JP2003505575A - 混合溶剤系を用いる選択的抽出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 スルホン化のための原料基材として有用な潤滑油原料基材において、アルキル化単環芳香族の量を濃縮する方法。本方法は、芳香族リッチの原料基材を、ＮＭＰ、フェノール又はフルフラールから選択される溶剤を用いて抽出することを含み、その際原料基材には、約８６〜９７の目標粘度指数（ＶＩ）を有するラフィネートが目標ＶＩを得るために選択された処理比および温度の抽出条件下で提供されるのに十分な水が含まれる。次いで、ラフィネートは、水素仕上げされ、溶剤脱ロウされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明の分野 本発明は、混合溶剤系を用いて、芳香族成分を原料基材から選択的に抽出する
方法に関する。より詳細には、単環芳香族成分が、抽出溶剤および水を含む溶剤
系を用いて、原料ストリームから選択的に抽出される。

【０００２】本発明の背景 石油スルホネートは、潤滑油基油への添加剤として、また清浄剤（例えば洗浄
剤処方物、個人用ケア製品）として周知である。いくつかの用途では、所望のス
ルホネートをもたらすスルホン化反応で用いられるアルキル化単環芳香族種を最
大化することが望ましい。

【０００３】 一つの方法は、所望のスルホン化芳香族種に対して選択的である混合原料を、
スルホン化反応に用いることである。他の方法は、原料基材を、所望の芳香族種
に対して選択的な溶剤を用いて抽出することである。ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−
ピロリドン）は、溶剤抽出に有用な溶剤であることが知られている。そのラフィ
ネートは、相対的にパラフィン系炭化水素リッチであり、一方、そのエキストラ
クトは、相対的に芳香族炭化水素リッチである。

【０００４】 原料ストリームにおいて、アルキル化単環芳香族炭化水素を選択的に濃縮し、
一方、同時に２^＋多環芳香族を除去する溶剤系を得ることが、高度に望まれるで
あろう。

【０００５】本発明の概要 本発明は、少なくとも約４０重量％の芳香族を含む潤滑油原料基材において、
アルキル化単環芳香族炭化水素を溶剤抽出により選択的に抽出する方法に関し、
該方法は、 （ａ）原料基材を、溶剤抽出条件下に溶剤と接触させ、該溶剤は、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン、フルフラール又はフェノールの少なくとも一種および少量の水
を含み、その際溶剤抽出条件は、溶剤中の水分量、溶剤処理比および温度を含む
工程と、 （ｂ）抽出された原料基材を、パラフィン系炭化水素およびアルキル化単環芳香
族炭化水素リッチのラフィネート、ならびに２^＋多環芳香族炭化水素を含む芳香
族炭化水素リッチのエキストラクトに分離する工程と、 （ｃ）溶剤をラフィネートから除去して、ストリッピングされたラフィネートを
製造する工程と、 （ｄ）ストリッピングされたラフィネートを、１５０℃〜４５０℃の温度、大気
圧〜１０，０００ｐｓｉｇの水素圧、および０．１〜１０の液空間速度を含む水
素仕上げ条件下で水素仕上げする工程と、 （ｅ）水素仕上げされたラフィネートを、溶剤脱ロウ条件下で溶剤脱ロウして、 脱ロウされた水素仕上げラフィネートを製造する工程と、 （ｆ）脱ロウ水素仕上げラフィネートの粘度指数を測定し、所望により工程（ａ
）における溶剤中の水分量、溶剤処理比および温度の少なくとも一つを調節して
、約８６〜約９７の粘度指数を有する脱ロウ水素仕上げラフィネートを製造する
工程とを含むことを特徴とする。

【０００６】 脱ロウ水素仕上げラフィネート（溶剤脱ロウから得られる仕上げ油）には、原
料基材に含まれるより、少なくとも約１．５重量％多いアルキル化単環芳香族炭
化水素が含まれる。

【０００７】本発明の詳細な説明 本発明の方法においては、溶剤抽出プロセスにおいて少量の水をＮＭＰ、フル
フラール又はフェノールの少なくとも一種に添加することにより、水分量が、そ
の粘度指数（ＶＩ）を得るために選択された処理比および温度の抽出条件下で、
ラフィネートの粘度指数を約８６〜約９７、好ましくは８８〜９２の範囲に保持
するのに十分な量である場合には、溶剤抽出域において原料基材中のアルキル化
単環芳香族種が濃縮されることが見出された。溶剤を用いる通常の溶剤抽出とは
異なり、アルキル化単環芳香族は、エキストラクトよりもむしろラフィネートに
濃縮される。さらに、多環（２^＋）芳香族は、エキストラクト相に濃縮される。
これらの多環芳香族は、スルホン化の際にスラッジの形成をもたらす点で望まし
くない。

【０００８】 アルキル化単環芳香族には、芳香族環に少なくとも一種の長鎖アルキル部分が
含まれる。長鎖アルキル基は、Ｃ_１２以上、好ましくはＣ_１４以上、より好まし
くはＣ_１６以上、最も好ましくはＣ_１８以上である。また、芳香族環は、少なく
とも一種の長鎖アルキル基がある場合には、短鎖アルキル基と置換されるであろ
う。また、単環芳香族には、一種以上のナフテン環（例えばテトラリン）が含ま
れるであろう。

【０００９】 溶剤抽出域への原料基材は、原料基材を基準として、少なくとも約４０重量％
の全芳香族、好ましくは少なくとも約５０重量％の芳香族、より好ましくは少な
くとも約５５重量％の芳香族を含むいかなる石油原料基材でもある。これらの原
料基材には、留出油、エキストラクト、ラフィネート又は高レベルの芳香族化合
物を含む他の原料基材が含まれる。

【００１０】 溶剤抽出プロセスには、原料基材を抽出溶剤と接触することが含まれる。抽出
溶剤は、ＮＭＰ、フェノールまたはフルフラールの少なくとも一種である。好ま
しくはＮＭＰである。

【００１１】 抽出溶剤と原料基材との接触は、工業的によくあるいかなる典型的な技術をも
用いて行われる。例えば、バッチ接触または向流接触であり、好ましくは向流接
触である。

【００１２】 向流接触は、細長い処理域または塔（通常垂直である）において行われる。抽
出される炭化水素原料基材は、塔の一方の端部で導入され、一方、選択性の溶剤
はもう一方の端部で導入される。塔内での物質の分離を促進するために、あまり
密でない物質は塔底部付近で導入され、より密な物質は頂部付近で導入される。
このようにして、溶剤および炭化水素は、それぞれの密度に応じて導入端部とは
逆の端部に移動しながら、塔内を相互に向流して送られる。これらの移動により
、芳香族炭化水素は選択性の溶剤中に吸収される。

【００１３】 ＮＭＰが典型的な溶剤として用いられる場合には、ＮＭＰは、塔頂部付近で導
入され、一方炭化水素原料基材は、底部付近で導入される。この実施形態におい
ては、炭化水素原料基材は、０〜２００℃、好ましくは５０〜１５０℃、最も好
ましくは７５〜１２５℃の範囲の温度で塔に導入され、一方ＮＭＰは、０〜２０
０℃、好ましくは約５０℃〜１５０℃、最も好ましくは７５〜１２５℃の範囲の
温度で塔頂部に導入される。

【００１４】 ＮＭＰを用いる向流抽出では、典型的には、塔の頂部および底部の温度差が少
なくとも約１０℃、好ましくは少なくとも１５℃である条件下で行われる。

【００１５】 全体の塔の温度は、油が溶剤に完全混和する温度未満である。

【００１６】 抽出溶剤は、新規の原料基材を基準として、溶剤が５０〜５００ＬＶ％、好ま
しくは１００〜３００ＬＶ％、最も好ましくは溶剤が１００〜２５０ＬＶ％の範
囲の量で添加される。

【００１７】 所望の粘度指数範囲が得られる水分量は、溶剤を基準として、一般に０．５〜
１０ＬＶ％、好ましくは３〜７ＬＶ％、最も好ましくは４〜６ＬＶ％の範囲にあ
る。

【００１８】 抽出工程からのアルキル化単環芳香族リッチのラフィネートは、ストリッピン
グ域に導かれ、そこで溶剤がラフィネートからストリッピングされる。

【００１９】 ストリッピングされたラフィネートの屈折率（ＲＩ）および粘度指数（ＶＩ）
が測定され、これらの値は、一次近似として用いられて、脱ロウ水素仕上げラフ
ィネートがより容易にＶＩの目標範囲に入るように抽出条件が制御される。

【００２０】 ストリッピングされたラフィネートは、典型的には、溶剤抽出プロセス後に水
素仕上げされる。水素仕上げプロセスは、原料ストリームを、適切な水素仕上げ
条件下で、触媒的有効量の水素仕上げ触媒組成物および水素と接触させることに
より行なわれる。水素仕上げプロセスは、固定触媒床、流動触媒床または移動触
媒床を用いて行なわれる。固定触媒床が好ましい。水素仕上げにより、典型的に
は、硫黄および窒素の極性化合物が除去され、チオフェンなどの芳香族化合物が
いくらか飽和されることとなる。

【００２１】 水素仕上げプロセスにおいて、金属、硫黄および窒素を除去するのに用いられ
る触媒組成物には、担体および水素添加金属が含まれる。担体は、耐火性金属酸
化物（例えばアルミナ、シリカまたはシリカ−アルミナ）である。水素添加金属
には、周期表の第ＶＩＢ族又は第ＶＩＩＩ族から選択される少なくとも一種の金
属が含まれる。金属は、一般に酸化物または硫化物の形態で触媒組成物中に存在
する。特に適切な金属は、鉄、コバルト、ニッケル、タングステン、モリブデン
、クロム又はプラチナである。コバルト、ニッケル、モリブデン又はタングステ
ンが最も好ましい。特に好ましい触媒組成物は、ＣｏＯまたはＮｉＯ、およびＭ
ｏＯ_３によって助触されたＡｌ_２Ｏ_３である。

【００２２】 触媒組成物および原料ストリーム間においては、いかなる適切な反応時間も用
いられる。一般に、反応時間は、約０．１〜約１０時間の範囲である。好ましく
は、反応時間は約０．３〜約５時間の範囲である。これは、一般に、時間当たり
触媒ｃｃ当たりに油が約０．１０〜約１０ｃｃの範囲の液空間速度（ＬＨＳＶ）
を必要とする。好ましくは約０．２〜約３．０ｃｃ／ｃｃ／ｈｒである。

【００２３】 温度は、一般に約１５０℃〜約４５０℃の範囲、好ましくは約３００℃〜約３
５０℃の範囲にある。

【００２４】 いかなる適切な水素圧も、水素仕上げプロセスで用いられる。反応圧は、一般
に約大気圧〜約１０，０００ｐｓｉｇ（６８，９５０ｋＰａ）の範囲にある。好
ましくは、圧力は、約５００〜約３，０００ｐｓｉｇ（３５４８〜２０６５１ｋ
Ｐａ）の範囲にある。原料基材と接触するのに用いられる水素の量は、一般に原
料ストリームのバレル当たり約１００〜約１０，０００標準立方フィート（１７
．８〜１７８０ｍ^３／ｍ^３）の範囲にあり、より好ましくは、バレル当たり約３
００〜約１，０００標準立方フィート（５３．４〜１７８ｍ^３／ｍ^３）の範囲に
ある。

【００２５】 次いで、水素処理ラフィネートは溶剤脱ロウされる。溶剤脱ロウは、当業者に
周知であり、溶剤を用いてラフィネートを希釈し、冷却してワックス分子を結晶
化分離して達成される。典型的な溶剤には、プロパン、芳香族又はケトンの少な
くとも一種が含まれる。好ましいケトンには、メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトン又はそれらの混合物が含まれる。好ましい芳香族は、ベンゼン、ト
ルエン又はキシレンである。

【００２６】 脱ロウ水素仕上げラフィネートの粘度指数が約８６〜約９７の範囲にあるよう
な水分量に基づいて、抽出溶剤中の水分量を制御し、処理比および温度の抽出条
件を調節することによって、アルキル化単環芳香族が、エキストラクト相よりも
むしろラフィネート相中に濃縮されることが見出された。多環、すなわち２^＋環
芳香族は、エキストラクト相に濃縮される。溶剤中の任意の水分量において、処
理比および抽出温度を高めることにより、一般に、得られるラフィネートの粘度
指数が高められる。

【００２７】 したがって、本発明の方法により、第二の抽出を必要とすることなく、ラフィ
ネートに１環芳香族の濃度を最大化し、一方２^＋多環芳香族の濃度を最小化する
一段法が提供される。少なくとも約４０重量％の芳香族を含む原料基材から出発
する場合には、本発明の方法により、原料油と比較して、少なくとも約１．５重
量％、好ましくは少なくとも約２重量％、より好ましくは少なくとも約３重量％
多い単環芳香族を含む仕上げ油が提供される。

【００２８】 本発明は、以下の限定しない実施例を用いて、さらに説明される。

【００２９】実施例Ａ〜Ｇ これらの実施例は、８５〜９７粘度指数（ＶＩ）の範囲の脱ロウラフィネート
を調製する場合に、水含有量、処理比および温度の効果を説明することを意図す
るものである。原料は、７００〜１１００゜Ｆの範囲で沸騰する２５０Ｎの通常
の留出油カットであり、これはＮＭＰを用いて抽出された。ＮＭＰ抽出から得ら
れたラフィネートをストリッピングした。次いで、ラフィネートを、溶剤として
メチルイソブチルケトンおよびメチルイソブチルケトンの混合物を用いて溶剤脱
ロウした。続いて、得られた脱ロウラフィネートの粘度指数（ＶＩ）を測定した
。実施例Ａ〜Ｇは、実際の製油所抽出条件を模して設計されたパイロットプラン
ト運転である。結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】 実施例ＡおよびＤは、一定の水含有量および温度において、処理比を変化する
効果を説明する。処理比を２４６（実施例Ａ）から１３５（実施例Ｄ）に低減す
ることにより、結果として、ＶＩが９６から９１に低減し、１環芳香族が増加（
２０．９％から２２．４％）し、総芳香族が増加（２８．３％から３５．５％）
した。

【００３２】 実施例ＤおよびＥは、一定の水含有量およびほぼ一定の処理比において、温度
を変化する効果を説明する。温度を８０／９０から６０／７０に低下することに
より、結果として、ＶＩが９１から８５に低下し、望ましくない２環芳香族が９
．４から１２．２％に上昇した。

【００３３】 実施例ＢおよびＣは、一定の温度およびほぼ一定の処理比において、ＮＭＰの
水含有量を変化する効果を説明する。水を０．５ＬＶ％（実施例Ｂ）から２．０
ＬＶ％（実施例Ｃ）に増加することにより、全芳香族が２７．７から３２．２％
に増加し、望ましい１環芳香族が２０．７から２２．７％に上昇した。また、実
施例ＣおよびＧは、ほぼ一定の温度および処理比において、水を変化させること
を意図するものである。これらの二つの実施例を比較すると、全芳香族を増加す
るという同じ傾向が注目される。しかし、２環以上の芳香族は、１環芳香族がほ
ぼ一定であるにもかかわらず、合計が１１．１（実施例Ｃ）から１５．１％（実
施例Ｇ）となった。

【００３４】実施例Ｈ〜Ｉ この実施例は、運転条件下での原料、水分、処理比および抽出温度の効果を説
明することを意図するものである。実施例ＨおよびＩにおいては、原料は、カッ
トが若干より重質（４５０Ｎ）であることを除いて、前述の実施例の原料と同様
の中間重質留出油である。これらの実施例を抽出し、ラフィネートは上記のよう
に測定された。結果を表２に要約する。

【００３５】

【表２】

【００３６】 表２の結果は、ＮＭＰ中の水分量および処理比を調節して、９０ＶＩ（実施例
Ｊ）を有する生成物を目標とすることにより、単環芳香族の量が、２１．８から
２７．４に上昇することを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｇ 67/14 Ｃ１０Ｇ 67/14 73/10 73/10 73/12 73/12 Ｃ１０Ｍ 101/02 Ｃ１０Ｍ 101/02 177/00 177/00 // Ｃ１０Ｎ 70:00 Ｃ１０Ｎ 70:00 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＵ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＨＲ，Ｈ Ｕ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＣ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ (72)発明者 ジニコーラ，アン，エム． アメリカ合衆国，テキサス州 77098，ヒ ューストン，バファロー スピードウエイ 3121，アパートメント ＃8111 Ｆターム(参考） 4H029 CA00 DA00 DA05 DA09 DA13 4H104 DA03A JA01

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも約４０重量％の芳香族を含む潤滑油原料基材にお
   いて、アルキル化単環芳香族炭化水素を溶剤抽出により選択的に抽出する方法で
   あって、該抽出方法は、 （ａ）原料基材を、溶剤抽出条件下に溶剤と接触させ、該溶剤は、Ｎ−メチル−
   ２−ピロリドン、フルフラール又はフェノールの少なくとも一種および少量の水
   を含み、その際溶剤抽出条件には、溶剤中の水分量、溶剤処理比および温度を含
   む工程と、 （ｂ）抽出された原料基材を、パラフィン系炭化水素およびアルキル化単環芳香
   族炭化水素リッチのラフィネート、ならびに２^＋多環芳香族炭化水素を含む芳香
   族炭化水素リッチのエキストラクトに分離する工程と、 （ｃ）溶剤をラフィネートから除去して、ストリッピングされたラフィネートを
   製造する工程と、 （ｄ）ストリッピングされたラフィネートを、１５０〜４５０℃の温度、大気圧
   〜１０，０００ｐｓｉｇの水素圧、および０．１〜１０の液空間速度を含む水素
   仕上げ条件下で水素仕上げする工程と、 （ｅ）水素仕上げされたラフィネートを、溶剤脱ロウ条件下で溶剤脱ロウして、
   脱ロウされた水素仕上げラフィネートを製造する工程と、 （ｆ）脱ロウ水素仕上げラフィネートの粘度指数を測定し、所望により工程（ａ
   ）における溶剤中の水分量、溶剤処理比および温度の少なくとも一つを調節して
   、約８６〜約９７の粘度指数を有する脱ロウ水素仕上げラフィネートを製造する
   工程と を含むことを特徴とする、アルキル化単環芳香族炭化水素の選択的抽出方法。
2. 【請求項２】 前記溶剤は、Ｎ−メチル−２−ピロリドンであることを特徴
   とする請求項１に記載の選択的抽出方法。
3. 【請求項３】 前記粘度指数は、約８８〜約９２であることを特徴とする請
   求項２に記載の選択的抽出方法。
4. 【請求項４】 前記水素仕上げは、少なくとも一種の第ＶＩＢ族または第Ｖ
   ＩＩＩ族金属を含む触媒を用いることを特徴とする請求項１に記載の選択的抽出
   方法。
5. 【請求項５】 前記触媒は、コバルト、ニッケル、モリブデン又はタングス
   テンの少なくとも一種から選択されることを特徴とする請求項４に記載の選択的
   抽出方法。
6. 【請求項６】 前記水素仕上げは、０．１〜１０ＬＨＳＶ、１５０〜４５０
   ℃の温度および大気圧〜１０，０００ｐｓｉｇの水素圧の反応条件を用いること
   を特徴とする請求項４に記載の選択的抽出方法。
7. 【請求項７】 前記水分量は、約０．５〜１０ＬＶ％であることを特徴とす
   る請求項１に記載の選択的抽出方法。
8. 【請求項８】 前記水分量は、約３〜７ＬＶ％であることを特徴とする請求
   項７に記載の選択的抽出方法。
9. 【請求項９】 前記原料基材は、少なくとも約５０重量％の芳香族を含むこ
   とを特徴とする請求項１に記載の選択的抽出方法。
10. 【請求項１０】 前記アルキル化単環芳香族は、少なくとも一種の長鎖アル
    キル基を含むことを特徴とする請求項１に記載の選択的抽出方法。
11. 【請求項１１】 前記溶剤処理比は、原料基材の量を基準として、５０〜５
    ００ＬＶ％であることを特徴とする請求項１に記載の選択的抽出方法。
12. 【請求項１２】 前記脱ロウ水素仕上げラフィネートは、原料基材中に含ま
    れるより、少なくとも約１．５重量％多いアルキル化単環芳香族炭化水素を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の選択的抽出方法。