JP7746042B2 - Information processing method, cracked light oil yield calculation device, cracked light oil yield calculation program, and non-transitory computer readable recording medium - Google Patents
Information processing method, cracked light oil yield calculation device, cracked light oil yield calculation program, and non-transitory computer readable recording mediumInfo
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Description
本発明は、情報処理方法、分解軽質油得量算出装置、分解軽質油得量算出プログラム、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 cracked light oil yield calculation device, a cracked light oil yield 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。 Atmospheric residue, obtained by atmospheric distillation of crude oil, contains high concentrations of sulfur. The method of reducing the sulfur content of atmospheric residue by hydrotreating it is known as direct desulfurization.
常圧蒸留残渣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。また、常圧蒸留残渣油にはニッケル化合物、バナジウム化合物等の金属化合物が含まれており、これらの化合物が金属として水素化処理触媒に堆積することによっても、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 hydrotreating of atmospheric residue, coke is produced as a by-product, and as this coke accumulates on the hydrotreating catalyst, the activity of the hydrotreating catalyst decreases over time. Atmospheric residue also contains metal compounds such as nickel and vanadium compounds, and these compounds accumulate as metals on the hydrotreating catalyst, causing the activity of the hydrotreating catalyst to decrease over time. Therefore, in order to keep the sulfur content in the resulting oil below a certain level, the reaction temperature must be increased during operation to counteract the decrease in activity of the hydrotreating catalyst.
一方、常圧蒸留残渣油の水素化処理においては、副生成物としてナフサ、灯油、軽油を含む軽質留分(以下、「分解軽質油」と略記する。)が生成するため、この分解軽質油と残油である重油のバランスを図り生産管理を行う必要がある。分解軽質油の得量は、水素化処理触媒の分解活性や、反応温度等の変化によって経時的に変動する。 On the other hand, during the hydrotreating of atmospheric distillation residue, light fractions including naphtha, kerosene, and diesel (hereinafter abbreviated as "cracked light oil") are produced as by-products, so production management must be carried out to balance this cracked light oil with the residual heavy oil. The amount of cracked light oil obtained fluctuates over time depending on the cracking activity of the hydrotreating catalyst, the reaction temperature, etc.
製品の需要と供給の環境の変化によって分解軽質油の供給量を増加させる場合がある。これに伴い、常圧蒸留残渣油の水素化処理装置においては、上述の分解軽質油の得量をその需給状況に応じて大きく変える必要が生じる。したがって、分解軽質油の得量を精度よく推定するための方法が望まれている。 Changes in the product supply and demand environment may result in an increase in the supply of cracked light oil. Accordingly, in atmospheric residue hydrotreating units, the amount of cracked light oil obtained must be significantly altered depending on the supply and demand situation. Therefore, a method for accurately estimating the amount of cracked light oil obtained is desired.
原油精製分野において、各種条件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 various conditions have been studied. For example, Patent Document 1 discloses a method for estimating the reaction temperature required after switching to a feedstock containing atmospheric distillation light oil with different properties in the hydroprocessing of the feedstock containing atmospheric distillation light oil, based on information about the properties of the atmospheric distillation light oil before the switch and the operating conditions, and information about the properties of the atmospheric distillation light oil after the switch and the operating conditions other than the reaction temperature.
一方で、分解軽質油の得量を推定するための方法は、現状、存在せず、過去の運転における実績データを使用するというのが現状である。 However, there is currently no method for estimating the yield of light cracked oil, and the current method is to use actual data from past operations.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、常圧蒸留残渣油を含む原料油の水素化処理反応に関して、所定の反応条件における分解軽質油得量を推定することができる情報処理方法、及び前記分解軽質油得量を推定することができる分解軽質油得量算出装置、コンピュータを、前記分解軽質油得量算出装置として機能させるための分解軽質油得量算出プログラム、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 has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide an information processing method capable of estimating the yield of cracked light oil under specified reaction conditions for the hydrotreating reaction of feedstock oil containing atmospheric distillation residue, a cracked light oil yield calculation device capable of estimating the yield of cracked light oil, a cracked light oil yield calculation program for causing a computer to function as the cracked light oil yield 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、触媒の脱硫反応の劣化度及び分解反応の劣化度を算出する劣化度算出ステップと、前記触媒の脱硫反応の劣化度に基づき、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、前記反応温度及び前記触媒の分解反応の劣化度に基づき、分解軽質油得量を算出する分解軽質油得量算出ステップと、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と、金属の堆積による触媒の劣化に関する金属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、触媒の脱硫反応の劣化度及び分解反応の劣化度を算出し、算出した前記触媒の脱硫反応の劣化度に基づき、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し、算出した前記反応温度及び前記触媒の分解反応の劣化度に基づき分解軽質油得量を算出する演算部と、を含む、分解軽質油得量算出装置。
[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と、金属の堆積による触媒の劣化に関する金属劣化関数から構成される、[5]に記載の分解軽質油得量算出装置。
[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]に記載の分解軽質油得量算出装置。
[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分解軽質油得量算出装置。
[9] コンピュータを、[5]~[8]のいずれか一項に記載の分解軽質油得量算出装置として機能させるための分解軽質油得量算出プログラム。
[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 atmospheric distillation residue, comprising: an information acquisition step of acquiring information about the feedstock, information about the product oil, and information about operating conditions at a predetermined time after the start of the reaction; a degradation degree calculation step of calculating the degradation degree of a desulfurization reaction and the degradation degree of a cracking reaction of a catalyst using a degradation function based on the acquired information about the feedstock, information about the product oil, and information about the operating conditions; a reaction temperature calculation step of calculating the information about the feedstock, information about the product oil, and the reaction temperature required to satisfy the operating conditions based on the degradation degree of the desulfurization reaction of the catalyst; and a cracked light oil yield calculation step of calculating the yield of cracked light oil based on the reaction temperature and the degradation degree of the cracking reaction of the catalyst.
[2] The information processing method according to [1], wherein the deterioration function is composed of a coke deterioration function relating to catalyst deterioration due to coke deposition and a metal deterioration function relating to catalyst deterioration due to metal deposition.
[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 cracked light oil yield calculation device including: an acquisition unit that acquires information about the feedstock, information about the product oil, and information about operating conditions at a predetermined time after the start of the hydrotreating reaction of a feedstock containing atmospheric distillation residue; and a calculation unit that calculates the degree of degradation of the desulfurization reaction and the degree of degradation of the cracking reaction of the catalyst 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, calculates the information about the feedstock, information about the product oil, and the reaction temperature required to satisfy the operating conditions based on the calculated degree of degradation of the desulfurization reaction of the catalyst, and calculates the amount of cracked light oil yield based on the calculated reaction temperature and the degree of degradation of the cracking reaction of the catalyst.
[6] The light cracked oil yield calculation device according to [5], wherein the deterioration function is composed of a coke deterioration function relating to catalyst deterioration due to coke deposition and a metal deterioration function relating to catalyst deterioration due to metal deposition.
[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. [5] or [6] The cracked light oil yield calculation device according to [6].
[8] The cracked light oil yield 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 amount, and information on the feedstock oil supply amount.
[9] A cracked light oil yield calculation program for causing a computer to function as the cracked light oil yield 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、常圧蒸留残渣油を含む原料油の水素化処理反応に関して、所定の反応条件における分解軽質油得量を算出することができる情報処理方法、及び前記分解軽質油得量を算出することができる分解軽質油得量算出装置、コンピュータを、前記分解軽質油得量算出装置として機能させるための分解軽質油得量算出プログラム、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 calculating the yield of cracked light oil under specified reaction conditions for the hydrotreating reaction of feedstock oil containing atmospheric distillation residue, a cracked light oil yield calculation device capable of calculating the yield of cracked light oil, a cracked light oil yield calculation program for causing a computer to function as the cracked light oil yield calculation device, and a non-transitory computer-readable recording medium storing the program.
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、触媒の脱硫反応の劣化度及び分解反応の劣化度を算出する劣化度算出ステップ(図1のS2)と、前記触媒の脱硫反応の劣化度に基づき、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、前記反応温度及び前記触媒の分解反応の劣化度に基づき、分解軽質油得量を算出する分解軽質油得量算出ステップ(図1のS4)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、本実施形態の分解軽質油得量算出装置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、S3、S4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 atmospheric distillation residue oil. The method includes an information acquisition step (S1 in FIG. 1) for acquiring information about the feedstock, the product oil, and the operating conditions at a predetermined time after the reaction has started, and a degradation calculation step (S2 in FIG. 1) for calculating the degradation level of the catalyst desulfurization reaction and the degradation level of the cracking reaction using a degradation function based on the acquired information about the feedstock, the product oil, and the operating conditions. The method also includes a reaction temperature calculation step (S3 in FIG. 1) for calculating the reaction temperature required to satisfy the feedstock, the product oil, and the operating conditions based on the degradation level of the catalyst desulfurization reaction. The method also includes a cracked light oil yield calculation step (S4 in FIG. 1) for calculating the yield of the cracked light oil based on the reaction temperature and the degradation level of the cracking reaction of the catalyst. Each step will be described below. The following steps are executed, for example, by the cracked light oil yield calculation device 1 of this embodiment. For example, S1 is executed by the acquisition unit 11, and S2, S3, and S4 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及び金属濃度に関する情報が例として挙げられる。
(Information about feedstock oil)
Examples of the information about the feedstock include information about the composition of the feedstock, such as information about the sulfur concentration and metal concentration in the feedstock.
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.
原料油中の金属濃度に関する情報は、本分野で公知の金属濃度の測定方法により得ることができ、例えば、ICP-MS法、蛍光X線分析法等により求めることができる。また、原料油中の金属濃度は、原料油を変更することにより制御することができる。原料油中の金属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金属濃度を使用することができる。 Information regarding the metal concentration in the feedstock can be obtained using metal concentration measurement methods known in the art, such as ICP-MS and X-ray fluorescence analysis. The metal concentration in the feedstock can also be controlled by changing the feedstock. It is preferable that the information regarding the metal concentration in the feedstock is a set value. In other words, the metal concentration of the feedstock 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及び金属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, such as information about the sulfur concentration and metal 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.
生成油中の金属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、生成油中の金属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金属濃度を使用することができる。なお、上述の生成油中の硫黄濃度を一定とした場合、生成油中の金属濃度も一定となる。 Information regarding the metal concentration in the product oil can be obtained in the same way as in the case of the feed oil described above. In this embodiment, the information regarding the metal concentration in the product oil is preferably a set value. In other words, the metal concentration of the target product oil can be used. Note that if the sulfur concentration in the product oil described above is constant, the metal concentration in the product oil will also be constant.
(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、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。なかでも、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。また、運転条件には、反応温度の実測値に関する情報が含まれる。さらに、運転条件には、実測の分解軽質油得量の情報も含まれていてもよい。
(Information about operating conditions)
Examples of information about operating conditions include information about hydrogen partial pressure, information about catalyst loading, feedstock feed rate, and information about 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 feedstock feed rate, and information about hydrogen feed rate. In particular, the information about operating conditions preferably includes information about hydrogen partial pressure, information about catalyst loading, and information about feedstock feed rate, and more preferably includes all of information about hydrogen partial pressure, information about catalyst loading, information about feedstock feed rate, and information about hydrogen feed rate. The operating conditions also include time information, such as an arbitrary t days after the start of the reaction. The operating conditions also include information about the actual measured value of the reaction temperature. The operating conditions may also include information about the actual measured yield of cracked light oil.
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、常圧蒸留残渣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 atmospheric residue. Information regarding operating conditions is preferably a set value; that is, the intended 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、触媒の脱硫反応の劣化度及び分解反応の劣化度を算出するステップである。
以下に、脱硫反応の劣化度を算出するステップについて説明する。なお、分解反応の劣化度を算出するステップは後述する。
<Deterioration level calculation step>
The deterioration degree calculation step in this embodiment is a step of calculating the deterioration degree of the desulfurization reaction and the deterioration degree of the cracking reaction of the catalyst using a deterioration function based on the acquired information about the feedstock oil, information about the product oil, and information about the operating conditions.
The step of calculating the degradation degree of the desulfurization reaction will be described below. The step of calculating the degradation degree of the decomposition reaction will be described later.
<脱硫反応の劣化度>
脱硫反応の劣化度は下式1で表される。
Φ=kt/k0 式1
前記式1中、k0は反応0日経過時(すなわち、反応開始時)の触媒の脱硫反応の反応速度定数であり、ktは任意の反応t日経過時の触媒の脱硫反応の反応速度定数である。なお、k0、ktは後述の温度TSORにおける脱硫反応の反応速度定数である。
<Deterioration of desulfurization reaction>
The deterioration degree of the desulfurization reaction 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 desulfurization reaction 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 desulfurization reaction of the catalyst after t days of reaction. Note that k0 and kt are reaction rate constants of the desulfurization reaction 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、脱硫反応の劣化関数により、触媒の脱硫反応の劣化度を算出することができる。 In this embodiment, the degree of degradation of the catalyst's desulfurization reaction can be calculated using the desulfurization reaction degradation function based on the acquired information about the feedstock oil, information about the product oil, and information about the operating conditions.
<脱硫反応の劣化関数>
脱硫反応の劣化関数は、触媒の脱硫反応の劣化度を算出する関数である。本実施形態においては、脱硫反応の劣化関数は、コークの堆積による触媒の脱硫反応の劣化に関するコーク劣化関数と、金属の堆積による触媒の脱硫反応の劣化に関する金属劣化関数から構成されることが好ましい。このような脱硫反応の劣化関数としては、特に限定されないが、例えば下式2で表される脱硫反応の劣化関数が例として挙げられる。
<Degradation function of desulfurization reaction>
The desulfurization reaction deterioration function is a function for calculating the degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst. In this embodiment, the desulfurization reaction deterioration function is preferably composed of a coke deterioration function relating to the deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst due to coke deposition, and a metal deterioration function relating to the deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst due to metal deposition. Such a desulfurization reaction deterioration function is not particularly limited, but an example thereof is the desulfurization reaction deterioration function expressed by the following equation 2:
Φ=ΦCΦM 式2
前記式2中、ΦCはコーク劣化関数であり、ΦMは金属劣化関数である。
Φ = Φ C Φ M Equation 2
In the above equation 2, Φ C is the coke depletion function, and Φ M is the metal depletion function.
以下、コーク劣化関数と、金属劣化関数について説明を行う。 Below, we will explain the coke degradation function and the metal degradation function.
<コーク劣化関数1>
コーク劣化関数としては、触媒のコーク劣化に関する脱硫反応の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3で表されるコーク劣化関数1が例として挙げられる。
<Coke Deterioration Function 1>
The coke deterioration function is not particularly limited as long as it is a function that can calculate the degree of deterioration of the desulfurization reaction related to coke deterioration of the catalyst. For example, coke deterioration function 1 expressed by the following formula 3 can be given as an example.
ΦC=exp(-Dt) 式3
前記式3中、Dは触媒の脱硫反応の活性種のコークによる劣化係数であり、tは反応経過日数(日)である。
Φ C =exp(-Dt) Equation 3
In the above formula 3, D is the deterioration coefficient of the active species of the desulfurization reaction of the catalyst due to coke, and t is the number of days elapsed since the reaction began.
Dは下式4により、求めることができる。下式4は、特定のパラメータにより触媒の脱硫反応の活性種のコークによる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 Equation 4 below. Equation 4 below is an equation that can calculate the deterioration coefficient due to coke, an active species in the desulfurization reaction of a catalyst, using specific parameters. It was first discovered by the inventors of this application based on the operating results of an actual plant.
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SF、SP、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4において、TSORは触媒の脱硫反応の初期活性を表し、αは触媒の脱硫反応の劣化速度を表す。すなわち、TSORとαの数値が大きいほど、触媒の脱硫反応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 4, T SOR represents the initial activity of the desulfurization reaction of the catalyst, and α represents the deterioration rate of the desulfurization reaction of the catalyst. That is, the larger the values of T SOR and α, the greater the deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst, and this deterioration behavior is reflected in the value of D.
前記式4において、(1/SP n-1-1/SF 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、SP、SF、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4において、(PB/P)a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4においてexp[Ec/R(1/TB-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 4, 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 4, 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 4, 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4中、SF、SP、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 4, 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、SF、LHSV、Pは制御することが可能なパラメータである。また、SPは目的とする生成油の硫黄濃度である。すなわち、前記式4により、上記SF、SP、LHSV、及びPの反応条件における、触媒の脱硫反応の活性種のコークによる劣化係数を算出することができる。常圧蒸留残渣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 due to coke, an active species in the desulfurization reaction of the catalyst, can be calculated using Equation 4 under the reaction conditions of S F , S P , LHSV, and P. The method for determining n, which is the reaction order of the hydrotreating reaction of feedstock oil containing atmospheric distillation residue, will be described later.
(コークの基本劣化パラメータの求め方)
前記式4中、α、PB、a、Ec、TB、TSORは定数である。以下、これらのパラメータを総称して「コークの基本劣化パラメータ1」という。コークの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、コークの基本劣化パラメータPB、a、Ec、TB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脱硫反応の劣化挙動(脱硫反応の反応速度定数の変化)から求める方法(PB、a、Ec、TB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脱硫反応の劣化挙動(脱硫反応の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 coke deterioration parameters)
In the above formula 4, α, P B , a, Ec, T B , and T SOR are constants. Hereinafter, these parameters will be collectively referred to as "basic coke deterioration parameter 1." The basic coke deterioration parameter 1 is a parameter determined depending on the catalyst used, and may be determined while performing a reaction in an actual reactor, or may be determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reactor. In this embodiment, it is preferable to determine the parameter in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reactor.
Below, examples of how to determine the basic coke 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 deterioration behavior of the catalyst desulfurization reaction (changes in the reaction rate constant of the desulfurization reaction) 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 deterioration behavior of the catalyst desulfurization reaction (changes in the reaction rate constant of the desulfurization reaction) 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.
(PB、a、Ec、TBの求め方)
本実施形態のコーク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脱硫反応の劣化挙動に基づく。この触媒の脱硫反応の劣化挙動(劣化度)は、前記式1と同じ考え方となり、下式5で表すことができる。
Φ’=kt’/k0’ 式5
前記式5中、k0’は反応0日経過時(すなわち、反応開始時)の触媒の脱硫反応の反応速度定数であり、kt’は任意の反応t日経過時の触媒の脱硫反応の反応速度定数である。なお、k0’、kt’は後述の温度TSOR’における脱硫反応の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 coke deterioration parameters in this embodiment is based on the deterioration behavior of the desulfurization reaction of the catalyst analyzed from data obtained from the above-mentioned reaction in an actual plant or a bench-scale reaction under actual plant operating conditions. The deterioration behavior (degree of deterioration) of the desulfurization reaction of this catalyst can be expressed by the following equation 5, based on the same concept as equation 1.
Φ'=k t '/k 0 ' Equation 5
In Equation 5, k 0 ′ is the reaction rate constant of the desulfurization reaction 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 desulfurization reaction of the catalyst after t days of reaction. Note that k 0 ′ and k t ′ are reaction rate constants of the desulfurization reaction at a temperature T SOR ′ described below.
前記式5は、前記式1と同様、脱硫反応の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6のアレニウスの式で表される。 Like Equation 1, Equation 5 is a degradation function based on the reaction rate constant of the desulfurization reaction. The reaction rate constant is expressed by the Arrhenius equation in Equation 6 below.
反応開始時温度TSOR’における脱硫反応の反応速度定数k0’は、反応t日経過時にはkt’に低下する。反応t日経過時に脱硫反応の反応速度定数k0’に相当する活性を得るためには、反応温度をTt’としなければならないものとすると、前記式5及び前記式6より、下式7が導かれる。なお、本実施形態の反応は、常圧蒸留残渣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 ' of the desulfurization reaction 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 ' of the desulfurization reaction after t days of reaction, the following formula 7 can be derived from formulas 5 and 6. Note that the reaction in this embodiment is a hydrotreating reaction of a feedstock oil containing atmospheric distillation residue, and therefore the activation energy E is the desulfurization activation energy Ea (kJ/mol).
(Ec及びTBの求め方)
LHSV、水素分圧、水素/原料油比、原料油中の硫黄濃度、金属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。なお、この場合、生成油中の金属濃度も一定となる。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=anx+bn(0<anである。)で表される直線が得られる。an及びbn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bnが前記式7におけるTSOR’となる。前記式7において、TSOR’にbnを代入し、Tt’に実測の反応温度を代入すると、任意の反応t日経過時における脱硫反応の劣化度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=-an’x(|-an’|=an’である。)で表される直線が得られる。an’は、触媒の脱硫反応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, sulfur concentration in the feed oil, and metal concentration so that the sulfur concentration in the product oil becomes a certain value SPn . Since the catalyst deteriorates due to the reaction, operation is carried out while increasing the reaction temperature in order to make the sulfur concentration in the product oil SPn . In this case, the metal concentration in the product oil also becomes constant. 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 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 becomes T SOR ' in the above-mentioned formula 7. In the above-mentioned formula 7, by substituting b n for T SOR ' and substituting the measured reaction temperature for T t ', the deterioration degree Φ' of the desulfurization reaction after any reaction time t days has elapsed can be obtained. The activation energy Ea of desulfurization can be determined by the method described below. When the horizontal axis represents reaction time and the vertical axis represents the logarithm of Φ', a regression line is drawn, where y = -a n 'x (|-a n '| = a n '). a n ' represents the degradation rate of the desulfurization reaction of the catalyst.
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an、bnを求め、上記と同様の方法により、n個のan’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an’及びbnを下式8にそれぞれ代入する。下式8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 8. The following formula 8 is an equation that can calculate the activation energy of coke and the reference reaction temperature, and was first discovered by the inventors of the present application based on the operating results of an actual machine, etc.
ln(an’)=ln(A)-(Ec/Rbn) 式8
前記式8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(a n ')=ln(A)-(Ec/Rb n ) Equation 8
In Equation 8, 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an’及びbnの組み合わせに関し、ln(an’)を縦軸に、1/bn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 Ec of coke deterioration can be calculated by subtracting R from the slope.
また、n個のbnを平均することによりTB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TB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、原料油中の金属濃度は、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0.1~1.0h-1であり、水素分圧としては、例えば5~18MPaであり、水素/原料油比としては、例えば170~1400[Nm3/kL]であり、原料油中の硫黄濃度としては、例えば1~5質量%であり、原料油中の金属濃度としては、例えば10~200質量ppm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0.5質量%以下である。
反応期間としては、例えば100~500日である。
In determining Ec and TB , it is preferable that the LHSV, hydrogen partial pressure, hydrogen/feed oil ratio, sulfur concentration in the feed oil, and metal concentration in the feed oil are conditions that correspond to the operating conditions of an actual plant.
Such an LHSV is, for example, 0.1 to 1.0 h −1 , the hydrogen partial pressure is, for example, 5 to 18 MPa, the hydrogen/feed oil ratio is, for example, 170 to 1400 [Nm 3 /kL], the sulfur concentration in the feed oil is, for example, 1 to 5 mass %, and the metal concentration in the feed oil is, for example, 10 to 200 mass ppm.
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, 0.5 mass % or less.
The reaction period is, for example, 100 to 500 days.
(PB及びaの求め方)
LHSV、水素/原料油比、原料油中の硫黄濃度、金属濃度、生成油中の硫黄濃度を一定の条件とし、水素分圧Pm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=amx+bm(0<amである。)で表される直線が得られる。この直線におけるbmが前記式7におけるTSOR’となる。前記式7において、TSOR’にbmを代入し、Tt’に実測の反応温度を代入すると、任意の反応t日経過時における脱硫反応の劣化度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=-am’x(|―am’|=am’である。)で表される直線が得られる。am’は、触媒の脱硫反応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 the conditions of constant LHSV, hydrogen/feed oil ratio, sulfur concentration in the feed oil, metal concentration, 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 = amx + bm (0 < am ) is obtained. bm on this line is T SOR ' in the above-mentioned Equation 7. When bm is substituted for T SOR ' in the above-mentioned Equation 7 and the measured reaction temperature is substituted for Tt ', the deterioration degree Φ' of the desulfurization reaction after any t days of reaction 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 deterioration rate of the desulfurization reaction of the catalyst.
m種類の水素分圧Pmについて同様の反応を行い、同様にして、m個のam、bmを求め、上記と同様の方法により、m個のam’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am’及びPmを下式9にそれぞれ代入する。下式9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 9. The following formula 9 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(am’)=-aln(Pm)+B1 式9
前記式9中、B1は0とすることができる。
ln( am ')=-aln( Pm )+B1 Equation 9
In the formula 9, B1 can be 0.
m個のam’及びPmの組み合わせに関し、ln(am’)を縦軸に、ln(Pm)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Pmを平均することによりPB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PBを求める上でのLHSV、水素/原料油比、原料油中の硫黄濃度、原料油中の金属濃度、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0.1~1.0h-1であり、水素/原料油比としては、例えば170~1400[Nm3/kL]であり、原料油中の硫黄濃度としては、例えば1~5質量%であり、原料油中の金属濃度としては、例えば10~200質量ppmであり、生成油中の硫黄濃度としては、例えば0.5質量%以下である。
m種類の水素分圧Pm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Pmとしては、例えば5~18MPaである。反応期間としては、例えば100~500日である。
In determining a and P B , the LHSV, hydrogen/feed oil ratio, sulfur concentration in the feed oil, metal 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, 0.1 to 1.0 h −1 , the hydrogen/feedstock ratio is, for example, 170 to 1400 [Nm 3 /kL], the sulfur concentration in the feedstock is, for example, 1 to 5 mass %, the metal concentration in the feedstock is, for example, 10 to 200 mass ppm, and the sulfur concentration in the product oil is, for example, 0.5 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 5 to 18 MPa. The reaction period is, for example, 100 to 500 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、原料油中の金属濃度、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TBの求め方)、(PB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4におけるαに相関した値であり、bαが前記式4におけるTSORとなる。前記式7において、TSOR’にbαを代入し、Tt’に実測の反応温度を代入すると、任意の反応t日経過時における脱硫反応の劣化度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、触媒の脱硫反応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, metal concentration in the feed oil, and sulfur concentration in the product oil are the assumed actual plant operating conditions. Because the catalyst deteriorates due to 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 4, and b α is T SOR in Equation 4. Substituting b α for T SOR ′ and the measured reaction temperature for T t ′ in Equation 7 gives the degree of deterioration Φ′ of the desulfurization reaction after any t days of reaction have elapsed. Plotting the logarithm of Φ' on the vertical axis against the reaction time on the horizontal axis yields a regression line expressed as y = -a α 'x (where |-a α '| = a α '). a α ' represents the degradation rate of the desulfurization reaction of the catalyst.
運転条件であるSP、SF、LHSV、P、及び前記の方法で求めたPB、a、Ec、TB、TSOR(すなわち、bα)を前記式4に代入してDを求める。求められたDを前記式3に代入するとΦCが得られる。この場合、ΦCはαの関数となる。前記式2において、ΦM=1とすると、Φ=ΦCとなり、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4におけるαとすることができる。 D is obtained 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 ) obtained by the above method into Equation 4. Φ C is obtained by substituting the obtained D into Equation 3. In this case, Φ C is a function of α. In Equation 2, if Φ M =1, Φ = Φ C , and 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 4.
(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4におけるTSORとする。運転条件であるSP、SF、LHSV、P、及び前記の方法で求めたPB、a、Ec、TB、TSOR(すなわち、bα)を前記式4に代入してDを求める。求められたDを前記式3に代入するとΦCが得られる。この場合、ΦCはαの関数となる。前記式2において、ΦM=1とすると、Φ=ΦCとなり、Φはαの関数となる。得られたΦを前記式7のΦ’に、TSOR(すなわち、bα)を前記式7のTSOR
’に代入して、Tt’について整理すると、Tt’はαの関数となる。実測の反応温度Tobsに対するTt’の比(Tt’/Tobs)が1となるときのαを前記式4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Tt’の比(Tt’/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4におけるαとすることが好ましい。Nは10以上の整数であり、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 4. 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 4. Φ C is obtained by substituting the determined D into the above formula 3. In this case, Φ C is a function of α. If Φ M = 1 in the above formula 2, Φ = Φ C , and Φ is a function of α. If the obtained Φ is substituted into Φ' in the above formula 7 and T SOR (i.e., b α ) is substituted into T SOR ' in the above formula 7 and rearranged for T t ', T t ' becomes a function of α. The α in the above formula 4 can be defined as the α when the ratio (T t '/T obs ) of T t ' to the measured reaction temperature T obs is 1. Similarly, it is preferable to calculate the ratios (T t '/T obs ) of T t ' to N reaction temperatures T obs , and define the α when the average of these is closest to 1 as the α in the above formula 4. N is an integer of 10 or more, preferably 10 to 500, and more preferably 50 to 200.
(コーク劣化関数1の変形例)
コーク劣化関数1の変形例を以下に説明する。コーク劣化関数1としては下式10で表されるコーク劣化関数1-1を使用してもよい。
(Modification of Coke Degradation Function 1)
The following describes a modified example of the coke deterioration function 1. As the coke deterioration function 1, a coke deterioration function 1-1 expressed by the following formula 10 may be used.
ΦC=exp(-D’t) 式10
前記式10中、D’は触媒の脱硫反応の活性種のコークの劣化係数であり、tは反応経過日数(日)である。
Φ C =exp(-D't) Equation 10
In the above formula 10, D' is the deterioration coefficient of coke, which is an active species in the desulfurization reaction of the catalyst, and t is the number of days elapsed since the reaction began.
D’は下式11により、求めることができる。 D' can be calculated using the following formula 11.
前記式11中のSF、SP、LHSV、Pは、前記式4の説明と同様である。前記式11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(Nm3/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 11 are the same as those in the above formula 4. In the above formula 11, 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11において、(GB/G)b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 11, 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.
PB、a、Ec、TB、TSORは前記式4で説明した方法と同じ方法で求めることができる。以下、GB、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 4. How to calculate G B , b, and α' will be described below.
GB、bはPB、a、Ec、TB、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、GB、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.
(GB、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脱硫反応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 desulfurization reaction of the catalyst analyzed from data obtained from the reaction in the above-mentioned actual plant or from a bench-scale reaction based on the operating conditions of the actual plant.
LHSV、水素分圧、原料油中の硫黄濃度、原料油中の金属濃度、生成油中の硫黄濃度を一定の条件とし、水素/原料油比Gh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=ahx+bh(0<ahである。)で表される直線が得られる。この直線におけるbhが前記式7におけるTSOR’となる。前記式7において、TSOR’にbhを代入し、Tt’に実測の反応温度を代入すると、任意の反応t日経過時における脱硫反応の劣化度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=-ah’x(|―ah’|=ah’である。)で表される直線が得られる。ah’は、触媒の脱硫反応の劣化速度を表している。 The reaction is carried out for a certain period of time under constant conditions of LHSV, hydrogen partial pressure, sulfur concentration in the feed oil, metal 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. 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 h x + b h (0 < a h ) is obtained. b h on this line is T SOR ' in the above-mentioned equation 7. By substituting b h for T SOR ' and the measured reaction temperature for T t ' in the above-mentioned equation 7, the deterioration degree Φ' of the desulfurization reaction after any t days of reaction has elapsed can be obtained. Plotting the logarithm of Φ' on the vertical axis against reaction time on the horizontal axis yields a regression line expressed as y = -ah'x (| -ah '| = ah '), where ah ' represents the degradation rate of the catalyst desulfurization reaction.
h種類の水素/原料油比Ghについて同様の反応を行い、同様にして、h個のah、bhを求め、上記と同様の方法により、h個のah’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ah’及びGhを下式12にそれぞれ代入する。下式12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 12. The following formula 12 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(ah’)=-bln(Gh)+B3 式12
前記式12中、B3は0とすることができる。
ln( ah ')=-bln( Gh )+B3 Equation 12
In the formula 12, B3 can be 0.
h個のah’及びGhの組み合わせに関し、ln(ah’)を縦軸に、ln(Gh)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Ghを平均することにより、GB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GBを求める上でのLHSV、水素分圧、原料油中の硫黄濃度、原料油中の金属濃度、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0.1~1.0h-1であり、水素分圧としては、例えば5~18MPaであり、原料油中の硫黄濃度としては、例えば1~5質量%であり、原料油中の金属濃度としては、例えば10~200質量ppmであり、生成油中の硫黄濃度としては、例えば0.5質量%以下である。
h種類の水素/原料油比Gh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Ghとしては、例えば170~1400[Nm3/kL]である。反応期間としては、例えば100~500日である。
In determining b and GB , the LHSV, hydrogen partial pressure, sulfur concentration in the feed oil, metal 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, 0.1 to 1.0 h −1 , the hydrogen partial pressure is, for example, 5 to 18 MPa, the sulfur concentration in the feed oil is, for example, 1 to 5 mass %, the metal concentration in the feed oil is, for example, 10 to 200 mass ppm, and the sulfur concentration in the product oil is, for example, 0.5 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, 170 to 1400 [Nm 3 /kL]. The reaction period is, for example, 100 to 500 days.
また、α’は、前記式4の代わりに前記式11を使用する以外は、コーク劣化関数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。 In addition, α′ can be calculated in the same manner as the method for calculating α described in the coke deterioration function 1 ((method 1 for calculating α and T SOR ) and (method 2 for calculating α and T SOR )), except that Equation 11 is used instead of Equation 4.
<コーク劣化関数2>
本実施形態においては、コークの堆積による触媒の脱硫反応の劣化に関するコーク劣化関数は、触媒の脱硫反応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、触媒の脱硫反応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13で表されるコーク劣化関数2が好ましい。
<Coke deterioration function 2>
In this embodiment, the coke deactivation function relating to the deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst due to coke deposition is preferably coke deactivation function 2, expressed by the following equation 13, which is composed of an easily deactivated active species deactivation function relating to the deterioration of easily deactivated active species in the desulfurization reaction of the catalyst and a hardly deactivated active species deactivation function relating to the deterioration of hardly deactivated active species in the desulfurization reaction of the catalyst.
ΦC=k1×exp(-D1t)+k2×exp(-D2t) 式13
前記式13中、k1は触媒の脱硫反応の易失活活性種の活性点係数であり、k2は触媒の脱硫反応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脱硫反応の相対反応速度定数を表している。D1は触媒の脱硫反応の易失活活性種のコークによる劣化係数であり、D2は触媒の脱硫反応の難失活活性種のコークによる劣化係数であり、tは反応経過日数(日)であり、k1+k2=1である。
Φ C = k 1 × exp (-D 1 t) + k 2 × exp (-D 2 t) Equation 13
In Equation 13, k1 is the active site coefficient of the easily deactivated active species in the desulfurization reaction of the catalyst, k2 is the active site coefficient of the hardly deactivated active species in the desulfurization reaction of the catalyst, and the active site coefficients represent the relative reaction rate constants of the desulfurization reaction of both active species. D1 is the deterioration coefficient of the easily deactivated active species in the desulfurization reaction of the catalyst due to coke, D2 is the deterioration coefficient of the hardly deactivated active species in the desulfurization reaction of the catalyst due to coke, t is the number of days elapsed since the reaction began, and k1 + k2 = 1.
常圧蒸留残渣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。常圧蒸留残渣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 atmospheric residual oil, catalyst degradation occurs due to coke buildup, so operation must be carried out at elevated reaction temperatures to maintain the sulfur content of the resulting oil below a certain level. In the hydrotreating reaction of atmospheric residual 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、常圧蒸留残渣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 atmospheric distillation residue, the catalyst deteriorates rapidly at the beginning of the reaction, followed by gradual 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、反応開始初期にコークにより失活する脱硫反応の易失活活性種と、反応中期以降にコークにより失活する脱硫反応の難失活活性種が存在するとの仮定に基づき、コーク劣化関数1をさらに改良し、コーク劣化関数2を見出した。その結果、コーク劣化関数2によれば、コーク劣化関数1よりも、より精度よく触媒のコークによる脱硫反応の劣化度を算出可能となることを見出した。脱硫反応の易失活活性種とは、主に反応初期に活性が失われる活性種であり、脱硫反応の難失活活性種とは、反応中期以降に活性が失われる活性種を意味する。 Based on the above-mentioned profile of reaction temperature versus reaction time, the inventors of the present application further improved coke deactivation function 1 and discovered coke deactivation function 2, based on the assumption that the catalyst contains active species that are easily deactivated by coke 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 coke deactivation function 2 makes it possible to calculate the degree of catalyst deactivation by coke more accurately than coke deactivation function 1. Easily deactivated active species in the desulfurization reaction are active species that lose activity mainly in the early stages of the reaction, and difficult to deactivate active species in the desulfurization reaction are active species that lose activity in the middle or later stages of the reaction.
前記式13において、k1は、触媒の脱硫反応の易失活活性種の活性点係数を示し、k2は、触媒の脱硫反応の難失活活性種の活性点係数を示す。k1及びk2は触媒固有の定数であり、その求め方は後述する。 In the formula 13, k1 represents the active site coefficient of the active species that is easily deactivated in the desulfurization reaction of the catalyst, and k2 represents the active site coefficient of the active species that is difficult to deactivate in the desulfurization reaction of the catalyst. k1 and k2 are constants specific to the catalyst, and their determination will be described later.
D1は下式14により、D2は下式15により求めることができる。 D1 can be calculated by the following formula 14, and D2 can be calculated by the following formula 15.
前記式14及び前記式15中、SF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、SP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、常圧蒸留残渣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、PB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、TB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14中、α1は脱硫反応の易失活活性点の触媒定数(触媒のコークによる脱硫反応の劣化速度を表す定数)であり、前記式15中、α2は脱硫反応の難失活活性点の触媒定数(触媒のコークによる脱硫反応の劣化速度を表す定数)である。
In the above formulas 14 and 15, 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 atmospheric distillation residue, 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 (14), α1 is a catalytic constant of the easily deactivated active site of the desulfurization reaction (a constant representing the rate of deterioration of the desulfurization reaction due to coke on the catalyst), and in the above formula (15), α2 is a catalytic constant of the hardly deactivated active site of the desulfurization reaction (a constant representing the rate of deterioration of the desulfurization reaction due to coke on the catalyst).
前記式14及び前記式15中、SF、SP、LHSV、Pは、前記式4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 14 and 15, 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 4. 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、SF、LHSV、Pは制御することが可能なパラメータである。また、SPは目的とする生成油の硫黄濃度である。すなわち、前記式14及び前記式15により、上記SF、SP、LHSV、及びPの反応条件における、触媒の脱硫反応の易失活活性種のコークによる劣化係数、及び触媒の脱硫反応の難失活活性種のコークによる劣化係数をそれぞれ算出することができる。常圧蒸留残渣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 due to coke of easily deactivated active species in the desulfurization reaction of the catalyst and the deterioration coefficient due to coke of less easily deactivated active species in the desulfurization reaction of the catalyst under the reaction conditions of S F , S P , LHSV, and P can be calculated using the above equations 14 and 15. The method for determining n, which is the reaction order of the hydrotreating reaction of feedstock oil containing atmospheric distillation residue, will be described later.
(コークの基本劣化パラメータの求め方)
前記式14及び前記式15中、α1、α2、PB、a、Ec、TB、TSORは前記式4と同様、定数であり、これらのパラメータを総称して「コークの基本劣化パラメータ2」という。コークの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14及び前記式15中、PB、a、Ec、TBは前記式4と同じ方法により求めることができる。
一方、α1、α2、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13における触媒の脱硫反応の易失活活性種の活性点数係数k1、触媒の脱硫反応の難失活活性種の活性点数係数k2も同時に以下のように求めることができる。
(How to determine basic coke deterioration parameters)
In the above-mentioned formulas 14 and 15, α 1 , α 2 , P B , a, Ec, T B , and T SOR are constants, as in the above-mentioned formula 4, and these parameters are collectively referred to as the "basic coke deterioration parameter 2." The basic coke deterioration parameter 2 is a parameter determined depending on the catalyst used, and may be determined while performing a reaction in an actual reactor, or may be determined in advance on a bench scale based on the actual reactor operating conditions. In this embodiment, it is preferable to determine it in advance on a bench scale based on the actual reactor operating conditions. In the above-mentioned formulas 14 and 15, P B , a, Ec, and T B can be determined by the same method as in the above-mentioned formula 4.
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 in the desulfurization reaction of the catalyst and the active site coefficient k 2 of the hardly deactivated active species in the desulfurization reaction of the catalyst in the above formula 13 can also be calculated simultaneously as follows.
(α1、α2、TSOR、k1、及びk2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、原料油中の金属濃度、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(x1~xn)の、急激な反応温度の上昇に相関するy=a1x+b1で表される直線と、反応中期以降(xn+1~xm)の、緩やかな反応温度の上昇に相関するy=a2x+b2で表される2本の直線が得られる。前記式において、a1>a2>0であり、b1<b2であり、x1<xn<xn+1<xmである。xn、xm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, metal 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a1がα1に相関する値であり、b1がk1+k2に相関する値であり、TSORである。また、a2がα2に相関する値であり、b2がk2に相関する値である。次に、y=a1x+b1とy=a2x+b2での交点(xip、yip)を計算する。この交点はy=a1x+b1とy=a2x+b2の変曲点を意味する。すなわち、(xip、yip)までは、触媒の脱硫反応の易失活活性種のみが存在するとみなし、(xip、yip)からは触媒の脱硫反応の易失活活性種及び触媒の脱硫反応の難失活活性種の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 represents 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 that are easily deactivated in the desulfurization reaction of the catalyst are considered to exist, and from (x ip , y ip ), two active species are considered to exist: an active species that is easily deactivated in the desulfurization reaction of the catalyst and an active species that is difficult to deactivate in the desulfurization reaction of the catalyst.
前記式7において、TSOR’にb1を代入し、Tt’に反応温度を代入すると、任意の反応t日経過時における脱硫反応の劣化度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、x1~xipまでの回帰直線を引くと、y=-a1’x(|-a1’|=a1’である。)で表される直線が得られる。また、xip~xmまでの回帰直線を引くと、y=-a2’x-b2’(|-a2’|=a2’であり、|-b2’|=b2’である。)で表される直線が得られる。a1’はα1に相関した値であり、a2’はα2に相関した値であり、b2’はk2に相関した値である。 In Equation 7, substituting b1 for T SOR ' and substituting the reaction temperature for T t ' gives the degree of deterioration Φ' of the desulfurization reaction 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 gives a line expressed as y = -a 1 'x (|-a 1 '| = a 1 '). Furthermore, drawing a regression line from x ip to x m gives 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 .
k2は、上述の回帰直線で得られたb2’を下式16に代入して求めることができる。k1はk1+k2=1であるから、k1=1-k2より求めることができる。
k2=exp(-b2’) 式16
k2 can be found by substituting b2 ' obtained from the regression line described above into the following formula 16. Since k1 is k1 + k2 = 1, k1 can be found from k1 = 1 - k2 .
k 2 =exp(-b 2 ') Equation 16
運転条件であるSP、SF、LHSV、P、及び前記の方法で求めたPB、a、Ec、TB、TSOR(b1)を前記式14及び前記式15に代入してD1及びD2を得る。求められたD1、D2、k1、k2を前記式13に代入するとΦCが得られる。この場合、ΦCはα1とα2の関数となる。前記式2において、ΦM=1とすると、Φ=ΦCとなり、Φはα1とα2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、α2=0としてα1を0<α1になるように変えてx1~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α1の値ごとに得られる。各直線におけるaα1”と、上述のa1’が等しい値となるときのα1を前記式14におけるα1とすることができる。
次に、上述の方法で得られたα1とα2の関数であるΦC(Φ)に、得られたα1を代入し、α2を0<α2になるように変えてxip~xm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α2の値ごとに得られる。各直線におけるaα2”と、上述のa2’が等しい値となるときのα2を前記式15におけるα2とすることができる。
D1 and D2 are obtained by substituting the operating conditions S P , SF , LHSV, and P, and P B , a, Ec, T B , and T SOR (b 1 ) obtained by the above method into the above equations 14 and 15. Φ C is obtained by substituting the obtained D 1 , D 2 , k 1 , and k 2 into the above equation 13. In this case, Φ C is a function of α 1 and α 2. If Φ M =1 in the above equation 2, then Φ = Φ C , and 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 14.
Next, by substituting the obtained α1 into Φ C (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 15.
(α1、(α2)、TSOR、k1、及びk2の求め方2)
本実施形態では、α2は、後述の金属劣化関数における金属の基本劣化パラメータと同時に求めるため、α1、TSOR、k1、及びk2を求める。本実施形態のα2の求め方は後述する。TSOR、k1、及びk2は、(α1、α2、TSOR、k1、及びk2の求め方1)と全く同じ方法で求める。(α1、α2、TSOR、k1、及びk2の求め方1)において、得られたα1とα2の関数であるΦCにおいて、反応時間を横軸に、ΦCの対数を縦軸にプロットし、α2=0としてα1を0<α1になるように変えてx1~xipまでの回帰直線を引くと、y=-aα1-1”x(|-aα1-1”|=aα1-1”である。)で表される複数の直線がα1の値ごとに得られる。各直線におけるaα1-1”と、上述のa1’が等しい値となるときのα1を前記式14におけるα1とすることができる。
(Method 2 for determining α 1 , (α 2 ) , T SOR , k 1 , and k 2 )
In this embodiment, α2 is calculated simultaneously with the basic deterioration parameters of the metal in the metal deterioration function described later, so α1 , T SOR , k1 , and k2 are calculated. The method for calculating α2 in this embodiment will be described later. T SOR , k1 , and k2 are calculated in exactly the same way as (method 1 for calculating α1 , α2 , T SOR , k1 , and k2 ). In (Method 1 for determining α1 , α2 , T SOR , k1 , and k2 ), for ΦC , which is a function of the obtained α1 and α2 , if the reaction time is plotted on the horizontal axis and the logarithm of ΦC on the vertical axis, and a regression line is drawn from x1 to xip by setting α2 = 0 and changing α1 so that 0 < α1 , multiple lines expressed as y = -a α1-1 "x (|-a α1-1 "| = a α1-1 ") are obtained for each value of α1 . The α1 when a α1-1 " on each line is equal to the above-mentioned a1 ' can be taken as the α1 in formula 14.
(α1、α2、TSOR、k1、及びk2の求め方3)
(α1、α2、TSOR、k1、及びk2の求め方1)と同様の反応を行い、TSOR(b1)を得る。運転条件であるSP、SF、LHSV、P、及び前記の方法で求めたPB、a、Ec、TB、TSOR(b1)を前記式14及び前記式15に代入してD1及びD2を得る。求められたD1、D2を前記式13に代入するとΦCが得られる。この場合、ΦCはα1、α2、k1、k2の関数となる。前記式2において、ΦM=1とすると、Φ=ΦCとなり、Φはα1、α2、k1、k2の関数となる。得られたΦを前記式7のΦ’に、TSOR(すなわち、b1)を前記式7のTSOR’に代入して、Tt’について整理すると、Tt’はα1、α2、k1、k2の関数となる。α2を0とし、k2=1-k1とするとTt’はα1、k1の関数となる。x1~xipにおける実測の反応温度Tobsに対するTt’の比(Tt’/Tobs)が1となるときのα1、k1の組み合わせを求め、このα1を前記式14におけるα1とすることができる。なお、この時のk1は仮値である。同様にM個の反応温度Tobsに対するTt’の比(Tt’/Tobs)を計算し、これらの平均が最も1に近づくときのα1を前記式14におけるα1とすることが好ましい。Mは10以上の整数であり、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α1を使用し、k1=1-k2とするとTt’はα2、k2の関数となる。xip~xmにおける実測の反応温度Tobsに対するTt’の比(Tt’/Tobs)が1となるときのα2、k2の組み合わせを求め、このα2、k2を前記式15におけるα2、k2とすることができる。得られたk2をk1=1-k2に代入することによりk1を求め、このk1を前記式14におけるk1とすることができる。同様にL個の反応温度Tobsに対するTt’の比(Tt’/Tobs)を計算し、これらの平均が最も1に近づくときのα2、k2を前記式15におけるα2、k2とすることが好ましい。また、得られたk2から求められたk1を前記式14におけるk1とすることが好ましい。Lは10以上の整数であり、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 3 for determining α 1 , α 2 , T SOR , k 1 , and k 2 )
The same reaction as in (Method 1 for determining α 1 , α 2 , T SOR , k 1 , and k 2 ) is carried out to obtain T SOR (b 1 ). D 1 and D 2 are obtained by substituting the operating conditions S P , SF , LHSV, and P, and P B , a, Ec, T B , and T SOR (b 1 ) determined by the above method into Equations 14 and 15. Φ C is obtained by substituting the determined D 1 and D 2 into Equation 13. In this case, Φ C is a function of α 1 , α 2 , k 1 , and k 2. In Equation 2, if Φ M =1, then Φ = Φ C , and Φ is a function of α 1 , α 2 , k 1 , and k 2 . Substituting the obtained Φ for Φ' in the above formula 7 and T SOR (i.e., b 1 ) for T SOR ' in the above formula 7 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 14. 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 14. 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 measured reaction temperature Tobs at xip to xm is 1 is determined, and these α2 and k2 can be used as α2 and k2 in the above formula 15. By substituting the obtained k2 into k1 = 1 - k2 , k1 is determined, and this k1 can be used as k1 in the above formula 14. Similarly, it is preferable to calculate the ratios ( Tt '/ Tobs ) of Tt ' to L reaction temperatures Tobs , and use the α2 and k2 when their average is closest to 1 as the α2 and k2 in the above formula 15. Furthermore, it is preferable to use the k1 determined from the obtained k2 as the k1 in the above formula 14. L is an integer of 10 or more, preferably 10 to 500, and more preferably 50 to 200.
このように、α1、α2、TSOR、k1、及びk2を求めるためには、y=a1x+b1、y=a2x+b2を得る必要がある。y=a1x+b1、y=a2x+b2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=a1’x+b1’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=a2’x+b2’を得る。y=a1’x+b1’とy=a2’x+b2’の相関係数の平均が最も1に近づく場合の各直線がy=a1x+b1、y=a2x+b2となる。なお、全プロットは、y=a1x+b1、y=a2x+b2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=a1x+b1、y=a2x+b2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’の相関係数が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 coefficient of y = a'x + b' becomes 0.5 or more.
(コーク劣化関数2の変形例)
コーク劣化関数2の変形例を以下に説明する。コーク劣化関数2としては下式17で表されるコーク劣化関数2-1を使用してもよい。
(Modification of Coke Degradation Function 2)
The following describes a modified example of the coke deterioration function 2. As the coke deterioration function 2, a coke deterioration function 2-1 expressed by the following equation 17 may be used.
ΦC=k1×exp(-D1’t)+k2×exp(-D2’t) 式17
前記式17中、k1、k2、tは前記式13と同じであり、D1’は触媒の脱硫反応の易失活活性種のコークの劣化係数であり、D2’は触媒の脱硫反応の難失活活性種のコークの劣化係数である。
Φ C = k 1 × exp (-D 1 't) + k 2 × exp (-D 2 't) Equation 17
In the above formula 17, k 1 , k 2 , and t are the same as in the above formula 13, D 1 ' is the deterioration coefficient of coke, an active species that is easily deactivated in the desulfurization reaction of the catalyst, and D 2 ' is the deterioration coefficient of coke, an active species that is difficult to deactivate in the desulfurization reaction of the catalyst.
D1’は下式18により、D2’は下式19により求めることができる。 D 1 ' can be calculated from the following formula 18, and D 2 ' can be calculated from the following formula 19.
前記式18及び前記式19中、SF、SP、n、LHSV、PB、P、a、Ec、R、TB、TSORは前記式14及び前記式15と同じであり、GB、G、bは前記式11と同じであり、前記式18中、α1’は脱硫反応の易失活活性点の触媒定数(触媒のコークによる脱硫反応の劣化速度を表す定数)であり、前記式19中、α2’は脱硫反応の難失活活性点の触媒定数(触媒のコークによる脱硫反応の劣化速度を表す定数)である。 In the formulas 18 and 19, S F , S P , n, LHSV, P B , P, a, Ec, R, T B , and T SOR are the same as in the formulas 14 and 15, and G B , G, and b are the same as in the formula 11. In the formula 18, α 1 ' is a catalytic constant of the easily deactivated active site of the desulfurization reaction (a constant representing the deterioration rate of the desulfurization reaction due to coke on the catalyst), and in the formula 19, α 2 ' is a catalytic constant of the hardly deactivated active site of the desulfurization reaction (a constant representing the deterioration rate of the desulfurization reaction due to coke on the catalyst).
PB、a、Ec、TB、TSORは前記式14及び前記式15で説明した方法と同じ方法で求めることができ、GB、bは、前記式11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 14 and Equation 15, and G B and b can be calculated in the same manner as described in Equation 11.
また、α1’、α2’は、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、前記式15の代わりに前記式19を使用する以外は、脱硫反応のコーク劣化関数2において説明したα1、α2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 the coke deterioration function 2 of the desulfurization reaction, except that Equation 17 is used instead of Equation 13, Equation 18 is used instead of Equation 14, and Equation 19 is used instead of Equation 15.
<金属劣化関数>
金属劣化関数としては、触媒の金属劣化に関する脱硫反応の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20で表される金属劣化関数1が例として挙げられる。式20で表される金属劣化関数1は、非特許文献(化学工学論文集、第24巻、第4号(1998)、p656)に記載されている金属劣化関数である。
<Metal Deterioration Function>
The metal deterioration function is not particularly limited as long as it is a function that can calculate the degree of deterioration of the desulfurization reaction related to metal deterioration of the catalyst, and an example thereof is metal deterioration function 1 expressed by the following formula 20. Metal deterioration function 1 expressed by formula 20 is a metal deterioration function described in a non-patent document (Collection of Chemical Engineering Papers, Vol. 24, No. 4 (1998), p. 656).
常圧蒸留残渣油を含む原料油の水素化処理反応においては、上述した通り、金属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。この金属の堆積による触媒の脱硫反応の劣化の現象は、原料油の触媒細孔への拡散速度の減少により説明することができる。すなわち、常圧蒸留残渣油の水素化処理反応においては、原料油が触媒細孔内に拡散し、活性点にアクセスする必要がある。このとき、反応速度より拡散速度が充分に大きい場合には、原料油は全ての活性点にアクセスできるが、反応速度に対して拡散速度が小さい場合は、原料油は全ての活性点にアクセスできず、全ての活性点が有効に機能しない。拡散速度は、金属の堆積により触媒の細孔が閉塞することにより経時的に減少する。 As mentioned above, in the hydrotreating reaction of feedstocks containing atmospheric residue, catalyst degradation occurs due to metal deposition. Therefore, in order to maintain the sulfur content of the resulting oil below a certain level, operation must be performed at elevated reaction temperatures. This phenomenon of catalyst degradation due to metal deposition can be explained by a decrease in the rate of diffusion of the feedstock into the catalyst pores. In other words, in the hydrotreating reaction of atmospheric residue, the feedstock must diffuse into the catalyst pores and access the active sites. If the diffusion rate is sufficiently higher than the reaction rate, the feedstock can access all the active sites. However, if the diffusion rate is slower than the reaction rate, the feedstock cannot access all the active sites, and all the active sites do not function effectively. The diffusion rate decreases over time as the catalyst pores become clogged with metal deposition.
触媒細孔内の活性点がどの程度有効に使用されるかは、反応速度と拡散速度との関係により定まることになる。この関係は、触媒有効係数ηで理論的に表すことができる。拡散阻害の影響がなく、触媒細孔内の活性点が実質的に全て使用されている場合、ηは1となる。一方、触媒細孔内の活性点が実質的に全て使用されない場合、ηは1よりも小さくなる。そして、触媒の外表面近傍の活性点のみが使用されている場合は、ηは0に近づく。 The degree to which the active sites within the catalyst pores are effectively utilized is determined by the relationship between the reaction rate and the diffusion rate. This relationship can be theoretically expressed by the catalyst effectiveness coefficient η. If there is no diffusion inhibition and essentially all of the active sites within the catalyst pores are utilized, η is 1. On the other hand, if essentially none of the active sites within the catalyst pores are utilized, η is less than 1. And if only the active sites near the outer surface of the catalyst are utilized, η approaches 0.
上述した通り、常圧蒸留残渣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ている。 As mentioned above, the profile of reaction temperature versus reaction time suggests that in the hydrotreating reaction of atmospheric distillation residue, the catalyst deteriorates rapidly at the beginning of the reaction, followed by gradual deterioration from the middle of the reaction onwards.
上述した通り、本願の発明者らは、反応開始初期にコークにより失活する脱硫反応の易失活活性種と、反応中期以降にコークにより失活する脱硫反応の難失活活性種が存在するとの仮定に基づき、コーク劣化関数を見出した。ここで、反応中期以降には金属堆積による活性低下も起こっていると考えられ、反応中期以降の触媒のゆるやかな劣化はコークにより失活する脱硫反応の難失活活性種の失活と、金属の堆積によるものと考えられる。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、反応中期以降の触媒のゆるやかな劣化はコークにより失活する脱硫反応の難失活活性種の失活と、金属の堆積によるとの仮定に基づき、金属劣化関数を見出した。その結果、コーク劣化関数と金属劣化関数を組み合わせることにより、より精度よく触媒の脱硫反応の劣化度を算出可能となることを見出した。 As described above, the inventors of the present application discovered the coke deactivation function based on the assumption that there are easily deactivated active species for desulfurization reactions that are deactivated by coke in the early stages of the reaction, and less easily deactivated active species for desulfurization reactions that are deactivated by coke from the middle stage onwards. Here, it is believed that a decrease in activity due to metal deposition also occurs from the middle stage onwards, and the gradual deterioration of the catalyst from the middle stage onwards is thought to be due to the deactivation of less easily deactivated active species for desulfurization reactions that are deactivated by coke, and metal deposition. Based on the above-mentioned reaction temperature versus reaction time profile, the inventors of the present application discovered the metal deactivation function based on the assumption that the gradual deterioration of the catalyst from the middle stage onwards is due to the deactivation of less easily deactivated active species for desulfurization reactions that are deactivated by coke, and metal deposition. As a result, they discovered that by combining the coke deactivation function and the metal deactivation function, it is possible to more accurately calculate the degree of catalyst deactivation for desulfurization reactions.
前記式20中、η、tendは、定数である(但し、ηは反応経過時によって2種類の定数となる)。以下、これらのパラメータを総称して「金属の基本劣化パラメータ」という。金属の基本劣化パラメータは、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η、tendの求め方について例を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
In the above formula 20, η and t end are constants (however, η becomes two types of constants depending on the reaction time). Hereinafter, these parameters will be collectively referred to as "basic deterioration parameters of metals." The basic deterioration parameters of metals are parameters 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 parameters in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual machine.
Below, examples of how to obtain the basic deterioration parameters η and t end will be explained, but the present invention is not limited to these.
(η、tend、α2の求め方1)
本実施形態は、(α1、(α2)、TSOR、k1、及びk2の求め方2)との組み合わせによりη、tend、α2を求める。上述の(α1、(α2)、TSOR、k1、及びk2の求め方2)で説明した方法と同様の方法により、反応開始初期(x1~xn)の、急激な反応温度の上昇に対応するy=a1x+b1で表される直線と、反応中期以降(xn+1~xm)の、緩やかな反応温度の上昇に対応するy=a2x+b2で表される2本の直線、及び変曲点(xip、yip)を得る。(xip、yip)からは脱硫反応の易失活活性種及び脱硫反応の難失活活性種の2つのコークの失活活性種が存在し、金属劣化が起こっているとみなす。すなわち、変曲点(xip、yip)まではηは1であり前記式20よりΦMは1となる。したがって、変曲点(xip、yip)までは前記式2はΦ=ΦCで表される。一方、変曲点(xip、yip)以後は、ηは1よりも小さい定数となる。
(Method 1 for finding η, t end , α 2 )
In this embodiment, η, t end , and α2 are determined by combining this with (Method 2 for determining α 1 , (α 2 ) , T SOR , k 1 , and k 2 ). Using a method similar to that described above in (Method 2 for determining α 1 , (α 2 ) , T SOR , k 1 , and k 2 ), two lines, one represented by y = a 1 x + b 1 corresponding to the rapid increase in reaction temperature in the early stage of the reaction (x 1 to x n ), and the other represented by y = a 2 x + b 2 corresponding to the gradual increase in reaction temperature from the middle stage of the reaction onwards (x n+1 to x m ), as well as the inflection points (x ip , y ip ). From (x ip , y ip ), two coke deactivation active species, namely, an active species that is easily deactivated in the desulfurization reaction and an active species that is difficult to deactivate in the desulfurization reaction, are present, and it is considered that metal deterioration is occurring. That is, up to the inflection point (x ip , y ip ), η is 1, and from the above formula 20, Φ M is 1. Therefore, up to the inflection point (x ip , y ip ), the above formula 2 is expressed as Φ = Φ C. On the other hand, after the inflection point (x ip , y ip ), η becomes a constant smaller than 1.
上述の(α1、(α2)、TSOR、k1、及びk2の求め方2)で説明した方法と同様の方法により、xip~xmまでの回帰直線を引き、y=-a2’x-b2’(|-a2’|=a2’であり、|-b2’|=b2’である。)で表される直線をまず得る。 Using the same method as described above in (Method 2 for finding α 1 , (α 2 ) , T SOR , k 1 , and k 2 ), a regression line is drawn from x ip to x m to obtain a line expressed as y = -a 2 'x-b 2 ' (where |-a 2 '| = a 2 ' and |-b 2 '| = b 2 ').
運転条件であるSP、SF、LHSV、P、及び前記の方法で求めたPB、a、Ec、TB、TSOR(b1)、α1を前記式14及び前記式15に代入してD1及びD2を得る。求められたD1、D2、及び前記の方法で求めたk1、k2を前記式13に代入するとΦCが得られる。この場合、ΦCはα2の関数となる。このΦCと前記式20のΦMを前記式2に代入すると、Φが得られる。この場合、Φはα2、η、tend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、α2を0<α2、ηを0<η<1、xip<tendの範囲で、(α2、η、tend)の組み合わせを変えて、xip~xmまでの回帰直線を引くと、y=-aα3”x-bα3”(|-aα3”|=aα3”である。)で表される複数の直線が(α2、η、tend)の組み合わせごとに得られる。各直線におけるaα3”と、上述のa2’が等しい値となるときのα2を前記式15におけるα2とすることができる。また、各直線におけるbα3”と、上述のb2’が等しい値となるときの(η、tend)の組み合わせを前記式20におけるη、tendとすることができる。 D1 and D2 are obtained by substituting the operating conditions S P , SF , LHSV, and P, and P B , a, Ec, T B , T SOR (b 1 ), and α 1 obtained by the above method into the above equations 14 and 15. Φ C is obtained by substituting the obtained D 1 and D 2 and k 1 and k 2 obtained by the above method into the above equation 13. In this case, Φ C is a function of α 2. Φ is obtained by substituting this Φ C and Φ M from the above equation 20 into the above equation 2. In this case, Φ is a function of α 2 , η, and t end . When the reaction time is plotted on the horizontal axis and the logarithm of Φ on the vertical axis, and the combinations of (α 2 , η, t end ) are changed with α 2 in the range of 0 < α 2 , η in the range of 0 < η < 1, and x ip < t end , and a regression line from x ip to x m is drawn, multiple lines expressed as y = -a α3 "x - b α3 " (|-a α3 "| = a α3 ") are obtained for each combination of (α 2 , η, t end ). The α 2 when a α3 " in each line and the above-mentioned a 2 ' are equal can be taken as the α 2 in formula 15. Furthermore, the combination of (η, t end ) when b α3 " in each line and the above-mentioned b 2 ' are equal can be taken as the η, t end in formula 20.
(η、tendの求め方2)
本実施形態は、上述の方法でΦM=1として、α2を事前に求めている場合に適用することができる。上述の(α1、α2、TSOR、k1、及びk2の求め方1)で説明した方法と同様の方法により、反応開始初期(x1~xn)の、急激な反応温度の上昇に対応するy=a1x+b1で表される直線と、反応中期以降(xn+1~xm)の、緩やかな反応温度の上昇に対応するy=a2x+b2で表される2本の直線、及び変曲点(xip、yip)を得る。(xip、yip)からは脱硫反応の易失活活性種及び脱硫反応の難失活活性種の2つのコークの失活活性種が存在し、金属劣化が起こっているとみなす。すなわち、変曲点(xip、yip)まではηは1であり前記式20よりΦMは1となる。したがって、変曲点(xip、yip)までは前記式2はΦ=ΦCで表される。一方、変曲点(xip、yip)以後は、ηは1よりも小さい定数となる。
(Method 2 for determining η and t end )
This embodiment can be applied when α2 is determined in advance using the above-mentioned method, with Φ M =1. Using a method similar to that described above in (Method 1 for Determining α1, α2 , T SOR , k1 , and k2 ), two lines, one represented by y = a1x + b1 corresponding to the rapid increase in reaction temperature in the early stage of the reaction (x1 to xn ), and the other represented by y = a2x + b2 corresponding to the gradual increase in reaction temperature from the middle stage of the reaction onwards ( xn +1 to xm ) , as well as an inflection point ( xip , yip ), are obtained. From ( xip , yip ), it is apparent that two coke deactivation active species exist: one readily deactivated active species for the desulfurization reaction and one resistant to deactivation active species for the desulfurization reaction, and it is therefore assumed that metal degradation is occurring. That is, up to the inflection point (x ip , y ip ), η is 1, and from the above equation 20, Φ M is 1. Therefore, up to the inflection point (x ip , y ip ), the above equation 2 is expressed as Φ = Φ C. On the other hand, after the inflection point (x ip , y ip ), η becomes a constant smaller than 1.
上述の(α1、α2、TSOR、k1、及びk2の求め方1)で説明した方法と同様の方法により、xip~xmまでの回帰直線を引き、y=-a2’x-b2’(|-a2’|=a2’であり、|-b2’|=b2’である。)で表される直線をまず得る。 Using the same method as described above in (Method 1 for finding α 1 , α 2 , T SOR , k 1 , and k 2 ), a regression line is drawn from x ip to x m to obtain a line expressed as y = -a 2 'x-b 2 ' (where |-a 2 '| = a 2 ' and |-b 2 '| = b 2 ').
運転条件であるSP、SF、LHSV、P、及び前記の方法で求めたPB、a、Ec、TB、TSOR(b1)、α1、α2を前記式14及び前記式15に代入してD1及びD2を得る。求められたD1、D2、及び前記の方法で求めたk1、k2を前記式13に代入するとΦCが得られる。このΦCと前記式20のΦMを前記式2に代入すると、Φが得られる。この場合、Φはη、tend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、ηを0<η<1、xip<tendの範囲で、(η、tend)の組み合わせを変えて、xip~xmまでの回帰直線を引くと、y=-aα3-1”x-bα3-1”(|-aα3-1”|=aα3-1”である。)で表される複数の直線が(η、tend)の組み合わせごとに得られる。各直線におけるbα3-1”と、上述のb2’が等しい値となるときの(η、tend)の組み合わせを前記式20におけるη、tendとすることができる。なお、上記では、コーク劣化関数2を使用して説明したが、コーク劣化関数1、コーク劣化関数1-1、コーク劣化関数2-1の場合も同様にしてη及びtendを求めることができる。この場合、コーク劣化関数1、コーク劣化関数1-1、コーク劣化関数2-1により得られたΦCを使用すればよい。 D1 and D2 are obtained by substituting the operating conditions S P , S F , LHSV, and P, and P B , a, Ec, T B , T SOR (b 1 ), α 1 , and α 2 obtained by the above method into the above equations 14 and 15. Φ C is obtained by substituting the obtained D 1 and D 2 and k 1 and k 2 obtained by the above method into the above equation 13. Φ is obtained by substituting this Φ C and Φ M of the above equation 20 into the above equation 2. In this case, Φ is a function of η and t end . By plotting the reaction time on the horizontal axis and the logarithm of Φ on the vertical axis, changing the combination of (η, t end ) within the range of 0<η<1 and x ip <t end , and drawing a regression line from x ip to x m , multiple lines expressed as y = -a α3-1 "x-b α3-1 " (|-a α3-1 "| = a α3-1 ") can be obtained for each combination of (η, t end ). The combination of (η, t end ) when b α3-1 ″ on each line and the above-mentioned b 2 ′ are equal can be used as η and t end in the above formula 20. Note that although the above description has been given using coke deterioration function 2, η and t end can be obtained in the same manner for coke deterioration function 1, coke deterioration function 1-1, and coke deterioration function 2-1. In this case, Φ C obtained from coke deterioration function 1, coke deterioration function 1-1, and coke deterioration function 2-1 can be used.
また、金属劣化関数としては、例えば下式21で表される金属劣化関数2も例として挙げられる。 Another example of a metal deterioration function is metal deterioration function 2, expressed by the following equation 21:
金属劣化関数2は金属劣化関数1に基づいて導出される式である。以下、金属劣化関数2の導出について、説明する。 Metal Deterioration Function 2 is an equation derived based on Metal Deterioration Function 1. The derivation of Metal Deterioration Function 2 is explained below.
前記式21におけるMOCは下式22で表される。 The MOC in equation 21 above is expressed by equation 22 below.
前記式22より、前記式21におけるMCは下式23で表される。 From the above-mentioned equation 22, M C in the above-mentioned equation 21 is expressed by the following equation 23.
前記式22及び前記式23よりtendは下式24で表される。
tend=Mc/(MOC/t) 式24
From the above formulas 22 and 23, t end is expressed by the following formula 24.
t end = Mc/(MOC/t) Equation 24
前記式24を前記式20に代入すると前記式21を導出することができる。
金属劣化関数2によると、tendを、MOC及び、MCにより求めることが可能となる。
By substituting the above-mentioned formula 24 into the above-mentioned formula 20, the above-mentioned formula 21 can be derived.
According to the metal deterioration function 2, t end can be determined from MOC and MC .
(MOCの求め方)
MOCは、前記式22により求めることができる。前記式中、WHSV、MF、MP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、WHSVは、原料油の供給量(重量/h)を触媒充填量(重量)で除すことにより求めることができる。
(How to calculate MOC)
The MOC can be calculated by the above-mentioned formula 22. In the formula, WHSV, MF , and MP 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 the WHSV can be calculated by dividing the feed oil supply rate (weight/h) by the catalyst loading amount (weight).
上述した通り、WHSV、MFは制御することが可能なパラメータである。また、MPは目的とする生成油の金属濃度である。すなわち、前記式21により、上記WHSV、MF、MPの反応条件における、金族劣化関数を算出することができる。 As mentioned above, WHSV and M F are controllable parameters. Furthermore, M P is the metal concentration of the target product oil. That is, the metal degradation function under the reaction conditions of the above WHSV, M F and M P can be calculated using the above equation (21).
(MCの求め方)
MCは触媒固有の値であり、本分野で公知の方法に求めることができる。MCの求め方の例としては、例えば、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、原料油中の金属濃度、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。実機運転条件としては、(Ec及びTBの求め方)、(PB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。長時間反応を継続すると、反応温度を機器使用最高温度としても(例えば410℃)、生成油中の硫黄濃度が所定の値とならなくなる。このまま反応を継続し、最終的に、原料油中の硫黄濃度=生成油中の硫黄濃度となったときに反応を停止し、触媒を抜出す。抜き出した触媒の金属濃度を測定し、得られた値をMCとすることができる。MCを短期間で求める観点からは、金属濃度が極めて高い原料油を使用し、実機運転条件よりも高いLHSVで運転を行ってもよい。
(How to find MC )
M C is a value specific to the catalyst and can be determined by methods known in the art. As an example of how to determine M C , for example, in an actual or 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, metal concentration in the feed oil, and sulfur concentration in the product oil are the expected actual operating conditions. Because the catalyst deteriorates during the reaction, operation is carried out while increasing the reaction temperature. Examples of actual operating conditions include the operating conditions described in (How to determine Ec and T B ) and (How to determine P B and a). If the reaction is continued for a long period of time, the sulfur concentration in the product oil will not reach the specified value, even if the reaction temperature is set to the maximum temperature used for the equipment (e.g., 410°C). The reaction is continued in this state, and when the sulfur concentration in the feed oil = the sulfur concentration in the product oil, the reaction is stopped and the catalyst is withdrawn. The metal concentration of the withdrawn catalyst is measured, and the obtained value can be used as M C . From the viewpoint of obtaining MC in a short period of time, it is possible to use feedstock oil with an extremely high metal concentration and operate at an LHSV higher than the actual operating conditions.
金属劣化関数2においては、tendを、MOC及び、MCにより求めることが可能となる。したがって、上述の(η、tend、α2の求め方)におけるフィッティングがより容易になる。具体的には、上述の(η、tend、α2の求め方)においては、bα3”と、b2’が等しい値となるときの(η、tend)の組み合わせを定める必要があったが、金属劣化関数2においては、tendはMOC及び、MCにより事前に求められているため、bα3”と、b2’が等しい値となるときのηのみを定めればよく、より簡便に、かつ高精度にηを求めることが可能となる。 In metal deterioration function 2, t end can be determined using MOC and MC . Therefore, fitting in the above-mentioned method of determining η, t end , α2 becomes easier. Specifically, in the above-mentioned method of determining η, t end , α2 , it was necessary to determine the combination of (η, t end ) when b α3 " and b 2 ' become equal values, but in metal deterioration function 2, t end is determined in advance using MOC and MC , so it is only necessary to determine η when b α3 " and b 2 ' become equal values, making it possible to determine η more simply and with higher accuracy.
(ηの切り替えタイミング)
上述した通り、ηは1、上述の方法で求めた0超1未満の定数の2通りの値をとる。反応初期は1であり、反応中期以降は0超1未満の定数とする。ηを1から前記0超1未満の定数へ切り替えるタイミングについて以下2例を説明するが、本発明は以下の2例に限定されるものではない。本実施形態の情報処理方法は、ηを切り替えるタイミングを判断するステップを有することが好ましい。この場合、上述の情報取得ステップで取得する運転条件に関する情報として、反応温度の実測値に関する情報が含まれていることが好ましい。ηを切り替えるタイミングを判断するステップは、例えば、本実施形態の分解軽質油得量算出装置1によって実行される。例えば、計算機本体12における演算部13によって実行される。
(η switching timing)
As described above, η can take two values: 1, or a constant greater than 0 but less than 1 obtained by the above-described method. η is 1 at the beginning of the reaction, and is a constant greater than 0 but less than 1 from the middle stage of the reaction onwards. Two examples of the timing for switching η from 1 to the constant greater than 0 but less than 1 will be described below, but the present invention is not limited to these two examples. The information processing method of this embodiment preferably includes a step of determining the timing for switching η. In this case, the information on the operating conditions acquired in the above-described information acquisition step preferably includes information on the actual measured value of the reaction temperature. The step of determining the timing for switching η is executed, for example, by the cracked light oil yield calculation device 1 of this embodiment. For example, this step is executed by the calculation unit 13 in the computer main body 12.
(ηの切り替えタイミング1)
ΦM=1として反応を開始する。この場合Φ=ΦCとなる。このΦを用いて、後述の反応温度算出ステップにより、所定の条件を満たすために必要な反応温度Ttを算出し、この反応温度Ttで反応を継続する。反応中期以降においては、反応温度をTtとしても所定の条件(所定の生成油中の硫黄濃度)を満たさなくなる。この場合、反応温度を上げ、所定の条件(所定の生成油中の硫黄濃度)を満たす反応温度を探索する。この時の反応温度がTt+Z(℃)であるとする。Zが2(℃)以上になったときにηを1から前記0超1未満の定数へ切り替えることが好ましい。
(η switching timing 1)
The reaction is started with Φ M =1. In this case, Φ = Φ C. Using this Φ, the reaction temperature Tt required to satisfy the predetermined conditions is calculated in the reaction temperature calculation step described below, and the reaction is continued at this reaction temperature Tt . From the middle stage of the reaction onwards, even if the reaction temperature is set to Tt , the predetermined conditions (sulfur concentration in the predetermined product oil) will no longer be satisfied. In this case, the reaction temperature is increased to search for a reaction temperature that satisfies the predetermined conditions (sulfur concentration in the predetermined product oil). The reaction temperature at this time is assumed to be Tt + Z (°C). When Z becomes 2 (°C) or more, it is preferable to switch η from 1 to the constant greater than 0 and less than 1.
(ηの切り替えタイミング2)
ΦM=1として反応を開始する。この場合Φ=ΦCとなる。このΦを用いて、後述の反応温度算出ステップにより、所定の条件を満たすために必要な反応温度Ttを算出し、この反応温度Ttで反応を継続する。上述した通り、反応中期以降においては、反応温度をTtとしても所定の条件(所定の生成油中の硫黄濃度)を満たさなくなる。この場合、反応温度を上げ、所定の条件(所定の生成油中の硫黄濃度)を満たす反応温度を探索する。後述の式25のTSORに上述の方法で求めたTSORを、Ttに反応温度算出ステップにより求められたTtを代入しΦ(Φt)を求める。また、後述の式25のTSORに上述の方法で求めたTSORを、Ttに上述の所定の条件(所定の生成油中の硫黄濃度)を満たす反応温度(実測値)を代入しΦ(Φobs)を求める。Φobs/Φtを経時的に観察し、Φobs/Φtが0.9以下になったときにηを1から前記0超1未満の定数へ切り替えることが好ましい。
(η switching timing 2)
The reaction is started with Φ M =1. In this case, Φ = Φ C. Using this Φ, the reaction temperature T t required to satisfy the predetermined conditions is calculated in the reaction temperature calculation step described below, and the reaction is continued at this reaction temperature T t . As described above, from the middle stage of the reaction onwards, even if the reaction temperature is set to T t , the predetermined conditions (sulfur concentration in the predetermined product oil) will no longer be satisfied. In this case, the reaction temperature is increased to search for a reaction temperature that satisfies the predetermined conditions (sulfur concentration in the predetermined product oil). Φ(Φ t ) is obtained by substituting the T SOR determined by the above method for T SOR in Equation 25 described below, and the T t determined in the reaction temperature calculation step for T t . Furthermore, Φ(Φ obs ) is obtained by substituting the T SOR determined by the above method for T SOR in Equation 25 described below, and the reaction temperature ( measured value) that satisfies the above predetermined conditions (sulfur concentration in the predetermined product oil) for T t . It is preferable to observe Φ obs /Φ t over time, and switch η from 1 to the constant greater than 0 and less than 1 when Φ obs /Φ t becomes 0.9 or less.
≪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、前記触媒の脱硫反応の劣化度に基づき、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脱硫反応の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 feedstock oil, the information on the product oil, and the operating conditions based on the degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst. The reaction temperature is preferably calculated using a desulfurization rate equation based on the Arrhenius equation.
<脱硫反応の劣化速度式>
脱硫反応の劣化速度式は前記式6で表されるアレニウスの式に基づいた式である。前記式7の算出方法と同様に、前記式1及び前記式6より下式25が、導かれる。
<Degradation rate equation for desulfurization reaction>
The deterioration rate equation for the desulfurization reaction is based on the Arrhenius equation expressed by the above-mentioned Equation 6. Similar to the calculation method for the above-mentioned Equation 7, the following Equation 25 is derived from the above-mentioned Equations 1 and 6.
前記式25を整理すると下式26が得られる。
By rearranging the above equation 25, the following equation 26 is obtained.
前記式26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Tt(K)を得ることができる。なお、前記式26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 26. The activation energy of the desulfurization reaction in the above-mentioned formula 26 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6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 6. An example will be described below.
はじめに、常圧蒸留残渣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27で表される脱硫反応速度式のSFに原料油中の硫黄濃度を、SP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 atmospheric distillation residue 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 27, 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 obtained 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/SP n-1)-(1/SF 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330~410℃であり、水素分圧は5~15MPaであり、水素/原料油比は170~1400[Nm3/kL]であり、原料油中の硫黄濃度は1~5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、0.1~1.0h-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, 330 to 410°C, the hydrogen partial pressure is 5 to 15 MPa, the hydrogen/feedstock ratio is 170 to 1400 [Nm 3 /kL], and the sulfur concentration in the feedstock is 1 to 5 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 0.1 to 1.0 h −1 .
前記式6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28で表される式となる。 If the activation energy E in the Arrhenius equation expressed by Equation 6 above is taken as the desulfurization activation energy Ea and the natural logarithm of both sides is taken, the following equation (28) 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27で表される脱硫反応速度式のSFに原料油中の硫黄濃度を、SP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28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 27 are substituted for LHSV, and the reaction rate constant k is calculated. The obtained reaction rate constant is substituted into Equation 28, and the result (lnk) on the left side of the equation 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5~18MPaであり、水素/原料油比は170~1400[Nm3/kL]であり、LHSVは0.1~1.0h-1であり、原料油中の硫黄濃度は1~4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、330~410℃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, 5 to 18 MPa, the hydrogen/feedstock ratio is 170 to 1400 [Nm 3 /kL], the LHSV is 0.1 to 1.0 h −1 , and the sulfur concentration in the feedstock is 1 to 4 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 330 to 410°C.
このように得られた各パラメータを前記式26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Ttを求めることができる。 By substituting each parameter thus obtained into the above-mentioned formula 26, 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Ttの割合であるTt/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。Tt/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.
≪分解軽質油得量算出ステップ≫
本実施形態の分解軽質油得量算出ステップは、前記反応温度Tt及び触媒の分解反応の劣化度に基づき、分解軽質油得量を算出する。分解軽質油得量は、一次の分解反応速度式に基づいた分解軽質油得量算出関数により算出することが好ましい。
<Steps for calculating the amount of cracked light oil>
In the step of calculating the yield of cracked light oil in this embodiment, the yield of cracked light oil is calculated based on the reaction temperature Tt and the degree of deterioration of the cracking reaction of the catalyst. The yield of cracked light oil is preferably calculated using a cracked light oil yield calculation function based on a first-order cracking reaction rate equation.
<分解軽質油得量算出関数>
分解軽質油得量算出関数は、下式29で表される。
<Light cracked oil yield calculation function>
The function for calculating the yield of cracked light oil is expressed by the following equation 29.
前記式29においてLHSVは、上述した情報取得ステップで取得した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。ΦDとkC0(Tt)の求め方は後述する。 In the above-mentioned formula 29, LHSV is a value substituted based on the information on the operating conditions acquired in the information acquisition step described above. Note that LHSV can be calculated by dividing the feedstock oil supply rate (volume/h) by the catalyst loading rate (volume). How to calculate ΦD and kC0 (Tt) will be described later.
前記式29における、分解反応の劣化度は下式30で表される。
ΦD=kCt(T0)/kC0(T0) 式30
前記式30中、kC0(T0)は反応0日経過時(すなわち、反応開始時)の触媒(フレッシュ触媒)の分解反応の反応速度定数であり、kCt(T0)は任意の反応t日経過時の触媒の分解反応の反応速度定数である。なお、kCt(T0)、kC0(T0)は上述の温度TSORにおける分解反応の反応速度定数である。
The degradation degree of the decomposition reaction in the above formula 29 is expressed by the following formula 30.
Φ D =k Ct(T0) /k C0(T0) Formula 30
In the above equation 30, k C0(T0) is the reaction rate constant of the decomposition reaction of the catalyst (fresh catalyst) after 0 days of reaction (i.e., at the start of the reaction), and k Ct(T0) is the reaction rate constant of the decomposition reaction of the catalyst after t days of reaction. Note that k Ct(T0) and k C0(T0) are the reaction rate constants of the decomposition reaction at the above-mentioned temperature T SOR .
前記式29は、常圧蒸留残渣油の分解反応が1次反応であり、かつ分解反応により生成するのが分解軽質油のみであるとの前提に基づいて導出される式である。以下、前記式29の導出方法を説明する。 Equation 29 is derived based on the assumption that the cracking reaction of atmospheric distillation residue is a first-order reaction, and that only light cracked oil is produced by the cracking reaction. The method for deriving equation 29 is explained below.
分解反応速度式は下式31で表される。
kCt(Tt)=ln(CF/CP)×LHSV 式31
前記式31中、kCt(Tt)は任意の反応t日経過時の上述の反応温度算出ステップで算出した反応温度Ttにおける触媒の分解反応の反応速度定数(h-1)であり、CFは任意の反応t日経過時の原料油中の常圧蒸留残渣油濃度(質量%)であり、CPは任意の反応t日経過時の生成油中の常圧蒸留残渣油濃度(質量%)であり、LHSVは任意の反応t日経過時の液空間速度(h-1)である。
The decomposition reaction rate equation is expressed by the following equation 31.
k Ct(Tt) = ln(C F /C P )×LHSV Equation 31
In the above equation 31, k Ct (Tt) is the reaction rate constant (h −1 ) of the catalytic cracking reaction at the reaction temperature T t calculated in the above-mentioned reaction temperature calculation step after t days of reaction have elapsed, C F is the atmospheric distillation residue concentration (mass%) in the feed oil after t days of reaction have elapsed, C P is the atmospheric distillation residue concentration (mass%) in the product oil after t days of reaction have elapsed, and LHSV is the liquid hourly space velocity (h −1 ) after t days of reaction have elapsed.
CF/CPは無次元であるため、CFを1とすると、任意の反応t日経過時の分解反応の転化率Ct(%)は、Ct=(1-CP)×100となる。したがって、CPは、CP=1-Ct/100で表すことができる。なお、上述した通り、分解反応により生成するのが分解軽質油のみとの前提から、転化率Ct(%)は同時に分解軽質油の得量(質量%)となる。前記式31にこれらを代入すると、下式32が得られる。 Since C F /C P is dimensionless, if C F is set to 1, the conversion rate C t (%) of the cracking reaction after any t days of reaction is C t = (1 - C P ) × 100. Therefore, C P can be expressed as C P = 1 - C t /100. As mentioned above, based on the premise that only cracked light oil is produced by the cracking reaction, the conversion rate C t (%) also becomes the amount (mass%) of cracked light oil obtained. Substituting these values into the above formula 31, the following formula 32 is obtained.
ΦD=kCt(Tt)/kC0(Tt) 式34
前記式34中、kC0(Tt)は反応0日経過時(すなわち、反応開始時)の触媒(フレッシュ触媒)の分解反応の反応速度定数であり、kCt(Tt)は任意の反応t日経過時の触媒の分解反応の反応速度定数である。なお、kCt(Tt)、kC0(Tt)は上述の反応温度算出ステップで算出した任意の反応t日経過時の反応温度Ttにおける分解反応の反応速度定数である。
Φ D =k Ct(Tt) /k C0(Tt) Equation 34
In the above formula 34, k C0(Tt) is the reaction rate constant of the decomposition reaction of the catalyst (fresh catalyst) after 0 days of reaction (i.e., at the start of the reaction), and k Ct(Tt) is the reaction rate constant of the decomposition reaction of the catalyst after t days of reaction. Note that k Ct(Tt) and k C0(Tt) are the reaction rate constants of the decomposition reaction at the reaction temperature Tt after t days of reaction calculated in the reaction temperature calculation step described above.
前記式34よりkCt(Tt)=ΦC×kC0(Tt)となり、この値を前記式33に代入することにより、前記式29が導出される。 From the above-mentioned equation 34, k Ct(Tt) =Φ C ×k C0(Tt) , and by substituting this value into the above-mentioned equation 33, the above-mentioned equation 29 is derived.
次に、ΦD、kC0(Tt)の求め方を説明する。 Next, how to obtain Φ D and k C0(Tt) will be described.
(kC0(Tt)の求め方)
kC0(Tt)は使用する触媒に応じて定められるパラメータ(定数)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。
kC0(Tt)は下式35により求めることができる。下式35は、前記式6で表されるアレニウスの式に基づいた式である。
(How to calculate kC0 (Tt) )
kC0 (Tt) is a parameter (constant) 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 it in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual reaction system.
kC0 (Tt) can be calculated by the following formula 35. The following formula 35 is based on the Arrhenius equation expressed by the above formula 6.
kC0(T0)は、フレッシュ触媒の前記反応温度TSORにおける分解反応の反応速度定数であるため、前記式32に基づくと、下式36により求めることができる。 Since k C0(T0) is the reaction rate constant of the decomposition reaction of the fresh catalyst at the reaction temperature T SOR , it can be calculated using the following equation 36 based on the above equation 32.
すなわち、kC0(T0)はベンチスケールで、フレッシュ触媒を用いて、反応温度を上述のTSORとし、実機運転条件のLSHVで水素化処理反応を行い、その時の分解軽質油得量を測定することにより前記式36から求めることができる。 That is, k C0(T0) can be calculated from the above-mentioned Equation 36 by carrying out a hydrotreating reaction on a bench scale using a fresh catalyst, setting the reaction temperature to the above-mentioned T SOR , and performing the hydrotreating reaction at LSHV, which is the operating condition of the actual plant, and measuring the yield of the cracked light oil at that time.
上記ベンチスケールでkC0(T0)を求める際には、水素分圧、水素/原料油比、LHSV、原料油中の硫黄濃度、原料油中の金属濃度は、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5~18MPaであり、水素/原料油比は170~1400[Nm3/kL]であり、LHSVは0.1~1.0h-1であり、原料油中の硫黄濃度は1~5質量%であり、原料油中の金属濃度は10~200質量ppmである。
When determining kC0 (T0) on the bench scale, it is preferable that the hydrogen partial pressure, hydrogen/feed oil ratio, LHSV, sulfur concentration in the feed oil, and metal concentration in the feed oil are set to conditions that correspond to the operating conditions of an actual plant.
Such hydrogen partial pressure is, for example, 5 to 18 MPa, the hydrogen/feedstock ratio is 170 to 1400 [Nm 3 /kL], the LHSV is 0.1 to 1.0 h −1 , the sulfur concentration in the feedstock is 1 to 5 mass %, and the metal concentration in the feedstock is 10 to 200 mass ppm.
kC0(T0)は以下のように実機で反応を行いながら求めてもよい。実機の反応開始直後(反応tint日経過時)の反応温度Tintにおける、分解軽質油の得量及びLHSVを前記式36に代入することにより求めることができる。tintとしては20日以下が好ましく、10日以下がより好ましい。tintが前記上限値以下であると、フレッシュ触媒の分解の反応速度定数と極めて近い値を得ることができる。なおTintは脱硫反応の劣化度から、上述の反応温度算出ステップにより求められる値である。 kC0 (T0) may be determined while carrying out the reaction in an actual plant as follows. It can be determined by substituting the amount of cracked light oil obtained and LHSV at the reaction temperature T int immediately after the start of the reaction in the actual plant (after t int days of reaction) into the above-mentioned formula 36. T int is preferably 20 days or less, more preferably 10 days or less. When t int is equal to or less than the above-mentioned upper limit, a value very close to the reaction rate constant of cracking of a fresh catalyst can be obtained. Note that T int is a value determined in the above-mentioned reaction temperature calculation step from the degree of deterioration of the desulfurization reaction.
分解の活性化エネルギーEDは以下のように求めることができる。 The activation energy ED of decomposition can be calculated as follows:
前記式6で表されるアレニウスの式中の活性化エネルギーEを分解の活性化エネルギーEDとし、両辺の自然対数を取ると、下式37で表される式となる。 When the activation energy E in the Arrhenius equation expressed by the above formula 6 is set as the activation energy ED of decomposition and the natural logarithm of both sides is taken, the following formula 37 is obtained.
分解の活性化エネルギーは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。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、生成油中の分解軽質油得量を測定する。前記式32に得られた分解軽質油得量及びLHSV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37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 cracking activation energy may be determined while the reaction is being carried out in an actual plant, or may be determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual plant. The hydrogen partial pressure, hydrogen/feedstock ratio, LHSV, and sulfur concentration in the feedstock are kept constant, and the reaction is carried out at a reaction temperature T(y'), and the amount of cracked light oil obtained in the product oil is measured. The reaction rate constant k is determined by substituting the obtained amount of cracked light oil and LHSV into Equation 32. The obtained reaction rate constant is substituted into Equation 37, and the result (lnk) on the left-hand side 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ED/Rであるため、傾きからRを除すことにより分解の活性化エネルギーEDを求めることができる。 A similar reaction is carried out for y' types of reaction temperatures T(y'), and y' plots of the above are obtained. A regression line is drawn from the obtained plots, and its slope is determined. Since this slope is ED /R, the activation energy of decomposition ED 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EDを得ることができる。一方y’の数が多すぎると、ED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 more. The larger the number of y', the more accurate ED can be obtained. On the other hand, if the number of y' is too large, it takes a long time to obtain ED , which is not efficient. In this embodiment, y' is preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 10.
ED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、原料油中の金属濃度は、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5~18MPaであり、水素/原料油比は170~1400[Nm3/kL]であり、LHSVは0.1~1.0h-1であり、原料油中の硫黄濃度は1~5質量%であり、原料油中の金属濃度は10~200質量ppm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、330~410℃である。
The hydrogen partial pressure, hydrogen/feed oil ratio, LHSV, sulfur concentration in the feed oil, and metal concentration in the feed oil used to determine ED are preferably set to conditions that correspond to the operating conditions of an actual plant.
Such hydrogen partial pressure is, for example, 5 to 18 MPa, the hydrogen/feedstock ratio is 170 to 1400 [Nm 3 /kL], the LHSV is 0.1 to 1.0 h −1 , the sulfur concentration in the feedstock is 1 to 5 mass %, and the metal concentration in the feedstock is 10 to 200 mass ppm.
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 330 to 410°C.
このように得られたkC0(T0)、分解の活性化エネルギーED、TSOR、上述の反応温度算出ステップで算出した反応温度Ttを前記式35に代入することによりkC0(Tt)を求める。 By substituting the thus obtained k C0(T0) , the decomposition activation energy E D , T SOR , and the reaction temperature T t calculated in the reaction temperature calculation step described above into Equation 35, k C0(Tt) is calculated.
<分解反応の劣化度の求め方>
触媒の脱硫反応の活性が低下すると、分解反応活性も低下する。したがって、脱硫反応の劣化度と分解反応の劣化度には相関があると考えられる。本願の発明者らは、この相関に着目し、分解反応の劣化度ΦDを、上述の脱硫反応の劣化度Φに基づいて、求めることができることを初めて見出した。以下、脱硫反応の劣化関数において、コーク劣化関数1(又は1-1)を使用した場合と、コーク劣化関数2(又は2-1)を使用した場合の、分解反応の劣化度ΦDの求め方をそれぞれ説明する。
<How to determine the degradation level of decomposition reaction>
When the desulfurization reaction activity of a catalyst decreases, the cracking reaction activity also decreases. Therefore, it is believed that there is a correlation between the degree of desulfurization reaction and the degree of decomposition reaction. The inventors of the present application focused on this correlation and discovered for the first time that the degree of decomposition reaction Φ D can be calculated based on the above-mentioned degree of desulfurization reaction Φ. Below, we will explain how to calculate the degree of decomposition reaction Φ D when using coke decomposition function 1 (or 1-1) and when using coke decomposition function 2 (or 2-1) as the decomposition reaction decomposition function.
(分解反応の劣化度の求め方1)
ΦDの求め方1は、脱硫反応の劣化関数において、コーク劣化関数1(又は1-1)を使用して、ΦDを求める方法である。ΦDは下式38により求めることができる。
(Method 1 for determining the degradation level of decomposition reaction)
Method 1 for determining Φ D is a method for determining Φ D using coke deterioration function 1 (or 1-1) in the deterioration function of the desulfurization reaction. Φ D can be determined by the following equation 38.
ΦD=βΦCΦM 式38
前記式38中、ΦDは分解反応の劣化度であり、ΦCはコーク劣化関数1(又は1-1)であり、ΦMは金属劣化関数であり、βは分解劣化係数(定数)である。
Φ D = βΦ C Φ M formula 38
In the above formula 38, Φ D is the degradation degree of the cracking reaction, Φ C is the coke degradation function 1 (or 1-1), Φ M is the metal degradation function, and β is the cracking degradation coefficient (constant).
ΦC及びΦMは上述の方法により求めることができるため、βが定まれば、ΦC及びΦMからΦDを求めることができる。なお、前記式38において、反応経過0日時のΦDはβΦC=1である(反応経過0日時のため、ΦM=1である)。 Since Φ C and Φ M can be determined by the above-mentioned method, once β is determined, Φ D can be determined from Φ C and Φ M. In addition, in the above formula 38, Φ D at the time when the reaction has elapsed is 0 is βΦ C =1 (because the reaction has elapsed is 0, Φ M =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、原料油中の金属濃度、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。この際の反応温度は、上述の反応温度算出ステップで算出した反応温度Ttとすればよい。想定する実機運転条件としては、上述の分解の活性化エネルギーを求める際の条件が例として挙げられる。任意の反応t’日経過時における分解軽質油の得量Ct’を測定し、得られたCt’、上述の方法で求めたkC0(Tt)(kC0(Tt’))、及びLHSVを前記式29に代入することにより、ΦDを求める。また、上述の方法により任意の反応t’日経過時におけるΦC及びΦMを求める。複数の反応t’経過時において同様にΦDと、ΦC及びΦMを求める。得られた同一の反応経過時における、ΦDとΦCΦMの組み合わせについて、ΦCΦMをx軸に、ΦDをy軸としてプロットを行う。これらのプロットの回帰直線を引く(但しx=0、y=0を通る)。この直線の傾きがβとなる。βを求める上での、プロットの数としては、10~100個が好ましく、10~50個がさらに好ましい。またβを求める上での前記t’としては反応3日経過時以降が好ましい。 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, metal concentration in the feed oil, and sulfur concentration in the product oil are those of the assumed actual plant operating conditions. Because the catalyst deteriorates due to the reaction, operation is carried out while increasing the reaction temperature. The reaction temperature at this time may be the reaction temperature Tt calculated in the reaction temperature calculation step described above. Examples of assumed actual plant operating conditions include the conditions used to calculate the activation energy of cracking described above. The yield Ct ' of cracked light oil after t ' days of reaction is measured, and ΦD is calculated by substituting the obtained Ct', kC0(Tt) (kC0 (Tt') ) calculated by the above method, and LHSV into Equation 29. Furthermore, ΦC and ΦM after t' days of reaction are calculated using the above method. ΦD , ΦC , and ΦM are calculated in the same manner for multiple reactions after t' days. The combinations of Φ D and Φ C Φ M obtained at the same reaction time are plotted with Φ C Φ M on the x-axis and Φ D on the y-axis. A regression line is drawn between these plots (where x=0 and y=0 pass through). The slope of this line is β. The number of plots in determining β is preferably 10 to 100, more preferably 10 to 50. Furthermore, the above-mentioned t' in determining β is preferably after 3 days of reaction.
(分解反応の劣化度の求め方2)
ΦDの求め方2は、脱硫反応の劣化関数において、コーク劣化関数2(又は2-1)を使用して、ΦDを求める方法である。ΦDは下式39により求めることができる。
(Method 2 for determining the degradation level of decomposition reaction)
Method 2 for determining Φ D is a method for determining Φ D using coke deterioration function 2 (or 2-1) in the deterioration function of the desulfurization reaction. Φ D can be determined by the following formula 39.
ΦD=β1ΦMΦ1+β2ΦMΦ2 式39
前記式39中、ΦDは分解反応の劣化度であり、ΦMは金属劣化関数であり、Φ1は前記式13におけるk1×exp(-D1t)であり、Φ2は前記式13におけるk2×exp(-D2t)であり、β1は触媒の易失活活性種の分解劣化係数(定数)であり、β2は触媒の難失活活性種の分解劣化係数(定数)である。なお、コーク劣化関数2-1を使用する場合は、Φ1として前記式17におけるk1×exp(-D1’t)を、Φ2として前記式17におけるk2×exp(-D2’t)を使用すればよい。
Φ D = β 1 Φ M Φ 1 + β 2 Φ M Φ 2 Equation 39
In the formula 39, Φ D is the degradation degree of the decomposition reaction, Φ M is the metal degradation function, Φ 1 is k 1 ×exp(-D 1 t) in the formula 13, Φ 2 is k 2 ×exp(-D 2 t) in the formula 13, β 1 is the decomposition degradation coefficient (constant) of the easily deactivated active species of the catalyst, and β 2 is the decomposition degradation coefficient (constant) of the hardly deactivated active species of the catalyst. When the coke decomposition function 2-1 is used, k 1 ×exp(-D 1 't) in the formula 17 is used as Φ 1 , and k 2 ×exp(-D 2 't) in the formula 17 is used as Φ 2 .
ΦM、Φ1及びΦ2は上述の方法により求めることができるため、β1及びβ2が定まれば、ΦM、Φ1及びΦ2からΦDを求めることができる。なお、前記式39において、反応経過0日時のΦCはβ1Φ1+β2Φ2=1である(反応経過0日時のため、ΦM=1である)。 Since Φ M , Φ 1 , and Φ 2 can be determined by the above-mentioned method, once β 1 and β 2 are determined, Φ D can be determined from Φ M , Φ 1 , and Φ 2. In addition, in the above formula 39, Φ C at time 0 of reaction elapsed time is β 1 Φ 1 + β 2 Φ 2 = 1 (because the reaction elapsed time is 0, Φ M = 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、原料油中の金属濃度、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。この際の反応温度は、上述の反応温度算出ステップで算出した反応温度Ttとすればよい。任意の反応t’日経過時における分解軽質油の得量Ct’を測定し、得られたCt’、上述の方法で求めたkC0(Tt)(kC0(Tt’))、及びLHSVを前記式29に代入することにより、ΦDを求める。また、上述の方法により任意の反応t’日経過時におけるΦM、Φ1、Φ2を求める。得られたΦD、ΦM、Φ1、Φ2を前記式39に代入する。同様にn数の反応t’日経過時におけるΦDn、ΦMn、Φ1n、Φ2nを得る。それぞれの組み合わせに式39が成り立つとすると、ΦCn=β1’ΦMnΦ1n+β2’ΦMnΦ2nの連立二元一次方程式が得られる。この方程式においては、ΦCnを従属変数、ΦMnΦ1n、及びΦMnΦ2nを独立変数とする二元一次回帰により誤差が最小であるβ1’、β2’を求めることができる。得られたβ1’を、前記式39におけるβ1、得られたβ2’を前記式39におけるβ2とすることができる。β1及びβ2を求める上での、ΦC、ΦM、Φ1、Φ2の組み合わせの数としては、10~100個が好ましく、10~50個がさらに好ましい。またβ1及びβ2を求める上での前記t’としては反応3日経過時以降が好ましい。 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, metal concentration in the feed oil, and sulfur concentration in the product oil are those of the assumed actual plant operating conditions. Since the catalyst deteriorates due to the reaction, operation is carried out while increasing the reaction temperature. The reaction temperature at this time may be the reaction temperature Tt calculated in the reaction temperature calculation step described above. The amount Ct ' of cracked light oil obtained after t ' days of reaction has elapsed is measured, and ΦD is calculated by substituting the obtained Ct', kC0(Tt) (kC0 (Tt') ) calculated by the above method, and LHSV into Equation 29. Furthermore, ΦM , Φ1 , and Φ2 after t' days of reaction have elapsed are calculated using the above method. The obtained ΦD , ΦM , Φ1 , and Φ2 are substituted into Equation 39. Similarly, Φ Dn , Φ Mn , Φ 1n , and Φ 2n are obtained after n number of reaction days t' have elapsed. If Equation 39 is satisfied for each combination, a simultaneous two-dimensional linear equation of Φ Cn = β 1 'Φ Mn Φ 1n + β 2 'Φ Mn Φ 2n is obtained. In this equation, β 1 ' and β 2 ' with minimum error can be determined by two-dimensional linear regression with Φ Cn as the dependent variable and Φ Mn Φ 1n and Φ Mn Φ 2n as independent variables. The obtained β 1 ' can be used as β 1 in Equation 39, and the obtained β 2 ' can be used as β 2 in Equation 39. The number of combinations of Φ C , Φ M , Φ 1 , and Φ 2 in determining β 1 and β 2 is preferably 10 to 100, more preferably 10 to 50. In addition, the time t' for determining β1 and β2 is preferably after 3 days of reaction.
以上の方法により得られたβ又はβ1及びβ2を用いて前記式38又は前記式39よりΦDを求めることができる。 Using β or β1 and β2 obtained by the above method, ΦD can be calculated from the above formula 38 or formula 39.
上述の方法で得られたkC0(Tt)、前記式38又は前記式39で求められたΦD、及びLHSVを前記式29に代入することにより、任意の反応t日経過時の分解軽質油得量を求めることができる。 By substituting k C0(Tt) obtained by the above-mentioned method, Φ D obtained by the above-mentioned formula 38 or the above-mentioned formula 39, and LHSV into the above-mentioned formula 29, the yield of cracked light oil after any reaction time t days has elapsed can be calculated.
実測の分解軽質油得量Cobsに対する、本実施形態の情報処理方法により求められる分解軽質油得量Ctの割合であるCt/Cobsは質量%換算で、0.80~1.20であることが好ましく、0.85~1.15であることがより好ましい。Ct/Cobsが前記範囲内である場合、精度よく分解軽質油得量を推定できていると判断することができる。 The ratio of the cracked light oil yield Ct determined by the information processing method of this embodiment to the actually measured cracked light oil yield C obs , C t /C obs , is preferably 0.80 to 1.20, more preferably 0.85 to 1.15, in mass %. When C t /C obs is within the above range, it can be determined that the cracked light oil yield 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分解軽質油得量を示す情報を出力する情報出力ステップ(図1のS5)をさらに有してもよい。例えば、S5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 (S5 in FIG. 1) of outputting information indicating the yield of the cracked light oil thus obtained. For example, S5 is executed by the output unit 14.
≪常圧蒸留残渣油を含む原料油の水素化処理反応≫
常圧蒸留残渣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。
常圧蒸留残渣油は、原油を常圧蒸留して得られる、沸点範囲が370℃以上の留分である。常圧蒸留残渣油の密度は0.92~1.00g/mLである。原料油中の常圧蒸留残渣油の含有量としては、例えば50体積%以上であってもよく、70体積%以上であってもよい。
なお、原料油に含まれる常圧蒸留残渣油以外の油種としては、常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留残渣油が例として挙げられる。原料油が減圧蒸留残渣油を含む場合、原料油中の減圧蒸留残渣油の含有量としては、例えば0~50体積%が例示される。
<Hydrotreatment reaction of feedstock oil containing atmospheric distillation residue>
The hydrotreating reaction of feedstock oils containing atmospheric distillation residue will be outlined below.
Atmospheric distillation residue is a fraction having a boiling point range of 370°C or higher obtained by atmospheric distillation of crude oil. The density of atmospheric distillation residue is 0.92 to 1.00 g/mL. The content of atmospheric distillation residue in the feedstock oil may be, for example, 50% by volume or more, or 70% by volume or more.
An example of an oil type other than atmospheric distillation residue contained in the feedstock oil is vacuum distillation residue obtained by vacuum distilling atmospheric distillation residue. When the feedstock oil contains vacuum distillation residue, the content of vacuum distillation residue in the feedstock oil is, for example, 0 to 50% by volume.
常圧蒸留残渣油を含む原料油の水素化処理反応は、水素存在下、常圧蒸留残渣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 the feedstock containing atmospheric distillation residue can be carried out by contacting the feedstock containing atmospheric distillation residue 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1~25質量%の範囲内である。金属含有量が1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 1-25 mass% of the catalyst, calculated as oxide. If the metal content is less than 1 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.
常圧蒸留残渣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330~410℃、好ましくは360~400℃であり、水素分圧が5~15MPa、好ましくは10~18MPaであり、LHSVが0.1~1.0h-1、好ましくは0.1~0.35h-1であり、水素/原料油比が170~1400[Nm3/kL]、好ましくは670~1200[Nm3/kL]である。 The conditions for the hydrotreating reaction of feedstock containing atmospheric distillation residue are generally a reaction temperature of 330 to 410°C, preferably 360 to 400°C, a hydrogen partial pressure of 5 to 15 MPa, preferably 10 to 18 MPa, an LHSV of 0.1 to 1.0 h -1 , preferably 0.1 to 0.35 h -1 , and a hydrogen/feedstock ratio of 170 to 1400 [Nm 3 /kL], preferably 670 to 1200 [Nm 3 /kL].
常圧蒸留残渣油を含む原料油中の硫黄濃度は、通常1~5質量%である。また、生成油中の硫黄濃度は、通常0.1~0.5質量%である。常圧蒸留残渣油を含む原料油中の金属濃度は、通常30~300重量ppmである。また、生成油中の金属濃度は、通常5~30重量ppmである。 The sulfur concentration in feedstock oils containing atmospheric distillation residue is typically 1 to 5 mass%. The sulfur concentration in the resulting oil is typically 0.1 to 0.5 mass%. The metal concentration in feedstock oils containing atmospheric distillation residue is typically 30 to 300 ppm by weight. The metal concentration in the resulting oil is typically 5 to 30 ppm by weight.
本明細書において、「分解軽質油」とは、原料油や装置などによって異なり一概に定められないが、例えば沸点が343℃以下で炭素数が5以上の留分などが挙げられる。なお、沸点が343℃以下で炭素数が5未満の成分はガス分であるため、本明細書における「分解軽質油」は、例えば沸点が343℃以下の留分である。
分解軽質油の得量は、本分野で公知の分解軽質油の得量の測定方法により得ることができ、例えば、ASTM D-6352のような蒸留試験により沸点が343℃以下の留分の割合から算出する等が例として挙げられる。
In this specification, the term "cracked light oil" cannot be generally defined as it differs depending on the feedstock oil, the equipment, etc., but examples thereof include fractions having a boiling point of 343°C or less and a carbon number of 5 or more. Note that components having a boiling point of 343°C or less and a carbon number of less than 5 are gas components, and therefore "cracked light oil" in this specification refers to, for example, fractions having a boiling point of 343°C or less.
The yield of cracked light oil can be determined by a method for measuring the yield of cracked light oil known in the art, for example, by calculating it from the proportion of fractions having a boiling point of 343°C or less using a distillation test such as ASTM D-6352.
≪分解軽質油得量算出装置≫
本実施形態の分解軽質油得量算出装置は、常圧蒸留残渣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、触媒の脱硫反応の劣化度及び分解反応の劣化度を算出し、算出した前記触媒の脱硫反応の劣化度に基づき、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し、算出した前記反応温度及び前記触媒の分解反応の劣化度に基づき分解軽質油得量を算出する演算部と、を含む。
≪Cracked light oil yield calculation device≫
The cracked light oil yield calculation device of this embodiment includes an acquisition unit that acquires information about the feedstock, information about the product oil, and information about operating conditions a predetermined time after the start of the hydrotreating reaction of the feedstock containing atmospheric distillation residue; and a calculation unit that calculates the degradation levels of the desulfurization reaction and the cracking reaction of the catalyst 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, calculates the information about the feedstock, information about the product oil, and the reaction temperature required to satisfy the operating conditions based on the calculated degradation level of the desulfurization reaction of the catalyst, and calculates the cracked light oil yield based on the calculated reaction temperature and the degradation level of the cracking reaction of the catalyst.
本実施形態の分解軽質油得量算出装置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。分解軽質油得量算出装置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、分解軽質油得量算出装置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。分解軽質油得量算出装置1は、具体的には図2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。分解軽質油得量算出装置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 cracked light oil yield calculation device 1 of this embodiment is configured using an information processing device such as a personal computer, server device, or dedicated device. The cracked light oil yield calculation device 1 may be configured using one or more information processing devices. For example, the cracked light oil yield calculation device 1 may be configured as a cluster machine, a cloud, or in any other manner. Specifically, as shown in FIG. 2, the cracked light oil yield calculation device 1 has an acquisition unit 11 and a computer main body 12 that processes information from the acquisition unit. The cracked light oil yield calculation device 1 may also have an output unit 14 that outputs information processed in the computer main body 12 to the outside. These components are implemented, for example, by 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 an HDD (Hard Disk Drive) or flash memory, or 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. The storage device may be configured, for example, with an 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、常圧蒸留残渣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 a feedstock containing atmospheric distillation residue 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、触媒の脱硫反応の劣化度及び分解反応の劣化度を算出し、算出した前記触媒の脱硫反応の劣化度に基づき、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し、算出した前記反応温度及び前記触媒の分解反応の劣化度に基づき分解軽質油得量を算出する。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。また、分解軽質油得量は、例えば分解軽質油得量関数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、反応温度算出ステップ、及び分解軽質油得量算出ステップを実行する。また、演算部13においては、上述のηを切り替えるタイミングを判断するステップを実行することが好ましい。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 includes an arithmetic unit 13. For example, a predetermined program is installed in the computer main body 12, and the execution of this program functionally configures the arithmetic unit 13. Specifically, the arithmetic unit 13 calculates the degree of degradation of the catalyst's desulfurization reaction and the degree of degradation of the cracking reaction using a degradation function based on the information on the feedstock oil, the information on the product oil, and the information on the operating conditions acquired by the acquisition unit 11 at a predetermined time after the start of the reaction. Based on the calculated degree of degradation of the catalyst's desulfurization reaction, the computer calculates the reaction temperature required to satisfy the information on the feedstock oil, the information on the product oil, and the operating conditions. The yield of cracked light oil is calculated based on the calculated reaction temperature and the degree of degradation of the catalyst's cracking reaction. The degradation function is as described above. As described above, the reaction temperature can be determined, for example, from a degradation rate equation. Furthermore, the yield of cracked light oil can be determined, for example, from a cracked light oil yield function. For example, the calculation unit 13 executes the deterioration degree calculation step, reaction temperature calculation step, and cracked light oil yield calculation step described above. It is also preferable that the calculation unit 13 executes the step of determining the timing for switching η 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 (e.g., 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における分解軽質油得量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 amount of cracked light oil obtained at 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、常圧蒸留残渣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 atmospheric distillation residue oil). 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、コンピュータを分解軽質油得量算出装置として機能させるための分解軽質油得量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 cracked light oil yield calculation program for causing a computer to function as a cracked light oil yield 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).
<情報処理方法及び分解軽質油得量算出装置の活用方法>
本実施形態の情報処理方法及び分解軽質油得量算出装置によると、常圧蒸留残渣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における分解軽質油得量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分解軽質油得量算出装置によると、分解軽質油得量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、常圧蒸留残渣油の水素化処理装置の分解軽質油と残油である重油の需給バランス等の関係から、以下のような活用法が考えられる。
<Method of using the information processing method and the light cracked oil yield calculation device>
The information processing method and cracked light oil yield calculation device of this embodiment can estimate the yield of cracked light oil at the reaction temperature required to achieve specified reaction conditions for the hydrotreating reaction of feedstock oil containing atmospheric residue. The information processing method and cracked light oil yield calculation device of this embodiment can obtain a plot of estimated values of the yield of cracked light oil over time. Based on the relationship between the plot and the supply-demand balance between cracked light oil and residual heavy oil in the hydrotreating unit of atmospheric residue, the following applications are possible.
活用方法としては、所定の分解軽質油得量を得るための反応条件(反応温度、処理量(LHSV))を推定すること、所定の反応条件(反応温度、処理量(LHSV))における分解軽質油得量を推定すること、将来の分解軽質油得量を事前に推定して知ることで分解軽質油と重油の生産計画を立案出来ること等がある。すなわち、所定の運転時間において、所定の分解軽質油得量を設定すると、前記式29は、kC0(Tt)、ΦD、LHSVの関数となる。前記式29の等式が成り立つような、kC0(Tt)、ΦD、LHSVの組み合わせを求める。この組み合わせにおける反応条件より、需給バランスに対応した最適な分解軽質油得量と重油得量を得ることが可能となる。前記式29の等式が成り立つような、kC0(Tt)、ΦD、LHSVの組み合わせを求める上で、変更可能な反応条件としては、例えば、P、LHSV、SF、SPである。このような活用方法においては、分解軽質油得量算出装置1の取得部11が所定の分解軽質油得量を取得し、計算機本体12における演算部13が分解軽質油得量算出関数、脱硫反応の劣化速度式、劣化関数等に基づき、前記所定の分解軽質油得量を達成するためのP、LHSV、SF、SPの組み合わせを算出する。 Utilization methods include estimating the reaction conditions (reaction temperature, throughput (LHSV)) required to obtain a specified yield of cracked light oil, estimating the yield of cracked light oil under specified reaction conditions (reaction temperature, throughput (LHSV)), and planning the production of cracked light oil and heavy oil by estimating and knowing the future yield of cracked light oil in advance. In other words, when a specified yield of cracked light oil is set for a specified operating time, Equation 29 becomes a function of kC0 (Tt) , ΦD , and LHSV. A combination of kC0 (Tt) , ΦD , and LHSV is found that satisfies the equation of Equation 29. From the reaction conditions in this combination, it is possible to obtain optimal yields of cracked light oil and heavy oil that correspond to the supply and demand balance. In determining the combination of kC0 (Tt) , ΦD , and LHSV that satisfies the equality of Equation 29, reaction conditions that can be changed include, for example, P, LHSV, S F , and S P. In such a utilization method, the acquisition unit 11 of the cracked light oil yield calculation device 1 acquires a predetermined cracked light oil yield, and the calculation unit 13 in the computer main body 12 calculates the combination of P, LHSV, S F , and S P that achieves the predetermined cracked light oil yield based on the cracked light oil yield calculation function, the degradation rate equation for the desulfurization reaction, the degradation function, etc.
以下、実施例により本発明を更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1]
ベンチスケールで、常圧蒸留残渣油を85体積%と減圧蒸留残渣油を15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、脱硫反応の劣化関数を算出した。なお、本実施例では、前記式13で表されるコーク劣化関数2及び前記式20で表される金属劣化関数1を使用した。前記式13~15、20におけるパラメータを上述の方法により求めた所、k1=0.5、k2=0.5、α1=0.05、α2=0.0052、PB=13(MPa)、a=2.6、Ec=182(kJ/mol)、TB=643(K)、TSOR=633(K)、n=2、η=0.91、tend=411日であった。
[Example 1]
On a bench scale, a hydrotreating reaction was carried out by contacting a feedstock containing 85% by volume of atmospheric distillation residue and 15% by volume of vacuum distillation residue with a hydrotreating catalyst. Based on the results obtained, the degradation function of the desulfurization reaction was calculated. In this example, the coke degradation function 2 represented by the above-mentioned formula 13 and the metal degradation function 1 represented by the above-mentioned formula 20 were used. When the parameters in the formulas 13 to 15 and 20 were determined by the above-mentioned method, k 1 = 0.5, k 2 = 0.5, α 1 = 0.05, α 2 = 0.0052, P B = 13 (MPa), a = 2.6, Ec = 182 (kJ / mol), T B = 643 (K), T SOR = 633 (K), n = 2, η = 0.91, t end = 411 days.
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13~15における運転条件として、SF=3.27(質量%)、MF=41(重量ppm)、P=10.3(MPa)、LHSV=0.2(h-1)、SP=0.25(質量%)、MP=11(重量ppm)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、分解の活性化エネルギーを求めた所、Ea=147(kJ/mol)、ED=180(kJ/mol)であった。
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 to 15 were S F = 3.27 (mass%), M F = 41 (wt ppm), P = 10.3 (MPa), LHSV = 0.2 (h -1 ), S P = 0.25 (mass%), and M P = 11 (wt ppm).
Furthermore, the activation energy of desulfurization and the activation energy of decomposition were determined in advance by the above-mentioned method, and were found to be Ea = 147 (kJ/mol) and E D = 180 (kJ/mol).
反応経過1日時における分解軽質油得量の実測値から前記式36より、kC0(T0)を求めた所、0.027(h-1)であった。また、この際の反応温度の実測値T0は633(K)であった。その後の反応開始初期において、前記式13、20から求められたΦMΦ1(Φ1=k1×exp(-D1t))、及びΦMΦ2(Φ2=k2×exp(-D2t))と、分解軽質油得量の実測値、前記kC0(T0)、及びLHSVにより前記式29から求められたΦDから、前記式39によりβ1、β2を求めた所、β1=1.1、β2=0.8であった。 When k C0(T0) was calculated from the measured value of the yield of cracked light oil at 1 day and time of reaction using Equation 36, it was 0.027 (h -1 ). The measured value of the reaction temperature at this time, T0 , was 633 (K). Thereafter, in the early stage of the reaction, β 1 and β 2 were calculated from Equation 39 using Φ M Φ 1 (Φ 1 = k 1 × exp(-D 1 t)) and Φ M Φ 2 (Φ 2 = k 2 × exp(-D 2 t)) calculated from Equations 13 and 20, the measured value of the yield of cracked light oil, k C0(T0) , and Φ D calculated from Equation 29 using LHSV, and the results were β 1 = 1.1 and β 2 = 0.8.
上述のパラメータにより得られたΦCとΦMを前記式2に代入し、Φを求めた。なお、反応初期においてはη=1とし、ΦM=1とした。上述の(ηの切り替えタイミング1)におけるZが2℃以上となった時(反応243日経過時)からΦMを前記式20から求めたΦMとして反応を継続した。このようにして得られたΦ、Ea、TSORを前記式26に代入して、任意の反応t日経過時の要求温度Ttを求めた。また、得られた要求温度Tt及びkC0(T0)からkC0(Tt)を求め、kC0(Tt)、ΦD、LHSVを前記式29に代入して、任意の反応t日経過時の分解軽質油得量Ctを求めた。結果を表1に示す。 ΦC and ΦM obtained from the above parameters were substituted into Equation 2 to determine Φ. Note that η = 1 and ΦM = 1 were set at the beginning of the reaction. When Z at (η switching timing 1) above reached 2°C or higher (243 days after reaction), ΦM was set to the ΦM determined from Equation 20, and the reaction was continued. Φ, Ea, and T SOR obtained in this manner were substituted into Equation 26 to determine the required temperature Tt after any t days of reaction. Furthermore, kC0(Tt) was determined from the obtained required temperature Tt and kC0 (T0) , and kC0( Tt ) , ΦD , and LHSV were substituted into Equation 29 to determine the yield Ct of light cracked oil after any t days of reaction. The results are shown in Table 1.
なお、表1中の分解軽質油得量の実測値は以下のように分析した。生成油を蒸留し、沸点343℃以下の留分と、沸点343℃超の留分に分離した。そして、沸点343℃以下の留分を蒸留前の生成油の量(質量)で除して、100を乗じることにより算出した。 The actual measured values for the yield of cracked light oil in Table 1 were analyzed as follows: The product oil was distilled and separated into a fraction with a boiling point of 343°C or less and a fraction with a boiling point above 343°C. The fraction with a boiling point of 343°C or less was then divided by the amount (mass) of the product oil before distillation and multiplied by 100 to calculate the yield.
表1に示された通り、本発明によって求められた分解軽質油得量Ctは、分解軽質油得量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 yield of cracked light oil Ct determined by the present invention was almost equal to the actually measured value of the yield of cracked light oil.
1・・・分解軽質油得量算出装置
11・・・取得部
12・・・計算機本体
13・・・演算部
14・・・出力部
1...Cracked light oil yield calculation device 11...Acquisition section 12...Computer main body 13...Calculation section 14...Output section
Claims (10)
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、触媒の脱硫反応の劣化度及び分解反応の劣化度を算出する劣化度算出ステップと、
前記触媒の脱硫反応の劣化度に基づき、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、
前記反応温度及び前記触媒の分解反応の劣化度に基づき、分解軽質油得量を算出する分解軽質油得量算出ステップと、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を含み、金属濃度に関する情報を含んでもよく、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み、金属濃度に関する情報を含んでもよく、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み、
前記劣化関数は、下式2で表される関数であり、
触媒の分解反応の劣化度は、下式38により算出され、
分解軽質油得量は、下式29により算出される、情報処理方法。
Φ=Φ C Φ M 式2
前記式2中、Φは触媒の脱硫反応の劣化度であり、Φ C は下式3で表されるコーク劣化関数であり、Φ M は金属劣化関数である。
Φ C =exp(-Dt) 式3
前記式3中、Dは触媒の脱硫反応の活性種のコークによる劣化係数であり下式4から算出され、tは反応経過日数(日)である。
Φ D =βΦ C Φ M 式38
前記式38中、Φ D は触媒の分解反応の劣化度であり、Φ C はコーク劣化関数であり、Φ M は金属劣化関数であり、βは分解劣化係数(定数)である。β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。
a deterioration degree calculation step of calculating a deterioration degree of a desulfurization reaction and a deterioration degree of a cracking reaction of the catalyst using a deterioration function based on the acquired information on the feedstock oil, the information on the product oil, and the information on the operating conditions;
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 degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst;
and a cracked light oil yield calculation step of calculating the cracked light oil yield based on the reaction temperature and the degree of deterioration of the cracking reaction of the catalyst ,
the information about the feedstock oil includes information about the sulfur concentration in the feedstock oil and may include information about a metal concentration; the information about the product oil includes information about the sulfur concentration in the product oil and may include information about a metal concentration; the information about the operating conditions includes information about a hydrogen partial pressure, information about a catalyst loading amount, and information about a feedstock oil supply amount;
The degradation function is a function expressed by the following equation 2:
The degree of deterioration of the catalytic decomposition reaction is calculated by the following formula 38:
The amount of cracked light oil obtained is calculated by the following formula 29.
Φ = Φ C Φ M Equation 2
In the above formula 2, Φ is the degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst, Φ C is the coke deterioration function represented by the following formula 3, and Φ M is the metal deterioration function.
Φ C =exp(-Dt) Equation 3
In the above formula 3, D is a deterioration coefficient due to coke, an active species in the desulfurization reaction of the catalyst, and is calculated using the following formula 4, and t is the number of days elapsed since the reaction began.
Φ D = βΦ C Φ M formula 38
In Equation 38, Φ D is the degree of decomposition reaction of the catalyst, Φ C is a coke decomposition function, Φ M is a metal decomposition function, and β is a decomposition decomposition coefficient (constant). β is determined while the reaction is being carried out in an actual plant, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual plant.
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、触媒の脱硫反応の劣化度及び分解反応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 a desulfurization reaction and a deterioration degree of a cracking reaction of the catalyst using a deterioration function based on the acquired information on the feedstock oil, the information on the product oil, and the information on the operating conditions;
前記触媒の脱硫反応の劣化度に基づき、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、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 degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst;
前記反応温度及び前記触媒の分解反応の劣化度に基づき、分解軽質油得量を算出する分解軽質油得量算出ステップと、を含む、情報処理方法であって、and a cracked light oil yield calculation step of calculating the cracked light oil yield based on the reaction temperature and the degree of deterioration of the cracking reaction 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を含み、金属濃度に関する情報を含んでもよく、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み、金属濃度に関する情報を含んでもよく、前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、水素の供給量に関する情報、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、及びを含み、The information on the feedstock oil includes information on the sulfur concentration in the feedstock oil and may include information on a metal concentration, the information on the product oil includes information on the sulfur concentration in the product oil and may include information on a metal concentration, the information on the operating conditions includes information on the hydrogen partial pressure, information on the hydrogen supply amount, information on the catalyst loading amount, and information on the feedstock oil supply amount,
前記劣化関数は、下式2で表されるであり、The degradation function is expressed by the following equation 2:
触媒の分解反応の劣化度は、下式38により算出され、The degree of deterioration of the catalytic decomposition reaction is calculated by the following formula 38:
分解軽質油得量は、下式29により算出される、情報処理方法。The amount of cracked light oil obtained is calculated by the following formula 29.
Φ=ΦΦ=Φ CC ΦΦ MM 式2 Formula 2
前記式2中、Φは触媒の脱硫反応の劣化度であり、ΦIn the above formula 2, Φ is the degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst, and Φ CC は下式10で表されるコーク劣化関数であり、Φis the coke deterioration function expressed by the following equation 10, and Φ MM は金属劣化関数である。is the metal degradation function.
ΦΦ CC =exp(-D’t) 式10=exp(-D’t) Formula 10
前記式10中、D’は触媒の脱硫反応の活性種のコークの劣化係数であり下式11から算出され、tは反応経過日数(日)である。In the above formula 10, D' is the deterioration coefficient of coke, which is an active species in the desulfurization reaction of the catalyst, and is calculated using the following formula 11, and t is the number of days elapsed since the reaction began.
ΦΦ DD =βΦ=βΦ CC ΦΦ MM 式38 Formula 38
前記式38中、ΦIn the above formula 38, Φ DD は触媒の分解反応の劣化度であり、Φis the degradation rate of the catalyst decomposition reaction, and Φ CC はコーク劣化関数であり、Φis the coke degradation function, and Φ MM は金属劣化関数であり、βは分解劣化係数(定数)である。β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 metal deterioration function, and β is a decomposition deterioration coefficient (constant). β is determined while carrying out a reaction in an actual plant, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual plant.
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、触媒の脱硫反応の劣化度及び分解反応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 a desulfurization reaction and a deterioration degree of a cracking reaction of the catalyst using a deterioration function based on the acquired information on the feedstock oil, the information on the product oil, and the information on the operating conditions;
前記触媒の脱硫反応の劣化度に基づき、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、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 degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst;
前記反応温度及び前記触媒の分解反応の劣化度に基づき、分解軽質油得量を算出する分解軽質油得量算出ステップと、を含む、情報処理方法であって、and a cracked light oil yield calculation step of calculating the cracked light oil yield based on the reaction temperature and the degree of deterioration of the cracking reaction 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を含み、金属濃度に関する情報を含んでもよく、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み、金属濃度に関する情報を含んでもよく、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み、the information about the feedstock oil includes information about the sulfur concentration in the feedstock oil and may include information about a metal concentration; the information about the product oil includes information about the sulfur concentration in the product oil and may include information about a metal concentration; the information about the operating conditions includes information about a hydrogen partial pressure, information about a catalyst loading amount, and information about a feedstock oil supply amount;
前記劣化関数は、下式2で表される関数であり、The degradation function is a function expressed by the following equation 2:
触媒の分解反応の劣化度は、下式39により算出され、The degree of deterioration of the catalytic decomposition reaction is calculated by the following formula 39:
分解軽質油得量は、下式29により算出される、情報処理方法。The amount of cracked light oil obtained is calculated by the following formula 29.
Φ=ΦΦ=Φ CC ΦΦ MM 式2 Formula 2
前記式2中、Φは触媒の脱硫反応の劣化度であり、ΦIn the above formula 2, Φ is the degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst, and Φ CC は下式13で表されるコーク劣化関数であり、Φis the coke deterioration function expressed by the following equation 13, and Φ MM は金属劣化関数である。is the metal degradation function.
ΦΦ CC =k= k 11 ×exp(-D×exp(-D 11 t)+kt) + k 22 ×exp(-D×exp(-D 22 t) 式13t) Equation 13
前記式13中、kIn the formula 13, k 11 は触媒の脱硫反応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 for desulfurization reaction, and k 22 は触媒の脱硫反応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脱硫反応の相対反応速度定数を表す。Dis the active site coefficient of the active species that is difficult to deactivate in the desulfurization reaction of the catalyst, and the active site coefficient represents the relative reaction rate constant of the desulfurization reaction of both active species. 11 は触媒の脱硫反応の易失活活性種のコークによる劣化係数であり下式14から算出され、Dis the deterioration coefficient of the catalyst due to coke, an easily deactivated active species in the desulfurization reaction, and is calculated using the following formula 14: 22 は触媒の脱硫反応の難失活活性種のコークによる劣化係数であり下式15から算出され、tは反応経過日数(日)であり、kis the deterioration coefficient due to coke, an active species that is difficult to deactivate in the desulfurization reaction of the catalyst, and is calculated using the following formula 15, t is the number of days elapsed since the reaction (days), and k 11 +k+k 22 =1であり、k= 1, and k 11 及びkand k 22 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.
ΦΦ DD =β= β 11 ΦΦ MM ΦΦ 11 +β+β 22 ΦΦ MM ΦΦ 22 式39 Formula 39
前記式39中、ΦIn the formula 39, Φ DD は触媒の分解反応の劣化度であり、Φis the degradation rate of the catalyst decomposition reaction, and Φ MM は金属劣化関数であり、Φis the metal degradation function, and Φ 11 は前記式13におけるkis k in the above formula 13 11 ×exp(-D×exp(-D 11 t)であり、Φt), and Φ 22 は前記式13におけるkis k in the above formula 13 22 ×exp(-D×exp(-D 22 t)であり、βt), and β 11 は触媒の易失活活性種の分解劣化係数(定数)であり、βis the decomposition deterioration coefficient (constant) of the easily deactivated active species of the catalyst, and β 22 は触媒の難失活活性種の分解劣化係数(定数)である。βis the decomposition degradation coefficient (constant) of the catalyst's resistant to deactivation. 11 及びβand β 22 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.
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、触媒の脱硫反応の劣化度及び分解反応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 a desulfurization reaction and a deterioration degree of a cracking reaction of the catalyst using a deterioration function based on the acquired information on the feedstock oil, the information on the product oil, and the information on the operating conditions;
前記触媒の脱硫反応の劣化度に基づき、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、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 degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst;
前記反応温度及び前記触媒の分解反応の劣化度に基づき、分解軽質油得量を算出する分解軽質油得量算出ステップと、を含む、情報処理方法であって、and a cracked light oil yield calculation step of calculating the cracked light oil yield based on the reaction temperature and the degree of deterioration of the cracking reaction 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を含み、金属濃度に関する情報を含んでもよく、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み、金属濃度に関する情報を含んでもよく、前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、水素の供給量に関する情報、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、及びを含み、The information about the feedstock oil includes information about the sulfur concentration in the feedstock oil and may include information about a metal concentration, the information about the product oil includes information about the sulfur concentration in the product oil and may include information about a metal concentration, and the information about the operating conditions includes information about the hydrogen partial pressure, information about the hydrogen supply amount, information about the catalyst loading amount, and information about the feedstock oil supply amount,
前記劣化関数は、下式2で表されるであり、The degradation function is expressed by the following equation 2:
触媒の分解反応の劣化度は、下式39により算出され、The degree of deterioration of the catalytic decomposition reaction is calculated by the following formula 39:
分解軽質油得量は、下式29により算出される、情報処理方法。The amount of cracked light oil obtained is calculated by the following formula 29.
Φ=ΦΦ=Φ CC ΦΦ MM 式2 Formula 2
前記式2中、Φは触媒の脱硫反応の劣化度であり、ΦIn the above formula 2, Φ is the degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst, and Φ CC は下式17で表されるコーク劣化関数であり、Φis the coke deterioration function expressed by the following equation 17, and Φ MM は金属劣化関数である。is the metal degradation function.
ΦΦ CC =k= k 11 ×exp(-D×exp(-D 11 ’t)+k't) + k 22 ×exp(-D×exp(-D 22 ’t) 式17't) Equation 17
前記式17中、kIn the formula 17, k 11 は触媒の脱硫反応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 for desulfurization reaction, and k 22 は触媒の脱硫反応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脱硫反応の相対反応速度定数を表す。Dis the active site coefficient of the active species that is difficult to deactivate in the desulfurization reaction of the catalyst, and the active site coefficient represents the relative reaction rate constant of the desulfurization reaction of both active species. 11 ’は触媒の脱硫反応の易失活活性種のコークの劣化係数であり下式18から算出され、D' is the deterioration coefficient of coke, an easily deactivated active species in the desulfurization reaction of the catalyst, and is calculated using the following formula 18. 22 ’は触媒の脱硫反応の難失活活性種のコークの劣化係数であり下式19から算出され、tは反応経過日数(日)であり、k' is the deterioration coefficient of coke, an active species that is difficult to deactivate in the desulfurization reaction of the catalyst, and is calculated using the following formula 19, t is the number of days elapsed since the reaction (days), and k 11 +k+k 22 =1であり、k= 1, and k 11 及びkand k 22 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.
ΦΦ DD =β= β 11 ΦΦ MM ΦΦ 11 +β+β 22 ΦΦ MM ΦΦ 22 式39 Formula 39
前記式39中、ΦIn the formula 39, Φ DD は触媒の分解反応の劣化度であり、Φis the degradation rate of the catalyst decomposition reaction, and Φ MM は金属劣化関数であり、Φis the metal degradation function, and Φ 11 は前記式17におけるkis k in the above formula 17 11 ×exp(-D×exp(-D 11 ’t)であり、Φ't), and Φ 22 は前記式17におけるkis k in the above formula 17 22 ×exp(-D×exp(-D 22 ’t)であり、β't), and β 11 は触媒の易失活活性種の分解劣化係数(定数)であり、βis the decomposition deterioration coefficient (constant) of the easily deactivated active species of the catalyst, and β 22 は触媒の難失活活性種の分解劣化係数(定数)である。βis the decomposition degradation coefficient (constant) of the catalyst's resistant to deactivation. 11 及びβand β 22 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、金属濃度に関する情報を含んでもよく、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み、金属濃度に関する情報を含んでもよく、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み、
前記劣化関数は、下式2で表される関数であり、
触媒の分解反応の劣化度は、下式38により算出され、
分解軽質油得量は、下式29により算出される、分解軽質油得量算出装置。
Φ=Φ C Φ M 式2
前記式2中、Φは触媒の脱硫反応の劣化度であり、Φ C は下式3で表されるコーク劣化関数であり、Φ M は金属劣化関数である。
Φ C =exp(-Dt) 式3
前記式3中、Dは触媒の脱硫反応の活性種のコークによる劣化係数であり下式4から算出され、tは反応経過日数(日)である。
Φ D =βΦ C Φ M 式38
前記式38中、Φ D は触媒の分解反応の劣化度であり、Φ C はコーク劣化関数であり、Φ M は金属劣化関数であり、βは分解劣化係数(定数)である。β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。
the information about the feedstock oil includes information about the sulfur concentration in the feedstock oil and may include information about a metal concentration; the information about the product oil includes information about the sulfur concentration in the product oil and may include information about a metal concentration; the information about the operating conditions includes information about a hydrogen partial pressure, information about a catalyst loading amount, and information about a feedstock oil supply amount;
The degradation function is a function expressed by the following equation 2:
The degree of deterioration of the catalytic decomposition reaction is calculated by the following formula 38:
The amount of cracked light oil obtained is calculated by the following equation 29.
Φ = Φ C Φ M Equation 2
In the above formula 2, Φ is the degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst, Φ C is the coke deterioration function represented by the following formula 3, and Φ M is the metal deterioration function.
Φ C =exp(-Dt) Equation 3
In the above formula 3, D is a deterioration coefficient due to coke, an active species in the desulfurization reaction of the catalyst, and is calculated using the following formula 4, and t is the number of days elapsed since the reaction began.
Φ D = βΦ C Φ M formula 38
In Equation 38, Φ D is the degree of decomposition reaction of the catalyst, Φ C is a coke decomposition function, Φ M is a metal decomposition function, and β is a decomposition decomposition coefficient (constant). β is determined while the reaction is being carried out in an actual plant, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual plant.
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、金属濃度に関する情報を含んでもよく、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み、金属濃度に関する情報を含んでもよく、前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、水素の供給量に関する情報、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、及びを含み、The information on the feedstock oil includes information on the sulfur concentration in the feedstock oil and may include information on a metal concentration, the information on the product oil includes information on the sulfur concentration in the product oil and may include information on a metal concentration, the information on the operating conditions includes information on the hydrogen partial pressure, information on the hydrogen supply amount, information on the catalyst loading amount, and information on the feedstock oil supply amount,
前記劣化関数は、下式2で表されるであり、The degradation function is expressed by the following equation 2:
触媒の分解反応の劣化度は、下式38により算出され、The degree of deterioration of the catalytic decomposition reaction is calculated by the following formula 38:
分解軽質油得量は、下式29により算出される、分解軽質油得量算出装置。The amount of cracked light oil obtained is calculated by the following equation 29.
Φ=ΦΦ=Φ CC ΦΦ MM 式2 Formula 2
前記式2中、Φは触媒の脱硫反応の劣化度であり、ΦIn the above formula 2, Φ is the degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst, and Φ CC は下式10で表されるコーク劣化関数であり、Φis the coke deterioration function expressed by the following equation 10, and Φ MM は金属劣化関数である。is the metal degradation function.
ΦΦ CC =exp(-D’t) 式10=exp(-D’t) Formula 10
前記式10中、D’は触媒の脱硫反応の活性種のコークの劣化係数であり下式11から算出され、tは反応経過日数(日)である。In the above formula 10, D' is the deterioration coefficient of coke, which is an active species in the desulfurization reaction of the catalyst, and is calculated using the following formula 11, and t is the number of days elapsed since the reaction began.
ΦΦ DD =βΦ=βΦ CC ΦΦ MM 式38 Formula 38
前記式38中、ΦIn the formula 38, Φ DD は触媒の分解反応の劣化度であり、Φis the degradation rate of the catalyst decomposition reaction, and Φ CC はコーク劣化関数であり、Φis the coke degradation function, and Φ MM は金属劣化関数であり、βは分解劣化係数(定数)である。β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 metal deterioration function, and β is a decomposition deterioration coefficient (constant). β is determined while carrying out a reaction in an actual plant, or is determined in advance on a bench scale based on the operating conditions of the actual plant.
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、金属濃度に関する情報を含んでもよく、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み、金属濃度に関する情報を含んでもよく、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み、the information about the feedstock oil includes information about the sulfur concentration in the feedstock oil and may include information about a metal concentration; the information about the product oil includes information about the sulfur concentration in the product oil and may include information about a metal concentration; the information about the operating conditions includes information about a hydrogen partial pressure, information about a catalyst loading amount, and information about a feedstock oil supply amount;
前記劣化関数は、下式2で表される関数であり、The degradation function is a function expressed by the following equation 2:
触媒の分解反応の劣化度は、下式39により算出され、The degree of deterioration of the catalytic decomposition reaction is calculated by the following formula 39:
分解軽質油得量は、下式29により算出される、分解軽質油得量算出装置。The amount of cracked light oil obtained is calculated by the following equation 29.
Φ=ΦΦ=Φ CC ΦΦ MM 式2 Formula 2
前記式2中、Φは触媒の脱硫反応の劣化度であり、ΦIn the above formula 2, Φ is the degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst, and Φ CC は下式13で表されるコーク劣化関数であり、Φis the coke deterioration function expressed by the following equation 13, and Φ MM は金属劣化関数である。is the metal degradation function.
ΦΦ CC =k= k 11 ×exp(-D×exp(-D 11 t)+kt) + k 22 ×exp(-D×exp(-D 22 t) 式13t) Equation 13
前記式13中、kIn the formula 13, k 11 は触媒の脱硫反応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 for desulfurization reaction, and k 22 は触媒の脱硫反応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脱硫反応の相対反応速度定数を表す。Dis the active site coefficient of the active species that is difficult to deactivate in the desulfurization reaction of the catalyst, and the active site coefficient represents the relative reaction rate constant of the desulfurization reaction of both active species. 11 は触媒の脱硫反応の易失活活性種のコークによる劣化係数であり下式14から算出され、Dis the deterioration coefficient of the catalyst due to coke, an easily deactivated active species in the desulfurization reaction, and is calculated using the following formula 14: 22 は触媒の脱硫反応の難失活活性種のコークによる劣化係数であり下式15から算出され、tは反応経過日数(日)であり、kis the deterioration coefficient due to coke, an active species that is difficult to deactivate in the desulfurization reaction of the catalyst, and is calculated using the following formula 15, t is the number of days elapsed since the reaction (days), and k 11 +k+k 22 =1であり、k= 1, and k 11 及びkand k 22 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.
ΦΦ DD =β= β 11 ΦΦ MM ΦΦ 11 +β+β 22 ΦΦ MM ΦΦ 22 式39 Formula 39
前記式39中、ΦIn the formula 39, Φ DD は触媒の分解反応の劣化度であり、Φis the degradation rate of the catalyst decomposition reaction, and Φ MM は金属劣化関数であり、Φis the metal degradation function, and Φ 11 は前記式13におけるkis k in the above formula 13 11 ×exp(-D×exp(-D 11 t)であり、Φt), and Φ 22 は前記式13におけるkis k in the above formula 13 22 ×exp(-D×exp(-D 22 t)であり、βt), and β 11 は触媒の易失活活性種の分解劣化係数(定数)であり、βis the decomposition deterioration coefficient (constant) of the easily deactivated active species of the catalyst, and β 22 は触媒の難失活活性種の分解劣化係数(定数)である。βis the decomposition degradation coefficient (constant) of the catalyst's resistant to deactivation. 11 及びβand β 22 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、金属濃度に関する情報を含んでもよく、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み、金属濃度に関する情報を含んでもよく、前記運転条件に関する情報は、水素分圧に関する情報、水素の供給量に関する情報、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、及びを含み、The information on the feedstock oil includes information on the sulfur concentration in the feedstock oil and may include information on a metal concentration, the information on the product oil includes information on the sulfur concentration in the product oil and may include information on a metal concentration, the information on the operating conditions includes information on the hydrogen partial pressure, information on the hydrogen supply amount, information on the catalyst loading amount, and information on the feedstock oil supply amount,
前記劣化関数は、下式2で表されるであり、The degradation function is expressed by the following equation 2:
触媒の分解反応の劣化度は、下式39により算出され、The degree of deterioration of the catalytic decomposition reaction is calculated by the following formula 39:
分解軽質油得量は、下式29により算出される、分解軽質油得量算出装置。The amount of cracked light oil obtained is calculated by the following equation 29.
Φ=ΦΦ=Φ CC ΦΦ MM 式2 Formula 2
前記式2中、Φは触媒の脱硫反応の劣化度であり、ΦIn the above formula 2, Φ is the degree of deterioration of the desulfurization reaction of the catalyst, and Φ CC は下式17で表されるコーク劣化関数であり、Φis the coke deterioration function expressed by the following equation 17, and Φ MM は金属劣化関数である。is the metal degradation function.
ΦΦ CC =k= k 11 ×exp(-D×exp(-D 11 ’t)+k't) + k 22 ×exp(-D×exp(-D 22 ’t) 式17't) Equation 17
前記式17中、kIn the formula 17, k 11 は触媒の脱硫反応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 for desulfurization reaction, and k 22 は触媒の脱硫反応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脱硫反応の相対反応速度定数を表す。Dis the active site coefficient of the active species that is difficult to deactivate in the desulfurization reaction of the catalyst, and the active site coefficient represents the relative reaction rate constant of the desulfurization reaction of both active species. 11 ’は触媒の脱硫反応の易失活活性種のコークの劣化係数であり下式18から算出され、D' is the deterioration coefficient of coke, an easily deactivated active species in the desulfurization reaction of the catalyst, and is calculated using the following formula 18. 22 ’は触媒の脱硫反応の難失活活性種のコークの劣化係数であり下式19から算出され、tは反応経過日数(日)であり、k' is the deterioration coefficient of coke, an active species that is difficult to deactivate in the desulfurization reaction of the catalyst, and is calculated using the following formula 19, t is the number of days elapsed since the reaction (days), and k 11 +k+k 22 =1であり、k= 1, and k 11 及びkand k 22 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.
ΦΦ DD =β= β 11 ΦΦ MM ΦΦ 11 +β+β 22 ΦΦ MM ΦΦ 22 式39 Formula 39
前記式39中、ΦIn the formula 39, Φ DD は触媒の分解反応の劣化度であり、Φis the degradation rate of the catalyst decomposition reaction, and Φ MM は金属劣化関数であり、Φis the metal degradation function, and Φ 11 は前記式17におけるkis k in the above formula 17 11 ×exp(-D×exp(-D 11 ’t)であり、Φ't), and Φ 22 は前記式17におけるkis k in the above formula 17 22 ×exp(-D×exp(-D 22 ’t)であり、β't), and β 11 は触媒の易失活活性種の分解劣化係数(定数)であり、βis the decomposition deterioration coefficient (constant) of the easily deactivated active species of the catalyst, and β 22 は触媒の難失活活性種の分解劣化係数(定数)である。βis the decomposition degradation coefficient (constant) of the catalyst's resistant to deactivation. 11 及びβand β 22 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.
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