(57)【要約】【課題】資源物質由来の有機相物質から、温和な環境条件で、重元素種を除去し、有機相物質を改質する処理方法、さらに除去された重元素種を収集する方法、その他有用物質を収集する方法、さらに、それら方法を用いて製造された、重元素種、改質された有機相物質、さらにそれら処理方法を用いた装置、プラント、加えて前記処理方法及プラントで使用された物質を再利用する手段などを提供する。【解決手段】原油、ビチューメン、タール、残留燃料油、石油残渣油、オイルサンド、タールサンド、アスファルテン、化石層、コークス、オイルシェール、石炭の内から選ばれる１種又は複数に由来する有機成分を少なくとも含む有機相物質と水相を共存させ、共存させた結果物に、ハロゲン含有化学物質等を接触させることで、有機相物質から重元素種を水相に抽出又は析出させる有機相物質の処理方法、そのためのプラント、及びその方法を用いて収集される物質の構成とした。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原油、ビチューメン、タール、残留燃料油、石油残渣油、オイルサンド、タールサンド、アスファルテン、化石層、コークス、オイルシェール、石炭の内から選ばれる１種又は複数に由来する有機成分を少なくとも含む有機相物質と水相を共存させ、前記共存させた結果物に、ハロゲン含有化学物質を接触させることで、前記有機相物質から重元素種を前記水相に抽出又は析出させることを特徴とする有機相物質の処理方法。
【請求項２】
前記ハロゲン含有化学物質が、
塩素ガス、クロロフロリド類もしくは一塩化臭素もしくは一ヨウ化塩素から選択されるハロゲン間化合物、塩素ラジカル、塩素酸化物の内から選ばれる１種又は複数の塩素含有化学物質を少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項３】
前記ハロゲン含有化学物質が、
臭素ガス、臭素液、臭素を含むハロゲン間化合物、臭素ラジカル、臭素酸化物の内から選ばれる１種又は複数の臭素含有化学物質を少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項４】
前記ハロゲン含有化学物質が、
ヨウ素と、過ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素酸化物、ヨウ素カチオン、ヨウ素ラジカル種の内から選ばれる１種又は複数のヨウ素含有化学物質を少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項５】
原油、ビチューメン、タール、残留燃料油、石油残渣油、オイルサンド、タールサンド、アスファルテン、化石層、コークス、オイルシェール、石炭の内から選ばれる１種又は複数に由来する有機成分を少なくとも含む有機相物質と水相を共存させ、前記共存させた結果物に、酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体を接触させることで、前記重元素種を前記水相に抽出又は析出させることを特徴とする有機相物質の処理方法。
【請求項６】
前記酸素を含む酸化剤が、
過酸化水素及び／又はオゾンはであることを特徴とする請求項５に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項７】
前記有機カルボニル類縁体が、
酢酸、安息香酸、ナフタレン酸誘導体、マレイン酸、ナフテン酸、有機酸、カルボニル化合物の内から選ばれる１種又は複数の混合物を少なくとも含むことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項８】
原油、ビチューメン、タール、残留燃料油、石油残渣油、オイルサンド、タールサンド、アスファルテン、化石層、コークス、オイルシェール、石炭の内から選ばれる１種又は複数に由来する有機成分を少なくとも含む有機相物質と水相を共存させ、前記共存させた結果物に、ハロゲン含有化学物質と、酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体とを接触させることで、前記重元素種を前記水相に抽出又は析出させることを特徴とする有機相物質の処理方法。
【請求項９】
前記重元素種が、
カルシウムよりも重い元素、前記元素を含む合金、それらの酸化物又は錯体又は粒子の内から選ばれる１種又は複数であることを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項１０】
前記接触が、
＋１００℃未満かつ１０気圧未満で行われることを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項１１】
前記水相に、
窒素有機化合物が、１５％未満の濃度で添加されることを特徴とする請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項１２】
前記窒素有機化合物が、
アミン誘導体又はアミド誘導体であることを特徴とする請求項１１に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項１３】
前記有機カルボニル類縁体が、
前記水相に３０重量％未満の濃度で添加されることを特徴とする請求項５〜請求項８の何れか１項に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項１４】
前記ハロゲン含有化学物質が、
水溶液の電気分解によって得られるものであって、
アノード電極側の水溶液が、
少なくともアルカリ金属ハロゲン化物及び／又はアルカリ土類金属ハロゲン化物を含んでいる水相であることを特徴とする請求項１〜請求項１３の何れか１項に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項１５】
前記アルカリ金属ハロゲン化物及び／又はアルカリ土類金属ハロゲン化物を含んでいる水相が、
前記有機相物質を軟化するために使用された温水、実際の工場用地の川、湖、池、海の水、水道水、土を水に浸漬して得られる水の内から選ばれる１種又は複数の水から準備されることを特徴とする請求項１４に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項１６】
前記ハロゲン含有化学物質が、
電気分解後のアノード側の水溶液であることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項１７】
請求項１４〜請求項１６の何れか１項に記載の有機相物質の処理方法によって得られることを特徴とするハロゲン含有化学物質。
【請求項１８】
請求項１〜請求項１６の何れか１項に記載の有機相物質の処理方法で処理、製造されたことを特徴とする改質された有機相物質。
【請求項１９】
請求項１〜請求項１６の何れか１項に記載の有機相物質の処理方法で処理された水相から収集されたことを特徴とする重元素種。
【請求項２０】
前記収集を、
めっき技術又は還元反応を用いることにより、重元素種を重元素種又は合金として析出させる収集としたことを特徴とする請求項１９に記載の重元素種。
【請求項２１】
前記有機相物質と、
前記ハロゲン含有化学物質として、
塩素ガス、クロロフロリド類もしくは一塩化臭素もしくは一ヨウ化塩素から選択されるハロゲン間化合物、塩素ラジカル、塩素酸化物の内から選ばれる１種又は複数の混合物を少なくとも含む塩素含有化学物質を接触させ、生成された沈澱から、アスファルテンの有機成分及び／又は無機物質を収集することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項１４〜請求項１６の何れか１項に記載の有機相物質の処理方法。
【請求項２２】
請求項１〜請求項１８、請求項２１の何れか１項に記載の有機相物質の処理方法を用いて有機相物質を処理するためのプラント。
【請求項２３】
請求項２２に記載のプラントにおいて、
前記ハロゲン含有化学物質、前記酸素を含む酸化剤、前記有機カルボニル類縁体、水酸化物陰イオン、前記窒素有機化合物の内から選ばれる１種又は複数を含む化学物質を移送するパイプが、
外筒と前記外筒内に配置する内筒とからなる二重筒であり、前記化学物質を前記内筒内で移送させることを特徴とするプラント。
【請求項２４】
請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の有機相物質の処理を、請求項１４〜請求項１６の何れか１項に記載の水溶液の電気分解におけるアノード電極側で得られるハロゲン含有化学物質を用いて行う際に、カソード電極側で、電気分解によって得られる水素ガス及び/又は水酸化物陰イオンを用いて、
請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の前記ハロゲン含有化学物質を水相が共存した前記有機相物質と接触させた際に生成する酸性の水相を、前記水酸化物陰イオンを用いて中和すること、
または、遷移金属触媒の存在下での水素化脱硫反応、水素化脱窒素反応又は水素化脱ハロゲン反応を行うこと、
さらに、要すればアルコールを添加する、又は水素ガスの替わりにアルコールを添加し、遷移金属触媒の存在下での水素化脱硫反応、水素化脱窒素反応又は水素化脱ハロゲン反応を行うことを特徴とする、
請求項２２項に記載のプラント。
【請求項２５】
請求項１４〜請求項１６の何れか１項に記載の有機相物質の処理方法を用いて有機相物質を処理するためのプラントであって、
前記ハロゲン含有化学物質を電気分解で生成した際にカソード側に発生した水酸化物陰イオンを、前記有機相物質を処理した後の水相の中和反応に利用するラインを備えること、
又は前記カソード側に発生した前記水酸化物陰イオン又は水素を、遷移金属触媒の存在下で、前記有機相物質の水素化脱硫反応又は水素化脱窒素反応、水素化脱ハロゲン反応に利用するラインを備えること、
又は前記水素に変え、アルコールを添加するラインを備えること
を特徴とするプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、資源としての有機相物質の品質が改質されるように、原油、ビチューメン、タール、アスファルテン、オイルサンド、タールサンド、残留燃料油、石油残渣油、化石層、コークス、オイルシェール、又は石炭などに由来する有機相物質から、例えば、バナジウム（例えば、Ｖ２Ｏ５、ＶＯ２などの酸化バナジウム、及びその他の酸化物複合体）、ニッケル、及びのその他の遷移金属イオンなどの重元素種を分離・除去するための、且つ／又は酸化重金属、イオン、元素金属、合金、又はこれらの混合物を含む構成重元素種を収集し濃縮するための、有効な処理方法に関する。これらの収集された重元素種を資源として活用することもできる。【０００２】
さらに本発明は、原油、ビチューメン、タール、オイルサンド、タールサンド、残留燃料油、石油残渣油に含まれるアスファルテンの有機成分を分離・除去するための、有効な処理方法にも関係する。
【背景技術】
【０００３】
触媒に関する損害や失活の防止、又はアップグレードプロセス、即ち石油関連産業における水素化分解又は水素化脱硫又は水素化脱窒素反応の効率の悪さを防止するため、オイルサンド又はビチューメン又はタール又は原油中の重元素種を効率的に除去することは重要である。【０００４】
世界全体の不安定な経済の状況下、公平な貿易システムに基づいた鉱物資源の経路の多様性の維持のため、油田や採掘場等に存在する、ビチューメン又はタール又は原油か又は石炭又はオイルシェールから鉱物資源として重元素種を収集することも、極めて重要である。【０００５】
一方、重油、ビチューメン、又はタール、又は原油などの有機相物質は、有機ポルフィン誘導体、すなわち、テトラピロールリガンドを有するポルフィリン誘導体のバナジウム錯体の１種として（油中のポルフィン又はポルフィリン誘導体の概観に関しては、例えば非特許文献１、２参照）、酸化バナジウムを含有することが良く知られており、これらは非常に安定である。【０００６】
この状況に沿って、３７４℃よりも高い温度及び２１８気圧よりも高い圧力で、超臨界水で過酸化水素を使用する金属イオン除去技法が、日立によって出願された（特許文献１）。有機酸のみが、１２０℃よりも高い温度でバナジルポルフィンと反応して、おそらくは酸化バナジウムを水相に放出することが報告されている（非特許文献３）。【０００７】
有機酸又はリン酸と混合された化学物質は、その他の化合物と組み合わせて、＋１００℃よりも高い温度で重油からバナジウム錯体を除去するのに利用されている（特許文献２、３）。特許文献３の場合には、系に高電界が印加されることに留意すべきである。硫酸及びＦｅＣｌ３又はＳｎＣｌ４などの強酸及びその他の化学物質が、＋１００℃よりも高い温度での、油残渣のバナジウムの金属イオンの除去に使用された（非特許文献４）。【０００８】
これらの文献及び関連する発明は、原油、ビチューメン、タール、又は残留燃料油などの有機相物質から重元素種を除去し収集するのに適用可能であるが、これら全ての技法は、面倒な操作手順や膨大なエネルギー、即ち熱、高圧、及び高電界が必要で、その結果プラント及び設備への初期投資とランニングコストの増加をもたらすという欠点に苦しめられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２７７７７０号公報
【特許文献２】中国特許公開第１０１２１５４７７号公報
【特許文献３】中国特許公開第１０１４６９２７９号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｍ．Ｃ．Ｓｈｅｐｐａｒｄ、Ｊ．Ｓ．Ｅｄｗａｒｄｓ、「Ａｔｈａｂａｓｃａ  Ｏｉｌ  Ｓａｎｄｓ，Ｆｒｏｍ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｔｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ」；Ｐａｒｔ  Ｏｎｅ、Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ：Ａｌｂｅｒｔａ、Ｃａｎａｄａ（２００５）
【非特許文献２】Ｒ．Ｈ．Ｆｉｓｈ、Ｊ．Ｋｏｍｌｅｎｉｃ、Ｊ．，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．１９８４、５６（３）、５１０〜５１７
【非特許文献３】Ｊ．Ｇ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ、Ｐｒｅｐｒ．Ｐａｐ．−Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、Ｄｉｖ．Ｆｕｅｌ  Ｃｈｅｍ．２００４、４９（１）、７９〜８０
【非特許文献４】Ｓ．Ａｂｂａｓ、Ｚ．Ｔ．Ｍａｑｓｏｏｄ、Ｍ．Ｆ．Ａｌｉ、Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２０１０、２８、１７７０〜１７７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、資源物質由来の有機相物質から、従来の高温、高圧、及び高電界を必要としない温和な環境条件で、重元素種を除去し、有機相物質を改質する処理方法、さらに除去された重元素種を収集する方法、その他有用物質を収集する方法、さらに、それら方法を用いて製造された、重元素種、改質された有機相物質、さらにそれら処理方法を用いた装置、プラント、加えて前記処理方法及びプラントで使用された物質を再利用する手段など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】
【００１２】
まず、この記述中に使用される「用語」について、混乱及び誤解を防止するために説明する。【００１３】
本発明に記述の「有機相物質」とは、シロップ状の物質を含む液相、又は平均直径が１ｍ未満の粉末、ショット及び塊、及び小片を含む固相などの物質、又は任意の種類の有機成分から少なくともなる、これらを混合した状態の物質を意味する。有機相物質は、有機成分以外に無機物質、水を伴う場合もしばしばある。【００１４】
混合体としての「有機成分」は、カナダ、北欧、ＵＳＡ、メキシコ、ブラジルやベネズエラ含む南米、オーストラリア、アフリカ（コンゴ、マダガスカル）、中東、ロシア、及び東南及び中国を含むアジアに貯蔵されている、全ての種類の原油、全ての種類のビチューメン、オリノコタール又は穀物-、植物-が変換されたタールを含めた全ての種類のタール、重油、全ての種類のオイルサンド、タールサンド、ポルフィリン誘導体を含有する化石層、コークス、オイルシェール、又は石炭の内から選ばれる１種又は複数から選ばれる全ての種類のそのままの資源物質を意味する。【００１５】
さらに、それらの資源物質を加熱し又は改質し又は変換するなどのあらゆる処理の後の物質、例えば、処理した後の、又は有機溶媒と混合し、若しくはこれらの資源物質由来のその他の有機成分と組み合わせた後の、タール又はビチューメン残渣、アスファルテン、重油、残留燃料油、石油残渣油も意味する。【００１６】
また、本発明の記述中の有機相物質は、有機相物質の重量又は体積に対して、ｐｐｔ付近の低レベルから２倍以上の体積パーセントの高レベルに至るまでの濃度範囲の水相を伴うことがしばしばあり、可能性として、砂、土、泥、鉱屑、及びその他の全ての種類の無機物質の、１種又は複数を含有する。有機相物質は、平均分子量７５０を超える重たい有機成分を含む場合がいくらかある。【００１７】
本明細書に記述の「水相」は、オイルサンド及びタールを軟化させるために温水注入を用いた後の溶液、又は、アルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物を含んでいる、実際の工場用地の川若しくは湖若しくは鉱さいを含む池若しくは海水から又は土を水に浸漬させた後の溶液、若しくは地下水、若しくは水道水から調製された溶液から準備された、あらゆる種類の水溶液に由来する、少なくとも酸化水素、すなわち水からなる液体を意味する。【００１８】
この水相は、本発明の処理方法が行われる前に存在している、又は処理方法が行われる後に添加され、しばしば、窒素有機化合物若しくは有機酸誘導体などの添加剤、又はその他の不純物を含んでいる。【００１９】
即ち、「水相」とは、水を主とし、あらゆる溶質、化合物、ミセル、コロイドを含む任意の種類の水溶液、及び複雑な相を有するエマルジョンや懸濁液なども含む。【００２０】
「物質」とは、ハロゲン含有化学物質、酸素を含む酸化剤、有機カルボニル類縁体などの化学物質、有機相物質、重元素種、アスファルテンの有機成分、無機物質など、本発明に用いるすべての物質を意味する。【００２１】
本発明における処理方法は、有機相物質及び水相からなる２相系を意味する２相溶液を、主に使用する。本発明で使用する化学物質と接触し混合するためのこの方法の具体的な手順は、どのようなやり方でも問題にはならず、これらがどのように接触し混合しようとも、原理的に前記化学物質と有機相物質とを適切に接触させ混合しさえすれば十分である。【００２２】
例えば、「接触させること」とは、有機相物質を化学物質の蒸気に曝し、又は前記化学物質の蒸気を有機相物質中にバブリングし、又は、有機相物質と、化学物質を含む水相との界面で前記化学物質の接触を意味する。例えば混合するには、ミキサ、スターラ、プロペラ、又は水車、又は超音波処理器、又は噴霧器を使用することにより、有機相物質と化学物質とを混合する。【００２３】
「気圧」という単位は、大気圧を意味し、即ち１気圧＝０．１ＭＰａであり、１０気圧＝１ＭＰａである。【００２４】
本発明の記述中の「有機成分」は、有機分子、例えば任意の置換基を有する炭化水素、又はポルフィリン、フタロシアニン、及びクロロフィル誘導体、又はこれらの金属錯体と、比較的複雑なオリゴマー又はポリマー又はグラファイトライト又はダイヤモンド状化合物であって、原油、ビチューメン、オリノコタールを含めたタール、重油、残留燃料油、石油残渣油、オイルサンド、タールサンド、アスファルテン、化石層、コークス、オイルシェール、又は石炭に含まれるものなど、任意の有機系の炭素をベースにした分子、又は、例えばこれらの資源物質を加熱し又は処理し、又は改質する前又はその後の、これらの資源物質に由来する有機分子を意味する。【００２５】
特に、この明細書中のアスファルテンの有機成分は、油の処理において問題をしばしば引き起こす、アスファルテン、重油、残留燃料油、石油、又はタール残渣に関連した、比較的大きな分子量と、アスファルテン、重油、残留燃料油、石油、又はタール残渣に関連した比較的低い溶解度とを有する、有機相物質中の有機成分を意味する。【００２６】
本発明の記述における「ハロゲン含有化学物質」は、フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素を含めた全ての種類の反応性化学物質を意味する。特に「塩素含有化学物質」は、塩素ガス（Ｃｌ２）、及び／又は一フッ化塩素（Ｃｌ−Ｆ）及び一ヨウ化塩素（Ｃｌ−Ｉ）などのハロゲン間化合物、及び／又は塩素ラジカル（Ｃｌ・）、及び／又は次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、及び過塩素酸塩などの酸化塩素種（Ｃｌ−Ｏｘ）を意味し、「臭素含有化学物質」は、臭素ガス又は液体（Ｂｒ２）、及び／又は一ヨウ化臭素（Ｂｒ−Ｉ）などのハロゲン間化合物、及び／又は臭素ラジカル（Ｂｒ・）、及び／又はブロメート誘導体などの酸化臭素種（Ｂｒ−Ｏｘ）を意味し、「ヨウ素含有化学物質」は、少なくとも、ヨウ素（Ｉ２）と、過ヨウ素酸ナトリウム又は過ヨウ素酸などの酸化ヨウ素種（Ｉ−Ｏｘ）、又はヨウ素陽イオン（Ｉｎ＋、ｎ≧１）又はラジカル（Ｉ・）種の内から選ばれる１種又は複数のヨウ素化学物質と、の間の混合物を意味する。【００２７】
「遷移金属触媒」は、水素化脱ハロゲン反応（水素化−脱フッ素反応、脱塩素反応、脱臭素反応、脱ヨウ素反応）、水素化脱硫反応、水素化脱窒素反応など、液体であるビチューメンやタールなどの有機相物質を改質する際に用いられる触媒であって、例えば、鉄、パラジウム、ロジウム、イリジウム、白金、モリブデンから成る。【００２８】
「水酸化物陰イオン」とは、ＯＨ−の構造を持つ陰イオンで、水相中においてアルカリ性を示す原因となる。水相中のプロトンＨ＋を中和することに使用できる。【００２９】
本発明における「ハロゲン」とは、周期律表第１７族のうち、フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素を意味する。「ハロゲン化」とは、フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素から選ばれる１種又は複数のハロゲンが炭素と共有結合を形成することを意味する。【００３０】
「ハロゲン化物イオン」とは、Ｆ−，Ｃｌ−，Ｂｒ−，Ｉ−のハロゲン化物陰イオンを意味する。「水素化脱硫反応」とは、遷移金属触媒存在下、水素ガス及び/又はアルコール、且つ水酸化物陰イオンを用いて、有機相物質中の有機成分に化学的に結合している硫黄を取り除く反応を意味する。「水素化脱窒素反応」とは、遷移金属触媒存在下、水素ガス及び/又はアルコール、且つ水酸化物陰イオンを用いて、有機相物質中の有機成分に化学的に結合している窒素を取り除く反応を意味する。「水素化脱ハロゲン反応」とは、遷移金属触媒存在下、水素ガス及び/又はアルコール、且つ水酸化物陰イオンを用いて、有機相物質中の有機成分に化学的に結合しているハロゲンを取り除く反応を意味する。【００３１】
「アルコール」とは、構造式ＲＯＨで表されるすべてのヒドロキシル有機物を意味し、糖やデンプンなども含む。本発明における水素化脱ハロゲン反応を遂行するためには、特にイソプロピルアルコール（イソプロバノール）などの２級アルコールが好ましい。【００３２】
「酸素を含む酸化剤」は（ｉ）と（ｉｉ）の部類から成る。(ｉ)は、Ｏ２を除く酸素‐酸素結合を有する酸化剤、すなわち、過酸化類及び／又はオゾン及び／又はその他の比較的強い酸化能を有する酸素‐酸素結合を有する酸化剤、そして(ｉｉ)は、それ以外の酸化剤である。【００３３】
例えば、酸化剤(ｉ)は、過酸化水素Ｈ２Ｏ２及び／又はオゾンＯ３、及び／又はメタクロロ過安息香酸や過酸化アルカンカルボン酸やその他の過酸化有機カルボン酸のような過酸化カルボン酸ＲＣＯ３Ｈ、及び／又は有機過酸化物ＲＯ−ＯＲ、及び／又は過酸化アセトンのようなケトン過酸化物を含む。【００３４】
例えば、酸化剤(ｉｉ)は、酸化クロム（ＶＩ）ＣｒＯ３や重クロム酸Ｃｒ２Ｏ７のようなクロム酸化物、及び／又は酸化オスミウムＯｓＯ４などの遷移金属酸化物、及び／又は酸化硫黄化合物ＳＯｘ(ｘ＞２)、及び／又はシアノ基やニトロ基のような強い電子吸引基を有する７，７，８，８−テトラシアノキノジメタンＴＣＮＱ誘導体を含む。【００３５】
「有機カルボニル類縁体」は、有機カルボン酸、スルフィン酸、スルホン酸、リン酸、それらの誘導体、及び無水誘導体のような、酸素‐ヘテロ原子二重結合を有する、カルボニルタイプの置換基を有する有機誘導体を含んでいる。【００３６】
従って、「その他のタイプの有機酸」とは、すべての有機カルボン酸、スルフィン酸、スルホン酸、リン酸、それらの誘導体、及び無水誘導体を意味する。【００３７】
「その他のタイプの有機カルボニル類縁体」とは、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトン、ベンゾフェノン、ベンジルやジベンゾイルメタンや無水フタル酸のようなジケトンタイプの分子、及びその他の２つのカルボニル基を有する分子、酢酸エチル、アルキルベンゾエート、及び炭酸ジメチルなどの、少なくともアルデヒド、ケトン、エステル、炭酸骨格を有する、あらゆる分子を意味し、もしくはこれらの置換基骨格から選ばれる複数のカルボニル基を分子内に有するあらゆる分子やそれに類似したものを含む。【００３８】
「無機物質」は、材料、特に酸化物材料、例えば灰、泥、砂、及びクラスターなどであって、スカンジウムよりも軽い典型及び／又はアルカリ及び／又はアルカリ土類元素からなるようなものを意味する。【００３９】
「重元素」は、周期律表のカルシウムより重い元素を意味する。重元素種は、周期表のカルシウムよりも重い遷移金属、レアメタル、典型元素を含む全ての可能性ある金属性又はイオンの又は酸化した物質とそれらの混合物意味する。これら重元素種は、任意のタイプの酸化状態を帯びるイオン、酸化物、錯体、金属性、合金形態及び／又は粒子形態、そしてそれらの混合物を含む。【００４０】
「重元素種イオン」は、上述の重元素種において酸化数はプラスであり、全ての重金属誘導体、酸化バナジウム、Ｎｉ２＋、スカンジウム、及びＣｓ、ヨウ化物（Ｉ−、Ｉ３−）も含み、例えば、Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、Ｃｕ２＋、Ｇｅ４＋、Ｔｉ２＋、Ａｓ３＋、Ｃｒ３＋などである。【００４１】
「有機溶媒」は、ベンゼン、トルエン、ナフサ、アセトン、ケトン液体、及び追加の液体油、例えば石油及び原油などであって比較的低い粘度のもの、又はアルコール、エーテル、エステル、及びその他の費用効果のある溶媒を含む、全ての種類の有機液体を意味する。【００４２】
「共存」とは、例えば、図３に示すように、有機相物質と水相が、接触している状態にあることである。水相は、有機相物質ともに採取されてくる水分、後に有機相物質に添加される水でもある。共存した状態に、さらに有機相物質、水相を追加的に加えることも含む。「共存」を単に「水相を伴う」或いは「水相を伴った」と表現する場合もある。「共存させた結果物」とは、前記共存によって得られた物である。【００４３】
「接触」とは、混合、撹拌、バブリング、吹き付け等手段を選ばない。本発明で用いる化学物質と有機相物質を出会わせる最上位概念を意味する。【００４４】
「処理」とは、有機相物質から重元素種、有機成分、無機物質などを分離・除去すること、その後得られた水相から重元素種などを収集すること、さらに前記分離・除去により改質された有機相物質の反応による改質、軽質化等を含む上位概念を意味する。なお、「処理」を単に「方法」或いは「プロセス」と表現することもある。【００４５】
「分離・除去」とは、図３に示すように、重元素種の水相への抽出、析出させること、高分子有機成分又は無機物質などを沈澱させることを意味する。なお、「分離・除去」を単に「除去」或いは「分離」と表現することもある。当然、「分離」は、有機相物質と水相を分けることも意味する。【００４６】
「抽出」とは、図３に示すように、有機相物質に含まれる重元素種が、水相へ溶解しながら移ってゆくことを意味する、すなわち、有機相物質から重元素種を除去し、水相へ溶解させることである。有機相物質中で安定化され、一般の方法では抽出させることができない任意のタイプの酸化状態を帯びる重元素種のイオン、酸化物、錯体が、本発明の処理を行うことで、水相へ溶解しながら、移ることを意味する。【００４７】
「析出」とは、図３に示すように、有機相物質に含まれる重元素種が、水相へ移る際、もしくは水相から収集される時に、その重元素種が水相に溶けにくく、固体の状態で、沈殿する、もしくは浮遊する、もしくは金属状態で、もしくはコロイド状態で出現し、結果として有機相物質に含まれる重元素種を、水相へ誘引し、引き出すことを意味する。【００４８】
「沈澱」とは、図３に示すように、有機相物質が水相と共存し、本発明に記載の化学物質と接触することで、高分子有機成分が凝集して不溶化し、沈下すること、さらに無機物質が沈下することを意味する。【００４９】
「収集」とは、図３に示すように、水相へ抽出されたおよび析出した重元素種を、且つ/又は、有機相物質から沈殿したアルファルテン、及び/もしくは無機物質を、集めて取得することを意味する。濾過も収集に含まれ、その他、例えば、イオン交換もしくは逆浸透材料もしくは吸着材も収集にて利用される、濾過は、アルミナ（酸化アルミニウム）、シリカゲル（酸化ケイ素）、砂、セラミック、及びポリマーなどのあらゆる種類の濾過材料を使用することによって、行うことができる。「洗浄」は、有機溶媒を使用することで水相中の残留有機成分を除去するための補助的な方法である。【００５０】
「改質」とは、図３に示すように、有機相物質を、材料、資源、エネルギー源として用いるため、その有機成分を、より取り扱いやすい、材料や資源として利益の出るものに、変換することを意味する。重元素種の純度をあげることも意味する。「改質」を「精製」と呼ぶこともある。【００５１】
次に、本発明の概要について記述する。本発明の背景技術などに記述された課題を解決するために、本発明では下記の解決策が提供される。【００５２】
主に、有機相物質から重元素種を除去する目的でより温和な環境条件での反応状態を実現するには、より反応性ある試薬が必要不可欠であり、そのような試薬は、水相の場合に比べて極性が低い有機相物質に進入するために、比較的より低い双極子モーメントを有するべきである。このように、本発明の第１の目的は、より高い反応性及び比較的低い極性を有する適切な化学物質を探求し設定することである。【００５３】
本発明の第２の目的は、前記化学物質を活用した、前記有機相物質の改質方法の提供であり、前記有機相物質の改質の過程で前記有機相物質から重元素種を抽出、析出させる方法、且つ／又はアスファルテン、無機物質を沈澱させる方法、また更には収集する方法を提供することである。【００５４】
本発明の第３の目的は、前記提供された方法を用いて改質された有機相物質を得ることであり、且つ／又は抽出または析出された重元素種を収集することである。前記改質された有機相物質は更に改質され鉱物油として、または有機相物質として資源として活用することである。前記収集された重元素種に希少金属等が含まれる場合が多く、資源として活用価値が高い。【００５５】
油又はビチューメン産業では、１日当たり莫大な量の資源を取り扱い、化学物質及び溶媒を再使用も再生利用もすることなく毎日排出することが問題となっているので、有機相物質から重元素種を除去するために化学物質及び溶媒を再生利用することも極めて重要である。したがって本発明の第４の目的は、有機相物質から重元素種を除去し収集するために、全て又は一部の化学物質の再生利用を可能にする処理方法、装置、プラント等を確立することである。【００５６】
研究及び調査における努力の蓄積の結果、石油産業の関連した分野において、ビチューメン、タール、又はコークスなどの有機相物質から重元素種を除去するのにこれまで利用されたことのない、水相を伴った、少なくともハロゲン含有化学物質、又は少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体であって水相を伴う混合物を、温和な環境条件で使用した、簡単で有効な処理方法が、上記目的を実現するため下記の通り提供される。
本発明の概略を示す模式図３に示すように、本発明は、資源物質由来の有機相物質から、温和な環境条件で、その有機相物質と水相を共存させたものに、前記ハロゲン含有化学物質、又は／及び前記酸素を含む酸化剤と有機ガルボニル類縁体の混合物、そして必要に応じて、他の追加的な化学物質を使用して、重金属種を抽出又は沈澱させ、又は、他の表現では、除去、分離させ、有機相物質を改質する処理方法を提供する。さらに、本発明は、除去した重元素種を収集する方法、その他有用物質を収集する方法、さらに、それらの方法を用いて製造された、重元素種、改質された有機相物質、さらにそれら処理方法を用いた装置、機器、プラント、加えて前記処理方法で使用された物質を再利用する手段、さらにそのためのプラントを提供する。【００５７】
即ち、本発明は、以下の通り、
（１）
原油、ビチューメン、タール、残留燃料油、石油残渣油、オイルサンド、タールサンド、アスファルテン、化石層、コークス、オイルシェール、石炭の内から選ばれる１種又は複数に由来する有機成分を少なくとも含む有機相物質と水相を共存させ、前記共存させた結果物に、ハロゲン含有化学物質を接触させることで、前記有機相物質から重元素種を前記水相に抽出又は析出させることを特徴とする有機相物質の処理方法の構成とした。「共存させた結果物」とは、有機相物質と水相とが共存している状態を意味する。
（２）
前記ハロゲン含有化学物質が、塩素ガス、クロロフロリド類もしくは一塩化臭素もしくは一ヨウ化塩素から選択されるハロゲン間化合物、塩素ラジカル、塩素酸化物の内から選ばれる１種又は複数の塩素含有化学物質を少なくとも含むことを特徴とする（１）に記載の有機相物質の処理方法の構成とした。
塩素含有化学物質、特に塩素ガスは、高い反応性及び低い極性を保有し、基本的に静的双極子モーメントは０であり、多くのタイプの反応を使用することによって再生利用することが可能であり、さらに産業分野で利用可能であり、したがって上述の目的を実現するのに適している。
水相と組み合わせた塩素含有化学物質は、超高圧、超高温などの条件が不要な温和な環境条件で有機相物質から重元素種を除去するのに有効に作用することがわかった。さらに、塩素含有化学物質と水相との組合せは、プラント又は工業における安全性の向上及び化学物質の取り扱いの容易さに繋がる。
（３）
前記ハロゲン含有化学物質が、臭素ガス、臭素液、臭素を含むハロゲン間化合物、臭素ラジカル、臭素酸化物の内から選ばれる１種又は複数の臭素含有化学物質を少なくとも含むことを特徴とする（１）に記載の有機相物質の処理方法の構成とした。
（４）
前記ハロゲン含有化学物質が、
ヨウ素と、
過ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素酸化物、ヨウ素カチオン、ヨウ素ラジカル種の内から選ばれる１種又は複数のヨウ素含有化学物質を少なくとも含むことを特徴とする（１）に記載の有機相物質の処理方法の構成とした。
（３）及び（４）の臭素含有及びヨウ素含有化学物質は、塩素含有化学物質と比較した場合に反応性はそれほど高くないが、それらの場合には沈殿が形成されず、それらもまた有機相物質に含まれる前記重元素種を除去する且つ／又は収集するのに有用であり、このことは油プロセスを容易にする。したがってこれらの場合はプロセスにおける沈殿及び質量損失を低減するのに適している。【００５８】
（５）
原油、ビチューメン、タール、残留燃料油、石油残渣油、オイルサンド、タールサンド、アスファルテン、化石層、コークス、オイルシェール、石炭の内から選ばれる１種又は複数に由来する有機成分を少なくとも含む有機相物質と水相を共存させ、前記共存させた結果物に、酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体を接触させ、前記重元素種を前記水相に抽出又は析出させることを特徴とする有機相物質の処理方法の構成とした。
「酸素を含む酸化剤」（ｉ）と（ｉｉ）の部類から成る。(ｉ)、Ｏ２を除く酸素‐酸素結合を有する酸化剤、すなわち、過酸化類及び／又はオゾン及び／又はその他の比較的強い酸化能を有する酸素‐酸素結合を有する酸化剤、そして(ｉｉ)、それ以外の酸化剤。
例えば、酸化剤(ｉ)は、過酸化水素Ｈ２Ｏ２及び／又はオゾンＯ３、及び／又はメタクロロ過安息香酸や過酸化アルカンカルボン酸やその他の過酸化有機カルボン酸のような過酸化カルボン酸ＲＣＯ３Ｈ、及び／又は有機過酸化物ＲＯ−ＯＲ、及び／又は過酸化アセトンのようなケトン過酸化物を含む。
例えば、酸化剤(ｉｉ)は、酸化クロム（ＶＩ）ＣｒＯ３や重クロム酸Ｃｒ２Ｏ７のようなクロム酸化物、及び／又は酸化オスミウムＯｓＯ４などの遷移金属酸化物、及び／又は酸化硫黄化合物ＳＯｘ(ｘ＞２)、及び／又はシアノ基やニトロ基のような強い電子吸引基を有する７，７，８，８−テトラシアノキノジメタンＴＣＮＱ誘導体を含む。
有機カルボニル類縁体は、有機カルボン酸、スルフィン酸、スルホン酸、リン酸、それらの誘導体、及び無水誘導体のような、酸素‐ヘテロ原子二重結合を有する、カルボニルタイプの置換基を有する有機誘導体を含んでいる。
従って、その他のタイプの有機酸とは、すべての有機カルボン酸、スルフィン酸、スルホン酸、リン酸、それらの誘導体、及び無水誘導体を意味する。
その他のタイプの有機カルボニル類縁体とは、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトン、ベンゾフェノン、ベンジルやジベンゾイルメタンや無水フタル酸のようなジケトンタイプの分子、及びその他の２つのカルボニル基を有する分子、酢酸エチル、アルキルベンゾエート、及び炭酸ジメチルなどの、少なくともアルデヒド、ケトン、エステル、炭酸骨格を有する、あらゆる分子を意味し、もしくはこれらの置換基骨格から選ばれる複数のカルボニル基を分子内に有するあらゆる分子やそれに類似したものを含む。
（６）前記酸素を含む酸化剤が、過酸化水素及び／又はオゾンであることを特徴とする（５）に記載の有機相物質の処理方法の構成とした。
該方法は、過酸化水素と、酢酸、及び／もしくは安息香酸、及び／もしくは任意の置換基を有するモノカルボン酸及びオリゴカルボン酸誘導体を含むナフタレン酸誘導体、及び／もしくはマレイン酸、及び／もしくはナフテン酸、及び／もしくはその他のタイプの有機酸、及び／もしくはその他のタイプのカルボニル化合物の中から選択された有機カルボニル類縁体、との混合物を少なくとも含む化学物質と、該有機相物質とを接触させる又は混合する工程から少なくとも構成され、この反応は、過剰な過酸化水素の存在下、有機酸の量が著しく少ない状態の触媒反応として進めることができる。過酸化水素と有機酸との前記混合物の場合、反応後に沈殿は観察されず、したがってこのような場合は、プロセスにおける沈殿及び質量損失を低減させるのに適しており、有機相物質に対する影響の少ない反応が、プロセス後に実現される。
前記重元素種を前記有機相物質から水相に除去するのに、必要な場合には追加の新たな水が使用される。追加の新たな水は、除去効率を高めるのに有用である。
（７）
前記有機カルボニル類縁体が、酢酸、安息香酸、ナフタレン酸誘導体、マレイン酸、ナフテン酸、有機酸、カルボニル化合物の内から選ばれる１種又は複数の混合物を少なくとも含むことを特徴とする（５）又は（６）に記載の有機相物質の処理方法の構成とした。
（８）
原油、ビチューメン、タール、残留燃料油、石油残渣油、オイルサンド、タールサンド、アスファルテン、化石層、コークス、オイルシェール、石炭の内から選ばれる１種又は複数に由来する有機成分を少なくとも含む有機相物質と水相を共存させ、前記共存させた結果物に、ハロゲン含有化学物質と、酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体とを接触させ、前記重元素種を前記水相に抽出又は析出させることを特徴とする有機相物質の処理方法の構成とした。
（９）
前記重元素種が、カルシウムよりも重い元素、前記元素を含む合金、それらの酸化物又は錯体又は粒子の内から選ばれる１種又は複数であることを特徴とする（１）〜（８）の何れか１つに記載の有機相物質の処理方法の構成とした。
（１０）
前記接触が、＋１００℃未満かつ１０気圧未満で行われることを特徴とする（１）〜（９）の何れか１つに記載の有機相物質の処理方法の構成とした。これら条件は、有機相物質から重元素種を除去するのに有効な「温和な環境条件」の一例である。
特に、前記処理方法は、＋３０℃未満、即ち室温付近又はそれ以下で、且つ大気圧付近、即ち約１気圧で行われることが好ましい。室温未満の温度を実現するには、実際の工場用地又はその用地付近で得られた氷又は雪を使用して、プロセス中に水若しくは溶液若しくは反応混合物、又は装置及び機器及びプラントを冷却する（図８、処理方法［４］）。
（１１）
前記水相に、窒素有機化合物が、１５％未満の濃度で添加されることを特徴とする（１）〜（１０）の何れか１つに記載の有機相物質の処理方法の構成とした。
窒素有機化合物は、トリエチルアミン又はトリブチルアミン又はそれらのアンモニウム誘導体、アミン誘導体としての単純な塩化アンモニウム、又はテトラドデシルアンモニウムハロゲン化物、及び／又はアミド誘導体としてのジメチルホルムアミドやその他のＮＨ−ＣＯなるペプチド結合を有するアミド誘導体を、１５％未満の濃度で含有する。
（１２）
前記窒素有機化合物が、アミン誘導体又はアミド誘導体であることを特徴とする（１１）に記載の有機相物質の処理方法の構成とした。
（１３）
前記有機カルボニル類縁体が、前記水相に３０重量％未満の濃度で添加されることを特徴とする（５）〜（８）の何れか１つに記載の有機相物質の処理方法の構成とした。
前記有機カルボニル類縁体が用いられる処理方法は、
原油、ビチューメン、タール、残留燃料油、石油残渣油、オイルサンド、タールサンド、アスファルテン、化石層、コークス、オイルシェール、又は石炭に由来する有機成分を少なくとも含む混合物から成る、水相を伴った、有機相物質に含まれる、
カルシウムよりも重い典型元素と遷移金属の中から選択された、任意の重元素又はその合金の、イオン及び／又は錯体及び／又は酸化物及び／又は粒子からなる重元素種を、
除去する且つ／又は収集するための処理方法であって、
酸素を含む酸化剤と、酢酸、及び／もしくは安息香酸、及び／もしくはナフタレン酸誘導体、及び／もしくはマレイン酸、及び／もしくはナフテン酸、及び／もしくはその他のタイプの有機酸、及び／もしくはその他のタイプのカルボニル化合物の中から選択された有機カルボニル類縁体、との混合物を少なくとも含む化学物質と、該有機相物質とを接触させる又は混合する工程から少なくとも構成され、
該有機相物質と該混合物とを接触させ又は混合した後に、該有機相物質から該重元素種を水相に除去する、
且つ／又は該有機相物質と該混合物とを接触させ又は混合した後に、水相から該重元素種を収集する工程から少なくとも構成されていることを特徴とする重元素種を抽出又は析出させるための処理方法。
有機カルボニル類縁体とは、有機カルボン酸、スルフィン酸、スルホン酸、リン酸、それらの誘導体、および無水酸誘導体などのカルボニル基を有する有機誘導体を含んでいる。従って、その他タイプの有機酸とは、あらゆる有機カルボン酸、スルフィン酸、スルホン酸、リン酸、それらの誘導体、および無水酸誘導体を意味する。その他タイプの有機カルボニル類縁体とは、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトン、ベンゾフェノン、例えばベンジルやベンゾイルメタンや２つのカルボニル基を有するその他の分子などのジケトン、酢酸エチル、アルキルベンゾエート、および、炭酸ジメチル、または分子内にこれらの骨格から選ばれる２つ以上のカルボニル基を有するあらゆる分子などを含む、アルデヒド、ケトン、エステル、炭酸の骨格を有するあらゆる有機分子を意味する。
（１４）
前記ハロゲン含有化学物質が、水溶液の電気分解によって得られるものであって、アノード電極側の水溶液が、少なくともアルカリ金属ハロゲン化物及び／又はアルカリ土類金属ハロゲン化物を含んでいる水相であることを特徴とする（１）〜（１３）の何れか１つに記載の有機相物質の処理方法の構成とした。
（１５）
前記アルカリ金属ハロゲン化物及び／又はアルカリ土類金属ハロゲン化物を含んでいる水相が、前記有機相物質を軟化するために使用された温水、実際の工場用地の川、湖、池、海の水、水道水、土を水に浸漬して得られる水の内から選ばれる１種又は複数の水から準備されることを特徴とする１４に記載の有機相物質の処理方法の構成とした。
（１６）
前記ハロゲン含有化学物質が、電気分解後のアノード側の水溶液であることを特徴とする
（１４）又は（１５）に記載の有機相物質の処理方法の構成とした。【００５９】
（１７）
（１４）〜（１６）の何れか１つに記載の有機相物質の処理方法によって得られることを特徴とするハロゲン含有化学物質の構成とした。
（１８）
（１）〜（１６）の何れか１つに記載の有機相物質の処理方法で処理、製造されたことを特徴とする改質された有機相物質の構成とした。
（１９）
（１）〜（１６）の何れか１つに記載の有機相物質の処理方法で処理された水相から収集されたことを特徴とする重元素種の構成とした。
水相へ抽出されたおよび析出した重元素種を、濾過により収集できる。その他、例えば、イオン交換もしくは逆浸透材料もしくは吸着材も収集に利用される、濾過は、アルミナ（酸化アルミニウム）、シリカゲル（酸化ケイ素）、砂、セラミック、及びポリマーなどのあらゆる種類の濾過材料を使用することによって、行うことができる。洗浄は、有機溶媒を使用することで水相中の残留有機成分を除去するための補助的な方法である。
（２０）
前記収集を、めっき技術又は還元反応を用いることにより、重元素種を重元素種又は合金として析出させる収集としたことを特徴とする（１９）に記載の重元素種の構成とした。【００６０】
（２１）
前記有機相物質と、前記ハロゲン含有化学物質として、塩素ガス、クロロフロリド類もしくは一塩化臭素もしくは一ヨウ化塩素から選択されるハロゲン間化合物、塩素ラジカル、塩素酸化物の内から選ばれる１種又は複数の混合物を少なくとも含む塩素含有化学物質を接触させ、生成された沈澱から、アスファルテンの有機成分及び／又は無機物質を収集することを特徴とする（１）、（２）、（１４）〜（１６）の何れか１つに記載の有機相物質の処理方法の構成とした。【００６１】
（２２）
（１）〜（１８）、（２１）の何れか１つに記載の有機相物質の処理方法を用いて有機相物質を処理するためのプラントの構成とした。
「プラント」には、プラントを構成する装置、設備、機器の意味としても使用もしているし、それらから構成されるより複雑な装置、工場をも含まれる。
（２３）
（２２）に記載のプラントにおいて、前記ハロゲン含有化学物質、前記酸素を含む酸化剤、前記有機カルボニル類縁体、水酸化物陰イオン、前記窒素有機化合物の内から選ばれる１種又は複数を含む化学物質を移送するパイプが、外筒と前記外筒内に配置する内筒とからなる二重筒であり、前記化学物質を前記内筒内で移送させることを特徴とするプラントの構成とした。
（２４）
（２）から（４）の何れか１つに記載の有機相物質の処理を、（１４）〜（１６）の何れか１つに記載の水溶液の電気分解におけるアノード電極側で得られるハロゲン含有化学物質を用いて行う際に、
前記電気分解によってカソード電極側で得られる水素ガス及び/又は水酸化物陰イオンを用いて、
（２）から（４）の何れか１つに記載の前記ハロゲン含有化学物質を水相が共存した前記有機相物質と接触させた際に生成する酸性の水相を、前記水酸化物陰イオンを用いて中和すること、
または、遷移金属触媒の存在下での水素化脱硫反応、水素化脱窒素反応又は水素化脱ハロゲン反応を行うこと、
さらに、要すればアルコールを添加する、又は水素ガスの替わりにアルコールを添加し、遷移金属触媒の存在下での水素化脱硫反応、水素化脱窒素反応又は水素化脱ハロゲン反応を行うことを特徴とする、（２２）に記載のプラント。
水素化脱ハロゲン反応とは、水素化−脱フッ素反応、脱塩素反応、脱臭素反応、脱ヨウ素反応を意味する。遷移金属触媒は、例えば、鉄、パラジウム、ロジウム、イリジウム、白金、モリブデンを含む。この処理方法は、化学物質及び物質の再生利用と、本発明のプロセスにおける有機相物質への影響の少ない反応を実現する。
（２５）
（１４）〜（１６）の何れか１つに記載の有機相物質の処理方法を用いて有機相物質を処理するためのプラントであって、
前記ハロゲン含有化学物質を電気分解で生成した際にカソード側に発生した水酸化物陰イオンを、前記有機相物質を処理した後の水相の中和反応に利用するラインを備えること、
又は前記カソード側に発生した前記水酸化物陰イオン又は水素を、遷移金属触媒の存在下で、前記有機相物質の水素化脱硫反応又は水素化脱窒素反応、水素化脱ハロゲン反応に利用するラインを備えること、
又は前記水素に変え、アルコールを添加するラインを備えることを特徴とするプラント。【００６２】
（２６）  
（２３）〜（２５）に記述のプラント内の部材では、化学物質に対する耐性を有するコーティングが使用される。例えば、ハロゲン含有化学物質が水と反応して、塩酸又はその類似体などの腐食性の酸をもたらすので、このコーティングが必要である。前記重元素種を抽出又は析出させる、且つ／又は収集するための設備及び機器及びプラントは、例えば、テフロン（登録商標）又はガラス又は有機塩化物又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）又は炭素に関連したコーティングなどのハロゲン又は酸又はアルカリに耐性のある材料を使用した、パイプ、タンク、及び／又はトレンチの構造を有する。【００６３】
（２７）
例えば、プラントの本発明は、以下の構造から構成される。
全システム；下記のブロックＡ〜Ｄ中から選択された安全システムを備えた、前記重元素種を除去する且つ／又は収集するための処理プラントであって、即ち；
ブロックＡ；化学物質を感知するための機器、即ち、図１４〜１８に示されるような、雰囲気中の気体、又は水又は土の中の重元素種、又はその他の汚染物質の漏れをチェックするセンサ及び／又は感知機器及び／又は感知制御室、
ブロックＢ；気体、又は重元素種、又はその他の汚染物質の漏れを防止するための、図１４〜１８に示される、二重壁構造を有するパイプ、壁もしくはネットもしくは収納庫もしくはドームで覆ったプラント又は工場、
ブロックＣ；図１４〜１８に示される、気体の酸化的爆発を回避するための窒素ガスの、又は危険な酸もしくはハロゲンガスを中和するための弱アルカリ及び／又は還元剤の溶液の、注入システム又は噴霧システムを備え付けた、水を伴う、閉鎖構造および爆発回避構造、
ブロックＤ；安全性及び環境問題の観点から、（２７）における前記物質および化学物質を取り扱うための貯蔵タンク又は貯水池、
を含む、（１）〜（１６）、（２１）の何れか１つに記載の処理方法で使用されるプラント。【００６４】
例えば、装置及び機器及びプラントを含んだ処理プラントを取り囲む壁又はネット又は工場と、二重壁構造のパイプの内側及び／又は外側の塩素（例えば、センサ１）及び水素ガス（例えば、センサ２）をチェックするセンサ及び制御室とを基本的に備えるパイプ構造が、図１４〜１８に示されており、何らかの漏れ又は危険な状況が生じた場合には、窒素ガス及び／又は中和するための弱アルカリ及び／又は還元剤の溶液が、パイプ内に且つ／又は内側の壁若しくはネット若しくは工場内に注入され又は噴霧され、得られた溶液は、一時的に、安全のためタンク又は貯水池などの貯蔵場所に収集される。
安全のための制御室又はチェック場所には、保護服、フルフェースマスク、及び手袋、電力のバックアップシステム及び電力を用いないマニュアルモード、例えば、壁の外側から開／閉するための望遠鏡及び手動弁を組み合わせた色変化感知システムを備えるべきである。この種類の安全システムは、本発明の全てのプラントに設置し含めることができる。
本発明の化学物質と有機相物質とをどのように接触させ混合するかに関する方法は、任意の種類の手順及び構造を採用し、例えば、
図１４は、液体である有機相物質から重元素種を除去するためのパイプ及び装置の構造を示し、スプレーシステムは、ミキサと共に、混合効率を高めるのに使用される。
図１５は、ミキサを使用して、初期工程で、液体である有機相物質と化学物質とを直接混合するためのパイプ及び装置の構造を示し、この化学物質は、有機相物質の液相に直接注入される。
図１６は、ミキサと共に２相系を使用して、液体である有機相物質から重元素種を除去するためのパイプ及び装置の構造を示し、化学物質は、液体である有機相物質と水相とからなる２相の一方に注入され、この化学物質注入手順は、プラントのユーザに応じて選択されるものである。
図１７は、固体である有機相物質から重元素種を除去するためのパイプ及び装置の構造を示し、有機相物質の、粉砕された固相が、ミキサにより化学物質を含む水相と混合される。
図１８は、ミキサで、固体である有機相物質から重元素種を除去するための、パイプ及び装置の構造を示し、有機相物質の、粉砕された固相は、トレンチの底面にほとんどが配置され、水相は、除去効率を高めるためにこのシステム内で再生利用される。【００６５】
（２８）
図６のダイヤグラムに示されるように、
ブロックＦ；ナフサ、石油、原油、水、及び／又はその他の溶媒を、及び／又はアルカリ金属イオン及び／又はアルカリ土類金属イオン、窒素有機化合物及び／又は有機カルボニル類縁体から選択された添加剤を、液体である有機相物質に添加する、パイプ又はトレンチ、及びミキサを備えた設備、
ブロックＪ；（１）〜（１６）の何れか１つに記載された化学物質から選択された１種、又は、複数の前記化学物質の混合物と、液体である前記有機相物質とを、水相を伴って、接触する又は混合する、重元素種を除去するためのプラント、
ブロックＫ；前記化学物質と前記有機相物質とを接触させ又は混合した後の反応混合物から、基本的に有機相物質と水相を分離するプラント、且つ／又は、おそらくはアスファルテンの有機成分、及び／又は無機物質を分離するプラント、
最終的に得られた重元素種及び改質された有機相物質を、資源もしくは物質として次の工程へ送る又は貯蔵する施設又は装置又はプラント、
を少なくとも含む、（１）〜（１６）、（２１）の何れか１つに記載の処理方法に使用されるプラント。【００６６】
プラントの本発明は、以下の記述及び実施例により補充され拡張されるが、本明細書に示される本発明の概念は、以下に続く記述及び実施例により限定されるものではない。その他の方法及び手順、又は本明細書に示される本発明の概念の範囲内で変更され若しくは再編成された方法及び手順は、本発明の特許請求の範囲に記載される本発明に全て含まれる。
例えば、図７のダイヤグラムに示されるような、
ブロックＥ；オイルサンドを軟化させ採掘するために温水注入した後、前記有機相物質と温水との混合物を移送するパイプ又はトレンチを備えた装置、
ブロックＦ；ナフサ、石油、原油、水、及び／又はその他の溶媒を、及び／又はアルカリ金属イオン及び／又はアルカリ土類金属イオン、窒素有機化合物及び／又は有機カルボニル類縁体から選択された添加剤を、液体である有機相物質に添加する、パイプ又はトレンチ、及びミキサを備えた設備、
ブロックＧ；水相から有機相物質を分離する装置、
ブロックＨ；前記混合物を冷却する装置、
ブロックＩ；オイルサンド及びタールを軟化させるため温水注入で使用した後の溶液、又は川若しくは湖若しくは池若しくは海水から調製され、又は少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物が添加された溶液であって、ビチューメンと前記温水との混合物から前記温水を分離した後の、又は水素化脱ハロゲン反応後の水溶液から得られた溶液を含む、任意の種類の水溶液を使用して、水相中で、塩素含有種を生成し、
（２８）又はその他のプロセスで、ブロックＯの水素化脱ハロゲンに使用される水素ガスを生成し、
（２８）又はその他のプロセスで、ブロックＱで使用される水酸化物陰イオン（アルカリ）を生成する電気化学装置である。
前記溶液は不溶性の物質を含む懸濁液、またはガスバブルを含む溶液の形態をとることもできる。
ブロックＪ；（１）〜（１６）の何れか１つに記載された化学物質から選択された１種、又は、複数の前記化学物質の混合物を、水相を伴った、液体である前記有機相物質と接触させ混合して、重元素種を除去するプラント、
ブロックＫ；有機相物質と水相とを本質的に分離するプラント、及び／又はおそらくは前記化学物質と前記有機相物質とを接触させ又は混合した後に、アスファルテンの有機成分及び／又は無機物質を反応混合物から分離するプラント、
ブロックＬ；再び重元素種を抽出するために、オイルサンド又はタールを軟化するため温水注入で使用した後の溶液、又は、実際の工場用地の川若しくは湖若しくは池若しくは海水若しくは土から調製した溶液など、任意の種類の水溶液に由来する新たな水を、反応後に分離された有機相物質に添加し混合するプラント。
追加の新たな水は、前記有機相物質から前記重元素種を水相に除去するのに、必要に応じて使用される。追加の新たな水は、除去効率を高めるのに有用である。
ブロックＭ；全ての処理プラントで使用された、全ての又は部分的な有機溶媒及び水相を、再生利用するプラント、
ブロックＮ；沈殿及び／又は溶解及び／又は結晶化及び／又は洗浄及び／又は吸着、及び／又は濾過であって、砂若しくは酸化物粉末若しくはイオン交換樹脂や逆浸透膜などのポリマーを使用するものを用いて、水相から、酸化バナジウム種及びニッケルイオンなどの重元素種を収集し、
又は前記水相からめっき技法によって重元素種又は合金を収集するプラント、
ブロックＯ；ビチューメン又はタールを含む前記有機相物質から重元素種を除去した後に、水素化脱ハロゲンするためのプラントであって；まず、前記アルカリ及び水素ガス又は前記アルコール及び前記遷移金属触媒を使用する水素化脱ハロゲン用の第１反応器と、次にアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩塩化物を含む塩を抽出する水添加システム（２次抽出）とからなるプラント、
ブロックＰ；アルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物を含む前記抽出された塩を、元の前記電気化学機器に移送するプラント、
ブロックＱ；（２８）に記載された前記全システムにおいて酸性水を中和し、且つ／又は電気分解によって発生した水酸化物陰イオン（アルカリ）を使用してブロックＯの前記第１反応器内で反応させる、パイプ又はトレンチ及びミキサを備えた装置
を含む、（１）〜（１６）、（２１）の何れか１つに記載の処理方法に使用されるプラント。
最後に、得られた重元素種及び改質された有機相物質は、次の工程に向けて資源又は物質として送られ又は貯蔵される。【００６７】
（２９）
図９のダイヤグラムに示される、
ブロックＲ；パイプ又はトレンチ又はベルトコンベヤなどの装置によって移送される粉末、ショット、塊、又は小片を作製するために、コークス又はオイルシェール又は石炭を含む、固体である有機相物質を粉砕する設備、
ブロックＵ；（１）〜（１６）の何れか１つに記載された化学物質から選択された１種、又は、複数の前記化学物質の混合物と、固体である前記有機相物質とを、水相を伴って、接触する又は混合する、重元素種を除去するためのプラント、
ブロックＶ；前記化学物質と接触させ又は混合した後に、前記水相から、前記粉末、ショット、固まり、又は小片を分離する又は濾過するプラント、
最終的に得られた重元素種を資源もしくは物質として次の工程へ送る、及び反応した有機相物質を源もしくは物質として貯蔵するもしくは変換する、施設又は装置又はプラント、
を少なくとも含む、（１）〜（１６）、（２１）の何れか１つに記載の処理方法に使用されるプラント。【００６８】
プラントの本発明は、以下の記述及び実施例により補充され拡張されるが、本明細書に示される本発明の概念は、以下に続く記述及び実施例により限定されるものではない。本明細書に示されるその他の方法及び手順、又は本発明の範囲内にある、変化させ若しくは再編成した方法及び手順は、本発明の特許請求の範囲に記載された本発明に全て含まれる。
例えば、図１０のダイヤグラムに示すように、
ブロックＲ；コークス又はオイルシェール又は石炭を粉砕して、パイプ又はトレンチ又はベルトコンベヤなどの装置により移送される粉末、ショット、塊、又は小片を作製する装置、
ブロックＳ；オイルサンド及びタールを軟化させるため温水注入で使用した後の溶液、又は川若しくは湖若しくは池若しくは海水から調製され又は少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物が添加された溶液であって、ビチューメン及び前記温水の混合物から前記温水を分離した後の、又は水素化脱ハロゲン反応後の水溶液から得られた溶液を含む、任意の種類の水溶液を使用して、水相中で、（１）〜（５）の何れか１つに記載のハロゲン含有化学物質、又は（１）〜（８）の何れか１つで選択された複数の前記化学物質の混合物を生成し、
その他のプロセスで使用される水素ガスを生成し、
（２９）又はその他のプロセスで、ブロックＺで使用される水酸化物陰イオン（アルカリ）を生成する電気化学装置、
ブロックＴ；水、及び／又は川若しくは湖若しくは池若しくは海水から調製され又は少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物が添加された溶液であって、ビチューメン及び前記温水の混合物から前記温水を分離した後の、又は水素化脱ハロゲン反応後の水溶液から得られた溶液を調製し且つ／又は移送するパイプ又はトレンチ及びミキサを備えた装置、
ブロックＵ；オイルサンド及びタールを軟化させるために温水注入で使用した後の溶液、又は川若しくは湖若しくは池若しくは海水から調製された溶液など、任意の種類の水溶液から得られた水相を使用して、前記ハロゲン含有種と、前記粉末、ショット、塊、又は小片とを接触させ又は混合することにより、重元素種を除去するプラント、
ブロックＶ；前記ハロゲン含有種と接触させ又は混合した後に、前記水相から前記粉末、ショット、塊、又は小片を分離し又は濾過して、分離又は濾過後に濾液を次の工程に移送し、分離又は濾過後に前記粉末、ショット、塊、又は小片を貯蔵するプラント、
ブロックＷ；全ての処理プラントで使用された、全て又は一部の水相を再生利用するプラント、
ブロックＸ；沈殿及び／又は溶解及び／又は結晶化及び／又は洗浄及び／又は吸着及び／又は濾過であって、砂若しくは酸化物粉末若しくはイオン交換樹脂や逆浸透膜などのポリマーを使用したものを用いて、分離又は濾過後に前記水相から酸化バナジウム種及びニッケルイオンなどの重元素種を収集するプラント、
又は、前記水相からめっき技法によって重元素種若しくは合金を収集するプラント、
ブロックＹ；処理後に、収集された混合物から重元素種を改質するためのプラントであって、まず、各重元素種の改質又は再結晶を行い、次に、合金を含む改質された重元素種を溶解し、めっきし、洗浄し、又は反応させて、対応する改質された重元素種又は合金を得るためのプラント、
ブロックＺ；電気分解によって発生した水酸化物陰イオン（アルカリ）を使用して分離又は濾過した後、（２９）に記載の前記全システム内の酸性水、及び／又は前記粉末、ショット、塊、又は小片を中和する、パイプ又はトレンチ及びミキサを備えた装置
を含む、（１）〜（１６）、（２１）の何れか１つに記載の処理方法に使用されるプラントである。
最後に、得られた重元素種は、次の工程に資源又は物質として送られ、反応した有機相物質は、資源へと貯蔵され又は搬送される。【００６９】
図１２は、本発明の図６〜１１を組み合わせた、有機固相から前記重元素種を除去し且つ／又は収集するための概念図を示す。例えば、酸化ケイ素及び／又は酸化アルミニウムからなる砂、又は逆浸透膜若しくはシステム（ＲＯＭ、図１２の灰色長方形部分）を含む有機ポリマー若しくはセラミックなどの濾過材、又は、有機ポリマーなどの濾過材を含むロールシステムなどの濾過材を含むロールシステム（例えば、図１２のロールツーロール構造）を有する、並行処理ラインを利用して、重元素種及びその他の化学物質及び塩を収集する。これらブロックは、図１３に示されるように、様々な様式で接続することができる（多段階式接続、循環接続、並行接続）。有機相物質、及び貴重な重元素種からの、資源のより良い品質又はその他の使用がもたらされ、本発明を使用して次の工程に送られる。図１２に示すように、水相と有機相物質は接触する。激しく撹拌すれば混合され乳化物様の混合物になる。緩やかな撹拌であれば、水相（下）と有機相物質（上）は２相に分離しながら接触する。水相は、水相の循環ラインを循環し、水相からＲＯＭなど分離装置で、水に溶解しない不溶性分（析出物、沈澱物）、水に溶解した重元素種（抽出物）が連続的に収集される。【００７０】
（３０）
全体のシステムとして、多段階の及び／又は循環的な及び／又は並行的な系統となるように接続された装置、機器、及び／又はプラントからなる、（２２）〜（２５）の何れか１つに記載された処理方法を用いるためのプラント。【００７１】
図１３は、この処理方法における、多段階の且つ／又は循環的な且つ／又は並行なラインの一般概念を例示する。処理方法［２２］は、重元素種の除去及び収集効率を高める多段階の且つ循環的なラインを含む。処理方法［２３］は、重元素種のスループット（処理される物質の量）及び処理プラントのメンテナンス性能を高める並行ラインを含む。例えば前記並行ラインは、図１２の黒色灰色長方形で示されるように、重元素種及びその他の化学物質及び塩の収集を招く。
【発明の効果】
【００７２】
本発明は、上記構成であるので、有機相物質を従来に比べより温和な環境条件で処理しても、有機相物質から共存する水相に、重元素種、その他無機物質、有機成分を抽出、析出などして、除去することができる。また、反応に使用される化学物質、水相を再利用することで、経済的でかつ環境負荷を抑制することができる。さらに、安全性の高い装置、プラントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】トルエン中の単純なモデルの有機成分として、バナジル（ＩＶ）メソ−テトラフ収集するための、簡単な実験の設定を示す図である。
【図２】有機溶媒中のビチューメン、タール、又はオイルサンドに由来する溶液の有機相
【図３】本発明の概要を示す模式図である。  ールアップされた実験設定を示す図である。図４の各符号１〜１２は、１：有機相物質、２：水相、３：化学物質（この場合、塩素ガス）注入、４：機械式スターラ、５：冷却又は加熱システム（この場合、氷水）、６：冷却又は加熱システムの出口、７：反応ポット（この場合、次亜塩素酸ナトリウム）、８：滴下漏斗（この場合、塩酸）、９：乾燥窒素注入、１０：温度計、１１：排出ガスのトラップ、１２：３つ口ガラス容器（フラスコ）を示す。
【図５】実施例８〜１１の結果である。
【図６】液体である有機相物質から重元素種を抽出又は析出させ収集するためのプロセスの一実施形態を例示する、本発明に不可欠なブロックダイヤグラムを示す図である。
【図７】液体である有機相物質から重元素種を抽出又は析出させ収集するためのプロセスの一実施形態を例示する、ブロックダイヤグラムを示す図である。
【図８】液体である有機相物質、例えばビチューメン、タール、アスファルテン、及び／又は石油残渣油から前記重元素種を抽出又は析出させ、且つ／又は収集するための、パイプ又はトレンチ又は移送システムなどを備えた装置及び機器を含む、開発された処理プラントを示す図である。
【図９】固体である有機相物質から重元素種を抽出又は析出させ、収集するためのプロセスの、一実施形態を例示する、本発明で不可欠なブロックダイヤグラムを示す図である。
【図１０】固体である有機相物質から重元素種を抽出又は析出させ、収集するためのプロセスの、一実施形態を例示する、本発明のブロックダイヤグラムを示す図である。
【図１１】固体である有機相物質、例えばコークス、オイルシェール、及び／又は石炭から、前記重元素種を除去し且つ／又は収集するために、パイプ又はトレンチ又は移送システムなどを備えた装置及び機器を含む、開発された処理プラントを示す図である。
【図１２】有機相物質から前記重元素種を抽出又は析出させ、且つ／又は収集するための概念的な像を示す図である。
【図１３】本発明の処理方法における、多段階の且つ／又は循環的な且つ／又は並行的なラインの概念的な像を示す図である。
【図１４】噴霧システムを使用して、液体である有機相物質から重元素種を抽出又は析出させるための、パイプ及び装置の構造を示す図である。
【図１５】液体である有機相物質と化学物質とを初期工程で直接混合するための、パイプ及び装置の構造を示す図である。
【図１６】２相系を使用して、液体である有機相物質から重元素種を抽出又は析出させるための、パイプ及び装置の構造を示す図である。
【図１７】固体である有機相物質から重元素種を抽出又は析出させるための、パイプ及び装置の構造を示す図である。
【図１８】水相の再生利用システムを使用して、固体である有機相物質から重元素種を抽出又は析出させるための、パイプ及び装置の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
以下、添付の図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明は、以下の記述及び実施例によって具体化されるが、本明細書に示される本発明の概念は、以下に続く記述及び実施例によって限定されるものではない。その他の方法及び手順、又は、本明細書に示される本発明の概念の範囲で変更され、再編成され、若しくは補充された方法及び手順は、全て、本発明の特許請求の範囲に記載される発明に含まれる。
【００７５】
有機相物質における重元素種濃度、特にバナジウム濃度の変化は、（Ａ）ポルフィン誘導体の吸収に対応する４１０ｎｍ付近でのＵＶ−Ｖｉｓ吸収スペクトルの変化、（Ｂ）Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）のコアレベルスペクトル、即ちバナジウムの場合はＶ  ２ｐであるＸＰＳ、及び（Ｃ）各元素の２次イオン質量分光法（ＳＩＭＳ）、例えばバナジウムの場合は５０．９４５であるＳＩＭＳによって、同じサンプル調製手順の下で評価される。
【００７６】
水相中の重元素種濃度、特にバナジウム濃度の変化は、（ａ）ＸＰＳコアレベルスペクトルであって、バナジウムの場合はＶ２ｐであるＸＰＳ、及び（ｂ）各元素のＳＩＭＳであって、バナジウムの場合は５０．９４５でのＳＩＭＳによっても、同じサンプル調製手順の下で測定される。
【００７７】
重元素種濃度の全ての変化は、有機相物質としてトルエン中のバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンの標準サンプル溶液、水相中の硫酸酸化バナジウム（ＩＶ）水和物の標準サンプル溶液であって、その濃度が０．１〜１０００ｐｐｍの範囲にある溶液を使用して、各分光法での標準曲線に基づいて評価される。
【００７８】
実施形態における全ての方法及び処理は、温和な環境条件で行われ、即ち、他に指示しない限り、閉鎖された若しくは蓋をした容器の中で、＋１００℃未満の温度及び１０気圧未満、特に＋２０〜２３℃の範囲の室温及び１気圧程度の大気圧で行われる。全ての処理方法は、安全性の観点から塩素ガスセンサを備えたドラフトチャンバ内で試験される。
【実施例１】
【００７９】
実験設備を図２に例示する。セルロース（ａｄｖａｎｔｅｃ  Ｎｏ．５Ｂ）によって濾過された、バナジウム濃度が約２ｐｐｍであるトルエン／石油エーテル（１／２）に溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメンに由来する溶液の有機相物質６ｍＬに、空気中、塩素ガス約１０ｍＬを、３回の注射器のバブリングによって混合し、約２０分間撹拌する。少量の沈殿物を、アルミナ濾過により収集するが、沈殿におけるＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳによってバナジウムの有意なシグナルは観察されず、バナジウムを含む重元素種は有機相物質中に存在したままである。【００８０】
一方、水（ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）０．１ｍＬを添加したｍｉｌｌｉＱ水５．９ｍＬ）を伴った、セルロース（ａｄｖａｎｔｅｃ  Ｎｏ．５Ｂ）により濾過された、バナジウム濃度が約２ｐｐｍのトルエン／石油（１／２）に溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメンに由来する溶液の有機相物質６ｍＬに、空気中、塩素ガス約１０ｍＬを、有機相物質及び水相の２相溶液の内、水相中に３回の注射器のバブリングをすることによって混合し、約２０分間撹拌する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、抽出漏斗によって分離され、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳによって分析することにより、有機相物質から水相へとバナジウムの有意な除去がなされたことが見出され、即ち、バナジウム濃度の減少が有機相物質で約−４３％であることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【００８１】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。バナジウム以外にも、鉄、ニッケル、銅、クロム、チタン、ヒ素などを抽出させることができる。【００８２】
結果は、水相を伴う塩素含有化学物質として塩素ガスを使用して、有機相物質から重元素種の１種として酸化バナジウムを除去し収集するための処理方法が、温和な環境条件で、即ち３０℃未満の温度及び約１気圧の大気圧で十分機能することを明らかに示している。
【実施例２】
【００８３】
ポルフィン化合物を使用した場合の、簡便な実験設備が、以下に続く通り図１に例示されている。濃度が約１０７ｐｐｍである、トルエン中の、ポルフィリンの有機成分の単純モデルとしてのバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する有機相物質の溶液２ｍＬを、酸化塩素種の１種として５．２５％の次亜塩素酸ナトリウム及び窒素有機化合物の１種としてジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）０．１ｍＬを含んだ純（ｍｉｌｌｉＱ）水１．５ｍＬを伴った状態で提供する。【００８４】
濃塩酸（３０％）０．３ｍＬを、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで撹拌しながら添加することにより、その場で塩素ガスが生成される。バナジル（ＩＶ）メソテトラフェニルポルフィンの色は、４分以内に消失した。得られた有機相物質及び水相は、抽出漏斗によって分離され、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳによって分析され、その結果、有機相物質から水相へのバナジウムの有意な除去がなされたことがわかった。【００８５】
即ち、バナジウム濃度の減少が有機相物質中で約−９８％であることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。この結果は、水相を伴う塩素含有化学物質の効率と、窒素有機化合物の１種としてジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を添加する効率を示した。【００８６】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例３】
【００８７】
約１２０ｐｐｍである、単純モデルの有機成分としてのバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質（非特許文献１、２）３ｍＬを、酸化塩素種の１種として５．２５％の次亜塩素酸ナトリウムを含んだ純（ｍｉｌｌｉＱ）水２ｍＬを伴った状態で提供する。【００８８】
酢酸０．２ｍＬを、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで撹拌しながら添加することにより、その場で塩素ガス及び／又は次亜塩素酸水素などのその他の反応性酸化塩素種が部分的に生成される。バナジル（ＩＶ）メソテトラフェニルポルフィンの色は、１０分以内に消失した。得られた有機相物質及び水相は、抽出漏斗によって分離され、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳによって分析され、その結果、材料から水相へのバナジウムの有意な除去がなされたことがわかった。【００８９】
即ち、バナジウム濃度の減少が有機相物質中で−６８％超であることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【００９０】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例４】
【００９１】
約１２０ｐｐｍである、単純モデルの有機成分としてのバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質（非特許文献１、２）３ｍＬを、酸化塩素種の１種として５．２５％の次亜塩素酸ナトリウムを含み、窒素有機化合物の１種としてジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）０．２ｍＬが添加された純（ｍｉｌｌｉＱ）水２ｍＬを伴った状態で提供する。【００９２】
酢酸０．２ｍＬを、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで撹拌しながら添加することにより、その場で塩素ガス及び／又は次亜塩素酸水素などのその他の反応性酸化塩素種が部分的に生成される。バナジル（ＩＶ）メソテトラフェニルポルフィンの色は、１分以内に消失した。得られた有機相物質及び水相は、抽出漏斗によって分離され、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳによって分析され、その結果、物質から水相へのバナジウムの有意な除去がなされたことがわかった。【００９３】
即ち、バナジウム濃度の減少が有機相物質中で約−８１％超であることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。この結果は、窒素有機化合物の１種としてのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）の添加効率を示した。【００９４】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例５】
【００９５】
約１０ｐｐｍである、単純モデルの有機成分としてのバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質（非特許文献１、２）３ｍＬを、酸化塩素種の１種として５．２５％の次亜塩素酸ナトリウムを含み、窒素有機化合物の１種としてジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１５ｍＬが添加された純（ｍｉｌｌｉＱ）水１．５ｍＬを伴った状態で提供する。【００９６】
濃塩酸（０．２ｍＬ）を、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで撹拌しながら添加することにより、比較的低い濃度でその場で塩素ガスが生成される。バナジル（ＩＶ）メソテトラフェニルポルフィンの色は、１時間以内に消失した。得られた有機相物質及び水相は、抽出漏斗によって分離され、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳによって分析され、その結果、物質から水相へのバナジウムの有意な除去がなされたことがわかった。【００９７】
即ち、バナジウム濃度の減少が有機相物質中で約−９６％超であることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【００９８】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例６】
【００９９】
セルロース（ａｄｖａｎｔｅｃ  Ｎｏ．５Ｂ）によって濾過された、バナジウム濃度が約２ｐｐｍであるトルエンに溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬを、酸化塩素種の１種として５．２５％の次亜塩素酸ナトリウムを含み、窒素有機化合物の１種としてジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１５μＬが添加された純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを伴った状態で提供する。【０１００】
濃塩酸（０．２ｍＬ）を、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで撹拌しながら添加することにより、その他の実施形態に比べて低い濃度で、その場で塩素が生成される。得られる混合物を、２０分から２０時間にわたり撹拌する。得られた有機相物質及び水相は、抽出漏斗により分離され、得られた有機相物質は、新たな水を使用して１回抽出され、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳにより分析され、その結果、物質から水相へのバナジウムの有意な除去がなされたことがわかった。【０１０１】
即ちバナジウム濃度の減少が有機相物質で−９２％超観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。前記重元素種を前記有機相物質から水相中に除去するのに、追加の新たな水が必要に応じて使用される。追加の新たな水は、除去効率を高めるのに有用である。沈殿は、この場合観察されず、重元素種の除去及び収集後の質量測定は、質量損失が１％未満であることを明らかにした。【０１０２】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。バナジウム以外にも、鉄、ニッケル、銅、クロム、チタン、ヒ素などを抽出させることができる。【０１０３】
これは、本発明の請求項に記載される塩素含有化学物質の１種としての塩素ガスの適切な濃度制御によって、沈殿及び質量損失を低減し且つ重元素種をプロセス中に有機相物質から有意に除去することが実現可能であることを明確に示している。
【実施例７】
【０１０４】
簡便な実験設備を図２に示す。セルロース（ａｄｖａｎｔｅｃ  Ｎｏ．５Ｂ）によって濾過された、バナジウム濃度が約２ｐｐｍであるトルエンに溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬに、酸化塩素種の１種として５．２５％の次亜塩素酸ナトリウムを含み且つ酢酸１．５ｍＬが混合された純（ｍｉｌｌｉＱ）水３ｍＬを伴った状態で提供する。【０１０５】
得られた２相溶液を、蓋をしたガラス容器内で、約６０℃、約１．２気圧で、マグネティックススターラで激しく撹拌しながら約６０分間加熱する。少量の沈殿物約３０ｍｇを有する、得られた有機相物質及び水相（２相溶液）を、濾過及び抽出漏斗によって分離し、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳによって分析することにより、有機相物質から水相へのバナジウムの有意な除去がなされたことがわかった。【０１０６】
即ちバナジウム濃度の減少が有機相物質中で、１時間以内で約−７５％観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。その他の重元素種、例えば鉄、銅、ニッケル、クロム、ヒ素、アルシン、チタンは、ＳＩＭＳ測定に基づけば、有機相物質から水相へと除去され分離されることがわかる。【０１０７】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。バナジウム以外にも、鉄、ニッケル、銅、クロム、チタン、ヒ素などを抽出させることができる。【０１０８】
これらの結果は、この処理方法が、水のみを伴い又は水及び添加された窒素有機化合物（ＤＭＦ）及び有機酸誘導体（酢酸）を有する塩素含有化学物質を使用して、１００℃未満及び１０気圧未満の温和な環境条件で、例えば＋３０℃未満の温度及び約１器圧の大気圧で、重元素種を有機相物質から除去し収集するのに有効であることを明らかにした。
【実施例８】
【０１０９】
有機物相物質の処理の一例を図４に示す。有機物相物質の処理装置１３は、有機相物質１と水相２の接触場である３つ口ガラス容器１２と、塩素ガスライン３ａと、排出ガストラップ１１とからなる。３つ口ガラス容器１２は、機械式スターラ４及び温度計１０を備え付けられ、乾燥窒素９の流れを用いている塩素ガスライン３ａ、及び過剰な塩素ガスを捕捉する排出ガストラップ１１を接続している。また、３つ口ガラス容器１２は、外側には、冷却又は加熱のための媒体の入口５及び出口６を有する空間がある。【０１１０】
バナジウム濃度が約３ｐｐｍである、トルエン／ヘキサン（２００ｍＬ／２００ｍＬ）に溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメン（１８０ｇ）に由来する溶液の有機相物質１を、純（ｍｉｌｌｉＱ）水２００ｍＬを伴った状態で有機物相物質の処理装置１３の３つ口ガラス容器１２に提供する。２相溶液を、氷水で約１４〜１８℃に冷却する。【０１１１】
バナジウム濃度に対して合計８０ｍｍｏｌの過剰な塩素ガス（化学物質３）が、図４のポット７において、０．５％の次亜塩素酸ナトリウムと滴下漏斗８から滴下した２当量塩酸とを反応させることにより生成され、乾燥窒素９をバブリングしながら、この場合は水相２に注入される状態にある。【０１１２】
塩素ガス（化学物質３）の一部は、バブリング後に２相溶液から放出され、安全のためバッグに入れた亜硫酸ナトリウム水溶液（排出ガスのトラップ１１）を使用することにより捕捉される。乾燥窒素９の流速は、反応による塩素ガスの場合約５６０ｍＬ／分（約１０分間）であり、次いでさらに約７〜１０分間にわたり、窒素をバブリングする。【０１１３】
機械式スターラ４は、約１００ｒｐｍで回転させる。この一組の手順を、３回繰り返す。得られた有機相物質及び水相を抽出漏斗で分離し、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳによって分析することにより、有機相物質から水相へのバナジウムの有意な除去がなされたことがわかった。【０１１４】
即ち、バナジウム濃度の減少が有機相物質中で約−３１％から−４９％であることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。酸化バナジウムの一部を、得られた水相から、アルミニウム、酸化ケイ素、又は砂の濾過によって収集する。【０１１５】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。バナジウム以外にも、鉄、ニッケル、銅、クロム、チタン、ヒ素などを抽出させることができる。
【実施例９】
【０１１６】
図４に示す設定にそって、バナジウム濃度が約３ｐｐｍである、トルエン／ヘキサン（２００ｍＬ／２００ｍＬ）に溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメン（２００ｇ）に由来する溶液の有機相物質を、酢酸１％（２ｍＬ）を含む純（ｍｉｌｌｉＱ）水２００ｍＬを伴った状態で提供する。【０１１７】
２相溶液を、氷水で約１０〜１４℃に冷却する。バナジウム濃度に対して合計８０ｍｍｏｌの過剰な塩素ガスが、図４のポット７において０．５％の次亜塩素酸ナトリウムと２当量塩酸とを反応させることにより生成され、乾燥窒素をバブリングしながら、この場合は水相に注入される状態にある。【０１１８】
塩素ガスの一部は、バブリング後に２相溶液から放出され、安全のためバッグに入れた亜硫酸ナトリウム水溶液を使用することにより捕捉される。乾燥窒素の流速は、反応による塩素ガスの場合約７分間で約５６０ｍＬ／分であり、次いでさらに約５〜７分間にわたり、乾燥窒素をバブリングする。機械式スターラは、約１００ｒｐｍで回転させる。この一組の手順を、３回繰り返す。得られた有機相物質及び水相を抽出漏斗で分離し、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳによって分析することにより、有機相物質から水相へのバナジウムの有意な除去がなされたことがわかった。【０１１９】
即ち、バナジウム濃度の減少が有機相物質中で約−３０％から−６４％であることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。酸化バナジウムの一部を、得られた水相から、アルミニウム、酸化ケイ素、又は砂の濾過によって収集する。この結果は、有機酸誘導体の１種としての酢酸の添加効率を示した。【０１２０】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。バナジウム以外にも、鉄、ニッケル、銅、クロム、チタン、ヒ素などを抽出させることができる。
【実施例１０】
【０１２１】
図４に示す設定にそって、バナジウム濃度が約３ｐｐｍである、トルエン／ヘキサン（２００ｍＬ／２００ｍＬ）に溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメン（２０３ｇ）に由来する溶液の有機相物質３ｍＬを、ジメチルホルムアミド１％（ＤＭＦ、２ｍＬ）を含む純（ｍｉｌｌｉＱ）水２００ｍＬを伴った状態で提供する。【０１２２】
２相溶液を、氷水で約１２〜１５℃に冷却する。バナジウム濃度に対して合計８０ｍｍｏｌの過剰な塩素ガスが、図４のポット７において０．５％の次亜塩素酸ナトリウムと２当量塩酸とを反応させることにより生成され、乾燥窒素をバブリングしながら、この場合は水相に注入される状態にある。塩素ガスの一部は、バブリング後に２相溶液から放出され、安全のためバッグに入れた亜硫酸ナトリウム水溶液を使用することにより捕捉される。【０１２３】
乾燥窒素の流速は、反応による塩素ガスの場合約１２分間で約５６０ｍＬ／分であり、次いでさらに約５〜９分間にわたり、乾燥窒素をバブリングする。機械式スターラは、約１００ｒｐｍで回転させる。この一組の手順を、３回繰り返す。【０１２４】
得られた有機相物質及び水相を抽出漏斗で分離し、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳによって分析することにより、有機相物質から水相へのバナジウムの有意な除去がなされたことがわかり、前記重元素種を前記有機相物質から水相に除去するのに、必要に応じて追加の新たな水を使用し、この水は、除去効率を高めるのに有用である。【０１２５】
即ち、バナジウム濃度の減少が有機相物質中で約−５７％から−９１％であることが観察され、酸化バナジウムは、水を蒸発させることにより結晶化した後に収集される。酸化バナジウムの一部を、得られた水相から、アルミニウム、酸化ケイ素、又は砂の濾過によって収集する。この結果は、窒素有機化合物の１種としてのＤＭＦの添加効率を示した。【０１２６】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。バナジウム以外にも、鉄、ニッケル、銅、クロム、チタン、ヒ素などを抽出させることができる。
【実施例１１】
【０１２７】
図４に示す設定にそって、バナジウム濃度が約３ｐｐｍである、トルエン／ヘキサン（２００ｍＬ／２００ｍＬ）に溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメン（２０６ｇ）に由来する溶液の有機相物質を、酢酸１％（２ｍＬ）を含む純（ｍｉｌｌｉＱ）水２００ｍＬを伴った状態で提供する。【０１２８】
２相溶液を、氷水で約８〜１１℃に冷却する。バナジウム濃度に対して合計８０ｍｍｏｌの過剰な塩素ガスが、図４のポット７において０．５％の次亜塩素酸ナトリウムと２当量塩酸とを反応させることにより生成され、乾燥窒素をバブリングし、この場合は有機相物質に注入される状態にある。塩素ガスの一部は、バブリング後に２相溶液から放出され、安全のためバッグに入れた亜硫酸ナトリウム水溶液を使用することにより捕捉される。【０１２９】
乾燥窒素の流速は、反応による塩素ガスの場合約５６０ｍＬ／分（約１０分間）であり、次いでさらに約５分間にわたり、乾燥窒素をバブリングする。機械式スターラは、約６００ｒｐｍで回転させる。この一組の手順を、３回繰り返す。得られた有機相物質及び水相は、この場合、エマルジョン又はミセルタイプの物質を形成した。【０１３０】
有機相物質及び水相を、この場合、超音波処理（約６０Ｈｚ）及び遠心力（１５００〜２５００ｒｐｍ）によって分離し、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳによって分析することにより、有機相物質から水相へのバナジウムの有意な除去がなされたことがわかった。【０１３１】
即ち、バナジウム濃度の減少が有機相物質中で約−７０％から−９８％であることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。酸化バナジウムの一部を、得られた水相から、アルミニウム、酸化ケイ素、又は砂の濾過によって収集する。【０１３２】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。バナジウム以外にも、鉄、ニッケル、銅、クロム、チタン、ヒ素などを抽出させることができる。【０１３３】
この結果は、有機相物質から重元素種の除去に関して、塩素ガスをどのように接触させ混合するかについての効果を示している。実施形態８〜１１の結果を、図５にまとめる。
【実施例１２】
【０１３４】
図５に示すように、アスファルテンの有機成分は、通常前記塩素含有化学物質を使用して、実施例８〜１１に示されるプロセス後の沈殿として得られ、その総量は約３０ｍｇ（実施例７）、１８〜２４ｇ（実施例８）、１５〜２１ｇ（実施例９）、６〜１２ｇ（実施例１０）、及び５２ｇ（実施例１１）である。【０１３５】
実施例８〜１１に示されるプロセスの後、ビチューメンの有機相物質の粘度は、より良好な油液体にまで減少した。これらの沈殿の量は、塩素ガスを有機相物質にどのように接触させ混合するかによって制御することができる。【０１３６】
これらの沈殿の量は、過剰な塩素のモル濃度を減らした時に、著しく減少できる。得られた沈殿は、塩化有機分子からなるアスファルテンの有機成分と、酸化ケイ素又はアルミニウムなどの無機物質とからなり、これはＸＰＳ測定に基づけば、比較的大きな分子量と比較的低い溶解度を有するものである。【０１３７】
この結果は、塩素含有化学物質が、アスファルテンの有機成分及び無機物質であって元来大きな分子量及び比較的低い溶解度を有するものを、有機相物質から除去するのに有効であることを示しており、特殊な反応が、前記塩素含有化学物質によって、アスファルテンの有機成分と無機物質の界面でおそらくは起こっていることを示す。
【実施例１３】
【０１３８】
セルロース（ａｄｖａｎｔｅｃ  Ｎｏ．５Ｂ）により濾過された、バナジウム濃度が約１ｐｐｍであるトルエン／石油エーテル（１／１）に溶かしたＵＳＡ産の比較的低い粘度のタールに由来する溶液の有機相物質４ｍＬを、純（ｍｉｌｌｉＱ）水２ｍＬを伴う状態で提供する。【０１３９】
有機相物質及び水相の２相溶液を、激しく撹拌しながら混合し、閉じたボックス内での５８分間にわたる約１％の次亜塩素酸ナトリウムと２当量の塩酸との反応により得られた塩素ガスに、室温で曝し接触させる。沈殿物を含む、得られた有機相物質及び水相（２相溶液）を、超音波処理及び抽出漏斗及び濾過によって分離し、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳで分析することにより、有機相物質から水相へのバナジウムの有意な除去がなされたことがわかった。【０１４０】
即ち、バナジウムの濃度の減少は、有機相物質中で約−８４％超であることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０１４１】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。バナジウム以外にも、鉄、ニッケル、銅、クロム、チタン、ヒ素などを抽出させることができる。
【実施例１４】
【０１４２】
反応前にトルエンを含むセルロース（ａｄｖａｎｔｅｃ  Ｎｏ．５Ｂ）によって濾過した、ニッケル濃度が約０．５ｐｐｍ（この場合、バナジウムは微量）であるトルエン／石油エーテル（１／１）に溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産のオイルサンドに由来する溶液の有機相物質４ｍＬを、純（ｍｉｌｌｉＱ）水２ｍＬを伴う状態で提供する。【０１４３】
有機相物質及び水相の２相溶液を、激しく撹拌しながら混合し、閉じたボックス内での５８分間にわたる約１％の次亜塩素酸ナトリウムと２当量の塩酸との反応により得られた塩素ガスに、室温で曝し接触させる。沈殿物を含む、得られた有機相物質及び水相（２相溶液）を、超音波処理及び抽出漏斗及び濾過によって分離し、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳで分析することにより、有機相物質から水相へのニッケルの有意な除去がなされたことがわかった。【０１４４】
即ち、ニッケルの濃度の減少は、有機相物質中で約−９０％超であることが観察され、水を蒸発させることにより適量のニッケルが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０１４５】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるニッケルを水相に抽出又は析出させることができる。ニッケル以外にも、鉄、銅、クロム、チタン、ヒ素などを抽出させることができる。
【実施例１５】
【０１４６】
反応前にトルエンを含むセルロース（ａｄｖａｎｔｅｃ  Ｎｏ．５Ｂ）によって濾過した、バナジウム及びニッケルの濃度がそれぞれ約２ｐｐｍ及び０．５ｐｐｍであるトルエン／石油エーテル（１／１）に溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産のその他のオイルサンドに由来する溶液の有機相物質４ｍＬを、純（ｍｉｌｌｉＱ）水２ｍＬを伴う状態で提供する。【０１４７】
有機相物質及び水相の２相溶液を、激しく撹拌しながら混合し、閉じたボックス内での５８分間にわたる約１％の次亜塩素酸ナトリウムと２当量の塩酸との反応により得られた塩素ガスに、室温で曝し接触させる。沈殿物を含む、得られた有機相物質及び水相（２相溶液）を、超音波処理及び抽出漏斗及び濾過によって分離し、ＵＶ−Ｖｉｓ、ＸＰＳ、及びＳＩＭＳで分析することにより、有機相物質から水相へのバナジウム及びニッケルの有意な除去がなされたことがわかった。【０１４８】
即ち、バナジウム及びニッケルの濃度の減少は、有機相物質中でそれぞれ約−８３％及び−１００％であることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムとニッケルイオンが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０１４９】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである塩素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウム及びニッケルを水相に抽出又は析出させることができる。バナジウム及びニッケル以外にも、鉄、銅、クロム、チタン、ヒ素などを抽出させることができる。
【実施例１６】
【０１５０】
バナジウム、銅、ニッケルの濃度がそれぞれ約６７０ｐｐｍ、２２ｐｐｍ、及び３７３ｐｐｍであるＥｄｍｏｎｔｏｎ、カナダ産コークスに由来する粉末の有機相物質１．８ｇは、閉じたボックス内で、２当量の塩酸と共に、約１．７％の次亜塩素酸ナトリウムを含む水３ｍＬを伴う状態で混合される。【０１５１】
水相を伴う有機相物質の懸濁液は、２．５時間にわたり、閉じたボックス内で約６０〜８０℃に加熱される。得られた有機相物質及び水相は、濾過によって分離され、ＸＰＳ及びＳＩＭＳで分析することにより、バナジウム、銅、及びニッケルが有機相物質から水相へと部分的に除去されることがわかり、６８％未満の除去率で除去され、バナジウム及びニッケルの適度な増加が水相で観察されることがわかる。【０１５２】
鉄、マンガン、モリブデン、ニッケル、クロム、銅、チタン、インジウム、及びイットリウムなどのその他の重元素種が、有機相物質から水相へと除去されたことがわかる。酸化バナジウム、ニッケルイオン、及びその他の重元素種は、水を蒸発させることにより適量の、結晶化した又は固化した状態で水相から収集される。
【実施例１７】
【０１５３】
バナジウム、銅、ニッケルの濃度がそれぞれ約６７０ｐｐｍ、２２ｐｐｍ、及び３７３ｐｐｍであるＥｄｍｏｎｔｏｎ、カナダ産コークスに由来する粉末の有機相物質１．８ｇは、閉じたボックス内で、酢酸０・５ｍＬと共に、約１．７％の次亜塩素酸ナトリウムを含む水３ｍＬを伴う状態で混合される。【０１５４】
水相を伴う有機相物質の懸濁液は、２．５時間にわたり、閉じたボックス内で約６０〜８０℃に加熱される。得られた有機相物質及び水相は、濾過によって分離され、ＸＰＳ及びＳＩＭＳで分析することにより、バナジウム、銅、及びニッケルが有機相物質から水相へと部分的に除去されることがわかり、１７％未満の除去率で除去され、バナジウム及びニッケルの適度な増加が水相で観察されることがわかる。【０１５５】
鉄、マンガン、モリブデン、ニッケル、クロム、銅、チタン、インジウム、及びイットリウムなどのその他の重元素種が、有機相物質から水相へと除去されたことがわかる。酸化バナジウム、ニッケルイオン、及びその他の重元素種は、水を蒸発させることにより適量の、結晶化した又は固化した状態で水相から収集される。【０１５６】
これらの結果は、水のみを伴った状態で又は水及び添加された窒素有機化合物（ＤＭＦ）及び有機酸誘導体（酢酸）を含んだ状態で、中枢となる塩素含有化学物質の１種として塩素ガスを使用して有機相物質から重元素種１種としての酸化バナジウム及びアスファルテンの有機成分を除去し収集するための処理方法が、１００℃未満及び１０気圧未満の温和な環境条件で、例えば＋３０℃未満の温度及び約１気圧の大気圧で、短時間で十分作用することを明らかに示す。【０１５７】
これらの結果は、多くの種類の有機相物質を処理してアスファルテンの重元素種及び有機成分を除去することができ、したがって塩素含有化学物質は、その他の炭素ベースの物質を含む多くの種類の有機相物質に適用可能であることを示した。【０１５８】
また、これらの結果は、塩素含有化学物質の能力に関与しており、その理由は、水のみ、又は塩酸、硫酸、及び酢酸などの酸と、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムなどの強アルカリの水溶液のみでは、重元素種の１種としてバナジウム種を有機相物質から水相へと除去するのに室温から約１００℃の範囲の温度では有効ではないことが観察されたからであり、除去効率は、特に約２０℃の室温で、１時間以内に、それぞれ１％よりも低い。
【実施例１８】
【０１５９】
１０％の塩化ナトリウム、３％の塩化マグネシウム、及び７％の臭化マグネシウムを含む水溶液約１００ｍＬを、アガロースゲル及び塩化ナトリウムからなる塩橋のガラス管で接続された２つのビーカーに分ける。【０１６０】
炭素アノード電極及び白金カソード電極を各ビーカーに設置し、バッテリを使用して約９Ｖを印加する。炭素アノード電極から生成された気体は、ビニルバッグに集められ、引き続き、水約１ｍＬを伴う、有機相物質の単純なモデル有機成分としてのバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィン（約１０７ｐｐｍ）のトルエン溶液２ｍＬに接触させると、ポルフィンの色の消失を観察する。【０１６１】
同じ種類の色の消失を、炭素アノード電極のビーカーの溶液をポルフィン溶液に接触したときに観察する。プロセス後、酸化バナジウム種は、ＸＰＳ測定に基づいて水相に収集されることがわかる。【０１６２】
一塩化臭素などのハロゲン間化合物及び／又は塩素ラジカル及び／又は酸化塩素種は、この電気分解の場合にアノード水溶液で塩素ガス以外に生成され、したがって、これらの結果は、アノード電極上に少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物又はその他のハロゲン化物を含む任意の種類の水溶液の電気化学反応（電気分解）によって調製された塩素含有種が、水相を伴う有機相物質から重元素種を除去し且つ／又は収集するのに使用されることを、明らかに示している。【０１６３】
一方、水素ガス及び水酸化ナトリウムがカソード電極から得られ、これらは、ビチューメンの改質、又は水素化脱ハロゲン（水素化脱塩素、水素化脱臭素、水素化脱ヨウ素）、水素化脱硫、又は水素化脱窒素などのその他のプロセスに使用される。
【実施例１９】
【０１６４】
実施例８〜１１に記述されるプロセス後のビチューメンは、ＸＰＳ及びＳＩＭＳ測定に基づけばかなりの塩素種を含有したことがわかり、おそらくは塩素ガスとビチューメン中の有機成分の芳香族との反応による。したがってこの実施例では、得られたビチューメン中の塩化物種を除去するのに、水素化脱塩素反応を行う。【０１６５】
重元素種を除去した後のビチューメン約３ｇに、この塩化水素交換反応を目的とした水素供給源としての水素の代わりに水酸化ナトリウム及び２−プロピルアルコール（イソプロパノール、ＩＰＡ）を添加し、得られた混合物を、パラジウム／炭素（Ｐｄ：１０重量％）触媒約８０ｍｇの存在下、７時間にわたり約８０℃に加熱する。【０１６６】
ＸＰＳ及びＳＩＭＳ測定は、水素化脱塩素後に塩化物種である塩化有機分子が約−５６％と著しく減少し、その結果、塩化ナトリウムなどの塩が得られることを明らかにした。この水素化脱塩素反応は、炭素臭化物及びヨウ化物の結合エネルギーが低いことから、水素化脱臭素及び脱ヨウ素などのその他のタイプの水素化脱ハロゲンに応用することに適している。【０１６７】
上述のように、上記請求項に記載される全て又は一部の化学物質は、塩化ナトリムなどの塩、前記化学物質、水相、有機溶媒、水酸化ナトリウムなどのアルカリ、塩素含有化学物質や水素などの気体、触媒、及び本発明における前記方法及び前記プロセスに不可欠なその他の物質も含め、再生利用されることが明らかである。
【実施例２０】
【０１６８】
水相中で硫酸カリウムと組み合わせた重元素種を、手作りの可搬式電気化学ボックスのセルに置き、作用電極（炭素）、参照電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）、及び対極（Ｐｔ）に接続する。−２から−８Ｖ程度の電圧を炭素電極に印加し、得られた表面を、ＸＰＳ及びＳＩＭＳで分析することにより、その表面にバナジウム、ニッケル、及び／又は銅金属が見出される。これは明らかに、めっき又は還元反応を使用することによって、得られた重元素種から重元素種又は合金に変換され、カソード上での電気化学反応によって重元素種又は合金を収集するには、有機相物質からの除去後に重元素種を含む前記水相からのめっき技法を行うことを示している。
【実施例２１】
【０１６９】
濃度が約１０７ｐｐｍの、トルエンに溶かしたビチューメン又はタール中の有機成分の１種としてのバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質２ｍＬを、純（ｍｉｌｌｉＱ）水４ｍＬを伴う状態で提供し、溶液の温度を６０℃に維持する。【０１７０】
液体臭素（０．４ｍＬ）を、得られた２相溶液、有機相物質及び水相に、マグネティックススターラで９時間撹拌しながら混合する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、抽出漏斗によって分離され、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０１７１】
即ち、バナジウム濃度の減少は、有機相物質で約−１１％からであることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０１７２】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである臭素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例２２】
【０１７３】
濃度が約１０７ｐｐｍの、トルエンに溶かしたビチューメン又はタール中の有機成分の１種としてのバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質２ｍＬを、純（ｍｉｌｌｉＱ）水４ｍＬを伴う状態で提供し、溶液の温度を６０℃に維持する。液体臭素（０．４ｍＬ）及び臭素酸カリウム（２０ｍｇ）を、得られた２相溶液、有機相物質及び水相に、マグネティックススターラで３時間撹拌しながら混合する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、抽出漏斗によって分離され、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０１７４】
即ち、バナジウム濃度の減少は、有機相物質で約−１６％からであることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０１７５】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである臭素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例２３】
【０１７６】
セルロース（ａｄｖａｎｔｅｃ  Ｎｏ．５Ｂ）により濾過された、バナジウム濃度が約２ｐｐｍであるトルエンに溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬを、純（ｍｉｌｌｉＱ）水２ｍＬを伴う状態で提供し、溶液の温度を８０℃に維持する。【０１７７】
液体臭素（０．６ｍＬ）及び臭素酸カリウム（４０ｍｇ）を、得られた２相溶液、有機相物質及び水相に、マグネティックススターラで３時間撹拌しながら混合する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、抽出漏斗によって分離され、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０１７８】
即ち、バナジウム濃度の減少は、有機相物質で約−３４％からであることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０１７９】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つである臭素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。【０１８０】
臭素又は臭素と臭素酸塩の混合物を使用するこれらの結果は、水相を伴う臭素含有化学物質を使用して有機相物質から重元素種の１種として酸化バナジウムを除去し収集するための処理方法が、温和な環境条件で、即ち＋１００℃未満の温度及び約１気圧の大気圧で作用することを、明らかに示している。
【実施例２４】
【０１８１】
濃度が約１０７ｐｐｍの、トルエンに溶かしたビチューメン又はタール中の有機成分の１種としてのバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質２ｍＬを、純（ｍｉｌｌｉＱ）水５ｍＬを伴う状態で提供し、溶液の温度を６０℃に維持する。【０１８２】
ヨウ素（１０ｍｇ）と、酸化ヨウ素種としての過ヨウ素酸ナトリウム（６０ｍｇ）との混合物を、得られた２相溶液、有機相物質及び水相に、マグネティックススターラで２８時間撹拌しながら混合する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、抽出漏斗によって分離され、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０１８３】
即ち、バナジウム濃度の減少は、有機相物質で約−３７％からであることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０１８４】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つであるヨウ素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例２５】
【０１８５】
セルロース（ａｄｖａｎｔｅｃ  Ｎｏ．５Ｂ）により濾過された、バナジウム濃度が約２ｐｐｍである、トルエンに溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメンに由来する溶液の有機相物質２ｍＬを、純（ｍｉｌｌｉＱ）水２ｍＬを伴う状態で提供し、溶液の温度を７０℃に維持する。【０１８６】
ヨウ素（１５ｍｇ）と、酸化ヨウ素種としての過ヨウ素酸ナトリウム（１００ｍｇ）との混合物を、得られた２相溶液、有機相物質及び水相に、マグネティックススターラで２４時間撹拌しながら混合する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、抽出漏斗によって分離され、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０１８７】
即ち、バナジウム濃度の減少は、有機相物質で約−３３％からであることが観察され、適量の酸化バナジウムが、水を蒸発させることにより結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０１８８】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、ハロゲン含有化学物質の１つであるヨウ素含有化学物質を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。【０１８９】
ヨウ素と過ヨウ素酸塩との間の反応は、その場でヨウ素陽イオン又はラジカル種を提供することが知られている。したがって、ヨウ素及びヨウ素酸塩を使用した結果は、水相を伴った状態で、ヨウ素と、過ヨウ素酸ナトリウムや過ヨウ素酸などの酸化ヨウ素種との混合物を使用して、又はヨウ素陽イオン若しくはラジカル種を使用して有機相物質から重元素種の１種として酸化バナジウムを除去し収集するための処理方法が、温和な環境条件で、即ち＋１００℃未満の温度及び約１気圧の大気圧で作用することを、明らかに示している。前記臭素含有及び前記ヨウ素含有化学物質の場合、反応後に沈殿は観察されず、したがってそれらの場合は、プロセスにおける沈殿及び質量損失を低減するのに適している。
【実施例２６】
【０１９０】
濃度が約１０７ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３．３ｍＬを、マレイン酸（１００ｍｇ）及びＤＭＦ（０．５ｍＬ）を含んだ純（ｍｉｌｌｉＱ）水１．５ｍＬを伴った状態で提供し、２相溶液の温度を６０〜８０℃で維持する。【０１９１】
３０％過酸化水素（０．５ｍＬ）を、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで２時間撹拌しながら添加する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、抽出漏斗によって分離され、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０１９２】
即ち、バナジウム濃度の減少は、有機相物質で約−８７％からであることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０１９３】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例２７】
【０１９４】
濃度が約１０７ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３．３ｍＬを、安息香酸（１６０ｍｇ）及びＤＭＦ（０．５ｍＬ）を含んだ純（ｍｉｌｌｉＱ）水１．５ｍＬを伴った状態で提供し、２相溶液の温度を８０〜９０℃で維持する。【０１９５】
３０％過酸化水素（０．５ｍＬ）を、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで２時間撹拌しながら添加する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、抽出漏斗によって分離され、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０１９６】
即ち、バナジウム濃度の減少は、有機相物質で約−６２％からであることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０１９７】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例２８】
【０１９８】
濃度が約１０７ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３．３ｍＬを、酢酸（０．５ｍＬ）を含んだ純（ｍｉｌｌｉＱ）水１．５ｍＬを伴った状態で提供し、２相溶液の温度を６０〜８０℃で維持する。【０１９９】
３０％過酸化水素（０．５ｍＬ）を、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで１７時間撹拌しながら添加する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、抽出漏斗によって分離され、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２００】
即ち、バナジウム濃度の減少が、有機相物質中で約−２９％からであることが観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２０１】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例２９】
【０２０２】
濃度が約１０７ｐｐｍである、トルエンに溶かしたバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質２ｍＬを、有機酸誘導体中のナフタレンカルボン酸の１種としての触媒１，４，５，８−ナフタレン−テトラカルボン酸（２０ｍｇ）及び窒素有機化合物の１種としての臭化テトラドデシルアンモニウム及び添加剤としての硝酸亜鉛（２６０ｍｇ）及び過剰な過酸化水素を含む純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを伴う状態で提供する。【０２０３】
２相溶液の温度を６０〜８０℃で１９時間維持する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、抽出漏斗によって分離され、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２０４】
即ち、バナジウム濃度の減少が、有機相物質中で約−１０％観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２０５】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例３０】
【０２０６】
濃度が約１０７ｐｐｍの、トルエンに溶かしたバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３．３ｍＬを、有機酸誘導体の１種としての触媒マレイン酸（１．４ｍｇ、ポルフィンに対して約３．３ｍｏｌ％）、及び窒素有機化合物としての触媒臭化テトラドデシルアンモニウム（１ｍｇ）及びＤＭＦ（０．０５ｍＬ）、及び過剰な過酸化水素（３０％、１ｍＬ）を含む純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを伴う状態で提供する。２相溶液の温度は、８０〜９０℃で約２４時間維持される。【０２０７】
得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、抽出漏斗によって分離され、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかり、即ち、バナジウム濃度の減少が、有機相物質中で約−１３％観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２０８】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。【０２０９】
この結果は、触媒有機酸誘導体の混合物を使用して有機相物質から重元素種を除去し収集するための有機酸誘導体の触媒反応を示すが、その理由は、過剰な過酸化水素のみ、及び塩化物や、臭化物、ヨウ化物陰イオンなどのアンモニウムハロゲン化物のみ、及び窒素有機化合物の１種としてのＤＭＦのみでは、バナジウムの有意な除去が示されないからであり、バナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに対して４％未満の有機酸誘導体の量より約４倍大きい、有機相物質からの重元素種の１３％の減少を実現したからである。
【実施例３１】
【０２１０】
セルロース（ａｄｖａｎｔｅｃ  Ｎｏ．５Ｂ）により濾過された、バナジウム濃度が約２ｐｐｍである、トルエンに溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬを、有機酸誘導体の１種としての触媒マレイン酸（０．１ｍｇ）、及び窒素有機化合物としてのＤＭＦ（０．０５ｍＬ）に溶かした触媒臭化テトラドデシルアンモニウム（０．１ｍｇ）、及び過剰な過酸化水素（３０％、１ｍＬ）及び硫酸（２ｍｇ）を含む純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを伴う状態で提供する。【０２１１】
２相溶液の温度を、８５℃で約２４時間維持する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）を、抽出漏斗により分離し、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。即ちバナジウム濃度の減少が、有機相物質中で約−１９％観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２１２】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。【０２１３】
有機酸を使用したこれらの結果は、芳香族又は脂肪族有機カルボン酸、ナフテン酸などの多くのタイプの有機酸が、有機相物質から重元素種を除去し収集するための温和な環境条件で作用することを示す。過酸化水素及び有機酸の前記混合物の場合、反応後に沈殿は観察されず、したがってそれらの場合は、プロセスにおける沈殿及び質量損失を削減するのに適している。
【実施例３２】
【０２１４】
セルロース（ａｄｖａｎｔｅｃ  Ｎｏ．５Ｂ）により濾過された、バナジウム濃度が約２ｐｐｍである、トルエンに溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬを、有機カルボニル類縁体の１つとしてのナフテン酸（３０ｍｇ）、及び過剰な過酸化水素（３０％、１ｍＬ）を含む純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを共存させた状態で提供する。【０２１５】
２相溶液の温度を、８５℃で約１２時間維持する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）を、抽出漏斗により分離し、ＸＰＳ、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２１６】
即ちバナジウム濃度の減少が、有機相物質中で約−５９％で観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２１７】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。【０２１８】
有機酸を使用したこれらの結果は、芳香族又は脂肪族有機カルボン酸などの多くのタイプの有機酸が、過酸化水素存在下、有機相物質から重元素種を抽出し又は析出させ、且つ/又は収集するための適度な状況で作用することを示す。過酸化水素及び有機酸、ナフテン酸の前記混合物の場合、反応後に沈殿は観察されず、したがって、この場合は、プロセスにおける沈殿及び質量損失を削減するのに適している。
【実施例３３】
【０２１９】
濃度が約４５ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬを、酢酸（０．１ｍＬ）存在下、追加的に加えた過酸化水素（約３０％、１ｍＬ）と純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを伴った状態で提供する。【０２２０】
その結果得られた溶液に注射器で約２ｍＬの塩素ガスをバグリングする。２相溶液の温度を約６０℃で１２時間維持する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）を、抽出漏斗により分離し、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２２１】
即ちバナジウム濃度の減少が、有機相物質中で約−３６％で観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２２２】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例３４】
【０２２３】
セルロース（ａｄｖａｎｔｅｃ  Ｎｏ．５Ｂ）により濾過された、バナジウム濃度が約２ｐｐｍである、トルエンに溶かしたＡｌｂｅｒｔａ、カナダ産ビチューメンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬを、酢酸（０．１ｍＬ）存在下、有機カルボニル類縁体の１つとしてのアセトン（０．５ｍＬ）、及び過酸化水素水溶液（約１０％、１ｍＬ）の混合物を共存させた状態で提供する。【０２２４】
２相溶液の温度を、閉鎖した容器の中で８５℃で約１２時間維持する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）を、抽出漏斗により分離し、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２２５】
即ちバナジウム濃度の減少が、有機相物質中で約−９％で観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２２６】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例３５】
【０２２７】
濃度が約４５ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬを、追加的に加えた過酸化水素（約３０％、１ｍＬ）と純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを伴った状態で提供する。【０２２８】
その結果得られた溶液にＤＭＦ（０．１ｍＬ）中のベンジル（１０ｍｇ）を加える。２相溶液の温度を、閉鎖した容器の中で８５℃で約１２時間維持する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）を、抽出漏斗により分離し、ＸＰＳ、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２２９】
即ちバナジウム濃度の減少が、有機相物質中で約−２８％で観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２３０】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例３６】
【０２３１】
濃度が約５２ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３.３ｍＬを、ＤＭＦ（０．３ｍＬ）中の、有機カルボニル類縁体の中のベンゾフェノン誘導体としての４−ベンゾイル安息香酸（９０ｍｇ）を含む純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを伴った状態で提供する。【０２３２】
２相溶液の温度を、閉鎖した容器の中で８０−９０℃で維持する。３０％の過酸化水素水溶（０．５ｍＬ）を、マグネティックススターラで２時間撹拌しながら、加える。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）を、抽出漏斗により分離し、ＸＰＳ、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２３３】
即ちバナジウム濃度の減少が、有機相物質中で約−６８％で観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２３４】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。【０２３５】
有機酸を使用したこれらの結果は、芳香族又は脂肪族有機カルボン酸などの多くのタイプの有機カルボニル類縁体が、過酸化水素存在下、有機相物質から重元素種を抽出し又は析出させ、且つ/又は収集するための適度な状況で作用することを示す。過酸化水素及び有機酸、ナフテン酸の前記混合物の場合、反応後に沈殿は観察されず、したがってそれらの場合は、プロセスにおける沈殿及び質量損失を削減するのに適している。【０２３６】
重元素種の処理方法による前記のこれら除去反応は、過酸化水素のみ、もしくは有機酸誘導体、もしくは有機カルボニル類縁体のみでは進行しない。
【実施例３７】
【０２３７】
オゾンを含んだ水相は酸素を飽和させた水相中で高圧水銀灯を用いた紫外線照射により準備される。濃度が約５２ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬが、純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを伴った状態で提供され、２相溶液の温度を約４０℃で維持する。【０２３８】
準備したオゾン水（２ｍＬ）を、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで１時間撹拌しながら添加する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、分液漏斗によって分離され、ＸＰＳ、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２３９】
即ち、バナジウム濃度の減少が、有機相物質中約−４９％で観察され、適量の酸化バナジウムが、水を蒸発させることにより結晶化もしくは固化した後に水相から収集される。【０２４０】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例３８】
【０２４１】
オゾンを含んだ水相は酸素を飽和させた水相中で高圧水銀灯を用いた紫外線照射により準備される。濃度が約５２ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬが、マレイン酸（１０ｍｇ）を含んだ純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを伴った状態で提供され、２相溶液の温度を約４０℃で維持する。【０２４２】
準備したオゾン水（２ｍＬ）を、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで１時間撹拌しながら添加する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、分液漏斗によって分離され、ＸＰＳ、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２４３】
即ち、バナジウム濃度の減少が、有機相物質中約−６３％で観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２４４】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例３９】
【０２４５】
オゾンを含んだ水相は酸素を飽和させた水相中で高圧水銀灯を用いた紫外線照射により準備される。濃度が約５２ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬが、１−ナフタレン酸（２０ｍｇ）を含んだ純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを伴った状態で提供され、２相溶液の温度を約４０℃で維持する。【０２４６】
準備したオゾン水（２ｍＬ）を、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで１時間撹拌しながら添加する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、分液漏斗によって分離され、ＸＰＳ、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２４７】
即ち、バナジウム濃度の減少が、有機相物質中約−６３％で観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２４８】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例４０】
【０２４９】
オゾンを含んだ水相は酸素を飽和させた水相中で高圧水銀灯を用いた紫外線照射により準備される。濃度が約５２ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬが、ＤＭＦ２０ｍｇ中の無水フタル酸（１５ｍｇ）を含んだ純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを伴った状態で提供され、２相溶液の温度を約４０℃で維持する。【０２５０】
準備したオゾン水（２ｍＬ）を、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで１時間撹拌しながら添加する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、分液漏斗によって分離され、ＸＰＳ、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２５１】
即ち、バナジウム濃度の減少が、有機相物質中約−６５％で観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２５２】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例４１】
【０２５３】
オゾンを含んだ水相は酸素を飽和させた水相中で高圧水銀灯を用いた紫外線照射により準備される。濃度が約５２ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬが、ナフテン酸模倣物の混合物として酢酸（２０ｍｇ）と吉草酸（２０ｍｇ）と安息香酸（２０ｍｇ）の混合物を含んだ過酸化水素水溶液１ｍＬを伴った状態で提供され、２相溶液の温度を約４０℃で維持する。【０２５４】
準備したオゾン水（２ｍＬ）を、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで１時間撹拌しながら添加する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、分液漏斗によって分離され、ＸＰＳ、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２５５】
即ち、バナジウム濃度の減少が、有機相物質中約−７３％で観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２５６】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例４２】
【０２５７】
オゾンを含んだ水相は酸素を飽和させた水相中で高圧水銀灯を用いた紫外線照射により準備される。濃度が約５２ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬが、少量の硫酸（１０ｍM）が存在する１ｍＬの純水とアセトン（１ｍＬ）の混合物を伴った状態で提供され、２相溶液の温度を約４０℃で維持する。【０２５８】
準備したオゾン水（２ｍＬ）を、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで１時間撹拌しながら添加する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、分液漏斗によって分離され、ＸＰＳ、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２５９】
即ち、バナジウム濃度の減少が、有機相物質中約−５４％で観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２６０】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。
【実施例４３】
【０２６１】
オゾンを含んだ水相は酸素を飽和させた水相中で高圧水銀灯を用いた紫外線照射により準備される。濃度が約５２ｐｐｍである、トルエンに溶解したバナジル（ＩＶ）メソ−テトラフェニルポルフィンに由来する溶液の有機相物質３ｍＬが、有機カルボニル類縁体の中のベンゾフェノン誘導体としての４−ベンゾイル安息香酸（１００ｍｇ）とＤＭＦ（０．２ｍＬ）を含んだ純（ｍｉｌｌｉＱ）水１ｍＬを伴った状態で提供され、２相溶液の温度を約４０℃で維持する。【０２６２】
準備したオゾン水（２ｍＬ）を、得られた２相溶液に、マグネティックススターラで１時間撹拌しながら添加する。得られた有機相物質及び水相（２相溶液）は、分液漏斗によって分離され、ＸＰＳ、ＳＩＭＳで分析することにより、バナジウムが有機相物質から水相へと除去されたことがわかった。【０２６３】
即ち、バナジウム濃度の減少が、有機相物質中約−５７％で観察され、水を蒸発させることにより適量の酸化バナジウムが、結晶化した又は固化した後で水相から収集される。【０２６４】
以上、有機相物質と水相を共存させたものに、少なくとも酸素を含む酸化剤及び有機カルボニル類縁体の混合物を接触させ、処理することで、有機相物質から重元素種の１つであるバナジウムを水相に抽出又は析出させることができる。【０２６５】
これらの結果は、水のみを伴った状態で、又は水及び添加されたＤＭＦやアミン誘導体などの窒素有機化合物及び酢酸などの有機酸を伴った状態で、ハロゲン含有化学物質、特に塩素含有化学物質、又は酸素を有する酸化剤と有機カルボニル類縁体の混合物、又は過酸化水素及び有機酸の混合物、又はオゾンと有機カルボニル類縁体の混合物、又は、オゾンと過酸化水素、もしくは塩素ガスと過酸化水素との間の酸化剤の混合物、もしくは別の混合物、即ち、（１）〜（１６）の何れか１つに記載の化学物質から選択された１種、もしくは複数の前記化学物質の混合物を使用して、有機相物質から、重元素種の１種としての酸化バナジウム及び／又はアスファルテンの有機成分及び／又は無機物質を抽出又は析出させる、且つ/又は収集するための処理方法が、１００℃未満及び１０気圧未満の温和な環境条件で、例えば＋３０℃未満の温度及び約１気圧の大気圧で、十分に機能することを明らかに示している。バナジウム種の除去（減少）に関する（１）〜（１６）に記載の結果を、液体である有機相物質を使用した場合について表１にまとめる。【０２６６】
塩素含有化学物質は有効に作用し、その他の化学物質は、触媒反応を含めて中程度の除去効率で重元素種を除去することが明らかである。除去し収集するために得られた結果は、反応条件を変えることによって、且つ／又は多段階の且つ／又は循環的な且つ／又は並行なラインを適用することによって、改善することができる。【０２６７】
有機相物質から前記重元素種を除去し且つ／又は収集するための本発明の装置、機器、及びプラントは、以下の記述及び実施例により具体化されるが、本明細書に示される本発明の概念は、以下に続く記述及び実施例により限定されるものではない。その他の方法及び手順、又は、本明細書に示される本発明の概念の範囲内で変化させ若しくは補充した方法、手順、装置、機器、及びプラントの構造若しくは手段は、本発明の特許請求の範囲に記載された発明に全て含まれる。
【実施例４４】
【０２６８】
図１４〜１８は、処理及び安全性から非常に重要な、本発明の重元素種を除去し収集するためのプロセスにおける、装置、機器、及びプラントの、安全性と、本発明の特許請求の範囲に記載される化学物質を接触させ又は混合する工程とを例示する一実施形態である。【０２６９】
安全システムを備えたプラントの本発明は、下記ブロックＡ〜Ｄの中から選択された安全システムを備えた、前記重元素種を除去する且つ／又は収集するための処理プラントである。【０２７０】
ブロックＡは、化学物質を感知するための機器、即ち、図１４〜１８に示されるような、雰囲気中の気体、又は水又は土の中の重元素種、又はその他の汚染物質の漏れをチェックするセンサ及び／又は感知制御室である。【０２７１】
ブロックＢは、図１４〜１８に示される、気体、又は重元素種、又はその他の汚染物質の漏れを防止するための、図１４〜１８に示される、二重壁構造を有するパイプ、壁もしくはネットもしくは収納庫もしくはドームで覆ったプラント又は工場である。【０２７２】
ブロックＣは、図１４〜１８に示される、気体の酸化的爆発を回避するための窒素ガスの、又は危険な酸もしくはハロゲンガスを中和するための弱アルカリ及び／又は還元剤の溶液の、注入システム又は噴霧システムを備え付けた、水を伴う、閉鎖構造および爆発回避構造、である。【０２７３】
ブロックＤは、安全性及び環境問題の観点から、漏えいした化学物質及び有機相物質を取り扱う貯蔵タンク又は貯水池を含むものである。ポンプによって、前記漏洩物などを引き込み貯溜する。【０２７４】
例えば、装置及び機器及びプラントを含んだ処理プラントを取り囲む壁又はネット又は工場と、二重壁構造のパイプの内側及び／又は外側の塩素（例えば、センサ１）及び水素ガス（例えば、センサ２）をチェックするセンサ及び制御室とを基本的に備えるパイプ構造が、図１４〜１８に示されている。【０２７５】
何らかの漏れ又は危険な状況が生じた場合には、窒素ガス及び／又は中和するための弱アルカリ及び／又は還元剤の溶液が、パイプ内に且つ／又は内側の壁若しくはネット若しくは工場内に注入され又は噴霧され、得られた溶液は、一時的に、安全のためタンク又は貯水池などの貯蔵場所に収集される。【０２７６】
安全のための制御室又はチェック場所には、保護服、フルフェースマスク、及び手袋、電力のバックアップシステム、及び電力を用いないマニュアルモード、例えば、観察のための望遠鏡及び壁の外側から開／閉するための手動弁を組み合わせた、化学物質の漏洩をチェックするための色変化感知システム、を備えるべきである。
【０２７７】
この種類の安全システムは、本発明における全てのプラント構造、装置、機器、プラント、反応器、タンク、パイプ、及びトレンチに設置し且つ含めることができる。本発明の化学物質と有機相物質とをどのように接触させ混合するかに関する方法は、任意の種類の手順及び構造を採用し、例えば図１４は、液体である有機相物質から重元素種を除去するためのパイプ及び装置の構造を示し、スプレーシステムは、ミキサと共に、混合効率を高めるのに使用される。【０２７８】
図１５は、ミキサを使用して、初期工程で、液体である有機相物質と化学物質とを直接混合するためのパイプ及び装置の構造を示し、この化学物質は、有機相物質の液相に直接注入される。【０２７９】
図１６は、ミキサと共に２相系を使用して、液体である有機相物質から重元素種を除去するためのパイプ及び装置の構造を示し、化学物質は、液体である有機相物質と水相とからなる２相の一方に注入され、この化学物質注入手順は、プラントのユーザに応じて選択されるものである。【０２８０】
図１７は、固体である有機相物質から重元素種を除去するためのパイプ及び装置の構造を示し、有機相物質の、粉砕された固相が、ミキサにより化学物質を含む水相と混合される。【０２８１】
図１８は、ミキサで、固体である有機相物質から重元素種を除去するための、パイプ及び装置の構造を示し、有機相物質の、粉砕された固相は、トレンチの底面にほとんどが配置され、水相は、除去効率を高めるためにこのシステム内で再生利用される。
【実施例４５】
【０２８２】
図６は、本発明におけるビチューメン、原油、及び／又はタールなど、液体である有機相物質から重元素種を除去し収集するためのプラントの一実施形態を例示する、必要不可欠なブロックダイヤグラムである。【０２８３】
ブロックＦは、ナフサ、石油、原油、水、及び／又はその他の溶媒などの溶媒を、及び／又はアルカリ金属イオン及び／又はアルカリ土類金属イオン、窒素有機化合物及び／又は有機酸誘導体から選択された添加剤を、液体である有機相物質に添加する、パイプ又はトレンチ及びミキサを備えた設備である。【０２８４】
ブロックＪは、（１）〜（１６）の何れか１つに記載された化学物質から選択された１種、又は、複数の前記化学物質の混合物と、水相を伴って、液体である前記有機相物質とを、接触する又は混合する、重元素種を除去するためのプラントである。【０２８５】
ブロックＫは、本質的に有機相物質と水相とを分離するプラント、且つ／又は、前記化学物質と前記有機相物質とを接触させ又は混合した後に、反応混合物から、おそらくはアスファルテンの有機成分及び／又は無機物質を分離するプラントである。【０２８６】
本発明は、それらを少なくとも含む、（１）〜（１６）、（２１）の何れか１つに記載の処理方法に使用されるプラントである。【０２８７】
最終的に得られた重元素種及び改質された有機相物質を、資源もしくは物質として次の工程へ送る又は貯蔵する施設又は装置又はプラントを備える。
【実施例４６】
【０２８８】
プラントの本発明は、以下の記述及び実施例により補充され拡張されるが、本明細書に示される本発明の概念は、以下に続く記述及び実施例により限定されるものではない。その他の方法及び手順、又は本明細書に示される本発明の概念の範囲内で変更され若しくは再編成された方法及び手順は、本発明で特許請求の範囲に記載された本発明に全て含まれる。【０２８９】
プラントの本発明は、例えば、図７のダイヤグラムに示されるように、ブロックＥからＱの中から選択されたブロックは、各処理において互いに適切に接続されている。【０２９０】
全システムは、処理の前／後に、ビチューメン、タール、アスファルテン、又は石油残渣油などの有機相物質から前記重元素種を除去し且つ／又は収集するための処理プラントであって、得られた重元素種及び改質された有機相物質は、下記のブロックの中から選択された、次の工程のプロセスに適した資源又は物質として送られる。【０２９１】
ブロックＥは、オイルサンドを軟化させ採掘するために温水注入した後に、前記有機相物質及び温水の混合物を移送するための、パイプ又はトレンチを備えた装置である。【０２９２】
ブロックＦは、ナフサ、石油、原油、水、及び／又はその他の溶媒を、及び／又はアルカリ金属イオン及び／又はアルカリ土類金属イオン、窒素有機化合物及び／又は有機カルボニル類縁体から選択された添加剤を、液体である有機相物質に添加する、パイプ又はトレンチ、及びミキサを備えた設備である。
【０２９３】
ブロックＧは、水相から、ビチューメン及び有機溶媒の混合物の有機相物質を分離するための装置である。ブロックＨは、前記混合物を冷却する装置である。【０２９４】
ブロックＩは、オイルサンド及びタールを軟化させるため温水注入で使用した後の溶液、又は川若しくは湖若しくは池若しくは海水から調製され、又は少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物が添加された溶液であって、ビチューメンと前記温水との混合物から前記温水を分離した後の、又は水素化脱ハロゲン反応後の水溶液から得られた溶液を含む、任意の種類の水溶液を使用して、水相中で、塩素含有種を生成し、（２８）又はその他のプロセスで、ブロックＯの水素化脱ハロゲンに使用される水素ガスを生成し、この（２８）又はその他のプロセスで、ブロックＱで使用される水酸化物陰イオン（アルカリ）を生成する電気化学装置である。前記溶液は不溶性の物質を含む懸濁液、またはガスバブルを含む溶液の形態をとることもできる。【０２９５】
ブロックＪは、（１）〜（１６）の何れか１つに記載された化学物質から選択された１種、又は、複数の前記化学物質の混合物を、ビチューメン又はタールからなる前記有機相物質に接触させ混合して、重元素種を除去するためのプラントである。【０２９６】
なお、プラントは、重元素種を除去するために（ブロックＪ）、ビチューメン又はタールを含む液体である前記有機相物質に、（１）〜（１６）の何れか１つに記載された化学物質から選択された１種、又は、複数の前記化学物質の混合物を、接触させ又は混合するように設定され、前記化学物質を接触させ混合する方法のための具体的な手順は問題ではなく、これらをどのように接触させ混合しようとも、主に、図１４〜１８に示されるように前記化学物質と有機相物質とを適切に接触させ混合させることができれば十分である。【０２９７】
さらに、プラントのプロセスにおける沈殿の量は、前記化学物質、温度、及び前記化学物質を有機相物質にどのように接触させ混合するかによって制御することができる。【０２９８】
図１４に示されるように、液体である有機相物質は、前記化学物質を含む水相中に噴霧スプレーされることにより、有機相物質と前記化学物質との間の接触面積が増大するので有効な除去が実現される。【０２９９】
図１５に示されるように、少量の水を含む、液体である有機相物質は、塩素及び臭素などの気体化学物質と混合され、この場合は引き続き、混合物が次の工程に移送されて水相と接触する。この方法は、ほとんどの化学物質が、図１５に示される第１の工程（化学物質を有機相物質に注入する工程）において液体である有機相物質と前記化学物質との混合物中で消費されるので、塩酸や臭化水素酸などの強酸の生成を防止するという利点を有する。【０３００】
図１６に示されるように、液体である有機相物質は最初から水相と共存するので、即ち、水相を伴った有機相物質を用いている、温水注入又は水を含むプロセスの後に水相及び有機相物質を分離する必要がないという利点がある。前記化学物質は、液体である有機相物質又は水相に混合することができ、プラント設計に応じては、両方に添加可能である。【０３０１】
図１７は、前記化学物質を含む水相中に、固体である有機相物質から、重元素種を除去する状態を示す。水相は、ミキサを使用することによって有効に混合される。【０３０２】
図１８に示されるように、固体である、粉砕された有機相物質は、トレンチの底面に位置決めすることができ、そこでは前記化学物質を含む水相が循環ライン内を流動し、その結果、固体である有機相物質から重元素種が有効に除去されるが、それは図１８に示されるプロセス構造内での、繰り返し蓄積される水相の流動反応による。【０３０３】
ブロックＫは、有機相物質と水相とを本質的に分離するプラント、及び／又は必要であれば前記化学物質と前記有機相物質とを接触させ又は混合した後に、アスファルテンの有機成分及び／又は無機物質を反応混合物から分離するプラント。【０３０４】
ブロックＬは、再び重元素種を抽出するために、オイルサンド又はタールを軟化するため温水注入で使用した後の溶液、又は、実際の工場用地の川若しくは湖若しくは池若しくは海水若しくは土から調製した溶液など、任意の種類の水溶液に由来する新たな水を、反応後に分離された有機相物質に添加し混合するプラントである。追加の新たな水は、前記有機相物質から前記重元素種を水相に除去するのに、必要に応じて使用される。追加の新たな水は、除去効率を高めるのに有用である。【０３０５】
ブロックＭは、全ての処理プラントで使用された、全ての又は部分的な有機溶媒及び水相を、再生利用するプラントである。【０３０６】
ブロックＮは、沈殿及び／又は溶解及び／又は結晶化及び／又は洗浄及び／又は吸着、及び／又は濾過であって、砂若しくは酸化物粉末若しくはイオン交換樹脂や逆浸透膜などを用いて、水相から、酸化バナジウム種及びニッケルイオンなどの重元素種を収集し、又は前記水相からめっき技法によって重元素種又は合金を収集するプラントである。【０３０７】
ブロックＯは、ビチューメン又はタールを含む前記有機相物質から重元素種を除去した後に、水素化脱ハロゲンするためのプラントであって；まず、前記アルカリ及び水素ガス又は前記アルコール及び前記遷移金属触媒を使用する水素化脱ハロゲン用の第１反応器と、次にアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩塩化物を含む塩を抽出する水添加システム（２次抽出）とからなるプラントである。【０３０８】
ブロックＰは、アルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物を含む前記抽出された塩を、元の前記電気化学機器に移送するプラントである。【０３０９】
ブロックＱは、（２８）に記載された前記全システムを備えたプラントにおいて酸性水を中和し、且つ／又は電気分解によって発生した水酸化物陰イオン（アルカリ）を使用してブロックＯの前記第１反応器内で反応させる、パイプ又はトレンチ及びミキサを備えた装置である。【０３１０】
最後に、得られた重元素種及び改質された有機相物質を、次の工程に向けて資源又は物質として送り又は貯蔵する。
【実施例４７】
【０３１１】
図８は、本発明の塩素含有化学物質を使用して重元素種を除去し収集するためのプロセスの、装置及び機器を含むプラントの、より発展した構造と、プラントの、一実施形態を示す。【０３１２】
この構造、図８に示される各ブロックは、各処理に置いて互いに適切に接続され、ビチューメン、原油、タール、及び／又は同種のものなどの有機相物質から重元素種を除去し収集するために設定される。この重元素種は、資源又は価値ある物質として、次の工程の処理に向けてプロセス後に送られ又は移送される。この構造は、また改質された有機相物質、例えば重元素種としてのバナジウム、ニッケル、及び／又は銅種を低減させた、及び粘度を低減させた精製された有機相物質を提供するためにも設定される。プロセス後に、原油蒸留、コーキング、及び熱プロセス、接触分解、接触水素化分解、水素化工程、残油処理、水素化処理、接触改質、及び異性体化を含めた次の工程の処理に向けて、有機相物質は、送られ又は移送される。この構造は、以下に記述されるものからなる。【０３１３】
ブロックＥに対応する処理方法［１］（移送、濾過）で、
当技術分野で公知の任意のオイルサンド抽出プロセスで生成された、水を伴う有機相物質、例えばオイルサンド又はビチューメンは、先に土、植物、チップ、砂、泥、又は尾鉱を除去するためのいくつかの濾過工程を含む、パイプやトレンチなどの移送経路Ｅ−１を使用して移送され、水は、付随する水相がごく微量しかない場合又は全ての有機溶媒系のプロセスで水相を用いない場合は、パイプやトレンチなどの移送経路Ｅ−２を使用して、必要に応じて添加することができる。【０３１４】
ブロックＦに対応する処理方法［２］（添加）で、
有機溶媒及び必要な添加剤、例えば窒素有機化合物又は有機酸誘導体は、ブロックＦ１で添加され、一方、少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物を含む塩は、ブロックＦ２の処理方法［２］で、必要に応じてパイプラインＦ−２を通して添加される。【０３１５】
処理方法［１］後の有機相物質は、最初にブロックＧの処理方法［３］（分離システム）と、ブロックＦ１の有機溶媒の添加システムである処理方法に供給され、そこで、有機相物質は適切な有機溶媒で希釈され、抽出され、水相から分離され、パイプラインの移送経路Ｊ−１に送られ、水相の全て又は一部は、Ｇ−１を通って次の電気分解に送られる。必要な添加剤は、有機溶媒の添加後に添加される。付随する水相がごく微量しかなく、又は全ての有機溶媒系のプロセスで水相を用いない場合、処理方法［３］はスキップされ、有機相物質にはブロックＦ１のＦ−１を通して有機溶媒が添加される。【０３１６】
ブロックＩに対応する処理方法［５］（電気分解）で、
このブロックＩは、基本的に、プロセス［３］の場合はＧ−１のパイプに接続され、付随する水相がごく少量しかなく又は全ての有機溶媒系のプロセスで水相を用いない場合はＥ−３のパイプに接続される。後者の場合、ブロックＩは、処理方法［３］の分離システムなしで、実際の工場用地で得られ又は調製された水を直接使用する。【０３１７】
ブロックＦ２の処理方法［２］での、電気分解反応の前に、少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物を含む塩は、パイプラインＦ−２を通して添加される。【０３１８】
水相には、Ｇ−１の途中で必要に応じて前記塩を添加し、ブロックＥにおいて、付随する水相がごく少量しかなく又は全ての有機溶媒系のプロセスを用いない場合、水相には、Ｇ−１の途中で必要に応じて前記塩を添加する。【０３１９】
アノード及びカソード電極は、電気分解反応のためブロックＩで、反応セル、トレンチ、又はプール、Ｉ−１及びＩ−２、３にそれぞれ設定され、アノード電極とカソード電極との間のイオン交換ポリマーフィルムからなる分離システムを使用することが好ましい。【０３２０】
装置のアノード電極には、適切な正電圧を印加して、水相と共に塩素含有化学物質を含む気体又は溶液として塩素含有化学物質を生成し、このとき、オイルサンド及びタールを軟化させるために温水注入で使用した後の溶液、又は川若しくは湖若しくは池若しくは海水そのものから調製され又は少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物が添加された溶液などの任意の種類の水溶液を含むパイプラインＧ−１又はＥ−１からの水相を、ビチューメン及び前記温水の混合物から前記温水を分離した後に使用する。Ｉ−１で得られた塩素含有化学物質は、ブロックＪの処理方法［６］用の反応場所に接続されるパイプラインＩ−１ａに移送される。【０３２１】
装置のカソード電極には、適切な負電圧を印加して、水素Ｈ２を、気体として、また水酸化ナトリウム及び／又は水酸化マグネシウムなどの水酸化物陰イオンを水相と共に含むアルカリ溶液として、反応セル、トレンチ、又はプール（Ｉ−２）内で生成し、これを、Ｉ−２ａ、ｂ、及びＩ−３ａ〜ｆなどの次のパイプラインに移送する。水素ガスの一部は、Ｉ−２ｂを通してその他のプロセスで使用するために送られ、水酸化物陰イオンの一部は、Ｉ−３ｅを通してその他のプロセスで使用するために送られる。【０３２２】
ブロックＨに対応する処理方法［４］（冷却）で、
水相を伴う有機相物質の混合物（必要に応じて添加剤）は、冷却システムを使用して、ブロックＪでの次の反応のために予め冷却される。特にＡｔｈａｂａｓｃａ、北部カナダの場合には、実際の工場用地付近の雪又は氷又は冷水を使用することが好ましい。【０３２３】
ブロックＪに対応する処理方法［６］（接触、混合）で、
水相を伴った、必要に応じて適切な添加剤を含むビチューメン又はタールを含むＪ−１からの有機相物質を、ブロックＪのＩ−１ａからの塩素含有化学物質に接触させ又は混合し、そこでは任意の種類の手順及びプロセスが、図１４〜１８に示されるパイプ又はトレンチ構造などの反応場所で実施され、例えば；図１４に示されるように、液体である有機相物質は、前記化学物質を含む水相の中に噴霧されて、有機相物質と前記化学物質との間の接触面積の増加により有効な除去を実現する。【０３２４】
図１５に示されるように、液体である有機相物質は、塩素や臭素などの気体の化学物質と混合され、この場合は引き続き、混合物が、水相と接触するために次の工程に移送される。【０３２５】
この方法には、ほとんどの化学物質が、図１５に示される第１の工程で、液体である有機相物質と前記化学物質との混合物中で消費されるので、塩酸や臭化水素酸などの強酸の生成を防止するという利点がある。【０３２６】
図１６に示されるように、液体である有機相物質は、最初から水と共存するが、これには、温水注入又は水相を加える処理の後に水相と有機相物質とを分離する必要がないという利点がある。前記化学物質は、液体である有機相物質又は水相に混合することができ、両方の場合はプラントの設計に応じて可能である。【０３２７】
パイプの内側のコーティングは、ブロックＩのＩ−１、Ｉ−１ａ、ブロックＪのＪ−１、及びブロックＫのＭ−６及び分離場所のプロセスで、塩素含有化学物質が存在する場合、また、ブロックＩのＩ−３、及びパイプラインＩ−３ａ〜ｆのプロセスで強アルカリが存在する場合にも必要である。【０３２８】
コーティングは、パイプ、トレンチ、タンク、プール、又はプラントなどの場所の内側の、テフロン（登録商標）又はガラス又は有機塩化物又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）又は炭素関連のコーティングなど、ハロゲン又は酸又はアルカリに耐性のある材料を使用することが好ましい。【０３２９】
ブロックＫに対応する処理方法［７］（分離）で、
各物質は、抽出及び濾過技法によって分離され、例えば水相は、ブロックＫの抽出タンク又はパイプ又はトレンチによって分離され、ブロックＮに接続されるＫ−１を通して次の工程に送られ、アスファルテンの有機成分及び／又は無機物質は、必要に応じて反応混合物からＫ−３に向けた沈殿又は濾過技法によって分離される。ブロックＫの処理方法［７］は、有機相物質の抽出システムを含み、例えば、ブロックＪでの反応の後の、２相系、有機相物質と水相との最上部でのオーバーフロー技法は、有機相物質の濾過と同時に必要に応じて実施される。【０３３０】
ブロックＫで処理された有機相物質は、引き続き次の工程に送られ、ブロックＬでさらに分離され、再生利用システムのブロックＭに由来する水相、又はオイルサンド及びタールを軟化させるための温水注入で使用した後の溶液、又は、実際の工場用地の川若しくは湖若しくは池若しくは海水若しくは土から調製された溶液などの、任意の種類の水溶液が添加されて、有機相物質中に存在したままの重元素種を抽出する。得られた水相は、パイプラインＫ−４を通してブロックＮに送られる。洗浄された有機相物質は、ブロックＯの第１反応器に移送される。【０３３１】
ブロックＮに対応する処理方法［１０］（収集）で、
ブロックＪ、Ｋ、及びＬでのプロセス後の水相が集められ、酸化バナジウム種、ニッケルイオン、又はその他の金属種などの重元素種は、沈殿及び／又は溶解及び／又は結晶化及び／又は洗浄及び／又は吸着及び／又は濾過であって砂若しくは酸化物粉末若しくはイオン交換樹脂や逆浸透膜などを使用したもので、水相から収集され、又は、カソード上の電気化学反応、前記水相からのめっき技法によって、重元素種、元素、若しくは合金として収集される。水相の一部は、タンク又は貯水池に必要に応じて貯蔵され、これらは、できる限り多く、プラント領域で持続的に再生利用される。【０３３２】
図８に示される破線として、ブロックＭに対応する処理方法［９］（再生利用）で、
全ての処理プラントで使用される全ての又は一部の有機溶媒及び水相は再生利用され、例えば、残留する塩素ガスはラインＭ−６を通り、有機溶媒の１種としてのナフサはラインＭ−４を通り、残留する有機溶媒はラインＭ−５を通り、水相はラインＭ−２を通り、塩を含む水相はブロックＰのＰ−１を通る。【０３３３】
ブロックＯに対応する処理方法［１１］で、
まず、ブロックＬで処理後の有機相物質は第１反応器内に移送され、そこでは水素化脱ハロゲン、より正確には水素化脱塩素反応が、Ｉ−３ｆから提供された前記アルカリ及びＩ−２ａから注入された水素ガス、又はイソプロパノールなどの第２級アルコール及びパラジウム又はイリジウム又は白金を使用した遷移金属触媒を使用して実施される。【０３３４】
第１反応器は、約４０から１００℃未満の範囲で温度を上昇させるためのヒータを備える。第２に、ブロックＬのＬ−２からの水相を、有機相物質に添加して、反応器での反応の後にアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物を含む塩を抽出し、これをブロックＮ又はＦ２に送って再生利用する。ブロックＯは、水素化脱流及び水素化脱窒素を含む水素化処理プロセスに、又はオイルサンド産業での遷移金属触媒を使用するその他のプロセスに置き換えることができる。【０３３５】
ブロックＱに対応する処理方法で、
パイプ又はトレンチを備えた装置は、ブロックＩによって発生した水酸化物陰イオン（アルカリ）を使用することによって、酸性水を中和するように設定される。【０３３６】
得られた重元素種及び改質された有機相物質、例えば精製された油は、ラインＮ−４及びＯ−４をそれぞれ通って次の工程に送られ又は移送されることにより、次のプロセス、又は改善された物質、又はユーザに利益をもたらす。【０３３７】
本明細書に記述されるプラントのこの構造は、その他の化学物質、即ち（３）に記載の臭素含有化学物質、（４）に記載のヨウ素含有化学物質、及び少なくとも、過酸化水素と、酢酸及び／又は安息香酸及び／又はナフトエ酸誘導体及び／又はマレイン酸及び／又はナフテン酸を含めたその他のタイプの有機酸から選択された有機酸との混合物を含む化学物質を、（５）〜（７）の何れか１つに記載の前記有機相物質と共に使用する方法に適用可能である。【０３３８】
ブロックＩ、Ｆ２、及びＯは、少なくとも過酸化水素及び有機酸の混合物を含む化学物質の場合、プラントから除外することができ、これらの化学物質は、例えば石油産業で生成された過酸化水素及びナフテン酸を使用する場合、ブロックＦ１から絶え間なく供給される。上述のＡからＱのブロック同士の適切な組合せは、本発明の処理方法を使用する処理プラントを含む。
【実施例４８】
【０３３９】
図９は、本発明でコークス、オイルシェール、及び／又は石炭などの固体である有機相物質から重元素種を除去し収集するための、プラントの一実施形態を例示する、不可欠なブロックダイヤグラムである。【０３４０】
ブロックＲは、コークス又はオイルシェール又は石炭を含む、固体である有機相物質を粉砕して、パイプ又はトレンチ又はベルトコンベヤなどの装置によって移送される粉末、ショット、塊、又は小片を作製する装置である。【０３４１】
ブロックＵは、（１）〜（１６）の何れか１つに記載された化学物質から選択された１種、又は、複数の前記化学物質の混合物と、水相を伴った固体である前記有機相物質と接触させ又は混合して、重元素種を除去するプラントである。【０３４２】
ブロックＶは、前記ハロゲン含有種と接触させ又は混合した後に、前記水相から、前記粉末、ショット、固まり、又は小片を分離し又は濾過するプラントである。本発明は、それらを少なくとも含む。【０３４３】
最後に、得られた重元素種資源もしくは物質として次の工程に送る、及び反応した有機相物質を資源もしくは材料として貯蔵するもしくは変換する、施設又は装置又はプラントを少なくも含む。
【実施例４９】
【０３４４】
プラントの本発明は、以下の記述及び実施例により補充され拡張されるが、本明細書に示される本発明の概念は、以下に続く記述及び実施例により限定されるものではない。本明細書に示されるその他の方法及び手順、又は本発明の範囲内にある、変化させ若しくは再編成した方法及び手順は、本発明の特許請求の範囲に記載された本発明に全て含まれる。【０３４５】
例えば、図１０のダイヤグラムに示されるように、ブロックＲからＺの中から選択されたブロックは、各処理に置いて互いに適切に接続される。全システムは、コークス又はオイルシェール又は石炭から前記重元素種を除去し且つ／又は収集するための処理プラントであり、得られた重元素種は、次の工程の処理に適した資源又は物質として送られ、反応した有機相物質は、貯蔵され又は資源に変換される。安全システムを備えたプラントの本発明は、下記ブロックから選択される。【０３４６】
ブロックＲは、パイプ又はトレンチ又はベルトコンベヤなどの装置によって移送される粉末、ショット、塊、又は小片を作製するために、コークス又はオイルシェール又は石炭を含む、固体である有機相物質を粉砕する設備である。【０３４７】
ブロックＳは、オイルサンド及びタールを軟化させるため温水注入で使用した後の溶液、又は川若しくは湖若しくは池若しくは海水から調製され又は少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物が添加された溶液であって、ビチューメン及び前記温水の混合物から前記温水を分離した後の、又は水素化脱ハロゲン反応後の水溶液から得られた溶液を含む、任意の種類の水溶液を使用して、水相中で、（１）〜（５）の何れか１つに記載のハロゲン含有化学物質、又（１）〜（８）の何れか１つで選択された複数の前記化学物質の混合物を生成し、その他のプロセスで使用される水素ガスを生成し、（２９）又はその他のプロセスで、ブロックＺで使用される水酸化物陰イオン（アルカリ）を生成する電気化学装置である。【０３４８】
ブロックＴは、川若しくは湖若しくは池若しくは海水から調製され又は少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物が添加された溶液であって、ビチューメン及び前記温水の混合物から前記温水を分離した後の、又は水素化脱ハロゲン反応後の水溶液から得られた溶液を調製し且つ／又は移送するパイプ又はトレンチ及びミキサを備えた装置である。【０３４９】
ブロックＵは、オイルサンド及びタールを軟化させるために温水注入で使用した後の溶液、又は川若しくは湖若しくは池若しくは海水から調製された溶液など、任意の種類の水溶液から得られた水相を使用して、前記ハロゲン含有種と、前記粉末、ショット、塊、又は小片などの固体である有機相物質とを、水相を伴って、接触する又は混合することにより、重元素種を除去するプラントである。【０３５０】
ブロックＶは、前記化学物質と接触させ又は混合した後に、前記水相から前記粉末、ショット、塊、又は小片を分離し又は濾過して、分離又は濾過後に濾液を次の工程に移送し、分離又は濾過後に前記粉末、ショット、塊、又は小片を貯蔵するプラントである。【０３５１】
ブロックＷは、全ての処理プラントで使用された、全て又は一部の水相を再生利用するプラントである。【０３５２】
ブロックＸは、沈殿及び／又は溶解及び／又は結晶化及び／又は洗浄及び／又は吸着及び／又は濾過であって、砂若しくは酸化物粉末若しくはイオン交換樹脂や逆浸透膜などを用いて、分離又は濾過後に前記水相から酸化バナジウム種及びニッケルイオンなどの重元素種を収集するプラントである。又は、前記水相からめっき技法によって重元素種若しくは合金を収集するプラントである。【０３５３】
ブロックＹは、処理後に、収集された混合物から重元素種を改質するためのプラントであって、まず、各重元素種の改質又は再結晶を行い、次に、合金を含む改質された重元素種を溶解し、めっきし、洗浄し、又は反応させて、対応する改質された重元素種又は合金を得るためのプラントである。【０３５４】
ブロックＺは、電気分解によって発生した水酸化物陰イオン（アルカリ）を使用して分離又は濾過した後、（２９）に記載の前記全システム内の酸性水、及び／又は前記粉末、ショット、塊、又は小片を中和する、パイプ又はトレンチ及びミキサを備えた装置である。【０３５５】
本発明は、最終的に得られた重元素種を資源もしくは物質として次の工程へ送る、及び反応した有機相物質を資源もしくは材料として貯蔵するもしくは変換する、施設又は装置又はプラントを備える。本発明はそれらから選択される。
【実施例５０】
【０３５６】
図１１は、本発明の塩素含有化学物質を使用して重元素種を除去し収集するためのプロセスの、装置及び機器を含むプラントの、より発展したされた構造と、プラントの、一実施形態を示す。【０３５７】
この構造、図１１に示される各ブロックは、各処理において互いに適切に接続され、コークス、オイルシェール、石炭、及び／又は同種のものなどの有機相物質から、重元素種を除去し収集するために設定され、本発明のプロセスの後に、資源又は価値ある物質として、次の工程の処理に向けて送られ又は移送される。この構造は、以下に示すものからなる。【０３５８】
ブロックＲに対応する処理方法［１４］（移送、濾過）で、
有機相物質、例えばコークス又はオイルシェールは、図１１に示されるように粉砕器を使用して粉砕させるため、予め土、植物、チップ、土、泥、又は尾鉱を除去するための洗浄及び浮上分離などのいくつかの濾過又は分離工程を含む、パイプ又はトレンチ又はベルトコンベヤなどの移送経路Ｒ−１を使用して移送される。粉砕後、この場合は直径が例えば１ｃｍ未満の粉末、ショット、塊、又は小片などの粉砕された有機相物質を、ブロックＵに接続されたＲ−２で次の工程に送る。【０３５９】
ブロックＴに対応する処理方法で、
温水注入に由来する、少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物を含む水相は、Ｔ−１で使用され且つ移送され、又は少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物を含む塩は、川若しくは湖若しくは池若しくは海水から調製された溶液、又はビチューメン及び前記温水の混合物から前記温水を分離した後の水相若しくは水素化脱ハロゲン反応後の水溶液に由来する水相を使用して、必要に応じて前もって添加される。【０３６０】
ブロックＳに対応する処理方法（電気分解）で、
このブロックＳには、ブロックＳの処理方法［１５］でＴ−１から添加される、水相を伴った状態で、このプロセスのＴ−１のパイプ又はトレンチが接続される。ブロックＳは、実際の工場用地で得られた水又は調製された水相を、直接使用することができる。
電気分解反応前に、ブロックＳの処理方法［１５］では、少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物及び／又はその他の適切な添加剤を含む塩が、必要に応じて添加される。【０３６１】
アノード及びカソード電極は、電気分解反応のためブロックＳで、反応セル、トレンチ、又はプール、Ｓ−１及びＳ−２、３にそれぞれ設定され、アノード電極とカソード電極との間のイオン交換ポリマーフィルムからなる分離システムを使用することが好ましい。装置のアノード電極には、適切な正電圧を印加して、水相と共に塩素含有化学物質を含む気体又は溶液として塩素含有化学物質を生成し、このとき、オイルサンド及びタールを軟化させるために温水注入で使用した後の溶液、又は川若しくは湖若しくは池若しくは海水そのものから調製され又は少なくともアルカリ金属塩化物及び／又はアルカリ土類金属塩化物が添加された溶液などの任意の種類の水溶液を含むパイプラインＴ−１からの水相を、ビチューメン及び前記温水の混合物から前記温水を分離した後に使用する。Ｓ−１で得られた塩素含有化学物質は、ブロックＵの処理方法［１６］用の反応場所に接続されるパイプラインＳ−１ａに移送される。【０３６２】
装置のカソード電極には、適切な負電圧を印加して、水素Ｈ２を、気体として、また水酸化ナトリウム及び／又は水酸化マグネシウムなどの水酸化物陰イオンを水相と共に含むアルカリ溶液として、反応セル、トレンチ、又はプール（Ｓ−２）内で生成し、これを、Ｓ−２ａ及びＳ３−ａ、及びＺ−１〜Ｚ−５などの次のパイプラインに移送する。水素ガスの一部は、Ｓ−２ａを通してその他のプロセスで使用するために送られ、水酸化物陰イオンの一部は、Ｚ−５を通してその他のプロセスで使用するために送られる。【０３６３】
ブロックＵに対応する処理方法［１６］（接触、混合）で、
Ｒ−２からの有機相物質は、ブロックＵのＳ−１ａからの水相中で塩素含有化学物質に接触又は混合され、そこでは水相が、約４０から１００℃未満の範囲の温度に加熱され、任意の種類の手順及びプロセスが、例えば図１７及び１８に示されるパイプ又はトレンチ構造などの反応場所で行われ；図１７は、重元素種を、固体である有機相物質から、前記化学物質を含む水相の中に除去する状態を示す。水相は、ミキサを使用することによって有効に混合される。図１８に示されるように、固体である、粉砕された有機相物質は、トレンチの底面に位置決めすることができ、そこで、前記化学物質を含む水相を循環ライン（Ｗ−１）に流し、重元素種を水相から除去し、例えば逆浸透膜を使用して重元素種を収集し（例えば、循環式トレンチを使用する処理方法［１８］）、その結果、重元素種が、固体である有機相物質から有効に除去されるが、それは図１８に示されるプロセス構造での、繰り返され且つ蓄積される水相の流動反応による。【０３６４】
パイプの内側のコーティングは、ブロックＳのＳ−１、Ｓ−１ａ、ブロックＵのＵ−１、及びブロックＶのＷ−１及び分離場所のプロセスで、塩素含有化学物質が存在する場合、また、ブロックＳのＳ−３ａ、及びパイプラインＺ−１〜ｆ５のプロセスで強アルカリが存在する場合にも必要である。コーティングは、パイプ、トレンチ、タンク、プール、又はプラントなどの場所の内側の、テフロン（登録商標）又はガラス又は有機塩化物又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）又は炭素関連のコーティングなど、ハロゲン又は酸又はアルカリに耐性のある物質を使用することが好ましい。【０３６５】
ブロックＶに対応する処理方法［１７］（分離）で、
各物質は濾過技法によって分離され、例えば水相は、ブロックＶにおけるタンク又はパイプ又はトレンチでの濾過によって分離され、ブロックＸに接続されたＸ−１を通して次の工程に送られる。有機相物質、アスファルテンの有機成分、及び／又は無機物質は、沈殿又は濾過技法によって、反応混合物からＶ−２に向けて、必要に応じて分離される。得られた固体は、ブロックＶの処理方法［１７］で、遠心力によってさらに分離され、Ｖ−３を通る水相を用いて洗浄システムにより洗浄され、Ｖ−４で貯蔵される。必要に応じて、これらの固形分を価値ある物質に変換する。【０３６６】
ブロックＶで処理された水相物質は、引き続き次の工程、ブロックＸの収集システムに送られ、そこでは、酸化バナジウム種、ニッケルイオン、又はその他の金属種などの重元素種が、沈殿及び／又は溶解及び／又は結晶化及び／又は洗浄及び／又は吸着及び／又は濾過であって砂又は酸化物粉末又はイオン交換樹脂や逆浸透膜などを用いて、水相から収集され、又は、カソード上の電気化学反応、前記水相からのめっき技法により、重元素種、元素、若しくは合金として収集される。水相の一部は、必要に応じてタンク又は貯水池に貯蔵され、これらは、例えば処理方法［１８］の循環式トレンチシステムＷ−１と処理方法［９］のパイプラインＷ−２を使用して、持続的に、可能な限り工場領域で再生利用される。【０３６７】
図１１に示される、破線としてのブロックＷに対応する処理方法［９］及び［１８］（再生利用）で、
全ての処理プラントで使用される全ての又は一部の有機溶媒及び水相は、例えば、残留塩素ガスはラインＷ−１を通って、水相はＷ−２を通って再生利用される。【０３６８】
ブロックＹに対応する処理方法［２０］、さらなる改質で、
さらなる改質は、水溶液への溶解と、Ｘ−５を通して移動した後の再結晶又は再沈殿を使用して、酸化重元素種に関して行われる。さらに、めっき技法は、Ｘ−６を通して移動した後に実施され、それによって重元素種、元素、又は合金が、重元素種イオンを含む水溶液から得られる。【０３６９】
ブロックＺに対応する処理方法で、
パイプ又はトレンチＺ−１から５を備える装置は、ブロックＺにより発生した水酸化物陰イオン（アルカリ）を使用することによって、酸性水を中和するように設定される。
商品性のある、Ｘ−２から４及びＹ−１を通して得られた重元素種は、それぞれＹ−２を通して次の工程に送られ又は移送されることにより、次のプロセス、又は改善された物質、又はユーザに利益をもたらす。【０３７０】
本明細書に記述されるプラントのこの構造は、その他の化学物質、即ち（３）に記載の臭素含有化学物質、（４）に記載のヨウ素含有化学物質、及び少なくとも、過酸化水素と、酢酸及び／又は安息香酸及び／又はナフトエ酸誘導体及び／又はマレイン酸及び／又はナフテン酸を含めたその他のタイプの有機酸から選択された有機酸との混合物を含む化学物質を、（５）〜（７）の何れか１つに前記有機相物質と共に使用する方法に適用可能である。
上述のＡからＤ、及びＲからＺのブロック同士の適切な組合せは、本発明の処理方法を使用する処理プラントを含む。【０３７１】
表1に、有機相物質からのバナジウム（Ｖ）の除去（削減）率（%）を示す。なお、Ｅｍ＝実施例の意味であり、上記実施例の番号とＥｍ番号とは一致している。【０３７２】
【表１】
2013162032.tif 000003
【符号の説明】
【０３７３】
１      有機相物質
２      水相
３      化学物質
３ａ    塩素ライン    
４      機械式スターラ
５      入口
６      出口
７      反応ポット
８      滴下漏斗
９      乾燥窒素
１０    温度計
１１    排出ガストラップ
１２    ３つ口ガラス容器
１３    有機相物質の処理装置
【図１】
2013162032.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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2013162032.tif 000023
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