JPH03501352A - 窒素分、水素分及びオレフィン分の高いガスの物理的溶剤による処理 - Google Patents
窒素分、水素分及びオレフィン分の高いガスの物理的溶剤による処理Info
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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】
窒素分、水素分及びオレフィン分の高いガスの物理的溶剤による処理
本発明は天然ガス、熱分解又は接触分解ガス、あるいは精油所オフガスを処理し
て、&によりメタン分、窒素分、水素分又はオレフィン分に富む製品を製造する
ことに関する。また、本発明はこのようなガス流れを所定の物理的溶剤によって
処理するさいに、ソーラ法(Mebra process)の抽出フラッシュ及
び抽出ストリッピングを適用することにも関する。
天然ガス等の多くの炭化水素には、1種かそれ以上の不活性ガスが混入している
ため、その熱含量が低(なる。、あるいは、その市場性が悪くなる。このような
不活性ガスには、窒素、ヘリウムやアルゴンがある。
よくみられるのは、窒素の天然ガスへの混入である。
窒素は天然成分のこともあるし、あるいは米国テキサス州中央部や北部等におい
てみられるように、適当な地質層における油田を再生するために注入した窒素の
こともある。
窒素が混入すると、石油生産者は石油生産を削減しなければならない。というの
は、政令により窒素分に富む同伴ガスを燃焼することはできないからである。
また、環境に関する法律や、有価値資源保存に対する要求からも、同伴炭化水素
類を排気することができないからである。このように、油田からの同伴ガスを適
正処理するために利用できる技術の選択について、石油生産者には制限がある。
極低温原理に基づ〈従来技術では、3モル%以上の窒素を含む天然ガス流れを経
済的に処理することはできない。これは、石油生産からの利益や、政府助成金を
考慮してもそうである。
エチレンやプロピレン等のオレフィン類は熱分解カス流れや接触分解ガス流れに
、また精油所オフガスに存在し、通常は多量の水素を同伴している。一般に、こ
れらガスはメタン、−酸化炭素、二酸化炭素、アセチレン、エタン、メチルアセ
チレン、プロパジエン、プロピレン、プロパン、ブタジェン類、ブテン類、ブタ
ン類、Cs類、C6〜C1非芳香族類、ベンゼン、トルエン、キシレン類、エチ
ルベンゼン、スチレン、C、−400’Fガソリン、400+’F燃料油及び水
からなっている。
これら不飽和化合物を含む分解ガス、精油所ガスや合成ガスからオレフィン類を
分離・回収する溶剤吸収技術では多数の方法が知られている。これら方法のうち
、ある方法は吸収油として特定のパラフィン系化合物を使用し、別な方法は、リ
ボイラーを備えた吸収カラムや吸収/ストリッパーカラムに使用する溶剤として
芳香族系吸収油を用いている。場合によっては、これら方法では、メタン分に富
む流れ及び/又は水素分に富む流れがさらに分離される。
精油所では、各種のガス流れが生成する。ある流れは特定方法の不可分要素であ
る。例えば、これらは分留カラムから反応装置にリサイクルされる。このリサイ
クル流れは水素が混入した流れのこともあるが、これは反応装置に戻す前、及び
/又は追加水素流れと合流させる前に、精製する必要がある。他のこのようなガ
ス流れは製油法の副産物であり、近くにあって、水素供給流れを必要とするひと
つかそれ以上の処理工程に送ることができる。硫黄分が高く、かつ炭素/水素比
の高い原油はさらに続けて処理する必要があり、また低硫黄分についてより厳し
い環境規制法が通過したこともあって、水素に対する要求が厳しくなることが予
想されている。たとえ、この厳しい要求の大部分が軽質炭化水素類のスチームリ
フt−ミンクや重質炭化水素類の部分酸化により対処できるとしても、存在する
オフガス流れの品質向上は焦眉の問題である。
例えば、エチレン分解プラントからの副産物水素流れの水素分は75モル%であ
り、まづ、ハイドロ脱アルキル化工程に回して、水素分を95モル%にする必要
がある。また、近くのハイドロフォーミングプラントのプロセス条件に変更があ
ることもあって、水素分を99モル%にする必要が出てくることもある。従って
、たまたま利用できる、90%水素副産物流れをさらに精製する必要がある。
このような現状にあっては、装置を変更せずに、ある水素純度から別なそれに選
択的に変更できることが明らかに必要になる。
現在、精油所の燃料系に送られている、水素及び重質炭化水素類を含むオフガス
流れには、中規模のものから大規模なものというように多数の流れがある。適当
な濃度の水素を含む各種の水素源流れの要約はWang等による“Oil an
d Gas Journlユ”、1984年2月6日号、第111頁に公表され
ているが、これを第1表としてまとめる。水素を反応体として使用する製油・石
油化学分野の大半では、所望の補充水素の純度は約95%である。メタン等の反
応副産物の蓄積を防ぐために、通常、リサイクル流れの一部をパージ処理してい
る。このよ゛うな流れは比較的小さい部分を占めるとはいっても、水素を補充し
て相殺する必要がある水素濃度ではある。
[以下、余白]
簗1表
水素オフガス流れ源
技術分野 源 概算水素濃度
精製 HTパージ 25〜35
FCOガス 10〜15
カスケード・リジェクト 50〜60
メタノール パージガス 70〜80
エチレン 副産物H160〜90
分解ガス 10〜35
コークス炉 製品ガス O〜5
LPG脱水素 製品ガス 58
トルエンHDA H,バージ 57
シクロヘキサン H,パージ 42
カーボンフラツク 製品ガス 7
ホルムアルデヒド 副産物H,18
アンモニア パージガス 60
このような゛オフガス流れの品質向上のために、いくつかの方法が従来から使用
され、現在も使用されている。W a n g等がOil and Gas J
ourna l”の1984年2月11日号に発表しているように、これら方法
には、極低温分離法、接触精製法、プレッシャースイング吸収法や膜分離法があ
る。
どの方法を選択するかは、所望水素製品純度、水素回収レベル、利用できる圧力
降下、予備処理条件、オフガス組成、水素製品に残留する反応生成物の影響や選
択した方法の拒絶能力等を始めとする多くのファクターによる。
米国では、工業用水素の大部分は次式:%式%
に従う天然ガスのスチームリフt−ミンク法によって製造されている。別な方法
では、残油の部分酸化、石炭気化や水による加水分解を利用しているが、天然ガ
スを処理して、液体炭化水素類にし、次に固体原料にする場合には、工程上の問
題が増加すると共に、製造コストが高騰する。
通常、原料水素に認められる不純物はCo6、C01O,、N7、H,O,CH
,、Hffi、 S ヤ高[J化水素類である。これら不純物はシフト接触、H
,S/Co、の除去、PSA法や窒素洗浄によって除去できる。スチームリフォ
ーミングによる水素製造に比較した場合、各種精油所産ガスの品質向上はほぼ常
に経済的である。一般に、原料ガスの組成及び製品において許容できる不純物量
により、最適な精製法を選択する。
米国特許第2.187,631号は、重質残油を粘度破壊し、その低沸点油留分
をリサイクル油と共に分解して、転化生成物を得てから、これを分溜して、最終
製品として望ましい不飽和芳香族炭化水素類を含む軽質気相留分を分離すること
によって不飽和C4及びC6炭化水素類を製造することに関する。芳香族吸収油
を使用する選択的吸収操作にこの留分を回して、主に04及びC1飽和及び不飽
和炭化水素類のジオレフィン類及び分岐モノオレフィン類を吸収する。
米国特許第2,282.549号は、接触分解を適用して、あるいは適用せずに
、ガス状オレフィン類をガソリンに似た特性の軽質炭化水素類に重合することに
関する。溶剤スクラビングを適用して、50%以下のオレフィン類を含むオレフ
ィン系ガス混合物を100〜1000psiで溶剤に接触させ、水素及びC1+
炭化水素類を未溶解状態で、溶解オレフィン系炭化水素類を含むスクラビング油
から分離することによって、エタン、水素等を除去する。溶剤は“ジフェニル等
の濃厚で、熱安定性芳香族炭化水素であるか、系それ自体で得られる、ガソリン
よりも沸点が高い重合生成物”であればよい。この溶剤は、100〜] 000
pSiにおいて、ガス状オレフィン類に対する溶解力が高く、かつメタンや水素
に対する溶解力は比較的低(なければならない。
米国特許第2,308.856号は、イソアミルエーテルやその他の高級脂肪族
エーテル、ブチルエーテル、アミルエーテル等のオレフィン用の選択的溶剤に向
流接触させることによってガス状混合物からオレフィン類を抽出する連続方法に
関する。溶剤や抽出するガスの種類に応じて、溶剤は一20℃〜25℃の温度で
冷却するのが好適である。吸収装置の内圧は50〜300psiであればよい。
米国特許第2.325,379号は、極性溶剤であればよい、比較的沸点の高い
選択的溶剤を存在させた状態で、抽出蒸留により成分の液体混合物を分離する方
法を開示している。
米国特許第2.433,286号は、第1抽出蒸留において抽出溶剤としてパラ
フィン炭化水素類を使用して抽出を行って、高濃度溶剤にオレフィン類プラスジ
オレフィン類を得、そして第2抽出蒸留において抽出溶剤として不飽和又は芳香
族炭化水素類を使用してより高い温度で抽出を行って、高濃度溶剤にオレフィン
類としてラフィネート及びジオレフィン類を得ることによって液体炭化水素混合
物を抽出蒸留することに関する。パラフィン類は第1抽出蒸留の高濃度溶剤から
、そしてジオレフィン類は第2抽出蒸留の高濃度溶剤から蒸留する。
米国特許第2,455,803号公報は、(1)選択的溶剤及び(2)該選択的
溶剤と気化性有機混合物とに対する相互溶剤からなる溶剤を使用して、該混合物
を抽出蒸留する方法を開示している。選択的溶剤は選択性が高くなければならな
いが、また同時にしばしば溶解力が低くなければならず、これによって抽出装置
内に二液層を生成する。相互溶剤の目的は、単一液層を維持することにある。混
合物に溶剤を存在させることにより、混合物のある成分の残りの成分に対する“
脱離傾向”を大きく変化させる必要がある。ここで、“脱離傾向”を定義すれば
、ある成分がある相から他の相に移行する傾向である。パラフィン系炭化水素類
ではな(、芳香族炭化水素類に優先的な溶解力を示す溶剤としては、フルフラル
やフェノール等の溶剤を挙げることができる。適当な相互溶剤を挙げれば、メチ
ルケトン、シクロヘキサノン、ラクトニトリル、モルホリンや、ベンゼン、トル
エン、クメンやメシチレン等の芳香族炭化水素等である。
米国特許第2.511,206号は、炭化水素の高温分解によってエチレン、プ
ロピレン及びアセチレンを含む複合ガス状混合物を形成してから、ポリエチレン
グリコールエーテルにプロピレンやアセチレン誘導体して、エチレン含有残留ガ
スを除去し、アセチレン・プロピレン含有吸収媒体をストリッピングし、そして
最後に二次ガスを処理して、所望のアセチレン誘導体を得ることによってアセチ
レンの誘導体中に工業的に有価値なエチレンを製造する方法に関する。
米国特許第2,516,507号に開示されている抽出ストリッパーカラムは吸
収油としてC1〜C7炭化水素を使用して、向流吸収することによって、本質的
にエチレンを始めとするC8、C2及びC3炭化水素類からなるガス状混合物を
分離するのに好適である。この方法の好適な実施温度及び圧力はそれぞれ80’
F及び300p s i aである。リボイラーを備えた抽出蒸留カラムには
、プロパン、C2−炭化水素類及びメタン用の吸収帯域を連続的に設ける。被分
離ガス状混合物が湿式炭化水素ガス、例えばN、及び/又はHlを含むC1〜C
4炭化水素類からなる、油田又は精油所オフガスからの湿式ガスである場合には
、希薄油のカラムへの供給速度を、希薄油の成分、吸収油の性質やカラム内の温
度・圧力を考慮して調節し、はぼ総てのCs物質をプロパン吸収帯域(第1帯域
)に吸収すると共に、第1帯域上部に存在するガスの実質的部分をC2−濃厚物
として回収する。回収割合を選択して、残留ガスがC2吸収帯域、即ち第2帯域
の吸収油に接触した時に、はぼ総てのC1部分を吸収油に吸収し、これニヨって
03回収帯域に戻し、これを未吸収c、にょってストリッピングする。同様に、
C2(第2)吸収帯域の上部からメタン及びより軽質な成分を回収する。
カラム上部に流入する希薄油に接触すると、残留ガスのメタン及びより軽質な成
分のうち、メタンがストリッピングされ、水素及び窒素がオーバーヘッド流れと
して、カラムを出る。
米国特許第2.573,341号は、過圧下において芳香族吸収油を使用して、
連続吸収/ストリッパーカラムにおいて、水素を含む精油所オフガスからオレフ
ィン系炭化水素類を回収することに関する。メタン、より軽質な炭化水素類及び
水素は第1カラムからのオーバーヘッド流れを形成する。エチレン及びより重質
留分は脂肪油に存在する。カラムを連続操業して、オレフィン類を分離する。
米国特許第2.588,323号は、芳香族吸収油を使用する、精油所オフガス
からオレフィン類を回収する吸収法を開示している。エチレン分留装置及び脱エ
タン化カラム両者のオーバーヘッド流れにメタノールを添加すると共に、整流吸
収カラムの、一つかそれ以上の上部中間冷却装置にもメタノールを供給する点を
除けば、この方法は米国特許第2.573,341号の方法に酷似している。
米国特許第2.610,704号は、例えば水素、メタン、エチレン及びエタン
からなる精油所ガス混合物を極性の、好ましくは水溶性の液体溶剤に接触させて
、抽出蒸留カラム内の蒸留帯域において、水素及びメタンに対するエチレンの揮
発性を抑えることに関する。温度及び圧力は相関関係にある。好ましい温度は0
〜120°Fで、圧力は200〜300ps iである。溶剤は、96%のアセ
トン及び4%の水からなるアセトン水溶液であればよく、これはカラム上部にお
ける溶剤/炭化水素比でいえば、約2.5〜3.5である。例えば、オーバーヘ
ッド流れ中の蒸留物は水素とメタンの混合物であり、はぼ総てのエチレンは高濃
度エチレンに移行する。この高濃度溶剤を約5psiの圧力でフラフシニ処理し
て、エチレンの大部分を揮発させる。次に、フラッシニ処理した溶剤を加熱スト
リッピングして、残部エチレンを回収する。最後に、回収エチレンを水洗して、
溶剤蒸気を回収する。
米国特許第2.780,580号は、沸点が100〜400’Fの範囲にある希
薄油を用いて、高温分解ガスを向流処理する方法を開示している。この方法では
、エタンの部分回収用第1吸収装置を利用すると共に、中間領域に高温ガスを供
給し、また第1吸収装置のボトム及び新しい希薄油をも供給する第2吸収装置を
利用して、脂肪油を得てから、これを蒸留カラムに送って、C1を除去すると共
に、高濃度部を得る。この油を別な蒸留カラムに送って、C1を除去する。希薄
油の循環を制御して、新しい希薄油によって第2吸収装置に流入するエチレンの
75%以上を回収すると共に、第1回収装置に供給した同じ希薄油によって75
%以下のエタンを回収する。
米国特許第2,804,488号に開示されている吸収/ストリッパー装置及び
吸収剤は分解ガスからのエチレンの回収に好適である。45°Fで180psi
に圧縮した後、希薄油により吸収帯域において冷却・圧縮ガスからCs十炭化水
素類を除去して、オーバーヘッドガス流れを得る。このガス流れを乾燥し、−1
48°Fに冷却してから、脱メタン化吸収装置に向流で流し、エタン流れを形成
する。吸収装置からのオーバーヘッド流れは未凝縮ガスを組成とする。高濃度化
した吸収剤からメタンストリッパーにおいて蒸留によりメタンをストリッピング
してから、エチレン分留装置により溶剤流れと、エチレン/アセチレンオーバー
ヘッド流れにする。次に、このエチレン/アセチレン流れを部分凝縮によりそれ
ぞれアセチレン流れ及びエチレン流れにする。
米国特許第2.849,371号は、上部に希薄吸収油を送る吸収/ストリッパ
ー装置の中間領域に送られる天然ガス、精油所ガスや合成ガスの低沸点成分を分
離・回収する方法を開示している。この吸収刺部は約60’Fでブタンである。
吸収/ストリッパー装置からのオフガスは、上部に吸収副油として脱ブタン化ガ
ソリンを供給する第2吸収装置に送って、沸点の比較的高い炭化水素類を抽出し
て、残留ガスを残す。吸収/ストリッパー装置からのボトムは脱プロパン化装置
に送り、このオーバーヘッド流れは脱エタン化装置に送る。
米国特許第3,213.151号には、ペンタン類を用いる吸収により水素、メ
タン、及び通常は液体の炭化水素類からなるガス状混合物から50%水素のリサ
イクル流れを回収する方法が開示されている。
米国特許第3,291.849号には、接触リフオーマ−からの補充水素流れを
精製するために吸収装置に使用する希薄油としてトルエンとこれ以外のアルキル
ベンゼン類との混合物を製造する方法が開示されている。
米国特許第3,349.145号には、過剰量の水素を存在させた状態で、アル
キル芳香族炭化水素原料をハイドロ脱アルキル化する方法の改良が教示されてい
る。この方法は、50〜90モル%の水素を含み、残部がC,−C,パラフィン
類である汚染水素源からの水素分に富むガスを回収し、次に200〜11000
psiの圧力及び200’F未満の温度でこのガスを本質的にC8十芳香族炭化
水素類の混合物からなる液体吸収剤を用いて向流スラビングし、これによってパ
ラフィン類の大部分を吸収剤に吸収することからなる。
液体吸収剤として使用する芳香族炭化水素類としては、キシレン類やトリメチル
ベンゼン類及びテトラメチルベンゼン類等の高級ポリアルキルベンゼン類を単独
で使用してもよく、あるいはこれらと他の芳香族類と混合物も使用することがで
きる。但し、核当たり4つ以上のメチル基をもつか、あるいは炭素原子数が4以
上のアルキル基をもつアルキル置換単核芳香族類は水素等価が高いので、それ程
好ましいものではない。
水素原料がC6、C7又はC,パラフィン類を含む場合、好ましい吸収剤として
C8+芳香族炭化水素類を単独で使用することができる。あるいは、これらと他
のC3十芳香族類、例えばプロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、プソイド
クメンやメシチレン等の混合物を使用できる。
米国特許第4,479.812号は、C3+高級オレフィン類からなるオレフィ
ン系原料を、C6+オレフイン系ガソリン質炭化水素類からなる液体溶剤流れに
向流接触させて、原料からほぼ総てのC5+オレフィン成分を選択的に吸収して
から、吸収塔からエチレン分に富む蒸気流れを回収し、そしてさらにスポンジ吸
収装置でこのエチレン分に富む流れを蒸留物範囲の液体炭化水素流れに接触させ
て、エチレン流れを精製することによって該オレフィン系原料からエチレンを回
収する連続分留法を提供するものである。吸収塔は2つの中間冷却装置と一つの
りボイラーを備えた吸収/ストリッパーカラムである。
米国特許第4,552,572号は、高温気化法によって石炭誘導原料ガスを精
製することに関する。適当な精製溶剤は二酸化炭素ではなく、硫化水素に対して
優先的選択性を示さなければならない。これらには、メタノール、N−メチルピ
ロリドンやポリエチレングリコールのジメチルエーテルがある。通常、合成を目
的として原料ガスは2つの部分に分けられる。そのうちの一つは、シフト反応装
置に送って、次のシフト反応:
CO+ H! O−” COt + H2によってその一酸化炭素の大部分を水
素に転化する。
精製処理によりCOlを含む不純物を除去すると、水素分に富むシフト化ガスと
一酸化炭素分に富む未シフト化ガスが特定な合成に必要な水素/−酸化炭素比に
従って配合することができる。
メーク法の改良抽出フラッシユ及び改良抽出ストリッピングはそれぞれ米国特許
第4,623.371号及び同第4.680,042号に記載されている。
いずれも、3〜75モル%の窒素を含み、残部が炭化水素類である窒素分に富む
炭化水素類からC7十炭化水素類を分離している。
窒素分に富み、水素分に富み、かつオレフィンを含有するガス流れを処理するさ
らに別な形のメーク法は下記の文献に記載されている。ChemicalEng
ineering’、1986年10月27日号にYub R,Mehraが発
表した論文“見王ユng Extraction To Treat H)+:
]rocarbon Ga5es″ ;コロラド州、デンバーで1987年3月
16〜18日にわたって開催されたthe 56th Annual Conv
ention of the Gas Processors As5ocia
tion″においてYu月29〜31日にわたって開催された“the 193
7 National Petroleum Refiners As5ocj
ation’s Annual Meeting”においてYubR,Mero
gress”、1987年9月号、第150頁に驚くべきことに、ある種のパラ
フィン系及びナフテン系溶剤の溶解度が、下記の米国特許公報:4.421,5
35;4.511,381;4.526.594;4,578.094;4.6
01.738:4,617,038:4.623.371 ;4゜692.17
9;4,680,017及び4,696゜688に記載されている芳香族及びそ
の他の優先物理的溶剤の溶解度よりも高いことが見いだされた。
すなわち、本発明の目的は、新規な基準に従って選択した特定溶剤と、そしてさ
らに経済的な操業・運転条件下においてガス状混合物の所定成分を所望の回収率
で回収できるように選択した圧力、温度、溶剤流量追いガス流量条件と組合わせ
た、ガス混合物の選択的溶剤抽出方法を提供することにある。
また、これら溶剤選択基準を窒素分に富むガス、水素分に富むガス及びオレフィ
ン分に富むガスの処理に適用することも本発明の目的である。本発明の基礎は、
パラフィン系、ナフテン系及びより軽質な芳香族溶剤を使用すると、(a)設備
投資額及び(b)操業・運転コストを大幅に削減できるという発見にある。この
理由は、コストを基準にした場合、高い溶解(度)性の方が顕著な選択性よりも
価値があるからである。特に、選択性の低下は抽出カラムを高くすれば相殺でき
るが、また溶解(度)性の低下はカラム直径を大きくし、かつ溶剤流量を大きく
することによってのみ相殺できるので、資本経費及び運転コストが高くなる。
これら選択基準は、化合物単独又は混合物に適用するかどうかには関係無く、分
子量であり、また各溶剤に対するUOP特性化ファクターである。パラフィン系
溶剤、ナフテン系溶剤及びより軽質な芳香族溶剤は、各基準について明確な範囲
が定まっている。
第11表に示すように、本発明の目的からみて、分子量範囲が75MW〜140
MWの範囲にあるパラフィン系及びナフテン系溶剤及び芳香族群のうちのベンゼ
ン及びトルエンからなる群から選択される物理的溶剤すべては、メーラ法に有効
な溶剤と見なすことができる。さらに、この群のパラフィン系溶剤はUOP特性
化ファクターが12.0〜13.5の範囲にある溶剤として定義できる。また、
ナフテン系溶剤はUOP特性化ファクターが10.5〜12.0の範囲にある溶
剤として定義できる。これら定義はいずれも溶剤の芳香族含量とは無関係である
。
各パラフィン系溶剤の分子量が75未満の場合には、溶剤の溶解度が最高に達す
るが、製品カラム、分留装置や再生装置においてみられるように、溶剤から製品
を分離するコストがかなり高くなる。また、当然ながら、分子量が75未満の溶
剤を使用するシステムには、溶剤回収装置が必要になる。
[以下、余白]
第11表
代表的なメーラ法溶剤特性
AVG、 ASTM D−86蒸留
BP温度、被蒸留原料の各割合(%)における0F[9MY S、G、 API
UOPK”F IBP5%10%20%30%40%パラフィン系 75 0
.6436 8g、36 12.7 98 70 88 91 93 96 9
7パラフイン系 85 0.6566 g4.80 12.8136 1061
25 128 131 134 135パラフイン系 100 0.6830
75.6712.7194 261182 185 11118 191 19
3パラフイン系 110 0.6992 70.8712.6234 1992
22 225 228 231 233パラフイン系 120 0.7130
66.96 12.6270 233257 261 263 267 269
パラフイン系 130 0.7231 64.19 12.6302 2632
88 292 295 299 301パラフイン系 140 0.7322
61.75 12.6328 288314 318 321 325 327
ナフテン系 75 0.7569 55.46 11.0124 94113
116 119 122 123ナフテン系 85 0.7689 52.53
11.1169 137158161 163 166 168ナフテン系
110 (1,71114348,9211,426022324725125
4257259ナフテン系 130 0.7960 46.26 11.429
0 252276 280 283 287 289ベンゼン 78 0.88
45 28.48 9.7176 − − − − − −トルエン 92 0
.8719 30.79 10.1231 − − − − − −メシチレン
120 0.8709 30.98 10.6332 − − − −一−プ
ソイドクメン 120 0.8g11 29.09 10.5339 − −
− − − −第1I表(続き)
代表的なメーラ法溶剤特性
AVG、 ASTM D−J16蒸留
BP温度、被蒸留原料の各割合(%)における0F橿厘−乱交% 乱交% ヱ旦
s乱交% l旦%旦互% 旦ヱパラフィン系 98 100 101 104
110 124 174パラフイン系 136 138 140 142 14
9 163 217パラフイン系 194 196 198201 208 2
24 283パラフイン系 234 236 238 241 249 266
32Bパラフイン系 270 272 274 277 286 304 3
69パラフイン系 302 304 407 310 319 337 406
パラフイン系 328 330 332 336 345 365 435ナフ
テン系 124 126 128 130 137 151 203ナフテン系
169 171 173 175 183 198255ナフテン系 260
262 264 267 276 293 35gナフテン系 290 29
2 295 298 307 324 392プソイドクメン −
パラフィン系溶剤の分子量が140を越える場合には、あるいはナフテン系溶剤
の分子量が130を越える場合には、これら溶剤は前記メーラ名義の米国特許公
報及び特許出願明細書に開示されている優先物理的溶剤に対する溶解度が同上し
なくなる。
選択I7た物理的溶剤及び所与の設備の経済性に応じて、溶剤回収システムを使
用する必要が出てくることもある。また、冷凍、吸着及び/又はスポンジ油シス
テムも使用することができる。
W、 L、 Ne I s on@″Petroleum Refinery
Engineering″、第二板、第102〜104頁、1941年にューヨ
ーク、McGraw−Hill Book社)に定義されているように、UOP
特性化ファクター、K1は原油を目録に載せる場合に便利であるが、これのより
価値ある点は、個々の留分のパラフィン度を定義できる点である。また、このフ
ァクターは水素含量、アニリン点、熱膨張、粘度指数や潜熱などの多くの特性を
相関づけるさいにも有用である。尚、これら特性のうち任意の2つの値が知られ
ているならば、残りの特性はめることができる。また、このUOP″K”特性化
ファクターは個々の炭化水素及び石油留分の化学特性の指数としても説明するこ
とができる。ある炭化水素の特性化ファクターを定義すれば、その比重(600
F/60°F)で割った絶対平均沸点、R度(0F+460°)の立方根である
。すなわち、特性化ファクターには
(式中、TB=平均沸点、′R1及び5=60°Fにおける比重)である。
この特性化ファクターが有益であるにしても、留意しなければならない点は、沸
点の変数であることから理解できるように、同族列の炭化水素類及び石油留分炭
化水素類のいずれについても、その化学的性質の単なる近似的な指数である点で
ある。
第1図は、任意圧力における窒素分に富むガスを希薄な物理的溶剤に接触させて
、少なくとも一つのフラッシング段を介して窒素製品とメタン分に富むガス製品
を製造する態様を示す概略フローチャートである。
第2図は、任意圧力における窒素分に富むガスを希薄な物理的溶剤に接触させて
、一連の少なくとも二つのフラッシュ段を介して窒素製品をオーバーヘッド流れ
として製造すると共に、高濃度化ボトム溶剤からメタン分に富むガス製品を製造
し、そして第1フラツジ、段からのオーバーへラドガスを抽出カラムにリサイク
ルする態様を示す同様な概略フローチャートである。
第3図は、抽出カラムに流入するストリッピングした溶剤の主要流れに、そして
該カラム上部に流入する希薄/乾燥溶剤のクリーンアップ流れに任意圧力におけ
る窒素分に富むガスを接触させて、少なくとも一つのフラッシュ段を介して窒素
製品をオーバーヘッド流れとして製造すると共に、高濃度化ボトム溶剤流れから
メタン分に富むガス製品を製造し、ストリッピングされた溶剤を主要溶剤流れと
滑り流れに分流し、後者を再生カラムで再生して、ストリッピングされたガスを
そのオーバーヘッド流れとして再生し、これの再生ガスをメタン分に富むガス製
品に加える態様を示す別な概略フローチャートである。
第4図は、2つのフラッシュ段を使用した点を除iフば、第3図と同様な概略フ
ローチャートである。
第5図は、抽出カラム内で、希薄な溶剤流れに任意圧力における、例えば精油所
からの水素オフガス流れを接触させて、水素製品をオーバーヘッド流れとして製
造すると共に、高濃度化溶剤ボトム流れを製造し、後者を少なくとも1度フラッ
シュして、純粋なガス製品及びストリッピングされた溶剤流れを製造して、後者
を抽出カラム上部にリサイクルする態様を示す同様なフローチャートである。
第6図は、2つのフラッシュ段を使用した点を除けば、第5図と同様な概略フロ
ーチャートである。
第7図は、ストリッピングされた溶剤の主要流れ及び希薄な溶剤のクリーンアッ
プ流れに任意圧力における水素オフガス流れを接触させる態様を示す、第4図と
同様な、別な概略フローチャートである。
第8図は、抽出/ストリッパーカラム上部に供給した希薄な溶剤を用いて、該カ
ラム内で、少なくとも5QQpsiaの圧力ですレフイン含有ガス流れを抽出ス
トリッピングして、水素/メタン混合物をオフガスオーバーヘッド流れとして製
造すると共に、高濃度化溶剤ボトム流れを製造し、後者からエチレン含有ガスを
製品として回収する態様を示す概略フローチャートである。
第9図は、水素/メタンのオーバーヘッド混合物をメタン抽出装置底部に供給し
て、水素製品をオーバーヘッド流れとして製造する点を除けば、第8図と同様な
、概略フローチャートである。
以下、流れは管路で示し、原料名を挙げているときは、断わらくても、その流れ
を示す。さらに、以下、図示の装置を本発明の連続操業法について説明するさい
、従来と同様に、流量制御弁、温度調節装置、ポンプ等も使用され、かつ動作し
ていると考えられたい。
これら弁、温度調節装置やポンプだけでなく、熱交換器、アキユムレーター、凝
縮器等は以下一括して“補助装置”に含める。通常、“吸収装置”はガス/溶剤
吸収装置を指すが、本発明の方法において物理的溶剤と共に使用する場合には、
“抽出装置”と考えてもよい。
窒素拒絶
500ps ia及び−106Fにおける窒素/メタ、ンシステム用の各種物理
的溶剤の性能を第1II表にまとめる。供給ガスは15モル%のNtと85モル
%のC3からなる。圧力、温度及び組成に関する条件は工業的に実施されている
ものの一例であり、単なる例示に過ぎない。従って、本発明はこれら条件に制限
されない。
第1II表には、5つの芳香族化合物の実際の分子量及び11種類の例示パラフ
ィン系及びナフテン系の化合物の分子量を示す。また、15%窒素及び85%メ
タンからなる1、0OOIb−モル/時間のガスをリストした溶剤/原料(S/
F)モル比でリストした溶剤に接触させて、高濃度化溶剤中にメタンを25%ノ
回収率で回収するのに必要な溶剤流量(単位:米国ガロ77分)も示す。第1I
I表には、各溶剤におけるメタンの溶解度(ツ)(単位:フィー)S/ガロン−
3CF/gal)、溶剤からの水素揮発性/メタン揮発性のアルファ(M)比を
示す。また、ここには、各溶剤に対する優先ファクター(7XII)も示す。
KN、/KC,アルファ値として定義できる、ベンゼン溶剤(78MW)の6.
56という選択性は、相当するパラフィン系溶剤(75MW)の3.97よりも
ほぼ65.2%高い。相当する分子量のパラフィン系溶剤に対するメタンの溶解
度は、該パラフィン系溶剤について192gpmという溶剤循環を必要とするが
、これはベンゼン溶剤が必要とする循環約364gpmよりもかなり低い。すな
わち、減少率は約47%である。
物理的溶剤性能−窒素/メタン系
基準:15%N7.85%C,含有1001000LB−/HRJJK料5QQ
PSIA及び−10’Fにおける溶剤中への25%メタン回収5TP=14.6
96ps ia、60’ F溶剤 C,アルファ優先 S/F比
棟類−MY GAL/MIN STP SCF/GAL Nt/C,ファクター
GAL/SCFパラフィン系 ?5 192 6.99 2.9フ 27.7
2 0.0304パラフイン系 85 216 6.22 3.89 24.2
1 0.0342パラフイン系 100 256 5.25 3.83 20.
13 0.0405パラフイン系 110 2g3 4.75 3.76 1?
、89 0.0447バラフイン系 120 310 4.34 3.69 1
6.01 0.0490パラフイン系 130 333 4.03 3.60
14.52 0.0526パラフイン系 140 359 3.74 3.55
13.27 0.0568ナフテン系 75 23g 5.65 5.10
2g、77 0.0376ナフテン系 85 265 5.06 4.94 2
4.99 0.0419ナフテン系 110 328 4.10 4.49 1
g、40 0.0518ナフテン系 130 3g8 3.47 4.41 1
5.29 0.0613ベンゼン ?8 364 3.69 6.56 24.
20 0.0576トルエン 92 381 3.53 6.65 23.45
0.0603エチルベンゼン106 343 3.92 5.01 19.6
1 0.0543劇−キシレン 106 348 3.86 5.02 19.
41 0.0550メシチレン 120 395 3.40 4.82 16.
39 0.0624メーラの初期の開示から期待できることは、パラフィン系溶
剤の方がベンゼン溶剤よりも約14.6%程すぐれたものになることである。と
いうのは、アルファ(K N */ K Cl) Xパラフィン系溶剤における
メタンの溶解度によって定義される優先ファクターは27.72であり、一方ベ
ンゼン溶剤のそれは24.20であるからである。従って、溶剤循環が47%低
減するが、これは驚くべきだけではなく、極めて望ましいものである。というの
は、カラム内に処理段を追加するだけで、低い選択性を相殺できるからであり、
また循環率が高くなると、カラムの直径を大きくする必要があるため、投下資本
が増し、その結果運転コストの高騰を招くからである。
第1図は、希薄な天然ガス流れから窒素を除去する最も簡単な形式の抽出フラッ
ジニジステムを示す図である。このシステムは特に中目収率でメタンをメタン分
に富むガスとして回収するのに好適であり、配管に対する最低の加熱値条件を満
足するものである。したがって、このシステムは<a>窒素製品のメタン含有量
及び(b)メタン製品の窒素含有量については十分ではない。
任意の圧力にあればよい、第1図ライン11内の窒素分に富むガス流れは抽出装
置10の抽出カラム12の底部に流入し、既にフラッシュによってストリフピン
グ処理したライン17からの希薄溶剤の流れに対して向流で流れる。ライン13
のオーバーヘッド流れは窒素製品である。ライン15中の高濃度化溶剤のボトム
流れは少なくとも一つのフラッシニ段、例えばフラッシュ装置22に流入し、ラ
イン23でオーバーへ、ド流れを生成し、これは適宜圧縮器28で圧縮して、メ
タン分に富むガス製品29にする。フラッシュ装置、すなわちフラッシュカラム
22からのボトム流れはライン25、溶剤ポンプ26、ライン27及び溶剤冷却
器16を介してライン17に至り、ここから抽出カラム12の上部に流入する。
第2図システムでは、メタン分に富むガス製品は配管規格の最小窒素含量を満足
する。これを実現するためには、抽出カラム底部における高濃度化溶剤で抽出し
た窒素の過剰量をリサイクルして、メタン回収率を高くすればよい。また、中間
フラッシュ段からの窒素分に富むフラッシュガスも圧縮し、抽出カラム底部にリ
サイクルする。メタン分に富むガス製品は最後のフラッシュ段上部から流出する
。
第2図において、任意圧力における窒素分に富むガス流れはライン31によって
任意圧力にある抽出装置30の抽出カラム32に送り、フラッシュによって予め
ストリッピングされた希薄溶剤の流れに対して向流で流し、ライン39により抽
出カラム32上部に流入させる。窒素製品はライン33からオーバーヘッド流れ
として流出し、そして高濃度化溶剤のボトム流れはライン33を通って多重フラ
ッシュ段の中間フラッシュ装置40に流れる。フラッシュ装置42に流入した高
濃度化溶剤は(a)IJサイクル圧縮器46で圧縮され、かつライン37の抽出
カラム32に戻される、ライン43におけるリサイクルガスのオーバーヘッド流
れに、そして(b)ライン45における部分ストリフピング化溶剤のボトム流れ
に分流する。この後者ノ流しは最終フラッシュ装置50のフラッシュ装置52に
送られて、オーバーヘッド流れ53に分離され、適宜圧縮器58で圧縮され、ラ
イン59を介してメタン分に富むガス製品として取出される。フラッシュタンク
52からのボトム流れはライン55、溶剤ポンプ56、ライン57、溶剤冷却器
38及びライン39を介して抽出カラム32上部に流入する。
原料ガスが相当量の重質炭化水素類(Cs+)を含んでいる場合、高い収率でメ
タン分に富むガス製品を回収するために、第3図の装置構成が有効に使用するこ
とができる。このシステムの抽出カラムは2つの抽出部分からなる。高濃度化溶
剤は少なくとも一つのフラッシング段でフラッシュする。最終フラッシュ段を出
る蒸気は配管のBtu規格を満足する。このシステムによれば、重質炭化水素組
成ガス流れから含有メタンを高い収率で回収できる。
第3図は、ライン61を介して抽出装置60の抽出カラム62に流入する、任意
圧力における窒素分に富むガスを接触させる方法を示す概略図である。カラム6
2はそれぞれ第1抽出帯域64と第2抽出帯域66を備えている。このガスは、
ライン67からの既にストリッピングされた主要流れに、そしてライン69から
の、既に再生処理された希薄な乾燥溶剤の流れに対して向流で流れる。オーバー
ヘッド流れはライン63のカラムから窒素製品として流出する。高濃度化溶剤の
ボトム流れはライン65を介して多重フラッシュ段70の少なくとも一つの段に
流れ、フラッシニ力ラム72に流入する。ここから、ライン73のオーバーヘッ
ド流れは適宜圧縮器74によって圧縮するが、これはライン74aを介してメタ
ン分に富むガス製品として取出される。ストリッピング処理された溶剤のボトム
流れはライン75、メイン溶剤ポンプ76及びライン77を通って、次にライン
77aにおける主要溶剤流れに、そしてライン79における滑り流れに分流する
。
主要溶剤流れは溶剤冷却器78で冷却され、ライン67を介してカラム62の中
段部に進む。滑り流れはライン79、クロス交換器87及びライン81を介して
滑り流れ再生装置80のカラム82の中段部に進む。このカラム82はリボイラ
ー86及び還流装置を備えている。オーバーヘッド流れはライン83を通り、凝
縮器84で凝縮され、ライン93を通って蓄熱器94に進むが、ここからライン
98によりガスを取出し、ライン74aにおけるフラッシュガスに合流させて、
ライン99においてメタン分に富むガス製品にする。ライン95における還流流
れはポンプ96及びライン97を通って、カラム82上部に流入する。希薄かつ
乾燥した再生溶剤は、ライン85、クロス交換器87、ライン88、溶剤ポンプ
89、ライン91及び溶剤冷却器92を介してライン69に、モしてカラム62
上部に流入する。
第4図のシステムは第3図装置システムに酷似しているが、高濃度化溶剤を段間
圧力レベルにフラッシュして、過剰量の抽出窒素を拒否して、抽出カラム底部に
リサイクルする。このシステムによれば、メタン分に富むガス製品の窒素含量規
格を満足できる。原料ガスは利用できる任意の圧力にあればよい。
第4図は、任意圧力におけるライン101中の窒素分に富むガスを抽出装置10
0のカラム102の底部に送る方法を示す図である。カラム102はそれぞれ第
1抽出帯域及び第2抽出帯域を備え、その底部にライン104からリサイクルし
たガスを、その中段部にライン107から主要溶剤流れを、そしてその上部にラ
イン109から希薄・乾燥再生溶剤の希薄な溶剤流れを供給する。オーバーヘッ
ド流れはライン103のカラム上部から窒素製品として取出される。
ライン105における高濃度化溶剤のボトム流れは中段フラッシュ装置110の
中段フラッシュカラム112に流入し、以下の流れに分流する。即ち、(a)ラ
イン113におけるオーバーヘッド流れ。これはリサイクル圧縮器114で昇圧
され、ライン104を介してカラム102に進む。そして(b)高濃度化溶剤ボ
トム流れ。これはライン115を介して最終フラッシュ装置120に進み、ここ
からカラム122に送られて、適宜圧縮器124で圧縮され、ライン124aに
送られる、ライン123におけるメタン分に富むガスのオーバーヘッド流れに、
そしてボトム流れに分流する。この後者の流れはライン125、メイン溶剤ポン
プ126及びライン127を介して、ライン127aにおける使用溶剤流れとラ
イン129における滑り流れに分流する。
主要溶剤流れは溶剤冷却器128で冷却されてから、ライン107を介して抽出
カラム102の中段に進む。ライン129における滑り流れはクロス交換器13
7及びフィードライン131を介して滑り流れ再生装置130の再生カラム13
2に進む。カラム132はリボイラー136と還流装置を備えている。カラム1
32からのオーバーヘッド流れはライン133を通って凝縮器134及びライン
143に至り、アキユムレータ−144に蓄えられる。これからのガスはライン
148を通って、ライン124aにおけるフラッシュされたガスに合流し、ライ
ン149におけるメタン分に富むガス製品になる。
145における還流流れはポンプ146によりライン147を通ってカラム13
2の上部に移送される。カラム132のボトム流れとしての再生溶剤はライン1
35を出てから、クロス交換器137及びライン138を通り、溶剤ポンプ13
9によって圧送され、ライン141及び溶剤冷却器142を通り、配管109を
介してカラム102に流入する。
水素精製
希釈剤としてメタン及びその他の重質炭化水素類を含む、多数の含水素オフガス
がある。これらオフガスのH2分は5モル%〜90モル%である。第1II表に
、300psia及び−30’Fにおける水素/メタン系に対する各種物理的溶
剤の性能を纒める。原料ガス組成は8265モル%、C,35モル%である。圧
力、温度及び組成に関する条件は工業的に実施されているものの一つであり、単
に例示を目的として選択したものである。従って、本発明はこれら条件の制限を
受けない。
第1v表に示したように、芳香族溶剤m−キシレン(106MW)の選択率j!
21.81で、コレハナフテン系溶剤(IIOMW)の19.22より約13゜
5%高い。また、m−キシレンに対するメタンの溶解度は、ナフテン系溶剤に対
する溶解度よりも約4%低い。さらに、メーラの初期の開示から予想できること
は、優先ファクターが17.80のナフテン系溶剤は、優先ファクターが19.
420m−キシレン溶剤よりも効果が小さいことである。
ところが、驚くべきことに、第1V表にデータから判明したことは、原料ガスか
ら同量のメタンを回収するために必要なナフテン系溶剤の循環は約598gpm
で、これはm−キシレン溶剤循環の622gpmに比べて、約3.8%低いこと
である。この効果は11QMWパラフィン系溶剤の場合さらに顕著になる。
第1V表
物理的溶剤性能−窒素/メタン系
基準:65%H,,35%C,含有1001000LB−/HR原料3QQPS
IA及び−106Fにおける溶剤中への25%メタン回収5TP=14.696
ps ia、60°F溶剤 C,アルファ優先 S/F比
f@@ Iff GAL/MIN STP SCF/GAL Nt/C37yフ
タ−GAL/SCFハラフィン系 75 374 1.48 16.86 24
.96 0.0591パラフイン系 85 416 1.33 16.28 2
1.63 0.0658パラフイン系 100 486 1.14 15.84
18.03 0.0768パラフイン系 110 532 1.04 15.
40 16.02 0.0841ハラフイン系 120 577 0.96 1
4.99 14.38 0.0912パラフイン系 130 621 0.89
14.51 12.93 0.0982パラフイン系 140 669 0.
83 14.21 11.82 0.1052ナフテン系 75 449 1.
23 22.80 28.12 0.07]0ナフテン系 85 493 1.
12 21.74 24.42 0.0779ナフテン系 110 598 0
.93 19.22 17.80 0.0945ナフテン系 130 701
0.79 18.7g 14.82 0.1109ベンゼン 7B 653 0
.85 22.16 18.78 0.1032トルエン 92 67g 0.
82 20.99 17.13 0.1072エチルベンゼン106 614
0.90 21.75 19.60 0.09711−キシレン 106 62
2 0.89 21.81 19.42 0.0983メシチレン 120 7
03 0.79 20.75 16.36 0.1111第5図は、80+%程
度の中間収率で水素を95モル%レベルまで精製するのに使用する装置システム
を示す概略図である。このシステムでは、含水素オフガスは抽出カラム底部に流
入する。高濃度化溶剤は少なくとも一つの段からなる多重フラッシュ段でフラッ
シュする。最終フラッシュ段からのオーバーヘッド流れは燃料システムに対して
は不合格品なので、所望ならば、圧縮することができる。フラッシュ処理溶剤は
ポンプ圧送・冷却して、抽出カラムにリサイクルする。水素製品は最小圧力降下
でメーラ装置内に移送される。
第5図は、任意圧力で抽出装置150の抽出カラム152底部に流入する、ライ
ン151における水素オフガスを処理する方法を示す図である。カラム152の
上部には、ライン157におけるストリッピングした希薄溶剤を供給する。オー
バーヘッド流れはライン153を通って、水素製品として取出される。高濃度化
溶剤のボトム流れはライン155を通って、多重フラッシュ段160のフラッシ
ュカラム162に進み、ここでライン163におけるオーバーヘッド流れとライ
ン165におけるボトム流れに分流する。オーバーヘッド流れは適宜圧縮器16
4で圧縮してから、ライン168における燃料ガス製品として取出す。ライン1
65におけるボトム流れは溶剤ポンプ166によってライン167及び溶剤ポン
プ156を介して配管157及びカラム152に圧送する。
第6図に示した装置システムは、水素回収率を90十%レベルまで高めるために
段間フラッジユニ程を組込んだ点を除けば、第5図システムと同じである。これ
を実現するためには、段間フラッシュにより高濃度化溶剤に含まれる過剰量の水
素を選択的に分離し、圧縮後、これを抽出カラムの底部にリサイクルすればよい
。最小のプラント圧力降下で水素製品を取出す。
利用できる任意の圧力下にあればよい、第6図の水素オフガスは配管171を介
して抽出装置170の抽出カラム172底部に流入する。これはライン177に
おいてリサイクルされたガスに合流する。次に、これら両流れは、溶剤冷却器1
78で冷却された後、ライン179を通ってカラム上部に流入する希薄な溶剤の
流れに対して向流で流れ、ライン173において水素製品としてライン173に
オーバーヘッド流れと共に、高濃度化溶剤のボトム流れ175を与えるが、後者
の流れは中段フラッシュ装置180のフラッシュカラム182でフラッシュされ
、リサイクル圧縮器184及びライン177を介してカラム172底部にリサイ
クルされるオーバーヘッド流れ183を形成する。
カラム192からのストリブピングされたボトム流れはライン195、溶剤ポン
プ196及びライン197を通って、溶剤冷却器178に流入する。
さらに95十%程度の高い回収率で水素製品の純度を99十%に改善するために
効果的なのは、第7図に示した装置システムである。このシステムでは、第6図
のフラノシ二構成と共に滑り流れの考えを適用する。主要溶剤流れによりメタン
及び重質成分を殆ど除去する共に、滑り溶剤流れから再生した希薄溶剤が、H2
を99モル%程度の純度にする。
第7図は、抽出装置200の抽出カラム202内で任意の圧力にあるライン20
1における水素オフガス流れを処理する態様を概略的に示す図である。カラム2
02はそれぞれ第1抽出帯域と第2抽出帯域を備え、その底部でライン204を
介してリサイクルされたガスを、その中段部でライン207を介してストリッピ
ングされた溶剤の主要溶剤流れを、そして上部で配管209における希薄・乾燥
溶剤を受取る。水素製品ノオーバーヘッド流れライン203から流出する。
高濃度化溶剤のボトム流れはライン205から流出し、中段フラッシュ装置21
0のカラム212に進む。カラム212において、この流れはリサイクル圧縮器
214を介してカラム202の底部にリサイクルされるフラッシュ処理ガスのオ
ーバーヘッド流れ213に、そしてライン215における部分ストリッピング処
理溶剤のボトム流れに分流する。
流れ215は最終フラッシュ装置220のフラッシュカラム222に送られ、こ
こでライン223、圧縮器224及びライン224aを介して送られるフラッシ
ュ処理ガスの流れに分流する。ストリッピング処理溶剤はライン225、溶剤ポ
ンプ226及びライン227を介して、ライン227aにおける主要溶剤流れと
ライン229における滑り流れに分流する。主要溶剤流れは溶剤冷却器228で
冷却され、ライン207を介してカラム202の中段部に流入する。
滑り流れはライン229、クロス交換器237及びライン231を通って、滑り
流れ再生装置230の滑り流れ再生カラム232の中段部に流入する。カラム2
32はリボイラー236及び還流装置を備えている。ライン233におけるガス
のオーバーヘッド流れは凝縮器234で凝縮され、ライン243を通って、アキ
ュムレーター244に進み、ここがらガスはライン248を通って、ライン22
4aにおけるフラッシュ処理ガスに合流して、ライン249において燃料ガス製
品を形成する。アキユムレータ−244からの還流はライン245、ポンプ24
6及びライン247を通って、カラム232上部に戻る。既に再生された希薄・
乾燥溶剤のボトム流れはライン235、クロス交換器237、ライン238、溶
剤ポンプ239、ライン241及び溶剤冷却器242を通ってライン209に、
そしてカラム202上部に流入する。
オレフィン抽出
メタンや水素と共に、エチレンやプロピレン等の望ましいオレフィン類を含む幾
つかのガス流れがある。
物理的溶剤の利用可能性を証明するために、第V表に、C,95モル%、C,=
5モル%の非常に希薄流れからの200psia及び+10°Fにおけるメタン
/エチレンに対する性能データを示す。これら圧力、温度及び組成に関する条件
は工業的に実施されているものの一例であり、単に例示を目的として選択したも
のである。従って、本発明はこれら条件の制限を受けないものである。
[以下、余白コ
!y大
物理的溶剤性能−メタン/エチレン系
基準:95%c、、5%c、=含有1001000LB−/HRi料200PS
IA及び+10’Fにおける溶剤中への25%エチレン回収5TP−14.69
6psia、60°F溶剤 C2アルファ優先 S/F比
N* lit GAL/MIN STP SCF/GAL C+/Ct= 7
yフタ−GAI、/SCFパラフィン系 ?5 141 0.56 4.89
2.75 0.0222パラフイン系 100 180 0.44 4.86
2.13 0.0284パラフイン系 110 198 0.40 4.83
1.93 0.0313パラフイン系 140 255 0.31 4.71
1.46 0.0403ナフテン系 ?5 144 0.55 5.66 3.
10 0.0228ナフテン系 110 202 0.39 5.39 2.1
1 0.0319ナフテン系 130 239 0.33 5.36 1.77
0.0378ベンゼン 7g 168 0.47 6.93 3.26 0.
0266トルエン 92 182 0.43 6.73 2.92 0.028
8エチルベンゼン106 197 0.40 6.73 2.92 0.031
1−キシレン 106 199 0.40 5.72 2,27 0.03]4
メシチL/7 120 228 0.35 5.63 1.95 0.0361
ベンゼン溶剤に関する選択率データとパラフィン系溶剤のそれとの比較から明ら
かなように、パラフィン系溶剤の魅力は低い。というのは、KC,/KC,=ア
ルファで定義されるパラフィン系溶剤の選択率は4゜89であるのに対し、ベン
ゼン溶剤のそれは6.93であるからである。ベンゼン及び75MWパラフパラ
フィン系溶剤ファクターについて比較した場合に予想できることは、パラフィン
系溶剤の方が効果が低いことであるが、200psfaという低圧及び+10’
Fの温度におけるような希薄流れから含有エチレンを25%の回収率で回収する
ためには、パラフィン系溶剤に必要な循環は僅か141gpmに過ぎないが、ベ
ンゼン溶剤のそれは168gpmであり、これは約16%という驚くべき減少で
ある。
第8図に、500psiaで運転するオレフィ抽出メーラ法の抽出ストリッピン
グシステムを図示する。
抽出ストリッピングカラム底部の高濃度化溶剤はエチレン製品に関する厳しいメ
タン規格を満足できる。抽出されたC2=十炭化水素類は分留装置で溶剤から分
離する。この分留装置は還流して、溶剤損失を最小限に抑える。このシステムで
は、メタン及び水素は、全体的な圧力降下を最小限に抑えた状態で、抽出/スト
リッピングカラムを出る。
第8図は、500psia以下でオレフィン類含有ガス流れを再生した溶剤に接
触させて、水素及びメタンのオフガス流れ及びエチレンプラス製品流れを製造す
る方法を図示する。ライン251におけるオレフィン類含有流れはりボイラー2
54を備えた装置250の抽出/ストリッピングカラム252の中段部に流入し
、ライン257からの希薄溶剤の流れに対して向流で流れる。配管253におけ
るオーバーヘッド流れは水素とメタンオフガスとの混合物と17で取出す。ボト
ム流れとしての高濃度化溶剤はライン255、クロス交換器267及び配管26
1を通って、分留装置260の分留カラム262の中段部に流入する。
カラム262はリボイラー266及び還流装置を備えている。オーバーへラドガ
スはライン263、凝縮器264及びライン271を介してアキュムレーター2
74に流入し、ここからエチレンプラス製品がライン278を介して回収される
。還流はライン275、還流ポンプ276及びライン277を介してカラム26
2上部に流入する。希薄な、かつ乾燥した再生溶剤のボトム流れはライン265
、クロス交換器267、リボイラー254、溶剤ポンプ268、溶剤冷却器26
9及び配管257を通って、カラム252上部に流入する。
さらに水素からメタンを分離することが望ましい場合には、第9図の装置システ
ムが使用できる。このシステムでは、水素、燃料ガス及びC1=十製品を製造す
るために、単一溶剤系が使用できる。この場合、メタンをガスから抽出して、水
素製品を製造する。経済的に望ましい場合には、メタン抽出に先立ってエチレン
抽出オーバーヘッド流れを圧縮してもよいが、メタンは利用できる圧力において
水素から任意の純度及び回収レベルで抽出できる。図示のメタン抽出システムは
第5〜7図とは僅かに異なっているが、動力回収タービンや中間フラッシュ/再
圧縮等を組合わせて使用できる。
第9図は、物理的溶剤による抽出により少なくとも約500psiaにおいてオ
レフィン類含有ガス流れから水素製品、燃料ガス製品及びエチレンプラス製品を
製造する方法を示す図である。配管281におけるオレフィン類含有ガス流れは
エチレン抽出装置280のカラム282中段部に流入する。カラム282はリボ
イラー286を備え、ライン287を介してその上部に再生された溶剤の滑り流
れを受取る。ガスのオーバーヘッド流れはライン283、圧縮器284、ライン
288、冷却器289及びライン311を通って、メタン抽出装置310のメタ
ン抽出カラム312底部に流入する。カラム312はそれぞれ第1抽出帯域及び
第2抽出帯域を備えている。カラム312はその中段部でライン317を介して
ストリフピングされた溶剤の流れを、そして上部でライン319を介して再生さ
れた溶剤の流れを受取る。オーバーヘッド流れは配管313から水素製品として
取出され、高濃度化溶剤のボトム流れはライン315から多重フラッシニ段30
0のフラッシュカラム322に流入する。
フラッシュされたガスはライン323、圧縮器324及びライン324aを燃料
ガス製品として流れる。
ストリッピングされた溶剤はライン325、ポンプ326及びライン327を通
って、ライン327aにおいて主要溶剤流れに、そしてライン329における滑
り流れに分流し、後者は溶剤冷却器319及びライン317を介してカラム31
2に流入する。ライン327aの主要溶剤流れは溶剤冷却器328で冷却され、
ライン287を通って、カラム282上部に流入する。
カラム282の高濃度化溶剤ボトム流れはライン285、クロス交換器296及
びライン291を通って、分留装置290のカラム292の中段部に流入する。
カラム292はリボイラー296及び還流装置を備えている。オーバーヘッドガ
スはライン293、凝縮器294及びライン303を通り、アキュムレーター3
04に流れ、ここからライン308を通って、エチレンプラスガスが製品として
取出される。還流はライン305、ffi流ポンプ306及びライン307を通
って、カラム292上部に流入する。カラム292からのボトム流れはライン2
95、クロス交換器296、リボイラー286、溶剤ポンプ298及び溶剤冷却
器299を通り、ライン319を介してカラム312上部に流入する。
以上説明したように、本発明は水素、窒素、メタン、エチレン、エタン、高級飽
和及び不飽和炭化水素類、及びこれら混合物からなる群から構成される装置化水
素ガス流れの成分を分離する連続方法において、A、1)分子量範囲が75〜1
40で、芳香族含量とは無関係なUoP特性化ファクター範囲が12.0〜13
.5のパラフィン系溶剤、
2)分子量範囲が75〜130で、芳香族含量とは無関係なUOP特性化ファク
ター範囲が10.5〜12.0のナフテン系溶剤、及び
3)ベンゼン及びトルエンからなる群から選択した物理的溶剤に該炭化水素ガス
流れを向流接触させて、該成分の少なくとも一つの成分に少なくとも富むオーバ
ーヘッド流れ及び高濃度化溶剤ボトム流れを形成し、そして
B、該高濃度化溶剤ボトム流れから希薄な物理的溶剤を回収し、そして回収した
流れを工程Aの接触にリサイクルすることからなる上記連続方法に関する。
本発明の全実施態様について一般的にいえることは、カラム内にストリッピング
段を使用する場合、重要なことは、液相密度と気相密度の差が20ボンド/立方
フィート未満になることから判るように、システムの臨界圧力付近でシステムを
運転することを避けることである。
害
べ 帽
ζ 門
口 K
裟 b
姐
補正書の写しく翻訳文)提出書
(特許法第184条の7第1項)
平成2年3月22日
Claims (26)
- 1.水素、窒素、メタン、エチレン、エタン、高級飽和及び不飽和炭化水素類、 及びこれら混合物からなる群から選択される、炭化水素ガス流れの成分を分離す る連続方法において、 A.1)分子量範囲が75〜140で、芳香族含量とは無関係なUOP特性化フ ァクター範囲が12.0〜13.5のパラフィン系溶剤、 2)分子量範囲が75〜130で、芳香族含量とは無関係なUOP特性化ファク ター範囲が10.5〜12.0のナフテン系溶剤、及び 3)ベンゼン及びトルエンからなる群から選択した物理的溶剤に該炭化水素ガス 流れを向流接触させて、該成分の少なくとも一つの成分に少なくとも富むオーバ ーヘッド流れ及び高濃度化溶剤ボトム流れを形成し、そして B.該高濃度化溶剤ボトム流れから希薄な物理的溶剤を回収し、そして回収した 流れを工程Aの接触にリサイクルすることからなる上記連続方法。
- 2.A.該炭化水素ガス原料流れが、分離すべき一つの成分として3モル%以上 の窒素を含む窒素分に富む天然ガス流れであり、 B.該オーバーヘッド流れとして窒素製品流れを分離し、そして C.該高濃度化溶剤ボトム流れからフラッシュ処理により該希薄な物理的溶剤を 回収する請求項第1項記載の方法。
- 3.A.該フラッシュ処理を少なくとも2段で行い、そして B.該少なくとも2段の第1段からのフラッシュ処理ガスを圧縮し、工程Aの該 接触にリサイクルする請求項第2項記載の方法。
- 4.該少なくとも2段の最終段により、該オーバーヘッド製品流れを得ると共に 、ストリッビングされたボトム流れを得、これを冷却し、工程Aの該接触にリサ イクルする請求項第3項記載の方法。
- 5.該ボトム流れを冷却し、底部に該ガス流れを供給する抽出カラムに送る請求 項第4項記載の方法。
- 6.該ボトム流れを A.冷却され、そして該ガス流れを供給すると共に、該接触が該ガスと該溶剤の 向流により生じる抽出カラムの中段に送られる主要溶剤流れに、そしてB.リボ イラーを備えた再生カラムに送られる滑り流れに分流する請求項第4項記載の方 法。
- 7.該再生カラムにより、一部凝縮されてガス製品流れになるオーバーヘッド流 れと、該再生カラムの上部に戻される還流流れを得る請求項第6項記載の方法。
- 8.該再生カラムによりさらに再生された溶剤ボトム流れを得、これを冷却し、 該抽出カラムの上部に送る請求項第7項記載の方法。
- 9.該少なくとも2段の第1段からのフラッシュ処理ガスを圧縮し、該抽出カラ ムの上部に送る請求項第8項記載の方法。
- 10.A.該炭化水素ガス原料流れが水素及びC1+炭化水素類を含む水素オフ ガス流れであり、B.該分離された成分が該オーバーヘッド流れとして規格級の 水素製品からなり、そして C.該希薄な物理的溶剤を該高濃度化溶剤ボトム流れからフラッシュ処理により 回収する請求項第1項記載の方法。
- 11.A.該フラッシュ処理を少なくとも2段で行い、そして B.該少なくとも2段の第1段からのフラッシュ処理ガスを圧縮し、工程Aの該 接触にリサイクルする請求項第10項記載の方法。
- 12.該少なくとも2段の最終段により、該炭化水素類を該燃料ガス製品流れと して得ると共に、ストリッビングされたボトム流れを得、これを冷却し、工程A の該接触にリサイクルする請求項第11項記載の方法。
- 13.ストリッビングされた該ボトム流れを冷却し、底部に該ガス流れを供給す る抽出カラムに送ることにより、該接触を該溶剤と該ガスとの向流により行う請 求項第12項記載の方法。
- 14.該ボトム流れを A.冷却され、そして該ガス流れを供給する抽出カラムの中段に送られる主要溶 剤流れに、そしてB.リボイラーを備えた再生装置に送られる滑り流れに分流す る請求項第12項記載の方法。
- 15.該再生カラムにより、一部凝縮されてガス製品流れになるオーバーヘッド 流れと、該再生カラムの上部に戻される還流流れを得る請求項第14項記載の方 法。
- 16.該再生カラムによりさらに再生された溶剤ボトム流れを得、これを冷却し 、該抽出カラムの上部に送る請求項第15項記載の方法。
- 17.該少なくとも2段の第1段からのフラッシュ処理ガスを該抽出カラムの底 部に送る請求項第16項記載の方法。
- 18.A.該炭化水素ガス原料流れが水素、メタン、エチレン及び重質飽和/不 飽和炭化水素類を含有し、 B.ほぼ500Psia未満の圧力か、あるいは液相密度と気相密度との差が少 なくとも20lbs/立方フィートである圧力において該接触を行い、C.該分 離された成分が該オーバーヘッド流れとして該水素及び該メタンからなり、そし てD.該希薄な物理的溶剤をその再生によって該高濃度化溶剤ボトム流れから回 収し、該エチレン及び重質飽和/不飽和炭化水素類のオーバーヘッド製品流れを 得る請求項第1項記載の方法。
- 19.リボイラーを備えた抽出/スリツピングカラム内で工程Aの該接触を行う 請求項第18項記載の方法。
- 20.該再生された溶剤流れを工程Aからの該高濃度化溶剤ボトム流れとクロス 交換し、冷却し、そして該抽出/ストリツピングカラムの上部に送る請求項第1 9項記載の方法。
- 21.工程Bの該回収によりさらに該成分の少なくとも別な成分に少なくとも富 むオーバーヘッド流れを得る請求項第1項記載の方法。
- 22.第2接触工程として、該回収された希薄な物理的溶剤を工程Aからの該オ ーバーヘッド流れに向流接触させてから、該溶剤を該ガス流れに接触させる請求 項第21項記載の方法。
- 23.該第2接触により、該水素を該ガス製品流れとして得ると共に、第2の高 濃度化溶剤ボトム流れを得る請求項第22項記載の方法。
- 24.該第2の高濃度化溶剤流れをフラッシュ処理して、該メタン分に富むガス 製品流れと、ストリッビングされた溶剤の流れを得る請求項第23項記載の方法 。
- 25.該ストリッビングされた溶剤流れを、工程Aの該接触に送られる主要溶剤 流れと、該第2接触工程に送られる滑り流れに分流する請求項第23項記載の方 法。
- 26.A.該炭化水素ガス原料流れが水素、メタン、エチレン及び重質飽和/不 飽和成分を含有し、B.分離すべき該成分が水素製品、メタン製品及びエチレン プラス製品からなり、 C.該接触を一部再生された物理的溶剤を用いて行って、該水素、該メタン及び 該高濃度化溶剤ボトム流れのオーバーヘッド流れを得、 D.該高濃度化溶剤ボトム流れを再生することによって該希薄な物理的溶剤流れ を回収して、別なオーバーヘッド流れとして該エチレン及び重質飽和/不飽和炭 化水素類を得ると共に、物理的溶剤の希薄なボトム流れを得、 E.工程Dの該希薄な物理的溶剤ボトム流れに工程Cの該接触からの該オーバー ヘッド流れを接触させて、該オーバーヘッド流れとしての該水素製品と共に、メ タン分に富む溶剤ボトム流れを得、そしてF.該メタン分に富む溶剤ボトム流れ をフラッシュ処理して、該メタン製品及び該一部再生された物理的溶剤流れを得 てから、これを工程Cの該接触にリサイクルする請求項第1項記載の方法。
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