JP2006510757A - 石油残渣の高温短時間蒸留方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、残渣油の高温短時間蒸留方法に係り、その方法は、混合器（１）から生成したガス及び／又は油蒸気混合物から、単純な技術で少量の残渣部を回収することを特徴とする。前記少量の残渣部は、大量の望ましくない汚染的な触媒物質（ＣＣＲ，Ｎｉ，Ｖ，アスファルト）を含む。この目的のため、混合器（１）から生成したガス及び／又は油蒸気混合物は、カラム（１７）中で４５０℃でガス又は水蒸気によって希釈することにより、高濃度の汚染物質を含み初期沸点が４５０℃以上である高沸点留分を濃縮し、抽出する。前記方法は、カラム（１７）中で生成した非濃縮油を分留カラム（１９）に導入し、そこで、前記油が低濃度の汚染物質とベンジン／ガス油留分を含む分圧を低下されたガス油留分を生成するために分解することにも用いることができる。

Description

本発明は、原油、天然の瀝青又はオイルサンドの処理から生じる石油残渣の高温短時間蒸留方法であって、
石油残渣を熱伝導媒体としての粒状のホットコークスと混合器中で混合することにより、石油蒸気、ガス、コークスに変換し、ガス及び蒸気は、粒状のコークスから実質的に分離されて混合器から排出されて冷却され、ガスばかりでなく濃縮状態の生成油が生成し、一方、混合器から排出されたコークスは再び加熱され、熱伝導媒体として混合器に戻されることを特徴とする石油残渣の高温短時間蒸留方法に関する。

このタイプの方法は、DE−C−１９７２４０７４及びDE−A−１９９５９５８７に記載されている。これらの方法は、使用された残渣油が非常に低い濃度であるのに対して、生成油が重金属（ニッケル、バナジウム）、コンラドソン炭素残渣（ＣＣＲ）、アスファルトのような汚染物質を含むことを特徴とする。この方法は、沸点が360℃以上の生成油の留分を流動触媒クラッカー（ＦＣＣ）中で引き続き触媒によリ変換し、ベンジン及びガス油に変換する点で非常に優れている。しかし、これらの重生成油分の触媒変換を水素化クラッカー中で行なう場合、高分解能が要求されるので、触媒の汚染物質の含有物を、さらに減少しなければならない。

経験によると、残留汚染物質は生成油の最も高い沸点の留分中に濃縮される。従って、汚染物質の減少は、主に引き続いて行なう３６０℃以上での生成油の真空蒸留により達成される。その蒸留により真空残渣（ＶＲ）を含む汚染物質とほとんど汚染されていない真空ガスオイル（ＶＧＯ）が得られる。この方法の不利な点は、真空蒸留が高い技術力を要し、５００℃から５６０℃の範囲のＶＧＯとＶＲの沸点が重なる範囲の温度以下でないと行なうことができないことである。このため、ＦＣＣ装置中でのみ変換されることができ、水素化クラッカー中では変換されることができないＶＲを含む大量の汚染物質が生成されることになる。
DE−C−１９７２４０７４ DE−A−１９９５９５８７

この現状の技術から、本発明の目的は、残渣油の高温短時間の蒸留方法を改良することにより、できる限り少量であり、望ましくない触媒汚染物質が主に濃縮された残渣留分を、技術的に単純な方法で生成油から得ることである。

本発明の目的は混合器からの生成油蒸気の残渣留分を含む高濃度汚染物質を水蒸気又はガスと混合することにより分圧を減少させ、その後カラム中で４５０℃以下で濃縮し、他の生成油と分けて抽出する。その後、カラムからの非濃縮生成油蒸気は、分留カラムに導入することができ、その中で少量の汚染物質を含む残りの生成油がＶＧＯとベンジン／ガス油留分に分解される（例えば、ガソリン／ガス油留分）。

本発明は、全ての生成油が混合器の出口では蒸気状態であり、分留濃縮により、所望の留分に分解されることができることを利用したものである。ＶＲを含む高濃度の汚染物質の割合を減少させるため、ＶＧＯとＶＲの沸騰範囲が重なるように、十分高く、４５０℃から６５０℃の範囲に固定しなければならない。そうして分離されたＶＲ留分は、生成油蒸気になお含まれている６０％以上のコンラドソン炭素残渣（ＣＣＲ）と、７０％以上の重金属ニッケル（Ｎｉ）とバナジウム（Ｖ）と、８０％以上のアスファルトを含む。

濃縮された油留分は、４５０℃以上ですぐに分解し、またはコークスになるので、分離される油留分の分圧は水蒸気又はガスをカラムに導入することで低下され、そうすると最初は４５０℃以上の沸点を有する重濃縮物が４５０℃以下で濃縮される。低濃度の汚染物質を含むＶＧＯの濃縮物（最初の沸点が約３６０℃で、最終的な沸点が４５０℃から６５０℃である）及びベンジン／ガス油留分（Ｃ_５の沸点から約３６０℃以下の範囲の沸点）が、第２濃縮段階において相応の低い温度で行なわれることができる。こうして得られた低濃度の汚染物質を含むＶＧＯは、触媒により水素化クラッカー中でベンジンとガス油に分解され、前記重濃縮物は、混合器に戻されるか、例えば重燃料油といった他の用途に用いられる。

本発明方法の可能な実施態様を、図を用いて説明する。
図１は、本発明方法のフローチャートである。

図１において、５００℃から７００℃の温度である熱伝導媒体コークスは、収納ビン（２）からパイプ（３）を通して混合器（１）に導入される。同時に１００℃から４００℃の温度である残渣油がパイプ（４）を通して混合器（１）に導入される。混合の間、混合物の変換温度は４５０℃から６００℃に達する。混合器（１）中の熱伝導媒体コークスは、通常０．１から４ｍｍの粒径を有し、混合器中で生じたガスと油蒸気からコークスのさらなる分離が、混合器の出口で行なわれる。

混合器（１）は、少なくとも２つの互いにかみあうスクリューからなり、そのスクリューは同じ方向に動く。前記スクリューは、フィードスクリューのタイプであって、輪状の運送パドルを有する。

熱く、実質的に油のない粒状のコークスが、４５０℃から６００℃の間の温度で、混合器（１）から混合器の出口から、通路（７）を降下して排出され、脱気後のビン（８）に入り、その低層部に抽出ガス（strip gas）（９）を導入することができる。残渣ガスと蒸気は脱気後ビン（８）から通路（７）を通して上方へと抜けることができる。

過剰なコークスはパイプ（２ａ）を通して引き抜かれる、前記コークスの一部は、パイプ（１２ａ）を通しても引き抜かれることができる。パイプ（１２）からのコークスは、パイプ（５）からの燃焼空気とパイプ（６）からの燃料が供給される空気輸送装置（１０）を流れ、収納ビン（２）の中に入る。

空気輸送装置（１０）による、上方への輸送の間に、コークス及び／又は導入された燃料の一部が同時に燃やされる。空気輸送装置（１０）で熱せられたコークスは、収納ビン（２）に到達し、そこから排出ガスがパイプ（１１）を通して排出される。収納ビン（２）中のコークスの温度は、５００℃から７００℃である。

混合器（１）のガス及び蒸気生成物は、パイプ（１３）を経由してサイクロン（１４）に導かれる。ここで、細かいコークス粒子の分離が行なわれ、そのコークス粒子は、パイプ（１５）を通して脱気後ビン（８）に入る。

サイクロン（１４）からのガス及び蒸気生成物は、パイプ（１６）を通過して、カラム（１７）に入り、そこで急冷され、４５０℃から６００℃の温度から３５０℃から４５０℃の温度に冷却される。

容器（２３）からの戻されるC₄生成ガス又は水蒸気は、パイプ（２４a）を経由してカラム（１７）の上部に入る。このことにより、生成油蒸気の分圧が減少し、ほとんどすべての汚染物質が濃縮されており、初期沸点が４５０℃から６５０℃の重油留分を、３５０−４５０℃で濃縮される。

こうして、濃縮油の分解、コークス化が避けられる。カラムは好ましくは、下流の多重ベンチューリ洗浄器を備えた急冷機であり、その中で、混合器（１）から生じたガス及び蒸気が平行な流れ中で非常に効率的に冷却され、残留粉コークスは、その濃縮物とともに洗い出される。この目的には、他の装置も用いることができる。

高濃度の汚染物質を有する重油の割合を減少させるために、ＶＧＯとＶＲの沸点の重複範囲をできる限り高く、４５０℃から６５０℃となるよう設定する。このことは、ガスと水蒸気をパイプ（２４ａ）を経由してカラム（１７）の頂上部に導入し、パイプ（２７a）からの冷却した重油濃縮物による冷却によって、ガスと水蒸気を冷やすことにより達せられる。

３５０℃から４５０℃の温度である重油濃縮物は、カラム（１７）底部からパイプ（２７）を経由して抽出され、熱交換器（２５）中で、所望の温度に冷却され、一部は冷却／洗浄媒体としてカラム（１７）の頂上に戻される。重油濃縮物のその他の部分は、パイプ（２７ｂ）を経由して抽出される。パイプ（２７ｂ）からの重油濃縮物は、その後混合器（１）に戻されるか、例えば重燃油といった異なった用いられ方をする。

非濃縮ガス／油蒸気混合物は、カラム（１７）の低層部からパイプ（１８）を通して抽出される。本発明の別の態様によると、その混合物は、分留カラム（１９）に導入される。そこで、残留生成油は、汚染物質を低濃度で含むＶＧＯと汚染物質を含まないベンジン／ガス油留分に分離される。ＶＧＯは、最終的な沸点が、４５０−６５０℃であり、分留カラム（１９）の底部からパイプ（２１）を経由して抽出される。

こうして得られたＶＧＯは、その後図示しない水素化クラッカーで、触媒的にベンジンとガス油に分解される。分留カラム（１９）の頂部から得られるその他のガス／油蒸気混合物は、パイプ（２０）を経由してコンデンサー（２２）中で冷却され、容器（２３）中で、例えばC_５の沸点から３６０℃の沸点範囲を有するベンジン／ガス油留分とC_４ガスに分離される。ベンジン／ガス油留分は、パイプ（２６）を通して抽出され、一部はパイプ（２６ｂ）を通して分留カラム（１９）の頂部に戻される。残りのベンジン／ガス油混合物は、パイプ（２６ａ）を通して生成物として抜かれる。

濃縮されていないC_４ガスは、パイプ（２４）を経由して容器（２３）の上方から抜かれ、一部はパイプ（２４ａ）を通してカラム（１７）に戻され、一部はパイプ（２４ｂ）を通して生成物として抽出される。

３００℃の１００ｔ／ｈの残渣油をパイプ（４）を経由して、混合器（１）中に導入する。５５０℃の７５ｔ／ｈのガス／油蒸気混合物を、清浄のため、混合器（１）からパイプ（１３）を通してサイクロン（１４）に導入する。残りの２５ｔ／ｈコークスは、熱伝導媒体コークスとともに、パイプ（７）を通じて脱気後ビン（８）に導入される。

ガス／油蒸気混合物はサイクロン（１４）からパイプ（１６）を経由してカラム（１７）に入り、そこでガスにより薄められ、５５０℃から４２５℃に冷却される。この目的のため、カラム（１７）は、パイプ（２４ａ）からの４３ｔ／ｈ Ｃ_４ガス及びパイプ（２７ａ）からの３８０℃の５５ｔ／ｈの冷却された重油濃縮物が供給される。

初期沸点が６００℃である６５ｔ／ｈの重油濃縮物は、カラム（１７）の底部からパイプ（２７）を経由して抽出され、熱交換器（２５）中で４２５℃から３８０℃に冷却される。その後、５５ｔ／ｈの冷却された重油濃縮物は、パイプ（２７ａ）を経由してカラム（１７）の頂部に戻され、１０ｔ／ｈがパイプ（２７ｂ）を通して生成物として抽出される。

１０８ｔ／ｈ非濃縮ガス／油蒸気混合物を、カラム（１７）の下層部から、パイプ（１８）を通して分留カラム（１９）に導入する。低濃度の汚染物質を含み、３５０℃である４０ｔ／ｈ ＶＧＯが分留カラム（１９）の底部からパイプ（２１）を経由して抽出される。残りの６８ｔ／ｈガス／油蒸気混合物は、分留カラム（１９）の頂部からパイプ（２０）を経由して抽出され、コンデンサー（２２）中で４３℃に冷却され、容器（２３）に導入され、沸点の範囲がＣ_５の沸点から３６０℃の範囲の沸点である液状のベンジン／ガス油留分とＣ_４ガスに分離される。

５３ｔ／ｈ Ｃ_４ガスがパイプ（２４）を経由して抽出され、そのうち４３ｔ／ｈがパイプ（２４ａ）を経由して、カラム（１７）の頂部に戻される。残りの１０ｔ／ｈ Ｃ_４ガスはパイプ（２４ｂ）を経由して生成物として抽出される。さらに、１５ｔ／ｈベンジン／ガス油混合物は、パイプ（２６ａ）を通過して、生成物として抽出される。

現状の技術における単一段階の濃縮では、初期沸点が６００℃の１０ｔ／ｈの重油濃縮物の代わりに、初期沸点が３６０℃の５０ｔ／ｈ 残渣が得られるであろう。さらに真空蒸留したとしても、現状の技術によれば、残渣からは低濃度の汚染物質を含み、沸点が３６０℃から５１０℃からなる２０ｔ／ｈ ＶＧＯが得られるのみであろう。しかしながら、本発明によれば、低濃度の汚染物質を含み、沸点が３６０℃から６００℃からなる４０ｔ／ｈ ＶＧＯ、すなわち２倍量が、技術的に単純な方法で得ることができる。

図１は、製造フローチャートを示す図である。

符号の説明

１ 混合器
２ 収納ビン
２ａ パイプ
３ パイプ
４ パイプ
５ パイプ
６ パイプ
７ 通路
８ 脱気後のビン
９ 抽出ガス（strip gas）
１０ 空気輸送装置
１１ パイプ
１２ パイプ
１２a パイプ
１３ パイプ
１４ サイクロン
１５ パイプ
１６ パイプ
１７ カラム
１８ パイプ
１９ 分留カラム
２０ パイプ
２１ パイプ
２２ コンデンサー
２３ 容器
２４ パイプ
２５ 熱交換器
２６ パイプ
２６a パイプ
２６ｂ パイプ
２７ パイプ
２７a パイプ
２７ｂ パイプ

Claims (8)

1. 原油、天然の瀝青又はオイルサンドの処理から生じる石油残渣の高温短時間蒸留方法であって、
   前記石油残渣を熱伝導媒体としての粒状のホットコークスと混合器（１）中で混合することにより、石油蒸気、ガス、コークスに変換し、ガス及び蒸気を、粒状のコークスから実質的に分離して混合器（１）から排出し、冷却し、ガスばかりでなく濃縮状態の生成油を生成し、
   一方、混合器（１）から排出されたコークスを再び加熱し、熱伝導媒体として混合器（１）に戻す方法であって、
   前記気化した生成油を、カラム（１７）中で、450℃以下で、分圧を低下させるためのガスや水蒸気を加えて一部濃縮し、高沸点留分を、カラム（１７）から抽出し、非濃縮ガスや油蒸気を排出する、
   ことを特徴とする石油残渣の高温短時間蒸留方法。
2. 前記カラム（１７）からの前記非濃縮ガス及び油蒸気を第二分留カラム（１９）に導入し、第一カラム（１７）において濃縮されなかった前記生成油を、ベンジン／ガス油留分のみならず、低濃度の汚染物質を含む真空ガス油に分解することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 自己生成し、戻された生成ガスを前記カラム（１７）にガスとして導入することを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の方法。
4. カラム（１７）中の前記生成油の分圧を減少させることにより、４５０℃以下の温度において、４５０℃から６５０℃の間の開始沸点を有する高沸点留分が濃縮することができ、かつその他の生成油留分から分離して抽出することができることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記分離された高沸点留分が、生成油蒸気になお含まれている６０％以上のコンラドソン炭素残渣（ＣＣR）と、７０％以上の重金属ニッケル（Ni）及びバナジウム（V）と、８０％以上のアスファルトを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 前記混合器（１）からのガス／油蒸気混合物を、前記カラム（１７）に導入する前に、サイクロン（１４）中で浄化することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記カラム（１７）が、下降流のマルチベンチューリ洗浄器を備えている急冷機であり、その中で前記混合器（１）から生じたガス及び蒸気を冷却し、残留粉コークスを洗浄することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 前記カラム（１７）から分離された高沸点留分を、前記混合器（１）に戻すことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。
   

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