the assumption that catalysts contain active species that are easily deactivated in the early stages of the reaction and active species that are difficult to deactivate in the middle or later stages of the reaction. As a result, they found that Degradation Function 2 makes it possible to calculate the degree of catalyst degradation more accurately than Degradation Function 1. Easily deactivated active species are active species that lose activity mainly in the early stages of the reaction, and difficult to deactivate active species are active species that lose activity in the middle or later stages of the reaction.

前記式12において、kは、触媒の易失活活性種の活性点係数を示し、kは、触媒の難失活活性種の活性点係数を示す。k及びkは触媒固有の定数であり、その求め方は後述する。 In the formula 12, k1 represents the active site coefficient of the easily deactivated active species of the catalyst, and k2 represents the active site coefficient of the hardly deactivated active species of the catalyst. k1 and k2 are constants specific to the catalyst, and the method for determining them will be described later.

は下式13により、Dは下式14により求めることができる。 D1 can be calculated by the following formula 13, and D2 can be calculated by the following formula 14.

前記式13及び前記式14中、Sは任意の反応t日経過時の原料油中の硫黄濃度(質量%)であり、Sは任意の反応t日経過時の生成油中の硫黄濃度(質量%)であり、nは、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であり、LHSVは任意の反応t日経過時の液空間速度(h-1)であり、Pは基準水素分圧(MPa)であり、Pは任意の反応t日経過時の水素分圧(MPa)であり、aは水素分圧係数であり、Ecはコーク劣化の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、Tは基準反応温度(K)であり、TSORは0日目の要求温度(K)である。
前記式13中、αは易失活活性点の触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)であり、前記式14中、αは難失活活性点の触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)である。
In the above formulas 13 and 14, S F is the sulfur concentration (mass%) in the feedstock oil after t days of reaction, S P is the sulfur concentration (mass%) in the product oil after t days of reaction, n is the reaction order of the hydrotreating reaction of the feedstock oil containing vacuum distillation gas oil, LHSV is the liquid hourly space velocity (h −1 ) after t days of reaction, P B is the reference hydrogen partial pressure (MPa), P is the hydrogen partial pressure (MPa) after t days of reaction, a is the hydrogen partial pressure coefficient, Ec is the activation energy of coke deterioration (kJ/mol), R is the gas constant: 0.00831 (kJ/(mol·K)), T B is the reference reaction temperature (K), and T SOR is the required temperature on day 0 (K).
In the above formula 13, α1 is a catalytic constant (a constant representing the deterioration rate of the catalyst) of the easily deactivated active site, and in the above formula 14, α2 is a catalytic constant (a constant representing the deterioration rate of the catalyst) of the hardly deactivated active site.

前記式13及び前記式14中、S、S、LHSV、Pは、前記式3の説明と同様に、上述した情報取得ステップで取得した原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報に基づき代入される値である。なお、LHSVは原料油の供給量(体積/h)を触媒充填量(体積)で除すことにより求めることができる。 In the above-mentioned formulas 13 and 14, S F , S P , LHSV, and P are values substituted based on the information on the feed oil, the information on the product oil, and the information on the operating conditions acquired in the above-mentioned information acquisition step, as in the explanation of the above-mentioned formula 3. Note that the LHSV can be calculated by dividing the feed oil supply rate (volume/h) by the catalyst loading amount (volume).

上述した通り、S、LHSV、Pは制御することが可能なパラメータである。また、Sは目的とする生成油の硫黄濃度である。すなわち、前記式13及び前記式14により、上記S、S、LHSV、及びPの反応条件における、触媒の易失活活性種の劣化係数、及び触媒の難失活活性種の劣化係数をそれぞれ算出することができる。減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であるnの求め方は後述する。 As described above, S F , LHSV, and P are controllable parameters. Furthermore, S P is the sulfur concentration of the target product oil. That is, the deterioration coefficient of the catalyst's easily deactivated active species and the deterioration coefficient of the catalyst's less easily deactivated active species under the reaction conditions of S F , S P , LHSV, and P can be calculated using Equation 13 and Equation 14, respectively. The method for determining n, which is the reaction order of the hydrotreating reaction of feedstock oil containing vacuum distillation gas oil, will be described later.

(基本劣化パラメータの求め方)
前記式13及び前記式14中、α、α、P、a、Ec、T、TSORは前記式3と同様、定数であり、これらのパラメータを総称して「基本劣化パラメータ2」という。基本劣化パラメータ2は使用する触媒に応じて定められるパラメータであり、実機で反応を行いながら求めてもよいし、実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求めてもよい。本実施形態においては、実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求めることが好ましい。前記式13及び前記式14中、P、a、Ec、Tは前記式3と同じ方法により求めることができる。
一方、α、α、TSORは例えば以下の2種類の方法により求めることができる。また、前記式12における触媒の易失活活性種の活性点数係数k、触媒の難失活活性種の活性点数係数kも同時に以下のように求めることができる。
(How to determine basic degradation parameters)
In the above-mentioned formulas 13 and 14, α 1 , α 2 , P B , a, Ec, T B , and T SOR are constants, as in the above-mentioned formula 3, and these parameters are collectively referred to as "basic deterioration parameter 2." The basic deterioration parameter 2 is a parameter determined depending on the catalyst used, and may be determined while performing a reaction in an actual machine, or may be determined in advance on a bench scale based on the actual machine operating conditions. In this embodiment, it is preferable to determine it in advance on a bench scale based on the actual machine operating conditions. In the above-mentioned formulas 13 and 14, P B , a, Ec, and T B can be determined by the same method as in the above-mentioned formula 3.
On the other hand, α 1 , α 2 and T SOR can be calculated, for example, by the following two methods. In addition, the active site coefficient k 1 of the easily deactivated active species of the catalyst and the active site coefficient k 2 of the hardly deactivated active species of the catalyst in the above formula 12 can also be calculated simultaneously as follows.

(α、α2、SOR、k、及びkの求め方1)
実機又はベンチスケールにおいて、想定する実機運転条件のLHSV、水素分圧、水素/原料油比、原料油中の硫黄濃度、生成油中の硫黄濃度となるように、一定期間反応を行う。触媒は反応により劣化するため、反応温度を上げながら運転を行う。反応時間を横軸に、反応温度を縦軸にプロットする。これらのプロットの回帰直線を引く場合、上述した通り、反応開始初期(x~x)の、急激な反応温度の上昇に相関するy=ax+bで表される直線と、反応中期以降(xn+1~x)の、緩やかな反応温度の上昇に相関するy=ax+bで表される2本の直線が得られる。前記式において、a>a>0であり、b<bであり、x<x<xn+1<xである。x、xは反応開始からのn(m)番目のプロットに相関した反応時間を意味する。
(Method 1 for determining α 1 , α 2 , T SOR , k 1 , and k 2 )
In an actual plant or on a bench scale, the reaction is carried out for a certain period of time so that the LHSV, hydrogen partial pressure, hydrogen/feed oil ratio, sulfur concentration in the feed oil, and sulfur concentration in the product oil are the expected operating conditions of the actual plant. Because the catalyst deteriorates during the reaction, operation is carried out while increasing the reaction temperature. Reaction time is plotted on the horizontal axis and reaction temperature on the vertical axis. When drawing a regression line between these plots, as described above, two lines are obtained: one line expressed as y = a 1 x + b 1 , which correlates with the rapid increase in reaction temperature in the early stage of the reaction (x 1 to x n ), and the other line expressed as y = a 2 x + b 2 , which correlates with the gradual increase in reaction temperature from the middle stage of the reaction onwards (x n+ 1 to x m ). In the above formula, a 1 > a 2 > 0, b 1 < b 2 , and x 1 < x n < x n+1 < x m . x n and x m represent the reaction time relative to the n(m)th plot from the start of the reaction.

上述のaがαに相関する値であり、bがk+kに相関する値であり、TSORである。また、aがαに相関する値であり、bがkに相関する値である。次に、y=ax+bとy=ax+bでの交点(xip、yip)を計算する。この交点はy=ax+bとy=ax+bの変曲点を意味する。すなわち、(xip、yip)までは、触媒の易失活活性種のみが存在するとみなし、(xip、yip)からは触媒の易失活活性種及び触媒の難失活活性種の2つの活性種が存在するとみなす。 The above-mentioned a1 is a value correlated with α1 , b1 is a value correlated with k1 + k2 , and is T SOR . Furthermore, a2 is a value correlated with α2 , and b2 is a value correlated with k2 . Next, the intersection point (x ip , y ip ) at y = a 1 x + b 1 and y = a 2 x + b 2 is calculated. This intersection point means the inflection point of y = a 1 x + b 1 and y = a 2 x + b 2. In other words, up to (x ip , y ip ), only active species of the catalyst that are easily deactivated are considered to exist, and from (x ip , y ip ), two active species are considered to exist: an active species of the catalyst that is easily deactivated and an active species that is difficult to deactivate.

前記式6において、TSOR’にbを代入し、T’に反応温度を代入すると、任意の反応t日経過時における劣化度Φ’が得られる。反応時間を横軸に、Φ’の対数を縦軸にプロットし、x~xipまでの回帰直線を引くと、y=-a x (|-a |=a である。)で表される直線が得られる。また、xip~xまでの回帰直線を引くと、y=-a x-b (|-a |=a であり、|-b |=b である。)で表される直線が得られる。a はαに相関した値であり、a はαに相関した値であり、b はkに相関した値である。 In Equation 6, substituting b1 for T SOR ' and substituting the reaction temperature for T t ' will give the degree of deterioration Φ' after any t days of reaction. Plotting the reaction time on the horizontal axis and the logarithm of Φ' on the vertical axis and drawing a regression line from x 1 to x ip will give a line expressed as y = -a 1 ' x (|-a 1 ' | = a 1 ' ). Furthermore, drawing a regression line from x ip to x m will give a line expressed as y = -a 2 ' x -b 2 ' (|-a 2 ' | = a 2 ' and |-b 2 ' | = b 2 ' ). a 1 ' is a value correlated with α 1 , a 2 ' is a value correlated with α 2 , and b 2 ' is a value correlated with k 2 .

は、上述の回帰直線で得られたb を下式15に代入して求めることができる。kはk+k=1であるから、k=1-kより求めることができる。
=exp(-b ) 式15
k2 can be found by substituting b2 ' obtained from the regression line described above into the following formula 15. Since k1 is k1 + k2 = 1, k1 can be found from k1 = 1 - k2 .
k 2 =exp(-b 2 ' ) Equation 15

運転条件であるS、S、LHSV、P、及び前記の方法で求めたP、a、Ec、T、TSOR(b)を前記式13及び前記式14に代入してD及びDを得る。求められたD、D、k、kを前記式12に代入するとΦが得られる。この場合、Φはαとαの関数となる。反応時間を横軸に、Φの対数を縦軸にプロットし、α=0としてαを0<αになるように変えてx~xipまでの回帰直線を引くと、y=-aα1 x(|-aα1 |=aα1 である。)で表される複数の直線がαの値ごとに得られる。各直線におけるaα1 と、上述のa が等しい値となるときのαを前記式13におけるαとすることができる。
次に、上述の方法で得られたαとαの関数であるΦに、得られたαを代入し、αを0<αになるように変えてxip~xまでの回帰直線を引くと、y=-aα2 x-bα2 (|-aα2 |=aα2 である。)で表される複数の直線がαの値ごとに得られる。各直線におけるaα2 と、上述のa が等しい値となるときのαを前記式14におけるαとすることができる。
D1 and D2 are obtained by substituting the operating conditions S P , S F , LHSV, and P, as well as P B , a, Ec, T B , and T SOR (b 1 ) obtained by the above method, into the above equations 13 and 14. Φ is obtained by substituting the obtained D 1 , D 2 , k 1 , and k 2 into the above equation 12. In this case, Φ is a function of α 1 and α 2 . If the reaction time is plotted on the horizontal axis and the logarithm of Φ on the vertical axis, and a regression line is drawn from x 1 to x ip while setting α 2 =0 and changing α 1 so that 0 < α 1 , multiple lines expressed as y = -a α1 '' x (|-a α1 '' | = a α1 '' ) will be obtained for each value of α 1. The α 1 when a α1 '' on each line is equal to the above-mentioned a 1 ' can be taken as the α 1 in the above formula 13.
Next, by substituting the obtained α1 into Φ, which is a function of α1 and α2 obtained by the above method, and drawing a regression line from x ip to x m while changing α2 so that 0 < α2 , multiple lines expressed as y = -a α2 " x - b α2 " (|-a α2 " | = a α2 " ) are obtained for each value of α2 . The α2 when a α2 " on each line is equal to the above-mentioned a 2 ' can be taken as the α2 in the above formula 14 .

(α、α2、SOR、k、及びkの求め方2)
(α、α2、SOR、k、及びkの求め方1)と同様の反応を行い、TSOR(b)を得る。運転条件であるS、S、LHSV、P、及び前記の方法で求めたP、a、Ec、T、TSOR(b)を前記式13及び前記式14に代入してD及びDを得る。求められたD、Dを前記式12に代入するとΦが得られる。この場合、Φはα、α、k、kの関数となる。得られたΦを前記式6のΦ’に、TSOR(すなわち、b)を前記式6のTSOR に代入して、T について整理すると、T はα、α、k、kの関数となる。αを0とし、k=1-kとするとT はα、kの関数となる。x~xipにおける実測の反応温度Tobsに対するT の比(T /Tobs)が1となるときのα、kの組み合わせを求め、このαを前記式13におけるαとすることができる。なお、この時のkは仮値である。同様にM個の反応温度Tobsに対するT の比(T /Tobs)を計算し、これらの平均が最も1に近づくときのαを前記式13におけるαとすることが好ましい。Mは10以上整数であり、10~500であることが好ましく、50~200であることがより好ましい。
得られたαを使用し、k=1-kとするとT はα、kの関数となる。xip~xにおける実測の反応温度Tobsに対するT の比(T /Tobs)が1となるときのα、kの組み合わせを求め、このα、kを前記式14におけるα、kとすることができる。得られたkをk=1-kに代入することによりkを求め、このkを前記式13におけるkとすることができる。同様にL個の反応温度Tobsに対するT の比(T /Tobs)を計算し、これらの平均が最も1に近づくときのα、kを前記式14におけるα、kとすることが好ましい。また、得られたkから求められたkを前記式13におけるkとすることが好ましい。Lは10以上整数であり、10~500であることが好ましく、50~200であることがより好ましい。
(Method 2 for determining α 1 , α 2 , T SOR , k 1 , and k 2 )
A reaction similar to that in (Method 1 for determining α1 , α2 , T SOR , k1 , and k2 ) is carried out to obtain T SOR ( b1 ). D1 and D2 are obtained by substituting the operating conditions S P , SF , LHSV, and P, as well as P B , a, Ec, T B , and T SOR ( b1 ) determined by the above-described method, into Equations 13 and 14. Φ is obtained by substituting the determined D1 and D2 into Equation 12. In this case, Φ is a function of α1 , α2 , k1 , and k2 . Substituting the obtained Φ for Φ' in the above formula 6 and T SOR (i.e., b 1 ) for T SOR ' in the above formula 6 and rearranging for T t ' , T t ' becomes a function of α 1 , α 2 , k 1 , and k 2. If α 2 is set to 0 and k 2 = 1 - k 1 , T t ' becomes a function of α 1 and k 1. The combination of α 1 and k 1 when the ratio of T t ' to the actually measured reaction temperature T obs at x 1 to x ip (T t ' /T obs ) is 1 can be found, and this α 1 can be used as α 1 in the above formula 13. Note that k 1 at this time is a provisional value. Similarly, it is preferable to calculate the ratio of T t ' to M reaction temperatures T obs (T t ' /T obs ), and define α 1 when the average of these is closest to 1 as α 1 in the above formula 13. M is an integer of 10 or more, preferably 10 to 500, and more preferably 50 to 200.
Using the obtained α1 and setting k1 = 1 - k2 , Tt ' becomes a function of α2 and k2 . The combination of α2 and k2 when the ratio ( Tt ' / Tobs ) of Tt ' to the actually measured reaction temperature Tobs at xip to xm is 1 is found, and these α2 and k2 can be used as α2 and k2 in the above formula 14. By substituting the obtained k2 into k1 = 1 - k2 , k1 is found, and this k1 can be used as k1 in the above formula 13. Similarly, it is preferable to calculate the ratios ( Tt ' / Tobs ) of Tt ' to L reaction temperatures Tobs , and use the α2 and k2 when the average of these is closest to 1 as the α2 and k2 in the above formula 14. It is also preferable that k1 calculated from the obtained k2 is used as k1 in the above formula 13. L is an integer of 10 or more, preferably 10 to 500, and more preferably 50 to 200.

このように、α、α2、SOR、k、及びkを求めるためには、y=ax+b、y=ax+bを得る必要がある。y=ax+b、y=ax+bは例えば、以下のように求めることができる。 In this way, in order to find α 1 , α 2 , T SOR , k 1 , and k 2 , it is necessary to obtain y = a 1 x + b 1 and y = a 2 x + b 2. For example, y = a 1 x + b 1 and y = a 2 x + b 2 can be found as follows.

上述の方法で、反応時間を横軸に、反応温度を縦軸にプロットする。反応開始から反応終了までの回帰直線を引くと、y=a’x+b’で表される直線が得られる。この直線は、変曲点を考慮していない直線である。反応終了からプロットを順に削除し、相関係数が1に近づくように前記y=a’x+b’を調整し、y=a’x+b’を得る。同様に、反応開始からプロットを順に削除し、相関係数が1に近づくように前記y=a’x+b’を調整し、y=a’x+b’を得る。y=a’x+b’とy=a’x+b’の相関係数の平均が最も1に近づく場合の各直線がy=ax+b、y=ax+bとなる。なお、全プロットは、y=ax+b、y=ax+bのどちらか一方に属するようにする。 Using the method described above, the reaction time is plotted on the horizontal axis and the reaction temperature on the vertical axis. By drawing a regression line from the start of the reaction to the end of the reaction, a straight line expressed as y = a'x + b' is obtained. This line does not take into account the inflection point. Plots are sequentially deleted from the end of the reaction, and the y = a'x + b' is adjusted so that the correlation coefficient approaches 1, resulting in y = a1'x + b1 '. Similarly, plots are sequentially deleted from the start of the reaction, and the y = a'x + b' is adjusted so that the correlation coefficient approaches 1 , resulting in y = a2'x + b2 '. The lines where the average correlation coefficients of y = a1'x + b1' and y = a2'x + b2 ' are closest to 1 are y = a1x + b1 and y = a2x + b2 . All plots belong to either y=a 1 x+b 1 or y=a 2 x+b 2 .

y=ax+b、y=ax+bを得るために必要な反応時間は通常100日以上である。また、一般に、上記、y=a’x+b’の相関関数が0.5以上となるまで反応を行えば充分である。 The reaction time required to obtain y = a 1 x + b 1 and y = a 2 x + b 2 is usually 100 days or more. In general, it is sufficient to carry out the reaction until the correlation function of y = a'x + b' becomes 0.5 or more.

(劣化関数2の変形例)
劣化関数2の変形例を以下に説明する。劣化関数1としては下式16で表される劣化関数2-1を使用してもよい。
(Modification of degradation function 2)
The following describes a modification of the point spread function 2. Point spread function 2-1 expressed by the following equation 16 may be used as the point spread function 1.

Φ=k1×exp(-D’t)+k×exp(-D’t) 式16
前記式16中、k、k、tは前記式12と同じであり、D’は触媒の易失活活性種の劣化係数であり、D’は触媒の難失活活性種の劣化係数である。
Φ=k 1 × exp (-D 1 't) + k 2 × exp (-D 2 't) Equation 16
In the formula 16, k 1 , k 2 and t are the same as in the formula 12, D 1 ' is the deactivation coefficient of the easily deactivated active species of the catalyst, and D 2 ' is the deactivation coefficient of the hardly deactivated active species of the catalyst.

’は下式17により、D’は下式18により求めることができる。 D 1 ' can be calculated from the following formula 17, and D 2 ' can be calculated from the following formula 18.

前記式17及び前記式18中、S、S、n、LHSV、P、P、a、Ec、R、T、TSORは前記式13及び前記式14と同じであり、G、G、bは前記式10と同じであり、前記式17中、α’は易失活活性点の触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)であり、前記式18中、α’は難失活活性点の触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)である。 In the formulas 17 and 18, S F , S P , n, LHSV, P B , P, a, Ec, R, T B , and T SOR are the same as in the formulas 13 and 14, G B , G, and b are the same as in the formula 10, in the formula 17, α 1 ' is a catalytic constant (a constant representing the deterioration rate of the catalyst) of the easily deactivated active site, and in the formula 18, α 2 ' is a catalytic constant (a constant representing the deterioration rate of the catalyst) of the hardly deactivated active site.

、a、Ec、T、TSORは前記式13及び前記式14で説明した方法と同じ方法で求めることができ、G、bは、前記式10で説明した方法と同じ方法で求めることができる。 P B , a, Ec, T B , and T SOR can be calculated in the same manner as described in Equation 13 and Equation 14, and G B and b can be calculated in the same manner as described in Equation 10.

また、α’、α’は、前記式12の代わりに前記式16を、前記式13の代わりに前記式17を、前記式14の代わりに前記式18を使用する以外は、劣化関数2において説明したα、αの求め方と同じ方法により求めることができる。 In addition, α 1 ' and α 2 ' can be calculated in the same manner as for calculating α 1 and α 2 described in degradation function 2, except that equation 16 is used instead of equation 12, equation 17 is used instead of equation 13, and equation 18 is used instead of equation 14.

≪反応温度算出ステップ≫
本実施形態の反応温度算出ステップは、前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出するステップである。反応温度は、アレニウスの式に基づいた劣化速度式により算出することが好ましい。
<Reaction temperature calculation step>
The reaction temperature calculation step of this embodiment is a step of calculating a reaction temperature necessary to satisfy the information on the feed oil, the information on the product oil, and the operating conditions based on the degree of catalyst deterioration. The reaction temperature is preferably calculated using a deterioration rate equation based on the Arrhenius equation.

<劣化速度式>
劣化速度式は前記式5で表されるアレニウスの式に基づいた式である。前記式6の算出方法と同様に、前記式1及び前記式5より下式19が、導かれる。
<Deterioration rate formula>
The deterioration rate equation is based on the Arrhenius equation expressed by the above-mentioned equation 5. Similar to the calculation method of the above-mentioned equation 6, the following equation 19 is derived from the above-mentioned equations 1 and 5.

前記式19中、Φは劣化度であり、Eaは脱硫の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、Tは反応t日経過時の要求温度(K)であり、TSORは0日目の要求温度(K)である。
前記式19を整理すると下式20が得られる。
In Equation 19, Φ is the degree of deterioration, Ea is the activation energy of desulfurization (kJ/mol), R is the gas constant: 0.00831 (kJ/(mol·K)), Tt is the required temperature (K) after t days of reaction, and T SOR is the required temperature (K) on day 0.
By rearranging the above equation 19, the following equation 20 is obtained.

前記式20に、上述の方法で得られたTSOR、Φを代入することにより、任意の反応t日経過時におけるT(K)を得ることができる。なお、前記式20における脱硫反応の活性化エネルギーは以下のように求めることができる。 T t (K) after t days of reaction can be obtained by substituting T SOR and Φ obtained by the above-mentioned method into the above-mentioned formula 20. The activation energy of the desulfurization reaction in the above-mentioned formula 20 can be calculated as follows.

(脱硫反応の活性化エネルギーの求め方)
脱硫反応の活性化エネルギーは、前記式5で表されるアレニウスの式に基づいて、本分野で公知の方法により求めることができる。以下、一例を説明する。
(How to calculate the activation energy of the desulfurization reaction)
The activation energy of the desulfurization reaction can be determined by a method known in the art based on the Arrhenius equation represented by the above-mentioned formula 5. An example will be described below.

はじめに、減圧蒸留軽油を含む原料油の脱硫反応の反応次数を求める。反応温度、水素分圧、水素/原料油比、原料油中の硫黄濃度は一定の条件とし、LHSV(x)の条件で、反応を行い、生成油中の硫黄濃度を測定する。下式21で表される脱硫反応速度式のSに原料油中の硫黄濃度を、Sに得られた生成油中の硫黄濃度を、LHSVにLHSV(x)を代入する。得られた左辺の結果を縦軸に、1/LHSVを横軸にプロットする。なお、この場合、縦軸はnの関数となる。 First, the reaction order of the desulfurization reaction of feedstock oil containing vacuum distillation gas oil is determined. The reaction temperature, hydrogen partial pressure, hydrogen/feedstock ratio, and sulfur concentration in the feedstock oil are constant, and the reaction is carried out under LHSV(x) conditions, and the sulfur concentration in the product oil is measured. In the desulfurization reaction rate equation expressed by the following equation 21, the sulfur concentration in the feedstock oil is substituted for SF , the sulfur concentration in the resulting product oil for SP , and LHSV(x) for LHSV. The result of the left-hand side of the equation is plotted on the vertical axis and 1/LHSV on the horizontal axis. In this case, the vertical axis is a function of n.

x種類のLHSV(x)について同様の反応を行い、x個の上記プロットを得る。得られたプロットを基に原点を通るように回帰直線を引き、y=cxで表される直線を得る。yは(1/n-1((1/S n-1)-(1/S n-1)))であり、xは1/LHSVであり、cはkとなる。excel等で相関関数を求め、相関係数が最も1に近づくnを求める。得られたnが反応次数となる。なお、nは小数点第1位のオーダーで求めればよい。 A similar reaction is carried out for x types of LHSV(x), and x of the above plots are obtained. Based on the obtained plots, a regression line is drawn passing through the origin to obtain a line expressed as y = cx. y is (1/n-1((1/S P n-1 )-(1/S F n-1 ))), x is 1/LHSV, and c is k. The correlation function is calculated using Excel or similar software, and n is determined for which the correlation coefficient is closest to 1. The obtained n is the reaction order. Note that n can be calculated to one decimal place.

上記xは3以上の整数である。xの数が多い方が、より精度の高いnを得ることができる。一方、xの数が多すぎると、nを得るために時間が掛かり効率的ではない。本実施形態においては、xは3~20であることが好ましく、3~10であることがより好ましい。 The above x is an integer of 3 or greater. The larger the number of x, the more accurate n can be obtained. On the other hand, if the number of x is too large, it takes a long time to obtain n, which is inefficient. In this embodiment, x is preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 10.

nを求める上での反応温度、水素分圧、水素/原料油比、原料油中の硫黄濃度は、実機運転条件に即した条件とすることが好ましい。
そのような反応温度としては、例えば300~420℃であり、水素分圧は3~7MPaであり、水素/原料油比は100~400[Nm/kL]であり、原料油中の硫黄濃度は0.5~3.0質量%である。
x種類のLHSV(x)も同様に実機運転条件に即した条件とすることが好ましい。このようなLHSV(x)としては、0.5~2.5h-1である。
In determining n, the reaction temperature, hydrogen partial pressure, hydrogen/feedstock ratio, and sulfur concentration in the feedstock are preferably set to conditions that correspond to the operating conditions of an actual plant.
Such a reaction temperature is, for example, 300 to 420°C, the hydrogen partial pressure is 3 to 7 MPa, the hydrogen/feedstock ratio is 100 to 400 [Nm 3 /kL], and the sulfur concentration in the feedstock is 0.5 to 3.0 mass%.
Similarly, it is preferable that the x types of LHSV(x) are set to conditions that correspond to the actual operating conditions of the plant. Such LHSV(x) is 0.5 to 2.5 h −1 .

前記式5で表されるアレニウスの式中の活性化エネルギーEを脱硫の活性化エネルギーEaとし、両辺の自然対数を取ると、下式22で表される式となる。
When the activation energy E in the Arrhenius equation expressed by the above formula 5 is set as the activation energy Ea of desulfurization and the natural logarithm of both sides is taken, the following formula 22 is obtained.

水素分圧、水素/原料油比、LHSV、原料油中の硫黄濃度は一定の条件とし、反応温度T(y)の条件で反応を行い、生成油中の硫黄濃度を測定する。前記式21で表される脱硫反応速度式のSに原料油中の硫黄濃度を、Sに得られた生成油中の硫黄濃度を、LHSVにLHSVを、上記得られたnを代入して反応速度定数kを求める。得られた反応速度定数を前記式22に代入し、得られた左辺の結果(lnk)を縦軸に、1/T(1/T(y))を横軸にプロットする。 The reaction is carried out under constant conditions of hydrogen partial pressure, hydrogen/feed oil ratio, LHSV, and sulfur concentration in the feed oil at a reaction temperature T(y), and the sulfur concentration in the product oil is measured. The sulfur concentration in the feed oil is substituted for SF , the sulfur concentration in the resulting product oil for SP , LHSV for LHSV, and the obtained n in the desulfurization reaction rate equation expressed by Equation 21 above are substituted for LHSV, and the reaction rate constant k is calculated. The obtained reaction rate constant is substituted into Equation 22 above, and the result (lnk) on the left side of the equation obtained is plotted on the vertical axis and 1/T (1/T(y)) on the horizontal axis.

y種類の反応温度T(y)について同様の反応を行い、y個の上記プロットを得る。得られたプロットより、回帰直線を引き、その傾きを求める。この傾きはEa/Rであるため、傾きからRを除すことにより脱硫の活性化エネルギーEaを求めることができる。 The same reaction is carried out for y different reaction temperatures T(y), and y of the above plots are obtained. A regression line is drawn from the resulting plots, and its slope is determined. Since this slope is Ea/R, the activation energy of desulfurization, Ea, can be determined by subtracting R from the slope.

上記yは3以上の整数である。yの数が多い方が、より精度の高いEaを得ることができる。一方、yの数が多すぎると、Eaを得るために時間が掛かり効率的ではない。本実施形態においては、yは3~20であることが好ましく、3~10であることがより好ましい。 The above y is an integer of 3 or greater. The larger the value of y, the more accurate Ea can be obtained. On the other hand, if the value of y is too large, it takes a long time to obtain Ea, which is inefficient. In this embodiment, y is preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 10.

Eaを求める上での水素分圧、水素/原料油比、LHSV、原料油中の硫黄濃度は、実機運転条件に即した条件とすることが好ましい。
そのような水素分圧としては、例えば3~7MPaであり、水素/原料油比は100~400[Nm/kL]であり、LHSVは0.5~2.5h-1であり、原料油中の硫黄濃度は0.5~3.0質量%である。
y種類の反応温度T(y)も同様に実機運転条件に即した条件とすることが好ましい。このようなT(y)としては、300~420℃である。
The hydrogen partial pressure, hydrogen/feed oil ratio, LHSV, and sulfur concentration in the feed oil used to determine Ea are preferably set to conditions that correspond to the operating conditions of an actual plant.
Such hydrogen partial pressure is, for example, 3 to 7 MPa, the hydrogen/feedstock ratio is 100 to 400 [Nm 3 /kL], the LHSV is 0.5 to 2.5 h −1 , and the sulfur concentration in the feedstock is 0.5 to 3.0 mass %.
Similarly, it is preferable that the reaction temperature T(y) of the y types is set to a condition that conforms to the operating conditions of the actual equipment. Such T(y) is 300 to 420°C.

このように得られた各パラメータを前記式20に代入することにより、所定の反応条件を達成するために必要な反応温度Tを求めることができる。 By substituting each parameter thus obtained into the above-mentioned formula 20, the reaction temperature Tt required to achieve the predetermined reaction conditions can be obtained.

実測の反応温度Tobsに対する、本実施形態の情報処理方法により求められる反応温度Tの割合であるT/Tobsは、℃換算で、0.97~1.03であることが好ましく、0.985~1.015であることがより好ましい。T/Tobsが前記範囲内である場合、精度よく反応温度を推定できていると判断することができる。 The ratio of the reaction temperature Tt determined by the information processing method of this embodiment to the actually measured reaction temperature Tobs , Tt / Tobs , is preferably 0.97 to 1.03, and more preferably 0.985 to 1.015, in ° C. When Tt / Tobs is within the above range, it can be determined that the reaction temperature has been estimated with high accuracy.

≪情報出力ステップ≫
このようにして得られた前記反応温度を示す情報を出力する情報出力ステップ(図1のS4)をさらに有してもよい。例えば、S4は出力部14によって実行される。
<Information output step>
The method may further include an information output step (S4 in FIG. 1) of outputting information indicating the reaction temperature thus obtained. For example, S4 is executed by the output unit 14.

≪減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応≫
減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応について概要を説明する。
減圧蒸留軽油は、常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる、沸点範囲が200~550℃の留分である。減圧蒸留軽油の密度は0.91~0.95g/mLである。原料油中の減圧蒸留軽油の含有量としては、例えば30体積%以上であってもよく、50体積%以上等であってもよい。
なお、原料油に含まれる減圧蒸留軽油以外の油種としては、原油を常圧蒸留装置で常圧蒸留して得られる常圧重油、水素化分解重油等潤滑油基油の溶剤抽出により抽出除去される油分の中で特に重質な油分である重質エキストラクト、常圧蒸留残渣、流動接触分解残油、脱礫油等が挙げられる。
<Hydrotreatment reaction of feedstock oil containing vacuum distillation gas oil>
The hydrotreating reaction of feedstock oil containing vacuum distillation gas oil will be outlined below.
Vacuum distillation gas oil is a fraction having a boiling point range of 200 to 550°C obtained by vacuum distillation of atmospheric distillation residual oil. The density of vacuum distillation gas oil is 0.91 to 0.95 g/mL. The content of vacuum distillation gas oil in the feedstock oil may be, for example, 30% by volume or more, or 50% by volume or more.
In addition, examples of oil types other than vacuum distillation light oil contained in the feedstock include atmospheric heavy oil obtained by atmospheric distillation of crude oil in an atmospheric distillation unit, heavy extracts which are particularly heavy oils among the oils extracted and removed by solvent extraction of lubricating base oils such as hydrocracked heavy oil, atmospheric distillation residue, fluid catalytic cracking residue, and de-sludge oil.

減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応は、水素存在下、減圧蒸留軽油を含む原料油と水素化処理触媒とを接触処理することにより行うことができる。
水素化処理触媒は、特に限定されるものではなく、本分野において公知の水素化処理触媒を使用することができる。触媒の担体として、種々のものが使用でき、例えばシリカ、アルミナ、ボリア、マグネシア、チタニア、シリカ-アルミナ、シリカ-マグネシア、シリカ-ジルコニア、シリカ-トリア、シリカ-ベリリア、シリカ-チタニア、シリカ-ボリア、アルミナ-ジルコニア、アルミナ-チタニア、アルミナ-ボリア、アルミナ-クロミア、チタニア-ジルコニア、シリカ-アルミナ-トリア、シリカ-アルミナ-ジルコニア、シリカ-アルミナ-マグネシア、シリカ-マグネシア-ジルコニアなど、又はこれらの2種以上の混合物が挙げられる。これらの無機酸化物のうち、好ましいものとしては、アルミナ、シリカ-アルミナ、アルミナ-チタニア、アルミナ-ボリア、アルミナ-ジルコニアが挙げられ、特に好ましくは、アルミナが挙げられ、アルミナの中でもγアルミナが特に好ましい。これらの無機酸化物は、1種単体で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The hydrotreating reaction of a feedstock containing vacuum gas oil can be carried out by contacting the feedstock containing vacuum gas oil with a hydrotreating catalyst in the presence of hydrogen.
The hydrotreating catalyst is not particularly limited, and any hydrotreating catalyst known in the art can be used. Various catalyst supports can be used, including, for example, silica, alumina, boria, magnesia, titania, silica-alumina, silica-magnesia, silica-zirconia, silica-thoria, silica-beryllia, silica-titania, silica-boria, alumina-zirconia, alumina-titania, alumina-boria, alumina-chromia, titania-zirconia, silica-alumina-thoria, silica-alumina-zirconia, silica-alumina-magnesia, silica-magnesia-zirconia, and the like, or mixtures of two or more of these. Among these inorganic oxides, preferred are alumina, silica-alumina, alumina-titania, alumina-boria, and alumina-zirconia, with alumina being particularly preferred, and among aluminas, γ-alumina being particularly preferred. These inorganic oxides may be used alone or in combination of two or more.

前記担体に活性成分として含有させる金属は、周期表第6族金属及び第8~10族金属の中から選ばれる少なくとも1種類以上の金属であり、好ましくはモリブデン、タングステン、コバルト及びニッケルの金属である。これらの金属は、金属状態又は金属酸化物、金属硫化物の何れの形態でも有効であり、また、イオン交換などにより金属が触媒担体と結合した形態で存在してもよい。この金属成分の含有量は、通常、触媒基準かつ酸化物換算で、約10~25質量%の範囲内である。金属含有量が10質量%より少ないと、活性点として働く金属の絶対量が少ないために、脱硫活性を始めとする水素化処理活性(以下、簡単に水素化処理活性と言う)が発現せず、逆に担持される金属の含有量が25質量%より多すぎると、金属の凝集が起こり活性点の数が減少し、その結果、水素化処理活性が却って低下するからである。更に、必要に応じて、元素周期律表第6族金属及び第8族金属からなる活性金属に加えて、リン、ホウ素、亜鉛、ジルコニア等を含ませることができる。本発明方法を適用するに当たり、触媒層の形態には制約はなく、例えば固定床、移動床、流動床等の触媒層の反応器に適用できる。 The metal contained in the support as an active component is at least one metal selected from Group 6 and Groups 8-10 of the Periodic Table, preferably molybdenum, tungsten, cobalt, and nickel. These metals are effective in the metallic state, metal oxide, or metal sulfide form. They may also be bonded to the catalyst support by ion exchange or other methods. The content of this metal component is typically within the range of approximately 10-25 mass% of the catalyst, calculated as oxide. If the metal content is less than 10 mass%, the absolute amount of metal acting as active sites is low, preventing hydrotreating activity (hereinafter simply referred to as hydrotreating activity), including desulfurization activity. Conversely, if the supported metal content is greater than 25 mass%, metal aggregation occurs, reducing the number of active sites and, as a result, reducing hydrotreating activity. Furthermore, if necessary, phosphorus, boron, zinc, zirconia, etc. can be contained in addition to the active metals consisting of Groups 6 and 8 of the Periodic Table. When applying the method of the present invention, there are no restrictions on the form of the catalyst bed, and it can be applied to catalyst bed reactors such as fixed beds, moving beds, and fluidized beds.

減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応における条件としては、一般に反応温度が300~420℃、好ましくは340~400℃であり、水素分圧が3~7MPa、好ましくは4~6MPaであり、LHSVが0.5~2.5hr-1、好ましくは0.6~1.5hr-1であり、水素/原料油比が100~400[Nm/kL]、好ましくは200~300[Nm/kL]である。 The conditions for the hydrotreating reaction of feedstock containing vacuum distillation gas oil are generally a reaction temperature of 300 to 420°C, preferably 340 to 400°C, a hydrogen partial pressure of 3 to 7 MPa, preferably 4 to 6 MPa, an LHSV of 0.5 to 2.5 hr -1 , preferably 0.6 to 1.5 hr -1 , and a hydrogen/feedstock ratio of 100 to 400 [Nm 3 /kL], preferably 200 to 300 [Nm 3 /kL].

減圧蒸留軽油を含む原料油中の硫黄濃度は、通常0.5~3.0質量%である。また、生成油中の硫黄濃度は、通常0.01~0.3質量%である。 The sulfur concentration in feedstock oil, including vacuum distillation diesel, is typically 0.5 to 3.0 mass%. The sulfur concentration in the resulting oil is typically 0.01 to 0.3 mass%.

≪反応温度算出装置≫
本実施形態の反応温度算出装置は、常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得する取得部と、前記取得部で取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出し、算出した前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する演算部と、を含む。本実施形態の反応温度算出装置は、算出された反応温度を示す情報を出力する出力部を有していてもよい。
<Reaction temperature calculation device>
The reaction temperature calculation device of this embodiment is for a hydrotreating reaction of a feedstock containing vacuum distillation gas oil obtained by vacuum distillation of atmospheric distillation residue oil. The reaction temperature calculation device acquires information about the feedstock, information about the product oil, and information about the operating conditions after a predetermined time has elapsed since the start of the reaction, and calculates the catalyst degradation level using a degradation function based on the information about the feedstock, information about the product oil, and information about the operating conditions acquired by the acquisition unit. The reaction temperature calculation device of this embodiment may have an output unit that outputs information indicating the calculated reaction temperature.

本実施形態の反応温度算出装置1は、パーソナルコンピューターやサーバー装置や専用装置等の情報処理装置を用いて構成される。反応温度算出装置1は、1台又は複数台の情報処理装置を用いて構成されてもよい。例えば、反応温度算出装置1は、クラスタマシンとして構築されてもよいし、クラウドとして構築されてもよいし、どのような態様で構築されてもよい。反応温度算出装置1は、例えば、図4に示されるように取得部11と、取得部からの情報を処理する計算機本体12とを有する。反応温度算出装置1は、計算機本体12において処理された情報を外部に出力する出力部14を有していてもよい。これらの構成要素は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integrated circuit)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)等のハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等の記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROM等の着脱可能な記憶媒体(非一過性の記憶媒体)に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。記憶装置は、例えば、HDD、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、ROM(Read Only Memory)、またはRAM(Random Access Memory)等により構成される。 The reaction temperature calculation device 1 of this embodiment is configured using an information processing device such as a personal computer, a server device, or a dedicated device. The reaction temperature calculation device 1 may be configured using one or more information processing devices. For example, the reaction temperature calculation device 1 may be configured as a cluster machine, a cloud, or any other configuration. The reaction temperature calculation device 1 includes, for example, an acquisition unit 11 and a computer main unit 12 that processes information from the acquisition unit, as shown in FIG. 4 . The reaction temperature calculation device 1 may also include an output unit 14 that outputs information processed by the computer main unit 12 to the outside. These components are implemented by, for example, a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program (software). Furthermore, some or all of these components may be implemented by hardware (including circuitry) such as an LSI (Large Scale Integrated Circuit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field-Programmable Gate Array), or GPU (Graphics Processing Unit), or by a combination of software and hardware. The program may be stored in advance in a storage device (a storage device with a non-transitory storage medium) such as a hard disk drive (HDD) or flash memory, or it may be stored in a removable storage medium (a non-transitory storage medium) such as a DVD or CD-ROM, and installed in the storage device by inserting the storage medium into a drive device. The storage device may be composed of, for example, a HDD, flash memory, EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), ROM (Read Only Memory), or RAM (Random Access Memory).

取得部11は、反応のオペレーターによって所定の情報が入力され、この入力により取得した情報を計算機本体12に送信するものである。本実施形態の取得部11が取得する情報は、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報である。反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報としては上述した通りである。例えば、取得部11は、上述した情報取得ステップを実行する。取得部11は、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得すればよく、その取得方法には特に限定されない。 The acquisition unit 11 receives predetermined information input by the reaction operator and transmits the information acquired through this input to the computer main body 12. The information acquired by the acquisition unit 11 in this embodiment is, for the hydrotreating reaction of feedstock oil containing vacuum distillation gas oil, information on the feedstock oil a predetermined time after the start of the reaction, information on the product oil, and information on the operating conditions. The information on the feedstock oil a predetermined time after the start of the reaction, information on the product oil, and information on the operating conditions are as described above. For example, the acquisition unit 11 executes the information acquisition step described above. The acquisition unit 11 only needs to acquire information on the feedstock oil a predetermined time after the start of the reaction, information on the product oil, and information on the operating conditions, and there are no particular limitations on the acquisition method.

本実施形態では、取得部11は単一のキーボードによって構成されている。取得部11の具体的構成は、限定されず、本実施形態ではキーボードであるが、タッチパネル等であってもよい。なお、各種情報を取得する取得部が別々に構成され、それぞれが独立して計算機本体12に接続されてもよい。また、取得部11は、反応器の制御等に用いられる計算機等から有線又は無線により前記の各情報を直接取得するように構成されてもよい。 In this embodiment, the acquisition unit 11 is configured with a single keyboard. The specific configuration of the acquisition unit 11 is not limited, and although it is a keyboard in this embodiment, it may also be a touch panel or the like. It is also possible for acquisition units that acquire various types of information to be configured separately and each to be independently connected to the computer main body 12. The acquisition unit 11 may also be configured to directly acquire each of the above-mentioned information via wired or wireless connections from a computer or the like used for controlling the reactor, etc.

計算機本体12は、例えば、種々の情報を処理可能な、いわゆるコンピュータである。計算機本体12は、演算部13を備える。例えば、この計算機本体12には、所定のプログラムが組み込まれ、このプログラムの実行によって機能的に演算部13が構成される。具体的には、この演算部13において、前記取得部11で取得した反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出し、前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する。劣化関数としては上述した通りである。上述したように反応温度は、例えば劣化速度式から求めることができる。例えば、演算部13は、上述した劣化度算出ステップ、及び反応温度算出ステップを実行する。演算部13は、例えば、CPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro Processing Unit)などのプロセッサ及び不揮発性又は揮発性の半導体メモリ(例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory))を備えてもよい。例えば、演算部13は、MCUなどのマイクロコントローラであってもよい。 The computer main body 12 is, for example, a so-called computer capable of processing various types of information. The computer main body 12 is equipped with an arithmetic unit 13. For example, a predetermined program is installed in the computer main body 12, and the arithmetic unit 13 is functionally configured by executing this program. Specifically, the arithmetic unit 13 calculates the degree of catalyst deterioration using a deterioration function based on information about the feedstock oil, information about the product oil, and information about the operating conditions acquired by the acquisition unit 11 a predetermined time after the start of the reaction, and calculates the reaction temperature required to satisfy the information about the feedstock oil, information about the product oil, and the operating conditions based on the degree of catalyst deterioration. The deterioration function is as described above. As described above, the reaction temperature can be determined, for example, from a deterioration rate equation. For example, the arithmetic unit 13 executes the deterioration degree calculation step and reaction temperature calculation step described above. The calculation unit 13 may include, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro Processing Unit), and non-volatile or volatile semiconductor memory (for example, RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), or EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)). For example, the calculation unit 13 may be a microcontroller such as an MCU.

演算部13は、上記のように求めた前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を示す情報を出力部14に出力してもよい。 The calculation unit 13 may output to the output unit 14 information regarding the feedstock oil obtained as described above, information regarding the product oil, and information indicating the reaction temperature required to satisfy the operating conditions.

出力部14は、計算機本体12(詳しくは、演算部13)が出力した計算結果(反応温度)を受信し、受信した計算結果を外部に出力するものである。本実施形態の出力部14は、CRTディスプレイや液晶ディスプレイ、PDP等の表示部によって構成されているが、これに限定されず、プリンタ等の印刷部や、他の装置(例えば、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の制御等に用いられる計算機等)等へ出力するように構成されてもよい。また、出力部14は、これらを組み合わせたものでもよい。例えば、出力部14は、上述した情報出力ステップを実行する。 The output unit 14 receives the calculation results (reaction temperatures) output by the computer main body 12 (more specifically, the calculation unit 13) and outputs the received calculation results to the outside. In this embodiment, the output unit 14 is configured as a display unit such as a CRT display, LCD display, or PDP, but is not limited to this and may be configured to output to a printing unit such as a printer, or to other devices (for example, a computer used to control the hydrotreating reaction of feedstock oil including vacuum distillation diesel). The output unit 14 may also be a combination of these. For example, the output unit 14 executes the information output step described above.

また、本実施形態においては、コンピュータを反応温度算出装置として機能させるための反応温度算出プログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータの非一時的可読記録媒体が提供される。コンピュータの非一時的可読記録媒体としては、例えば、磁気テープ(デジタルデータストレージ(DSS)など)、磁気ディスク(ハードディスクドライブ(HDD)、フレキシブルディスク(FD)など)、光ディスク(コンパクトディスク(CD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)、ブルーレイディスク(BD)など)、光磁気ディスク(MO)、フラッシュメモリ(SSD(Solid State Drive)、メモリーカード、USBメモリなど)が挙げられる。 In addition, this embodiment provides a reaction temperature calculation program for causing a computer to function as a reaction temperature calculation device, and a non-transitory computer-readable recording medium storing the program. Examples of non-transitory computer-readable recording media include magnetic tape (such as digital data storage (DSS)), magnetic disks (such as hard disk drives (HDDs) and flexible disks (FDs)), optical disks (such as compact disks (CDs), digital versatile disks (DVDs), and Blu-ray disks (BDs)), magneto-optical disks (MOs), and flash memory (such as solid-state drives (SSDs), memory cards, and USB memory).

<情報処理方法及び反応温度算出装置の活用方法>
本実施形態の情報処理方法及び反応温度算出装置によると、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、所定の反応条件を達成するために必要な反応温度を推定することができる。本実施形態の情報処理方法及び反応温度算出装置によると、反応温度の推定値の経時的なプロットを得ることができる。前記プロットと、機器使用最高温度等との関係から、以下のような活用法が考えられる。
<Method of using the information processing method and reaction temperature calculation device>
The information processing method and reaction temperature calculation device of this embodiment can estimate the reaction temperature required to achieve specified reaction conditions for the hydrotreating reaction of feedstock oil containing vacuum distillation gas oil. The information processing method and reaction temperature calculation device of this embodiment can obtain a plot of estimated reaction temperatures over time. The relationship between the plot and the maximum equipment operating temperature, etc., can be used in the following ways:

第1の活用方法としては、所定の反応条件における触媒を交換するのに必要な運転時間(日数)を推定することである。すなわち、前記プロットにより、機器使用最高温度となる温度となる時間を推定することができ、当該時間から触媒を交換するのに必要な運転時間(日数)を推定することができる。また、推定された反応温度が機器設定温度以下でない場合、図2のS4-1~4-3で示される情報処理方法が行われてもよい。図2のS4-1~4-3で示される情報処理方法は、目的とする反応温度に関する情報を取得する情報取得ステップ(図2のS4-1)と、取得した目的とする反応温度に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出する劣化度算出ステップ(図2のS4-2)と、劣化度に基づき、目的とする反応温度を満たすために必要な、原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を算出する反応条件算出ステップ(図2のS4-3)と、を含む。このようにして得られた前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報を出力する情報出力ステップ(図2のS4-4)をさらに有してもよい。具体的には、例えば、劣化関数1を使用する場合、前記式19のTに目的とする反応温度を代入し、Φを求める。得られたΦを前記式2に代入し、Dを求める。得られたDを前記式3に代入して、前記式3の等式が成り立つような、S、S、LHSV、Pの組み合わせを求めればよい。また、上記組み合わせにおいて、例えばS、Sを設定値として、P及びLHSVを求めてもよい。また、劣化関数としては、劣化関数1、劣化関数1-1、劣化関数2、劣化関数2-1のいずれを使用してもよい。なお、以上の各ステップは、例えば、本実施形態の反応温度算出装置1によって実行される。例えば、S4-1は取得部11によって実行され、S4-2及びS4-3は計算機本体12における演算部13によって実行され、S4-4は出力部14によって実行される。なお、目的温度は予め計算機本体12における演算部13に記憶させておいてもよい。 A first application method is to estimate the operating time (number of days) required to replace a catalyst under specified reaction conditions. That is, the plot can be used to estimate the time required to reach the maximum equipment operating temperature, and from that time, the operating time (number of days) required to replace the catalyst can be estimated. Furthermore, if the estimated reaction temperature is not equal to or lower than the equipment set temperature, an information processing method shown in S4-1 to S4-3 of FIG. 2 may be performed. The information processing method shown in S4-1 to S4-3 of FIG. 2 includes an information acquisition step (S4-1 of FIG. 2) for acquiring information about the target reaction temperature; a deterioration degree calculation step (S4-2 of FIG. 2) for calculating the catalyst deterioration level using a deterioration function based on the acquired target reaction temperature; and a reaction condition calculation step (S4-3 of FIG. 2) for calculating information about the feedstock oil, information about the product oil, and information about the operating conditions required to achieve the target reaction temperature based on the deterioration degree. The method may further include an information output step (S4-4 of FIG. 2) for outputting the information about the feedstock oil, information about the product oil, and information about the operating conditions obtained in this manner. Specifically, for example, when using degradation function 1, the target reaction temperature is substituted for Tt in equation 19 to obtain Φ. The obtained Φ is substituted into equation 2 to obtain D. The obtained D is substituted into equation 3 to obtain a combination of S P , S F , LHSV, and P such that the equality of equation 3 is established. Furthermore, in the above combination, for example, S P and S F may be set as set values to obtain P and LHSV. Furthermore, any of degradation function 1, degradation function 1-1, degradation function 2, and degradation function 2-1 may be used as the degradation function. Note that each of the above steps is executed, for example, by the reaction temperature calculation device 1 of this embodiment. For example, S4-1 is executed by the acquisition unit 11, S4-2 and S4-3 are executed by the calculation unit 13 in the computer main body 12, and S4-4 is executed by the output unit 14. Note that the target temperature may be stored in advance in the calculation unit 13 in the computer main body 12.

第2の活用方法としては、所定の運転時間を達成するための反応条件(処理量(LHSV)等)を推定することである。このような情報処理方法は、図3のS1A~3Aで表される。図3のS1A~3Aで示される情報処理方法は、所定の運転時間における目的とする反応温度に関する情報を取得する情報取得ステップ(図3のS1A)と、取得した目的とする反応温度に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出する劣化度算出ステップ(図3のS2A)と、劣化度に基づき、目的とする反応温度を満たすために必要な、原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を算出する反応条件算出ステップ(図3のS3A)と、を含む。このようにして得られた前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報を出力する情報出力ステップ(図3のS4A)をさらに有してもよい。具体的には、例えば、劣化関数1を使用する場合、前記式19のTに所定の運転時間t日経過時における目的とする反応温度を代入し、Φを求める。得られたΦを前記式2に代入し、Dを求める。得られたDを前記式3に代入して、前記式3の等式が成り立つような、S、S、LHSV、Pの組み合わせを求めればよい。また、上記組み合わせにおいて、例えばS、Sを設定値として、P及びLHSVを求めてもよい。また、劣化関数としては、劣化関数1、劣化関数1-1、劣化関数2、劣化関数2-1のいずれを使用してもよい。なお、以上の各ステップは、例えば、本実施形態の反応温度算出装置1によって実行される。例えば、S1Aは取得部11によって実行され、S2A及びS3Aは計算機本体12における演算部13によって実行され、S4Aは出力部14によって実行される。なお、所定の運転時間における目的とする温度は予め計算機本体12における演算部13に記憶させておいてもよい。 A second utilization method is to estimate reaction conditions (throughput (LHSV), etc.) for achieving a predetermined operating time. Such an information processing method is represented by S1A to S3A in FIG. 3. The information processing method represented by S1A to S3A in FIG. 3 includes an information acquisition step (S1A in FIG. 3) for acquiring information about a target reaction temperature at a predetermined operating time; a deterioration degree calculation step (S2A in FIG. 3) for calculating a catalyst deterioration level using a deterioration function based on the acquired target reaction temperature; and a reaction condition calculation step (S3A in FIG. 3) for calculating information about the feed oil, information about the product oil, and information about the operating conditions necessary to achieve the target reaction temperature based on the deterioration level. The method may further include an information output step (S4A in FIG. 3) for outputting the information about the feed oil, information about the product oil, and information about the operating conditions obtained in this manner. Specifically, for example, when deterioration function 1 is used, the target reaction temperature after a predetermined operating time of t days has elapsed is substituted for T t in Equation 19 to obtain Φ. The obtained Φ is substituted into Equation 2 to obtain D. The obtained D can be substituted into Equation 3 to find a combination of S P , S F , LHSV, and P that satisfies the equation of Equation 3. In the above combinations, for example, S P and S F may be set as set values to find P and LHSV. As the degradation function, any of degradation function 1, degradation function 1-1, degradation function 2, and degradation function 2-1 may be used. Note that each of the above steps is executed, for example, by the reaction temperature calculation device 1 of this embodiment. For example, S1A is executed by the acquisition unit 11, S2A and S3A are executed by the calculation unit 13 in the computer main body 12, and S4A is executed by the output unit 14. Note that the target temperature for a predetermined operation time may be stored in advance in the calculation unit 13 in the computer main body 12.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[実施例]
ベンチスケールで、減圧蒸留軽油を70体積%含む原料油を水素化処理触媒に接触処理させることにより水素化処理反応を行った。得られた結果を基に、劣化関数を算出した。なお、本実施例では、前記式12で表される劣化関数2を使用した。前記式12~14におけるパラメータを上述の方法により求めた所、k=0.9、k=0.1、α=0.001、α=0.0005、P=4.9(MPa)、a=0.6、Ec=150(kJ/mol)、T=673(K)、TSOR=630(K)、n=1.5であった。
[Example]
A bench-scale hydrotreating reaction was carried out by contacting a feedstock containing 70% by volume of vacuum distillation gas oil with a hydrotreating catalyst. Based on the results obtained, a degradation function was calculated. In this example, degradation function 2, expressed by Equation 12, was used. The parameters in Equations 12 to 14 were calculated using the method described above, resulting in k 1 =0.9, k 2 =0.1, α 1 =0.001, α 2 =0.0005, P B =4.9 (MPa), a =0.6, Ec =150 (kJ/mol), T B =673 (K), T SOR =630 (K), and n =1.5.

ベンチスケールで行った水素化処理反応と同じ原料油、水素化処理触媒を用いて、実機で反応を行った。前記式13、14における運転条件として、S=2.62(質量%)、P=6.0(MPa)、LHSV=0.485(h-1)、S=0.07(質量%)とした。
また、事前に上述の方法で、脱硫の活性化エネルギーを求めた所、Ea=125(kJ/mol)であった。
これらの基本劣化パラメータ及び反応条件を前記式13、14に代入し、任意の反応t日経過時のD、Dを得た。得られたD、D及び反応経過日数tを前記式12に代入しΦを得た。得られたΦ、Ea、TSORを前記式20に代入して、任意の反応t日経過時の要求温度Tを求めた。表1にt=251日、514日、1164日の反応温度の実測値、及び上記方法で求めた要求温度T、及び要求温度T/反応温度の実測値の割合を示す。
The reaction was carried out in an actual plant using the same feedstock and hydrotreating catalyst as in the bench-scale hydrotreating reaction. The operating conditions in Equations 13 and 14 were S F =2.62 (mass%), P =6.0 (MPa), LHSV =0.485 (h −1 ), and S P =0.07 (mass%).
Furthermore, the activation energy of desulfurization was previously determined by the above-mentioned method and was found to be Ea = 125 (kJ/mol).
These basic degradation parameters and reaction conditions were substituted into the above formulas 13 and 14 to obtain D1 and D2 after any t days of reaction had elapsed. The obtained D1 and D2 and the number of days elapsed since reaction, t, were substituted into the above formula 12 to obtain Φ. The obtained Φ, Ea, and T SOR were substituted into the above formula 20 to obtain the required temperature, Tt, after any t days of reaction had elapsed. Table 1 shows the measured values of the reaction temperature at t = 251 days, 514 days, and 1164 days, the required temperature, Tt , obtained by the above method, and the ratio of the required temperature, Tt , to the measured value of the reaction temperature.

表1に示された通り、本発明によって求められた要求温度Tは、反応温度の実測値とほぼ同等となることがわかった。 As shown in Table 1, it was found that the required temperature Tt obtained by the present invention was almost equal to the actually measured value of the reaction temperature.

1・・・反応温度算出装置
11・・・取得部
12・・・計算機本体
13・・・演算部
14・・・出力部
1... reaction temperature calculation device 11... acquisition unit 12... computer main body 13... calculation unit 14... output unit

Claims (10)

常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得する情報取得ステップと、
取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出する劣化度算出ステップと、
前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する反応温度算出ステップと、を含む、情報処理方法であって、
前記原料油に関する情報は、原料油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記生成油に関する情報は、生成油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、及び原料油の供給量に関する情報であり、
前記劣化関数は、下式2で表される関数である、情報処理方法。
Φ=exp(-Dt) 式2
前記式2中、Φは触媒の劣化度であり、Dは触媒の活性種の劣化係数であり下式3から算出され、tは反応経過日数(日)である。
前記式3中、αは触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)であり、S は任意の反応t日経過時の原料油中の硫黄濃度(質量%)であり、S は任意の反応t日経過時の生成油中の硫黄濃度(質量%)であり、nは、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であり、LHSVは任意の反応t日経過時の液空間速度(h -1 )であり、P は基準水素分圧(MPa)であり、Pは任意の反応t日経過時の水素分圧(MPa)であり、aは水素分圧係数であり、Ecはコーク劣化の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、T は基準反応温度(K)であり、T SOR は0日目の要求温度(K)である。α、P 、a、Ec、T 、T SOR は使用する触媒に応じて定められる定数である。前記定数は、実機で反応を行いながら求められる、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求められる
With respect to the hydrotreating reaction of feedstock oil including vacuum distillation gas oil obtained by vacuum distillation of atmospheric distillation residue oil, an information acquisition step of acquiring information on the feedstock oil, information on the product oil, and information on operating conditions at a predetermined time after the start of the reaction;
a deterioration degree calculation step of calculating a deterioration degree of the catalyst using a deterioration function based on the acquired information on the feed oil, the information on the product oil, and the information on the operating conditions;
and a reaction temperature calculation step of calculating information about the feed oil, information about the product oil, and a reaction temperature necessary to satisfy the operating conditions based on the deterioration degree of the catalyst ,
the information on the feed oil is information on a sulfur concentration in the feed oil, the information on the product oil is information on a sulfur concentration in the product oil, and the information on the operating conditions is information on a hydrogen partial pressure, information on a catalyst loading amount, and information on a feed amount of the feed oil;
The information processing method, wherein the degradation function is a function expressed by the following equation 2:
Φ=exp(-Dt) Formula 2
In the above formula 2, Φ is the degree of deterioration of the catalyst, D is the deterioration coefficient of the active species of the catalyst and is calculated using the following formula 3, and t is the number of days elapsed since the reaction began.
In the above formula 3, α is a catalyst constant (constant representing the catalyst deterioration rate), S F is the sulfur concentration in the feed oil after t days of reaction (mass%), S P is the sulfur concentration in the product oil after t days of reaction (mass%), n is the reaction order of the hydrotreating reaction of the feed oil containing vacuum distillation gas oil, LHSV is the liquid hourly space velocity (h -1 ) after t days of reaction , P B is the reference hydrogen partial pressure (MPa), P is the hydrogen partial pressure (MPa) after t days of reaction, a is the hydrogen partial pressure coefficient, Ec is the activation energy of coke deterioration (kJ / mol), R is the gas constant: 0.00831 (kJ / (mol · K)), T B is the reference reaction temperature (K), and T SOR is the required temperature on day 0 (K). α, P B , a, Ec, T B , and T SOR are constants determined according to the catalyst used. The constants are determined while carrying out a reaction in an actual machine, or are determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual machine .
常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得する情報取得ステップと、With respect to the hydrotreating reaction of feedstock oil including vacuum distillation gas oil obtained by vacuum distillation of atmospheric distillation residue oil, an information acquisition step of acquiring information on the feedstock oil, information on the product oil, and information on operating conditions at a predetermined time after the start of the reaction;
取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出する劣化度算出ステップと、a deterioration degree calculation step of calculating a deterioration degree of the catalyst using a deterioration function based on the acquired information on the feed oil, the information on the product oil, and the information on the operating conditions;
前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する反応温度算出ステップと、を含む、情報処理方法であって、and a reaction temperature calculation step of calculating information about the feed oil, information about the product oil, and a reaction temperature necessary to satisfy the operating conditions based on the deterioration degree of the catalyst,
前記原料油に関する情報は、原料油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記生成油に関する情報は、生成油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、原料油の供給量に関する情報、及び水素の供給量に関する情報であり、the information on the feed oil is information on the sulfur concentration in the feed oil, the information on the product oil is information on the sulfur concentration in the product oil, and the information on the operating conditions is information on the hydrogen partial pressure, information on the catalyst loading amount, information on the feed rate of the feed oil, and information on the hydrogen supply rate;
前記劣化関数は、下式9で表される関数である、情報処理方法。The information processing method, wherein the degradation function is a function expressed by the following equation 9:
Φ=exp(-D’t) 式9Φ=exp(-D’t) Equation 9
前記式9中、Φは触媒の劣化度であり、D’は触媒の活性種の劣化係数であり下式10から算出され、tは反応経過日数(日)である。In the above formula 9, Φ is the degree of deterioration of the catalyst, D′ is the deterioration coefficient of the active species of the catalyst and is calculated using the following formula 10, and t is the number of days elapsed since the reaction began.
前記式10中、α’は触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)であり、SIn the above formula 10, α' is a catalyst constant (a constant representing the deterioration rate of the catalyst), and S F は任意の反応t日経過時の原料油中の硫黄濃度(質量%)であり、Sis the sulfur concentration (mass%) in the feed oil after any reaction time t days, and S P は任意の反応t日経過時の生成油中の硫黄濃度(質量%)であり、nは、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であり、LHSVは任意の反応t日経過時の液空間速度(his the sulfur concentration (mass%) in the product oil after t days of reaction, n is the reaction order of the hydrotreating reaction of the feedstock oil containing vacuum distillation gas oil, and LHSV is the liquid hourly space velocity (h -1-1 )であり、P) and P B は基準水素分圧(MPa)であり、Pは任意の反応t日経過時の水素分圧(MPa)であり、aは水素分圧係数であり、Gis the reference hydrogen partial pressure (MPa), P is the hydrogen partial pressure (MPa) after t days of reaction, a is the hydrogen partial pressure coefficient, and G B は基準水素/原料油比(Nmis the standard hydrogen/feed oil ratio (Nm 3 /kL)であり、Gは任意の反応t日経過時の水素/原料油比(Nm/kL), G is the hydrogen/feedstock ratio (Nm 3 /kL)であり、bは水素/原料油比係数であり、Ecはコーク劣化の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、T/kL), b is the hydrogen/feed oil ratio coefficient, Ec is the activation energy of coke deterioration (kJ/mol), R is the gas constant: 0.00831 (kJ/(mol·K)), and T B は基準反応温度(K)であり、Tis the reference reaction temperature (K), and T SORSOR は0日目の要求温度(K)である。α’、Pis the required temperature (K) on day 0. B 、a、G, a, G B 、b、Ec、T,b,Ec,T B 、T, T SORSOR は使用する触媒に応じて定められる定数である。前記定数は、実機で反応を行いながら求められる、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求められる。is a constant determined depending on the catalyst used. The constant is determined while carrying out a reaction in an actual reactor, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reactor.
常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得する情報取得ステップと、With respect to the hydrotreating reaction of feedstock oil including vacuum distillation gas oil obtained by vacuum distillation of atmospheric distillation residue oil, an information acquisition step of acquiring information on the feedstock oil, information on the product oil, and information on operating conditions at a predetermined time after the start of the reaction;
取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出する劣化度算出ステップと、a deterioration degree calculation step of calculating a deterioration degree of the catalyst using a deterioration function based on the acquired information on the feed oil, the information on the product oil, and the information on the operating conditions;
前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する反応温度算出ステップと、を含む、情報処理方法であって、and a reaction temperature calculation step of calculating information about the feed oil, information about the product oil, and a reaction temperature necessary to satisfy the operating conditions based on the deterioration degree of the catalyst,
前記原料油に関する情報は、原料油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記生成油に関する情報は、生成油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、及び原料油の供給量に関する情報であり、the information on the feed oil is information on a sulfur concentration in the feed oil, the information on the product oil is information on a sulfur concentration in the product oil, and the information on the operating conditions is information on a hydrogen partial pressure, information on a catalyst loading amount, and information on a feed amount of the feed oil;
前記劣化関数は、下式12で表される関数である、情報処理方法。The information processing method, wherein the degradation function is a function expressed by the following equation 12:
Φ=kΦ=k 1 ×exp(-D×exp(-D 1 t)+kt) + k 2 ×exp(-D×exp(-D 2 t) 式12t) Equation 12
前記式12中、kIn the formula 12, k 1 は触媒の易失活活性種の活性点係数であり、kis the active site coefficient of the easily deactivated active species of the catalyst, and k 2 は触媒の難失活活性種の活性点係数であり、活性点係数は両活性種の相対反応速度定数を表す。Dis the active site coefficient of the catalyst's resistant to deactivation, and the active site coefficient represents the relative reaction rate constant of both active species. 1 は触媒の易失活活性種の劣化係数であり下式13から算出され、Dis the deterioration coefficient of the easily deactivated active species of the catalyst, calculated from the following formula 13, and D 2 は触媒の難失活活性種の劣化係数であり下式14から算出され、tは反応経過日数(日)であり、kis the deterioration coefficient of the catalyst's resistant to deactivation and is calculated using the following formula 14, t is the number of days elapsed since the reaction began (days), and k 1 +k+k 2 =1であり、k= 1, and k 1 及びkand k 2 は、実機で反応を行いながら求められる、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求められる。is determined while carrying out the reaction in an actual reactor, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reactor.
前記式13及び前記式14中、SIn the formula 13 and the formula 14, S F は任意の反応t日経過時の原料油中の硫黄濃度(質量%)であり、Sis the sulfur concentration (mass%) in the feed oil after any reaction time t days, and S P は任意の反応t日経過時の生成油中の硫黄濃度(質量%)であり、nは、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であり、LHSVは任意の反応t日経過時の液空間速度(his the sulfur concentration (mass%) in the product oil after t days of reaction, n is the reaction order of the hydrotreating reaction of the feedstock oil containing vacuum distillation gas oil, and LHSV is the liquid hourly space velocity (h -1-1 )であり、P) and P B は基準水素分圧(MPa)であり、Pは任意の反応t日経過時の水素分圧(MPa)であり、aは水素分圧係数であり、Ecはコーク劣化の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、Tis the reference hydrogen partial pressure (MPa), P is the hydrogen partial pressure (MPa) after t days of reaction, a is the hydrogen partial pressure coefficient, Ec is the activation energy of coke deterioration (kJ/mol), R is the gas constant: 0.00831 (kJ/(mol·K)), and T B は基準反応温度(K)であり、Tis the reference reaction temperature (K), and T SORSOR は0日目の要求温度(K)である。前記式13中、αis the required temperature (K) on day 0. In the above formula 13, α 1 は易失活活性点の触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)であり、前記式14中、αis the catalytic constant of the easily deactivated active site (a constant representing the rate of catalyst deterioration), and in the above formula 14, α 2 は難失活活性点の触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)である。αis the catalytic constant of the refractory active site (a constant that represents the rate of catalyst deterioration). 1 、α, α 2 、P, P B 、a、Ec、T, a, Ec, T B 、T, T SORSOR は使用する触媒に応じて定められる定数である。上記定数は、実機で反応を行いながら求められる、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求められる。is a constant determined depending on the catalyst used. The above constant is determined while carrying out the reaction in an actual reactor, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reactor.
常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得する情報取得ステップと、With respect to the hydrotreating reaction of feedstock oil including vacuum distillation gas oil obtained by vacuum distillation of atmospheric distillation residue oil, an information acquisition step of acquiring information on the feedstock oil, information on the product oil, and information on operating conditions at a predetermined time after the start of the reaction;
取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出する劣化度算出ステップと、a deterioration degree calculation step of calculating a deterioration degree of the catalyst using a deterioration function based on the acquired information on the feed oil, the information on the product oil, and the information on the operating conditions;
前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する反応温度算出ステップと、を含む、情報処理方法であって、and a reaction temperature calculation step of calculating information about the feed oil, information about the product oil, and a reaction temperature necessary to satisfy the operating conditions based on the deterioration degree of the catalyst,
前記原料油に関する情報は、原料油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記生成油に関する情報は、生成油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、原料油の供給量に関する情報、及び水素の供給量に関する情報であり、the information on the feed oil is information on the sulfur concentration in the feed oil, the information on the product oil is information on the sulfur concentration in the product oil, and the information on the operating conditions is information on the hydrogen partial pressure, information on the catalyst loading amount, information on the feed rate of the feed oil, and information on the hydrogen supply rate;
前記劣化関数は、下式16で表される関数である、情報処理方法。The information processing method, wherein the degradation function is a function expressed by the following equation 16:
Φ=kΦ=k 11 ×exp(-D×exp(-D 1 ’t)+k't) + k 2 ×exp(-D×exp(-D 2 ’t) 式16't) Equation 16
前記式16中、kIn the formula 16, k 1 は触媒の易失活活性種の活性点係数であり、kis the active site coefficient of the easily deactivated active species of the catalyst, and k 2 は触媒の難失活活性種の活性点係数であり、活性点係数は両活性種の相対反応速度定数を表す。Dis the active site coefficient of the catalyst's resistant to deactivation, and the active site coefficient represents the relative reaction rate constant of both active species. 1 ’は触媒の易失活活性種の劣化係数であり下式17から算出され、D' is the deterioration coefficient of the easily deactivated active species of the catalyst, calculated by the following formula 17, D 2 ’は触媒の難失活活性種の劣化係数であり下式18から算出され、tは反応経過日数(日)であり、k' is the deterioration coefficient of the catalyst's resistant to deactivation active species, calculated using the following formula 18, t is the number of days elapsed since the reaction (days), and k 1 +k+k 2 =1であり、k= 1, and k 1 及びkand k 2 は、実機で反応を行いながら求められる、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求められる。is determined while carrying out the reaction in an actual reactor, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reactor.
前記式17及び前記式18中、SIn the formula 17 and the formula 18, S F は任意の反応t日経過時の原料油中の硫黄濃度(質量%)であり、Sis the sulfur concentration (mass%) in the feed oil after any reaction time t days, and S P は任意の反応t日経過時の生成油中の硫黄濃度(質量%)であり、nは、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であり、LHSVは任意の反応t日経過時の液空間速度(his the sulfur concentration (mass%) in the product oil after t days of reaction, n is the reaction order of the hydrotreating reaction of the feedstock oil containing vacuum distillation gas oil, and LHSV is the liquid hourly space velocity (h -1-1 )であり、P) and P B は基準水素分圧(MPa)であり、Pは任意の反応t日経過時の水素分圧(MPa)であり、aは水素分圧係数であり、Gis the reference hydrogen partial pressure (MPa), P is the hydrogen partial pressure (MPa) after t days of reaction, a is the hydrogen partial pressure coefficient, and G B は基準水素/原料油比(Nmis the standard hydrogen/feed oil ratio (Nm 3 /kL)であり、Gは任意の反応t日経過時の水素/原料油比(Nm/kL), G is the hydrogen/feedstock ratio (Nm 3 /kL)であり、bは水素/原料油比係数であり、Ecはコーク劣化の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、T/kL), b is the hydrogen/feed oil ratio coefficient, Ec is the activation energy of coke deterioration (kJ/mol), R is the gas constant: 0.00831 (kJ/(mol·K)), and T B は基準反応温度(K)であり、Tis the reference reaction temperature (K), and T SORSOR は0日目の要求温度(K)である。前記式17中、αis the required temperature (K) on day 0. In the above formula 17, α 1 ’は易失活活性点の触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)であり、前記式18中、α' is a catalytic constant of the easily deactivated active site (a constant representing the deterioration rate of the catalyst), and in the above formula 18, α 2 ’は難失活活性点の触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)である。α' is the catalytic constant of the refractory active site (a constant that represents the rate of catalyst deterioration). 1 ’、α', α 2 ’、P', P B 、a、G, a, G B 、b、Ec、T,b,Ec,T B 、T, T SORSOR は使用する触媒に応じて定められる定数である。上記定数は、実機で反応を行いながら求められる、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求められる。is a constant determined depending on the catalyst used. The above constant is determined while carrying out the reaction in an actual reactor, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reactor.
常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得する取得部と、
前記取得部で取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出し、算出した前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する演算部と、を含む、反応温度算出装置であって、
前記原料油に関する情報は、原料油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記生成油に関する情報は、生成油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、及び原料油の供給量に関する情報であり、
前記劣化関数は、下式2で表される関数である、反応温度算出装置。
Φ=exp(-Dt) 式2
前記式2中、Φは触媒の劣化度であり、Dは触媒の活性種の劣化係数であり下式3から算出され、tは反応経過日数(日)である。
前記式3中、αは触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)であり、S は任意の反応t日経過時の原料油中の硫黄濃度(質量%)であり、S は任意の反応t日経過時の生成油中の硫黄濃度(質量%)であり、nは、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であり、LHSVは任意の反応t日経過時の液空間速度(h -1 )であり、P は基準水素分圧(MPa)であり、Pは任意の反応t日経過時の水素分圧(MPa)であり、aは水素分圧係数であり、Ecはコーク劣化の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、T は基準反応温度(K)であり、T SOR は0日目の要求温度(K)である。α、P 、a、Ec、T 、T SOR は使用する触媒に応じて定められる定数である。前記定数は、実機で反応を行いながら求められる、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求められる
An acquisition unit that acquires information about the feedstock oil, information about the product oil, and information about operating conditions at a predetermined time after the start of the reaction, regarding the hydrotreating reaction of the feedstock oil including the vacuum distillation gas oil obtained by vacuum distillation of the atmospheric distillation residue oil;
a calculation unit that calculates a catalyst degradation level using a degradation function based on the information about the feed oil, the information about the product oil, and the information about the operating conditions acquired by the acquisition unit, and calculates a reaction temperature necessary to satisfy the information about the feed oil, the information about the product oil, and the operating conditions based on the calculated catalyst degradation level,
the information on the feed oil is information on a sulfur concentration in the feed oil, the information on the product oil is information on a sulfur concentration in the product oil, and the information on the operating conditions is information on a hydrogen partial pressure, information on a catalyst loading amount, and information on a feed amount of the feed oil;
The reaction temperature calculation device, wherein the degradation function is a function expressed by the following equation 2:
Φ=exp(-Dt) Formula 2
In the above formula 2, Φ is the degree of deterioration of the catalyst, D is the deterioration coefficient of the active species of the catalyst and is calculated using the following formula 3, and t is the number of days elapsed since the reaction began.
In the above formula 3, α is a catalyst constant (constant representing the catalyst deterioration rate), S F is the sulfur concentration in the feed oil after t days of reaction (mass%), S P is the sulfur concentration in the product oil after t days of reaction (mass%), n is the reaction order of the hydrotreating reaction of the feed oil containing vacuum distillation gas oil, LHSV is the liquid hourly space velocity (h -1 ) after t days of reaction , P B is the reference hydrogen partial pressure (MPa), P is the hydrogen partial pressure (MPa) after t days of reaction, a is the hydrogen partial pressure coefficient, Ec is the activation energy of coke deterioration (kJ / mol), R is the gas constant: 0.00831 (kJ / (mol · K)), T B is the reference reaction temperature (K), and T SOR is the required temperature on day 0 (K). α, P B , a, Ec, T B , and T SOR are constants determined according to the catalyst used. The constants are determined while carrying out a reaction in an actual machine, or are determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual machine .
常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得する取得部と、An acquisition unit that acquires information about the feedstock oil, information about the product oil, and information about operating conditions at a predetermined time after the start of the reaction, regarding the hydrotreating reaction of the feedstock oil including the vacuum distillation gas oil obtained by vacuum distillation of the atmospheric distillation residue oil;
前記取得部で取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出し、算出した前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する演算部と、を含む、反応温度算出装置であって、a calculation unit that calculates a catalyst degradation level using a degradation function based on the information about the feed oil, the information about the product oil, and the information about the operating conditions acquired by the acquisition unit, and calculates a reaction temperature necessary to satisfy the information about the feed oil, the information about the product oil, and the operating conditions based on the calculated catalyst degradation level,
前記原料油に関する情報は、原料油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記生成油に関する情報は、生成油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、原料油の供給量に関する情報、及び水素の供給量に関する情報であり、the information on the feed oil is information on the sulfur concentration in the feed oil, the information on the product oil is information on the sulfur concentration in the product oil, and the information on the operating conditions is information on the hydrogen partial pressure, information on the catalyst loading amount, information on the feed rate of the feed oil, and information on the hydrogen supply rate;
前記劣化関数は、下式9で表される関数である、反応温度算出装置。The reaction temperature calculation device, wherein the degradation function is a function expressed by the following equation 9.
Φ=exp(-D’t) 式9Φ=exp(-D’t) Equation 9
前記式9中、Φは触媒の劣化度であり、D’は触媒の活性種の劣化係数であり下式10から算出され、tは反応経過日数(日)である。In the above formula 9, Φ is the degree of deterioration of the catalyst, D′ is the deterioration coefficient of the active species of the catalyst and is calculated using the following formula 10, and t is the number of days elapsed since the reaction began.
前記式10中、α’は触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)であり、SIn the above formula 10, α' is a catalyst constant (a constant representing the deterioration rate of the catalyst), and S F は任意の反応t日経過時の原料油中の硫黄濃度(質量%)であり、Sis the sulfur concentration (mass%) in the feed oil after any reaction time t days, and S P は任意の反応t日経過時の生成油中の硫黄濃度(質量%)であり、nは、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であり、LHSVは任意の反応t日経過時の液空間速度(his the sulfur concentration (mass%) in the product oil after t days of reaction, n is the reaction order of the hydrotreating reaction of the feedstock oil containing vacuum distillation gas oil, and LHSV is the liquid hourly space velocity (h -1-1 )であり、P) and P B は基準水素分圧(MPa)であり、Pは任意の反応t日経過時の水素分圧(MPa)であり、aは水素分圧係数であり、Gis the reference hydrogen partial pressure (MPa), P is the hydrogen partial pressure (MPa) after t days of reaction, a is the hydrogen partial pressure coefficient, and G B は基準水素/原料油比(Nmis the standard hydrogen/feed oil ratio (Nm 3 /kL)であり、Gは任意の反応t日経過時の水素/原料油比(Nm/kL), G is the hydrogen/feedstock ratio (Nm 3 /kL)であり、bは水素/原料油比係数であり、Ecはコーク劣化の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、T/kL), b is the hydrogen/feed oil ratio coefficient, Ec is the activation energy of coke deterioration (kJ/mol), R is the gas constant: 0.00831 (kJ/(mol·K)), and T B は基準反応温度(K)であり、Tis the reference reaction temperature (K), and T SORSOR は0日目の要求温度(K)である。α’、Pis the required temperature (K) on day 0. B 、a、G, a, G B 、b、Ec、T,b,Ec,T B 、T, T SORSOR は使用する触媒に応じて定められる定数である。前記定数は、実機で反応を行いながら求められる、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求められる。is a constant determined depending on the catalyst used. The constant is determined while carrying out a reaction in an actual reactor, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reactor.
常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得する取得部と、An acquisition unit that acquires information about the feedstock oil, information about the product oil, and information about operating conditions at a predetermined time after the start of the reaction, regarding the hydrotreating reaction of the feedstock oil including the vacuum distillation gas oil obtained by vacuum distillation of the atmospheric distillation residue oil;
前記取得部で取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出し、算出した前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する演算部と、を含む、反応温度算出装置であって、a calculation unit that calculates a catalyst degradation level using a degradation function based on the information about the feed oil, the information about the product oil, and the information about the operating conditions acquired by the acquisition unit, and calculates a reaction temperature necessary to satisfy the information about the feed oil, the information about the product oil, and the operating conditions based on the calculated catalyst degradation level,
前記原料油に関する情報は、原料油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記生成油に関する情報は、生成油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、及び原料油の供給量に関する情報であり、the information on the feed oil is information on a sulfur concentration in the feed oil, the information on the product oil is information on a sulfur concentration in the product oil, and the information on the operating conditions is information on a hydrogen partial pressure, information on a catalyst loading amount, and information on a feed amount of the feed oil;
前記劣化関数は、下式12で表される関数である、反応温度算出装置。The reaction temperature calculation device, wherein the degradation function is a function expressed by the following equation 12:
Φ=kΦ=k 1 ×exp(-D×exp(-D 1 t)+kt) + k 2 ×exp(-D×exp(-D 2 t) 式12t) Equation 12
前記式12中、kIn the formula 12, k 1 は触媒の易失活活性種の活性点係数であり、kis the active site coefficient of the easily deactivated active species of the catalyst, and k 2 は触媒の難失活活性種の活性点係数であり、活性点係数は両活性種の相対反応速度定数を表す。Dis the active site coefficient of the catalyst's resistant to deactivation, and the active site coefficient represents the relative reaction rate constant of both active species. 1 は触媒の易失活活性種の劣化係数であり下式13から算出され、Dis the deterioration coefficient of the easily deactivated active species of the catalyst, calculated from the following formula 13, and D 2 は触媒の難失活活性種の劣化係数であり下式14から算出され、tは反応経過日数(日)であり、kis the deterioration coefficient of the catalyst's resistant to deactivation and is calculated using the following formula 14, t is the number of days elapsed since the reaction began (days), and k 1 +k+k 2 =1であり、k= 1, and k 1 及びkand k 2 は、実機で反応を行いながら求められる、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求められる。is determined while carrying out the reaction in an actual reactor, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reactor.
前記式13及び前記式14中、SIn the formula 13 and the formula 14, S F は任意の反応t日経過時の原料油中の硫黄濃度(質量%)であり、Sis the sulfur concentration (mass%) in the feed oil after any reaction time t days, and S P は任意の反応t日経過時の生成油中の硫黄濃度(質量%)であり、nは、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であり、LHSVは任意の反応t日経過時の液空間速度(his the sulfur concentration (mass%) in the product oil after t days of reaction, n is the reaction order of the hydrotreating reaction of the feedstock oil containing vacuum distillation gas oil, and LHSV is the liquid hourly space velocity (h -1-1 )であり、P) and P B は基準水素分圧(MPa)であり、Pは任意の反応t日経過時の水素分圧(MPa)であり、aは水素分圧係数であり、Ecはコーク劣化の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、Tis the reference hydrogen partial pressure (MPa), P is the hydrogen partial pressure (MPa) after t days of reaction, a is the hydrogen partial pressure coefficient, Ec is the activation energy of coke deterioration (kJ/mol), R is the gas constant: 0.00831 (kJ/(mol·K)), and T B は基準反応温度(K)であり、Tis the reference reaction temperature (K), and T SORSOR は0日目の要求温度(K)である。前記式13中、αis the required temperature (K) on day 0. In the above formula 13, α 1 は易失活活性点の触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)であり、前記式14中、αis the catalytic constant of the easily deactivated active site (a constant representing the rate of catalyst deterioration), and in the above formula 14, α 2 は難失活活性点の触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)である。αis the catalytic constant of the refractory active site (a constant that represents the rate of catalyst deterioration). 1 、α, α 2 、P, P B 、a、Ec、T, a, Ec, T B 、T, T SORSOR は使用する触媒に応じて定められる定数である。上記定数は、実機で反応を行いながら求められる、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求められる。is a constant determined depending on the catalyst used. The above constant is determined while carrying out the reaction in an actual reactor, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reactor.
常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応に関して、反応を開始してから所定時間経過した際の原料油に関する情報、生成油に関する情報、及び運転条件に関する情報を取得する取得部と、An acquisition unit that acquires information about the feedstock oil, information about the product oil, and information about operating conditions at a predetermined time after the start of the reaction, regarding the hydrotreating reaction of the feedstock oil including the vacuum distillation gas oil obtained by vacuum distillation of the atmospheric distillation residue oil;
前記取得部で取得した前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件に関する情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出し、算出した前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する演算部と、を含む、反応温度算出装置であって、a calculation unit that calculates a catalyst degradation level using a degradation function based on the information about the feed oil, the information about the product oil, and the information about the operating conditions acquired by the acquisition unit, and calculates a reaction temperature necessary to satisfy the information about the feed oil, the information about the product oil, and the operating conditions based on the calculated catalyst degradation level,
前記原料油に関する情報は、原料油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記生成油に関する情報は、生成油中の硫黄濃度に関する情報であり、前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、触媒充填量に関する情報、原料油の供給量に関する情報、及び水素の供給量に関する情報であり、the information on the feed oil is information on the sulfur concentration in the feed oil, the information on the product oil is information on the sulfur concentration in the product oil, and the information on the operating conditions is information on the hydrogen partial pressure, information on the catalyst loading amount, information on the feed rate of the feed oil, and information on the hydrogen supply rate;
前記劣化関数は、下式16で表される関数である、反応温度算出装置。The reaction temperature calculation device, wherein the degradation function is a function expressed by the following equation 16.
Φ=kΦ=k 11 ×exp(-D×exp(-D 1 ’t)+k't) + k 2 ×exp(-D×exp(-D 2 ’t) 式16't) Equation 16
前記式16中、kIn the formula 16, k 1 は触媒の易失活活性種の活性点係数であり、kis the active site coefficient of the easily deactivated active species of the catalyst, and k 2 は触媒の難失活活性種の活性点係数であり、活性点係数は両活性種の相対反応速度定数を表す。Dis the active site coefficient of the catalyst's resistant to deactivation, and the active site coefficient represents the relative reaction rate constant of both active species. 1 ’は触媒の易失活活性種の劣化係数であり下式17から算出され、D' is the deterioration coefficient of the easily deactivated active species of the catalyst, calculated by the following formula 17, D 2 ’は触媒の難失活活性種の劣化係数であり下式18から算出され、tは反応経過日数(日)であり、k' is the deterioration coefficient of the catalyst's resistant to deactivation active species, calculated using the following formula 18, t is the number of days elapsed since the reaction (days), and k 1 +k+k 2 =1であり、k= 1, and k 1 及びkand k 2 は、実機で反応を行いながら求められる、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求められる。is determined while carrying out the reaction in an actual reactor, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reactor.
前記式17及び前記式18中、SIn the formula 17 and the formula 18, S F は任意の反応t日経過時の原料油中の硫黄濃度(質量%)であり、Sis the sulfur concentration (mass%) in the feed oil after any reaction time t days, and S P は任意の反応t日経過時の生成油中の硫黄濃度(質量%)であり、nは、減圧蒸留軽油を含む原料油の水素化処理反応の反応次数であり、LHSVは任意の反応t日経過時の液空間速度(his the sulfur concentration (mass%) in the product oil after t days of reaction, n is the reaction order of the hydrotreating reaction of the feedstock oil containing vacuum distillation gas oil, and LHSV is the liquid hourly space velocity (h -1-1 )であり、P) and P B は基準水素分圧(MPa)であり、Pは任意の反応t日経過時の水素分圧(MPa)であり、aは水素分圧係数であり、Gis the reference hydrogen partial pressure (MPa), P is the hydrogen partial pressure (MPa) after t days of reaction, a is the hydrogen partial pressure coefficient, and G B は基準水素/原料油比(Nmis the standard hydrogen/feed oil ratio (Nm 3 /kL)であり、Gは任意の反応t日経過時の水素/原料油比(Nm/kL), G is the hydrogen/feedstock ratio (Nm 3 /kL)であり、bは水素/原料油比係数であり、Ecはコーク劣化の活性化エネルギー(kJ/mol)であり、Rは気体定数:0.00831(kJ/(mol・K))であり、T/kL), b is the hydrogen/feed oil ratio coefficient, Ec is the activation energy of coke deterioration (kJ/mol), R is the gas constant: 0.00831 (kJ/(mol·K)), and T B は基準反応温度(K)であり、Tis the reference reaction temperature (K), and T SORSOR は0日目の要求温度(K)である。前記式17中、αis the required temperature (K) on day 0. In the above formula 17, α 1 ’は易失活活性点の触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)であり、前記式18中、α' is a catalytic constant of the easily deactivated active site (a constant representing the deterioration rate of the catalyst), and in the above formula 18, α 2 ’は難失活活性点の触媒定数(触媒の劣化速度を表す定数)である。α' is the catalytic constant of the refractory active site (a constant that represents the rate of catalyst deterioration). 1 ’、α', α 2 ’、P', P B 、a、G, a, G B 、b、Ec、T,b,Ec,T B 、T, T SORSOR は使用する触媒に応じて定められる定数である。上記定数は、実機で反応を行いながら求められる、又は実機運転条件に基づいてベンチスケールにおいて事前に求められる。is a constant determined depending on the catalyst used. The above constant is determined while carrying out the reaction in an actual reactor, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reactor.
コンピュータを、請求項5~8のいずれか一項に記載の反応温度算出装置として機能させるための反応温度算出プログラム。 A reaction temperature calculation program for causing a computer to function as the reaction temperature calculation device described in any one of claims 5 to 8. 請求項9に記載のプログラムを記憶したコンピュータの非一時的可読記録媒体。 A non-transitory computer-readable recording medium storing the program described in claim 9.
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