JPH05508428A - 水蒸気分解タールを改善する方法 - Google Patents

水蒸気分解タールを改善する方法

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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】 水蒸気分解タールを改善する方法 本発明は、炭化水素供給物流れを高温の水蒸気の存在下に熱分解することによっ て、通常ガス状のモノ又はジオレフィン、特にエチレン、プロピレン、及びブタ ジェンを製造する方法に関し、この方法は、水素処理された水蒸気分解タール油 のような水素供与物質を、水蒸気分解された液体の熱劣化を防ぐために炉流出物 の反応を急冷する場所又はその下流で、水蒸気分解された流出液の流れに導入す ることを含む。
2、背景と資料に関する説明 炭化水素油の熱転化を様々な方法で変化させるか又は調整するために、水素供与 化学物質を使用することは本技術分野において公知である。例えば、本願ととも に所有されている、1959年と1960年に特許された、米国特許第2.95 3.513号及び第2.873.245号は、水素供与体流出液分解[hydr ogen donor diluent cracking(HDDC)]の概 念に関するものである。このような方法においては、通常水素処理された芳香族 油である水素供与物質を、残留油のような重質の水素が不足している油の熱分解 を制御及び/又は促進するために使用する。
スウェニ−(SWEANY)の米国特許第4.284.139号は、重油を水素 供与体希釈剤と接触させ、その後その混合物を水素供与体希釈剤炉中で熱分解す ることによって、重油貯蔵器からの油生成物を改善する方法に関する。そのよう なことを行うための開示されている目的は、自然に生じる重油中に既に存在して いる重質分子を分解することである。従って、スウエニーは、重油貯蔵器からの 油生成物の刺激と改質を促進するために従来的HDDC方法を改良したものを使 用している。
ボイノア(POYNOR)らの米国特許第4.430.197号は、水素供与体 希釈剤分解プロセスに関するが、このプロセスにおいては、重質の炭化水素物質 が水素供与体溶剤の存在下にクラブキングコイル中で熱分解される。従って、ポ イノアらは、従来的HDDC方法を改良したものを使用しており、これは水素供 与体の存在下にHDDC法から得られたピッチを熱ソーキングさせることを含む 。
ウニムラ(UEilURA)らの米国特許第4.397.830号は、炭素繊維 の製造方法に関するものであるが、この方法は、石油を水蒸気分解することによ って得られた200℃より低い温度では沸騰しない重質留分油の100体積部と 、適当な炭素環数のものか及び/又は水素添加触媒分解油を含む範囲で沸騰する 芳香族核水素添加炭化水素から成る群から選択される水素添加油の10〜200 体積部とを混合することによって供給原料ピッチを熱処理することを含む。
シバウニ(SHIBATANI)らの米国特許第4.596.652号は、炭素 フィルターの製造用のメソフェーズ(iesophase)ピッチの製造方法に 関する。この方法は、未処理のピッチ材料を加圧された水素雰囲気下に高温で予 備処理し、その後、ピッチに水素供与体を供給しながら350〜550℃で熱処 理することを含む。
ウニムラら及びシバウニらは、いずれもピッチの熱ソーキングを制御又は改良し て炭素繊維の製造に好ましい供給物を製造するために水素供与体を使用すること を教示している。これに関連して、これらの引例は、水素供与体は出発ピッチの 熱ソーキング中のキノリンネ溶物の形成を緩和することを開示している。キノリ ンネ溶物は炭素繊維の製造には望ましくなく、従来的には、より高分子量のアス ファルテン又はコークとして分類されている。
ホソイ(HQSOI)らの米国特許第3.755.143号は、原油又はその留 分を熱分解し、その後、前記熱分解反応とその後の熱分解反応中に生成した水素 を使用する得られた生成物のアルキル化又は水素添加中に生じた多環式芳香族タ ールの水素添加による脱硫を教示している。従って、ホソイらは、改良された生 成物を製造するためのSCTの水素添加を開示しており、これは水素添加工程を 行うために従来的触媒反応を使用している。
ワーニング(IERNIcKE)らの米国特許第4.260.474号は、炭化 水素水素添加物の重質留分の熱分解に関する。開示されている方法には、約34 0℃の温度でVGOを水素添加すること、続いて約340℃より高い温度で沸騰 する水素添加VGOを回収すること、そしてこれを水蒸気分解してナフサ様の分 解生成物を製造することが含まれる。水素添加が記載されているが、典型的には 40%以上の出発VGO材料が、水素添加工程において約340℃より高い温度 で沸騰する、転化された、即ち、水素分解された物質である。
ワーニングらの米国特許第4.324.935号は、上述のワ一二ツケらの方法 と類似の方法に関するものである。
この方法は、高品質の留分、即ち、ガソリン物質をもたらす改良された水素添加 工程を含む。200〜340℃の沸騰範囲の水素添加生成物を水蒸気分解し、そ の後水素添加工程に再循環させるが、出発物質の転化の厳しさのために、ここで もまた水素添加よりもむしろ水素分解が多い。
発明の要約 本発明は、水素供与体の化学の方法に関し、ここではアスファルテン先駆体がア スファルテンを形成する重合/縮合反応が、水素供与体希釈剤(HDD)を水蒸 気分解流出液流れに導入することによって防止されるか又は緩和されてガス状オ レフィンの製造中に形成するタールを改善する。
本発明によれば、水素供与体希釈剤(HDD)又は溶剤、即ち、水素添加された 芳香族油(例えば、水蒸気分解された液体から誘導された再循環された、水素転 化油)を、水蒸気分解された液体の熱劣化反応を防ぐためのガス油水蒸気分解炉 の急冷点又は移送ライン交換器の場所又はその後でHDDを注入することによっ てSCTを改善するために使用する。
水素供与体物質を導入する場所は、液相分子量成長反応が水素供与体が存在しな い場合容易に生じる高温において水蒸気分解液体の熱ソーキング時間を最小にす るように選択する。
水蒸気分解液体の分子量成長をもたらす化学反応と分子量成長反応を禁止できる 水素供与体の化学的作用は液相で生じる。従って、HDD、の沸騰範囲は、HD Dの沸騰範囲が水蒸気分解生成物液体の沸騰範囲に重なるようにして水素供与体 の化学的作用が最も好ましく行われるように選択されなければならない。
本発明の1つの実施態様は、SCTの改良方法であって、ここでは、SCT流れ 中のアスファルテンの形成を低くすることが判明した水素供与体(移動)反応を 可能にするために、新しいSCTを水素添加された水蒸気分解タール[stea m cracked tar(SCT)] 、それらの重質蒸留油留分、又は芳 香族油と一緒にする。HDDがSCTと重複する沸騰範囲を有し、水素添加触媒 サイクル(cat cycle)油、コーカーガス油(coker gas o il)、水蒸気分解タール油、及びコールタールを含むのが好ましい。また、H DDは、炉温出液が急冷される場所又はその直ぐ下流及び第1の分別又は急冷浴 の上流で添加されるのが好ましい。なぜならば、水蒸気分解第1分別塔において 支配的な温度では、アスファルテンの形成をもたらす分子量成長反応がかなり速 く、それらを防ぐように反対にすることが容易ではないからである。
本発明の好ましい実施態様は、水蒸気分解タール(SCT)の特性の改善方法で あり、この方法は、初めに、SCT又はSCTの蒸留留分を水素添加してHDD を製造することを含み、その後のSCTの熱劣化反応を防ぐために、炉温出物気 相反応をガス油水蒸気分解話中で熱的に急冷する場所又はその後で、HDDを新 しいSCTと一緒する。
図面の簡単な説明 本発明の上述の及びその他の目的、特徴、及び利点を以下では添付の図面に関連 させてより詳細に説明するが、この図面は、非限定的な例によって表される本発 明の実施態様の1つを示す。
第1図は、本発明に従って使用できる水素供与体再循環系の単純化された流れ図 であり、ここでは、水蒸気分解炉流出液を急冷する場所、又は水蒸気分解炉流出 液を急冷する場所の下流であるが、第1分別塔のフラッシュ領域の上流において 、HDDがSCTに導入される。
詳細な説明 従来的化学的製造プロセスにおいて、水蒸気分解タール(scr)は典型的な望 ましくない副生成物である。SCTの価値を制御された条件下に供与体水素を添 加することによって改良することが示されている。本発明によれば、水蒸気分解 タール(SCT)全体、又はその後水素添加される溶媒留分から誘導された生成 物のような供与体希釈剤又は溶媒を、SCTを改良するこの目的のために使用で きる。SCTと水素供与体含有流れとの間の水素供与反応は、熱劣化反応によっ て生じる、SCT中のアスファルテンの形成を防止するか又は抑制することによ って、SCTを改善することにおいて有効であることが判明した。
これに関連して、部分的に水素添加された水蒸気分解タール(SCT)全体、そ れらの部分的に水素添加された重質蒸留油留分、及び部分的に水素添加された芳 香族油(これらは、少なくとも1つの環が芳香族環であり、少なくとも1つの環 が部分的に又は完全に飽和されている多環式化合物に富んだ炭化水素流れである )は、SCTとの水素供与体の反応を促進するのに有用な適する水素供与体希釈 剤(HDD)であることが判明した。例えば、適する水素供与体希釈剤には、ジ ヒドロナフタレン、テトラヒドロナフタレン、ジヒドロアントラセン、ジヒドロ フェナントレン、テトラヒドロアントラセン、テトラヒドロフェナントレン、ヒ ドロピレン、及び水蒸気分解液体生成物、触媒分解(eat cracker) サイクル油、コーカーガス油、及びコールタール液体のようなその他の水素添加 芳香族油から成る群から選択される部分的に飽和された芳香族分子が含まれる。
これに関連して、本発明の目的に対して特に適する水素供与体希釈剤には、テト ラリン、9.10−ジヒドロアントラセン、9.10−ジヒドロフェナントレン 、ヒドロピレン、1,2.3.4−テトラヒドロキノリン、及びその他の類似の 化合物が含まれる。水素供与体物質は、例えば、一般にナフテノ芳香族の特徴を 有する混合物流れでもよい。さらに、部分的に水素添加され、縮合した多環式芳 香族又は窒素含有複素環式化合物は本発明の目的に対して適しており、部分的に 水素添加された触媒分解サイクル油、脱芳香族化プロセスからの水素添加芳香族 濃縮物流れ、水素添加コーカーガス油、及び水素添加コールタール液体は好まし い水素供与体化合物である。本発明の目的に対して特に好ましい水素供与体化合 物は、水蒸気分解プロセスの液体生成物と重複する沸点範囲、即ち、約400〜 約750’F(約204.4〜約398、9℃)の沸点範囲を有する物質であり 、例えば、水素処理された触媒分解サイクル油、脱芳香族化プロセスからの芳香 族濃縮物流れ、コーカーガス油、コールタール液体、及び水蒸気分解タール油で ある。
本発明は、芳香族油を穏やかに水素添加する際には、活性な水素供与体分子であ る部分的に飽和された芳香族が形成し、これは水蒸気分解された液体生成物との 反応に際して、アスファルテンのような望ましくない高分子量物質を形成する分 子量成長反応を防ぐか、最小化するか、又は抑制するということの発見に基づく 。適する水素処理芳香族油には、水蒸気分解タール又は水蒸気分解タール蒸留物 、触媒サイクル油、コーカーガス油、コールタール液体、及び潤滑油エキストラ クト流れのような、水素処理された芳香族に富んだ流れが含まれるが、これらに 限定されない。上述したように、最も好ましい結果を得るためには、水素処理芳 香族油が、水蒸気分解液体生成物と類似の沸点範囲を有するのが好ましいが、こ れは、これらの水素供与体の反応が液相で最も良好に行われるからであり、水素 添加された水蒸気分解タール油が最も好ましい。
SCTが水蒸気分解タール油のような水素供与体含有芳香族油と反応するプロセ スは、水蒸気分解炉の急冷点又はその直後にSCTと水素処理芳香族油を混合す ることによって行うのが好ましい。この目的のために、水蒸気分解タール(SC T)油全体、又はSCTの重質蒸留油留分を初めに水素処理して含まれている芳 香族環系を穏やかに水素添加して水素供与体分子を製造することができる。その 後、この水素添加された油をガス油水蒸気分解炉の急冷点又はその直後において 注入して新しいSCT生成物と反応させて、水蒸気分解反応を急冷するために非 水素添加油が使用される従来的方法と比較して改良された特性を有するSCT生 成物を製造する。
特定の理論によって縛られることは望まないが、水蒸気分解炉において初めに製 造される水蒸気分解液体生成物は、ラジカル分子、ビニル芳香族分子、及びその 他の反応性種を含み、水蒸気分解液体生成物の下流の処理において普通に見られ る適度に高い温度においては非常に反応性が高いと考えられる。そのような芳香 族分子の不飽和官能基には、オレフィン基及びアセチレン基から成る群から選択 されるものが含まれる。より詳細に述べると、そのような不飽和官能基は、イン デン、アセナフタレン、及びその他のシクロペンテノ芳香族;ビニルベンゼン、 及び1個の芳香族環を有するビニル芳香族;ジビニルベンゼン、ビニルナフタレ ン、ジビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルフェナントレン、及び2 個以上の芳香族環を有するビニル又はジビニル芳香族から成る群から選択される 。このような芳香族分子の反応性は、液体生成物の特性を大幅に劣化させる反応 をもたらす傾向がある。従って、高温の気相反応が急冷され水蒸気分解生成物が 最初に凝縮する点又はその後に、水素供与体分子とそのような芳香族分子を含む 水蒸気分解液体生成物、及び好ましくは水蒸気分解液体生成物と同じ範囲で沸騰 する重質の水素供与体分子と混合することは、液体生成物の劣化反応を防ぐ水素 供与体の反応を促進すると考えられる。
本発明による処理に対して水蒸気分解タールは特に適するものであるが、その他 の重油も本発明によって改良できる。そのような重油には、分解プロセスに通常 投入される油、例えば、原油全体、及びそれらの重質蒸留物及び残留留分が含ま れ、その他の油に加えて、また一般に、シェール(shale)油、アスファル ト、タール、ピッチ、コールタール、重質合成油などのような水素が不足してい る油が含まれてもよい。
従って、本発明の方法は、一般に、SCT又は重油を、260’F (126, 7℃)より高い温度、好ましくは400〜1050°F(204,4〜565. 6℃)の範囲で沸騰するHDDと混合し、得られた混合物を水素供与体希釈剤反 応条件下で反応させる、従来的方法である。しかしながら、本発明の目的に対し ては、ガス油の水蒸気分解炉の急冷点又はその下流で水素供与体希釈剤を導入す ることが重要である。
前述したことを考慮に入れると、本発明は、炭化水素供給原料の分解方法であっ て、そのような不飽和官能基を含む芳香族分子を水素供与体希釈剤と反応させて 、不飽和官能基を含む芳香族分子が反応してより高分子量の生成物、特にアスフ ァルトン、を形成するのを防ぐことを含む方法に関する。
本発明による炭化水素供給原料の分解方法は、また、約800〜1800°F( 426,7〜982.2℃)の範囲内の温度に加熱された高温領域に炭化水素供 給原料を供給して芳香族官能基を含む芳香族分子を含む高温の生成物流れを製造 することを含み、ここで、好ましくは、温度は約1250〜1800°F (6 76,7〜982.2℃)の範囲内であり、高温領域が水蒸気分解器であり、そ して炭化水素供給原料が水蒸気分解条件にさらされて不飽和官能基を含む芳香族 分子を含む高温の水蒸気分解生成物流れを形成する。温度が約850〜1100 @F (454,4〜593.3℃)の範囲内である場合、高温領域は触媒分解 器である。温度が約800〜1250’F (426,7〜676、7℃)の範 囲内テアルまり別ノ実施態様においては、高温領域はコーキング炉である。
本発明によれば、この方法は、水素供与体希釈剤を高温の水蒸気分解生成物流れ に前記水蒸気分解生成物流れの約100重量%までの量で導入することを含み、 ここで、好ましくは、水素供与体希釈剤の量は前記水蒸気分解生成物流れの約6 0重量%までの量であり、より好ましくは高温の前記水蒸気分解生成物流れの総 重量の少なくとも約1%の量である。
本発明は、また、多環式芳香族化合物を含む流れを水素処理条件にさらして部分 的に飽和された環を含む化合物を形成することによって、高温の水蒸気分解生成 物流れに導入するための水素供与体希釈剤を調製することを含み、ここで、水素 処理条件は部分的飽和を達成するのに十分なものであり、即ち、約100乃至約 2500 lbg、/psig、の水素分圧である。
本発明によれば、水素処理の温度が400〜約750°F(204,4〜約39 8.9℃)の範囲内である例においては、約500〜約900”F(約260〜 約482.2℃)の範囲内の沸点を有する水素供与体希釈剤が製造され、得られ る高温水蒸気分解生成物は約1300〜約1600’F (約704.4〜約8 71、1℃)の範囲内の水蒸気分解生成物温度を有する。
本発明の炭化水素供給原料の分解方法は、また、水蒸気分解生成物温度を有する 高温の水蒸気分解生成物を熱ソーキング容器に放出して、温度を約300〜約7 55’F(約148.9〜約401.7℃)の範囲内に冷却することを含み、こ こで、好ましくは、冷却温度は約435〜約620°F(約223.9〜約32 6.7℃)の範囲内である。
この冷却は、官能基を含む芳香族分子が反応してより高分子量の生成物を形成す るのを防ぐために水素供与体希釈剤を水蒸気分解生成物に導入する前に、高温の 水蒸気分解生成物に間接的熱交換を施すことを含み、ここで、間接的熱交換は水 蒸気分解生成物の温度を、官能基を含む芳香族分子が反応してより高分子量の生 成物を形成するのを防ぐのに十分な程低い温度まで低下させ、ここで水蒸気分解 生成物は官能基を含む芳香族分子が反応してより高分子量の生成物を形成するの を防ぐのに十分な期間十分に低い温度に保たれる。
本発明によれば、水素供与体希釈剤は約500〜約900’F (約260〜約 482.2℃)の範囲内の温度の熱ソーキング容器に導入するのが好ましく、こ の方法は官能基を含む芳香族分子が反応してより高分子量の生成物を形成するの を防ぐために、熱ソーキング容器に急冷油を添加することを含む。この急冷油は 水素供与体希釈剤との急冷混合物として熱容器に添加して約500〜約650” F(約260〜約343.3℃)の範囲内の急冷混合物温度を有する急冷された 混合物を形成するのが好ましく、ここで、水蒸気分解生成物、水素供与体希釈剤 、及び急冷油の急冷された混合物は官能基を含む芳香族分子が反応してより高分 子量の生成物を形成するのを防ぐのに十分な期間熱ソーキング容器に保持され、 ここで期間は約1乃至約240分間の範囲内、好ましくは約15乃至約30分間 である。
急冷油は、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、キノリン、及びヒドロキノリ ン、並びにナフタレン、フェナントレン、ピレン、キノリン、及びヒドロキノリ ンのアルキル誘導体から成る群から選択される未水素添加先駆体の群から選択さ れ、この未水素添加先駆体は、フェノール基を含む芳香族分子及び非フエノール 酸素置換体を含む芳香族分子から成る群から選択されてもよく;或いは未水素添 加先駆体は、水蒸気分解急冷油、水蒸気分解タール、触媒分解タール、触媒分解 サイクル油、触媒分解残油、コーカーガス油、コールタール油、及び芳香族エキ ステント油、並びに水蒸気分解急冷油、水蒸気分解タール、触媒分解タール、触 媒分解サイクル油、触媒分解残油、コーカーガス油、コールタール油、及び芳香 族エキステント油の留分から成る群から選択されてもよい。
本発明は、また、通常ガス状のオレフィン製造するための炭化水素供給原料の分 解方法に関し、この方法は、炭化水素供給原料流れを高温の分解領域に供給して 高温の分解生成物流れを製造すること;少な(とも1種の水素供与体希釈剤を高 温の分解生成物流れに導入すること;及び低減されたアスファルト物質含有率を 有する液体生成物流れを回収することを含み、ここで、好ましくは、導入工程は 、高温の分解反応を高温の分解反応温度よりも冷却することによって停止させる 点又はその下流で水素供与体希釈剤を注入することを含む。本発明のこの実施態 様の目的に対して、炭化水素供給原料の分解方法における冷却は、高温の水蒸気 分解生成物に間接的熱交換を施して高温の分解反応を停止させることを含む。本 発明のこの実施態様において、高温の熱分解領域は800〜1800’F (4 26,7〜982.2℃)の温度を有する。水素供与体希釈剤は液体生成物速度 に基づいて1〜300%の割合で導入されるのが好ましく、そして総重量の約1 00%までの量で添加され、ここで、総重量の約60%までの量が好ましい。
本発明による炭化水素供給原料の分解方法は、上述したように、芳香族環と部分 的に飽和された環の両方を含む化合物を形成するのに適する条件下に多環式芳香 族化合物を含む流れを水素処理することによって、分解生成物流れに導入するた めの水素供与体希釈剤を製造することも含み、ここで、水素供与体希釈剤は、シ ェール油、コールタール、分解芳香族油、及び水蒸気分解液体から成る群から選 択される原料の水素添加によって製造され、ここで、水素供与体希釈剤は水素添 加された水蒸気分解タールであるのが好ましい。
本発明によれば、水素供与体希釈剤は、部分的に水素添加された触媒サイクル油 、潤滑基油エキストラクト、コーカーガス油、水蒸気分解タール油、及びコール タール液体から本質的に成る群から選択されてもよく、ここで、水素供与体希釈 剤が水素処理された水蒸気分解油であり、液体生成物流れが水蒸気分解タールで あるのが好ましい。
1つの実施態様においては、分解混合物をその後分離して使用された供与体希釈 剤とより重質のガス油を得てもよい。使用された希釈剤は、再生して分解工程に 戻すために、部分的に水素添加することができる。
、ここで、本発明による方法を図面の第1図を参照しながら説明する。図に示さ れているように、供給ライン10は分解されるべき炭化水素流れを分解炉12に 供給する。
炉からの流出液は、輸送ライン交換器[transfer lineexcha nger(TLE)] 14中の間接的熱交換、又は急冷点30における直接的 液体急冷、或いは間接的熱交換と直接的液体急冷の組み合わせによって、炉の出 口で急冷される。
水素供与体希釈剤(HDD)は炉の出口の急冷点30において、又は、TLEが 存在する場合、TLEの内部又は下流の点において、導入される。水素供与体は 、液体急冷が通常導入される点の下流の点でも導入できる。上述したように、本 発明の目的に適するHDDは、HDDプロセスにおいて従来的に使用されている ような物質を無数に含む。しかしながら、本発明の目的に対して好ましいHDD は、水素処理された触媒分解油、コーカーガス油、水蒸気分解タール油、及びコ ールタール液体のような、水蒸気分解プロセスの液体生成物と重複する沸点を有 する物質である。
分解炉の急冷点又はその後で導入されるHDDは、通常の急冷油の部分又は分別 工程からその役得られるその他の水蒸気分解液体のような水蒸気分解液体流れを 水素処理することによって得ることができ、或いは特に始動の目的のために別の 源から供給されてもよい。加熱された生成物流れは炉12からライン16を通っ て分別器18に放出される。分別器18は従来的な設計と操作方法のものでよく 、本質的に、多数の側流生成物並びに塔頂液体及び気体及び残油が引き出される 精留塔である。図中には示されていないが、別個の水蒸気ストリッパーを各側流 について使用して、主塔に戻る可能性のある「軽質末端留分(light en ds)Jを除去することができる。しかしながら、第1図に示されているように 、気体及び軽質末端留分はライン20を通して除去され、ガス油留分はライン2 2を通して除去され、モして残油ピッチ又はタール留分はライン24を通して除 去される。
本発明によれば、ガス油留分の一部又は全て、或いはそれらの特定の沸点範囲の 留分を、ライン22を通して水素処理器26に送り、そこで水素処理又は水素添 加を施して水素に富んだ供与体希釈剤を与えることができ、これはライン28を 経由して水蒸気分解炉12の急冷点30へ戻される。本発明の別の実施態様にお いては、タールの一部又は全て、或いはそれらの特定の沸点範囲の留分をライン 24を通して水素処理器32に送り、そこで水蒸気分解タールに水素処理を施し て水素に富んだ供与体希釈剤を与え、これをライン34を経由して水蒸気分解炉 12の急冷点30へ戻す。上述したように、水蒸気分解油又はその他の重質芳香 族油を、例えば水素処理器36中で、別個に水素処理し、ライン38を経由して 分解炉12の急冷点30へ送ってもよく、又は前述の2つの流れからの水素供与 体希釈剤の供給を補ってもよい。
しかしながら、本発明の主要な特徴は、HDDが分解される炭化水素流れに水蒸 気分解炉12の急冷点30において又はその下流において導入されるということ である。その他の面においては、種々の工程における特定の処理条件は多かれ少 なかれ従来的であり、供給原料の特徴、所望の生成物留分、装置の能力などに応 じてかなり変化する。
前述したように、水蒸気分解された液体生成物の沸点と重複する沸点を有するH DDを選択するのが好ましい。
従って、本発明はガス油留分及びピッチ又は水蒸気分解タール留分を水素処理す ることに関して一般的に説明されているが、分別器18から分離されたその他の 水蒸気分解側留留分又はその他の方法で分離されたものも水素処理でき、IfD Dの源として使用できる。しかしながら、前述したように、水素処理された水蒸 気分解タール油及びその他の重質芳香族油が、本発明にしたがって水蒸気分解さ れた液体を改良するのに特に適している。その他の適するHDDには、ナフタレ ン及びそのアルキル誘導体、アントラセン及びそのアルキル誘導体、フェナント レン及びそのアルキル誘導体、ピレン及びそのアルキル置換誘導体、及び41以 上の芳香族環を有するその他の結合芳香族分子及びそれらのアルキル誘導体、キ ノリン及びそのアルキル誘導体、及びその他の窒素含有芳香族分子、ヒドロキシ ン及びそのアルキル誘導体、フェノール基又はその他の酸素置換体を含む芳香族 分子、水蒸気分解されたガス油及びその留分、水蒸気分解された急冷油及びその 留分、水蒸気分解されたタール及びその留分、触媒分解されたサイクル油及びそ の留分、触媒分解された残油及びその留分、コーカーガス油及びその留分、コー ルタール油及びその留分、及び芳香族エキストラクト油及びその留分から成る群 から選択される未水素添加の先駆体が含まれる。
従って、温度、圧力、流量、生成物留分などの特定のプロセスの詳細は特定の要 件及びその他の条件に応じてかなり変化し得ることが理解されるだろう。上述し たように、本発明は、HDDを新しい熱ソーキングされていない水蒸気分解され た液体のサンプルと混合し、その後その混合物を熱ソーキングすると、同じ新し い熱ソーキングされていない水蒸気分解された液体のサンプルを水素供与体希釈 剤と混合すること無く熱ソーキングした場合と比較して、アスファルテンの形成 をもたらす反応のような分子量成長反応が抑制されるということの発見に基づく 。
実施例 以下の実施例は、水蒸気分解された生成物中の劣化反応を軽減することに対して HDDが有用であることを示す。
記載されている実験は、水蒸気分解された液体生成物の処理において通常遭遇す る温度でこれらの液体を熱ソーキングすることの効果をシミュレートするために 簡単な反応装置を使用した。
熱ソーキング実験に使用した実験装置は一般に知られているチュービングボンベ 反応器(tubing bomb reactor)である。この反応器の本質 は、それがステンレス鋼のチューブと適当な継手から組み立てられたものであり 、高温高圧で運転できるということである。以下に記載の実施例に呈して使用さ れた反応器の容積は約30 ccである。
典型的な実験に対する手順は、約15gの反応体をチュービングボンベに投入し 、不活性ガスでパージし、安全運転を確保するためのその他の手順を行った後、 チュービングボンベを予備加熱されている流動砂浴(fluidized 5a ndbath)に挿入し、そこで所望の反応時間保持することから成る。チュー ビングボンベ反応器をチュービングボンベ反応器から除去し、サンプルを種々の 技術によって分析して回収された物質の特性を決定する。使用した主要な分析方 法の1つは、叶へブタンを析出溶媒として使用するアスファルテン含有率の測定 である。n−へブタン又はその他のパラフィン系溶媒を使用するアスファルテン 含有率の測定は、残液、重質の触媒分解された生成物、コーカーガス油、及び水 蒸気分解されたタールのような重質の炭化水素油中の高分子量物質の量を決定す るための公知の技術である。
実施例1 この例は、水蒸気分解された液体生成物を熱ソーキングすることの有害な影響を 説明する。実質的な熱ソーキングの前の従来的水蒸気分解器から得られる水蒸気 分解されたタール生成物を、その後、上述の試験装置中300℃で4時間熱ソー キングした。この期間の後、タール生成物中のへブタン不溶物含有率は、熱ソー キングされていない物質中の約10%から熱ソーキングされた物質中の約32% まで増加した。ヘプタン不溶物含有率の増加は、タール生成物の実質的な劣化を 示す。
実施N2 この例は、水蒸気分解されたタール生成物を熱ソーキングすることに起因する望 ましくない劣化反応を軽減することに対するHDDの有用性を説明する。実施例 1で使用したのと同じ出発タール生成物をHDDとHD D/タール混合物中1 7重量%のHDD濃度まで混合した。この実施例において使用したHDDはジヒ ドロアントラセンであった。
実施例1と同様に、K D D/タール混合物を300℃で4時間熱ソーキング した。この期間の後、タールのみに基づいて計算したヘプタン不溶物含有率は約 10%かられずか約20%までしか増加しなかった。この例は、劣化反応を緩和 するために水蒸気分解された液体生成物にHDDを添加することの利点を明確に 示している。
実施例3 この例は、熱ソーキングに起因する水蒸気分解された液体生成物中の劣化反応を 軽減することに対する、別のHDDである水素添加ピレンの有用性を説明する。
水素添加ピレンは、水蒸気分解されたタール生成物中に見出だされる典型的なポ リ縮合芳香族の芳香族分子であるピレンを部分的に水素添加することによって調 製した。水素添加ピレンを17重量%の濃度まで実施例1及び2と同じ出発ター ル生成物と混合した。その後、このHDDとタールの混合物を前の実施例で使用 したのと同じ装置中で300℃で4時間熱ソーキングした。この期間の後、水蒸 気分解されたタール生成物はタールのみに基づいて計算して約24%のへブタン 不溶物含有率を有していた。これは上述の実施例1に記載したHDDの添加をと もなわずに熱ソーキングしたタール中の32%のへブタン不溶物と、は異なる。
実施例4 この例は、HDDが、水蒸気分解された液体生成物中の劣化反応を抑制するのに 有効な独特な水素供与能力を有していなければならないことを説明する。17部 の水蒸気分解されたガス油を83部の実施例1〜3で使用したのと同じ水蒸気分 解されたタール生成物と混合した。この混合物を前の例と同じ方法で300℃で 4時間熱ソーキングした。この期間の後、ヘプタン不溶物を測定すると約3θ% で、これは実施例1に記載したいかなる添加もともなわずに熱ソーキングしたタ ール中で測定したものとほぼ同じであった。この例は、劣化反応を抑制するため の水素供与体の化学反応を適切に行なわせるためには適切なBDD流れを選択す ることが重要であることを示している。
ジヒドロアントラセンと水素添加ピレンは実施例2及び3で説明したように両方 とも有効なHDD物質である。水蒸気分解されたガス油のような水素添加されて いない芳香族油は、この実施例で示したように、HDDとして有効ではない。
実施例5 この例は、有用なHDDの化学的作用は水蒸気分解された液体生成物中において HDDの広い濃度範囲にわたって起こり得ることを説明する。以下の表中には、 熱ソーキングした水蒸気分解タール生成物中のへブタン不溶物含有率に対するH DD含有率の効果を示す結果が与えられている。前の実施例で使用したのと同じ 水蒸気分解タール生成物を、300℃で4時間の熱ソーキングの前に、異なる量 のHDD物質と混合し、熱ソーキングの後、タール生成物のへブタン不溶物含有 率を測定した。
水蒸気分解タール中のへブタン不溶物(%)この例は、ジヒドロアントラセン及 び水素添加ピレンのようなHDD物質は広い濃度範囲にわたって水蒸気分解液体 生成物の劣化反応を抑制することに対して有効であることを示している。
実施例に の例は、HDDを使用してアスファルテンの形成を抑制することに関する本発明 の有用性が反応性タール生成物の源によって限定されないことを示す。液体の水 蒸気分解されたタール生成物を、上述の実施例において使用した出発SCT生成 物の源とは異なるプラントに設けた水蒸気分解炉の輸送ラインから得た。この新 しいSCT生成物サンプルに関して、元のアスファルテン含有率は、この生成物 を高温での熱ソーキングにさらす前は、僅かに4.5%であることが判明した。
前に使用したのと同じ装置中において260℃で1時間熱ソーキングした後、ア スファルテン含有率は22%であった。これは、再び、適切なHDDが存在しな い場合のSCT液体生成物を高温で熱ソーキングすることによる悪影響を示すも のである。上述の実験を20%のジヒドロアントラセンIfDDを添加して繰り 返した場合、アスファルテン含有率はHDDを含まない基準に補正してわずか8 .6%までしか増加せず、これも、アスファルテンの形成をもたらす有害な反応 を抑制するBDDの有効性がSCT生成物の特定のプラント源に限定されず、さ らに、水蒸気分解プロセスの液体流出液中に通常見られる反応性のアスファルテ ン先駆体分子にのみ関連するものであることを示している。
実施例7 この例は本発明の重要な特徴の幾つかを説明する。前述の実施例1〜6は全て環 境圧力で運転される熱ソーキング装置を使用した。この例においては、装置をよ り高い圧力で運転できるように改良した。以下の表は、HDD分子としてジヒド ロアントラセンを使用した場合のアスファルテンの形成に対するHDD濃度の影 響を示している。
2種類の出発SCT生成物を同じ商業的プラントから異なる時間で得た。表中に 示されているように、これら2種類のSCT生成物はかなり異なったアスファル テン含有率を有しているが、最も重要なことには、両方のサンプルが、高温で熱 ソーキングにさらされたとき、HDDの存在に対して好ましい応答をする。これ もまた、アスファルテンの形成に対する有害な反応性先駆体は、濃度は異なるが 、水蒸気分解プロセスからの通常の液体生成物流出液中に典型的に見出だされる ものであることを示している。
HDDニジヒドロアントラセン(DHA)反応器温度: aOO℃ 反応器圧力=3バールg 反応時間:1時間 熱ソーキングなし 135 (備考ニアスフアルテン含有率はDHAを含まない基準に基づいて表した。) 上記の表中において、SCT生成物1及び2は、HDDのDHAの不存在下の熱 ソーキングの前後のいずれにおいてもかなり異なったアスファルテン含有率を有 することが分かる。しかしながら、これらのサンプルのいずれもDlfAの存在 下に熱ソーキングしたとき、HDDのDHAの不存在下に熱ソーキングしたとき よりもアスファルテン含有率が低いという点で好ましい応答をしている。さらに 、これらの実験条件下、特に3バ一ルg(barg)という高圧下、25%と5 0%という高い[lDD濃度において、両方のサンプルがかなり少ないアスファ ルテンの形成を示している。これは、高い圧力が、■DD分子であるDIIAと 反応性のアスファルテン先駆体分子、特に3(10℃においてHDD分子よりも 高い蒸気圧を有する比較的低分子量の反応性分子との接触を容易にするためであ る。このことは、HDDと水蒸気分解プロセスからの流出液中の反応性分子との 良好な接触を維持することの重要性を示している。
EDDの有効性はSCT生成物1及び2の両方に対して明白であるから、水蒸気 分解炉からの生成物にHDDを添加することによる好ましい効果は特定の生成物 源に制約或いは限定されないことも明らかであり、HDDと水蒸気分解プロセス からの生成物流出液中に通常見られる反応性アスファルテン先駆体分子との一般 的な性質を示している。
実施例8 この例は、水蒸気分解プロセスからの典型的液体生成物の留分を従来的水素処理 技術を使用して水素添加して有効なHDDを製造できることを示す。水蒸気分解 プロセスからの急冷油(約220〜350℃の典型的沸点範囲)を従来的な硫化 したNi−Mo/Al□0.触媒と一般的な水素処理装置を使用して、約250 ℃、40 bargの全圧、I LHSV。
及び液体供給物1 cc当たり 180 ccの水素の流量で穏やかに水素処理 した。この水素添加された急冷油の15部を実施例1〜5で使用したのと同じ水 蒸気分解タール生成物の85部と混合し、上述の装置中300℃で4時間熱モー キングしたが、添加したHDDの全てが液相のままであることを確実にするため に、実験を始める前に25bargの窒素圧を加えた。このとき、水蒸気分解タ ール生成物のアスファルテン含有率は約24%で、これは水素添加された急冷油 を添加せずに繰り返した実験の場合の約30%のアスファルテン含有率よりも優 れている。30部の水素添加された急冷油と70部の水蒸気分解タール生成物と の混合物でこの実験を繰り返すと、水蒸気分解タール生成物中わずか22%のア スファルテンしか形成しなかった。
これらの実験は、水蒸気分解プロセスからの固有の芳香族油を水素添加して有効 なHDDを製造できることを示すのに有用である。
水蒸気分解された液体を改良することにおける本発明の方法の有効性は、HDD を含む混合物中で熱ソーキングされた水蒸気分解液体中のアスファルテン及びそ の他の不溶物の濃度とHDDが不存在下に熱ソーキングされた水蒸気分解液体中 の濃度とを比較することによって明らかである。処理の前後の実際のSCT生成 物に関するそのような比較の結果を以下に示す。
第1表 処理前のアスファルテン −34% 処理後のアスファルテン −11〜23%以上の結果は、水蒸気分解タール中の 25〜67%のアスファルト系物質が、本発明の処理によって、形成するのが防 がれたことを示している。
以上の記載から、当業者は本発明の本質的特徴を容易に確認でき、その精神と範 囲から離れること無く、様々な用途や条件に合わせて本発明を変更及び改良でき るだろう。
要 約 ガス状オレフィンの製造方法であって、炭化水素供給原料流れを高温の熱分解領 域に導入して高温の分解生成物流れを製造すること、分解生成物流れを急冷して 分解反応を停止させること、少なくとも1種のHDD(水素供与体希釈剤)を、 反応が急冷される点又はその下流において、分解生成物流れに注入すること、分 解生成物流れから通常ガス状のオレフィンを回収すること、及び軽減されたアス ファルテン含有率を有する液体生成物流れを回収することを含む、方法。
補正書の写しく翻訳文)提出書(特許法第184条の8)平成4年10月30日 4V

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.炭化水素供給原料の分解方法であって、不飽和官能基を含む芳香族分子を水 素供与体希釈剤分子と反応させて、不飽和官能基を含む前記芳香族分子が反応し てより大きな分子量の生成物を形成するのを防ぐことを含む、方法。 2.水素供与体希釈剤分子が部分的に飽和された芳香族分子及び水素添加芳香族 油から成る群から選択される、請求項1の炭化水素供給原料の分解方法。 3.部分的に飽和された芳香族分子がジヒドロナフタレン、テトラヒドロナフタ レン、ジヒドロアントラセン、ジヒドロフェナントレン、テトラヒドロアントラ セン、テトラヒドロフェナントレン、及びヒドロピレンから成る群から選択され る、請求項2の炭化水素供給原料の分解方法。 4.水素添加芳香族油が水蒸気分解液体生成物、触媒分解サイクル油、コーカー ガス油、及びコールタール液体から成る群から選択される、請求項2の炭化水素 供給原料の分解方法。 5.芳香族分子の不飽和官能基がオレフィン基及びアセチレン基から成る群から 選択される、請求項2の炭化水素供給原料の分解方法。 6.芳香族分子の不飽和官能基がシクロペンチノー芳香族、ビニル芳香族、及び ジビニル芳香族から成る群から選択される、請求項2の炭化水素供給原料の分解 方法。 7.シクロペンチノー芳香族がインゲン及びアセナフタレンから成る群から選択 される、請求項6の炭化水素供給原料の分解方法。 8.ビニル芳香族及びジビニル芳香族が2個以上の芳香族環を有するビニル芳香 族及びジビこル芳香族から成る群から選択される、請求項6の炭化水素供給原料 の分解方法。 9.ビニル芳香族及びジビニル芳香族がビニルベンゼン、ビニルナフタレン、ジ ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、及びビニルフェナントレンから成る群 から選択される、請求項6の炭化水素供給原料の分解方法。 10.より大きな分子量の生成物がアスファルテンである、請求項2の炭化水素 供給原料の分解方法。 11.約800〜1800°F(426.7〜982.2℃)の範囲内の温度に 加熱された高温領域に炭化水素供給原料を供給して芳香族官能基を含む芳香族分 子を含む高温の生成物流れを製造することをさらに含む、請求項2の炭化水素供 給原料の分解方法。 12.温度が約1250〜1800°F(676.7〜982.2℃)の範囲内 である、請求項11の炭化水素供給原料の分解方法。 13.高温領域が水素気分解器であり、そして炭化水素供給原料が水蒸気分解条 件にさらされて不飽和官能基を含む芳香族分子を含む高温の水蒸気分解生成物流 れを形成する、請求項12の炭化水素供給原料の分解方法。 14.温度が約850〜1100°F(454.4〜593.3℃)の範囲内で ある、請求項11の炭化水素供給原料の分解方法。 15.高温領域が触媒分解器である、請求項14の炭化水素供給原料の分解方法 。 16.温度が約800〜1250°F(426.7〜676.7℃)の範囲内で ある、請求項11の炭化水素供給原料の分解方法。 17.高温領域がコーキング炉である、請求項13の炭化水素供給原料の分解方 法。 18.水素供与体希釈剤を高温の水気気分解生成物流れに約100重量%までの 総重量で導入することを含む、請求項18の炭化水素供給原料の分解方法。 19.水素供与体希釈剤の量は高温の水素気分解生成物流れの総重量の約60重 量%までの量である、請求項18の炭化水素供給原料の分解方法。 20.水素供与体希釈剤の量が高温の水素気分解生成物流れの総重量の少なくと も約1重量%の量である、請求項18の炭化水素供給原料の分解方法。 21.多環式芳香族化合物を含む流れを水素処理条件にさらして部分的に飽和さ れた環を含む化合物を形成することによって、高温の水蒸気分解生成物流れに導 入するための水素供与体希釈剤を調製することをさらに含む、請求項18の炭化 水素供給原料の分解方法。 22.水素処理条件は部分的飽和を達成するのに十分なものである、請求項21 の炭化水素供給原料の分解方法。 23.水素処理条件が約100乃至約25001bs./psig.の水素分圧 を含む、請求項22の炭化水素供給原料の分解方法。 24.水素処理条件が、約500〜約900°F(約260〜約482.2℃) の範囲内の沸点を有する水素供与体希釈剤をもたらす400〜約750°F(2 04.4〜約398.9℃)の範囲内の温度を含む、請求項22の炭化水素供給 原料の分解方法。 25.高温水蒸気分解生成物は約1300〜約1600°F(約704.4〜約 871.1℃)の範囲内の水蒸気分解生成物温度を有する、請求項24の炭化水 素供給原料の分解方法。 26.水蒸気分解生成物温度を有する高温の水蒸気分解生成物を熱ソーキング容 器に放出すること、及び温度を約300〜約755°F(約148.9〜約40 1.7℃)の範囲内に冷却することをさらに含む、請求項25の炭化水素供給原 料の分解方法。 27.冷却温度が約435〜約620°F(約223.9〜約326.7℃)の 範囲内である、請求項26の炭化水素供給原料の分解方法。 28.水素供与体希釈剤の導入が水素供与体希釈剤を約500〜約900°F( 約260〜約482.2℃)の範囲内の温度の熱ソーキング容器に供給すること を含む、請求項27の炭化水素供給原料の分解方法。 29.官能基を含む芳香族分子が反応してより高分子量の生成物を形成するのを 防ぐために、熱ソーキング容器に急冷油を添加することをさらに含む、請求項2 8の炭化水素供給原料の分解方法。 30.急冷油は水素供与体希釈剤との急冷混合物として熱容器に添加され、約5 00〜約650°F(約260〜約343.3℃)の範囲内の急冷混合物温度を 有する急冷された混合物を形成する、請求項29の炭化水素供給原料の分解方法 。 31.水蒸気分解生成物、水素供与体希釈剤、及び急冷油の急冷された混合物は 、官能基を含む芳香族分子が反応してより高分子量の生成物を形成するのを防ぐ のに十分な期間熱ソーキング容器中に保持される、請求項30の炭化水素供給原 料の分解方法。 32.期間が約1乃至約240分間の範囲内である、請求項31の炭化水素供給 原料の分解方法。 33.期間が約15乃至約30分間の範囲内である、請求項32の炭化水素供給 原料の分解方法。 34.急冷油が未水素添加先駆体の群から選択される、請求項29の炭化水素供 給原料の分解方法。 35.未水素添加先駆体が、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、キノリン、 及びヒドロキノリン、並びにナフタレン、フェナントレン、ピレン、キノリン、 及びヒドロキノリンのアルキル誘導体、及びアルキル誘導体から成る群から選択 される、請求項34の炭化水素供給原料の分解方法。 36.未水素添加先駆体が、フェノール基を含む芳香族分子及び非フェノール酸 素置換体を含む芳香族分子から成る群から選択される、請求項34の炭化水素供 給原料の分解方法。 37.未水素添加先駆体が、水蒸気分解急冷油、水蒸気分解タール、触媒分解タ ール、触媒分解サイクル油、触媒分解残油、コーカーガス油、コールタール油、 及び芳香族エキステント油、並びに水蒸気分解急冷油、水蒸気分解タール、触媒 分解タール、触媒分解サイクル油、触媒分解残油、コーカーガス油、コールター ル油、及び芳香族エキステント油の留分から成る群から選択される、請求項34 の炭化水素供給原料の分解方法。 38.冷却が、官能基を含む芳香族分子が反応してより高分子量の生成物を形成 するのを防ぐために水蒸気分解生成物に水素供与体希釈剤を導入する前に、高温 の水蒸気分解生成物に間接的熱交換を施すことを含む、請求項26の炭化水素供 給原料の分解方法。 39.間接的熱交換が、官能基を含む芳香族分子が反応してより高分子量の生成 物を形成するのを防ぐのに十分な程低い温度まで水蒸気分解生成物の温度を下げ る、請求項28の炭化水素供給原料の分解方法。 40.水蒸気分解生成物が官能基を含む芳香族分子が反応してより高分子量の生 成物を形成するのを防ぐのに十分な程低い温度に十分な時間保持される、請求項 39の炭化水素供給原料の分解方法。 41.通常ガス状のオレフィン製造するための炭化水素供給原料の分解方法であ って、 (a)炭化水素供給原料流れを高温の分解領域に供給して高温の分解生成物流れ を製造すること、(b)少なくとも1種の水素供与体希釈剤を高温の分解生成物 流れに導入すること、及び (c)低減されたアスファルト物質含有率を有する液体生成物流れを回収するこ と、 を含む、方法。 42.導入工程が、高温の分解反応を高温の分解反応温度よりも冷却することに よって停止させる点又はその下流において水素供与体希釈剤を注入することを含 む、請求項41の炭化水素供給原料の分解方法。 43.冷却が、高温の水蒸気分解生成物に間接的熱交換を施して高温の分解反応 を停止させることを含む、請求項42の炭化水素供給原料の分解方法。 44.高温の熱分解領域が800〜1800°F(426.7〜982.2℃) の温度を有する、請求項42の炭化水素供給原料の分解方法。 45.水素供与体希釈剤を液体生成物速度に基づいて1〜300%の割合で導入 する、請求項42の炭化水素供給原料の分解方法。 46.水素供与体希釈剤を約100重量%までの量で導入する、請求項45の炭 化水素供給原料の分解方法。 47.水素供与体希釈剤を約60重量%までの量で導入する、請求項46の炭化 水素供給原料の分解方法。 48.芳香族環と部分的に飽和された環の両方を含む化合物を形成するのに適す る条件下に多環式芳香族化合物を含む流れを水素処理することによって、分解生 成物流れに導入するための水素供与体希釈剤を製造することも含む、請求項42 の炭化水素供給原料の分解方法。 49.水素供与体希釈剤が、シェール油、コールタール、分解芳香族油、及び水 蒸気分解液体から成る群から選択される原料の水素添加によって製造される、請 求項48の炭化水素供給原料の分解方法。 50.水素供与体希釈剤が水素添加された水蒸気分解タールである、請求項48 の炭化水素供給原料の分解方法。 51.水素供与体希釈剤が、部分的に水素添加された触媒サイクル油、潤滑基油 エキストラクト、コーカーガス油、水蒸気分解タール油、及びコールタール液体 から本質的に成る群から選択される、請求項48の炭化水素供給原料の分解方法 。 52.水素供与体希釈剤が水素添加された水蒸気分解油である、請求項48の炭 化水素供給原料の分解方法。 53.液体生成物流れが水素気分解タールである、請求項51の炭化水素供給原 料の分解方法。
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