JP6923557B2 - 高品質コークスを生成するための統合多段溶剤脱れき及びディレードコーキング法 - Google Patents

高品質コークスを生成するための統合多段溶剤脱れき及びディレードコーキング法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年４月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／３２７，６５８号の利益を主張し、これは、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示の実施形態は、一般に、高品質コークスを生成する方法に関し、より具体的には、高品質コークスを生成するために使用される多段溶剤脱れき及びディレードコーキングを用いる方法に関する。
コークス、特に、高品質コークスは、様々な産業用途に利用されている。例えば、陽極グレードコークスなどの高品質コークスはアルミニウム産業で使用される場合があり、ニードルグレードコークスは鉄鋼産業で使用される場合がある。コーキングユニットは、真空蒸留カラムまたは常圧蒸留カラムからの低価値残油を低分子量炭化水素ガス、ナフサ、軽質及び重質ガス油、ならびに石油コークスに転換する従来の石油精製処理ユニットである。最も一般的に使用されるコークスユニットはディレードコーカーである。基本的なディレードコーキング法では、新鮮な供給原料が精留塔の下部に導入される。重質リサイクル材料及び新鮮な供給原料を含む精留塔底部物質は、炉に送られ、コーキング温度に加熱される。次いで、この高温供給物は、供給物が分解されて軽質生成物を形成し、同時に重質フリーラジカル分子が、「コークス」と呼ばれるより重質の多核芳香族化合物を形成するコーキング条件下で維持されるコークスドラムに送られる。炉内での滞留時間が短いと、供給物のコーキングは、それがコーキングドラムに排出されるまで「ディレード（遅延）」される。揮発性成分はコーカー蒸気として回収され、精留塔に戻され、コークスはドラムの内部に堆積される。コークスドラムがコークスで満たされると、供給物は別のドラムに切り替えられ、満たされたドラムは冷却され、油圧手段または機械的手段などの従来の方法によって空にされる。
残油はアスファルト及び他の不純物をかなりの量含んでいることが知られており、これは高品質コークスの収率を低下させる。したがって、従来の手法では、精製された残油をディレードコーカー内で生コークスとも呼ばれる高品質コークス前駆体に転換することができるように、上流の高重質度水素化処理及び水素化分解を使用して残油を精製する。次いで、ディレードコーカーで生成された生コークスをか焼して、アノードコークスまたはニードルコークスを生成することができる。ディレードコーカーの上流の水素化処理は生コークスを生じるが、その高圧要件のために非常に高価である。
したがって、高品質コークスを生成するための改良された方法及びシステムのための継続的なニーズが存在する。
本開示の実施形態は、ディレードコーカーの上流での多段溶剤脱れきを用いて高品質コークスを生成することを対象とする。高品質コークスを生成することに加えて、水素化処理及び水素化分解法を多段溶剤脱れき法に置き換えることは、高品質コークスを還元するためのコストを大幅に低減する。水素化処理及び水素化分解法を置き換える代わりに、多段溶剤脱れき法を使用することにより、厳格性の低い水素化処理ユニットの使用が可能になり、コストも低下する。
１つ以上の実施形態によれば、多段溶剤脱れきは、種々の炭素数の少なくとも２つの異なる溶剤を有する少なくとも２つの異なる溶剤脱れき容器を使用して、残油を、異なる品質の２つの脱れき油留分である、金属及び硫黄含有量が低い高品質脱れき油とより低品質脱れき油とに分離する。高品質脱れき油は、高品質コークスを生成するためのディレードコーキング法において供給原料として使用され、低品質脱れき油は、一般に、燃料グレードコークスを生成するために使用される。
一実施形態では、残油からハイグレードコークス及び燃料グレードコークスを生成する方法が提供される。この方法は、残油及び炭素数Ｃｎを有する第１のパラフィン系溶剤を第１の溶剤脱れきユニットに送って、高品質脱れき油（ＨＱＤＡＯ）留分及び第１のアスファルト留分を生成することと、ディレードコーカーにＨＱＤＡＯ留分を送って生コークスを生成することと、第１のアスファルト留分の少なくとも一部及びＣｎ＋１の炭素数の第２のパラフィン系溶剤を第２の溶剤脱れきユニットに送って低品質脱れき油（ＬＱＤＡＯ）留分及び第２のアスファルト留分を生成することと、ディレードコーカーにＬＱＤＡＯ留分を送って、燃料グレードコークスを生成することと、を含む。
別の実施形態によれば、残油から生コークス及び燃料グレードコークスを生成するためのシステムが提供される。このシステムは、残油及び炭素数Ｃｎを有する第１のパラフィン系溶剤から高品質脱れき油（ＨＱＤＡＯ）留分及び第１のアスファルト留分を生成するように構成されている第１の溶剤脱れきユニットと、第１の溶剤脱れきユニットの下流にある第２の溶剤脱れきユニットであって、第１のアスファルト留分及びＣｎ＋１の炭素数を有する第２のパラフィン系溶剤から低品質脱れき油（ＬＱＤＡＯ）留分及び第２のアスファルト留分を生成するように構成されている、第２の溶剤脱れきユニットと、第１の溶剤脱れきユニット及び第２の溶剤脱れきユニットと流体連通するディレードコーカーであって、ＨＱＤＡＯ留分から生コークスを生成するように構成され、ＬＱＤＡＯ留分から燃料コークスを生成するように構成されている、ディレードコーカーと、を備える。
記載された実施形態のさらなる特徴及び利点は、以下の発明を実施するための形態に記載され、一部はその説明から当業者に容易に明白であるか、または以下の発明を実施するための形態、特許請求の範囲、及び添付の図面を含む記載された実施形態を実施することによって認識される。
本開示の１つ以上の実施形態によるディレードコーカーの上流の多段溶剤脱れきユニットの概略図である。 ディレードコーカーの上流のＨＱＤＡＯ留分を処理するために吸着剤床カラムが使用される別の実施形態の概略図である。 ディレードコーカーの上流のＨＱＤＡＯ留分を処理するために水素化反応器を使用する実施形態の概略図である。 ディレードコーカーの上流のＨＱＤＡＯ留分及びＬＱＤＡＯ留分の両方を処理するためにデュアル水素化反応器が使用される実施形態の概略図である。
図面に記載される実施形態は、本質的に例示的なものであり、特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。さらに、図面の個別の特徴は詳細な説明を考慮すれば完全に明白になり、理解されるであろう。
本開示の実施形態は、残油からハイグレードコークス及び燃料グレードコークスを生成するためのシステム及び方法を対象とする。
本出願で使用される、「残油」は、精油所で得られる減圧蒸留または常圧蒸留の生成物を指す。常圧残油は、少なくとも３５０℃の温度で沸騰する炭化水素として定義され、減圧蒸留残油は、少なくとも４５０℃の温度で沸騰する炭化水素として定義される。
本出願で使用される場合、「アノードコークス」、「燃料コークス」及び「ニードルコークス」は、以下の表１に提供される範囲及び特性によって定義される。以下の実施例でさらに説明するように、一般に３．５重量％を超える硫黄を有する燃料グレードコークス、及び一般に３．５重量％未満の硫黄を有するアノードコークスは、しばしばそれぞれのコークスにおける硫黄含有量に基づいて区別される。
Figure 0006923557
図１に示され、以降のセクションで説明されるように、ＨＱＤＡＯ留分１２２はＬＱＤＡＯ留分１３２とは別にディレードコーカーに供給される可能性がある。ＨＱＤＡＯ留分１２２及びＬＱＤＡＯ留分１３２のコークス処理を描写するために、ＨＱＤＡＯ留分１２２に点線を使用するこの交互処理配置を実施例にさらに例示する。一実施形態では、ＨＱＤＡＯ留分１２２はディレードコーカーに供給され、その後にＬＱＤＡＯ留分１３２が供給されるが、逆の順序も可能である。別の実施形態では、ＨＱＤＡＯ留分１２２及びＬＱＤＡＯ留分１３２をディレードコーカーに向けて１つの供給物に組み合わせることができると考えられる。図示されていないが、ＬＱＤＡＯ留分１３２及びＨＱＤＡＯ留分１２２を処理するための別個のディレードコーカーを有することが考えられる。
図１〜図４の実施形態を参照すると、残油１０２及び炭素数Ｃｎを有する第１のパラフィン系溶剤１０４を、第１の溶剤脱れきユニット１２０に送って、高品質脱れき油（ＨＱＤＡＯ）留分１２２及び第１のアスファルト留分１２４を生成する。ここで、ｎは整数であり、例えば３〜８の整数である。その後、ＨＱＤＡＯ留分１２２はディレードコーカー１４０に送られて生コークス１４３を生成することができる。この出願で使用される「ＨＱＤＡＯ留分」は、より少量の硫黄及び他の金属を有する脱れき油流を意味し、それによりハイグレードコークスにか焼され得る生コークスの生成に適している。
再び図１〜図４を参照すると、第１のアスファルト留分１２４の少なくとも一部は、Ｃｎ＋１の炭素数を有する第２のパラフィン系溶剤１０６と、第２の溶剤脱れきユニット１３０に同時供給され、低品質脱れき油（ＬＱＤＡＯ）留分１３２及び第２のアスファルト留分１３４を生成する。次いで、ＬＱＤＡＯ留分１３２をディレードコーカーに供給して、燃料グレードのコークス１４１を生成することができる。この出願で使用されている、「ＬＱＤＡＯ留分」は、ＨＱＤＡＯ留分よりも多量の硫黄及び他の金属を有する脱れき油流を指し、それによって、ほとんどの態様において低品質燃料コークスの生成にしか適さない。
第１のパラフィン系溶剤及び第２のパラフィン系溶剤は、アスファルトを沈殿させ、脱れき油を回収することによってアスファルトを残油から分離するために使用される。第１のパラフィン系溶剤１０４は、第２のパラフィン系溶剤１０６よりも炭素数が低く、したがって、より少ない収率の脱れき油を生成する。しかしながら、より少ない収率であるＨＱＤＡＯ留分１２２は、一般に、より少ない量の硫黄及びニッケルのような他の金属を有する。逆に、第２のパラフィン系溶剤１０６は、第１のパラフィン系溶剤１０４よりも高い炭素数を有し、より高い収率の脱れき油を生成する。しかし、この収率はより低品質であり、一般に硫黄及び他の金属の量がより多い。言い換えれば、より低い炭素数の溶剤（第１のパラフィン系溶剤１０４）は、より高い炭素数の溶剤（第２のパラフィン系溶剤１０６）と比較して、アスファルト留分として、より多くの残油供給物を排除する。
第１のパラフィン系溶剤１０４及び第２のパラフィン系溶剤１０６については、種々の溶剤組成が考えられる。例えば、第１のパラフィン系溶剤１０４及び第２のパラフィン系溶剤１０６には、第２のパラフィン系溶剤１０６が第１のパラフィン系溶剤１０４よりも少なくとも１個多い炭素を有するという条件で、任意の好適なＣ３〜Ｃ８炭素溶剤を使用することができる。以下の実施例は、第１のパラフィン系溶剤１０４及び第２のパラフィン系溶剤１０６のための単一溶剤を開示しているが、第１のパラフィン系溶剤１０４、第２のパラフィン系溶剤１０６またはそれらの組み合わせに対しては溶剤混合物が考えられる。１つ以上の実施態様において、第１のパラフィン系溶剤がＣ３〜Ｃ７パラフィンを含み、第２のパラフィン系溶剤Ｃ４〜Ｃ８パラフィンを含む。特定の実施形態では、第１のパラフィン系溶剤１０４はプロパンを含み、第２のパラフィン系溶剤１０６はペンタンを含む。必要に応じて、第１のパラフィン系溶剤１０４、第２のパラフィン系溶剤１０６、またはその両方に少量の、例えば３〜５容量％または３〜１０容量％の芳香族化合物を添加して、処理中のさらなる油を回収することができる。芳香族化合物はより多くの油及びアスファルトを溶解し、その結果、脱れき油の品質を犠牲にしてより多くの油が溶剤脱れき工程で回収される。
再び図１〜図４を参照すると、第１の溶剤脱れきユニット１２０の運転に適した様々な処理パラメータが考慮されている。例えば、第１の溶剤脱れきユニット１２０は、溶剤の溶剤臨界圧力及び温度よりも低い温度及び圧力で運転することができる。さらに、ＨＱＤＡＯ留分１２２及び第１のアスファルト留分１２４の収率は、第１のパラフィン系溶剤１０４と残油１０２との比を変えることによって調整することができる。１つ以上の実施形態において、残油１０２に対する第１のパラフィン系溶剤１０４の重量比は、２〜２０、または５〜１０、または６〜８である。
別の実施形態では、第１の溶剤脱れきユニット１２０は、ＨＱＤＡＯ留分１２２よりも多くの第１のアスファルト留分１２４を生成する。さらなる実施形態では、ＨＱＤＡＯ留分１２２に対する第１のアスファルト留分１２４の重量比は、少なくとも１〜５、または１．１〜２、または１．２〜１．５である。さらに、他の比率も、本開示の追加の実施形態に適していると考えられる。理論に縛られるものではないが、前述したように、第１の溶剤脱れきユニット１２０がより選択的であり、より多くの残油１０２が第１のアスファルト留分１２４になるのを排除するので、ＨＱＤＡＯ留分１２２は不純物の少ないより高品質の流れである。
再び図１〜図４を参照すると、第１のアスファルト留分１２４の一部分１２４ａは、第２の溶剤脱れきユニット１３０の代わりにアスファルト及びコークス利用ユニット１５０に供給されてもよい。本出願において使用される、「アスファルト及びコークス利用ユニット」は、ガス化反応器、アスファルトプール、熱分解反応器、及びそれらの組み合わせなどのユニットまたは構成要素を包含する。さらに、「アスファルト及びコークス利用ユニット」は、生成された燃料グレードコークス１４１を貯蔵する貯蔵タンクまたはコンテナを含むこともできる。
再び図１〜４を参照すると、第２の溶剤脱れきユニット１３０は、第１の溶剤脱れきユニット１２０と同様に、様々な運転パラメータを有してもよい。第２の溶剤脱れきユニット１３０は、前述の第１の溶剤脱れきユニット１２０の圧力及び温度範囲と類似の圧力及び温度範囲を有することができる。さらに、第２の溶剤脱れきユニット１３０の運転圧力及び温度は、第１の溶剤脱れきユニット１２０の運転圧力及び温度と異なってもよいと考えられる。さらに、第１のアスファルト留分に対する第２のパラフィン系溶剤１０６の重量比は、２〜２０、または５〜１０、または６〜８である。図１〜図４に示すように、第１のアスファルト留分１２４に加えて、第２の溶剤脱れきユニット１３０に、いくらかの残油１０２を任意に供給することができる。
別の実施形態では、第２の溶剤脱れきユニットは、第１のアスファルト留分１２４を転換して、ＬＱＤＡＯ留分１３２及び第２のアスファルト留分１３４を生成するが、これはＬＱＤＡＯ留分１３２よりも少ない。１つ以上の実施形態では、第２のアスファルト留分１３４に対するＬＱＤＡＯ留分１３２との重量比は、１．５〜３０、または２〜２５、または２．５〜２０である。さらに、他の比率も、本開示の追加の実施形態に適していると考えられる。理論に縛られるものではないが、前述したように、ＬＱＤＡＯ留分１３２は、第２の溶剤脱れきユニット１３０があまり選択性でなく、第１のアスファルト留分１２４の量をより少なく排除するので、より多くの不純物を含むより品質の低い流れである。再び図１〜図４を参照すると、第２のアスファルト留分１３４は、先に説明したように、アスファルト利用及び転換工程１５０をさらに経ることができる。
図１〜図４に示すように、ディレードコーカー１４０は、スイングモードで運転する少なくとも２つの平行なドラム１４０Ａ、１４０Ｂを含むことができる。１つのコークスドラムがコークスで満たされると、供給物は新しい空のドラムに切り替えられ、いっぱいのドラムが冷却される。図示されているように、入口バルブ１４６及び出口バルブ１４８は、ディレードコーカー１４０の内外への流れを制御することができる。ドラム内に残っているコークスは、典型的には水で冷却され、次いで、例えば水圧または機械技術、またはその両方のような常法を用いて、回収のためにドラム壁から固体コークスを取り除くことにより、コークスドラムから除去される。
図１に示すように、ＨＱＤＡＯ留分１２２はＬＱＤＡＯ留分１３２とは別にディレードコーカーに供給される可能性がある。ＨＱＤＡＯ留分１２２の点線を使用してＨＱＤＡＯ留分及びＬＱＤＡＯ留分のコークス処理を描写するこの交互処理配置を実施例にさらに例示する。一実施形態では、ＨＱＤＡＯ留分１２２はディレードコーカーに供給され、その後にＬＱＤＡＯ留分１３２が供給されるが、逆の順序も可能である。別の実施形態では、ＨＱＤＡＯ留分１２２及びＬＱＤＡＯ留分１３２をディレードコーカーのための１つの供給物に組み合わせることができると考えられる。図示されていないが、ＬＱＤＡＯ留分１３２及びＨＱＤＡＯ留分１２２を処理するための別個のディレードコーカーを有することが考えられる。
図１〜図３の実施形態に示すように、ディレードコーカードラム１４０Ａ、１４０Ｂは、ＨＱＤＡＯ留分１３２の少なくとも一部を生コークス１４３に転換することができる。生コークス１４３は、アノードコークス、ニードルコークス、またはそれらの組み合わせなどのハイグレードコークス１６１を生成するためにか焼装置１６０に送られてもよい。後続のセクションで論じられるように、図４の実施形態に示されるように、ＬＱＤＡＯ留分１３２は、場合によっては、硫黄及び他の不純物のレベルを低減させることができ、ハイグレードコークス１６１に転換することを可能にする。しかしながら、大部分の実施形態、例えば図１〜図３の実施形態では、ＬＱＤＡＯ留分１３２は、典型的にか焼されない燃料グレードのコークス１４１に転換される。ディレードコーカー１４０には、様々な運転パラメータが適していると考えられる。例えば、温度は４４０〜５３０℃の範囲であり、圧力は１〜５ｋｇ／ｃｍ２の範囲であり得る。
コークスに加えて、ディレードコーカードラム１４０Ａ、１４０Ｂはまた、ディレードコーキングプロセス中に生成される留出物及びガス１４２を排出する。留出物としては、ナフサ、軽質ガス油、及び重質ガス油が挙げられる。軽質ガスは、Ｃ１〜Ｃ４炭化水素、硫化水素、アンモニア、及びＨ２を含むことができる。図示されていないが、軽質ガスはディレードコーカーの下流のフラッシュユニット内の留出物から分離されてもよく、及び留出成分、例えばナフサ、軽質ガス油及び重質ガス油は、フラッシュユニットの下流の精留塔で個別に分離されてもよい。
ここで、図２〜４の実施形態を参照すると、ＨＱＤＡＯ留分１２２は、ディレードコーカー１４０の上流でさらに処理または精製されてもよい。様々な精製ユニットが考えられる。図２を参照すると、ＨＱＤＡＯ留分１２２は、１つ以上の吸着カラム１７０で処理されてもよい。吸着カラム１７０は、ディレードコーカードラム１４０Ａ、１４０Ｂでコーキングする前に、ＨＱＤＡＯ留分１２２をさらに脱硫及び脱金属化するために利用することができる。吸着カラム１７０は、様々な吸着材料を含むことができる。これらの材料は、パッケージングされた形態またはスラリー形態であってもよく、及びアタパルガスクレイ、ゼオライト、アルミナ、シリカゲル、シリカ−チタニア、シリカ−アルミナ、チタニア、他の製油所運転からの使用または再生された触媒、ならびに活性炭を含むがこれらに限定されない。さらなる実施形態では、吸着カラム１７０は、１つ以上の充填床カラムを含むことができる。種々の運転パラメータが吸着カラム１７０に適している。例えば、圧力は１〜１０ｋｇ／ｃｍ２、または１〜５ｋｇ／ｃｍ２であってもよい。１つ以上の実施形態において、温度は、７０〜１１０℃、または７０〜９０℃であり得る。さらに、吸着カラム１７０内の液空間速度（ＬＨＳＶ）は、０．５〜５時間−１（ｈ−１）、または１〜３ｈ−−１で変化してもよい。
再び図２を参照すると、吸着カラム１７０は、精製されたＨＱＤＡＯ留分１７２を生成することができ、その後、ディレードコーカー１４０に供給することができる。使用される吸着剤材料及び吸着されたアスファルト１７４は、典型的には、アスファルト利用及び転換１５０をさらに受ける。これは、使用された吸着材料及び吸着されたアスファルト１７４をアスファルトプールに送ることを含むことができる。さらに、図２はＨＱＤＡＯ留分１２２の処理を示しているが、ＬＱＤＡＯ留分１３２も吸着カラム１７０で処理することができると考えられる。
図３の実施形態を参照すると、第１の水素処理装置１８０は、ディレードコーカー１４０の上流のＨＱＤＡＯ留分１２２から硫黄、金属、及び窒素を除去することができる。第１の水素処理装置１８０は、水素化処理されたＨＱＤＡＯストリーム１８４を生成し、その後、それをディレードコーカー１４０に供給できる。種々の水素化処理法及び成分が適切であると考えられ、パラメータの広範な変化が可能である。言い換えれば、これらの水素化処理装置（水素化分解ユニットとも呼ばれる）が高度に厳格な条件下で運転される場合、これらのユニットを運転するコストは高価になる可能性がある。理論によって制限されるものではないが、本発明の多段溶剤脱れき法は、結果としてより安価であるより少ない厳格な条件で水素化処理装置を運転させることを可能にする。１つ以上の実施形態において、温度は、３００〜４５０℃、または３４０〜４００°Ｃであってよく、他方圧力は、７０〜１６０ｋｇ／ｃｍ２、または２０〜２００ｋｇ／ｃｍ２で変化してもよい。ＬＨＳＶは０．１〜２ｈ−１、または０．２５〜０．７５ｈ−１であってよく、及び水素／ＨＱＤＡＯの比は、１リットル当たり１００〜５０００標準リットルまたは１リットル当たり１００〜１０００標準リットルであってよい。さらに、パラメータは、所望のハイグレードコークスのタイプに基づいて変化させることができる。例えば、ニードルコークスが所望の生成物である場合、ニードルコークスはアノードコークスよりも高い純度要件を有するので、第１の水素処理装置１８０はより高い温度または圧力で運転する必要があり得る。
例えば、限定するものではないが、以下の段落で説明する第１の水素処理装置１８０及び第２の水素処理装置１９０は、固定床反応器、沸騰床反応器、移動床反応器、スラリー床反応器、またはそれらの組み合わせを含み得る。固定床反応器では、触媒粒子は固定されており、及び固定基準枠に関して移動しない。直列に接続された複数の固定床反応器を使用して、３００〜５００℃の範囲のカットポイントで沸騰する重質供給原料の比較的高転換を達成することができる。沸騰床反応器は、触媒を含有する垂直に配向された円筒形の容器を介して、液体または液体、固体及び気体のスラリーの流れを同時に流すことを含む。触媒は、液体中で働くように配置され、及び液体媒体によって分散された総容積が、静止しているときのその塊の容積よりも大きい。沸騰床反応器では、触媒は膨張床内にあり、それによって固定床反応器に関連する閉塞しているポテンシャルの問題に対抗する。沸騰床反応器における触媒の流動化の性質はまた、床の小部分のオンライン触媒交換を可能にする。これは、時間とともに変化しない高い正味ベッド活性をもたらす。移動床反応器は、固定床運転の一定の利点と、沸騰床技術の比較的容易な触媒交換とを組み合わせる。
第１の水素処理装置１８０及び第２の水素処理装置１９０に使用される触媒は、ＨＱＤＡＯ留分１２２中の汚染物質の所望の除去及び転換を容易にすることができる成分を含むことができる。これらの触媒は、活性金属がコバルト、ニッケル、タングステン、モリブデン、またはそれらの組み合わせを含むことができる担持された活性金属触媒を含むことができる。担体材料は、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ、及びゼオライトからなる群から選択されてもよい。
図４の実施形態を参照すると、第２の水素処理装置１９０は、ディレードコーカー１４０の上流のＬＱＤＡＯ留分１３２から硫黄、金属及び窒素を除去することができる。第２の水素処理装置１９０の運転パラメータは、前述の第１の水素処理装置１８０の運転パラメータと同様の範囲を有することができるが、第２の水素処理装置１９０は、第１の水素処理装置１８０とは異なる厳格度で運転することができる。例えば、第２の水素処理装置１９０が、第１の水素処理装置１８０よりも純度の低いストリームであるＬＱＤＡＯ留分１３２を精製するので、ＬＱＤＡＯ留分１３２の増大した不純物レベルを考慮して、圧力または温度は開示された温度及び圧力範囲内でより高いレベルに調整する必要があり得る。
図４の実施形態では、少なくとも１つの水素供給物１９２を受け入れる第２の水素処理装置１９０は、ＬＱＤＡＯ留分１３２を精製して、水素化処理されたＬＱＤＡＯ留分１９４を生成でき、それはディレードコーキングを受けて、ハイグレードコークス１６１へのか焼に適する生コークス１４１を生成できる。
前述の特徴のうちの１つ以上を、以下の例示的シミュレーションでさらに説明される。表２に、表３〜１８のストリームの略語の定義を示す。
Figure 0006923557
実施例１
図１を参照すると、実施例１のシミュレーションは、表４に定義される特性を有する重質原油から得られる残油を用いて実施された。実施例１及び後続のすべての実施例における残油１０２の供給量は１０００ｋｇであり、実施例１及び後続のすべての実施例における第１のパラフィン系溶剤１０４の供給量は７０００ｋｇであり、それによって溶剤／油比７を達成した。第１の溶剤脱れきユニット１２０、第２の溶剤脱れきユニット１３０、及びディレードコーカー１４０の運転パラメータを表３に示し、ストリームの物質収支特性を表４に示す。示されているように、ＨＱＤＡＯ留分１２２及びＬＱＤＡＯ留分１３２は、ディレードコーカー１４０において別々に処理される。示されているように、ＨＱＤＡＯ留分１２２もＬＱＤＡＯ留分１３２も、高品質コークスを生成することはできない。重質原油から得られる残油は高品質コークス仕様に精製することがより困難であるため、生成されたコークスはすべて燃料コークスである。
Figure 0006923557
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実施例２
再び図１を参照すると、軽質原油から得られる残油を用いて実施例２のシミュレーションを行った。第１の溶剤脱れきユニット１２０、第２の溶剤脱れきユニット１３０、及びディレードコーカー１４０の運転パラメータを表５に示す。残油の特性を表６に示し、シミュレーションストリームの物質収支特性を表６及び表７に示す。表６のデータに示されるように、ＨＱＤＡＯ留分１２２はディレードコーカー１４０において別々に処理される。表７は、ディレードコーカー１４０で処理された後のＨＱＤＡＯ留分１２２及びＬＱＤＡＯ留分１３２の合計収率を示す。実施例１とは対照的に、ＨＱＤＡＯ留分１２２は高品質アノードコークスを生成し、ＬＱＤＡＯ留分１３２は燃料グレードコークスを生成した。理論に限定されるものではないが、実施例２の軽質原油から得られる残油は、実施例１の重質原油から得られる残油よりも、図１に示した多段溶剤脱れきでの精製が容易である。
Figure 0006923557
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実施例３
再び図１を参照すると、実施例３のシミュレーションは、軽質原油（６５容量％）及び重質原油（３５容量％）から得られる残油を用いて、表９に定義された特性で実施した。第１の溶剤脱れきユニット１２０、第２の溶剤脱れきユニット１３０、及びディレードコーカー１４０の運転パラメータを表９に示し、ストリームの物質収支特性を表９に示す。表９の日付に示されるように、ＨＱＤＡＯ留分１２２及びＬＱＤＡＯ留分１３２は、ディレードコーカー１４０において、組み合わされ、一緒に処理され、アノードコークス１６１を生成する。
Figure 0006923557
Figure 0006923557
実施例４
図２を参照すると、実施例４のシミュレーションは、表１１に定義される特性を有する重質原油から得られる残油を用いて実施された。第１の溶剤脱れきユニット１２０、第２の溶剤脱れきユニット１３０、吸着カラム１７０、及びディレードコーカー１４０の運転パラメータを表１０に示し、ストリームの物質収支特性を表１１及び表１２に示す。吸着カラム１７０は、表面積１０８平方メートル毎グラム（ｍ２／ｇ）及び細孔容積０．３９２立方センチメートル毎グラム（ｃｍ３／ｇ）を有するアタパルガスクレイを含んでいた。表１１及び１２のデータに示されるように、ＨＱＤＡＯ留分１２２及びＬＱＤＡＯ留分１３２は、ディレードコーカー１４０において別々に処理される。ＨＱＤＡＯ留分１２２は高品質アノードコークスを産出し、ＬＱＤＡＯ留分１３２は燃料グレードコークスを生成した。実施例１と比較して、吸着カラム１７０を含むことにより、ＨＱＤＡＯ留分１２２に追加の精製が提供され、最終的にアノードコークス１６１が得られたが、実施例１のシミュレーションでは重質原油から得られる同じ残油によりアノードコークスは得られなかった。
Figure 0006923557
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実施例５
図３を参照すると、実施例５のシミュレーションは、表１４に定義される特性を有する重質原油から得られる残油を用いて実施された。第１の溶剤脱れきユニット１２０、第２の溶剤脱れきユニット１３０、第１水素処理装置１８０、及びディレードコーカー１４０の運転パラメータを表１３に示し、ストリームの物質収支特性を表１４及び１５に示す。表１４及び１５のデータに示されているように、ＨＱＤＡＯ留分１２２及びＬＱＤＡＯ留分１３２はディレードコーカー１４０において別々に処理される。ＨＱＤＡＯ留分１２２は高品質アノードコークスを産出し、ＬＱＤＡＯ留分１３２は燃料グレードコークスを生成した。実施例１と比較して、第１水素処理装置１８０を含むことにより、ＨＱＤＡＯ留分１２２に追加の精製が提供され、最終的にアノードコークス１６１が得られたが、実施例１のシミュレーションでは、重質原油から得られる同じ残油によりアノードコークスが得られなかった。
Figure 0006923557
Figure 0006923557
Figure 0006923557
実施例６
図４を参照すると、実施例６のシミュレーションは、表１７に定義される特性を有する重質原油から得られる残油を用いて実施された。第１の溶剤脱れきユニット１２０、第２の溶剤脱れきユニット１３０、第１の水素処理装置１８０、第２の水素処理装置１９０、及びディレードコーカー１４０の運転パラメータを表１６に示し、ストリームの物質収支特性を表１７に示す。表１７に示すように、ＨＱＤＡＯ留分１２２及びＬＱＤＡＯ留分１３２は、組み合わされ、ディレードコーカー１４０において一緒に処理される。ＨＱＤＡＯ留分１２２及びＬＱＤＡＯ留分１３２の両方が、高品質アノードコークスを生成した。
Figure 0006923557
Figure 0006923557
以下の表は、表１７のＨｔｅｄＨＱＤＡＯ及びＨｔｅｄＬＱＤＡＯストリームの値をさらに詳述する。
Figure 0006923557
生コークス及び燃料グレードのコークスを残油から生成する方法及びそれを生成するためのシステムの様々な態様が記載されており、そのような態様は様々な他の態様と関連して利用され得ることが理解されるべきである。
第１の態様では、本開示は、残油から生コークス及び燃料グレードコークスを生成する方法を提供する。この方法は、残油及び炭素数Ｃｎを有する第１のパラフィン系溶剤を第１の溶剤脱れきユニットに導入して、高品質脱れき油（ＨＱＤＡＯ）留分及び第１のアスファルト留分を生成することを含む。この方法はさらに、ＨＱＤＡＯ留分をディレードコーカーに送って生コークスを生成することを含む。さらに、この方法は、第１のアスファルト留分の少なくとも一部及びＣｎ＋１の炭素数の第２のパラフィン系溶剤を第２の溶剤脱れきユニットに送って、低品質脱れき油（ＬＱＤＡＯ）留分及び第２のアスファルト留分を生成することを含む。最後に、この方法はＬＱＤＡＯ留分をディレードコーカーに送って燃料グレードコークスを生成することを含む。
第２の態様では、本開示は、第１の期間の間、ＨＱＤＡＯ留分をディレードコーカーに送って、生コークスを生成し、第２の期間の間、ＬＤＱＤＡＯ留分をディレードコーカーに送って、燃料グレードコークスを生成する、第１の態様の方法を提供する。さらに、第１の期間は第２の期間の前に生じるか、または第１の期間は第２の期間の後に生じる。
第３の態様では、本開示は、ＨＱＤＡＯ留分及びＬＱＤＡＯ留分をディレードコーカーに同時に送る、第１の態様の方法を提供する。
第４の態様では、本開示は、生コークスをか焼して、アノードコークス、ニードルコークス、またはそれらの組み合わせを生成することをさらに含む、第１〜第３の態様のいずれかの方法を提供する。
第５の態様では、本開示は、第２のアスファルト留分をさらなるアスファルト利用及び転換工程に供することをさらに含む、第１〜第４の態様のいずれかの方法を提供する。
第６の態様では、本開示は、第１のアスファルト留分をさらなるアスファルト利用及び転換工程に供することをさらに含む、第１〜第５の態様のいずれかの方法を提供する。
第７の態様では、本開示は、ディレードコーカーがデュアルディレードコーキングドラムを備える、第１〜第６の態様のいずれかの方法を提供する。
第８の態様では、本開示は、ディレードコーカーにＨＱＤＡＯ留分を送る前にＨＱＤＡＯ留分を吸着カラムに送ることをさらに含む、第１〜第７の態様のいずれかの方法を提供する。
第９の態様では、本開示は、吸着カラムが充填カラムである、第８の態様の方法を提供する。
第１０の態様では、本開示は、吸着カラムが２つのカラムを含む、第８または第９の態様の方法を提供する。
第１１の態様では、本開示は、ディレードコーカーにＨＱＤＡＯ留分を送る前に、ＨＱＤＡＯ留分を第１の水素化処理装置に送ることをさらに含む、第１〜第１０の態様のいずれかの方法を提供する。
第１２の態様では、本開示は、ディレードコーカーにＬＱＤＡＯ留分を送る前に、ＬＱＤＡＯ留分を第２の水素化処理装置に送ることをさらに含む、第１〜第１１の態様のいずれかの方法を提供する。
第１３の態様では、本開示は、第１のパラフィン系溶剤がプロパンを含み、第２のパラフィン系溶剤がペンタンを含む、第１〜第１２の態様のいずれかの方法を提供する。
第１４の態様では、本開示は、残油に対する第１のパラフィン系溶剤の比が２〜２０である、第１〜第１３の態様のいずれかの方法を提供する。
第１５の態様では、本開示は、残油に対する第１のパラフィン系溶剤の比が５〜１０である、第１〜第１４の態様のいずれかの方法を提供する。
第１６の態様では、本開示は、残油から生コークス及び燃料グレードコークスを生成するためのシステムを提供する。このシステムは、残油及び炭素数Ｃｎを有する第１のパラフィン系溶剤から高品質脱れき油（ＨＱＤＡＯ）留分及び第１のアスファルト留分を生成するように構成されている第１の溶剤脱れきユニットを含む。このシステムは、第１の溶剤脱れきユニットの下流に第２の溶剤脱れきユニットをさらに含む。第２の溶剤脱れきユニットは、第１のアスファルト留分及びＣｎ＋１の炭素数を有する第２のパラフィン系溶剤から低品質脱れき油（ＬＱＤＡＯ）留分及び第２のアスファルト留分を生成するように構成されている。このシステムはまた、第１の溶剤脱れきユニット及び第２の溶剤脱れきユニットと流体連通するディレードコーカーを含む。ディレードコーカーは、ＨＱＤＡＯ留分から生コークスを生成するように構成され、ＬＱＤＡＯ留分から燃料コークスを生成するように構成されている。
第１７の態様では、本開示は、システムが、第１の溶剤脱れきユニットの下流かつディレードコーカーの上流に配置された吸着カラムをさらに備える、第１６の態様のシステムを提供する。
第１８の態様では、本開示は、吸着カラムが少なくとも１つの充填カラムを含む第１７の態様のシステムを提供する。
第１９の態様では、本開示は、第１の溶剤脱れきユニットの下流かつディレードコーカーの上流に配置された第１の水素処理装置をさらに備える、第１６〜第１８の態様のいずれかのシステムを提供する。
第２０の態様では、本開示は、システムが第２の溶剤脱れきユニットの下流かつディレードコーカーの上流に配置された第２の水素処理装置をさらに備える、第１６〜第１９の態様のいずれかのシステムを提供する。
特許請求された主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく、記載された実施形態に種々の変更及び変形がなされ得ることは、当業者には明らかであるはずである。したがって、本明細書は、このような変更及び変形が添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内に入るならば、記載された種々の実施形態の変更及び変形を包含することが意図される。
本開示を通して、範囲が提供される。範囲に包含される各別個の値も含まれることが想定される。さらに、明白に開示された範囲に包含される各別個の値によって形成され得る範囲も、等しく想定される。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
残油から生コークス及び燃料グレードコークスを生成する方法であって、
前記残油及び炭素数Ｃ ｎ を有する第１のパラフィン系溶剤を第１の溶剤脱れきユニットに導入して、高品質脱れき油（ＨＱＤＡＯ）留分及び第１のアスファルト留分を生成することと、
ディレードコーカーに前記ＨＱＤＡＯ留分を送って生コークスを生成することと、
前記第１のアスファルト留分の少なくとも一部及びＣ ｎ＋１ の炭素数の第２のパラフィン系溶剤を第２の溶剤脱れきユニットに送って、低品質脱れき油（ＬＱＤＡＯ）留分及び第２のアスファルト留分を生成することと、
前記ディレードコーカーに前記ＬＱＤＡＯ留分を送って、前記燃料グレードコークスを生成することと、
を含む、方法。
実施形態２
第１の期間の間、前記ＨＱＤＡＯ留分を前記ディレードコーカーに送って、生コークスを生成し、第２の期間の間、前記ＬＤＱＤＡＯ留分を前記ディレードコーカーに送って、燃料グレードコークスを生成し、前記第１の期間が前記第２の期間の前に生じるか、または前記第１の期間が前記第２の期間の後に生じる、実施形態１に記載の方法。
実施形態３
前記ＨＱＤＡＯ留分及び前記ＬＱＤＡＯ留分を、前記ディレードコーカーに同時に送る、実施形態１に記載の方法。
実施形態４
前記生コークスをか焼して、アノードコークス、ニードルコークス、またはそれらの組み合わせを生成することをさらに含む、実施形態１〜３のいずれかに記載の方法。
実施形態５
前記第２のアスファルト留分をさらなるアスファルト利用及び転換工程に供することをさらに含む、実施形態１〜４のいずれかに記載の方法。
実施形態６
前記第１のアスファルト留分をさらなるアスファルトの利用及び転換工程に供することをさらに含む、実施形態１〜５のいずれかに記載の方法。
実施形態７
前記ディレードコーカーは、デュアルディレードコーキングドラムを備える、実施形態１〜６のいずれかに記載の方法。
実施形態８
前記ディレードコーカーに前記ＨＱＤＡＯ留分を送る前に、前記ＨＱＤＡＯ留分を吸着カラムに送ることをさらに含む、実施形態１〜７のいずれかに記載の方法。
実施形態９
前記吸着カラムが充填カラムである、実施形態８に記載の方法。
実施形態１０
前記吸着カラムが２つのカラムを含む、実施形態８または９に記載の方法。
実施形態１１
前記ディレードコーカーに前記ＨＱＤＡＯ留分を送る前に、前記ＨＱＤＡＯ留分を第１の水素処理装置に送ることをさらに含む、実施形態１〜１０のいずれかに記載の方法。
実施形態１２
前記ディレードコーカーに前記ＬＱＤＡＯ留分を送る前に、前記ＬＱＤＡＯ留分を第２の水素化処理装置に送ることをさらに含む、実施形態１〜１１のいずれかに記載の方法。
実施形態１３
前記第１のパラフィン系溶剤はプロパンを含み、前記第２のパラフィン系溶剤はペンタンを含む、実施形態１〜１２のいずれかに記載の方法。
実施形態１４
前記残油に対する前記第１のパラフィン系溶剤の比が２〜２０である、実施形態１〜１３のいずれかに記載の方法。
実施形態１５
前記残油に対する前記第１のパラフィン系溶剤の比が５〜１０である、実施形態１〜１４のいずれかに記載の方法。
実施形態１６
残油から生コークス及び燃料グレードコークスを生成するためのシステムであって、
前記残油及び炭素数Ｃ ｎ を有する第１のパラフィン系溶剤から高品質脱れき油（ＨＱＤＡＯ）留分及び第１のアスファルト留分を生成するように構成されている第１の溶剤脱れきユニットと、
前記第１の溶剤脱れきユニットの下流にある第２の溶剤脱れきユニットであって、前記第１のアスファルト留分及びＣ ｎ＋１ の炭素数を有する第２のパラフィン系溶剤から低品質脱れき油（ＬＱＤＡＯ）留分及び第２のアスファルト留分を生成するように構成されている、第２の溶剤脱れきユニットと、
前記第１の溶剤脱れきユニット及び前記第２の溶剤脱れきユニットと流体連通するディレードコーカーであって、前記ＨＱＤＡＯ留分から生コークスを生成するように構成され、前記ＬＱＤＡＯ留分から燃料コークスを生成するように構成されている、ディレードコーカーと、
を備える、システム。
実施形態１７
前記第１の溶剤脱れきユニットの下流かつ前記ディレードコーカーの上流に配置された吸着カラムをさらに備える、実施形態１６に記載のシステム。
実施形態１８
前記吸着カラムが少なくとも１つの充填カラムを含む、実施形態１７に記載のシステム。
実施形態１９
前記第１の溶剤脱れきユニットの下流かつ前記ディレードコーカーの上流に配置された第１の水素処理装置をさらに備える、実施形態１６〜１８のいずれかに記載のシステム。
実施形態２０
前記第２の溶剤脱れきユニットの下流かつ前記ディレードコーカーの上流に配置された第２の水素処理装置をさらに備える、実施形態１６〜１９のいずれかに記載のシステム。

Claims (14)

  1. 残油から生コークス及び燃料グレードコークスを生成する方法であって、
    前記残油及び炭素数Ｃｎを有する第１のパラフィン系溶剤を第１の溶剤脱れきユニットに導入して、高品質脱れき油（ＨＱＤＡＯ）留分及び第１のアスファルト留分を生成することであって、ｎが３から７であることと、
    ディレードコーカーに前記ＨＱＤＡＯ留分を送って生コークスを生成することと、
    前記第１のアスファルト留分の少なくとも一部及び４から８の炭素数を有する第２のパラフィン系溶剤を第２の溶剤脱れきユニットに送って、低品質脱れき油（ＬＱＤＡＯ）留分及び第２のアスファルト留分を生成することであって、前記第２のパラフィン系溶剤の炭素数が少なくともＣｎ＋１によるものであることと、
    前記ディレードコーカーに前記ＬＱＤＡＯ留分を送って、前記燃料グレードコークスを生成することと、
    を含む、方法。
  2. 第１の期間の間、前記ＨＱＤＡＯ留分を前記ディレードコーカーに送って、生コークスを生成し、第２の期間の間、前記ＬＱＤＡＯ留分を前記ディレードコーカーに送って、燃料グレードコークスを生成し、前記第１の期間が前記第２の期間の前に生じるか、または前記第１の期間が前記第２の期間の後に生じる、請求項１に記載の方法。
  3. 前記生コークスをか焼して、アノードコークス、ニードルコークス、またはそれらの組み合わせを生成することをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記第２のアスファルト留分をさらなるアスファルト利用及び転換工程に供することをさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
  5. 前記第１のアスファルト留分をさらなるアスファルトの利用及び転換工程に供することをさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
  6. 前記ディレードコーカーは、デュアルディレードコーキングドラムを備える、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
  7. 前記ディレードコーカーに前記ＨＱＤＡＯ留分を送る前に、前記ＨＱＤＡＯ留分を吸着カラムに送ることをさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
  8. 前記吸着カラムが充填カラムである、請求項７に記載の方法。
  9. 前記ディレードコーカーに前記ＨＱＤＡＯ留分を送る前に、前記ＨＱＤＡＯ留分を第１の水素処理装置に送ることと、
    前記ディレードコーカーに前記ＬＱＤＡＯ留分を送る前に、前記ＬＱＤＡＯ留分を第２の水素化処理装置に送ることと、
    をさらに含む、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
  10. 前記第１のパラフィン系溶剤はプロパンを含み、前記第２のパラフィン系溶剤はペンタンを含む、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
  11. 前記残油に対する前記第１のパラフィン系溶剤の比が２〜２０である、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
  12. 残油から生コークス及び燃料グレードコークスを生成するためのシステムであって、
    前記残油及び炭素数Ｃｎを有する第１のパラフィン系溶剤から高品質脱れき油（ＨＱＤＡＯ）留分及び第１のアスファルト留分を生成するように構成されている第１の溶剤脱れきユニットであって、ｎが３から７である、第１の溶剤脱れきユニットと、
    前記第１の溶剤脱れきユニットの下流にある第２の溶剤脱れきユニットであって、前記第１のアスファルト留分及び４から８の炭素数を有する第２のパラフィン系溶剤から低品質脱れき油（ＬＱＤＡＯ）留分及び第２のアスファルト留分を生成するように構成されている、第２の溶剤脱れきユニットであって、前記第２のパラフィン系溶剤の炭素数が少なくともＣｎ＋１によるものである、第２の溶剤脱れきユニットと、
    前記第１の溶剤脱れきユニット及び前記第２の溶剤脱れきユニットと流体連通するディレードコーカーであって、前記ＨＱＤＡＯ留分から生コークスを生成するように構成され、前記ＬＱＤＡＯ留分から燃料コークスを生成するように構成されている、ディレードコーカーと、
    を備える、システム。
  13. 前記第１の溶剤脱れきユニットの下流かつ前記ディレードコーカーの上流に配置された吸着カラムをさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記第１の溶剤脱れきユニットの下流かつ前記ディレードコーカーの上流に配置された第１の水素処理装置と、
    前記第２の溶剤脱れきユニットの下流かつ前記ディレードコーカーの上流に配置された第２の水素処理装置と、
    をさらに備える、請求項１２または１３に記載のシステム。
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