JP4020782B2 - アスファルト製造時の放出物の減少法 - Google Patents

Description

【０００１】
［発明の背景］
本出願は「アスファルト製造における放出物の減少法」と題するＫｅｎｎｅｔｈ Ｈｕｃｋｅｒ ａｎｄ Ｓａｎｆｏｒｄ Ｐ．Ｂｒａｓｓによる、２０００年１１月３日出願の米国特許仮出願第６０／２４５，５１３号からの優先権を主張する。
１．発明の分野
本発明は一般に、アスファルトの製造中の有害なまたは望ましくない放出物を減少させる方法に関する。
２．先行技術の説明
アスファルト結合剤の製造のための真空塔操作は飛沫同伴およびＨＶＧＯ製品中の金属を減少させるための重真空ガス油（”ＨＶＧＯ”）の再導入を必要とする。ＨＶＧＯはＨＶＧＯトレイの下方で塔に再導入される。トレイの下方に導入されるＨＶＧＯの一部は蒸発せず、従って残存してアスファルト結合剤の一部になる。残存するＨＶＧＯの部分は、アスファルト結合物質がホットミックスプラント中で骨材とともに処理される時の放出物を増加させる。ホットミックスプラントで処理される時に減少した放出物を生成するようなアスファルト結合剤を形成する方法および装置を提供することが本発明の目的である。
【０００２】
放出物を回避し、性能規格を満たすために、アスファルトにポリマー添加物を添加することが当該技術分野で知られている。これらの添加物の価格はかなりのものである可能性がある。ポリマーの添加なしに青煙を最少にするアスファルト結合剤を製造するための方法および装置を提供することが本発明の目的である。青煙は放出物に関するＥＰＡガイダンス文献ＡＰ４２に定義され、考察されている。
【０００３】
州立高速道路および運輸団体米国協会（ＡＡＳＨＴＯ）は舗装産業に使用されるアスファルトの規格を定めている。ポリマーの添加なしに、ＡＡＳＨＴＯＭＰ−１の性能規格を満たすアスファルト結合剤を製造するための方法および装置を提供することが本発明の目的である。このようなアスファルトはその方法のために、変性アスファルトと呼ばれる。
【０００４】
ガス油の蒸気中への重金属のエントレインメントはこのような真空塔の操作に問題を引き起こす。アスファルトの加工期間の真空塔中の重金属のエントレインメントを減少させることが本発明の目的である。
【０００５】
（発明の要約）
本発明はアスファルト製造中の有害なまたは望ましくない放出物を減少させる方法である。より具体的には、本方法はアスファルト結合剤がホットミックスプラントにおいて骨材と組み合わされる時の「青煙」の発生を減少させる。この「青煙」は真空装置中で加工後に、アスファルト結合剤中に残留する軽質分または溜分の結果として生成する。これらの軽留分は結合剤がホットミックスプラント中で加熱される時に放出される。代替的態様もまた飛沫同伴した金属の量を減少させる。
【０００６】
本発明の「ポンプアラウンド」法はアスファルト結合剤の製造に、そして真空塔または装置と共に使用される。真空塔は具体的には、ＨＶＧＯトレイまたはその他の中間溜出油トレイおよびアスファルト回収装置を含む。中間溜出油トレイとアスファルト回収装置の間に回収用トレイを設置することにより、トレイ間に存在する物質の溜分を回収するかまたは真空塔から除去して、システム中に再導入する前に更に処理される。溜分または「ワックス油」の溜分は真空塔から製造される溜分の１種である。
【０００７】
本発明は供給原油を１個以上の前記に特定された目的を満たす溜出物に分離する方法を含む。その方法に前フラッシュ容器中に供給原油を供給して、塔頂の軽留分生成物および液体フラッシュ原油供給物を製造することが含まれる。フラッシュ原油供給物はヒーター中に導入されて、一部蒸発した原油供給物を生成する。この一部蒸発した原油供給物を真空塔の供給領域に供給する。真空塔からは、塔頂蒸気流、中間の溜出油溜分、ワックス油溜分および塔底アスファルト生成物が生成する。供給領域はそれらがワックス油溜分として塔から除去されるように、ワックス油回収トレイ上の本質的にすべての液体を回収するワックス油回収トレイの下方に位置している。ワックス油溜分の少なくとも一部は加熱されて、供給領域にフィードバックされる。この方法が、所望の性能規格を満たす塔底アスファルト生成物を生成する。
【０００８】
代替的態様には、供給領域への導入の前に、第２のフラッシュ容器中への加熱ワックス油溜分の一部の導入が含まれる。前フラッシュ容器および第２のフラッシュ容器が使用される場合は、一方は典型的には加圧下にあり、他方は真空下にある。
【０００９】
もう１種の代替的態様には液体フラッシュ原油供給物と共にワックス油溜分をヒーターに供給することが含まれる。ワックス油溜分が真空塔中に再導入される前に本質的にすべての蒸気になるまで加熱される間に、フラッシュされた原油供給物が混合相中に導入される。
【００１０】
もう１種の態様には、ワックス油溜分を真空塔の供給領域へ導入する前に、更なる蒸気−液体平衡分離を受けるように、供給原油と一緒にワックス油溜分を前−フラッシュ容器中へ供給することが含まれる。
【００１１】
本発明のこれらの態様は、多くの原油について有用であるが、原油供給物がボスカン原油またはアルチミラ原油である時に特別の利点を与えることが見いだされた。本発明で得られる製品はＡＡＳＨＴＯのＭＰ−１規格に合う性能等級７６−２２の規格を満たすアスファルト製品の製造である。このアスファルト製品はポリマーまたはその他の添加剤の添加なしに、この規格を満たす。このように、本発明のすべての態様により製造されるアスファルト塔底物は、アスファルト製品が「生である」かまたは添加剤を含まない時ですら、優れた品質を与える。あるいはまた、性能等級第７０−２８またはその他の望ましい変性アスファルトを、本発明の１態様である方法によって製造することができる。
【００１２】
熱は、真空塔の塔底部のストリップ区域中に蒸気を導入するような伝統的な手段により真空塔に加えることができる。あるいはまた、真空塔のストリップ区域に熱を加えるために、リボイラーまたはその他の伝統的な熱源を使用することができる。
【００１３】
更なる代替的方法には「ポンプアップ」と呼ばれる、中間溜出油回収トレイの上方の真空塔内のある位置に中間の溜出油溜分の一部をポンプで送ることが含まれる。中間の溜出油回収トレイは中間溜出油溜分中に、中間の溜出油回収トレイ上の本質的にすべての液体を回収する。
【００１４】
本発明にはまた、本方法を実施する為に設計された装置が含まれる。供給原油を分溜生成物に分離するための装置は供給原油を受け取り、塔頂の軽留分生成物と液体原油供給物に分離するための前−フラッシュ容器が含まれる。ヒーターが液体のフラッシュされた原油供給物を加熱して、一部が蒸発した原油供給物を生成する。真空塔は一部が蒸発した原油供給物を受け取るための供給領域を有する。供給領域はワックス油溜分として本質的にすべての液体を回収するワックス油回収トレイの下方に位置する。アスファルト生成物は塔の塔底部から取り出される。ポンプがワックス油溜分の少なくとも一部を受け取り、ワックス油溜分の一部を供給領域に導入する。
【００１５】
装置の代替的態様において、ワックス油溜分の一部が一部蒸発した原油供給物と一緒に供給領域に導入される前に、ポンプがワックス油溜分の一部をヒーターに移動させる。
【００１６】
装置のもう１種の代替的態様においては、ワックス油溜分の一部が供給領域中に導入される前にフラッシュされ、次に加熱されるように、ポンプがワックス油溜分の一部を供給原油と一緒に前−フラッシュ容器中に移動させる。
【００１７】
あるいはまた、供給領域へのワックス油溜分の一部を導入する前に、第２のフラッシュ容器がワックス油溜分の一部を受け取る。第２のフラッシュ容器が使用される時には、このフラッシュ容器は具体的には、前−フラッシュ容器とは異なる圧力下に維持される。
【００１８】
真空塔は供給領域の下方の底部ストリップ区域を含み、蒸気を塔底ストリッピング区域に導入する手段を有する。ワックス油回収トレイおよび供給領域の下方には、端から端までストリップトレイを使用して、アスファルト製品中の軽質成分を更に減少させることができる。リボイラー等のようなその他の加熱源を、蒸気ストリッピング手段とも呼ばれる、蒸気導入手段の代わりにまたはそれに加えて使用することができる。
【００１９】
代替的態様において、真空塔にはまた、中間溜出油回収トレイが含まれる。ポンプアラウンド用ポンプは中間の溜出油溜分の少なくとも一部を中間溜出油回収トレイの上方の真空塔中のある部位に送り、そこで中間溜出油回収トレイ上の本質的にすべての液体が中間溜出油溜分中に回収される。
【００２０】
この方法および装置はヒーターをより高温で運転させ、それが実際、アスファルト結合剤中に残留する軽留分の量を減少させる。この方法では、全工程が連続的である。真空装置への導入の前に、ワックス油を原油供給物と合わせることにより、飛沫同伴および金属汚染を著しく減少させることができる。更に、更なる処理を受ける時に、より少量の放出物を生成するアスファルト結合剤が生成する。
【００２１】
（好ましい態様の詳細な説明）
図１は本発明のポンプアラウンドを組み込んでいる、分溜生成物への供給原油の分離のための方法および装置の一態様を図式的に示す。供給原油１０は前−フラッシュ容器１２中に供給またはポンプで送られて、水を除去しながら、塔頂の軽留分生成物１４および液体フラッシュ原油供給物１６を生成する。塔頂の軽留分生成物１４はいかなる適当な方法でも回収することができる。供給原油１０は、供給原油のフラッシュが所望の温度で起るように、一連の多管式熱交換器の使用等で加熱することができる。前−フラッシュ容器１２から液体フラッシュ原油供給物１６を除去後、フラッシュした原油供給物１６をヒーター１８に導入して、一部蒸発した原油供給物２０を生成させる。ヒーター１８は燃焼ヒーターまたは他のあらゆるチャージもしくはプロセスヒーターのような当該技術分野で伝統的なあらゆるヒーターである。一部蒸発した原油供給物２０は順次、真空塔２４の供給領域２２に供給される。蒸気３８または伝統的な熱源からの熱を真空塔２４の塔底部のストリッピング区域４０中に加えて、供給物を溜分に更に分離する。真空塔２４からの生成物には塔頂の蒸気流２６、中間の溜出油溜分２８、ワックス油溜分３０および塔底のアスファルト生成物３２が含まれる。供給領域２２は塔の下方区域におけるワックス油回収トレイ３４の下方に位置している。ワックス油回収トレイ３４はトレイ上の本質的にすべての液体を回収して、ワックス油溜分３０として排出する液体排出または全体排出トレイである。このタイプのトレイはすべての液体を捕捉または回収して、それにより、これらの液体が塔を移動または再落下することを防止するであろう。ポンプ４８はワックス油溜分３０を受け取り、ワックス油溜分３０の一部を供給領域２２に導入する。ワックス油溜分３０の少なくとも一部３１はワックス油熱交換機５６中で熱交換されて、供給領域２２中にフィードバックされる。場合によっては、冷却器をバイパスするためにバイパス（図示されていない）を使用することができる。この配置において、中間の溜出油溜分２８は一連の熱交換器を通過し、次に貯蔵タンクまたは類似の貯蔵領域に達するか、または当該技術分野で伝統的なその他の方法で処理することができる。所望の場合には、更なる副排出物を除去することができる。
【００２２】
液体供給源は真空塔の塔頂上に存在し、塔頂上に液体を与える１種以上のいかなる伝統的な方法であることもできる。このような供給源の例には、分縮器または全縮器からの還流または塔頂供給流の導入が含まれる。図１は塔頂のポンプアラウンド３５の使用によるもう１種の態様を示す。この配置においては、液体排出物３７はポンプ３９により送られる。液体排出物３７の一部は生成物流４１として採ることができる。液体排出物流３７の少なくとも一部は熱交換機４５に供給され、塔頂復帰流４３として真空塔に戻される。
【００２３】
この方法により生成したアスファルト生成物はより少量の軽留分含有し、従ってより少量の青煙を生成する。ボスカン原油およびアルチミラ原油は添加剤の添加を必要とせずに性能等級７６−２２の製造のための好ましい原料である。従って、アスファルトはその方法により改良される。ポリマーを添加する必要のない性能等級のアスファルトを製造することができることは実質的な経費節減を意味する。更に、生成するアスファルト製品は環境にやさしい。ポリマーを添加せずに性能等級を満たす利点は経費の利点を与えるのみならずまた、生成する製品はより低温に置かれ、従って減少した放出物を発生させる。
【００２４】
明らかに、先行技術により処理された同一の原油は供給原油の高粘度のために処理が非常に困難であった。図６は加熱または供給トレイン６０を表わす。熱交換器５６および真空塔中へのワックス油溜分を再導入させるポンプ４８の追加はより大量の熱を発生し、従って、供給トレイン６０における粘度を減少させる。増加した熱が原油の粘度を減少させ、それにより、多管式熱交換器の著しく粘性の原油に固有の困難を緩和する。供給トレイン中の高粘同度の原油に伴なう困難をもたずに、これらの原油を処理することができる利点は実質的である。
【００２５】
本発明のアスファルト生成物の一例は真空塔の塔底部から分離されたオーバーフラッシュ材料が５％ポイントで約９９５°Ｆ（５３５℃）でそして９５％ポイントで１１９８°Ｆ（６４８℃）の範囲で沸騰するものである。
【００２６】
本発明の方法により製造されるアスファルト製品は、本発明の方法により改良されたアスファルト製品がポリマー変性アスファルト結合剤に比較された、連邦高速道路監督庁による研究の主題であった。その研究の目的は近い性能等級をもつが、様々な化合物を含む混合物の性能を評価することであった。本発明の方法から得られるアスファルト製品は予期されるポリマーの添加なしに性能等級を満たし、有益と考えられるその他の化学特性および特徴を含むことを示す驚くべき結果が得られた。
【００２７】
取り出されたアスファルト製品は回収または貯蔵の前に、所望に従って１基以上の熱交換器を通過させることができる。回収の前に、アスファルト溜分に蒸気を噴射して、結合剤溜分内に含有されるあらゆる軽質の溜分を蒸発させる。より好ましくは、アスファルト製品を回収前にストリッピング区域４０に示されるような幾つかの端から端までの蒸気ストリッピングトレイを通過させる。アスファルトからのより軽質の溜分の除去によりワックス油回収トレイ上に幾らかのこれらの比較的軽質の溜分の回収をもたらすであろう。
【００２８】
図２は、合わせた流れが真空塔の供給領域２２に侵入する前に、液体フラッシュ原油供給物１６と一緒に、ワックス油溜分３０の一部がヒーター１８中に供給されることを示す、代替的態様の概略図である。
【００２９】
図３および３ａはワックス油溜分３０の一部が供給原油１０と一緒に、前−フラッシュ容器１２中に供給される態様を示す概略図である。図３は前−フラッシュ容器１２中に導入の前にワックス油溜分３０と混合される供給原油１０を示す。図３ａは前以ての混合することなく前−フラッシュ容器に侵入する供給原油１０およびワックス油溜分３０を示す。代替的態様には中間溜出油回収トレイ４４の下方の真空塔２４中のある部位に中間溜出油溜分２８の一部４３をポンプで送るポンプダウン装置５４の追加が含まれる。塔に戻らないあらゆる中間溜出油は製品流５７として排出される。
【００３０】
図４は、加熱ワックス油溜分３０の一部が、供給領域２２中への再導入される前に、第２のフラッシュ容器３６中に供給されるもう１種の態様の概略図である。
【００３１】
図５は中間溜出油回収トレイ４４の上方の真空塔２４中のある部位に中間溜出油溜分２８の一部４２をポンプで送るポンプアラウンド５０を示す。ワックス油回収トレイと同様に、中間溜出油回収トレイ４４はトレイ上の本質的にすべての液体を回収して、中間溜出油溜分２８としてこれを排出させる。ポンプアラウンド５０は中間溜出油溜分２８の少なくとも一部４２を除去し、中間溜出油回収トレイ４４の上方の真空塔２４に、一部分４２を再導入する前にその一部分を中間の熱交換器５４を通過させる中間ポンプ５２を含む。
【００３２】
本発明の方法および装置は更なる添加剤なしに性能等級７６−２２の規格を満たす、真空塔２４からのアスファルト生成物３２を生成する。従って、アスファルト生成物３２は生である。
【００３３】
最後に、アスファルト生成物３２は貯蔵庫に送られるかまたはホットミックスプラントに移動されて、そこで、砂および石と混合されて、使用に適したホットミックスアスファルト生成物を生成する。本発明を使用して生成するアスファルト生成物または結合剤はホットミックスプラントで加工される時により少量の「青煙」を発生するであろう。結合剤からの放出物を減少することにより、放出物用装置を縮小することにより経費を節減することができる。
【００３４】
特定の特徴および副組み合わせは他の特徴および副組み合わせに関係なく、有用であり、使用することができることが理解されるであろう。これは、特許請求の範囲により企図され、その範囲内にある。
【００３５】
多数の可能な態様が本発明の範囲から逸脱することなく、本発明からなすことができるために、本明細書に提示され、付属の図面に示されたすべての事項は例示的なものであり、そして制限的な意味にないものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のポンプアラウンド法を組込んでいる、システムの概略図である。
【図２】 供給原油と一緒に、前−フラッシュ容器中にワックス油溜分の少なくとも一部を供給する、本発明の代替的態様である。
【図３および３ａ】 供給原油と一緒に、ワックス油溜分の一部が前−フラッシュ容器に供給される、本発明の代替的態様である。
【図４】 供給領域中への再導入の前に、加熱されたワックス油溜分の一部が第２のフラッシュ容器中に導入される、本発明の更にもう１種の態様である。
【図５】 中間の溜出油回収トレイの上方の真空塔中のある位置に中間溜出油溜分の一部をポンプで送るポンプアラウンドを含む本発明を示す。
【図６】 熱トレインを含む本発明の代替的態様を示す。

Claims (18)

1. 供給原油を前−フラッシュ容器に供給して、それから塔頂軽留分生成物および液体フラッシュ原油供給物を生成させること、
   フラッシュした原油供給物をヒーターに導入して、一部蒸発した原油供給物を生成させること、
   一部蒸発した原油供給物を真空塔の供給領域に供給して、真空塔から塔頂蒸気流、中間溜出油溜分、ワックス油溜分および塔底部のアスファルト生成物を生成させること（ここで供給領域はワックス油溜分中にワックス油回収トレイ上の本質的にすべての液体を回収するワックス油回収トレイの下方に位置している）、
   ワックス油溜分の一部を加熱すること、並びに
   加熱されたワックス油溜分の一部を供給領域に供給すること、
   の工程を含んで成る、供給原油を分溜生成物に分離する方法。
2. 更に、液体フラッシュ原油供給物と組合わせてヒーター中にワックス油溜分の一部を供給する工程を含んで成る、請求項１の方法。
3. 更に、供給原油と組合わせてワックス油溜分の一部を前フラッシュ容器中に供給する工程を含んで成る、請求項１の方法。
4. 供給領域中への導入の前に、加熱されたワックス油溜分の一部を第２のフラッシュ容器中に導入する工程を更に含んで成る、請求項１の方法。
5. 供給原油がボスカン原油（Ｂｏｓｃａｎ Ｃｒｕｄｅ）である請求項１の方法。
6. 供給原油がアルチミラ原油（Ａｌｔｉｍｉｒａ Ｃｒｕｄｅ）である請求項１の方法。
7. 生のアスファルト生成物が性能等級（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｇｒａｄｅ）７６−２２の規格を満たす、請求項１の方法。
8. 蒸気を真空塔の底部のストリッピング領域中に導入することを更に含んで成る、請求項１の方法。
9. 中間の溜出油溜分の一部を中間溜出油回収トレイの上方の真空塔中のある位置にポンプで押し出すことを更に含んで成り、ここで中間溜出油回収トレイは中間の溜出油回収トレイ上の本質的にすべての液体を中間溜出油溜分中に回収する、請求項１の方法。
10. 供給原油を受け取り、それを塔頂の軽留分生成物および液体フラッシュ原油供給物に分離するための前フラッシュ容器、
    液体のフラッシュ原油供給物を加熱して、一部蒸発した原油供給物を生成させるためのヒーター、
    一部蒸発した原油供給物を受け取るための供給領域を有する真空塔（ここで供給領域はワックス油回収トレイの下方に位置し、ワックス油回収トレイはワックス油溜分として本質的にすべての液体を回収し、アスファルト生成物は塔底から取り出される）、並びに
    ワックス油溜分を受け取り、ワックス油溜分の少なくとも一部を供給領域に導入するためのポンプ、
    を含んで成る、供給原油を分別生成物に分離するための装置。
11. ワックス油溜分の一部が一部蒸発された原油供給物と組合わせて供給領域に導入される前に、ポンプがワックス油溜分の一部をヒーター中へ移動させる、請求項１０の装置。
12. ワックス油溜分が供給領域中への導入の前にフラッシュされ、次に加熱されるように、ポンプが供給原油と組合わせてワックス油溜分の一部を前−フラッシュ容器中に移動させる、請求項１０の装置。
13. ワックス油溜分の一部の供給領域への導入の前に、ワックス油溜分の一部を受け取るための第２のフラッシュ容器を更に含んで成る、請求項１０の装置。
14. 真空塔が供給領域の下方に底部ストリッピング領域を含み、更に底部ストリッピング領域に蒸気を導入するための手段を含んで成る、請求項１０の装置。
15. 真空塔が中間の溜出油回収トレイの上方の真空塔中のある位置に中間の溜出油溜分の一部をポンプで押し出すポンプアラウンド（ｐｕｍｐ−ａｒｏｕｎｄ）を更に含んで成る、中間の溜出油回収トレイを含み、そこで中間溜出油回収トレイ上の本質的にすべての液体が中間の溜出油溜分中に回収される、請求項１０の装置。
16. 供給原油がボスカン原油である、請求項１０の装置。
17. 供給原油がアルチミラ原油である、請求項１０の装置。
18. 真空塔からの生のアスファルト生成物が性能等級（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｇｒａｄｅ）７６−２２の規格を満たす、請求項１０の装置。

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