特開2023-4384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
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023004384
(43)【公開日】2023-01-17
(54)【発明の名称】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
(51)【国際特許分類】
C10G 45/02 20060101AFI20230110BHJP
【ＦＩ】
C10G45/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021106012
(22)【出願日】2021-06-25
(71)【出願人】
【識別番号】000105567
【氏名又は名称】コスモ石油株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100126882
【弁理士】
【氏名又は名称】五十嵐 光永
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100147267
【弁理士】
【氏名又は名称】大槻 真紀子
(74)【代理人】
【識別番号】100209347
【弁理士】
【氏名又は名称】内田 洋平
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 駿佑
(72)【発明者】
【氏名】出井 一夫
【テーマコード（参考）】
4H129
【Ｆターム（参考）】
4H129AA02
4H129CA08
4H129DA15
4H129DA16
4H129DA18
4H129KA06
4H129KA07
4H129KA09
4H129KB03
4H129LA14
4H129NA02
4H129NA37
4H129NA45
(57)【要約】
【課題】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、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の提供。
【解決手段】反応を開始してから所定時間経過した際の常圧蒸留残渣油を含む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、取得した前記情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出する劣化度算出ステップと、前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する反応温度算出ステップと、前記反応温度及び前記触媒の劣化度に基づき、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。
【選択図】なし
【解決手段】反応を開始してから所定時間経過した際の常圧蒸留残渣油を含む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、取得した前記情報に基づき、劣化関数により、触媒の劣化度を算出する劣化度算出ステップと、前記触媒の劣化度に基づき、前記原料油に関する情報、前記生成油に関する情報、及び前記運転条件を満たすために必要な反応温度を算出する反応温度算出ステップと、前記反応温度及び前記触媒の劣化度に基づき、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。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項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。
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。
【請求項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、請求項１に記載の情報処理方法。
【請求項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、請求項１又は２に記載の情報処理方法。
【請求項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、請求項１～３のいずれか一項に記載の情報処理方法。
【請求項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。
【請求項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、請求項５に記載の分解軽質油得量算出装置。
【請求項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、請求項５又は６に記載の分解軽質油得量算出装置。
【請求項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、請求項５～７のいずれか一項に記載の分解軽質油得量算出装置。
【請求項9】
コンピュータを、請求項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。
【請求項10】
請求項９に記載のプログラムを記憶したコンピュータの非一時的可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平１０－６０４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
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。
【0009】
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。
【課題を解決するための手段】
【0010】
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。
［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。
【発明の効果】
【0011】
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。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
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。
【0014】
≪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。
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。
【0015】
≪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。
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。
【0016】
（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。
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
（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。
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
（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。
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。
【0023】
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。
【0024】
≪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。
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。
【0025】
＜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。
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。
【0026】
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。
【0027】
＜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。
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。
【0028】
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。
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。
【0029】
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。
【0030】
＜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。
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。
【0031】
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。
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。
【0032】
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。
【0033】
【数1】
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
（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。
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。
【0042】
（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。
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。
【0043】
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。
【0044】
【数2】
【0045】
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。
【0046】
【数3】
【0047】
（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。
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。
【0048】
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。
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。
【0049】
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。
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
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。
【0053】
（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。
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。
【0054】
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。
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。
【0055】
ｌｎ（ａｍ’）＝－ａｌｎ（Ｐｍ）＋Ｂ１ 式９
前記式９中、Ｂ１は０とすることができる。
前記式９中、Ｂ１は０とすることができる。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
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。
【0059】
（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。
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。
【0060】
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。
【0061】
（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。
（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。
【0062】
（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。
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。
【0063】
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。
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。
【0064】
Ｄ’は下式１１により、求めることができる。
【0065】
【数4】
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
（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。
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
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。
【0074】
ｌｎ（ａｈ’）＝－ｂｌｎ（Ｇｈ）＋Ｂ３ 式１２
前記式１２中、Ｂ３は０とすることができる。
前記式１２中、Ｂ３は０とすることができる。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
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。
【0078】
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。
【0079】
＜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。
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。
【0080】
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。
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
【数5】
【0087】
【数6】
【0088】
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。
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
（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。
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。
【0092】
（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。
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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＝ｅｘｐ（－ｂ２’） 式１６
【0096】
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。
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。
【0097】
（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。
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。
【0098】
（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。
（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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
（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。
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。
【0103】
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。
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。
【0104】
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。
【0105】
【数7】
【0106】
【数8】
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
＜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。
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。
【0111】
【数9】
【0112】
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。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
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。
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。
【0117】
（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。
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。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
（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。
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。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
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。
【0124】
【数10】
【0125】
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。
【0126】
前記式２１におけるＭＯＣは下式２２で表される。
【0127】
【数11】
【0128】
前記式２２より、前記式２１におけるＭＣは下式２３で表される。
【0129】
【数12】
【0130】
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
ｔｅｎｄ＝Ｍｃ／（ＭＯＣ／ｔ） 式２４
【0131】
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。
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。
【0132】
（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。
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。
【0133】
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。
【0134】
（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。
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。
【0135】
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。
【0136】
（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。
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。
【0137】
（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。
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。
【0138】
（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。
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。
【0139】
≪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。
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。
【0140】
＜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。
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。
【0141】
【数13】
前記式２５を整理すると下式２６が得られる。
【0142】
【数14】
【0143】
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。
【0144】
（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。
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。
【0145】
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。
【0146】
【数15】
【0147】
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。
【0148】
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。
【0149】
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。
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。
【0150】
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。
【0151】
【数16】
【0152】
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。
【0153】
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。
【0154】
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。
【0155】
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。
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。
【0156】
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。
【0157】
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。
【0158】
≪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。
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。
【0159】
＜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。
分解軽質油得量算出関数は、下式２９で表される。
【0160】
【数17】
【0161】
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。
【0162】
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。
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。
【0163】
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。
【0164】
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。
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。
【0165】
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。
【0166】
【数18】
【0167】
【数19】
【0168】
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。
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。
【0169】
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。
【0170】
次に、ΦＤ、ｋＣ０（Ｔｔ）の求め方を説明する。
【0171】
（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。
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。
【0172】
【数20】
【0173】
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。
【0174】
【数21】
【0175】
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。
【0176】
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。
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。
【0177】
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。
【0178】
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。
【0179】
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。
【0180】
【数22】
【0181】
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。
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。
【0182】
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。
【0183】
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。
【0184】
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。
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。
【0185】
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。
【0186】
＜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。
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。
【0187】
（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。
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。
【0188】
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。
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。
【0189】
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）。
【0190】
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。
【0191】
（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。
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。
【0192】
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。
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。
【0193】
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）。
【0194】
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。
【0195】
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。
【0196】
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。
【0197】
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。
【0198】
≪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。
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。
【0199】
≪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。
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。
【0200】
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。
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。
【0201】
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。
【0202】
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。
【0203】
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。
【0204】
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。
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。
【0205】
≪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。
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。
【0206】
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。
【0207】
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。
【0208】
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。
【0209】
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。
【0210】
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。
【0211】
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。
【0212】
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。
【0213】
＜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。
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。
【0214】
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。
【実施例0215】
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。
【0216】
［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。
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。
【0217】
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。
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。
【0218】
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。
【0219】
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。
【0220】
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。
【0221】
【表1】
【0222】
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。
【符号の説明】
【0223】
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
１１・・・取得部
１２・・・計算機本体
１３・・・演算部
１４・・・出力部
【図1】
【図2】