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ディーゼルは石油精製製品として、各国の燃料構成において高い割合を占めており、重要な動力燃料となっている。世界経済の急速な発展やディーゼルを燃料とする車両の増加に伴い、将来的にはディーゼルの需要は徐々に増加していくだろう。しかし、ディーゼルの燃焼によって排出される排気ガスが環境に与える害も日増しに深刻になっている。 このため、世界の主要な工業先進国や地域ではディーゼル燃料の品質に対する要求がますます厳しくなっており、今後のディーゼル燃料の発展傾向としては、硫黄含有量をゼロに近づけるとともに、芳香族化合物や多環式芳香族化合物の含有量、そしてディーゼル燃料の密度をさらに低下させ、一方でオクタン価を向上させていく方向に進むことになるでしょう。 ディーゼル油の硫黄含有量を低減し、その品質を向上させる鍵は、ディーゼル油の硫黄含有量を下げる技術にある。これらの技術には、水素化脱硫、酸化抽出、生物脱硫、吸着脱硫などがあり、その中でもディーゼル油の水素化処理は、現段階で超低硫黄ディーゼル油を製造するための最も主要かつ効果的な技術である。エクソンモービル、スタンダード、トプソー、アクソンモービル、アドバンスト・リファイニング・テクノロジーズ、中国石化をはじめとする世界の主要な石油会社は、欧IV以上の排出基準を満たすディーゼル燃料を生産するため、ディーゼル留分の水素化技術の開発に積極的に取り組んでいる。その中でも代表的な技術には、エクソンモービルのDODDディーゼル超深度脱硫技術、アルベマールのディーゼル超深度水素化脱硫技術、シェルのSMDH中間留分油水素化技術、IFPのPrime-Dディーゼル深度水素化脱硫技術、そしてトプソー、IFP、クライテリオン、UOP、エクソンモービル、シェブロン、アルベマールなどの企業が開発した貴金属を用いた二段階式ディーゼル深度水素化脱硫技術がある。 近年、ディーゼル油の高度な脱硫分野において、中国石化学工業フースン石油化学研究所（略称：FRIPP）と石油化学科学研究所（略称：RIPP）はいずれも新たなプロセス技術を開発しており、そのうちの一部の新技術はすでに実用化されている。 FCSHディーゼル逆流水素化深度脱硫脱芳香族プロセスは、単段逆流操作方式を採用することも、1段並流・2段逆流の直列方式を採用することもできる。その特徴は、新鮮な水素または循環水素脱硫塔から出た水素が反応器の底部から入り、原料油が反応器の上部から入ることで、油とガスが逆方向に接触して反応が進行する点にある。ガスが上向きに流れることで、反応過程で生成される有害ガスであるH2SやNH3がタンパク触媒層から迅速に排出され、最も反応しにくい物質も比較的清浄な反応条件の下で処理される。これにより、水素化脱硫および水素化脱芳香族の反応深度が向上する。同時に、通常の気液並流プロセスでは、水素化反応による発熱のため、反応器出口に近づくほど反応流体の温度が上昇し、ディーゼル油の高度な脱芳香族化にとって不利となる。一方、逆流型反応器では反応器に冷たい水素が供給されるため、反応器内の温度は上方から下方に向かって軸方向に低下する傾向にあり、この欠点をうまく克服している。したがって、逆流水素化は現在、超低硫黄ディーゼルを製造するための有効な手段となっており、世界中の石油会社が競って開発している新しい精製技術となっている。 FCSH一段連続プロセスは、従来のプロセスと比べて、超深度脱硫効果、芳香族飽和能力、密度低下、およびオクタン価の向上といった優位性が非常に顕著であり、欧V排出基準を満たすディーゼル燃料の生産ニーズをより良く満たすことができる。 FDAS二段法による高度な脱硫・脱芳香族処理技術 FRIPPが開発したFDAS二段法による高度な脱硫・脱芳香族処理技術は、処理密度が高く、芳香族化合物の含有量が多く、オクタン価が低い触媒改質ディーゼルを対象として開発された新しい技術であり、その主な目的は芳香族化合物を除去し、密度を下げ、オクタン価を向上させることです。FDAS技術は中圧条件下で、第1段階に通常の触媒を用いて水素化精製を行い、第2段階に非貴金属触媒を用いて高度な水素化飽和を行うことで、ディーゼル燃料の高度な水素化脱硫・脱芳香族化を実現し、オクタン価を向上させて低硫黄・低芳香族成分のディーゼル燃料を得ることができる。水素化精製工程で生成される窒化物の吸着活性中心は芳香族炭化水素の吸着活性中心と一致しており、また窒化物の触媒活性中心上での吸着強度は芳香族炭化水素よりもはるかに大きいため、芳香族炭化水素と競合的に吸着し、その結果芳香族炭化水素の飽和反応の進行が抑制される。二段階の工程を用いることで、第二段階では有機窒化物やアンモニア、硫化水素などの含有量が大幅に減少し、芳香族炭化水素の飽和反応に有利となる。 FDAS二段法による深度脱硫・脱芳香族プロセスの脱硫効果、芳香族飽和能力、およびオクタン価の向上度は、従来の水素化精製プロセスよりも明らかに高く、また芳香族飽和能力およびオクタン価の向上度は、単段二剤式のMCIを用いたオクタン価を最大限に向上させるプロセス技術よりも高い。 SRHディーゼル液相循環水素化プロセス FRIPPが開発したSRH下流式ディーゼル液相循環水素化技術では、反応部に水素循環システムを設けず、液相製品が大量に循環する際に反応系内に運ばれてくる溶解水素によって、水素化反応に必要な新鮮な原料としての水素を供給する。反応器は滴下床反応器に類似した構造を採用している。SRH液相循環水素化技術の利点は、触媒の濡れ因子の影響を排除できることです。循環油の比熱容量が大きいため、**反応器の温度上昇を抑え、触媒の利用率を高めるとともに、分解などの副反応を減少させることができる。装置の高圧機器が少なく、熱損失も小さいため、設備投資費用や運用コストは通常の水素精製法よりも低く、低コストで石油製品の品質向上を実現する技術の一つです。 ディーゼル連続液相循環水素化プロセスRIPPで開発された連続液相循環水素化技術の主な反応機構およびプロセスの留出範囲は、FRIPPで開発されたSRH上流式液相水素化技術と類似しているが、主な違いは2点ある：1) 上昇型反応器を採用していること、2) 熱高圧ストリッピングセパレーターを追加していること。 (1) 上行式反応器 連続液相水素化プロセスにおいて、水素化反応が円滑に進行すると同時に循環油の流量を減らすためには、反応器内の液相中の溶解水素の飽和度をできるだけ高める必要があり、そのため反応器出口では少量の水素が気相状態で存在する必要がある。このとき、反応器内の液相は連続相であり、気相は分散相である。分散相であるガスが反応器の特定の部分に集まり、反応物の気相および液相の流動の均一性を損なうのを防ぐために、上昇型反応器が最適な選択肢となる。上向き反応において、反応流体の気相および液相は下から上へと触媒層を流れ、媒体の流れ方向はガスの拡散方向と一致する。これにより、反応器内でのガスの局所的な蓄積が最大限に抑えられ、少量の水素を均一に分布させるのに有利となる。また、下降型反応器と比較して、上昇型反応器の層間距離はより小さく、必要な内部構造部品も少なく、触媒の充填率が高いため、点検や設置にかかる作業量が少なく、設備投資や運用コストを節約できる。さらに、反応器の圧力損失が小さいため、エネルギー消費も削減される。 (2)熱高圧スチーブ分離器 連続液相水素化技術において、水素化反応生成物は反応器を出た後、熱交換による冷却を経ずに直接熱高圧スチーブ分離器に入ります。これにより、熱交換過程での熱損失が減少するとともに、高温下での水素の高い溶解度が保たれます。従来の熱高圧分離器に少量の特殊な塔板を追加し、必要に応じて（例えば高硫黄含有の原料油から超低硫黄ディーゼル製品を製造する際など）熱水素ガスによるスティーピングを併用することで、循環油中の反応を阻害するH2SやNH3の含有量を低減できる。また、熱高圧スティーピング分離器には一定のスカート高さがあるため、その底部にある反応生成物循環ポンプはエアエロージョンの問題で空になることはない。 RTSディーゼル超深度水素化脱硫プロセス RIPPが開発したRTSディーゼル超深度脱硫技術は、1種または2種の非貴金属系水素化精製触媒を使用し、2段階の一度通過型プロセスによってディーゼルの超深度水素化脱硫を2つの反応器で行うものです。第1反応器では高温で徹底的な脱硫および脱窒反応が行われ、除去しやすい硫化物の大部分とほぼ全ての窒化物の除去が第1反応器内で完了する。窒化物を除去した後の第2反応器では、より低い温度で残存する硫化物の完全な環芳香族への水素飽和が行われ、石油製品の色が改善される。 RTS技術を用い、工程や操作条件を最適化することで、高硫黄含有の直接蒸留ディーゼル油を主原料として、通常の水素化精製工程よりも50％以上高い空間速度で、硫黄含有量が50μg/g未満、場合によっては10μg/g未満の超低硫黄ディーゼル燃料を製造することができる。