(57)【要約】  本発明の炭化水素の製造方法は、炭化水素混合物から炭化水素を製造する方法であって、被抽出蒸留物を抽出蒸留して、イソプレンおよびピペリレンが富化された留分（Ａ）と、直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素が富化された留分（Ｂ）とを得る第一抽出蒸留工程と、留分（Ａ）からイソプレンが富化された留分（Ｃ）とピペリレンが富化された留分（Ｄ）とを得る第一蒸留工程と、留分（Ｂ）に含まれている直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化して脱水素化物を得る脱水素化工程と、脱水素化物を抽出蒸留塔または蒸留塔に供給し、脱水素化物からイソプレンおよび／またはピペリレンを得る回収工程とを含む。
2018163828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イソプレンおよびピペリレンと、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の直鎖状炭化水素と、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の分岐鎖状炭化水素とを含む炭化水素混合物から炭化水素を製造する方法であって、
前記炭化水素混合物または前処理を施した炭化水素混合物を含む被抽出蒸留物を第一抽出蒸留塔で抽出蒸留して、イソプレンおよびピペリレンが富化された留分（Ａ）と、抽出蒸留に用いた抽出溶剤に対する溶解性がイソプレンおよびピペリレンよりも低い前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素が富化された留分（Ｂ）とを得る第一抽出蒸留工程と、
前記留分（Ａ）から抽出溶剤を分離した後、得られた留分を第一蒸留塔で蒸留して、前記イソプレンが富化された留分（Ｃ）と、前記ピペリレンが富化された留分（Ｄ）とを得る第一蒸留工程と、
前記留分（Ｂ）に含まれている前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化し、ピペリレンを含む直鎖状炭化水素脱水素化物およびイソプレンを含む分岐鎖状炭化水素脱水素化物の少なくとも一方からなる脱水素化物を得る脱水素化工程と、
前記脱水素化物を抽出蒸留塔または蒸留塔に供給し、前記脱水素化物からイソプレンおよび／またはピペリレンを得る回収工程と、
を含む、炭化水素の製造方法。
【請求項２】
前記回収工程において、前記脱水素化物を前記第一抽出蒸留塔に供給する、請求項１に記載の炭化水素の製造方法。
【請求項３】
前記脱水素化工程が、前記留分（Ｂ）に含まれている前記直鎖状炭化水素と前記分岐鎖状炭化水素とを分離する工程と、分離された前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化する工程とを含む、請求項１または２に記載の炭化水素の製造方法。
【請求項４】
イソプレンおよびピペリレンの必要生産量を把握する工程を更に含み、
前記脱水素化工程では、把握した前記必要生産量に応じて前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化する量を調整する、請求項３に記載の炭化水素の製造方法。
【請求項５】
前記炭化水素混合物が、シクロペンタジエンを更に含み、
前記被抽出蒸留物が、前記前処理を施した炭化水素混合物を含み、
前記前処理が、前記炭化水素混合物中のシクロペンタジエンを二量化してジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物を得る工程と、前記ジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物を前蒸留塔で蒸留して前記ジシクロペンタジエンが富化された留分（Ｅ）と前記前処理を施した炭化水素混合物とを得る工程とを含む、請求項１〜４の何れかに記載の炭化水素の製造方法。
【請求項６】
前記留分（Ｃ）を、第二抽出蒸留塔を備えるイソプレン精製部で精製して高純度のイソプレンを得るイソプレン精製工程と、
前記留分（Ｄ）をピペリレン精製部で精製して高純度のピペリレンを得るピペリレン精製工程と、
前記留分（Ｅ）をジシクロペンタジエン精製部で精製して高純度のジシクロペンタジエンを得るジシクロペンタジエン精製工程と、
前記イソプレン精製工程で排出される残留分、前記ピペリレン精製工程で排出される残留分および前記ジシクロペンタジエン精製工程で排出される残留分の少なくとも一つを水素化する水素化工程と、
を更に含む、請求項５に記載の炭化水素の製造方法。
【請求項７】
前記脱水素化工程では、前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化し、
前記水素化工程では、前記脱水素化工程で前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化した際に生じる水素を用いて前記残留分を水素化する、請求項６に記載の炭化水素の製造方法。
【請求項８】
イソプレンおよびピペリレンと、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の直鎖状炭化水素と、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の分岐鎖状炭化水素とを含む炭化水素混合物から炭化水素を製造する装置であって、
前記炭化水素混合物または前処理を施した炭化水素混合物を含む被抽出蒸留物を抽出蒸留する第一抽出蒸留塔と、
前記第一抽出蒸留塔の塔底から流出する留分（Ａ）から抽出溶剤を分離する放散塔と、
前記放散塔で前記留分（Ａ）から抽出溶剤を分離して得た留分を蒸留する第一蒸留塔と、
前記第一抽出蒸留塔の塔頂から流出する留分（Ｂ）の少なくとも一部を脱水素化または酸化脱水素化して脱水素化物を得る脱水素化部と、
前記脱水素化部で得た脱水素化物を抽出蒸留塔または蒸留塔に供給する脱水素化物ラインと、
を備える、炭化水素の製造装置。
【請求項９】
前記脱水素化物ラインが、前記脱水素化物を前記第一抽出蒸留塔に供給する、請求項８に記載の炭化水素の製造装置。
【請求項１０】
前記脱水素化部が、前記直鎖状炭化水素と前記分岐鎖状炭化水素とを分離可能な分離器と、前記分離器で分離された前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化する脱水素化器とを備える、請求項８または９に記載の炭化水素の製造装置。
【請求項１１】
前記炭化水素混合物が、シクロペンタジエンを更に含み、
前記炭化水素混合物の流れ方向で見て前記第一抽出蒸留塔の上流側に、
前記炭化水素混合物中のシクロペンタジエンを二量化してジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物を得る二量化器と、
前記ジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物を蒸留して前記前処理を施した炭化水素混合物を得る前蒸留塔と、
を更に備える、請求項８〜１０の何れかに記載の炭化水素の製造装置。
【請求項１２】
第二抽出蒸留塔を備え、前記第一蒸留塔の塔頂から流出する留分（Ｃ）を精製して高純度のイソプレンを得るイソプレン精製部と、
前記第一蒸留塔の塔底から流出する留分（Ｄ）を精製して高純度のピペリレンを得るピペリレン精製部と、
前記前蒸留塔の塔底から流出する留分（Ｅ）を精製して高純度のジシクロペンタジエンを得るジシクロペンタジエン精製部と、
前記イソプレン精製部から排出される残留分、前記ピペリレン精製部から排出される残留分および前記ジシクロペンタジエン精製部から排出される残留分の少なくとも一つを水素化する水素化器と、
を更に備える、請求項１１に記載の炭化水素の製造装置。
【請求項１３】
前記脱水素化器では、前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化し、
前記脱水素化器で生成した水素を前記水素化器へと供給する水素ラインを更に備える、請求項１２に記載の炭化水素の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素の製造方法および製造装置に関し、特には、抽出蒸留を用いた炭化水素の製造方法および抽出蒸留を用いた炭化水素の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ナフサをクラッキングしてエチレンを生産する際に得られるＣ５留分などの炭素数５の炭化水素の混合物からイソプレンなどのモノマーとして有用な不飽和炭化水素を分離回収する方法として、抽出蒸留を用いた方法が知られている。【０００３】
また、抽出蒸留を用いてＣ５留分からイソプレンなどの炭化水素を分離回収するプロセスにおいては、残留分（ラフィネート）を有効活用することにより原料の利用効率を高めることが試みられている。【０００４】
具体的には、例えば特許文献１では、抽出蒸留によりＣ５留分からイソプレンを分離した後に得られる抽出残油（ラフィネート）を水素化し、得られた水素化物をエチレンセンターに返送してガソリン基材やエチレンクラッカーの原料として利用する技術が提案されている。【０００５】
また、例えば特許文献２では、抽出蒸留によりＣ５留分からイソプレンを分離した後に得られる抽出残油（ラフィネート）中のイソアミレンを脱水素化してイソプレンを高収率で製造する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１３３７３２号
【特許文献２】特開２０１４−２０８６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、Ｃ５留分中には、イソプレン以外にも、ピペリレン（１，３−ペンタジエン）等のモノマーとして有用な不飽和炭化水素が含まれている。しかし、上記従来の技術では、イソプレンを効率的に製造することのみに着目しており、イソプレンとピペリレンとの双方を効率的に製造することはできなかった。【０００８】
そこで、本発明は、Ｃ５留分などの炭素数５の炭化水素を含む炭化水素混合物からイソプレンおよびピペリレンを効率的に得ることを可能にする炭化水素の製造方法および製造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】
【０００９】
即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の炭化水素の製造方法は、イソプレンおよびピペリレンと、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の直鎖状炭化水素と、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の分岐鎖状炭化水素とを含む炭化水素混合物から炭化水素を製造する方法であって、前記炭化水素混合物または前処理を施した炭化水素混合物を含む被抽出蒸留物を第一抽出蒸留塔で抽出蒸留して、イソプレンおよびピペリレンが富化された留分（Ａ）と、抽出蒸留に用いた抽出溶剤に対する溶解性がイソプレンおよびピペリレンよりも低い前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素が富化された留分（Ｂ）とを得る第一抽出蒸留工程と、前記留分（Ａ）から抽出溶剤を分離した後、得られた留分を第一蒸留塔で蒸留して、前記イソプレンが富化された留分（Ｃ）と、前記ピペリレンが富化された留分（Ｄ）とを得る第一蒸留工程と、前記留分（Ｂ）に含まれている前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化し、ピペリレンを含む直鎖状炭化水素脱水素化物およびイソプレンを含む分岐鎖状炭化水素脱水素化物の少なくとも一方からなる脱水素化物を得る脱水素化工程と、前記脱水素化物を抽出蒸留塔または蒸留塔に供給し、前記脱水素化物からイソプレンおよび／またはピペリレンを得る回収工程とを含むことを特徴とする。
このように、第一抽出蒸留工程および第一蒸留工程を実施してイソプレンが富化された留分（Ｃ）およびピペリレンが富化された留分（Ｄ）を得ると共に、第一抽出蒸留工程で排出される留分（Ｂ）を脱水素化工程において脱水素化または酸化脱水素化して得た脱水素化物からイソプレンおよび／またはピペリレンを得れば、原料である炭化水素混合物の利用効率を高め、イソプレンおよびピペリレンを効率的に得ることができる。【００１０】
ここで、本発明の炭化水素の製造方法は、前記回収工程において、前記脱水素化物を前記第一抽出蒸留塔に供給することが好ましい。脱水素化物を第一抽出蒸留塔に供給して被抽出蒸留物の一部とすれば、抽出蒸留塔または蒸留塔を新たに設けることなくイソプレンおよびピペリレンを更に効率的に得ることができるからである。【００１１】
また、本発明の炭化水素の製造方法は、前記脱水素化工程が、前記留分（Ｂ）に含まれている前記直鎖状炭化水素と前記分岐鎖状炭化水素とを分離する工程と、分離された前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化する工程とを含むことが好ましい。直鎖状炭化水素と分岐鎖状炭化水素とを分離してから脱水素化または酸化脱水素化すれば、直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素のそれぞれに適した条件で脱水素化または酸化脱水素化を行うことができるからである。また、直鎖状炭化水素脱水素化物および分岐鎖状炭化水素脱水素化物の生成量を個別に調整することができるからである。【００１２】
更に、本発明の炭化水素の製造方法は、イソプレンおよびピペリレンの必要生産量を把握する工程を更に含み、前記脱水素化工程では、把握した前記必要生産量に応じて前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化する量を調整することが好ましい。イソプレンおよびピペリレンの必要生産量に応じて直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化する量を調整すれば、所望量のイソプレンおよびピペリレンを効率的に得ることができるからである。【００１３】
また、本発明の炭化水素の製造方法は、前記炭化水素混合物が、シクロペンタジエンを更に含み、前記被抽出蒸留物が、前記前処理を施した炭化水素混合物を含み、前記前処理が、前記炭化水素混合物中のシクロペンタジエンを二量化してジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物を得る工程と、前記ジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物を前蒸留塔で蒸留して前記ジシクロペンタジエンが富化された留分（Ｅ）と前記前処理を施した炭化水素混合物とを得る工程とを含むことが好ましい。シクロペンタジエンを二量化し、前蒸留塔でジシクロペンタジエンが富化された留分（Ｅ）を得れば、イソプレンおよびピペリレンに加え、モノマーとして有用なジシクロペンタジエンも効率的に得ることができるからである。また、前蒸留塔でジシクロペンタジエンが富化された留分（Ｅ）を得れば、第一蒸留工程において得られる留分（Ｄ）中のピペリレン濃度を十分に高めることができるからである。【００１４】
更に、本発明の炭化水素の製造方法は、前記留分（Ｃ）を、第二抽出蒸留塔を備えるイソプレン精製部で精製して高純度のイソプレンを得るイソプレン精製工程と、前記留分（Ｄ）をピペリレン精製部で精製して高純度のピペリレンを得るピペリレン精製工程と、前記留分（Ｅ）をジシクロペンタジエン精製部で精製して高純度のジシクロペンタジエンを得るジシクロペンタジエン精製工程と、前記イソプレン精製工程で排出される残留分、前記ピペリレン精製工程で排出される残留分および前記ジシクロペンタジエン精製工程で排出される残留分の少なくとも一つを水素化する水素化工程とを更に含むことが好ましい。水素化工程において残留分を水素化すれば、ガソリン基材やエチレンクラッカーの原料として良好に使用し得る水素化物が得られるからである。【００１５】
そして、本発明の炭化水素の製造方法は、前記脱水素化工程では、前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化し、前記水素化工程では、前記脱水素化工程で前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化した際に生じる水素を用いて前記残留分を水素化することが好ましい。直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化した際に生成する水素を利用して水素化工程を行えば、原料である炭化水素混合物の利用効率を更に高め、炭化水素を更に効率的に製造することができるからである。【００１６】
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の炭化水素の製造装置は、イソプレンおよびピペリレンと、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の直鎖状炭化水素と、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の分岐鎖状炭化水素とを含む炭化水素混合物から炭化水素を製造する装置であって、前記炭化水素混合物または前処理を施した炭化水素混合物を含む被抽出蒸留物を抽出蒸留する第一抽出蒸留塔と、前記第一抽出蒸留塔の塔底から流出する留分（Ａ）から抽出溶剤を分離する放散塔と、前記放散塔で前記留分（Ａ）から抽出溶剤を分離して得た留分を蒸留する第一蒸留塔と、前記第一抽出蒸留塔の塔頂から流出する留分（Ｂ）の少なくとも一部を脱水素化または酸化脱水素化して脱水素化物を得る脱水素化部と、前記脱水素化部で得た脱水素化物を抽出蒸留塔または蒸留塔に供給する脱水素化物ラインとを備えることを特徴とする。
このように、第一抽出蒸留塔、放散塔および第一蒸留塔を設ければ、炭化水素混合物からイソプレンが富化された留分およびピペリレンが富化された留分を得ることができる。また、脱水素化部および脱水素化物ラインを設ければ、留分（Ｂ）に含まれている直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化し、ピペリレンを含む直鎖状炭化水素脱水素化物およびイソプレンを含む分岐鎖状炭化水素脱水素化物の少なくとも一方を得て、ピペリレンおよび／またはイソプレンを回収することができる。従って、原料である炭化水素混合物の利用効率を高め、イソプレンおよびピペリレンを効率的に得ることができる。【００１７】
ここで、本発明の炭化水素の製造装置は、前記脱水素化物ラインが、前記脱水素化物を前記第一抽出蒸留塔に供給することが好ましい。脱水素化物を第一抽出蒸留塔に供給すれば、抽出蒸留塔または蒸留塔を新たに設けることなくイソプレンおよびピペリレンを更に効率的に得ることができるからである。【００１８】
また、本発明の炭化水素の製造装置は、前記脱水素化部が、前記直鎖状炭化水素と前記分岐鎖状炭化水素とを分離可能な分離器と、前記分離器で分離された前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化する脱水素化器とを備えることが好ましい。分離器を設け、直鎖状炭化水素と分岐鎖状炭化水素とを分離してから脱水素化すれば、脱水素化器において直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素のそれぞれに適した条件で脱水素化を行うことができるからである。また、直鎖状炭化水素脱水素化物および分岐鎖状炭化水素脱水素化物の生成量を個別に調整することができるからである。【００１９】
更に、本発明の炭化水素の製造装置は、前記炭化水素混合物が、シクロペンタジエンを更に含み、前記炭化水素混合物の流れ方向で見て前記第一抽出蒸留塔の上流側に、前記炭化水素混合物中のシクロペンタジエンを二量化してジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物を得る二量化器と、前記ジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物を蒸留して前記前処理を施した炭化水素混合物を得る前蒸留塔とを更に備えることが好ましい。第一抽出蒸留塔の上流側に二量化器および前蒸留塔を設ければ、イソプレンおよびピペリレンに加え、モノマーとして有用なジシクロペンタジエンも効率的に得ることができるからである。また、第一蒸留塔において高濃度のピペリレンを含む留分を得ることができるからである。【００２０】
また、本発明の炭化水素の製造装置は、第二抽出蒸留塔を備え、前記第一蒸留塔の塔頂から流出する留分（Ｃ）を精製して高純度のイソプレンを得るイソプレン精製部と、前記第一蒸留塔の塔底から流出する留分（Ｄ）を精製して高純度のピペリレンを得るピペリレン精製部と、前記前蒸留塔の塔底から流出する留分（Ｅ）を精製して高純度のジシクロペンタジエンを得るジシクロペンタジエン精製部と、前記イソプレン精製部から排出される残留分、前記ピペリレン精製部から排出される残留分および前記ジシクロペンタジエン精製部から排出される残留分の少なくとも一つを水素化する水素化器とを更に備えることが好ましい。水素化器を設けて残留分を水素化すれば、ガソリン基材やエチレンクラッカーの原料として良好に使用し得る水素化物が得られるからである。【００２１】
そして、本発明の炭化水素の製造装置は、前記脱水素化器では、前記直鎖状炭化水素および前記分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化し、前記脱水素化器で生成した水素を前記水素化器へと供給する水素ラインを更に備えることが好ましい。脱水素化器で生成する水素を利用して水素化を行えば、原料である炭化水素混合物の利用効率を更に高め、炭化水素を更に効率的に製造することができるからである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、Ｃ５留分などの炭素数５の炭化水素を含む炭化水素混合物からイソプレンおよびピペリレンを効率的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に従う炭化水素の製造装置の一例の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１に示す炭化水素の製造装置において使用し得る脱水素化器の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明の炭化水素の製造方法は、Ｃ５留分等の炭素数５の炭化水素の混合物からイソプレンおよびピペリレン等の有用な炭化水素を得る際に用いることができる。また、本発明の炭化水素の製造装置は、例えば、本発明の炭化水素の製造方法を用いてイソプレンおよびピペリレン等の有用な炭化水素を得る際に好適に用いることができる。
【００２５】
（炭化水素の製造方法）
本発明の炭化水素の製造方法は、イソプレンおよびピペリレンと、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の直鎖状炭化水素と、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の分岐鎖状炭化水素とを含む炭化水素混合物から炭化水素を製造する方法である。
【００２６】
そして、本発明の炭化水素の製造方法では、原料となる炭化水素混合物に対して任意に前処理を施した後、炭化水素混合物または前処理を施した炭化水素混合物を含む被抽出蒸留物を第一抽出蒸留塔で抽出蒸留する第一抽出蒸留工程を実施する。また、本発明の炭化水素の製造方法では、第一抽出蒸留工程で得られる、イソプレンおよびピペリレンが富化された留分（Ａ）から抽出蒸留に用いた抽出溶剤を分離した後、得られた留分を第一蒸留塔で蒸留する第一蒸留工程を実施する。更に、本発明の炭化水素の製造方法では、第一抽出蒸留工程で得られる、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の直鎖状炭化水素（以下、単に「直鎖状炭化水素」と称することがある。）および炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の分岐鎖状炭化水素（以下、単に「分岐鎖状炭化水素」と称することがある。）が富化された留分（Ｂ）に含まれている直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化する脱水素化工程を実施する。更に、本発明の炭化水素の製造方法では、脱水素化工程で得られる脱水素化物を抽出蒸留塔または蒸留塔に供給し、脱水素化物からイソプレンおよび／またはピペリレンを得る回収工程を実施する。また、本発明の炭化水素の製造方法では、任意に、炭化水素混合物からイソプレンおよびピペリレン等の炭化水素を得る過程で排出される残留分を水素化する水素化工程を実施し得る。
そして、本発明の炭化水素の製造方法では、好ましくは上述した工程を繰り返し実施して、炭化水素を連続的に製造する。
【００２７】
以下、原料となる炭化水素混合物および各工程について順次説明する。
【００２８】
＜炭化水素混合物＞
原料となる炭化水素混合物は、イソプレンおよびピペリレンと、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の直鎖状炭化水素と、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の分岐鎖状炭化水素とを含み、任意にシクロペンタジエンやジシクロペンタジエンなどのその他の炭化水素を更に含有する。そして、炭化水素混合物としては、特に限定されることなく、例えば、ナフサをクラッキングしてエチレンを生産する際に得られるＣ５留分などの炭素数が５の炭化水素を主成分として含む炭化水素混合物が挙げられる。
ここで、本発明において、「炭素数が５の炭化水素を主成分として含む」とは、炭化水素混合物中に炭素数が５の炭化水素を合計で５０モル％以上含有することを指す。
【００２９】
なお、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の直鎖状炭化水素としては、例えば、ｎ−ペンタン、１−ペンテンおよび２−ペンテンからなる群より選択される少なくとも１種の炭化水素が挙げられる。
また、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の分岐鎖状炭化水素としては、例えば、イソペンタン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテンおよび２−メチル−２−ブテンからなる群より選択される少なくとも１種の炭化水素が挙げられる。
【００３０】
＜前処理＞
本発明の炭化水素の製造方法では、原料となる炭化水素混合物がシクロペンタジエンを含有する場合に、炭化水素混合物に対して前処理を施すことができる。具体的には、本発明の炭化水素の製造方法では、第一抽出蒸留工程を実施する前に、炭化水素混合物中のシクロペンタジエンを二量化してジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物を得る工程と、ジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物を前蒸留塔で蒸留して、ジシクロペンタジエンが富化された留分（Ｅ）と前処理を施した炭化水素混合物とを得る工程と含む前処理を実施することができる。
そして、上記前処理を実施すれば、モノマー等として有用な炭化水素であるジシクロペンタジエンを炭化水素混合物から効率的に得ることができる。また、前処理を実施すれば、後述する第一蒸留工程において得られる留分中にシクロペンタジエンやジシクロペンタジエンが混入するのを防止することができる。従って、第一蒸留工程においてピペリレン濃度を十分に高めた留分を得ることができる。
【００３１】
ここで、シクロペンタジエンの二量化は、二量化反応が進行する限り特に限定されることはなく、任意の反応形式を用いて行うことができる。中でも、シクロペンタジエンの多量化抑制および反応効率の観点から、シクロペンタジエンの二量化は、ディールス・アルダー反応を用いて行うことが好ましく、無触媒の連続反応器を使用した液相でのディールス・アルダー反応を用いて行うことがより好ましい。
なお、連続反応器を用いてディールス・アルダー反応を実施する際の炭化水素混合物の滞留時間は、０．５時間以上とすることが好ましく、１時間以上とすることがより好ましく、６時間以下とすることが好ましく、４時間以下とすることが更に好ましい。滞留時間が短すぎる場合には二量化反応が十分に進行しない虞があるからである。また、滞留時間が長すぎる場合にはシクロペンタジエンとイソプレンやピペリレン等との副反応によって得られるジシクロペンタジエンの純度が低下する虞があるからである。
【００３２】
そして、シクロペンタジエンを二量化する際の反応温度は、５０℃以上であることが好ましく、６０℃以上であることがより好ましく、２５０℃以下であることが好ましく、１５０℃以下であることがより好ましい。反応温度が低すぎる場合には二量化反応が進行し難いからである。また、反応温度が高すぎる場合には多量化反応が進行する虞があるからである。
【００３３】
また、前蒸留塔におけるジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物の蒸留は、ジシクロペンタジエンが富化された留分（Ｅ）と前処理を施した炭化水素混合物とを得ることができる限り特に限定されることはなく、任意の蒸留塔および蒸留条件を用いて行うことができる。
なお、前蒸留塔では、通常、ジシクロペンタジエンが富化された留分（Ｅ）が塔底から流出し、前処理を施した炭化水素混合物が塔頂から流出する。そして、前処理を施した炭化水素混合物は、通常、イソプレンおよびピペリレンと、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の直鎖状炭化水素と、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の分岐鎖状炭化水素とを含んでいる。
【００３４】
ここで、本発明の炭化水素の製造方法では、前処理で得られた留分（Ｅ）をジシクロペンタジエン精製部で精製するジシクロペンタジエン精製工程を実施し、純度を更に高めた高純度ジシクロペンタジエンを得てもよい。ジシクロペンタジエン精製工程を実施してジシクロペンタジエンの純度を留分（Ｅ）中よりも高めれば、得られるジシクロペンタジエンをモノマー等として特に良好に使用することができる。
【００３５】
なお、ジシクロペンタジエン精製部におけるジシクロペンタジエンの精製は、特に限定されることなく、任意の蒸留塔および蒸留条件を用いて行うことができる。そして、蒸留塔では、通常、高純度のジシクロペンタジエンが塔頂から流出し、残留分が塔底から流出する。
【００３６】
＜第一抽出蒸留工程＞
第一抽出蒸留工程では、炭化水素混合物または前処理を施した炭化水素混合物を含む被抽出蒸留物を第一抽出蒸留塔で抽出蒸留する。そして、イソプレンおよびピペリレンが富化された留分（Ａ）を第一抽出蒸留塔の塔底から得ると共に、抽出蒸留に用いた抽出溶剤に対する溶解性がイソプレンおよびピペリレンよりも低い直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素が富化された留分（Ｂ）を第一抽出蒸留塔の塔頂から得る。なお、抽出蒸留に用いた抽出溶剤は、通常、留分（Ａ）中に含有されることとなる。
【００３７】
ここで、抽出蒸留に用いる抽出溶剤としては、イソプレンおよびピペリレンなどの炭素数５の共役ジエン類を溶解抽出できるものであれば、特に限定されることなく、例えば、特開２００５−３５０４７５号公報に記載の抽出溶剤を用いることができる。中でも、抽出溶剤としては、ジメチルホルムアミドが好ましい。また、抽出溶剤には、特開２００５−３５０４７５号公報などに記載の各種添加剤を添加してもよい。
【００３８】
＜第一蒸留工程＞
第一蒸留工程では、第一抽出蒸留工程において第一抽出蒸留塔の塔底から流出した留分（Ａ）から抽出溶剤を分離した後、得られた留分を第一蒸留塔で蒸留して、イソプレンが富化された留分（Ｃ）と、ピペリレンが富化された留分（Ｄ）とを得る。
【００３９】
ここで、留分（Ａ）からの抽出溶剤の分離は、特に限定されることなく、例えば放散塔を用いて行うことができる。そして、放散塔の塔底から流出する、留分（Ａ）から分離された抽出溶剤は、抽出蒸留に再利用することができる。
【００４０】
また、第一蒸留塔における、留分（Ａ）から抽出溶剤を分離した後に得られる留分の蒸留は、イソプレンが富化された留分（Ｃ）と、ピペリレンが富化された留分（Ｄ）とを得ることができる限り特に限定されることはなく、任意の蒸留塔および蒸留条件を用いて行うことができる。
なお、第一蒸留塔では、通常、ピペリレンが富化された留分（Ｄ）が塔底から流出し、イソプレンが富化された留分（Ｃ）が塔頂から流出する。そして、本発明の炭化水素の製造方法では、前述した前処理を実施した場合には、留分（Ｄ）にシクロペンタジエンなどが混入するのを防止して、ピペリレン濃度の高い留分（Ｄ）を得ることができる。
【００４１】
ここで、本発明の炭化水素の製造方法では、第一蒸留工程で得られた留分（Ｃ）をイソプレン精製部で精製するイソプレン精製工程を実施し、純度を更に高めた高純度イソプレンを得てもよい。イソプレン精製工程を実施してイソプレンの純度を留分（Ｃ）中よりも高めれば、得られるイソプレンをモノマー等として特に良好に使用することができる。
【００４２】
なお、イソプレン精製部におけるイソプレンの精製は、特に限定されることなく、第二抽出蒸留塔を用いて行うことができる。具体的には、イソプレンの精製は、例えば、留分（Ｃ）を抽出蒸留する第二抽出蒸留塔と、第二抽出蒸留塔の塔頂から流出する留分を蒸留する第二蒸留塔とを備え、任意に、第二抽出蒸留塔の塔底から流出する留分から抽出溶媒を分離する放散塔と、第二蒸留塔の塔頂から流出する留分を精製する精製塔とを更に備えるイソプレン精製部を用いて行うことができる。
【００４３】
ここで、第二抽出蒸留塔では、第一抽出蒸留塔と同様の抽出溶剤を用いることができる。そして、第二抽出蒸留塔では、留分（Ｃ）よりもイソプレンが富化された留分が塔頂から流出し、抽出溶剤を含む留分が塔底から流出する。なお、第二抽出蒸留塔の塔底から流出した留分は、放散塔において残留分と抽出溶剤とに分離することができる。そして、放散塔の塔底から流出する抽出溶剤は、抽出蒸留に再利用することができる。
【００４４】
また、第二蒸留塔では、第二抽出蒸留塔の塔頂から流出した留分を蒸留し、高純度のイソプレンを得ることができる。なお、第二蒸留塔では、通常、２−ブチンなどのアセチレン類を含む留分が塔頂から流出し、高純度のイソプレンを含む留分が塔底から流出する。
【００４５】
そして、イソプレン精製工程では、任意に、第二蒸留塔の塔頂から流出した留分を精製塔で精製して、高純度の２−ブチンを得ることもできる。
【００４６】
更に、本発明の炭化水素の製造方法では、第一蒸留工程で得られた留分（Ｄ）をピペリレン精製部で精製するピペリレン精製工程を実施し、純度を更に高めた高純度ピペリレンを得てもよい。ピペリレン精製工程を実施してピペリレンの純度を留分（Ｄ）中よりも高めれば、得られるピペリレンをモノマー等として特に良好に使用することができる。
【００４７】
なお、ピペリレン精製部におけるピペリレンの精製は、特に限定されることなく、任意の蒸留塔および蒸留条件を用いて行うことができる。そして、蒸留塔では、通常、高純度のピペリレンが塔頂から流出し、残留分が塔底から流出する。
【００４８】
＜脱水素化工程＞
脱水素化工程では、第一抽出蒸留工程において第一抽出蒸留塔の塔頂から流出した留分（Ｂ）に含まれている直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化し、ピペリレンを含む直鎖状炭化水素脱水素化物およびイソプレンを含む分岐鎖状炭化水素脱水素化物の少なくとも一方からなる脱水素化物を得る。
なお、本発明において、「脱水素化」とは、水素が水素分子（Ｈ２）として脱離する反応（単純脱水素化）を指し、「酸化脱水素化」とは、酸素の存在下において水素が水分子として脱離する反応を指す。そして、生成する水素を後に詳細に説明する水素化工程などにおいて利用することができる観点からは、脱水素化工程では直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化することが好ましい。
【００４９】
ここで、脱水素化工程では、留分（Ｂ）に含まれている直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の全部を脱水素化または酸化脱水素化してもよいし、一部のみを脱水素化または酸化脱水素化してもよい。また、脱水素化工程では、留分（Ｂ）に含まれている直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の一方のみを脱水素化または酸化脱水素化してもよいし、両方を脱水素化または酸化脱水素化してもよい。
後に詳細に説明するように、脱水素化工程で得られた脱水素化物からはピペリレンおよび／またはイソプレンが回収される（即ち、脱水素化物は炭化水素混合物または前処理を施した炭化水素混合物と共にイソプレンやピペリレンの原料となる）。そのため、脱水素化工程では、イソプレンやピペリレンの製造に必要な分の直鎖状炭化水素および／または分岐鎖状炭化水素を脱水素化または酸化脱水素化すればよい。
【００５０】
即ち、本発明の炭化水素の製造方法では、イソプレンおよびピペリレンの必要生産量を把握する工程を実施し、脱水素化工程では、把握した必要生産量に応じて直鎖状炭化水素および／または分岐鎖状炭化水素を脱水素化若しくは酸化脱水素化する量を調整することが好ましい。より具体的には、脱水素化工程では、炭化水素混合物または前処理を施した炭化水素混合物から製造し得るイソプレンまたはピペリレンの量と、必要生産量との差分（不足分）が脱水素化工程で生成するイソプレンおよび／またはピペリレンによって補完されるように直鎖状炭化水素および／または分岐鎖状炭化水素を脱水素化若しくは酸化脱水素化することが好ましい。
【００５１】
なお、脱水素化工程において脱水素化または酸化脱水素化されなかった直鎖状炭化水素および／または分岐鎖状炭化水素は、特に限定されることなく、例えば後述する水素化工程で得られる水素化物と混合してガソリン基材やエチレンクラッカーの原料として使用することができる。
【００５２】
また、脱水素化工程では、留分（Ｂ）に含まれている直鎖状炭化水素と分岐鎖状炭化水素とを分離してから脱水素化または酸化脱水素化することが好ましい。即ち、脱水素化工程は、留分（Ｂ）に含まれている直鎖状炭化水素と分岐鎖状炭化水素とを分離する工程と、分離された直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化または酸化脱水素化する工程とを含むことが好ましい。直鎖状炭化水素と分岐鎖状炭化水素とを予め分離すれば、直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素のそれぞれに適した条件で脱水素化または酸化脱水素化を行うことができるからである。また、直鎖状炭化水素脱水素化物および分岐鎖状炭化水素脱水素化物の生成量を個別に調整することができるからである。
【００５３】
ここで、留分（Ｂ）に含まれている直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の分離は、特に限定されることなく、例えば、蒸留、抽出蒸留、オレフィンのアルコールへの変換を経由する蒸留分離、膜分離などの任意の分離方法を用いて行うことができる。
中でも、生産性、装置規模およびエネルギー原単位の観点からは、分離方法としては、膜分離が好ましい。
【００５４】
そして、膜分離に用いる分離膜としては、直鎖状炭化水素と分岐鎖状炭化水素との分離が可能であれば特に限定されることなく、高分子膜、無機膜、炭素膜等を用いることができる。
中でも、耐熱性および耐薬品性の観点からは、無機膜が好ましく、セラミック膜、金属膜、合金膜がより好ましく、セラミック膜が更に好ましく、シリカライト膜等のゼオライト膜が特に好ましい。
【００５５】
また、直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の膜分離は、平板型、管型、積層平板型、多管型などの任意の形態の膜分離モジュールを用いて行うことができる。中でも、分離効率および装置の小型化の観点からは、平板型または多管型の膜分離モジュールであることが好ましく、分離膜の交換の容易性の観点からは多管型の膜分離モジュールであることがより好ましい。
【００５６】
更に、脱水素化工程における直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の脱水素化または酸化脱水素化は、触媒の存在下または触媒の不存在下において、気相中または液相中で行うことができる。中でも、脱水素化物の生産効率の観点からは、触媒の存在下で脱水素化または酸化脱水素化を行うことが好ましく、固体触媒の存在下、気相中で脱水素化または酸化脱水素化を行うことがより好ましい。
【００５７】
ここで、脱水素化または酸化脱水素化に用いる反応器としては、特に限定されることなく、回分式反応器、完全混合型連続反応器、固定床式連続反応器、流動床式連続反応器などを用いることができる。中でも、操作の簡便性の観点から、脱水素化または酸化脱水素化に用いる反応器としては、固定床式連続反応器または流動床式連続反応器が好ましい。
【００５８】
また、脱水素化に使用し得る触媒としては、特に限定されることなく、例えば、金属触媒、Ｃｒ系酸化物触媒、Ｚｒ系酸化物触媒、Ｆｅ系酸化物触媒などを用いることができる。更に、酸化脱水素化に使用し得る触媒としては、特に限定されることなく、例えば、ＭｏおよびＢｉを主成分とした複合酸化物触媒などを用いることができる。
【００５９】
そして、脱水素化工程では、直鎖状炭化水素の脱水素化または酸化脱水素化により、ピペリレンを含む直鎖状炭化水素脱水素化物が生成し得る。また、脱水素化工程では、分岐鎖状炭化水素の脱水素化または酸化脱水素化により、イソプレンを含む分岐鎖状炭化水素脱水素化物が生成し得る。
【００６０】
なお、直鎖状炭化水素脱水素化物には、ピペリレンの他に、直鎖状炭化水素が脱水素化または酸化脱水素化して生成した１−ペンテン、２−ペンテンおよび１，４−ペンタジエン、並びに、未反応の直鎖状炭化水素が含まれ得る。また、分岐鎖状炭化水素脱水素化物には、イソプレンの他に、分岐鎖状炭化水素が脱水素化または酸化脱水素化して生成した２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテンおよび２−メチル−２−ブテン、並びに、未反応の分岐鎖状炭化水素が含まれ得る。
【００６１】
また、脱水素化工程において直鎖状炭化水素および／または分岐鎖状炭化水素を脱水素化した場合には、水素が生成する。そして、生成した水素は、特に限定されることなく、例えば、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）法、溶剤吸収法、膜分離法、深冷分離法などを用いて回収することができる。中でも、水素は、ＰＳＡ法または膜分離法を用いて回収することが好ましく、膜分離法を用いて回収することがより好ましい。
【００６２】
そして、水素の膜分離に用いる分離膜としては、特に限定されることなく、例えば、セラミック膜、セラミック−金属複合膜、炭素膜、合金膜、高分子膜などが挙げられる。中でも、耐熱性および機械的強度の観点から、セラミック膜、セラミック−金属複合膜、炭素膜、合金膜が好ましく、セラミック−金属複合膜、合金膜が更に好ましい。
【００６３】
なお、脱水素化工程では、脱水素化と水素の回収とを別々に実施する必要はなく、例えばメンブレンリアクター等を用いて脱水素化と水素の回収とを同時に進行させてもよい。そして、メンブレンリアクターに使用する水素分離膜としては、特に限定されることなく、例えば、炭素膜、高分子膜、セラミック膜（例えば、シリカライト膜等のゼオライト膜）、金属修飾セラミック膜（例えば、金属修飾ゼオライト膜）、合金膜などが挙げられる。中でも、耐熱性および寸法安定性の観点からは、水素分離膜としては、炭素膜、セラミック膜（例えば、シリカライト膜等のゼオライト膜）、金属修飾セラミック膜（例えば、金属修飾ゼオライト膜）、合金膜が好ましく、金属修飾セラミック膜（例えば、金属修飾ゼオライト膜）、合金膜がより好ましい。
【００６４】
＜回収工程＞
そして、本発明の炭化水素の製造方法では、脱水素化工程で得られる脱水素化物を抽出蒸留塔または蒸留塔に供給し、脱水素化物からピペリレンおよび／またはイソプレンを回収する。これにより、留分（Ｂ）中に含まれていた炭化水素を有効活用して、炭化水素混合物からイソプレンおよびピペリレンを効率的に得ることができる。
【００６５】
ここで、回収工程では、脱水素化物を第一抽出蒸留塔に供給し、被抽出蒸留物の一部とすることが好ましい。即ち、炭化水素混合物または前処理を施した炭化水素混合物と、脱水素化物とを含む被抽出蒸留物に対し、第一抽出蒸留工程および第一蒸留工程を実施することにより、炭化水素混合物または前処理を施した炭化水素混合物に加え、直鎖状炭化水素脱水素化物および分岐鎖状炭化水素脱水素化物の少なくとも一方からもイソプレンおよびピペリレンを得ることが好ましい。炭化水素を連続的に製造する際に、脱水素化物を第一抽出蒸留塔に供給して炭化水素混合物または前処理を施した炭化水素混合物中のイソプレンおよびピペリレンと共に脱水素化物中のイソプレンおよび／またはピペリレンを回収すれば、脱水素化物用の抽出蒸留塔や蒸留塔を新たに設けることなく、イソプレンおよび／またはピペリレンを効率的に回収することができるからである。
なお、本発明の炭化水素の製造方法において炭化水素混合物の前処理を実施する場合、脱水素化工程で得られる脱水素化物は、前処理を施した炭化水素混合物と混合してから第一抽出蒸留塔に供給するか、或いは、第一抽出蒸留塔に直接供給することが好ましい。前処理を施す前の炭化水素混合物に脱水素化物を混合した場合、前処理で使用する前蒸留塔にかかる負荷が増大するからである。
【００６６】
また、本発明の炭化水素の製造方法では、脱水素化工程で得られる脱水素化物としてのピペリレンを含む直鎖状炭化水素脱水素化物を第一蒸留塔に供給することにより、脱水素化物用の抽出蒸留塔や蒸留塔を新たに設けることなく、脱水素化物中のピペリレンを留分（Ａ）中に含まれていたピペリレンと共に効率的に回収することもできる。
更に、本発明の炭化水素の製造方法では、脱水素化工程で得られる脱水素化物としてのイソプレンを含む分岐鎖状炭化水素脱水素化物を第二抽出蒸留塔に供給することにより、脱水素化物用の抽出蒸留塔や蒸留塔を新たに設けることなく、脱水素化物中のイソプレンを留分（Ｃ）中に含まれていたイソプレンと共に効率的に回収することもできる。
しかし、直鎖状炭化水素脱水素化物に含まれているピペリレン以外の炭化水素および分岐鎖状炭化水素脱水素化物に含まれているイソプレン以外の炭化水素を留分（Ｂ）として再利用する観点、並びに、高純度のピペリレンおよびイソプレンを得る観点からは、脱水素化物は第一抽出蒸留塔に供給することが好ましい。
【００６７】
＜水素化工程＞
水素化工程では、上述したイソプレン精製工程で排出される残留分、ピペリレン精製工程で排出される残留分およびジシクロペンタジエン精製工程で排出される残留分の少なくとも一つ、好ましくは全部を水素化する。
なお、イソプレン精製工程で排出される残留分としては、例えば、第二抽出蒸留塔の塔底から流出する留分から抽出溶媒を分離する際に放散塔の塔頂から流出する留分、第二蒸留塔の塔頂から流出する留分または第二蒸留塔の塔頂から流出する留分を精製塔で精製して高純度の２−ブチンを得る際に精製塔の塔頂から流出する留分などが挙げられる。また、ピペリレン精製工程で排出される残留分としては、例えば、ピペリレン精製部の蒸留塔の塔底から流出する留分などが挙げられる。更に、ジシクロペンタジエン精製工程で排出される残留分としては、例えば、ジシクロペンタジエン精製部の蒸留塔の塔底から流出する留分などが挙げられる。
【００６８】
ここで、水素化は、触媒の存在下または触媒の不存在下において、気相中または液相中で行うことができる。中でも、水素化効率の観点からは、触媒の存在下で水素化を行うことが好ましく、固体触媒の存在下、気相中で水素化を行うことがより好ましい。
【００６９】
また、水素化に用いる反応器としては、特に限定されることなく、回分式反応器、完全混合型連続反応器、固定床式連続反応器、流動床式連続反応器などを用いることができる。中でも、操作の簡便性の観点から、水素化に用いる反応器としては、固定床式連続反応器または流動床式連続反応器が好ましく、固定床式連続反応器がより好ましい。
【００７０】
更に、水素化は、残留分を熱分解した後に行うことが好ましい。熱分解を行わずに水素化を行うと、得られた水素化物を例えばエチレンクラッカーの原料などとして使用した際にエチレン等の収率が低下すると共にクラッカーの冷却器の汚れが増大するからである。
【００７１】
また、水素化に使用し得る触媒としては、特に限定されることなく、例えば、貴金属系触媒、Ｃｕ系触媒、Ｎｉ系触媒、Ｚｒ系触媒等が挙げられる。中でも、貴金属系触媒、Ｎｉ系触媒が好ましく、Ｎｉ系触媒がより好ましい。水素化が不十分な場合、得られた水素化物を例えばエチレンクラッカーの原料などとして使用した際にエチレン等の収率が低下すると共にクラッカーの冷却器の汚れが増大するからである。
【００７２】
更に、水素化に使用し得る水素としては、特に限定されることなく、石油精製におけるリフォーマー水素、電解水素、流動接触プロセスから副生する水素などが挙げられるが、原料である炭化水素混合物の利用効率を更に高め、炭化水素を更に効率的に製造する観点からは、脱水素工程において直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の少なくとも一方を脱水素化した際に生じる水素を用いることが好ましい。
【００７３】
そして、水素化工程で得られた水素化物は、例えば、ガソリン基材やエチレンクラッカーの原料として良好に使用することができる。
【００７４】
（炭化水素の製造装置）
本発明の炭化水素の製造装置は、イソプレンおよびピペリレンと、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の直鎖状炭化水素と、炭素数が５で炭素−炭素二重結合の数が１つ以下の分岐鎖状炭化水素とを含む炭化水素混合物から炭化水素を製造する装置である。
なお、炭化水素混合物としては、上述した本発明の炭化水素の製造方法と同様のものを用いることができる。また、以下では、上述した本発明の炭化水素の製造方法で使用し得る構成と同様の構成については説明を省略する。
【００７５】
そして、本発明の炭化水素の製造装置の一例は、例えば図１に示すような構成を有している。
具体的には、図１に示す炭化水素の製造装置１００は、炭化水素混合物中のシクロペンタジエンを二量化してジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物を得る二量化器１１と、ジシクロペンタジエンを含む炭化水素混合物を蒸留して前処理を施した炭化水素混合物を得る前蒸留塔１２とを備えている。また、製造装置１００は、前蒸留塔１２から流出した前処理を施した炭化水素混合物を含む被抽出蒸留物を抽出蒸留する第一抽出蒸留塔２１と、第一抽出蒸留塔２１の塔底から流出する留分（Ａ）から抽出溶剤を分離する放散塔２２と、放散塔２２で留分（Ａ）から抽出溶剤を分離して得た留分を蒸留する第一蒸留塔３１とを更に備えている。なお、放散塔２２で留分（Ａ）から分離回収した抽出溶剤は、第一抽出蒸留塔２１に返送して抽出蒸留に再利用することができる。
【００７６】
更に、製造装置１００は、第一蒸留塔３１の塔頂から流出する留分（Ｃ）を精製して高純度のイソプレンを得るイソプレン精製部として、留分（Ｃ）が流入する第二抽出蒸留塔４１と、第二抽出蒸留塔４１の塔底から流出した留分を残留分と抽出溶剤とに分離する放散塔４２と、第二抽出蒸留塔４１の塔頂から流出した留分を蒸留する第二蒸留塔４３と、第二蒸留塔４３の塔頂から流出する留分を精製する精製塔４４とを備えている。なお、放散塔４２で分離回収した抽出溶剤は、第二抽出蒸留塔４１に返送して抽出蒸留に再利用することができる。
【００７７】
また、製造装置１００は、第一蒸留塔３１の塔底から流出する留分（Ｄ）を精製して高純度のピペリレンを得るピペリレン精製部として、蒸留塔６１を備えている。
【００７８】
更に、製造装置１００は、前蒸留塔１２の塔底から流出する留分（Ｅ）を精製して高純度のジシクロペンタジエンを得るジシクロペンタジエン精製部として、蒸留塔５１を備えている。
【００７９】
また、製造装置１００は、第一抽出蒸留塔２１の塔頂から流出する留分（Ｂ）の少なくとも一部（図示例では全部）を脱水素化または酸化脱水素化（図示例では脱水素化）して脱水素化物を得る脱水素化部を備えている。
具体的には、製造装置１００は、脱水素化部として、第一抽出蒸留塔２１の塔頂から流出する留分（Ｂ）が流入し、留分（Ｂ）中に含まれている直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素が分離される分離器７１と、分離器７１で分離された直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素をそれぞれ脱水素化する脱水素化器７２，７３とを備えている。
【００８０】
更に、製造装置１００は、脱水素化器７２で直鎖状炭化水素を脱水素化して得た直鎖状炭化水素脱水素化物および脱水素化器７３で分岐鎖状炭化水素を脱水素化して得た分岐鎖状炭化水素脱水素化物を第一抽出蒸留塔２１に供給する脱水素化物ラインを更に備えている。
【００８１】
また、製造装置１００は、蒸留塔５１の塔底から流出する残留分、蒸留塔６１の塔底から流出する残留分、放散塔４２の塔頂から流出する残留分および精製塔４４の塔頂から流出する残留分を水素化する水素化器８０と、脱水素化器７２，７３で生成した水素を水素化器８０へと供給する水素ラインとを備えている。
【００８２】
そして、製造装置１００によれば、脱水素化器７２，７３で直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素を脱水素化して得た直鎖状炭化水素脱水素化物および分岐鎖状炭化水素脱水素化物を第一抽出蒸留塔２１に供給しているので、第二蒸留塔４３および蒸留塔６１において、炭化水素混合物中に含まれていたイソプレンおよびピペリレンに加え、直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の脱水素化により得られたイソプレンおよびピペリレンも得ることができる。従って、炭化水素混合物からイソプレンおよびピペリレンを効率的に得ることができる。
【００８３】
また、製造装置１００によれば、蒸留塔５１においてモノマー等として有用なジシクロペンタジエンを得ることができる。
【００８４】
更に、製造装置１００によれば、ガソリン基材やエチレンクラッカーの原料として使用可能な水素化物を水素化器８０で得ることができる。更に、水素化物を生成する際の水素として直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の脱水素化時に生成する水素を利用することができる。従って、原料である炭化水素混合物の利用効率を更に高め、各種炭化水素を非常に効率的に製造することができる。
【００８５】
以上、一例を用いて本発明の炭化水素の製造装置について説明したが、本発明の炭化水素の製造装置は上述した例に限定されるものではない。
【００８６】
具体的には、本発明の製造装置は、二量化器１１および前蒸留塔１２を有していなくてもよい。また、本発明の製造装置は、分離器７１を有していなくてもよい。更に、本発明の製造装置は、直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素を酸化脱水素化してもよく、また、直鎖状炭化水素および分岐鎖状炭化水素の何れか一方のみを脱水素化または酸化脱水素化してもよい。また、本発明の製造装置は、水素化器８０を備えていなくてもよい。更に、脱水素化物ラインは、脱水素化物を第一蒸留塔３１または第二抽出蒸留塔４１に供給するものであってもよい。更に、イソプレン精製部、ピペリレン精製部およびジシクロペンタジエン精製部の構成は上述した例に限定されるものではなく、また、本発明の製造装置は、イソプレン精製部、ピペリレン精製部およびジシクロペンタジエン精製部を有していなくてもよい。
【実施例】
【００８７】
以下、本発明について実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。【００８８】
（実施例１）
表１に示す組成を有するＣ５留分を炭化水素混合物として用いて、図１に示す炭化水素の製造装置でイソプレン、ピペリレンおよびジシクロペンタジエンを製造した。具体的には、以下に示す仕様の製造装置１００を用いて、イソプレンの生産量が８００００トン／年となるようにイソプレン、ピペリレンおよびジシクロペンタジエンを製造した。
そして、Ｃ５留分の使用量、イソプレン、ピペリレンおよびジシクロペンタジエンの生産量、水素生産量、燃焼留分量、水素化物生産量、原料有効活用率を求めた。結果を表２に示す。【００８９】
【表１】
2018163828.tif 000003
【００９０】
＜仕様＞
［分離器７１］
ムライトを支持体としたシリカライト膜を分離膜として備える分離器を使用した。
［脱水素化器７２，７３］
図２に示す構成の固定床式流通型メンブレンリアクターシステムを使用した。なお、図２において、２０１は直鎖状炭化水素または分岐鎖状炭化水素、２０２は希釈水、２０３および２０４はポンプ、２０５は気化器、２０６は脱水素反応器（一段目、含浸担持法で調製したＫ（１質量％）−Ｐｔ（０．９質量％）−Ｓｎ（０．３質量％）／ＺｒＯ２触媒を充填）、２０７は脱水素反応器（二段目、含浸担持法で調製したＰｄ（１質量％）−Ｃｕ（４質量％）−Ｍｏ（１質量％）／γ−Ａｌ２Ｏ３触媒を充填）、２０８は水素分離膜、２０９は真空ポンプ、２１０は凝縮器である。そして、凝縮器２１０の下側からは液体の脱水素化物が流出し、凝縮器２１０の上側からは気体の脱水素化物が流出する。
〔脱水素化器７２の運転条件〕
・温度：５５０℃
・直鎖状炭化水素：水＝１：１１
・ガス空間速度（ＧＨＳＶ）：１２００ｈｒ−１
・直鎖状炭化水素の転化率：２．６モル％
・イソプレン選択率：５９．９モル％
〔脱水素化器７３の運転条件〕
・温度：６００℃
・分岐鎖状炭化水素：水＝１：１１
・ガス空間速度（ＧＨＳＶ）：１２００ｈｒ−１
・分岐鎖状炭化水素の転化率：１９．４モル％
・イソプレン選択率：７７．８モル％
［水素化器８０］
熱分解器の後段に水素化反応器（Ｎｉ（６０質量％）／ＭｇＯ−ＳｉＯ２触媒を充填）を備える水素化器を使用した。
〔水素化器８０の運転条件〕
・熱分解温度：３５０℃
・水素化反応温度：１６０℃
・ガス空間速度（ＧＨＳＶ）：３７０ｈｒ−１
・水素供給量／不飽和結合量（等量比）：１．４【００９１】
（比較例１）
分離器７１、脱水素化器７２，７３および水素化器８０を有さない以外は図１に示す炭化水素の製造装置と同様の構成を有する製造装置を使用し、留分（Ｂ）および残留分を燃料として燃焼した以外は実施例１と同様にしてイソプレン、ピペリレンおよびジシクロペンタジエンを製造した。
そして、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表２に示す。【００９２】
【表２】
2018163828.tif 000004
【００９３】
表２より、実施例１ではＣ５留分を有効活用し、イソプレンおよびピペリレン等を効率的に製造し得ることが分かる。【００９４】
なお、実施例１で得られた水素化物は、残留分中に含まれていた不飽和炭化水素の不飽和結合が全て水素化されたものであり、スパイロシミュレーターで評価したところ、エチレン収率が２９．３質量％（リファレンスナフサは３０．７質量％）、プロピレン収率が１８．８質量％（リファレンスナフサは１６．２質量％）となり、エチレンクラッカーの原料として十分に利用可能なものであった。
また、比較例１で燃焼させた留分（Ｂ）の組成は表３に示す通りであり、残留分の組成は表４に示す通りであった。【００９５】
【表３】
2018163828.tif 000005
【表４】
2018163828.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明によれば、Ｃ５留分などの炭素数５の炭化水素を含む炭化水素混合物からイソプレンおよびピペリレンを効率的に得ることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１１  二量化器
１２  前蒸留塔
２１  第一抽出蒸留塔
２２  放散塔
３１  第一蒸留塔
４１  第二抽出蒸留塔
４２  放散塔
４３  第二蒸留塔
４４  精製塔
５１  蒸留塔
６１  蒸留塔
７１  分離器
７２，７３  脱水素化器
８０  水素化器
１００  製造装置
【図１】
2018163828.tif 000007
【図２】
2018163828.tif 000008
【国際調査報告】
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