JPH04503527A - 溶剤抽出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は重質炭化水素物質をその成分をなす部分に分離する溶剤抽出方法に関す る。一層特定的に本発明は、使用する抽出溶剤の選択性を高めるために、制御し つつ操作圧力を低減する連続的溶剤税源方法に関する。

炭化水素物質を二つ以上の成分部分に分離するために溶剤抽出を使用することは 周知である。この点に関していうと、分離を行うために異なった多くの溶剤抽出 方法が提案されており、あるいは使用されている。直立型の抽出槽を利用しつつ 広く採用される溶剤抽出方法の一つは、ニューヨーク州ニューヨーク市のＭｃＧ ｒａｗ−Ｈｉ　１１出版社１９８６年刊行のＲ，Ａ、　ＭｅｙｅｒのｒＨａｎｄ ｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｒｅｆｉｎｉｎｇ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ Ｊの８．１章、１９〜５１ページ中に記載の比較的低温の向流溶剤税源方法であ る。この方法は典型的には、重質炭化水素物質または供給原料をある量の抽出溶 剤によって稀釈し、稀釈した供給原料を所望の抽出温度に調整しかつ稀釈した供 給原料を抽出槽の中間部に導入することを必要とする。稀釈した供給原料の導入 とともに、抽出溶剤を抽出槽の底部にさらに導入する。これによって供給原料と 抽出溶剤は向流的な形をとって流れ緊密な接触がなされる。このような接触の結 果、供給原料中に含まれる低分子量成分が供給原料から抽出さ粗また別個かつ明 確な抽出物相と抽残物相とが生成する。

このようにして生成する抽出物相は供給原料の低分子量炭化水素成分（いわゆる 税源油）と溶剤の大部分とを含み、一方抽残物相は残留する供給原料中の高分子 量炭化水素（高分子量のアス７アルテンおよび中間的な分子量の樹脂を含む）、 ならびに供給原料中に含まれるコンラツドンン炭素前駆体と重金属の大部分およ び溶剤の残部を含有する。これらの各相を回収した後、各相をさらに処理してス トリッピングしかつ溶剤部分、税源油および高分子量炭化水素成分（コンラツド ンン炭素と重金属とをともに含有する）を個別的に回収する。

上記に一般的に述べた溶剤抽出方法の実施においては、抽出溶剤の密度を増大す るか減少するかによって供給原料から抽出された税源油の量および質を制御する ことが従来的な実施方法をなしている。日々の運転におけるこの密度の変更は、 操作圧力の変更もまた採用できるにせよ、通常、抽出槽中に導入する供給原料と 溶剤との温度を変更することによって達成する。

さらに、抽出帯を通じて温度勾配を維持することによシ税源油製品について所望 とする所与の収率において税源油製品の品質を著しく改良することもできる。

この実施方法は典型的には、抽出槽内に設置した水蒸気コイルにより抽出槽の頂 部つまシ精溜部をよシ高い温度に保ちかつ抽出槽の底部つまシストリッピング部 をより低い温度に保つことを包含する。この温度勾配によって内部還流が発生す る。これは抽出槽の底部におけるより低い温度において、供給原料中の重質炭化 水素の溶剤中への溶解度が高いのに対して、抽出槽の頂部におけるよシ高い温度 においては溶解度が低いことによる。温度によって誘起される内部還流を抽出槽 内で利用することにより税源油製品の品質が実際に向上するが、このような利用 は用役特に水蒸気の消費量−を著しく増大する。従ってこのような方法の用役消 費量に悪影響を与えることなく、このような方法によって製造する税源油製品の 品質を維持しあるいは改善しさえもする手段を開発することは、この分野に対し て顕著な貢献となるであろう。

本発明の概要 本発明に従うに、重質炭化水素物質から高品質の税源油を分離しかつ回収する方 法が提供される。一層特定的に本発明は、重質炭化水素供給原料と抽出溶剤とを 亜臨界馬度の高温および大気圧以上において抽出帯内で望ましくは向流において 接触し、低分子量炭化水素成分に富む軽質な第１の抽出物相と、高分子量炭化水 素成分、コンラッドノン炭素前駆体および重金属に富む重質な第１の抽残物相と を生成する比較的低温度の連続税源方法に関する。

とりわけ本発明は、抽出帯内で生成する軽質な第１の抽出物相にかかる圧力を連 続的に低下することを包含する。この圧力低下の結果、この軽質な第１の抽出物 相中に含まれる抽出溶剤の密度が低下し、この抽出物相中に溶解しまたは同伴さ れて残留する高分子量炭化水素成分、コンラッドノン炭素前駆体および重金属が 同抽出物相から追い出されかつ低分子量の炭化水素成分に富む軽質な第２の抽出 物相と高分子量炭化水素成分、コンラッドノン炭素前駆体および重金属に富む重 質な第２の抽残物相とが生成する。本発明の改良点は、重質な第２の抽残物相を 回収し、これを抽出帯内を支配する圧力まで加圧しかつこれを抽出帯に再導入し てぃ同帯内で接触される重質炭化水素供給原料と抽出溶剤とのための外部還流源 とすることを包含する。

図面の簡単な説明 第１図は抽出帯内で減圧を実施する本発明の一態様を例解する図である。

第２図は抽出帯外で減圧を実施する本発明の別な−態様を例解する図である。

本発明の詳細な説明 本発明は高温下で生成する（Ｐｙｒｏｇｅｎｏｕｓ）ビチューメン、天然ビチュ ーメンおよびこれらのビチューメンの一つ以上の留分または成分を含む重質炭化 水素物質の連続溶剤税源の改良に関する。高温下で生成するビチューメ／の代表 的なただし非限定的な例には、重質なまたはＡＰＩ比重の極めて低い石油原油、 接頭原油（水蒸気蒸溜および真空蒸溜されたものの双方）、硬質および軟質木材 ピッチ、コールタール残渣物、分解タール、タール油などが含まれる。天然ビチ ューメンの代表的なただし非限定的な例には、ギルツナイト、ウルツ石、アルバ ート鉱などおよび例えばトリニダードアスファルトなどのような天然アスファル トが含まれる。［これらの一つ以上の留分または成分」という朋語は、アスファ ルテン含有物の一部または全部が除去されているまたはアスファルテン含有物の 全部と樹脂の一部とが除去されている高温下で生成するピチ二または「接触器」 塔などを含めての広汎な抽出装置が用いられてき〆また用いられている、この分 野において実用されている種々な連続溶剤税源方法のすべてに適用できる。本発 明は、重質炭化水素物質と抽出溶剤とが別個に抽出塔に装入されかつ塔内で向流 的に接触される、上記した抽出塔を使用する抽出方法に適用できる。重質炭化水 素物質と抽出溶剤との間に向流的接触を行なうことによって重質炭化水素物質を 分離するために有効な手段が提供されるので、この手段を選ぶことにより本発明 の説明および記載を簡単にする。

第１図を参照するに、例えば抜頭厚油のような重質原料を高圧区画部１２内に導 入するのに先立って、供給原料のもとからの粘度および流動特性に依存しっ＼、 混合帯（図示せず）内で液状供給原料をその抽出を実施するのに用いる全炭化水 素溶剤の一部で予備稀釈することができる。概括的にいうと、液状供給原料と混 合できる炭化水素溶剤の量は、抽出段階において用いる全炭化水素溶剤のＯ〜約 ７０容積−の範囲内であってよく、また約１０〜約２５容積チの範囲が好ましい 。

は、液状供給原料と混合する炭化水素溶剤の量は所望の抽出を行うのに必要な溶 剤の全量であろう。

液状供給原料または予備稀釈した液状供給原料を高圧区画部１２を導入するのと 同時に、約３〜約６個の炭素原子を含むパラフィン系炭化水素からなる群より選 択する軽質有機物質を含む炭化水素溶剤を高圧区画部１２の下方部に導入する。

この導入は溶剤導管１６によって行なう。溶剤導管１６を経て導入する炭化水素 溶剤の量は、高圧区画部１２内で液状供給原料または予備稀釈した液状供給原料 と接触する際に、約４＝１から約２０：１の範囲の溶剤対供給原料容積比を与え る量であろう。

抽出帯１４の高圧区画部１２において、抽出混合物中で分散相をなす重質な液状 供給・原料は下方に流れ、また抽出混合物中で連続相をなす軽質な液状供給原料 は上方に流れる。この向流的な流れによって、上昇する炭化水素溶剤での液状供 給原料の下降する液滴の抽出が最大化され、従って液状供給原料中に含まれる低 分子量炭化水素成分（つまシ油成分）の溶解が増大する。

液状供給原料の抽出、従ってこれからの所望の低分子量炭化水素の分離を最大化 するために向流流れの技術を使用するのに加えて、この分離を増強するために抽 出’１１４内を高温の亜臨界温度および大気圧以上に維持もする。低温の溶剤税 源方法の操作において、抽出帯１４内で維持する温度は一般に約４５°Ｃ〜約２ ５２００の範囲でおろうが、使用する特定的炭化水素溶剤の臨界温度よシ常に低 いであろう。例えば、プロパンを抽出溶剤を用いる場合、プロパンの臨界温度が 約９７℃であるのに対して、最も普通に用いる操作温度は約４５°Ｃ〜約８２℃ であろう。抽出帯１４内で維持する温度は、使用する特定炭化水素溶剤の臨界温 度より典型的には約５°Ｃ〜約２０℃あるいはそれ以上低いであろう。

上記したごとく、抽出帯１４は大気圧以上に維持されもしよう。一般に抽出帯１ ４内に維持される圧力は、使用する高温の亜臨界温度で用いる特定の炭化水素溶 剤の平衡蒸気圧力近くから炭化水素溶剤の臨界圧力近くまたはそれ以上までの範 囲にあるであろう。

上記の条件下で、高圧区画部１２に導入する液状供給原料は、低分子量炭化水素 成分（軽質油成分）と大部分の炭化水素溶剤からなる軽質な第１の抽出物相と液 状供給原料の残部つまり高分子量炭化水素原料、コンラッドノン炭素前駆体およ び重金属、ならびに炭化水素溶剤の残部からなる重質な第１の抽残均相とに分溜 される。軽質な第１の抽出物相は高圧区画部１２の上方の精溜部中に収集される 一方、重質な抽残均相は高圧区画部１２の下方のストリッピング部中に収集され る。この重質な第１の抽残均相は抽残物導管２６によって抽出帯１４の高圧区画 部１２から抜き出す。重質な第１の抽残均相を抽出帯１４から抜き出し、直ちに ストリッパーのような溶剤回収帯（図示せず）内で残留炭化水素溶剤をストツピ ングする。

高圧区画部１２の上部に連続的に収集される軽質な第１の抽出物相を回部から抜 き出しかつ高圧区画部１２の上部の上方にありかつこれに直接隣接しかつ低圧区 画部２０の下部の下方にありかつこれに直接隣接する減圧区画部１８に送入する 。本発明の目的のために、減圧区画部１８は、互いに離れて水平に位置する一連 の棚段例えばシープ、パブルーキャップまたはバルブタイプトレイを具備する領 域またはラシヒ、レッシングもしくはポールリングまたはバールもしくはインク ーロックスサドルなどの多くの充填材のどれかで充填した領域のいずれかからな ってよい。棚段を具備しようと充填材で充填されようとも、このような手段は、 軽質な第１の抽出物相を減圧区画部１８に送入する際にこの抽出物相に対して減 圧ないしは圧力降下をもたらすように有効に働く。

軽質な第１の抽出物相を減圧区画部１８を通過して送シ込むにつれ、この抽出物 相にかかる圧力は低下する。この圧力低下の目的は第１の抽出物相中に含まれる 炭化水素溶剤の密度低下を行うことである。この点からみて、減圧区画部１８内 の減圧ないしは圧力降下の程度は、溶媒密度を所望の程度に低下するのに十分で はあるが、抽出帯１４内で維持される特定の抽出温度において使用する炭化水素 溶剤の沸騰を誘起するには不十分な程度でちろう。大まかにいうと、軽質な第１ の抽出物相にかかる圧力の低下約４００　ｐｓｉまであるいはそれ以上、望まし くは約２００〜約３５０の範囲は、所望とする溶剤密度低下を行うのに十分であ ろうが、炭化水素溶剤の沸騰を誘起するには不十分であろう。

上述したごとく、軽質な第１の抽出物相が高圧区画部１２の上方の濃縮部から、 減圧区画部１８を通って低圧区画部２０の下部へと移送されるにつれ、同相中同 伴された残留する高分量炭化水素成分、コンラッドノン炭素前駆体および重金属 に対する炭化水素溶剤の親和性もまた低下する。この結果、これらの残留物質は 軽質な第１の抽出物相から追い出される。従って、この抽出物相は、低圧区画部 ２０内において、その上部へと上昇しそこに集まる軽質な第２の抽出物相と、低 圧区画部２０の下部へと沈降しそこに集まる重質な第２の抽残均相とにさらに分 離する。このように圧力によって誘起される溶剤密度の低下は従って、生成する 軽質な抽出物相の精留々いしは濃縮を実施するために従来的な溶剤税源方法にお いて水蒸気を使用するのに類似した働きをする。

低分子量炭化水素成分つまシ軽質油成分が濃縮された、炭化水素溶剤を含む軽質 な第２の抽出物相は抽出帯１４から、特定的には、抽出物導管３０を経て低圧区 画部２０の上部から抜き出す。この軽質な第２の抽出物相は抽出帯１４から抜き 出した後、直ちに抽出物導管３０を経て溶剤回収帯（図示せず）に送入し、そこ で同抽出物相中に含まれる炭化水素溶剤がスｌ−ＩＪツビングされる。因みに、 軽質な第２の抽出物相のストリッピングはＲ，Ａ、　Ｍｅｙｅｒｓの上記のノ） ／ドブツクの３０〜３４ページに記載のごとき周知の多段効用および超臨界溶剤 回収方法のどれかを用いることによって容易に実施できる。

低圧区画部２０の下部へと沈降してそこに集まる、追い出された高分子量炭化水 素成分、コンラッドノン炭素前駆体および重金属を含む重質な第２の抽残均相は 抽残物導管２２を経て低圧区画部２０から抜き出す。

抜き出したこの重質な第２の抽残均相は次いで、それをさらに加熱しあるいは加 熱せずに、抽残物導管２２、ポンプ２４（これによって、抽残均相を抽出帯１４ の高圧区画部１２内に維持されている操作圧力にまで再加圧する）および導管２ ８を経て抽出帯１４の高圧区画部１２の上部に循環して戻す。従って、このよう にして抜き出された重質な第２の抽残均相は、抽出工程のための外部還流源をな しておシ、抽出帯１４の高圧区画部１２にひとたび返戻されるならば、抽出帯１ ４の高圧区画部１２内で液状供給原料の分離をさらに増進するように働く。

本発明の別な一態様については第２図を参照されたい。第２図に例屏する態様に 従う場合、例えば、回転円板タイプの塔を含めての直立型の「接触器」ないしは 「抽出器」塔の中間部に液状供給原料を導管１０を経て導入する。すでに述べた のと同様に、液状供給原料は、その抽出を実施するのに用いる全炭化水素溶剤の 一部によって混合帯（図示せず）内で予備稀釈されてよい。

抽出帯１４ａに液状供給原料または予備稀釈した供給原料を装入するのと同時に 、上述した種類の炭化水素溶剤を溶剤導管１６を経て抽出帯１４ａの下部に導入 する。抽出帯１４ａ内において、液状供給原料と炭化水素溶剤との抽出混合物を 、上述した高温の亜臨界温度および大気圧以上に保つ。液状供給原料の抽出が進 むにつれ、低分子量炭化水素成分（つまり軽質油成分）と大部分の炭化水素溶剤 とからなる、抽出によって生成する軽質な第１の抽出物相が抽出帯１４ａの上方 の精溜部に連続的に集まる。同時に、液状供給原料成分の残部すなわち高分子量 炭化水素成分（アスファルテンおよび樹脂を含む）、コンラツドソン炭素前駆体 および重金属と炭化水素溶剤の残部とを含む重質な第１の抽残均相が、抽出ｆ１ ４ａの下部に集まる。この重質な第１の抽残均相は抽残物導管２６を経て抽出帯 １４ａの下部から抜き出し、ストリッパーのような溶剤回収帯（図示せず）内で 炭化水素溶剤の残りの部分をストリッピング除去する。

抽出帯１４ａの上方の精溜部に連続的に集まる軽質な第１の抽出物相は抽出物導 管３０を経て抽出帯１４ａから抜き出す。抽出物導管３０の途上で、抽出物相に かかる圧力は例えば通常の絞シ弁であってよい減圧手段３２を用いて低下される 。抽出帯１４ａ内の圧力よシ低い圧力となった軽質な第１の抽出物相は次いで、 抽出物導管３０を経て低圧相分離帯３４に導入する。

この低圧相分離帯３４内で軽質な第１の抽出物相は追加的な二つの相へとさらに 分離する。これらの追加的な二つの相は、低分子量炭化水素成分（つまり軽質油 成分）が濃縮した炭化水素溶剤からなシ、相分離帯３４の上部に集まる軽質な第 ２の抽出物相と、軽質な第１の抽出物相中に溶解しあるいは同伴されかつ追い出 された残留高分子量炭化水素成分、コンラッドソノ炭素前駆体および重金属から なシ、相分離帯３４の下部に沈降してそこに集まる重質な第２の抽残均相とから なる。上述したごとくこの分離は、第１の抽出物相にかかる圧力を低下すること によシ実施する軽質な第１の抽出物相中に含まれる炭化水素溶剤の密度低下の丸 めに起る。

軽質油成分が濃縮された炭化水素溶剤を大部分含む軽質な第２の抽出物相は抽出 物導管３６を経て相分離帯３４の上部から抜き出す。軽質な第２の抽出物相は、 相分離帯３４から抜き出されると直ちに、溶剤回収帯（図示せず）内でそれが含 有する炭化水素溶媒がストリッピングされかつ炭化水素溶剤と軽質油成分（税源 油成分からなる）とが別個に回収される。上述したごとく、このような溶剤回収 帯においては、石油精製産業において使用する既知の多段効用および超臨界回収 方法のいずれかが採用される。

低圧相分離帯３４の下部に集まる重質な第２の抽残均相は抽残物導管３８によっ て同分離帯から抜き出す。

抜き出したこの抽残均相もまた、第１図によって例解した態様に関して述べた第 ２の抽残均相と同様に、抽出工程の選択性を増大するのに用いうる外部還流源と ・なる。従って、本発明のこの態様においては、低圧相分離帯３４から抽残物導 管３８を経て抜き出す重質な第２の抽残均相の少くとも一部を抽出帯１４ａに循 環して戻す。すなわち、抽残物導管３８を通って流れる重質な第２の抽残物の一 部または全部を導管３８から抜き出しかつ図示にはない手段によって加熱しある いは加熱せずに、導管４０、ポンプ４２および導管４４を経て抽出帯１４ａに送 入する。ポンプ４２は第２の抽残均相にかかる圧力を、抽出帯１４ａ内で維持さ れる操作圧力まで上昇する働きをする。抽出帯１４ａ内への外部還流としては用 いないこの重質な第２の抽残均相の残部は、抽残物導管２６を通って移送される 重質な第１の抽残均相と一緒にするか、抽出工程の別個な製品として回収するこ とができる。

本発明は例えば水蒸気接頭もしくは真空接頭原油のような重質炭化水素供給原料 の処理について述べたが、本発明はまた、含有されているアスファルテンの一部 または全部が除去されているあるいは含有アスファルテンの全部と含有樹脂の一 部が除去されている高温下で生成するビチューメンおよび天然のビチューメンを 上述のように含む、「これらのビチューメンの一つ以上の留分または成分」を含 有する一層軽質な供給原料の処理のためにも適用可能である。従ってこのような 供給原料物質はアスファルテン成分（つまシ高分子量炭化水素成分）の一部のみ を含みあるいはこれを全く含まず、かつ樹脂成分（つまシ、中間的な分子量の炭 化水素成分）のほとんどまたはすべておよび軽質油成分（つまシ低分子量炭化水 素成分）のすべてを含むであろう。この種の供給原料物質を用いる場合、本発明 によって生成される抽出物相は軽質油と炭化水素溶剤の大部分とを含有し、また 抽残均相はアス７アルテンの一部を含みまたは全く含まず、かつ樹脂のすべてと 残りの炭化水素溶剤とを含む。

抽出溶剤の密度変化を起すために圧力低下を行うことによシ、本発明偽キ質炭化 水素供給原料の分離を行うために温度上昇を利用する溶剤税源方法に比べて、同 じ目的を一層経済的かつ有利に行う溶剤税源方法を提供するということが、上記 の記載から認められるであろう。

下記の特許請求の範囲に規定するごとき本発明の趣意および範囲から逸脱するこ となく、本明細書中に記載する種々の部分、要素、工程および手屓の操作および 配列について変更を行うことができる。

補正書の翻訳文提出書　鳴許法組８４条の８）平成３年８月２１日

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．溶剤に可溶なおよび不溶な炭化水素成分を含有する重質炭化水素物質供給原 料を分離する溶剤抽出方法において 前記供給原料を抽出帯内で抽出溶剤と接触して抽出混合物を形成し、 抽出帯内で前記混合物を高温の亜臨界温度および大気圧以上に保ち、それによつ て溶剤に可溶な炭化水素成分に富む軽質な第１の抽出物相を溶剤に不溶な炭化水 素成分に富む重質な第１の抽残物相から分離し、この軽質な第１の抽出物相を、 上記の溶剤に可溶な炭化水素成分に富む軽質な第２の抽出物相と上記の溶剤に不 溶な炭化水素成分に富む重質な第２の抽残物相とに分離するのに十分な上記した 高温の亜臨界温度に上記の軽質な第１の抽出物相を保ちつつ、この第１の抽出物 相にかかる圧力を低下し、かつ 上記の軽質な第２の抽出物相と上記の重質な第２の抽残物相とを別個に回収する ことからなる前記溶剤抽出方法。
2. ２．抽出帯内で供給原料と抽出溶剤とを向流的な流れの形で接触して抽出混合物 を生成する請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．抽出溶剤が、約３〜約６個の炭素原子を含むパラフィン系炭化水素からなる 群から選択する軽質な有機物質を含む請求の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．抽出混合物における溶剤と供給原料との容積比約４：１から約２０：１を与 えるのに十分な量で、供給原料と抽出溶剤とを接触する請求の範囲第１項に記載 の方法。
5. ５．抽出混合物を、その中の抽出溶剤の臨界温度より約５〜約２０℃あるいはそ れ以上低い高温の亜臨界温度に保つ請求項１に記載の方法。
6. ６．採用する高温の亜臨界温度における抽出混合物中の抽出溶剤の平衡蒸気圧力 近く以上から抽出溶剤の臨界圧力まておよびそれ以上までにわたる大気圧以上の 圧力下に抽出混合物をおく請求の範囲第１項に記載の方法。
7. ７．軽質な第１の抽出物相にかかる大気圧以上の圧力を、抽出物相中に含まれる 抽出溶剤の密度を低下するのに十分であるが抽出溶剤の沸騰を誘起するには不十 分である程度低下する請求の範囲第１項に記載の方法。
8. ８．軽質な第１の抽出物相にかかる大気圧以上の圧力が約４００ｐｓｉａにわた る圧力だけ低下される請求の範囲第７項に記載の方法。
9. ９．軽質な第１の抽出物相にかかる大気圧以上の圧力が約２００〜約３５０ｐｓ ｉａにわたる圧力だけ低下される請求の範囲第８項に記載の方法。
10. １０．軽質な第１の抽出物相にかかる大気圧以上の圧力の減圧を抽出帯の外部に おいて実施する請求の範囲第１項に記載の方法。
11. １１．回収した重質な第２の抽残物相の少くとも一部を、抽出帯内の抽出混合物 にかかる大気圧以上の圧力まで再び加圧しかつ抽出帯に循環して戻しかつ同帯内 に導入し、同帯内にある抽出混合物のための還流とする請求の範囲第１項に記載 の方法。