WO2016121747A1 - 含硫黄化合物除去用の組成物 - Google Patents

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    • C10G29/24Aldehydes or ketones

Definitions

  • the present invention relates to a composition for removing or reducing the concentration of sulfur-containing compounds in hydrocarbons, typically hydrogen sulfide, compounds containing —SH groups, or mixtures thereof.
  • the present invention includes, for example, natural gas, liquefied natural gas, sour gas, crude oil, naphtha, heavy aromatic naphtha, gasoline, kerosene, diesel oil, light oil, heavy oil, FCC slurry, asphalt, oilfield concentrate, etc.
  • Natural gas liquefied natural gas, sour gas, crude oil, naphtha, heavy aromatic naphtha, gasoline, kerosene, diesel oil, light oil, heavy oil, FCC slurry, asphalt, hydrocarbons such as refined petroleum products such as oilfield concentrate Often contain sulfur-containing compounds such as various compounds containing hydrogen sulfide and —SH groups (typically various mercaptans).
  • sulfur-containing compounds such as various compounds containing hydrogen sulfide and —SH groups (typically various mercaptans).
  • the toxicity of hydrogen sulfide is well known and in the industry dealing with fossil fuels and refined petroleum products, considerable costs and efforts are made to reduce the hydrogen sulfide content to safe levels. For example, for pipeline gas, it is required as a general regulation value that the content of hydrogen sulfide does not exceed 4 ppm.
  • various compounds containing hydrogen sulfide and —SH groups tend to be released into the vapor space due to their volatility, in which case their malodors are stored in the storage area. And / or surrounding areas, as well as pipelines and shipping systems used to transport the hydrocarbons.
  • systems for treating hydrocarbons or hydrocarbon streams containing hydrogen sulfide are usually installed in large-scale facilities that handle fossil fuels and refined petroleum products. These systems contact hydrocarbons or hydrocarbon streams and absorb sulfur-containing compounds such as hydrogen sulfide and various compounds containing -SH groups (typically various mercaptans), and possibly carbon dioxide.
  • An absorption tower filled with alkanolamine, polyethylene glycol, hindered amine and the like is provided.
  • Patent Document 1 discloses a reaction between an aldehyde compound and hydrogen sulfide, particularly a reaction between an aqueous formaldehyde solution and hydrogen sulfide, in an aqueous solution having a pH in the range of 2 to 12. Since then, many reports have been made on the use of aldehyde compounds to remove hydrogen sulfide.
  • Patent Document 2 a water-soluble aldehyde such as formaldehyde, glyoxal, or glutaraldehyde is used as an aqueous solution to sulfidize hydrocarbons. Used as a hydrogen scavenger. Simply adding an aqueous hydrogen sulfide removing agent to a hydrocarbon requires improvement from the viewpoint of mixing.
  • Patent Document 3 an emulsifying agent such as sorbitan sesquiolate is added to the aldehydes. Therefore, it is said that the removal efficiency of hydrogen sulfide can be improved.
  • water-soluble aldehyde when used as a hydrogen sulfide removing agent in the form of an aqueous solution, there is a concern about metal corrosion of the apparatus due to the presence of organic carboxylic acid in the aqueous solution due to oxidation of formaldehyde, glyoxal, and glutaraldehyde. Is done.
  • aqueous solutions of glyoxal have strong metal corrosivity.
  • Patent Document 7 and Patent Document 8 phosphates such as LiH 2 PO 4 , NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 , KH 2 PO 4 , and K 2 HPO 4 , phosphate esters, thiophosphates, It has been proposed to use thioamine or the like together as a corrosion inhibitor.
  • formaldehyde is a mutagenic substance, and glutaraldehyde can be used only in a diluted state because it causes self-polymerization at a high concentration, which is problematic from the viewpoint of volume efficiency.
  • Patent Document 2 discloses that not only the above-mentioned water-soluble aldehyde but also a higher organic acrolein is used as a hydrogen sulfide removing agent. From October 30 to November 2, 2011 in the US SPE Annual Technical Conference and Exhibition SPE146080 in Denver, Colorado, also made a presentation on hydrogen sulfide removal with acrolein as an active ingredient.
  • acrolein is highly toxic and is a compound whose concentration is strictly regulated in terms of occupational safety and environmental safety, and there is a problem that it requires careful handling.
  • an object of the present invention is to provide a composition that can safely and efficiently remove sulfur-containing compounds contained in hydrocarbons, particularly hydrogen sulfide, compounds containing —SH groups, or a mixture thereof, and does not cause metal corrosion of equipment. To provide things.
  • the present invention is as follows. [1] A composition for removing sulfur-containing compounds in hydrocarbons, wherein the sulfur-containing compound is hydrogen sulfide, a compound containing an —SH group, or a mixture thereof, and the composition has 6 to 6 carbon atoms. A composition comprising 16 dialdehydes and polyalkylene glycol. [2] The composition according to [1], wherein the dialdehyde is at least one selected from the group consisting of 3-methylglutaraldehyde, 1,9-nonanediar and 2-methyl-1,8-octanediar.
  • Hydrocarbons for which sulfur-containing compounds are to be removed are natural gas, liquefied natural gas, sour gas, crude oil, naphtha, heavy aromatic naphtha, gasoline, kerosene, diesel oil, light oil, heavy oil, FCC slurry, asphalt And [1] to [3], which is at least one selected from the group consisting of oil field concentrates.
  • [5] A method for removing a sulfur-containing compound in a hydrocarbon by bringing the composition according to any one of [1] to [4] into contact with the hydrocarbon, wherein the sulfur-containing compound contains hydrogen sulfide and an —SH group A compound or a mixture thereof.
  • the hydrocarbon is selected from the group consisting of natural gas, liquefied natural gas, sour gas, crude oil, naphtha, heavy aromatic naphtha, gasoline, kerosene, diesel oil, light oil, heavy oil, FCC slurry, asphalt and oilfield concentrate.
  • the method of [5] which is at least one of the following.
  • the composition of the present invention contains a dialdehyde having 6 to 16 carbon atoms, such as 1,9-nonane dial and / or 2-methyl-1,8-octane dial and polyalkylene glycol, so that It is excellent in removing performance of sulfur-containing compounds, particularly hydrogen sulfide, compounds containing —SH groups or mixtures thereof.
  • a dialdehyde having 6 to 16 carbon atoms such as 1,9-nonane dial and / or 2-methyl-1,8-octane dial and polyalkylene glycol
  • sulfur-containing compounds particularly hydrogen sulfide, compounds containing —SH groups or mixtures thereof.
  • the composition of the present invention has a low metal corrosiveness in the apparatus and is industrially advantageous.
  • the hydrocarbon to which the composition of the present invention is used can be in a gaseous state, a liquid state, a solid state, or a mixed state thereof, and is typically natural gas, liquefied natural gas, Fossil fuels such as sour gas, crude oil, naphtha, heavy aromatic naphtha, gasoline, kerosene, diesel oil, light oil, heavy oil, FCC slurry, asphalt, oilfield concentrate, refined petroleum products, etc., and any combination thereof However, it is not limited to these.
  • the sulfur-containing compound that can be contained in the hydrocarbon to be removed using the composition of the present invention is hydrogen sulfide, a compound containing an —SH group, or a mixture thereof.
  • a sulfur-containing compound represented by the chemical formula “R—SH” and classified as a mercaptan, for example, methyl mercaptan, ethyl mercaptan, propyl mercaptan, isopropyl mercaptan in which R is an alkyl group is used.
  • N-butyl mercaptan isobutyl mercaptan, sec-butyl mercaptan, tert-butyl mercaptan, n-amyl mercaptan; phenyl mercaptan where R is an aryl group; benzyl mercaptan where R is an aralkyl group; It is not limited.
  • the composition of the present invention is characterized by containing a dialdehyde having 6 to 16 carbon atoms.
  • the sulfur-containing compound in the hydrocarbon is removed from the hydrocarbon by the addition reaction of the sulfur-containing compound in the hydrocarbon with the dialdehyde.
  • the sulfur-containing compound is a compound having a —SH group
  • a —SH group is added to the formyl group (R′—CH ⁇ O) of the dialdehyde to produce a thioacetal (R′—CH (OH) SR ) And dithioacetals (R′—CH (SR) 2 )
  • the —SH group is removed.
  • the dialdehyde having 6 to 16 carbon atoms is preferably an aliphatic dialdehyde, such as methyl glutaraldehyde, 1,6-hexane dial, ethylpentane dial, 1,7-heptane dial, methyl hexane dial.
  • 1,8-octane dial methyl heptane dial, dimethylhexane dial, ethylhexane dial, 1,9-nonane dial, methyloctane dial, ethyl heptane dial, 1,10-decandial, dimethyloctane dial , Ethyloctane dial, dodecandial, hexadecandial, 1,2-cyclohexanedicarbaldehyde, 1,3-cyclohexanedicarbaldehyde, 1,4-cyclohexanedicarbaldehyde, 1,2-cyclooctanedicarbaldehyde 1, - cyclooctane dicarbaldehyde, 1,4 octane dicarboxylic carbaldehyde, 1,5-octane dicarboxylic carbaldehyde and the like.
  • At least one selected from the group consisting of 3-methylglutaraldehyde, 1,9-nonane dial and 2-methyl-1,8-octane dial is preferable, and has low toxicity, biodegradability, and safety in handling. From the viewpoints of properties and heat resistance, it is more preferable to contain at least one of 1,9-nonane dial and 2-methyl-1,8-octane dial.
  • the active ingredient is 1,9-nonanedial alone or 2-methyl-1
  • 8-octane dial may be used alone, it is particularly preferably in the form of a mixture of 1,9-nonane dial and 2-methyl-1,8-octane dial from the viewpoint of industrial availability.
  • the mixing ratio of such a mixture of 1,9-nonanedial and 2-methyl-1,8-octanediar is not particularly limited, but is usually 1,9-nonanedial / 2-methyl-1,8-octanediar.
  • the mass ratio is preferably from 99/1 to 1/99, more preferably from 95/5 to 5/95, still more preferably from 90/10 to 45/55, and more preferably from 90/10 to 55/55. Particularly preferred is 45.
  • 3-Methylglutaraldehyde, 1,9-nonanedial and 2-methyl-1,8-octanedial are all known substances, and known methods (for example, Organic Synthesis, Vol. 34 for 3-methylglutaraldehyde). , P. 29 (1954), and Organic Syntheses, Vol. 34, p. 71 (1954), etc., and 1,9-nonanedial and 2-methyl-1,8-octanediar are patents. No. 2857055, the method described in JP-B-62-61577, etc.) or a method analogous thereto. Moreover, these may use a commercial item.
  • the composition of the present invention is characterized by further containing a polyalkylene glycol in addition to the above-mentioned C6-C16 dialdehyde.
  • a polyalkylene glycol examples include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, polyoxetane, and polytetramethylene ether glycol.
  • polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polybutylene glycol are preferable from the viewpoint of price and affinity for dialdehyde. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the number average molecular weight of the polyalkylene glycol to be used is not particularly limited, but is usually 100 to 20,000, preferably 100 to 4,000, and more preferably 150 to 600. When the number average molecular weight exceeds 20,000, the viscosity becomes high and the fluidity is lowered, so the burden on the apparatus increases. If it is less than 100, the concentration of the hydroxyl group becomes high, which may induce an unexpected reaction with dialdehyde.
  • polyalkylene glycol a commercially available product may be used, or it may be produced by a known method, for example, ring-opening polymerization of alkylene oxide.
  • the total content of dialdehyde and polyalkylene glycol in the composition of the present invention can be appropriately set according to the use mode, but is usually 1 to 100% by mass, preferably 5 from the viewpoint of cost effectiveness. -100 mass%, more preferably 5-95 mass%.
  • the method for producing the composition of the present invention is not particularly limited, and a method known per se or a method analogous thereto can be used.
  • composition of the present invention is preferably a liquid, but depending on the form used to remove sulfur-containing compounds in hydrocarbons, solids such as powders and granules in a form that is appropriately supported on a carrier or the like It may be in the shape.
  • the effect of the present invention can be further increased or a nitrogen-containing compound can be further added within a range not impairing.
  • nitrogen-containing compounds include N, N′-oxybis (methylene) bis (N, N-dibutylamine), N, N ′-(methylenebis (oxy) bis (methylene)) bis (N, N-dibutylamine).
  • the composition of the present invention is added to a hydrocarbon in an amount sufficient to remove a sulfur-containing compound (hydrogen sulfide, a compound containing an —SH group, or a mixture thereof), or The treatment is performed by circulating gaseous hydrocarbons containing these sulfur-containing compounds in a container filled with the composition liquid of the present invention.
  • the amount of dialdehyde contained in the composition of the present invention is 1 mol of sulfur-containing compounds in hydrocarbons. Usually, it is added in an amount of 0.1 to 100 mol, preferably 1 to 100 mol.
  • the amount of dialdehyde added is 1 mol of sulfur-containing compound in the flowing hydrocarbons.
  • the addition amount of the composition of the present invention is adjusted so as to be within the above range.
  • the temperature at which the composition of the present invention is added to and brought into contact with the hydrocarbon to carry out the treatment is usually in the range of 0 ° C. to 200 ° C., preferably 20 ° C. to 120 ° C.
  • composition of the present invention is dissolved in a suitable solvent such as cyclohexane, toluene, xylene, heavy aromatic naphtha, petroleum distillate; monoalcohol or diol having 1 to 10 carbon atoms such as methanol, ethanol, ethylene glycol; May be used.
  • a suitable solvent such as cyclohexane, toluene, xylene, heavy aromatic naphtha, petroleum distillate; monoalcohol or diol having 1 to 10 carbon atoms such as methanol, ethanol, ethylene glycol; May be used.
  • the hydrocarbon in the method for removing sulfur-containing compounds in hydrocarbons using the composition of the present invention, if the hydrocarbon is liquid, its storage tank, pipeline for transportation, distillation for purification It can be added by known means such as pouring into a tower or the like.
  • the hydrocarbon is a gas
  • the composition of the present invention can be placed in contact with the gas, or the gas can be passed through an absorption tower filled with the composition of the present invention. .
  • Example 1 H 2 S standard adjusted to 10,000 ppm by charging 20 mL of PEG-200 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) into a 100 mL autoclave equipped with a thermometer and a stirrer, and adjusting the temperature to 25 ° C. while stirring at 800 rpm. The gas was circulated at a rate of 16 mL / min. When the inside of the apparatus is sufficiently replaced, the gauge pressure is adjusted to 0.1 MPa, and the measurement of the H 2 S concentration in the off-gas is started using RX-517 (manufactured by Riken Kikai Co., Ltd.). Was added to the autoclave over a period of 4 minutes.
  • PEG-200 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • the amount of NL / MOL added at this time was 64.0 mmol.
  • the total flow amount of H 2 S was 0.8 mmol, and the total reaction amount of H 2 S calculated from the H 2 S concentration in the off-gas was 0.8 mmol.
  • FIG. 1 shows a plot of H 2 S concentration in off-gas with respect to time in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4.
  • the time when the addition of the composition of the present invention is completed is set to 0 minutes.
  • Example 3 After adding 30 mL of crude oil (manufactured by Petroleum Resources Co., Ltd.) collected at Yurihara Mine to a 100 mL autoclave equipped with a thermometer and a stirrer, stirring until the H 2 S concentration in the gas phase becomes constant, RX- When the concentration was measured using 517 (manufactured by Riken Kikai), it was 2,800 ppm. Next, a composition liquid in which PEG-200 and NL / MOL were mixed at a mass ratio of 1: 1 was added to 1% by mass with respect to the crude oil. At this time, the amount of NL / MOL added was 1.0 mmol, and the amount of H 2 S present in the apparatus was 0.05 mmol.
  • crude oil manufactured by Petroleum Resources Co., Ltd.
  • 517 manufactured by Riken Kikai
  • ⁇ Test Example 1> In order to evaluate the metal corrosivity of the aldehyde aqueous solution, the following aqueous solutions were prepared.
  • Table 1 shows the results of taking out the test piece after the storage and measuring the iron ion concentration in the aqueous solution by the atomic absorption method.
  • Test Example 2 In Test Example 1, the same procedure as in Test Example 1 was performed except that sealing was performed under nitrogen, and the iron ion concentration in each aqueous solution was measured. The results are shown in Table 1.

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Abstract

炭化水素に含まれる含硫黄化合物、特に硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物を安全に効率よく除去でき、かつ装置の金属腐食を引き起こさない組成物を提供すること。 【解決手段】炭化水素中の含硫黄化合物を除去するための組成物であって、含硫黄化合物が硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物であり、かつ組成物が炭素数6~16のジアルデヒドとポリアルキレングリコールを含有することを特徴とする、組成物。

Description

含硫黄化合物除去用の組成物
 本発明は、炭化水素中の含硫黄化合物、典型的には硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物を除去または濃度を低減するための組成物に関する。詳細には、本発明は、例えば天然ガス、液化天然ガス、サワーガス、原油、ナフサ、重質芳香族ナフサ、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、軽油、重油、FCCスラリー、アスファルト、油田濃縮物などの、化石燃料や精製石油製品などに含有される含硫黄化合物(典型的には硫化水素)を除去するための組成物、該組成物を用いた含硫黄化合物(典型的には硫化水素)の除去方法に関する。
 天然ガス、液化天然ガス、サワーガス、原油、ナフサ、重質芳香族ナフサ、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、軽油、重油、FCCスラリー、アスファルト、油田濃縮物などの化石燃料や精製石油製品などの炭化水素は、しばしば硫化水素や-SH基を含有するさまざまな化合物(典型的には各種メルカプタン類)などの含硫黄化合物を含む。硫化水素の毒性はよく知られており、化石燃料や精製石油製品を扱う産業においては、硫化水素の含有量を安全なレベルまで低減させるために相当の費用と努力が払われている。例えばパイプラインガスに対しては、硫化水素の含有量が4ppmを超えないことが一般的な規制値として要求されている。また、硫化水素及び-SH基を含有するさまざまな化合物(典型的には各種メルカプタン類)は、その揮発性のために蒸気空間に放出される傾向にあり、その場合、それらの悪臭が貯蔵場所および/またはその周辺の場所、並びに前記炭化水素を輸送するために使用されるパイプライン及び出荷システムを通じて問題となっている。
 上記の観点から、化石燃料や精製石油製品を扱う大規模設備においては、硫化水素を含有する炭化水素または炭化水素流を処理するためのシステムが通常設置されている。これらのシステムは、炭化水素または炭化水素流に接触し、硫化水素や-SH基を含有するさまざまな化合物(典型的には各種メルカプタン類)などの含硫黄化合物、場合によって二酸化炭素などを吸収するアルカノールアミン、ポリエチレングリコール、ヒンダードアミンなどを充填した吸収塔を備える。
 一方、炭化水素中の硫化水素を除去するためにトリアジンを用いることが古くから知られているが、トリアジンは塩基性条件でないと用いることができない(中性~酸性条件では分解してしまう)という欠点がある。
 炭化水素中の硫化水素を除去するためにアルデヒド化合物を用いることも古くから提案されている。具体的には特許文献1に、pHが2~12の範囲である水溶液中での、アルデヒド化合物と硫化水素との反応、特にホルムアルデヒド水溶液と硫化水素との反応が開示されている。以降、硫化水素を除去するためにアルデヒド化合物を用いることに関して多数の報告がなされており、例えば特許文献2では、ホルムアルデヒド、グリオキサールまたはグルタルアルデヒドなどの水溶性のアルデヒドを水溶液として、炭化水素中の硫化水素除去剤として用いている。
 水溶液である硫化水素除去剤を炭化水素に単に添加するだけでは混合の観点から改善が求められ、例えば特許文献3では、上記アルデヒド類に対してソルビタンセスキオレートのようなエマルジョン化剤を添加することで、硫化水素の除去効率を向上できるとされている。また、特許文献4では重質油中の硫化水素を効率的に除去するために、水溶液である硫化水素除去剤と重質油とをスタティックミキサを備えた射出システムでエマルジョン化させている。その他、より効率を上げるために系内にポリアルキレングリコールを添加している例もある(特許文献5、6)。
 また、上記水溶性アルデヒドを水溶液の形態で硫化水素除去剤として用いる場合には、ホルムアルデヒド、グリオキサール、グルタルアルデヒドの酸化による有機カルボン酸が該水溶液中に存在することに起因する装置の金属腐食が懸念される。特に、グリオキサールの水溶液には強い金属腐食性がある。この観点から、特許文献7や特許文献8では、LiHPO、NaHPO、NaHPO、KHPO、KHPOなどのリン酸塩、リン酸エステル、チオホスフェート、チオアミンなどを腐食抑制剤として併用することが提案されている。
 しかしながら、ホルムアルデヒドは変異原性物質であることがよく知られており、また、グルタルアルデヒドは高濃度で自己重合を起こすため希釈状態でしか使用できず、体積効率の観点から問題がある。
 一方、特許文献2には、前記した水溶性アルデヒドだけではなく、より有機性の高いアクロレインを硫化水素除去剤として用いることも開示されており、2011年10月30日~11月2日に米国コロラド州デンバーで開かれたSPE Annual Technical Conference and Exhibition SPE146080でも、アクロレインを有効成分とする硫化水素除去に関して発表されている。しかしながら、アクロレインは毒性が強く、労働安全上および環境安全上で厳しくその濃度が規制されている化合物であり、取り扱いに注意を要するという問題がある。
米国特許第1991765号明細書 米国特許第4680127号明細書 米国特許第5284635号明細書 国際公開第2011/087540号 特表2012-525964号公報 特表2013-544305号公報 米国特許出願公開第2013/090271号明細書 米国特許出願公開第2013/089460号明細書
SPE Annual Technical Conference and Exhibition SPE146080、2011年;http://dx.doi.org/10.2118/146080-MS
 上記のように、炭化水素及び炭化水素流体に含まれる硫化水素の除去剤として、従来提案されている水溶性アルデヒドの水溶液を用いるには、炭化水素中に何らかの手段で分散させる必要や、該水溶液自体に起因する装置の金属腐食を抑制する必要があることから、なお改善が望まれている。
 しかして、本発明の目的は、炭化水素に含まれる含硫黄化合物、特に硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物を安全に効率よく除去でき、かつ装置の金属腐食を引き起こさない組成物を提供することにある。
 本発明は以下のとおりである。
[1]炭化水素中の含硫黄化合物を除去するための組成物であって、含硫黄化合物が硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物であり、かつ組成物が炭素数6~16のジアルデヒドとポリアルキレングリコールを含有することを特徴とする、組成物。
[2]前記ジアルデヒドが3-メチルグルタルアルデヒド、1,9-ノナンジアールおよび2-メチル-1,8-オクタンジアールからなる群から選択される少なくとも1つである、[1]の組成物。
[3]前記ポリアルキレングリコールがポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリブチレングリコールからなる群から選択される少なくとも1つである、[1]または[2]の組成物。
[4]含硫黄化合物を除去する対象である炭化水素が、天然ガス、液化天然ガス、サワーガス、原油、ナフサ、重質芳香族ナフサ、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、軽油、重油、FCCスラリー、アスファルトおよび油田濃縮物からなる群から選択される少なくとも1つである、[1]~[3]の組成物。
[5][1]~[4]のいずれかの組成物を炭化水素に接触させて炭化水素中の含硫黄化合物を除去する方法であって、含硫黄化合物が硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物である、方法。
[6]炭化水素が、天然ガス、液化天然ガス、サワーガス、原油、ナフサ、重質芳香族ナフサ、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、軽油、重油、FCCスラリー、アスファルトおよび油田濃縮物からなる群から選択される少なくとも1つである、[5]の方法。
[7][1]~[4]のいずれかに記載の組成物中に含まれるジアルデヒドを、炭化水素中に含まれる含硫黄化合物1モルに対し0.1~100モル添加する、[5]または[6]の方法。
[8][1]~[4]のいずれかの組成物と炭化水素を0℃~200℃の範囲で接触させることを特徴とする、[5]~[7]のいずれかの方法。
[9]炭化水素中の硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物である含硫黄化合物を除去するための、[1]~[4]のいずれかの組成物の使用。
 本発明の組成物は、炭素数6~16のジアルデヒド、例えば1,9-ノナンジアールおよび/または2-メチル-1,8-オクタンジアールとポリアルキレングリコールを含有することで、炭化水素中の含硫黄化合物、特に硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物の除去性能に優れる。グルタルアルデヒドやグリオキサールを含有する従来の硫化水素除去剤に比べ、本発明の組成物は装置の金属腐食性が低く、工業的に有利となる。
実施例1、2および比較例1~4における、オフガス中のHS濃度の時間に対するプロットである。
 本明細書において、本発明の組成物を用いる対象となる炭化水素とは、気体状、液体状、固体状またはこれらの混合状態であることができ、典型的には天然ガス、液化天然ガス、サワーガス、原油、ナフサ、重質芳香族ナフサ、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、軽油、重油、FCCスラリー、アスファルト、油田濃縮物などの化石燃料や精製石油製品など、およびこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
 本発明においては、本発明の組成物を用いて除去する対象となる前記炭化水素中に含有され得る含硫黄化合物は、硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物である。ここで、-SH基を含有する化合物としては、化学式「R-SH」で示されメルカプタン類として分類される含硫黄化合物、例えばRがアルキル基であるメチルメルカプタン、エチルメルカプタン、プロピルメルカプタン、イソプロピルメルカプタン、n-ブチルメルカプタン、イソブチルメルカプタン、sec-ブチルメルカプタン、tert-ブチルメルカプタン、n-アミルメルカプタン;Rがアリール基であるフェニルメルカプタン;Rがアラルキル基であるベンジルメルカプタン;などが挙げられるが、これらに限定されない。
 本発明の組成物は、炭素数6~16のジアルデヒドを含有することを特徴とする。
 当該ジアルデヒドに対し炭化水素中の含硫黄化合物が付加反応することで、炭化水素中から含硫黄化合物が除去される。
 含硫黄化合物が-SH基を有する化合物である場合は、ジアルデヒドのホルミル基(R’-CH=O)に対し-SH基が付加反応し、チオアセタール類(R’-CH(OH)SR)やジチオアセタール類(R’-CH(SR))へ変化することで-SH基が除かれる。
 一方、含硫黄化合物が硫化水素である場合は、ジアルデヒドのホルミル基(R’-CH=O)に対し硫化水素が付加反応し、R’-CH(OH)SHやR’-CH(SH)といった-SH基を有する化合物へ変化する。その後は上記と同様の反応機構によって-SH基が除かれる。
 前記炭素数6~16のジアルデヒドとしては脂肪族ジアルデヒドが好適であり、例えばメチルグルタルアルデヒド、1,6-ヘキサンジアール、エチルペンタンジアール、1,7-ヘプタンジアール、メチルヘキサンジアール、1,8-オクタンジアール、メチルヘプタンジアール、ジメチルヘキサンジアール、エチルヘキサンジアール、1,9-ノナンジアール、メチルオクタンジアール、エチルヘプタンジアール、1,10-デカンジアール、ジメチルオクタンジアール、エチルオクタンジアール、ドデカンジアール、ヘキサデカンジアール、1,2-シクロヘキサンジカルボアルデヒド、1,3-シクロヘキサンジカルボアルデヒド、1,4-シクロヘキサンジカルボアルデヒド、1,2-シクロオクタンジカルボアルデヒド、1,3-シクロオクタンジカルボアルデヒド、1,4-シクロオクタンジカルボアルデヒド、1,5-シクロオクタンジカルボアルデヒドなどが挙げられる。これらの中でも、3-メチルグルタルアルデヒド、1,9-ノナンジアールおよび2-メチル-1,8-オクタンジアールからなる群から選択される少なくとも1つが好ましく、低毒性、生分解性、取扱い上の安全性、耐熱性などの観点から、1,9-ノナンジアールおよび2-メチル-1,8-オクタンジアールのうち少なくとも一方を含有することがさらに好ましい。
 本発明の組成物が1,9-ノナンジアールおよび2-メチル-1,8-オクタンジアールのうち少なくとも一方を含有する場合において、有効成分としては1,9-ノナンジアール単独または2-メチル-1,8-オクタンジアール単独でもよいが、工業的な入手容易性の観点からは1,9-ノナンジアールおよび2-メチル-1,8-オクタンジアールの混合物の形態であることが特に好ましい。かかる1,9-ノナンジアールおよび2-メチル-1,8-オクタンジアールの混合物の混合比に特に制限はないが、通常、1,9-ノナンジアール/2-メチル-1,8-オクタンジアールの質量比として99/1~1/99であるのが好ましく、95/5~5/95であるのがより好ましく、90/10~45/55であるのがさらに好ましく、90/10~55/45であるのが特に好ましい。
 3-メチルグルタルアルデヒド、1,9-ノナンジアールおよび2-メチル-1,8-オクタンジアールはいずれも公知物質であり、公知の方法(例えば3-メチルグルタルアルデヒドであればOrganic Syntheses,Vol.34,p.29(1954)、およびOrganic Syntheses,Vol.34,p.71(1954)等に記載の方法、また1,9-ノナンジアールおよび2-メチル-1,8-オクタンジアールであれば特許第2857055号公報、特公昭62-61577号公報等に記載の方法)またはそれに準ずる方法によって製造できる。また、これらは市販品を用いてもよい。
 本発明の組成物は、上記した炭素数6~16のジアルデヒドの他、ポリアルキレングリコールをさらに含有することを特徴とする。ポリアルキレングリコールとしては例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリオキセタン、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどが挙げられる。これらの中でも、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールが価格やジアルデヒドへの親和性の観点から好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 用いるポリアルキレングリコールの数平均分子量に特に制限はないが、通常100~20,000であり、100~4,000が好ましく、150~600がさらに好ましい。数平均分子量が20,000を超えると粘度が高くなり、流動性が落ちるため装置にかかる負担が増大する。100未満では水酸基の濃度が高くなり、ジアルデヒドとの予期せぬ反応を誘発してしまうおそれがある。
 ポリアルキレングリコールは市販品を用いてもよいし、公知の方法、例えばアルキレンオキシドの開環重合によって製造することもできる。
 本発明の組成物におけるジアルデヒドとポリアルキレングリコールの含有割合の合計は使用態様に応じて適宜設定することができるが、通常1~100質量%であり、費用対効果の観点から、好ましくは5~100質量%であり、より好ましくは5~95質量%である。
 本発明の組成物におけるジアルデヒドとポリアルキレングリコールの含有量の比は、ジアルデヒドをA(質量部)、ポリアルキレングリコールをB(質量部)とした場合に通常A:B=0.1:99.9~99.9:0.1であり、費用対効果の観点から好ましくはA:B=20:80~99.9:0.1である。
 本発明の組成物の製造方法は特に制限されず、自体公知の方法またはそれに準ずる方法を用いることができる。例えばジアルデヒド、好適にはメチルグルタルアルデヒド、1,9-ノナンジアールおよび2-メチル-1,8-オクタンジアールから選択される少なくとも1種、特に好適には1,9-ノナンジアールおよび2-メチル-1,8-オクタンジアールの混合物に、ポリアルキレングリコールおよび所望により後述する任意成分を添加し混合することなどによって製造できる。
 本発明の組成物は好適には液状であるが、炭化水素中の含硫黄化合物を除去するために使用する形態に応じて、適宜担体などに担持させる形態での粉体、粒体などの固体状であっても良い。
 本発明の組成物を用いての、炭化水素中の含硫黄化合物を除去する方法においては、本発明の組成物に加えて、ホルムアルデヒド、グリオキサール、グルタルアルデヒド、アクロレインなどの、硫化水素除去剤として従来から公知であるアルデヒド化合物を本発明の効果を損なわない範囲において適宜添加して用いても差し支えない。
 また、本発明の組成物を用いての、炭化水素中の含硫黄化合物を除去する方法においては、本発明の効果を一層増大させるか、または損なわない範囲においてさらに含窒素化合物を添加してもよい。かかる含窒素化合物としては、例えばN,N’-オキシビス(メチレン)ビス(N,N-ジブチルアミン)、N,N’-(メチレンビス(オキシ)ビス(メチレン))ビス(N,N-ジブチルアミン)、4,4’-オキシビス(メチレン)ジモルホリン、ビス(モルホリノメトキシ)メタン、1,1’-オキシビス(メチレン)ジピペリジン、ビス(ピペリジノメトキシ)メタン、N,N’-オキシビス(メチレン)ビス(N,N-ジプロピルアミン)、N,N’-(メチレンビス(オキシ)ビス(メチレン))ビス(N,N-ジプロピルアミン)、1,1’-オキシビス(メチレン)ジピロリジン、ビス(ピロリジノメトキシ)メタン、N,N’-オキシビス(メチレン)ビス(N,N-ジエチルアミン)、N,N’-(メチレンビス(オキシ)ビス(メチレン))ビス(N,N-ジエチルアミン)などのαアミノエーテル化合物;1,3,5-トリメトキシプロピル-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリメトキシエチル-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリ(3-エトキシプロピル)-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリ(3-イソプロポキシプロピル)-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリ(3-ブトキシプロピル)-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリ(5-メトキシペンチル)-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジンなどのアルコキシ-ヘキサヒドロトリアジン化合物;1,3,5-トリメチル-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリエチル-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリプロピル-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリブチル-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジンなどのアルキル-ヘキサヒドロトリアジン化合物;1,3,5-トリ(ヒドロキシメチル)-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリ(2-ヒドロキシエチル)-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリ(3-ヒドロキシプロピル)-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジンなどのヒドロキシアルキル-ヘキサヒドロトリアジン化合物;モノメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミン、ジプロピルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、モノメタノールアミン、ジメタノールアミン、トリメタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリプロパノールアミン、N-メチルエタノールアミン、ジメチル(エタノール)アミン、メチルジエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、エトキシエトキシエタノールtert-ブチルアミンなどのモノアミン化合物;アミノメチルシクロペンチルアミン、1,2-シクロヘキサンジアミン、1,4-ブタンジアミン、1,5-ペンタンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、ビス(tert-ブチルアミノエトキシ)エタンなどのジアミン化合物;イミン化合物;イミダゾリン化合物;ヒドロキシアミノアルキルエーテル化合物;モルホリン化合物;ピロリドン化合物;ピペリドン化合物;アルキルピリジン化合物;1H-ヘキサヒドロアゼピン;エチレンジアミンとホルムアルデヒドとの反応生成物などの、アルキレンポリアミンとホルムアルデヒドとの反応生成物;アミノカルボン酸の多価金属キレート化合物;ベンジル(ココアルキル)(ジメチル)4級アンモニウムクロリド、ジ(ココアルキル)ジメチルアンモニウムクロリド、ジ(tallowアルキル)ジメチル4級アンモニウムクロリド、ジ(水素化tallowアルキル)ジメチル4級アンモニウムクロリド、ジメチル(2-エチルヘキシル)(tallowアルキル)アンモニウムメチルスルフェート、(水素化tallowアルキル)(2-エチルヘキシル)ジメチル4級アンモニウムメチルスルフェートなどの4級アンモニウム塩化合物;ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン;アミノカルビノール化合物;アミナール化合物;ビスオキサゾリジン化合物;などが挙げられる。これらは1種類単独でも、2種類以上の併用であってもよい。
 本発明の好ましい実施態様の例としては、本発明の組成物を、含硫黄化合物(硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物)の除去に十分な量を炭化水素へ添加、もしくは本発明の組成液が充填された容器に対してこれら含硫黄化合物を含むガス状の炭化水素を流通させて処理を行う。本発明の組成物を用いての、炭化水素中の含硫黄化合物を除去する方法においては、本発明の組成物中に含まれるジアルデヒドの量が炭化水素中の含硫黄化合物1モルに対して通常0.1~100モル、好ましくは1~100モルとなるよう添加する。前述した、本発明の組成液が充填された容器に対して炭化水素を流通させて処理を行う方法では、流通させる炭化水素中の含硫黄化合物1モルに対し、添加されるジアルデヒドの量が前記範囲内となるよう、本発明の組成物の添加量を調整する。本発明の組成物を炭化水素に添加して接触させ、処理を行う際の温度は通常0℃~200℃、好ましくは20℃~120℃の範囲であることが好ましい。また、本発明の組成物はシクロヘキサン、トルエン、キシレン、重質芳香族ナフサ、石油蒸留物;メタノール、エタノール、エチレングリコールなどの炭素数1~10のモノアルコールまたはジオール;などの適当な溶媒に溶解させて用いてもよい。
 本発明の組成物を用いての、炭化水素中の含硫黄化合物を除去する方法においては、炭化水素が液体である場合には、その貯留タンク、輸送のためのパイプライン、精製のための蒸留塔などに注入するなどの公知の手段で添加することができる。炭化水素が気体である場合には、気体と接触させるように本発明の組成物を設置するか、または本発明の組成物を充填した吸収塔に気体を通過させるなどの手段を取ることができる。
 以下、実施例などにより本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
<製造例1>
[1,9-ノナンジアール(NL)および2-メチル-1,8-オクタンジアール(MOL)の混合物の製造]
 特許第2857055号公報記載の方法によって、1,9-ノナンジアール(以下、NLと称する)および2-メチル-1,8-オクタンジアール(以下、MOLと称する)の混合物を製造した。該混合物におけるNLとMOLの質量比は、NL/MOL=85/15であった。
<実施例1>
 温度計、攪拌機を備えた100mLのオートクレーブにPEG-200(和光純薬株式会社製)を20mL仕込み、800rpmで攪拌させながら温度を25℃に調整し、10,000ppmに調整されたHS標準ガスを16mL/minの速度で流通させた。装置内が充分に置換されたところでゲージ圧を0.1MPaに合わせ、オフガス中のHS濃度をRX-517(理研機器製)を用いて測定開始し、直後にPEG-200とNL/MOLを質量比で1:1となるように混合した組成液20mLを4分かけてオートクレーブ内へ添加した。このときのNL/MOLの添加量は64.0mmolであった。添加終了後、2時間流通させた結果、HSの総流通量は0.8mmolであり、オフガス中のHS濃度から計算したHSの総反応量は0.8mmolであった。
<比較例1>
 PEG-200をトルエン(和光純薬株式会社製)に変更した以外は実施例1と同様の条件で反応を行ったところ、NL/MOLの添加量は57.4mmolであった。HSの総流通量は0.8mmolであり、オフガス中のHS濃度から計算したHSの総反応量は0.3mmolであった。
<実施例2>
 PEG-200をトルエン:PEG-200=99:1(質量比)の混合液に変更した以外は実施例1と同様の条件で反応を行ったところ、NL/MOLの添加量は57.4mmolであった。HSの総流通量は0.8mmolであり、オフガス中のHS濃度から計算したHSの総反応量は0.5mmolであった。
<比較例2>
 PEG-200をイソプロパノール(IPA,和光純薬株式会社製)に変更した以外は実施例1と同様の条件で反応を行ったところ、NL/MOLの添加量は54.9mmolであった。HSの総流通量は0.8mmolであり、オフガス中のHS濃度から計算したHSの総反応量は0.4mmolであった。
<比較例3>
 PEG-200を酢酸エチル(AcOEt,和光純薬株式会社製)に変更した以外は実施例1と同様の条件で反応を行ったところ、NL/MOLの添加量は58.9mmolであった。HSの総流通量は0.8mmolであり、オフガス中のHS濃度から計算したHSの総反応量は0.3mmolであった。
<比較例4>
 PEG-200とNL/MOLを混合した組成液をPEG-200のみに変更した以外は実施例1と同様の条件で反応を行ったところ、HSの総流通量は0.8mmolであり、オフガス中のHS濃度から計算したHSのPEG-200に対する溶解量は0.1mmolであった。
 実施例1、2および比較例1~4における、オフガス中のHS濃度の時間に対するプロットを図1に示す。なお、図1において、本発明の組成物を添加し終わった時点を0分としている。
<実施例3>
 温度計、攪拌機を備えた100mLのオートクレーブに由利原鉱場で採取された原油(石油資源株式会社製)を30mL加え、気相部のHS濃度が一定になるまで攪拌した後、RX-517(理研機器製)を用いて濃度を測定したところ2,800ppmであった。次にPEG-200とNL/MOLを質量比で1:1となるように混合した組成液を原油に対して1質量%となるように添加した。このときのNL/MOLの添加量は1.0mmolであり、装置内のHSの存在量は0.05mmolであった。その後、装置内を800rpmで攪拌しながら80℃に昇温し5時間反応させた。反応後に室温まで冷やし、気相部のHS濃度を測定したところ2ppmであり、除去効率は99.9%であった。
<比較例5>
 温度計、攪拌機を備えた100mLのオートクレーブに由利原鉱場で採取された原油石油資源株式会社製)を30mL加え、気相部のHS濃度が一定になるまで攪拌した後、RX-517(理研機器製)を用いて濃度を測定したところ2,600ppmであった。次に40質量%グリオキサール水溶液(和光純薬株式会社製)を原油に対して1質量%となるように添加した。このときのグリオキサールの添加量は1.8mmolであり、装置内のHSの存在量は0.04mmolであった。その後、装置内を800rpmで攪拌しながら80℃に昇温し5時間反応させた。反応後に室温まで冷やし、気相部のHS濃度を測定したところ498ppmであり、除去効率は80.8%であった。
<試験例1>
 アルデヒド水溶液の金属腐食性を評価するため、下記の水溶液を用意した。
A.1%NL/MOL水溶液:NL/MOLの混合物を蒸留水で希釈
B.1%グルタルアルデヒド水溶液:50%グルタルアルデヒド水溶液(和光純薬工業株式会社製)を蒸留水で希釈
C.1%グリオキサール水溶液:40%グリオキサール水溶液(東京化成工業株式会社製)を蒸留水で希釈
D.蒸留水(ブランク)
 4本の50mLスクリュー管に、SS400の試験片(20mm×20mm×2mm)および上記アルデヒド水溶液A~D各々を25g、大気下で入れて密閉し、85℃にセットした循環型乾燥機内で9日間保存した。保存終了後、試験片を取り出し、水溶液中の鉄イオン濃度を原子吸光法にて測定した結果を表1に示す。
<試験例2>
 試験例1において、窒素下で密閉したこと以外は試験例1と同じ手順を行い、各々の水溶液中の鉄イオン濃度を測定した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 試験例1および試験例2の結果より、NL/MOL水溶液ではグルタルアルデヒド水溶液やグリオキサール水溶液よりも鉄の腐食が抑制されることがわかる。

Claims (9)

  1.  炭化水素中の含硫黄化合物を除去するための組成物であって、含硫黄化合物が硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物であり、かつ組成物が炭素数6~16のジアルデヒドとポリアルキレングリコールを含有することを特徴とする、組成物。
  2.  前記ジアルデヒドが3-メチルグルタルアルデヒド、1,9-ノナンジアールおよび2-メチル-1,8-オクタンジアールからなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の組成物。
  3.  前記ポリアルキレングリコールがポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリブチレングリコールからなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1または2に記載の組成物。
  4.  含硫黄化合物を除去する対象である炭化水素が、天然ガス、液化天然ガス、サワーガス、原油、ナフサ、重質芳香族ナフサ、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、軽油、重油、FCCスラリー、アスファルトおよび油田濃縮物からなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1~3に記載の組成物。
  5.  請求項1~4のいずれかに記載の組成物を炭化水素に接触させて炭化水素中の含硫黄化合物を除去する方法であって、含硫黄化合物が硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物である、方法。
  6.  炭化水素が、天然ガス、液化天然ガス、サワーガス、原油、ナフサ、重質芳香族ナフサ、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、軽油、重油、FCCスラリー、アスファルトおよび油田濃縮物からなる群から選択される少なくとも1つである、請求項5に記載の方法。
  7.  請求項1~4のいずれかに記載の組成物中に含まれるジアルデヒドを、炭化水素中に含まれる含硫黄化合物1モルに対し0.1~100モル添加する、請求項5または6に記載の方法。
  8.  請求項1~4のいずれかに記載の組成物と炭化水素を0℃~200℃の範囲で接触させることを特徴とする、請求項5~7のいずれかに記載の方法。
  9.  炭化水素中の硫化水素、-SH基を含有する化合物またはこれらの混合物である含硫黄化合物を除去するための、請求項1~4のいずれかに記載の組成物の使用。
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