JPS60258289A - 天然ガソリンの品質改良方法 - Google Patents

天然ガソリンの品質改良方法

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JPS60258289A
JPS60258289A JP60074538A JP7453885A JPS60258289A JP S60258289 A JPS60258289 A JP S60258289A JP 60074538 A JP60074538 A JP 60074538A JP 7453885 A JP7453885 A JP 7453885A JP S60258289 A JPS60258289 A JP S60258289A
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gasoline
acid
catalyst
natural
natural gasoline
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JP60074538A
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ジヨージ・アンドルー・オラ
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El Paso Products Co
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0215Sulfur-containing compounds
    • B01J31/0225Sulfur-containing compounds comprising sulfonic acid groups or the corresponding salts
    • B01J31/0227Sulfur-containing compounds comprising sulfonic acid groups or the corresponding salts being perfluorinated, i.e. comprising at least one perfluorinated moiety as substructure in case of polyfunctional compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G35/00Reforming naphtha
    • C10G35/04Catalytic reforming
    • C10G35/06Catalytic reforming characterised by the catalyst used

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Catalysts (AREA)

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】 本発明は比較的低い洟点および比較的劣ったアンチノッ
ク性を有する炭化水素類を比較的高いアンチノック価を
有する自動車燃料用配合原料としての用途に適している
炭化水素類に品質改良させる方法に関するものである。
特に、本発明は天然ガスから誘導された天然ガソリンを
元の充填原料より高いオクタン価を有するガソリン生成
物に転化させるための木質的にトリフルオロメタンスル
ホン酸からなる触媒の使用に関するものである。
ガソリン留分中に産出する飽和高分枝鎖状パラフィン炭
化水素類、および特にそれらの混合物類はそれらのアン
チノック性のために非常に望ましい自動車燃料用成分類
である。例えばパラフィン類の比較的高い分枝鎖状異性
体類は、それらの比較的高いオクタン価のために対応す
る非分枝鎖状または分枝鎖の少ないパラフィン類より価
値がある。例えば、ヘキサンの2,2−ジメチルブタン
異性体は92のオクタン価を有するが、ノルマルヘキサ
ンは25のオクタン価を有する。同様に、2.2.3−
トリメチルブタン(トリブタン)も比較的高い分枝鎖構
造を有しており、そして例えばメチルベキサン類および
ジメチルペンタン類の如きイソへブタン類をはるかにし
のぐ燃料特性を与える。それの高度の分枝鎖構造のため
に、トリブタンのオクタン価は100の値を有するイソ
オクタンを越える。鉛添加物を用いない高オクタン価自
動車燃料に対する需要は着々と増加してきており、そし
て種々の炭化水素方法が提案されてきており、それによ
り例えば直留ガソリン類、ナフサ類および同様な炭化水
素混合物類の如き種々の炭化水素油類を品質改良してそ
れより高いオクタン価のガソリンが製造されてきている
米国特許番号3,594,445は(1)例えば五弗化
アンチモンの如きV族金属の弗化物および(2)フルオ
ロスルホン酸を含有している触媒を水素およびオレフィ
ンおよび/またはアルキルフルオロスルホネートの存在
下で使用すgことによるノルマルおよびナフテン系パラ
フィン類の異性化方法を開示している。
米国特許番号3.766.286は(a)式MXn(式
中、Mは周期律表のIV−B、VまたはVI−B族から
選択され、Xはハロゲンであり、そしてnは3〜6であ
る)のルイス酸、および(b)フルオロ硫酸、トリフル
オロメタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸またはそれら
の混合物類などの強ブロンステッド酸からなる触媒を用
いるパラフィン系および/またはアルキル置換された 
!1芳香族炭化水素類の異性化を開示している。
米国特許番号3.778.489はパラフィンを別個の
オレフィン流を用いて例えば硫酸、弗化水素、八日硫酸
、トリハロメタンスルホン酸などの如き強酸を使用して
アルキル化する方法を開示している。
米国特許番号3,839,489は五弗化砒素、五弗化
アンチモン、およびそれらの混合物からなる触媒を使用
してパラフィン供給原料をトリフルオロメタンスルホン
酸または水素を用いて水素の存在下で異性化する方法を
開示している。
米国特許番号3,996,116は直鎖飽和炭化水素類
を液相で例えばHFSO3の如き過酸の存在下で炭化水
素の半波電圧および過酸のそれとの間の電圧における電
気分解によって酸化することによる該直鎖炭化水素類を
分枝鎖状飽和炭化水素類に転化させる方法を開示してい
る。
米国特許番号3,852,184は精製用原料中のアル
キルシトペンタンを水素の存在下で金属ハライドおよび
プロトン酸、好適にはハロゲン化水素、の触媒混合物を
使用してシトヘキサン類に異性化させる方法に関するも
のである。変法として、プロトン酸類、すなわちフルオ
ロスルホン酸、モノフル十口燐酸、ジフルオロ燐酸、ト
リフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸および
ビス−(ペルフルオロメチルスルホニル)メタン、が示
唆されている。
米国特許番号4,035,286は五弗化アンチモンお
よびフルオロアルカンスルホン酸の混合物を触媒として
使用する軽質ナフサ流のオクタン品質改良法を開示して
いる。
米国特許番号4,044,069は、例えば五弗化砒素
と一般式RF (303H) P (ここでRFは炭素
数が2〜8のアルキル過弗素化もしくはシクロアルキル
過弗素化炭化水素基を表わしそしてpは1または2であ
る)に相当するスルホン酸との混合物からなる触媒組成
物を用いるパラフィン系炭化水素類の異性化およびアル
キル方法を開示している。
他の関連文献技術としては、D、A、マツフォーレイ(
McCaulay)の論文「ヘキサン類の酸−触媒異性
化の機構J (Std、Ofl Co、1959)、J
、Am、Chem、Slエエ、81巻、6437頁、R
,D、ホウェルス(Howells)およびJ、I)、
マ+、クコ−y(McCown)の「トリフルオロメタ
ンスルホン酸および誘導体類」、Chemical R
eviews、77巻、No、1.69頁、およびジョ
ージ(Ge o rge) A 、オラー(Olah)
他の「過酸類J、5cience、206巻、13頁が
ある。
本発明は、オレフィンを添加せずに本質的にトリフルオ
ロメタンスルホン酸からなる触媒を用いる処理により天
然ガソリンを品質改良する方法に関するものである。特
に、天然ガスから誘導された低オクタン価の天然ガソリ
ンを約り0℃〜約120℃の間の温度において短い接触
時間にわたって処理することによりそれより高いオクタ
ン価に品質改良させる。本発明により簡単なしかも実用
的な品質改良用の処理が供され、それによりとれでも環
境上のまたは#唐土の有害問題を引き起こすような鉛も
しくはマンガン添加物類の添加によりまたは比較的高い
オクタン価の芳香族類もしくはオレフィン類の添加によ
りオクタン価を増加させる必要なしに比較的劣ったアン
チノック性を有する炭化水素物質類から鉛を含まないガ
ソリンが直接得られる。さらに、本発明の方法は芳香族
炭化水素類を含有している充填原料にも適用でき、その
結果数方法は例えば芳香族除去の如き費用のかかる予備
分離段階なしに一段階操作で実施できる。
本発明の方法で使用される出発物質は天然ガスから誘導
される天然ガソリン、すなわち石油と一緒にしばしば地
質学上の生成物中で見出される炭化水素および非炭化水
素ガス類からなる天然産出混合物・である・例えば圧縮
・冷却または吸収の (、・如き方法によるメタンより
高い分子量の成分類の分離は天然ガス液体類と称される
ものを生じる。
エタン、プロパンおよび大部分のブタン類を除去すると
、天然ガソリン類、すなわち主として炭素数が4〜10
のパラフィン性の、主にペンタン類、ヘキサン類および
ヘプタン類の、複雑な炭化水素混合物、が生じる。本方
法で使用される天然ガソリンは一般に15重量%以下の
環式バラフィン類、5重量%以下の芳香族類および検出
不能量のオレフィン類を含有している。ガソリンは大気
圧における約26.6℃〜114.4℃(80″F〜2
38″F)の沸騰範囲を有している。テキサス州オデッ
サ地域からの天然ガソリンの典型的な分析値は約65−
70のリサーチ法オクタン価および表I中に示されてい
る如き組成を有する。
本発明で使用される触媒はトリフルオロメタンスルホン
酸であり、これは約0.1:1〜約2=1の範囲内の触
媒対炭化水素の容量比を与えるようにして加えられる。
品質改良反応は、約り0℃〜約120℃の間の、好適に
は100〜120℃の、温度において約10分間〜4時
間の、好適には約15分間〜約2時間の、範囲の時間に
わたりて、炭化水素原料が実質的に液体相状を保つのに
最適な約50〜約1100psjの範囲の圧力を用いて
、天然ガソリンを触媒と接触させることにより実施され
る。
本発明の反応条件下では、例えばフルオロスルホン酸(
FSO3)1)または!!(magicacid)(す
なわちFSO3H−3bFa ) の如き他の過酸類は
ガソリンの品質改良用触媒類として有効ではない。第一
・に、FSOaHは天然ガソリン中に存在している芳香
族化合物類との高い反応性(スルホン化など)を示し、
その結果原料 lから処理前に芳香族を除去しなければ
ならない。
さらに、フルオロスルホン酸自体は芳香族が除かれたガ
ソリンに対してさえも品質改良用に有効ではなく、そし
て品質改良方法用には例えば弗化水素酸および〜200
psiのBF3の如き共−酸の添加が必要である。それ
より高い温度(〉45℃)においては、過度の分解が観
察されFSO3Hは天然ガソリンの品質改良用に使用で
きなくなる。これは魔酸の場合も同じである。
本発明は予期されておらず、そして先行技術により予想
できなかった。温度上昇は反応を促進させるが、天然ガ
ソリンの品質改良は複雑な方法であり、そこでは簡単な
予測はできずそして実験結果を容易に関連づけることが
できなかった。ガソリン範囲内のアルカン類の異性化平
衡は温度依存性であり、そして温度が上昇するにつれて
良好なオクタン価のための分枝鎖が減少する。従って、
80−120℃への温度上昇による予測されていた効果
はオクタン価の減少であろう。同時に他の過酸類で示さ
れている如く、競合する分裂−分解反応が促進すること
も高温処理を一般的に実行不可能にしている。80−1
20℃の特殊な温度範囲、特に100−120℃範囲、
においてトリフルオロメタンスルホン酸を用いると、異
性化、アルキル化、アルキル交換などの反応が有利に均
衡がとれて高オクタン価ガソリンへの低圧品質改良を可
能にするということを今発見した。
本発明の方法は連続的にもしくはバッチ式に実施するこ
とができ、または連続的およびバッチ式処理の組み合わ
せも使用できる。転化区域では、触媒と再循環物質も含
む天然ガソリン原料の種々の成分類とを充分接触させる
適当な反応器装置を使用できる。触媒および炭化水素混
合物を見分接触させることが特に重要であるため、攪拌
器型、循環器−混合器型、基型のバッチ式もしくは連続
的な反応器類、または適当なじキま板のついた管反応器
類が使用され、それにより触媒は炭化水素混合物中で急
速かつ密に分散させようと思う。
適当な沈澱区域中で沈澱すると1品質改良されたガソリ
ンは酸触媒から容易に分離され、・該触媒は反応部分に
直接再循環させることができる。
溶解された芳香族類および他の高級炭化水素類の蓄積を
防止するために、この触媒の少なくとも i・□一部分
を時々再生する必要があるであろう。これは簡単な蒸留
により実施でき、それを蓄積した水分および不純物を除
去するための硫酸処理と任意に組み合わせることもでき
る。
本発明の方法には多くの利点がある。例えば穏やかな操
作条件、特に圧力、のために反応器の材質費用並びに使
用費用が最少にされる。さらに、−成分触媒のために触
媒成分の比を望ましい値内で監視する必要がないという
点で該方法の操作は非常に簡単となり、そして再生など
も容易に行える。また、本発明のトリフルオロメタンス
ルホン酸触媒は、他の過酸類と著しく対照的なことに、
天然ガソリン原料と融和性があり、そして望ましくない
副反応(スルホン化、分裂など)を生じない。
下記の実施例は本発明を実施するために現在考えられる
最良の形態を示しているが、本発明の範囲を限定するも
のではない。
支倉班ユニj 各実施例において、外部にある加熱および冷却手段を備
えている攪拌されているステンレス鋼オートクレーブに
100m1の天然ガソリンおよび100m1のトリフル
オロメタンスルホン酸を充填した。反応混合物を攪拌し
ながら熱を適用した。反応時間は希望する温度水準に達
したときに合わせられた。反応時間の終了時に、オート
クレーブの内容物を冷却し、分離し、そして生成物をガ
スクロマトグラフィにより分析した。゛適当な原料およ
び生成物の分析値並びに実施例中で使用した操作条件を
表1に示す。
表の結果により示されている如く、トリフルオロメタン
スルホン酸を用いて25℃で4時間処理された天然ガソ
リン(実施例1)は認められるほどオクタン価を増加さ
せず、そして出発物質はほとんど変化しないで回収され
た。実施例2の如く温度を50°Cに高めても結果は実
質的に変わらなかった。80℃において短い反応時間を
用いると、オクタン価の相当な増加が観察され(実施例
3)、そして生成物は78のリサーチ法オクタン価を有
していた。100および120℃の温度における実施例
4および5ではそれ以上の改良が得られ、それぞれ約8
3および約86のオクタン価を有する生成物類が集めら
れた。
しかしながら、同様な条件下であったが120℃を越え
る温度において実施された別の実験では04以下の炭化
水素類への望ましくない分解が増加した。
本発明の方法に対して多くの改変を行えるということは
当技術の専門家には明らかであろう。前記の明細書の記
載からのそのような逸脱はこの明細書および特許請求の
範囲により規定されている本発明の範囲内にはいると考
えられる。
n−へブタン(重量%)2.9 2.2−ジメチルヘキサン(重量%)3.42.5−ジ
メチルヘキサン(重量%)0.43.3−ジメチルヘキ
サン(重量%)0.42.3.4−)リメチルペンタン
(重量%)0.42−メチルへブタン(重量%)0.5 3−メチルへブタン(重量%)1.0 残りのC,(重量%) 残りのC7(重量%)7,8 残り/7)C8”(重量%)5.8 合計C4(%)1.3 合計C5(%) 42.0 合計06 (%) 28.8 合計C? (%) 14.8 合計08 (%) 11.9 i −Cy / n C51,05 計算されたR ON 70.2 3.0 2.3 2.3 1.0 0.43.5 5.
8 13.9 6.? 5.30.4 0.4 0.9

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、天然ガスから誘導された低オクタン価の天然ガソリ
    ンをオレフィンを添加せずに約り0℃〜約120℃の間
    の範囲内の温度および約10分間〜約4時間の間の接触
    時間からなる反応条件下で木質的にトリフルオロメタン
    スルホン酸からなる触媒と接触させ、そしてその後高オ
    クタン価の品質改良された天然ガソリン生成物を回収す
    ることからなる、天然ガスから誘導された低オクタン価
    の天然ガソリンの品質改良方法。 2、温度が約り00℃〜約120℃の範囲に保たれてい
    る、特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、接触時間が約15分間〜約2時間の間である、特許
    請求の範囲第1項記載の方法。 4、少なくともガソリンを実質的に液体相に保つのに充
    分な圧力下で接触を行う、特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 5、該圧力が約50psig〜約1100psiの範囲
    内である、特許請求の範囲第4項記載の方法。 6、触媒対炭化水素の容量比が約0.1:1〜約2=1
    の間である、特許請求の範囲第1項記載の方法。
JP60074538A 1984-06-04 1985-04-10 天然ガソリンの品質改良方法 Pending JPS60258289A (ja)

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