JP2014201640A

JP2014201640A - アスファルトの製造方法

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Publication number: JP2014201640A
Application number: JP2013077811A
Authority: JP
Inventors: 尚吾福本; Shogo Fukumoto; 祐二西村; Yuji Nishimura; 将之鈴木; Masayuki Suzuki
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2014-10-27
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: JP6088325B2

Abstract

【課題】常圧蒸留残渣油を減圧蒸留装置に通油してアスファルトを製造する方法において、得られるアスファルトの針入度の値を低下することができ、また、それにより減圧蒸留装置における加熱温度の低下及び／または減圧度の低下を可能とし、省エネルギー及びコスト低減の要求を満足しうるアスファルトの製造方法を提供する。【解決手段】常圧蒸留残渣油に対し、重質油を、得られる混合油全体基準で５容量％以上５０容量％以下の割合で混合した後、得られた混合油を減圧蒸留設備に通油する工程を有する、アスファルトの製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、アスファルトの製造方法に関し、特に、製造時における投入エネルギー量を低減しうるアスファルトの製造方法に関する。

従来、アスファルトは防水性、耐薬品性に優れ、また安価であるため使いやすい材料として、道路舗装、ルーフィング材、シーリング材、接着剤、水路ライニング等の分野で広く利用されている。このようなアスファルトは、通常、原油から得られる常圧蒸留残渣油を減圧蒸留装置に通油することで得られており、その性能についてはこれまで多くの検討がなされてきた。
例えば、アスファルト舗装の耐流動性や耐ひび割れ性などの長期供用性に優れた舗装用アスファルトとして、特許文献１には、特定の性状を有するストレートアスファルトと、常圧蒸留残油や減圧蒸留残油をライトリフォーメートを溶剤として抽出処理して得られる溶剤脱れきピッチと、特定の性状を有するクラリファイドオイル（ＣＬＯ）とからなる舗装用アスファルト及びその製造方法が開示されている。

特開２０１２−００７０６３号公報

しかし、常圧蒸留残渣油のみを減圧蒸留装置に通油してアスファルトを製造する従来の方法では、減圧蒸留装置での処理の際、所望の性能を得るため高い加熱温度や高い真空度を必要としており、省エネルギー、コスト低減の観点からは満足のいくものではなかった。また、前記特許文献１に記載された方法についても、同様の観点からは未だ十分ではなかった。
本発明は、常圧蒸留残渣油を減圧蒸留装置に通油してアスファルトを製造する方法において、得られるアスファルトの針入度の値を低下させることができ、また、それにより減圧蒸留装置における加熱温度の低下及び／または減圧度の低下を可能とし、省エネルギー及びコスト低減の要求を満足しうるアスファルトの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、常圧蒸留残渣油を減圧蒸留装置に通油する際に、常圧蒸留残渣油に重質油を所定量配合して通油することで、針入度を低下することができ、それにより、減圧蒸留装置における加熱温度の低下及び減圧度の低下を可能にするすることができることを見出し、上記知見から本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、以下の〔１〕〜〔１２〕に関する。
〔１〕常圧蒸留残渣油に対し、重質油を、得られる混合油全体基準で５容量％以上５０容量％以下の割合で混合した後、得られた混合油を減圧蒸留設備に通油する工程を有する、アスファルトの製造方法。
〔２〕前記重質油が、流動接触分解残油（ＣＬＯ）、重質サイクル油（ＨＣＯ）、エキストラクト、エチレンボトム油（ＨＡＲ）、熱分解残油（ＣＢＯ）及びスロップ油から選ばれる少なくとも１種である、上記〔１〕記載のアスファルトの製造方法。
〔３〕前記重質油が、１質量％以上３５質量％以下のレジン分、０．１質量％以上１０質量％以下のアスファルテン分、及び４０質量％以上９５質量％以下の芳香族分を含有する、上記〔１〕または〔２〕に記載のアスファルトの製造方法。
〔４〕前記重質油が流動接触分解残油（ＣＬＯ）である、上記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
〔５〕前記流動接触分解残油（ＣＬＯ）が、重油流動接触分解装置（ＲＦＣＣ装置）から得られたものである、上記〔４〕記載のアスファルトの製造方法。
〔６〕前記重質油が７０質量％以上８０質量％以下の芳香族分を含有する、上記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。

〔７〕前記減圧蒸留設備における処理圧力が３ｋＰａ以上１５ｋＰａ以下である、上記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
〔８〕前記減圧蒸留設備における処理温度が３５０℃以上４４０℃以下である、上記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
〔９〕得られるアスファルトの２５℃における針入度が３００（１／１０ｍｍ）以下である、上記〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
〔１０〕得られるアスファルトの２５℃における針入度が２５０（１／１０ｍｍ）以下である、上記〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
〔１１〕前記減圧蒸留設備における処理圧力が３ｋＰａ以上１５ｋＰａ以下、及び／又は処理温度が３５０℃以上４４０℃以下であって、得られるアスファルトの２５℃における針入度が２５０（１／１０ｍｍ）以下である、上記〔１〕〜〔１０〕のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
〔１２〕得られるアスファルトの軟化点が３０℃以上である、上記〔１〕〜〔１１〕のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。

本発明によれば、常圧蒸留残渣油を減圧蒸留装置に通油してアスファルトを製造する方法において、得られるアスファルトの針入度の値を低下することができ、また、それにより、減圧蒸留装置における加熱温度の低下及び／または減圧度の低下を可能にし、省エネルギー及びコスト低減の要求を満足しうるアスファルトの製造方法を提供することができる。

本発明のアスファルトの製造方法は、常圧蒸留残渣油に対し、重質油を、得られる混合油全体基準で５容量％以上５０容量％以下の割合で混合した後、得られた混合油を減圧蒸留設備に通油する工程を有してなる。

［常圧蒸留残渣油］
本発明の製造方法において、原料油として使用される常圧蒸留残渣油は、通常の原油を常圧蒸留装置で処理して得られる残渣油であり、その性状に特に制限はないが、１５℃における密度が好ましくは０．９５ｇ／ｃｍ³以上０．９９ｃｍ³以下、より好ましくは０．９６ｇ／ｃｍ³以上０．９９ｃｍ³以下であり、また、５０℃における動粘度が好ましくは１００ｍｍ²／ｓ以上２０００ｍｍ²／ｓ以下、より好ましくは３００ｍｍ²／ｓ以上１５００ｍｍ²／ｓ以下のものが用いられる。上記範囲の密度及び動粘度を有する常圧蒸留残渣油を使用することにより、重質油と混合して減圧蒸留処理することで、得られるアスファルトの針入度の数値を低下させることができ、また減圧蒸留設備において減圧残渣分を効率的に得ることができる。
なお、ここで、動粘度は、ＪＩＳＫ２２８３「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」に基づき求められる値であり、密度は、ＪＩＳＫ２２４９「原油及び石油製品−密度試験方法」に基づき得られる値である。以下も同様である。

［重質油］
上記常圧蒸留残渣油に混合する重質油としては、その種類については特に制限はなく、その製造方法等によらず、通常、１５℃における密度が１．００ｇ／ｃｍ³以上１．１０ｃｍ³以下程度、好ましくは１．０１ｇ／ｃｍ³以上１．０８ｃｍ³以下であって、５０℃における動粘度が２５ｍｍ²／ｓ以上４００ｍｍ²／ｓ以下程度、好ましくは５０ｍｍ²／ｓ以上３５０ｍｍ²／ｓ以下のものが使用できる。

本発明において好ましく使用しうる重質油としては、上記密度、動粘度の値を満足するものであれば特に制限はなく、流動接触分解残油（ＣＬＯ）、重質サイクル油（ＨＣＯ）、エキストラクト、エチレンボトム油（ＨＡＲ）、熱分解残油（ＣＢＯ）及びスロップ油から選ばれるものがいずれも例示でき、これらは単独であるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。これらのうち、後述する理由により、本発明における重質油としては流動接触分解残油（ＣＬＯ）が好ましく用いられる。
本発明においては、重質油として、密度が常圧蒸留残渣より高いものの、全般に軽質であり、それ自体はアスファルトの範疇に入らない流動接触分解残油（ＣＬＯ）なども包含する。本発明においては、これらの重質油を原料油の一部として減圧蒸留装置に通油することにより、重質油中の重質留分を残渣分として抽出することが可能となり、結果として、減圧残渣の針入度の値を低下させることができる。これにより、減圧蒸留装置において、減圧蒸留に必要な熱を供給する加熱炉における加熱温度の低減、もしくは、減圧蒸留塔に必要な減圧度の低下（より正圧側での蒸留）が可能となり、アスファルトを製造する際の製造エネルギーコストを低減することが可能となる。

本発明においては、得られるアスファルトの針入度の値を低下させることができ、減圧蒸留装置における加熱温度の低下及び／または減圧度の低下を可能にする観点、及びスラッジの発生を低減させる観点から、重質油として、１質量％以上３５質量％以下のレジン分、０．１質量％以上１０質量％以下のアスファルテン分、及び４０質量％以上９５質量％以下の芳香族分のいずれかの性状、あるいはこれらのうち２つ以上の性状を有するものが好ましく用いられる。
同様の観点から、重質油のレジン分は、より好ましくは１質量％以上２５質量％以下、さらに好ましくは１質量％以上１０質量％以下であり、アスファルテン分は、より好ましくは０．１質量％以上５質量％以下であり、芳香族分は、より好ましくは４５質量％以上９５質量％以下、さらに好ましくは５０質量％以上９５質量％以下、特に好ましくは７０質量％以上９５質量％以下である。
上記観点から、本発明における重質油としては流動接触分解残油（ＣＬＯ）が特に好ましい。
なお、ここで、レジン分、芳香族分及びアスファルテン分含有量は、ＪＩＰ−５Ｓ−７０−２０１０（石油学会）ＴＬＣ／ＦＩＤ法によるアスファルト組成分析試験方法にて測定した。ただし、クロマトグラム中に現れる５本のピークの帰属については、ピーク１（飽和分）、ピーク２＋ピーク３（芳香族分）、ピーク４（レジン分）、ピーク５（アスファルテン分）とした。

本発明において重質油として使用される流動接触分解残油（ＣＬＯ）または重質サイクル油（ＨＣＯ）は、重油流動接触分解装置（以下、「ＲＦＣＣ装置」と称することがある）もしくは流動接触分解装置（以下、「ＦＣＣ装置」と称することがある）から得られたエフルエント、好ましくはＲＦＣＣ装置から得られたエフルエントを蒸留にて分離して得られたものであり、効率的に分解を行う観点から、常圧蒸留残渣油単独由来の脱硫重油を、ＲＦＣＣ装置もしくはＦＣＣ装置の原料油の少なくとも一部として用いて、後述のＲＦＣＣ装置もしくはＦＣＣ装置と同様の条件で得られた流動接触分解残油（ＣＬＯ）または重質サイクル油（ＨＣＯ）を用いることが好ましい。また、流動接触分解残油（ＣＬＯ）または重質サイクル油（ＨＣＯ）は、沸点３３０℃以上の流動接触分解処理後の残油であることが好ましく、沸点３５０℃以上の留分が５０容量％以上であるものがより好ましい。

ＦＣＣ装置もしくはＲＦＣＣ装置の処理条件は、本発明の効果を奏する範囲で特に限定されないが、例えば、反応出口温度４８０〜６５０℃の範囲が好ましく、４８０〜５５０℃の範囲がより好ましい。また、反応圧力は０．０２〜５ＭＰａの範囲が好ましく、０．２〜２ＭＰａの範囲がより好ましい。反応温度および反応圧力が上記範囲内であると、流動接触分解触媒の分解活性が高く好ましい。
本発明に用いられる流動接触分解残油（ＣＬＯ）または重質サイクル油（ＨＣＯ）は、高温ガスクロマトグラフィーにより得られる蒸留曲線において１０％〜９０%留分が２００〜７００℃であり、２５０〜６５０℃であればより好ましい。
本発明においては、流動接触分解残油（ＣＬＯ）または重質サイクル油（ＨＣＯ）中に含まれる水泥分は、５０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、１００ｐｐｍ以下であることがより好ましい。

上記流動接触分解残油（ＣＬＯ）または重質サイクル油（ＨＣＯ）は、その芳香族分含有量が、前記のとおり、４０質量％以上９５質量％以下であることが好ましい。芳香族分含有量が上記範囲内にあれば、得られるアスファルトの針入度の値を低下することができるとともに、減圧蒸留装置における加熱温度の低下及び／または減圧度の低下を可能にすることができる。上記観点から、本発明においては、芳香族分含有量は、より好ましくは５０質量％以上９５質量％以下、さらに好ましくは７０質量％以上９５質量％以下、特に好ましくは７０質量％以上８０質量％以下である。また、硫黄分含有量は、一般に０．３質量％以上１．１質量％以下である。

また、本発明において重質油として使用されるエキストラクトは、潤滑油原料用の減圧蒸留装置から得られる留分を、溶剤抽出法により抽出分離したもののうち潤滑油に適さない芳香族成分を多く含む油のことである。
エチレンボトム油（ＨＡＲ）はＨｅａｖｙＡｒｏｍａｔｉｃＲｅｓｉｄｕｅ油のことであり、ナフサ留分等の原料油を熱分解してエチレン、プロピレン等の化学品原料を製造するスチームクラッカーのボトム油である。エチレンボトム油（ＨＡＲ）はボトム油そのものであっても、ボトム油を水素化処理して得られる水素化油であってもよい。
本発明においては、さらに、重質油として、原油をエチレンクラッカーで処理して得られる熱分解残油（ＣＢＯ）、及び石油精製工程において発生する廃油であるスロップ油等も使用可能である。

［常圧蒸留残渣油と重質油との混合割合］
本発明においては、前記常圧蒸留残渣油に、前記重質油を混合した後、減圧蒸留設備に通油する。重質油の混合割合は、得られるアスファルトの針入度の値を低下させるとともに、減圧蒸留装置における加熱温度の低下及び／または減圧度の低下を可能にする観点から、得られる混合油全体に対し５容量％以上５０容量％以下の割合である。上記割合が５容量％未満であれば、上記本発明の効果が十分でなく、また、５０容量％を超える場合は、アスファルトの得率が低下するため好ましくない。上記観点から、上記割合は、５容量％以上３０容量％以下であることが好ましく、５容量％以上２０容量％以下であることがさらに好ましい。なお、常圧蒸留残渣油と重質油との混合方法、混合順序等については、特に制限はない。

［減圧蒸留設備］
本発明においては、前記常圧蒸留残渣油に、前記重質油を上記割合で混合した後、減圧蒸留設備に通油する。
減圧蒸留設備における減圧蒸留処理条件（温度、圧力、時間等）としては通常の条件を適宜採用することができ、蒸留設備の塔頂圧力３ｋＰａ以上１５ｋＰａ以下の減圧下、加熱炉温度３５０℃以上４４０℃以下の条件下で混合油を減圧蒸留処理することもできるが、本発明の製造方法を用いることにより、従来の製造方法で得られるアスファルトの針入度と同等の針入度を得る場合、その処理条件をさらに緩和することができ、省エネルギー及びコスト低減の要請に資することができる。具体的には、本発明の製造方法により、減圧蒸留処理条件は、塔頂圧力として、好ましくは４ｋＰａ以上１２ｋＰａ以下の減圧下で、さらに好ましくは６ｋＰａ以上１０ｋＰａ以下の減圧下で行うことが可能であり、及び／または、加熱炉温度として、好ましくは３７０℃以上４２０℃以下、さらに好ましくは３９０℃以上４１０℃以下の温度で行うことも可能である。

［アスファルト］
上記本発明の製造方法により得られるアスファルトにおいては、従来の製造方法に比べ、比較的温和な減圧蒸留処理条件下で、２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）が好ましくは３００以下、より好ましくは２８０以下、より好ましくは２６０以下、さらに好ましくは２５０以下、特に好ましくは２４０以下とすることが可能である。その下限値については、特に制限はないが、一般に５０程度である。また、得られるアスファルトの軟化点は好ましくは３０℃以上であり、より好ましくは３４℃以上４８℃以下である。
なお、ここでいう２５℃における針入度（１／１０ｍｍ）、軟化点は、ＪＩＳＫ２２０７「石油アスファルト」に基づき求められる値である。

本発明においては、前述の通り、比較的温和な減圧蒸留処理条件下で、上記の著しく低い値の針入度を得ることができる。具体的には、減圧蒸留設備における処理圧力が３ｋＰａ以上１５ｋＰａ以下、及び／又は処理温度が３５０℃以上４４０℃以下であっても、２５℃における針入度が２５０（１／１０ｍｍ）以下のアスファルトを得ることができる。
本発明の製造方法により得られるアスファルトは、道路舗装、ルーフィング材、シーリング材、接着剤、水路ライニング等の分野に広く利用できるが、針入度の値を低くでき、軟化点が高い等の観点から、道路舗装等に好適に使用できる。

次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるものではない。なお、原料油、重質油、アスファルトの各性状は以下の方法で測定した。

［芳香族分含有量］
ＪＰＩ−５Ｓ−７０−２０１０（石油学会法）ＴＬＣ／ＦＩＤ法によるアスファルト組成分析試験方法にて測定した。
［レジン分含有量］
ＪＰＩ−５Ｓ−７０−２０１０（石油学会法）ＴＬＣ／ＦＩＤ法によるアスファルト組成分析試験方法にて測定した。
［アスファルテン含有量］
ＪＰＩ−５Ｓ−７０−２０１０（石油学会法）ＴＬＣ／ＦＩＤ法によるアスファルト組成分析試験方法にて測定した。
［針入度、軟化点］
ＪＩＳＫ２２０７「石油アスファルト」に準拠して測定した。
［動粘度］
ＪＩＳＫ２２８３「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」に基づき求められる値である。
［密度］
ＪＩＳＫ２２４９「原油及び石油製品−密度試験方法」に準拠して測定した。

＜比較例１＞
中東原油を通常の方法で常圧蒸留処理して得られた常圧蒸留残渣（密度：０．９７４２ｇ／ｃｍ³、動粘度（５０℃）：１０５０ｍｍ²／ｓ）を、減圧蒸留装置に通油して、圧力−９３．５ｋＰａＧ、電気炉温度４００℃の条件にて減圧蒸留して減圧残渣分としてアスファルトを得た。
得られたアスファルトの針入度は２５℃で２６９（１／１０ｍｍ）であり、軟化点は３８℃であった。

＜実施例１＞
比較例１で用いたとの同様の常圧蒸留残渣に、混合後の量が全体の１５容量％となるように、流動接触分解残渣（ＣＬＯ）（レジン分：４．９質量％、アスファルテン分：１．０質量％、芳香族分：７４．６質量％、密度：１．０３５１ｇ／ｃｍ³、動粘度（５０℃）：１２０ｍｍ²／ｓ）を混合して得られた混合油を、比較例１と同じ条件で減圧蒸留装置にて減圧蒸留して減圧残渣分としてアスファルトを得た。
得られたアスファルトの針入度は、２５℃で２３８（１／１０ｍｍ）であり、軟化点は３９℃であった。

実施例１及び比較例１の結果から明らかなように、実施例１においては、比較例１と同一の減圧蒸留処理条件で著しく低い値の針入度を有するアスファルトが得られた。このことから、本発明の製造方法によれば、所定の針入度を有するアスファルトを得るためには、従来の製造方法における減圧処理条件より、減圧蒸留装置の圧力を相当量正圧側へ、もしくは、加熱炉温度を相当量低温側に移行させる、すなわち、投入エネルギーを低減させることが可能となることがわかる。

本発明によれば、常圧蒸留残渣油を減圧蒸留装置に通油する際に、常圧蒸留残渣油に重質油を所定量配合して通油することで、針入度の値を低下することができ、その結果、減圧蒸留装置における加熱温度の低下及び／または減圧度の低下を可能にするすることができるので、省エネルギー及びコスト低減の要請に資することができる。本発明の製造方法により得られるアスファルトは、ストレートアスファルトとして、道路舗装、ルーフィング材、シーリング材、接着剤、水路ライニング等の分野に好適に用いることができる。

Claims

常圧蒸留残渣油に対し、重質油を、得られる混合油全体基準で５容量％以上５０容量％以下の割合で混合した後、得られた混合油を減圧蒸留設備に通油する工程を有する、アスファルトの製造方法。
前記重質油が、流動接触分解残油（ＣＬＯ）、重質サイクル油（ＨＣＯ）、エキストラクト、エチレンボトム油（ＨＡＲ）、熱分解残油（ＣＢＯ）及びスロップ油から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載のアスファルトの製造方法。
前記重質油が、１質量％以上３５質量％以下のレジン分、０．１質量％以上１０質量％以下のアスファルテン分、及び４０質量％以上９５質量％以下の芳香族分を含有する、請求項１または２に記載のアスファルトの製造方法。
前記重質油が流動接触分解残油（ＣＬＯ）である、請求項１〜３のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
前記流動接触分解残油（ＣＬＯ）が、重油流動接触分解装置（ＲＦＣＣ装置）から得られたものである、請求項４に記載のアスファルトの製造方法。
前記重質油が７０質量％以上８０質量％以下の芳香族分を含有する、請求項１〜５のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
前記減圧蒸留設備における処理圧力が３ｋＰａ以上１５ｋＰａ以下である、請求項１〜６のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
前記減圧蒸留設備における処理温度が３５０℃以上４４０℃以下である、請求項１〜７のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
得られるアスファルトの２５℃における針入度が３００（１／１０ｍｍ）以下である、請求項１〜８のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
得られるアスファルトの２５℃における針入度が２５０（１／１０ｍｍ）以下である、請求項１〜８のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
前記減圧蒸留設備における処理圧力が３ｋＰａ以上１５ｋＰａ以下、及び／又は処理温度が３５０℃以上４４０℃以下であって、得られるアスファルトの２５℃における針入度が２５０（１／１０ｍｍ）以下である、請求項１〜１０のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。
得られるアスファルトの軟化点が３０℃以上である、請求項１〜１１のいずれかに記載のアスファルトの製造方法。