JP6868618B2 - エチレン製造中に形成されたエマルジョンを分離する方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2015年10月12日に出願された米国特許出願第62/240,243号に対する優先権を主張し、その開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書で使用される場合、「パイガス」という用語は、専門用語であり、「熱分解ガソリン」の略語である。この用語は、エチレン製造プラントのクエンチ水塔において水と一緒に凝縮する石油系生成物の混合物を示し、該混合物は水より密度が低い。パイガスは、炭化水素と他の副生成物との可変混合物であり、混合物の成分及び量は、エチレン製造プラントで使用される供給原料及び熱分解条件によって決定される。文脈によって決定されるように、及び/または他に特定しない限り、パイガスは、1つ以上の芳香族化合物及び少なくとも5個の炭素を有するアルカン及びアルケンの混合物を含み、該アルカン/アルケン成分の大部分(すなわち、50重量%超)がC5〜C12である。いくつかの実施形態では、パイガスはベンゼンが豊富である(20重量%〜45重量%)。いくつかの実施形態では、パイガスは、スチレン、イソプレン、ピペリレン、シクロペンタジエン、及びそれらの組み合わせのような、かなりの量の非常に反応性の高いオレフィン及びジオレフィンを含有する。いくつかの実施形態では、パイガスは、C1〜C5有機酸などの成分をさらに含む。
本明細書で開示されるのは、パイガスとエチレンクエンチ水とを含む、パイガスとエチレンクエンチ水とから本質的になる、またはパイガスとエチレンクエンチ水とからなる約60℃〜100℃の温度で分離が達成されるエマルジョンを分離する方法である。そのようなエマルジョンは、本明細書では「パイガスエマルジョン」と呼ばれる。いくつかの実施形態では、パイガスエマルジョンはパイタールを含む。例えば、いくつかのパイガスエマルジョンは、約0.01重量%〜約20重量%のパイタールを非水性エマルジョン成分のパーセントとして含み、ここで、パイタール量は、分解のために使用される個々の装置及び供給原料に依存する。実施形態では、エマルジョン中のパイガスは、パイガスエマルジョンのパイガスの重量に基づき、約0.05重量%〜20重量%パイタール、または約0.1重量%〜20重量%、または約0.5重量%〜20重量%、または約1重量%〜20重量%、または約0.01重量%〜15重量%、または約0.01重量%〜10重量%、または約0.01重量%〜5重量%、または約0.01重量%〜3重量%、または約0.01重量%〜1重量%、または約0.1重量%〜3重量%パイタールを含む。本発明の方法は、パイガスエマルジョン中に生じる当業者に既知のパイガス−パイタール比の全範囲に対処するのに適している。
パイガスエマルジョンを分離するのに有用なオリゴマーには、少なくとも3個、多くて20個のペンダントアンモニウム部分が含まれる。「ペンダント」とは、アンモニウム部分がオリゴマー主鎖の骨格内に存在せず、その代わりにアンモニウム部分が主鎖のペンダントであることを意味する。オリゴマーは、グリシジルトリアルキルアンモニウムクロライド((2,3−エポキシプロピル)トリアルキルアンモニウムクロライド)から誘導される繰り返し単位を含む、から本質的になる、またはからなる、あるいはグリシジルトリアルキルアンモニウムクロライド((2,3−エポキシプロピル)トリアルキルアンモニウムクロライド)に帰属し得る。オリゴマーは、式に対応する構造を有する。
本発明の方法によれば、エチレン製造プラントでの運転中にクエンチ水塔内のエマルジョンにオリゴマーを適用した後に、1つ以上の分解エマルジョン成分を回収する。エマルジョン成分は、水相及びパイガス相を含む。いくつかの実施形態では、水相は、エチレン製造プラントの水リサイクルループにおけるリサイクルなどのさらなる使用のために回収される。本発明のオリゴマーは、クエンチ水塔またはクエンチ水システムへの内部または外部のパイガスエマルジョンにそのままの形態で適切に添加される。しかしながら、いくつかの実施形態では、オリゴマーは水溶液として添加される。そのようないくつかの実施形態では、本発明の方法において有用なオリゴマー溶液は、約0.1重量%〜30重量%のオリゴマーを含む。オリゴマー溶液がクエンチ水塔中の水源として添加される実施形態では、例えば、水中にて約0.1重量%〜2重量%のオリゴマーのようなより希薄な溶液が必要とされる。一方、オリゴマー溶液がクエンチ水塔中の水源の画分として添加される濃縮物である場合、約2重量%を超え最大約30重量%を有する濃縮物が形成される。本発明は、本方法を実施するために使用される溶液中のオリゴマーの濃度によって制限されない。
クエンチ水塔底部(供給原料:ナフサ及びガス凝縮物)から得られたプロセス水を2つの部分に分けた。エタノールアミンを使用して、第1の部分をpH8〜9に調整した。ギ酸を使用して、第2の部分をpH5〜6に調整した。低pH及び高pHプロセス水は、成分を80℃に予熱して低pH及び高pHエマルジョンを形成するために、パイガス(同じプラント及びプロセス水として同じ供給原料)と別々に組み合わせ、Heidolph MR Hei−Tecマグネチックスターラー(Heidolph Instruments GmbH&Co of Schwabach,Germanyから入手)を用いて、その後密閉したウォータージャケット付きガラス容器中で1:1の体積比及び80℃、1000rpmで5分間攪拌したテフロン(登録商標)コーティングされたマグネット撹拌で成分を混合した。
実施例1〜10の試験の終わりに、「分解された」または分離されたエマルジョンは、2つの別個の相、すなわち主にパイガスである第1の相及び主に水である第2の相を含む。水相を分離されたエマルジョンのそれぞれから注意深く単離し、全有機炭素(TOC)について試験した。pH8〜9水槽のTOC分析の結果を図3に示す。pH5〜6試験のTOC分析の結果を図4に示す。
Claims (17)
- パイガスエマルジョンを分離する方法であって、エチレン製造プラントの水リサイクルループ内に存在するパイガスエマルジョンに0.1ppm〜200ppmのカチオン性オリゴマーを添加することと、そこから分離された水相を回収することとを含み、前記カチオン性オリゴマーは、400g/mol〜2000g/molの分子量を有し、(2,3−エポキシプロピル)トリアルキルアンモニウムクロライドから誘導された繰り返し単位を含み、前記水リサイクルループ内に存在する水は、痕跡のスチレンだけでなく、スチレンのオリゴマーも含む、方法。
- 前記パイガスエマルジョンは、水クエンチ塔または油/水分離器中に存在する、請求項1に記載の方法。
- 前記パイガスエマルジョンは、60℃〜100℃で前記水クエンチ塔の底部に存在する、請求項1または2に記載の方法。
- 前記パイガスエマルジョンは、パイタール(pytar)画分を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 1ppm〜10ppmの前記カチオン性オリゴマーを前記パイガスエマルジョンに添加することを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記カチオン性オリゴマーの分子量は、500g/mol〜1000g/molである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記オリゴマーは、(2,3−エポキシプロピル)トリアルキルアンモニウムクロライドから誘導された繰り返し単位を含むホモオリゴマーから本質的になる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記カチオン性オリゴマーは、+3〜+20の正味電荷を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記添加及び前記回収は、連続的に行われる、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記回収された水相は、エチレン製造プラント内の水リサイクルループに適用される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記添加は、60℃〜100℃の温度で行われる、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- エチレン製造プラントの水リサイクルループ内に存在するパイガスエマルジョンを分離するためのカチオン性オリゴマーの使用であって、前記カチオン性オリゴマーは、400g/mol〜2000g/molの分子量を有し、(2,3−エポキシプロピル)トリアルキルアンモニウムクロライドから誘導された繰り返し単位を含み、前記水リサイクルループ内に存在する水は、痕跡のスチレンだけでなく、スチレンのオリゴマーも含む、使用。
- 前記カチオン性オリゴマーは、+3〜+20の正味電荷を含む、請求項12に記載のカチオン性オリゴマーの使用。
- エチレン製造プラントの水リサイクルループ内に存在する分離されたパイガスエマルジョンであって、前記分離されたパイガスエマルジョンは、パイガス相及び水相を含み、前記分離されたパイガスエマルジョンは、(2,3−エポキシプロピル)トリアルキルアンモニウムクロライドから誘導された繰り返し単位を含み、400g/mol〜2000g/molの分子量、及び+3〜+20の正味電荷を有する、0.1ppm〜200ppmのカチオン性オリゴマーを含み、前記水リサイクルループ内に存在する水は、痕跡のスチレンだけでなく、スチレンのオリゴマーも含む、分離されたパイガスエマルジョン。
- 沈降したパイガスエマルジョン成分は、存在しないことを特徴とする、請求項14に記載の分離されたパイガスエマルジョン。
- 前記パイガス相は、パイタール画分を含む、請求項14に記載の分離されたパイガスエマルジョン。
- 前記(2,3−エポキシプロピル)トリアルキルアンモニウムクロライドが、(2,3−エポキシプロピル)トリメチルアンモニウムクロライドである、請求項14〜16のいずれか1項に記載の分離されたパイガスエマルジョン。
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