JP2020514485A - Oxidative desulfurization of oils and control of sulfones using FCC - Google Patents

Oxidative desulfurization of oils and control of sulfones using FCC Download PDF

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Abstract

実施形態は、炭化水素原料から成分を回収するための方法および装置を提供する。少なくとも一実施形態によれば、この方法は炭化水素原料を酸化反応器に供給する工程であって、炭化水素原料に存在する硫黄化合物および窒素化合物を選択的に酸化するのに十分な条件下で炭化水素原料が触媒の存在下で酸化する、供給する工程、溶媒抽出によって炭化水素、酸化された硫黄化合物、および酸化された窒素化合物を分離する工程、酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物を含む残留物流を収集する工程、残留物流を流動接触分解ユニットに供給する工程、および液体生成物中の硫黄化合物を選択的に酸化するために、流動接触分解ユニットにより生成された液体生成物を酸化反応器に再循環させる工程であって、液体生成物の一部は軽質サイクル油および重質サイクル油の少なくとも一方を含む、再循環させる工程を含む。Embodiments provide methods and apparatus for recovering components from hydrocarbon feedstocks. According to at least one embodiment, the method is a step of feeding a hydrocarbon feedstock to an oxidation reactor under conditions sufficient to selectively oxidize sulfur and nitrogen compounds present in the hydrocarbon feedstock. Hydrocarbon feedstock oxidizes in the presence of a catalyst, feeding step, separating hydrocarbon, oxidised sulfur compound and oxidised nitrogen compound by solvent extraction, oxidised sulfur compound and oxidised nitrogen compound Collecting the residual stream containing the liquid product, supplying the residual stream to the fluid catalytic cracking unit, and selectively oxidizing the liquid compounds produced by the fluid catalytic cracking unit to selectively oxidize sulfur compounds in the liquid product. Recirculating to the oxidation reactor, wherein a portion of the liquid product comprises at least one of light cycle oil and heavy cycle oil.

Description

実施形態は、炭化水素原料から硫黄および窒素を回収するための方法および装置に関する。より具体的には、実施形態は、炭化水素流の酸化的脱硫および脱窒素、ならびに結果として生じる酸化された硫黄化合物および窒素化合物のその後の廃棄のための方法および装置に関する。   Embodiments relate to methods and apparatus for recovering sulfur and nitrogen from hydrocarbon feedstocks. More specifically, embodiments relate to methods and apparatus for oxidative desulfurization and denitrification of hydrocarbon streams and subsequent disposal of the resulting oxidized sulfur and nitrogen compounds.

原油は、燃料および石油化学原料として使用される世界の主要な炭化水素源である。同時に、石油および石油ベースの製品はまた、今日の大気および水質の汚染の主な源である。石油および石油ベースの製品によって引き起こされる汚染をめぐる高まる懸念に対処するために、多くの国が石油製品、特に石油精製事業および燃料における特定の汚染物質の許容濃度、例えばガソリン燃料の許容される硫黄や窒素の含有量、に関する厳格な規制を実施してきた。天然の石油または原油の正確な組成は大きく異なるが、すべての原油はある程度の測定可能な量の硫黄化合物を含み、大部分の原油はまた、ある程度の測定可能な量の窒素化合物を含む。さらに、原油は酸素を含んでもよいが、大部分の原油の酸素含有量は低い。一般に、原油中の硫黄の濃度は約5重量パーセント(wt%)未満であり、大部分の原油は約0.5〜約1.5重量%の範囲の硫黄濃度を有する。大部分の原油の窒素濃度は通常0.2重量%未満であるが、1.6重量%ほどの高さであり得る。米国では、自動車用ガソリン燃料は最大総硫黄含有量が10百万分率の重量(ppmw)未満の硫黄を有するように規制されている。   Crude oil is the world's leading source of hydrocarbons used as fuel and petrochemical feedstock. At the same time, petroleum and petroleum-based products are also a major source of air and water pollution today. To address the growing concern over pollution caused by petroleum and petroleum-based products, many countries have adopted acceptable levels of certain pollutants in petroleum products, especially oil refining operations and fuels, such as the acceptable sulfur in gasoline fuels. Strict regulations regarding nitrogen content and nitrogen content have been implemented. The exact composition of natural petroleum or crude oils varies widely, but all crudes contain some measurable amount of sulfur compounds, and most crudes also contain some measurable amount of nitrogen compounds. In addition, while crude oil may contain oxygen, most crude oils have low oxygen content. Generally, the concentration of sulfur in crude oil is less than about 5 weight percent (wt%), with most crude oils having a sulfur concentration in the range of about 0.5 to about 1.5 wt%. Nitrogen concentrations in most crude oils are usually less than 0.2% by weight, but can be as high as 1.6% by weight. In the United States, automotive gasoline fuels are regulated to have a maximum total sulfur content of less than 10 parts per million by weight (ppmw).

原油は、輸送用燃料や石油化学原料を生成する製油所で精製される。典型的に、輸送用の燃料は、特定の最終的な用途の仕様を満たすように原油から得た蒸留画分を加工して混合することによって生成される。今日一般的に入手可能な原油の大部分は高濃度の硫黄を含有するので、蒸留画分は、様々な性能仕様、環境基準、またはその両方を満たす生成物を得るために、通常脱硫を必要とする。   Crude oil is refined at refineries that produce transportation fuels and petrochemical feedstocks. Fuels for transportation are typically produced by processing and mixing the distillation fractions obtained from crude oil to meet the specifications of a particular end use. Since most of the crude oil commonly available today contains high levels of sulfur, the distillate fraction usually requires desulfurization to obtain products that meet various performance specifications, environmental standards, or both. And

原油および得られる精製燃料に存在する硫黄含有有機化合物は、環境汚染の主な原因となり得る。硫黄化合物は、典型的には燃焼プロセスの間に硫黄酸化物に変換され、それが今度は硫黄酸素酸を生成し、微粒子排出の一因となり得る。   Sulfur-containing organic compounds present in crude oil and resulting refined fuels can be a major source of environmental pollution. Sulfur compounds are typically converted to sulfur oxides during the combustion process, which in turn produces sulfur oxyacids, which can contribute to particulate emissions.

微粒子排出を低減するための1つの方法は、種々の酸素化燃料配合化合物、炭素−炭素化学結合をほとんど含まない、または一切含まない化合物、例えばメタノールやジメチルエーテル、または両方の添加を含む。しかし、これらの化合物の大部分は、それらが高い蒸気圧を有することがあり、ディーゼル燃料にほとんど不溶であるという点、またはそれらのセタン価によって示されるように劣悪な着火性を有し得るという点、またはそれらの組み合わせにおいて苛まれている。   One method for reducing particulate emissions involves the addition of various oxygenated fuel compounding compounds, compounds with little or no carbon-carbon chemical bonds, such as methanol and dimethyl ether, or both. However, most of these compounds say that they can have high vapor pressures and are almost insoluble in diesel fuel, or they can have poor ignitability as indicated by their cetane number. Frustrated at the points, or a combination thereof.

硫黄および芳香族化合物の含有量を減らすために化学的水素化処理、または水素化で処理されてきたディーゼル燃料は、燃料の潤滑性が低下し得、その結果、高圧下で燃料と接触する燃料ポンプ、インジェクタおよびその他の可動部品が、過剰に摩耗するに至ることがある。   Diesel fuels that have been treated by chemical hydrotreating, or hydrotreating to reduce sulfur and aromatics content, may have reduced fuel lubricity, resulting in fuels that come into contact with the fuel under high pressure. Pumps, injectors and other moving parts can lead to excessive wear.

例えば、中間留出物(すなわち、名目上約180〜370℃の範囲で沸騰する留出物留分)は、燃料として使用することができ、あるいは圧縮着火内燃エンジン(つまりディーゼルエンジン)で使用するための燃料の混合成分として使用することができる。中間留出物留分は典型的には約1〜3重量%の硫黄を含む。中間留出物留分の許容硫黄濃度は、1993年以来欧米で3000ppmwレベルから5〜50ppmwレベルに低減された。   For example, a middle distillate (ie, a distillate fraction that nominally boils in the range of about 180-370 ° C.) can be used as a fuel or used in a compression ignition internal combustion engine (ie, a diesel engine). Can be used as a mixed component of fuel for. The middle distillate fraction typically contains about 1-3 wt% sulfur. The allowable sulfur concentration of the middle distillate fraction has been reduced from 3,000 ppmw level to 5 to 50 ppmw level in Europe and America since 1993.

硫黄超低含有の燃料に対する一層厳しくなる規制を遵守するために、精製業者は製油所のゲートで遥かに低い硫黄レベルの燃料を製造し、その結果混合後に規格を満たすことができるようにしなければならない。   In order to comply with ever more stringent regulations for ultra-low sulfur fuels, refiners must produce fuels with much lower sulfur levels at refinery gates so that they can meet specifications after mixing. I won't.

製油所の輸送用燃料を混合するために、石油蒸留物から硫黄の大部分を除去するために、従来の低圧水素化脱硫(HDS)プロセスを利用することができる。しかし、これらの装置は、穏やかな条件(すなわち、最大約30バールの圧力)で、多環式芳香族硫黄化合物におけるように、硫黄原子が立体的に妨げられている場合に、化合物から硫黄を除去するのに効率的ではない。これは、硫黄ヘテロ原子が2個のアルキル基によって妨げられている場合(例えば、4,6−ジメチルジベンゾチオフェン)に特に当てはまる。除去することが困難であるため、妨げられているジベンゾチオフェンは、50〜100ppmwなどの低い硫黄のレベルで占めている。これらの難分解性の硫黄化合物から硫黄を除去するためには、厳しい作動条件(例えば、高い水素分圧、高温または高い触媒容量)を利用しなければならない。水素分圧を増加させることは、再循環ガス純度を増加させることによってのみ達成され得るか、新しい草の根ユニットを設計しなければならず、これは非常に費用のかかる選択肢となり得る。厳しい作動条件の使用は、典型的には収量の減少、触媒の寿命サイクルの低減、および生成物の質の劣化(例えば色)をもたらし、そのため典型的には回避されることが求められている。   Conventional low pressure hydrodesulfurization (HDS) processes can be utilized to remove most of the sulfur from petroleum distillates for mixing refinery transportation fuels. However, these devices, under mild conditions (ie, pressures up to about 30 bar), remove sulfur from the compound when the sulfur atom is sterically hindered, as in polycyclic aromatic sulfur compounds. Not efficient to remove. This is especially true when the sulfur heteroatoms are hindered by two alkyl groups (eg 4,6-dimethyldibenzothiophene). Because it is difficult to remove, the hindered dibenzothiophenes account for low sulfur levels, such as 50-100 ppmw. In order to remove sulfur from these refractory sulfur compounds, severe operating conditions (eg high hydrogen partial pressure, high temperature or high catalyst capacity) must be utilized. Increasing the hydrogen partial pressure can only be achieved by increasing the recycle gas purity or new grass root units have to be designed, which can be a very expensive option. The use of harsh operating conditions typically results in reduced yields, reduced catalyst life cycles, and product quality degradation (eg, color), which is typically sought to be avoided. .

しかし、石油を品質向上するための通例の方法は、様々な制限および欠点を抱えている。例えば、水素化の方法は、典型的には、所望の品質向上および変換を成し遂げるために外部の供給源から大量の水素ガスを供給することが必要である。これらの方法はまた、重質の原料の水素化処理、または過酷な条件下での水素化処理の間に通常そうであるように、触媒の早期または急速な失活に苛まれることがあり、そのため触媒の再生、または新しい触媒の添加が必要となり、プロセスユニットのダウンタイムにつながり得る。熱による方法は、副生成物として大量のコークスを生成すること、および硫黄や窒素などの不純物を除去する能力が限られていることに苛まれることが多い。さらに、熱による方法は、過酷な条件(例えば、高温および高圧)に適した特殊な装置を必要とし、かなりのエネルギーの投入を必要とし、それによって複雑さや費用の増加をもたらす。   However, conventional methods for upgrading petroleum have various limitations and drawbacks. For example, hydrogenation processes typically require the supply of large amounts of hydrogen gas from an external source to achieve the desired upgrades and conversions. These processes may also suffer from premature or rapid deactivation of the catalyst, as is usually the case during hydrotreating of heavy feedstocks or hydrotreating under harsh conditions, This requires catalyst regeneration or new catalyst addition, which can lead to downtime of the process unit. Thermal methods are often plagued by the production of large amounts of coke as by-products and their limited ability to remove impurities such as sulfur and nitrogen. Moreover, thermal methods require specialized equipment suitable for harsh conditions (eg, high temperatures and pressures) and require significant energy input, thereby increasing complexity and cost.

したがって、使用可能な硫黄または窒素化合物、またはその両方の回収および廃棄のための手段も提供することができる過酷度の低い条件を利用する炭化水素原料の品質向上プロセス、特に炭化水素の脱硫、脱窒素、またはその両方のプロセスを提供する必要性がある。   Thus, hydrocarbon feedstock upgrading processes, especially hydrocarbon desulfurization, desulfurization, that utilize less severe conditions that can also provide a means for recovery and disposal of available sulfur and / or nitrogen compounds. There is a need to provide a process for nitrogen, or both.

実施形態は、存在する硫黄および窒素の大部分を除去し、次にこれらの化合物を関連するプロセスで利用する、炭化水素原料の品質向上のための方法および装置を提供する。   Embodiments provide methods and apparatus for upgrading hydrocarbon feedstocks that removes most of the sulfur and nitrogen present and then utilizes these compounds in related processes.

少なくとも一実施形態によれば、炭化水素原料から成分を回収する方法であって、炭化水素原料を酸化反応器に供給する工程であって、炭化水素原料が硫黄化合物および窒素化合物を含む、供給する工程、炭化水素原料に存在する硫黄化合物および窒素化合物を選択的に酸化して炭化水素および酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物を含む酸化された炭化水素流を生成するのに十分な条件下で、酸化反応器にて炭化水素原料を酸化剤と接触させる工程を含む方法が提供される。この方法は、極性溶媒を用いた溶媒抽出によって酸化された炭化水素流中の炭化水素と酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物を分離して抽出炭化水素流と混合流を生成する工程であって、混合流が極性溶媒と酸化された硫黄化合物と酸化された窒素化合物とを含み、抽出炭化水素流が炭化水素原料よりも低濃度の硫黄化合物および窒素化合物を含む、生成する工程をさらに含む。この方法はさらに、蒸留塔を用いて混合流を第1の回収極性溶媒流と第1の残留物流とに分離する工程であって、第1の残留物流が酸化された硫黄化合物と酸化された窒素化合物とを含む分離する工程、および第1の残留物流を流動接触分解ユニットに供給する工程であって、流動接触分解ユニットは、酸化された硫黄および酸化された窒素を接触分解して再生触媒ならびにガス状および液体生成物を生成して第1の残留物流から炭化水素を回収することを可能にするよう動作する、供給する工程を含む。さらに、この方法は、液体生成物中の硫黄化合物を選択的に酸化するために、液体生成物の少なくとも一部を酸化反応器に再循環させる工程であって、液体生成物の一部は、軽質サイクル油および重質サイクル油のうちの少なくとも1つを含む、再循環させる工程を含む。   According to at least one embodiment, a method of recovering components from a hydrocarbon feedstock, the step of feeding the hydrocarbon feedstock to an oxidation reactor, wherein the hydrocarbon feedstock comprises a sulfur compound and a nitrogen compound Step, conditions sufficient to selectively oxidize sulfur compounds and nitrogen compounds present in the hydrocarbon feedstock to produce a hydrocarbon and an oxidized hydrocarbon stream comprising oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds. Below, a method is provided that includes the step of contacting a hydrocarbon feedstock with an oxidant in an oxidation reactor. This method consists of separating hydrocarbons and oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds in an oxidized hydrocarbon stream by solvent extraction using a polar solvent to produce an extracted hydrocarbon stream and a mixed stream. Wherein the mixed stream comprises a polar solvent, an oxidized sulfur compound and an oxidized nitrogen compound, and the extracted hydrocarbon stream comprises a lower concentration of sulfur and nitrogen compounds than the hydrocarbon feedstock. Including. The method further comprises the step of separating the mixed stream into a first recovered polar solvent stream and a first residual stream using a distillation column, the first residual stream being oxidized with the oxidized sulfur compounds. A separation step including a nitrogen compound and a step of supplying a first residual stream to a fluid catalytic cracking unit, wherein the fluid catalytic cracking unit catalytically cracks oxidized sulfur and oxidized nitrogen to produce a regenerated catalyst. And a feeding step operative to generate gaseous and liquid products to allow recovery of hydrocarbons from the first residual stream. Further, the method is a step of recycling at least a portion of the liquid product to an oxidation reactor to selectively oxidize sulfur compounds in the liquid product, the portion of the liquid product comprising: Recycling, comprising at least one of a light cycle oil and a heavy cycle oil.

少なくとも一実施形態によれば、方法は、抽出炭化水素流をストリッパーに供給して、第2の回収極性溶媒流および除去された炭化水素流を生成する工程、および酸化された炭化水素流中の炭化水素、酸化された硫黄化合物、および酸化された窒素化合物を分離するために、第1の回収極性溶媒流および第2の極性溶媒流を抽出容器に再循環させる工程をさらに含む。   According to at least one embodiment, the method comprises feeding an extracted hydrocarbon stream to a stripper to produce a second recovered polar solvent stream and a removed hydrocarbon stream, and in the oxidized hydrocarbon stream. The method further comprises recycling the first recovered polar solvent stream and the second polar solvent stream to the extraction vessel to separate the hydrocarbons, the oxidized sulfur compounds, and the oxidized nitrogen compounds.

少なくとも一実施形態によれば、方法は、流動接触分解供給流を用いて再生触媒の一部を流動接触分解ユニットに再循環させる工程であって、流動接触分解供給流を再生触媒の一部を用いて接触分解して炭化水素を第1の残留物流から回収する工程をさらに含む、再循環させる工程をさらに含む。   According to at least one embodiment, the method comprises the step of recirculating a portion of the regenerated catalyst to a fluid catalytic cracking unit using a fluid catalytic cracking feed stream, the fluid catalytic cracking feed stream containing a portion of the regenerated catalyst. The method further comprises the step of recycling, further comprising the step of catalytically cracking with and recovering hydrocarbons from the first residual stream.

少なくとも一実施形態によれば、酸化剤は、空気、酸素、過酸化物、ヒドロペルオキシド、オゾン、窒素酸化された化合物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。   According to at least one embodiment, the oxidant is selected from the group consisting of air, oxygen, peroxides, hydroperoxides, ozone, nitrogen-oxidized compounds, and combinations thereof.

少なくとも一実施形態によれば、炭化水素原料を酸化剤と接触させることが、式Mを有する金属酸化物を含み、Mが周期表のIVB族、VB族およびVIB族から選択される元素である触媒の存在下で起こる。 According to at least one embodiment, contacting the hydrocarbon feedstock with an oxidant comprises a metal oxide having the formula M x O y , where M is selected from Group IVB, Group VB and Group VIB of the Periodic Table. It occurs in the presence of an elemental catalyst.

少なくとも一実施形態によれば、硫黄化合物が、スルフィド、ジスルフィド、メルカプタン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェンのアルキル誘導体、またはそれらの組み合わせを含む。   According to at least one embodiment, the sulfur compound comprises a sulfide, disulfide, mercaptan, thiophene, benzothiophene, dibenzothiophene, alkyl derivative of dibenzothiophene, or a combination thereof.

少なくとも一実施形態によれば、酸化反応器は、約20〜約350℃の温度および約1〜約10バールの圧力に維持される。   According to at least one embodiment, the oxidation reactor is maintained at a temperature of about 20 to about 350 ° C. and a pressure of about 1 to about 10 bar.

少なくとも一実施形態によれば、炭化水素原料に存在する酸化剤対硫黄化合物の比が約4:1〜約10:1である。   According to at least one embodiment, the ratio of oxidizing agent to sulfur compound present in the hydrocarbon feedstock is from about 4: 1 to about 10: 1.

少なくとも一実施形態によれば、極性溶媒が約19より大きいヒルデブラント値を有する。   According to at least one embodiment, the polar solvent has a Hildebrand value greater than about 19.

少なくとも一実施形態によれば、極性溶媒は、アセトン、二硫化炭素、ピリジン、ジメチルスルホキシド、n−プロパノール、エタノール、n−ブタノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、メタノールおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される。   According to at least one embodiment, the polar solvent is acetone, carbon disulfide, pyridine, dimethylsulfoxide, n-propanol, ethanol, n-butanol, propylene glycol, ethylene glycol, dimethylformamide, acetonitrile, methanol and combinations thereof. Is selected from the group consisting of

少なくとも一実施形態によれば、極性溶媒はアセトニトリルである。   According to at least one embodiment, the polar solvent is acetonitrile.

少なくとも一実施形態によれば、極性溶媒はメタノールである。   According to at least one embodiment, the polar solvent is methanol.

少なくとも一実施形態によれば、溶媒抽出は、約20℃〜約60℃の温度および約1〜約10バールの圧力で行われる。   According to at least one embodiment, the solvent extraction is performed at a temperature of about 20 ° C to about 60 ° C and a pressure of about 1 to about 10 bar.

少なくとも一実施形態によれば、方法は、抽出炭化水素流を吸着塔に供給する工程であって、吸着塔が、抽出炭化水素流に存在する酸化された化合物を除去するのに適した吸着剤を装入し、吸着塔が高純度炭化水素生成物流と第2の残留物流を生成し、第2の残留物流が酸化された化合物の一部を含む供給する工程をさらに含む。   According to at least one embodiment, the method is a step of feeding an extracted hydrocarbon stream to an adsorption column, wherein the adsorption column is a suitable adsorbent for removing oxidised compounds present in the extracted hydrocarbon stream. And charging the adsorber column to produce a high purity hydrocarbon product stream and a second retentate stream, the second retentate stream comprising a portion of the oxidized compound.

少なくとも一実施形態によれば、方法は、第2の残留物流を流動接触分解ユニットに供給することをさらに含む。   According to at least one embodiment, the method further comprises feeding the second residual stream to a fluid catalytic cracking unit.

少なくとも一実施形態によれば、吸着剤は、活性炭、シリカゲル、アルミナ、天然粘土、シリカ−アルミナ、ゼオライト、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。   According to at least one embodiment, the adsorbent is selected from the group consisting of activated carbon, silica gel, alumina, natural clay, silica-alumina, zeolites, and combinations thereof.

少なくとも一実施形態によれば、吸着剤はポリマー被覆支持体であり、支持体が大きな表面積を有し、シリカゲル、アルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト、および活性炭からなる群から選択され、ポリマーが、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエステルテレフタレート、ポリウレタンおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される。   According to at least one embodiment, the adsorbent is a polymer-coated support, the support having a large surface area, selected from the group consisting of silica gel, alumina, silica-alumina, zeolites, and activated carbon, wherein the polymer is polysulfone. , Polyacrylonitrile, polystyrene, polyester terephthalate, polyurethane and combinations thereof.

少なくとも一実施形態によれば、第1の残留物流を流動接触分解ユニットに供給することが、触媒の存在下で第1の残留物流を流動接触分解供給流と接触させて流動接触分解供給流を接触分解させて第1の残留物流から炭化水素を回収することをさらに含む。   According to at least one embodiment, supplying the first residual stream to a fluid catalytic cracking feed unit comprises contacting the first residual stream with a fluid catalytic cracking feed stream in the presence of a catalyst to produce a fluid catalytic cracking feed stream. The method further comprises catalytically cracking to recover hydrocarbons from the first residual stream.

少なくとも一実施形態によれば、流動接触分解供給流が、減圧軽油、常圧残油、脱金属油、全原油、分解シェールオイル、液化石炭、分解ビチューメン、重質コーカー軽油、軽質サイクル油、重質サイクル油、清澄化スラリー油、またはそれらの組み合わせを含む。   According to at least one embodiment, the fluid catalytic cracking feed stream comprises vacuum gas oil, atmospheric residue, demetallized oil, whole crude oil, cracked shale oil, liquefied coal, cracked bitumen, heavy coker gas oil, light cycle oil, heavy cycle oil. Includes quality cycle oils, clarified slurry oils, or combinations thereof.

別の実施形態によれば、炭化水素原料から成分を回収する方法であって、炭化水素原料を酸化反応器に供給する工程であって、炭化水素原料が硫黄化合物および窒素化合物を含む、供給する工程、炭化水素原料に存在する硫黄化合物および窒素化合物を選択的に酸化して炭化水素および酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物を含む酸化された炭化水素流を生成するのに十分な条件下で、酸化反応器にて炭化水素原料を酸化剤と接触させる工程を含む方法が提供される。方法は、極性溶媒を用いた溶媒抽出によって酸化された炭化水素流中の炭化水素と酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物を分離して抽出炭化水素流と混合流を生成する工程であって、混合流が極性溶媒と酸化された硫黄化合物と酸化された窒素化合物とを含み、また抽出炭化水素流が炭化水素原料よりも低濃度の硫黄化合物および窒素化合物を含む、生成する工程をさらに含む。方法はさらに、蒸留塔を用いて混合流を第1の回収極性溶媒流と第1の残留物流とに分離する工程であって、第1の残留物流が酸化された硫黄化合物と酸化された窒素化合物とを含む分離する工程、および第1の残留物流を流動接触分解ユニットに供給する工程であって、流動接触分解ユニットは、酸化された硫黄および酸化された窒素を接触分解して再生触媒ならびにガス状および液体生成物を生成して第1の残留物流から炭化水素を回収することを可能にするよう動作する、供給する工程を含む。さらに、方法は、触媒の存在下で第1の残留物流を流動接触分解供給流と接触させて流動接触分解供給流を接触分解させて第1の残留物流から炭化水素を回収する工程、および液体生成物中の硫黄化合物を選択的に酸化するために、液体生成物の少なくとも一部を酸化反応器に再循環させる工程であって、液体生成物の一部は、軽質サイクル油および重質サイクル油のうちの少なくとも1つを含む再循環させる工程を含む。   According to another embodiment, a method of recovering components from a hydrocarbon feedstock, the step of feeding the hydrocarbon feedstock to an oxidation reactor, wherein the hydrocarbon feedstock comprises a sulfur compound and a nitrogen compound. Step, conditions sufficient to selectively oxidize sulfur compounds and nitrogen compounds present in the hydrocarbon feedstock to produce a hydrocarbon and an oxidized hydrocarbon stream comprising oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds. Below, a method is provided that includes the step of contacting a hydrocarbon feedstock with an oxidant in an oxidation reactor. The method is a process of separating hydrocarbons and oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds in an oxidized hydrocarbon stream by solvent extraction using a polar solvent to produce an extracted hydrocarbon stream and a mixed stream. And the mixed stream comprises a polar solvent, an oxidized sulfur compound and an oxidized nitrogen compound, and the extracted hydrocarbon stream comprises a lower concentration of sulfur and nitrogen compounds than the hydrocarbon feedstock. Including. The method further comprises separating the mixed stream into a first recovered polar solvent stream and a first retentate stream using a distillation column, the first retentate stream comprising oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen. A step of separating containing a compound and a step of supplying a first residual stream to a fluid catalytic cracking unit, wherein the fluid catalytic cracking unit catalytically cracks oxidized sulfur and oxidized nitrogen to produce a regenerated catalyst and A feeding step operative to generate gaseous and liquid products to allow recovery of hydrocarbons from the first residual stream. Further, the method comprises contacting a first residual stream with a fluid catalytic cracking feed stream in the presence of a catalyst to catalytically crack the fluid catalytic cracking feed stream to recover hydrocarbons from the first residual stream, and a liquid. Recycling at least a portion of the liquid product to the oxidation reactor to selectively oxidize sulfur compounds in the product, the portion of the liquid product comprising light cycle oil and heavy cycle Recirculating with at least one of the oils.

少なくとも一実施形態によれば、方法は、抽出炭化水素流をストリッパーに供給して、第2の回収極性溶媒流および除去された炭化水素流を生成する工程、および酸化された炭化水素流中の炭化水素、酸化された硫黄化合物、および酸化された窒素化合物を分離するために第1の回収極性溶媒流および第2の極性溶媒流を抽出容器に再循環させる工程をさらに含む。   According to at least one embodiment, the method comprises feeding an extracted hydrocarbon stream to a stripper to produce a second recovered polar solvent stream and a removed hydrocarbon stream, and in the oxidized hydrocarbon stream. The method further comprises the step of recycling the first recovered polar solvent stream and the second polar solvent stream to the extraction vessel to separate the hydrocarbons, the oxidized sulfur compounds, and the oxidized nitrogen compounds.

少なくとも一実施形態によれば、方法は、流動接触分解供給流を用いて再生触媒の一部を流動接触分解ユニットに再循環させる工程であって、流動接触分解供給流を再生触媒の一部を用いて接触分解して炭化水素を第1の残留物流から回収する工程をさらに含む再循環させる工程をさらに含む。   According to at least one embodiment, the method comprises the step of recirculating a portion of the regenerated catalyst to a fluid catalytic cracking unit using a fluid catalytic cracking feed stream, the fluid catalytic cracking feed stream containing a portion of the regenerated catalyst. The method further comprises the step of recycling further comprising the step of catalytically cracking with and recovering hydrocarbons from the first residual stream.

少なくとも一実施形態によれば、酸化剤は、空気、酸素、過酸化物、ヒドロペルオキシド、オゾン、窒素酸化された化合物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。   According to at least one embodiment, the oxidant is selected from the group consisting of air, oxygen, peroxides, hydroperoxides, ozone, nitrogen-oxidized compounds, and combinations thereof.

少なくとも一実施形態によれば、炭化水素原料を酸化剤と接触させることが、式Mを有する金属酸化物を含み、Mが周期表のIVB族、VB族およびVIB族から選択される元素である触媒の存在下で起こる。 According to at least one embodiment, contacting the hydrocarbon feedstock with an oxidant comprises a metal oxide having the formula M x O y , where M is selected from Group IVB, Group VB and Group VIB of the Periodic Table. It occurs in the presence of an elemental catalyst.

少なくとも一実施形態によれば、硫黄化合物が、スルフィド、ジスルフィド、メルカプタン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェンのアルキル誘導体、またはそれらの組み合わせを含む。   According to at least one embodiment, the sulfur compound comprises a sulfide, disulfide, mercaptan, thiophene, benzothiophene, dibenzothiophene, alkyl derivative of dibenzothiophene, or a combination thereof.

少なくとも一実施形態によれば、酸化反応器は、約20〜約350℃の温度および約1〜約10バールの圧力に維持される。   According to at least one embodiment, the oxidation reactor is maintained at a temperature of about 20 to about 350 ° C. and a pressure of about 1 to about 10 bar.

少なくとも一実施形態によれば、炭化水素原料に存在する酸化剤対硫黄化合物の比が約4:1〜約10:1である。   According to at least one embodiment, the ratio of oxidizing agent to sulfur compound present in the hydrocarbon feedstock is from about 4: 1 to about 10: 1.

少なくとも一実施形態によれば、極性溶媒が約19より大きいヒルデブラント値を有する。   According to at least one embodiment, the polar solvent has a Hildebrand value greater than about 19.

少なくとも一実施形態によれば、極性溶媒は、アセトン、二硫化炭素、ピリジン、ジメチルスルホキシド、n−プロパノール、エタノール、n−ブタノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、メタノールおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される。   According to at least one embodiment, the polar solvent is acetone, carbon disulfide, pyridine, dimethylsulfoxide, n-propanol, ethanol, n-butanol, propylene glycol, ethylene glycol, dimethylformamide, acetonitrile, methanol and combinations thereof. Is selected from the group consisting of

少なくとも一実施形態によれば、極性溶媒はアセトニトリルである。   According to at least one embodiment, the polar solvent is acetonitrile.

少なくとも一実施形態によれば、極性溶媒はメタノールである。   According to at least one embodiment, the polar solvent is methanol.

少なくとも一実施形態によれば、溶媒抽出は、約20℃〜約60℃の温度および約1バール〜約10バールの圧力で行われる。   According to at least one embodiment, the solvent extraction is performed at a temperature of about 20 ° C. to about 60 ° C. and a pressure of about 1 bar to about 10 bar.

少なくとも一実施形態によれば、方法は、抽出炭化水素流を吸着塔に供給する工程であって、吸着塔が、抽出炭化水素流に存在する酸化された化合物を除去するのに適した吸着剤を装入し、吸収塔が高純度炭化水素生成物流と第2の残留物流を生成し、第2の残留物流が酸化された化合物の一部を含む、供給する工程をさらに含む。   According to at least one embodiment, the method is a step of feeding an extracted hydrocarbon stream to an adsorption column, wherein the adsorption column is a suitable adsorbent for removing oxidised compounds present in the extracted hydrocarbon stream. Further comprising the step of charging, the absorption tower producing a high purity hydrocarbon product stream and a second retentate stream, the second retentate stream comprising a portion of the oxidized compound.

少なくとも一実施形態によれば、方法は、第2の残留物流を流動接触分解ユニットに供給することをさらに含む。   According to at least one embodiment, the method further comprises feeding the second residual stream to a fluid catalytic cracking unit.

少なくとも一実施形態によれば、吸着剤は、活性炭、シリカゲル、アルミナ、天然粘土、シリカ−アルミナ、ゼオライト、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。   According to at least one embodiment, the adsorbent is selected from the group consisting of activated carbon, silica gel, alumina, natural clay, silica-alumina, zeolites, and combinations thereof.

少なくとも一実施形態によれば、吸着剤はポリマー被覆支持体であり、支持体は大きな表面積を有し、シリカゲル、アルミナ、および活性炭からなる群から選択され、ポリマーは、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエステルテレフタレート、ポリウレタン、シリカ−アルミナ、ゼオライト、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。   According to at least one embodiment, the adsorbent is a polymer coated support, the support having a large surface area is selected from the group consisting of silica gel, alumina, and activated carbon, and the polymer is polysulfone, polyacrylonitrile, polystyrene, It is selected from the group consisting of polyester terephthalate, polyurethane, silica-alumina, zeolites, and combinations thereof.

少なくとも一実施形態によれば、第1の残留物流および流動接触分解供給流が、触媒対第1の残留物流および流動接触分解供給流の重量比約1〜約15の範囲で存在する。   According to at least one embodiment, the first retentate stream and fluid catalytic cracking feed stream is present in a weight ratio of catalyst to first retentate stream and fluid catalytic cracking feed stream in the range of about 1 to about 15.

少なくとも一実施形態によれば、流動接触分解供給流が、減圧軽油、常圧残油、脱金属油、全原油、分解シェールオイル、液化石炭、分解ビチューメン、重質コーカー軽油、軽質サイクル油、重質サイクル油、清澄化スラリー油、またはそれらの組み合わせを含む。   According to at least one embodiment, the fluid catalytic cracking feed stream comprises vacuum gas oil, atmospheric residue, demetallized oil, whole crude oil, cracked shale oil, liquefied coal, cracked bitumen, heavy coker gas oil, light cycle oil, heavy cycle oil. Includes quality cycle oils, clarified slurry oils, or combinations thereof.

少なくとも一実施形態によれば、触媒の存在下で第1の残留物流を流動接触分解供給流と接触させることが、約300℃〜約650℃の温度の範囲で生じる。   According to at least one embodiment, contacting the first residual stream with the fluid catalytic cracking feed stream in the presence of a catalyst occurs in a temperature range of about 300 ° C to about 650 ° C.

少なくとも一実施形態によれば、触媒の存在下で第1の残留物流を流動接触分解供給流と接触させることが、約0.1秒〜約10分の滞留時間の範囲で生じる。   According to at least one embodiment, contacting the first retentate stream with the fluid catalytic cracking feed stream in the presence of a catalyst occurs in a residence time range of from about 0.1 seconds to about 10 minutes.

少なくとも一実施形態によれば、方法は、低沸点成分および触媒粒子を第1の残留物流および流動接触分解供給流から分離する工程、および触媒粒子の少なくとも一部を再生する工程をさらに含む。   According to at least one embodiment, the method further comprises separating low boiling components and catalyst particles from the first residual stream and the fluid catalytic cracking feed stream, and regenerating at least a portion of the catalyst particles.

少なくとも一実施形態によれば、触媒粒子の少なくとも一部を再生することが、再生触媒、および一酸化炭素と二酸化炭素を含むガス状および液体生成物を生成する条件で作動される流動床において、触媒粒子の一部を無水の酸素含有ガスと接触させることを含む。   According to at least one embodiment, regenerating at least a portion of the catalyst particles in a fluidized bed operated under conditions that produce a regenerated catalyst and a gaseous and liquid product comprising carbon monoxide and carbon dioxide, Contacting a portion of the catalyst particles with an anhydrous oxygen-containing gas.

開示された方法およびシステムの特徴および利点、ならびに明らかになるその他がより詳細に理解できるように、すでに簡単に要約した方法およびシステムのより詳細な説明を、本明細書の一部を構成する添付の図面に示すその実施形態を参照することによってし得る。しかし、図面は様々な実施形態を例示するに過ぎず、したがって、それは他の有効な実施形態も同様に含み得るので、範囲を限定すると見なされるべきではないという点に留意されたい。全体を通して、類似の番号は類似の要素を指し、プライムの表記が用いられる場合、代替の実施形態または位置において類似の要素を示す。   For a better understanding of the features and advantages of the disclosed methods and systems, as well as others that will become apparent, a more detailed description of the methods and systems that have already been briefly summarized is included as part of this specification. By referring to the embodiment shown in the drawings. However, it should be noted that the drawings are merely illustrative of various embodiments and therefore should not be considered limiting as they may include other valid embodiments as well. Like numbers refer to like elements throughout, and where prime notation is used, indicate similar elements in alternative embodiments or locations.

炭化水素原料を品質向上する方法の一実施形態の概略図を提示する。1 presents a schematic diagram of one embodiment of a method for upgrading a hydrocarbon feedstock. 炭化水素原料を品質向上する方法の一実施形態の概略図を提示する。1 presents a schematic diagram of one embodiment of a method for upgrading a hydrocarbon feedstock. 炭化水素原料を品質向上する方法の一実施形態の概略図を提示する。1 presents a schematic diagram of one embodiment of a method for upgrading a hydrocarbon feedstock. 実施例に記載されたプロセスの概略図を提示する。A schematic of the process described in the examples is presented.

以下の詳細な説明は例示の目的で多くの具体的な詳細を含むが、以下の詳細に対する多くの例、変形および変更は、範囲および精神の範囲内であることを当業者が認識することが理解される。したがって、添付の図面に記載され提供される種々の実施形態は、特許請求の範囲に関して、いかなる一般性を失うこともなく、また制限を課すことなく、記載されている。   While the following detailed description includes many specific details for purposes of illustration, one of ordinary skill in the art will recognize that many examples, variations and modifications to the following details are within the scope and spirit. To be understood. Accordingly, the various embodiments described and provided in the accompanying drawings are described with respect to the claims without any loss of generality or limitation.

実施形態は、炭化水素原料を品質向上し、および炭化水素原料から化合物を回収するための通例の方法、特に炭化水素原料の脱硫、脱窒素、またはその両方、およびその後の使用可能な炭化水素の除去および回収に関する既知の問題に対処する。少なくとも一実施形態によれば、炭化水素原料からの硫黄および窒素化合物の除去、およびFCCプロセスにおいて酸化された硫黄種および酸化された窒素種を使用する方法が提供される。   Embodiments include conventional methods for upgrading hydrocarbon feedstocks and recovering compounds from hydrocarbon feedstocks, particularly desulfurization, denitrification, or both of hydrocarbon feedstocks, and subsequent use of available hydrocarbons. Address known issues with removal and collection. According to at least one embodiment, there is provided a method of removing sulfur and nitrogen compounds from a hydrocarbon feedstock and a method of using oxidized sulfur species and oxidized nitrogen species in a FCC process.

使用されているように、石油または炭化水素に関する「品質向上」または「品質向上された」という用語は、もとの原油または炭化水素原料よりも、軽質であり(すなわち、メタン、エタン、およびプロパンなどの相対的に少ない炭素原子を有する)、高いAPI比重、高い中間留出物収量、低い硫黄含有量、低い窒素含有量、または低い金属含有量の少なくとも1つを有する石油または炭化水素製品を指す。   As used, the term “enhanced” or “enhanced” with respect to petroleum or hydrocarbons is lighter (ie, methane, ethane, and propane) than the original crude or hydrocarbon feedstock. Petroleum or hydrocarbon products having at least one of (i.e. relatively less carbon atoms), high API gravity, high middle distillate yield, low sulfur content, low nitrogen content, or low metal content. Point to.

図1は、炭化水素を回収するための一実施形態を提示する。炭化水素回収システム100は、酸化反応器104、抽出容器112、溶媒再生塔116、ストリッパー120、およびFCCユニット130を含む。   FIG. 1 presents one embodiment for recovering hydrocarbons. The hydrocarbon recovery system 100 includes an oxidation reactor 104, an extraction vessel 112, a solvent regeneration tower 116, a stripper 120, and an FCC unit 130.

少なくとも一実施形態によれば、炭化水素原料、特に硫黄含有化合物および窒素含有化合物を含む炭化水素原料からの成分の回収方法が提供される。この方法は炭化水素原料102を酸化反応器104に供給することを含み、この場合炭化水素原料は酸化剤および触媒と接触させられる。酸化剤は、酸化剤供給ライン106を介して酸化反応器104に供給することができ、新鮮な触媒は、触媒供給ライン108を介して反応器に供給することができる。   According to at least one embodiment, there is provided a method of recovering components from a hydrocarbon feedstock, especially a hydrocarbon feedstock comprising a sulfur-containing compound and a nitrogen-containing compound. The method includes feeding hydrocarbon feedstock 102 to oxidation reactor 104, where the hydrocarbon feedstock is contacted with an oxidant and a catalyst. The oxidant can be fed to the oxidation reactor 104 via the oxidant feed line 106 and the fresh catalyst can be fed to the reactor via the catalyst feed line 108.

少なくとも一実施形態によれば、炭化水素原料102は任意の石油ベースの炭化水素とすることができ、硫黄元素、硫黄もしくは窒素を含む化合物、またはその両方などの様々な不純物を含むことができる。特定の実施形態では、炭化水素原料102は、約150℃〜約400℃の沸点を有するディーゼル油であり得る。あるいは、炭化水素原料102は、最高約450℃、あるいは最高約500℃の沸点を有することができる。あるいは、炭化水素原料102は、約100℃〜約500℃の沸点を有することができる。任意選択で、炭化水素原料102は、最大約600℃、あるいは最大約700℃、または特定の実施形態では約700℃を超える沸点を有することができる。少なくとも一実施形態によれば、供給原料は蒸留後に残渣と呼ばれる固体の状態で存在する。特定の実施形態では、炭化水素原料102は重質炭化水素を含むことができる。使用されるとき、重質炭化水素は、約360℃より高い沸点を有する炭化水素を指し、芳香族炭化水素、ならびにアルカンおよびアルケンを含み得る。一般に、特定の実施形態では、炭化水素原料102は、全範囲の原油、トップト・クルードオイル、製油所由来の生成物の流れ、精製スチームクラッキングプロセスからの生成物の流れ、液化石炭、石油またはタールサンドから回収される液体生成物、ビチューメン、オイルシェール、アスファルテン、それぞれ約180〜約370℃、および約370〜約520℃の範囲で沸騰するディーゼルおよび減圧軽油などの炭化水素留分、およびそれらの混合物から選択することができる。   According to at least one embodiment, the hydrocarbon feedstock 102 can be any petroleum-based hydrocarbon and can include various impurities such as elemental sulfur, compounds containing sulfur or nitrogen, or both. In certain embodiments, the hydrocarbon feedstock 102 can be diesel oil having a boiling point of about 150 ° C to about 400 ° C. Alternatively, the hydrocarbon feedstock 102 can have a boiling point of up to about 450 ° C, or up to about 500 ° C. Alternatively, the hydrocarbon feedstock 102 can have a boiling point of about 100 ° C to about 500 ° C. Optionally, the hydrocarbon feedstock 102 can have a boiling point of up to about 600 ° C, or up to about 700 ° C, or in certain embodiments above about 700 ° C. According to at least one embodiment, the feedstock is present in a solid state called a residue after distillation. In particular embodiments, hydrocarbon feedstock 102 can include heavy hydrocarbons. Heavy hydrocarbons, when used, refers to hydrocarbons having a boiling point greater than about 360 ° C. and may include aromatic hydrocarbons, as well as alkanes and alkenes. Generally, in certain embodiments, the hydrocarbon feedstock 102 is a full range of crude oil, top crude oil, refinery derived product streams, refinery steam cracking process product streams, liquefied coal, petroleum or tar. Liquid products recovered from the sand, bitumen, oil shale, asphaltene, hydrocarbon fractions such as diesel and vacuum gas oil boiling in the range of about 180 to about 370 ° C and about 370 to about 520 ° C, respectively, and their It can be selected from a mixture.

炭化水素原料102に存在する硫黄化合物としては、スルフィド、ジスルフィド、およびメルカプタン、ならびにチオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、およびアルキルジベンゾチオフェン、例えば4,6−ジメチルジベンゾチオフェンなどの芳香族分子が挙げられ得る。芳香族化合物は、典型的には低い沸点留分に通常見られるよりも高い沸点留分に多く存在する。   Sulfur compounds present in hydrocarbon feedstock 102 may include sulfides, disulfides, and mercaptans, as well as aromatic molecules such as thiophene, benzothiophene, dibenzothiophene, and alkyldibenzothiophenes, such as 4,6-dimethyldibenzothiophene. .. Aromatic compounds are typically present in higher boiling fractions than are normally found in lower boiling fractions.

炭化水素原料102に存在する窒素含有化合物は、以下の構造を有する化合物を含み得る。

Figure 2020514485
硫黄酸化は制限された標的反応であり、その間に窒素酸化が起こることに留意されたい。2つのタイプは塩基性窒素と中性窒素と考えられる。 The nitrogen-containing compound present in the hydrocarbon feedstock 102 may include compounds having the structure:
Figure 2020514485
Note that sulfur oxidation is a limited target reaction, during which nitrogen oxidation occurs. The two types are considered basic nitrogen and neutral nitrogen.

少なくとも一実施形態によれば、酸化反応器104は温和な条件で作動することができる。より具体的には、特定の実施形態では、酸化反応器104は、約30℃〜約350℃、あるいは約45℃〜約60℃の温度に維持することができる。酸化反応器104の作動圧力は、約1バール〜約30バール、あるいは約1バール〜約15バール、あるいは約1バール〜約10バール、あるいは約2バール〜約3バールであり得る。酸化反応器104内の炭化水素原料の滞留時間は、約1分〜約120分、あるいは約15分〜約90分、あるいは約5分〜約90分、あるいは約5分〜約30分、あるいは約30分〜約60分であり得、好ましくは炭化水素原料に存在するいずれかの硫黄化合物または窒素化合物の酸化に十分な時間である。少なくとも一実施形態によれば、酸化反応器104内の炭化水素原料の滞留時間は、約15分〜約90分の間である。   According to at least one embodiment, the oxidation reactor 104 can operate in mild conditions. More specifically, in certain embodiments, the oxidation reactor 104 can be maintained at a temperature of about 30 ° C to about 350 ° C, or about 45 ° C to about 60 ° C. The operating pressure of the oxidation reactor 104 can be about 1 bar to about 30 bar, or about 1 bar to about 15 bar, or about 1 bar to about 10 bar, or about 2 bar to about 3 bar. The residence time of the hydrocarbon feedstock in the oxidation reactor 104 is about 1 minute to about 120 minutes, or about 15 minutes to about 90 minutes, or about 5 minutes to about 90 minutes, or about 5 minutes to about 30 minutes, or It can be from about 30 minutes to about 60 minutes, preferably for a time sufficient to oxidize any sulfur or nitrogen compounds present in the hydrocarbon feed. According to at least one embodiment, the residence time of the hydrocarbon feedstock in the oxidation reactor 104 is between about 15 minutes and about 90 minutes.

少なくとも一実施形態によれば、酸化反応器104は硫黄含有化合物および窒素含有化合物を酸化するために、触媒の存在下で炭化水素原料102と酸化剤との間の十分な接触を確実にするように適切に構成される任意の反応器であり得る。炭化水素原料102に存在する硫黄化合物および窒素化合物は、酸化反応器104内でスルホン、スルホキシド、および酸化された窒素化合物に酸化され、それらは続いて抽出または吸着によって除去することができる。様々な種類の反応器を使用することができる。例えば、反応器は、バッチ式反応器、固定床反応器、沸騰床反応器、リフトアップ反応器、流動床反応器、スラリー床反応器、またはそれらの組み合わせであり得る。使用され得る他の種類の適切な反応器は当業者に明らかであり、様々な実施形態の範囲内で考慮されるべきである。適切な酸化された窒素化合物の例としては、ピリジンベースの化合物およびピロールベースの化合物を含み得る。窒素原子は直接酸化されるのではなく、むしろ実際に酸化されるのは窒素の隣の炭素原子であると考えられている。酸化された窒素化合物のいくつかの例は、以下の化合物を含み得る。

Figure 2020514485
またはそれらの組み合わせ。 According to at least one embodiment, the oxidation reactor 104 ensures sufficient contact between the hydrocarbon feedstock 102 and the oxidant in the presence of the catalyst to oxidize sulfur-containing compounds and nitrogen-containing compounds. Can be any reactor configured appropriately. Sulfur and nitrogen compounds present in hydrocarbon feedstock 102 are oxidized in oxidation reactor 104 to sulfones, sulfoxides, and oxidized nitrogen compounds, which can subsequently be removed by extraction or adsorption. Various types of reactors can be used. For example, the reactor can be a batch reactor, fixed bed reactor, ebullated bed reactor, lift-up reactor, fluidized bed reactor, slurry bed reactor, or a combination thereof. Other types of suitable reactors that may be used will be apparent to those skilled in the art and should be considered within the scope of various embodiments. Examples of suitable oxidized nitrogen compounds may include pyridine-based compounds and pyrrole-based compounds. It is believed that the nitrogen atom is not directly oxidized, but rather it is the carbon atom next to the nitrogen that is actually oxidized. Some examples of oxidized nitrogen compounds can include the following compounds:
Figure 2020514485
Or a combination of them.

少なくとも一実施形態によれば、酸化剤は酸化剤供給流106を介して酸化反応器104に供給される。適切な酸化剤としては、空気、酸素、過酸化水素、有機過酸化物、ヒドロペルオキシド、有機過酸、ペルオキソ酸、窒素酸化物、オゾンなど、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。過酸化物は、過酸化水素などから選択することができる。ヒドロペルオキシドは、t−ブチルヒドロペルオキシドなどから選択することができる。有機過酸は、過酢酸などから選択することができる。   According to at least one embodiment, the oxidant is fed to the oxidation reactor 104 via an oxidant feed stream 106. Suitable oxidizing agents can include air, oxygen, hydrogen peroxide, organic peroxides, hydroperoxides, organic peracids, peroxo acids, nitrogen oxides, ozone, and the like, and combinations thereof. The peroxide can be selected from hydrogen peroxide and the like. The hydroperoxide can be selected from t-butyl hydroperoxide and the like. The organic peracid can be selected from peracetic acid and the like.

少なくとも一実施形態によれば、炭化水素原料に存在する酸化剤対硫黄のモル比は、約1:1〜約50:1、好ましくは約2:1〜約20:1、より好ましくは約4:1〜約10:1であり得る。少なくとも一実施形態によれば、酸化剤対硫黄のモル供給比は、約1:1〜約30:1の範囲であり得る。   According to at least one embodiment, the molar ratio of oxidizer to sulfur present in the hydrocarbon feedstock is from about 1: 1 to about 50: 1, preferably from about 2: 1 to about 20: 1, more preferably about 4. : 1 to about 10: 1. According to at least one embodiment, the molar feed ratio of oxidant to sulfur can range from about 1: 1 to about 30: 1.

少なくとも一実施形態によれば、酸化剤対窒素化合物のモル供給比は、約4:1〜約10:1であり得る。少なくとも一実施形態によれば、供給原料は、例えば、南アメリカの原油、アフリカの原油、ロシアの原油、中国の原油、およびコーカー、熱分解、ビスブレーキング、軽油、FCCサイクルオイルなどの中間精製物流などの、硫黄よりも多い窒素化合物を含有することができる。   According to at least one embodiment, the molar feed ratio of oxidant to nitrogen compound can be from about 4: 1 to about 10: 1. According to at least one embodiment, the feedstock is, for example, South American crude oil, African crude oil, Russian crude oil, Chinese crude oil, and intermediate refinery logistics such as coker, pyrolysis, visbreaking, gas oil, FCC cycle oil. It may contain more nitrogen compounds than sulfur, such as.

少なくとも一実施形態によれば、触媒供給流108を介して触媒を酸化反応器104に供給することができる。触媒は均一系触媒であり得る。触媒は化学式Mを有する少なくとも1つの金属酸化物を含むことができ、この場合Mは、周期表のIVB族、VB族またはVIB族から選択される金属である。金属は、チタン、バナジウム、クロム、モリブデン、およびタングステンを含み得る。モリブデンおよびタングステンは、様々な実施形態において使用することができる2つの特に有効な触媒である。特定の実施形態では、使用済み触媒は、酸化容器の後に(例えば、水性酸化剤を使用するときに)水相と共にシステムから排除され得る。 According to at least one embodiment, the catalyst can be fed to the oxidation reactor 104 via the catalyst feed stream 108. The catalyst can be a homogeneous catalyst. The catalyst may comprise at least one metal oxide having the formula M x O y, in this case M is, IVB of the Periodic Table, a metal selected from Group VB or VIB. Metals can include titanium, vanadium, chromium, molybdenum, and tungsten. Molybdenum and tungsten are two particularly effective catalysts that can be used in various embodiments. In certain embodiments, spent catalyst may be removed from the system with the aqueous phase after the oxidation vessel (eg, when using an aqueous oxidant).

少なくとも一実施形態によれば、触媒対油の比は、約0.1重量%〜約10重量%、好ましくは約0.5重量%〜約5重量%である。特定の実施形態において、比は約0.5重量%〜約2.5重量%である。あるいは、この比は約2.5重量%〜約5重量%である。油に対する触媒の他の適切な重量比は当業者に明らかであり、種々の実施形態の範囲内であると考えられるべきである。   According to at least one embodiment, the catalyst to oil ratio is about 0.1 wt% to about 10 wt%, preferably about 0.5 wt% to about 5 wt%. In certain embodiments, the ratio is about 0.5% to about 2.5% by weight. Alternatively, the ratio is about 2.5% to about 5% by weight. Other suitable weight ratios of catalyst to oil will be apparent to those skilled in the art and should be considered within the scope of various embodiments.

酸化反応器104に存在する触媒は、炭化水素原料102中の様々な硫黄含有化合物および窒素含有化合物の酸化速度を増大させること、酸化反応に必要な酸化剤の量を減少させること、またはその両方を可能にする。特定の実施形態において、触媒は、硫黄種の酸化に対して選択的であり得る。他の実施形態において、触媒は、窒素種の酸化に対して選択的であり得る。   The catalyst present in the oxidation reactor 104 increases the rate of oxidation of various sulfur-containing compounds and nitrogen-containing compounds in the hydrocarbon feedstock 102, reduces the amount of oxidizing agent required for the oxidation reaction, or both. To enable. In certain embodiments, the catalyst may be selective for the oxidation of sulfur species. In other embodiments, the catalyst may be selective for the oxidation of nitrogen species.

酸化反応器104は、酸化された炭化水素流110を生成し、これは炭化水素ならびに酸化された硫黄含有種および酸化された窒素含有種を含むことができる。酸化された炭化水素流110は、抽出容器112に供給され、そこで酸化された炭化水素流ならびに酸化された硫黄含有種および酸化された窒素含有種が抽出溶媒流137と接触する。抽出溶媒137は極性溶媒とすることができ、特定の実施形態では、約19より大きいヒルデブラント溶解度の値を有することができる。特定の実施形態では、酸化された硫黄含有種および酸化された窒素含有種を抽出する際に使用するための特定の極性溶媒を選択するとき、選択は、非限定的な例として、溶媒密度、沸点、凝固点、粘度、および表面張力に部分的に基づき得る。抽出工程での使用に適した極性溶媒としては、アセトン(ヒルデブランドの値19.7)、二硫化炭素(20.5)、ピリジン(21.7)、ジメチルスルホキシド(DMSO)(26.4)、n−プロパノール(24.9)、エタノール(26.2)、n−ブチルアルコール(28.7)、プロピレングリコール(30.7)、エチレングリコール(34.9)、ジメチルホルムアミド(DMF)(24.7)、アセトニトリル(30)、メタノール(29.7)、および同様の組成物、または類似の物理的および化学的特性を有する組成物を含み得る。特定の実施形態では、低コスト、揮発性、および極性であるために、アセトニトリルおよびメタノールが好ましい。メタノールは、実施形態で使用するのに特に適した溶媒である。特定の実施形態では、硫黄、窒素、またはリンを含む溶媒は、炭化水素原料からの溶媒の適切な除去を確実にするために、比較的高い揮発性を有することが好ましい。   Oxidation reactor 104 produces an oxidized hydrocarbon stream 110, which can include hydrocarbons and oxidized sulfur-containing species and oxidized nitrogen-containing species. Oxidized hydrocarbon stream 110 is fed to extraction vessel 112, where the oxidized hydrocarbon stream and the oxidized sulfur-containing species and oxidized nitrogen-containing species contact extraction solvent stream 137. The extraction solvent 137 can be a polar solvent and, in certain embodiments, can have a Hildebrand solubility value of greater than about 19. In certain embodiments, when selecting a particular polar solvent for use in extracting oxidized sulfur-containing species and oxidized nitrogen-containing species, the selection includes solvent density, as a non-limiting example, It may be based in part on boiling point, freezing point, viscosity, and surface tension. Suitable polar solvents for use in the extraction process include acetone (Hildebrand value 19.7), carbon disulfide (20.5), pyridine (21.7), dimethyl sulfoxide (DMSO) (26.4). , N-propanol (24.9), ethanol (26.2), n-butyl alcohol (28.7), propylene glycol (30.7), ethylene glycol (34.9), dimethylformamide (DMF) (24 .7), acetonitrile (30), methanol (29.7), and similar compositions, or compositions having similar physical and chemical properties. In certain embodiments, acetonitrile and methanol are preferred because of their low cost, volatility, and polarity. Methanol is a particularly suitable solvent for use in the embodiments. In certain embodiments, it is preferred that the solvent containing sulfur, nitrogen, or phosphorus have a relatively high volatility to ensure proper removal of the solvent from the hydrocarbon feed.

少なくとも一実施形態によれば、抽出溶媒は非酸性である。酸の使用は、酸の腐食性、およびすべての機器が腐食環境用に特別に設計されているという要件により、通常避けられる。さらに、酢酸などの酸は、エマルジョンが形成されるために分離を困難にする可能性がある。   According to at least one embodiment, the extraction solvent is non-acidic. The use of acids is usually avoided due to the corrosive nature of the acids and the requirement that all equipment be specially designed for corrosive environments. In addition, acids such as acetic acid can make separation difficult due to the formation of emulsions.

少なくとも一実施形態によれば、抽出容器112は、約20℃〜約60℃、好ましくは約25℃〜約45℃、さらにより好ましくは約25℃〜約35℃の温度で作動することができる。抽出容器112は、約1〜約10バール、好ましくは約1〜約5バール、より好ましくは約1〜約2バールの圧力で作動することができる。特定の実施形態において、抽出容器112は、約2〜約6バールの圧力で作動する。   According to at least one embodiment, the extraction vessel 112 can operate at a temperature of about 20 ° C to about 60 ° C, preferably about 25 ° C to about 45 ° C, and even more preferably about 25 ° C to about 35 ° C. .. The extraction vessel 112 can operate at a pressure of about 1 to about 10 bar, preferably about 1 to about 5 bar, more preferably about 1 to about 2 bar. In certain embodiments, the extraction vessel 112 operates at a pressure of about 2 to about 6 bar.

少なくとも一実施形態によれば、抽出溶媒と炭化水素原料との比は、約1:3〜約3:1、好ましくは約1:2〜約2:1、より好ましくは約1:1であり得る。抽出溶媒と酸化された炭化水素流110との間の接触時間は、約1秒〜約60分、好ましくは約1秒〜約10分の間であり得る。特定の好ましい実施形態では、抽出溶媒と酸化された炭化水素流110との間の接触時間は、約15分未満である。特定の実施形態において、抽出容器112は、抽出溶媒と酸化された硫黄含有炭化水素および酸化された窒素含有炭化水素流110との間の接触時間を増加させるため、または2つの溶媒の混合度を増加させるための様々な手段を含み得る。混合手段は、機械のスターラまたは攪拌機、トレイ、または同様の手段を含み得る。   According to at least one embodiment, the ratio of extraction solvent to hydrocarbon feedstock is from about 1: 3 to about 3: 1, preferably from about 1: 2 to about 2: 1, more preferably about 1: 1. obtain. The contact time between the extraction solvent and the oxidized hydrocarbon stream 110 can be between about 1 second and about 60 minutes, preferably between about 1 second and about 10 minutes. In certain preferred embodiments, the contact time between the extraction solvent and the oxidized hydrocarbon stream 110 is less than about 15 minutes. In certain embodiments, the extraction vessel 112 increases the contact time between the extraction solvent and the oxidized sulfur-containing hydrocarbon and oxidized nitrogen-containing hydrocarbon stream 110, or the degree of mixing of the two solvents. Various means for increasing can be included. The mixing means may include a mechanical stirrer or stirrer, a tray, or similar means.

少なくとも一実施形態によれば、抽出容器112は、抽出溶媒、酸化種(例えば、炭化水素原料102に元々存在していた酸化された硫黄種および酸化された窒素種)、および微量の炭化水素原料102、および抽出炭化水素流118を含むことができる混合流114を生成し、抽出炭化水素流118は、炭化水素原料102と比較して、低減された硫黄および低い窒素含有量を有する炭化水素原料を含み得る。   According to at least one embodiment, the extraction vessel 112 includes an extraction solvent, oxidizing species (eg, oxidized sulfur species and oxidized nitrogen species originally present in the hydrocarbon feedstock 102), and trace hydrocarbon feedstock. 102, and a mixed stream 114, which may include an extracted hydrocarbon stream 118, the extracted hydrocarbon stream 118 having a reduced sulfur and low nitrogen content compared to the hydrocarbon feedstock 102. Can be included.

混合流114は溶媒再生塔116に供給され、そこで抽出溶媒は第1の回収溶媒流117として回収され、酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物を含む第1の残留物流123から分離され得る。任意選択で、混合流114を溶媒再生塔116で回収炭化水素流124に分離することができ、これは炭化水素原料102からの混合流114に存在する炭化水素を含むことができる。溶媒再生塔116は、混合流114を第1の回収溶媒流117、第1の残留物流123、および回収炭化水素流124に分離するように構成された蒸留塔であり得る。   The mixed stream 114 is fed to a solvent regeneration column 116 where the extraction solvent is recovered as a first recovery solvent stream 117 and may be separated from a first residual stream 123 containing oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds. .. Optionally, mixed stream 114 can be separated in solvent regeneration column 116 into recovered hydrocarbon stream 124, which can include hydrocarbons present in mixed stream 114 from hydrocarbon feedstock 102. The solvent regeneration column 116 can be a distillation column configured to separate the mixed stream 114 into a first recovered solvent stream 117, a first residual stream 123, and a recovered hydrocarbon stream 124.

抽出炭化水素流118をストリッパー120に供給することができ、それは、蒸留塔または残留抽出溶媒から炭化水素生成物流を分離するように設計された容器のようなものであり得る。特定の実施形態では、混合流114の一部をライン122を介してストリッパー120に供給することができ、抽出炭化水素流118と任意選択で組み合わせることができる。特定の実施形態では、溶媒再生塔116は回収炭化水素流124を生成することができ、これをストリッパー120に供給することができ、回収炭化水素流124は任意選択に、抽出炭化水素流118または混合流114の一部と接触させることができ、それをライン122を介してストリッパー120に供給することができる。   Extracted hydrocarbon stream 118 can be fed to stripper 120, which can be like a distillation column or a vessel designed to separate the hydrocarbon product stream from residual extraction solvent. In certain embodiments, a portion of the mixed stream 114 can be fed to the stripper 120 via line 122 and optionally combined with the extracted hydrocarbon stream 118. In certain embodiments, the solvent regeneration column 116 can produce a recovered hydrocarbon stream 124, which can be fed to the stripper 120, which recovered hydrocarbon stream 124 is optionally an extracted hydrocarbon stream 118 or It can be contacted with a portion of the mixed stream 114, which can be fed to the stripper 120 via line 122.

ストリッパー120は、そこに供給された様々な流れを、炭化水素原料102と比較して減少した硫黄および窒素含有量を有する除去油流126と第2の回収溶媒流128とに分離する。   Stripper 120 separates the various streams provided therein into a removed oil stream 126 and a second recovered solvent stream 128 that have a reduced sulfur and nitrogen content compared to hydrocarbon feedstock 102.

特定の実施形態では、第1の回収溶媒流117を第2の回収溶媒流128と混合して、抽出容器112に再循環することができる。任意選択で、新鮮な溶媒を含むことができる補給溶媒流132を、第1の回収溶媒流117、第2の回収溶媒流128、またはその両方と混合し、抽出容器112に供給することができる。   In particular embodiments, the first recovered solvent stream 117 can be mixed with the second recovered solvent stream 128 and recycled to the extraction vessel 112. A make-up solvent stream 132, which may optionally include fresh solvent, may be mixed with the first recovered solvent stream 117, the second recovered solvent stream 128, or both and provided to the extraction vessel 112. ..

酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物などの酸化された化合物を含み、低濃度の炭化水素系の材料も含むことができる第1の残留物流123は、FCCユニット130に供給することができ、そこで液体生成物(炭化水素を含む)136を回収することができる。少なくとも一実施形態によれば、スルホンなどの酸化された硫黄化合物、および酸化された窒素化合物は、約343℃〜約524℃、あるいは約360℃〜約550℃の範囲の沸点を有する炭化水素などの重質炭化水素に埋め込まれている。   A first retentate stream 123, which may include oxidized compounds such as oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds, and may also include low concentrations of hydrocarbon-based materials, may be provided to FCC unit 130. , Where the liquid product (including hydrocarbons) 136 can be recovered. According to at least one embodiment, the oxidized sulfur compounds such as sulfones, and the oxidized nitrogen compounds include hydrocarbons having boiling points in the range of about 343 ° C to about 524 ° C, or about 360 ° C to about 550 ° C. Embedded in heavy hydrocarbons.

第1の残留物流123がFCCユニット130に送られる種々の実施形態によれば、第1の残留物流123を触媒の存在下でFCC供給流134と接触させて、第1の残留物流123から液体生成物136を回収するべくFCC供給流134と接触分解させる。少なくとも一実施形態によれば、触媒は、高温固体ゼオライト活性触媒粒子を含み得る。少なくとも一実施形態によれば、懸濁液を形成するための約1barg(ゲージ圧)〜約200bargの範囲の圧力で、FCC供給流134に対する触媒の重量比は、約1〜約15の範囲内である。触媒とFCC供給流134の他の適切な比および作動条件は当業者に明らかであり、種々の実施形態の範囲内であると考えられるべきである。   According to various embodiments in which the first retentate stream 123 is sent to the FCC unit 130, the first retentate stream 123 is contacted with the FCC feed stream 134 in the presence of a catalyst to remove liquid from the first retentate stream 123. Product 136 is catalytically cracked with FCC feed stream 134 to recover. According to at least one embodiment, the catalyst may include high temperature solid zeolite active catalyst particles. According to at least one embodiment, at a pressure in the range of about 1 barg (gauge pressure) to about 200 barg to form a suspension, the weight ratio of catalyst to FCC feed stream 134 is in the range of about 1 to about 15. Is. Other suitable ratios of catalyst and FCC feed stream 134 and operating conditions will be apparent to those skilled in the art and should be considered within the scope of various embodiments.

少なくとも一実施形態によれば、次いで、懸濁液を約300℃〜約650℃未満の温度(図示せず)で、ライザー反応ゾーンまたはダウナーに通過させて、該供給流134の熱転化を回避し、約0.1秒〜約10分の炭化水素滞留時間をもたらしながら、FCC供給流134を接触分解する。   According to at least one embodiment, the suspension is then passed through a riser reaction zone or downer at a temperature (not shown) between about 300 ° C and less than about 650 ° C to avoid thermal conversion of the feed stream 134. And catalytically crack the FCC feed stream 134 while providing a hydrocarbon residence time of about 0.1 seconds to about 10 minutes.

少なくとも一実施形態によれば、低沸点成分と固体触媒粒子はその後分離され回収される。分離された固体触媒粒子の少なくとも一部は、再生触媒140と、本質的に一酸化炭素と二酸化炭素とからなるガス状生成物138と、液体生成物136とを生成する条件で作動される流動床において、無水の酸素含有ガスで再生される。再生された触媒の少なくとも一部は戻されて、FCC供給流134(図示せず)と混合される。   According to at least one embodiment, the low boiling components and solid catalyst particles are then separated and recovered. At least a portion of the separated solid catalyst particles is operated under conditions that produce a regenerated catalyst 140, a gaseous product 138 consisting essentially of carbon monoxide and carbon dioxide, and a liquid product 136. Regenerated with anhydrous oxygen-containing gas in the bed. At least a portion of the regenerated catalyst is returned and mixed with FCC feed stream 134 (not shown).

少なくとも一実施形態によれば、FCC供給流134に含まれる成分の種類は様々であり得る。FCC供給流134は、非限定的な例として、減圧軽油、常圧残油、脱金属油、全原油、分解シェールオイル、液化石炭、分解ビチューメン、重質コーカー軽油、ならびにLCO、HCOおよびCSOなどのFCC重質生成物を含み得る。表1は、FCCユニットからの典型的な収量を示す。別の例として、FCCユニット130に送られるFCC供給流134は、表2に示される特性を有することができる。FCCユニット130に送られるFCC供給流134に使用することができる他の適切な化合物は、当業者に明らかであり、様々な実施形態の範囲内であると考えられるべきである。

Figure 2020514485
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According to at least one embodiment, the types of components included in FCC feed stream 134 can vary. FCC feed stream 134 includes, by way of non-limiting example, vacuum gas oil, atmospheric residue, demetallized oil, whole crude oil, cracked shale oil, liquefied coal, cracked bitumen, heavy coker gas oil, and LCO, HCO and CSO. FCC heavy product of Table 1 shows typical yields from FCC units. As another example, the FCC feed stream 134 sent to the FCC unit 130 can have the characteristics shown in Table 2. Other suitable compounds that can be used in the FCC feed stream 134 to the FCC unit 130 will be apparent to those skilled in the art and should be considered within the scope of various embodiments.
Figure 2020514485
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FCCユニット130には様々な種類の触媒を使用することができる。少なくとも一実施形態によれば、FCC触媒粒子は、IVB族、VI族、VII族、VIIIB族、IB族、IIB族、またはそれらの化合物から選択される金属、および公称の直径が200ミクロン未満の触媒粒子を有するゼオライト系マトリックスを含む。FCCユニット130で使用することができる他の適切な種類の触媒は、当業者に明らかであり、様々な実施形態の範囲内であると考えられるべきである。   Various types of catalysts can be used in the FCC unit 130. According to at least one embodiment, the FCC catalyst particles comprise a metal selected from Group IVB, Group VI, Group VII, Group VIIIB, Group IB, Group IIB, or a compound thereof, and a nominal diameter of less than 200 microns. It comprises a zeolitic matrix with catalyst particles. Other suitable types of catalysts that can be used in FCC unit 130 will be apparent to those of skill in the art and should be considered within the scope of various embodiments.

少なくとも一実施形態によれば、FCCユニット130の作動パラメータは、FCCユニット130に送られるFCC供給流134の種類に応じて変えることができる。FCCユニット130は、約400℃〜約850℃の温度の範囲で行われる。別の実施形態によれば、FCCユニット130は、約1barg〜約200bargの範囲の圧力で作動することができる。別の実施形態によれば、FCCユニット130は、約0.1秒〜約3600秒の範囲の滞留時間で作動することができる。FCCユニット130のための他の適切な作動パラメータは当業者に明らかであり、種々の実施形態の範囲内であると考えられるべきである。FCCユニット130から回収された成分の性質は、炭化水素FCC供給流134の組成に応じて変わる。   According to at least one embodiment, the operating parameters of FCC unit 130 may vary depending on the type of FCC feed stream 134 sent to FCC unit 130. The FCC unit 130 operates in the temperature range of about 400 ° C to about 850 ° C. According to another embodiment, the FCC unit 130 can operate at pressures ranging from about 1 barg to about 200 barg. According to another embodiment, the FCC unit 130 can operate with a residence time in the range of about 0.1 seconds to about 3600 seconds. Other suitable operating parameters for FCC unit 130 will be apparent to those of skill in the art and should be considered within the scope of various embodiments. The nature of the components recovered from FCC unit 130 will depend on the composition of hydrocarbon FCC feed stream 134.

図2は、供給流から炭化水素を回収するための一実施形態を提供する。炭化水素回収システム200は、酸化反応器104、抽出容器112、溶媒再生塔116、ストリッパー120、およびFCCユニット130を含む。   FIG. 2 provides one embodiment for recovering hydrocarbons from a feed stream. The hydrocarbon recovery system 200 includes an oxidation reactor 104, an extraction vessel 112, a solvent regeneration tower 116, a stripper 120, and an FCC unit 130.

図1に示す実施形態に関して前述したように、酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物などの酸化された化合物を含み、低濃度の炭化水素系の材料も含むことができる第1の残留物流123は、FCCユニット130に供給することができ、そこで液体生成物(炭化水素を含む)136を回収することができる。少なくとも一実施形態によれば、スルホンなどの酸化された硫黄化合物、および酸化された窒素化合物は、約343℃〜約524℃、あるいは約360℃〜約550℃の範囲の沸点を有する炭化水素などの重質炭化水素に埋め込まれている。   As described above with respect to the embodiment shown in FIG. 1, a first retentate stream containing oxidized compounds such as oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds, which may also include low concentrations of hydrocarbon-based materials. 123 can be fed to the FCC unit 130, where liquid products (including hydrocarbons) 136 can be recovered. According to at least one embodiment, the oxidized sulfur compounds such as sulfones, and the oxidized nitrogen compounds include hydrocarbons having boiling points in the range of about 343 ° C to about 524 ° C, or about 360 ° C to about 550 ° C. Embedded in heavy hydrocarbons.

第1の残留物流123がFCCユニット130に送られる種々の実施形態によれば、図2に示されるように、第1の残留物流123を触媒の存在下でFCC供給流134と接触させて、第1の残留物流123から液体生成物136を回収するべくFCC供給流134と接触分解させる。少なくとも一実施形態によれば、触媒は、高温固体ゼオライト活性触媒粒子を含み得る。少なくとも一実施形態によれば、懸濁液を形成するための約1barg〜約200bargの範囲の圧力で、FCC供給流134に対する触媒の重量比は、約1〜約15の範囲内である。触媒とFCC供給流134の他の適切な比および作動条件は当業者に明らかであり、種々の実施形態の範囲内であると考えられるべきである。   According to various embodiments in which the first retentate stream 123 is sent to the FCC unit 130, the first retentate stream 123 is contacted with an FCC feed stream 134 in the presence of a catalyst, as shown in FIG. Catalytic cracking with FCC feed stream 134 to recover liquid product 136 from first residual stream 123. According to at least one embodiment, the catalyst may include high temperature solid zeolite active catalyst particles. According to at least one embodiment, at a pressure in the range of about 1 barg to about 200 barg to form a suspension, the weight ratio of catalyst to FCC feed stream 134 is in the range of about 1 to about 15. Other suitable ratios of catalyst and FCC feed stream 134 and operating conditions will be apparent to those skilled in the art and should be considered within the scope of various embodiments.

少なくとも一実施形態によれば、次いで、懸濁液を約300℃〜約650℃未満の温度(図示せず)で、ライザー反応ゾーンまたはダウナーに通過させて、FCC供給流134の熱転化を回避し、約0.1秒〜約10分の炭化水素滞留時間をもたらしながら、該供給流134を接触分解する。   According to at least one embodiment, the suspension is then passed through a riser reaction zone or downer at a temperature (not shown) between about 300 ° C. and less than about 650 ° C. to avoid thermal conversion of FCC feed stream 134. The feed stream 134 is then catalytically cracked, providing a hydrocarbon residence time of about 0.1 seconds to about 10 minutes.

少なくとも一実施形態によれば、低沸点成分と固体触媒粒子はその後分離され回収される。分離された固体触媒粒子の少なくとも一部は、再生触媒140と、本質的に一酸化炭素と二酸化炭素とからなるガス状生成物138と、液体生成物136とを生成する条件で作動される流動床において、無水の酸素含有ガスで再生される。再生させた触媒の少なくとも一部は戻されて、FCC供給流134(図示せず)と混合される。   According to at least one embodiment, the low boiling components and solid catalyst particles are then separated and recovered. At least a portion of the separated solid catalyst particles is operated under conditions that produce a regenerated catalyst 140, a gaseous product 138 consisting essentially of carbon monoxide and carbon dioxide, and a liquid product 136. Regenerated with anhydrous oxygen-containing gas in the bed. At least a portion of the regenerated catalyst is returned and mixed with FCC feed stream 134 (not shown).

さらに図2に示すように、特定の実施形態では、液体生成物136の少なくとも一部は、ライン202を介して酸化反応器104に戻されて再循環され、そこで液体生成物136は軽質サイクル油および重質サイクル油の少なくとも一方を含む。液体生成物136は硫黄を多く含み、酸化反応器104で起こる酸化的脱硫プロセスで脱硫することができる。   As further shown in FIG. 2, in certain embodiments, at least a portion of liquid product 136 is recycled back to oxidation reactor 104 via line 202, where liquid product 136 is light cycle oil. And at least one of heavy cycle oils. Liquid product 136 is rich in sulfur and can be desulfurized in the oxidative desulfurization process that occurs in oxidation reactor 104.

FCCユニット130には様々な種類の触媒を使用することができる。少なくとも一実施形態によれば、FCC触媒粒子は、IVB族、VI族、VII族、VIIIB族、IB族、IIB族、またはそれらの化合物から選択される金属、および公称の直径が200ミクロン未満の触媒粒子を有するゼオライト系マトリックスを含む。FCCユニット130で使用することができる他の適切な種類の触媒は、当業者に明らかであり、様々な実施形態の範囲内であると考えられるべきである。   Various types of catalysts can be used in the FCC unit 130. According to at least one embodiment, the FCC catalyst particles comprise a metal selected from Group IVB, Group VI, Group VII, Group VIIIB, Group IB, Group IIB, or a compound thereof, and a nominal diameter of less than 200 microns. It comprises a zeolitic matrix with catalyst particles. Other suitable types of catalysts that can be used in FCC unit 130 will be apparent to those of skill in the art and should be considered within the scope of various embodiments.

図3は、供給流から炭化水素を回収するための一実施形態を提供する。炭化水素回収システム300は、酸化反応器104、抽出容器112、溶媒再生塔116、ストリッパー120、FCCユニット130、および吸着塔302を含む。   FIG. 3 provides one embodiment for recovering hydrocarbons from a feed stream. The hydrocarbon recovery system 300 includes an oxidation reactor 104, an extraction container 112, a solvent regeneration tower 116, a stripper 120, an FCC unit 130, and an adsorption tower 302.

図3に示すように、特定の実施形態では、除去油流126を吸着塔302に供給することができ、そこで除去油流126を、硫黄含有化合物、酸化された硫黄化合物、窒素含有化合物、酸化された窒素化合物、および酸化および溶媒抽出工程後に炭化水素生成物流に残留する金属などの1つ以上の様々な不純物を除去するように設計された1つ以上の吸着剤と接触させることができる。   As shown in FIG. 3, in certain embodiments, the depleted oil stream 126 can be fed to the adsorption tower 302 where the removed oil stream 126 is fed with sulfur-containing compounds, oxidized sulfur compounds, nitrogen-containing compounds, oxidation. Of the nitrogen compound and one or more adsorbents designed to remove one or more various impurities such as metals remaining in the hydrocarbon product stream after the oxidation and solvent extraction steps.

様々な実施形態によれば、1つ以上の吸着剤は活性炭、シリカゲル、アルミナ、天然粘土、シリカ―アルミナ、ゼオライト、および、酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物および他の無機吸着剤に対して親和性を有する、新鮮な、使用済みの、再生された、または回復された触媒を含み得る。特定の実施形態では、吸着剤は、シリカゲル、アルミナ、および活性炭などの様々な高表面積支持材料に塗布されたかそれらを被覆する極性ポリマーを含むことができる。様々な支持材料の被覆に使用するための極性ポリマーの例としては、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエステルテレフタレート、ポリウレタン、酸化された硫黄種に対して親和性を示す他の同様のポリマー種、およびそれらの組み合わせが挙げられる。   According to various embodiments, the one or more adsorbents are activated carbon, silica gel, alumina, natural clay, silica-alumina, zeolites, and oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds and other inorganic adsorbents. It may include fresh, spent, regenerated or reclaimed catalyst having an affinity for. In certain embodiments, adsorbents can include polar polymers applied to or coating various high surface area support materials such as silica gel, alumina, and activated carbon. Examples of polar polymers for use in coating various support materials include polysulfones, polyacrylonitriles, polystyrenes, polyester terephthalates, polyurethanes, and other similar polymer species that have an affinity for oxidized sulfur species, and A combination thereof can be mentioned.

少なくとも一実施形態によれば、吸着塔302は、約20℃〜約60℃、好ましくは約25℃〜約40℃、さらにより好ましくは約25℃〜約35℃の温度で作動することができる。特定の実施形態では、吸着塔は、約10℃〜40℃の温度で作動することができる。特定の実施形態では、吸着塔は、約20℃を超える温度で、あるいは約60℃未満の温度で作動することができる。吸着塔302は、最大約15バール、好ましくは最大約10バール、さらにより好ましくは約1〜約2バールの圧力で作動することができる。特定の実施形態において、吸着塔302は、約2〜約5バールの圧力で作動することができる。少なくとも一実施形態によれば、吸着塔は、約25℃〜約35℃の温度および約1〜約2バールの圧力で作動することができる。除去油流と吸着剤との重量比は、約1:1〜約20:1、あるいは約10:1である。   According to at least one embodiment, the adsorption tower 302 can operate at a temperature of about 20 ° C to about 60 ° C, preferably about 25 ° C to about 40 ° C, and even more preferably about 25 ° C to about 35 ° C. .. In certain embodiments, the adsorption column can operate at temperatures of about 10 ° C to 40 ° C. In certain embodiments, the adsorption column can operate at temperatures above about 20 ° C, or at temperatures below about 60 ° C. The adsorption column 302 can operate at pressures of up to about 15 bar, preferably up to about 10 bar, and even more preferably from about 1 to about 2 bar. In certain embodiments, the adsorption column 302 can operate at a pressure of about 2 to about 5 bar. According to at least one embodiment, the adsorption column can operate at a temperature of about 25 ° C to about 35 ° C and a pressure of about 1 to about 2 bar. The weight ratio of removed oil stream to adsorbent is from about 1: 1 to about 20: 1, or about 10: 1.

吸着塔302は、供給物を、非常に低い硫黄含有量(例えば、15ppmw未満の硫黄)、および非常に低い窒素含有量(例えば、10ppmw未満の窒素)を有する抽出炭化水素生成物流304と、第2の残留物流306とに分離する。第2の残留物流306は、酸化された硫黄含有化合物および酸化された窒素含有化合物を含み、任意選択で第1の残留物流123と混合してFCCユニット130に供給し、前述のように処理できる。吸着剤は、使用済み吸着剤をメタノールまたはアセトニトリルなどの極性溶媒と接触させて、吸着された酸化された化合物を吸着剤から脱着させることによって再生することができる。特定の実施形態では、吸着された化合物の除去を容易にするために、熱、ストリッピングガス、またはその両方を使用することもできる。吸着された化合物を除去するための他の適切な方法は当業者に明らかであり、種々の実施形態の範囲内であると考えられるべきである。   The adsorption column 302 provides the feed with an extracted hydrocarbon product stream 304 having a very low sulfur content (eg, less than 15 ppmw sulfur) and a very low nitrogen content (eg, less than 10 ppmw nitrogen). 2 and the residual stream 306. The second retentate stream 306 comprises an oxidized sulfur-containing compound and an oxidized nitrogen-containing compound, optionally mixed with the first retentate stream 123 and fed to the FCC unit 130, which can be processed as described above. .. The adsorbent can be regenerated by contacting the spent adsorbent with a polar solvent such as methanol or acetonitrile to desorb the adsorbed oxidized compound from the adsorbent. In certain embodiments, heat, stripping gas, or both can also be used to facilitate removal of adsorbed compounds. Other suitable methods for removing adsorbed compounds will be apparent to those skilled in the art and should be considered within the scope of various embodiments.

[実施例]
図4は、酸化的脱硫(酸化および抽出工程)およびFCCユニットのためのプロセスフロー図を示す。容器10、16、20および25はそれぞれ酸化、抽出、溶媒の回収およびFCC容器である。
[Example]
FIG. 4 shows a process flow diagram for oxidative desulfurization (oxidation and extraction steps) and FCC unit. Vessels 10, 16, 20 and 25 are oxidation, extraction, solvent recovery and FCC vessels, respectively.

500ppmwの硫黄元素、0.28重量%の有機硫黄、1リットルあたり0.85キログラム(Kg/l)の密度を含む水素化処理された直留ディーゼルを酸化的に脱硫した。反応条件は以下の通りであった。
過酸化水素:硫黄モル比:4:1
触媒:モリブデンベースのMo(VI)
反応時間:30分
温度:80℃
圧力:1平方センチメートルあたり1キログラム(Kg/cm

Figure 2020514485
Figure 2020514485
Hydrotreated straight run diesel containing 500 ppmw elemental sulfur, 0.28 wt% organic sulfur, a density of 0.85 kilograms per liter (Kg / l) was oxidatively desulfurized. The reaction conditions were as follows.
Hydrogen peroxide: Sulfur molar ratio: 4: 1
Catalyst: Mo (VI) based on molybdenum
Reaction time: 30 minutes Temperature: 80 ° C
Pressure: 1 kilogram per square centimeter (Kg / cm 2 )
Figure 2020514485
Figure 2020514485

少なくとも一実施形態によれば、FCCユニットは、触媒対油の比率5で518℃で作動され、それは供給原料の67重量%転化率をもたらした。酸化工程で生成されたスルホンに加えて、アラビアの原油に由来する直留減圧軽油を配合成分として使用した。供給原料は、2.65重量%の硫黄および0.13重量%のミクロカーボン残渣を含有していた。供給原料の中間および95重量%沸点は、それぞれ408℃および455℃であった。   According to at least one embodiment, the FCC unit was operated at 518 ° C. with a catalyst to oil ratio of 5, which resulted in 67 wt% conversion of the feedstock. In addition to the sulfone produced in the oxidation step, a straight run vacuum gas oil derived from Arabian crude oil was used as a compounding ingredient. The feedstock contained 2.65 wt% sulfur and 0.13 wt% microcarbon residue. The intermediate and 95 wt% boiling points of the feedstock were 408 ° C and 455 ° C, respectively.

供給原料のFCC転化率は、式(1)を用いて、以下のように計算された。
転化率=ドライガス+LPG+ガソリン+コークス(1)
The FCC conversion of the feedstock was calculated as follows using equation (1).
Conversion rate = dry gas + LPG + gasoline + coke (1)

使用した触媒は平衡触媒であり、何の処理もせずにそのまま使用した。この触媒は、1グラムあたり131平方メートル(m/g)の表面積と、1グラムあたり0.1878平方センチメートル(cm/g)の細孔容積を有する。ニッケルとバナジウムの含有量は、それぞれ96ppmwと407ppmwである。FCCプロセスは、次の生成物を生じて触媒にコークスを析出させた。

ドライガス H、CH、C、C
湿ったガス C、C化合物(LPG)
ガソリン C〜C12炭化水素を含有する液体生成物。
一般的な最終沸点は221℃
LCO C12〜C20の炭化水素を含有する軽質サイクル油。
典型的な沸点は221〜343℃
HCO 最低沸点343℃のC20+炭化水素を含む重質サイクル油
コークス 触媒の固体炭素質堆積物。典型的なC/H比=1
The catalyst used was an equilibrium catalyst and was used as is without any treatment. The catalyst has a surface area of 131 square meters per gram (m 2 / g) and a pore volume of 0.1878 square centimeters per gram (cm 3 / g). The contents of nickel and vanadium are 96 ppmw and 407 ppmw, respectively. The FCC process caused the following products to deposit coke on the catalyst.

Dry gas H 2, CH 4, C 2 H 6, C 2 H 4
Wet gas C 3 , C 4 compound (LPG)
Liquid product containing gasoline C 5 -C 12 hydrocarbons.
Typical final boiling point is 221 ° C
Light cycle oil containing hydrocarbons LCO C 12 ~C 20.
Typical boiling point is 221 to 343 ° C
C 20 + solid carbonaceous deposits of heavy cycle oil coke catalyst containing hydrocarbons HCO lowest boiling 343 ° C.. Typical C / H ratio = 1

FCCプロセスで製造されたコークスは、処理された供給原料の2.5重量%であった。生成物収量を表5に示す。

Figure 2020514485
The coke produced by the FCC process was 2.5% by weight of the treated feedstock. Product yields are shown in Table 5.
Figure 2020514485

一実施例によれば、LCOは実施例で使用されたディーゼルと同じ蒸留の範囲で沸騰するので、LCOは酸化工程に再循環された。FCCユニットは説明のために10,000Kg/時の減圧軽油を処理するように設計されていることに留意されたい。当業者に明らかであり、様々な実施形態の範囲内で考慮されるように、FCCユニットは任意の容量で設計することができ、設計の変更は、追加の供給物を取り扱うための酸化/抽出工程に対して行うことができる。物質の収支は処理される供給原料の量に比例する。処理工程、酸化、抽出およびFCCをそれぞれ表6〜表8に示す。

Figure 2020514485
Figure 2020514485
Figure 2020514485
According to one example, the LCO boils in the same range of distillation as the diesel used in the example, so the LCO was recycled to the oxidation step. Note that the FCC unit is designed to process 10,000 Kg / hr vacuum gas oil for purposes of illustration. As will be apparent to one of ordinary skill in the art and the FCC unit can be designed with any capacity as will be considered within the scope of various embodiments, modifications in the design may result in oxidation / extraction to handle additional feeds. It can be performed for a process. Material balance is proportional to the amount of feedstock processed. The processing steps, oxidation, extraction and FCC are shown in Table 6 to Table 8, respectively.
Figure 2020514485
Figure 2020514485
Figure 2020514485

本明細書に記載の方法およびシステムは、酸化的脱硫および脱窒素プロセスを、流動接触分解ユニットと連結することによって、芳香族硫黄、窒素化合物、および芳香族流からの液状炭化水素の量を増加させると考えられる。さらに、酸化反応副生成物(すなわち、酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物)を廃棄するためのいずれの効率的な方法もないと考えられている。実施形態は、化合物を廃棄する必要なしに酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物を廃棄する方法を提供する。   The methods and systems described herein increase the amount of liquid hydrocarbons from aromatic sulfur, nitrogen compounds, and aromatic streams by coupling an oxidative desulfurization and denitrification process with a fluid catalytic cracking unit. It is thought that Furthermore, it is believed that there is no efficient way to dispose of oxidation reaction byproducts (ie, oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds). Embodiments provide a method of discarding oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds without having to discard the compounds.

様々な実施形態を詳細に説明してきたが、本原理および範囲から逸脱することなく、様々な変更、置き換え、および改変を行うことができることを理解されたい。したがって、範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの適切な法的均等物によって決定されるべきである。   While various embodiments have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions, and alterations can be made without departing from the present principles and scope. Accordingly, the scope should be determined by the appended claims and their appropriate legal equivalents.

単数形「a」、「an」および「the」は、文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り複数の指示対象を含む。   The singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

任意選択のまたは任意選択的にとは、後述の事象または状況が発生してもしなくてもよいことを意味する。説明には、事象または状況が発生した場合と発生しなかった場合が含まれる。   Optional or optionally means that the events or circumstances described below may or may not occur. The description includes when an event or situation occurred and when it did not occur.

範囲は、概ね1つの特定の値から概ね別の特定の値までとして表現され得る。そのような範囲が表される場合、他の実施形態は、その範囲内のすべての組み合わせと共に、1つの特定の値からまたは他方の特定の値までのものであることが理解されるべきである。

Ranges can be expressed as approximately one particular value to approximately another particular value. When such a range is expressed, it is to be understood that other embodiments, along with all combinations within that range, are from one particular value to the other. .

Claims (42)

炭化水素原料から成分を回収する方法であって、
前記炭化水素原料を酸化反応器に供給する工程であって、前記炭化水素原料が硫黄化合物および窒素化合物を含む、供給する工程、
前記炭化水素原料に存在する硫黄化合物および窒素化合物を選択的に酸化して炭化水素および酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物を含む酸化された炭化水素流を生成するのに十分な条件下で、前記酸化反応器にて前記炭化水素原料を酸化剤と接触させる工程、
極性溶媒を用いた溶媒抽出によって前記酸化された炭化水素流中の前記炭化水素と前記酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物を分離して抽出炭化水素流と混合流を生成する工程であって、前記混合流が前記極性溶媒と前記酸化された硫黄化合物と前記酸化された窒素化合物とを含み、前記抽出炭化水素流が前記炭化水素原料よりも低濃度の硫黄化合物および窒素化合物を含む、生成する工程、
蒸留塔を用いて前記混合流を第1の回収極性溶媒流と第1の残留物流とに分離する工程であって、前記第1の残留物流が前記酸化された硫黄化合物と前記酸化された窒素化合物とを含む分離する工程、
前記第1の残留物流を流動接触分解ユニットに供給する工程であって、前記流動接触分解ユニットは、酸化された硫黄および酸化された窒素を接触分解して再生触媒ならびにガス状および液体生成物を生成して前記第1の残留物流から炭化水素を回収することを可能にするよう動作する、供給する工程、および
前記液体生成物中の硫黄化合物を選択的に酸化するために、前記液体生成物の少なくとも一部を前記酸化反応器に再循環させる工程であって、前記液体生成物の一部は、軽質サイクル油および重質サイクル油のうちの少なくとも1つを含む、再循環させる工程
を特徴とする方法。
A method of recovering components from a hydrocarbon feedstock,
A step of supplying the hydrocarbon raw material to an oxidation reactor, wherein the hydrocarbon raw material contains a sulfur compound and a nitrogen compound,
Conditions sufficient to selectively oxidize sulfur compounds and nitrogen compounds present in said hydrocarbon feedstock to produce a hydrocarbon and an oxidized hydrocarbon stream comprising oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds. And a step of contacting the hydrocarbon raw material with an oxidant in the oxidation reactor,
Separating the hydrocarbons and the oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds in the oxidized hydrocarbon stream by solvent extraction using a polar solvent to produce an extracted hydrocarbon stream and a mixed stream. The mixed stream contains the polar solvent, the oxidized sulfur compound and the oxidized nitrogen compound, and the extracted hydrocarbon stream contains a lower concentration of sulfur compounds and nitrogen compounds than the hydrocarbon feedstock, The process of generating,
Separating the mixed stream into a first recovered polar solvent stream and a first retentate stream using a distillation column, wherein the first retentate stream is the oxidized sulfur compound and the oxidized nitrogen. Separating step including the compound,
Supplying the first residual stream to a fluid catalytic cracking unit, wherein the fluid catalytic cracking unit catalytically cracks oxidized sulfur and oxidized nitrogen to produce a regenerated catalyst and gaseous and liquid products. Operating to enable hydrocarbons to be produced and recovering hydrocarbons from the first residual stream; and the liquid product for selectively oxidizing sulfur compounds in the liquid product. Recirculating at least a portion of the liquid product to the oxidation reactor, wherein a portion of the liquid product comprises at least one of a light cycle oil and a heavy cycle oil. And how to.
前記抽出炭化水素流をストリッパーに供給して、第2の回収極性溶媒流および除去された炭化水素流を生成する工程、および
前記酸化された炭化水素流中の前記炭化水素、前記酸化された硫黄化合物、および前記酸化された窒素化合物を前記分離するために、第1の回収極性溶媒流および前記第2の極性溶媒流を抽出容器に再循環させる工程、
をさらに特徴とする、請求項1に記載の方法。
Feeding the extracted hydrocarbon stream to a stripper to produce a second recovered polar solvent stream and a removed hydrocarbon stream, and the hydrocarbons in the oxidized hydrocarbon stream, the oxidized sulfur Recycling the first recovered polar solvent stream and the second polar solvent stream to an extraction vessel to separate the compound and the oxidized nitrogen compound.
The method of claim 1, further characterized by:
流動接触分解供給流を用いて前記再生触媒の一部を前記流動接触分解ユニットに再循環させる工程であって、前記流動接触分解供給流を前記再生触媒の一部を用いて接触分解して前記炭化水素を前記第1の残留物流から回収する工程をさらに特徴とする、再循環させる工程
をさらに特徴とする、請求項1または2のいずれか一項に記載の方法。
Recirculating a portion of the regenerated catalyst to the fluid catalytic cracking unit using a fluid catalytic cracking feed stream, the fluid catalytic cracking feed stream being catalytically cracked using a portion of the regenerated catalyst to The method of any one of claims 1 or 2, further characterized by the step of recycling, further characterizing the step of recovering hydrocarbons from the first residual stream.
前記酸化剤が、空気、酸素、過酸化物、ヒドロペルオキシド、オゾン、窒素酸化された化合物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。   4. The method of any one of claims 1-3, wherein the oxidant is selected from the group consisting of air, oxygen, peroxides, hydroperoxides, ozone, nitrogen-oxidized compounds, and combinations thereof. .. 前記炭化水素原料を酸化剤と前記接触させることが、式Mを有する金属酸化物を含み、Mが周期表のIVB族、VB族およびVIB族から選択される元素である触媒の存在下で起こる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 Presence of a catalyst wherein said contacting said hydrocarbon feedstock with an oxidant comprises a metal oxide having the formula M x O y , where M is an element selected from Group IVB, Group VB and Group VIB of the Periodic Table. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, which occurs below. 前記硫黄化合物が、スルフィド、ジスルフィド、メルカプタン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェンのアルキル誘導体、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。   6. The method of any one of claims 1-5, wherein the sulfur compound comprises a sulfide, disulfide, mercaptan, thiophene, benzothiophene, dibenzothiophene, an alkyl derivative of dibenzothiophene, or a combination thereof. 前記酸化反応器が、約20〜約350℃の温度および約1〜約10バールの圧力に維持される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。   7. The method of any one of claims 1-6, wherein the oxidation reactor is maintained at a temperature of about 20 to about 350 <0> C and a pressure of about 1 to about 10 bar. 前記炭化水素原料に存在する前記酸化剤対硫黄化合物の比が約4:1〜約10:1である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。   8. The method of any one of claims 1-7, wherein the ratio of the oxidizer to sulfur compound present in the hydrocarbon feedstock is from about 4: 1 to about 10: 1. 前記極性溶媒が約19より大きいヒルデブラント値を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。   9. The method of any one of claims 1-8, wherein the polar solvent has a Hildebrand value greater than about 19. 前記極性溶媒が、アセトン、二硫化炭素、ピリジン、ジメチルスルホキシド、n−プロパノール、エタノール、n−ブタノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、メタノールおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。   The polar solvent is selected from the group consisting of acetone, carbon disulfide, pyridine, dimethyl sulfoxide, n-propanol, ethanol, n-butanol, propylene glycol, ethylene glycol, dimethylformamide, acetonitrile, methanol and combinations thereof, The method according to any one of claims 1 to 9. 前記極性溶媒がアセトニトリルである、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。   11. The method according to any one of claims 1-10, wherein the polar solvent is acetonitrile. 前記極性溶媒がメタノールである、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the polar solvent is methanol. 前記溶媒抽出が、約20℃〜約60℃の温度および約1〜約10バールの圧力で行われる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。   13. The method of any one of claims 1-12, wherein the solvent extraction is performed at a temperature of about 20 <0> C to about 60 <0> C and a pressure of about 1 to about 10 bar. 前記抽出炭化水素流を吸着塔に供給する工程であって、前記吸着塔が、前記抽出炭化水素流に存在する酸化された化合物を除去するのに適した吸着剤を装入し、前記吸着塔が高純度炭化水素生成物流と第2の残留物流を生成し、前記第2の残留物流が前記酸化された化合物の一部を含む供給する工程
をさらに特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
A step of supplying the extracted hydrocarbon stream to an adsorption tower, wherein the adsorption tower is charged with an adsorbent suitable for removing oxidized compounds present in the extracted hydrocarbon stream, Producing a high purity hydrocarbon product stream and a second retentate stream, wherein the second retentate stream comprises a portion of the oxidized compound. The method described in paragraph 1.
前記第2の残留物流を前記流動接触分解ユニットに供給する工程
をさらに特徴とする、請求項14に記載の方法。
15. The method of claim 14, further characterized by: providing the second residual stream to the fluid catalytic cracking unit.
前記吸着剤が、活性炭、シリカゲル、アルミナ、天然粘土、シリカ―アルミナ、ゼオライト、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項14に記載の方法。   15. The method of claim 14, wherein the adsorbent is selected from the group consisting of activated carbon, silica gel, alumina, natural clay, silica-alumina, zeolites, and combinations thereof. 前記吸着剤がポリマー被覆支持体であり、前記支持体が大きな表面積を有し、シリカゲル、アルミナ、シリカ―アルミナ、ゼオライト、および活性炭からなる群から選択され、前記ポリマーが、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエステルテレフタレート、ポリウレタンおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項14に記載の方法。   The adsorbent is a polymer coated support, the support has a large surface area and is selected from the group consisting of silica gel, alumina, silica-alumina, zeolites, and activated carbon, and the polymer is polysulfone, polyacrylonitrile, polystyrene. 15. The method of claim 14, selected from the group consisting of :, polyester terephthalate, polyurethane, and combinations thereof. 前記第1の残留物流を前記流動接触分解ユニットに供給することが、触媒の存在下で前記第1の残留物流を流動接触分解供給流と接触させて前記流動接触分解供給流を接触分解させて前記第1の残留物流から炭化水素を回収することをさらに特徴とする、請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法。   Providing the first residual stream to the fluid catalytic cracking unit comprises contacting the first residual stream with a fluid catalytic cracking feed stream in the presence of a catalyst to catalytically crack the fluid catalytic cracking feed stream. 18. The method of any of claims 1-17, further characterized by recovering hydrocarbons from the first residual stream. 流動接触分解供給流が、減圧軽油、常圧残油、脱金属油、全原油、分解シェールオイル、液化石炭、分解ビチューメン、重質コーカー軽油、軽質サイクル油、重質サイクル油、清澄化スラリー油、またはそれらの組み合わせを含む、請求項18に記載の方法。   Fluid catalytic cracking feed stream is vacuum gas oil, atmospheric residual oil, demetallized oil, whole crude oil, cracked shale oil, liquefied coal, cracked bitumen, heavy coker gas oil, light cycle oil, heavy cycle oil, clarified slurry oil 19. The method of claim 18, comprising: or a combination thereof. 炭化水素原料から成分を回収する方法であって、
前記炭化水素原料を酸化反応器に供給する工程であって、前記炭化水素原料が硫黄化合物および窒素化合物を含む、供給する工程、
前記炭化水素原料に存在する硫黄化合物および窒素化合物を選択的に酸化して炭化水素および酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物を含む酸化された炭化水素流を生成するのに十分な条件下で、前記酸化反応器にて前記炭化水素原料を酸化剤と接触させる工程、
極性溶媒を用いた溶媒抽出によって前記酸化された炭化水素流中の前記炭化水素と前記酸化された硫黄化合物および酸化された窒素化合物を分離して抽出炭化水素流と混合流を生成する工程であって、前記混合流が前記極性溶媒と前記酸化された硫黄化合物と前記酸化された窒素化合物とを含み、前記抽出炭化水素流が前記炭化水素原料よりも低濃度の硫黄化合物および窒素化合物を含む、生成する工程、
蒸留塔を用いて前記混合流を第1の回収極性溶媒流と第1の残留物流とに分離する工程であって、前記第1の残留物流が前記酸化された硫黄化合物と前記酸化された窒素化合物とを含む分離する工程、
前記第1の残留物流を流動接触分解ユニットに供給する工程であって、前記流動接触分解ユニットは、前記酸化された硫黄および前記酸化された窒素を接触分解して再生触媒ならびにガス状および液体生成物を生成して前記第1の残留物流から炭化水素を回収することを可能にするよう動作する、供給する工程、
触媒の存在下で前記第1の残留物流を流動接触分解供給流と接触させて、前記流動接触分解供給流を接触分解して前記第1の残留物流から炭化水素を回収する工程、および
前記液体生成物中の硫黄化合物を選択的に酸化するために、前記液体生成物の少なくとも一部を前記酸化反応器に再循環させる工程であって、前記液体生成物の一部は、軽質サイクル油および重質サイクル油のうちの少なくとも1つを含む再循環させる工程
を特徴とする方法。
A method of recovering components from a hydrocarbon feedstock,
A step of supplying the hydrocarbon raw material to an oxidation reactor, wherein the hydrocarbon raw material contains a sulfur compound and a nitrogen compound,
Conditions sufficient to selectively oxidize sulfur compounds and nitrogen compounds present in said hydrocarbon feedstock to produce a hydrocarbon and an oxidized hydrocarbon stream comprising oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds. And a step of contacting the hydrocarbon raw material with an oxidant in the oxidation reactor,
Separating the hydrocarbons and the oxidized sulfur compounds and oxidized nitrogen compounds in the oxidized hydrocarbon stream by solvent extraction using a polar solvent to produce an extracted hydrocarbon stream and a mixed stream. The mixed stream contains the polar solvent, the oxidized sulfur compound and the oxidized nitrogen compound, and the extracted hydrocarbon stream contains a lower concentration of sulfur compounds and nitrogen compounds than the hydrocarbon feedstock, The process of generating,
Separating the mixed stream into a first recovered polar solvent stream and a first retentate stream using a distillation column, wherein the first retentate stream is the oxidized sulfur compound and the oxidized nitrogen. Separating step including the compound,
Supplying the first residual stream to a fluid catalytic cracking unit, wherein the fluid catalytic cracking unit catalytically cracks the oxidized sulfur and the oxidized nitrogen to produce a regenerated catalyst and a gaseous and liquid product. A feed operation operative to produce a product to recover hydrocarbons from the first residual stream;
Contacting the first residual stream with a fluid catalytic cracking feed stream in the presence of a catalyst to catalytically crack the fluid catalytic cracking feed stream to recover hydrocarbons from the first residual stream; and the liquid Recycling at least a portion of the liquid product to the oxidation reactor to selectively oxidize sulfur compounds in the product, the portion of the liquid product comprising light cycle oil and A method of recycling comprising at least one of heavy cycle oils.
前記抽出炭化水素流をストリッパーに供給して、第2の回収極性溶媒流および除去された炭化水素流を生成する工程、および
前記酸化された炭化水素流中の前記炭化水素、前記酸化された硫黄化合物、および前記酸化された窒素化合物を前記分離するために、前記第1の回収極性溶媒流および第2の極性溶媒流を抽出容器に再循環させる工程、
をさらに特徴とする、請求項20に記載の方法。
Feeding the extracted hydrocarbon stream to a stripper to produce a second recovered polar solvent stream and a removed hydrocarbon stream, and the hydrocarbons in the oxidized hydrocarbon stream, the oxidized sulfur Recycling the first recovered polar solvent stream and the second polar solvent stream to an extraction vessel to separate the compound and the oxidized nitrogen compound;
21. The method of claim 20, further characterized by:
前記流動接触分解供給流を用いて前記再生触媒の一部を前記流動接触分解ユニットに再循環させる工程であって、前記流動接触分解供給流を前記再生触媒の一部を用いて接触分解して前記炭化水素を前記第1の残留物流から回収する工程をさらに特徴とする再循環させる工程をさらに特徴とする、請求項20〜21のいずれか一項に記載の方法。   Recirculating a portion of the regenerated catalyst to the fluid catalytic cracking unit using the fluid catalytic cracking feed stream, wherein the fluid catalytic cracking feed stream is catalytically cracked using a portion of the regenerated catalyst. 22. The method of any one of claims 20-21, further characterized by a recycling step further characterized by a step of recovering the hydrocarbon from the first residual stream. 前記酸化剤が、空気、酸素、過酸化物、ヒドロペルオキシド、オゾン、窒素酸化された化合物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項20〜22のいずれか一項に記載の方法。   23. The method of any one of claims 20-22, wherein the oxidant is selected from the group consisting of air, oxygen, peroxides, hydroperoxides, ozone, nitrogen-oxidized compounds, and combinations thereof. .. 前記炭化水素原料を酸化剤と前記接触させることが、式Mを有する金属酸化物を含み、Mが周期表のIVB族、VB族およびVIB族から選択される元素である触媒の存在下で起こる、請求項20〜23のいずれか一項に記載の方法。 Presence of a catalyst wherein said contacting said hydrocarbon feedstock with an oxidant comprises a metal oxide having the formula M x O y , where M is an element selected from Group IVB, Group VB and Group VIB of the Periodic Table. 24. The method according to any one of claims 20-23, which occurs below. 前記硫黄化合物が、スルフィド、ジスルフィド、メルカプタン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェンのアルキル誘導体、またはそれらの組み合わせを含む、請求項20〜24のいずれか一項に記載の方法。   25. The method of any one of claims 20-24, wherein the sulfur compound comprises a sulfide, disulfide, mercaptan, thiophene, benzothiophene, dibenzothiophene, alkyl derivative of dibenzothiophene, or a combination thereof. 前記酸化反応器が、約20〜約350℃の温度および約1〜約10バールの圧力に維持される、請求項20〜25のいずれか一項に記載の方法。   26. The method of any one of claims 20-25, wherein the oxidation reactor is maintained at a temperature of about 20 to about 350 <0> C and a pressure of about 1 to about 10 bar. 前記炭化水素原料に存在する前記酸化剤対硫黄化合物の比が約4:1〜約10:1である、請求項20〜26のいずれか一項に記載の方法。   27. The method of any one of claims 20-26, wherein the ratio of the oxidizer to sulfur compound present in the hydrocarbon feed is from about 4: 1 to about 10: 1. 前記極性溶媒が約19より大きいヒルデブラント値を有する、請求項20〜27のいずれか一項に記載の方法。   28. The method of any one of claims 20-27, wherein the polar solvent has a Hildebrand value greater than about 19. 前記極性溶媒が、アセトン、二硫化炭素、ピリジン、ジメチルスルホキシド、n−プロパノール、エタノール、n−ブタノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、メタノールおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項20〜28のいずれか一項に記載の方法。   The polar solvent is selected from the group consisting of acetone, carbon disulfide, pyridine, dimethyl sulfoxide, n-propanol, ethanol, n-butanol, propylene glycol, ethylene glycol, dimethylformamide, acetonitrile, methanol and combinations thereof, The method according to any one of claims 20 to 28. 前記極性溶媒がアセトニトリルである、請求項20〜29のいずれか一項に記載の方法。   30. The method according to any one of claims 20-29, wherein the polar solvent is acetonitrile. 前記極性溶媒がメタノールである、請求項20〜30のいずれか一項に記載の方法。   31. The method of any of claims 20-30, wherein the polar solvent is methanol. 前記溶媒抽出が、約20℃〜約60℃の温度および約1〜約10バールの圧力で行われる、請求項20〜31のいずれか一項に記載の方法。   32. The method of any one of claims 20-31, wherein the solvent extraction is performed at a temperature of about 20 <0> C to about 60 <0> C and a pressure of about 1 to about 10 bar. 前記抽出炭化水素流を吸着塔に供給する工程であって、前記吸着塔が、前記抽出炭化水素流に存在する酸化された化合物を前記除去するのに適した吸着剤を装入し、前記吸収塔が高純度炭化水素生成物流と第2の残留物流を生成し、前記第2の残留物流が前記酸化された化合物の一部を含む供給する工程
をさらに特徴とする、請求項20〜32のいずれか一項に記載の方法。
A step of supplying the extracted hydrocarbon stream to an adsorption column, wherein the adsorption column is charged with an adsorbent suitable for removing the oxidized compound present in the extracted hydrocarbon stream, and the absorption 33. The method of claim 20 further comprising the step of providing a column to produce a high purity hydrocarbon product stream and a second retentate stream, the second retentate stream comprising a portion of the oxidized compound. The method according to any one of items.
前記第2の残留物流を前記流動接触分解ユニットに供給する工程
をさらに特徴とする、請求項33に記載の方法。
34. The method of claim 33, further comprising: supplying the second residual stream to the fluid catalytic cracking unit.
前記吸着剤が、活性炭、シリカゲル、アルミナ、天然粘土、シリカ―アルミナ、ゼオライト、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the adsorbent is selected from the group consisting of activated carbon, silica gel, alumina, natural clay, silica-alumina, zeolites, and combinations thereof. 前記吸着剤がポリマー被覆支持体であり、前記支持体が大きな表面積を有し、シリカゲル、アルミナ、および活性炭からなる群から選択され、前記ポリマーが、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエステルテレフタレート、ポリウレタン、シリカ―アルミナ、ゼオライト、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項33に記載の方法。   The adsorbent is a polymer coated support, the support has a large surface area and is selected from the group consisting of silica gel, alumina, and activated carbon, and the polymer is polysulfone, polyacrylonitrile, polystyrene, polyester terephthalate, polyurethane, 34. The method of claim 33, selected from the group consisting of silica-alumina, zeolites, and combinations thereof. 前記第1の残留物流および前記流動接触分解供給流が、前記触媒対前記第1の残留物流および前記流動接触分解供給流の重量比約1〜約15の範囲で存在する、請求項20〜36のいずれか一項に記載の方法。   37. The first residue stream and the fluid catalytic cracking feed stream are present in a weight ratio of the catalyst to the first residue stream and the fluid catalytic cracking feed stream in the range of about 1 to about 15. The method according to any one of 1. 前記流動接触分解供給流が、減圧軽油、常圧残油、脱金属油、全原油、分解シェールオイル、液化石炭、分解ビチューメン、重質コーカー軽油、軽質サイクル油、重質サイクル油、清澄化スラリー油、またはそれらの組み合わせを含む、請求項20〜37のいずれか一項に記載の方法。   The fluid catalytic cracking feed stream is vacuum gas oil, atmospheric residual oil, demetallized oil, whole crude oil, cracked shale oil, liquefied coal, cracked bitumen, heavy coker gas oil, light cycle oil, heavy cycle oil, clarified slurry. 38. The method of any one of claims 20-37 comprising oil, or a combination thereof. 触媒の存在下で前記第1の残留物流を流動接触分解供給流と前記接触させることが、約300℃〜約650℃の温度の範囲で生じる、請求項20〜38のいずれか一項に記載の方法。   39. The method of any one of claims 20-38, wherein the contacting the first residual stream with a fluid catalytic cracking feed stream in the presence of a catalyst occurs in a temperature range of about 300 <0> C to about 650 <0> C. the method of. 触媒の存在下で前記第1の残留物流を流動接触分解供給流と前記接触させることが、約0.1秒〜約10分の滞留時間で生じる、請求項20〜39のいずれか一項に記載の方法。   40. Any of claims 20-39, wherein said contacting said first residual stream with a fluid catalytic cracking feed stream in the presence of a catalyst occurs with a residence time of from about 0.1 seconds to about 10 minutes. The method described. 低沸点成分および触媒粒子を前記第1の残留物流および前記流動接触分解供給流から分離する工程、および
前記触媒粒子の少なくとも一部を再生する工程
をさらに特徴とする、請求項20〜40のいずれか一項に記載の方法。
41. Any of claims 20-40, further characterized by: separating low boiling components and catalyst particles from the first residual stream and the fluid catalytic cracking feed stream, and regenerating at least a portion of the catalyst particles. The method described in paragraph 1.
前記触媒粒子の少なくとも一部を前記再生することが、再生触媒、および一酸化炭素と二酸化炭素を含むガス状生成物、および液体生成物を生成する条件で作動される流動床において、前記触媒粒子の一部を無水の酸素含有ガスと接触させることを含む、請求項41に記載の方法。

Wherein the regenerating of at least a portion of the catalyst particles produces a regenerated catalyst and a gaseous product containing carbon monoxide and carbon dioxide and a liquid product, wherein 42. The method of claim 41, comprising contacting a portion of the with an anhydrous oxygen-containing gas.

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