JP2007502892A - 原油留分、化石燃料、およびそれらの生成物の処理 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は2003年5月8日受理のカレン(Cullen)らによる「原油留分、化石燃料、およびそれらの生成物の音波エネルギーによる処理(TREATMENT OF CRUDE OIL FRACTIONS, FOSSIL FUELS AND PRODUCTS THEREOF WITH SONIC ENERGY )」と題される係属中の米国特許出願第10/431661号の部分継続であり、該出願は2001年5月22日受理のグンナーマン(Gunnerman )らによる「原油留分、化石燃料、およびそれらの生成物の超音波による処理(A TREATMENT OF CRUDE OIL FRACTIONS, FOSSIL FUELS,AND PRODUCTS THEREOF WITH ULTRASOUND )」と題される係属中の米国特許出願第09/853127号の部分継続であり、その教示は本明細書に明確に援用される。
準からの厳しい引き下げである。改質ガソリンに対しては、2000年における300ppmwという基準が2004年1月1日施行で30ppmwに引き下げられた。同様な変更は欧州連合においても制定されており、2005年にガソリンおよびディーゼル燃料の双方に対してイオウ50ppmwの限度が義務づけられることになっている。これらの要求に合うだけ低いイオウ排出を達成するための燃料処理は困難で費用のかかることであり、またこの処理による燃料価格の上昇は世界経済に大きく影響するであろう。
AND PRODUCTS THEREOF )」と題されたの教示により、超音波を適用することができる。これらの各特許文献の教示は本明細書に明確に援用される。
大する(即ち密度が低下する)。このようにして、本発明の方法により処理した化石燃料およびその留分は、従来の遠心操作の応用によって容易に多層に分離することができ、それにより軽い低イオウ層を生成させて重い高イオウ層から分離することができる。その際、本発明の方法は他の化合物のなかでもイオウの酸化を促進するので、そのような酸化されたイオウ化合物、即ちスルホンは沈殿し、よって重質の原油層中に残留して分離される。これに代わって、本発明の方法でそのようなイオウ化合物が酸化されない場合、および酸化剤を使用しない場合の少なくともいずれかにおいて、それでもなお遠心力の使用によって、特に重質の原油層が重質のアスファルテン樹脂層を生成するとき、イオウを重質の原油層内に残留させることが可能である。
を暖房するために、および大型の固定海洋エンジンに使用される。最重質の燃料油は分別蒸留の減圧残渣物であり、通常「減圧残油」と呼ばれ、沸点は565℃以上で、アスファルトおよびコーカーの仕込みに使用される。本発明は、これらの燃料および燃料油の任意のものを、イオウ含量、窒素含量および芳香族含量を減らす目的で、および性能を改善して有用性を増進するために一般的な品質改良をする目的で、処理する際に有用である。本発明の一実施形態は、直留ディーゼル燃料、(消費者にガソリン・スタンドで市販されているような)小口売り用ディーゼル燃料、軽質循環油、および直留ディーゼル燃料と軽質循環油との10:90〜90:10(直留ディーゼル燃料:軽質循環油)の範囲の比率の混合物を含むが、これらに限られるものではないディーゼル域の留分または生成物の処理を含む。
本発明によって処理した化石燃料および原油留分は、処理前の同じ原料に比べて著しく改善された性質を有し、これらの改善により生成物は比類ないものとなり、燃料としての有用性が向上する。特に、本発明は縮合環芳香族化合物を開環して該化合物を飽和化合物に変換するように作用する。そのような方法は同様にオレフィンを飽和化合物に変換し、その結果、存在していた少なくとも1つ以上の二重結合が単結合に置き換えられる。
ば、本発明はAPI比重を20未満から35超へ増加させることが望ましい。
上記式中、Rは水素原子または有機もしくは無機の基のいずれかを表わす。Rが有機基であるヒドロペルオキシドの例としては、メチルヒドロペルオキシド、エチルヒドロペルオキシド、イソプロピルヒドロペルオキシド、n−ブチルヒドロペルオキシド、sec−ブチルヒドロペルオキシド、tert−ブチルヒドロペルオキシド、2−メトキシ−2−プロピルヒドロペルオキシド、tert−アミルヒドロペルオキシド、およびシクロヘキシルヒドロペルオキシドのような水溶性ヒドロペルオキシドがある。Rが無機基であるヒドロペルオキシドの例としては、ペルオキソ亜硝酸、ペルオキソリン酸、およびペルオキソ硫酸がある。好ましいヒドロペルオキシドは過酸化水素(Rが水素原子である)および第3級アルキルペルオキシド、とりわけtert−ブチルペルオキシドである。
ルション安定剤が含まれる。特定の石油留分はその留分に自然に生ずる成分として界面活性剤を含んでおり、これらの活性剤がそれ自身でエマルションを安定化するように作用し得る。他の場合には、合成の、すなわち自然に生成するものではない界面活性剤を添加することができる。エマルション安定剤として効果のある広範囲の種々の既知物質のいずれも使用可能である。これらの物質の一覧表は、「McCutcheon's Volume 1:Emulsifiers&Detergents 1999 North American Edition」 MCパブリッシング社(MC Publishing Co)、マッカチャン(McCutcheon)部門[米国ニュージャージー州、グレン・ロック(Glen Rock) 所在]およびその他の出版文献に記載されている。カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤およびノニオン界面活性剤が使用可能である。好ましいカチオン種は第4級アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩およびクラウン・エーテルである。第4級アンモニウム塩の例としては、臭化テトラブチルアンモニウム、硫酸水素テトラブチルアンモニウム、塩化トリブチルメチルアンモニウム、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、塩化ベンジルトリエチルアンモニウム、塩化メチルトリカプリリルアンモニウム、臭化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化テトラオクチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、および水酸化トリメチルオクタデシルアンモニウムがある。第4級アンモニウムハライドは多くの系で有用であり、最も好ましいものは、臭化ドデシルトリメチルアンモニウムおよび臭化テトラオクチルアンモニウムである。
換タングステン酸、およびタングステン酸金属塩が含まれる。本発明の一実施形態では、ニッケル、銀、もしくはタングステン、またはこれら3つの金属の組合せが特に有用である。金属触媒は、使用するときには、触媒として有効な量で使用することになるが、有効な量とは、所望の目標、特にスルフィドのスルホンへの酸化に向けての反応の進行を増進する(即ち反応速度を増大させる)ことができる任意の量という意味である。触媒は、反応媒質が通過できる網または他の制限手段などの物理的障壁によって超音波エネルギー発生室に保持した金属の粒子、ペレット、薄片、削り屑、または同様な形態のものとして存在させればよい。
発明の反応を促進することに利用できることを理解すべきである。
ルテンの量を減少させるように作用するということが考えられる。下の表1で説明することは、そのような原油留分、特にその各種成分で、前以って2.5%過酸化水素存在下に15.6℃(60°F)で約19kHzの超音波に約8分かけて遠心処理したものの結果である。そのような酸化工程および遠心適用の後、軽質層が生成し、それを抽出して遠心前の組成と比較した。
Claims (21)
- 原油留分中においてイオウ含有化合物および窒素含有化合物の双方の濃度を低下させるために、原油留分を処理する方法であって、
(a)ヒドロペルオキシドを前記原油留分と混合して第1の混合物を形成し、前記原油留分中に存在するイオウ含有化合物の大部分および窒素含有化合物の大部分が酸化するように、前記混合物を十分に加熱する工程と、
(b)原油留分から、工程(a)で生成した酸化されたイオウ含有化合物を分離するとともに、工程(a)で生成した酸化された窒素含有化合物を分離する工程と、からなる方法。 - 工程(b)において、前記酸化されたイオウ含有化合物および前記酸化された窒素含有化合物を水素化脱硫によって分離する請求項1に記載の方法。
- 工程(b)において、前記酸化されたイオウ含有化合物を遠心分離により分離する請求項1に記載の方法。
- 工程(a)が前記混合物を超音波エネルギーに曝露することをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記酸化されたイオウ含有化合物の遠心分離を用いた分離が、第1のイオウ含有率および第1の密度を有する少なくとも1つの第1層と、第2のイオウ含有率および第2の密度を有する少なくとも1つの第2層とを生じるように作用し、第1のイオウ濃度は第2のイオウ濃度未満であり、かつ第1の密度が第2の密度未満である請求項3に記載の方法。
- 前記原油留分がディーゼル域内で沸騰する留分である請求項1に記載の方法。
- 前記原油留分が、流動接触分解(FCC)循環油留分、コーカー蒸留留分、直留ディーゼル留分、およびそれらの混合物のうちから選択される構成要素である請求項4に記載の方法。
- 前記原油留分がガス油範囲内で沸騰する留分である請求項1に記載の方法。
- 前記原油留分が、FCC循環油、FCCスラリー油、軽質ガス油、重質ガス油、およびコーカーガス油のうちから選択される構成要素である請求項6に記載の方法。
- 前記原油留分が、ガソリン、ジェット燃料、直留ディーゼル燃料、直留ディーゼル燃料とFCC軽質循環油との混合物、および石油残渣系燃料油のうちから選択される構成要素である請求項1に記載の方法。
- 工程(a)において前記原油留分を前記超音波エネルギーに約1秒から約1分間にわたって曝露する請求項4に記載の方法。
- 工程(a)の間にエマルションを遷移金属触媒と接触させることをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記遷移金属触媒が、原子番号21〜29、39〜47、57〜79を有する金属のうちから選択される構成要素である請求項12に記載の方法。
- 前記遷移金属触媒がニッケル、銀、タングステン、コバルト、モリブデン、およびそれ
らの組合せのうちから選択される構成要素である請求項12に記載の方法。 - 前記遷移金属触媒がニッケル、銀、タングステン、およびそれらの組合せのうちから選択される構成要素である請求項12に記載の方法。
- 工程(a)において、前記混合物を500℃以下の温度に加熱する請求項1に記載の方法。
- 工程(a)において、前記混合物を200℃以下の温度に加熱する請求項1に記載の方法。
- 工程(a)において、前記混合物を125℃以下の温度に加熱する請求項1に記載の方法。
- 工程(a)を2.76MPa(400psia)未満の圧力で実施する請求項1に記載の方法。
- 工程(a)を0.34MPa(50psia)未満の圧力で実施する請求項1に記載の方法。
- 工程(a)を約大気圧から約0.34MPa(50psia)の範囲内の圧力で実施する請求項1に記載の方法。
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