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公開番号2024051527
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2022157742
出願日2022-09-30
発明の名称情報処理方法、ケイ素濃度算出装置、ケイ素濃度算出プログラム、及びコンピュータの非一時的可読記録媒体
出願人コスモ石油株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C10G 99/00 20060101AFI20240404BHJP(石油,ガスまたはコークス工業;一酸化炭素を含有する工業ガス;燃料;潤滑剤;でい炭)
要約【課題】ケイ素化合物を含むコーカー分解ナフサ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生成油中のケイ素濃度を推定することができる情報処理方法の提供。
【解決手段】ケイ素化合物を含むコーカー分解ナフサを含む原料油の水素化処理反応に関して、触媒のケイ素化合物吸着反応の反応速度に関する情報1と、任意の反応t_x日経過時における前記原料油に関する情報2及び運転条件に関する情報3と、前記反応t_x日経過時より前の別の任意の反応t_x-1日経過時における前記触媒のケイ素被覆率に関する情報4を取得する情報取得ステップと、取得した前記情報1、前記情報2、前記情報3、及び前記情報4に基づき、前記反応t_x日経過時における反応器出口から排出される生成油中のケイ素濃度に関する情報を算出するケイ素濃度算出ステップと、を含む、情報処理方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
触媒を充填した固定床流通式反応器にケイ素化合物を含むコーカー分解ナフサを含む原料油及び水素を流通させて行う水素化処理反応に関して、
前記触媒のケイ素化合物吸着反応の反応速度に関する情報１と、任意の反応ｔ
ｘ
日経過時における前記原料油に関する情報２及び運転条件に関する情報３と、前記反応ｔ
ｘ
日経過時より前の別の任意の反応ｔ
ｘ－１
日経過時における前記触媒のケイ素被覆率に関する情報４を取得する情報取得ステップと、
取得した前記情報１、前記情報２、前記情報３、及び前記情報４に基づき、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における反応器出口から排出される生成油中のケイ素濃度に関する情報を算出するケイ素濃度算出ステップと、を含む、情報処理方法。
続きを表示（約 2,800 文字）【請求項２】
前記情報１は、反応次数に関する情報、活性化エネルギーに関する情報、及び頻度因子に関する情報を含み、
前記情報２は、原料油中のケイ素濃度に関する情報を含み、
前記情報３は、触媒充填量に関する情報、反応温度に関する情報、及び原料油の供給量に関する情報を含む、請求項１に記載の情報処理方法。
【請求項３】
前記ケイ素濃度算出ステップは、生成油中のケイ素濃度に関する情報の算出を下式１に基づき行う、請求項１又は２に記載の情報処理方法。
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2024051527000015.tif
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170
前記式１中、Ｓｉ
Ｐ（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における生成油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、Ｓｉ
Ｆ（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における原料油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、ＬＨＳＶ
（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における液空間速度（ｈ
－１
）であり、Ｔ
（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における反応温度（Ｋ）であり、ｎは、前記触媒のケイ素化合物吸着反応の反応次数であり、Ｅａは、前記触媒のケイ素化合物吸着反応の活性化エネルギー（Ｊ・ｍｏｌ
－１
）であり、Ａは、前記触媒のケイ素化合物吸着反応の頻度因子であり、Ｒは、気体定数（Ｊ・ｍｏｌ
－１
・Ｋ
－１
）であり、Ｓｉ
ＰＢ
は、標準化条件における生成油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、Ｓｉ
ＦＢ
は、標準化条件における原料油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、ＬＨＳＶ
Ｂ
は、標準化条件における液空間速度（ｈ
－１
）であり、Ｔ
Ｂ
は、標準化条件における反応温度（Ｋ）であり、（ｔ
ｘ
－ｔ
ｘ－１
）≦３０日であり、θ
（ｔ（ｘ－１））
は、前記反応ｔ
ｘ－１
日経過時における前記触媒のケイ素被覆率であり、下式２により算出される。
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2024051527000016.tif
20
170
前記式２中、Ｃ
Ｓｉ（ｔ（ｘ－１））
は、前記反応ｔ
ｘ－１
日経過時における前記触媒１ｇあたりのケイ素堆積量（ｇ）であり、Ｃ
Ｓｉ∞
は、前記触媒１ｇあたりの最大ケイ素堆積量（ｇ）である。
【請求項４】
触媒を充填した固定床流通式反応器にケイ素化合物を含むコーカー分解ナフサを含む原料油及び水素を流通させて行う水素化処理反応に関して、
前記触媒のケイ素化合物吸着反応の反応速度に関する情報１と、任意の反応ｔ
ｘ
日経過時における前記原料油に関する情報２及び運転条件に関する情報３と、前記反応ｔ
ｘ
日経過時より前の別の任意の反応ｔ
ｘ－１
日経過時における前記触媒のケイ素被覆率に関する情報４を取得する取得部と、
前記取得部で取得した前記情報１、前記情報２、前記情報３、及び前記情報４に基づき、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における反応器出口から排出される生成油中のケイ素濃度に関する情報を算出する演算部と、を含む、ケイ素濃度算出装置。
【請求項５】
前記情報１は、反応次数に関する情報、活性化エネルギーに関する情報、及び頻度因子に関する情報を含み、
前記情報２は、原料油中のケイ素濃度に関する情報を含み、
前記情報３は、触媒充填量に関する情報、反応温度に関する情報、及び原料油の供給量に関する情報を含む、請求項４記載のケイ素濃度算出装置。
【請求項６】
前記演算部は、生成油中のケイ素濃度に関する情報の算出を下式３に基づき行う、請求項４又は５に記載のケイ素濃度算出装置。
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2024051527000017.tif
37
170
前記式３中、Ｓｉ
Ｐ（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における生成油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、Ｓｉ
Ｆ（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における原料油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、ＬＨＳＶ
（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における液空間速度（ｈ
－１
）であり、Ｔ
（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における反応温度（Ｋ）であり、ｎは、前記触媒のケイ素化合物吸着反応の反応次数であり、Ｅａは、前記触媒のケイ素化合物吸着反応の活性化エネルギー（Ｊ・ｍｏｌ
－１
）であり、Ａは、前記触媒のケイ素化合物吸着反応の頻度因子であり、Ｒは、気体定数（Ｊ・ｍｏｌ
－１
・Ｋ
－１
）であり、Ｓｉ
ＰＢ
は、標準化条件における生成油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、Ｓｉ
ＦＢ
は、標準化条件における原料油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、ＬＨＳＶ
Ｂ
は、標準化条件における液空間速度（ｈ
－１
）であり、Ｔ
Ｂ
は、標準化条件における反応温度（Ｋ）であり、（ｔ
ｘ
－ｔ
ｘ－１
）≦３０日であり、θ
（ｔ（ｘ－１））
は、前記反応ｔ
ｘ－１
日経過時における前記触媒のケイ素被覆率であり、下式４により算出される。
TIFF
2024051527000018.tif
20
170
前記式４中、Ｃ
Ｓｉ（ｔ（ｘ－１））
は、前記反応ｔ
ｘ－１
日経過時における前記触媒１ｇあたりのケイ素堆積量（ｇ）であり、Ｃ
Ｓｉ∞
は、前記触媒１ｇあたりの最大ケイ素堆積量（ｇ）である。
【請求項７】
コンピュータを、請求項４又は５に記載のケイ素濃度算出装置として機能させるためのケイ素濃度算出プログラム。
【請求項８】
請求項７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。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理方法、ケイ素濃度算出装置、ケイ素濃度算出プログラム、及びコンピュータの非一時的可読記録媒体に関する。
続きを表示（約 4,200 文字）【背景技術】
【０００２】
重油の需要減少により、主な重油基材である、原油を常圧蒸留装置により処理して得られる常圧蒸留残渣油や、前記常圧蒸留残渣油を減圧蒸留装置により処理して得られる減圧蒸留残渣油を付加価値の高い軽質油へと効率よく変換する技術が求められている。
【０００３】
重油基材を軽質油へと変換する技術として、減圧蒸留残渣油を重質油熱分解装置（以下、「コーカー装置」ともいう。）で熱分解して得られるコーカー分解留分を水素化処理（水素化脱硫）して得られる留分を利用するプロセスが知られている。前記コーカー分解留分のうち、軽質な留分（コーカー分解ナフサ）は、水素化処理後、接触改質反応装置にて処理され、高付加価値の基礎化学品を含む留分が製造される。また、重質な留分（重質コーカー分解炭化水素油）は、水素化処理後、流動接触分解装置にて処理され、ガソリン、灯油、軽油等の中間留分が製造される。
【０００４】
ところで、コーカー装置では、反応ドラム内での発泡を抑制するためにケイ素系の泡消剤が使用されている。そのため、コーカー装置で熱分解して得られる留分中には泡消剤由来のケイ素化合物が混入する。このケイ素化合物は、水素化処理において使用される水素化処理触媒の被毒物質であることが知られている。また、このケイ素化合物は、接触改質反応装置に充填されている接触改質触媒の永久被毒物質であることも知られている。したがって、接触改質反応装置に供給される水素化処理されたコーカー分解ナフサには、ケイ素化合物が実質的に含まれないようにする必要がある。そのためには、水素化処理触媒がコーカー分解ナフサに含まれるケイ素化合物を実質的に全て捕集する必要がある。
【０００５】
特許文献１には、ケイ素化合物を含むコーカー分解ナフサの水素化処理において、コーカー分解ナフサと共に０．０１～１０体積％の水を水素化処理触媒に供給することにより、水素化処理触媒のシリコン捕集能が向上することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
米国特許第６５７６１２１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した通り、水素化処理触媒がコーカー分解ナフサに含まれるケイ素化合物を実質的に全て捕集できなくなったときが実質的に水素化処理触媒の寿命となる。具体的には、水素化処理反応における生成油中のケイ素濃度の実測値を測定し、前記実測値が予め定められた生成油中のケイ素濃度の設定上限値超となったときが水素化処理触媒の寿命となる。一方、前記実測値が前記設定上限値超となったときにはすでに接触改質反応装置にケイ素化合物が流入していることを意味する。したがって、水素化処理反応における生成油中のケイ素濃度を推定するための方法が望まれている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、触媒を充填した固定床流通式反応器にケイ素化合物を含むコーカー分解ナフサを含む原料油及び水素を流通させて行う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反応器出口から排出される生成油中のケイ素濃度を推定することができる情報処理方法、及び前記ケイ素濃度を推定することができるケイ素濃度算出装置、コンピュータを、前記ケイ素濃度算出装置として機能させるためのケイ素濃度算出プログラム、及び前記プログラムを記憶したコンピュータの非一時的可読記録媒体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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］触媒を充填した固定床流通式反応器にケイ素化合物を含むコーカー分解ナフサを含む原料油及び水素を流通させて行う水素化処理反応に関して、前記触媒のケイ素化合物吸着反応の反応速度に関する情報１と、任意の反応ｔ
ｘ
日経過時における前記原料油に関する情報２及び運転条件に関する情報３と、前記反応ｔ
ｘ
日経過時より前の別の任意の反応ｔ
ｘ－１
日経過時における前記触媒のケイ素被覆率に関する情報４を取得する情報取得ステップと、取得した前記情報１、前記情報２、前記情報３、及び前記情報４に基づき、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における反応器出口から排出される生成油中のケイ素濃度に関する情報を算出するケイ素濃度算出ステップと、を含む、情報処理方法。
［２］前記情報１は、反応次数に関する情報、活性化エネルギーに関する情報、及び頻度因子に関する情報を含み、前記情報２は、原料油中のケイ素濃度に関する情報を含み、前記情報３は、触媒充填量に関する情報、反応温度に関する情報、及び原料油の供給量に関する情報を含む、［１］に記載の情報処理方法。
［３］前記ケイ素濃度算出ステップは、生成油中のケイ素濃度に関する情報の算出を下式１に基づき行う、［１］又は［２］に記載の情報処理方法。
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前記式１中、Ｓｉ
Ｐ（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における生成油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、Ｓｉ
Ｆ（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における原料油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、ＬＨＳＶ
（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における液空間速度（ｈ
－１
）であり、Ｔ
（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における反応温度（Ｋ）であり、ｎは、前記触媒のケイ素化合物吸着反応の反応次数であり、Ｅａは、前記触媒のケイ素化合物吸着反応の活性化エネルギー（Ｊ・ｍｏｌ
－１
）であり、Ａは、前記触媒のケイ素化合物吸着反応の頻度因子であり、Ｒは、気体定数（Ｊ・ｍｏｌ
－１
・Ｋ
－１
）であり、Ｓｉ
ＰＢ
は、標準化条件における生成油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、Ｓｉ
ＦＢ
は、標準化条件における原料油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、ＬＨＳＶ
Ｂ
は、標準化条件における液空間速度（ｈ
－１
）であり、Ｔ
Ｂ
は、標準化条件における反応温度（Ｋ）であり、（ｔ
ｘ
－ｔ
ｘ－１
）≦３０日であり、θ
（ｔ（ｘ－１））
は、前記反応ｔ
ｘ－１
日経過時における前記触媒のケイ素被覆率であり、下式２により算出される。
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2024051527000002.tif
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170
前記式２中、Ｃ
Ｓｉ（ｔ（ｘ－１））
は、前記反応ｔ
ｘ－１
日経過時における前記触媒１ｇあたりのケイ素堆積量（ｇ）であり、Ｃ
Ｓｉ∞
は、前記触媒１ｇあたりの最大ケイ素堆積量（ｇ）である。
［４］触媒を充填した固定床流通式反応器にケイ素化合物を含むコーカー分解ナフサを含む原料油及び水素を流通させて行う水素化処理反応に関して、前記触媒のケイ素化合物吸着反応の反応速度に関する情報１と、任意の反応ｔ
ｘ
日経過時における前記原料油に関する情報２及び運転条件に関する情報３と、前記反応ｔ
ｘ
日経過時より前の別の任意の反応ｔ
ｘ－１
日経過時における前記触媒のケイ素被覆率に関する情報４を取得する取得部と、前記取得部で取得した前記情報１、前記情報２、前記情報３、及び前記情報４に基づき、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における反応器出口から排出される生成油中のケイ素濃度に関する情報を算出する演算部と、を含む、ケイ素濃度算出装置。
［５］前記情報１は、反応次数に関する情報、活性化エネルギーに関する情報、及び頻度因子に関する情報を含み、前記情報２は、原料油中のケイ素濃度に関する情報を含み、前記情報３は、触媒充填量に関する情報、反応温度に関する情報、及び原料油の供給量に関する情報を含む、［４］記載のケイ素濃度算出装置。
［６］前記演算部は、生成油中のケイ素濃度に関する情報の算出を下式３に基づき行う、［４］又は［５］に記載のケイ素濃度算出装置。
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前記式３中、Ｓｉ
Ｐ（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における生成油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、Ｓｉ
Ｆ（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における原料油中のケイ素濃度（質量ｐｐｍ）であり、ＬＨＳＶ
（ｔ（ｘ））
は、前記反応ｔ
ｘ
日経過時における液空間速度（ｈ
－１
）であり、Ｔ
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、触媒を充填した固定床流通式反応器にケイ素化合物を含むコーカー分解ナフサを含む原料油及び水素を流通させて行う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反応器出口から排出される生成油中のケイ素濃度を推定することができる情報処理方法、及び前記ケイ素濃度を推定することができるケイ素濃度算出装置、コンピュータを、前記ケイ素濃度算出装置として機能させるためのケイ素濃度算出プログラム、及び前記プログラムを記憶したコンピュータの非一時的可読記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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