JP4947473B2 - 石油ピッチを含有する高品質アスファルト及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶媒脱アスファルト工程において副生成物として発生する石油ピッチを含有する高品質アスファルト及びその製造方法に、さらに詳しくは、標準的な減圧残渣油と、溶媒脱アスファルト装置を用いて制御された化学組成を有し且つ常圧残渣油及び該常圧残渣油に類似の石油留分を含む混合物から得られた石油ピッチとを混合することにより、ワックス含量及び薄膜加熱試験後の伸度が改良された高品質アスファルトに、及びそのような高品質アスファルトの製造方法に関する。

図１に示すような減圧蒸留装置を用いてアスファルトを製造する従来の方法に従うと、常圧蒸留装置を用いて製造された常圧残渣油は減圧蒸留工程を受けて、その後直接にアスファルトへと製造される制御された針入度を有する減圧残渣油を分離する。

このように製造されたアスファルトは、道路舗装用材料として使用される。この際、針入度、針入度指数、軟化点、粘度、ワックス含量、及び薄膜加熱試験後の伸度のような、アスファルトの重要な特性が考慮されるべきである。これらの特性の内で、アスファルトの硬さの尺度である針入度は、道路舗装用材料としてアスファルトを使用するために最も基本的に充足されなければならない。さらには、アスファルトの品質の評価に際して、ワックス含量及び薄膜加熱後の伸度が主として考慮される。ワックス含量が低いほど且つ薄膜加熱後の伸度が高いほどアスファルトの品質が改良されたものと見なされる。

減圧残渣油が直接にアスファルトへと作られる場合、アスファルトの製造に適した原油群が選択的に組み合わされ、そしてその後常圧蒸留装置に供給され、その後減圧蒸留装置を使用して減圧残渣油の分離温度を制御して所望の針入度を達成する。さらに、他の主要な特性は、常圧蒸留装置に供給された原油に依存し得る。この場合、ワックス含量が低く且つ薄膜加熱後の伸度が高いアスファルトを製造するために、常圧蒸留装置で処理される原油群が適切に選択されなければならない。しかしながら、原油価格が精油工場の運営費の重要な部分であるため、経済利益全体を悪化させるおそれがある。

さらに、高品質アスファルトへの減圧残渣油の直接の製造は、減圧蒸留装置を使用して減圧残渣油と共に製造される減圧軽油が、水素化分解及び流動接触分解のような高価な工程の原料として用いられるため、アスファルトの品質を確保するための減圧蒸留装置の稼動下において、比較的に高価な減圧軽油の品質低下又は収率低下を引き起こしてしまう。これに関連し、特許文献１は、減圧残渣油又は常圧残渣油を原料として使用してアスファルトを製造する方法を開示している。

一方、アスファルトへの直接の製造において使用される減圧残渣油の化学構造の詳細な考察において、常圧残渣油及び減圧残渣油の化学構造は、飽和物、芳香族、樹脂、アスファルテンからなる。そして、飽和物の量が少ない場合に低いワックス含量が実現され、及び、飽和物及びアスファルテンの量が少なく且つ芳香族及び樹脂の量が多い場合に薄膜加熱後の高い伸度が達成されることが知られている。減圧蒸留の際、減圧軽油及び減圧残渣油がそれらの分離温度によって互いに分離されるため、ワックス含量及び薄膜加熱後の伸度を改良するために化学構造の面から芳香族及び樹脂の量を減圧残渣油中で選択的に増加させることは困難である。さらにその上、減圧残渣油の化学構造は原油に依存するしかない。
米国特許出願公開第２００４−１６３９９６号明細書

発明の開示
技術的問題
そこで、前述したように高品質アスファルトへの減圧残渣油の直接の製造において直面する問題を回避するために本発明者らにより行われた高品質アスファルト及びその製造方法に対する徹底した綿密な研究の結果として、溶媒脱アスファルト工程が制御された化学組成を有する石油ピッチの製造に使用され、該石油ピッチは標準的な減圧残渣油及び類似の軽質石油留分と混合されて、そしてワックス含量及び薄膜加熱後の伸度に優れた高品質アスファルトを製造できることが見出され、本発明に至った。

本発明の目的は、ワックス含量及び薄膜加熱後の伸度に優れた高品質アスファルトを提供することにある。

本発明の他の目的は、前記高品質アスファルトを製造する方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、第１減圧残渣油と第１石油留分とを含む混合物を溶媒脱アスファルトにかけることにより得られた石油ピッチを含む高品質アスファルトを提供する。

さらに、本発明は、高品質アスファルトの製造において使用される減圧残渣油を製造するために常圧蒸留及び減圧蒸留を行うことを含む、該アスファルトを製造する方法であって、前記方法は、前記減圧蒸留により製造された減圧残渣油と前記減圧残渣油よりも軽質であり且つ芳香族及び樹脂の含量が高い第１石油留分との混合物を溶媒脱アスファルトにかけることにより得られた石油ピッチを用いる、高品質アスファルトの製造方法を提供する。

本発明の前記の及び他の目的、特徴及び利点は、添付図面を参照する以下の詳細な記載からさらに明確に理解されるであろう。

図１は、減圧蒸留装置を使用して製造された減圧残渣油から直留アスファルトを製造する従来の工程を示す概略図である。

図２は、本発明によって、溶媒脱アスファルト装置で生産される石油ピッチと軽質留分との混合物を使用して高品質アスファルトを製造する工程を示す概略図である。

以下、本発明について詳細に説明する。

上記の従来のアスファルトを製造する方法に従うと、アスファルトは、常圧蒸留装置（ＣＤＵ）を使用して製造される常圧残渣油（ＡＲ）を減圧蒸留にかけた後、減圧蒸留装置（ＶＤＵ）を使用して製造された減圧軽油（ＶＧＯ）及び減圧残渣油（ＶＲ）から直接に製造される。図１を参照すると、前記減圧軽油は、水素化分解及び流動接触分解にかけられ、そしてそれにより、灯油及び軽油、及びガソリンへと精製され、そして減圧残渣油は直接にアスファルトへと製造される。

しかしながら、本発明に従うアスファルトは、常圧蒸留装置を使用して製造された常圧
残渣油を含む第１石油留分と、減圧蒸留装置を使用して製造された第１減圧残渣油とを混合し、そしてその後、この混合物を溶媒脱アスファルト（ＳＤＡ）にかけることにより得られた石油ピッチを含む。好ましくは、針入度を制御するために、前記石油ピッチは第２減圧残渣油及び／又は第２石油留分と混合され、それによりアスファルトが得られる。こうして得られたアスファルトは、ワックス含量及び薄膜加熱後の伸度に優れるという特徴を有する。

図２は、本発明の高品質アスファルトを製造する工程を示す。図２に示されるように、減圧蒸留装置を使用して製造された第１減圧残渣油は、常圧残渣油を含む第１石油留分と適切に混合され、その後、この混合物を溶媒脱アスファルトにかけ、それにより脱アスファルト油及び石油ピッチが得られる。脱アスファルト油は水素化分解及び流動接触分解によって精製され、そして前記石油ピッチは第２減圧残渣油及び針入度を制御するために第２石油留分と混合され、それにより本発明に係るアスファルトが製造される。

前記第１石油留分に対する第１減圧残渣油の混合割合は好ましくは１０ないし９０質重％である。前記割合が１０質量％未満であると、第１石油留分に含まれる芳香族及び樹脂の影響が少ない。他方、前記割合が９０質量％超過であると、脱アスファルトにおいて石油ピッチ内の軽油量が増加し、それによりアスファルトの品質が悪化する。

本発明においては、溶媒脱アスファルト工程及び最終混合工程の原料として減圧残渣油と混合され得る石油留分は、上記の常圧残渣油以外に、減圧蒸留から得られる重質減圧軽油（ＨＣＶＧＯ）、及び／又は流動接触分解から得られるスラリーオイル（ＳＬＯ）を含む。

本発明に従うと、溶媒脱アスファルト工程は、石油ピッチそれ自体、又は石油ピッチと減圧残渣油及び／又は石油留分との混合物をアスファルトへと製造するために、該溶媒脱アスファルトから得られた石油ピッチの針入度が減圧残渣油と類似であるか（ほぼ同一）又はよりやや低い針入度を有するように行われるべきである。混合されたアスファルトの針入度が標準よりも低い場合、常圧残渣油、重質減圧軽油、及び／又はスラリーオイルのような減圧残渣油より軽質の留分をさらに添加することにより制御され得る。

溶媒脱アスファルト工程で使用される溶媒としては、炭素原子数３ないし６のｎ−パラフィン又はイソパラフィン溶媒が主として用いられる。さらに、石油ピッチの針入度を制御するために、炭素原子数３ないし４のパラフィン溶媒又はこれらの混合物の使用が好ましい。さらに、原料としての常圧残渣油と減圧残渣油の割合及び操作条件によって変化する石油ピッチの収率は一般に、およそ１０ないし９０容積％の範囲にある。石油ピッチの収率が高い場合に、高いピッチ針入度を有する軟性の半製品が得られ、及び脱アスファルト油の特性が改良されている。溶媒の炭素原子数が低く且つ溶媒脱アスファルト工程の操作温度が高い場合、石油ピッチの収率が高くなり、及びこれにより芳香族及び樹脂の絶対含量が高くなる。しかしながら、石油ピッチの収率があまりに高い場合、アスファルト製品の針入度規格を満足させることが困難となる。さらに、軽質留分が多量に存在し、そしてこれにより薄膜加熱後の伸度の測定の際の酸化促進によって薄膜加熱後の伸度が悪化し得る。従って、溶媒脱アスファルト工程の原料特性次第で石油ピッチの収率を適切に制御することが重要である。

本発明において、前記溶媒脱アスファルト工程は、薄膜加熱後の伸度を改良し且つワックス含量を低下させるために、３０ないし４６ｋｇ／ｃｍ²ｇの石油ピッチ抽出圧力にて
、ｎ−プロパンの存在下で４３ないし９３℃の石油ピッチ抽出温度にて、或いはｎ−ブタン／イソブタンの存在下で１１５ないし１５０℃の石油ピッチ抽出温度にて好ましく行われる。

下記表１は、原料としての常圧残渣油（ＡＲ）及び減圧残渣油（ＶＲ）の特性、並びに溶媒脱アスファルト工程により上記残渣油混合物から製造された脱アスファルト油（ＤＡＯ）及び石油ピッチの特性を示す。表１から明らかなように、石油ピッチの飽和物の量は、減圧残渣油の飽和物の量よりも少ないため、ワックス成分が少ないという利点を有する。さらにその上、芳香族及び樹脂の量が多いため、薄膜加熱後の優れた伸度を実現できる。このことは、溶媒脱アスファルトで使用される溶媒がパラフィン−ベースであるので、及びそのため、高い化学的親和性を有する飽和物が脱アスファルト油を介して幾分か分離され、そして相対的に低い親和性を有する芳香族及び樹脂成分が溶媒に溶解されずそして石油ピッチに移行するためである。

したがって、本発明によれば、常圧残渣油だけでなく、多量の芳香族及び樹脂を含むその他の石油留分が減圧残渣油と共に原料として用いられて、飽和物が脱アスファルト油の形態で除去され、そして芳香族及び樹脂が石油ピッチに移行させることにより、アスファルトの特性のうちワックス含量及び薄膜加熱後の伸度の点で有利である留分を得ることができる。

本発明の態様
本発明のより良い理解が、例示のための以下の実施例に照らし得られ得るが、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。

実施例１
表１に示した特性を有する常圧残渣油（ＡＲ）と減圧残渣油（ＶＲ）を１８：１１の容積比で混合した原料を、下記表２に示される条件下に溶媒脱アスファルトにかけ、それにより脱アスファルト油及び石油ピッチを製造した。その結果を下記表３に示す。こうして得られた石油ピッチの針入度を制御するために、重質減圧残渣油をさらに添加し、アスファルトを製造した。こうして得られたアスファルトの特性を下記表４に示す。

下記表４から明らかなように、石油ピッチを用いてアスファルトを製造した場合、該アスファルトは、減圧蒸留装置を使用して製造された減圧残渣油から得られた慣用のアスファルトよりも、芳香族及び樹脂の量がより多く、且つ飽和物の量がより少なく、そしてこれにより少ないワックス含量及び薄膜加熱後の高い伸度を有する高品質アスファルトが製造された。アスファルトの針入度が減圧残渣油の針入度よりおよそ６だけ低かったため、針入度の補正をすると、石油ピッチを含むアスファルトはさらに高い薄膜加熱後の伸度を有した。

実施例２
表１に示した特性を有する常圧残渣油及び減圧残渣油を１８：１１の容積比で混合した原料を、下記表５に示す条件下で溶媒脱アスファルトにかけ、脱アスファルト油及び石油ピッチを製造した。その結果を下記表６に示す。こうして得られた石油ピッチを減圧残渣油と混合し、そしてその後、針入度の制御のために重質減圧残渣油を混合し、アスファルトを製造した。こうして得られたアスファルトの特性を下記表７に示す。
表７から明らかなように、石油ピッチを用いて製造されたアスファルトは、同一の針入度条件下で減圧残渣油から製造されたアスファルトの薄膜加熱後の伸度よりもより優れた薄膜加熱後の伸度を有していることが確認された。

産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明は、石油ピッチを含有する高品質アスファルト及びその製造方法を提供する。本発明によれば、溶媒脱アスファルト工程の操作条件が適切に制御されることにより、常圧残渣油及び減圧残渣油中に含有された芳香族及び樹脂成分が石油ピッチに分配され得、同様に飽和物の除去もされ得る。そのため、減圧残渣油のみを用いてアスファルトを製造する慣用の方法に比べて、ワックス含量及び薄膜加熱後の伸度がずっと改良され得る。
本発明の好ましい態様が例示の目的で開示されているが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に開示された本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、種々の変更、追加及び置換が可能であることを理解するであろう。

Claims (13)

1. 石油ピッチを含有する高品質アスファルトであって、前記石油ピッチが、第１減圧残渣油と前記減圧残渣油よりも軽質であり且つ芳香族及び樹脂の含量が高い第１石油留分とを含む混合物を溶媒脱アスファルトにかけることにより得られる、高品質アスファルト。
2. 前記石油留分に対する減圧残渣油の混合割合は１０ないし９０質量％である、請求項１に記載のアスファルト。
3. 第２減圧残渣油、第２石油留分、又は第２減圧残渣油と第２石油留分との混合物をさらに含む、請求項１に記載のアスファルト。
4. 前記第１石油留分は、常圧残渣油、重質減圧軽油、及び流動接触分解工程のスラリーオイルからなる群より選択された少なくとも１種を含む、請求項１に記載のアスファルト。
5. 前記第２石油留分は、常圧残渣油、重質減圧軽油、及び流動接触分解工程のスラリーオイルからなる群より選択された少なくとも１種を含む、請求項３に記載のアスファルト。
6. 前記石油ピッチは、前記減圧残渣油の針入度と類似であるか（ほぼ同一）又はより低い針入度を有する、請求項１に記載のアスファルト。
7. 石油ピッチを含有する高品質アルファルトの製造において使用される減圧残渣油を製造するために常圧蒸留及び減圧蒸留を行うことを含む、該アスファルトの製造方法であって、
   前記方法は、前記減圧蒸留により製造された第１減圧残渣油と前記減圧残渣油よりも軽質であり且つ芳香族及び樹脂の含量が高い第１石油留分との混合物を溶媒脱アスファルトにかけることにより得られた石油ピッチを用いる、方法。
8. 前記第１石油留分に対する第１減圧残渣油の混合割合は１０ないし９０質量％である、請求項７に記載の方法。
9. 前記溶媒脱アスファルトは炭素原子数３ないし４のパラフィン溶媒及びこれらの混合物から選択された溶媒を必要とし、及び前記石油ピッチの収率は１０ないし９０容積％である、請求項７に記載の方法。
10. 前記溶媒脱アスファルトは、３０ないし４６ｋｇ／ｃｍ²ｇの石油ピッチ抽出圧力にて、
    ｎ−プロパンの存在下に４３ないし９３℃の石油ピッチ抽出温度で、或いはｎ−ブタン／イソブタンの存在下に１１５ないし１５０℃の石油ピッチ抽出温度で行われ、及び該溶媒脱アスファルトにより製造された石油ピッチは、該溶媒脱アスファルトで使用された減圧残渣油の針入度と類似（ほぼ同一）又はより低い針入度を有する、請求項７に記載の方法。
11. 前記石油ピッチと、第２減圧残渣油、第２石油留分、又は第２減圧残渣油と第２石油留分との混合物とを混合させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
12. 前記第１石油留分は、常圧残渣油、重質減圧軽油、及び流動接触分解工程のスラリーオイルからなる群より選択された少なくとも１種を含む、請求項７に記載の方法。
13. 前記第２石油留分は、常圧残渣油、重質減圧軽油、及び流動接触分解工程のスラリーオイルからなる群より選択された少なくとも１種を含む、請求項１１に記載の方法。

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