(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-27
(54)【発明の名称】脂肪族炭化水素の回収
(51)【国際特許分類】
C10G 21/00 20060101AFI20220620BHJP
C10G 1/10 20060101ALI20220620BHJP
C10G 9/00 20060101ALI20220620BHJP
【FI】
C10G21/00
C10G1/10
C10G9/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021561687
(86)(22)【出願日】2020-04-14
(85)【翻訳文提出日】2021-10-22
(86)【国際出願番号】 EP2020060410
(87)【国際公開番号】W WO2020212315
(87)【国際公開日】2020-10-22
(32)【優先日】2019-04-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】590002105
【氏名又は名称】シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー
(74)【代理人】
【識別番号】110001173
【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ランジュ,ジャン-ポール・アンドレ・マリー・ジョゼフ・ジスラン
(72)【発明者】
【氏名】グラウ・リニエ,ルイス・アルベルト
(72)【発明者】
【氏名】デルクス,ビレム
(72)【発明者】
【氏名】フィッシャー,カイ・ユルゲン
【テーマコード(参考)】
4H129
【Fターム(参考)】
4H129AA03
4H129BA04
4H129BB03
4H129CA22
4H129DA06
4H129FA02
4H129HA20
4H129HB03
4H129NA21
4H129NA24
4H129NA46
(57)【要約】
本発明は、脂肪族炭化水素を含み、さらに芳香族炭化水素および/または極性成分を含む、液体炭化水素供給原料流から脂肪族炭化水素を回収するためのプロセスであって、液体炭化水素供給原料流を第1のカラムに供給するステップと、有機溶媒を含む第1の溶媒流を、液体炭化水素供給原料流が供給される位置よりも高い位置で第1のカラムに供給するステップと、液体炭化水素供給原料流の少なくとも一部を第1の溶媒流の少なくとも一部と接触させるステップと、有機溶媒を用いた芳香族炭化水素および/または極性成分の液液抽出によって、脂肪族炭化水素の少なくとも一部を回収するステップと、を含み、その結果、回収された脂肪族炭化水素および任意選択で有機溶媒を含む流れと、有機溶媒ならびに芳香族炭化水素および/または極性成分を含む第1のカラムからの底部流とが生じる、プロセスに関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
脂肪族炭化水素を含み、さらに芳香族炭化水素および/または極性成分を含む液体炭化水素供給原料流から脂肪族炭化水素を回収するためのプロセスであって、
前記液体炭化水素供給原料流を第1のカラムに供給するステップと、
有機溶媒を含む第1の溶媒流を、前記液体炭化水素供給原料流が供給される位置よりも高い位置で前記第1のカラムに供給するステップと、
前記液体炭化水素供給原料流の少なくとも一部を前記第1の溶媒流の少なくとも一部と接触させるステップと、
有機溶媒を用いた芳香族炭化水素および/または極性成分の液液抽出によって、前記脂肪族炭化水素の少なくとも一部を回収するステップと、を含み、その結果、回収された脂肪族炭化水素および任意選択で有機溶媒を含む流れと、有機溶媒ならびに芳香族炭化水素および/または極性成分を含む前記第1のカラムからの底部流とが生じる、プロセス。
【請求項2】
前記液体炭化水素供給原料流中の30~300℃の沸点を有する脂肪族炭化水素と300~600℃を超える沸点を有する脂肪族炭化水素との重量比が、99:1~1:99である、請求項1に記載のプロセス。
【請求項3】
前記回収された脂肪族炭化水素および任意選択で有機溶媒を含む流れが、回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含み、有機溶媒が、前記回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む流れから分離され、前記第1のカラムに再循環される、請求項1または2に記載のプロセス。
【請求項4】
水を含む第2の溶媒流を提供するステップと、
前記回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む流れの少なくとも一部を、前記第2の溶媒流の少なくとも一部と接触させるステップと、
水による有機溶媒の液液抽出により、前記回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む流れから前記有機溶媒の少なくとも一部を除去するステップと、をさらに含む、請求項3に記載のプロセス。
【請求項5】
前記第1および第2の溶媒流が、前記第1のカラムに供給され、前記第2の溶媒流が、前記第1の溶媒流が供給される位置よりも高い位置で前記第1のカラムに供給され、その結果、回収された脂肪族炭化水素を含む前記第1のカラムからの上部流が生じる、請求項4に記載のプロセス。
【請求項6】
前記回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む流れが、第2のカラムに供給される前記第1のカラムからの上部流であり、前記第2の溶媒流が、回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む前記第1のカラムからの前記上部流が供給される位置よりも高い位置で前記第2のカラムに供給され、その結果、回収された脂肪族炭化水素を含む前記第2のカラムからの上部流と、水および有機溶媒を含む前記第2のカラムからの底部流とが生じる、請求項4に記載のプロセス。
【請求項7】
前記第1の溶媒流中の前記有機溶媒が、モノエチレングリコール、モノプロピレングリコール、およびブタンジオールの任意の異性体を含む、ジオールおよびトリオール;ジエチレングリコールおよびテトラエチレングリコールを含むオリゴエチレングリコールを含むグリコールエーテル、ならびにジエチレングリコールジメチルエーテルを含むそれらのエーテル;アルキル基がN-メチルピロリドンを含む1~8個または1~3個の炭素原子を含有し得るN-アルキルピロリドン、およびアルキル基がジメチルホルムアミドを含む1~8個または1~3個の炭素原子を含有し得るジアルキルホルムアミドを含む、アミド;アルキル基がジメチルスルホキシドを含む1~8個または1~3個の炭素原子を含有し得るジアルキルスルホキシド;スルホラン;N-ホルミルモルホリン;ならびにフルフラール、2-メチルフラン、およびフルフリルアルコールを含む成分を含有するフラン環からなる群から選択される、先行請求項のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項8】
前記第1の溶媒流中の前記有機溶媒が、少なくとも10MPa
1/2または少なくとも15MPa
1/2のR
a、ヘプタン、およびR
a、トルエンと比較して、最大で4.5MPa
1/2または最大で4MPa
1/2のR
a、ヘプタンの差を有し、R
a、ヘプタンおよびR
a、トルエンが、それぞれ、25℃で決定される場合にヘプタンおよびトルエンに関するハンセン溶解度パラメータ距離を指す、請求項1~6のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項9】
前記液体炭化水素供給原料流が、プラスチック廃棄物、好ましくは混合プラスチック廃棄物の熱分解によって生成された液体生成物を含む、先行請求項のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項10】
炭化水素供給物を蒸気分解するためのプロセスであって、前記炭化水素供給物が、請求項1~9のいずれか一項に記載のプロセスで回収された脂肪族炭化水素を含む、プロセス。
【請求項11】
請求項1~9のいずれか一項に記載のプロセスで液体炭化水素供給原料流から脂肪族炭化水素を回収するステップと、
炭化水素供給物を蒸気分解するステップと、を含み、前記炭化水素供給物が、前のステップで回収された脂肪族炭化水素を含む、炭化水素供給物を蒸気分解するためのプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、および極性成分を含む液体流から脂肪族炭化水素を回収するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【0002】
廃プラスチックは、熱分解を介して、オレフィンおよび芳香族炭化水素を含む高価値の化学物質に変換することができる。プラスチックの熱分解は、ガス状および液体の生成物流を含む、広い沸点範囲を有する生成物流を得ることができる。液体熱分解生成物流からの炭化水素を分解して、新しいプラスチックの作製に使用することができるモノマーであるエチレンおよびプロピレンを含む高価値の化学物質を生成することができる。
【0003】
WO2018/069794は、液体熱分解生成物流が、沸点<300℃を有する第1の画分および沸点≧300℃を有する第2の画分に分離される、プラスチックからオレフィンおよび芳香族炭化水素を生成するためのプロセスを開示している。該第1の画分のみが液体蒸気分解装置に供給されるのに対して、該第2の画分は、熱分解装置に再循環される。WO2018/069794の
図1に示されるプロセスでは、該分離は、炭化水素液体蒸留装置で実行される。液体熱分解生成物流を2つの画分に分離しなければならないのは面倒である(例えば、エネルギー集約的)。さらなる不利な点は、液体熱分解生成物流のより重い部分を、より深い熱分解のために熱分解装置に送り返さなければならないことである。これにより、ガスの形成および固体副生成物(コークス)の量の増加による収率損失が生じ、最終的には蒸気分解装置に送られない。上記のWO2018/069794のプロセスの一実施形態(
図2を参照)では、沸点<300℃を有する第1の画分は、最初に水素と一緒にハイドロプロセス装置に運ばれ、処理された炭化水素液体流を生成し、次いで液体蒸気分解装置に供給される。そのようなハイドロプロセスは、資本集約的であり、高価な水素(H
2)の使用を必要とするため、面倒でもある。
【0004】
特定の混合廃プラスチックにおいて、廃プラスチックの熱分解に由来し得る脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、および極性成分を含む液体流から脂肪族炭化水素を回収するための改善されたプロセスを開発する継続的な必要性がある。本発明の目的は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、および極性成分を含む液体流から脂肪族炭化水素を回収するためのそのようなプロセスを提供することであり、これは技術的に有利であり、効率的かつ手頃な価格であり、特に上記の不利な点のうちの1つ以上を有しないプロセスである。そのような技術的に有利なプロセスは、好ましくは、比較的低いエネルギー需要および/または比較的低い資本支出をもたらすであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【0006】
驚くべきことに、そのようなプロセスは、脂肪族炭化水素を含み、さらに芳香族炭化水素および/または極性成分を含む液体流の少なくとも一部を、有機溶媒を含む第1の溶媒流の少なくとも一部と接触させることによって提供することができ、その結果、液液抽出が生じて、脂肪族炭化水素の少なくとも一部が回収されることが本発明者らにより見出された。
【0007】
有利には、本発明では、該液液抽出のために水素化処理(H2による処理)の必要はない。さらに、有利には、熱分解油などの広い沸点範囲を有する液体炭化水素流を、本プロセスにおいて、比較的低い収率損失および供給物劣化で処理し得る。これは、本発明を適用することにより、蒸気分解装置への炭化水素供給のコストを大幅に削減し得ることを示唆する。
【0008】
したがって、本発明は、脂肪族炭化水素を含み、さらに芳香族炭化水素および/または極性成分を含む、液体炭化水素供給原料流から脂肪族炭化水素を回収するためのプロセスであって、
液体炭化水素供給原料流を第1のカラムに供給するステップと、
有機溶媒を含む第1の溶媒流を、液体炭化水素供給原料流が供給される位置よりも高い位置で第1のカラムに供給するステップと、
液体炭化水素供給原料流の少なくとも一部を第1の溶媒流の少なくとも一部と接触させるステップと、
有機溶媒を用いた芳香族炭化水素および/または極性成分の液液抽出によって、脂肪族炭化水素の少なくとも一部を回収するステップと、を含み、その結果、回収された脂肪族炭化水素および任意選択で有機溶媒を含む流れと、有機溶媒ならびに芳香族炭化水素および/または極性成分を含む第1のカラムからの底部流とが生じる、プロセスに関する。
【0009】
さらに、本発明は、炭化水素供給物を蒸気分解するためのプロセスであって、炭化水素供給物が、本発明の上記のプロセスで回収された脂肪族炭化水素を含む、プロセスに関する。
【0010】
WO2018/104443は、炭化水素蒸気分解装置供給物を前処理する方法であって、供給物を溶媒と接触させて、蒸気分解装置の予熱、対流、および放射セクションでファウリングを引き起こすファウリング成分の含有量が低減した前処理された供給物、ならびにファウリング成分の含有量が増加したリッチ溶媒を生成することを含む、方法を開示している。WO2018/104443によれば、炭化水素蒸気分解装置供給物は、プラスチック廃棄物からの熱分解油を含み得る。さらに、WO2018/104443によれば、ファウリング成分は、多環芳香族、樹脂、またはそれらの混合物を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本発明による脂肪族炭化水素の回収のためのプロセスの一実施形態を示す。
【
図3】上記のプロセスのさらに別の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明のプロセスおよび該プロセスで使用される流れは、1つ以上の様々な記載されたステップおよび成分それぞれを、「含む(comprising)」、「含有する(containing)」、または「含む(including)」という用語で説明されるが、それらはまた、該1つ以上の様々な記載されたステップおよび成分それぞれ「から本質的になる」または「からなる」こともできる。
【0013】
本発明の文脈において、流れが、2つ以上の成分を含む場合では、これらの成分は、100%を超えない全体量で選択されるべきである。
【0014】
さらに、プロパティの上限および下限が引用されている場合、上限のいずれかと下限のいずれかとの組み合わせによって定義される値の範囲も含まれる。
【0015】
本明細書内では、流れ中の特定の成分の量に関して「実質的にない」とは、該流れの量(すなわち、重量)に基づいて、問題の成分の最大で1,000、好ましくは最大で500、より好ましくは最大で100、より好ましくは最大で50、より好ましくは最大で30、より好ましくは最大で20、および最も好ましくは最大で10ppmw(重量百万分率)である量を意味する。
【0016】
本明細書内では、カラムからの「上部流」または「底部流」とは、それぞれ、カラムの上部またはカラムの底部から、カラムの全長に基づいて、0%~30%、より好適には0%~20%、さらにより好適には0%~10%の位置でカラムを出る流れが参照される。
【0017】
特に指示がない限り、本明細書において、沸点が参照される場合、これは、760mmHgの圧力での沸点を意味する。
【0018】
脂肪族炭化水素を回収するための本発明のプロセスでは、脂肪族炭化水素を含み、さらに芳香族炭化水素および/または極性成分を含む液体流(本明細書では「液体炭化水素供給原料流」とも呼ばれる)の少なくとも一部は、有機溶媒を含む第1の溶媒流の少なくとも一部と接触させることによる液液抽出に供される。好ましくは、液体炭化水素供給原料流は、99:1~1:99の重量比で、30~300℃の沸点を有する脂肪族炭化水素および300~600℃を超える沸点を有する脂肪族炭化水素の両方を含む。30~300℃の沸点を有する脂肪族炭化水素の量は、30~600℃の沸点を有する脂肪族炭化水素の総量に基づいて、最大で99重量%または最大で80重量%または最大で60重量%または最大で40重量%または最大で30重量%または最大で20重量%または最大で10重量%であり得る。さらに、30~300℃の沸点を有する脂肪族炭化水素の量は、30~600℃の沸点を有する脂肪族炭化水素の総量に基づいて、少なくとも1重量%または少なくとも5重量%または少なくとも10重量%または少なくとも20重量%または少なくとも30重量%であり得る。
【0019】
したがって、有利には、液体炭化水素供給原料流は、30~600℃の広い沸点範囲内で様々な量の脂肪族炭化水素を含み得る。したがって、沸点と同様に、液体炭化水素供給原料流中の脂肪族炭化水素の炭素数はまた、広い範囲、例えば5~50個の炭素原子内で変動し得る。液体炭化水素供給原料流中の脂肪族炭化水素の炭素数は、少なくとも4または少なくとも5または少なくとも6であり得、かつ最大で50または最大で40または最大で30または最大で20であり得る。
【0020】
液体炭化水素供給原料流中の脂肪族炭化水素の量は、液体炭化水素供給原料流の総重量に基づいて、少なくとも30重量%または少なくとも50重量%または少なくとも80重量%または少なくとも90重量%または少なくとも95重量%または少なくとも99重量%であり得、かつ100重量%未満または最大で99重量%または最大で90重量%または最大で80重量%または最大で70重量%であり得る。脂肪族炭化水素は、環状、線状、および分枝状であり得る。
【0021】
液体炭化水素供給原料流中の脂肪族炭化水素は、非オレフィン系(パラフィン系)およびオレフィン系脂肪族化合物を含み得る。液体炭化水素供給原料流中のパラフィン系脂肪族化合物の量は、液体炭化水素供給原料流の総重量に基づいて、少なくとも20重量%または少なくとも40重量%または少なくとも60重量%または少なくとも80重量%であり得、かつ100重量%未満または最大で99重量%または最大で80重量%または最大で60重量%であり得る。さらに、液体炭化水素供給原料流中のオレフィン系脂肪族化合物の量は、液体炭化水素供給原料流の総重量に基づいて、100重量%未満または少なくとも20重量%または少なくとも40重量%または少なくとも60重量%または少なくとも80重量%であり得、かつ最大で99重量%または最大で80重量%または最大で60重量%であり得る。
【0022】
さらに、オレフィン系化合物は、1つの炭素-炭素二重結合を有する脂肪族化合物(モノオレフィン)および/または2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する脂肪族化合物を含み得、後者の化合物は、共役または非共役であり得る。2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する脂肪族化合物は、アルファおよびオメガ位置に二重結合を有する化合物を含み得る。液体炭化水素供給原料流中のモノオレフィンの量は、液体炭化水素供給原料流の総重量に基づいて、少なくとも20重量%または少なくとも40重量%または少なくとも60重量%または少なくとも80重量%であり得、かつ100重量%未満または最大で99重量%または最大で80重量%または最大で60重量%であり得る。さらに、液体炭化水素供給原料流中に2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物の量は、液体炭化水素供給原料流の総重量に基づいて、0重量%を超えて、または少なくとも10重量%または少なくとも20重量%または少なくとも40重量%または少なくとも60重量%であり得、かつ最大で80重量%または最大で60重量%または最大で40重量%であり得る。
【0023】
上記の脂肪族炭化水素に加えて、液体炭化水素供給原料流は、芳香族炭化水素および/または極性成分を含む。
【0024】
液体炭化水素供給原料流中の芳香族炭化水素の量は、液体炭化水素供給原料流の総重量に基づいて、0重量%を超えて、または少なくとも5重量%または少なくとも10重量%または少なくとも15重量%または少なくとも20重量%または少なくとも25重量%または少なくとも30重量%であり得、かつ最大で50重量%または最大で40重量%または最大で30重量%または最大で20重量%であり得る。芳香族炭化水素は、単環式および/または多環式芳香族炭化水素を含み得る。単環芳香族炭化水素の例は、スチレンである。多環芳香族炭化水素は、非縮合および/または縮合多環芳香族炭化水素を含み得る。非縮合多環芳香族炭化水素の例は、オリゴスチレンである。スチレンおよびオリゴスチレンは、ポリスチレンに由来し得る。縮合多環芳香族炭化水素の例は、ナフタレンおよびアントラセンである。芳香族炭化水素中の1つまたは複数の芳香族環は、アルキル基(飽和)およびアルキレン基(不飽和)を含む1つ以上のヒドロカルビル基によって置換され得る。本明細書内では、1個以上のヘテロ原子を含有する芳香族炭化水素は、以下でさらに説明するように「極性成分」である。
【0025】
さらに、液体炭化水素供給原料流中の極性成分の量は、液体炭化水素供給原料流の総重量に基づいて、0重量%を超えて、または少なくとも0.5重量%または少なくとも1重量%または少なくとも3重量%または少なくとも5重量%または少なくとも10重量%または少なくとも15重量%または少なくとも20重量%であり得、かつ最大で30重量%または最大で20重量%または最大で10重量%または最大で5重量%であり得る。極性成分は、塩および/またはヘテロ原子含有有機化合物を含む。塩は、有機塩および/または無機塩を含み得る。塩は、陽イオンとしてアンモニウム、アルカリ金属、アルカリ土類金属、または遷移金属、および陰イオンとしてカルボン酸塩、硫酸塩、リン酸塩、またはハロゲン化物を含み得る。ヘテロ原子含有有機化合物は、1個以上のヘテロ原子を含有し、これは、酸素、窒素、硫黄、および/またはハロゲンであり得る。ヘテロ原子含有有機化合物は、アミン、アミド、ニトリル、エーテル、エステル、および酸を含み得る。さらに、ヘテロ原子含有有機化合物は、脂肪族または芳香族であり得る。芳香族ヘテロ原子含有有機化合物は、単環式および/または多環式芳香族ヘテロ原子含有有機化合物を含み得る。単環芳香族ヘテロ原子含有有機化合物の例は、テレフタル酸および安息香酸である。多環芳香族ヘテロ原子含有有機化合物の例は、オリゴマーのポリエチレンテレフタレート(PET)である。テレフタル酸、安息香酸、およびオリゴマーPETは、ポリエチレンテレフタレートに由来し得る。
【0026】
本発明では、液体炭化水素供給原料流は、プラスチック廃棄物、好ましくは混合プラスチック廃棄物の熱分解によって生成される液体生成物を含み得る。そのような液体生成物は、任意の既知の方法で、例えば、上記のWO2018/069794に開示されるようなプロセスによって提供され得る。
【0027】
本発明では、液体炭化水素供給原料流は、第1のカラムに供給される。さらに、有機溶媒を含む第1の溶媒流は、液体炭化水素供給原料流が供給される位置よりも高い位置で第1のカラムに供給される。
【0028】
第1の溶媒流と液体炭化水素供給原料流との重量比は、少なくとも0.05:1または少なくとも0.2:1または少なくとも0.5:1または少なくとも1:1または少なくとも2:1または少なくとも3:1であり得、かつ最大で5:1または最大で3:1または最大で2:1または最大で1:1であり得る。さらに、第1のカラムの温度は、少なくとも0℃または少なくとも20℃または少なくとも30℃または少なくとも40℃または少なくとも50℃であり得、かつ最大で200℃または最大で150℃または最大で100℃または最大で70℃または最大で60℃または最大で50℃または最大で40℃であり得る。第1のカラムの圧力は、少なくとも100mbaraまたは少なくとも500mbaraまたは少なくとも1baraまたは少なくとも1.5baraまたは少なくとも2baraであり得、かつ最大で20baraまたは最大で15baraまたは最大で10baraまたは最大で5baraまたは最大で3baraまたは最大で2baraまたは最大で1.5baraであり得る。第1のカラムの温度および圧力は、好ましくは、第1のカラムの内容物が液体状態であるようなものである。
【0029】
さらに、本発明では、液体炭化水素供給原料流の少なくとも一部は、液液抽出をもたらすために、第1のカラムにおいて第1の溶媒流の少なくとも一部と接触させる。本明細書内では、該「第1のカラム」は、「第1の抽出カラム」と呼ばれることもある。
【0030】
本発明では、脂肪族炭化水素の少なくとも一部は、有機溶媒を用いた芳香族炭化水素および/または極性成分の液液抽出によって回収される。さらに、好ましくは、回収された脂肪族炭化水素は、99:1~1:99の重量比で、30~300℃の沸点を有する脂肪族炭化水素および300~600℃を超える沸点を有する脂肪族炭化水素を含む。液体炭化水素供給原料流中の脂肪族炭化水素に関して、30~300℃の沸点を有する脂肪族炭化水素と300~600℃を超える沸点を有する脂肪族炭化水素との重量比の上記の説明はまた、回収された脂肪族炭化水素に当てはまる。
【0031】
本発明では、該液液抽出は、回収された脂肪族炭化水素および任意選択で有機溶媒を含む流れと、有機溶媒ならびに芳香族炭化水素および/または極性成分を含む第1のカラムからの底部流とを生じる。本明細書内で、回収された脂肪族炭化水素および任意選択で有機溶媒を含む前者の流れは、「ラフィネート流」とも呼ばれ、後者の底部流は、「抽出流」とも呼ばれ得る。そのようなラフィネート流は、芳香族炭化水素、2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物、および極性成分の含有量が低減している。そのようなラフィネート流は、芳香族炭化水素を含まないか、または最大で10重量%もしくは最大で5重量%もしくは最大で1重量%で含むか、または実質的に含まない。さらに、そのようなラフィネート流は、2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物を含まないか、または最大で15重量%もしくは最大で10重量%もしくは最大で5重量%もしくは最大で1重量%で含むか、または実質的に含まない。さらに、そのようなラフィネート流は、極性成分を含まないか、または最大で1重量%で含むか、または実質的に含まない。
【0032】
本プロセスにおいて第1のカラムに供給されるような第1の溶媒流中の有機溶媒は、好ましくは、液体炭化水素供給原料流の密度よりも、少なくとも3%または少なくとも5%または少なくとも8%または少なくとも10%または少なくとも15%または少なくとも20%、かつ最大で50%または最大で40%または最大で35%または最大で30%高い密度を有する。
【0033】
さらに、第1の溶媒流中の有機溶媒は、1個以上のヘテロ原子を含有し、これは、酸素、窒素、および/または硫黄であり得ることが好ましい。なおさらに、該有機溶媒は、200℃の温度で熱的に安定であることが好ましい。なおさらに、該有機溶媒は、少なくとも50℃または少なくとも80℃または少なくとも100℃または少なくとも120℃、かつ最大で300℃または最大で200℃または最大で150℃の沸点を有し得る。
【0034】
具体的には、第1の溶媒流中の有機溶媒は、モノエチレングリコール(MEG)、モノプロピレングリコール(MPG)、およびブタンジオールの任意の異性体を含む、ジオールおよびトリオール;ジエチレングリコールおよびテトラエチレングリコールを含むオリゴエチレングリコールを含むグリコールエーテル、ならびにジエチレングリコールジメチルエーテルを含むそれらのエーテル;アルキル基がN-メチルピロリドン(NMP)を含む1~8個または1~3個の炭素原子を含有し得るN-アルキルピロリドン、およびアルキル基がジメチルホルムアミド(DMF)を含む1~8個または1~3個の炭素原子を含有し得るジアルキルホルムアミドを含む、アミド;アルキル基がジメチルスルホキシド(DMSO)を含む1~8個または1~3個の炭素原子を含有し得るジアルキルスルホキシド;スルホラン;N-ホルミルモルホリン(NFM);ならびにフルフラール、2-メチルフラン、およびフルフリルアルコールを含む成分を含有するフラン環からなる群から選択され得る。より好ましくは、第1の溶媒流中の有機溶媒は、特定のNMP中の上記のN-アルキルピロリドン、または特定のフルフラール中のフラン環含有成分である。最も好ましくは、該溶媒は、NMPである。特定のトリオクチルメチルアンモニウムクロリドまたはメチルトリブチルアンモニウムクロリド中の四級アンモニウム塩の水溶液も、第1の溶媒流中の有機溶媒として使用され得る。
【0035】
さらに、第1の溶媒流中の有機溶媒は、25℃で決定される場合にヘプタンに関して、少なくとも10MPa1/2、好ましくは少なくとも15MPa1/2、かつ最大で30MPa1/2、好ましくは最大で25MPa1/2のハンセン溶解度パラメータ距離Ra、ヘプタンを有し得る。なおさらに、第1の溶媒流中の有機溶媒は、25℃で決定される場合にトルエンに関するハンセン溶解度パラメータ距離Ra、トルエンと比較して、少なくとも1.5MPa1/2、好ましくは少なくとも2MPa1/2、かつ最大で4.5MPa1/2、好ましくは最大で4MPa1/2のヘプタンに関するハンセン溶解度パラメータ距離Ra、ヘプタンの差(すなわち、Ra、ヘプタン-Ra、トルエン)を有し得る。具体的には、第1の溶媒流中の有機溶媒が、少なくとも10MPa1/2または少なくとも15MPa1/2のRa、ヘプタン、およびRa、トルエンと比較して、最大で4.5MPa1/2または最大で4MPa1/2のRa、ヘプタンの差(すなわちRa、ヘプタン-Ra、トルエン)を有することが好ましい。
【0036】
ハンセン溶解度パラメータ(HSP)は、ある成分の別の成分と比較した可能性を予測するための手段として使用することができる。より具体的には、各成分は、3つのハンセン溶解度パラメータによって特徴付けられ、各々、一般に、MPa0.5で表され、δdは、分子間の分散力からのエネルギーを示し、δpは、分子間の双極子間力からのエネルギーを示し、δhは、分子間の水素結合からのエネルギーを示す。化合物間の親和性は、式(1)で定義されるハンセン溶解度パラメータ(HSP)距離Raとして、これらの溶媒の原子および分子間相互作用を定量化する多次元ベクトルを使用して記述することができる:
(Ra)2=4(δd2-δd1)2+(δp2-δp1)2+(δh2-δh1)2 (1)
式中、
Ra=化合物1と化合物2との間のHSP空間での距離(MPa0.5)
δd1、δp1、δh1=化合物1のハンセン(または同等の)パラメータ(MPa0.5)
δd2、δp2、δh2=化合物2のハンセン(または同等の)パラメータ(MPa0.5)
したがって、回収される化合物(すなわち、回収される化合物が化合物1であり、溶媒が化合物2である、またはその逆)に関して計算された所与の溶媒についてのRaの値が小さいほど、回収される化合物に対するこの溶媒の親和性が高くなる。
【0037】
多数の溶媒についてのハンセン溶解度パラメータは、とりわけ、CRC Handbook of Solubility Parameters and Other Cohesion Parameters,Second Edition by Allan F.M.Barton,CRC press 1991;Hansen Solubility Parameters:A User’s Handbook by Charles M.Hansen,CRC press 2007に見出され得る。
【0038】
第1の抽出カラムからの底部流は、有機溶媒ならびに芳香族炭化水素および/または極性成分を含み、該極性成分は、塩および/またはヘテロ原子含有有機化合物を含む。加えて、該底部流は、後者の化合物が液体炭化水素供給原料流中に存在する場合に、2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物を含み得る。
【0039】
好ましくは、有機溶媒は、該底部流から回収され、次いで、有利には、第1の抽出カラムに再循環される。有機溶媒の回収は、第1の抽出カラムからの底部流が、有機溶媒、芳香族炭化水素、2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物、塩、ヘテロ原子含有有機化合物、および任意選択で水を含む場合を参照して以下に示される。該水は、以下でさらに説明するように、任意選択の第2の溶媒流、および/または第1の溶媒流に由来し得る。
【0040】
第1の分離ステップでは、第1の抽出カラムからの上記の底部流は、芳香族炭化水素および2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物を含む流れと、有機溶媒、塩、ヘテロ原子含有有機化合物、任意選択で水、および任意選択で芳香族炭化水素を含む流れとに分離され得る。後者の分離は、デカンターを使用して実行され得る。好ましくは、後者の分離ステップでは、第1の抽出カラムからの該底部流中に存在し得る任意の水に加えて、水が添加される。有利には、分離された芳香族炭化水素および2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物は、パイガスとブレンドされ、燃料に加工されるか、または芳香族化合物の生成に使用され得る。さらに、それらは、溶媒として使用され得る様々な画分にさらに分離され得る。
【0041】
上記の第1の分離ステップは、第1の抽出カラムからの底部流が、芳香族炭化水素および2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物を含まない場合、または芳香族炭化水素および2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物が、別の方法で回収される場合は省略してもよい。第1の抽出カラムからの底部流が、芳香族炭化水素および2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物を含む場合、第1の分離ステップを実行することが好ましい。そのようにして、有利には、後者のステップで、例えば、面倒でエネルギーを消費する蒸留によって、芳香族炭化水素から有機溶媒を分離する必要がない。
【0042】
第2の分離ステップでは、第1の分離ステップから生じる、有機溶媒、塩、ヘテロ原子含有有機化合物、任意選択で水、および任意選択で芳香族炭化水素を含む流れが、水を含む場合、該流れは、比較的低い分子量を有する特定の芳香族炭化水素において、水、ヘテロ原子含有有機化合物、および任意選択で芳香族炭化水素を含む流れと、有機溶媒および塩を含む流れとに分離され得る。水は、任意の既知の方法で、好ましくは蒸留によって分離され得る。後者の分離は、蒸留カラムで実行され得る。水は、比較的低い分子量を有する特定の芳香族炭化水素において、芳香族炭化水素と共沸混合物を形成し得る。第1の抽出カラムからの底部流が、芳香族炭化水素および2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物を含まない場合、または芳香族炭化水素および2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物が別の方法で回収される場合、第2の分離ステップ(水分離ステップ)は、その底部流に対して直接実行され得る。
【0043】
第3の分離ステップでは、第2の分離ステップから生じ得る水、ヘテロ原子含有有機化合物、および任意選択で芳香族炭化水素を含む流れは、水を含む流れと、ヘテロ原子含有有機化合物および任意選択で芳香族炭化水素を含む流れとに分離され得る。後者の分離は、デカンターを使用して実行され得る。分離された水の一部は、還流流として第2の分離ステップで使用される蒸留カラムに送り返され得るが、他の部分は、以下でさらに説明されるように、第1の溶媒流または任意選択の第2の溶媒流の一部として再循環され得る。
【0044】
第4の分離ステップでは、第2の分離ステップから生じる有機溶媒および塩を含む流れは、第1の溶媒流の一部として第1のカラムに再循環され得る有機溶媒を含む流れと、固体またはスラリーが廃棄物として処分され得る塩を含む固体またはスラリーとに分離され得る。後者の分離は、フィルターまたはセトラーを使用して実行され得る。第2の分離ステップから生じる有機溶媒および塩を含む流れは、特定の芳香族炭化水素および/または比較的高い分子量を有するヘテロ原子含有有機化合物において、芳香族炭化水素および/またはヘテロ原子含有有機化合物をさらに含み得る。後者の芳香族炭化水素および/またはヘテロ原子含有有機化合物は、有機溶媒中に蓄積し得、有機溶媒ならびに後者の芳香族炭化水素および/またはヘテロ原子含有有機化合物を含むブリード流の蒸留によって、第1のカラムに再循環する前にそこから除去され得る。あるいは、後者の芳香族炭化水素および/またはヘテロ原子含有有機化合物を含有する有機溶媒の一部は、塩を含む上記の固体またはスラリーと一緒にプロセスからブリードされ得る。
【0045】
第1のカラムにおいて有機溶媒による液液抽出から生じる回収された脂肪族炭化水素を含む流れ(ラフィネート流)も有機溶媒を含む場合、回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む流れから有機溶媒が分離され、第1のカラムに再循環されることが好ましい。このようにして、回収された脂肪族炭化水素は、上記のラフィネート流中の任意の有機溶媒から有利に分離され、分離された有機溶媒は、有利には、第1のカラムに再循環される。
【0046】
有機溶媒は、蒸留、抽出、吸収、および膜分離を含む任意の方法で、回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む上記の流れから分離され得る。
【0047】
具体的には、回収された脂肪族炭化水素を含む流れが有機溶媒も含む上記の場合、本プロセスが、水を含む第2の溶媒流を提供するステップと、回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む流れの少なくとも一部を、第2の溶媒流の少なくとも一部と接触させるステップと、水による有機溶媒の液液抽出により、回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む流れから有機溶媒の少なくとも一部を除去するステップと、をさらに含むことが好ましい。第1の溶媒流中の有機溶媒と第2の溶媒流中の水との重量比は、少なくとも0.5:1または少なくとも1:1または少なくとも2:1または少なくとも3:1であり得、かつ最大で10:1または最大で5:1または最大で3:1または最大で2:1であり得る。
【0048】
第1の実施形態では、第1および第2の溶媒流は、第1のカラムに供給され、第2の溶媒流は、第1の溶媒流が供給される位置よりも高い位置で第1のカラムに供給され、その結果、回収された脂肪族炭化水素を含む第1のカラムからの上部流が生じる。この第1の実施形態では、第1の抽出カラムからの底部流は、有機溶媒、水ならびに芳香族炭化水素および/または極性成分を含む。有機溶媒および水は、上記の方法で該底部流から回収され得、次いで、有利には、第1の抽出カラムに再循環され得る。
【0049】
第2の実施形態では、回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む流れは、第2のカラムに供給される第1の抽出カラムからの上部流であり、第2の溶媒流は、回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む第1の抽出カラムからの上部流が供給される位置よりも高い位置で第2のカラムに供給され、その結果、回収された脂肪族炭化水素を含む第2のカラムからの上部流と、水および有機溶媒を含む第2のカラムからの底部流とが生じる。本明細書内では、該「第2のカラム」は、「第2の抽出カラム」と呼ばれることもある。第1の抽出カラムにおける温度および圧力の上記の説明は、第2の抽出カラムにも当てはまる。
【0050】
上記の第2の実施形態では、第1の溶媒流は、有機溶媒に加えて水を含み得、その場合、第1の抽出カラムからの底部流は、有機溶媒、水ならびに芳香族炭化水素および/または極性成分を含む。さらに、該第2の実施形態では、水および有機溶媒を含む第2の抽出カラムからの底部流は、第1の抽出カラムからの底部流と組み合わせてもよい。なおさらに、該第2の実施形態では、有機溶媒および水は、上記のような方法で、第1の抽出カラムからの底部流から、または第2の抽出カラムからの底部流から、または該2つの底部流の組み合わせから回収され得、次いで、有利には、第1および第2の抽出カラムに再循環される。
【0051】
有利には、広い沸点範囲内で様々な量の脂肪族炭化水素を含み得る、上記の本プロセスで回収された脂肪族炭化水素は、上記のWO2018/069794に開示されているように水素での処理(水素化処理またはハイドロプロセス)などのさらなる前処理なしで蒸気分解装置へ供給され得る。蒸気分解装置への供給物として使用されることに加えて、上記のように本プロセスで回収された脂肪族炭化水素はまた、例えばディーゼル、船舶用燃料、溶媒などの各々が異なる用途を見つけ得る異なる画分に有利に分離され得る。
【0052】
したがって、本発明はまた、炭化水素供給物を蒸気分解するためのプロセスであって、炭化水素供給物が、上記のようなプロセスで回収された脂肪族炭化水素を含む、プロセスに関する。さらに、したがって、本発明はまた、炭化水素供給物を蒸気分解するためのプロセスであって、上記のプロセスで液体炭化水素供給原料流から脂肪族炭化水素を回収するステップと、炭化水素供給物を蒸気分解するステップと、を含み、炭化水素供給物が、前のステップで回収された脂肪族炭化水素を含む、プロセに関する。蒸気分解プロセスへの炭化水素供給はまた、液体炭化水素供給原料流から脂肪族炭化水素を回収するための本プロセス以外の別の供給源からの炭化水素を含み得る。そのような他の供給源は、ナフサ、ハイドロワックス、またはそれらの組み合わせであり得る。
【0053】
有利には、液体炭化水素供給原料流が、芳香族炭化水素、極性成分、2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物、またはそれらの組み合わせを含む場合、これらは、回収された炭化水素を蒸気分解プロセスに供給する前に、上記のように本プロセスによってすでに除去されている。これは、該除去された化合物および成分、特に多環芳香族が、蒸気分解装置の予熱、対流、および放射セクション、ならびに蒸気分解装置の下流の熱交換および/または分離機器において、例えば、蒸気分解装置からの流出物を急速に冷却するために使用される移送ライン交換器(TLE)において、もはやファウリングを引き起こさないという点で特に有利である。炭化水素が凝縮すると、それらは、熱分解してコークス層になり、ファウリングを引き起こす場合がある。そのようなファウリングは、分解装置のランレングスを決定する主要な要因である。ファウリングの量を低減すると、メンテナンスをシャットダウンせずに実行時間が長くなり、交換器の熱伝達が改善される。
【0054】
蒸気分解は、任意の既知の方法で実行され得る。炭化水素供給物は、典型的には、予熱される。供給物は、熱交換器、炉、または熱伝達および/もしくは加熱デバイスの任意の他の組み合わせを使用して加熱することができる。供給物は、分解条件下の分解ゾーンで蒸気分解され、少なくともオレフィン(エチレンを含む)および水素を生成する。分解ゾーンは、供給物を分解するのに好適な当技術分野で既知の任意の分解システムを備え得る。分解ゾーンは、1つ以上の炉を備え得、各々が特定の供給物または供給物の区分専用である。
【0055】
分解は、高温、好ましくは650~1000℃の範囲、より好ましくは700~900℃、最も好ましくは750~850℃の範囲で実行される。蒸気は、通常、分解ゾーンに追加され、炭化水素分圧を低減させ、それによってオレフィンの収率を高めるための希釈剤として機能する。蒸気はまた、分解ゾーンでの炭素質材料またはコークスの形成および堆積を低減する。分解は、酸素がない場合に発生する。分解条件での滞留時間は、非常に短く、典型的には、ミリ秒のオーダーである。
【0056】
分解装置から、芳香族化合物(蒸気分解プロセスで生成される)、オレフィン、水素、水、二酸化炭素、および他の炭化水素化合物を含み得る分解装置流出物が得られる。得られる特定の生成物は、供給物の組成、炭化水素対蒸気比、ならびに分解温度および炉滞留時間に依存する。次いで、蒸気分解装置からの分解された生成物は、しばしばTLE(「移送ライン交換器」)と呼ばれる1つ以上の熱交換器を通過して、分解生成物の温度を急速に低減させる。TLEは、好ましくは、分解生成物を400~550℃の範囲の温度に冷却する。
【0057】
液体炭化水素供給原料流から脂肪族炭化水素を回収するための本プロセスは、
図1、2、および3にさらに示される。
【0058】
図1のプロセスでは、脂肪族炭化水素(2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物を含む、以下「ジエン」と呼ぶ)、芳香族炭化水素、塩、およびヘテロ原子含有有機化合物を含む、液体炭化水素供給原料流1、有機溶媒(例えば、N-メチルピロリドン)を含む、第1の溶媒流2、ならびに水を含む、第2の溶媒流3が、第1の抽出カラム4に供給される。カラム4では、液体炭化水素供給原料流1の少なくとも一部は、第1の溶媒流2(有機溶媒)の少なくとも一部と接触し、それにより、有機溶媒を用いたジエン、芳香族炭化水素、塩、およびヘテロ原子含有有機化合物の液液抽出により、脂肪族炭化水素の少なくとも一部を回収し、その結果、回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む流れが生じる。さらに、後者の流れの少なくとも一部は、第2の溶媒流れ3(水)の少なくとも一部と接触し、それにより、水による有機溶媒の液液抽出によって有機溶媒の少なくとも一部が除去される。回収された脂肪族炭化水素を含む流れ5は、上部のカラム4を出る。さらに、有機溶媒、水、ジエン、芳香族炭化水素、塩、およびヘテロ原子含有有機化合物を含む流れ6は、底部のカラム4を出る。流れ6は、蒸留カラム7に供給され、そこで水、ジエン、芳香族炭化水素、およびヘテロ原子含有有機化合物を含む上部流8と、有機溶媒および塩を含む下部流9とに分離される。流れ8は、オーバーヘッドデカンター17に供給され、そこでジエン、芳香族炭化水素、およびヘテロ原子含有有機化合物を含む流れ18と、水を含む流れとに分離され、その一部の水流(流れ19a)は、還流流として蒸留カラム7に送り返されるのに対して、他の部分(流れ19b)は、第2の溶媒流3の一部として再循環される(図示せず)。流れ9は、フィルター10に供給され、そこで有機溶媒を含む流れ11と、塩を含むスラリー12とに分離される。流れ11は、第1の溶媒流2の一部として再循環される(図示せず)。
【0059】
図2のプロセスでは、脂肪族炭化水素(2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物を含む、以下「ジエン」と呼ぶ)、芳香族炭化水素、塩、およびヘテロ原子含有有機化合物を含む、液体炭化水素供給原料流1、有機溶媒(例えば、N-メチルピロリドン)を含む、第1の溶媒流2、ならびに水を含む、第2の溶媒流3が、第1の抽出カラム4に供給される。カラム4では、液体炭化水素供給原料流1の少なくとも一部は、第1の溶媒流2(有機溶媒)の少なくとも一部と接触し、それにより、有機溶媒を用いたジエン、芳香族炭化水素、塩、およびヘテロ原子含有有機化合物の液液抽出により、脂肪族炭化水素の一部を回収し、その結果、回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む流れが生じる。さらに、後者の流れの少なくとも一部は、第2の溶媒流れ3(水)の少なくとも一部と接触し、それにより、水による有機溶媒の液液抽出によって有機溶媒の少なくとも一部が除去される。回収された脂肪族炭化水素を含む流れ5は、上部のカラム4を出る。さらに、有機溶媒、水、ジエン、芳香族炭化水素、塩、およびヘテロ原子含有有機化合物を含む流れ6は、底部のカラム4を出る。流れ6は、デカンター13に供給され、そこに追加の水を含む流れ14も供給される。デカンター13では、組み合わされた流れ6および14は、ジエンおよび芳香族炭化水素を含む流れ15と、有機溶媒、水、ジエン、芳香族炭化水素、塩、およびヘテロ原子含有有機化合物を含む流れ16とに分離される。流れ16は、蒸留カラム7に供給される。蒸留カラム7以降での処理に関して、
図2のプロセスにおける下流の処理は、
図1のプロセスにおける対応する処理の上記の説明を参照する。
【0060】
図3のプロセスでは、脂肪族炭化水素(2つ以上の炭素-炭素二重結合を有する共役脂肪族化合物を含み、以下「ジエン」と呼ぶ)、芳香族炭化水素、塩、およびヘテロ原子含有有機化合物を含む液体炭化水素供給原料流1、ならびに有機溶媒(例えば、N-メチルピロリドン)および水を含む第1の溶媒流2は、第1の抽出カラム4aに供給される。カラム4aでは、液体炭化水素供給原料流1の少なくとも一部は、第1の溶媒流2(有機溶媒および水)の少なくとも一部と接触し、それにより、有機溶媒を用いたジエン、芳香族炭化水素、塩、およびヘテロ原子含有有機化合物の液液抽出によって脂肪族炭化水素の一部を回収し、その結果、回収された脂肪族炭化水素および有機溶媒を含む上部流5aと、有機溶媒、水、ジエン、芳香族炭化水素、塩、およびヘテロ原子含有有機化合物を含む底部流6とが生じる。流れ5aおよび水を含む第2の溶媒流3は、第2の抽出カラム4bに供給される。カラム4bでは、流れ5aの少なくとも一部は、第2の溶媒流3(水)の少なくとも一部と接触し、それにより、水による有機溶媒の液液抽出によって有機溶媒の少なくとも一部を除去する。回収された脂肪族炭化水素を含む流れ5bは、上部のカラム4bを出る。さらに、有機溶媒および水を含む流れ14は、底部のカラム4bを出る。流れ6および14は、デカンター13に供給される。デカンター13以降での処理に関して、
図3のプロセスにおける下流の処理は、
図2のプロセスにおける対応する処理の上記の説明を参照する。
【国際調査報告】