(57)【要約】      （修正有）【課題】原油中の低蒸留アルカリ性窒素を効率的に除去し、コスト低減が図れる固定式吸着剤反応装置の提供。【解決手段】固定床吸着剤として三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤として、温度に敏感なポリ―Ｎ―イソプロピルアクリルアミドを織り材料として使用する。温度の変化を制御することで調整三次元編組構造の吸着剤の気孔率と親油性および親水性を調整することにより、油中のアルカリ性窒素を効率的に除去できるだけでなく、吸着剤の現場での再生とリサイクルも達成できる。【選択図】図６
2020164794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原油を収容するための原油タンク（１）と、
前部の上、下端に、原油タンク（１）と接続される油流入口（２１）、油排出口（２２）
がそれぞれ設けられ、後部の下端に、原油検出タンク（２４）に接続され原油中のアルカ
リ性窒素の含有量を検出するための油出口（２３）が設けられる、前記原油タンク（１）
に接続される水平反応器（２）と、
内部に、原油中のアルカリ性窒素を吸着・除去するための２層の三次元編組構造の温度感
受性アルカリ性窒素吸着剤（３１）を含み、２層の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤（３
１）の間に、溶離液を流入し温度感受性アルカリ性窒素吸着剤（３１）を溶離再生するた
めの溶離チャンネル（３２）が設けられる、前記水平反応器（２）の中央に接続される吸
着剤固定コンポーネント（３）と、
耐食性ガスポンプ（４１）を介して酸性ガスまたは不活性ガスを導入し温度感受性アルカ
リ性窒素吸着剤（３１）を洗い流しまたは吹き付け、酸性ガスと温度感受性アルカリ性窒
素吸着剤（３１）の吸着剤に吸着されたアルカリ性窒素を反応させ沈殿物を生成し、不活
性ガスにより吹き付けて溶離液によって外部に取り出される、水平反応器（２）の両端に
接続される送風機構（４）と、
原油と溶離液の温度を調整することで温度感受性アルカリ性窒素吸着剤（３１）にアルカ
リ性窒素を吸着および脱着させる温度調整機構（５）と、
を備えることを特徴とする原油中の低蒸留アルカリ性窒素を除去するための固定式吸着剤
反応装置。
【請求項２】
前記吸着剤固定コンポーネント（３）は、水平反応器（２）と同じ直径を有する環状管（
３３）を含み、前記環状管（３３）の両端がフランジ（３１５）を介して水平反応器（２
）に密閉的に接続され、環状管（３３）内に２つの固定ガスケット（３４）が設けられ、
前記固定ガスケット（３４）の外側に三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤
（３１）が配置され、可動ガスケット（３５）により押されて締付ボルト（３６）によっ
て接続され、２つの三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤（３１）の間に空
間でる前記溶離チャンネル（３２）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の原油
中の低蒸留アルカリ性窒素を除去するための固定式吸着剤反応装置。
【請求項３】
前記溶離チャンネル（３２）の頂部に液入口（３７）が設けられ、溶離チャンネル（３２
）の底部に液出口（３８）が接続され、前記液入口（３７）と液出口（３８）の間に溶離
液貯蔵タンク（３９）が接続され、且つ液出口（３８）と溶離液貯蔵タンク（３９）の間
に、アルカリ性窒素沈殿不純物をろ過して除去し、ポンプで溶離循環ループを形成するた
めのフィールター（３１０）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の原油中の低
蒸留アルカリ性窒素を除去するための固定式吸着剤反応装置。
【請求項４】
三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤（３１）を製造する方法は、
重量パーセントで、８ｗｔ％の粒子径１０〜２０ｎｍの超常磁性Ｆｅ３Ｏ４粒子とＮ,Ｎ
―ジメチルホルムアミドを混合して、０．１５〜０．２ｇ／ｍＬの分散液を調製し、１２
ｗｔ％の酢酸セルロースと等質量の酢酸エチルを混合して溶液Ａを得て、８０ｗｔ％のポ
リ―Ｎ―イソプロピルアクリルアミドと１〜２倍の質量比のメタノールを混合して溶液Ｂ
を得るステップＳ１と、
前記分散液、溶液Ａ、溶液Ｂを混合して静電紡糸溶液を得、静電紡糸の正電圧を１５〜２
０ｋＶに、負電圧を１〜２ｋＶに設定し、前記静電紡糸溶液を使用して静電紡糸を行い、
紡糸繊維を得るステップＳ２と、
前記紡糸繊維を０．１ｍＭのＣＴＡＢ溶液に３０ｍｉｎ浸漬し、紡糸繊維の表面の球状の
ピットを形成し、そして濃度５〜７％の希塩酸溶液に１０〜１５ｍｉｎ浸漬し取り出し自
然乾燥して表面処理された紡糸繊維を得るステップＳ３と、
前記表面処理された紡糸繊維を三次元４方向織法で織り、紡糸繊維体積含有量５５〜６７
％、体積密度１．２〜１．５ｇ／ｃｍ３、厚さ２０〜５０ｍｍである三次元編組構造の温
度感受性アルカリ性窒素吸着剤（３１）を得るステップＳ４と、を含むことを特徴とする
請求項１に記載の原油中の低蒸留アルカリ性窒素を除去するための固定式吸着剤反応装置
。
【請求項５】
前記温度調整機構（５）は、前記水平反応器（２）内であって前記油流入口（２１）の底
部付近に設けられ、原油を３３〜３８℃に加熱するための電熱線（５１）と、溶離チャン
ネル（３２）に接続され、溶離液との冷水熱交換をしてその温度を１５〜２０℃まで降温
させるための凝縮熱交換器（５２）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の原油中
の低蒸留アルカリ性窒素を除去するための固定式吸着剤反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油化学技術の技術分野に関し、具体的には原油中の低蒸留アルカリ性窒素を
除去するための固定式吸着剤反応装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油中の窒素含有化合物、特に塩基性窒素化合物は、石油の触媒処理、製品性能、貯蔵安
定性などに悪影響を及ぼし、現在、水素化脱窒素は石油製品の脱窒技術で広く使用されて
いるが、技術設備への投資と運用コストは高く、脱窒率は低く、脱窒後の窒素の残留量が
１０μｇ／ｇ未満に達するのは困難である。
【０００３】
他の非水素脱窒技術は、主に吸着と精製に広く応用されており、基本的に脱窒後窒素の残
留量が１０μｇ／ｇ未満の要求を満たすことができ、一般的に油混合接触プロセスおよび
浸漬ろ過吸着プロセスという粉末状の固体吸着剤を使用する方法が使用され、例えば酸性
粘土、活性粘土、漂白粘土、アルミナなどを使用して吸着・除去するが、吸着効果が大体
要求を満たし、脱着再生循環の使用回数が少なく、再生後の吸着剤の性能が大幅低下し、
それでも大量の吸着剤を必要とする問題が存在している。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤を使用して、原油中
の低蒸留アルカリ性窒素を除去するための反応装置を提供し、油中のアルカリ性窒素を効
果的に除去するだけでなく、吸着剤を現場で再生することができる。
【０００５】
本発明の技術手段は、原油を収容するための原油タンクと、
前部の上、下端に、原油タンクと接続される油流入口、油排出口がそれぞれ設けられ、後
部の下端に、原油検出タンクに接続され原油中のアルカリ性窒素の含有量を検出するため
の油出口が設けられる、原油タンクに接続される水平反応器と、
内部に、原油中のアルカリ性窒素を吸着・除去するための２層の三次元編組構造の温度感
受性アルカリ性窒素吸着剤を含み、２層の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤の間に、溶離
液を流入し温度感受性アルカリ性窒素吸着剤を溶離再生するための溶離チャンネルが設け
られる、水平反応器の中央に接続される吸着剤固定コンポーネントと、
耐食性ガスポンプを介して酸性ガスまたは不活性ガスを導入し温度感受性アルカリ性窒素
吸着剤を洗い流しまたは吹き付け、酸性ガスと温度感受性アルカリ性窒素吸着剤の吸着剤
に吸着されたアルカリ性窒素を反応させ沈殿物を生成し、不活性ガスにより吹き付けて溶
離液によって外部に取り出される、水平反応器の両端に接続される送風機構と、
原油と溶離液の温度を調整することで温度感受性アルカリ性窒素吸着剤にアルカリ性窒素
を吸着および脱着させる温度調整機構を備える原油中の低蒸留アルカリ性窒素を除去する
ための固定式吸着剤反応装置を提供し、脱着により温度感受性アルカリ性窒素吸着剤を現
場で再生し、吸着剤の使用寿命を大幅に向上させることができる。
【０００６】
さらに、吸着剤固定コンポーネントは、水平反応器と同じ直径を有する環状管を含み、環
状管の両端がフランジを介して水平反応器に密閉的に接続され、環状管内に２つの固定ガ
スケットが設けられ、固定ガスケットの外側に三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒
素吸着剤が配置され、可動ガスケットにより押されて締付ボルトによって接続され、２つ
の三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤の間にスペース即ち溶離チャンネル
が形成される。粒子状吸着剤で満たされた従来の固定床と比較して、三次元編組構造の温
度感受性アルカリ性窒素吸着剤は自己完結型で、固定が容易で、より多くの気孔と吸着部
位を露出でき、逆洗再生により便利である。
【０００７】
さらに、溶離チャンネルの頂部に液入口が設けられ、溶離チャンネルの底部に液出口が接
続され、液入口と液出口の間に溶離液貯蔵タンクが接続され、且つ液出口と溶離液貯蔵タ
ンクの間に、アルカリ性窒素沈殿不純物をろ過して除去し、ポンプで溶離循環ループを形
成するためのフィールターが設けられる。流動性溶離液は、アルカリ性窒素沈殿不純物と
の接触率を高め、不純物をできるだけ早く除去し、吸着剤の再生を実現できる。
【０００８】
またさらに、環状管の外側に電磁保護ケーシングが設けられ、電磁保護ケーシング内に鉄
心コイルが設けられ、鉄心コイルに上部電磁コイルおよび下部電磁コイルが巻かれ、上部
電磁コイルおよび下部電磁コイルが外部電源に接続され、電源の投入および遮断により磁
場の起動を制御する。上部電磁コイルおよび下部電磁コイルに通電することにより、鉄心
コイル内に０．８―１．５Ｔ強度の交番磁場を発生し、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤
中の超常磁性Ｆｅ３Ｏ４粒子は磁気誘導を受け磁気熱量効果を生成し、温度感受性アルカ
リ性窒素吸着剤の内部温度を均一に上昇し、三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素
吸着剤により多くの気孔を持たせることができ、吸着部位とアルカリ性窒素の結合に寄与
する。
【０００９】
本発明は、三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤の製造方法を提供し、この
方法は、以下のようなステップを含む。
Ｓ１：重量パーセントで、８ｗｔ％の粒子径１０―２０ｎｍの超常磁性Ｆｅ３Ｏ４粒子と
Ｎ,Ｎ―ジメチルホルムアミドを混合して、０．１５―０．２ｇ／ｍＬの分散液を調製し
、１２ｗｔ％の酢酸セルロースと等質量の酢酸エチルを混合して溶液Ａを得、８０ｗｔ％
のポリ―Ｎ―イソプロピルアクリルアミドと１―２倍の質量比のメタノールを混合して溶
液Ｂを得、超常磁性Ｆｅ３Ｏ４粒子の目的は、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤に交番磁
場で磁気熱誘導を発生させ、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤の内部温度を均一に上昇し
、また、超常磁性では、交番磁場が空になった後、Ｆｅ３Ｏ４粒子の磁性がすぐに消え、
後工程の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤の降温脱着に寄与し、酢酸セルロースは編組繊
維の強度および靭性を高め、ポリ―Ｎ―イソプロピルアクリルアミドは温度感受性を有し
、温度が３２℃臨界点を超えると膨潤して疎水性と親油性を示し、気孔率が低下し、石油
製品との接触率が増加し、アルカリ性窒素に対する吸着率を高め、温度が３２℃臨界点未
満の場合収縮し気孔が増加し、親水性を示し、親水性の溶離液との接触に便利で、アルカ
リ性窒素と酸性ガスとの反応により生成された沈殿物を洗い流し、脱着率を向上させる。
Ｓ２：分散液、溶液Ａ、溶液Ｂを混合して静電紡糸溶液を得、静電紡糸の正電圧を１５―
２０ｋＶに、負電圧を１―２ｋＶに設定し、静電紡糸溶液を使用して静電紡糸を行い、紡
糸繊維を得る。
Ｓ３：紡糸繊維を０．１ｍＭのＣＴＡＢ溶液に３０ｍｉｎ浸漬し、紡糸繊維の表面の球状
のピットを形成し、紡糸繊維の比表面積を増加し、アルカリ性窒素の吸着率を高め、そし
て濃度５―７％の希塩酸溶液に１０―１５ｍｉｎ浸漬し、紡糸繊維の球状のピットに対し
て酸性処理を行い、アルカリ性窒素との結合率を高め、取り出し自然乾燥して表面処理さ
れた紡糸繊維を得る。
Ｓ４：表面処理された紡糸繊維を三次元４方向織法で織り、紡糸繊維体積含有量５５―６
７％、体積密度１．２―１．５ｇ／ｃｍ３、厚さ２０―５０ｍｍである三次元編組構造の
温度感受性アルカリ性窒素吸着剤を得る。
【００１０】
さらに、溶離液は質量パーセントで７５―９０％のエタノール溶液である。
【００１１】
さらに、送風機構は、耐食性ガスポンプに接続された円錐形筒を含み、円錐形筒は水平反
応器の両端にねじを介して回転可能に接続され、水平反応器の両端内側に固定された送風
ディスクをさらに含み、送風ディスク上に複数の送風穴が設けられ、それぞれの送風穴の
外側に空気流を加圧するための空気ノズルが設けられ、円錐形筒の前端に円錐形筒と一緒
に回転可能なバッフルが設けられ、バッフル上に開口があり、円錐形筒を回転することに
より開口と送風穴のカバー度合を制御する。空気流の大きさを調整できるだけでなく、原
油の漏れを防ぐこともできる。
【００１２】
さらに、酸性ガスはＳＯ２またはＨＣｌガスであり、不活性ガスはヘリウムガスまたはア
ルゴンガスである。ＳＯ２またはＨＣｌガスはアルカリ性窒素と結合して沈殿物を形成し
、ＳＯ２またはＨＣｌガスの総流量は１―２ｍ３／ｍｉｎであり、送風時間は５―８ｍｉ
ｎであり、酸性ガスの使用量が少なく過ぎると吸着されたアルカリ性窒素との結合が不十
分になり、吸着剤の再生に悪影響を与え、酸性ガスの使用量が多く過ぎると吸着剤の老化
を加速するだけでなく酸性ガスが逃げて環境を汚染し、ヘリウムガスまたはアルゴンガス
で沈殿物を吹き付けることにより、沈殿物をすぐに落とし溶離液で運び去ることができる
。
さらに、温度調整機構は、水平反応器内であって油流入口の底部付近に設けられ、原油を
３３―３８℃に加熱するための電熱線と、溶離チャンネルに接続され、溶離液との冷水熱
交換をしてその温度を１５―２０℃まで降温させるための凝縮熱交換器とを含む。原油温
度が３２℃臨界点を超える場合、吸着剤の吸着に寄与し、温度が低すぎると吸着剤の原油
中のアルカリ性窒素に対する吸着率に悪影響を与え、温度が高すぎると原油の品質に悪影
響を与え、吸着剤の環境温度が３２℃臨界点よりも低い場合、脱着に寄与し、一般に、温
度が臨界点よりも低いほど脱着効果が良いが、温度が低すぎると熱交換エネルギーの消費
が増加する。
【００１３】
さらに、油流入口、油排出口、油出口、液入口、液出口上に、順にバルブが設けられ、原
油タンクと油流入口の間に、油排出口と原油タンクの間に、油出口と原油検出タンクの間
に、原油検出タンクと原油タンクの間に、液入口と溶離液貯蔵タンクの間に、液出口と溶
離液貯蔵タンクの間に順に油ポンプが設けられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の有益な効果は以下のとおりである。
第１に、本発明の吸着剤固定コンポーネントは、固定床として従来の粒子状吸着剤の代わ
りに三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤を使用し、一体成形、固定しやす
く、より多くの気孔および吸着部位を露出できる利点を有する。
第２に、本発明は、送風機構をさらに備え、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤に酸性ガス
与アルカリ性窒素を吹き付けて結合して沈殿物を形成し、送風機構から不活性ガスを吹き
付け沈殿物を加圧し、吸着剤の気孔から剥離し、また、本発明の吸着剤固定コンポーネン
トは、２層の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤の間に溶離チャンネルがさらに設けられ、
流動性溶離液を介して吸着剤気孔内の沈殿物を溶離し、吸着剤を現場で再生する。
第３に、本発明の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤は、織り材料として温度に敏感なポリ
―Ｎ―イソプロピルアクリルアミドを使用し、温度の変化を制御することで三次元編組構
造の吸着剤の気孔率、親油性および親水性を調整し、油中のアルカリ性窒素を効果的に除
去するだけでなく吸着剤の現場での再生循環使用の目的を実現することができる。
第４に、本発明の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤は２０回循環使用でき、処理後石油製
品中のアルカリ性窒素の含有量≦１０μｇ／ｇの要求を満たすことができ、低コストおよ
び環境保護などの特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の全体構造模式図である。
【図２】図１のＡにおける拡大模式図である。
【図３】本発明の送風機構の立体構造の分解模式図である。
【図４】本発明の吸着剤による吸着時の送風機構の動作状態を示す模式図である。
【図５】本発明の吸着剤による脱着時の送風機構の動作状態を示す模式図である。
【図６】図１の外部電磁場増加の構造模式図である。
【図７】図６における水平反応器の左側面図である。［符号の説明］
【００１６】
１        原油タンク
２        水平反応器
２１      油流入口
２２      油排出口
２３      油出口
２４      原油検出タンク
３        吸着剤固定コンポーネント
３１      温度感受性アルカリ性窒素吸着剤
３２      溶離チャンネル
３３      環状管
３４      固定ガスケット
３５      可動ガスケット
３６      締付ボルト
３７      液入口
３８      液出口
３９      溶離液貯蔵タンク
３１０    フィールター
３１１    電磁保護ケーシング
３１２    鉄心コイル
３１３    上部電磁コイル
３１４    下部電磁コイル
３１５    フランジ
４        送風機構
４１      耐食性ガスポンプ
４２      円錐形筒
４３      送風ディスク
４４      送風穴
４５      空気ノズル
４６      バッフル
４７      開口
５        温度調整機構
５１      電熱線
５２      凝縮熱交換器
６１、６２、６３、６４、６５            バルブ
７１、７２、７３、７４、７５、７６      油ポンプ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
別段の指定がない限り、実施例で使用される材料および試薬は、従来技術で使用されてい
るか、市販されている。
【００１８】
実施例１
図１に示すように、本実施例によって提供される原油中の低蒸留アルカリ性窒素を除去す
るための固定式吸着剤反応装置は、
原油を収容するための原油タンク１と、
前部の上、下端に、原油タンク階段１と接続される油流入口階段２１、油排出口階段２２
がそれぞれ設けられ、後部の下端に、原油検出タンク階段２４に接続され原油中のアルカ
リ性窒素の含有量を検出するための油出口階段２３が設けられる、原油タンク階段１に接
続される水平反応器階段２と、
図１に示すように、水平反応器２の中央に接続された吸着剤固定コンポーネント３と、図
２に示すように、吸着剤固定コンポーネント３水平反応器階段２と同じ直径を有する環状
管階段３３を含み、環状管階段３３の両端がフランジ階段３１５を介して水平反応器階段
２に密閉的に接続され、環状管階段３３内に２つの固定ガスケット階段３４が設けられ、
固定ガスケット階段３４の外側に三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤階段
３１が配置され、可動ガスケット階段３５により押されて締付ボルト階段３６によって接
続され、２つの三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤階段３１の間にスペー
ス即ち溶離チャンネル階段３２が形成され、溶離液を流入し温度感受性アルカリ性窒素吸
着剤階段３１を溶離再生するために用いられる。粒子状吸着剤で満たされた従来の固定床
と比較して、三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤は自己完結型で、固定が
容易で、より多くの気孔と吸着部位を露出でき、逆洗再生により便利である。図１および
図２に示すように、溶離チャンネル３２の頂部に液入口階段３７が設けられ、溶離チャン
ネル階段３２の底部に液出口階段３８が接続され、液入口階段３７と液出口階段３８の間
に溶離液貯蔵タンク階段３９が接続され、且つ液出口階段３８と溶離液貯蔵タンク階段３
９の間に、アルカリ性窒素沈殿不純物をろ過して除去し、ポンプで溶離循環ループを形成
するためのフィールター階段３１０が設けられる。流動性溶離液は、アルカリ性窒素沈殿
不純物との接触率を高め、不純物をできるだけ早く除去し、吸着剤の再生を実現できる。
ただし、溶離液は質量パーセントで７５％のエタノール溶液である。
【００１９】
図１に示すように、水平反応器２の両端に接続された送風機構４と、送風機構４は、耐食
性ガスポンプ４１を介して酸性ガスＳＯ２または不活性ガスを導入し温度感受性アルカリ
性窒素吸着剤３１を洗い流しまたは吹き付け、酸性ガスと温度感受性アルカリ性窒素吸着
剤階段３１の吸着剤に吸着されたアルカリ性窒素を反応させ沈殿物を生成し、不活性ガス
により吹き付けて溶離液によって外部に取り出され、図３〜５に示すように、送風機構４
は、耐食性ガスポンプ４１に接続された円錐形筒４２を含み、円錐形筒４２は水平反応器
２の両端にねじを介して回転可能に接続され、水平反応器２の両端内側に固定された送風
ディスク４３をさらに含み、送風ディスク４３上に複数の送風穴４４が設けられ、それぞ
れの送風穴４４の外側に空気流を加圧するための空気ノズル４５が設けられ、円錐形筒４
２の前端に円錐形筒４２と一緒に回転可能なバッフル４６が設けられ、バッフル４６上に
開口４７があり、円錐形筒４２を回転することにより開口４７と送風穴４４のカバー度合
を制御する。空気流の大きさを調整できるだけでなく、原油の漏れを防ぐこともできる。
ただし、酸性ガスはＳＯ２またはＨＣｌガスであり、不活性ガスはヘリウムガスまたはア
ルゴンガスである。ＳＯ２またはＨＣｌガスはアルカリ性窒素と結合して沈殿物を形成し
、ＳＯ２またはＨＣｌガスの総流量は１．５ｍ３／ｍｉｎであり、送風時間は７ｍｉｎで
あり、酸性ガスの使用量が少なく過ぎると吸着されたアルカリ性窒素との結合が不十分に
なり、吸着剤の再生に悪影響を与え、酸性ガスの使用量が多く過ぎると吸着剤の老化を加
速するだけでなく酸性ガスが逃げて環境を汚染し、ヘリウムガスまたはアルゴンガスで沈
殿物を吹き付けることにより、沈殿物をすぐに落とし溶離液で運び去ることができる。
【００２０】
図１に示すように、温度調整機構５とを備え、温度調整機構５は、水平反応器２内であっ
て油流入口２１の底部付近に設けられ、原油を３５℃に加熱し、温度感受性アルカリ性窒
素吸着剤３１にアルカリ性窒素を吸着させるための電熱線５１と、溶離液との冷水熱交換
をして、その温度を１８℃まで降温させ、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１によりア
ルカリ性窒素を脱着させ、溶離チャンネル３２に接続される凝縮熱交換器５２とを含む。
原油温度が３２℃臨界点を超える場合、吸着剤の吸着に寄与し、温度が低すぎると吸着剤
の原油中のアルカリ性窒素に対する吸着率に悪影響を与え、温度が高すぎると原油の品質
に悪影響を与え、吸着剤の環境温度が３２℃臨界点よりも低い場合、脱着に寄与し、一般
に、温度が臨界点よりも低いほど脱着効果が良いが、温度が低すぎると熱交換エネルギー
の消費が増加する。
【００２１】
図１に示すように、油流入口２１、油排出口２２、油出口２３、液入口３７、液出口３８
上に順にバルブ６１、６２、６３、６４、６５が設けられ、原油タンク１と油流入口２１
の間に、油排出口２２と原油タンク１の間に、油出口２３と原油検出タンク２４の間に、
原油検出タンク２４と原油タンク１の間に、液入口３７と溶離液貯蔵タンク３９の間に、
液出口３８と溶離液貯蔵タンク３９の間に順に油ポンプ７１、７２、７３、７４、７５、
７６が設けられる。
【００２２】
本実施例は、三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１を製造する方法をさ
らに提供し、この方法は以下のようなステップを含む。
Ｓ１：重量パーセントで、１２ｗｔ％の酢酸セルロースと等質量の酢酸エチルを混合して
溶液Ａを得、８８ｗｔ％のポリ―Ｎ―イソプロピルアクリルアミドと１―２倍の質量比の
メタノールを混合して溶液Ｂを得、酢酸セルロースは編組繊維の強度および靭性を高め、
ポリ―Ｎ―イソプロピルアクリルアミドは温度感受性を有し、温度が３２℃臨界点を超え
ると膨潤して疎水性と親油性を示し、気孔率が低下し、石油製品との接触率が増加し、ア
ルカリ性窒素に対する吸着率を高め、温度が３２℃臨界点未満の場合収縮し気孔が増加し
、親水性を示し、親水性の溶離液との接触に便利で、アルカリ性窒素と酸性ガスとの反応
により生成された沈殿物を洗い流し、脱着率を向上させる。
Ｓ２：溶液Ａ、溶液Ｂを混合して静電紡糸溶液を得、静電紡糸の正電圧を１８ｋＶに、負
電圧を１．５ｋＶに設定し、静電紡糸溶液を使用して静電紡糸を行い、紡糸繊維を得る。
Ｓ３：紡糸繊維を０．１ｍＭのＣＴＡＢ溶液に３０ｍｉｎ浸漬し、紡糸繊維の表面の球状
のピットを形成し、紡糸繊維の比表面積を増加し、アルカリ性窒素の吸着率を高め、そし
て濃度６％の希塩酸溶液に１５ｍｉｎ浸漬し、紡糸繊維の球状のピットに対して酸性処理
を行い、アルカリ性窒素との結合率を高め、取り出し自然乾燥して表面処理された紡糸繊
維を得る。
Ｓ４：表面処理された紡糸繊維を三次元４方向織法で織り、紡糸繊維体積含有量６０％、
体積密度１．３ｇ／ｃｍ３、厚さ３０ｍｍである三次元編組構造の温度感受性アルカリ性
窒素吸着剤階段３１を得る。
【００２３】
本実施例の動作方法は以下のとおりである。
吸着階段：油流入口２１上のバルブ６１を開き、油排出口２２上のバルブ６２、液入口３
７、液出口３８上のバルブ６４およびバルブ６５を閉じ、原油タンク１中のアルカリ性窒
素を含有する原油を油ポンプ７１を介して水平反応器２内に送り込み、電熱線５１により
原油温度を３５℃に調整し、三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１がこ
の温度で膨張し疎水性および親油性を示し、気孔率が低下し、石油製品との接触率を高め
、アルカリ性窒素に対する吸着率を高め、油出口２３上のバルブ６３を開き、油ポンプ７
３を介して水平反応器２内部を吸引し、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１で処理され
た石油製品を原油検出タンク２４に一時貯蔵し、油ポンプ７４を介して原油タンク１に循
環吸着させ、６―１２ｈ後に原油検出タンク２４中の石油製品をサンプリングし、滴定法
（ＳＨ／Ｔ０１６２―１９９２(２００６)を参照）を使用して脱窒処理された石油製品中
のアルカリ性窒素の含有量≦１０μｇ／ｇであるかどうかを検出し、満たす場合原油検出
タンク２４中の石油製品を排出し、次のパッチに移行し、満たさない場合、処理されな原
油および処理された石油製品をそれぞれ原油検出タンク２４から再度原油タンク１に戻し
、油排出口２２上のバルブ６２を開き、油ポンプ７２を介して水平反応器２内の原油を全
部原油タンク１に排出し、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１に対する再生処理の準備
ができ、吸着階段では、図４に示すように、送風機構４の円錐形筒４２を回転し、バッフ
ル４６上の開口４７と送風ディスク４３上の送風穴４４を完全にずれて、原油の漏れを防
ぐことができる。
【００２４】
脱着階段：温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１の原油に対する吸着処理されたアルカリ
性窒素の含有量が１０μｇ／ｇを超える場合、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１を脱
着し再生処理する必要があるのを示し、まず油流入口２１上のバルブ６１、油排出口２２
上のバルブ６２、および油出口２３上のバルブ６３を閉じ、図５に示すように、送風機構
４の円錐形筒４２を回転し、バッフル４６上の開口４７と送風ディスク４３上の送風穴４
４を完全に重なり合わせ、送風に便利である。
【００２５】
第１に、耐食性ガスポンプ４１を開いて円錐形筒４２内にＳＯ２またはＨＣｌの酸性ガス
を導入し、酸性ガスを送風穴４４の前端の空気ノズル４５を介して加圧した後三次元編組
構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１に吹き付け、酸性ガスの総流量は１．５ｍ３
／ｍｉｎであり、送風時間は７ｍｉｎであり、酸性ガスと吸着剤中吸着のアルカリ性窒素
との結合により沈殿物を形成する。
【００２６】
第２に、液入口３７上のバルブ６４を開き、油ポンプ７５を介してエタノール溶液を溶離
液貯蔵タンク３９から溶離チャンネル３２内に送り込み、濃度８０％のエタノール溶液が
輸送中に凝縮熱交換器５２によって熱交換処理され、温度が１８℃に低下し、溶離チャン
ネル３２全体を満たし、低温の８０％のエタノール溶液を三次元編組構造の温度感受性ア
ルカリ性窒素吸着剤３１に含侵させ、温度が３２℃臨界点よりも低いので、吸着剤が収縮
し気孔が増大し、親水性を示し、親水性の８０％のエタノール溶液との接触に寄与し、ア
ルカリ性窒素と酸性ガスとの反応により生成された沈殿物を洗い流し、脱着率を高める。
第３に、液出口３８上のバルブ６５を開き、油ポンプ７６を介して沈殿物を含有するエタ
ノール溶液をフィールター３１０に送り沈殿物をろ過し溶離液貯蔵タンク３９に戻し、循
環流動させるとともに、耐食性ガスポンプ４１を介して不活性ガスとしてヘリウムガスま
たはアルゴンガスを導入し三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１に吹き
付け、沈殿物を迅速に剥離しエタノール溶液により運び去る。吸着剤が吸着再生されても
検出標準に達するできなくなるまで、吸着剤を交換する。
【００２７】
実施例２
本実施例は、実施例１を基に、三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１中
に超常磁性Ｆｅ３Ｏ４粒子を添加し、実施例１の製造方法との異なるステップは以下のと
おりである。
Ｓ１：重量パーセントで、８ｗｔ％の粒子径１０―２０ｎｍの超常磁性Ｆｅ３Ｏ４粒子と
Ｎ,Ｎ―ジメチルホルムアミドを混合し、０．１５―０．２ｇ／ｍＬの分散液を調製し、
１２ｗｔ％の酢酸セルロースと等質量の酢酸エチルを混合して溶液Ａを得、８０ｗｔ％の
ポリ―Ｎ―イソプロピルアクリルアミドと１―２倍質量比のメタノールを混合して溶液Ｂ
得る。
Ｓ２：分散液、溶液Ａ、溶液Ｂを混合して静電紡糸溶液を得、静電紡糸の正電圧を１５―
２０ｋＶに、負電圧を１―２ｋＶに設定し、静電紡糸溶液を使用して静電紡糸を行い、紡
糸繊維を得る。
Ｓ３およびＳ４は実施例１と同じである。
上記の目的を達成するために、図６および図７に示すように、環状管３３の外側に電磁保
護ケーシング３１１を追加し、電磁保護ケーシング３１１内に鉄心コイル３１２が設けら
れ、鉄心コイル３１２上に上部電磁コイル３１３および下部電磁コイル３１４が巻かれ、
上部電磁コイル３１３および下部電磁コイル３１４は外部電源に接続され、電源の投入お
よび遮断により磁場の起動を制御する。上部電磁コイル３１３および下部電磁コイル３１
４に通電することにより、鉄心コイル３１２内に０．８―１．５Ｔ強度の交番磁場を発生
し、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１中の超常磁性Ｆｅ３Ｏ４粒子は磁気誘導を受け
磁気熱量効果を生成し、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１の内部温度を均一に上昇し
、三次元編組構造の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１により多くの気孔を持たせるこ
とができ、吸着部位とアルカリ性窒素の結合に寄与する。
【００２８】
本実施例の動作方法は実施例１と大体同じであるが、異なる点は以下のとおりである。
吸着階段では、電熱線５１により原油温度を調整する同時に、上部電磁コイル３１３、下
部電磁コイル３１４に電源を投入し、鉄心コイル３１２内に０．８―１．５Ｔ強度の交番
磁場を発生し、超常磁性Ｆｅ３Ｏ４粒子の目的は、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１
に交番磁場で磁気熱誘導を発生させ、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１の内部温度を
均一に上昇し、脱着階段では電源遮断し、後工程の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤３１
の降温脱着に寄与する。
【００２９】
実施例３
実施例１および実施例２の装置および吸着方法と比較して原油を吸着し、原油と吸着剤の
質量比が１０:１であり、原油中のアルカリ性窒素最初含有量が１６７．４μｇ／ｇであ
り、吸着時間６ｈのアルカリ性窒素の含有量を測定し、結果を表１に示す。
表１  実施例１および実施例２の装置により原油を処理した後アルカリ性窒素の含有量（
μｇ／ｇ）
2020164794.tif 000003
表１から分かるように、実施例１および実施例２はともにアルカリ性窒素の含有量≦１０
μｇ／ｇの要求を満たし、実施例２の装置および吸着方法による効果が実施例１よりも高
く、磁場による磁気吸着剤の磁気熱量効果によって吸着剤のアルカリ性窒素に対する吸着
性能を高める。
【００３０】
実施例４
原油の吸着処理後のアルカリ性窒素の含有量に対する原油の加熱温度（３０〜４０℃）影
響を調べる。
本実施例は、実施例２の装置および温度感受性アルカリ性窒素吸着剤を使用して試験を行
い、原油と吸着剤の質量比が１０:１であり、原油中のアルカリ性窒素の最初含有量が１
６７．４μｇ／ｇであり、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤が初めて使用され、紡糸繊維
の体積含有量が６１％であり、体積密度が１．３５ｇ／ｃｍ３であり、厚さが３５ｍｍで
あり、循環吸着６ｈ後に、滴定法（ＳＨ／Ｔ０１６２―１９９２(２００６)を参照）を使
用し、吸着後の油中のアルカリ性窒素の含有量を測定し、測定結果を表２に示す。
表２  異なる原油加熱温度のアルカリ性窒素の含有量に対する影響（μｇ／ｇ）
2020164794.tif 000004
表２から分かるように、原油加熱温度が３２℃よりも低い時、３２℃以上の場合よりもア
ルカリ性窒素の含有量が遥かに高く、最適な加熱温度が３３〜３８℃であり、４０℃では
アルカリ性窒素の含有量がわずかに増加する。
【００３１】
実施例５
溶離液の凝縮温度（１２―２５℃）の１回再生した後の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤
による原油中のアルカリ性窒素の除去に対する影響を調べる。
本実施例は、実施例２の装置および温度感受性アルカリ性窒素吸着剤を使用し試験を行い
、温度感受性アルカリ性窒素吸着剤の再生条件は、循環吸着した後、原油検出タンク（２
４）から検出したアルカリ性窒素の含有量が１０μｇ／ｇよりも大きいのであり、他の検
出条件は実施例３と同じであり、１回再生した後の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤を使
用して吸着し、油中のアルカリ性窒素の含有量を測定し、測定結果を表３に示す。
表３  異なる溶離液の凝縮温度のアルカリ性窒素の含有量に対する影響（μｇ／ｇ）
2020164794.tif 000005
表３から分かるように、溶離液の凝縮温度が１２―１８℃ではアルカリ性窒素の含有量が
同じであり、２０℃を超えるとアルカリ性窒素の含有量がわずかに増加するが、凝縮コス
トを考慮して、１５―２０℃で選択すればよい。
【００３２】
実施例６
異なる吸着剤の原油吸着処理されたアルカリ性窒素の含有量に対する影響を調べる。
本実施例は、実施例２の装置および新鮮の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤を使用し試験
を行い、試験例とし、試験例の検出条件は実施例３と同じであり、比較例として、市販さ
れている新鮮な粒子状アルミナおよびシリコンゴムを比較例１および比較例２とし、比較
例１および比較例２では原油に１％の吸着剤が含まれ、原油中の最初アルカリ性窒素の含
有量が試験例と同じで、１６７．４μｇ／ｇとし、常温常圧で６ｈ機械攪拌し、測定結果
を表４に示す。
表４  異なる新鮮な吸着剤のアルカリ性窒素の含有量に対する影響
2020164794.tif 000006
表４から分かるように、新鮮な吸着剤の条件下で、試験例のアルカリ性窒素検出効果が比
較例１および比較例２よりも高い。
【００３３】
実施例７
異なる吸着剤のｎ回再生の原油吸着処理されたアルカリ性窒素の含有量に対する影響を調
べる。
本実施例は、実施例２の装置およびｎ回再生後の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤を使用
して試験を行い、試験例とし、比較例として、熱脱着法によりｎ回再生の市販されている
粒子状アルミナおよびシリコンゴムを比較例１および比較例２とし、他の条件が実施例５
と同じであり、測定結果を表５に示す。
表５  ｎ回再生の吸着試験結果
2020164794.tif 000007
表５から分かるように、試験例は、２０回の吸着―脱着の再生循環操作を経っても所定の
吸着要求を満たし、毎回酸性ガスの吹き付けにより脱着するとともに吸着剤の気孔の酸性
度が増加し、アルカリ性窒素の吸着に寄与するためである。比較例１および比較例２は、
８回再生後所定の吸着要求を満たさなくなる。
【００３４】
実施例８
実施例２中の異なる体積密度の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤の原油吸着処理されたア
ルカリ性窒素の平均含有量に対する影響を調べる。
測定方法は実施例３に示すように行われ、測定結果を表６に示す。
表６  異なる体積密度の吸着剤の吸着試験結果
2020164794.tif 000008
表６から分かるように、吸着剤体積密度が１．２―１．５ｇ／ｃｍ３である場合アルカリ
性窒素の含有量が最も低く、この範囲から外れるとアルカリ性窒素の含有量が増加し、体
積密度が小さすぎると吸着部位が少なくなり、体積密度が大きすぎると密になり脱着に寄
与しないためである。
【００３５】
実施例９
実施例２中の異なる厚さの温度感受性アルカリ性窒素吸着剤の原油吸着処理されたアルカ
リ性窒素平均含有量に対する影響を調べる。
測定方法は実施例３に示すように行われ、測定結果を表７に示す。
表７  異なる厚さの吸着剤の吸着試験結果
2020164794.tif 000009
表７から分かるように、吸着剤の厚さが２０―５０ｍｍである場合、アルカリ性窒素の平
均含有量が１μｇ／ｇよりも低く、吸着剤の厚さが１０ｍｍであると、吸着剤の厚さが不
十分でアルカリ性窒素の平均含有量が所定の要求を満たすがその含有量が顕著に上昇し、
吸着剤の厚さが６０ｍｍであると、厚さの増加により脱着再生が徹底的に行わず、複数回
循環使用されてもアルカリ性窒素の平均含有量が増加する。
【図１】
2020164794.tif 000010
【図２】
2020164794.tif 000011
【図３】
2020164794.tif 000012
【図４】
2020164794.tif 000013
【図５】
2020164794.tif 000014
【図６】
2020164794.tif 000015
【図７】
2020164794.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月21日(2020.3.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原油を収容するための原油タンク（１）と、
前部の上、下端に、原油タンク（１）と接続される油流入口（２１）、油排出口（２２）
がそれぞれ設けられ、後部の下端に、原油検出タンク（２４）に接続され原油中のアルカ
リ性窒素の含有量を検出するための油出口（２３）が設けられる、前記原油タンク（１）
に接続される水平反応器（２）と、
内部に、原油中のアルカリ性窒素を吸着・除去するための２層の三次元編組構造の温度感
受性アルカリ性窒素吸着剤（３１）を含み、２層の温度感受性アルカリ性窒素吸着剤（３
１）の間に、溶離液を流入し温度感受性アルカリ性窒素吸着剤（３１）を溶離再生するた
めの溶離チャンネル（３２）が設けられる、前記水平反応器（２）の中央に接続される吸
着剤固定コンポーネント（３）と、
耐食性ガスポンプ（４１）を介して酸性ガス及び不活性ガスを導入し温度感受性アルカリ
性窒素吸着剤（３１）を洗い流しまたは吹き付け、酸性ガスと温度感受性アルカリ性窒素
吸着剤（３１）の吸着剤に吸着されたアルカリ性窒素を反応させ沈殿物を生成し、不活性
ガスにより吹き付けて溶離液によって外部に取り出される、水平反応器（２）の両端に接
続される送風機構（４）と、
原油と溶離液の温度を調整することで温度感受性アルカリ性窒素吸着剤（３１）にアルカ
リ性窒素を吸着および脱着させる温度調整機構（５）と、
を備えることを特徴とする原油中の低蒸留アルカリ性窒素を除去するための固定式吸着剤
反応装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図１に示すように、水平反応器２の両端に接続された送風機構４と、送風機構４は、耐食
性ガスポンプ４１を介して酸性ガスＳＯ２及び不活性ガスを導入し温度感受性アルカリ性
窒素吸着剤３１を洗い流しまたは吹き付け、酸性ガスと温度感受性アルカリ性窒素吸着剤
階段３１の吸着剤に吸着されたアルカリ性窒素を反応させ沈殿物を生成し、不活性ガスに
より吹き付けて溶離液によって外部に取り出され、図３〜５に示すように、送風機構４は
、耐食性ガスポンプ４１に接続された円錐形筒４２を含み、円錐形筒４２は水平反応器２
の両端にねじを介して回転可能に接続され、水平反応器２の両端内側に固定された送風デ
ィスク４３をさらに含み、送風ディスク４３上に複数の送風穴４４が設けられ、それぞれ
の送風穴４４の外側に空気流を加圧するための空気ノズル４５が設けられ、円錐形筒４２
の前端に円錐形筒４２と一緒に回転可能なバッフル４６が設けられ、バッフル４６上に開
口４７があり、円錐形筒４２を回転することにより開口４７と送風穴４４のカバー度合を
制御する。空気流の大きさを調整できるだけでなく、原油の漏れを防ぐこともできる。た
だし、酸性ガスはＳＯ２またはＨＣｌガスであり、不活性ガスはヘリウムガスまたはアル
ゴンガスである。ＳＯ２またはＨＣｌガスはアルカリ性窒素と結合して沈殿物を形成し、
ＳＯ２またはＨＣｌガスの総流量は１．５ｍ３／ｍｉｎであり、送風時間は７ｍｉｎであ
り、酸性ガスの使用量が少なく過ぎると吸着されたアルカリ性窒素との結合が不十分にな
り、吸着剤の再生に悪影響を与え、酸性ガスの使用量が多く過ぎると吸着剤の老化を加速
するだけでなく酸性ガスが逃げて環境を汚染し、ヘリウムガスまたはアルゴンガスで沈殿
物を吹き付けることにより、沈殿物をすぐに落とし溶離液で運び去ることができる。