JP2014508846A - Desulfurization method for petroleum oil - Google Patents

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Abstract

脱硫反応の前に、適切な有機溶媒を用いて原料油を希釈する工程を含む、石油系油分の脱硫方法を開示する。有機溶媒は、アルカン、アルケン、環状アルケン及びアルキンから選択され、特に、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、トルエン及びキシレンから選択される。原料油及び溶媒の混合物中の溶媒濃度は、0.1〜70%の範囲である。
【選択図】なし
Disclosed is a method for desulfurization of petroleum oils, including a step of diluting a feedstock with a suitable organic solvent before the desulfurization reaction. The organic solvent is selected from alkanes, alkenes, cyclic alkenes and alkynes, in particular n-hexane, cyclohexane, heptane, pentene, hexene, heptene, octene, toluene and xylene. The solvent concentration in the feedstock and solvent mixture is in the range of 0.1-70%.
[Selection figure] None

Description

本発明は、脱硫方法に関する。特に、本開示は、石油系重油及び石油残留物、より具体的にはカーボンブラック原料油の脱硫方法に関する。   The present invention relates to a desulfurization method. In particular, the present disclosure relates to a method for desulfurizing petroleum heavy oil and petroleum residues, more specifically carbon black feedstock.

石油系油分は、主に炭化水素及び、化合物を含有する他の炭素の複雑な混合物である。石油系油分又は原油の全体的な組成は、その供給源又は製油所の地理的な位置から、大幅に変化することが知られている。これらの油の元素組成は、酸素、窒素、硫黄、水分及び灰分と共に、おおよそ炭素(84〜87%)、水素(12〜14%)から構成されている。硫黄含有量は、0.2〜8%で大幅に変化し得る。これらの主要な成分に加えて、最初に存在し得るか、又は、様々な製油所の処理工程の間に油に関連付けられる、微量の金属不純物が存在する。原油はまた、炭化水素、パラフィン、アスファルテン、樹脂、灰分を含有し得る。原油組成物は、異なる沸騰範囲で、様々な個別の画分へ分化することが可能である。低沸点画分(<170℃)は、典型的にはナフサであり、180〜250℃の沸点画分は灯油であり、250〜350℃の範囲の沸点画分は、軽油と呼ばれている。350℃以上の沸点画分は、一般的に残留物と呼ばれ、全て又はほとんどの蒸留生成物が石油から除去された後に得られる。これらの残留物画分は、軽質減圧軽油、重質真空ガス油、及び真空残留物として更に区別することが可能である。これらの異なる画分のそれぞれは、様々な炭化水素種及び関連化合物の異なる分子量分布を有する。特に、重要な態様の内の一つは、これらの画分中の硫黄含有種の分布である。石油残留物の使用は、加熱(燃料として)、及び、カーボンブラックを製造するための原料としての使用を含む。石油残留物中に含まれる硫黄の存在は、多くの欠点を有する。石油残留物の完全な又は部分的な燃焼中に、硫黄はSO2及びSO3へ変換される。これらは、酸性雨の形態での主要な環境問題の原因であり、健康へ悪影響を与える。更に、硫黄種は、製油所で使用される触媒系の中毒の原因となる。これらはまた、機器及び排気の腐食の主要な原因であることが知られている。残留物画分中の硫黄の存在は、カーボンブラックの製造用原料として、これを使用する場合に、更に影響を有する。著しい大気汚染とは別に、これらの種は、様々な用途へ有害である最終的なカーボンブラック製品に関連付けられたままである。更に、高硫黄含有量は、製造方法のスループットに影響を与える。 Petroleum oil is a complex mixture of mainly hydrocarbons and other carbon containing compounds. It is known that the overall composition of a petroleum-based oil or crude oil varies greatly from its source or the geographical location of the refinery. The elemental composition of these oils is roughly composed of carbon (84-87%) and hydrogen (12-14%) along with oxygen, nitrogen, sulfur, moisture and ash. The sulfur content can vary significantly from 0.2 to 8%. In addition to these major components, there are trace metal impurities that may be present initially or associated with the oil during various refinery processing steps. Crude oil may also contain hydrocarbons, paraffin, asphaltenes, resins, and ash. Crude oil compositions can be differentiated into various individual fractions at different boiling ranges. The low boiling fraction (<170 ° C.) is typically naphtha, the boiling fraction of 180-250 ° C. is kerosene, and the boiling fraction in the range of 250-350 ° C. is called light oil. . The boiling fraction above 350 ° C. is commonly referred to as residue and is obtained after all or most of the distillation product has been removed from the petroleum. These residue fractions can be further distinguished as light vacuum gas oil, heavy vacuum gas oil, and vacuum residue. Each of these different fractions has a different molecular weight distribution of various hydrocarbon species and related compounds. In particular, one of the important aspects is the distribution of sulfur-containing species in these fractions. The use of petroleum residues includes heating (as fuel) and use as a feedstock for producing carbon black. The presence of sulfur contained in petroleum residues has a number of drawbacks. During complete or partial combustion of petroleum residues, sulfur is converted to SO 2 and SO 3 . These are a major cause of environmental problems in the form of acid rain and have a negative health impact. In addition, sulfur species cause poisoning of catalyst systems used in refineries. They are also known to be a major cause of equipment and exhaust corrosion. The presence of sulfur in the residue fraction has a further influence when it is used as a raw material for the production of carbon black. Apart from significant air pollution, these species remain associated with the final carbon black product which is harmful to various applications. Furthermore, the high sulfur content affects the throughput of the production process.

カーボンブラック原料油(CBFO)は、カーボンブラック製造に用いられる原料であり、タイヤ産業で使用される重要な材料である。カーボンブラックの原料は、C12及びナフタレン中にリッチな高い成分、メチルインデン、アントラセン、フルオレン、その他のポリ芳香族成分の混合物である。CBFOは、基本的に、製油所又は、コールタール蒸留のいずれかから調達される。二つの種類のCBFO、即ち、高BMCI種類及び、一般的な種類が存在する。「BMCI」(鉱山局相関関係指数)は、効果的にカーボンブラックの収率の程度を測定する。BMCIが高い程、カーボンブラックの収率も良かった。高いBMCIのCBFOは、カーボンブラック製造業者によって原料として使用され、一方、他のグレードは、ゴム方法オイル、線香等を製造するために、様々な消費者によって使用されている。 Carbon black raw material oil (CBFO) is a raw material used for carbon black production, and is an important material used in the tire industry. The carbon black used as a raw material, rich high component C 12 and in naphthalene, methyl indene, anthracene, fluorene, mixtures of other polyaromatic component. CBFO is basically procured from either refineries or coal tar distillation. There are two types of CBFO: high BMCI types and general types. “BMCI” (Mine Bureau Correlation Index) effectively measures the degree of carbon black yield. The higher the BMCI, the better the yield of carbon black. High BMCI CBFO is used as raw material by carbon black manufacturers, while other grades are used by various consumers to produce rubber process oils, incense sticks and the like.

CBFO中の硫黄分は、有効BMCI値を減少させる。更に、この硫黄は、不純物として最終的なカーボンブラック生成物へ運ばれる。従って、CBFOの硫黄含有量を低減することは興味深い。従って、CBFOとして使用される石油残留物の硫黄分を低減するための方法を発見することは、興味深いであろう。   The sulfur content in CBFO reduces the effective BMCI value. Furthermore, this sulfur is carried as impurities to the final carbon black product. It is therefore interesting to reduce the sulfur content of CBFO. It would therefore be interesting to find a method for reducing the sulfur content of petroleum residues used as CBFO.

脱硫方法は、通常、天然ガス、ガソリンやガソリン、ジェット燃料、灯油、ディーゼル燃料、燃料油などの石油製品から硫黄(S)を除去するために行われる。精油原料(ナフサ、灯油、軽油及び重油)は、チオール、チオフェン、有機スルフィド、ジスルフィド及び多くのその他のものを含む、広範囲の有機硫黄化合物を含む。これらの有機硫黄化合物は、化石燃料、石油原料中の自然な形成中に存在する、生物学的成分を含有する、硫黄の分解生成物である。硫黄を除去する目的は、自動車の車両、航空機、鉄道機関車、船、ガス又は油の燃焼発電所、住宅地及び工業炉、並びに、燃焼のための燃料を使用する、他の形態の装置において、これらの燃料を使用した結果としての、二酸化硫黄(SO2)の排出量を低減することである。 The desulfurization method is usually performed to remove sulfur (S) from petroleum products such as natural gas, gasoline, gasoline, jet fuel, kerosene, diesel fuel, and fuel oil. Essential oil feedstocks (naphtha, kerosene, light oil and heavy oil) contain a wide range of organic sulfur compounds, including thiols, thiophenes, organic sulfides, disulfides and many others. These organic sulfur compounds are sulfur degradation products containing biological components that are present during natural formation in fossil fuels, petroleum feedstocks. The purpose of removing sulfur is in automobile vehicles, aircraft, railway locomotives, ships, gas or oil burning power plants, residential and industrial furnaces, and other forms of equipment that use fuel for combustion. Reducing sulfur dioxide (SO 2 ) emissions as a result of using these fuels.

水素化脱硫などの触媒変換方法、及び、溶媒抽出、アルキル化、酸化、沈殿、吸着などのような物理化学方法を含む多くの技術は、石油系油分の様々な画分から硫黄分を低減するために機能してきた。水素化脱硫は、一般的にこの目的のために使用される。この方法は、H2Sに変換するための、硫黄種の触媒的水素化に基づいている。しかしながら、水素化脱硫は、ガソリン、ナフサ、灯油などの低沸点画分で、効率的に作用することが知られている。触媒系は、一般的に、Al23上に担持されたNi、Co、Moなどの遷移金属を含む。いくつかの努力が、水素化脱硫技術を提供するために、過去になされてきた。いくつかの典型的な従来の例が、米国特許第US2516877号明細書、米国特許第US2604436号明細書、米国特許第2697682号明細書、米国特許第2866751号明細書、米国特許第2866752号明細書、米国特許第2911359号明細書、米国特許第2992182号明細書、米国特許第3620968号明細書、米国特許第3668116号明細書、米国特許第4193864号明細書、米国特許第4328127号明細書、米国特許第4960506号明細書及び、米国特許第5677259号明細書に開示されている。これらの方法の内のほとんどは、低沸点画分又は原油の処理に、非常に適している。しかしながら、高沸点画分又は真空残留物を処理する場合に、その効率が低下する。これは、より低い沸点の石油画分は、主にメルカプタン又は低級員環状化合物の形態の硫黄を含むという事実により、これは脱硫することが比較的容易である。しかしながら、高沸点画分又は残留物は、置換ベンゾチオフェンなどのより安定な環状化合物、及び、脱硫することが極めて困難である、より高次の誘導体又は巨大分子の環状化合物の一部である、硫黄種を含む。水素化脱硫により残留物を処理するための、いくつかの先行技術の例は、米国特許第2640011号明細書、米国特許第US2992182号明細書、米国特許第US4328127号明細書及び、米国特許第US4576710号明細書を含む。ほとんどの場合において、処理パラメータは、極端、即ち、400℃を超える高い温度及び、1000psigを超える圧力の使用である。更に、脱硫効率は低い。更に、これらの異なる処理条件のために、水素化脱硫は、コークス形成をもたらし、触媒系の非活性化につながっている。更に、水素化脱硫方法は、H2Sの形成をもたらし、これは環境への懸念から再び配置することは不可能である。このH2Sは、元素状の硫黄に変換するために、Al23触媒の存在下で、約800℃の高温で、更に、クラウス法によって処理する必要がある。 Many technologies, including catalytic conversion methods such as hydrodesulfurization, and physicochemical methods such as solvent extraction, alkylation, oxidation, precipitation, adsorption, etc., reduce sulfur content from various fractions of petroleum oils. Has been functioning. Hydrodesulfurization is generally used for this purpose. This method is based on the catalytic hydrogenation of sulfur species to convert to H 2 S. However, hydrodesulfurization is known to work efficiently in low-boiling fractions such as gasoline, naphtha and kerosene. The catalyst system generally includes a transition metal such as Ni, Co, Mo, etc. supported on Al 2 O 3 . Several efforts have been made in the past to provide hydrodesulfurization technology. Some typical conventional examples are U.S. Pat. No. 2,516,877, U.S. Pat. No. 2,604,436, U.S. Pat. No. 2,697,682, U.S. Pat. No. 2,866,751, and U.S. Pat. No. 2,866,752. , U.S. Pat.No. 2,911,359, U.S. Pat.No. 2,921,182, U.S. Pat.No. 3,620,968, U.S. Pat.No. 3,668,116, U.S. Pat. No. 4,193,864, U.S. Pat. This is disclosed in Japanese Patent No. 4960506 and US Pat. No. 5,677,259. Most of these methods are very suitable for the treatment of low boiling fractions or crude oil. However, the efficiency decreases when processing high boiling fractions or vacuum residues. This is relatively easy to desulfurize due to the fact that the lower boiling petroleum fraction contains sulfur primarily in the form of mercaptans or lower member cyclic compounds. However, the high boiling fraction or residue is part of a more stable cyclic compound, such as substituted benzothiophene, and a higher order derivative or macromolecular cyclic compound that is extremely difficult to desulfurize, Contains sulfur species. Some prior art examples for treating the residue by hydrodesulfurization include US Pat. No. 2,604,011, US Pat. No. 2,929,182, US Pat. No. 4,328,127 and US Pat. No. 4,576,710. Including the specification of the issue. In most cases, the processing parameters are extreme, i.e. the use of high temperatures above 400 ° C. and pressures above 1000 psig. Furthermore, the desulfurization efficiency is low. Furthermore, because of these different processing conditions, hydrodesulfurization leads to coke formation, leading to deactivation of the catalyst system. Furthermore, the hydrodesulfurization process results in the formation of H 2 S, which cannot be repositioned due to environmental concerns. In order to convert this H 2 S into elemental sulfur, it is necessary to treat it by the Claus method at a high temperature of about 800 ° C. in the presence of an Al 2 O 3 catalyst.

水素化脱硫に加えて、石油系油分の脱硫のために検討されている、他のいくつかの技術が存在する。これらは、酸化、吸着、溶媒抽出及び、バイオ酵素による方法を含む。酸化的脱硫方法のいくつかの典型的な従来例が、米国特許第US3816301号明細書、米国特許第US3163593号明細書、米国特許第US3413307号明細書、米国特許第US3505210号明細書、米国特許第US3816301号明細書、米国特許第US3847800号明細書、米国特許第US6274785号明細書、米国特許第US6277271号明細書、米国特許第US7144499号明細書、米国特許第US7179368号明細書、米国特許第US7276152号明細書、米国特許第US7314545号明細書、米国特許第US20050189261号明細書、米国特許第200600226049号明細書及び、米国特許第US20090148374号明細書に開示されている。使用される一般的な酸化剤は、H22又は、酢酸と組み合わせ、且つ、酸化触媒系の存在下におけるH22である。更に、tert−ブチルヒドロペルオキシドはまた、油中で可溶性になる傾向があるため、酸化剤としても使用することができる。吸着方法は、一般的に、粘度、Al23、ボーキサイト、シリカ又はアルミナに担持された遷移金属酸化物系、ゼオライト、活性炭などの、吸着剤を使用する。これらの方法のいくつかの典型的な例は、米国特許第US2436550号明細書、米国特許第US2537756号明細書、米国特許第2988499号明細書、米国特許第US3620969号明細書、米国特許第US4419224号明細書、米国特許第US4695366号明細書、米国特許第US5219542号明細書、米国特許第US5310717号明細書、米国特許第US6558533号明細書、米国特許第US6500219号明細書、米国特許第US7291259号明細書、米国特許第US20030029777号明細書、米国特許第US20030188993号明細書、米国特許第US20060283780号明細書、及び、米国特許第US20090000990号明細書に開示されている。溶媒抽出方法は、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、フェノール、ジクロロエーテル、ニトロベンゼンなどの様々な溶媒系を使用する。いくつかの典型的な先行技術の方法が、米国特許第US2486519号明細書、米国特許第US2623004号明細書、米国特許第US2634230号明細書、及び、米国特許第US3779895号明細書に開示されている。しかしながら、上述の方法のほとんどは、原油又は低沸点画分の脱硫を目的としている。同様に、上述の方法のほとんど(生物酵素的な方法を除く)は、硫黄原子を特異的に除去するというよりもむしろ、硫黄含有分子の全体を標的とし、除去することを目的としている。純硫黄分が少なく、また、硫黄は少数の低分子化合物にわたって分散されるため、原油又は低沸点画分の脱硫を考慮する一方、これは重要な影響を有していない可能性がある。しかしながら、硫黄含有量が4〜5%の高さにすることが可能である残留物の場合には、硫黄は、本質的に、油中に含まれる分子の大部分にわたって分散されているように見える。従って、硫黄含有分子の全体を除去することによって、油の部分の相当な量の材料が失われるであろう。 In addition to hydrodesulfurization, there are several other technologies that are being considered for the desulfurization of petroleum oils. These include oxidation, adsorption, solvent extraction and bioenzymatic methods. Some typical conventional examples of oxidative desulfurization processes are described in US Pat. No. 3,816,301, US Pat. No. 3,163,593, US Pat. No. 3,413,307, US Pat. No. 3,505,210, US Pat. US Pat. No. 3,816,301, US Pat. No. 3,847,800, US Pat. No. 6,274,785, US Pat. No. 6,277,271, US Pat. No. 7,144,499, US Pat. This specification is disclosed in US Pat. No. 7,314,545, US Pat. No. 2,050,189261, US Pat. No. 200600226049, and US Pat. No. 2,090,148374. Common oxidizing agents used, H 2 O 2 or, acetate and combinations, and a H 2 O 2 in the presence of an oxidation catalyst system. Furthermore, tert-butyl hydroperoxide can also be used as an oxidizing agent because it tends to be soluble in oil. Adsorption methods generally use adsorbents such as viscosity, Al 2 O 3 , bauxite, silica or transition metal oxide systems supported on alumina, zeolite, activated carbon and the like. Some typical examples of these methods are US Pat. No. 2,436,550, US Pat. No. 2,537,756, US Pat. No. 2,988,499, US Pat. No. 3,620,969, US Pat. No. 4,419,224. US Pat. No. 4,695,366, US Pat. No. 5,219,542, US Pat. No. 5,310,717, US Pat. No. 6,655,533, US Pat. No. 6,650,209, US Pat. No. 7,291,259 U.S. Pat. No. US20030029777, U.S. Pat. No. US20030188993, U.S. Pat. No. US200602283780, and U.S. Pat. No. US2009090000990. Solvent extraction methods use various solvent systems such as dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, phenol, dichloroether, nitrobenzene and the like. Some typical prior art methods are disclosed in US Pat. No. 2,486,519, US Pat. No. 2,262,004, US Pat. No. 2,634,230, and US Pat. No. 3,779,895. . However, most of the methods described above are aimed at desulfurization of crude oil or low boiling fractions. Similarly, most of the methods described above (except for bioenzymatic methods) are aimed at targeting and removing the entire sulfur-containing molecule, rather than specifically removing sulfur atoms. While pure sulfur content is low and sulfur is dispersed over a small number of low molecular weight compounds, while considering desulfurization of crude oil or low boiling fractions, this may not have a significant impact. However, in the case of residues where the sulfur content can be as high as 4-5%, the sulfur is essentially dispersed over the majority of the molecules contained in the oil. appear. Thus, by removing all of the sulfur-containing molecules, a significant amount of material in the oil portion will be lost.

別のそのような脱硫方法は、アルカリ金属、特に、脱硫剤としてのナトリウム金属の使用に基づく。この方法において、硫黄は、硫黄含有分子の全体の除去としてではなく、主に金属硫化物として除去される。この方法のいくつかの典型的な先行技術の例は、米国特許第US1938672号明細書、米国特許第US1952616号明細書、米国特許第US2902441号明細書、米国特許第US3004912号明細書、米国特許第3093575号明細書、米国特許第3617530号明細書、米国特許第3755149号明細書、米国特許第US3787315号明細書、米国特許第4003824号明細書、米国特許第4120779号明細書、米国特許第US4123350号明細書、米国特許第US4147612号明細書、米国特許第US4248695号明細書、米国特許第US4437980号明細書、米国特許第US6210564号明細書、米国特許第US7192516号明細書、米国特許第7507327号明細書、米国特許第US7588680号明細書に開示されている。これらの文書は、従って、原油及び残油の金属ナトリウムによる脱硫について記述している。ナトリウム金属は、純金属又は、不活性種上で担持された合金として、又は、アンモニア等の溶媒に溶解して、使用することができる。また、これらの方法は、脱硫のために、ナトリウム金属と組み合わせて、高圧で水素を使用する。いくつかの方法において、NaHS、NaNH2などのナトリウムベースの化合物を、脱硫のために使用する。原料油中のナトリウム金属と硫黄の反応として形成される主な生成物は、硫化ナトリウム(Na2S)である。上述の先行技術文献のいくつかは、Na2Sからのナトリウムの再生もまた記載している。これらの方法は、不応性の硫黄の脱硫の効果、特に高沸点の残油の不応性の硫黄からの脱硫の効果を報告している。しかしながら、これらのナトリウムベースの脱硫方法は、脱硫された原料油の低収率、多量の不溶性スラッジの形成、水素の必要条件及び安全性の懸念などの、制限に関連付けられている。重油及び石油残油の固有の粘度が高いために、脱硫方法の前後の処理及び分離操作が困難になっている。多量の貴重な残留原料油は、粘度の高いスラッジの形態の、沈殿した硫化ナトリウム残基又は未反応のナトリウムと、関連付けられたままである。また、スラッジは、その固有の粘度及び粘着性の性質のために、濾過し分離することが極端に困難である。従って、方法中、特に濾過又は分離中の原料の実質的な損失が存在する。更に、残油と比較してより低い金属ナトリウムの密度のために、ナトリウム金属は油の表面に浮く傾向があり、失敗した反応中又は、不完全な混合中に、危険な状況につながる可能性がある。 Another such desulfurization process is based on the use of alkali metals, in particular sodium metal as a desulfurizing agent. In this process, sulfur is removed primarily as a metal sulfide rather than as a total removal of sulfur-containing molecules. Some typical prior art examples of this method are U.S. Pat. No. 1,938,672, U.S. Pat.No. 1,952,616, U.S. Pat.No. 2,902,441, U.S. Pat. No. 3093575, US Pat. No. 3,617,530, US Pat. No. 3,755,149, US Pat. No. 3,787,315, US Pat. No. 4,0038,242, US Pat. No. 4,120,795, US Pat. No. 4,123,350 Specification, US Pat. No. 4,147,612, US Pat. No. 4,248,695, US Pat. No. 4,437,980, US Pat. No. 6,620,564, US Pat. No. 7,192,516, US Pat. No. 7,507,327 , It disclosed in national Patent No. US7588680. These documents therefore describe the desulfurization of crude oil and residual oil with metallic sodium. Sodium metal can be used as a pure metal, an alloy supported on an inert species, or dissolved in a solvent such as ammonia. These methods also use hydrogen at high pressure in combination with sodium metal for desulfurization. In some methods, sodium-based compounds such as NaHS, NaNH 2 are used for desulfurization. The main product formed as a reaction of sodium metal and sulfur in the feedstock is sodium sulfide (Na 2 S). Some of the prior art documents mentioned above also describe the regeneration of sodium from Na 2 S. These methods report the effects of refractory sulfur desulfurization, particularly the desulfurization effect of high boiling residue from refractory sulfur. However, these sodium-based desulfurization processes are associated with limitations such as low yields of desulfurized feedstock, the formation of large amounts of insoluble sludge, hydrogen requirements and safety concerns. Due to the high inherent viscosities of heavy oil and petroleum residue, processing and separation operations before and after the desulfurization process are difficult. A large amount of valuable residual feedstock remains associated with precipitated sodium sulfide residues or unreacted sodium in the form of viscous sludge. Sludge is also extremely difficult to filter and separate due to its inherent viscosity and sticky nature. There is therefore a substantial loss of raw material during the process, especially during filtration or separation. Furthermore, due to the lower density of metallic sodium compared to the residual oil, sodium metal tends to float on the surface of the oil, which can lead to dangerous situations during failed reactions or incomplete mixing. There is.

従って、既知の脱硫方法は、脱硫された原料油の収率が低いこと、多量の不溶性スラッジの形成、水素の必要条件及び安全性の問題などの、多くの制限に関連付けられている。重油及び石油残留物の固有の粘度が高いために、脱硫方法の前後の処理及び分離操作が困難になっている。多量の貴重な残留原料油は、高い粘度のスラッジの形態で、沈殿した硫黄残留物又は未反応のナトリウムに関連したままである。また、スラッジは、その固有の粘度及び粘着性の性質のために、濾過及び分離することが極端に困難である。方法中の原料の実質的な損失は、特に濾過又は分離中にある。更に、ナトリウム系脱硫方法は、油中のナトリウム金属の保持をもたらすことが観察された。金属ナトリウムの存在下では、<100ppmの低濃度でさえも、製造方法中にカーボンブラックの形態の変化をもたらす。従って、石油系オイルの脱硫中の原料の損失を最小限にするための方法を開発する必要性が感じられる。本発明は、石油系油分の脱硫、特にカーボンブラックの原料油(CBFO)脱硫のための改良された方法であり、これは、油中の硫黄分を低減する。   Thus, known desulfurization processes are associated with a number of limitations, such as low yields of desulfurized feedstock, the formation of large amounts of insoluble sludge, hydrogen requirements and safety issues. Due to the high inherent viscosity of heavy oil and petroleum residues, processing and separation operations before and after the desulfurization process are difficult. A large amount of valuable residual feedstock remains associated with precipitated sulfur residues or unreacted sodium in the form of high viscosity sludge. Sludge is also extremely difficult to filter and separate due to its inherent viscosity and sticky nature. The substantial loss of raw material during the process is in particular during filtration or separation. Furthermore, it has been observed that the sodium-based desulfurization process results in the retention of sodium metal in the oil. In the presence of metallic sodium, even a low concentration of <100 ppm results in a change in carbon black morphology during the manufacturing process. Accordingly, there is a need to develop a method for minimizing the loss of feedstock during petroleum oil desulfurization. The present invention is an improved process for the desulfurization of petroleum oils, particularly carbon black feedstock (CBFO), which reduces the sulfur content in the oil.

目的
本開示の目的は、脱硫された油の改善された収率及び高い品質を提供する、カーボンブラック原料油の脱硫方法を提供することである。
Objective The objective of the present disclosure is to provide a method for desulfurizing a carbon black feedstock that provides improved yield and high quality of the desulfurized oil.

本開示の別の目的は、改善された処理及び取り扱い操作を含む、カーボンブラック原料油の脱硫方法を提供することである。   Another object of the present disclosure is to provide a method for desulfurizing a carbon black feedstock that includes improved processing and handling operations.

本開示の更に別の目的は、水素を用いない、カーボンブラック原料の脱硫方法を提供することである。   Still another object of the present disclosure is to provide a method for desulfurizing a carbon black raw material without using hydrogen.

本開示の別の目的は、残留ナトリウム含有物を除去するための、脱硫された油の更なる処理のための方法を提供することである。   Another object of the present disclosure is to provide a method for further processing of desulfurized oil to remove residual sodium content.

概要
本開示によると、石油系油分の脱硫のための方法を提供し、前記方法は以下の工程を含む:
石油溶媒混合物を得るために、アルカン、アルケン、環状アルケン及びアルキンから成る群から選択される炭化水素有機溶媒を用いて石油系油分を希釈する工程であって、前記油溶媒混合物中の前記有機溶媒濃度が、0.1〜70%の範囲である工程と;
反応器へ前記油溶媒混合物を移す工程と;
前記反応器中の前記油溶媒混合物へ、固体のナトリウム金属を添加する工程であって、前記ナトリウム金属濃度が、石油系油分濃度の0.1〜20%である工程と;
結果として生じる混合物を得るために、240〜350℃の範囲の温度及び、0〜500psigの範囲の圧力で15分〜4時間、混合しながら、前記油溶媒混合物とナトリウムとを反応させる工程と;
前記結果として得られた混合物を冷却し、沈殿させる工程と;
冷却した混合物をデカントし、脱硫した石油系油分のデカントした溶液を濾過する工程。
SUMMARY According to the present disclosure, a method is provided for the desulfurization of petroleum-based oils, said method comprising the following steps:
Diluting a petroleum-based oil with a hydrocarbon organic solvent selected from the group consisting of alkanes, alkenes, cyclic alkenes and alkynes to obtain a petroleum solvent mixture, wherein the organic solvent in the oil solvent mixture A step wherein the concentration is in the range of 0.1 to 70%;
Transferring the oil solvent mixture to a reactor;
Adding solid sodium metal to the oil solvent mixture in the reactor, wherein the sodium metal concentration is 0.1-20% of the petroleum oil concentration;
Reacting the oil-solvent mixture with sodium while mixing at a temperature in the range of 240-350 ° C. and a pressure in the range of 0-500 psig for 15 minutes to 4 hours to obtain the resulting mixture;
Cooling and precipitating the resulting mixture;
Decanting the cooled mixture and filtering the decanted solution of the desulfurized petroleum oil.

典型的には、本開示によると、炭化水素有機溶媒は、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、トルエン及びキシレンから成る群から選択される。   Typically, according to the present disclosure, the hydrocarbon organic solvent is selected from the group consisting of n-hexane, cyclohexane, heptane, pentene, hexene, heptene, octene, toluene and xylene.

好ましくは、本開示によると、方法は、0〜500psigの範囲の圧力で水素ガスを用いて反応器をパージする工程を含む。   Preferably, according to the present disclosure, the method comprises purging the reactor with hydrogen gas at a pressure in the range of 0-500 psig.

典型的に、本開示によると、方法は、蒸留によって脱硫した石油系油分から有機溶媒を分離する工程を含む。   Typically, according to the present disclosure, the method includes the step of separating the organic solvent from the petroleum oil desulfurized by distillation.

好ましくは、本開示によると、方法は、インラインミキサー、機械的ミキサー、ポンプアラウンドループ(pump around loop)及び、超音波ミキサーから選択されたミキサーにより、高せん断混合を用いて、反応器中の油溶媒混合物と、ナトリウムを混合する工程を含む。   Preferably, according to the present disclosure, the method uses high shear mixing with a mixer selected from an in-line mixer, a mechanical mixer, a pump around loop, and an ultrasonic mixer, and the oil in the reactor. Mixing the solvent mixture with sodium.

本開示によると、残留ナトリウム金属を除去するための方法を提供し、前記方法は;激しく攪拌しながら、30分〜90分間、50〜150℃の範囲の温度で、有機溶媒中で、0.1〜10%のカルボン酸を用いて、脱硫した石油系油分を処理する工程と;10〜50ppmのナトリウム含有量を有する、脱硫した石油系油分を得るために、得られた混合物を濾過する工程とを含む。   According to the present disclosure, a method is provided for removing residual sodium metal, said method comprising: 0. 0 ° C. in an organic solvent at a temperature in the range of 50-150 ° C. for 30 minutes to 90 minutes with vigorous stirring. Treating the desulfurized petroleum oil with 1-10% carboxylic acid; and filtering the resulting mixture to obtain a desulfurized petroleum oil having a sodium content of 10-50 ppm Including.

典型的に、本開示によると、カルボン酸は、酢酸、ギ酸及びプロピオン酸から選択される。   Typically, according to the present disclosure, the carboxylic acid is selected from acetic acid, formic acid and propionic acid.

好ましくは、本開示によると、有機溶媒は、アルカン、アルケン、環状アルケン、アルキン及びアルコールから選択される。より好ましくは、有機溶媒はキシレンである。   Preferably, according to the present disclosure, the organic solvent is selected from alkanes, alkenes, cyclic alkenes, alkynes and alcohols. More preferably, the organic solvent is xylene.

本開示によると、30〜150℃の範囲の温度で、空気を用いて、脱硫した石油系油分をパージすることによって、残留ナトリウム金属を除去する方法を提供する。   According to the present disclosure, a method is provided for removing residual sodium metal by purging desulfurized petroleum-based oils with air at a temperature in the range of 30-150 ° C.

開示の詳細な説明
本開示は、カーボンブラック原料油(CBFO)の脱硫方法に関する。原料油(CBFO)は、周囲温度において高い粘度を有する。方法は、脱硫反応の前に、適切な溶媒を用いて原料油を希釈することを含む。有機溶媒は、アルカン、アルケン、環状アルケン及びアルキンから成る炭化水素溶媒群から選択することができる。同様に、ガソリン、灯油、原油などの他の油も、原料油を希釈するために使用することができる。有機溶媒は、特に、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、トルエン及びキシレンから成る群から選択され、好ましくは、溶媒はキシレンである。用いた溶媒濃度は、CBFO及び溶媒の混合物で、0.1〜70%の範囲、好ましくは、0.1〜50%の範囲、より好ましくは1〜30%の範囲である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE DISCLOSURE The present disclosure relates to a method for desulfurizing carbon black feedstock (CBFO). Stock oil (CBFO) has a high viscosity at ambient temperature. The method includes diluting the feedstock with a suitable solvent prior to the desulfurization reaction. The organic solvent can be selected from the hydrocarbon solvent group consisting of alkanes, alkenes, cyclic alkenes and alkynes. Similarly, other oils such as gasoline, kerosene, and crude oil can be used to dilute the feedstock. The organic solvent is in particular selected from the group consisting of n-hexane, cyclohexane, heptane, pentene, hexene, heptene, octene, toluene and xylene, preferably the solvent is xylene. The solvent concentration used is a mixture of CBFO and solvent and is in the range of 0.1-70%, preferably in the range of 0.1-50%, more preferably in the range of 1-30%.

本開示の方法への供給原料は、0.1%〜20%の範囲の硫黄含有量を有する、カーボンブラック原料油である。本開示の方法はまた、様々な沸点画分の石油系油分について用いることができる。更に、本開示の方法は、コールタール、シェール油又は、他の有機硫黄含有化合物から硫黄を除去するために使用することができる。有機溶媒は、脱硫方法の後に除去する。本方法は、大幅な粘度の低下を伴う、脱硫流をもたらす(キシレンを除去した後)。脱硫された種の重合反応による不溶性スラッジ(使用できない材料)の形成は、原料油の粘度の改善により低減される。更に、原料油の粘度の改善は、カーボンブラック製品の製造などの用途において必要な原料油の処理を促進する。   The feedstock for the method of the present disclosure is a carbon black feedstock having a sulfur content in the range of 0.1% to 20%. The method of the present disclosure can also be used for petroleum-based oils of various boiling fractions. Further, the disclosed method can be used to remove sulfur from coal tar, shale oil, or other organic sulfur-containing compounds. The organic solvent is removed after the desulfurization process. The process results in a desulfurization stream (after removing xylene) with a significant viscosity drop. The formation of insoluble sludge (unusable material) due to the polymerization reaction of the desulfurized species is reduced by improving the viscosity of the feedstock. Furthermore, improving the viscosity of the feedstock promotes the processing of the feedstock required in applications such as the production of carbon black products.

その方法は、原料油中のアスファルテン含有量を低減することによって、原料油の質の改善をもたらす。アスファルテンは、不溶性のn−ヘプタン、原油などの炭素質材料の可溶性成分、ビチューメン又は石灰とみなされる。アスファルテンは、一般的に、処理されたカーボンブラック製品の品質にとって有害とみなされる、高分子量のヘテロ原子種である。   The method results in improved feedstock quality by reducing the asphaltene content in the feedstock. Asphaltenes are considered insoluble n-heptane, a soluble component of carbonaceous materials such as crude oil, bitumen or lime. Asphaltenes are a high molecular weight heteroatom species that is generally considered harmful to the quality of the treated carbon black product.

本開示の方法は、0〜500psigの範囲の圧力で、水素の非存在下で実行し、これは、高圧水素の存在下で行われた方法と比較して、加工された油のより高いC:H比をもたらす。生成物の形成に寄与せずに、水素は水蒸気の形態で処理を離れるため、ほとんどの処理した油をカーボンブラックへ変換するために、これは有用である。方法は、CBFO中に存在する水分を除去する。CBFOは、一般的に約<1%の水分を含む。ナトリウム金属は、水に対して強い親和性を有し、それによって水を反応することが知られている。本方法は、CBFO油濃度の0、1〜20%の濃度で、ナトリウム金属を使用する。従って、CBFO中に存在する水分は、完全に除去される。   The method of the present disclosure is performed in the absence of hydrogen at pressures ranging from 0 to 500 psig, which is a higher C of the processed oil compared to the method performed in the presence of high pressure hydrogen. : Results in an H ratio. This is useful to convert most of the treated oil to carbon black because hydrogen leaves the process in the form of water vapor without contributing to product formation. The method removes moisture present in the CBFO. CBFO typically contains about <1% moisture. Sodium metal is known to have a strong affinity for water and thereby react with water. The method uses sodium metal at a concentration of 0, 1-20% of the CBFO oil concentration. Therefore, the water present in the CBFO is completely removed.

本開示の一態様において、方法は、水素の存在下で実行する。加えられた水素は、0〜500psigの範囲、好ましくは、0〜300psigの範囲、より好ましくは、0〜100psigの範囲であり得る。更に、水素は、閉じた系の形態で、即ち、水素圧が無いか又は無圧システム下で、存在しないであろう。従って、それは、水素ガスの連続的又は半連続的流中に加えることができる。   In one aspect of the present disclosure, the method is performed in the presence of hydrogen. The added hydrogen can be in the range of 0-500 psig, preferably in the range of 0-300 psig, more preferably in the range of 0-100 psig. Furthermore, hydrogen will not be present in the form of a closed system, i.e., without hydrogen pressure or under a pressureless system. It can therefore be added in a continuous or semi-continuous flow of hydrogen gas.

本開示の脱硫方法は、副生成物として結晶性硫化ナトリウムを与える。そのように形成された副生成物は、分離及び濾過することは容易であり、従って、脱硫した油の良好な回収及び、脱硫した油の良好な分離及び処理効率をもたらす。   The desulfurization process of the present disclosure provides crystalline sodium sulfide as a by-product. The by-product so formed is easy to separate and filter, thus providing good recovery of the desulfurized oil and good separation and processing efficiency of the desulfurized oil.

本開示の重要な態様は、固体粒子として又は液滴としての溶融形態として、分散されたナトリウムのサイズを低減する方法を提供することである。ナトリウム金属の微細分散は、脱硫方法の効率を増加させる。従来の方法において、副生成物、硫化ナトリウムは、ナトリウム金属の表面を被覆する経口にあり、これによって方法の効率を減少させる。従って、混合、好ましくは高せん断混合、例えば、240〜350℃の範囲の温度で、15分〜4時間の範囲で持続する混合が提供され、高せん断混合によって、硫化ナトリウムが破壊され、それによって、反応を促進するための、新たなナトリウム表面を提供する。インラインミキサー、ポンプアラウンドループ、機械的ミキサー又は超音波ミキサーなどの、任意の形態の混合を用いてよく、これは、ナトリウム金属へ分散物の必要量を提供する。   An important aspect of the present disclosure is to provide a method for reducing the size of dispersed sodium, either as solid particles or as a molten form as droplets. The fine dispersion of sodium metal increases the efficiency of the desulfurization process. In conventional methods, the by-product, sodium sulfide, is orally coating the surface of the sodium metal, thereby reducing the efficiency of the method. Accordingly, mixing, preferably high shear mixing, is provided, for example, mixing that lasts at a temperature in the range of 240-350 ° C. for 15 minutes to 4 hours, whereby the high sulfide mixing destroys the sodium sulfide, thereby Provide a new sodium surface to promote the reaction. Any form of mixing may be used, such as an in-line mixer, pump around loop, mechanical mixer or ultrasonic mixer, which provides the required amount of dispersion to sodium metal.

水素の非存在下で、脱硫された種の中で、重合反応による不溶性スラッジ(使用不可能な物質)の形成が存在する。   In the absence of hydrogen, there is the formation of insoluble sludge (unusable material) due to the polymerization reaction among the desulfurized species.

更に、純粋なCBFOは、周囲条件で、1500cP以上の高い粘度を有する。本開示の方法は、周囲条件で、100〜150cPの範囲への実質的な粘度低下を有する、脱硫された流(キシレン/溶媒除去後)をもたらす。従って、全体的な効果は、脱硫方法は、水素の非存在下で行われ、不溶性スラッジの形成によって引き起こされる原料油の損失を低減するのみならず、更に処理したカーボンブラック製品の特性を向上させることが期待される、原料油の粘度を改善することである。更に、方法が水素の存在下で行われる場合、水素化(減少したC:H比)のために、原料の芳香族含有量の減少があるかもしれず、これはカーボンブラック生成物の収率の低下をもたらす。従って、水素の非存在下で方法が行われる場合、処理した原料のC:H比は増加し、それによって、カーボンブラック生成物の収率は増加する。本開示の方法はまた、水素と共に、Na及び有機溶媒を用いて脱硫を進める手段によって、拡張することができることに留意されたい。脱硫前の、有機溶媒及び水素の同時存在下での結果はまた、製品品質及び収率の面で利点を示し、前記脱硫した原料油の収率は、既知の方法と比較して、15〜20%だけ大きい。我々の方法の範囲は、従って、有機溶媒及び水素の同時使用を含むが、しかしながら、反応物のそれぞれの最適化された組み合わせで(又は非存在下で)、より一層改善された脱硫方法として拡張することができる。   Furthermore, pure CBFO has a high viscosity of over 1500 cP at ambient conditions. The method of the present disclosure results in a desulfurized stream (after xylene / solvent removal) having a substantial viscosity drop to the range of 100-150 cP at ambient conditions. Thus, the overall effect is that the desulfurization process is performed in the absence of hydrogen, not only reducing the loss of feedstock caused by the formation of insoluble sludge, but also improving the properties of the treated carbon black product. It is expected to improve the viscosity of the feedstock. Furthermore, if the process is carried out in the presence of hydrogen, there may be a reduction in the aromatic content of the feed due to hydrogenation (decreased C: H ratio), which is a measure of the carbon black product yield. Bring about a decline. Thus, when the process is carried out in the absence of hydrogen, the C: H ratio of the treated feed increases, thereby increasing the yield of carbon black product. It should be noted that the method of the present disclosure can also be extended by means of proceeding with desulfurization using Na and organic solvents with hydrogen. The results in the presence of organic solvent and hydrogen before desulfurization also show advantages in terms of product quality and yield, the yield of the desulfurized feedstock being 15 to 15 compared to known methods. It is 20% bigger. The scope of our method thus includes the simultaneous use of organic solvent and hydrogen, however, with each optimized combination of reactants (or in the absence), expanded as a much improved desulfurization method can do.

本開示の方法の別の態様は、脱硫反応後の副生成物の形成及び処理である。ナトリウム金属を用いた原料油の脱硫は、副生成物としてNa2Sの形成をもたらす。しかしながら、多量の貴重な残留CBFOは、それが、このNa2S残基又は高粘度のスラッジ形態での未反応のナトリウムへ関連付けられたままであるため、失われる。脱硫反応前の、原料油中の有機溶媒の存在は、結晶及び純粋な副生成物の形成をもたらす。この生成物は、実質的なCBFO損失が少ないため、分離及び濾過することがより簡単である。これは、脱硫した油の良い回収率、及び、脱硫反応後の良好な分離及び処理効率をもたらす。 Another aspect of the disclosed method is the formation and processing of by-products after the desulfurization reaction. Desulfurization of feedstock using sodium metal results in the formation of Na 2 S as a by-product. However, a large amount of valuable residual CBFO is lost because it remains associated with this Na 2 S residue or unreacted sodium in high viscosity sludge form. The presence of the organic solvent in the feedstock prior to the desulfurization reaction results in the formation of crystals and pure by-products. This product is easier to separate and filter due to less substantial CBFO loss. This results in good recovery of the desulfurized oil and good separation and processing efficiency after the desulfurization reaction.

本開示は、固体粒子として、又は、液滴としての溶融形態として、分散されたナトリウムのサイズを低減することを目的とした、高せん断混合装置を使用する。これによって、方法の脱硫効率を高める、原料油中のナトリウム金属の微細分散物が得られる。第二に、脱硫方法中に、形成された副生成物は、それによって効率を低下させる、ナトリウム金属の表面を被覆する傾向がある。高せん断混合は、これらの表面を破壊し、反応を高めるための新たなナトリウム表面をもたらすのに役立つ。インラインミキサー、ポンプアラウンドループ、機械的ミキサー、又は、超音波ミキサーなどの、混合の任意の形態を用いることができ、それは、ナトリウム金属へ分散液の必要量を提供する。   The present disclosure uses a high shear mixing device aimed at reducing the size of dispersed sodium, either as solid particles or as a molten form as droplets. This provides a fine dispersion of sodium metal in the feedstock that increases the desulfurization efficiency of the process. Second, during the desulfurization process, the by-products formed tend to coat the surface of the sodium metal, thereby reducing efficiency. High shear mixing helps break these surfaces and provide a new sodium surface to enhance the reaction. Any form of mixing can be used, such as an in-line mixer, pump around loop, mechanical mixer, or ultrasonic mixer, which provides the required amount of dispersion to sodium metal.

カーボンブラック原料油は、周囲条件で、1500cP以上の高い粘度である。脱硫前に有機溶媒を加えることによって、その粘度をかなりの程度まで(加えた溶媒の量に応じて、周囲条件で、50cP未満)低減し、輸送及び処理のみならず、より良い混合を促進し、他の反応物と接触させることを、より簡単にする。粘度とは別に、CBFOの密度も高く、典型的には、1.01〜1.08g/cm3である。30℃でのナトリウム固体の密度は、約0.96g/cm3であり、溶融ナトリウムの密度は、約0.927g/cm3である。従って、ナトリウムがCBFOの表面の上部に浮遊したままになる傾向がある。従って、反応を実行するために、主に連続的な攪拌機構によって、ナトリウムが液体中に十分に浸漬したままであることが保証されるべきである。これは、攪拌に失敗する場合又は、反応が失敗する場合に、重大な安全上の懸念につながる可能性がある。結果は、ナトリウムの全てが(低密度のために)、原料の上部に上昇すると、大気中の水分と接触し得るかもしれないということになるであろう。適量の有機溶媒(約0.86g/cm3の密度を有するキシレンという)を加えることによって、ナトリウムの密度と比較して、CBFOの密度を低下させ、全てのナトリウムが、常に、液体円料中でよく浸漬したままであることを確実にする。 Carbon black feedstock oil has a high viscosity of 1500 cP or more at ambient conditions. By adding an organic solvent prior to desulfurization, its viscosity is reduced to a significant degree (less than 50 cP at ambient conditions, depending on the amount of solvent added), facilitating better mixing as well as transport and processing. Making it easier to contact with other reactants. Apart from viscosity, the density of CBFO is also high, typically 1.01-1.08 g / cm 3 . The density of sodium solid at 30 ° C. is about 0.96 g / cm 3 and the density of molten sodium is about 0.927 g / cm 3 . Therefore, sodium tends to remain suspended above the surface of the CBFO. Therefore, in order to carry out the reaction, it should be ensured that the sodium remains sufficiently immersed in the liquid, mainly by a continuous stirring mechanism. This can lead to serious safety concerns if the agitation fails or if the reaction fails. The result will be that all of the sodium (due to its low density) may come into contact with atmospheric moisture as it rises to the top of the feed. By adding an appropriate amount of organic solvent (referred to as xylene having a density of about 0.86 g / cm 3 ), the density of CBFO is reduced compared to the density of sodium, so that all sodium is always in the liquid circle. Make sure it stays soaked well.

脱硫した油からの残留金属ナトリウムを除去するための方法も開示する。脱硫方法の間、ナトリウム金属は、細かく油中に分散される。脱硫方法の完了後、いくつかのナトリウム金属は、懸濁液又は、油中の分子鎖に結合されたものとしてのいずれかとして、常にシステム中に残っている。油システムからのナトリウムの分離又は除去は、純粋な機械的方法によっては、かなり困難である。たとえ微量であっても、この残留ナトリウムの存在は、カーボンブラック産業にとって、製品の全体的な品質に重大な意味を有している。本開示の方法は、有機溶媒混合物中で酢酸を使用する。酢酸の役割は、ナトリウム金属及び有機溶媒のスカベンジングが、原料油及び酢酸の間のより良い混合を促進することである。或いは、酢酸とは別に、ギ酸、プロピオン酸及びそれらの混合物などの様々なカルボン酸を使用することができる。更に、エタノール及びそのようなアルコール類もまた、ナトリウムのスカベンジングへ用いることができる。更に、残留ナトリウムの除去はまた、30〜150℃に上昇された温度で、空気を用いて油をパージすることによっても、達成することができる。そのような処理は、空気のみに限らず、酸素、オゾンなどの他のガス状の剤も包含する。   Also disclosed is a process for removing residual metallic sodium from desulfurized oil. During the desulfurization process, sodium metal is finely dispersed in the oil. After completion of the desulfurization process, some sodium metal always remains in the system, either as a suspension or as bound to molecular chains in the oil. The separation or removal of sodium from the oil system is quite difficult depending on the pure mechanical method. The presence of this residual sodium, even in trace amounts, has significant implications for the overall quality of the product for the carbon black industry. The disclosed method uses acetic acid in an organic solvent mixture. The role of acetic acid is that sodium metal and organic solvent scavenging promotes better mixing between the feedstock and acetic acid. Alternatively, apart from acetic acid, various carboxylic acids such as formic acid, propionic acid and mixtures thereof can be used. In addition, ethanol and such alcohols can also be used for sodium scavenging. Furthermore, removal of residual sodium can also be achieved by purging the oil with air at a temperature raised to 30-150 ° C. Such treatment includes not only air but also other gaseous agents such as oxygen and ozone.

本開示を、本開示の範囲及び境域を限定するものではない、以下の実施例を参照して説明する。提供された説明は、単に例示のためのものである。   The present disclosure is described with reference to the following examples, which are not intended to limit the scope and boundaries of the present disclosure. The description provided is for illustration only.

実施例1
実験は、CBFO収量におけるキシレン量の影響を評価するために、比率を変化させるCBFO及びキシレン混合物について、行った。以下の全ての三つの実施例(表1に記載)を、水素雰囲気の存在下で、行った。実施例1において、150gのCBFOを、150mLのキシレンと混合した。これは、CBFS:キシレン=50:50(重量:体積ベース)の混合物をもたらした。溶液を十分に混合下後、高圧反応器へ移した。9gmのナトリウム金属を、別々に秤量した。ナトリウム金属を次に、0.5〜1.0cmの小片に切断し、反応器内のCBFS/キシレン溶液へ加えた。反応容器を、まず空気を除去するために窒素でパージし、その後、容器を水素でパージした。反応器を次に、水素を用いて300psiまで加圧した。反応器を、続いて、290℃の温度へ加熱した。反応を、この温度で4時間行った。溶液全体を室温まで冷却した後、CBFOをデカントした。デカントした溶液を濾過し、XRF(蛍光X線分光)により硫黄含有量について分析した。同様に、脱硫方法を、他の様々なCBFO:キシレン比、即ち、70:30、80:20(表1に実施例2及び3において示されている)について、行った。これらの異なる組成についての結果を、表1にまとめた。異なるCBFS:キシレン比のそれぞれについての脱硫効率と一緒に、使用したCBFO、キシレン及びナトリウム含有量についても、以下に表す。

Figure 2014508846
Example 1
Experiments were performed on CBFO and xylene mixtures with varying ratios to evaluate the effect of xylene content on CBFO yield. All three examples below (described in Table 1) were performed in the presence of a hydrogen atmosphere. In Example 1, 150 g CBFO was mixed with 150 mL xylene. This resulted in a mixture of CBFS: xylene = 50: 50 (weight: volume basis). The solution was mixed well and then transferred to a high pressure reactor. 9 gm of sodium metal was weighed separately. The sodium metal was then cut into 0.5-1.0 cm pieces and added to the CBFS / xylene solution in the reactor. The reaction vessel was first purged with nitrogen to remove air, and then the vessel was purged with hydrogen. The reactor was then pressurized to 300 psi with hydrogen. The reactor was subsequently heated to a temperature of 290 ° C. The reaction was carried out at this temperature for 4 hours. After cooling the entire solution to room temperature, CBFO was decanted. The decanted solution was filtered and analyzed for sulfur content by XRF (X-ray fluorescence spectroscopy). Similarly, the desulfurization process was carried out for various other CBFO: xylene ratios, ie 70:30, 80:20 (shown in Examples 2 and 3 in Table 1). The results for these different compositions are summarized in Table 1. The CBFO, xylene and sodium contents used, along with the desulfurization efficiency for each of the different CBFS: xylene ratios, are also expressed below.
Figure 2014508846

70%以上の脱硫が、全ての場合において得られたことが観察された。   It was observed that more than 70% desulfurization was obtained in all cases.

粘度
脱硫及びキシレン蒸留後の実施例2からのサンプルを、温度の関数としての粘度について分析した。サンプルを最初に約175℃まで加熱し、サンプルを冷却した時点の異なる温度で、粘度測定値を記録した。同様に、測定値を、未処理又は原料のままのCBFOの第二のサンプルについて記録した。結果を、表2に表す。

Figure 2014508846
Viscosity The sample from Example 2 after desulfurization and xylene distillation was analyzed for viscosity as a function of temperature. Samples were initially heated to about 175 ° C. and viscosity measurements were recorded at different temperatures when the samples were cooled. Similarly, measurements were recorded for a second sample of CBFO that was untreated or raw. The results are shown in Table 2.
Figure 2014508846

従って、特に50℃以下の低温域での脱硫したサンプルの粘度の大幅な減少が観察された。粘度減少の基本的な利点は、油のより容易な処理を含むことが可能であり、それによって、エネルギーコストの削減、及び、噴霧方法中の微細な液滴の形成によるカーボンブラック製品の品質を向上させることである。   Therefore, a significant reduction in the viscosity of the desulfurized sample was observed, especially at low temperatures below 50 ° C. The fundamental benefits of viscosity reduction can include easier processing of the oil, thereby reducing energy costs and improving the quality of the carbon black product by forming fine droplets during the spraying process. It is to improve.

アスファルテン含有量
サンプルを更に、油のアスファルテン含有量について試験した。アスファルテンは、カーボンブラック形成中に、カーボンブラックの品質のみならず、製造方法についても有害であることが判明している。従って、処理した油及び未処理の油についてのアスファルテン含有量を、両方の油の中の、n−ヘプタン不溶分を測定することにより行った。未処理の油のアスファルテン含有量が10.59%であることが観察された。しかしながら、処理した油のアスファルテン含有量は、実質的に4.65%へ低減されていた。これは、我々の方法が、50%以上アスファルテン含有量を低減できることを示唆していた。
Asphaltene content Samples were further tested for oil asphaltene content. Asphaltenes have been found to be harmful not only in the quality of carbon black but also in the manufacturing process during carbon black formation. Therefore, the asphaltene content for the treated and untreated oils was determined by measuring the n-heptane insoluble content in both oils. It was observed that the asphaltene content of the untreated oil was 10.59%. However, the asphaltene content of the treated oil was substantially reduced to 4.65%. This suggested that our method can reduce asphaltene content by 50% or more.

実施例2
以下の実験は、脱硫方法について、時間、温度及び圧力パラメータを最適化するために行った。これらの研究は、70:30のCBFO:キシレン比について行うことにした。これらの最適化研究は、表3に記載の実施例4〜11において説明する。
Example 2
The following experiments were conducted to optimize time, temperature and pressure parameters for the desulfurization process. These studies were decided on a CBFO: xylene ratio of 70:30. These optimization studies are illustrated in Examples 4-11 listed in Table 3.

以下の表3は、脱硫効果に対する温度の影響を説明する。従って、それぞれの場合において、CBFO:キシレン比は、70:30に一定に維持する。バッチは、210gのCBFO及び、90mLのキシレンを含んでいた。13.5gのナトリウム金属を、それぞれのサンプルへ加えた。全ての試薬を、高圧反応器へ入れ、次に、水素を用いて加圧した(約300psi)。反応は、それぞれ実施例4〜8について、3時間、1時間、45分、30分、及び10分異なる滞留時間間隔で、290℃の温度で行った。反応器を次に冷却し、CBFOをデカントし、それぞれの場合についてXRFにより分析した。これらの脱硫結果を、表3にまとめた。脱硫効率は、70%の全体的な脱硫効率で、それぞれ3時間、1時間及び45分の滞留時間について、実質的に同じままであることが観察された。しかしながら、脱硫効率は、それぞれ、30分及び10分の減少した滞留時間について、劇的に、59及び50%へ減少した。

Figure 2014508846
Table 3 below illustrates the effect of temperature on the desulfurization effect. Therefore, in each case, the CBFO: xylene ratio is kept constant at 70:30. The batch contained 210 g CBFO and 90 mL xylene. 13.5 g of sodium metal was added to each sample. All reagents were placed in a high pressure reactor and then pressurized with hydrogen (about 300 psi). The reactions were carried out at temperatures of 290 ° C. for Examples 4-8, respectively, with different residence time intervals of 3 hours, 1 hour, 45 minutes, 30 minutes, and 10 minutes. The reactor was then cooled and the CBFO was decanted and analyzed in each case by XRF. These desulfurization results are summarized in Table 3. It was observed that the desulfurization efficiency remained substantially the same for residence times of 3 hours, 1 hour and 45 minutes, respectively, with an overall desulfurization efficiency of 70%. However, the desulfurization efficiency decreased dramatically to 59 and 50% for reduced residence times of 30 and 10 minutes, respectively.
Figure 2014508846

更に、脱硫効率への温度の影響を理解するために、240℃の下げられた温度で、脱硫を行った。従って、実施例9において、適切な量の、CBFO:キシレン(70:30)混合物を、高圧反応器へ取り出した。13.5gのナトリウム金属を加え、反応器を水素を用いて、約300psiの圧力へ加圧した。反応器を次に、1時間の滞留時間を用いて、240℃の温度まで加熱した。反応器を冷却し、CBFOをデカントし、硫黄含有量について分析した。この場合、10%の脱硫効率が得られ、効果的な脱硫を行うことができる最低温度は240℃であることを示している。   In addition, desulfurization was performed at a reduced temperature of 240 ° C. in order to understand the effect of temperature on desulfurization efficiency. Therefore, in Example 9, an appropriate amount of CBFO: xylene (70:30) mixture was removed to the high pressure reactor. 13.5 g of sodium metal was added and the reactor was pressurized with hydrogen to a pressure of about 300 psi. The reactor was then heated to a temperature of 240 ° C. using a 1 hour residence time. The reactor was cooled, CBFO was decanted and analyzed for sulfur content. In this case, a desulfurization efficiency of 10% is obtained, and the minimum temperature at which effective desulfurization can be performed is 240 ° C.

これらの研究は、更に、脱硫効率に対する水素分圧の影響を理解するために、拡張した。   These studies were further expanded to understand the effect of hydrogen partial pressure on desulfurization efficiency.

実施例10及び11において、500psi及び100psiの異なる水素厚を維持した。温度を、約1時間の滞留時間を用いて290℃へ上げた。反応器を冷却し、サンプルをデカントし、硫黄含有量を分析した。高水素分圧での全体的な脱硫効率において、僅かな改善のみがあることが観察された。   In Examples 10 and 11, different hydrogen thicknesses of 500 psi and 100 psi were maintained. The temperature was raised to 290 ° C. using a residence time of about 1 hour. The reactor was cooled, the sample was decanted and the sulfur content was analyzed. It has been observed that there is only a slight improvement in the overall desulfurization efficiency at high hydrogen partial pressures.

従って、脱硫反応に必要な最低温度は250℃であることが観察された。更に、1時間の滞留時間は、最適な脱硫が発生するのに十分であることが分かった。また、滞留時間は、化学量論以上にナトリウム含有量を増加させることにより、又は、300℃以上に反応温度を上昇させることにより、更に低減することができることも、観察された。水素分圧の効果が、著しく脱硫効率に影響を与えることは、認められなかった。   Therefore, it was observed that the minimum temperature required for the desulfurization reaction was 250 ° C. Furthermore, it has been found that a residence time of 1 hour is sufficient for optimal desulfurization to occur. It was also observed that the residence time could be further reduced by increasing the sodium content above stoichiometry or by raising the reaction temperature above 300 ° C. It was not recognized that the effect of hydrogen partial pressure significantly affects desulfurization efficiency.

実施例3
脱硫実験を、水素及びキシレンの存在下、及び、非存在下で行った。キシレンの存在は、処理のみならず、副生成物の生成にも大きな影響を有することが観察された。同様に、全体的な脱硫方法への水素の影響を理解することが重要であった。従って、個々に及び組み合わせた水素及びキシレンの効果を研究するために、以下のスキームを検討した:実施例12−キシレンの存在下であり、且つ、H2の非存在下での脱硫;実施例13−キシレンの存在下であり、且つ、H2の存在下での脱硫;実施例14−キシレンの非存在下であり、且つ、H2の非存在下での脱硫。
Example 3
Desulfurization experiments were conducted in the presence and absence of hydrogen and xylene. The presence of xylene was observed to have a significant impact not only on processing but also on by-product formation. Similarly, it was important to understand the impact of hydrogen on the overall desulfurization process. Therefore, in order to study the effect of individually and combined hydrogen and xylene were studied following scheme: a presence of Example 12 xylene, and desulfurization in the absence of H 2; Example Desulfurization in the presence of 13-xylene and in the presence of H 2; Example 14 Desulfurization in the absence of xylene and in the absence of H 2 .

実施例12の場合において、210gのCBFO及び90mLのキシレンを、高圧反応器から取り出した。水素は反応器へ加えなかった。実施例13について、210gのCBFO及び90mLのキシレンを、高圧反応器から取り出し、約300psigの水素を反応器へ加えた。実施例14について、210gのCBFOを取り出し、キシレンも水素も加えなかった。実施例12〜14の全てにおいて、化学量論的な量のナトリウム金属を加えた。反応温度を、1時間の滞留時間の間、290℃へ維持した。従って、反応時間の後、サンプルを冷却し、それぞれの場合においてデカントした。全てのスキームは、様々な割合で、遊離CBFO及びスラッジ(Na2S+CBFO)をもたらした。デカントしたCBFOを秤量し、収率を表4に示す。

Figure 2014508846
In the case of Example 12, 210 g CBFO and 90 mL xylene were removed from the high pressure reactor. Hydrogen was not added to the reactor. For Example 13, 210 g CBFO and 90 mL xylene were removed from the high pressure reactor and approximately 300 psig hydrogen was added to the reactor. For Example 14, 210 g of CBFO was removed and no xylene or hydrogen was added. In all of Examples 12-14, a stoichiometric amount of sodium metal was added. The reaction temperature was maintained at 290 ° C. for a 1 hour residence time. Therefore, after the reaction time, the sample was cooled and decanted in each case. All schemes yielded free CBFO and sludge (Na 2 S + CBFO) in various proportions. Decanted CBFO was weighed and the yield is shown in Table 4.
Figure 2014508846

キシレンを使用した場合、キシレンを加えない場合と比較して、CBFO収率が高いことが観察された。更に、脱硫した油からのナトリウム含有量を低減するために、キシレン中の酢酸の5%混合物を調製した。酢酸溶液を、処理した、又は、脱硫した油へ加えた。混合物を次に、激しく攪拌しながら、1時間100℃で加熱した。混合物を次に、冷却し、濾過した。処理は、2000ppm〜<50ppmのナトリウム含有量の有意な減少をもたらした。或いは、脱硫した油の処理は、高温下で空気を用いて油をパージすることによっても、達成することができる。これのために、100mLの脱硫したCBFOを、ガラス空気処理チューブへ採取し、このチューブ内に、圧縮した空気を連続的に、30分間の期間にわたってパージした。この空気は、濾別することができる、沈殿した塊を形成するために、油中に存在する過剰量のNaと反応する。この処理は、50%程度(2000ppmから900ppmへ)のNa含有量の減少をもたらすことが分かった。更に処理を最適化するために、同じ反応を、50℃に上げた温度で行った。その処理は、約96%(2200ppmから90ppmへ)のNa含有量の顕著な減少をもたらすことが分かった。   When xylene was used, it was observed that the CBFO yield was higher than when xylene was not added. In addition, a 5% mixture of acetic acid in xylene was prepared to reduce the sodium content from the desulfurized oil. The acetic acid solution was added to the treated or desulfurized oil. The mixture was then heated at 100 ° C. for 1 hour with vigorous stirring. The mixture was then cooled and filtered. Treatment resulted in a significant reduction in sodium content from 2000 ppm to <50 ppm. Alternatively, treatment of the desulfurized oil can also be accomplished by purging the oil with air at high temperatures. For this, 100 mL of desulfurized CBFO was taken into a glass air treatment tube, and compressed air was continuously purged into the tube over a period of 30 minutes. This air reacts with the excess Na present in the oil to form a precipitated mass that can be filtered off. This treatment was found to result in a reduction of Na content on the order of 50% (from 2000 ppm to 900 ppm). In order to further optimize the process, the same reaction was carried out at a temperature increased to 50 ° C. The treatment was found to result in a significant reduction in Na content of about 96% (2200 ppm to 90 ppm).

鈍い刃(テフロン(登録商標)/プラスチック製)を有するスターラーを用いて、サンプルを低い攪拌混合(200〜300rpm)で混合し、比較的鋭い刃を有する金属ブレードを備えるparr反応器中で、サンプルをより高い攪拌速度(700〜800rpm)混合下で混合する、重せん断混合の効果を確認するために、実験を実施した。アジテーターが、形成されたNa2S粒子を破壊することが可能である場合、より高い脱硫が得られ、更なる反応のために、ナトリウム金属表面にCBFOとの接触をもたらすことが観察された。 Using a stirrer with a dull blade (Teflon / plastic), the sample is mixed with low agitation mixing (200-300 rpm) and the sample in a parr reactor with a metal blade with a relatively sharp blade Experiments were conducted to confirm the effect of heavy shear mixing, mixing under higher stirring speed (700-800 rpm) mixing. It was observed that if the agitator was able to break the formed Na 2 S particles, a higher desulfurization was obtained, bringing the sodium metal surface into contact with CBFO for further reaction.

技術的優位性
本開示中に記載されるように、カーボンブラック供給油の脱硫のための方法は、水素を必要としない方法;高圧条件を必要としない方法;原料油の損失を低減する方法;>50%の石油系油分のアスファルテン含有量の減少を与える方法;<200cPまで脱硫した油の粘度を向上させる方法;<10ppmまで残留ナトリウム含有量を減少させる方法;CBFOの処理及び取り扱い条件を促進する方法;脱硫した油及びその副生成物の容易な濾過及び分離を提供する方法;ナトリウム金属と比較して、油の密度を低下させるために安全である方法;及び、ナトリウム金属と比較して、油の密度を低下させるため、安全である方法;の実現を含むがそれらに限定されない技術的優位性を有する。
Technical Advantages As described in the present disclosure, the method for desulfurization of carbon black feed oil is a method that does not require hydrogen; a method that does not require high pressure conditions; a method that reduces the loss of feedstock; > Methods to reduce the asphaltene content of> 50% petroleum oil; <Methods to increase the viscosity of oil desulfurized to 200 cP; <Methods to reduce residual sodium content to 10 ppm; Accelerate CBFO treatment and handling conditions A method that provides easy filtration and separation of desulfurized oil and its by-products; a method that is safer to reduce the density of the oil compared to sodium metal; and compared to sodium metal Has technical advantages, including but not limited to the realization of methods that are safe for reducing the density of oils.

本明細書を通じた単語「含む(comprise)」又は、「含む(comprises)」若しくは「含む(comprising)」などの変化形は、記載された要素、完全体若しくは工程、又は、要素、完全体若しくは工程の群を意味するものであるが、いかなる他の要素、完全体若しくは工程、又は、要素、完全体若しくは工程の群を除くことを意味するものではないことは、理解されるであろう。   Throughout this specification the word “comprise” or variations such as “comprises” or “comprising” may be used to describe an element, whole or process, or element, whole or It will be understood that it refers to a group of steps, but is not meant to exclude any other element, whole or process, or group of elements, whole or steps.

一つ以上の所望の目的又は結果を達成するために、その使用は本発明の実施形態におけるものであり得るため、「少なくとも」又は「少なくとも一つ」という表現の使用は、一つ以上の要素又は成分又は量の使用を示唆する。   The use of the expression “at least” or “at least one” is more than one element, as its use may be in embodiments of the invention to achieve one or more desired purposes or results. Or suggest the use of ingredients or amounts.

本明細書に含まれている、文書、行為、材料、装置、物品などの任意の議論は、本発明のコンテキストを提供する目的のためだけのものである。これらの事項のいずれか又は全ては、従来技術ベースの一部を形成するか、又は、本出願の優先日の前の任意の場所に存在していたように、本発明に関連する共通の一般知識分野にあると、認めるものと取られるべきではない。   Any discussion of documents, acts, materials, devices, articles or the like which has been included in the present specification is solely for the purpose of providing a context for the present invention. Any or all of these matters may form part of the prior art base, or as they existed anywhere before the priority date of this application, Should not be taken as an admission when in the knowledge field.

様々な物理的パラメータ、寸法又は量に言及した数値は、近似値でしかなく、それと相反する特定の仕様中における状態が存在しない限り、寸法又は量などのパラメータへ割り当てられた数値よりも高い/低い値は、本開示の範囲内に含まれることが想定されている。値の範囲が指定されている場合、指定された範囲の、それぞれ最低及び最高数値の、最大10%以下及び以上の値が、開示の範囲に含まれる。   Numeric values referring to various physical parameters, dimensions or quantities are only approximations and are higher than those assigned to parameters such as dimensions or quantities unless there is a condition in the specific specification that contradicts it. Low values are envisioned to fall within the scope of this disclosure. Where a range of values is specified, the disclosed range includes values up to 10% and above of the specified range, with the lowest and highest values, respectively.

相当な強調が好ましい方法の特定の工程について、本明細書に配置されているが、追加の工程を行うことが可能であり、多くの変更が本開示の原理から逸脱することなく、好ましい工程でなすことができることが、理解されるであろう。本開示の好ましい工程工程におけるこれら及び他の変更は、本明細書の開示から当業者に明らかであろうし、それによって、上記の記載事項は、本開示の例示としてのみ解釈されるべきであり、なんら限定するものとして解釈されるべきではない。   Although considerable emphasis is placed herein on the specific steps of the preferred method, additional steps can be made and many changes can be made in the preferred steps without departing from the principles of the present disclosure. It will be understood that it can be made. These and other changes in preferred process steps of the present disclosure will be apparent to those skilled in the art from the disclosure herein, so that the above description should be construed as illustrative only of the present disclosure, It should not be construed as limiting in any way.

Claims (10)

石油系油分を脱硫するための方法であって、以下の工程、
1.油溶媒混合物を得るために、アルカン、アルケン、環状アルケン及びアルキンから成る群から選択される炭化水素有機溶媒を用いて、石油系油分を希釈する工程であって、前記油溶媒混合物中の前記有機溶媒濃度が、0.1〜70%の範囲である工程と、
2.前記油溶媒混合物を反応容器へ移す工程と、
3.固形ナトリウム金属を、前記反応容器中の前記油溶媒混合物へ加える工程であって、前記ナトリウム濃度が、前記石油系油分濃度の0.1〜20%である工程と、
4.混合しながら、240〜350℃の範囲の温度及び0〜500psigの範囲の圧力で、15分〜4時間、前記油溶媒混合物とナトリウムとを反応させて、混合物を得る工程と、
5.前記得られた混合物を冷却及び沈殿する工程と、
6.前記冷却された混合物をデカントし、脱硫した石油系油分のデカントされた溶液を濾過する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
A method for desulfurizing petroleum oil, comprising the following steps:
1. Diluting a petroleum-based oil with a hydrocarbon organic solvent selected from the group consisting of alkanes, alkenes, cyclic alkenes and alkynes to obtain an oil solvent mixture, the organic solvent in the oil solvent mixture A step in which the solvent concentration is in the range of 0.1 to 70%;
2. Transferring the oil solvent mixture to a reaction vessel;
3. Adding solid sodium metal to the oil solvent mixture in the reaction vessel, wherein the sodium concentration is 0.1-20% of the petroleum oil concentration;
4). Reacting the oil-solvent mixture with sodium for 15 minutes to 4 hours at a temperature in the range of 240 to 350 ° C. and a pressure in the range of 0 to 500 psig with mixing to obtain a mixture;
5. Cooling and precipitating the obtained mixture;
6). Decanting the cooled mixture and filtering the decanted solution of desulfurized petroleum oil;
A method comprising the steps of:
前記炭化水素有機溶媒が、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、トルエン及びキシレンから成る群から選択される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the hydrocarbon organic solvent is selected from the group consisting of n-hexane, cyclohexane, heptane, pentene, hexene, heptene, octene, toluene and xylene. 0〜500psigの範囲の圧力で、水素ガスを用いて前記反応容器をパージする工程を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, comprising purging the reaction vessel with hydrogen gas at a pressure in the range of 0-500 psig. 蒸留により脱硫した石油系油分から前記有機溶媒を分離する工程を含む、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, comprising a step of separating the organic solvent from petroleum oil desulfurized by distillation. インラインミキサー、機械的ミキサー、ポンプアラウンドループ及び超音波ミキサーから選択された、ミキサー手段による高せん断混合を使用することにより、前記反応容器中で、ナトリウムと前記油溶媒混合物とを混合する工程を含む、請求項1に記載の方法。   Mixing sodium and the oil-solvent mixture in the reaction vessel by using high shear mixing by mixer means selected from in-line mixers, mechanical mixers, pump around loops and ultrasonic mixers The method of claim 1. 激しく攪拌しながら、30分〜90分間、50〜150℃の範囲の温度で、有機溶媒中で、前記脱硫した石油系油分を0.1〜10%カルボン酸を用いて処理すること;及び、10〜50ppmのナトリウム含有量を有する、脱硫された石油系油分を得るために、前記得られた混合物を濾過することにより、残留ナトリウム金属を除去する工程を含む、請求項1に記載の方法。   Treating the desulfurized petroleum oil with 0.1 to 10% carboxylic acid in an organic solvent at a temperature in the range of 50 to 150 ° C. with vigorous stirring for 30 minutes to 90 minutes; and The method of claim 1, comprising removing residual sodium metal by filtering the resulting mixture to obtain a desulfurized petroleum-based oil having a sodium content of 10 to 50 ppm. 前記カルボン酸が、酢酸、ギ酸及びプロピオン酸から選択される、請求項6に記載の方法。   7. A process according to claim 6, wherein the carboxylic acid is selected from acetic acid, formic acid and propionic acid. 前記有機溶媒が、アルカン、アルケン、環状アルケン、アルキン及びアルコールから選択される、請求項6に記載の方法。   7. A process according to claim 6, wherein the organic solvent is selected from alkanes, alkenes, cyclic alkenes, alkynes and alcohols. 前記有機溶媒が、キシレンである、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the organic solvent is xylene. 30〜150℃の範囲の温度で、空気を用いて前記脱硫した石油系油分をパージすることにより、残留ナトリウム金属を除去する工程を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, comprising removing residual sodium metal by purging the desulfurized petroleum-based oil with air at a temperature in the range of 30-150 ° C.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016008934A (en) * 2014-06-26 2016-01-18 旭カーボン株式会社 Sample manufacturing method for fluorescent x-ray elementary analysis

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104136551B (en) 2011-10-24 2016-09-21 埃迪亚贝拉努沃有限公司 Produce the improvement technique of carbon black
JP6272295B2 (en) 2012-03-30 2018-01-31 アディティア ビルラ サイエンス アンド テクノロジー カンパニー プライベート リミテッド Method for obtaining carbon black powder with reduced sulfur content
CN111363588B (en) * 2018-12-25 2023-08-15 中国石油化工股份有限公司 Method and reaction system for producing low-sulfur petroleum coke
EP4334027A1 (en) * 2021-05-06 2024-03-13 King Abdullah University Of Science And Technology Reactor configuration for ultrasonically induced cavitation with optimal bubbles distribution
AU2022270439A1 (en) * 2021-05-06 2023-12-07 King Abdullah University Of Science And Technology System for oxidative desulfurization enhanced by ultrasonically induced cavitation
US11828531B2 (en) 2021-09-24 2023-11-28 Bsh Home Appliances Corporation User interface module with adjustable mount for domestic appliance

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3755149A (en) * 1971-06-09 1973-08-28 Sun Oil Co Pennsylvania Process for desulfurizing petroleum resids
JPS4942703A (en) * 1972-06-01 1974-04-22
JPS5014649B1 (en) * 1969-06-03 1975-05-29
JPS5094002A (en) * 1974-05-31 1975-07-26
JPS51128306A (en) * 1975-04-28 1976-11-09 Exxon Research Engineering Co Desulfurization and convertion by alkali metal and sodium hydride
US6210564B1 (en) * 1996-06-04 2001-04-03 Exxon Research And Engineering Company Process for desulfurization of petroleum feeds utilizing sodium metal
JP2005307103A (en) * 2004-04-26 2005-11-04 Idemitsu Kosan Co Ltd Method for carrying out hydrogenation refining of heavy oil
WO2007078416A2 (en) * 2005-12-21 2007-07-12 Exxonmobil Upstream Research Company Very low sulfur heavy crude oil and process for the production thereof
JP2012503072A (en) * 2008-09-18 2012-02-02 シェブロン ユー.エス.エー. インコーポレイテッド System and method for producing a crude product

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1938672A (en) * 1929-07-05 1933-12-12 Standard Oil Co Desulphurizing hydrocarbon oils
GB441703A (en) * 1934-04-19 1936-01-20 Justin Fed Wait Improvements in or relating to methods of and apparatus for treating petroleum hydrocarbon oils and spirits
GB1478490A (en) * 1974-09-04 1977-06-29 Haskett F Process for desulphurizing hydrocarbon especially petroleum fractions
US4076613A (en) * 1975-04-28 1978-02-28 Exxon Research & Engineering Co. Combined disulfurization and conversion with alkali metals
US4119528A (en) * 1977-08-01 1978-10-10 Exxon Research & Engineering Co. Hydroconversion of residua with potassium sulfide
US5935421A (en) * 1995-05-02 1999-08-10 Exxon Research And Engineering Company Continuous in-situ combination process for upgrading heavy oil
US7192516B2 (en) * 2003-04-17 2007-03-20 Trans Ionics Corporation Desulfurization of petroleum streams using metallic sodium
US7588680B1 (en) * 2003-04-17 2009-09-15 Trans Ionics Corporation Desulphurization of petroleum streams using metallic sodium
US20050040078A1 (en) * 2003-08-20 2005-02-24 Zinnen Herman A. Process for the desulfurization of hydrocarbonacecus oil
CN1961061A (en) * 2004-05-31 2007-05-09 新加坡科技研究局 Novel process for removing sulfur from fuels
US7691788B2 (en) * 2006-06-26 2010-04-06 Schlumberger Technology Corporation Compositions and methods of using same in producing heavy oil and bitumen
CN101139530B (en) * 2006-09-05 2010-07-28 中国石油天然气集团公司 Method for deacidizing and desulfurizing diesel fuel oil
JP4897434B2 (en) * 2006-11-07 2012-03-14 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Kerosene desulfurization agent, desulfurization method, and fuel cell system using the same
US20100264067A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 General Electric Company Method for removing impurities from hydrocarbon oils

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5014649B1 (en) * 1969-06-03 1975-05-29
US3755149A (en) * 1971-06-09 1973-08-28 Sun Oil Co Pennsylvania Process for desulfurizing petroleum resids
JPS4942703A (en) * 1972-06-01 1974-04-22
JPS5094002A (en) * 1974-05-31 1975-07-26
JPS51128306A (en) * 1975-04-28 1976-11-09 Exxon Research Engineering Co Desulfurization and convertion by alkali metal and sodium hydride
US6210564B1 (en) * 1996-06-04 2001-04-03 Exxon Research And Engineering Company Process for desulfurization of petroleum feeds utilizing sodium metal
JP2005307103A (en) * 2004-04-26 2005-11-04 Idemitsu Kosan Co Ltd Method for carrying out hydrogenation refining of heavy oil
WO2007078416A2 (en) * 2005-12-21 2007-07-12 Exxonmobil Upstream Research Company Very low sulfur heavy crude oil and process for the production thereof
JP2012503072A (en) * 2008-09-18 2012-02-02 シェブロン ユー.エス.エー. インコーポレイテッド System and method for producing a crude product

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016008934A (en) * 2014-06-26 2016-01-18 旭カーボン株式会社 Sample manufacturing method for fluorescent x-ray elementary analysis

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Publication number Publication date
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KR20140048866A (en) 2014-04-24
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HUE044215T2 (en) 2019-10-28
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WO2012127504A3 (en) 2012-12-27

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