JP2013515818A - 水性硫化水素スカベンジャーの効果を高めるための炭化水素ガスオイルの乳化 - Google Patents

Abstract

重質油からの硫化水素掃去方法は、硫化水素を低減するとともに、処理装置への腐食を抑制する。本方法では、スタティックミキサ射出システムを用いて、１種又は２種以上のアルデヒド、例えばグリオキサールを含有する水性スカベンジャーを重質油に添加し、高剪断／高速度ポンプを用いて水性スカベンジャー／重質油エマルジョンを生成する。水性スカベンジャーをスカベンジャー添加ブランチで添加してもよく、この場合エマルジョンを添加ブランチで形成し、その後処理装置に戻す。
【選択図】 図１

Description

この発明は、一般に重質油の処理に関し、特に重質油中の硫化水素を水性スカベンジャー／重質油エマルジョンで除去する方法に関する。

化石製品、特に重質油はしばしば、毒性、高腐食性、引火性、爆発性のガスである硫化水素Ｈ₂Ｓをかなりの量含有する。取り扱う重質油からの硫化水素に暴露される恐れがあると、貯蔵、輸送（船舶、トラック又はパイプライン）及び処理中の健康及び安全への懸念となる。

硫化水素スカベンジャー（掃去剤）を用いて重質油から硫化水素を除去することができる。水性媒体中に存在する硫化水素の含量を、ホルムアルデヒド、グリオキサール及びグルタルアルデヒドなどのアルデヒドの水溶液を用いて低減できることが知られている（例えば米国特許第４６８０１２７号及び第５２８４６３５号参照）。しかし、単に水性硫化水素スカベンジャーを重質油に添加するだけではよい結果は得られない。その上、グリオキサールのような水性スカベンジャーは、重質油に分散させた場合、最終的に重質油から酸性水性相中に析出し、処理装置の底に沈積する。この水性相は、処理装置又は精製装置の底に沿って流れ、パイプライン内の小さな支流となり、或いは貯蔵タンクの底に滞留する。この酸性の水性相は腐食性が強く、処理装置又は精製装置における溝形成の原因となる恐れがある。

米国特許第４６８０１２７号 米国特許第５２８４６３５号

処理装置への腐食原因を生じることなく、炭化水素媒体から硫化水素を除去する方法の改良が必要とされている。

１観点によれば、本発明は、重質油中に存在する硫化水素の量を低減するとともに、重質油に接触する処理装置における腐食の量を低減する方法を提供する。本方法は、スタティックミキサ射出システムを用いて、１種又は２種以上のアルデヒドを含有する水性スカベンジャーを重質油に添加し、高剪断／高速度ポンプを用いて水性スカベンジャー／重質油エマルジョンを生成する工程を含む。一実施形態では、本方法は、さらに、重質油の一部分をスカベンジャー添加ブランチに分流し、水性スカベンジャーを重質油の分流部分に添加し、添加ブランチでエマルジョンを形成し、得られた水性スカベンジャー／重質油エマルジョンを処理装置内の重質油に添加する工程を含む。好適な実施形態では、水性スカベンジャーがグリオキサールである。

これらの実施形態による優れた重質油からの硫化水素掃去方法は、処理装置への腐食を抑制しながら、硫化水素を低減することができる。

本発明及びその従来法と比べた利点は，添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明と特許請求の範囲を読むことで明らかになるであろう。

添付の図面と関連した以下の本発明の実施形態の詳細な説明を参照することで、本発明の上記その他の特徴はより明らかになり、本発明自体もよく理解できるはずである。
炭化水素媒体処理装置と共に用いる水性スカベンジャー添加システムの線図である。

以下に図面を参照しながら本発明を説明する。本発明を実施できるように好ましい実施形態について詳細に説明する。本発明をこれらの特定の好ましい実施形態について説明するが、本発明は、これらの好ましい実施形態に限定されるものではない。反対に、本発明は、以下の詳細な説明を考察することから明らかになる数多くの代替物、変更や均等物を含む。

単数表現は、文脈上明らかにそうでない場合以外は、複数も含む。同じ特性を示すすべての範囲の上下限の値は、独立に組合せることができ、上下限の値を含む。引用文献はすべて本発明の先行技術として援用する。

数量にともなう修飾語「約」は、表示値を含み、文脈で示された意味を持つ（例えば、特定の数量の測定にともなう許容誤差の範囲を含む）。

「所望の」又は「所望に応じて」は、後述する事象や状況が起こっても起こらなくてもよく、後述する材料が存在してもしなくてもよいことを意味し、関連する説明は、事象や状況が起こったり材料が存在する場合と、事象や状況が起こらなかったり材料が存在しない場合との両方を包含する。

ここで図１を参照すると、硫化水素スカベンジャー添加システム１０は炭化水素媒体用の処理装置１２に流体連結されている。スカベンジャー添加システム１０は、処理装置１２への有意な腐食の原因となることを避けるような態様で水性スカベンジャーを添加することにより、重質油などの炭化水素媒体中に存在する硫化水素の量を減らす。水性スカベンジャーは，種々の流体中に存在する硫化水素を取り除くのに有用であり、注目すべきことに、油中水又は水中油エマルジョンの形態を取り得る、重質油中に存在する硫化水素を取り除くのに特に有効である。重質油と接触する処理装置１２は、パイプラインや保持タンクなど、炭化水素媒体の処理に使用できるものであれば、どのようなタイプの装置でもよい。処理装置１２は、腐食を受けるので、通常炭素鋼製の処理装置であるが、どのようなタイプの処理装置でも保護することができる。重質油は硫化水素を含有するどのようなタイプの重質油でもよい。一実施形態では、重質油には、ガスオイル（軽油）、ナフサ、ＦＣＣスラリ、ディーゼル燃料、燃料油、ジェット燃料、ガソリン、ケロシン又は減圧残油があるが、これらに限らない。一実施形態では、重質油を高温にして処理装置１２での移送を容易にすることができる。例えば、重質油を周囲温度付近から約１５０℃の温度にすることができる。処理装置１２内で重質油を移動するのに必要な代表的な温度は約８０℃である。

図示の実施形態では，処理装置１２に流れる重質油の一部分を処理装置１２からスカベンジャー添加ブランチ１４を経てスカベンジャー添加システム１０に分流する。スタティックミキサ１６を用いて，最初に、スカベンジャーをシステム１０に流れる重質油の分流部分と混合する。一実施形態では、スタティックミキサ１６は射出クイル分散システム１８を備える。重質油流れ方向にて添加ブランチ１４のほぼ中心に位置する射出クイル１８で、スカベンジャーを重質油分流に連続的に添加する。射出クイル１８は、スロット付きの４５°の角度で切断された開放端チューブ（図示せず）を有するのが望ましい。射出クイル１８は，生成する乱流を利用して、射出したスカベンジャーを添加ブランチ１４内の重質油流れに分布させる。スカベンジャー射出速度は、添加ライン２４内の射出ポンプ２０又は遮断弁２２で制御する。適当な射出クイル１８がＭｅｔａｌ Ｓａｍｐｌｅｓ社（米国アラバマ州ムンフォード所在）Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ部門から入手できる。或いはまた、スカベンジャーを任意の普通のインライン射出システムにより重質油中に射出するか、スカベンジャーを重質油と混合するのに適当な任意のインライン点で重質油中に射出することができる。

スカベンジャーを重質油に添加した後、高剪断／高速度ミキサ又はポンプ３０を用いて水性スカベンジャー／重質油マイクロエマルジョンを形成する。一実施形態では、インライン高剪断ポンプ３０としてＳｉｌｖｅｒｓｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅｓ社（米国マサチューセッツ州イーストロングメドウ所在）から入手できるポンプを用いる。この段階でマイクロエマルジョンとなっているスカベンジャー添加システム１０内の重質油流れの分流部分を、この後処理装置１２内の重質油流れに戻す。或いはまた、重質油流れの一部分を分流することなく、処理装置に流れる重質油にスカベンジャーを添加してもよく、この場合全重質油流れがスカベンジャー添加システム１０に流れる。

本発明によれば、スカベンジャーは、ホルムアルデヒド、グリオキサール、グルタルアルデヒド、グリコールアルデヒド及びグリオキシル酸よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のアルデヒドを約２０〜７０％含有する分散水性相である。好適な実施形態では、硫化水素の低減目的で重質油に添加する水性スカベンジャーはグリオキサールである。グリオキサールは水溶性アルデヒドであり、グリオキサールのオリゴマーを含んでもよい。グリオキサールは４０重量％水溶液として市販されている。またスカベンジャーは有効成分と硫化水素との反応を促進する増強添加剤を含有してもよい。一実施形態では、増強触媒は四級アンモニウム塩である。四級アンモニウム塩を約２．５重量％の量添加するのが望ましい。

グリオキサールを重質油に、重質油中の硫化水素のレベルを下げるのに十分な量添加する。一実施形態では、処理装置に流れる重質油の速度や硫化水素の濃度に応じて、グリオキサールを約１〜約２０００ｐｐｍ（体積基準）、望ましくは約１〜約５００ｐｐｍ（体積基準）の量添加することができる。別の実施形態では、グリオキサールを約１０〜約２００ｐｐｍ（体積基準）の量添加することができる。重質油中の硫化水素の任意の量を減らすことができ、実際の残留硫化水素の量は出発時の量に応じて変動する。一実施形態では、硫化水素レベルを、重質油の体積に基づいて、蒸気相で測定して、１５０ｐｐｍ（体積基準）以下に下げる。別の実施形態では、硫化水素レベルを、重質油の体積に基づいて、蒸気相で測定して、１００ｐｐｍ（体積基準）以下に下げる。他の実施形態では、硫化水素レベルを、重質油の体積に基づいて、蒸気相で測定して、５０ｐｐｍ（体積基準）以下に下げる。他の実施形態では、硫化水素レベルを、重質油の体積に基づいて、蒸気相で測定して、２０ｐｐｍ（体積基準）以下に下げる。炭化水素媒体に水性スカベンジャーを乳化することにより、水性相の表面積が大きく増加すると考えられる。この表面積の増加と、パイプライン内の炭化水素媒体を移動するのに必要な温度とが相まって、有効成分の炭化水素相への効率よい移送が可能になる。スカベンジャーの効果的な適用により、炭化水素媒体に添加する必要のある化学薬品の量が少なくなる。その上、パイプライン内の乱流に助けられて、水性スカベンジャー／重質油マイクロエマルジョンは分離までに数時間を要する。代表的には、このことから、重質油が処理装置１２内を通過し適当な貯蔵施設に流入するのに十分な時間がとれ、かくして処理装置１２への腐食作用を軽減する。

以上、本発明を代表的な実施形態について図解、説明したが、本発明は説明した細部に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で種々の変更や置き換えが可能である。したがって、当業者には、本発明のさらなる変更や等価物も簡単な実験だけで想起できるであろう。このような変更や等価物も本発明の要旨に包含されると考える。

１０ スカベンジャー添加システム
１２ 処理装置
１４ スカベンジャー添加ブランチ
１６ スタティックミキサ
１８ 射出クイル
２０ 射出ポンプ
２２ 弁
２４ 添加ライン
３０ 高剪断／高速度ポンプ

Claims (5)

1. 炭化水素媒体処理装置において重質油中に存在する硫化水素を除去する方法であって、
   スタティックミキサ射出システムを用いて、１種又は２種以上のアルデヒドを含有する水性スカベンジャーを重質油に添加する工程と、
   高剪断／高速度ポンプを用いて水性スカベンジャー／重質油エマルジョンを生成する工程と
   を含む方法。
2. さらに、重質油の一部分をスカベンジャー添加ブランチに分流し、水性スカベンジャーを重質油の分流部分に添加し、添加ブランチでエマルジョンを形成し、得られた水性スカベンジャー／重質油エマルジョンを処理装置内の重質油に添加する工程を含む、請求項１記載の方法。
3. 前記スタティックミキサが分散クイルを用いる、請求項１記載の方法。
4. 前記水性スカベンジャーがグリオキサールである、請求項１記載の方法。
5. 前記処理装置がパイプラインを含む、請求項１記載の方法。