JPH11513794A - 残留炭化水素質材料の物理的性質を予測する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は残留炭化水素質材料の物理的性質を予測する方法を提供し、この方法は（ａ）異なる品質の１群の残留炭化水素質材料を選択し；（ｂ）残留炭化水素質材料の物理的性質を慣用の測定により決定し；（ｃ）残留炭化水素質材料の（近）赤外スペクトルを測定し；（ｄ）スペクトル領域にて波長の範囲を選択すると共に、これら波長で測定された吸光値を多変量統計分析もしくはニューラルネットワークのための入力として使用し；（ｅ）得られた吸光値を上記（ｂ）で決定された物理的性質と多変量統計分析もしくはニューラルネットワークにより相関させると共に予測モデルを生ぜしめ；次いで（ｆ）この予測モデルを未知の物理的性質の残留炭化水素質材料につき同じ条件下で得られた（近）赤外スペクトルに適用して、未知の残留炭化水素質材料の物理的性質を得る工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 残留炭化水素質材料の物理的性質を予測する方法 本発明は、残留炭化水素質材料の物理的性質をその（近）赤外スペクトルを物 理的性質に相関させることにより予測する方法に関するものである。 石油製品の製造方法を制御するための（近）赤外分光光度法の使用は、たとえ ば「ハイドロカーボン・プロセシング」、１９９５年２月、第８６〜９２頁から 公知である。この刊行物に記載された方法は、各種の成分の制御配合によるガソ リンおよびガス油の製造を含む。最終製品の品質は、コンピュータに接続された フーリエ変換型の分光光度計を用いてオンラインで決定され。このようにして、 配合表の使用を有利に回避することができる。 （近）赤外分光光度法により製品の品質を連続制御するのが極めて有利である 石油工業に広く適用される他の種類の方法は、種々異なる種類のビチューメンの 各流れを配合することによるビチューメン組成物の製造である。しかしながら、 ビチューメン組成物の品質を制御するため（近）赤外分光光度法を用いて試みは 従来までかなり失望的であり、これは恐らくビチューメン材料を構成する極めて 重質の各成分に寄与する。 この点に関し、「近赤外分光光度法によるビチューメン特性の迅速な予測およ び評価」、Ｇ．スベチンスキーおよびＩ．イシダが参照され、この論文はＲＩＬ ＥＭコミティＴＣ ＰＢＭ−１５２、マドリード、スペイン国、１９９５年６月 の第３回年次総会にて提出された。この論文には、種々異なるビチューメンパラ メータの特性化および予測に関する近赤外線の反射につき詳細ではないが記載さ れている。 本発明の目的は、たとえば（近）赤外スペクトルを用いる残油、残留燃料油お よびビチューメン材料を包含する原油残渣のような残留炭化水素質材料の物理的 性質を予測する進歩した方法を提供することにある。 したがって本発明は、残留炭化水素質材料の物理的性質を予測するに際し： （ａ）１群の異なる品質の残留炭化水素質材料を選択し； （ｂ）慣用の測定により残留炭化水素質材料の物理的性質を決定し； （ｃ）残留炭化水素質材料の（近）赤外スペクトルを測定し； （ｄ）スペクトル領域にて波長の範囲を選択すると共に、これら波長にて測定さ れた吸光値を多変量統計分析もしくはニューラルネットワークのための入力とし て使用し； （ｅ）得られた吸光値を多変量統計分析もしくはニューラルネットワークにより 上記（ｂ）にて決定された物理的性質と相関させ；次いで （ｆ）この予測モデルを未知の物理的性質の残留炭化水素質材料につき同じ条件 下にて得られた（近）赤外スペクトルに適用して、未知の残留炭化水素質材料の 物理的性質を得る ことを特徴とする残留炭化水素質材料の物理的性質を予測する方法を提供する。 上記方法により、たとえば炭化水素質供給原料および／またはそれから得られ る生成物の品質を連続的に制御することが可能である。 本発明によれば、種々異なる品質の比較的多数の残留炭化水素質材料（好適に は少なくとも１０種、好ましくは少なくとも５０種）の（近）赤外スペクトルが 測定される。 この群における異なる品質の炭化水素質材料の数は、これがその後の統計予測 手段の一般性および適用性を決定するので重要である。 （近）赤外領域からの光は１０００〜１０，０００ｎｍの範囲、好ましくは１ ５００〜３０００ｎｍの範囲、より好ましくは１６４０〜２３６０ｎｍの範囲ま たはその１つもしくはそれ以上の選択間隔の波長を有する。 得られるスペクトルをたとえば部分最小二乗法、多重線形回帰法、減少ランク 回帰法、主成分分析など、またはニューラルネットワークのような多変量統計分 析技術を用いて慣用の測定により、物理的性質の測定と共に分析することができ る。 上記の多変量統計技術およびニューラルネットワークは当業者にそれ自体公知 であり、したがって詳細には説明しない。 好適には、吸光値はスペクトル領域における多数の波長にて測定される。好適 には、吸光値はスペクトル領域における全範囲の波長にて或いはその１つもしく はそれ以上の選択間隔にて測定される。 次いで、予測モデルを生ぜしめ、これを未知の物理的性質を有する残留炭化水 素質材料につき同じ条件下で得られた（近）赤外スペクトルに適用することがで きる。 上記（ｂ）で決定された残留炭化水素質材料の物理的性質に対する吸光値の相 関は、たとえば多重線形回帰法または部分最小二乗回帰法のような上記公知技術 によって行われる。 本発明により物理的性質を決定しうる残留炭化水素質材料はたとえば重質ガス 油、原油残渣、残留燃料油およびビチューメン材料を包含する。 原油残渣はたとえば長（大気圧）および短（減圧）残油のような直留残油、た とえば熱分解、水添分解もしくは接触分解された残油のような処理残油流で構成 することができる。残留燃料油は、たとえば残油特性に影響を及ぼす任意の精製 油流のような残油および任意公知の希釈流で構成することができ、たとえば安定 化剤もしくは乳化剤のような任意公知の添加剤を含有することができる。 適するビチューメン材料は天然産ビチューメンまたは鉱油から得られるビチュ ーメンを包含する。さらに各種のビチューメン材料の配合物も分析することがで きる。適するビチューメン材料の例は蒸留もしくは「直留ビチューメン」、熱分 解残油、ポリマー改質ビチューメン、沈澱ビチューメン（たとえばプロパンビチ ューメン）、吹込ビチューメン（たとえば接触吹込ビチューメン）およびその混 合物を包含する。 他の適するビチューメン材料は、これらビチューメンの１種もしくはそれ以上 と、たとえば石油抽出物（たとえば芳香族抽出物、蒸留液もしくは残油）のよう な増量剤（フラックス）との或いは油との混合物を包含する。分析すべきビチュ ーメン材料は、当業界にて公知の任意の乳化剤を含有することができる。 （近）赤外分光光度法により分析すべき上記残留炭化水素質材料は好適には少 なくとも５０℃の温度、好ましくは少なくとも１００℃の温度を有する。 決定すべき物理的性質はたとえば浸透（ＰＥＮ）、軟化点、密度、粘度、引火 点、貯蔵安定性および取扱安定性、相溶性のような性質、並びにたとえば芳香族 性、Ｃ７アスファルテン含有量、ワックス含有量、パラフィン含有量、揮発性お よび保持ＰＥＮ（ＲＴＦＯＴ（ローリング・シン・フィルム・オーブン・テスト ）の後）、マイクロカーボン残渣、コンラドソン炭素残渣のような化学組成関連 の性質、および供給原料評価パラメータを包含する。 本発明によれば、残留炭化水素質材料の２種もしくはそれ以上の物理的性質（ たとえば軟化点およびＰＥＮ）を同時に決定することができる。 以下、実施例により本発明をさらに説明する。実施例１ 異なる性質を有する１群の７２種のビチューメン材料を選択した。これら試料 を全て、それぞれＡＳＴＭ Ｄ５およびＡＳＴＭ Ｄ３６の各方法を用いて浸透 値および軟化点値につき評価した。次いで、これら試料を１６４０〜２６３０ｎ ｍの範囲の波長を有する近赤外領域にて測定した。次いでビチューメン材料の各 試料を２００℃の温度における透過セルに入れ、近赤外スペクトルを記録した。 上記に説明した部分最小二乗回帰法を用い予測モデルを生ぜしめた。予測の標準 偏差は２０〜１４０ｄｍｍの範囲における浸透につき３ｄｍｍであり、リーブ・ ワン・アウト・クロス・バリデーション（ｌｅａｖｅ−ｏｎｅ−ｏｕｔ ｃｒｏ ｓｓ ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ）法により測定して４２〜６２℃の範囲にて軟化点 につき０．７℃である。実施例２ 異なる品質を有する１群の７５種の熱分解残油を選択した。これら試料を全て 、マイクロカーボン残渣含有量および粘度につき、それぞれＡＳＴＭ Ｄ−４５ ３０−９３およびＡＳＴＭ Ｄ−４４５−９４法を用いて評価した。次いで、こ れら試料を１６４０〜２６３０ｎｍの範囲の波長を有する近赤外領域にて測定し た。次いで残油の各試料を２００℃の温度における透過セルに入れ、近赤外スペ クトルを記録した。上記に説明した部分最小二乗回帰法を用いて予測モデルを生 ぜしめた。予測の標準偏差は２４．３〜３５．２％ｗ／ｗの範囲にてマイクロカ ーボン残渣含有量につき０．４％ｗ／ｗであり、リーブ・ワン・アウト・クロス ・バリデーション法により測定して６５〜５５４ｃＳｔの範囲で粘度につき６． ５％である。 上記から明らかなように、本発明は残留炭化水素質材料の物理的性質を予測す るための極めて魅力的な方法を提供する。

───────────────────────────────────────────────────── 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)，ＡＵ，ＣＡ，ＣＺ，Ｊ Ｐ，ＮＺ，ＳＧ (72)発明者 ヌーゲバウエル，ロナルド，ヨハン オランダ国エヌエル−1031 シー・エム アムステルダム、バトホイスウエヒ ３ (72)発明者 スミーツ，ルイ，マリー オランダ国エヌエル−1031 シー・エム アムステルダム、バトホイスウエヒ ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 残留炭化水素質材料の物理的性質を予測するに際し： （ａ）１群の異なる品質の残留炭化水素質材料を選択し； （ｂ）慣用の測定により残留炭化水素質材料の物理的性質を決定し； （ｃ）残留炭化水素質材料の（近）赤外スペクトルを測定し； （ｄ）スペクトル領域にて波長の範囲を選択すると共に、これら波長にて測定さ れた吸光値を多変量統計分析もしくはニューラルネットワークのための入力とし て使用し； （ｅ）得られた吸光値を多変量統計分析もしくはニューラルネットワークにより 上記（ｂ）にて決定された物理的性質と相関させ；次いで （ｆ）この予想モデルを未知の物理的性質の残留炭化水素質材料につき同じ条件 下にて得られた（近）赤外スペクトルに適用して、未知の残留炭化水素質材料の 物理的性質を得る ことを特徴とする残留炭化水素質材料の物理的性質を予測する方法。 ２． （近）赤外領域が１０００〜１０，０００ｎｍの範囲の波長を有する請求 の範囲第１項に記載の方法。 ３． 波長が１５００〜３０００ｎｍの範囲である請求の範囲第２項に記載の方 法。 ４． １群の残留炭化水素質材料が少なくとも５０種である請求の範囲第１〜３ 項のいずれか一項に記載の方法。