(57)【要約】【課題】炭化水素成分の水溶性不純物を効率よく除去できる炭化水素成分の製造方法およびその装置を提供する。【解決手段】エチレン装置２でナフサから分離したＣ４〜Ｃ９の留分を、ＰＦ製造装置４でＣ４留分と、Ｃ５留分と、それ以外の留分とに分離した後、Ｃ４留分の少なくとも一部を水洗手段６で水に接触させて、Ｃ４留分中に濃縮するカルボニル化合物などの水溶性不純物を水洗した後、エチレン装置２に返送する。水洗後のＣ４留分のうちの一部を、分岐手段７から燃料利用のために系外に流出する。ＰＦ製造装置４で分離されるＣ５留分中の水溶性不純物は、水洗され返送されるＣ４留分に移行し、Ｃ５留分中の水溶性不純物の濃度も低減でき、水洗後の排水量を少なくできるとともに、Ｃ５留分をガソリン基材として有効利用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナフサを熱分解して蒸留し炭素数４以上９以下の留分とそれ以外の留分とに分離する第一分離工程と、
前記第一分離工程で分離した炭素数４以上９以下の留分を蒸留し、炭素数４の留分と、炭素数５の留分と、それ以外の留分とに分離する第二分離工程と、
前記第二分離工程で分離した炭素数４の留分のうちの少なくとも一部を前記第一分離工程に返送する返送工程と、
前記返送工程で返送される炭素数４の留分のうちの少なくとも一部を水に接触させる水洗工程と、を実施する
ことを特徴とする炭化水素成分の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の炭化水素成分の製造方法であって、
前記水洗工程は、スタティックミキサーおよびコアレッサーを用いて、炭素数４の留分を水と接触させて水洗する
ことを特徴とする炭化水素成分の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の炭化水素成分の製造方法であって、
前記水洗工程後の炭素数４の留分を系外に流出させる分岐工程を実施する
ことを特徴とする炭化水素成分の製造方法。
【請求項４】
ナフサを熱分解して蒸留し、炭素数４以上９以下の留分とそれ以外の留分とに分離する第一分離手段と、
前記第一分離手段で分離した炭素数４以上９以下の留分を蒸留し、炭素数４の留分と、炭素数５の留分と、それ以外の留分とに分離する第二分離手段と、
前記第二分離手段で分離した炭素数４の留分のうちの少なくとも一部を水と接触させる水洗手段と、
前記水洗手段で水と接触した炭素数４の留分のうちの少なくとも一部を前記第一分離手段に返送する返送手段と、
を具備したことを特徴とする炭化水素成分の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素成分を製造する製造方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナフサを熱分解してエチレンやプロピレンなどを精製する際、イソプレン、１，３−ペンタジエン、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエンなどのジエン類など、炭素数（以下、適宜Ｃと称す）５〜１０の留分が生成される。これら留分のうち、例えばイソプレンなどの有用な成分についてはＣ５留分から抽出されて他の用途に利用され、残りの成分は燃料として利用したり、水添した後にナフサなどに混合し、再度分解炉に供給されて、エチレンやプロピレンなどの原料として利用されたりしている。
なお、Ｃ５留分には、ギ酸や酢酸などの有機酸、アセトン、プロピオンアルデヒドなどのカルボニル化合物、および、極微量のアミン類、イソプレンの抽出に由来するアセトニトリル、ジメチルホルムアミドなどの窒素化合物が含まれている。このため、Ｃ５留分をガソリン基材として有効利用する場合、これらの不純物は、品質阻害物質となる。そこで、従来では、Ｃ５留分中に含まれる品質阻害物質を除外している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の方法は、Ｃ５〜Ｃ１０留分の炭化水素成分を水で洗浄し、後段の選択水添の際の触媒活性の低下を招く水溶性不純物を除去した後に、Ｃ５〜Ｃ１０留分中に含まれるジエン化合物をモノオレフィン類に選択水添している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２６９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のような選択水添の処理対象のＣ５〜Ｃ１０留分を水洗するので、水洗対象の量が多く、水洗のための水量が多くなり、処理コストの低減が望まれている。特に、ガソリン基材に利用するためにＣ５留分を水洗する場合、ガソリン基材の品質として望まれるカルボニル化合物の濃度に低減するには、Ｃ５留分のみを洗浄することが考えられる。しかしながら、Ｃ５〜Ｃ１０に対するＣ５留分の割合が多いため、Ｃ５留分のみの水洗により多少の排水量を低減できるものの、依然として多量の水で水洗する必要があり、装置の大型化や、水洗や排水の処理コストが増大してしまうという不都合がある。
【０００６】
本発明は、炭化水素成分の水溶性不純物を効率よく除去できる炭化水素成分の製造方法およびその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の炭化水素成分の製造方法は、ナフサを熱分解して蒸留し炭素数４以上９以下の留分とそれ以外の留分とに分離する第一分離工程と、前記第一分離工程で分離した炭素数４以上９以下の留分を蒸留し、炭素数４の留分と、炭素数５の留分と、それ以外の留分とに分離する第二分離工程と、前記第二分離工程で分離した炭素数４の留分のうちの少なくとも一部を前記第一分離工程に返送する返送工程と、前記返送工程で返送される炭素数４の留分のうちの少なくとも一部を水に接触させる水洗工程と、を実施することを特徴とする。
【０００８】
この発明では、第一分離工程でナフサから分離したＣ４〜Ｃ９の留分を、第二分離工程でＣ４留分と、Ｃ５留分と、それ以外の留分とに分離し、Ｃ４留分のうち第一分離工程に返送するＣ４留分の少なくとも一部を水に接触させて水洗している。
このことにより、Ｃ４留分中にこのＣ４留分と沸点が近いカルボニル化合物などの水溶性不純物が濃縮するので、Ｃ５留分や他の留分に対して分離回収される量が比較的に少ないＣ４留分を水洗することで、水洗時の水量を低減でき、効率よく水溶性不純物を除去できる。したがって、第二分離工程で分離されるＣ５留分中の水溶性不純物は、水洗され返送されるＣ４留分に移行することとなってＣ５留分中の水溶性不純物の濃度も低減でき、例えばガソリン基材として別途水洗せずにＣ５留分を有効利用できる。
【０００９】
そして、本発明では、前記水洗工程は、スタティックミキサーおよびコアレッサーを用いて、炭素数４の留分を水と接触させて水洗する構成とすることが好ましい。
この発明では、スタティックミキサーおよびコアレッサーを用いて水洗することで、Ｃ４留分と水との接触効率が高く、Ｃ４留分中の水溶性不純物をより効率よく容易に除去できる。
【００１０】
また、本発明では、前記水洗工程後の炭素数４の留分を系外に流出させる分岐工程を実施する構成とすることが好ましい。
この発明では、水洗工程後の水溶性不純物が除去された炭素数４の留分を、例えば粗製ブタジエンや燃料などとして利用するために系外に流出させることで、粗製ブタジエンを基材として利用する場合に不純物が少ない良質な基材として提供でき、また燃料として利用する場合にはＣ４留分を燃焼させるバーナーなどの設備が詰まったり損傷したりするなどの不都合がなく、良質の炭素数４の留分を提供できる。
【００１１】
本発明の炭化水素成分の製造装置は、ナフサを熱分解して蒸留し、炭素数４以上９以下の留分とそれ以外の留分とに分離する第一分離手段と、前記第一分離手段で分離した炭素数４以上９以下の留分を蒸留し、炭素数４の留分と、炭素数５の留分と、それ以外の留分とに分離する第二分離手段と、前記第二分離手段で分離した炭素数４の留分のうちの少なくとも一部を水と接触させる水洗手段と、前記水洗手段で水と接触した炭素数４の留分のうちの少なくとも一部を前記第一分離手段に返送する返送手段と、を具備したことを特徴とする。
この炭化水素成分の製造装置の発明は、本発明の炭化水素成分の製造方法を装置構成に展開したもので、本発明の製造方法と同様の作用効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の炭化水素成分の製造装置を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の炭化水素成分の製造装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の炭化水素成分の製造装置を示す概略構成図である。
【００１４】
［炭化水素成分の製造装置の構成］
図１に示すように、炭化水素成分の製造装置１は、ナフサを熱分解して蒸留し、Ｃ４留分と、Ｃ５留分と、Ｃ６〜Ｃ８留分と、Ｃ９留分と、Ｃ４〜Ｃ９留分以外の留分とに分離する。
製造装置１は、第一分離手段としてのエチレン装置２と、このエチレン装置２に接続された貯留タンク３と、この貯留タンク３に接続された第二分離手段としてのＰＦ（Platfining）製造装置４と、このＰＦ製造装置４に接続された返送手段５と、この返送手段５に設けられた水洗手段６と、返送手段５に設けられた分岐手段７と、を備えている。
【００１５】
エチレン装置２は、例えばナフサと水蒸気とを接触させて熱分解しエチレン、プロピレン、粗製ブタジエン（Butane Butadiene Fresh：ＢＢＦ）を製造する装置である。そして、エチレン装置２は、蒸留によりＣ４〜Ｃ９留分とそれ以外の留分とに分離する。
すなわち、エチレン装置２で製造されたエチレンやプロピレン、粗製ブタジエンは、各種製造の原料として処理される。また、エチレン装置２で生成される副生成物のうち、水素、メタンについても精製分離し、各種製造の原料に利用される。また、副生成物のうち、Ｃ４〜Ｃ９留分である熱分解ガソリン（Thermal Cracking Gasoline：ＴＣＧ）は、貯留タンク３へ流下されて適宜貯留される。
【００１６】
ＰＦ製造装置４は、貯留タンク３に貯留するＴＣＧを蒸留し、Ｃ４留分と、Ｃ５留分と、それら以外の留分すなわちＣ６〜Ｃ９とに分離する装置である。
具体的には、塔頂からＣ４留分を分離し、塔上部からＣ５留分を分離し、塔下部からＣ６〜Ｃ８留分を分離し、塔底からＣ９留分を分離する。ここで、ナフサ原料の性状により各留分の量は前後するが、Ｃ４留分量Ｘ、Ｃ５留分量Ｙ、それ以外のＣ６〜Ｃ９留分量Ｚとすると、大まかにＸ：Ｙ：Ｚ＝１〜２：１７〜２０：７９〜８０の割合である。
そして、分離したＣ９留分は、例えばインデンなどが含まれ、流動接触分解（ＦＣＣ：Fluid Catalytic Cracking）装置で処理され、分解軽油（ＬＣＯ：Light Cycle Oil）の製造などに利用される。
また、分離したＣ６〜Ｃ８留分は、例えばベンゼン、トルエン、キシレンなどが含まれ、スルフォラン（ＳＦ：Sulfolane）装置で処理され、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの製造などに利用される。
さらに、分離されたＣ５留分は、例えばイソプレンなどが含まれ、イソプレン分離後のペンタン留分はガソリン基材として利用される。
【００１７】
そして、分離されたＣ４留分は、少なくとも一部が返送手段５によりエチレン装置２に返送される。エチレン装置２に返送されるＣ４留分は、返送手段５に設けられた水洗手段６により、水と接触され、Ｃ４留分中の水溶性不純物が除去される。ここで、水溶性不純物としては、例えばギ酸や酢酸などの有機酸、アセトン、プロピオンアルデヒドなどのカルボニル化合物などが挙げられる。
水洗手段６としては、例えば、攪拌手段と、油水分離手段とを備えている。攪拌手段としては、例えばスタティックミキサーが低コスト、設置スペース、メンテナンス性などの理由から好適に利用できる。また、油水分離手段としては、例えばコアレッサーが低コスト、設置スペース、メンテナンス性などの理由から好適に利用できる。なお、水洗手段６としては、これらの構成に限られるものではなく、Ｃ４留分と水とを接触させた後、Ｃ４留分と接触後の水とを分離させるいずれの構成を用いることができる。すなわち、Ｃ４留分を水洗する水洗手段６としてスタティックミキサーおよびコアレッサーを備えた構成とすることにより、Ｃ４留分中の水溶性不純物をより効率よく容易に除去できる。
【００１８】
水洗手段６では、Ｃ４留分量に対して接触させる水の量を、Ｃ４留分：水＝１：０．８〜１：１．２、好ましくは１：１となるようにすることが好ましい。ここで、Ｃ４留分量に対する水量が０．８より少なくなると、水溶性不純物を十分に除去できなくなるおそれがある。一方、Ｃ４留分量に対する水量が１．２より多くなると、水溶性不純物の除去量は増えないにもかかわらず排水量が増えてしまい、処理コストが増大してしまうためである。
なお、水溶性不純物が１５００質量ｐｐｍ未満まで除去されることが好ましい。特に、カルボニル化合物は、１２００質量ｐｐｍ以下まで除去されることが好ましい。
そして、水洗手段６で水と接触されたＣ４留分は、油水分離装置（コアレッサーなど）によって水が分離、例えば遊離水分として１００質量ｐｐｍ以下まで分離され、分岐手段７で系外に流出されない一部がエチレン装置２に返送される。
【００１９】
分岐手段７は、水洗手段６で水洗されたＣ４留分の一部を系外に流出する。具体的には、燃料ガスとして利用されたり、エチレン装置２の水蒸気を生成させるための燃料としてボイラーで燃焼されて熱エネルギーとして利用したりするためである。
なお、分岐手段７は、水洗手段６の下流側に設けられていることが好ましい。すなわち、この系外に流出されるＣ４留分は、水洗手段６にて水溶性不純物を除去してから系外に流出させて燃料などとして利用する際、ボイラーなどの損傷や燃焼による窒素酸化物などの排ガスの生成を抑制できるためである。
【００２０】
［ナフサの処理］
次に、上記製造装置１を用いてナフサを処理する動作について説明する。
まず、ナフサは、エチレン装置２に流入され、水蒸気により熱分解された後に蒸留され、Ｃ４〜Ｃ９留分とそれ以外の留分とに分離される。
具体的には、エチレン装置２で製造されたエチレン、プロピレンおよび粗製ブタジエンは、各種製造の原料として系外へ流出される。また、副生成物のうちの水素、メタンは、精製分離され、エチレン装置２で利用したり、他の製造の原料として系外へ流出されたりする。さらに、副生成物のうちＣ４〜Ｃ９留分である熱分解ガソリン（Thermal Cracking Gasoline：ＴＣＧ）は、貯留タンク３へ流下されて適宜貯留される。
【００２１】
そして、貯留タンク３に貯留されたＴＣＧは、ＰＦ製造装置４で蒸留され、Ｃ４留分と、Ｃ５留分と、Ｃ６〜Ｃ８留分と、Ｃ９留分とに分離される。
分離されたＣ９留分は、例えばＦＣＣ装置で処理され、分解軽油の製造などに利用される。また、分離されたＣ６〜Ｃ８留分は、例えばＳＦ装置で処理され、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの製造などに利用される。さらに、分離されたＣ５留分は、例えばイソプレン抽出後、ガソリン基材への利用として系外へ流出される。
そして、分離されたＣ４留分は、返送手段５を流下し、水洗手段６で水と接触されて水溶性不純物が除去された後、一部がエチレン装置２に返送される。返送されたＣ４留分は、ナフサとともに処理される。Ｃ４留分が返送されることで、ナフサ中の水溶性不純物が沸点の近いＣ４留分に濃縮する状態となる。そして、Ｃ４留分は、ＰＦ製造装置４で分離されるＣ４留分の量がＣ５留分の１／１０程度であることから、水洗手段６における水洗のための水量は、Ｃ５留分を水洗する水量より少なくできる。
【００２２】
［実施形態の作用効果］
上述したように、上記実施形態では、エチレン装置２でナフサから分離したＣ４〜Ｃ９の留分を、ＰＦ製造装置４でＣ４留分と、Ｃ５留分と、それ以外の留分とに分離した後、Ｃ４留分の少なくとも一部を水洗手段６で水に接触させて水洗した後、エチレン装置２に返送している。
このことにより、Ｃ４留分中に沸点が近いカルボニル化合物などの水溶性不純物がＣ４留分に濃縮するので、Ｃ５留分や他の留分に対して分離回収される量が比較的に少ないＣ４留分を水洗することで、水洗時の水量を低減でき、効率よく水溶性不純物を除去できる。したがって、ＰＦ製造装置４で分離されるＣ５留分中の水溶性不純物は、水洗され返送されるＣ４留分に移行することとなってＣ５留分中の水溶性不純物の濃度も低減でき、Ｃ５留分を水洗せずに例えばガソリン基材として有効利用できる。
【００２３】
そして、水洗手段６では、スタティックミキサーおよびコアレッサーを用いて水洗している。
このため、Ｃ４留分と水との接触効率が高く、Ｃ４留分中の水溶性不純物をより効率よく容易に除去できる。
【００２４】
［変形例］
なお、本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した材質、層構成などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００２５】
例えば、製造装置１として、貯留タンク３を備えず、エチレン装置２で分離したＴＣＧをＰＦ製造装置４に供給する構成としてもよい。また、別途処理により得られたＴＣＧを貯留するタンクからのＴＣＧを併用してもよい。
そして、ＰＦ製造装置４で分離したＣ４留分の全量を水洗手段６で水洗したが、一部のみを水洗してもよい。例えば、分離したＣ４留分の一部は分岐手段７で系外に流出した後の残部を水洗したり、水洗手段６をバイパスする経路により、分離したＣ４留分のうちのエチレン装置２に返送する量のうちのさらに一部を水洗したりしてもよい。さらに、水洗手段６は、返送手段５に設けた連続処理する構成に限らず、バッチ処理としてもよい。
【００２６】
また、水洗手段６では、スタティックミキサーおよびコアレッサーに限らず、例えば攪拌手段として攪拌翼を備えたものなど、また油水分離手段として遠心分離や膜分離など、Ｃ４留分と水とを接触させてＣ４留分中の水溶性不純物を水に溶解させて分離可能ないずれの方法を利用できる。
そして、分岐手段７を設けずに全量をエチレン装置２に返送する構成としてもよい。
【実施例】
【００２７】
次に、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。
なお、本発明は、以下の実施例および比較例により制限されるものではない。
【００２８】
［実施例１］
上記製造装置１を用いて、ナフサを処理した。なお、Ｃ４留分を水洗する前のＣ４留分のカルボニル化合物濃度は、約３００００質量ｐｐｍであった。
ＰＦ製造装置４で分離したＣ４留分は、返送手段５を介して水洗手段６のラインミキサーで水と接触させてコアレッサーで油水分離して水洗し、水洗後のＣ４留分全量をエチレン装置２に返送した。水洗手段６では、Ｃ４留分と同量の水で水洗した。水洗では、１ｔ／ｈの排水量であった。
そして、約５０００ｔ／日でナフサを処理した後のＣ５留分のカルボニル化合物の濃度を測定した。その結果、Ｃ５留分のカルボニル化合物の濃度は、１５００質量ｐｐｍから８００質量ｐｐｍに低減していた。
【００２９】
［比較例１］
上記実施例１におけるＣ４留分全量を水洗手段６で水洗することなくエチレン装置２に返送するとともに、ＰＦ製造装置４で分離したＣ５留分を、実施例１の水洗手段６と同様に、Ｃ５留分と同量の水で水洗した以外は、実施例１と同様に処理した。
その結果、排水量１０ｔ／ｈで、Ｃ５留分のカルボニル化合物の濃度は、１５００質量ｐｐｍから１２００質量ｐｐｍに低減していた。
【００３０】
［比較例２］
上記実施例１におけるＣ４留分の７割の流量を水洗手段６で水洗することなくエチレン装置２に返送するとともに、残りの３割を分岐手段７から系外に流出させた以外は、実施例１と同様に処理した。
その結果、水洗を実施していないので排水量は０ｔ／ｈで、Ｃ５留分のカルボニル化合物の濃度は、１５００質量ｐｐｍから１１００質量ｐｐｍに低減していた。しかしながら、系外に流出したＣ４留分中には、１，３ブタジエンなどの不飽和化合物が含まれており、ボイラーなどの加熱炉で燃焼させる際に、重合して重質化し、バーナーを詰まらせてしまう不都合がある。
【００３１】
これらの結果から、Ｃ４留分を水洗することにより、生成量が多いＣ５留分を水洗しなくてもＣ５留分中の水溶性不純物を低減でき、ガソリン基材として有効利用できる。さらに水洗後のＣ４留分を燃料として利用しても、バーナーが詰まるなどの不都合がなく、安定した燃焼のための燃料を供給できることが認められた。
【符号の説明】
【００３２】
１…炭化水素成分の製造装置
２…第一分離手段としてのエチレン装置
４…第二分離手段としてのＰＦ製造装置
５…返送手段
６…水洗手段
【図１】
2014205818.tif 000003