JPH02310469A - Method and apparatus for chromatographic analysis of hydrocarbon and hydrocarbon refining operation using the same - Google Patents
Method and apparatus for chromatographic analysis of hydrocarbon and hydrocarbon refining operation using the sameInfo
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
開示の分野
本発明は炭化水素油のクロマトグラフ分析の方法、その
ための装置、並びにクロマトグラフ分析の前記方法およ
び装置を用いて炭化水素フィードを精製または品質改善
する方法に関する。本発明は殊に炭化水素油中に存在す
る成分、殊に芳香族炭化水素の水準を測定する方法に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Disclosure The present invention relates to a method for the chromatographic analysis of hydrocarbon oils, an apparatus therefor, and a method for purifying or improving hydrocarbon feeds using said method and apparatus for chromatographic analysis. . The present invention relates in particular to a method for determining the level of components present in hydrocarbon oils, in particular aromatic hydrocarbons.
クロマトグラフィーはよく情報提供され、流体混合物例
えば溶液の成分の分離及び確認のために広く使用される
実験室手法であり、固定相と固定相に接触する移動相と
の間の異なる相対親和力に頼る。Chromatography is a well-informed and widely used laboratory technique for the separation and identification of components of fluid mixtures, e.g. solutions, that relies on the different relative affinities between a stationary phase and a mobile phase in contact with the stationary phase. .
クロマトグラフィーの典型的な例において、固定相は固
定和物質のカラムを形成するように管中に実質的に均一
に充填される適当な粒状固体物質である。移動相は研究
中の流体、またはより普通には研究中の流体の溶液であ
ることができる。溶液中に使用された溶媒が通常期めに
固体固定相のカラムに通され、その後研究中の流体の溶
液を含む小試料、次いで溶媒のみがカラムに通される。In a typical example of chromatography, the stationary phase is a suitable particulate solid material that is packed substantially uniformly into a tube to form a column of immobilized material. The mobile phase can be the fluid under study, or more usually a solution of the fluid under study. The solvent used in the solution is usually passed through a column of solid stationary phase, followed by a small sample containing a solution of the fluid under study, and then only the solvent is passed through the column.
流体の成分は固定相に対して異なる親和力を有し、従っ
て、カラムの長さに沿った異なる領域に異なる時間保持
される。若干の成分に対して親和力がわずかで事実上保
持されないことが明らかであるが、他の成分に対して親
和力が大きく、成分はそれがカラムに導入され、溶媒の
潜在的溶出特性にさらされてから、かなりの時間を経過
した後でもカラムから回収されないであろう。Components of the fluid have different affinities for the stationary phase and are therefore retained in different regions along the length of the column for different times. It is clear that the affinity for some components is small and virtually non-retentive, while the affinity for other components is large and the component is exposed to the potential elution characteristics of the solvent as it is introduced into the column. , it will not be recovered from the column even after a considerable amount of time.
発明の背景
クロマトグラフィーは石油中に見出される炭化水素及び
他の化合物の混合物を分析する手段として使用された。BACKGROUND OF THE INVENTION Chromatography has been used as a means to analyze mixtures of hydrocarbons and other compounds found in petroleum.
ペトロアナリシスム(Petroanalysis )
81.9章中に、溶媒と混合された炭化水素混合物がク
ロマトグラフカラムの出口端から回収される溶出液を生
じ、それは次の型の分子種を、飽和炭化水素(例えばパ
ラフィン類およびナフテン類)、オレフィンおよび芳香
族炭化水素の順序で含む。Petroanalysis
During Section 81.9, the hydrocarbon mixture mixed with the solvent produces an eluate that is collected from the outlet end of the chromatographic column, which contains the following types of molecular species: saturated hydrocarbons (e.g. paraffins and naphthenes). ), olefins and aromatic hydrocarbons, in that order.
(一般jど)極性化合物である残留分子種は固体りロマ
トグラフ物質に対し比較的高い親和力を有し、溶媒の流
れを中断し、その代りに、例えば複素芳香族化合物に対
して比較的高い親和力を有する異なる溶媒に置換するこ
とにより妥当な時間中にがなり完全に回収できるにすぎ
ない。前記の異なる溶媒は第1溶媒とは反対である方向
に通され、このいわゆるバックフラッシュの妥当な時間
間隔の後極性化合物(樹脂)がバックフラッシュ溶出液
中に存在する。第1溶媒、ペンタン、がら第2溶媒、メ
チルt−ブチルエーテル、への溶媒の変更が2つの異な
る溶離剤検出器、すなわち屈折率を用いるものおよび他
の300 nmにおける紫外吸光度を用いるもの、の使
用を必要にする。(Generally) Residual species that are polar compounds have a relatively high affinity for solid chromatographic materials, interrupt the flow of the solvent, and in return have a relatively high affinity for, e.g., heteroaromatic compounds. It can only be completely recovered within a reasonable time by substituting a different solvent with a Said different solvents are passed in a direction opposite to the first solvent and after a reasonable time interval of this so-called backflush the polar compound (resin) is present in the backflush eluate. The change in solvent from the first solvent, pentane, to the second solvent, methyl t-butyl ether, resulted in the use of two different eluent detectors, one using refractive index and the other using ultraviolet absorbance at 300 nm. to require.
バックフラッシュは、それを用いるクロマトグラフィー
装置の自動化に含まれる機械的複雑化のために、またそ
れが本質的にカラムの固定相により強く吸着される化学
種の完全回収を保証しないので不便である。Backflushing is inconvenient because of the mechanical complications involved in the automation of chromatography equipment that uses it, and because it does not inherently guarantee complete recovery of species that are strongly adsorbed by the stationary phase of the column. .
ジャーナル・オブ・リキッド・クロマトグラフィー(J
ournal of Liquid Chrot*at
ography )、3 (2) 、229〜242
(1980) におイテ、アスファルテンを含む炭化水
素混合物は混合物をヘキサンと混合して、濾過により分
離され次いで重間測定で決定されるアスファルテンを沈
殿させた後クロマトグラフ分析にかけられるにすぎない
。Journal of Liquid Chromatography (J
our own of Liquid Chrot*at
(2), 229-242
(1980), hydrocarbon mixtures containing asphaltenes are simply separated by filtration by mixing the mixture with hexane and subjected to chromatographic analysis after precipitation of the asphaltenes, which is determined by gravimetry.
残留炭化水素のヘキサン溶液は次いでμmボンダバク(
Bondapak ) −N Hzの粒子のカラムに通
され、そこで、溶離剤の屈折率により決定されるように
、それが初めに飽和炭化水素、次いで芳香族炭化水素を
含む溶離剤に分離される。カラム上に保持される樹脂は
カラムがらバッタフラッシュされ、差により決定される
。カラムの分離性質は毎20試料後にそれを1/1塩化
メチレン/アセトンの溶液によるフラッシングおよび次
の塩化メチレンおよびヘキサンによる再生により反復性
保持時間に対して維持される。それぞれの化学種の存在
を示す溶離剤の屈折率における変化が、いわゆる「ゼロ
」タイプ法を用いるヒユーレット・パラカード(Hew
lett−Packard ) 3354 Bコンピュ
ーターによりモニターされ、化学種の絶対量と相関され
る。この方法の欠点は:(1)アスファルテンがクロマ
トグラフィーよりはむしろ重!測定的に測定されるので
技術が容易に自動操作に役立たない;(2)バックフラ
ッシングが使用され、明言された定期的カラム洗浄の必
要により明らかなようにカラムに供給された試料中の全
物質が溶離剤中に回収されない(さらにこの有意な問題
に対する言及が後になされる);(3)使用される屈折
率検出器が各型の分子群例えばパラフィン、ナフテン、
芳香族および樹脂で変動する応答を有し、従って分析さ
れる装入原料の試料の性質に無関係な所与質量に対する
普遍的な応答を与えることができない、ことである。A hexane solution of the residual hydrocarbons was then dissolved in μm Bondabac (
Bondapak ) -N Hz particles are passed through a column where it is separated into an eluent containing first saturated hydrocarbons and then aromatic hydrocarbons, as determined by the refractive index of the eluent. The resin retained on the column is batter flushed from the column and determined by the difference. The separation properties of the column are maintained for repeated retention times by flushing it with a 1/1 methylene chloride/acetone solution after every 20 samples and then regenerating with methylene chloride and hexane. Changes in the refractive index of the eluent indicating the presence of each species are determined by Hewlett-Paracard (Hewlett-Paracard) using the so-called "zero" type method.
Lett-Packard) 3354B computer and correlated with the absolute abundance of the species. The disadvantages of this method are: (1) Asphaltenes are heavier than chromatography! (2) backflushing is used and all substances in the sample fed to the column are measured as evidenced by the stated need for periodic column cleaning; is not recovered in the eluent (further reference to this significant problem will be made later); (3) if the refractive index detector used
It has a variable response for aromatics and resins and therefore cannot give a universal response for a given mass independent of the nature of the sample of feedstock being analyzed.
ジャーナル・オブ・クロマトグラフィー(Journa
lof Chron+atograph31 )、20
6 (1981)289〜300、ボレット(Boll
et )ほか、中に、重質石油生成物を飽和、芳香族お
よび極性化合物に分離する迅速高速液体クロマトグラフ
ィー技術が記載されている。NH,を結合したシリカ〔
「リクロソルプ(Lichrosorb ) NHz
J )の固定相を含むカラムが使用される。2クロマト
グラフ分析が試料の組成の測定のために必要である。第
1分析においてヘキサンまたはシクロヘキサンを移動相
として用いて飽和化合物が芳香族および極性化合物から
分離される。第2分析において85容量%シクロヘキサ
ン、15容量%クロロホルムを移動相として用いて飽和
及び芳香族化合物が極性化合物から分離される。溶離剤
が示差屈折率測定により飽和、芳香族および極性化合物
について、および紫外測光により極性化合物についてモ
ニターされる。飽和および極性化合物の割合はこれらの
モニター技術により決定可能であり、芳香族化合°物の
割合は差により見出されるといわれる。しかし、前記方
法は重質炭化水素油混合物の試料の分析に対する高速液
体クロマトグラフィー(HPLC)の他のすべての報告
と同様に、定量的なかつ装入原料に無関係な検出および
モニタリングのための手段および方法を欠くことにより
制限される。従って、屈折率(R1)および紫外(UV
)検出器の両方に対して「応答因子」を、「半調整用液
体クロマトグラフィー」として知られる大規模に装入原
料の試料を分離し、次いで回収された分析物を〔クロマ
トグラフ分離のために試料に加えた溶媒(類)の除去後
1重量分析的に秤量することにより誘導しなければなら
ない。応答因子は装入原料の性質およびその沸騰範囲に
依存し、従ってHPLC分析で正確な結果を得るために
比較的大きい規模の分離を行なうことが不可欠である。Journal of Chromatography
lof Chron+atograph31), 20
6 (1981) 289-300, Boll
et) et al., describe a rapid high performance liquid chromatography technique for separating heavy petroleum products into saturated, aromatic and polar compounds. NH, bound silica [
“Lichrosorb NHz
A column containing a stationary phase of J) is used. Two chromatographic analyzes are required to determine the composition of the sample. In the first analysis, saturated compounds are separated from aromatic and polar compounds using hexane or cyclohexane as the mobile phase. In the second analysis, saturated and aromatic compounds are separated from polar compounds using 85% by volume cyclohexane, 15% by volume chloroform as the mobile phase. The eluent is monitored for saturated, aromatic and polar compounds by differential refractive index measurements and for polar compounds by ultraviolet photometry. The proportion of saturated and polar compounds can be determined by these monitoring techniques, and the proportion of aromatic compounds is said to be found by difference. However, the method is similar to all other reports of high performance liquid chromatography (HPLC) for the analysis of samples of heavy hydrocarbon oil mixtures, as well as a means for quantitative and feedstock-independent detection and monitoring. Limited by lack of method. Therefore, the refractive index (R1) and the ultraviolet (UV
) for both the detector and the ``response factor'', which separates the sample of the feedstock on a large scale known as ``semi-preparative liquid chromatography'', and then the recovered analytes [for chromatographic separation. After removal of the solvent(s) added to the sample, it must be derived by weighing gravimetrically. The response factor depends on the nature of the feedstock and its boiling range, so it is essential to perform a relatively large scale separation in order to obtain accurate results in HPLC analysis.
従って、HPLCで可能である速度および高い分解能の
潜在的利益がこれまで実際に十分に実現されなかった。Therefore, the potential benefits of speed and high resolution possible with HPLC have not heretofore been fully realized in practice.
ボレット(Bollett )ほかの方法は後に示す比
較例中で本発明の方法と比較される。The method of Bollett et al. is compared to the method of the present invention in the comparative examples provided below.
クレベンスはか(Klevens and Platt
)、ジャーナル・オブ・ケミカル・フィジックス(J
、 Che+w。Klevens and Platt
), Journal of Chemical Physics (J
, Che+w.
Phys、 ) 、土工:470 (1949)もまた
参照される。カタ(cata )〜縮合芳香族炭化水素
の電子移動に対する全振動子強度中に類似点が報告され
ている。しかし、その論文はHPLC分析に関連がなく
、それは特定波長範囲で扱作されるUV検出器をHPL
Cに用いて石油およびけつ岩油装入原料中の芳香族炭素
を定量する積分振動子強度出力を誘導できることをP2
識または示唆しない。さらに、カター縮合芳香族炭化水
素は炭化水素装入原料例えば石油中の種々の芳香族炭化
水素の小留分を構成するにすぎない。カター縮合芳香族
炭化水素とは分光学的に異なる挙動を示すパラ−縮合芳
香族、アルキル芳香族およびチオフェン芳香族を含めて
他の芳香族化合物もまた一般に炭化水素装入原料中に存
在する。See also Phys, ), Earthworks: 470 (1949). Similarities have been reported in the total oscillator strength for electron transfer of cata to fused aromatic hydrocarbons. However, that paper is not related to HPLC analysis; it uses a UV detector operated in a specific wavelength range to
P2 shows that C can be used to derive an integral oscillator intensity output for quantifying aromatic carbon in petroleum and shale oil charges.
Do not know or suggest. Furthermore, Katar condensed aromatic hydrocarbons constitute only a small fraction of the various aromatic hydrocarbons in hydrocarbon feedstocks, such as petroleum. Other aromatic compounds are also commonly present in the hydrocarbon charge, including para-fused aromatics, alkyl aromatics, and thiophene aromatics, which behave spectroscopically differently than Kattar-fused aromatic hydrocarbons.
発明の概要
本発明の目的は化合物の混合物(殊に、しかし排他的で
なく、炭化水素の混合物)を液体クロマトグラフィーに
より分析する簡単な、より広範かつより正確な方法、お
よび装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a simple, more extensive and more accurate method and apparatus for the analysis of mixtures of compounds, especially, but not exclusively, mixtures of hydrocarbons, by liquid chromatography. It is.
本発明の目的は新規クロマトグラフ法を用いる炭化水素
を精製および(または)品質改善する方法並びに前記方
法を制御および(または)最適化する装置を提供するこ
とである。The object of the invention is to provide a method for purifying and/or improving hydrocarbons using a new chromatographic method and a device for controlling and/or optimizing said method.
本発明の他の目的は炭化水素油中の芳香族炭化水素を定
量する問題を解決することである。Another object of the invention is to solve the problem of quantifying aromatic hydrocarbons in hydrocarbon oils.
本発明の他の目的は炭化水素油中の芳香族炭化水素だけ
でなく飽和炭化水素および極性化合物もまた定量するこ
と、およびさらにこの情報並びに芳香族炭化水素の定性
的水準を用いて炭化水素油の芳香族および極性成分の飽
和置換の程度を決定することである。It is another object of the present invention to quantify not only aromatic hydrocarbons but also saturated hydrocarbons and polar compounds in hydrocarbon oils, and further to use this information as well as qualitative levels of aromatic hydrocarbons to quantify hydrocarbon oils. The purpose of this study is to determine the degree of saturated substitution of aromatic and polar components.
1観点から本発明により炭化水素油のクロマトグラフ分
析のための方法であって、
(al 炭化水素油と担体相との混合物を第1時間間
隔にわたりクロマトグラフ固定相に接触させて通し、前
記炭化水素油の成分を前記固定相上に保持させる段階;
Cb)段階(a)の後、前記油の種々の保持された成分
を前記固定相から異な−る時間間隔で溶出させるために
移動相を第2時間間隔にわたり前記固定相に接触させて
通し、固定相に接触した移動相を固定相から溶出した成
分とともに回収する段階;
(c1回収した移動相を、少くとも一部分が約200〜
約400nm内にある波長範囲を有するUV光で、回収
した移動相中の回収された成分が前記照射にさされる十
分な時間期間にわたり照射する段階、前記移動相は前記
波長範囲内のUV光に対して実質的に透明である;
(d) 前記照射された成分による前記UV光の吸光
度を前記波長範囲を横切ってモニターし、吸光度の積分
を前記波長範囲を横切る光子エネルギーの関数として得
る段階;および
(e)前記の得られた積分の大きさを、1つまたはそれ
以上の成分の溶出に相当する少くとも1つの選んだ時間
の間測定する段階、
を含む方法が提供される。In one aspect, the present invention provides a method for the chromatographic analysis of hydrocarbon oils, comprising: (al) passing a mixture of hydrocarbon oil and a carrier phase in contact with a chromatographic stationary phase for a first time interval; retaining components of the hydrogen oil on said stationary phase; Cb) after step (a), applying a mobile phase to elute the various retained components of said oil from said stationary phase at different time intervals; passing the mobile phase in contact with the stationary phase for a second time interval and recovering the mobile phase in contact with the stationary phase together with components eluted from the stationary phase;
irradiating the recovered components in the recovered mobile phase with UV light having a wavelength range within about 400 nm for a period of time sufficient to expose the recovered components in the recovered mobile phase to the UV light within the wavelength range; (d) monitoring the absorbance of the UV light by the irradiated component across the wavelength range and obtaining an integral of absorbance as a function of photon energy across the wavelength range; and (e) measuring the magnitude of said obtained integral for at least one selected time corresponding to elution of one or more components.
移動相および担体相は液体または気体あるいは臨界流体
であることができる。通常それらは液体である。The mobile phase and carrier phase can be liquids or gases or critical fluids. Usually they are liquid.
本発明を実施する好ましい方法において、固定相から回
収された移動相は230〜400 nmの範囲内内に波
長範囲を有するUV光で照射される。In a preferred method of carrying out the invention, the mobile phase recovered from the stationary phase is irradiated with UV light having a wavelength range within the range of 230-400 nm.
2の尺度因子が吸光度の積分の誘導に適用され、吸光度
の前記の得られた積分の大きさを2倍になし、剪記大き
さが段階(e)において固定相から回収された前記移動
相中の極性成分に相当する時間の間測定される。A scaling factor of 2 is applied to the derivation of the integral of absorbance, doubling the magnitude of said obtained integral of absorbance, such that the scale factor is equal to the mobile phase recovered from the stationary phase in step (e). measured for a period of time corresponding to the polar component in the
本発明を実施する好ましい方法において、前記照射され
た成分による前記UV光の吸光度がダイオードアレイ検
出器を用いてモニターされる。In a preferred method of practicing the invention, the absorbance of the UV light by the irradiated component is monitored using a diode array detector.
本発明はまた炭化水素油中に存在する種々の環数の芳香
族炭化水素を測定するような校正に関する。校正は異な
る芳香族炭化水素が固定相がら溶出する異なる時間をこ
れらの異なる芳香族炭化水素の環数と関連させるように
存在する既知芳香族環を有する炭化水素油の試料を開示
した方法により試験することにより実質的に達成される
。この方法は以下に詳細に記載される。The present invention also relates to such calibration as determining aromatic hydrocarbons of various ring numbers present in hydrocarbon oils. Calibration tests samples of hydrocarbon oils with known aromatic rings present such that the different times at which different aromatic hydrocarbons elute from the stationary phase relate to the ring numbers of these different aromatic hydrocarbons. This is essentially accomplished by doing so. This method is described in detail below.
他の観点から本発明により、石油炭化水素フィードを精
製または品質改善する方法であって、プロセス中に生じ
た炭化水素油の試料をそれぞれ前記方法によりクロマト
グラフ的に分析して油中の少くとも1.成分の存在水準
を決定し、プロセスの運転を前記少くとも1成分の測定
存在水準により制御する方法が提供される。In accordance with another aspect of the invention, there is provided a method for refining or improving the quality of petroleum hydrocarbon feeds, comprising analyzing each sample of the hydrocarbon oil produced during the process chromatographically by said method to obtain at least one of the components in the oil. 1. A method is provided for determining the presence level of a component and controlling operation of a process by the measured presence level of the at least one component.
通常、しかし必然ではなく、プロセスの運転の制御は前
記少くとも1成分の存在水準の値の予定値より高い上昇
に反対させることである。Usually, but not necessarily, the control of operation of the process is to oppose an increase in the value of the presence level of said at least one component above a predetermined value.
本発明を実施する1つの好ましい方法はアスファルテン
を含むことができまたは含まないことができる炭化水素
油のクロマトグラフ分析の方法であって、
+8) 油の試料と1.6〜8.8cal” cm−
”の範囲内の溶解パラメーターを有する弱溶媒との混合
物を形成する段階;
(b) 前記混合物を、
(i)実質的にすべて、少くとも次の官能化基;−NH
,、−CN、−No□、電荷移動吸着剤、トリニトロア
ニリノプロパンまたはテトラニトロフルオレンで官能化
された電荷移動吸着剤、前記のいずれかの同族体、およ
び前記の2つまたはそれ以上の組合せ、から選ばれる官
能化基により実質的に完全に官能化された表面ヒドロキ
シ基を有する固体クロマトグラフ固定相;
(11)シクロヘキサンおよびイソプロパツール0.0
3容量%を含む移動相で5.0を越えない(好ましくは
2.5またはそれ未満の)゛コロネン容量係数(cap
acity factor )を有する固体クロマトグ
ラフ固定相;および
(iii) (i)および(ii )の特徴の組合せ
を含む固体クロマトグラフ相、
から選ばれる固体クロマトグラフ固定相に接触させて通
す段階;
[01前記固体クロマトグラフ固定相に接触させて、7
、6〜8.8 ca l! ’°’Cam−”’の範囲
内の溶解パラメーターを有する弱溶媒(好ましくはシク
ロヘキサン)を少くとも段階(b)の間および後に通し
、固体固定相に接触した弱溶媒を回収する段階;(d)
段階(c1において回収された弱溶媒を少くとも第
1時間の期間後の時間間隔を含む第2時間期間の間モニ
ターして芳香族炭化水素を含む溶離剤を検出する段階;
(e) 段階(c)において回収された弱溶媒をモニ
ターして段階(dlと同時および段階(dl後に飽和炭
化水素を含む溶離剤を検出する段階;
(f) 前記固体クロマトグラフ固定相に接触させて
、8、9〜1O00の範囲内の溶解パラメーターを有す
る強溶媒を、少くとも第2時間期間後である第3時間期
間の間通し、前記固定相に接触した強溶媒を回収する段
階;
(g)段階(f)において回収された強溶媒をモニター
して複素芳香族化合物、極性化合物およびアスファルテ
ン物質を含む溶離剤を検出する段階;(hl 前記固
体クロマトグラフ固定相に接触させて少くとも第3時間
期間後である第4時間期間の開催溶媒と混和性である水
素結合性溶媒(例えばアルコール)で変性した強溶媒を
通し、前記固定相と接触した強度性溶媒を回収する段階
;および
(1) 段階(h)において回収された回収強度性溶
媒をモニターして極性化合物およびアスファルテン物質
からなる群の少くとも1つから選ばれる部分を含む溶離
剤を検出する段階、
を含む方法を提供する。One preferred method of carrying out the invention is a method of chromatographic analysis of hydrocarbon oils which may or may not contain asphaltenes, comprising: +8) a sample of oil and 1.6 to 8.8 cal" cm. −
(b) forming a mixture with a weak solvent having a solubility parameter within the range of ``(i) substantially all of at least the functionalized group; -NH;
, -CN, -No□, charge transfer adsorbents, charge transfer adsorbents functionalized with trinitroanilinopropane or tetranitrofluorene, homologues of any of the foregoing, and two or more of the foregoing. a solid chromatographic stationary phase having surface hydroxy groups substantially fully functionalized with functionalized groups selected from a combination of; (11) cyclohexane and isopropanol 0.0
Coronene capacity coefficient (cap) not exceeding 5.0 (preferably 2.5 or less) in a mobile phase containing 3% by volume
and (iii) a solid chromatographic phase comprising a combination of the features of (i) and (ii); 7 in contact with the solid chromatographic stationary phase;
, 6-8.8 cal! (d )
(e) monitoring the weak solvent recovered in step c1 for a second time period including a time interval after the first time period to detect eluent containing aromatic hydrocarbons; c) monitoring the weak solvent recovered in step (dl) and detecting an eluent containing saturated hydrocarbons simultaneously with and after step (dl); (g) passing a strong solvent having a solubility parameter in the range of 9 to 1000 for a third time period that is at least after the second time period and recovering the strong solvent that has contacted the stationary phase; monitoring the strong solvent recovered in f) to detect eluents containing heteroaromatic compounds, polar compounds and asphaltene materials; (1) recovering the strong solvent that has been in contact with the stationary phase through a strong solvent modified with a hydrogen-bonding solvent (e.g., an alcohol) that is miscible with the holding solvent for a fourth time period; monitoring the recovered strength solvent recovered in step h) to detect an eluent comprising a moiety selected from at least one of the group consisting of polar compounds and asphaltene materials.
好ましくは、弱溶媒から強溶媒への変更が一定時間にわ
たって行なわれ、すなわち段階変化よりはむしろ溶媒の
漸進的な変化がある。優れた分離がこの方法で達成され
ることが認められる。Preferably, the change from weak to strong solvent is carried out over a period of time, ie there is a gradual change in solvent rather than a step change. It is observed that excellent separations are achieved with this method.
段階(h)に関し、強極性溶媒および(または)水素結
合性溶媒は、好ましくは次の性質を有する=(i)それ
が試料中に認められるかまたは予想される型の極性化合
物およびアスファルテンを溶解できねばならない。経験
法として、トルエンおよび二硫化炭素の間の極性を有す
る溶媒または溶媒の組合せがこの要件を満たし、ジクロ
ロメタンがこの基準に適合する便宜かつ好ましい溶媒で
ある。Regarding step (h), the strongly polar solvent and/or hydrogen bonding solvent preferably has the following properties: (i) it dissolves polar compounds and asphaltenes of the type found or expected in the sample; Must be able to do it. As a rule of thumb, a polar solvent or solvent combination between toluene and carbon disulfide satisfies this requirement, with dichloromethane being a convenient and preferred solvent that meets this criterion.
(ii)それが最も極性の重質油分子を固体吸着剤物質
から置換できねばならない、それと混和性の1つまたは
それ以上のアルコールの溶媒に対する添加がこの性質を
与え、溶媒がジクロロメタンを基礎にするとき、便宜か
つ好ましいアルコールは1〜50%の範囲内の容積濃度
、例えば10容量%またはその付近、におけるイソプロ
パツールである。(iii)紫外分光分析を質量検出に
用いるとき、こ−に記載したように、溶媒(または組合
せ溶媒)は用いる波長範囲内のUV光に対し透明でなけ
ればならない。(iv)溶媒の除去が必要である質量検
出段階(例えば、とりわけ重量分析、フレームイオン化
)が使用されれば、溶媒は溶媒を含まない溶離剤を容易
に分離するために相対的に揮発性でなければならず、溶
媒は溶離剤中の極性分子と非常に強く会合してはならな
い。(ii) it must be able to displace the most polar heavy oil molecules from the solid adsorbent material, the addition to the solvent of one or more alcohols miscible with it imparts this property and the solvent is based on dichloromethane; A convenient and preferred alcohol is isopropanol at a volume concentration within the range of 1 to 50%, such as at or near 10% by volume. (iii) When ultraviolet spectroscopy is used for mass detection, the solvent (or solvent combination) must be transparent to UV light within the wavelength range used, as described herein. (iv) If a mass detection step is used that requires removal of the solvent (e.g. gravimetric analysis, flame ionization, among others), the solvent may be relatively volatile to facilitate separation of the solvent-free eluent. and the solvent must not associate too strongly with the polar molecules in the eluent.
好ましくは段階(1)の後に弱溶媒を前記1方向に前記
固定相に接触させて、少くとも第4時間期間の後である
第5時間期間の間通すことにより段階(J)が行なわれ
、前記弱溶媒は好ましくは段階(c)の弱溶媒と同一で
あるかまたはこれと完全に混和性である。好ましくは段
階01の後、段階(a)〜(」)が、段階(a)に他の
油試料を用いて記載したように繰返される。Preferably after step (1) step (J) is carried out by passing a weak solvent in contact with the stationary phase in said one direction for a fifth time period which is at least after the fourth time period; Said weak solvent is preferably the same as or completely miscible with the weak solvent of step (c). Preferably after step 01 steps (a) to ('') are repeated as described in step (a) with another oil sample.
段階(81、(gl及びTI)中の溶離剤に対するモニ
ターは選択波長(類)のUVを用いるUV吸収により行
なわれ、段階(a)、(c)、(f)およびfhl中に
使用される溶媒は好ましくは、選択波長(M)のUVに
対し透明である。溶離剤のモニターにUV吸収を用いる
非常に有意な利点はそれが後記のように芳香族炭素の質
量の正確な測定に使用できることである。Monitoring of the eluent during step (81, (gl and TI) is carried out by UV absorption using UV at selected wavelength(s) and used during steps (a), (c), (f) and fhl. The solvent is preferably transparent to UV at a selected wavelength (M).A very significant advantage of using UV absorption to monitor the eluent is that it can be used for accurate determination of the mass of aromatic carbons as described below. It is possible.
異なる環数および置換の芳香族化合物は異なる紫外吸光
度スペクトルを示す。従って、それらのすべての測定に
単一波長を選ぶことができない。Aromatic compounds of different ring numbers and substitutions exhibit different ultraviolet absorbance spectra. Therefore, a single wavelength cannot be chosen for all those measurements.
それぞれの芳香族型は異なる固有吸光度毎単位モル数(
吸光係数)を所与波長に有し、複雑な混合物中でカラム
から溶出する質量に対する吸光度に関連する一定応答因
子に帰属させることができない。この制限を克服するた
めに本発明を実施する好ましい方法が案出された。新方
法は領域200〜400nm中の全UV吸光度スペクト
ルを用いる。スペクトルはダイオードアレイ検出器でク
ロマトグラフィーカラムから溶出する油成分で速やかに
とることができる。油分析におけるこれらの検出器の例
が公表された〔例えばジョスト(に。Each aromatic type has a different specific absorbance per unit mole (
(extinction coefficient) at a given wavelength and cannot be attributed to a constant response factor related to the absorbance for the mass eluting from the column in a complex mixture. A preferred method of implementing the invention has been devised to overcome this limitation. The new method uses the entire UV absorbance spectrum in the region 200-400 nm. A spectrum can be quickly acquired on the oil component eluting from the chromatography column with a diode array detector. Examples of these detectors in oil analysis have been published [e.g. in Jost].
HoJost )ほかによるエルドール・ラント・コー
μ・エルドガス・ベトロヘミー(Erdol und
Kohle−Erdgas−PetrocheIIie
) 3−−ヱー (4) : 178(19
84))が、しかしUVスペクトルから芳香族炭素の定
間測定の報告はない。本発明により、全吸光度スペクト
ルから計算した積分振動子強度(Q)と称される数学的
誘導量が芳香族炭素の水準に正比例することが見出され
た。fiQは次のように定義される:
たりしA=吸光度、
ε−光子エネルギーであり、
積分は200〜400nmの範囲にわたりとられる。HoJost) et al.
Kohle-Erdgas-Petroche IIie
) 3--E (4): 178 (19
84)) However, there is no report on the periodic measurement of aromatic carbon from UV spectra. In accordance with the present invention, it has been found that a mathematically derived quantity called the integrated oscillator strength (Q) calculated from the total absorbance spectrum is directly proportional to the level of aromatic carbon. fiQ is defined as: where A = absorbance, ε - photon energy, and the integral is taken over the range 200-400 nm.
油成分を規定する任意時間期間中にカラムから溶出する
芳香族炭素の質量を誘導するため量Qがその時間期間に
わたり簡単に積分され、次いで光路程、積分時間などを
反映する適当な定数が乗じられる。To derive the mass of aromatic carbon eluting from the column during any time period that defines the oil content, the quantity Q is simply integrated over that time period and then multiplied by an appropriate constant reflecting the optical path length, integration time, etc. It will be done.
次にダイオードアレイ検出器の場合に、Qを決定できる
1つの方法が記載される。各検出器はそれが検出する光
の強さIに比例する出力信号を生ずる。コンピューター
が各検出器出力を量A(λ)−すなわち吸光度、式中λ
は波長を表わす−に転■
換する、たりし、A=−1og、。(−)であり、■。Next, one method by which Q can be determined in the case of a diode array detector will be described. Each detector produces an output signal proportional to the intensity I of the light it detects. A computer converts each detector output into a quantity A(λ) - i.e. absorbance, where λ
is converted to -, which represents the wavelength, and A=-1og. (-) and ■.
■。はUV源の強度である。検出器アレイ中の各個々の
検出器により受領されたバンド幅Δλは同一(例えば2
nm)であるが、しかし波長は(バンド幅に等しい増分
または減分により)各検出器から次へ変化する。従って
コンピューターはIA(λ)に加重因子
を乗じ、UVスペクトルを横切って合計して積分振動子
強度Qを誘導する。■. is the intensity of the UV source. The bandwidth Δλ received by each individual detector in the detector array is the same (e.g. 2
nm), but the wavelength varies (by increments or decrements equal to the bandwidth) from each detector to the next. The computer therefore multiplies IA(λ) by a weighting factor and sums it across the UV spectrum to derive an integrated oscillator strength Q.
この方法の妥当性および精度はクロマトグラフィー系中
へ既知重量注入したモデル成分と比較することにより確
かめられた。若干の例が表1中に与えられる。The validity and accuracy of this method was verified by comparison with model components injected at known weights into the chromatography system. Some examples are given in Table 1.
き Oつ
1コ
忰
畳 養
嘲
極性化合物に対する測定積分振動子強度(Q)は、スペ
クトル領域の一部が溶媒(例えばジクロロメタン)吸光
度のために測定できないので、約2.0の係数を乗じ(
または積分振動子強度を測定する前に約2.0の係数を
乗じる)芳香族炭素を誘導する。積分振動子強度方法ま
たは技術の精度はまた、横軸が芳香族炭素重量%の単位
で1”3C−NMRの結果を与え、縦軸が同単位で予想
値を与え、予想値がA(ε)dεの積分から誘導された
第1図に示されるように、種々の油試料において核磁気
共鳴(NMR)による芳香族炭素の測定値と比較するこ
とによりすべての油に示された。NMR値と積分振動子
強度値との一次相関を示す直線グラフがパリティを示す
。データは飽和置換の程度の非常に異なる油例えば減圧
軽油及びコーカー軽油、並びに極性含量の非常に異なる
油例えば水素処理軽油および減圧残油に対してもパリテ
ィ線に適合する。芳香族型に対するこの量の独立性に対
する理論的基礎は完全には理解されていない。The measured integrated oscillator strength (Q) for polar compounds is multiplied by a factor of approximately 2.0 (
or multiplying by a factor of approximately 2.0 before measuring the integrated oscillator strength) induce aromatic carbon. The accuracy of the integral oscillator strength method or technique is also determined by the fact that the horizontal axis gives the 1''3C-NMR result in units of weight percent aromatic carbon and the vertical axis gives the expected value in the same units, and the expected value is A(ε ) was shown for all oils by comparison with measurements of aromatic carbon by nuclear magnetic resonance (NMR) in various oil samples, as shown in Figure 1 derived from the integral of dε. A straight line graph showing the linear correlation between and integral oscillator strength values indicates parity. The data are shown for oils with very different degrees of saturation substitution, e.g. vacuum gas oil and coker gas oil, and for oils with very different polar content, e.g. hydrotreated gas oil and The parity line also fits for vacuum resid. The theoretical basis for this quantity independence for aromatic type is not completely understood.
カラムから溶出する成分の全質量は例えば示差屈折率測
定、溶媒蒸発とその後の油のフレームイオン化、または
溶媒蒸発とその後の残留油滴の光散乱により決定するこ
とができる。これらの操作のそれぞれに対して市販検出
器がある。示差屈折率測定は成分の屈折率がその芳香族
性および、飽和炭素がパラフィンまたはナフテンである
程度で変化する欠点を有する。これらの欠点が装入原料
型依存性応答因子を用いて測定屈折率を成分溶出の質量
に関連させることを必要にする。従って、本発明を実施
する好ましい方法により、溶媒蒸発とその後のフレーム
イオン化または光散乱を用いて油成分の全質量を装入原
料組成または装入原料型に無関係に測定することが好ま
しい。フレームイオン化の場合、用いる特定の装置〔分
析化学に関スる1983年のピッツバーグ・コンフエレ
ンス(1983年Pittsburgh Confer
ence onAnalytical Chemist
ry )における論文患43にトラコア・インストルメ
ンツのディクソン(J、 B。The total mass of components eluting from the column can be determined, for example, by differential refractive index measurements, solvent evaporation followed by flame ionization of the oil, or solvent evaporation followed by light scattering of residual oil droplets. There are commercially available detectors for each of these operations. Differential refractive index measurements have the disadvantage that the refractive index of the components varies with their aromaticity and the extent to which the saturated carbons are paraffins or naphthenes. These drawbacks make it necessary to relate the measured refractive index to the mass of component elution using a charge type dependent response factor. Accordingly, the preferred method of carrying out the invention preferably uses solvent evaporation followed by flame ionization or light scattering to determine the total mass of the oil component, regardless of charge composition or charge type. In the case of flame ionization, the specific equipment used [1983 Pittsburgh Conference on Analytical Chemistry]
ence onAnalytical Chemist
Dixon (J, B. of Tracore Instruments) in the article 43 in RY).
Dixon )により記載されたフレームイオン化装置
〕が低沸範囲油の若干の揮発並びに溶媒蒸発を生ずるこ
とが認められ、従ってそれが減圧蒸留残油で最も有用で
あった。光散乱の場合に、光散乱応答が溶出溶質の質量
の複雑な関数であることが認められ、適当な校正関数を
誘導しなければならない。It was found that the flame ionization apparatus described by Dixon) produced some volatilization of low boiling range oils as well as solvent evaporation and therefore it was most useful with vacuum distillation bottoms. In the case of light scattering, it is recognized that the light scattering response is a complex function of the mass of the eluted solute, and a suitable calibration function must be derived.
最近の発表〔モーレイほか(T、 H9Mourey
andL、E、Oppenheimer )、アナリテ
ィカル・ケミストリー (Analytical Ch
emistry ) 、56 :2427〜2434
(1984))はポリマーのHPLC用光敗乱検出器
の使用を扱った。油系に対してこの検出器を用いて装入
原料型に無関係に全成分質量を測定できることが本発明
の発明者により示された。校正関数は次のとおりである
:質量−にげ(応答) X(2)
たりし低応答強度でX≦1であり;
質量=KzI(応答)’ (3またりし高応答
強度でy≧1である。Recent publications [Mourey et al. (T, H9Mourey
and L, E, Oppenheimer), Analytical Chemistry (Analytical Ch.
emistry), 56:2427-2434
(1984)) dealt with the use of photodisruption detectors for polymeric HPLC. The inventors of the present invention have shown that this detector can be used for oil systems to measure the mass of all components regardless of the type of raw material charged. The calibration function is: mass - response (response) It is 1.
K1およびに2は定数である。K1 and N2 are constants.
l小器を芳香族炭素質量の測定に、他を全質量の測定に
用いる組合せが飽和炭素置換を差(または比)により決
定することを可能にする。これはHPLCにおける全く
新しい概念であると思われる。その妥当性はHPLCと
質量分光分析との比較により、および個々の芳香族およ
び極性成分の芳香族性が熱処理の間に予想されるように
増大することを示すことにより確かめられた。The combination of using one device to measure aromatic carbon mass and the other to measure total mass allows saturated carbon substitution to be determined by difference (or ratio). This appears to be a completely new concept in HPLC. Its validity was confirmed by comparison with HPLC and mass spectrometry and by showing that the aromaticity of the individual aromatic and polar components increases as expected during heat treatment.
本発明は好ましい適用により、炭化水素混合物の少くと
も1つの試料をこ\に記載した方法により分析し、それ
により次のもの:飽和、芳香族、多核芳芳香族、極性化
合物、アスファルテンおよび前記の少くとも2つを含む
混合物、の少くとも1つから選ばれる種の割合を決定す
ることを含む炭化水素混合物の品質を評価する方法を提
供する。According to a preferred application, the present invention analyzes at least one sample of a hydrocarbon mixture by the method described herein, whereby the following: saturated, aromatic, polyaromatic, polar compounds, asphaltenes and the aforementioned A method for evaluating the quality of a hydrocarbon mixture comprising determining the proportion of a species selected from at least one of a mixture comprising at least two is provided.
炭化水素混合物は精製工程に対する装入原料または2精
製段階間の中間処理油であることができる。The hydrocarbon mixture can be a feedstock to a refining process or an intermediate treated oil between two refining stages.
本発明のこの好ましい方法により行なった評価は、精製
工程または工程類を必要に応じて(それらの許容される
操作限界内で)調整して生成物および(または)中間生
成物に対する最適仕様に適合または密接に近似する組成
を有する生成物および(または)中間生成物の製造を可
能にする。Evaluations made with this preferred method of the invention indicate that the purification step or steps may be adjusted as necessary (within their acceptable operating limits) to meet optimal specifications for the product and/or intermediate products. or enable the production of products and/or intermediates with closely similar compositions.
本発明は1適用においてまた、フィードがその沸騰範囲
により成分に分離するために温度および圧力勾配を有す
る分別装置に通され、前記成分が分別装置のそれぞれの
領域から回収され、装置の軽油回収領域から回収される
軽油沸騰範囲中で沸騰する軽油成分を含むアスファルテ
ン物質を含む石油炭化水素フィードを精製または品質改
善する方法であって、軽油留分の不連続試料をときどき
回収軽油留分からとり、こ\に記載された方法により分
析し、各試料中に存在するアスファルテン物質の量を示
す信号を発生させ、軽油成分中の極性成分の量が予定量
以下に維持されるように分別装置の運転の調節に使用す
る方法を提供する。The invention also provides in one application that the feed is passed through a fractionator having a temperature and pressure gradient to separate it into components according to their boiling range, said components being recovered from respective regions of the fractionator, and a light oil recovery region of the device. A method for refining or improving a petroleum hydrocarbon feed containing asphaltene material with a gas oil component boiling in the gas oil boiling range recovered from a gas oil fraction, the method comprising: taking discrete samples of the gas oil fraction from time to time from the recovered gas oil fraction; The method described in \ generates a signal indicating the amount of asphaltene substances present in each sample, and the operation of the separation equipment is controlled so that the amount of polar components in the light oil component is maintained below the planned amount. Provide methods for use in adjustment.
本発明は他の適用においてさらに、フィードが接触分解
装置に通されて品質改善された炭化水素物質を含む分解
生成物に転化される石油炭化水素フィード(例えば軽油
沸騰範囲中で沸騰する)を精製または品質改善する方法
であって、接触分解装置に進むフィードの不連続試料を
ときどきとり、それぞれこ\に記載の方法により分析し
、極性成分および少くとも3環を有する芳香族成分(「
3+環芳香族炭化水素」)の量を示す信号を発生させ、
前記信号が予定量を越える3+環芳香族成分および極性
成分の量に相当すれば、および(または)相当するとき
に、フィードを高品質フィードと混合し、または接触水
素化処理にかけ、あるいは混合および水素化処理の両方
を行ない、混合の量および(または)前記接触水素化処
理の強さは前記信号の大きさのそれぞれの増大および減
少に応じて増大および減少される方法を提供する。In other applications, the present invention further refines petroleum hydrocarbon feeds (e.g. boiling in the gas oil boiling range) where the feed is passed through a catalytic cracker and converted to cracked products comprising improved hydrocarbon materials. or quality improvement method, in which discontinuous samples of the feed proceeding to the catalytic cracker are taken from time to time and analyzed by the methods described in each case, and the polar components and the aromatic components having at least three rings (
generate a signal indicating the amount of 3+ ring aromatic hydrocarbons,
If and/or when the signal corresponds to an amount of 3+ ring aromatic and polar components exceeding the predetermined amount, the feed is mixed with a high quality feed, or subjected to catalytic hydrogenation, or mixed and A method is provided in which both hydrotreating is carried out and the amount of mixing and/or the intensity of the catalytic hydrotreating is increased and decreased in accordance with the respective increase and decrease in the magnitude of the signal.
本発明はなお他の適用においてまた、アスファルテン物
質、少くとも3共役芳香族環を含む芳香族成分(「3+
芳香族炭化水素)、極性成分、および前記汚染成分の少
くとも2つの混合物から選ばれる望ましくない汚染成分
を含む石油炭化水素フィードを精製および品質改善する
方法であって、炭化水素フィードの流れを選択的精製剤
の流れと選択精製条件で混合する段階、および生じた混
合物から、(1)極性成分および芳香族成分の低含量を
有する炭化水素ラフィネート流;および(ii)溶媒お
よび前記汚染成分の少くとも1つを含む混合物の流れを
別々に回収する段階を含み、ラフィネート流の不連続試
料をときどきとり、それぞれこ\に記載の方法により分
析し、汚染成分の量を示す信号を誘導し、直接または間
接に用いて前記精製条件をラフィネート中の汚染成分の
量が選んだ置板下に維持されるように変化させる方法を
提供する。In still other applications, the present invention also provides asphaltene materials, aromatic components comprising at least three conjugated aromatic rings ("3+
Aromatic hydrocarbons), a polar component, and a mixture of at least two of said contaminant components. and from the resulting mixture, (1) a hydrocarbon raffinate stream having a low content of polar and aromatic components; and (ii) a low content of solvent and said contaminant components. taking discrete samples of the raffinate stream from time to time, each analyzed by the method described herein to derive a signal indicative of the amount of contaminant components, and directly or indirectly used to vary the purification conditions such that the amount of contaminants in the raffinate is maintained under a selected plate.
発明の詳細な説明
個々の記載中に本発明の開示態様に直接関連を有する特
徴のみが説明され、当業者によく知られた特徴は言及さ
れない。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the individual descriptions, only features that are directly relevant to the disclosed embodiments of the invention are set forth, and features that are well known to those skilled in the art are not mentioned.
第1図は6新軽油(VGO) 、1重質コーカー軽油(
HKGO) 、3脱歴油(DAO) 、5重質アラビア
減圧残油(HAVR)留分および4減圧残油の試料に対
するNMR測定および積分振動子強度■により得られ、
予想芳香族性は積分振動子強度から得られた。測定した
極性芳香族核は2.0の係数を乗じた。UV検出に対す
るこの方法が装入原料の型に無関係である芳香族炭化水
素の定量的測定を与えることが明らかである。従って、
応答因子に対する要求が排除される。Figure 1 shows 6 new gas oil (VGO), 1 heavy coker gas oil (
Obtained by NMR measurements and integral oscillator strength ■ on samples of HKGO), 3 deasphalted oil (DAO), 5 heavy Arabian vacuum resid (HAVR) fractions, and 4 vacuum resid;
The predicted aromaticity was obtained from the integrated oscillator strength. The measured polar aromatic nuclei were multiplied by a factor of 2.0. It is clear that this method for UV detection provides quantitative measurements of aromatic hydrocarbons that are independent of the type of feedstock. Therefore,
Requirements for response factors are eliminated.
次に第2図について説明すると、装置IOは4.6鶴の
内径および25cmの全長を有するクロマトグラフカラ
ム11を含む。カラム11はよく知られたスラリー法に
より高速液体クロマトグラフィー(HP L C)に適
する範囲内の平均粒径例えば5〜10μmを有する微粒
形態の実質的に完全にNH,官能化されたシリカからな
る市販固定相で充填される。Referring now to FIG. 2, the apparatus IO includes a chromatographic column 11 having an internal diameter of 4.6 mm and a total length of 25 cm. Column 11 consists essentially entirely of NH-functionalized silica in finely divided form with an average particle size in the range suitable for high performance liquid chromatography (HPLC), e.g. 5-10 μm, by the well-known slurry process. Packed with commercially available stationary phase.
導管12はカラムの上流端から試料注入弁13へ延び、
試料は弁13および導管12中へ試料注入ライン14か
ら注入される。Conduit 12 extends from the upstream end of the column to sample injection valve 13;
The sample is injected into valve 13 and conduit 12 through sample injection line 14 .
溶媒管15は弁13の上流端から、2溶媒管17.18
に連結されてそれぞれ適当なポンプ19.20から異な
る溶媒を受けとる溶媒混合室16の下流端へ延びる。ポ
ンプ19.20の運転はマイクロプロセッサ−により調
整される(図示せず)。各ポンプ19.20はそれぞれ
の溶媒をその源(図示せず)から受けとるように連結さ
れる。第3のポンプを場合により追加するかまたは、異
なる溶媒槽に対するプロポーショニング人口弁を有する
単一ポンプを用いることができる。Solvent pipe 15 is connected from the upstream end of valve 13 to two solvent pipes 17 and 18.
each extending to the downstream end of the solvent mixing chamber 16 connected to and receiving different solvents from appropriate pumps 19,20. The operation of pumps 19,20 is regulated by a microprocessor (not shown). Each pump 19,20 is coupled to receive respective solvent from its source (not shown). A third pump can optionally be added or a single pump with proportioning valves for different solvent reservoirs can be used.
カラム11の下流端において導管21が溶媒(類)およ
び溶離剤をカラムから可変波長紫外検出器22に、それ
から質量感受性または質量応答性検出器23に、その後
試料廃棄点並びに(または)回収および(または)分離
装置(図示せず)に導く。質量感受性または質量応答性
検出器23は屈折率、フレームイオン化または光散乱(
試料からの溶媒の蒸発後)をモニターし、またはそれに
応答して信号を生ずる検出器であることができる。At the downstream end of column 11, conduit 21 transports solvent(s) and eluent from the column to a variable wavelength ultraviolet detector 22, then to a mass sensitive or mass responsive detector 23, and then to a sample disposal point and/or collection and/or or) to a separation device (not shown). The mass-sensitive or mass-responsive detector 23 may be a refractive index, flame ionization or light scattering (
The detector may be a detector that monitors (after evaporation of solvent from the sample) or generates a signal in response thereto.
分析の間マイクロプロセッサー制御器が2ポンプ19.
20の運転を調整して0.5〜2.0ml毎分のカラム
11を通る実質的に一定の流量を維持する。初めに弱溶
媒が使用され、それは実質的にUV光に対して透明であ
り、カラムに導入される試料の全成分の溶解に十分な溶
解パラメーターを存するが、しかしその溶解パラメータ
ーがHPLCにより試料中の異なる化学型間を比較的鋭
敏に識別することができないほど高くない。溶解パラメ
ーター、デルタ、は分子容で割った蒸発のエネルギーの
商の平方根であり〔ハンセン(c,A、 Hansen
)ほか、カーク・アンド・オスマー(Kirk and
Othmer )によるエンサイクロペディア・オブ・
ケミカル・テクノロジー(Encyclopedia
of ChemicalTechnology )、2
版、補遺、889〜91o頁参照〕、すなわち、デルタ
= (Eν/Vm)1.5である。弱溶媒の溶解パラメ
ーターは7.6〜8.8cal10・Sc「I・5の範
囲内にあるべきであり、好ましい弱溶媒は炭化水素油試
料の全炭化水素成分をアスファルテンの沈殿を生ずるこ
となく溶解するシクロヘキサンである。シクロヘキサン
の代りに使用できる他の弱溶媒はノナン、デカン、ドデ
カン、ヘキサデカン、エイコサンおよびメチルシクロヘ
キサン、および前記の少くとも2つの組合せである。好
ましくは、使用される溶媒は固定相の吸着性を固定相上
の残留シラノール基の失活により一定値に維持するため
にit割合の極性溶媒を含むシクロヘキサンである。こ
の目的に好ましい極性溶媒はアルコール、殊に2−プロ
パツール、であり、好ましくは99.99容量のシクロ
ヘキサンと0.01容量の2−プロパツールとの混合物
がポンプ19により操作の第1時間期間の間カラム11
に送られる。During the analysis, the microprocessor controller controls the two pumps19.
The operation of 20 is adjusted to maintain a substantially constant flow rate through column 11 of 0.5-2.0 ml/min. Initially, a weak solvent is used, which is substantially transparent to UV light and has solubility parameters sufficient to dissolve all components of the sample introduced into the column, but whose solubility parameters are is not so high that it is not possible to discriminate relatively sensitively between different chemotypes of . The solubility parameter, delta, is the square root of the quotient of the energy of evaporation divided by the molecular volume.
), Kirk and Osmer
Encyclopedia of
Chemical Technology (Encyclopedia)
of Chemical Technology), 2
Edition, Supplement, pp. 889-91o], that is, delta = (Ev/Vm) 1.5. The solubility parameter of the weak solvent should be within the range of 7.6 to 8.8 cal10·Sc'I·5, with a preferred weak solvent dissolving all the hydrocarbon components of the hydrocarbon oil sample without producing asphaltene precipitation. Other weak solvents that can be used in place of cyclohexane are nonane, decane, dodecane, hexadecane, eicosane and methylcyclohexane, and combinations of at least two of the above. Preferably, the solvent used is In order to maintain the adsorption properties at a constant value by deactivation of the residual silanol groups on the stationary phase, it is cyclohexane containing a proportion of polar solvent.Preferred polar solvents for this purpose are alcohols, especially 2-propanol. A mixture of cyclohexane, preferably 99.99 volumes and 0.01 volumes of 2-propanol, is pumped into column 11 by pump 19 during the first period of operation.
sent to.
操作の第1時間期間の間に分析される炭化水素の試料が
ライン14を経て注入弁13中へ基準時間に送られ、そ
こでそれがポンプ19からの弱溶媒と混ざり合い、沈殿
した物質例えばアスファルテン、を含まない実質的に均
一な溶液を形成する。A sample of the hydrocarbons to be analyzed during the first time period of operation is sent at a reference time via line 14 into injection valve 13 where it mixes with the weak solvent from pump 19 and removes precipitated materials such as asphaltenes. , to form a substantially homogeneous solution free of .
試料の大きさは高速液体クロマトグラフィーに普通であ
る制限内で臨界的でなく、0.4 mgの試料が通常適
当である。生じた溶液はカラム11の上流端中へ進む。Sample size is not critical within the limits normal for high performance liquid chromatography; 0.4 mg sample is usually adequate. The resulting solution passes into the upstream end of column 11.
他の態様において、溶媒が弱溶媒(便宜上、しかし必須
ではなく、ポンプ19に供給されると同一の溶媒)であ
る炭化水素の溶液を含む試料が注入弁13を通して「ス
ラッゾ(slug)Jとして導入され、それがポンプ1
9からの他の弱溶媒によりカラムの通過を推進される。In another embodiment, a sample containing a solution of a hydrocarbon in which the solvent is a weak solvent (conveniently, but not necessarily, the same solvent as supplied to pump 19) is introduced through injection valve 13 as a "slug J". and it is pump 1
9 is propelled through the column by another weak solvent.
カラム11の下流端から出る液体はUV検出器22およ
び質量感受性検出器23中でたえずモニターされる。U
Vモニター検出器22および質量感受性検出器23が、
こ\に記載した原理により作動する。これらの検出器の
応答はデジタル化され、油試料中の種々の成分の水準ま
たは割合に自動的に変換されることができる。The liquid exiting the downstream end of column 11 is constantly monitored in UV detector 22 and mass sensitive detector 23. U
The V monitor detector 22 and the mass sensitive detector 23 are
It operates according to the principle described here. The responses of these detectors can be digitized and automatically converted to levels or proportions of various components in the oil sample.
カラム11中の固定充填物質による飽和炭化水素の芳香
族炭化水素より低い保持力のために質量感受性検出器中
の応答が、典型的にはUVの吸収が検出される前に始ま
り、拡散性の芳香族分子が質量感受性検出器を通過する
と同時間に若干の芳香族炭化水素分子がUV検出器を通
過するのでUV吸収期間のときに重なる傾向がある。Due to the lower retention of saturated hydrocarbons than aromatic hydrocarbons by the fixed packing material in column 11, the response in a mass-sensitive detector typically begins before UV absorption is detected, and the diffusive When an aromatic molecule passes through a mass sensitive detector, at the same time some aromatic hydrocarbon molecules pass through a UV detector, they tend to overlap during the UV absorption period.
カラム11を通過する速さにより示されるように芳香族
環を含む分子の拡散率または溶出の速さは主に分子中の
芳香族環の数に依存する。単芳香族環を有する分子は比
較的速く溶出し、2つまたはそれ以上の芳香族環を含む
分子は一層遅く溶出する。従って、カラム11を異なる
数の芳香族環を含む分子で校正することにより、カラム
11を通過するのに要した時間により溶出分子を確認す
ることが可能である。校正は適当に、例えばトルエン(
1芳香族環)、アントラセン(3縮合芳香族環)および
コロネン(6縮合芳香族環)で行なわれる。校正は追加
の多環化合物および(または)異なる多環化合物で行な
うことができる。The rate of diffusion or elution of molecules containing aromatic rings, as indicated by their speed through column 11, depends primarily on the number of aromatic rings in the molecule. Molecules with a single aromatic ring elute relatively quickly, and molecules containing two or more aromatic rings elute more slowly. Therefore, by calibrating column 11 with molecules containing different numbers of aromatic rings, it is possible to identify eluted molecules by the time taken to pass through column 11. Calibration can be done using appropriate methods such as toluene (
(1 aromatic ring), anthracene (3 fused aromatic rings) and coronene (6 fused aromatic rings). Calibration can be performed with additional and/or different polycyclic compounds.
こ\に記載した方法の操作の間に、実質的にすべての単
芳香族分子がトルエンに匹敵する時間スパン内に溶出し
、3環分子は単芳香族分子の時間スパン後アントラセン
に匹敵する時間スパン内に溶出し、6芳香族環化合物は
アントラセンの時間スパン後コロネンに匹敵する時間ス
パンの間に溶出する。トルエンとアントラセンとの間お
よびアントラセンとコロネンとの間の芳香族環の数を有
する分子は校正に用いた分子のそれぞれの対の間の時間
間隔後に溶出する。During operation of the method described here, virtually all monoaromatic molecules elute within a time span comparable to toluene, and three-ring molecules elute in a time span comparable to anthracene after a time span of monoaromatic molecules. The six aromatic ring compounds elute during a time span comparable to that of coronene after that of anthracene. Molecules with a number of aromatic rings between toluene and anthracene and between anthracene and coronene elute after a time interval between each pair of molecules used for calibration.
UV吸収および屈折率が事実上溶媒のみによるそれらの
ベース値に減退することにより証明されて実質的にすべ
ての飽和および芳香族炭化水素分子が弱溶媒によりカラ
ム11から溶出したとき、強溶媒(すなわち比較的高い
極性を有する溶媒)がポンプ20により次第に増加する
速度でカラム中へ通され、同時に弱溶媒がポンプ19に
より溶媒の全容積速度が実質的に不変であるように相当
して次第に低下する速度で送られる。選ばれた第3時間
間隔後、弱溶媒が全く存在せず、カラム11の上流端へ
進む唯一の溶媒は強溶媒である。When virtually all saturated and aromatic hydrocarbon molecules were eluted from column 11 by the weak solvent, as evidenced by the UV absorption and refractive index decreasing to their base values due to the solvent alone, the strong solvent (i.e. A solvent of relatively high polarity) is passed through the column at a progressively increasing rate by pump 20, while a weak solvent is passed by pump 19 at a correspondingly progressively decreasing rate such that the total volumetric rate of solvent remains essentially unchanged. Sent at speed. After the third selected time interval, no weak solvent is present and the only solvent that passes to the upstream end of column 11 is the strong solvent.
強溶媒は8.9〜10.0cal°”cIll−”’の
範囲内の溶解パラメーターを有し、UVに対し透明であ
る。The strong solvent has a solubility parameter in the range of 8.9-10.0 cal°"cIll-"' and is transparent to UV.
適当な強溶媒は振動子強度の計算を容易にするためにで
きるだけ低い波長でUV光に対し透明であるべきである
。強溶媒はトルエンと二硫化炭素との間の極性を有すべ
きであり、適当にはジクロロメタンである。ジクロロメ
タンは、極性高分子量分子を溶出する能力を高めるため
にアルコールを含むことができる。適当にはアルコール
は2−プロパツールであり、強溶媒は90容量%ジクロ
ロメタンおよび10容量%2−プロパツールからなるこ
とができる。これまでに説明した第2図の装置の変形に
おいて、ポンプ19および20を、それぞれ弱および強
溶媒(例えばシクロヘキサンおよびジクロロメタン)を
それぞれ管17および18を経て混合室16中へ送るた
めに用いることができ、アルコールまたは他の高極性溶
出物質をそれぞれの第3ポンプ(図示せず)から混合室
16へ導くために追加の管18aが存在することができ
る。第3ポンプは、好ましくは技術的に知られた方法で
予定した配列またはプログラムによりポンプ19および
20に関連してマイクロプロセッサ−制御される。A suitable strong solvent should be transparent to UV light at as low a wavelength as possible to facilitate calculation of the oscillator strength. The strong solvent should have a polarity between toluene and carbon disulfide, suitably dichloromethane. Dichloromethane can contain alcohol to enhance its ability to elute polar high molecular weight molecules. Suitably the alcohol is 2-propatol and the strong solvent may consist of 90% by volume dichloromethane and 10% by volume 2-propatol. In a variant of the apparatus of FIG. 2 described so far, pumps 19 and 20 can be used to pump weak and strong solvents (e.g. cyclohexane and dichloromethane) into mixing chamber 16 via tubes 17 and 18, respectively. Additional tubes 18a may be present to direct alcohol or other highly polar eluting substances from respective third pumps (not shown) to the mixing chamber 16. The third pump is preferably microprocessor-controlled in conjunction with pumps 19 and 20 according to a predetermined sequence or program in a manner known in the art.
アルコールまたは他の高極性溶媒変性剤が強溶媒ととも
に第3時間期間中に導入されなかったならば、それを第
4時間期間(例えば5分またはその付近)にわたり導入
する。どの場合にも、アルコールまたは他の高極性溶媒
変性剤が一定増加速度で導入され、強溶媒に対する速度
が相応して低下される。If the alcohol or other highly polar solvent denaturant was not introduced during the third time period with the strong solvent, it is introduced over the fourth time period (eg, at or near 5 minutes). In each case, the alcohol or other highly polar solvent modifier is introduced at a constant increasing rate, and the rate for strong solvents is correspondingly reduced.
変性した強溶媒のみをカラム11中へ第5時間期間の間
通し、高極性分子をカラムから溶出させる。極性分子の
溶出は雨検出器により検出される。Only the denatured strong solvent is passed through column 11 for a fifth time period to elute highly polar molecules from the column. Elution of polar molecules is detected by a rain detector.
アスファルテンを含む典型的な炭化水素試料の極性分子
は、強度性溶媒のみをカラム中へ送ったときから3〜1
0分後のUV吸収の比較的速い減退により約10分の第
5時間期間内に事実上完全に溶出される。The polar molecules of a typical hydrocarbon sample, including asphaltenes, vary from 3 to 1 when only the strong solvent is sent through the column.
Virtually complete elution is achieved within a fifth time period of about 10 minutes due to the relatively fast decay of UV absorption after 0 minutes.
極性分子の溶出が実質的に終ったとき、強溶媒が次第に
弱溶媒(すなわち、0.01容量%の2−プロパツール
を有する9 9.99容量%のシクロヘキサン)により
第6時間間隔にわたって置換される。適当には、第6時
間間隔は1〜10分の範囲内であることができる。When the elution of the polar molecules was substantially complete, the strong solvent was gradually replaced by a weaker solvent (i.e., 99.99% by volume cyclohexane with 0.01% by volume 2-propanol) over a sixth time interval. Ru. Suitably, the sixth time interval may be within the range of 1 to 10 minutes.
弱溶媒は初めにアルコール変性剤の強溶媒に対する添加
を中止にすることにより、次に強溶媒を弱溶媒による漸
進的置換により置換させることができる。次いで次の炭
化水素試料を注入弁13から弱溶媒とともにカラムに通
すことができる。The weak solvent can be replaced by first discontinuing the addition of the alcohol denaturant to the strong solvent and then by gradual displacement of the strong solvent by the weak solvent. The next hydrocarbon sample can then be passed through the column through injection valve 13 along with the weak solvent.
次に第3図について説明すると、上方のグラフ30は質
量感受性蒸発性光散乱検出器23を通過する物質の応答
の時間による変化を示し;下方のグラフ31はUV検出
器22を通過する物質のUV振動子強度の時間による変
化を示す。Referring now to FIG. 3, the upper graph 30 shows the response of a substance passing through the mass-sensitive evaporative light scattering detector 23 over time; the lower graph 31 shows the response of a substance passing through the UV detector 22. Figure 3 shows the change in UV transducer intensity over time.
横軸上の時間は、試料を注入した40チヤンネル後であ
る基準時間「0」から3秒間隔または増分(以下ときど
き「チャンネル」と称する)で示される。Time on the horizontal axis is shown in 3 second intervals or increments (hereinafter sometimes referred to as "channels") from a reference time "0" which is 40 channels after sample injection.
試料は重質アラブ減圧残油0.4■であった。溶媒はポ
ンプ19.20により、同時に割合を次第に変化させ、
または個別に送り1.0mj!毎分のカラム11を通る
定溶媒流量を与えた。The sample was 0.4 μ of heavy Arab vacuum residue. The solvent is simultaneously gradually changed in proportion by means of pumps 19.20;
Or send 1.0mj individually! A constant solvent flow rate through column 11 per minute was provided.
基準時間前の初期時間の間、弱溶媒のみをポンプ19か
ら10m17分の前記速度で通し、光散乱信号およびU
V振動子強度はこの時間の間一定水準であった。弱溶媒
のみをポンプ19により、炭化水素油試料の注入のとき
から7分間、注入弁13を通して供給した。そのすぐ後
に強溶媒を均一速度で(すなわち2分間にわたり直線的
に)次第に弱溶媒に対し置換させた。次いで強溶媒のみ
をポンプ19により注入弁13を通して4.0分間供給
し、そのときそれを変性強溶媒により0.1分間にわた
り次第に置換し、その流れをその後12.9分間維持し
た。それぞれの場合に、注入弁13を通過する時間から
、例えば試料または各溶媒がカラムに達しそれを通過す
るまでに時間の遅れが生ずる。During the initial time before the reference time, only the weak solvent is passed through the pump 19 at the speed of 10 m17 min, and the light scattering signal and the U
The V oscillator strength remained at a constant level during this time. Only weak solvent was supplied by pump 19 through injection valve 13 for 7 minutes from the time of injection of the hydrocarbon oil sample. Immediately thereafter, the strong solvent was gradually replaced by the weak solvent at a uniform rate (ie, linearly over 2 minutes). Strong solvent alone was then supplied by pump 19 through injection valve 13 for 4.0 minutes, at which time it was gradually replaced by denatured strong solvent over a period of 0.1 minute, and the flow was maintained for the next 12.9 minutes. In each case, a time delay occurs from the time of passing through the injection valve 13 until, for example, the sample or the respective solvent reaches and passes through the column.
基準時間の一40チャンネルに減圧残油の0.4■試料
を試料注入ライン14から注入弁13中へ注入した。時
間遅れのためその後初めの40チヤンネルに対してネ★
小器はいずれも試料注入前の安定基線からの偏位を示さ
なかった。11チヤンネル後に検出器23により検出さ
れた光散乱信号が基線32から最大点(点33)まで応
答に鋭敏な増加、次いで溶媒単独値への漸減を含み、間
隔を置いて1つまたはそれ以上の応答の増加により中断
された変化を示した。光散乱信号は、内部標準として含
まれ、ピーク34により示されたベンゾ(α)アントラ
センの40μgの溶出に対して応答した。ジクロロメタ
ンへの溶媒変更に基く極性複素芳香旅程の溶出はピーク
35により示され、溶媒における90%ジクロロメタン
、10%イソプロパツールへの変更に基く強極性複素芳
香旅程の溶出はピーク36により示された。A 0.4 μ sample of vacuum residual oil was injected into the injection valve 13 from the sample injection line 14 into the 40th channel at the reference time. Due to time delay, the first 40 channels were
None of the vessels showed any deviation from the stable baseline prior to sample injection. The light scattering signal detected by detector 23 after 11 channels includes a sharp increase in response from baseline 32 to a maximum point (point 33), then a gradual decrease to the solvent-only value, and at intervals one or more showed changes punctuated by an increase in response. The light scattering signal was responsive to the elution of 40 μg of benzo(α)anthracene, which was included as an internal standard and indicated by peak 34. The elution of a polar heteroaromatic itinerary based on a solvent change to dichloromethane was indicated by peak 35, and the elution of a strongly polar heteroaromatic itinerary based on a change in solvent to 90% dichloromethane, 10% isopropanol was indicated by peak 36. .
UV振動子強度グラフ31について説明すると、基線か
らの吸光度の増加は約15チヤンネルで始まり、約24
チヤンネルでピーク(点37 >に達したことが認めら
れよう。吸光度のピーク値が短時間維持され、その後各
特定時間に溶出する芳香族炭化水素を示す基線より高い
高さを維持した。Regarding the UV oscillator intensity graph 31, the increase in absorbance from the baseline starts at about channel 15 and increases at about channel 24.
It can be seen that a peak (point 37) was reached in the channel. The peak value of absorbance was maintained for a short time and then remained above the baseline indicating the aromatic hydrocarbons eluting at each particular time.
点38において内部標準の応答が現われている。At point 38 the internal standard response appears.
カラム中の弱溶媒に対する強溶媒の完全置換のときに近
似的に相当する219チヤンネルにおいて、UV吸光度
の急上昇があり、それは極性化合物に基くピーク(点3
9)に上昇し、その後比較的速い減退を示した。小さい
追加ビーク40は強溶媒中の高極性化合物の溶出に相当
する。In channel 219, which approximately corresponds to the complete displacement of the strong solvent for the weak solvent in the column, there is a sharp increase in UV absorbance, which is due to the polar compound-based peak (point 3).
9) and then showed a relatively rapid decline. The small additional beak 40 corresponds to the elution of highly polar compounds in strong solvents.
強溶媒、ジクロロメタンを、10容量%のイソプロパツ
ールの添加によりカラム中で変性したときに追加ピーク
が観察され、記録された。最後に、検出器応答が点42
で初期基線に非常に近い値に戻り、そのときにデータの
収集を止めた。An additional peak was observed and recorded when the strong solvent, dichloromethane, was denatured in the column by addition of 10% by volume of isopropanol. Finally, the detector response is at point 42
It returned to a value very close to the initial baseline at which time data collection was stopped.
光散乱応答およびUV振動子強度における溶媒型による
変動の関係は次のとおりである:光散乱における初期の
変化は飽和炭化水素および小部の芳香族炭化水素の溶出
に相当する。飽和炭化水素は点33でピークを生じ、そ
の後の光散乱の減退が飽和炭化水素の比較的完全な溶出
および溶出芳香族炭化水素からの関連寄与を示す。点3
7に至るUV吸光度の比較的急な上昇は弱溶媒中の芳香
族炭化水素の溶出に帰着される。次第に増加する数の環
を有する芳香旅程は内部標準により一部示されるように
、弱溶媒とともにカラムから続いて溶出する。弱溶媒か
ら強溶媒への漸変の開始の短時間後に始まり、移動相の
組成が強溶媒のみに変化した後ビーク吸光度中の最高点
(点39)に達するUV吸収の急上昇は極性化合物の溶
出に帰着される。極性化合物は強溶媒によりそれが実質
上完全にカラムから除去されるまで比較的速く、有効に
(それらの比較的高い分子量および物理化学的性質を考
えて)溶出される。The relationship between the variations in light scattering response and UV oscillator intensity with solvent type is as follows: the initial change in light scattering corresponds to the elution of saturated hydrocarbons and a small proportion of aromatic hydrocarbons. The saturated hydrocarbons produce a peak at point 33, and the subsequent decline in light scattering indicates relatively complete elution of the saturated hydrocarbons and associated contribution from the eluting aromatic hydrocarbons. Point 3
The relatively steep rise in UV absorbance up to 7 is attributed to the elution of aromatic hydrocarbons in the weak solvent. An aromatic itinerary with an increasing number of rings subsequently elutes from the column with the weak solvent, as indicated in part by the internal standard. The sharp increase in UV absorption that begins a short time after the onset of the gradual transition from weak to strong solvent and reaches the highest point in the peak absorbance (point 39) after the composition of the mobile phase changes to strong solvent only indicates the elution of polar compounds. It is reduced to Polar compounds are eluted relatively quickly and efficiently (given their relatively high molecular weight and physicochemical properties) by strong solvents until they are substantially completely removed from the column.
ピーク40および41により明示された高極性物質の溶
出はカラム中へ注入された油の完全回収を生ずる。The elution of the highly polar substances evidenced by peaks 40 and 41 results in complete recovery of the oil injected into the column.
カラム中の固定相を弱溶媒と平衡させる次の38分(す
なちわ試料導入の瞬間から26〜60分)の間に固定相
の初期性質が再生され、第2サイクルの分析を次の試料
の注入により実行することができる。従って全サイクル
時間は60分である。全サイクル時間はカラムを通る溶
媒の流量の増加により、および(または)強および変性
強溶媒の導入をより早い時間に開始することにより短縮
することができる。During the next 38 minutes (i.e. 26-60 minutes from the moment of sample introduction) of equilibrating the stationary phase in the column with the weak solvent, the initial properties of the stationary phase are regenerated and the second cycle of analysis is It can be performed by injection of the sample. The total cycle time is therefore 60 minutes. The overall cycle time can be reduced by increasing the flow rate of solvent through the column and/or by starting the introduction of strong and denaturing strong solvents at an earlier time.
試料中の各炭化水素型または成分の割合が、こ\に記載
したように、光散乱応答を全質量の一次関数に、および
UV振動子強度を芳香族炭素の質量の関数に変換し、各
保持時間間隔にわたり積分することにより得られる。成
分は保持時間間隔により規定される。従って、飽和炭化
水素は9〜16チヤンネルの範囲内に溶出する化合物と
して、単環芳香族炭化水素は16〜24チヤンネルの範
囲内で溶出する化合物として、2環芳香族炭化水素は2
4〜40チヤンネルで溶出するものとして、3環芳香族
炭化水素は40〜75チヤンネルで溶出するものとして
、4環芳香族炭化水素は75〜200チヤンネルで溶出
するものとして、弱極性成分は200〜300チヤンネ
ルで溶出するものとして、および強極性成分は300〜
400チヤンネルで溶出するものとして規定し、決定し
、または考えることができる。成分を規定するためのモ
デル化合物の使用がこ\に記載される(例えば第1およ
び第2図に関して)。The proportion of each hydrocarbon type or component in the sample transforms the light scattering response into a linear function of the total mass and the UV oscillator intensity into a function of the mass of aromatic carbon, as described here. obtained by integrating over the retention time interval. The components are defined by retention time intervals. Therefore, saturated hydrocarbons are compounds that elute within channels 9 to 16, monocyclic aromatic hydrocarbons are compounds that elute within channels 16 to 24, and two-ring aromatic hydrocarbons are compounds that elute within channels 16 to 24.
3-ring aromatic hydrocarbons are assumed to elute in channels 40-40, 4-ring aromatic hydrocarbons are assumed to be eluted in channels 75-200, and weakly polar components are eluted in channels 200-200. As those eluting in 300 channels, and strongly polar components are 300~
It can be defined, determined, or considered as eluting in 400 channels. The use of model compounds to define components is described herein (eg, with respect to Figures 1 and 2).
カラムの品質はシクロヘキサン中にトルエン、アントラ
センおよびコロネンを含む「カクテル」をクロマトグラ
フにかけることにより測定される。Column quality is determined by chromatographing a "cocktail" containing toluene, anthracene and coronene in cyclohexane.
カラムはシクロヘキサンおよび0.01%の2−プロパ
ツールでインクラティックに試験される。容量係数はト
ルエン、アントラセンおよびコロネンに対しそれぞれ0
.1.0.5および2.0であり、容量係数はカラム1
1中の固定充填相のボイド容量により割った保持容積マ
イナスボイド容量の量である。この混合物のクロマトグ
ラフィーはカラムの品質の良好な指標を与えることが認
められる。The column is tested incrementally with cyclohexane and 0.01% 2-propanol. Capacity coefficients are 0 for toluene, anthracene and coronene, respectively.
.. 1.0.5 and 2.0, and the capacity coefficient is column 1
It is the amount of retention volume minus void volume divided by the void volume of the stationary packed phase in 1. It is observed that chromatography of this mixture gives a good indication of the quality of the column.
カラムが保持極性化合物で汚染され、または過度に経時
すれば、容量係数が高くなる。異なる製造業者のカラム
は、たとえそれらがすべて名目上NH,結合シリカであ
っても、広く異なる容量係数および分離性能を示すこと
もまた認められる。If the column becomes contaminated with retained polar compounds or ages too much, the capacity factor will increase. It is also recognized that columns from different manufacturers exhibit widely different capacity coefficients and separation performance, even if they are all nominally NH, bonded silica.
異なる出所の吸着剤に対する容量係数データの要約が表
2中に与えられる。5より大きいコロネンに対する容量
係数を有するカラムは芳香族および極性成分の低収率の
ために不十分な分離を与えた。A summary of capacity factor data for adsorbents of different sources is given in Table 2. Columns with capacity coefficients for coronene greater than 5 gave poor separation due to low yields of aromatic and polar components.
この操作のサイクリック半調整規模使用で行なった分類
は、コークス形成傾向の尺度であるミクロコンラドソン
残留炭素(MCR)に対する良好な選択性およびメタロ
ポルフィリンに対する優れた選択性を示す。Classifications performed using the cyclic semi-adjusted scale of this operation show good selectivity for microconradson carbon residue (MCR), a measure of coke formation tendency, and excellent selectivity for metalloporphyrins.
開示した方法の実用試験においてコールドレークビチュ
ーメンが、2.7のMCRを示す非極性化合物(飽和お
よび芳香族炭化水素)65%および34重景%のMCR
を有する極性化合物37%に分離された。全ビチューメ
ンは14.3重量%のMCRを有した。重質アラビア減
圧残油は9のMCRを有する非極性留分53〜58%及
び43〜47%の収率および45〜47%のMCRを有
する極性留分に分離された。全残油は23重量%のMC
Rを有した。非極性留分中に可視分光法により検出でき
るメタロポルフィリンが存在しなかった(≦lppm)
。これらのデータは処理困難成分(すなわち炭化水素試
料の品質に有害と思われる、および(または)その後の
使用に不利に影響する物質)が極性留分中に濃縮される
こと、並びに非極性および極性化合物の高収率の選択的
分離が達成されたことを示す。操作は芳香族炭化水素を
それらの共役の程度の関数として保持する。本発明の方
法および装置を用いる全分析において、飽和、芳香族、
極性分子およびアスファルテン留分の99十%が比較的
短い分析サイクル(例えば30分)内に回収される。こ
れはオープンカラム、例えば試料回収が不完全で、典型
的には約95%であり、分析が比較的大きい試料(例え
ば3g程度)および比較的長いサンプリング時間(例え
ば約8時間)を必要とするASTM D−4003従
来法の遂行に用いたもの、と対照される。In practical tests of the disclosed method, cold lake bitumen has an MCR of 65% non-polar compounds (saturated and aromatic hydrocarbons) and 34% MCR showing an MCR of 2.7.
37% of the polar compounds were separated. The total bitumen had an MCR of 14.3% by weight. The heavy Arabian vacuum resid was separated into a non-polar fraction with a MCR of 9, 53-58%, and a polar fraction with a yield of 43-47% and an MCR of 45-47%. Total residual oil is 23% by weight MC
It had R. There were no metalloporphyrins detectable by visible spectroscopy in the non-polar fraction (≦lppm)
. These data demonstrate that difficult-to-process components (i.e. substances that may be detrimental to the quality of the hydrocarbon sample and/or adversely affect its subsequent use) are concentrated in polar fractions, as well as non-polar and polar fractions. It is shown that selective separation of compounds with high yields was achieved. The operation preserves aromatic hydrocarbons as a function of their degree of conjugation. In all analyzes using the method and apparatus of the present invention, saturated, aromatic,
Ninety-nine percent of the polar molecules and asphaltene fractions are recovered within a relatively short analysis cycle (eg, 30 minutes). This is due to open columns, e.g. sample recovery is incomplete, typically around 95%, and analysis requires relatively large samples (e.g. on the order of 3 g) and relatively long sampling times (e.g. on the order of 8 hours). Contrasted with that used to perform the ASTM D-4003 conventional method.
固定相の再生性が実用試験において詳細に示された。個
々のカラム11は、それぞれ性能の有意な喪失が観察さ
れる前に4 mg負荷で100分析サイクルを十分越え
る間使用された。記載したクロマトグラフ決方よび装置
は容易に自動運転に適応させることができる。第2図お
よび第3図に関連して非限定的例として記載した完全分
析列が30分を要す゛るが、しかしそれは明らかに異な
る時間を要することができ、各サイクルの全時間内で、
弱および強溶媒に対するポンプの運転、油試料の注入の
タイミング並びにUV吸収データ(および必要であれば
質量検出器データ)の記録をすべて自動シーケンシング
装置により制御することができる。そのような自動シー
ケンシング装置はよく知られ、商業製造者から容易に入
手できるので、さらに、本発明の直接部分を形成しない
で単に装置の普通の項目にすぎないので、その説明はこ
\に提供されない。The reproducibility of the stationary phase was demonstrated in detail in practical tests. Each individual column 11 was used for well over 100 analytical cycles at a 4 mg load before any significant loss in performance was observed. The described chromatographic method and apparatus can be easily adapted for automated operation. The complete analysis train described as a non-limiting example in connection with FIGS. 2 and 3 takes 30 minutes, but it can obviously take a different amount of time, and within the total time of each cycle:
The operation of the pumps for weak and strong solvents, the timing of oil sample injections and the recording of UV absorption data (and mass detector data if necessary) can all be controlled by automatic sequencing equipment. Since such automatic sequencing equipment is well known and readily available from commercial manufacturers, and furthermore, since it does not form a direct part of the present invention and is merely a common item of equipment, a description thereof is omitted here. Not provided.
記載したクロマトグラフィーの方法および装置は炭化水
素混合物の評価または炭化水素フィードを精製または品
質改善する方法の制御または最適化に、例えば炭化水素
−フィードの分留に、フィードの少くとも一部がその処
理困難な性質を低下させるために接触水素化される接触
分解用フィードの調製に、および、とりわけ炭化水素混
合物の溶媒精製(例えば脱歴)に、使用することができ
る。The chromatographic method and apparatus described are useful for controlling or optimizing processes for the evaluation of hydrocarbon mixtures or for purifying or improving hydrocarbon feeds, e.g. for the fractional distillation of hydrocarbon-feeds, in which at least a portion of the feed is It can be used in the preparation of feeds for catalytic cracking which are catalytically hydrogenated to reduce their recalcitrant properties, and in particular in the solvent purification (eg deasphalting) of hydrocarbon mixtures.
比較例
ジャーナル・オプ・クロマトグラフィー(1981)2
06.289〜300中の論文中にボレット(c,Bo
llet )ほかは減圧残留物(535℃以上の沸騰範
囲)を飽和、芳香族および極性化合物について分析でき
るといわれる高速液体クロマトグラフィー(HPLC)
技術を記載している。その技術は2摸作を用いる。第1
摸作において、飽和炭化水素が長さ20cmx内径4.
8 mmのカラム中の10μmシリカ結合アルキルアミ
ンの固定相を用いて芳香族炭化水素および極性化合物か
ら分離される。使用された移動相はn−へキサンであっ
て、アスファルテン含有試料に対しアスファルテンの沈
殿を避けるためにシクロヘキサンを移動相として使用す
べきであることが記載されている。その論文は溶離剤中
の試料の完全な回収があることが記載されていないが、
しかしその論文は実際に100%試料回収があることを
意味すると解することができよう。Comparative Example Journal of Chromatography (1981) 2
06.Bolet (c, Bo
) and high performance liquid chromatography (HPLC), which is said to be able to analyze vacuum residues (boiling range above 535°C) for saturated, aromatic, and polar compounds.
The technology is described. The technique uses two imitations. 1st
In the simulation, the saturated hydrocarbon has a length of 20 cm x an inner diameter of 4.
Aromatic hydrocarbons and polar compounds are separated using a 10 μm silica-bonded alkylamine stationary phase in an 8 mm column. The mobile phase used was n-hexane and it is stated that for asphaltene-containing samples cyclohexane should be used as the mobile phase to avoid precipitation of asphaltenes. Although the paper does not state that there is complete recovery of the sample in the eluent,
However, the paper could be interpreted to mean that there is actually 100% sample recovery.
飽和炭化水素並びに芳香族化合物の極性化合物からの分
離がより極性の溶媒を用いて行なわれるボレット′ほか
の第2操作に従って、メルク(Merck)リクロソル
プ(Lichrosorb) −N H2官能化シリカ
を充填したクロマトグラフカラムを、85%シクロヘキ
サンおよび15%クロロホルムからなる溶媒と2.On
l/分の流量で平衡させた。アラビア重質減圧蒸留残留
物(950+’F、510+℃)120μgがシクロヘ
キサン溶液20μ!中でカラム中へ注入された。検出は
254.280および330nmにおけるUV吸光度の
モニターによった。生じた(280nn+における)ク
ロマトグラムが第4a図中に示され、飽和炭化水素およ
び芳香族炭化水素の希釈を示す。次いで流れを反対にし
た(バックフラッシュ)。極性化合物が次の10分にわ
たって溶出し、その時間までに安定な基線に達した。こ
れは第4b図(UV吸光度を280nmでモニターした
)に示される。ボレットはかにより報告された鋭いピー
クが認められなかった。A Merck Lichrosorb -N H2-functionalized silica-packed chromatograph was used according to the second procedure of Bollet' et al., in which the separation of saturated hydrocarbons as well as aromatic compounds from polar compounds was carried out using more polar solvents. The graph column was treated 2. with a solvent consisting of 85% cyclohexane and 15% chloroform. On
Equilibrated at a flow rate of 1/min. 120 μg of Arabian heavy vacuum distillation residue (950+'F, 510+°C) is dissolved in 20 μg of cyclohexane! was injected into the column inside. Detection was by monitoring UV absorbance at 254.280 and 330 nm. The resulting chromatogram (at 280 nn+) is shown in Figure 4a and shows the dilution of saturated and aromatic hydrocarbons. The flow was then reversed (backflush). Polar compounds eluted over the next 10 minutes, by which time a stable baseline was reached. This is shown in Figure 4b (UV absorbance was monitored at 280 nm). The sharp peaks reported by Boret were not observed.
これでボレットはかの分析が終った。This concludes Boret's analysis.
ボレットはかにより記載された方法をこ\に記載の方法
と比較し、次の結果から認められるように、ボレットほ
かの方法はかなりの量の試料物質、主に極性化合物、を
カラム中に残し、一方100%回収(または実質的に1
00%の回収)が本方法により達成される。Bolet et al.'s method leaves a significant amount of sample material, mainly polar compounds, in the column, as seen in the following results. , while 100% recovery (or substantially 1
00% recovery) is achieved by this method.
極性化合物の回収が不完全であったことを示すため、お
よび本発明の方法を実施する1方法の例として、流れを
その正常(前進)方向に逆転して90%ジクロロメタン
および10%イソプロパツールの溶媒を10分にわたっ
て溶媒勾配で導入した。吸光度を20分間測定し、その
時間の間に強く保持された極性化合物に基く追加ピーク
が約8分で出現した(第4図、280nmにおける吸光
度を示す)。To demonstrate that recovery of polar compounds was incomplete, and as an example of one way of carrying out the process of the invention, the flow was reversed to its normal (advancing) direction to 90% dichloromethane and 10% isopropanol. of solvent was introduced in a solvent gradient over 10 minutes. The absorbance was measured for 20 minutes, during which time an additional peak due to strongly retained polar compounds appeared at about 8 minutes (Figure 4, showing absorbance at 280 nm).
従って、ボレットはかの方法は若干の極性物質をカラム
上に残す。第4a〜40図のそれぞれの中の吸光度を時
間にわたり積分して各段階でどれだけの物質がカラムか
ら除去されたかの尺度を得た。結果は次のとおりである
:
規格化面積
(%)
一順流シクロヘキサン:
クロロホルム(85:15) 79.5−溶
離剤:飽和および芳香族炭化水素
−バックフラッシュシクロヘキサン:
クロロホルム(85:15) 8.4−溶
離剤:極性化合物
一顧流ジクロロメタン:
イソプロパツール(90:10) 12.1−溶離
剤:追加極性化合物
ボレットはかの方法がカラム上に残す物質の量は減圧残
留物試料の約12%である。これは、こ\に開示した方
法により回避または克服される若干の問題を生ずる、す
なわちニ
ー カラム上に残された物質が組成分析において適当に
評価されない。Therefore, Boret's method leaves some polar material on the column. The absorbance in each of Figures 4a-40 was integrated over time to obtain a measure of how much material was removed from the column at each step. The results are as follows: Normalized area (%) 1 Upstream cyclohexane: Chloroform (85:15) 79.5 - Eluent: Saturated and aromatic hydrocarbons - Backflush cyclohexane: Chloroform (85:15) 8. 4- Eluent: Polar Compound One Flow Dichloromethane: Isopropanol (90:10) 12.1- Eluent: Additional Polar Compound Bolet The amount of material that the method leaves on the column is approximately 12% of the vacuum residue sample %. This creates some problems that are avoided or overcome by the method disclosed herein, namely that the material left on the knee column is not properly evaluated in the compositional analysis.
−カラム上に残された物質が次の分析に対し吸着部位を
生じ、再現できない結果を与える。- Materials left on the column create adsorption sites for subsequent analysis, giving irreproducible results.
−カラム上に残された物質が流れを事実上妨害し、高い
背圧および操作の損失を生ずることができる。- Materials left on the column can effectively block flow, resulting in high backpressure and loss of operation.
HPLCカラムから残油の良好な回収を達成するために
固体吸着剤物質を官能化して無機酸化物およびヒドロキ
シルを遮蔽しなければならない。In order to achieve good recovery of residual oil from HPLC columns, solid adsorbent materials must be functionalized to mask inorganic oxides and hydroxyls.
最終溶出溶媒がアスファルテンに対する溶解性を示し、
吸着剤の表面活性を中和するため水素結合性官能性・お
よび(または)高極性官能性を有しなければならない。The final elution solvent exhibits solubility for asphaltenes,
It must have hydrogen bonding functionality and/or highly polar functionality to neutralize the surface activity of the adsorbent.
好ましい組合せは第一級アミン官能化シリカを吸着剤と
し、ジクロロメタンとイソプロパツールとの配合物を使
用することであり、その場合に油の溶出における最終溶
媒としてイソプロパツールが1〜50%の範囲内、最も
好ましくは10%、の容量濃度で存在する。この溶媒は
順流またはバックフラッシュで導入することができる。A preferred combination is to use primary amine-functionalized silica as the adsorbent and a blend of dichloromethane and isopropanol, where the isopropanol is the final solvent in the oil elution at 1-50%. It is present in a volume concentration within a range, most preferably 10%. This solvent can be introduced in a cocurrent or backflush manner.
重要なことは溶媒の溶解度および極性の観点であり、流
れの方向ではない。What is important is the solubility and polarity of the solvent, not the direction of flow.
分離の変形において、3ポンプ系が使用される。In a separation variant, a three-pump system is used.
第1ポンプはシクロヘキサンを、第2ポンプはジクロロ
メタンを、第3ポンプはイソプロパツールを供給する。A first pump supplies cyclohexane, a second pump supplies dichloromethane, and a third pump supplies isopropanol.
供給速度はやがて変更される。シクロヘキサンは飽和炭
化水素とそれに続く芳香族炭化水素の溶出に使用され、
弱極性化合物が次にジクロロメタンで溶出され、最後に
強極性分子がジクロロメタ7910%イソプロパツール
で溶出される。正確な溶媒組成プログラムは、成分帰属
を変化させることができるので情報を得るために臨界的
ではない。逐次高い溶解パラメーターの油成分が脱離さ
れ、測定されることができるようにクロマトグラフィー
の進むにつれて溶媒の溶解パラメーターを高めることが
重要である。好ましくは、溶媒の溶解パラメーターは階
段変化としてよりはむしろ次第に高められる。しかし階
段変化は、用いることができ、特許請求の範囲により示
されるように本発明の範囲内にある。The feed rate will be changed in due course. Cyclohexane is used to elute saturated hydrocarbons followed by aromatic hydrocarbons,
The weakly polar compounds are then eluted with dichloromethane and finally the strongly polar molecules are eluted with dichloromethane 7910% isopropanol. Accurate solvent composition programs are not critical to obtaining information as component assignments can vary. It is important to increase the solubility parameter of the solvent as the chromatography progresses so that oil components of successively higher solubility parameters can be desorbed and measured. Preferably, the solubility parameter of the solvent is increased gradually rather than as a step change. However, step changes can be used and are within the scope of the invention as indicated by the claims.
残油を正確に分析できる特徴は、開示した方法が与える
従来技術と比べて一層重要な利点の1つである。しかし
、ボレフトはかの従来技術と比較して本方法に若干の他
の利点がある、すなわちニー 2操作の代りに単に1段
階操作が使用され、この方法を簡単にする。The ability to accurately analyze residual oils is one of the more important advantages offered by the disclosed method over the prior art. However, Boleft has some other advantages of the present method compared to the prior art, namely, instead of a two-knee maneuver, only a one-step maneuver is used, which simplifies the method.
−芳香族炭化水素が縮合芳香族環の数により分離され、
従って追加の組成情報を与える。- aromatic hydrocarbons are separated by the number of fused aromatic rings,
thus providing additional compositional information.
−記載した断検出配列が各化合物型に対する応答因子を
得ることを必要とすることなく油成分の定量化を可能に
する。- The described detection sequence allows the quantification of oil components without the need to obtain response factors for each compound type.
前記精製または品質改善法(すなわち、蒸留、溶媒精製
および接触分解またはコーキング)のそれぞれにおいて
、このクロマトグラフの方法および装置を炭化水素また
は他の物質の個々の型の許容できない水準の検出に使用
でき、そのような検出に基き、望ましくない炭化水素ま
たは他の物質の水準を許容できない水準以下に低下させ
るためにプロセスの運転および(または)プロセスに関
連する段階を調節することができる信号が誘導または生
成される。従って、前記方法のそれぞれを順次参照して
、以下は本発明によって達成される主目的および方法で
ある:
(1)蒸留
アスファルテン物質(以下H&のために「アスファルテ
ン」と称する)を含む炭化水素フィードの蒸留において
、多くの因子が留出物留分殊に軽油留分中へのアスファ
ルテンの過剰量のエントレインメントまたはキャリオー
バーを生ずることができる。そのような因子には過剰の
ストリッピング蒸留速度;ボトム再循環流に対する過度
に高い熱入力;過度に高いフィード速度が含まれるが、
しかしそれらに限定されない。In each of the aforementioned purification or quality improvement methods (i.e. distillation, solvent purification and catalytic cracking or coking), the chromatographic method and apparatus can be used to detect unacceptable levels of individual types of hydrocarbons or other substances. , based on such detection, signals may be induced or generated. Therefore, with reference to each of the aforementioned methods in turn, the following are the main objects and methods achieved by the present invention: (1) Hydrocarbon feed containing distilled asphaltene materials (hereinafter referred to as "asphaltenes" for H&) In the distillation of distillates, many factors can result in the entrainment or carryover of excess amounts of asphaltenes into the distillate fraction, especially the gas oil fraction. Such factors include excessive stripping distillation rates; excessively high heat input to the bottoms recycle stream; excessively high feed rates;
However, it is not limited to these.
留出物中の過剰のアスファルテンの存在は通常留出物の
品質および(または)その以後の使用に有害であるので
、開示した装置および方法の過剰アスファルテンの検出
に対する利用は蒸留塔の運転の最適化に前進する重要な
段階を意味する。Since the presence of excess asphaltenes in the distillate is usually detrimental to the quality of the distillate and/or its further use, the use of the disclosed apparatus and method for detecting excess asphaltenes is an optimal method for distillation column operation. It represents an important step towards becoming a leader.
この観点によれば、蒸留塔からの軽油の0.4 mg試
料が適当な標準温度(例えば25℃)で弁13を経て第
2図の装置中へ注入され、第2および3図に関して記載
したクロマトグラフにかけられる。According to this aspect, a 0.4 mg sample of gas oil from the distillation column is injected at a suitable standard temperature (e.g. 25° C.) into the apparatus of FIG. 2 through valve 13 and as described with respect to FIGS. Chromatographed.
アスファルテンは高極性であり、軽油試料中のそれらの
濃度は強溶媒による溶出の間のUV振動子強度曲線(例
えば第3図の点38〜42の間)の下の面積から容易に
確認することができる。UV振動子強度の下の面積は、
それを行なうためのよく知られた常法により決定され、
面積が許容できる面積を越える場合に蒸留塔中のアスフ
ァルテンエントレインメントを低下させる1つまたはそ
れ以上の公知手段を実行することができる。塔に対する
フィード速度を低下することは通常望ましくないので、
初めに使用できる手段はストリッピング蒸気の速度を低
下することである。塔に対する熱入力の低下は、当業者
に知られるように、フィード温度よりはむしろボトム還
流温度の温度を上げることにより補ってアスファルテン
キャリオーバーを調整することができる。開示したクロ
マトグラフ法により決定されたアスファルテンによる蒸
留塔の運転の調整は手動調整により、クロマトグラフの
出力に基いて作業員により、または自動的にまたクロマ
トグラフの出力を基にして、行なうことができる。Asphaltenes are highly polar and their concentration in gas oil samples can be easily determined from the area under the UV oscillator intensity curve (e.g. between points 38 and 42 in Figure 3) during elution with strong solvents. I can do it. The area under the UV oscillator intensity is
determined by well-known and conventional methods for doing so;
One or more known means of reducing asphaltene entrainment in the distillation column when the area exceeds the allowable area can be implemented. Since it is usually undesirable to reduce the feed rate to the column,
The first measure that can be used is to reduce the speed of the stripping steam. The reduction in heat input to the column can be compensated for by increasing the bottom reflux temperature rather than the feed temperature to adjust asphaltene carryover, as known to those skilled in the art. Adjustment of the operation of the distillation column with asphaltenes determined by the disclosed chromatographic method can be carried out by manual adjustment, by the operator on the basis of the chromatographic output, or automatically and also on the basis of the chromatographic output. can.
(2)溶媒精製
溶媒精製において装入原料が、フィード中の物質の特定
型に対し選択的溶解力または親和力を有する溶媒に密接
に接触され、生じた溶液が残留ラフィネートから分離さ
れる。溶媒脱歴において、アスファルテン物質(以下簡
潔のためにアスファルテンと称する)を含むフィードを
非アスファルテンと完全に混和性であるが、しかしアス
ファルテンと非混和性である短鎖n−パラフィン例えば
n−プロパンと混合し、それによりアスファルテンが第
2の重質相を形成し、適当な分離法例えばデカンテーシ
ョンにより除去することができる。(2) Solvent Purification In solvent purification, the feedstock is brought into intimate contact with a solvent that has selective solubility or affinity for the particular type of material in the feed, and the resulting solution is separated from the residual raffinate. In solvent deasphalting, a feed containing asphaltene materials (hereinafter referred to as asphaltenes for brevity) is completely miscible with non-asphaltenes, but with short chain n-paraffins, such as n-propane, which are immiscible with asphaltenes. The asphaltenes form a second heavy phase which can be removed by suitable separation methods such as decantation.
脱歴操作が有効装置中で生ずる溶媒−油溶液からのアス
ファルテンの分離に対する過度に高い速度で行なわれる
とアスファルテンが脱歴溶液中にエントレインされる。If the deasphalting operation is carried out at an excessively high rate for the separation of asphaltenes from the resulting solvent-oil solution in the active equipment, asphaltenes will be entrained into the deasphalting solution.
脱歴溶液のアスファルテン含量をモニターするため、脱
歴溶液の試料を適当な標準温度で、第2図に関して記載
した型のクロマトグラフ装置に通し、強溶媒による溶出
の間のUV振動子強度曲線の下の面積(第3図中の点3
8〜40の曲線31の下の面積に相当する)を任意の公
知技術により決定する。面積がエントレインしたアスフ
ァルテンの許容できる量を示す面積を越えるならば、フ
ィード速度を手動介入によるかまたは自動的に、許容で
きるアスファルテンエントレインメント水準に達するま
で低下させる。To monitor the asphaltene content of the deasphalting solution, a sample of the deasphalting solution is passed at a suitable standard temperature through a chromatographic apparatus of the type described with respect to FIG. Area below (point 3 in Figure 3)
8-40 (corresponding to the area under curve 31) is determined by any known technique. If the area exceeds the area representing an acceptable amount of entrained asphaltenes, the feed rate is reduced, either by manual intervention or automatically, until an acceptable asphaltene entrainment level is reached.
(3)接触分解フィードの調製〔および(または)軽油
の品質改善〕
殊に接触分解装入原料、および一般に軽油、は種々の割
合の1つまたはそれ以上の芳香族環を含む分子およびま
たは極性分子を含む。多芳香族分子はそれが接触分解装
置を通る間の分解に耐える傾向があり、従って分解生成
物中に濃縮される傾向があり、一方極性分子は分解の間
に分解して比較的大きい炭素質析出物を触媒上に与え、
それにより後者の触媒活性を損なう傾向がある。さらに
、軽油および他の多環芳香族構造を含む留分は、燃焼す
るとき煙を生ずる傾向があり、少くとも前記考慮のため
に軽油および他の炭化水素留分中の多芳香族分子および
極性分子の水準を制御できることが望ましい。(3) Preparation of catalytic cracking feeds [and/or quality improvement of gas oils] Catalytic cracking feedstocks in particular, and gas oils in general, have molecules containing varying proportions of one or more aromatic rings and/or polar Contains molecules. Polyaromatic molecules tend to resist cracking during their passage through the catalytic cracker and thus tend to be concentrated in the cracked products, while polar molecules break down during cracking to produce relatively large carbonaceous materials. providing the precipitate on the catalyst;
This tends to impair the catalytic activity of the latter. Furthermore, gas oils and other fractions containing polycyclic aromatic structures tend to produce smoke when combusted, and due to at least said considerations polyaromatic molecules and polarity in gas oils and other hydrocarbon fractions It is desirable to be able to control the levels of molecules.
留出物留分例えば軽油中のアスファルテン、樹脂および
多芳香族環分子の濃縮を制御できる1つの方法は蒸留の
間の留分のカットポイントを制御することであり、これ
を行なう方法は蒸留に関連して既に記載した。蒸留装置
からの留出物留分中のアスファルテンおよび多芳香環の
濃度が、記載したクロマトグラフ装置および方法を用い
て所望最大濃度を越えることが認められたとき、アスフ
ァルテンおよび多芳香族環分子のUV吸収特性およびそ
れらの過剰濃度を示す信号が誘導され、そのような分子
の濃度が留出物留分中に許容できる水準に低下するまで
蒸留装置の運転の制御に使用される。One way in which the enrichment of asphaltenes, resins and polyaromatic ring molecules in distillate fractions such as gas oils can be controlled is by controlling the cut point of the fraction during distillation; I have already mentioned this in connection. When the concentration of asphaltenes and polyaromatic rings in the distillate fraction from the distillation unit is observed to exceed the desired maximum concentration using the chromatographic equipment and method described, the concentration of asphaltenes and polyaromatic ring molecules Signals indicative of UV absorption properties and their excess concentration are induced and used to control distillation unit operation until the concentration of such molecules is reduced to an acceptable level in the distillate fraction.
接触分解の関係において、分解生成物中に濃縮される芳
香族分子(多芳香族分子を含む)の傾向を低下する1つ
の方法は、生ずるナフテン構造(すなわちシクロパラフ
ィン構造)が比較的速やかに分解するのでそれらを水素
化することである。In the context of catalytic cracking, one way to reduce the tendency of aromatic molecules (including polyaromatic molecules) to become concentrated in the cracked products is to ensure that the resulting naphthenic structures (i.e., cycloparaffinic structures) are decomposed relatively quickly. Therefore, it is necessary to hydrogenate them.
水素化もまた極性化合物の濃度を低下する傾向がある。Hydrogenation also tends to reduce the concentration of polar compounds.
水素化は適当な水素化触媒、例えば低酸性担体例えばア
ルミナ上の第■および■族の金属の組合せ(例えばMo
およびCo )により促進される。The hydrogenation is carried out using a suitable hydrogenation catalyst, such as a combination of metals of Groups 1 and 2 (e.g. Mo
and Co).
相対関係において、水素は高価な商品であり、従って、
経済的見地から水素化が許容できる品質の分解生成物の
生成を生ずる炭化水素物質の選択割合のみを水素化する
ことが非常に望ましい。水素化される割合は所望割合を
水素化装置に向かわせまたはフィードをすべて水素化装
置に通して水素化条件を変えて所望割合の水素化を行な
うか、あるいは前記手段の両方を適当な程度に組合せる
ことにより選択することができる。一般的に言えば、多
芳香族分子の接触水素化処理が水素化処理当り一度に分
子中の芳香環の1つのみの水素化を生ずる。水素化され
た環は接触分解装置を通ると分解され、生じた1つ少な
い芳香族環を有する分子は分解生成物中の処理困難な芳
香族分子の含量が許容できる水準に低下されるまでさら
に水素化され、それぞれ以後の接触分解装置の通過にお
ける追加飽和芳香族環の分解を容易にすることができる
。In relative terms, hydrogen is an expensive commodity and therefore
It is highly desirable to hydrogenate only a selected proportion of the hydrocarbon material for which hydrogenation results in the production of cracked products of acceptable quality from an economic standpoint. The proportion to be hydrogenated can be determined by directing the desired proportion to the hydrogenation apparatus, or by passing the entire feed through the hydrogenation apparatus and changing the hydrogenation conditions to achieve the desired proportion of hydrogenation, or by using both of the above means to an appropriate degree. It can be selected by combining them. Generally speaking, catalytic hydrogenation of polyaromatic molecules results in hydrogenation of only one aromatic ring in the molecule at a time per hydrogenation. The hydrogenated rings are cracked when passed through a catalytic cracker, and the resulting molecules with one less aromatic ring are further cracked until the content of recalcitrant aromatic molecules in the cracked product is reduced to an acceptable level. Hydrogenated to facilitate cracking of additional saturated aromatic rings in each subsequent pass through the catalytic cracker.
極性分子の接触水素化はまた炭化水素留分の品質をその
以後の使用、例えば接触分解、に適する水準に高めるた
めに必要な程度実施される。Catalytic hydrogenation of polar molecules is also carried out to the extent necessary to increase the quality of the hydrocarbon fraction to a level suitable for its further use, such as catalytic cracking.
例として、次に第5図について説明すると、それはブロ
ック化学工学工程系統図においてプロセス制御を具体化
する接触水素化処理装置50の主要特徴を示す。この限
定的でない例において、装置は接触分解装置装入原料の
品質を高めるためであるが、しかしそれが他の目的に対
する装入原料の品質を高めるために使用できることは当
業者により認められよう。By way of example, reference is now made to FIG. 5, which illustrates the main features of a catalytic hydrotreater 50 that embodies process control in a block chemical engineering flow diagram. In this non-limiting example, the device is for improving the quality of a catalytic cracker charge, but one skilled in the art will recognize that it can be used to improve the quality of a charge for other purposes.
未処理フィード(例えば減圧蒸留塔からの軽油)はライ
ン51を経てサンプリング点52に進み、そこで主流が
ライン53を経て接触水素化設備、以下簡潔のために「
ハイドロトリーター」54と称す、に進む。あるいはハ
イドロトリーター54をライン59を経て去り、接触分
解装置(図示せず)ヘライン60を経て進む生成物をラ
イン57および弁56を経てサンプリングすることがで
きる。The raw feed (e.g. gas oil from a vacuum distillation column) passes via line 51 to a sampling point 52 where the main stream passes via line 53 to a catalytic hydrogenation facility, hereinafter "for brevity"
Proceed to ``Hydrotreater'' 54. Alternatively, the product leaving hydrotreater 54 via line 59 and passing through line 60 to a catalytic cracker (not shown) can be sampled via line 57 and valve 56.
特に第2図に関して記載した型の装置を具体化する自動
高速液体クロマトグラフ(HP L C)分析および制
御装置61がライン55からの未処理フィードまたはラ
イン57からの処理フィードの試料を分析し、水素化処
理装置50の運転をライン60中のフィードが許容でき
る品質を有するように調整する。用いた試料はライン6
2を経て排出される。An automated high performance liquid chromatograph (HPLC) analysis and control device 61, particularly embodying an apparatus of the type described with respect to FIG. 2, analyzes a sample of the raw feed from line 55 or the treated feed from line 57; The operation of hydrotreater 50 is adjusted so that the feed in line 60 is of acceptable quality. The sample used was line 6
It is discharged after 2 steps.
HPLC装置61は少くとも次の(とりわけ)調整効果
を有する:
(a) ハイドロトリーターを通るフィードの流量お
よびそれによる滞留時間または空間速度;(b) 水
素制御装置63により決定されるハイドロトリーター5
4中の水素とフィードとの比。既に記載したように水素
は比較的高価であり、経済バランスを水素使用のコスト
と水素化された装入原料の増大価値との比較により見つ
けることが好ましい。水素制御装置63はこの経済バラ
ンスの達成における役割を果たす。The HPLC device 61 has at least the following regulating effects (among others): (a) the flow rate of the feed through the hydrotreater and hence the residence time or space velocity; (b) the hydrotreater 5 as determined by the hydrogen control device 63
The ratio of hydrogen to feed in 4. As already mentioned, hydrogen is relatively expensive and it is preferable to find an economic balance by comparing the cost of hydrogen use with the increased value of the hydrogenated feedstock. Hydrogen control device 63 plays a role in achieving this economic balance.
fcl 温度制御装置64により決定されるハイドロ
トリーター54の運転温度。高運転温度は接触分解装置
の活性を低下する傾向がある極性分子中のへテロ原子(
例えば窒素)の除去を高め、一方低運転温度は含まれる
分子中の芳香族環の飽°和を増大する。経済バランスを
、低下した極性分子含量の処理された装入原料の価値と
低飽和芳香族環含量の処理された装入原料の価値との間
に見つけるべきである。温度制御装置64はこの全体の
バランスの達成に役割を果たす。fcl Operating temperature of the hydrotreater 54 determined by the temperature control device 64. High operating temperatures tend to reduce the activity of catalytic crackers (heteroatoms in polar molecules (
eg nitrogen), while lower operating temperatures increase the saturation of aromatic rings in the molecules involved. An economic balance should be found between the value of treated feedstock with reduced polar molecule content and the value of treated feedstock with low saturated aromatic ring content. Temperature controller 64 plays a role in achieving this overall balance.
フィード速度、水素制御装置63および温度制御装置6
4のそれぞれの調節はそれぞれ手動操作または自動操作
あるいは手動および自動操作の組合せにより調整するこ
とができる。1つまたはそれ以上の調節の自動制御が使
用されるとき、制御は普通の型のコンピューター(図示
せず)によることができる。装置50の運転の一部また
は全部を管理するための制御コンピューターに対する適
当なプログラムは適格プログラマ−により案出されるこ
とができる。制御コンピューターもそのソフトウェアも
、ともに現在の技術状態内にあり、ともに特許請求の範
囲により示される本発明に直接密接な関係がないので記
載しない。Feed rate, hydrogen control device 63 and temperature control device 6
Each of the four adjustments can be made manually or automatically, or by a combination of manual and automatic operations. When automatic control of one or more adjustments is used, control can be by a conventional type computer (not shown). A suitable program for the control computer to manage some or all of the operation of apparatus 50 can be devised by a qualified programmer. Neither the control computer nor its software will be described as they are both within the current state of the art and neither are directly germane to the invention as defined by the claims.
接触水素化処理装置50の運転が、次に殊に減圧蒸留塔
(図示せず)から得られたフィードからの品質改善され
た接触分解装置装入原料の調製に関して記載される。The operation of the catalytic hydrotreater 50 will now be described with particular reference to the preparation of an improved catalytic cracker feed from a feed obtained from a vacuum distillation column (not shown).
ライン51中の粗フィードは初めに少くとも主部分がラ
イン53を経てハイドロトリーターに、次いでライン5
9を経て接触分解装置フィードライン60に通される。The coarse feed in line 51 is first passed through line 53 in at least a major portion to the hydrotreater and then in line 5.
9 to the catalytic cracker feed line 60.
ライン55中のフィードおよびライン57中の生成物が
定期的(例えば1回毎60分)かつ択一的にHPLC装
置61に通され、その中で飽和炭化水素、単および多芳
香族環分子並びに極性分子(後者はへテロ原子例えば窒
素および酸素を含む)について分析される。IIPLC
装置61による分析は一般に、また第2および3図に関
して特定的に記載した方法で行なわれれる。The feed in line 55 and the product in line 57 are periodically (e.g. every 60 minutes) and optionally passed through an HPLC apparatus 61 in which saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatic ring molecules and Polar molecules (the latter containing heteroatoms such as nitrogen and oxygen) are analyzed. IIPLC
Analysis by device 61 is performed generally and in the manner described specifically with respect to FIGS. 2 and 3.
装置61における分析から粗フィードの組成を示す信号
が信号ライン67および68中に誘導される。From the analysis in device 61 a signal indicating the composition of the crude feed is induced into signal lines 67 and 68.
フィードに関する情報はハイドロトリーター中の流量、
温度および水素圧の最良評価条件の調節に「フィードフ
ォアード」制御意図で使用できる。Information about the feed is the flow rate in the hydrotreater,
It can be used for "feed-forward" control purposes to adjust the best evaluation conditions for temperature and hydrogen pressure.
ライン59中の生成物が多環芳香族分子および極性分子
の許容できない高い含量を有すれば水素制御装置63が
、制御コンピューターから信号ライン69を経て与えら
れる装置63に対するプログラム化コスト束縛信号を受
けるハイドロトリーター54中の水素の分圧および水素
と粗フィードとの比を高めるように作用する。If the product in line 59 has an unacceptably high content of polycyclic aromatic molecules and polar molecules, hydrogen control device 63 receives a programmed cost constraint signal to device 63 provided via signal line 69 from the control computer. It acts to increase the partial pressure of hydrogen in the hydrotreater 54 and the ratio of hydrogen to crude feed.
温度制御装置64の普通の調節は芳香族核の飽和に適す
るもの、すなわち約300〜510℃の範囲内の比較的
低い水素化処理温度である。しかし普通の調節は信号ラ
イン70を経て温度制御装置64に達する制御コンピュ
ーターからの信号により調節され、粗フィードのへテロ
原子含量(すなわち極性分子含量)を粗フィード中の芳
香族環の飽和の許容できる水準に相応する許容できる水
準に低下するために水素化処理温度を高める。A common adjustment of temperature controller 64 is one suitable for aromatic nucleus saturation, ie, a relatively low hydrotreating temperature in the range of about 300-510°C. However, conventional regulation is regulated by signals from a control computer that reach temperature controller 64 via signal line 70 to adjust the heteroatom content (i.e., polar molecule content) of the crude feed to accommodate the saturation of aromatic rings in the crude feed. The hydrotreating temperature is increased to reduce the temperature to an acceptable level corresponding to the level that can be achieved.
弁56の調節はヒトの介入により、または分析される流
れおよび頻度に対する制御コンピューター(信号ライン
71)からの信号により変えることができる。The regulation of valve 56 can be varied by human intervention or by signals from the control computer (signal line 71) for the flow and frequency being analyzed.
開示した方法の若干の追加の例示が次に次の制限的でな
い実施例中に与えられる。Some additional illustrations of the disclosed methods are now provided in the following non-limiting examples.
実施例1
潤滑油ベース原料の製造
潤滑油ベース原料の製造における目的は主に高粘度指数
を含む良好な潤滑性を有する装入原料から分子を分離す
ることである。飽和炭化水素および1環を越えない芳香
族が最も望ましい。ブライトストックとして知られる型
の重質潤滑油原料の製造における2つの重要な段階は:
減圧残油をプロパンで脱歴して脱歴油を生成させること
および脱歴油から極性溶媒例えばフェノールにより縮合
環芳香族炭化水素および樹脂を抽出してラフィネートを
生成させることである。第1段階中に生じたアスファル
トおよび第2段階中に生じた芳香族に冨む抽出物は副生
物であり、他の用途を有する。Example 1 Preparation of a Lubricating Oil Base Stock In the production of a lubricating oil base stock, the objective is primarily to separate molecules from the feedstock that have good lubricity, including a high viscosity index. Saturated hydrocarbons and aromatics with no more than one ring are most preferred. The two important steps in the production of heavy lubricating oil feedstocks of the type known as brightstock are:
The two steps are deasphalting the vacuum resid with propane to produce a deasphalted oil and extracting fused ring aromatic hydrocarbons and resins from the deasphalted oil with a polar solvent such as phenol to produce a raffinate. The asphalt produced during the first stage and the aromatic-rich extract produced during the second stage are by-products and have other uses.
記載したHPLC技術を用いて名流れの分子組成をモニ
ターし、分子組成に基ずく品質仕様内のラフィネートの
最高収率を達成するプロセス条件を調整する。The HPLC techniques described are used to monitor the molecular composition of the stream and adjust process conditions to achieve the highest yield of raffinate within quality specifications based on molecular composition.
各プロセス流の試料を得て第2および3図の説明に従っ
て分析した。蒸発光散乱検出器を用いた。Samples of each process stream were obtained and analyzed according to the instructions in Figures 2 and 3. An evaporative light scattering detector was used.
それは減圧軽油の既知濃度に対するそのピーク応答を測
定することによりそれが式(2)および(3)により線
状化された。保持時間限界がモデル成分により規定され
る各成分の積分水準が表3中に全試料の重量%に換算し
て示される。It was linearized by equations (2) and (3) by measuring its peak response to known concentrations of vacuum gas oil. The integration level of each component whose retention time limit is defined by the model component is shown in Table 3 in terms of weight percent of the total sample.
データの観察はプロセス変更を示唆し、それは潤滑油ベ
ース原料の製造における当業者により明らかであろう。Observation of the data suggests process changes, which will be apparent to those skilled in the art of lubricant base stock manufacturing.
脱歴段階から拒否されたアスファルトは15.7%の飽
和炭化水素を含有する。これらの若干またはすべては脱
歴装置中の温度の低下および処理比(すなわち溶媒対装
入原料比)の増大により脱歴油中に含ませることができ
よう。脱歴油は3環および4環芳香族炭化水素を含み、
それは検出限界以下であり、しかしそれは抽出物中に濃
縮される。抽出段階はラフィネートからの2環、3環お
よび4環芳香族炭化水素の除去に有効であったが、微量
の樹脂(極性化合物)が残留し、若干の飽和炭化水素も
また除去された。この分離の選択性は例えば処理比の増
大により改善できよう。プロセス変更は、変更させるコ
スト対改良生成物品質または量における利益をバランス
させることによりなされると思われる。The asphalt rejected from the deasphalting stage contains 15.7% saturated hydrocarbons. Some or all of these could be incorporated into the deasphalted oil by lowering the temperature in the deasphalter and increasing the processing ratio (ie, solvent to charge ratio). Deasphalted oil contains 3- and 4-ring aromatic hydrocarbons;
It is below the detection limit, but it is concentrated in the extract. Although the extraction step was effective in removing 2-, 3-, and 4-ring aromatic hydrocarbons from the raffinate, trace amounts of resin (polar compounds) remained and some saturated hydrocarbons were also removed. The selectivity of this separation could be improved, for example, by increasing the throughput ratio. Process changes are likely to be made by balancing the cost of the change versus the benefit in improved product quality or quantity.
飽和 30.015.7 60.5 19.1 75.
2芳香族 1 19.4 14.6 2B、8 3
4.5 22.6芳香族 2 7.8 7.7
5.8 L7.4 0.0芳香族 3 2.
9 5.7 0.0 10.1 0.0芳香族
4 2.2 4.9 0.0 8.1 0
.0極性 37.851.4 2.7 8.9 0.5
実施例2
接触分解装入原料の製造
重質減圧軽油および重質コーカー軽油はそれぞれ減圧蒸
留およびフルードコーキング法により製造される。これ
らの流れは有効接触分解に対して硫黄、窒素、3+環芳
香族炭化水素および極性化合物が高すぎると認められる
。従って、それらを混合し、それらを順次2反応器に通
す水素化処理法にかける。両反応器は市販Co−Moア
ルミナ水素化処理触媒を充填される。フィードは水素ガ
スと1200psi (8278kPa)の分圧で混合
され、平均床温度は705”F(373,9℃)である
。滞留時間は各反応器中で約22分である。Saturation 30.015.7 60.5 19.1 75.
2 aromatic 1 19.4 14.6 2B, 8 3
4.5 22.6 Aromatic 2 7.8 7.7
5.8 L7.4 0.0 Aromatic 3 2.
9 5.7 0.0 10.1 0.0 Aromatic 4 2.2 4.9 0.0 8.1 0
.. 0 polarity 37.851.4 2.7 8.9 0.5
Example 2 Production of Catalytic Cracking Feedstock Heavy vacuum gas oil and heavy coker gas oil are produced by vacuum distillation and fluid coking methods, respectively. These streams are found to be too high in sulfur, nitrogen, 3+ ring aromatic hydrocarbons, and polar compounds for effective catalytic cracking. Therefore, they are mixed and subjected to a hydroprocessing process in which they are passed sequentially through two reactors. Both reactors are charged with commercially available Co-Mo alumina hydrotreating catalyst. The feed is mixed with hydrogen gas at a partial pressure of 1200 psi (8278 kPa) and the average bed temperature is 705"F (373,9C). Residence time is approximately 22 minutes in each reactor.
フィードの分子組成を第1反応器および第2直列反応器
の生成物と本発明のHPLC法により比較する。分離は
第2および3図に関連して記載した方法により行なわれ
る。検出器はUVダイオードアレイ分光光度計である。The molecular composition of the feed is compared with the products of the first reactor and the second series reactor by the HPLC method of the present invention. Separation is carried out by the method described in connection with FIGS. 2 and 3. The detector is a UV diode array spectrophotometer.
積分振動子強度は前記式(1)におけるように計算され
、第1図の相関により芳香族炭素の重量%に変換される
。名流の組成は表4中に与えられる。装入原料が各反応
器を横切って品質改善されることが明らかである。The integral oscillator strength is calculated as in equation (1) above and converted to weight percent aromatic carbon by the correlation of FIG. The composition of the popular stream is given in Table 4. It is clear that the quality of the feedstock is improved across each reactor.
基本的品質改善は3+環芳香族炭化水素および極性化合
物の含量に生じ、それは出発水準の約172にすぎない
。1環および2環芳香族炭化水素が多核芳香族炭化水素
の水素化により生成される。A fundamental quality improvement occurs in the content of 3+ ring aromatic hydrocarbons and polar compounds, which is only about 172 of the starting level. One- and two-ring aromatic hydrocarbons are produced by hydrogenation of polynuclear aromatic hydrocarbons.
表4中の有効な情報はプロセスの調整に使用できる。3
+環芳香族炭化水素プラス極性化合物の生成物水準が、
良好な接触分解装入原料を与えるために決定された調節
点以下であれば、プラント運転員は例えば両反応器を通
る滞留時間の低下または第2反応器の全くのバイパスの
いずれかを決定することができる。制御の他の普通の方
法は水素分圧または温度あるいはその両方を変えること
であろう。Valid information in Table 4 can be used to adjust the process. 3
The product level of + ring aromatic hydrocarbons + polar compounds is
Below the adjustment point determined to provide a good catalytic cracking charge, the plant operator decides, for example, to either reduce the residence time through both reactors or bypass the second reactor altogether. be able to. Other common methods of control would be to vary hydrogen partial pressure or temperature or both.
人−一(
l環芳香族核 3.7 5.6 6
.72環芳香族核 5.0 6.4
6.73環芳香族核 5.5 6.0
4.74環芳香族核 8.9 5,2
3.7極性核 10.0 6.
2 5.0特許請求の範囲に記載される本発明
は開示した特定態様に制限されない。さらに1態様に関
連して記載された特徴は特許請求の範囲に記載される発
明から逸脱することなく他の態様で用いることができる
。さらに、積分振動子強度を誘導する開示したUV検出
技術はHPLC中に単独で、存在する芳香族炭素の水準
の測定に、または¥を量感受性測定技術と組合せて(少
(とも弱および強溶離溶媒を用いて)油試料中の飽和炭
化水素、芳香族炭化水素および極性化合物の水準の測定
に使用できる。Person-1 (l-ring aromatic nucleus 3.7 5.6 6
.. 72-ring aromatic nucleus 5.0 6.4
6.73 ring aromatic nucleus 5.5 6.0
4.74-ring aromatic nucleus 8.9 5,2
3.7 Polar nucleus 10.0 6.
25.0 The invention as claimed is not limited to the particular embodiments disclosed. Furthermore, features described in connection with one embodiment may be used in other embodiments without departing from the claimed invention. Additionally, the disclosed UV detection technique to induce integrated oscillator intensity can be used alone in HPLC to measure the level of aromatic carbon present, or in combination with amount-sensitive measurement techniques (both weak and strong eluents). can be used to measure the levels of saturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and polar compounds in oil samples (using solvents).
本発明の説明に例として参照される図面中、第1図はN
MRによる種々の炭化水素油試料中の芳香族炭素の重量
%(横軸上)対積分振動子強度から誘導された溶離剤中
の予想全芳香族炭素重量%の回帰分析グラフであり;
第2図は本発明の方法を実施する1方法により使用され
る装置の1形態を示す路線図であり;第3図は第2図の
装置を用いて行なった分析に対する縦軸上の組成データ
対横軸上の時間を示すグラフであり;
第4図はグラフ(a)、(b)および(c)中に、ポレ
ットはかによりジャーナル・オブ・クロマトグラフィー
(19’81)、206,289〜300中に記載さ
れた方法の繰返しの間に回収された溶離剤の吸光度対時
間を示し;
第5図は調整装置が本発明の方法を実施する1方法によ
り使用される装置を具体化する方法およびその調整装置
の化学工学フローシートである。
図面の浄3を内容に変更なし)
N間R汚宙族性毘較 万沓族核検出器の精度予想2テ@
π更’i−+、o0 ヲ5告方芙イ亥+2o0
セ取ゲ[イヒ、4トq勿核FIG、 1
重質アラごア減圧残゛佃のクロマトプラムjヤノ不ル
チマン冬ル
サマンネル
′:f7ン不ル
脱窒系活性
FIG、5
平成 年 月 日
特許庁長官 吉 1)文 毅 殿
1、事件の表示 平成1年特許願第120235号
3、補正をする者
事件との関係 出願人
名 称 エクソン リサーチ アンドエンヂニアリ
ング コムパニー
4、代理人
手続補正書
1.9.22
平成 年 月 日
1、事件の表示 平成1年特許願第120235号
4、代理人
7、補正の内容
図面第1図を別紙のとおり訂正する。Among the drawings referred to by way of example in the description of the present invention, FIG.
2 is a regression analysis graph of the weight percent of aromatic carbon (on the horizontal axis) in various hydrocarbon oil samples by MR versus the expected weight percent of total aromatic carbon in the eluent derived from the integrated oscillator strength; The figure is a route map showing one form of equipment used in one method of carrying out the method of the invention; FIG. This is a graph showing time on the axis; Figure 4 is a graph showing time on the axis; Figure 5 shows a method in which the conditioning apparatus embodies an apparatus for use in accordance with one method of carrying out the method of the invention; This is a chemical engineering flow sheet for the adjustment device. There is no change in the contents of Figure 3) Comparison of the characteristics of the N-R intergalactic tribe Prediction of the accuracy of the Wanku nuclear detector 2 Te @
πSaara'i-+, o0 wo5 report fui+2o0
Collection game [Ihi, 4 pieces of nuclear FIG, 1. Chromatoplum of heavy arago decompression residue 'Tsukuda': f7 non-denitrifying system active FIG, 5. Patented on February 1998 Office Commissioner Yoshi 1) Moon Takeshi 1, Indication of case 1999 Patent Application No. 120235 3, Relationship with the case of the person making the amendment Applicant name Title Exxon Research and Engineering Company 4, Written amendment to attorney's procedure 1.9. 22 Month, Day 1, 1998, Indication of the case, 1999 Patent Application No. 120235, 4, Agent 7, Contents of amendment: Figure 1 of the drawing is corrected as shown in the attached sheet.
Claims (15)
あって、 (a)炭化水素油と担体相との混合物を第1時間間隔に
わたりクロマトグラフ固定相に接触させて通し、前記炭
化水素油の成分を前記固定相上に保持させる段階; (b)段階(a)後、前記油の種々の保持された成分を
前記固定相から異なる時間間隔で溶出させるために移動
相を第2時間間隔にわたり前記固定相に接触させて通し
、固定相に接触した移動相を固定相から溶出した成分と
ともに回収する段階; (c)回収した移動相を、少くとも一部分が約200〜
約400nmの範囲内にある波長範囲を有するUV光で
、回収した移動相中の回収された成分が前記照射にさら
される十分な時間期間にわたり照射する段階、前記移動
相は前記波長範囲内のUV光に対して実質的に透明であ
る; (d)前記照射された成分による前記UV光の吸光度を
前記波長範囲を横切ってモニターし、吸光度の積分を前
記波長範囲を横切る光子エネルギーの関数として得る段
階;および (e)前記の得られた積分の大きさを、1つまたはそれ
以上の成分の溶出に相当する少くとも1つの選んだ時間
の間測定する段階、 を含む方法。(1) A method for the chromatographic analysis of a hydrocarbon oil, comprising: (a) passing a mixture of a hydrocarbon oil and a carrier phase in contact with a chromatographic stationary phase for a first time interval; (b) after step (a), applying a mobile phase to a second time interval to elute the various retained components of the oil from the stationary phase at different time intervals; (c) collecting the collected mobile phase together with the components eluted from the stationary phase;
irradiating the recovered components in the recovered mobile phase with UV light having a wavelength range within the range of about 400 nm for a period of time sufficient to expose the recovered components in the recovered mobile phase to the UV light within the wavelength range; substantially transparent to light; (d) monitoring the absorbance of the UV light by the irradiated component across the wavelength range and obtaining an integral of absorbance as a function of photon energy across the wavelength range; and (e) measuring the magnitude of said obtained integral for at least one selected time corresponding to elution of one or more components.
mの範囲内の波長範囲を有するUV光で照射され、吸光
度の得られた積分の大きさが2倍になるように尺度因子
2が吸光度の積分の誘導に適用され、前記大きさが段階
(e)において固定相から回収される移動相中の極性成
分に対応する時間の間測定される、請求項(1)記載の
方法。(2) The mobile phase recovered from the stationary phase is 230 to 400n
irradiated with UV light having a wavelength range in the range of m, a scaling factor of 2 is applied to the derivation of the integral of absorbance such that the magnitude of the obtained integral of absorbance is doubled, and said magnitude is reduced to a step ( 2. The method of claim 1, wherein in e) the polar components in the mobile phase recovered from the stationary phase are measured for a period of time.
ドアレイ検出器を用いてモニターされる、請求項(1)
記載の方法。(3) Claim (1) wherein the absorbance of UV light by the irradiated component is monitored using a diode array detector.
Method described.
(d)に相当する段階において固定相から溶出すること
が観察される種々の時間をそれぞれの選択分子の相当す
る環数と関連させるように既知の種々の数の芳香族環を
含む選択分子を炭化水素油の代りに使用する段階を行う
ことにより固定相が校正され、炭化水素油中の芳香族炭
化水素の環数が段階(d)における時間応答を、校正に
おいて決定されたそれぞれ異なる芳香族環数に相当する
種々の時間と比較することにより決定される、炭化水素
油中に存在する芳香族炭化水素の種々の環数を決定する
、請求項(1)記載の方法。(4) corresponding to steps (a) to (d), but with the corresponding ring number of each selected molecule at various times at which the selected molecule is observed to elute from the stationary phase in the step corresponding to (d); The stationary phase is calibrated by replacing the hydrocarbon oil with a selected molecule containing a known varying number of aromatic rings to relate to the number of aromatic hydrocarbon rings in the hydrocarbon oil. of the different aromatic hydrocarbons present in the hydrocarbon oil, determined by comparing the time response in step (d) with different times corresponding to different numbers of aromatic rings determined in the calibration. The method according to claim 1, wherein the ring number is determined.
固定相の1環、3環及び6環芳香族炭化水素に対する校
正に使用される、請求項(4)記載の方法。(5) The method according to claim (4), wherein toluene, anthracene and coronene molecules are used to calibrate the stationary phase for one-, three- and six-ring aromatic hydrocarbons.
かし極性化合物ではない)を固定相から溶出する弱溶媒
であり、実質的にすべての飽和および芳香族炭化水素が
溶出した後、極性化合物を前記固定相から溶出するため
に前記弱溶媒に対して強溶媒を置換する、請求項(1)
記載の方法。(6) the mobile phase is a weak solvent that elutes saturated and aromatic hydrocarbons (but not polar compounds) from the stationary phase, and after substantially all the saturated and aromatic hydrocarbons have eluted, the polar compounds Claim (1), wherein a strong solvent is substituted for the weak solvent to elute from the stationary phase.
Method described.
媒が7.6〜8.8cal^0^.^5cm^−^1^
.^5の範囲内の溶解パラメーターを有し、強溶媒が8
.9〜10.0cal^0^.^5cm^−^1^.^
5の範囲内の溶解パラメーターを有する、請求項(6)
記載の方法。(7) The stationary phase comprises an amine-functionalized silica stationary phase, and the weak solvent is 7.6-8.8 cal^0^. ^5cm^-^1^
.. It has a solubility parameter in the range of ^5 and the strong solvent is 8
.. 9-10.0cal^0^. ^5cm^-^1^. ^
Claim (6) having a solubility parameter within the range of 5.
Method described.
液の屈折率の測定;(ii)溶媒蒸発とその後の溶媒を
含まない溶出液のフレームイオン化;および(iii)
溶媒蒸発とその後の溶媒を含まない溶出液のエーロゾル
の光散乱のモニタリングから選ばれる方法により固定相
から溶出した成分の全質量を検出する段階(f)を含む
、請求項(1)記載の方法。(8) the mobile phase is a solvent, and the method further comprises (i) measurement of the refractive index of the eluate; (ii) solvent evaporation and subsequent flame ionization of the solvent-free eluate; and (iii)
The method of claim (1), comprising the step (f) of detecting the total mass of components eluted from the stationary phase by a method selected from solvent evaporation and subsequent monitoring of light scattering of the aerosol of the solvent-free eluate. .
中の芳香族炭化水素の存在に相当する時間の間測定され
、さらに存在する芳香族炭化水素の測定水準と固定相か
ら溶出した炭化水素成分の検出された全質量との間の差
または比を得る段階を含む、請求項(8)記載の方法。(9) The magnitude of the obtained integral is measured in step (e) for a time corresponding to the presence of aromatic hydrocarbons in the solvent and the measured level of aromatic hydrocarbons present and eluted from the stationary phase. 9. A method according to claim 8, comprising the step of obtaining a difference or ratio between the detected total mass of hydrocarbon components.
一層高極性の成分を溶出させるために溶媒を強溶媒と混
和性である水素結合性溶媒で変性する、請求項(6)記
載の方法。(10) The method according to claim (6), wherein after some polar compounds have been eluted by the solvent, the solvent is modified with a hydrogen-bonding solvent that is miscible with the strong solvent in order to elute more polar components of the oil. .
る方法であって、プロセス中に生じた炭化水素油の試料
をそれぞれ請求項(1)記載の方法によりクロマトグラ
フ的に分析して油中の少くとも1成分の存在水準を決定
し、プロセスの運転を前記少くとも1成分の測定存在水
準により制御する方法。(11) A method for refining or improving the quality of a petroleum hydrocarbon feed, wherein each sample of hydrocarbon oil produced during the process is chromatographically analyzed by the method set forth in claim (1) to determine the amount of water present in the oil. A method for determining the presence level of at least one component and controlling operation of a process by the measured presence level of the at least one component.
在水準の値の予定値より高い上昇に反対させることであ
る、請求項(11)記載の方法。(12) The method of claim 11, wherein controlling the operation of the process is to oppose an increase in the value of the presence level of at least one component above a predetermined value.
するために温度および圧力勾配を有する分別装置に通さ
れ、前記成分が分別装置のそれぞれの領域から回収され
、装置の軽油回収領域から回収される軽油沸騰範囲中で
沸騰する軽油成分を含むアスファルテン物質含有石油炭
化水素フィードを精製または品質改善する方法であって
、軽油留分の不連続試料をときどき回収軽油留分からと
り、それぞれ請求項(1)記載の方法により分析し、各
試料中に存在するアスファルテン物質の量を示す信号を
発生させ、軽油成分中の極性成分の量が予定量以下に維
持されるように分別装置の運転の調節に使用する方法。(13) The feed is passed through a fractionator having a temperature and pressure gradient to separate the components according to their boiling range, said components being recovered from respective regions of the fractionator and from the gas oil recovery region of the device. 1. A method for refining or improving an asphaltene-containing petroleum hydrocarbon feed comprising a gas oil component boiling in the gas oil boiling range, wherein discrete samples of the gas oil fraction are taken from time to time from the recovered gas oil fraction, each comprising the steps of claim (1). Analyzed by the method described, generates a signal indicating the amount of asphaltene material present in each sample, which is used to adjust the operation of the fractionation equipment so that the amount of polar components in the light oil component is maintained below the predetermined amount. how to.
れた炭化水素物質を含む分解生成物に転化される石油炭
化水素フィードを精製または品質改善する方法であって
、接触分解装置に進むフィードの不連続試料をときどき
とり、それぞれ請求項(1)記載の方法により分析し、
極性成分および少くとも3環を有する芳香族成分(「3
+環芳香族炭化水素」)の量を示す信号を発生させ、前
記信号が予定量を越える3+環芳香族成分および極性成
分の量に相当すれば、および(または)相当するときに
、フィードを高品質フィードと混合し、または接触水素
化処理にかけ、あるいは混合および水素化処理の両方を
行ない、前記接触水素化処理の強さは前記信号の大きさ
のそれぞれの増大および減少に応じて増大および減少さ
れる方法。(14) A method for refining or upgrading a petroleum hydrocarbon feed in which the feed is passed through a catalytic cracker to be converted to a cracked product comprising improved hydrocarbon material, the feed being Taking discontinuous samples from time to time and analyzing each by the method described in claim (1),
A polar component and an aromatic component having at least 3 rings (“3
generating a signal indicative of the amount of 3+ ring aromatic hydrocarbons (3+ ring aromatic hydrocarbons) and discharging the feed if and/or when said signal corresponds to an amount of 3+ ring aromatic components and polar components that exceeds the predetermined amount; Mixed with a high quality feed, or subjected to catalytic hydrotreating, or both mixed and hydrotreated, the intensity of the catalytic hydrotreating increases and decreases in accordance with the respective increases and decreases in the magnitude of the signal. How to be reduced.
を含む芳香族成分(「3+環芳香族炭化水素)極性成分
、および前記汚染成分の少くとも2つを含む混合物から
選ばれる望ましくない汚染成分を含む石油炭化水素フィ
ードを精製および品質改善する方法であって、選択的精
製剤の流れを選択精製条件で混合する段階、および生じ
た混合物から、(i)極性成分および芳香族成分の低含
量を有する炭化水素ラフィネート流;および(ii)溶
媒および前記汚染成分の少くとも1つを含む混合物の流
れを別々に回収する段階を含み、ラフィネート流の不連
続試料をときどきとり、それぞれ請求項(1)記載の方
法により分析し、汚染成分の量を示す信号を誘導し、直
接または間接に用いて前記精製条件を、ラフィネート中
の汚染成分の量が選んだ量以下に維持されるように変化
させる方法。(15) Undesirable contaminant components selected from asphaltene substances, aromatic components containing at least three conjugated aromatic rings (“3+ ring aromatic hydrocarbons”) polar components, and mixtures containing at least two of the aforementioned contaminant components. A method for refining and improving a petroleum hydrocarbon feed comprising: mixing streams of a selective refining agent at selective refining conditions; and removing from the resulting mixture (i) a low content of polar and aromatic components; and (ii) separately collecting a stream of a mixture comprising a solvent and at least one of said contaminant components, taking discrete samples of the raffinate stream from time to time, each of which comprises: Analyzing by the described method and inducing a signal indicative of the amount of contaminant components and using directly or indirectly to vary said purification conditions such that the amount of contaminant components in the raffinate is maintained below a selected amount. .
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