JP2010047484A - 芳香族炭化水素の製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＯＤ発生物質を含有する廃水の発生量を減少させ、よって環境保護及び廃水処理コストの観点から有利であり、かつ新水の使用に伴うコストを削減できるという優れた特徴を有する芳香族炭化水素の製造システムを提供する。
【解決手段】下記の工程を用いる。
水添工程：触媒の存在下、原料油と水素を接触させることにより原料油中に存在する窒素含有化合物、硫黄含有化合物及び／又は塩素含有化合物を水素化化合物に変換する工程
後処理工程：水添工程後の反応液に水を添加し、冷却後、油層と水層に分離する工程であって、添加に用いられる水の少なくとも一部が下記の精製工程で発生するＣＯＤ（化学的酸素要求量）発生物質含有水である工程
精製工程：後処理工程で得られた油層から芳香族炭化水素と飽和炭化水素を分離し、該芳香族炭化水素をベンゼン、トルエン及びキシレンに各々分離し、精製する工程
【選択図】図１

Description

本発明は、芳香族炭化水素の製造システムに関するものである。更に詳しくは、本発明は、芳香族炭化水素であるベンゼン、トルエン及びキシレンを主成分とし、窒素含有化合物、硫黄含有化合物及び／又は塩素含有化合物を不純物として含む原料油から、精製されたベンゼン、精製されたトルエン及び精製されたキシレンを各々分離して回収する芳香族炭化水素の製造システムであって、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）発生物質を含有する廃水の発生量を減少させ、よって環境保護及び廃水処理コストの観点から有利であり、かつ新水の使用に伴うコストを削減できるという優れた特徴を有する芳香族炭化水素の製造システムに関するものである。

芳香族炭化水素であるベンゼン、トルエン及びキシレンを各々分離精製して得る技術としては、次の方法が知られている。すなわち、ナフサ熱分解残油や粗軽油を原料とし、原料を触媒の存在下に水素と接触させることにより原料中の不純物である窒素含有化合物、硫黄含有化合物及び／又は塩素含有化合物を水溶性の水素化物に変換し、水を添加して該水素化物を水層中に移して系外に除去し、ベンゼン、トルエン及びキシレンを含む油層を精製して各々精製されたベンゼン、トルエン及びキシレンを得るのである（たとえば、非特許文献１参照。）。

しかしながら、従来の方法においては、ベンゼン、トルエン及びキシレンを精製する際にＣＯＤ発生物質を含有する廃水が発生し、そのまま廃棄した場合は環境保護の観点から好ましくなく、廃水処理に付す場合には処理に伴う費用が発生するという問題があった。

「石油精製プロセス」（社）石油学会 編 第３章及び第１０章

かかる状況において、本発明が解決しようとする課題は、芳香族炭化水素であるベンゼン、トルエン及びキシレンを主成分とし、窒素含有化合物、硫黄含有化合物及び／又は塩素含有化合物を不純物として含む原料油から、精製されたベンゼン、精製されたトルエン及び精製されたキシレンを各々分離して回収する芳香族炭化水素の製造システムであって、ＣＯＤ発生物質を含有する廃水の発生量を減少させ、よって環境保護及び廃水処理コストの観点から有利であり、かつ新水の使用に伴うコストを削減できるという優れた特徴を有する芳香族炭化水素の製造システムを提供する点にある。

すなわち、本発明は、芳香族炭化水素であるベンゼン、トルエン及びキシレンを主成分とし、窒素含有化合物、硫黄含有化合物及び／又は塩素含有化合物を不純物として含む原料油から、精製されたベンゼン、精製されたトルエン及び精製されたキシレンを各々分離して回収する芳香族炭化水素の製造システムであって、下記の工程を含む芳香族炭化水素の製造システムに係るものである。
水添工程：触媒の存在下、原料油と水素を接触させることにより原料油中に存在する窒素含有化合物、硫黄含有化合物及び／又は塩素含有化合物を水素化化合物に変換する工程
後処理工程：水添工程後の反応液に水を添加し、冷却後、油層と水層に分離する工程であって、添加に用いられる水の少なくとも一部が下記の精製工程で発生するＣＯＤ（化学的酸素要求量）発生物質含有水である工程
精製工程：後処理工程で得られた油層から芳香族炭化水素と飽和炭化水素を分離し、該芳香族炭化水素をベンゼン、トルエン及びキシレンに各々分離し、精製する工程

本発明により、芳香族炭化水素であるベンゼン、トルエン及びキシレンを主成分とし、窒素含有化合物、硫黄含有化合物及び／又は塩素含有化合物を不純物として含む原料油から、精製されたベンゼン、精製されたトルエン及び精製されたキシレンを各々分離して回収する芳香族炭化水素の製造システムであって、ＣＯＤ発生物質を含有する廃水の発生量を減少させ、よって環境保護及び廃水処理コストの観点から有利であり、かつ新水の使用に伴うコストを削減できるという優れた特徴を有する芳香族炭化水素の製造システムを提供することができる。

本発明の原料は、芳香族炭化水素であるベンゼン、トルエン及びキシレンを主成分とし、窒素含有化合物、硫黄含有化合物及び／又は塩素含有化合物を不純物として含む原料油である。かかる原料油としては、ナフサ熱分解残油や粗軽油をあげることができる。

本発明の水添工程は、触媒の存在下、原料油と水素を接触させることにより原料油中に存在する窒素含有化合物、硫黄含有化合物及び／又は塩素含有化合物を水素化化合物に変換する工程である。

原料油は水添工程に付す前に蒸留により重質分を除去するのが一般である。水添工程に付される原料油の組成としては、ベンゼン４０〜６０重量％、トルエン１５〜２５重量％、キシレン（ｍ−キシレン及びｐ−キシレン及びｏ−キシレン及びエチルベンゼンの合量）２〜４重量％、ピリジンなどの窒素含有化合物０．０１〜１重量％、チオフェンなどの硫黄含有化合物０．０１〜１重量％及び２−クロロ−２−メチルプロパンなどの塩素含有化合物０．１〜１００重量ｐｐｍをあげることができる。

水添工程には公知の方法（たとえば、「石油精製プロセス」（社）石油学会 編 第３章参照。）を適用すればよい。

水添工程により、窒素含有化合物はアンモニアに、硫黄含有化合物は硫化水素に、塩素含有化合物は塩化水素に変換され、これらの生成物はいずれも水溶性である。

本発明の後処理工程は、水添工程後の反応液に水を添加し、冷却後、油層と水層に分離する工程であって、添加に用いられる水の少なくとも一部が下記の精製工程で発生するＣＯＤ発生物質含有水である工程である。

水の添加量と水添工程に付される原料油との重量比は１：３０〜１：２０の範囲が好ましい。該添加量が過少であると上記の水溶性生成物を溶解する能力が不足し、一方該添加量が過多であると水のコスト及び廃水処理のコストが増加して不都合である。

本発明の最大の特徴は、添加に用いられる水の少なくとも一部が下記の精製工程で発生するＣＯＤ発生物質含有水である点にある。こうすることにより、新水の使用に伴うコストを削減でき、かつＣＯＤ発生物質含有水の廃水処理コストを削減できるのである。

ＣＯＤ発生物質としてはベンゼンをあげることができる。

ＣＯＤ発生物質含有水のＣＯＤ値としては１０〜１００ｍｇ／Ｌ程度をあげることができる。

新水とＣＯＤ発生物質含有水の割合については、ＣＯＤ発生物質含有水の全量を用い、添加水全量としての不足分を新水で補えばよい。たとえば、添加水全量中のＣＯＤ発生物質含有水の割合として１〜１００重量％をあげることができる。

水を添加された反応液は冷却される。たとえばエアフィンクーラーにより１５〜４０℃にまで冷却される。

冷却後の反応液は油層と水層に分離される。そのためには通常の分離ドラムを用いて重量の作用により分離する方式が用いられ得る。

分離された水層は、一般的な廃水処理方法（たとえば、ストリッピングやろ過と言った物理・化学的な方法及び／又は生物学的処理）にて処理される。

後処理工程で得られた油層は精製工程に付される。

本発明の精製工程は、後処理工程で得られた油層から芳香族炭化水素と飽和炭化水素を分離し、該芳香族炭化水素をベンゼン、トルエン及びキシレンに各々分離し、精製する工程である。

精製工程には公知の方法（たとえば、「石油精製プロセス」（社）石油学会 編 第１０章参照。）を適用すればよい。すなわち、後処理工程で得られた油層をスルホランなどの抽出溶媒を用いて抽出し、油層中の飽和炭化水素を除去する。その後、ベンゼン、トルエン及びキシレンを含む油層を精留に付し、精製されたベンゼン、精製されたトルエン及び精製されたキシレンを各々得ればよい。ここで、ラフィネート及び／又はエキストラクトの水洗工程及び／又は各装置を減圧とするために用いるエゼクターの廃水及び／又はベンゼン塔のレシーバードラムからＣＯＤ発生物質含有水が発生する。これを前記の後処理工程で用いるのである。

次に本発明を実施例により説明する。
実施例１
図１にフローの概略を示した。
原料油として、ナフサ熱分解残油（２）及び粗軽油（３）を用いた。
重質分離工程（１）にて原料油中の重質分を蒸留により除去した後の原料油（４）（３９．３ｔ／ｈｒ）（ベンゼン４９．５重量％、トルエン１９．７重量％、キシレン（ｍ−キシレン及びｐ−キシレン及びｏ−キシレン及びエチルベンゼンの合量）７．８重量％、ピリジンなどの窒素含有化合物０．０３２重量％、チオフェンなどの硫黄含有化合物０．０１５重量％及び２−クロロ−２−メチルプロパンなどの塩素含有化合物０．１重量ｐｐｍを含む。）を水添工程（５）に供給した。公知の方法により触媒を充填した容器に原料油（４）を通過させ水素（６）と反応させ、反応液（７）を得た。触媒としてはＮｉ−Ｍｏ及びＣｏ−Ｍｏを用い、温度２９０℃、圧力４８００ｋＰａＧ、水素量３６ｍｏｌ％、反応時間Ｎｉ−Ｍｏ：０．４分、Ｃｏ−Ｍｏ：１分とした。

後処理工程（８）として、水添工程後の反応液（７）に水を添加し、冷却後、油層と水層に分離した。水の添加量は重量比で１：２６．２（１．５ｔ／ｈｒ）とした。添加に用いた水の一部として精製工程１（１４）及び精製工程２（１８）で発生するＣＯＤ発生物質含有水（１７）を用いた。ＣＯＤ発生物質含有水（１７）のＣＯＤ値は４０ｍｇ／Ｌであり、ＣＯＤ発生物質の大部分はベンゼンであった。ＣＯＤ発生物質含有水（１７）の全量を用い、添加水全量としての不足分を新水（９）で補った。新水（９）とＣＯＤ発生物質含有水（１７）の割合は、添加水全量中のＣＯＤ発生物質含有水（１７）の割合として５重量％とした。
水を添加された反応液（７）はエアフィンクーラーにより２５℃にまで冷却した。
冷却後の反応液（７）は油層（１１）と水層（１０）に分離した。そのためには通常の分離ドラムを用いて重量の作用により分離する方式を用いた。
分離された水層（１０）はストリッピング処理（１２）を行った後に、廃水（１３）とした。
後処理工程（８）で得られた油層は精製工程１（１４）に付された。

精製工程１（１４）及び精製工程２（１８）において、ベンゼン、トルエン及びキシレンを各々分離し、精製した。公知の方法を用いた。すなわち、後処理工程（８）で得られた油層（１１）を精製工程１（１４）にてスルホランを抽出溶媒として抽出し、油層中の飽和炭化水素（１６）を除去した。その後、ベンゼン、トルエン及びキシレンを含む油層（１５）を精製工程２（１８）にて精留し、精製されたベンゼン（１９）（純度９９．７重量％、１９．３ｔ／ｈｒ）、精製されたトルエン（２０）（純度９９．８重量％、７．４ｔ／ｈｒ）及び精製されたキシレン（２１）（純度（ｍ−キシレン及びｐ−キシレン及びｏ−キシレン及びエチルベンゼンの合量）９９．５重量％、２．３ｔ／ｈｒ）を各々得た。精製工程１（１４）及び精製工程２（１８）から発生したＣＯＤ発生物質含有水（１７）を前記の添加水の一部に用いた。

実施例１のフローの概略を示す図である。

符号の説明

１ 重質分離工程
２ ナフサ熱分解残油
３ 粗軽油
４ 原料油
５ 水添工程
６ 水素
７ 反応油
８ 後処理工程
９ 新水
10 後処理後の水層
11 後処理後の油層
12 ストリッピング処理
13 廃水
14 精製工程１
15 ベンゼン、トルエン、キシレンを含む油層
16 飽和炭化水素
17 ＣＯＤ発生物質含有水
18 精製工程２
19 精製されたベンゼン
20 精製されたトルエン
21 精製されたキシレン

Claims (2)

1. 芳香族炭化水素であるベンゼン、トルエン及びキシレンを主成分とし、窒素含有化合物、硫黄含有化合物及び／又は塩素含有化合物を不純物として含む原料油から、精製されたベンゼン、精製されたトルエン及び精製されたキシレンを各々分離して回収する芳香族炭化水素の製造システムであって、下記の工程を含む芳香族炭化水素の製造システム。
   水添工程：触媒の存在下、原料油と水素を接触させることにより原料油中に存在する窒素含有化合物、硫黄含有化合物及び／又は塩素含有化合物を水素化化合物に変換する工程
   後処理工程：水添工程後の反応液に水を添加し、冷却後、油層と水層に分離する工程であって、添加に用いられる水の少なくとも一部が下記の精製工程で発生するＣＯＤ（化学的酸素要求量）発生物質含有水である工程
   精製工程：後処理工程で得られた油層から芳香族炭化水素と飽和炭化水素を分離し、該芳香族炭化水素をベンゼン、トルエン及びキシレンに各々分離し、精製する工程
2. ＣＯＤ発生物質の少なくとも一種がベンゼンである請求項１記載の製造システム。

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