JP2004515635A

JP2004515635A - 段間ストリッピングが統合された水素処理方法

Info

Publication number: JP2004515635A
Application number: JP2002549804A
Authority: JP
Inventors: ラベラ，アルベルト
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Research and Engineering Co
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2004-05-27
Also published as: US6635170B2; WO2002048285A1; EP1352039A1; KR100830732B1; AU3058002A; AU2002230580B2; EP1352039A4; CA2430238A1; KR20040020868A; US20020074261A1

Abstract

本発明は、ストリッピング域（２０）および（４０）を、水素処理域（１２）および（３２）の間、並びに最終水素処理域の後に有する二段水素処理方法に関する。ストリッピングは、水素処理域の間または水素処理域の後に、高い圧力および温度で分離なしに行われる。最終ストリッピング域（４０）からの高温ガス状流出物（４４）は、第一のストリッピング域（２０）にリサイクルされる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、段間ストリッピングを伴う二段水素処理方法に関する。より詳しくは、段間ストリッピングは、高温のガス状流出物をストリッピング段からリサイクルして、高い圧力および温度で行われる。
【０００２】
発明の背景
窒素や硫黄などの汚染物質を炭化水素原料から除去するための通常の方法は、水素化工程を用いて窒素や硫黄の汚染物質を硫化水素やアンモニアに転換し、続いてストリッピングしてガス状流出物を液体から分離することである。ストリッピングは、典型的には低温・低圧で行われる。水素化工程はしばしば、硫黄や窒素の汚染物質の存在に敏感な触媒を含む更なる水素化工程に続く。
【０００３】
ストリッピングは通常、減圧および冷却と、それに続く、次の水素処理工程に向けて原料を再加圧および再加熱するためのポンピングおよび加熱を含むため、ストリッピング工程は、かなりの投資および運転費用を必要とする。
【０００４】
ストリッピングに伴う投資および運転費用を最少化する段間ストリッピング方法を有することが望ましい。
【０００５】
発明の概要
本発明は、ストリッピングに伴う投資および運転費用を低減する段間ストリッピング方法に関する。従って、二つの水素処理域間における連続的段間ストリッピング方法であって、
（ａ）炭化水素原料を第一の水素処理域に送り、前記原料を第一の水素処理条件下で水素処理して、第一の水素処理生成物を形成する工程であって、前記第一の水素処理域は、第一の水素処理の温度および圧力を有する工程；
（ｂ）前記第一の水素処理生成物を第一のストリッピング域に送る工程；
（ｃ）前記第一の水素処理生成物をストリッピングして、第一のガス状および液体流出物を形成する工程；
（ｄ）前記第一のストリッピング域からの前記液体流出物を第二の水素処理域に送り、前記液体流出物を第二の水素処理条件下で水素処理して、第二の水素処理生成物を形成する工程であって、前記第二の水素処理域は、第二の水素処理の温度および圧力を有する工程；
（ｅ）前記第二の水素処理生成物を第二のストリッピング域に送る工程；
（ｆ）前記第二の水素処理生成物をストリッピングして、第二のガス状および液体流出物を形成する工程；および
（ｇ）前記第二のガス状流出物の少なくとも一部を前記第一のストリッピング域に送り、前記第二のガス状流出物を前記第一の液体流出物と接触させる工程
を含むことを特徴とする連続的段間ストリッピング方法が提供される。
【０００６】
他の実施形態は、二つの水素処理域間における連続的段間ストリッピング方法であって、
（ａ）炭化水素原料を第一の水素処理域に送り、前記原料を第一の水素処理条件下で水素処理して、第一の水素処理生成物を形成する工程であって、前記第一の水素処理域は、第一の水素処理の温度および圧力を有する工程；
（ｂ）前記第一の水素処理生成物を第一のストリッピング域に送る工程であって、前記第一のストリッピング域は、フラッシュセパレーターおよび圧力ストリッパーを含む工程；
（ｃ）前記第一の水素処理生成物をフラッシングして、第一のガス状および液体流出物を形成する工程；
（ｄ）前記フラッシュセパレーターからの前記第一の液体流出物を圧力ストリッパーに送り、前記液体流出物をストリッピングして、第二のガス状および液体流出物を形成する工程；
（ｅ）前記第一のストリッピング域からの前記第二の液体流出物を第二の水素処理域に送り、前記液体流出物を第二の水素処理条件下で水素処理して、第二の水素処理生成物を形成する工程であって、前記第二の水素処理域は、第二の水素処理の温度および圧力を有する工程；
（ｆ）前記第二の水素処理生成物を第二のストリッピング域に送る工程；
（ｇ）前記第二の水素処理生成物をストリッピングして、第三のガス状および液体流出物を形成する工程；および
（ｈ）前記第三のガス状流出物の少なくとも一部を前記第一のストリッピング域に送り、前記第三のガス状流出物を前記第二の液体流出物と接触させる工程
を含むことを特徴とする連続段間ストリッピング方法に関する。
【０００７】
本方法は、窒素および硫黄含有汚染物質を、分離、即ち低圧ストリッピング（減圧、ストリッピングおよび再加圧を含む）、およびその運転に付随する費用を必要とすることなく、多数域水素処理方式から除去する方法を示す。
【０００８】
発明の詳細な説明
水素処理の原料には、全および抜頭原油、並びにこれらの留分が含まれる。その例には、常圧軽油、減圧軽油およびコーカーガスオイルなどの留出油、水素化分解油、ラフィネート、エキストラクト、水素化油、常圧および減圧残油、脱歴油、脱ロウ油、スラックワックス、フィッシャー−トロプシュワックス並びにこれらの混合物が含まれる。
【０００９】
本明細書において水素処理は、原料を水素の存在下で処理することを含む種々の方法を表すのに用いられ、これには沸点範囲の低減、汚染物質の除去、粘度の低減、粘度指数（ＶＩ）の増加、流動点の低減および芳香族の飽和の少なくとも一種を含む方法が含まれる。典型的な水素処理方式の例には、水素化、水素化分解、水素仕上げ、水素化脱ロウ、水素精製、水素異性化およびラフィネート水素転化が含まれる。これらの水素処理方式は周知であり、「ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＲｅｆｉｎｉｎｇ」（ＪａｍｅｓＨ．ＧａｒｙおよびＧｌｅｎｎＥ．Ｈａｎｄｗｅｒｋ、第３版、ＭａｒｃｅｌＤｅｋｋｅｒ、ＮＥＷＹｏｒｋ）などの標準的な参考文献に開示される。
【００１０】
水素化の第一の目的は、典型的には、原料の硫黄、窒素および芳香族の含有量を低減することであり、本来原料の沸点転化には関係しない。触媒には通常、第ＶＩＡ族および第ＶＩＩＩ族金属の少なくとも一種が、アルミナまたはシリカなどの酸性度のより低い担体上に担持されて含まれる。その例にはＮｉ／Ｍｏ、Ｃｏ／ＭｏおよびＮｉ／Ｗ触媒が含まれる。水素化条件には、典型的には、３１５〜４２５℃の温度、３００〜３０００ｐｓｉｇの圧力、０．２〜１０ｈ^−１の液空間速度（ＬＨＳＶ）および５００〜１００００ｓｃｆ／ｂｂｌの水素化処理比が含まれる。
【００１１】
水素化分解には、原料の沸点範囲を少なくともいくらか転化して、より低沸点の生成物を得ることが含まれる。水素化分解触媒は一般に、水素化触媒より酸性であり、これには、第ＶＩＡ族および第ＶＩＩＩ族金属が、アルミナなどの担体（特にフッ素化アルミナ、シリカ−アルミナおよびゼオライト）に担持されて含まれる。その例には、シリカ−アルミナに担持された第ＶＩＡ族および／または第ＶＩＩＩ族金属（例えばＮｉ／Ｍｏ）、ゼオライトに担持された第ＶＩＡ族および／または第ＶＩＩＩ族金属（例えばＸまたはＹなどのゼオライトに担持されたＮｉ／Ｍｏ、ゼオライトに担持されたＰｄおよびゼオライトに担持されたＮｉ／Ｗ）が含まれる。水素化分解条件には、２６０〜４８０℃の温度、８００〜３０００ｐｓｉｇの圧力、０．１〜１０ｈ^−１のＬＨＳＶおよび１０００〜１００００ｓｃｆ／ｂｂｌの処理ガス比が含まれる。
【００１２】
水素仕上げは通常、日光安定性、色相、ヘイズ、ヘテロ原子の除去、芳香族およびオレフィンの飽和などの生成物品質の問題と関係がある。触媒は、水素化に用いられるものであってもよく、これには、例えば、Ｎｉ／Ｍｏ、Ｎｉ／Ｗ、或いはＰｄおよび／またはＰｔが、アルミナなどの担体上に担持されて含まれるものである。水素仕上げ条件には、２００〜３５０℃の温度、１００〜３０００ｐｓｉｇの圧力、０．１〜５ｈ^−１のＬＨＳＶおよび１００〜５０００ｓｃｆ／ｂｂｌの処理ガス比が含まれる。
【００１３】
水素化脱ロウは、長鎖のパラフィン性分子を原料から除去することに関する。水素化脱ロウは、これらの長鎖分子の選択的な水素化分解または水素異性化により達成することができる。水素化脱ロウ触媒は、適切には、結晶質アルミノシリケート（ゼオライト）またはシリコ−アルミノホスフェート（ＳＡＰＯ）などのモレキュラーシーブ、好ましくはＺＳＭ−５、ＺＳＭ−２２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−３５、ＺＳＭ−４８、ＳＡＰＯ−１１、ＳＡＰＯ−４１などの１０員環シーブである。これらの触媒はまた、金属水素添加成分、好ましくは第ＶＩＩＩ族金属（特に第ＶＩＩＩ族貴金属）を含んでいてもよい。水素化脱ロウ条件には、２８０〜３８０℃の温度、３００〜３０００ｐｓｉｇの圧力、０．１〜５．０ｈ^−１のＬＨＳＶおよび５００〜５０００ｓｃｆ／ｂｂｌの処理ガス比が含まれる。
【００１４】
水素処理は、入口の温度および圧力、並びに出口の温度および圧力を有する少なくとも一つの反応器を含み、一般に、水素化／水素化分解、水素化／水素化脱ロウ、水素化／水素異性化、水素化分解／水素化脱ロウ、水素化分解／水素仕上げ、水素化脱ロウ／水素仕上げなどのシーケンスを含む複数の域（または段）において行われる。典型的な水素処理の形態には、少なくとも二つの反応器が逐次段を形成する、水素化およびこれに続く水素化分解、水素化または水素化分解およびこれに続く水素仕上げまたは水素化脱ロウ、並びに２段水素化分解または水素化が含まれる。これらの水素処理方式には、典型的には、汚染物質を除去するための減圧、並びに生成物および／または中間生成物の分離を含む分離工程が含まれる。各水素処理域は、単一の反応器を用いてもよく、複数の反応器を用いてもよい。
【００１５】
当技術分野における通常の実施は、水素処理工程の間で分離（即ち減圧）することである。これらの分離の理由は、第一の水素処理工程（または域）からの流出物を、第二の水素処理工程に送る前にストリッピングするためである。段間ストリッピング域は、第一の水素処理工程で生成されたガス状汚染物質（Ｈ_２ＳおよびＮＨ_３など）を除去するのに用いられるが、軽質（低沸点）生成物を流出物からストリッピングするのにも用いてよい。このようなガス状汚染物質は、第二の水素処理工程または域の触媒性能に悪影響を及ぼす恐れがある。しかし通常、ストリッピングされた流出物を第二の水素処理工程に送る前に、流出物を再加圧および再加熱することが必要である。
【００１６】
本方法には、第一の水素処理域とこれに続く第一の分離域、第二の水素処理域および第二の分離域が含まれる。当技術分野における通常の実施とは異なり、本発明においては、第一および第二の分離域は、先行する水素処理域の圧力で運転される。第一および第二の水素処理域の間、およびこれに続く第二の水素処理域および第二の分離域の間には分離、即ち減圧は全くない。更に、第二の高圧分離域からストリッピングされたガスは、第一の分離域にリサイクルされるか、または第一の水素処理域への新鮮原料にリサイクルされる。異なる水素処理域は、典型的には異なる温度で運転される。従って、水素処理域の間、または水素処理域と分離域の間に少なくとも一つの熱交換器を含むことが好ましい。
【００１７】
高圧セパレーターは公知である。それらは、フラッシュドラム、圧力ストリッパー（高温で液体およびガスを分離するための圧力セパレーターを含む）またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。これらの装置は高温（先行する水素処理域の温度など）で運転するように設計される。高圧ストリッパーは、ストリッピングガスに関して並流および向流のいずれの方式で運転してもよい。
【００１８】
好ましい実施形態においては、第一の水素処理域は、次の水素処理域または段の効率を低減する恐れのある汚染物質を生成する。これらのシーケンスの例には、水素化およびこれに続く水素化分解、水素化およびこれに続く水素化脱ロウ、水素化分解およびこれに続く水素化脱ロウ、水素化およびこれに続く水素仕上げ並びにラフィネート水素転化およびこれに続く水素化脱ロウが含まれる。第一の水素処理域において生成される典型的な汚染物質には、水、アンモニアおよび硫化水素が含まれる。
【００１９】
本方法を、図１に示される代表的な方法を参照して更に説明する。新鮮原料ライン８および水素ライン６は、ライン１０を通して第一の水素処理域１２に供給される。これは水素化分解装置であり、水素化分解条件下で運転されて、水素化分解油、硫化水素、アンモニアおよび軽質炭化水素ガスが製造される。水素化分解装置からの生成物は、ライン１４および熱交換器１６を通って第一の分離域２０に送られる。これは高圧セパレータードラムを含むフラッシュセパレーターである。
【００２０】
水素化分解油を含む液体生成物は、ライン４４を通ってセパレーター２０に送られるガス流出物を用いてストリッピングされる。軽質炭化水素、硫化水素およびアンモニアは、水素化分解油から分離され、ライン２２を通って更なる処理に送られる。ストリッピングされた水素化分解油は、ライン２４、熱交換器２６および３０、並びにポンプ２８を通って、第二の水素処理域３２に送られる。これは水素化脱ロウ装置であって、水素化脱ロウ条件下で運転される。水素処理域２０および３２の間には分離（減圧）は全くない。圧力のバランスをとるため、第二の水素処理域を、第一の水素処理域より高い圧力で運転することが好ましい。
【００２１】
水素化脱ロウ装置により、選択的水素化分解、異性化またはこれらのある種の組み合わせが行われ、ワックス質パラフィンが水素化分解油から除去される。所望により、新鮮水素がライン３４を通って域３２に添加される。脱ロウ生成物およびあらゆるガスは、ライン３６を通って除去され、熱交換器３８を通って分離域４０に送られる。域３２および４２の間には分離が全くない。分離域４０を含むセパレーターにより、液体生成物がガスから分離される。液体生成物（脱ロウ生成物）はライン４２を通って送られ、更に処理される。セパレーター４０からのガス状生成物は、ライン４４を通って分離域２０に送られ、そこでセパレーター２０の液体に対するストリッピングガスとして用いられる。また、セパレーター４０からのガス状生成物のいくらかを、ライン４８を通じて水素処理域１２への原料に送ってもよい。ガス状生成物流の相対的な量は、バルブ４６および５０によって制御することができる。
【００２２】
図１に示される方法においては、硫化水素およびアンモニアの大部分は、第一の水素処理域からの流出物中のこれらのガスの分圧によって示される平衡濃度のそれらを除いて、分離域２０で除去される。硫化水素またはアンモニアを（たとえあるとしても）ごくわずかしか含まないセパレーター４０からのガス状生成物を用いて処理することによって、平衡濃度のこれらのガスは更に減少される。従って、水素処理域３２に入る液体生成物には、硫化水素またはアンモニアが殆ど含まれない。このことは、域３２で用いられる触媒がこれらの汚染物質に敏感である場合には重要なこととなりうる。平衡は、第一の水素処理域からの液体生成物中のいかなる残留硫化水素およびアンモニアをも脱離する方向に移行される。第二の水素処理域に対してより大きな触媒保護がもたらされるばかりでなく、反応速度がより高まることもある。水素処理域間、または水素処理域の後で減圧しないことによって、ガスストリームを減圧また再加圧する必要性が回避されるので、費用がかなり削減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
分離のない水素処理方式を示す概略図である。

Claims

二つの水素処理域間における連続的段間ストリッピング方法であって、
（ａ）炭化水素原料を第一の水素処理域に送り、前記原料を第一の水素処理条件下で水素処理して、第一の水素処理生成物を形成する工程であって、前記第一の水素処理域は、第一の水素処理の温度および圧力を有する工程；
（ｂ）前記第一の水素処理生成物を第一のストリッピング域に送る工程；
（ｃ）前記第一の水素処理生成物をストリッピングして、第一のガス状および液体流出物を形成する工程；
（ｄ）前記第一のストリッピング域からの前記液体流出物を第二の水素処理域に送り、前記液体流出物を第二の水素処理条件下で水素処理して、第二の水素処理生成物を形成する工程であって、前記第二の水素処理域は、第二の水素処理の温度および圧力を有する工程；
（ｅ）前記第二の水素処理生成物を第二のストリッピング域に送る工程；
（ｆ）前記第二の水素処理生成物をストリッピングして、第二のガス状および液体流出物を形成する工程；および
（ｇ）前記第二のガス状流出物の少なくとも一部を前記第一のストリッピング域に送り、前記第二のガス状流出物を前記第一の液体流出物と接触させる工程
を含むことを特徴とする連続的段間ストリッピング方法。
二つの水素処理域間における連続的段間ストリッピング方法であって、
（ａ）炭化水素原料を第一の水素処理域に送り、前記原料を第一の水素処理条件下で水素処理して、第一の水素処理生成物を形成する工程であって、前記第一の水素処理域は、第一の水素処理の温度および圧力を有する工程；
（ｂ）前記第一の水素処理生成物を第一のストリッピング域に送る工程であって、前記第一のストリッピング域は、フラッシュセパレーターおよび圧力ストリッパーを含む工程；
（ｃ）前記第一の水素処理生成物をフラッシングして、第一のガス状および液体流出物を形成する工程；
（ｄ）前記フラッシュセパレーターからの前記第一の液体流出物を圧力ストリッパーに送り、前記液体流出物をストリッピングして、第二のガス状および液体流出物を形成する工程；
（ｅ）前記第一のストリッピング域からの前記第二の液体流出物を第二の水素処理域に送り、前記液体流出物を第二の水素処理条件下で水素処理して、第二の水素処理生成物を形成する工程であって、前記第二の水素処理域は、第二の水素処理の温度および圧力を有する工程；
（ｆ）前記第二の水素処理生成物を第二のストリッピング域に送る工程；
（ｇ）前記第二の水素処理生成物をストリッピングして、第三のガス状および液体流出物を形成する工程；および
（ｈ）前記第三のガス状流出物の少なくとも一部を前記第一のストリッピング域に送り、前記第三のガス状流出物を前記第二の液体流出物と接触させる工程
を含むことを特徴とする連続段間ストリッピング方法。
前記第二のガス状流出物の一部は、前記第一のストリッピング域に送られ、第二の部分は、前記第一の水素処理域に送られることを特徴とする請求項１に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第三のガス状流出物の一部は、前記第一のストリッピング域の前記圧力ストリッパーに送られ、第二の部分は、前記第一の水素処理域に送られることを特徴とする請求項２に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第三のガス状流出物の一部は、熱交換器を通って前記第一の水素処理域に送られることを特徴とする請求項４に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第一および第二の水素処理域に続いて、少なくとも一つの熱交換器があることを特徴とする請求項１に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第一および第二の水素処理域に続いて、少なくとも一つの熱交換器があることを特徴とする請求項２に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第一のストリッピング域は、フラッシュセパレーターおよび圧力ストリッパーを含むことを特徴とする請求項１に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第一の水素処理域は水素化を含み、前記第二の水素処理域は接触脱ロウを含むことを特徴とする請求項１に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第一の水素処理域は水素化を含み、前記第二の水素処理域は接触脱ロウを含むことを特徴とする請求項２に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第一の水素処理域は水素化分解を含み、前記第二の水素処理は接触脱ロウを含むことを特徴とする請求項１に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第一の水素処理域は水素化分解を含み、前記第二の水素処理は接触脱ロウを含むことを特徴とする請求項２に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第一の水素処理域は水素化を含み、前記第二の水素処理は水素化分解を含むことを特徴とする請求項１に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第一の水素処理域は水素化を含み、前記第二の水素処理は水素化分解を含むことを特徴とする請求項２に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第一の水素処理域は水素化または水素化分解を含み、前記第二の水素処理は水素仕上げを含むことを特徴とする請求項１に記載の連続段間ストリッピング方法。
前記第一の水素処理域は水素化または水素化分解を含み、前記第二の水素処理は水素仕上げを含むことを特徴とする請求項２に記載の連続段間ストリッピング方法。