JPH11513727A - 炭化水素油中の熱ソーク誘導ナフテン酸分解による粘度低下 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 炭化水素供給原料の粘度を、熱処理によって原油類又は原油から低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】 炭化水素油中の熱ソーク誘導ナフテン酸分解による粘度低下 発明の背景 本発明は、加熱により炭化水素油の粘度を低下させることに関する。 普通２ｍｇＫＯＨ／ｇ以上である、ＡＳＴＭ方法Ｄ−６６４で高い全酸価（Ｔ ＡＮ）を有する殆どの原油は、非常に粘稠でもある。これは、原油を船積みのた めに積み込み港へパイプラインで輸送するために余分なエネルギーを必要とする ために、例えば生産井で取り扱い問題を増加させる。生産現場付近で熱ソーキン グを使用することによって粘度が低下し、パイプライン設備費用及び積み込み港 への送油費用が減少する。 パイプラインによる輸送が好ましい初期輸送方法である限り、原油の粘度を低 下させるとパイプラインによる船積みが容易になるため、生産現場付近で重い原 油の粘度を低下させようという経済的動機が存在する。小さい直径のパイプ、原 油の加熱の減少または不要、及び／又は低いエネルギーのパイプラインポンプに 由来する少ない投資ゆえに、粘度の低い原油はより安い費用でパイプラインによ って船積みすることができる。 発明の要約 本発明は、高い全酸価（ＴＡＮ）を有する原油又は原油留分の粘度を低下する 方法である。本発明は、処理帯域中で供給原料を、少なくとも約４００°Ｆの温 度で、粘度を実質的に低下させるために十分な時間、熱的に処理することからな る。この熱処理で原油の酸価は実質的に低下する。酸が、例えば水素結合によっ て原油の粘度を上昇させ得ることは知られている（Fuel、1994年、73巻、257-26 8頁）。この処理によって、酸 が分解するため、酸は水素結合にもはや関係し得ず、その結果、出発原油又は原 油留分に比べて、この処理を経た生成物の粘度は低下する。 減圧蒸留で生じる蒸留できない残油を十分な温度まで加熱して残油の粘度を低 下させることは、石油精製において一般的である（例えば、石油精製：技術及び 経済(Petroleum Refining:Technology and Economics)、J．H．Gary及びGlenn E .Handwerk、第３版、Marcel Dekker、ニューヨーク、1994年、89-94頁参照)。こ の方法（ビスブレーキング）は、結合を破壊し、かつ分子の分子量を実質的に低 下させることによって、残油の粘度を低下させる。これはまた、その貯蔵安定性 のような、生成物のその他の性質を実質的に変えることもある。本発明において は、処理の条件はより穏和であるため、生成物の貯蔵安定性は実質的に影響を受 けない。これは、酸の分解が分子量を実質的に低下させるための結合の破壊より も穏和な条件（より低い温度及び／又はより短い時間）で起こるので、高い酸価 を有する原油について達成することができる。本発明の間に幾らかの分子量低下 が見られるかもしれないが、これは主な目標である酸分解による粘度低下である 。 好ましい実施態様の説明 本発明の熱処理方法によって有効に処理することができる供給原料には、全原 油又は原油留分のような、ナフテン酸を含有する供給原料が含まれる。処理する ことができる原油留分は、常圧蒸留残油(topped crudes)（４００°Ｆ−ナフサ 中に僅かなナフテン酸が存在するので）、常圧残油(atmospheric residua)及び 減圧軽油、例えば、６５０〜１０５０°Ｆである。好ましい供給原料には、全原 油及び常圧蒸留残油並びに減圧軽油、特に全原油及び常圧蒸留残油が含まれる。 供給原料は、大気圧より高い圧力、大気圧又は大気圧より低い圧力、例えば、 ０．１〜１００気圧、好ましくは１５気圧未満、更に好ましくは１〜１０気圧で 、好ましくは不活性ガス、例えば、窒素又はその他の非酸化性ガス中で処理する ことができる。熱処理によって酸分解が起こるので、ガス状分解生成物、即ち、 Ｈ₂Ｏ蒸気、ＣＯ₂及びＣＯ並びに最少量の分解生成物を排気するための設備を備 えるのが適当だ。酸分解で生成したか、又は供給原料に固有の水の蒸発による水 蒸気を連続的に掃気除去して、酸分解工程の抑制を最小限にすることが、特に必 要である。凝縮によって全ての軽い最終生成物(ends)又は軽い分解炭化水素生成 物を回収することができ、また所望により、処理した供給原料と再合流させるこ ともできる。操業においては、排気設備を有するソーキングドラムを使用してこ の熱処理方法を実施することができる。好ましい態様においては、ＣＯ₂及びＣ Ｏも掃気除去し得る。この掃気ガスは、一般的に製油所又は生産設備で利用する ことができる天然ガス又はその他の軽い炭化水素ガスのこともある。掃気ガスの パージ速度は、供給原料１バレル当たり１〜２０００標準立方フィート（ＳＣＦ ／Ｂｂｌ）の範囲内である。 処理は時間−温度依存性であるけれども、温度は好ましくは６００〜９００° Ｆ、更に好ましくは７００〜８００°Ｆの範囲内である。処理時間（その温度で の滞留時間）は広範囲に変えることができ、温度に対して逆の関係であり、例え ば、３０秒〜約１０時間、好ましくは１〜９０分、更に好ましくは３０〜９０分 である。勿論、前述の分解レベルを越えないように注意を払いながら所定の温度 で処理時間をより長くすれば一般的により低い粘度値になる。 前述のように、ソーキングドラムを使用して回分式又は連続式基準で この方法を実施することができる。当該技術分野で熟練した技術者は、この方法 を実施するための管型反応を容易に構想できよう。 実施例 下記の実施例は本発明を更に例示するものであり、如何なる方法によっても制 限することを意味するものではない。 実施例１ 実験は、ＡＳＴＭ Ｄ−２８９２又はＡＳＴＭ Ｄ−５２３６に記載されたも のと同様の蒸留装置を含む開放反応器（別途記載したもの以外は全て）中で行っ た。約３００グラムの原油の６５０°Ｆ＋部分のサンプルを蒸留フラスコに入れ た。（サンプルの６５０°Ｆ−部分の物理的損失を防ぐために、容易に使用でき るけれども全原油は使用しなかった。）このサンプルを所望の温度まで急速に加 熱し、不活性雰囲気、例えば、窒素下で最長６時間、この温度で保持した。サン プルに窒素をバブリングさせることにより、好ましくは磁気撹拌棒で撹拌するこ とにより、撹拌を行った。粘度測定のために、アリコートを定期的に取り出した 。 一連の実験においては、熱処理ナフテン酸分解を温度及び時間の関数として行 った。これらは、開放反応器内で、Ｃ₁〜Ｃ₄炭化水素、Ｈ₂Ｏ蒸気、ＣＯ₂及びＣ Ｏのようなガス状反応生成物を除去するために窒素掃気ガスと共に実施した。Ａ ＳＴＭ方法Ｄ−４４５による１０４°Ｆでのセンチストークス（ＣＳｔ）での粘 度及びＡＳＴＭ方法Ｄ−６６４による油１ｇ当たりのｍｇＫＯＨでの全酸価（Ｔ ＡＮ）を測定し、その結果を表１に示す。 １０４°Ｆでの初期粘度＝４５２３ｃＳｔ 初期ＴＡＮ＝６．１２ｍｇＫＯＨ／ｇ油 表１からわかるように、粘度低下はＴＡＮ低下の跡をたどり、パーセントは、 熱処理温度の上昇及び／又は時間の延長と共に増加する。 実施例２ 他の一連の実験においては、熱処理ナフテン酸分解を温度及び掃気ガス速度の 関数として全原油についてオートクレーブ中で実施した。実験試験１及び試験２ においては、生成したガスをヘリウムによって１２７５ＳＣＦ／Ｂｂｌの速度で 連続的に掃気除去し、他方、実験試験３においては、生成物ガスを最大圧力が１ ００ｐｓｉｇまで上昇するように保留した。１０４°Ｆでの粘度及びＴＡＮを決 定し、結果を表２に示す。 この結果は、より高い処理温度によって、全原油についてより低い粘度及びＴ ＡＮになることを確証している（実験試験１対試験２）。この結果はまた、反応 帯域からガスを掃気すると、反応容器圧力が低下し、より低い粘度及びより高い ＴＡＮ低下になることを示している（実験試験２対試験３）。 実施例３ 下記の一連の実験は、熱処理による粘度低下への水蒸気、ＣＯ₂及びＣＯの影 響を評価するために実施した。 水蒸気を追加せず、ナフテン酸分解から得られる炭素酸化物だけを用いた実験 試験１において、８７．６％の最高ＴＡＮ低下に対応して最低の粘度が測定され た。試験２においては、水蒸気のみを掃気ガスに添加したが、これはより高い粘 度とより低いＴＡＮ低下％を示した。幾らかの水をＣＯ₂とＣＯ分圧で置き換え たとき、それぞれ試験３及び試験４に於けるように、比較的高い粘度及びより低 いＴＡＮ低下％の効果が観察され、それによってＣＯ₂又はＣＯにより強化され た水の抑制効果が示される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＪＰ， ＫＲ，ＭＸ，ＮＯ，ＲＵ，ＳＧ (72)発明者 オルムステッド・ウィリアム・エヌ アメリカ合衆国、ニュージャージー州 07974、ミューレイヒル、ガリンソン ド ライブ 200

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．２ｍｇＫＯＨ／ｇを越えるＴＡＮを有する炭化水素供給原料の粘度の低下 方法であって、処理帯域中で供給原料を、少なくとも約４００°Ｆの温度で、Ｔ ＡＮレベルを実質的に低下させ、粘度を低下させるようにガス状反応生成物を除 去するために十分な時間、熱的に処理することからなる方法。 ２．前記供給原料は２ｍｇＫＯＨ／ｇを越えるＴＡＮを有するものである請求 の範囲第１項記載の方法。 ３．処理温度が少なくとも約６００°Ｆである請求の範囲第１項記載の方法。 ４．処理温度が約６００〜９００°Ｆである請求の範囲第１項記載の方法。 ５．処理時間が約１分から約１０時間の範囲である請求の範囲第１項記載の方 法。 ６．前記供給原料が全原油である請求の範囲第１項記載の方法。 ７．前記供給原料が常圧蒸留残油である請求の範囲第１項記載の方法。 ８．処理圧力が約１〜１０気圧である請求の範囲第１項記載の方法。