JPS5948040B2 - 炭化水素抽出におけるｎ−メチル−２−ピロリドンのための改良溶媒回収法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炭化水素抽出プロセスにおいて用いられるＮ
−メチル−２−ピロリドン（以後ＮＭＰと称する）の回
収に関する。

特に、本発明は、ＮＭＰを含む潤滑油抽出溶媒中に外部
から導入された少量の水を除去し、これによって溶媒系
での水の堆積を防止するための改良法に関する。

更に詳しく言えば、本発明は、前記溶媒を蒸気として且
つ非水性ストリッピングガスと組合せて精留帯域及び凝
縮帯域に送り、これによって溶媒回収系への追加的な入
熱を必要とすることなく溶媒から水を除去することによ
って該溶媒を脱水することに関する。

芳香族炭化水素と非芳香族炭化水素との混合物から芳香
族炭化水素を抽出するための溶媒としてＮＭＰを使用す
ることは周知である。

また、轟ルを潤滑油抽出溶媒として用いることも斯界に
周知であり、この場合にはＮＭＰを含む抽出溶媒は潤滑
油留分と接触されこれによって前記留分から望ましくな
い芳香族及び極性成分が抽出され、かくして溶媒及び望
ましくない潤滑油成分の大部分を含有するエキストラク
ト相と潤滑油の大部分を含有するシイフネート相とが生
成される。

潤滑油留分を溶媒精製する目的は、低い粘度指数、貧弱
な熱安定性、貧弱な酸化安定性及び貧弱な紫外線安定性
の原因となるような成分をそこから除去することである
。

これらの成分は主として性状が芳香族及び極性である。

斯界において潤滑油抽出用に有用であるとして周知の他
の溶媒の例としては、例えば、フェノール、フェノール
−水、フルフラール、二酸化硫黄、二酸化硫黄−ベンジ
ル、クロレックス等が挙げられるが、最も普通の溶媒は
フェノール−水及びフルフラールである。

しかしながら、最近になって、ＮＭＰは、有用な潤滑油
の収率増大の如きある種の利益を提供するという点で、
潤滑油抽出溶媒としてフェノールやフルフラールよりも
幾分優れていることが分った。

他の利益は、それがフェノールやフルフラールの 。

ように水と共沸混合物を形成しないので水とＮＭＰとの
混合物を簡単な蒸留によって完全に分離できることであ
る。

しかじなカーら、ＮＭＰの使用に付随する１つの重要な
不利益は、それが極めて吸湿性であって水を吸収すると
いう事実である。

これは重要なことである。

何故ならば、炭化水素抽出プロセスに用いられる溶媒は
回収されて無限に再使用されるからである。

もしこれらの溶媒中に水を堆積させると、キれらの特性
が変化される。

溶媒抽出プロセスにおいて用いられるＮＭＰに水を加え
ると、その特性は、多くの水をＮＭＰに加える程その溶
媒力が低下し且つ溶媒／油混和温度が上昇するという点
で変化される。

混和温度は、溶媒及び油が互いに可溶性又は混和性にな
り１つの液相だげが存在するときの温度である。

実用上の抽出温度においてラフィネート油の所望収率及
び品質を得るためには、ＮＭＰの含水量を適当な範囲内
に維持することが必要である。

それ故に、潤滑油及び他の炭化水素の抽出プロセスに対
してＮＭＰを含む溶媒の適切な使用に必須であるものは
、特定の種類の炭化水素供給原料に対する溶媒に加えな
げればならない水の量の測定及び維持である。

一例として、ＮＭＰを用いて比較的高いＶＩのパラフィ
ン系潤滑油供給原料を抽出するときには、それは好まし
くは２〜４ＬＶ％（液体容量）の水を含有する。

供給原料のパラフィン度が低下するにつれて、ＮＭＰの
含水量はｌｏＬＶ％以上程まで増大させることができる
。

特定の供給原料又は操作に対して最適な含水量が何んで
あろうとも、調和した均一な抽出を達成するためにはそ
の含水量を維持することが必要である。

しかしながら、たとえ溶媒に追加的な水が故意に導入さ
れないとしても、水が溶媒に偶然的に加えられそしであ
る時間にわたって望ましくないレベルまで堆積される可
能はある。

例えば、油供給原料は湿った空気から水をしばしば吸収
し、そしてタンク貯蔵では加熱油及びＮＭＰ含有溶媒の
ために用いられたスチームコイルはしばしば少量の漏出
等を生じる。

それ故に、外部から少量の水が在庫溶媒中に導入及び堆
積することによってＮＭＰ含有抽出溶媒の特性がある期
間にわたって変化するのを回避するためには、含水量を
所望レベルに維持するために、外部から導入された水を
除去しなげればならない。

従来、潤滑油抽出プロセスにおいてＮＭＰを回収するだ
けの多数の複雑な溶媒回収法が提案されてきた。

かくして、ラフィネート相に水含有流れを添加してラフ
ィネートからＮＭＰに富む溶媒な分離させ（ＮＭＰは油
中よりも水中に可溶性であるために）、水抽出済みの油
性ラフィネート相から残留ＮＭＰ及び水を蒸留且つ真空
スチームストリッピングし、溶媒抽出からエキストラク
トな２度蒸留し、次いでスチームストリッピングし、両
方のストリッパーからの留出物を合流させてラフィネー
トからＮＭＰを除去（水抽出）するための含水流れを提
供し、次いで最後に蒸留によってＮＭＰから水を分離す
ることによってラフィネート相からＮＭＰを回収するこ
とも知られている。

また、溶媒抽出済みの潤滑油供給原料のエキストラクト
相から４回の連続的蒸留によってＮＭＰ及び外部から導
入の水の両方を除去して抽出帯域に再循環しようとする
本質上水を含まないＮＭＰをもたらす方法も知られてい
る。

同様に、他の公知法では、外部から導入の水から回収Ｎ
ＭＲを分離するために最終的に使用される方法は蒸留で
ある。

しかしながら、ＮＭＰから水を分離するのに蒸留を使用
するに当っては、かなりの量の熱が必要とされる。

何故ならば、水はＮＭＰの約５倍の蒸発潜熱を有するか
らである。

更に、蒸留操作は、加熱及び冷却のサイクルを必要とす
る。

それ故に、もし別個の蒸留装置並びにそれらを操作する
のに必要とされる追加的な加熱及び冷却の必要性なしに
ＮＭＰから少量の外部から導入の水を除去するための方
法が見出されれば、それは斯界におけるかなりの改良に
なるだろう。

こへに本発明において、非水性ガスストリッピングを包
含する手段によってエキストラクト相からＮＭＰを含む
炭化水素抽出溶媒を蒸気として分離して溶媒蒸気とスト
リッピングガスとの混合物を生成させて少なくともエキ
ストラクト相からＮＭＰを含む炭化水素抽出溶媒を回収
するに際し、前記混合物の少なくとも一部分を精留帯域
にそして凝縮帯域に送り、これによって溶媒中に外部か
ら導入された少量の水を除去することからなる改良法が
見出された。

本発明の要旨は、もし分離された溶媒を液体状態に凝縮
し次いで蒸留して水を除く場合に必要とされるような溶
媒回収系への追加的な入熱の必要なしに水が回収溶媒か
ら除去されるという事実にある。

もちろん、本発明の操作には、炭化水素供給原料なＮＭ
Ｐを含む抽出溶媒と接触させてエキストラクト相及びラ
フィネート相を生成させることによって炭化水素供給原
料を抽出すること及び溶媒を回収して抽出のために再使
用することといつ峻件が付随することを理解されたい。

更に、本発明の方法はラフィネート相及びエキストラク
ト相の両方から回収された溶媒に応用することができる
けれども、それは好ましくは少なくともエキストラクト
相から回収された溶媒に応用される。

と云うのは、エキストラクト相が溶媒及び水の大部分を
含有するからである。

抽出溶媒は、そのＮＭＰ含量を基にして約０．５ＬＶ％
〜約１０ＬＶ％の範囲にわたる少量の水と一緒にＮＭＰ
を含み、そして水よりも高い沸点を有し且つＮＭＰどの
混合時に水と低沸点共沸混合物を形成しない実質的量の
他の溶媒とも混合している。

好ましい溶媒は、ＮＭＰ及び０．５〜５ＬＶ％の水を含
む。

高■パラフィン系潤滑油供給原料に対して特に好ましい
溶媒はＮＭＰ及び２〜４ＬＶ％の水である。

初期には、この水は、所望の溶解作用特性を得るために
故意に溶媒に加えられるよう。

しかしながら、在庫溶媒中に望まれるよりも多い追加的
な水は溶媒それ自体又は炭化水素供給原料によって、例
えばタンク貯蔵時に湿った空気から吸収された水、貯蔵
タンクにおけるスチーム加熱コイルの漏れ等によって、
溶媒中に外部から導入でき且つ一般にはそうされている
。

いずれにしても、この少量の外部から導入水を除去する
ことが本発明の主題である。

本発明で使用するには、純ＮＭＰ溶媒の沸点（３９９°
Ｆ）よりも少なくとも約１００〜１５０Ｐ高い初留点を
有する炭化水素供給原料が好適である。

好ましい供給原料は、石油精製工業に共通したもの、特
に潤滑油供給原料である。

潤滑油供給原料は、約５００’Ｆよりも高い初留点を有
する石油留分な含む。

これらの留分の例としては、約６００〜１０５０’Ｆの
範囲内の沸点（大気圧で）を有し且つ置換ベンゼン、ナ
フタリン、アントラセン及びフエナントラセンの如き極
性及び芳香族化合物を約５〜約７０重量％含有しそして
典型的にはＣ１５〜Ｃ６ｏの範囲内の炭素含量を有する
ことによって特徴づけられる脱アスファルト油及び（又
は）留出潤滑油留分が挙げられる。

限定するものではないが、有用な供給原料の例としては
、原油留出油及び脱アスフアルト残油、約６００’Ｆよ
りも高い沸点の接触分解循環油、コークス炉留出油及び
（又は）熱分解油の留分等が挙げられる。

これらの留分は、石油原油、ンエールオイル、タールサ
ンド油及び類似物から誘導することができる。

また、これらの留分は、アラムコ、クラエート、ザ・パ
ンバンドル、ノース・ルイジアナ等から得られるパラフ
ィン系原油、チア・シュアナ及びコアスタル原油等の如
きナフテン系原油、並びに１０５０°Ｆ＋の沸点範囲を
有するフライトストックの如き比較的重質の供給原料及
びアザバス力・タール・サンドから誘導される合成供給
原料等の如く任意の源から生じることができる。

非水性ガスストリッピングを包含する手段によってエキ
ストラクトから溶媒を蒸気として除去して溶媒蒸気とス
トリッピングガスとの混合物を生成する限り、エキスト
ラクト相から水含有抽出溶媒を除去するのに任意の好適
な手段を用いることができる。

限定するものではないが、その例としては、フラッシュ
蒸留、簡単な蒸留、精留、ガスストリッピング及びそれ
らの組合せが挙げられる。

使用する正確な方法は本発明の操作にとって厳密なもの
ではないけれども、好ましい方法は、フラッシュ蒸発、
精留及びガスストリッピングの組合せである。

ストリッピング剤としては、スチーム以外のガスを用い
なげればならない。

油又は溶媒と反応しないほとんど任意の通常ガス状の物
質をストリッピングガスとして用いることができる。

限定するものでないが、その例としては、自己冷媒、比
較的低分子量の炭化水素、窒素等が挙げられるが、但し
、そのガスはストリッピング操作においてエキストラク
トと接触される前にせいぜい約６モル％の水蒸気を含有
するものとする。

ストリッピングは、フラッシュ蒸発、蒸留等によって溶
媒の大部分がエキストラクトから蒸気として除去されて
しまった後にそのエキストラクトから比較的少量の又は
残留量の溶媒を除去するために行われ、そして溶媒蒸気
とストリッピングガスとめ混合物を生成する。

この混合物はエキストラクトから回収された溶媒水蒸気
の残部と一緒にされ、そしてその一部分はそれから水を
除去するために脱水手段又は脱水器の精留及び凝縮帯域
に送給される。

精留帯域は、バブルキャップトレー、シーブプレート、
様々な形式の充填材等を収納する任意の形式の精留塔か
らなってよく、そしてＮＭＰから水蒸気を分留する内部
又は外部の還流を供給することができる。

精留帯域では、ＮＭＰは液体状態に凝縮されそして系に
戻され、これに対してストリッピングガス及び水蒸気は
該帯域を通って凝縮帯域に入り、そこで水蒸気の大部分
は液体状態に凝縮されるが、その一部分は還流として精
留帯域に戻されなげればならない。

いくらかの水蒸気を含有する未凝縮ストリッピングガス
は、凝縮帯域から引出されそして都合のよい廃棄手段に
送られる。

凝縮帯域は、適当な凝縮器又は熱交換器からなることが
できる。

こへで添付図面を説明すると、窒素ストリッピングガス
、ＮＭＰ及び水を含みそして上流の熱交換器（図示せず
）によって一部分凝縮された蒸気流れは管路３０を経て
凝縮器９０に送られ、そこで水のいくらか及びＮＭＰの
大部分は凝縮して液体状態になる。

典型的には、蒸気中の水の量は約８〜１６モル％の範囲
内で、ＮＭＰは約７０〜８８モル％で、そしてストリッ
ピングガスは約４〜１８モル％である。

この蒸気流れは、好ましくは、フラッシュ蒸発、精留及
びストリッピング帯域を含むエキストラクト及びラフィ
ネート溶媒回収塔（図示せず）からの合流したオーバー
ヘッドからなる。

しかしながら、凝縮器に供給される蒸気流れは、エキス
トラクト溶媒回収塔からのオーバーヘッドだけを含んで
もよい。

凝縮器９０の出口温度及び圧力は、一般には、約２５０
〜４００°Ｆ及び２０〜４０ｐｓｉｇの範囲内である。

これらの条件下に、ＮＭＰの約９５〜９９．５モル％及
び水蒸気の５０〜９０モル％が液体状態に凝縮され、こ
れによって液体と蒸気との混合物が生成され、次いでこ
れは管路３２を経て熱溶媒ドラム９２に送られる。

熱溶媒ドラム９２は凝縮器９０の出口と同じ温度及び圧
力において作動し、そしてこれは単に残留する蒸気から
凝縮液を分離する働きをする。

ドラム９２から管路羽を経て約６〜１４モル％の水を含
有する液溜０伊が取出され、そして溶剤貯蔵部に送られ
るか又は抽出帯域（図示せず）に再循環して戻され、そ
して蒸気は管路３４を経てオーバーヘッドとして取出さ
れる。

これらの蒸気の組成は、蒸気が流入する凝縮器９０の温
度、圧力及び組成に依存して本釣１０〜４０モル％、Ｎ
ＭＰ３〜１７モル％及びストリッピングガス約５０〜８
５モル％の範囲であろう。

典型的には、もし管路３４における蒸気の温度及び圧力
がそれぞれ約３０ｐｓｉｇ及び３３０〒でそしてもし管
路３０における流れの組成が水１１．９モル％、ＮＭＰ
７２．７モル％及び窒素ストリッピングガス１５．４
モル％であるならば、管路３６における蒸気は２３．２
モル％の水、１１．４モル％のＮＭＰ及び６５．４モル
％の窒素ストリッピングガスを含むだろう。

本発明の改良点に従えば、管路３４を経てドラノ９２を
出る蒸気オーバーヘッドの少なくとも一部分は、管路３
６を経て精留帯域９４に送られる。

ある場合には、これらの蒸気オーバーヘッドの全部を帯
域９４に送るのが望ましい場合がある。

しかしながら、しばしば、これは、蒸気の約２〜２０容
量％好ましくは５〜１０容量％の範囲である。

蒸気の残部は、管路３５及び５６を経て追加的な回収手
段（図示せず）に次いで溶剤貯蔵部に送られ、又は抽出
帯域（図示せず）に再循環される。

精留帯域９４はバッキングを収納する小型精留塔であり
、そしてＮＭＰ／水／ガ水温ガス混合物を分留する働き
をする。

蒸気は管路３６を経て塔別に入り、そしてＮＭＰはその
塔で液体に凝縮される。

水蒸気の大部分はストリッピングガスと一緒に管路５８
を経て塔９４を出てそして凝縮器９６に送られ、そこで
水は液体に凝縮されるがしかしストリッピングガスはそ
うされない。

こ〜で凝縮した水は管路４０を経て引出されてノックア
ウトドラム９Ｂに送られ、そこでストリッピングガスは
水から分離される。

水の一部分は管路４３及び４２を経て送られて廃棄され
、これに対して水の残部は管路４４を経て還流として精
留塔９４に戻される。

この還流は該塔を上昇するＮＭＰ／水／ガ水温ガス混合
物を分留するのに役立ち、従って凝縮器９６を出る水は
ＬＬ、Ｖ％以下のＮＭＰそして典型的には約０．５ＬＶ
％以下のＮＭＰを含有する。

蒸気から液体状態に凝縮されそして塔９４でオーバーヘ
ッドとして出る水から分離された液体ＮＭＰ及び水は、
管路５０及び５２を経て溶媒ドラム９２に戻されるか、
又は管路３４を経て蒸気を引出す点より下流で管路５０
及び５４を経て管路５６に戻される。

別法として、塔９４は管路斜上に直接設置し、これによ
って管路３６，５０及び５２又は５４の必要性を排除す
ることができる。

ストリッピングガスは管路４０を経て凝縮器９６を出る
が、これは管路４１を経て系から引出される。

ストリッピングガスの組成に依存して、それは、大気に
若しくは燃料として炎に送られるか又はプロセスに再循
環される。

精留塔９４は約１０〜約４０ｐｓｉｇ及び２２０〜４０
０°Ｆの圧力及び温度において通常作動し、これに対し
て凝縮器郭は約８０〜約１５０°Ｆの温度及び塔９４の
入口よりも０．５〜７ｐｓｉ低い圧力で通常作動する。

こ〜で、添付図面に関連して好ましい具体例について説
明すると、４００’Ｆの温度、３２ｐｓｉｇの圧力並び
に水１０．４モル％、ＮＭＰ８０．６モル％及び窒素ス
トリッピングガス９．０モル％の組成を有する液体−蒸
気混合物が約５１００モレ／ｈｒで管路３０を経て凝縮
器９０に送られる。

凝縮器９０は３２５°Ｆの温度で液体と蒸気との混合流
れを生成し、次いでこれは管路３２を経て熱溶媒ドラム
９２に送給される。

ドラム９２における液体及び蒸気は、それぞれ、３２５
°Ｆ及び３０ ｐｓ ｉｇの温度及び圧力にある。

ドラム９２における液層は約１．７〜２．３ＬＶ％の水
を含有し、そしてその残部はＮＭＰ及び少量（典型的に
は１０ＬＶ％以下）の溶存油からなる。

この液体は管路４８を経てドラム９２から連続的に引出
され、そして抽出帯域（図示せず）に再循環される。

ドラム９２からのオーバーヘッド蒸気は管路３４に送ら
れ、その約７容量％は管路３６を経て充填塔９４に送ら
れそしてその残部は管路３５及び５６を経て追加的な溶
剤回収（凝縮）手段（図示せず）に送られる。

これらの蒸気は、６７．３モル％のＮＭＰ。２２．１モ
ル％の水及び１０．６モル％の窒素ストリッピングガス
よりなる。

管路３６を通った蒸気の７％は塔９４に入り、そこで蒸
気中のＮＭＰ及び水のいくらかは液体状態に凝縮される
。

この液体ＮＭＰは管路５０を経て約２５０’Ｆで塔９４
を出るが、これは管路５０及び５２を経てドラム９２に
戻されるか又は管路５０，５４及び５６を経て凝縮手段
に送られる。

塔９４に入る水蒸気及びストリッピングガスは管路５８
を経て凝縮器９６に入り、そこで水は１３０°Ｆの温度
において液体状態に凝縮される。

凝縮水はストリッピングガスと一緒に凝縮器９６から管
路４０を経て引出され、そしてそれらはノックアウトド
ラム９８に送られ、そこで水からストリッピングガスが
分離される。

水の約６０ＬＶ％は管路４２及び４４を経て塔斜に戻さ
れてそこで還流として働き、これに対して０．５ＬＶ％
以下のＮＭＰを含有する残部は管路４２及び４３を経て
送られて廃棄される。

ストリッピングガスは、ノックアウトドラム９８から管
路４１を経て引出される。

水から除去される水の量は約１３バレル／日である。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の改良点を用いた溶媒回収法の好まし
い具体例を示す流れ図であって、主要部は次の参照数字
によって示される。 ９０．９６：凝縮器、９２：熱溶媒ドラム、９４：精留
帯域、９８：ノックアウトドラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 抽出済みの炭化水素供給原料の少なくとも１つの相
   からＮＭＰ及び少量の水を含む炭化水素抽出溶媒を回収
   するに際し、非水性ガスストリッピングを包含する手段
   によって前記相から前記溶媒を蒸気として分離して溶媒
   蒸気とストリッピングガスとの混合物を生成し、引続い
   て前記混合物の＝部分な精留帯域にそして凝縮帯域に送
   り、これによって溶媒中に外部から導入された少量の水
   を除去することを特徴とする炭化水素抽出溶媒の回収法
   。 ２ 精留帯域に凝縮帯域からの水性還流を供給すること
   を更に特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ ストリッピングガスがせいぜい６モル％の水を含有
   することを更に特徴とする特許請求の範囲１又は２項記
   載の方法。 ４ 抽出のために用いた溶媒の含水量がそのＮＭＰ含量
   を基にして水０．５〜ｌ０ＬＶ％であることを更に特徴
   とする特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の方
   法。 ５ 少なくともエキストラクト相から抽出溶媒を回収す
   ることを更に特徴とする特許請求の範囲第１〜４項のい
   ずれかに記載の方法。 ６ 溶媒蒸気−ストリッピングガス混合物の少なくとも
   ２容量％を精留帯域及び凝縮帯域に送ることを更に特徴
   とする特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の方
   法。 ７ 精留帯域がそれぞれ約２２０〜４００’Ｆ及び約１
   ０〜４０ｐｓｉｇの範囲内の温度及び圧力で作動するこ
   とを更に特徴とする特許請求の範囲第１〜６項のいずれ
   かに記載の方法。 ８ ストリッピングガスが窒素であることを更に特徴と
   する特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の方法
   。 ９ ストリッピングガスがせいぜい６モル％の水を含有
   することを更に特徴とする特許請求の範囲第１〜８項の
   いずれかに記載の方法。 １０ 溶媒分離手段がフラッシュ蒸発と精留との組合
   せも包含することを更に特徴とする特許請求の範囲第１
   〜９項のいずれかに記載の方法。 １１ 抽出溶媒中の水の量がそのＮＭＰ含量を基にし
   て０．５〜ｌ０ＬＶ％の範囲内であることを更に特徴と
   する特許請求の範囲第１〜１０項のいずれかに記載の方
   法。 １２ 炭化水素供給原料が潤滑油供給原料であること
   を更に特徴とする特許請求の範囲第１〜１１項のいずれ
   かに記載の方法。