JP2014511398A - 気体酸化剤を用いた炭化水素供給原料の脱硫方法 - Google Patents

気体酸化剤を用いた炭化水素供給原料の脱硫方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2014511398A
JP2014511398A JP2013544729A JP2013544729A JP2014511398A JP 2014511398 A JP2014511398 A JP 2014511398A JP 2013544729 A JP2013544729 A JP 2013544729A JP 2013544729 A JP2013544729 A JP 2013544729A JP 2014511398 A JP2014511398 A JP 2014511398A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
feed stream
organic sulfur
contacting
oxidant
sulfur compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013544729A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6026428B2 (ja
Inventor
ボウラネ、アブデヌール
コセオグル、オメル、レファ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saudi Arabian Oil Co
Original Assignee
Saudi Arabian Oil Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saudi Arabian Oil Co filed Critical Saudi Arabian Oil Co
Publication of JP2014511398A publication Critical patent/JP2014511398A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6026428B2 publication Critical patent/JP6026428B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G21/00Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by extraction with selective solvents
    • C10G21/28Recovery of used solvent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G27/00Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, by oxidation
    • C10G27/04Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, by oxidation with oxygen or compounds generating oxygen
    • C10G27/12Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, by oxidation with oxygen or compounds generating oxygen with oxygen-generating compounds, e.g. per-compounds, chromic acid, chromates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G21/00Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by extraction with selective solvents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G25/00Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, with solid sorbents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G27/00Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, by oxidation
    • C10G27/04Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, by oxidation with oxygen or compounds generating oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G53/00Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes
    • C10G53/02Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only
    • C10G53/04Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only including at least one extraction step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G53/00Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes
    • C10G53/02Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only
    • C10G53/08Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only including at least one sorption step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G53/00Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes
    • C10G53/02Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only
    • C10G53/14Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only including at least one oxidation step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201Impurities
    • C10G2300/202Heteroatoms content, i.e. S, N, O, P
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/40Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
    • C10G2300/4037In-situ processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/40Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
    • C10G2300/44Solvents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

炭化水素供給原料の脱硫のための装置及びプロセスであって、純粋な亜酸化窒素、又は亜酸化窒素と酸素もしくは空気の混合物を気体酸化剤として使用する。有機硫黄化合物が、酸化反応炉においてその対応するオキシドスルホン及び/又はスルホキシドに変換され、その後、酸化物が酸化反応炉廃水から除去され、硫黄含有量が低下した炭化水素生成物が回収される。
【選択図】図1

Description

関連出願:
本出願は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる2010年12月15日に出願された特許文献1の恩典を主張する。
本発明は、炭化水素の硫黄含有量を効率的に低下させる酸化脱硫プロセス、及びより具体的には、亜酸化窒素を気体酸化剤として用いて、超低硫黄含有量を有する燃料を含む炭化水素生成物を生成させる酸化脱硫プロセスに関する。
硫黄含有サワー原油から得られる石油生成物の処理及び最終使用時の大気中への硫黄化合物の排出は、健康問題及び環境問題を引き起こしている。輸送及びその他の燃料生成物に適用される厳しい減硫黄仕様は精製業に影響を与えており、精製業者は、軽油中の硫黄含有量を10重量百万分率(ppmw)、又はそれ未満にまで大きく低下させるために、資本投資を行う必要がある。米国、日本、及び欧州連合諸国などの先進工業国において、輸送燃料の精製所は、無公害輸送燃料を生産することを既に要求されている。例えば、2007年に、米国環境保護庁は、道路用ディーゼル燃料の硫黄含有量を500ppmw(低硫黄ディーゼル)から15ppmw(超低硫黄ディーゼル)へと97%低下させることを要求した。欧州連合は、さらにより厳しい基準を定め、2009年に販売されるディーゼル燃料及びガソリン燃料が10ppmw未満の硫黄を含有することを要求した。他の国々は、米国及び欧州連合の方向に追随しており、精製業者に超低硫黄レベルの輸送燃料を生産するよう要求する規制を推し進めている。
超低硫黄燃料の生産に向けた最近の流れに対応するために、精製業者は、将来の仕様が、多くの場合、既存の設備を利用することにより、最小限の追加資本投資で満たされることを保証する柔軟性を提供するプロセス又は原油を選ばなければならない。水素化分解及び二段階水素化処理などの従来技術は、クリーンな輸送燃料の生産に対する解決法を精製業者に提供した。これらの技術は利用可能であり、新しい基盤生産施設が建設されるときに適用することができる。しかしながら、多くの既存の水素化処理施設、例えば、比較的低圧の水素化処理装置を使用する施設は、これらのより厳しい硫黄低減要件が定められる前に建設されたものであり、実質的な先行投資に相当する。クリーンな燃料の生産を得るための比較的より厳しい操作要件(すなわち、より高い温度及び圧力条件)のために、これらの施設内の既存の水素化処理反応炉をアップグレードするのは極めて難しい。精製業者にとっての利用可能な改修の選択肢には、リサイクルガス品質の向上による水素分圧の上昇、より活性の高い触媒組成物の利用、液体−固体接触を増進する改良された反応炉コンポーネントの設置、反応炉容量の増加、及び原料品質の向上が含まれる。
500〜3000ppmwの硫黄を含有する輸送燃料を生産する多くの水素化処理ユニットが世界中に設置されている。これらのユニットは、比較的穏やかな条件、すなわち、180℃〜370℃の範囲での直留軽油沸騰のための1平方センチ当たり30キログラムの低水素分圧用に設計されたものであり、また、そのような条件で操作されている。
しかしながら、上で述べた輸送燃料におけるより厳しい環境硫黄仕様が次第に普及するにつれて、最大許容硫黄レベルは、15ppmw程度、場合によっては、10ppmw程度にまで低下している。最終製品中の硫黄のこの超低レベルは、通常、新しい高圧水素化処理ユニットの建設、又は例えば、新たな反応炉の統合、ガス精製システムの組込み、反応炉の内部形状及び構成要素の再設計、並びに/もしくはより活性の高い触媒組成物の配備による既存の施設の実質的な改修のいずれかを必要とする。これらの選択肢の各々は、実質的な資本投資である。
炭化水素燃料中に一般に存在する硫黄含有化合物には、脂肪族分子、例えば、スルフィド、ジスルフィド、及びメルカプタン、並びに芳香族分子、例えば、チオフェン、ベンゾチオフェン及びそのアルキル化誘導体、並びにジベンゾチオフェン(DBT)及びそのアルキル誘導体、例えば、4,6−ジメチル−ジベンゾチオフェン(DMDBT)が含まれる。
耐熱性硫黄含有化合物の経済的除去は、それゆえ、達成するのが非常に難しく、したがって、炭化水素燃料中の硫黄含有化合物を超低硫黄レベルにまで除去することは、現在の水素化処理技術では非常にコストがかかる。以前の規制によって、最大500ppmwの硫黄レベルが許容されていたときは、従来の水素化脱硫の能力を超えて脱硫する必要性も動機もほとんどなく、そのため、耐熱性硫黄含有化合物は標的とされなかった。しかしながら、より厳しい硫黄仕様を満たすために、これらの耐熱性硫黄含有化合物は、炭化水素燃料ストリームから実質的に除去されなかればならない。
硫黄化合物の相対的水素化脱硫反応性及び活性化を下記の表に示す。
Figure 2014511398
Ni−Mo/アルミナ触媒と比べた、250℃及び300℃、並びに40.7Kg/cmの水素分圧でのその一次反応速度に基づく硫黄化合物の相対反応性を表1に示す(非特許文献1)。DBTは、250℃で、耐熱性の4,6−DMDBTよりも57倍反応性が高い。相対反応性は、操作の厳格さが増すのに伴って減少する。温度が50℃上昇すると、4,6−DMDBTと比べたジ−ベンゾチオフェンの相対反応性は、57.7から7.3に減少する。
石油蒸留物原料の脱硫のための非触媒的プロセスの開発が広く研究されており、ある従来の手法は、例えば、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、及び特許文献6に記載の硫黄含有化合物の酸化に基づいている。
酸化脱硫は、いくつかの理由で魅力的である。第一に、従来の液相での酸化脱硫は、室温から最大200℃までの範囲の温度及び1から最大15気圧までの範囲の圧力で行われ、それにより、特に、通常は費用がかかる水素化処理技術における水素消費と比較して、それほど高くない投資コスト及び操作コストを経験的にもたらすことができる。酸化的プロセスの別の魅力的な側面は、芳香族硫黄含有種の反応性に関する。これは、電子が豊富な芳香環の付加によって生じ、この芳香環上のさらなるアルキル基の存在によってさらに増加する硫黄原子での高電子密度が、表2に示すように、その求電子的攻撃に有利に働くことから明らかである(非特許文献2)。しかしながら、4,6−DMDBTなどの分子の固有の反応性は、水素化脱硫によってはるかにより脱硫しやすいDBTの反応性よりも実質的に高い。
Figure 2014511398
Gondalらの特許文献7は、原子又は分子状酸素を一重項又は三重項エネルギー状態に光励起し、光励起された酸素を炭化水素燃料と混合し、この炭化水素燃料にDMDBTの吸収帯に対応する波長で波長可変レーザー源からのUV照射を当てることによるDMDBTの除去を開示している。NOは、考えられる酸素源の1つとして記載されている。NOのレーザー誘起光分解は、酸化脱硫を促進するのに十分な量の活性酸素種を生成させるために必要とされるが、これは、他の既存の酸化脱硫プロセスよりもコストがかかり、かつ効率が低いことがある。さらに、化学触媒の使用は、Gondalらによって開示されていない。
Darianらの特許文献8は、硫黄含有量を減少させ、ディーゼル油のセタン価を増加させるプロセスを開示している。このプロセスは、ディーゼル油を窒素含有剤と接触させる第一工程、その後の、硫黄含有不純物、不安定性を生じる化合物、ラムスボトム炭素、セタン抑制化合物、及び芳香族化合物を除去することを目的とした液体抽出を含む。窒素含有化合物は、Darianらの文献に記載のプロセスの第一工程では、反応剤(亜酸化窒素を含む)として引用されているが、そのような化合物を使用する目的は、硫黄化合物の酸化というよりもむしろ、ディーゼル油のニトロ化及びエステル化反応の促進である。さらに、Darianらの文献は、明らかに、酸化触媒の使用を排除するように教示している。
Kocalの特許文献9は、水素化脱硫の第一工程、その後の酸化工程、及び最終的に抽出工程を含む、油の脱硫プロセスに関する。Kocalの文献は、酸化工程における潜在的酸化剤として酸化窒素を広範に記載しているが、実施例は、酸化剤気体及び酢酸と併せた過酸化物の使用しか示していない。さらに、Kocalの文献は、無機触媒の使用を開示していない。
上述の参考文献はいずれも、気体酸化剤を用いた効率的かつ効果的な触媒的酸化脱硫のプロセスを記載していない。
米国特許出願第61/423445号 米国特許第5910440号 米国特許第5824207号 米国特許第5753102号 米国特許第3341448号 米国特許第2749284号 米国特許公開第2008/0110802号 米国特許第4746420号 米国特許第6277271号
Steiner,P.et al.,"Catalytic hydrodesulfurization of a light gas oil over a NiMo catalyst:kinetics of selected sulfur components," Fuel Processing Technology,Vol.79,Issue 1,August 20,2002,pages 1−12 Otsuki,S.et al.,"Oxidative desulfurization of light gas oil and vacuum gas oil by oxidation and solvent extraction," Energy Fuels 14:1232−1239(2000)
本発明は、効率的な気相酸化を利用し、それにより、水処理及び水除去の要求を最小限に抑えて、炭化水素原料を脱硫することを課題とする。
上記課題及び利点は、純粋な亜酸化窒素、又は亜酸化窒素と酸素もしくは空気の混合物を気体酸化剤として使用する、炭化水素供給原料の脱硫のための装置及びプロセスによって供される。
気体状の空気もしくは酸素によるか、又は有機過酸化物、ペルオキシ酸、もしくは過酢酸による酸化プロセスが当技術分野で公知である。従来の手法とは対照的に、本発明は、純粋な亜酸化窒素、又は亜酸化窒素と酸素もしくは空気の混合物を使用する酸化経路を開示している。
精製輸送燃料もしくは精製輸送燃料用の混合成分、又は他の精製炭化水素画分を生産する有機硫黄化合物不純物を含有する炭化水素供給原料の脱硫のための装置及びプロセスは、
a.有機硫黄化合物をその対応するオキシドスルホン及び/又はスルホキシドに変換する不均一又は均一酸化触媒の存在下、酸化条件で、酸化反応炉において、原料を亜酸化窒素(NO)含有気体と接触させること、及び
b.酸化反応炉廃水から酸化物を除去して、有機硫黄化合物の含有量が低下した炭化水素生成物を回収すること
を含む。
気相酸化脱硫を含む本発明の脱硫システム及びプロセスの概略図 酸化原料から酸化有機硫黄化合物を除去するための分離装置の概略図
前述の概要、及び以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と併せて読むと理解される。本発明を説明する目的で、現在好ましい実施形態が図面に示されている。本発明は、示された正確な配置及び装置に限定されるものではないことが理解される。図面では、同一の数字は、同一又は同様の要素を示すために使用されている。
本発明は、有機硫黄化合物の含有量が低下した炭化水素燃料を生成させる酸化脱硫プロセスを包含する。このプロセスは、以下の工程を含む:
a.有機硫黄化合物を含有する炭化水素原料を、純粋な亜酸化窒素(NO)、又は酸素と組み合わされたNOから本質的になる気体酸化剤、及び不均一又は均一な酸化触媒と、酸化反応域で接触させて、有機硫黄化合物を酸化された硫黄含有化合物に変換する工程;並びに
b.抽出、蒸留、吸着、又は抽出、蒸留、及び吸着のうちの1つもしくは複数を含むプロセスの組合せを含む、酸化生成物除去プロセス及び装置によって、酸化された硫黄含有化合物を分離域で除去する工程。
本発明に従って脱硫されるべき炭化水素原料は、種々の原料のうちの1つ又は種々の原料の組合せであることができ、これには、全原油;約36℃〜約370℃の範囲で沸騰する分別蒸留物;370℃超で沸騰する残渣;中間精製処理ユニットからの炭化水素、例えば、コークス用軽油、FCCサイクル油、もしくは脱アスファルト油;タールサンドに由来するビチューメン及び/もしくはその分解生成物;又は石炭液化油が含まれるが、これらに限定されない。ある実施形態では、ディーゼル原料が使用されるが、それは、ディーゼル原料が、穏やかな条件で比較的処理しやすく、かつジ−メチル−ジベンゾチオフェン及びその誘導体などの標的硫黄分子が酸化条件で反応するからである。その電子構造のために、ディーゼル原料はこれらの穏やかな条件で反応することができる。
ここで、図1に関して、本発明に係る酸化脱硫装置10を図示する。装置10は、酸化脱硫反応域12及び分離域14を含む。炭化水素ストリーム16及び気体酸化剤ストリーム18は、穏やかな操作条件で操作される酸化脱硫反応域12に導入される。本明細書で使用する場合、「穏やかな操作条件」は:約1バール〜約90バール、ある実施形態では、約10バール〜約50バール、及びさらなる実施形態では、約10バール〜約30バールの操作圧力;並びに約100℃〜約400℃、ある実施形態では、約100℃〜約350℃、及びさらなる実施形態では、約150℃〜約300℃の温度を含む。
ある実施形態では、気体酸化剤が気体形態で供給され、これは、以下のものであることができる:
a.本質的に純粋な亜酸化窒素;又は
b.亜酸化窒素と気体酸素源から本質的になり、約1%〜約99%、ある実施形態では、約10%〜約50%、及びさらなる実施形態では、約20%〜約30%の範囲の亜酸化窒素モル濃度を有する混合物。
さらなる実施形態では、気体酸化剤は、酸化脱硫反応域12の上流にある分離管(図示せず)において、又は例えば、アンモニアと酸素の反応によって、酸化脱硫反応域12において原位置で形成されることができる。
酸化触媒は、Ti、V、Mn、Co、Fe、Cr、及びMoから選択されるものを含む、周期表のIVB族からVIIIB族の金属を有する1以上の不均一又は均一触媒から選択することができる。ある実施形態では、好適な均一触媒には、ナフテン酸モリブデン、タングステン酸ナトリウム、ヘキサカルボニルモリブデン、ヘキサカルボニルタングステン、及び五酸化バナジウムが含まれる。ある実施形態では、好適な不均一触媒には、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ、天然ゼオライト、合成ゼオライトなどの支持体、又は上記支持体の1つもしくは複数を含む組合せに被着させた、Ti、V、Mn、Co、Fe、Cr、及びMo、又はこれらの組合せが含まれる。
原料、気体酸化剤、及び酸化触媒を、酸化反応を終了させるのに十分な期間、通常、約1〜約120分間、ある実施形態では、約15〜約60分間、及びさらなる実施形態では、約30分〜約60分間、接触した状態で維持する。酸化脱硫域12の反応条件は:約1バール〜約90バール、ある実施形態では、約10バール〜約50バール、及びさらなる実施形態では、約10バール〜約30バールの操作圧力;並びに約100℃〜約400℃、ある実施形態では、約150℃〜約350℃、及びさらなる実施形態では、約150℃〜約300℃の操作温度を含む。
均一触媒系の触媒対原料比は、通常、約0.01W%〜約10W%、ある実施形態では、約0.01W%〜約5W%、及びさらなる実施形態では、約0.01W%〜約1W%である。不均一触媒系については、触媒容量に対する液空間速度は、約0.1h−1〜約8.0h−1、ある実施形態では、約0.5h−1〜約4.0h−1、及びさらなる実施形態では、約1h−1〜約2.0h−1である。
気体酸化剤対硫黄のモル供給比は、通常、約10〜約1、ある実施形態では、約5〜約1、及びさらなる実施形態では、約2〜約1である。
酸化脱硫域12では、硫黄含有化合物の少なくとも相当な部分が、酸化された硫黄含有化合物、すなわち、スルホン及びスルホキシドに変換され、酸化された炭化水素ストリーム20として排出される。
酸化脱硫域12からのストリーム20は、分離域14に通され、酸化された硫黄含有化合物を排出ストリーム22として除去する。ある好ましい実施形態では、超低レベルの硫黄、すなわち、15ppmw未満の硫黄を含有する炭化水素ストリーム24が得られる。例えば、酸化物含有量、例えば、スルホン及び/又はスルホキシドは、極性溶媒を用いる溶媒抽出及び固体吸着剤を用いる吸着によって低下させることができる。
分離域14からのストリーム22は、スルホン及びスルホキシド処理ユニット(図示せず)に通され、例えば、クラッキング反応によって、硫黄を含まない炭化水素を除去し、それにより、全炭化水素生産収率を増加させる。或いは、ストリーム22は、コークス化又は溶媒脱歴などの他の精製プロセスに通すことができる。
図2に関して、酸化された炭化水素ストリーム20は、通常、分離域14に導入される。特に、炭化水素ストリーム20は、管26に通され、触媒(均一触媒系を使用する場合)及び/又は水を排出ストリーム28として除去し、炭化水素混合物ストリーム30を分離する。この炭化水素ストリーム30は、向流抽出器32の一方の末端に導入され、溶媒ストリーム34が反対の末端に導入される。酸化された硫黄含有化合物は、炭化水素ストリームから溶媒とともに富溶媒抽出物ストリーム38として抽出される。溶媒ストリーム34は、選択的溶媒、例えば、メタノール、アセトニトリル、少なくとも19のヒルデブラント価を有する任意の極性溶媒、及び前述の溶媒のうちの少なくとも1つを含む組合せを含むことができる。アセトニトリル及びメタノールは、その極性、揮発性、及び低コストが理由で、好ましい抽出用溶媒である。スルホン及び/又はスルホキシドの分離の効率は、限定されないが、沸点、凝固点、粘度、及び表面張力を含む、望ましい特性を有する溶媒を選択することによって最適化することができる。ラフィネート36は、吸着カラム40(この中で、それはアルミナ吸着剤などの吸着剤と接触する)に導入され、超低レベルの硫黄を有する最終炭化水素生成物ストリーム24を生成させ、これが回収される。抽出器32からの富溶媒抽出物38は、オーバーヘッドリサイクルストリーム44を経由する溶媒回収のために蒸留カラム42に導入される。ストリーム22は、酸化された硫黄含有化合物、すなわち、スルホン及び/又はスルホキシドを含む。
本発明は、従来の炭化水素燃料の脱硫プロセスと比較したとき、明白な利点を示す。例えば、ある従来の酸化脱硫手法では、有機硫黄化合物をその対応するスルホキシド及び/又はスルホンに変換するために酸化剤の水溶液が使用され、過剰の酸化剤及び水を油から除去する後続工程が必要となる。これは、混合物が水−油エマルジョンを含有する場合、ますます難しくなることがある。しかしながら、本発明では、気体酸化剤を使用することによって、水溶性酸化剤に由来する水性内容物を回避し、それにより、これらの処理上の問題が最小限に抑えられる。
本発明の方法及びシステムは、上記及び添付の図面に記載されている。しかしながら、修正が当業者に明白であり、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって定義される。

Claims (24)

  1. 液化炭化水素供給ストリーム中の有機硫黄化合物の含有量を低下させる方法であって、
    前記供給ストリームを亜酸化窒素から本質的になる酸化剤と10:1〜1:1の酸化剤対供給ストリームモル比で接触させて、酸化有機硫黄化合物を生成させるステップと、
    前記酸化有機硫黄化合物の少なくとも大部分を、前記処理した供給ストリームから除去するステップとを含む
    ことを特徴とする方法。
  2. 液化炭化水素供給ストリーム中の有機硫黄化合物の含有量を低下させる方法であって、
    前記供給ストリームを酸化触媒及び亜酸化窒素から本質的になる酸化剤及び気体酸素源と10:1〜1:1の酸化剤対供給ストリーム体積比で接触させて、酸化有機硫黄化合物を生成させるステップと、
    前記酸化有機硫黄化合物の少なくとも大部分を、前記処理した供給ストリームから除去するステップとを含む
    ことを特徴とする方法。
  3. 液化炭化水素供給ストリーム中の有機硫黄化合物の含有量を低下させる方法であって、
    アンモニアと酸素の反応によって亜酸化窒素酸化剤を形成させるステップと、
    前記供給ストリームを酸化触媒及び前記亜酸化窒素酸化剤と10:1〜1:1の酸化剤対供給ストリーム体積比で接触させて、酸化有機硫黄化合物を生成させるステップと、
    前記酸化有機硫黄化合物の少なくとも大部分を、前記処理した供給ストリームから除去するステップとを含む
    ことを特徴とする方法。
  4. 前記亜酸化窒素酸化剤を形成させるステップが、前記供給ストリームとの酸化反応が起こる管の中で原位置で行われる
    請求項3に記載の方法。
  5. 前記亜酸化窒素酸化剤を形成させるステップが、前記供給ストリームとの酸化反応が起こる管の上流で行われる
    請求項3に記載の方法。
  6. 前記供給ストリームを酸化触媒と接触させるステップを含む
    請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
  7. 前記酸化触媒が、周期表のIVB族からVIIIB族の金属を有する1以上の均一又は不均一触媒から選択される
    請求項6に記載の方法。
  8. 前記酸化触媒が、Ti、V、Mn、Co、Fe、Cr、及びMoからなる群から選択される金属を含む1以上の均一又は不均一触媒である
    請求項6に記載の方法。
  9. 前記酸化触媒が、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ、チタニア、天然ゼオライト、合成ゼオライト、及びアルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ、チタニア、天然ゼオライト、合成ゼオライトのうちの1つ又は複数を含む組合せからなる群から選択される支持材を有する不均一触媒である
    請求項6に記載の方法。
  10. 前記酸化有機硫黄化合物の少なくとも大部分を除去するステップが、酸化硫黄化合物を極性溶媒で抽出して、有機硫黄化合物を含有する富溶媒抽出物と、有機硫黄化合物の含有量が低下した炭化水素を含有する貧溶媒ラフィネートとを生成させるステップを含む
    請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
  11. 前記富溶媒抽出物をフラッシュして、前記極性溶媒を回収し、前記酸化有機硫黄化合物を排出するステップを含む
    請求項10に記載の方法。
  12. 前記貧溶媒ラフィネートから溶媒を取り除き、有機硫黄含有量が低下した炭化水素を回収するステップを含む
    請求項10に記載の方法。
  13. 回収された炭化水素を吸着剤と接触させるステップを含む
    請求項12に記載の方法。
  14. 前記酸化有機硫黄化合物が、スルホキシド及びスルホンを含む
    請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
  15. 前記接触させるステップが、前記酸化反応を終了させるのに十分である期間行われる
    請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
  16. 前記期間が約1〜約120分である
    請求項15に記載の方法。
  17. 前記期間が約15〜約60分である
    請求項15に記載の方法。
  18. 前記期間が約15〜約30分である
    請求項15に記載の方法。
  19. 前記接触させるステップが、約1〜約90バールの操作圧力を含む反応条件で行われる
    請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
  20. 前記接触させるステップが、約10〜約50バールの操作圧力を含む反応条件で行われる
    請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
  21. 前記接触させるステップが、約10〜約30バールの操作圧力を含む反応条件で行われる
    請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
  22. 前記接触させるステップが、約100〜約400℃の操作温度を含む反応条件で行われる
    請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
  23. 前記接触させるステップが、約150〜約350℃の操作温度を含む反応条件で行われる
    請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
  24. 前記接触させるステップが、約150〜約300℃の操作温度を含む反応条件で行われる
    請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
JP2013544729A 2010-12-15 2011-12-14 気体酸化剤を用いた炭化水素供給原料の脱硫方法 Expired - Fee Related JP6026428B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US42344510P 2010-12-15 2010-12-15
US61/423,445 2010-12-15
PCT/US2011/064825 WO2012082851A1 (en) 2010-12-15 2011-12-14 Desulfurization of hydrocarbon feed using gaseous oxidant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014511398A true JP2014511398A (ja) 2014-05-15
JP6026428B2 JP6026428B2 (ja) 2016-11-16

Family

ID=46245085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013544729A Expired - Fee Related JP6026428B2 (ja) 2010-12-15 2011-12-14 気体酸化剤を用いた炭化水素供給原料の脱硫方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10647926B2 (ja)
EP (1) EP2651860B1 (ja)
JP (1) JP6026428B2 (ja)
CN (1) CN103313956A (ja)
WO (1) WO2012082851A1 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008153633A2 (en) 2007-05-03 2008-12-18 Applied Nano Works, Inc. Product containing monomer and polymers of titanyls and methods for making same
US8764973B2 (en) 2008-03-26 2014-07-01 Auterra, Inc. Methods for upgrading of contaminated hydrocarbon streams
US8894843B2 (en) 2008-03-26 2014-11-25 Auterra, Inc. Methods for upgrading of contaminated hydrocarbon streams
US8298404B2 (en) 2010-09-22 2012-10-30 Auterra, Inc. Reaction system and products therefrom
US9061273B2 (en) 2008-03-26 2015-06-23 Auterra, Inc. Sulfoxidation catalysts and methods and systems of using same
US9206359B2 (en) 2008-03-26 2015-12-08 Auterra, Inc. Methods for upgrading of contaminated hydrocarbon streams
US9828557B2 (en) 2010-09-22 2017-11-28 Auterra, Inc. Reaction system, methods and products therefrom
WO2014074958A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-15 Saudi Arabian Oil Company Oxidative desulfurization process and system using gaseous oxidant-enhanced feed
CA2949973A1 (en) * 2014-05-27 2015-12-03 Auterra, Inc. Methods for upgrading of contaminated hydrocarbon streams
WO2016154529A1 (en) 2015-03-26 2016-09-29 Auterra, Inc. Adsorbents and methods of use
US10450516B2 (en) 2016-03-08 2019-10-22 Auterra, Inc. Catalytic caustic desulfonylation
US10125318B2 (en) 2016-04-26 2018-11-13 Saudi Arabian Oil Company Process for producing high quality coke in delayed coker utilizing mixed solvent deasphalting
US10233394B2 (en) 2016-04-26 2019-03-19 Saudi Arabian Oil Company Integrated multi-stage solvent deasphalting and delayed coking process to produce high quality coke
US11174441B2 (en) * 2018-10-22 2021-11-16 Saudi Arabian Oil Company Demetallization by delayed coking and gas phase oxidative desulfurization of demetallized residual oil
US10894923B2 (en) * 2018-10-22 2021-01-19 Saudi Arabian Oil Company Integrated process for solvent deasphalting and gas phase oxidative desulfurization of residual oil

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3668117A (en) * 1970-03-17 1972-06-06 Texaco Inc Desulfurization of a preoxidized oil
US6171478B1 (en) * 1998-07-15 2001-01-09 Uop Llc Process for the desulfurization of a hydrocarbonaceous oil
US6312657B1 (en) * 1998-08-25 2001-11-06 Exxonmobil Oil Corporation Production of nitrous oxide
WO2009120238A1 (en) * 2008-03-26 2009-10-01 Applied Nanoworks, Inc. Sulfoxidation catalysts and methods and systems of using same

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1946114A (en) * 1928-08-14 1934-02-06 Winthrop Chem Co Inc Production of nitrous oxide
US4746420A (en) 1986-02-24 1988-05-24 Rei Technologies, Inc. Process for upgrading diesel oils
US6277271B1 (en) * 1998-07-15 2001-08-21 Uop Llc Process for the desulfurization of a hydrocarbonaceoous oil
US6402940B1 (en) 2000-09-01 2002-06-11 Unipure Corporation Process for removing low amounts of organic sulfur from hydrocarbon fuels
US20030094400A1 (en) 2001-08-10 2003-05-22 Levy Robert Edward Hydrodesulfurization of oxidized sulfur compounds in liquid hydrocarbons
RU2219160C1 (ru) * 2002-06-25 2003-12-20 Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН Способ получения карбонильных соединений из ди- и полиеновых циклических углеводородов и их производных
US20040089321A1 (en) 2002-11-08 2004-05-13 Stone Lyndon Ray Supercritical fluid cleaning systems and methods
US20050040078A1 (en) * 2003-08-20 2005-02-24 Zinnen Herman A. Process for the desulfurization of hydrocarbonacecus oil
US7666297B2 (en) * 2004-11-23 2010-02-23 Cpc Corporation, Taiwan Oxidative desulfurization and denitrogenation of petroleum oils
WO2006071793A1 (en) 2004-12-29 2006-07-06 Bp Corporation North America Inc. Oxidative desulfurization process
US8715489B2 (en) * 2005-09-08 2014-05-06 Saudi Arabian Oil Company Process for oxidative conversion of organosulfur compounds in liquid hydrocarbon mixtures
US7744749B2 (en) * 2005-09-08 2010-06-29 Saudi Arabian Oil Company Diesel oil desulfurization by oxidation and extraction
US7871501B2 (en) 2006-11-15 2011-01-18 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Laser-based method for removal of sulfur (DMDBT) in hydrocarbon fuels
US20090242458A1 (en) * 2008-03-26 2009-10-01 General Electric Company Oxidative desulfurization of fuel oil
US9598647B2 (en) * 2010-09-07 2017-03-21 Saudi Arabian Oil Company Process for oxidative desulfurization and sulfone disposal using solvent deasphalting
US9574144B2 (en) * 2010-09-07 2017-02-21 Saudi Arabian Oil Company Process for oxidative desulfurization and denitrogenation using a fluid catalytic cracking (FCC) unit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3668117A (en) * 1970-03-17 1972-06-06 Texaco Inc Desulfurization of a preoxidized oil
US6171478B1 (en) * 1998-07-15 2001-01-09 Uop Llc Process for the desulfurization of a hydrocarbonaceous oil
US6312657B1 (en) * 1998-08-25 2001-11-06 Exxonmobil Oil Corporation Production of nitrous oxide
WO2009120238A1 (en) * 2008-03-26 2009-10-01 Applied Nanoworks, Inc. Sulfoxidation catalysts and methods and systems of using same

Also Published As

Publication number Publication date
JP6026428B2 (ja) 2016-11-16
US20130334103A1 (en) 2013-12-19
US10647926B2 (en) 2020-05-12
CN103313956A (zh) 2013-09-18
WO2012082851A1 (en) 2012-06-21
EP2651860A4 (en) 2014-06-18
EP2651860A1 (en) 2013-10-23
EP2651860B1 (en) 2018-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6026428B2 (ja) 気体酸化剤を用いた炭化水素供給原料の脱硫方法
JP5986203B2 (ja) 流動接触分解プロセスにおける酸化的脱硫
US9598647B2 (en) Process for oxidative desulfurization and sulfone disposal using solvent deasphalting
US9574144B2 (en) Process for oxidative desulfurization and denitrogenation using a fluid catalytic cracking (FCC) unit
US9574142B2 (en) Process for oxidative desulfurization and sulfone management by gasification
US9644156B2 (en) Targeted desulfurization apparatus integrating oxidative desulfurization and hydrodesulfurization to produce diesel fuel having an ultra-low level of organosulfur compounds
JP6046713B2 (ja) 超電子供与体によるスルホン変換のプロセス
JP2008525624A (ja) 酸化的脱硫方法
WO2012033737A1 (en) Desulfurization and sulfone removal using a coker
JP6144352B2 (ja) 酸化的脱硫方法および気体状酸化剤を高めた供給物を用いたシステム
US20110220550A1 (en) Mild hydrodesulfurization integrating targeted oxidative desulfurization to produce diesel fuel having an ultra-low level of organosulfur compounds
Khan et al. Sulfur removal from heavy and light petroleum hydrocarbon by selective oxidation
JP6348905B2 (ja) 酸化された硫黄含有炭化水素の硫黄含量の低減方法
WO2018140620A1 (en) Oxidative desulfurization of oil fractions and sulfone management using an fcc
US10093872B2 (en) Oxidative desulfurization of oil fractions and sulfone management using an FCC
CN112442390A (zh) 渣油制备低硫石油焦的方法
JP2005194336A (ja) 炭化水素油の脱硫方法
US10087377B2 (en) Oxidative desulfurization of oil fractions and sulfone management using an FCC
WO2020086251A1 (en) Integrated process for solvent deasphalting and gas phase oxidative desulfurization of residual oil
WO2020086249A1 (en) Demetallization by delayed coking and gas phase oxidative desulfurization of demetallized residual oil
EP3870678A1 (en) Catalytic demetallization and gas phase oxidative desulfurization of residual oil

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141204

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160105

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160921

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161012

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6026428

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees