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技術 カプロラクタミウムイオン性液体を用いて燃料流から窒素を除去するためのプロセス

出願人 ユーオーピーエルエルシー
発明者 セルバン,マヌエラレヴィ,アラン・ビーターン,リーハオバッタチャリヤ,アラカナンダ
出願日 2013年3月18日 (6年6ヶ月経過) 出願番号 2015-503357
公開日 2015年5月28日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2015-515520
状態 未査定
技術分野 石油精製,液体炭化水素混合物の製造
主要キーワード 検討要素 固定内部 サブゾーン 抽出ゾーン 使用済み水 再生溶 パルスカラム 抽出物流
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題・解決手段

真空軽油またはディーゼル燃料などの燃料供給物から窒素化合物を除去するためのプロセスであって、前記プロセスは、窒素化合物を含む燃料供給物と、燃料非混和性プロラクタミウムイオン液体とを接触させて、燃料と燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体との混合物を製造する工程、及び前記混合物を分離して、前記真空軽油またはディーゼル供給物に対して窒素含有量が少ない真空軽油またはディーゼル流出物とを生成する工程、を含む。本発明は、カプロラクタムを大量に製造する際に生成するカプロラクタミウムイオン性液体の別の利用法を提供する。

概要

背景

[0003]VGOは、水素化分解及び流動式接触分解(fluid catalytic cracking:FCC)などの精製プロセスで、ディーゼル燃料ジェット燃料ナフサガソリン及び他の低沸点留分などのより高い価値の炭化水素留分転換することができる炭化水素留分である。しかしながら、大量の窒素を含むVGO供給物流は転換がより難しい。たとえば、転換の度合い、生成物収率触媒失活、及び/または生成物の品質仕様を満たす能力は、供給物流の窒素含有量によって悪影響を受ける可能性がある。水素処理プロセスユニットなどにおいて接触水素化によりVGOの窒素含有量を減らすことは公知である。

[0004]同様の問題は、ディーゼル燃料の処理にも関与している。ディーゼル燃料は、周知の汚染物質である含硫黄分子を含む。従って、非常に低い硫黄含有量のディーゼル燃料を提供する必要性がますます高まっている。ディーゼル燃料から硫黄を取り除く典型的な方法は、接触水素化脱硫(catalytic hydrodesulfurization:HDS)によるものである。しかし、現在必要とされている硫黄のより低いレベルまで、ディーゼル燃料を接触水素化脱硫するのはより困難になってきている。窒素が含まれていると、硫黄の効果的な除去を妨げるので、硫黄を除去する前に窒素を除去することが必要である。

[0005]炭化水素留分から硫黄及び窒素化合物を除去するためにイオン性液体を使用する様々なプロセスも公知である。米国特許第7,001,504 B2(特許文献1)は、硫黄を含む化合物イオン性液体中に抽出するために、イオン性液体と炭化水素材料とを接触させることを含む、炭化水素材料から有機硫黄化合物を除去するプロセスを開示する。米国特許第7,553,406 B2(特許文献2)は、抽出媒体としてイオン性液体を使用して、炭化水素及び炭化水素の混合物から分極性不純物を除去するためのプロセスを開示する。米国特許第7,553,406 B2(特許文献2)は、様々なイオン性液体が、様々な分極性化合物に対して様々な抽出特性を示すことも開示する。

[0006]当業界には真空軽油(VGO)及びディーゼル燃料から、並びに他の燃料から窒素を含む化合物の除去を可能にする改善されたプロセスに対する必要性が残っている。
[0007]カプロラクタミウム(caprolactamium)は、カプロラクタムの製造における中間体であり、これは次いでポリアミド6などのエンジニアリングポリマーの製造で使用される。一年に数千トンものカプロラクタムが使用されるので、それに応じて製造されるカプロラクタミウムイオン性液体は多量である。このイオン性液体は長年公知であったけれども、本明細書でディーゼル燃料及び真空軽油などの燃料の処置に有効であることが示される。

概要

真空軽油またはディーゼル燃料などの燃料供給物から窒素化合物を除去するためのプロセスであって、前記プロセスは、窒素化合物を含む燃料供給物と、燃料非混和性カプロラクタミウムイオン液体とを接触させて、燃料と燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体との混合物を製造する工程、及び前記混合物を分離して、前記真空軽油またはディーゼル供給物に対して窒素含有量が少ない真空軽油またはディーゼル流出物とを生成する工程、を含む。本発明は、カプロラクタムを大量に製造する際に生成するカプロラクタミウムイオン性液体の別の利用法を提供する。

目的

再生溶媒流18が水を含む一態様では、使用済み水流16の一部またはすべては、再生溶媒流18の一部または全てを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

燃料から窒素化合物を除去するためのプロセスであって:(a)窒素化合物を含む燃料と、燃料非混和性プロラクタミウムイオン性液体とを接触させて、前記燃料と前記燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体とを含む混合物を生成する工程;及び(b)前記混合物を分離して、燃料流出物と、前記窒素化合物を含む燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流出物とを生成する工程、を含む前記プロセス。

請求項2

前記燃料流出物は、前記カプロラクタミウムイオン性液体と接触する前の前記燃料よりも少なくとも50%少ない窒素化合物を含む、請求項1に記載のプロセス。

請求項3

前記混合物が、重量ベースで前記混合物中の燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体の量に対して10%未満の量の水をさらに含む、請求項1に記載のプロセス。

請求項4

前記燃料流出物の少なくとも一部を炭化水素転換プロセスへ通す工程をさらに含む、請求項1に記載のプロセス。

請求項5

前記燃料流出物の少なくとも一部を水で洗浄して、洗浄済み燃料流使用済み水流とを生成する工程をさらに含む、請求項1に記載のプロセス。

請求項6

前記洗浄済み燃料流出流の少なくとも一部を炭化水素転換プロセスへ通す工程をさらに含む、請求項5に記載のプロセス。

請求項7

前記燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流出物と再生溶媒とを接触させる工程、及び前記再生溶媒から前記燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性流出物を分離して、窒素化合物を含む抽出物流と、再生された燃料非混和性カプロラクタミウムイオン液体流とを生成する工程をさらに含む、請求項1に記載のプロセス。

請求項8

前記再生溶媒が燃料に対してより軽い炭化水素留分を含み、且つ前記抽出流が前記より軽い炭化水素留分をさらに含む請求項7に記載のプロセスであって、前記より軽い炭化水素留分は、前記燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体と非混和性である、前記プロセス。

請求項9

前記燃料流出物が燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体を含む請求項1に記載のプロセスであって、前記燃料流出物の少なくとも一部を水で洗浄して、洗浄済み真空軽油またはディーゼル燃料と、前記燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体を含む使用済み水流とを生成する工程をさらに含み;ここで前記使用済み水流の少なくとも一部は前記再生溶媒の少なくとも一部である、前記プロセス。

請求項10

前記燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流出物を精製し、次いでカプロラクタム製造で使用する、請求項1に記載のプロセス。

技術分野

0001

[0001]本出願は2012年3月26日出願の米国特許出願第13/429,596号に優先権を主張する。
[0002]本発明は、真空軽油(vacuum gas oil:VGO)及びディーゼル燃料のような炭化水素系液体燃料窒素含有量を減らすためのプロセスに関する。特に本発明は、カプロラクタムの製造における中間体であるイオン性液体を使用して、VGO及びディーゼル燃料から窒素汚染物質を除去することに関する。

背景技術

0002

[0003]VGOは、水素化分解及び流動式接触分解(fluid catalytic cracking:FCC)などの精製プロセスで、ディーゼル燃料、ジェット燃料ナフサガソリン及び他の低沸点留分などのより高い価値の炭化水素留分転換することができる炭化水素留分である。しかしながら、大量の窒素を含むVGO供給物流は転換がより難しい。たとえば、転換の度合い、生成物収率触媒失活、及び/または生成物の品質仕様を満たす能力は、供給物流の窒素含有量によって悪影響を受ける可能性がある。水素処理プロセスユニットなどにおいて接触水素化によりVGOの窒素含有量を減らすことは公知である。

0003

[0004]同様の問題は、ディーゼル燃料の処理にも関与している。ディーゼル燃料は、周知の汚染物質である含硫黄分子を含む。従って、非常に低い硫黄含有量のディーゼル燃料を提供する必要性がますます高まっている。ディーゼル燃料から硫黄を取り除く典型的な方法は、接触水素化脱硫(catalytic hydrodesulfurization:HDS)によるものである。しかし、現在必要とされている硫黄のより低いレベルまで、ディーゼル燃料を接触水素化脱硫するのはより困難になってきている。窒素が含まれていると、硫黄の効果的な除去を妨げるので、硫黄を除去する前に窒素を除去することが必要である。

0004

[0005]炭化水素留分から硫黄及び窒素化合物を除去するためにイオン性液体を使用する様々なプロセスも公知である。米国特許第7,001,504 B2(特許文献1)は、硫黄を含む化合物イオン性液体中に抽出するために、イオン性液体と炭化水素材料とを接触させることを含む、炭化水素材料から有機硫黄化合物を除去するプロセスを開示する。米国特許第7,553,406 B2(特許文献2)は、抽出媒体としてイオン性液体を使用して、炭化水素及び炭化水素の混合物から分極性不純物を除去するためのプロセスを開示する。米国特許第7,553,406 B2(特許文献2)は、様々なイオン性液体が、様々な分極性化合物に対して様々な抽出特性を示すことも開示する。

0005

[0006]当業界には真空軽油(VGO)及びディーゼル燃料から、並びに他の燃料から窒素を含む化合物の除去を可能にする改善されたプロセスに対する必要性が残っている。
[0007]カプロラクタミウム(caprolactamium)は、カプロラクタムの製造における中間体であり、これは次いでポリアミド6などのエンジニアリングポリマーの製造で使用される。一年に数千トンものカプロラクタムが使用されるので、それに応じて製造されるカプロラクタミウムイオン性液体は多量である。このイオン性液体は長年公知であったけれども、本明細書でディーゼル燃料及び真空軽油などの燃料の処置に有効であることが示される。

先行技術

0006

米国特許第7,001,504 B2
米国特許第7,553,406 B2

0007

[0008]一態様において、本発明は、真空軽油から窒素化合物を除去するためのプロセスであって、前記真空軽油とVGO-非混和性カプロラクタミウムイオン性液体とを接触させて、真空軽油とVGO-非混和性カプロラクタミウムイオン性液体との混合物を生成する工程;及び前記混合物を分離して、真空軽油流出物と、窒素化合物を含むVGO-非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流出物とを生成する工程、を含む前記プロセスである。本発明で使用されるイオン性液体は、カプロラクタムの製造で従来使用されてきたものを示す以下の式に示されている。

0008

0009

[0009]別の態様では、本発明は、ディーゼル燃料から窒素化合物を除去するプロセスであって、前記ディーゼル燃料とディーゼル-非混和性カプロラクタミウムイオン性液体とを接触させて、ディーゼルとディーゼル-非混和性カプロラクタミウムイオン性液体との混合物とを生成する工程;及び、前記混合物を分離して、ディーゼル燃料流出物と、窒素化合物を含むディーゼル-非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流出物とを生成する工程、を含むプロセスである。

図面の簡単な説明

0010

[0010]図1は、本発明の様々な態様を説明する簡略化したフロースキームである。
[0011]図2Aは、本発明の抽出ゾーンの様々な態様を説明する簡略化したフロースキームである。
図2Bは、本発明の抽出ゾーンの様々な態様を説明する簡略化したフロースキームである。

0011

[0012]一般に、本発明は、カプロラクタミウムイオン性液体によって、炭化水素系液体燃料、より具体的には真空軽油(VGO)炭化水素留分から、またはディーゼル燃料から窒素化合物を除去するために使用することができる。

0012

[0013]本明細書中で使用する用語「真空軽油(vacuum gas oil)」、「VGO」、「VGO相」及び、真空軽油に関連する同様の用語は、かかる炭化水素留分を製造し、且つ転換させる、当業者により使用されるその通常の意味だけでなく、VGO様特性を示す炭化水素留分に本出願人のプロセスを適用するのを説明するためにも広義解釈すべきである。従って、本用語は、石油精製所の粗分留(crude fractionation)セクションで製造されうるような直留VGO、並びにコーカー脱アスファルト(deasphalting)、及びビスブレーキングプロセスユニットにより製造しえるか、様々な炭化水素をブレンドすることによって製造しえるVGO生成物カット(cut)、留分、または流れを包含する。

0013

[0014]通常、VGOは、100℃〜720℃の範囲で沸騰する石油炭化水素成分を含む。一態様では、VGOは250℃〜650℃で沸騰し、密度は0.87〜0.95g/cm3の範囲である。別の態様では、VGOは95℃〜580℃で沸騰し、さらなる態様ではVGOは300℃〜720℃で沸騰する。一般に、VGOは100〜30,000ppm-wt窒素;1000〜50,000ppm-wt硫黄;及び100ppb-wt〜2000ppm-wtの金属を含みうる。一態様では、VGOの窒素含有量は200〜5000ppm-wtを変動する。別の態様では、VGOの硫黄含有量は1000〜30,000ppm-wtを変動する。窒素含有量は、ASTM法D4629-02、"Trace Nitrogen in Liquid Petroleum Hydrocarbons by Syringe/Inlet Oxidative Combustion and Chemiluminescence Detection"を使用して測定することができる。硫黄含有量は、ASTM法D5453-00、"Ultraviolet Fluorescence"を使用して測定することができ、並びに金属含有量は、UOP389-09、Trace Metals in Oils by Wet Ashing及びICP-OESにより測定することができる。他に記載しない限り、ASTMD5453-00及びUOP389-09などの本明細書中で使用する分析法は、ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA、アメリカより入手可能である。

0014

[0015]「ディーゼル」、「ディーゼル燃料」、「ディーゼルブレンド」、「ディーゼル相」及びディーゼルに関連する同様の用語は、以下の記載及び請求項で繰り返し使うことができる。(単数または複数種類の)用語は、ディーゼルエンジンで使用される留出燃料などの当業者により使用されるようなその通常の意味だけではなく、ディーゼル様の特徴を示す燃料に対して本出願人のプロセスを広く適用することを説明するためにも広義に解釈すべきである。従って、この用語としては、直留ディーゼル、ブレンドディーゼル、ライトサイクルオイル(light cycle oil)、ライトコーカー軽油ヘビーライトサイクルオイル(heavy light cycle oil)などが挙げられるが、これらに限定されない。

0015

[0016]本発明に従ったプロセスは、真空軽油及びディーゼル燃料などの燃料から窒素化合物を除去する。すなわち、本発明は少なくとも一つの窒素化合物を除去する。燃料は通常、様々な量で様々な種類の複数の窒素化合物を含むと理解される。従って本発明は、少なくとも一種の窒素化合物の少なくとも一部を除去する。本発明は、各種窒素化合物の同一または異なる量を除去することができ、窒素化合物の一部種類は除去しない可能性がある。一態様において、燃料の窒素含有量は、少なくとも40重量%減少する。別の態様では、窒素含有量は少なくとも75重量%減少する。

0016

[0017]イオン性液体は、VGOから一種以上の窒素化合物を抽出するために使用される。一般に、イオン性液体はイオンから構成される非水性の有機塩であり、正イオン負イオンと荷電平衡が取れている。これらの材料は低融点であり、100℃未満のことも多く、蒸気圧は検出できず、良好な化学的及び熱安定性である。塩のカチオン電荷は、窒素、リン、硫黄、ヒ素ホウ素、アンチモン及びアルミニウムなどのヘテロ原子上に局在化しており、アニオンは任意の無機有機または有機金属種でありえる。

0017

[0018]本発明で使用するのに適したイオン性液体は、カプロラクタミウムイオン性液体により処理されている燃料中で非混和性である。本明細書中で使用するように、「非混和性イオン性液体」なる用語は、以下の反応式

0018

0019

に示されるイオン性液体中間体を意味する。
[0019]当業界の一般的な用語と一致して、窒素除去工程に導入されるイオン性液体は、一種以上の抽出された窒素化合物で飽和されていない燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体を一般に意味している「希薄(lean)カプロラクタミウムイオン性液体」と称することができる。希薄カプロラクタミウムイオン性液体は、新たなカプロラクタミウムイオン性液体及び再生カプロラクタミウムイオン性液体の一方か、またはその両方を含むことができ、燃料供給物から窒素を受け入れたり、または抽出したりするのに適している。同様に、カプロラクタミウムイオン性液体流出物は、「富(rich)カプロラクタミウムイオン性液体」と称することができ、これは一般に、希薄カプロラクタミウムイオン性液体に含まれる抽出された窒素化合物量よりもより多い量の抽出された窒素化合物を含む、窒素除去工程若しくはプロセスまたはその他によって生成した燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流出物を意味する。富カプロラクタミウムイオン性液体は、プロセスの同一または別の窒素除去工程に富カプロラクタミウムイオン性液体をリサイクルする前に、例えば新たなカプロラクタミウムイオン性液体を使用して再生または希釈が必要になる可能性がある。

0020

[0020]一態様において、本発明は、接触工程と分離工程とを含む、真空軽油(VGO)、ディーゼル燃料または他の燃料から窒素を除去するプロセスである。接触工程では、窒素化合物を含む燃料と燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体とを接触または混合させる。接触により、燃料からカプロラクタミウムイオン性液体へ一種以上の窒素化合物を移動または抽出させ易くすることができる。燃料中で部分的に溶解性であるカプロラクタミウムイオン性液体は、燃料からイオン性液体へ窒素化合物を移動させ易くできるが、部分的な溶解性は必要ではない。不溶性燃料/カプロラクタミウムイオン性液体混合物は、燃料とカプロラクタミウムイオン性液体との間に有用とするのに十分な界面表面積をもつことができる。分離工程では、燃料とカプロラクタミウムイオン性液体との混合物は沈降するか、または燃料相とカプロラクタミウムイオン液体相二相を形成し、これを分離して燃料非混和性カプロラクタミウム液体流出物と真空軽油流出物とを生成する。

0021

[0021]本プロセスは、当業界で公知であり、且つバッチまたは連続操作に適した様々な装置で実施することができる。たとえば、本発明の小スケール形では、燃料と燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体とを、ビーカーフラスコまたは他の容器中で、攪拌振とうミキサーの使用またはマグネチックスターラーを使用して混合することができる。混合または攪拌を停止すると、混合物は燃料相とカプロラクタミウムイオン液体相とを形成し、これは、デカンテーション遠心分離、またはピペットを使用するなどして分離して、燃料に対してより低い窒素含有量の燃料流出物を生成することができる。本プロセスは、一種以上の窒素化合物を含む燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流出物も生成する。

0022

[0022]たとえばプロセスから最終の燃料生成物流中で所望の窒素レベルを得るために燃料流出物の窒素含有量をさらに減らすべき場合には、接触及び分離工程は繰り返すことができる。接触及び分離工程のそれぞれのセット、グループまたは対は、窒素除去工程と称することができる。従って本発明は、単一及び複数の窒素除去工程を包含する。窒素除去ゾーンは、窒素除去工程を実施するために使用することができる。本明細書中で使用するように、「ゾーン」なる用語は、一つ以上の装置アイテム及び/または一つ以上のサブゾーンを指すことができる。装置アイテムとしては、例えば一つ以上の容器、ヒーター分離器交換器導管ポンプコンプレッサー及びコントローラーを含むことができる。さらに、装置アイテムはさらに、一つ以上のゾーンまたはサブゾーンを含むことができる。窒素除去プロセスまたは工程は、他の液体-液体洗浄及び抽出操作を実施するために使用されるように、同様の方法及び同様の装置を使用して実施することができる。好適な装置としては、たとえばトレーパッキン回転ディスクまたはプレート及び静的ミキサーを備えたカラムが挙げられる。パルスカラム及び混合/沈降タンクも使用することができる。

0023

[0023]図1は、本発明の様々な態様と、本発明によって包含される任意選択及び/または代替工程及び装置の幾つかを例示するフロースキームである。燃料流2と燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流4は、窒素除去ゾーン100に導入され、接触され、分離されて、上記のように燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流出物流8と燃料流出物流6とを生成する。カプロラクタミウムイオン性液体流4は、新たな(fresh)カプロラクタミウムイオン性液体流3及び/または以下に記載するようにプロセス中でリサイクルされる一つ以上のカプロラクタミウムイオン性液体流とから構成することができる。一態様において、燃料流出物流6の一部またはすべては、導管10を経由して炭化水素転換ゾーン800に通される。炭化水素転換ゾーン800は、例えば当業界で公知のFCCの少なくとも一つと、水素化分解プロセスを含むことができる。

0024

[0024]たとえば任意選択の燃料洗浄工程を使用して、燃料流出物からイオン性液体を洗浄または抽出するために水を使用することにより、燃料流出物流中に同伴または残っているカプロラクタミウムイオン性液体を回収することができる。この態様では、燃料流出物流6(供給物として)の一部またはすべてと水流12(溶媒として)とを燃料洗浄ゾーン400に導入する。燃料洗浄ゾーン400に導入される燃料流出物と水流とは混合され、分離されて洗浄済み燃料流14と使用済み(spent)水流16とを生成し、この使用済み水流はカプロラクタミウムイオン性液体を含む。燃料洗浄工程は、上記のような他の液体-液体洗浄及び抽出操作を実施するために使用されるようなものと同様の方法及び同様の装置を使用して実施することができる。温度、圧力、時間及び溶媒対供給物比などの様々な燃料洗浄工程条件及び装置は、窒素除去ゾーン装置及び条件と同一であっても異なっていてもよい。一般に、燃料洗浄工程の条件は、窒素除去工程条件に関して上記に与えられたものと同一の範囲内に入る。洗浄済み燃料流14の一部または全ては、炭化水素転換ゾーン800に通すことができる。

0025

[0025]任意選択のカプロラクタミウムイオン性液体再生工程を使用して、たとえば、イオン性液体から窒素化合物を除去することによって、即ち、富カプロラクタミウムイオン性液体の窒素含有量を低下させることによって、イオン性液体を再生することができる。一態様において、窒素化合物を含む燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流出物流8(供給物として)の一部またはすべてと再生溶媒流18とをイオン性液体再生ゾーン500に導入する。燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流出物と再生溶媒流とを混合し、分離して、窒素化合物を含む抽出物流20と、再生されたカプロラクタミウムイオン性液体流22とを生成する。カプロラクタミウムイオン性流体再生工程は、上記の他の液体-液体洗浄及び抽出操作を実施するのに使用されたものと同様の方法及び同様の装置を使用して実施することができる。温度、圧力、時間、及び供給物に対する溶媒などの様々なカプロラクタミウムイオン性流体再生工程の条件は、窒素除去条件と同一でも異なっていてもよい。一般に、イオン性液体再生工程の条件は、窒素除去工程の条件に関して上記したものと同一範囲内に入る。

0026

[0026]一態様において、再生溶媒流18は、燃料よりも軽い炭化水素留分を含み、これはカプロラクタミウムイオン性液体と非混和性である。より軽い炭化水素留分は、単一炭化水素化合物からなっていてもよいし、または炭化水素の混合物を含んでいてもよい。一態様において、より軽い炭化水素留分は、ナフサ、ガソリン、ディーゼル、ライトサイクルオイル(LCO)、及びライトコーカー軽油(light coker gas oil:LCGO)炭化水素留分の少なくとも一つを含む。より軽い炭化水素留分は、水素化分解、水素処理、流動式接触分解(FCC)、改質コーキング、及びビスブレーキングなどの転換プロセスからの直留留分及び/または生成物を含むことができる。この態様において、抽出物流20はより軽い炭化水素再生溶媒と窒素化合物とを含む。別の態様では、再生溶媒流18は水を含み、イオン性液体再生工程は、窒素化合物を含む抽出物流20と、水とカプロラクタミウムイオン性液体とを含む再生された燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体22とを生成する。再生溶媒流18が水を含む一態様では、使用済み水流16の一部またはすべては、再生溶媒流18の一部または全てを提供することができる。再生溶媒流18がより軽い炭化水素留分または水を含むかどうかにかかわらず、再生されたVGO-非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流22の一部またはすべては、プロセスの他の操作条件調和した、示されていない導管を経由して窒素除去工程にリサイクルすることができる。たとえば、窒素除去ゾーン100のVGO-非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流4またはカプロラクタミウムイオン性液体/燃料混合物の水分量における制約は、新たなイオン性液体流とリサイクルされたイオン性液体流の割合及び水分量を制御することによって、満たすことができる。

0027

[0027]任意選択のイオン性液体乾燥工程は、乾燥ゾーン600により説明される。イオン性液体乾燥工程を使用して、イオン性液体を含む流れの一つ以上の水分量を減らして、上記のように窒素除去工程の水分量を制御することができる。図1の態様では、再生された燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流22の一部またはすべてを乾燥ゾーン600に導入する。示されていないが、新たなカプロラクタミウムイオン性液体流3、燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流出物流8と、使用済み水流16などのイオン性液体を含む他の流れも、乾燥ゾーン600で任意の組み合わせで乾燥することができる。単数または複数種類のカプロラクタミウムイオン性液体流を乾燥するために、蒸留フラッシュ蒸留を含む一つ以上の様々な公知方法により、及び水をストリッピングするために乾燥不活性ガスを使用して水を除去することができる。一般に、乾燥温度は、100℃からイオン性液体の分解温度未満、通常300℃未満を変動することができる。圧力は、35kPa(g)〜250kPa(g)を変動することができる。乾燥工程は、乾燥された燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流24と乾燥ゾーン水流出物流26とを生成する。説明されていないが、乾燥された燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流24の一部またはすべては、窒素除去ゾーン100に導入される燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体のすべてまたは一部を提供するために、リサイクルまたは通すことができる。乾燥ゾーン水流出物流26の一部またはすべては、VGO洗浄ゾーン400及び/またはイオン性液体再生ゾーン500に導入される水のすべてまたは一部を提供するために、リサイクルまたは通すことができる。

0028

[0028]本発明の別の態様では、炭化水素系液体燃料由来の抽出された窒素種を含む使用済みカプロラクタミウムILからなるイオン性液体流出物流8は、カプロラクタムの製造で再生することなく直接使用される。

0029

[0029]図2Aは、多段、逆流抽出カラム105を含む窒素除去または抽出ゾーン100で実施することができる本発明の一態様を説明し、ここで燃料と燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体とを接触させ、分離する。燃料供給流2は供給物入口102を通して抽出カラム105に入り、希薄カプロラクタミウムイオン性液体流4は、イオン性液体入口104を通って抽出カラム105に入る。図面において、これらが流れる流れ、及びラインまたは導管の参照番号は同一である。燃料供給物入口102は、イオン性液体入口104の下に配置される。燃料流出物は、抽出カラム105の上部の燃料流出物出口112の中を通って燃料抽出物導管6へ通過する。燃料供給物から除去された窒素化合物を含む燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流出物は、抽出カラム105の下部のカプロラクタミウムイオン性液体流出物出口114の中を通って、カプロラクタミウムイオン性液体流出物導管8へ通過する。

0030

[0030]図2Bは、接触ゾーン200と分離ゾーン300とを含む窒素除去洗浄ゾーン100の別の態様を説明する。この態様において、希薄カプロラクタミウムイオン性液体流4と燃料供給物流2とを接触ゾーン200に導入し、流れている希薄カプロラクタミウムイオン性液体流4の中に燃料供給物流2を導入し、混和された流れを静的インラインミキサー155の中を通すことによって混合する。静的インラインミキサーは当業界で公知であり、導管の中を通って流れるにつれて流体を混合するバッフルフィン及びチャネルなどの固定内部装置の付いた導管を含むことができる。他の態様では、説明されていないが、希薄カプロラクタミウムイオン性液体流4は燃料供給物流2に導入することができるか、希薄カプロラクタミウムイオン性液体流4及び燃料供給物流は、「Y」導管の中を通るなどして混合することができる。別の態様では、希薄カプロラクタミウムイオン性液体流4と燃料供給物流2は、静的インラインミキサー155に別々に導入される。他の態様では、流れは、攪拌されたタンク及びブレンド操作などの当業界で公知の任意の方法により混合することができる。燃料とカプロラクタミウムイオン性流体とを含む混合物は、移動導管7を経由して分離ゾーン300に移される。分離ゾーン300は分離容器165を含み、ここで二相は富カプロラクタミウムイオン性液体相に分離することができ、これはカプロラクタミウムイオン性液体流出物導管8を経由して分離容器165の下部部分から取り出され、燃料相は燃料流出物導管6を経由して分離容器165の上部部分から取り出される。

0031

[0031]分離容器165は、固体媒体175及び/または、相分離を容易にする他の合体デバイス(coalescing device)を含むことができる。他の態様では、分離ゾーン300は、直列並列またはその組み合わせで配置できる複数の容器を含むことができる。分離容器は、二相の分離、収集及び除去を容易にするために任意の形状及び配置であることができる。さらなる態様では、窒素分離ゾーン100は単一容器を含むことができ、ここでは希薄カプロラクタミウムイオン性液体流4と燃料供給物流2とを混合し、次いで容器中に留まって、燃料流出物と富カプロラクタミウムイオン性液体相とに沈降させる。一態様では、本プロセスは少なくとも二つの窒素除去工程を含む。たとえば、一つの窒素除去工程からの燃料流出物は、燃料供給物として第二の窒素除去工程へ直接通すことができる。別の態様では、一つの窒素除去工程からの燃料流出物を処置または処理してから、燃料供給物として第二の窒素除去工程へ導入することができる。それぞれの窒素除去ゾーンは同一タイプの装置を含むという要件はない。様々な窒素除去ゾーンで異なる装置及び条件を使用することができる。

0032

[0032]窒素除去工程は、燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体と燃料供給物と流出物を液体として保持するのに十分な温度及び圧力を含む窒素除去条件下で実施することができる。たとえば、窒素除去工程の温度は10℃と、カプロラクタミウムイオン性液体の分解温度未満の間を変動することができ;及び圧力は大気圧と700kPa(g)との間を変動することができる。燃料非混和性イオン性液体が二つ以上のカプロラクタミウムイオン性液体成分を含むとき、カプロラクタミウムイオン性液体の分解温度は、そのカプロラクタミウムイオン性液体成分のいずれかが分解する最低温度である。窒素除去工程は、一定の温度及び圧力で実施することができるか、窒素除去工程の接触及び分離工程は、異なる温度及び/または圧力で操作することができる。一態様では、接触工程は第一の温度で実施し、分離工程は、前記第一の温度よりも少なくとも5℃低い温度で実施する。非限定的な例では、第一の温度は80℃である。そのような温度差によって、燃料とカプロラクタミウムイオン性液体相の分離を容易にすることができる。

0033

[0033]接触または混合時間、分離または沈降時間、及び燃料供給物対燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体(希薄カプロラクタミウムイオン性液体)の比などの上記及び他の窒素除去工程の条件は、たとえば単数または複数の使用される特定のカプロラクタミウムイオン性液体、燃料供給物の性質(直留であるかまたはあらかじめ処理されているか)、燃料供給物の窒素含有量、必要とされる窒素除去の程度、使用される窒素除去工程の数、及び使用される特定の装置をベースとして大きく変動しえる。一般に、接触時間は、1分未満から2時間を変動することができ;沈降時間は1分から8時間を変動することができ;及び窒素除去工程に導入される燃料供給物対希薄カプロラクタミウムイオン性液体の重量比は1:10,000〜10,000:1を変動しえる。一態様において、燃料供給物対希薄カプロラクタミウムイオン性液体の重量比は、1:1,000〜1,000:1を変動することができ;燃料供給物対希薄カプロラクタミウムイオン性液体の重量比は、1:100〜100:1を変動することができる。一態様において、VGO供給物の重量は、窒素除去工程に導入されるカプロラクタミウムイオン性液体の重量よりも多い。

0034

[0034]一態様において、単一の窒素除去工程は、燃料の窒素含有量を40重量%以上減らす。別の態様では、単一の窒素除去工程で燃料供給物2から50重量%を超える窒素を抽出または除去し;単一の窒素除去工程で燃料供給物から60重量%を超える窒素を抽出または除去することができる。本明細書中で記載したように、本発明は、所望の量の窒素を除去するために複数の窒素除去工程を包含する。燃料とカプロラクタミウムイオン性液体相との間の相分離の程度は、これがカプロラクタミウムイオン性液体及び燃料の回収に影響を与えるため、別の検討要素である。除去された窒素の程度と、燃料及びカプロラクタミウムイオン性液体の回収は、上記のように燃料供給物の性質、単数または複数の特定のカプロラクタミウムイオン性液体における変動、装置、並びに窒素除去条件により様々に影響を受けうる。

0035

[0035]窒素除去工程の間の燃料/燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体混合物中に存在する水の量は、除去される窒素の量及び/または相分離の程度、即ち燃料及びカプロラクタミウムイオン性液体の回収にも影響を与えうる。一態様において、燃料/燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体混合物は、カプロラクタミウムイオン性液体の重量に対して10%未満の水分量である。別の態様では、燃料/燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体混合物の水分量は、カプロラクタミウムイオン性液体の重量に対して5%未満であり;燃料/燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体混合物の水分量は、イオン性液体の重量に対して2%未満でありえる。さらなる態様では、燃料/燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体混合物は水なしである、すなわち混合物は水を含まない。

0036

[0036]他に記載しない限り、ゾーン内部の様々な入口及び流出物流の正確な接続点は、本発明では重要ではない。たとえば、蒸留ゾーンへの流れはカラムへ直接送ることができるか、または流れは温度を調節するために熱交換器及び/または、圧力を調節するためにポンプなどのゾーン内部の他の装置に最初に送ることができる。同様に、窒素除去、洗浄及び再生ゾーンに出入りする流れは、ゾーン内部の熱交換機などの副次的な装置の中を通って通過することができる。洗浄または抽出ゾーンに導入されるリサイクル流を含む流れは、そのようなゾーンの前またはその内部で、個別に導入することができるかまたは混和することができる。

0037

[0037]本発明は、流れの任意選択の行先と、二つ以上の行先へ同一組成物を送るために流れを分割すること、即ちアリコート部分と、プロセス内部で様々な流れをリサイクルすることを含む様々なフロースキーム態様を包含する。たとえば、イオン性液体と水とを含む様々な流れを乾燥及び/または他のゾーンを通して、蒸留ゾーンにより必要とされる水及び/またはイオン性液体の全てまたは一部を提供することができる。様々なプロセス工程は、たとえばそのような工程で処理すべき流れの量及び特性をベースにして、所定の態様に関して必要に応じて、連続して及び/または断続的に操作することができる。上記のように、本発明は複数の窒素除去工程を包含し、これは並列、逐次またはこれらの組み合わせで実施することができる。複数の窒素除去工程を同一窒素除去ゾーン内で実施することができるか、及び/または複数の窒素除去工程は介在する洗浄、再生及び/または乾燥ゾーンを利用して、またはこれらを利用せずに使用することができる。

0038

[0038]本実施例は、本発明の幾つかの側面及び利益を詳しく説明するために示されており、本発明の範囲を限定するものではない。カプロラクタミウムILが、HT(水素処理化)VGO及びディーゼルブレンド供給物から窒素種を抽出する際に効率的であるかどうかを調査するために、二つの抽出実験を行った。サンプルは、重量比0.5:1=IL:供給物で、60℃で30分間混合した。層はデカンテーションにより分離し、二次汚染(供給物中のIL)は、HT VGO及びディーゼル相の液体クロマトグラフィーSO42-アニオン分析により測定した。

0039

実施例

0040

[0039]カプロラクタミウムイオン性液体は、処理した二つの燃料流から窒素化合物を除去するのにおいて有効であることが知見された。カプロラクタムの製造で製造される大量のカプロラクタミウムイオン性液体は、いまやさらに有用な機能をもつことができる。カプロラクタミウムイオン性液体を中和し、このようにカプロラクタムに転換することができ、次いでカプロラクタムは販売用に精製することができる。本発明は、炭化水素系燃料流ラージスケールでの処置で使用できるカプロラクタミウムイオン性液体の追加的使用を提供する。本発明の実施で使用されるカプロラクタミウムイオン性液体をリサイクルし、燃料流との接触により取り込まれるかもしれない不純物を除去することによって精製し、次いでカプロラクタムの製造で再び使用することができるとも考えられる。

0041

2燃料流
3 新しいカプロラクタミウムイオン性液体流
4燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性液体流
6燃料流出物流
8 燃料非混和性カプロラクタミウムイオン性燃料流出物流
10導管
12水流
14洗浄済み燃料流
16消費された水流
18再生溶媒流
20抽出物流
22再生されたカプロラクタミウムイオン性液体流
100窒素除去ゾーン
400 燃料洗浄ゾーン
500 イオン性液体再生ゾーン
600乾燥ゾーン
800炭化水素転換ゾーン

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