(57)【要約】  原料材から得られる成分を混合するための方法およびシステムが開示される。本方法は、第一のストリームを、膜要素を通して流す工程を含み、前記膜要素は、第一の薄膜高分子膜、第一の透過物域、および熱を前記第一の透過物域から前記高分子膜に移動させるための伝熱手段を含む第一のウェーハアセンブリを有する。本方法は、前記第一のストリームを前記高分子膜に暴露する工程、および加熱された流体を前記伝熱手段に供給して、前記浸透物域および前記高分子膜を、前記第一のストリームが前記第一のウェーハアセンブリを通って流されている時に加熱する工程を含む。本方法は、透過物ストリームを前記透過物域から除去する工程を更に含む。前記透過物ストリームを少なくとも一つの精油所プロセス装置へ導き、更に処理してもよい。好ましい実施形態においては、原料材はナフサである。本システムは、第一のストリームを受け入れるのに適したウェーハアセンブリを含み、前記第一のウェーハアセンブリは複数のウェーハを含み、第一および第二の膜要素は薄膜高分子膜を有する。本システムはまた、前記第一のストリームが前記ウェーハアセンブリを通って流されている時に、前記透過物域および前記高分子膜を加熱するための伝熱手段、および製造された透過物を処理するための手段を含む。【選択図】図１７
2007514807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のストリームから得られる成分の混合方法であって、
（ａ）第一のストリームを、膜要素を通して導く工程であって、前記膜要素は、第一の薄膜高分子膜、第一の透過物域、および熱を前記第一の透過物域から前記高分子膜へ移動させるための第一の伝熱手段を含む第一のウェーハアセンブリを有する工程；
（ｂ）前記第一のストリームを前記高分子膜に暴露する工程；および
（ｃ）前記伝熱手段に加熱された流体を供給して、前記第一のストリームが前記第一のウェーハアセンブリを通って導かれる時に、前記透過物域および前記高分子膜を加熱する工程
を含むことを特徴とする混合方法。
【請求項２】
透過物ストリームを前記透過物域から除去する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の混合方法。
【請求項３】
透過物ストリームを、更に処理するために少なくとも一つの製油所プロセス装置へ導く工程を更に含むことを特徴とする請求項１または２に記載の混合方法。
【請求項４】
前記第一のストリームは、原料材から分離されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の混合方法。
【請求項５】
前記原料材はナフサであり、
（ａ）前記原料材を第一のストリームおよび第二のストリームに分離する工程であって、前記第一のストリームは重質ナフサであり、前記第二のストリームは軽質ナフサである工程；
（ｂ）前記軽質ナフサから硫黄成分を除去する工程；および
（ｃ）前記重質ナフサを水素化処理する工程であって、水素化重質ナフサは前記膜要素へ導かれる第一のストリームである工程
を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の混合方法。
【請求項６】
メルカプタンを前記軽質ナフサから抽出する工程を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の混合方法。
【請求項７】
前記軽質ナフサをモーターガソリン混合のために製造する工程を更に含むことを特徴とする請求項５または６に記載の混合方法。
【請求項８】
前記第一のストリームは、原料材から分離されたものであり、前記原料材は、蒸留装置内で処理され、前記蒸留装置からの前記第一のストリームは、前記膜要素を通って導かれ、前記製油所プロセス装置は、導かれた透過物ストリームを受け入れる改質スチーム分解装置、ガソリン熱分解装置または水素化分解装置の一つ以上であり、品質向上されたガソリン生成物を前記装置から製造する工程を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の混合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芳香族を原料ストリームから分離するための装置および方法に関する。より詳しくは、限定することなく、本発明は、芳香族を、膜要素によって生じる分離を用いて、ガソリン、ナフサ、ディーゼル燃料等から分離するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透、パーベーパレーション、パーストラクションなどの膜ベースの分離プロセスは従来よりある。パーベーパレーションプロセスは、液体混合物を分離する技術である。膜媒体の片側に低い圧力の減圧を維持して、液体物質を蒸発するための低エネルギーのアプローチを提供する。これらの液体物質の減圧条件下での蒸発温度は、高い圧力で必要な温度より低い。分離される液体混合物は、膜の上流側に導かれる。膜は、いくつかの液体成分に対して実質的に不浸透性であるが、他の成分を、制御された方式で、膜を横切ってその下流側に選択的に通過させる。膜は薄く、その周辺部は、流体が、膜透過以外の他の経路によって上流から下流に（または逆に）膜を横切らないようにシールされる。膜の下流側は通常、減圧に暴露され、膜を通って透過する原料ストリーム成分を蒸気相で除去し、凝縮器で凝縮することができる。
【０００３】
パーベーパレーションプロセスにおいては、混合液体原料の所望の原料成分（例えば芳香族成分）が、優先的に膜に溶解される。所望の成分に対して選択的な膜の場合には、所望の成分が、優先的に膜に吸収される。膜は、片側が混合物のストリームに暴露され、反対側で減圧が膜に付され、そのため吸収された液体化合物は、周知の溶液−拡散メカニズムによって膜を通って移動する。従って、所望の成分は、膜を通過し、蒸気としてその下流側から除去され、それにより所望の成分の更なる吸収のための空きが、膜の上流側に提供される。従って、膜を通って上流側から下流側に所望の成分を選択的に導く、濃度勾配による駆動力が確立される。
【０００４】
種々の膜が、先行技術で用いられている。例えば、特許文献１および特許文献２には、芳香族を、ナフサ、重質接触ナフサ（ＨＣＮ）等の非芳香族から、例えば懸濁−被覆膜を用いるパーベーパレーションによって分離する工程が記載される。膜は、高分子を多孔質支持体層上に沈積することによって形成される。これは、細かい分散物または懸濁物であって、固体の塊ではない。
【０００５】
パーベーパレ−ション技術と共に用いられる従来の装置の中に、らせん形板枠と共に用いられる膜がある。例えば、特許文献３には、基本単位の積み重ねからなるセルを、一対の端板の間に用いる膜分離を包含する工程が記載される。半透膜は、スペーサーおよび支持体によって保持される。伝熱流体は、入口、導管系および加熱室を経て、伝熱シートを横切って導かれる。従来のらせん形要素系においては、要素を横切る実質的な温度勾配が、この熱負荷により存在する。これは、流体のパーベーパレ−ションを用いる分離プロセスについて、品質および経済性の両方に悪影響を及ぼしうる。また、らせん形要素においては、濃度勾配が、らせん巻きの長さの関数として確立される。これは、分離性能に悪影響を及ぼしうる。更に、圧力降下の問題および薄膜境界層の問題が存在する。これは、らせん形要素において、膜表面を横切る局部的な圧力勾配に悪影響を及ぼす。
【０００６】
先行技術のパーベーパレーションプロセスでは、別個の装置工程を用いて、所望の分離が達成される。これらの装置を大流量用途のために相互結合することは、費用を要する。また、先行技術のらせん形要素は高価であり、また高温使用向きに製造するのが困難である。大部分の市販らせん形要素の設計は、１００〜１２０度の温度範囲に限定される。ガソリン、ナフサ、ディーゼル燃料およびより高沸点の炭化水素の分離を達成するためには通常、１２０℃を超えてより高い温度が必要とされる。従って、流体のパーベーパレーションを炭化水素物質（特に輸送燃料として用いられるもの）に適用して、特定の分子タイプの分離を、経済的・効率的に達成する装置および方法に対する必要性が存在する。
【０００７】
従来より、膜（高分子膜を含む）を加熱して、膜の透過性が増大される。先行技術の膜および膜アセンブリを加熱する際に含まれるいくつかの困難な点には、らせん形先行技術の膜の癒着破損（層間剥離をもたらす）、および従来の板枠膜アセンブリを加熱する際に存在する熱勾配（膜自体の非等温加熱をもたらす）が含まれる。
【０００８】
従って、透過性を向上するための高分子膜の加熱を提供する（ｐｒｏｖｉｄｅ  ｆｏｒ）、高分子膜アセンブリおよび高分子膜分離方法の必要性が存在する。また、流体のパーベーパレーションを、輸送燃料として用いる炭化水素物質に適用し、特定の分子タイプの分離を経済的・効率的に達成するための装置およびプロセスに対する必要性が存在する。この適用は、次の説明でより完全に述べるように、これらの必要性および多くの他の必要性を満足する。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，８６１，６２８号明細書
【特許文献２】米国特許第５，０３０，３５５号明細書
【特許文献３】米国特許第３，３９８，０９１号明細書
【特許文献４】米国特許第４，９４４，８８０号明細書
【特許文献５】米国特許第４，９４６，５９４号明細書
【特許文献６】米国特許第５，０９３，００３号明細書
【特許文献７】米国特許第５，５５０，１９９号明細書
【特許文献８】米国特許第４，９９０，２７５号明細書
【特許文献９】米国特許第５，０９８，５７０号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，１０９，６６６号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，８２８，７７３号明細書
【特許文献１２】米国特許第４，８３７，０５４号明細書
【特許文献１３】米国特許第４，８７９，０４４号明細書
【特許文献１４】米国特許第４，９１４，０６４号明細書
【特許文献１５】米国特許第４，９２１，６１１号明細書
【特許文献１６】米国特許第４，９２９，３５７号明細書
【特許文献１７】米国特許第４，９８３，３３８号明細書
【特許文献１８】米国特許第５，０３９，４１７号明細書
【特許文献１９】米国特許第５，０３９，４１８号明細書
【特許文献２０】米国特許第５，０３９，４２２号明細書
【特許文献２１】米国特許第５，０４９，２８１号明細書
【特許文献２２】米国特許第５，０５５，６３２号明細書
【特許文献２３】米国特許第５，０６３，１８６号明細書
【特許文献２４】米国特許第５，０７５，００６号明細書
【特許文献２５】米国特許第５，０９６，５９２号明細書
【特許文献２６】米国特許第５，１３０，０１７号明細書
【特許文献２７】米国特許第５，２２１，４８１号明細書
【特許文献２８】米国特許第５，２９０，４５２号明細書
【特許文献２９】米国特許第５，０２８，６８５号明細書
【特許文献３０】米国特許第５，１２８，４３９号明細書
【特許文献３１】米国特許第５，１３８，０２３号明細書
【特許文献３２】米国特許第５，２４１，０３９号明細書
【特許文献３３】米国特許第５，０１２，０３５号明細書
【特許文献３４】米国特許第５，０１２，０３６号明細書
【特許文献３５】米国特許第５，１７７，２９６号明細書
【特許文献３６】米国特許第５，１８０，４９６号明細書
【特許文献３７】米国特許第５，１０７，０５８号明細書
【特許文献３８】米国特許第５，１０７，０５９号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態においては、原料ストリームから、第一のストリーム（または「原料」）中の混合成分を、膜によって分離する。すると、分離された混合成分は、炭化水素ストリーム（ナフサ、ディーゼル油沸点範囲のストリームなど）に混合するのに利用可能である。本方法は、第一のストリームを膜要素を通して導く工程を含み、前記膜要素は、第一の薄膜高分子膜、第一の浸透物域、および熱を第一の浸透物域から高分子膜へ移動させるための第一の伝熱手段を含む第一のウェーハアセンブリを有する。本方法は、第一のストリームを高分子膜に暴露し、加熱された流体を伝熱手段に供給して、第一のストリームが第一のウェーハアセンブリを通って導かれている時に、浸透物域および高分子膜を加熱する工程を含みうる。
【００１１】
本方法は、透過物ストリームを透過物域から除去する工程を更に含む。透過物ストリームは、貯蔵または更なる処理（混合を含む）のために、プロセスから導き出されうる。
【００１２】
一実施形態においては、第一のストリームは、それ自身原料材から分離される。原料材は、流動接触分解装置から得られるナフサなどの炭化水素であってよい。本方法は、原料材を、第一のストリームおよび第二のストリームに分離する工程を更に含み得るものであり、前記第一のストリームは重質接触分解ナフサであり、前記第二のストリームは軽質接触分解ナフサである。本発明は、硫黄化合物を、前記軽質接触分解ナフサから除去し、前記重質接触分解ナフサを水素化処理する工程を更に含み得るものであり、水素化処理された重質接触分解ナフサは、膜要素に導かれる第一のストリームである。本発明は、メルカプタンを軽質接触分解ナフサから抽出する工程を更に含み得る。軽質接触分解ナフサは、モーターガソリン混合のために製造し得る。
【００１３】
他の実施形態においては、第一のストリームは、それ自体、原料材から分離され、蒸留装置内で処理され、蒸留装置からの第一のストリームは、膜要素を通って導かれる。透過物は、改質装置で更に処理され得る。本方法は、改質ガソリン生成物を改質装置から製造する工程を更に含む。
【００１４】
一実施形態においては、本発明は、高分子膜ウェーハアセンブリ、および液体分離のためのそのようなアセンブリの使用方法に関する。高分子膜ウェーハアセンブリ（本明細書では「ウェーハアセンブリ」とも称する）は、薄膜高分子膜（「膜」と呼ばれる）および枠（「ウェーハ」と呼ばれ、膜透過をできる限り妨げずに膜を支える）を含む。薄膜高分子膜は、原料ストリーム中の所望の成分または種を、圧力勾配、濃度勾配等に応じて、膜を横切って透過するのに選択的な高分子を含む。これらの膜は、パーベーパレ−ションおよびパーストラクション分離と適合性がある。薄膜高分子膜の外形は、従来型のものであり、第一の（または「上流の」）側および第二の（または「下流の」）側を含み、第一および第二の側は、連続的に、それらの周辺部に沿って結合されて、薄い要素を形成する。ウェーハは、膜周辺部を流体流れに対してシールするための周辺部領域、および薄膜高分子膜の片側を膜周辺部から離して保持するための少なくとも一つのリブを含む。一実施形態においては、ウェーハアセンブリ内で一つ以上の分配堰が用いられ、原料ストリームが薄膜高分子膜付近に分配される。メッシュスクリーン（一般には膜付近に乱流を提供するための）も用いてよい。ウェーハアセンブリは、膜支持ファブリックを含んでよい。これは、好ましくは高分子膜の上流側に配置される。一実施形態においては、リブ部材は、固体であり、それを通る内腔を有する。本方法は、流体が、リブ部材の内腔に入ることを可能にする工程、および原料ストリームがウェーハアセンブリを通って導かれている時に、原料ストリームを加熱する工程を含む。複数のウェーハアセンブリを用いる場合、ウェーハアセンブリの全てまたは殆ど全ては、そのような堰、スクリーン、支持ファブリックおよびリブ部材を、単独または組み合わせで含みうる。
【００１５】
好ましい実施形態においては、薄膜高分子膜は、Ｔｅｆｌｏｎ、ポリエステル、ナイロン、Ｎｏｍｅｘ、Ｋｅｖｌａｒ等の膜支持ファブリックの上に載置され、（ｉ）膜支持ファブリックに接する多孔質金属および／または多孔質セラミック支持体物質および（ｉｉ）メッシュスクリーンを更に含む。これらは、単独で用いても、組み合わせで用いてもよい。セラミック支持体物質が好ましく、最も好ましい実施形態においては、これはコージエライト、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ムライト、ポルセリン、ステアライト、窒化ケイ素およびこれらの特別の組み合わせからなる群から選択される。ファブリック、多孔質支持体物質およびスクリーンを用いる場合には、リブが薄膜高分子膜を直接的に、或いは、ファブリック、多孔質支持体物質および／またはスクリーンを介して間接的に支持することを理解すべきである。
【００１６】
好ましい実施形態においては、膜は、ＴＥＦＬＯＮなど高分子物質の薄い支持体に振り当てられる。膜／支持体サブアセンブリは、好ましくは、ステンレススチールスクリーンなどの薄い金属スクリーンの第一の側と接する。膜／支持体の周辺部は、スクリーンに対して張った状態に保持される。これは、膜の周辺部の方向に放射状の張力を付し、次いで張力を緩めることなく、周辺部に、例えばＯ−リングにより圧縮力を付して、周辺部を位置付け、膜を張った状態に保持することによる。任意のスクリーンおよび支持体が用いられる場合には、膜の周辺部側は、典型的には、任意のスクリーンおよび支持体と接する。膜の残留物側は、好ましくは、膜アセンブリの加熱されたリブ上に支持されて、膜が等温に加熱される。
【００１７】
他の実施形態においては、液体原料ストリームから所望の成分を分離する方法、特に、芳香族および非芳香族炭化水素を含む液体原料ストリームから芳香族炭化水素を分離する方法が提供される。本方法は、原料ストリームを、第一のウェーハアセンブリ（残留物域および透過物域を含み、それらの間に動的膜を有する）内の残留物域に導く工程を含む。残留物域中の原料ストリームは、第一の薄膜高分子膜の上流側と流体接触する。プロセス条件（圧力、原料ストリーム成分の相対濃度など）は、原料ストリーム中に存在する所望の成分（芳香族成分など）を、膜を通って第一の薄膜高分子膜の上流側から下流側に透過させるように制御される。例えば、膜の透過側に大気圧より低い圧力を提供するために、吸引を用いることができる。残留物側がより高い圧力にあると、膜を横切る差圧が確立され、膜を横切る上流から下流への透過がもたらされる。圧力勾配を提供するために、原料ストリームの加圧および透過物の吸引を、単独または組み合わせで用いることができる。原料ストリームの加圧を用いる場合、原料ストリームは、原料ストリームの相図の蒸気、液体または液体−蒸気の領域にあるものでもよい。吸引を用いてより低い圧力を透過物域に提供する場合、膜の下流側は、透過物蒸気を透過物域にもたらす。これは、液体透過物に凝縮しうる。従って、第一の薄膜高分子膜の下流側は、透過物域と流体（ガス状を含む）接触する。透過物域中の透過物は、蒸気状態にあってよく、その後液体に凝縮してもよい。透過物は、透過物域から導き出すこともでき、また液体または蒸気状態のいずれで導き出すこともできる。残留物ストリーム（所望の原料ストリーム成分がリーンなものでもよい）は、残留物域から導き出すことができる。
【００１８】
複数のウェーハアセンブリ（それぞれ少なくとも一つの高分子膜を含む）を組み合わせて用いることができる。例えば、ウェーハアセンブリを並行、連続および連続−並行の流体流回路で配置しうる。好ましい実施形態においては、残留物の全てまたは一部は、第一のウェーハアセンブリから、第一のウェーハアセンブリと並行の流体流形態で配置される第二のウェーハアセンブリに導き出される。原料ストリームは、第二のウェーハアセンブリ中の残留物域へ導かれる。プロセス条件は、第二の薄膜高分子膜の上流端部から膜の下流側、更に第二の透過物域に、第二の所望のストリーム成分（第一の所望の原料ストリーム成分と同じであってもよい）をもたらすように制御される。第二の透過物（第一の透過物と同じであってもよい）は、第二の透過物域から導き出すことができる。第二の透過物域から導き出される第二の透過物の全てまたは一部を、第一の透過物域から導き出される第一の透過物の全てまたは一部と組み合わせることができる。第二の薄膜高分子膜を通り、更に透過物域に透過する透過物ストリームがもたらされる。
【００１９】
原料ストリーム分離に、二つ以上のウェーハアセンブリを並行で用いる場合、ウェーハアセンブリを横切る差圧を確立して、膜透過のための駆動力を提供することができる。そのような場合、複数のウェーハアセンブリからの透過物ストリームを、共通の中央出口管を経る吸引駆動力によって製造することができる。減圧ポンプ排出、減圧エゼクションおよび透過物蒸気の凝縮は、そのような圧力差を提供するのに適切である。透過物は、透過物域から、出口管を経て共通の中央出口管により吸引して出され、続いて必要に応じて凝縮されうる。
【００２０】
他の実施形態においては、ウェーハアセンブリの透過物域は、スチーム熱、高温ガス、高温油または高温液体からなる群から選択される高温媒体により加熱される。複数のウェーハアセンブリを用いる場合、その全てまたは殆ど全てで、透過物域の加熱を用いることができる。
【００２１】
他の実施形態においては、芳香族を原料ストリームから分離するための装置が提供される。本装置は、第一、第二および第三のウェーハを含む第一のウェーハアセンブリを含む。第一のウェーハは、外側リムと共に第一および第二の側面を含む。第二のウェーハは、運転可能に、第一のウェーハに取り付けられ、第二のウェーハは、第一の側面および第二の側面、並びに外側リムを有する。第一のウェーハおよび第二のウェーハは、第一の空腔領域を形成する。第三のウェーハは、運転可能に、第二のウェーハに取り付けられ、第三のウェーハは、第一の側面および第二の側面、並びに外側リムを有する。その際、第二のウェーハおよび第三のウェーハは、第二の空腔領域を形成する。第一および第三のウェーハは、底流分配堰を含んでもよい。第二のウェーハは、透過物域を含む。
【００２２】
本装置は、第一および第二の膜要素を更に含み、膜要素は、独立に選択された薄膜高分子膜を、Ｔｅｆｌｏｎ、ポリエステル、ナイロン、Ｎｏｍｅｘ、Ｋｅｖｌａｒ等の膜支持ファブリック上に載置して含む。また任意に、（ｉ）膜支持ファブリックに隣接する多孔質金属および／または多孔質セラミック支持体物質および（ｉｉ）メッシュスクリーンを含む。セラミック支持体物質が好ましく、最も好ましい実施形態においては、これはコージエライト、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ムライト、ポルセリン、ステアライトおよび窒化ケイ素の少なくとも一種である。最も好ましい実施形態においては、吸着媒体の粉末層は、活性炭、モレキュラーシーブ、ゼオライト、シリカゲル、アルミナおよび商業的に入手可能な他の吸着剤等からなる群から選択される。第一の膜要素が第一の空腔内に配置されて、そこに第一の残留物領域が形成され、また第二の膜要素が第二の空腔内に配置されて、そこに第二の残留物領域が形成される。
【００２３】
ウェーハアセンブリをシールするためのシール手段も含まれる。シール手段は、第一および第二のウェーハの間に取り付けられたガスケット、および第二のウェーハの溝内に配置されたＯ−リングを含みうる。
【００２４】
他の実施形態のシール手段を用いてもよい。例えば、シール手段は、第一のウェーハ上の溝内にある外側リムの横に取り付けられた第一のＯ−リング、および第二のウェーハ上の溝内にある外側リムの横に取り付けられた共働する第二のＯ−リングを含んでもよい。他の実施形態においては、シール手段は、第一のウェーハ上の一対の溝内にある外側リムの横に取り付けられた二重Ｏ−リング、および第二のウェーハ上の一対の溝内にある外側リムの横に取り付けられた共働する二重Ｏ−リングを含む。更に他の実施形態においては、第二および第三のウェーハのためのシール手段は、第二のウェーハ上の溝内にある外側リムの横に取り付けられた第一のＯ−リング、および第三のウェーハ上の溝内にある外側リムの横に取り付けられた共働する第二のＯ−リングを含む。更なる他の実施形態においては、シール手段は、第二のウェーハ上の一対の溝内にある外側リムの横に取り付けられた二重Ｏ−リング、および第三のウェーハ上の一対の溝内にある外側リムの横に取り付けられた共働する１対の二重Ｏ−リングを含む。
【００２５】
本装置は、第一のウェーハアセンブリを通って配置された第一の原料管を含んでもよい。第一の原料管は、原料ストリームをウェーハアセンブリへ導く。第一の透過物管は、第一のウェーハアセンブリを通って配置される。第一の透過物管は、製造された透過物を、第一のウェーハアセンブリの透過物域から導く。
【００２６】
他の実施形態においては、本装置は、タンデムの第二のウェーハアセンブリを更に含む。これは、第四、第五および第六のウェーハを含む。第四のウェーハは、第一の側面および第二の側面を有する。第五のウェーハは、運転可能に、第四のウェーハに取り付けられ、第五のウェーハは、第一の側面および第二の側面を有し、その際第四のウェーハおよび第五のウェーハは、第三の空腔領域を形成する。第六のウェーハは、運転可能に、第五のウェーハに取り付けられ、第六のウェーハは、第一の側面および第二の側面を有し、その際第五のウェーハおよび第六のウェーハは、第四の空腔領域を形成する。第四および第六のウェーハは、底流分配堰を含んでもよい。
【００２７】
本アセンブリは、第一および第二のウェーハアセンブリを通って配置された再分配管を更に含み、残留物の少なくとも一部が、第一のウェーハアセンブリから第二のウェーハアセンブリへ導かれる。第三および第四の膜要素は、それぞれ、第三および第四の空腔内に載置される。
【００２８】
加えて、好ましい実施形態においては、第一および第二のウェーハアセンブリは、タンデムで配置され、それによりアセンブリが、筒形の外形で形成される。外形は、円筒形の外形に限定されない。半円形、三角形、長方形、並びに正および偏多角形に基づいた柱筒形態も用いうる。次いで、タンデムウェーハアセンブリを一連のタンデムウェーハアセンブリで配置しうる。連続で配置されたタンデムウェーハアセンブリの数は、流れ容量などの設計基準による。
【００２９】
いかなる理論またはモデルにも縛られることを望むものではないが、ウェーハアセンブリを、モジュール方式の「ワゴンホイール」外形で配列することは好都合であると考えられる。これは、流体のパーベーパレ−ションが起こっている膜表面に隣接した、プロセスの加熱および冷却域と密結合させることができる。そのような外形は好都合である。何故なら、（１）全アセンブリは、単一の圧力槽内に含まれ、（２）アセンブリを減圧系（例えば減圧ポンプ）に密結合させて、高度に統合された小型装置サイズを達成でき、（３）プロセスの加熱／再加熱と分離との統合は、流体の全パーベーパレーションを高めるからである。流体のパーベーパレ−ションにおいては、膜分離層を横切る熱負荷は、透過物質および運転条件（容積、蒸発熱、運転圧力に対する蒸気圧等）に従う変数である。
【００３０】
いかなる理論またはモデルにも縛られることを望むものではないが、また、当該のウェーハアセンブリは、域−域シーケンス（例えばウェーハリブを加熱することによって、パーベーパレ−ションが起こっている膜表面に密結合される）に、制御可能な再加熱の柔軟性を提供すると考えられる。これは、より等温の系（効果的な透過温度をより正確に制御できる）をもたらす。バルク相の分子濃度もまた、より均一に制御され、全分離性能を高める。この等温性能を達成するための好ましい実施形態は、スチームを加熱流体として用いることである。膜系配列における種々の域が熱を必要とする場合には、スチームは迅速に凝縮し、局部的に膜および透過物を迅速に加熱することができる。
【００３１】
従って、スチームなどの高温ガス、または低価値の煙道ガスは、好ましい加熱媒体として用いられる。一実施形態においては、高温ガスは、リブを経てウェーハアセンブリを通って流れ、必要な熱入力を系に供給する。一実施形態においては、別の加熱装置アセンブリ（例えば外付けフィンを有するか、または有しない蛇状コイル管設計）が、膜ウェーハに取り付けられる。フィン付き管式加熱部材の設計は、流体力学および伝熱に関して考慮すべき更なる事項を配慮して適合させることができ、またフィンの設計は、スタティックミキサー部材の設計に類似の、流体力学に関して考慮すべき更なる事項を配慮する。この実施形態においては、更なる流体の混合および乱流が、膜表面の高圧側上の薄膜境界層に好都合に影響を及ぼし、流体力学的な静止域を回避することによって、流量および選択性が高められる。
【００３２】
本明細書に示される筒型タンデムウェーハアセンブリは、石油化学工業に典型的に見出されるプラントモジュール装置の規模と一致する。筒型タンデムウェーハアセンブリ（「ワゴンホイール」外形に類似する）は、大規模化可能であり、大小いずれのサイズでも製造しうる。小サイズ装置の例は、車載の自動車燃料分離装置である。
【００３３】
一実施形態においては、薄膜高分子膜は更に、薄膜吸着物質を、膜の上流側と接触して含む。これは、微細に分散された粉末の形態にあってもよく、次の層または微細に分散された物質に結合されてもよく、架橋されて膜フィルム内に多孔質層を形成してもよい。薄膜被覆、制御された熱分解、熱処理、プラズマ被覆等などの技術を、この機能を達成するのに用いうる。吸着層は、目標分子の局部的な濃度勾配を高める。薄膜吸着剤および膜フィルムは、何れも、目標分子に対し選択的である。層状の多孔質系は、目標分子の濃度勾配（圧力勾配等）が、分離性能を高めるように制御されることを可能にする。好ましい実施形態の一つにおいては、薄膜吸着剤は、活性炭、モレキュラーシーブ、ゼオライト、シリカゲル、アルミナおよび商業的に入手可能な他の吸着剤等からなる群から選択される。
【００３４】
他の実施形態においては、圧力および熱スイングプロセス制御、およびそれらの組み合わせを、吸着媒体と共に用いることができる。圧力スイング方式においては、吸着媒体は、高圧および低圧（減圧）勾配を経る。高圧域においては、目標分子がバルク流体相から媒体に引き寄せられる。これらの目標分子は、低圧域に移動した際に、低圧側のバルク流体相に脱着する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明は、薄膜高分子膜ウェーハアセンブリ、および所望の種または成分を液体原料ストリームから分離するためのこれらウェーハアセンブリの使用に関する。
【００３６】
議論したように、膜ウェーハアセンブリは、薄膜高分子膜および枠（「ウェーハ」と呼ばれ、膜透過をできる限り妨げずに膜を支持する）を含む。薄膜高分子膜は、原料ストリーム中の所望の成分または種を、圧力勾配、濃度勾配等に応じて、膜を横切って透過するのに選択的な高分子を含む。
【００３７】
ウェーハアセンブリ内の薄膜高分子膜で用いられる高分子は、所望の原料ストリーム成分を透過するのに選択的であるべきである。異なる原料ストリーム成分を、一つ以上のそのようなアセンブリの配列における個々のウェーハアセンブリを横切って透過することが望まれる場合には、ウェーハアセンブリは、独立に選択された高分子を含む膜を含むことができる。加えて、好ましい一実施形態においては、高分子膜は独立に、芳香族種を選択的に透過するのに有用な高分子から選択される。第二の高分子膜が用いられる場合には、その高分子を独立に選択できる。高分子の混合物を膜に用いることができる。用語「高分子」は、巨大分子という一般的な意味で用いられ、これには、例えば、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマー、プレポリマーおよびオリゴマーが含まれる。
【００３８】
芳香族成分を含む原料ストリームから、芳香族を分離することが望ましい場合には、芳香族を選択的に透過可能な高分子を用いることができる。液体炭化水素の芳香族／非芳香族分離に適切な高分子の例は、次の米国特許に見出すことができる。即ち、ポリイミド／脂肪族ポリエステルコポリマーを包む特許文献４、脂肪族ポリエステルジオールおよび二無水物の架橋コポリマーを包む特許文献５、ハロゲン化ポリウレタンを包む特許文献６、ジエポキシド架橋／エステル化ポリイミド−脂肪族ポリエステルコポリマーを包む特許文献７、ポリイミド脂肪族ポリエステルコポリマーを含む特許文献８、親和性の第二のプレポリマーで伸展された尿素プレポリマー鎖を含むマルチブロックポリマー、それから製造された膜、および分離におけるその使用を含む特許文献９、芳香族を飽和分から分離するためのポリカーボネート膜を含む特許文献１０、高度芳香族異方性のポリ尿素／ウレタン膜、および芳香族を非芳香族から分離するためのその使用を含む特許文献１１、溶液からの沈積によって調製された薄膜複合膜を含む特許文献１２、懸濁沈積によって調製された薄膜複合膜を含む特許文献１、高度芳香族異方性ポリ尿素／ウレタン膜、および芳香族を非芳香族から分離するためのその使用を含む特許文献１３、高度芳香族ポリ尿素／ウレタン膜、および芳香族を非芳香族から分離するためのその使用を含む特許文献１４、溶液からの沈積によって調製された薄膜複合膜を含む特許文献１５、イソシアヌレート架橋ポリウレタン膜、および芳香族を非芳香族から分離するためのその使用を含む特許文献１６、イソシアネレート架橋ポリウレタン膜、および芳香族を非芳香族から分離するためのその使用を含む特許文献１７、懸濁沈積によって調製された薄膜複合膜を含む特許文献２、親和性の第二のプレポリマーで伸展されたイミドまたはアミド−酸プレポリマー鎖を含むマルチブロックポリマーから製造された膜、および分離におけるその使用を含む特許文献１８、親和性の第二のプレポリマーで伸展されたオキサゾリドンプレポリマー鎖を含むマルチブロックポリマーから製造された膜、および分離におけるその使用を含む特許文献１９、親和性の第二のプレポリマーで伸展された尿素プレポリマー鎖を含むマルチブロックポリマー、それから製造された膜、および分離におけるその使用を含む特許文献２０、親和性の第二のプレポリマーで伸展された第一のプレポリマー（エポキシをジアミンと組み合わせることによって製造される）鎖からなるマルチブロックポリマー、それから製造された膜、および分離でのその使用を含む特許文献２１、高度芳香族ポリ尿素／ウレタン膜、および芳香族を非芳香族から分離するためのその使用を含む特許文献２２、高度芳香族ポリ尿素／ウレタン膜、および芳香族を非芳香族から分離するためのその使用を含む特許文献２３、イソシアネレート架橋ポリウレタン膜、および芳香族を非芳香族から分離するためのその使用を含む特許文献２４、親和性の第二のプレポリマーで伸展されたエステルプレポリマー鎖を含むマルチブロックポリマー、それから製造された膜、および分離におけるその使用を含む特許文献２５、親和性の第二のプレポリマーで伸展された尿素プレポリマー鎖を含むマルチブロックポリマー、それから製造された膜、および分離におけるその使用を含む特許文献９、親和性の第二のプレポリマーで伸展された第一のアミド酸プレポリマー鎖を含むマルチブロックポリマー、それから製造された膜、および分離におけるその使用を含む特許文献２６、エステルプレポリマー（エポキシを、親和性の第二のプレポリマーで伸展されたポリエステル鎖と組み合わせることによって調製される）を含むマルチブロックポリマー、それから製造された膜、および分離におけるその使用を含む特許文献２７、架橋ポリエステルアミド膜、および有機物分離のためのその使用を含む特許文献２８、ハロゲン化ポリウレタンを含む特許文献２９、飽和ポリエステル、および芳香族／飽和分分離のためのそれからの架橋膜を含む特許文献３０、不飽和ポリエステル、および芳香族／飽和分分離のためのそれからの架橋膜を含む特許文献３１、ペンダントカルボン酸基を有しないポリイミド／脂肪族ポリエステルコポリマーを含む特許文献３２、芳香族／飽和分分離のためのポリフタレートカルボネート膜を含む特許文献３３、芳香族／飽和分分離のためのポリアリーレート膜を含む特許文献３４、飽和ポリエステル、および芳香族／飽和分分離のためのそれからの架橋膜を含む特許文献３５、不飽和ポリエステル、および芳香族／飽和分分離のためのそれからの架橋膜を含む特許文献３６、膜抽出によるオレフィン／パラフィン分離を含む特許文献３７、膜抽出によるイソ／ノルマルパラフィン分離を含む特許文献３８である。他の適切な高分子には、ポリアクリロニトリル（「ＰＡＮ」）およびポリスルホン（「ＰＳ」）が含まれる。一実施形態においては、ＰＶＡおよびＰＳ膜は、多孔質ポリエステルなどの不織高分子支持体上に支持される。薄い（例えば、０．０１マイクロメーター〜１０マイクロメーター）高分子層を、選択性を高めるのに用いることができる。例えば、ポリビニルアルコール（「ＰＶＡ」）、ポリジメチルシロキサン（「ＰＤＭＳ」）およびセルロースエステルの薄層を用いることができる。
【００３９】
薄膜高分子膜ウェーハアセンブリは、薄膜高分子膜および少なくとも一つのウェーハを含む。ここで、図面に示す、芳香族および非芳香族成分を含む液体原料からの芳香族分離に関する特定の実施形態を用いて、ウェーハを記載する。本発明は、これらの実施形態に限定されないことに留意されたい。
【００４０】
一実施形態で用いるのに適切なウェーハを図１−ａに示す。一つのウェーハアセンブリに、一つ超のウェーハを用いうる。ウェーハは、薄い半円形筒の外形で示されるが、他の筒形の外形が適切であることを理解すべきである。即ち、例えば、円形、三角形、長方形、正多角形、偏多角形断面などの断面を有する筒を用いることができる。ここで、図１−ａを参照し、第一の外側ウェーハ２ａの透視図につき記載する。第一の外側ウェーハ２ａは一般に、半円形の固体部材である。第一の外側ウェーハは、半径方向の表面６に伸びる半円形外側端部４を含む。半円形の外側端部４は、リム８を含む。リム８は、ねじなどの留め具を配置するための複数の開口（例えば１０に見られる）、またはＯ−リング溝（この図には示されない）を有する。半円形の外側端部４は、第一のくぼみ１２をウェーハ２ａの頂部部分（また、頂点とも呼ばれる）に含む。くぼみ１２は、次に記載されるように、管状部材を受け入れるように配列される。
【００４１】
ウェーハ２ａはまた、第一の隅くぼみ１４および第二の隅くぼみ１６を含み、隅くぼみ１４、１６は、管状部材をも受け入れるように配列される。半径方向の表面は、中央くぼみ２２と共に、第一の側面くぼみ１８および第二の側面くぼみ２０を含む。これは、管状部材を受け入れ、それと結合されるように運転可能に配列される。管状部材の機能は種々であり、次により完全に示される。議論したように、ウェーハ２ａは、固体の背壁２４を有する。換言すれば、ウェーハ２ａは、板の形態である。背壁２４は、それを横断する二つの底流堰、即ち底流堰２６および底流堰２８を有する。堰２６、２８は一段高い突出部であり、原料ストリームの流れパターンを変更する。これは、次により完全に示される。堰２６、２８はまた、ウェーハ２ａの構造的支持を増大する。より大きな直径の系の場合には、更なるリブおよび管状部材のためのくぼみを提供することができる。
【００４２】
図１−ｂは、図１−ａの第一のウェーハ２ａの側面図である。種々の図面に見られる同数字は、同部品を指すことに留意されたい。従って、半径方向の表面６は、くぼみ１４、１８、２２、２０および１６と共に示される。図１−ｂはまた、背壁２４に伸びるリム８を示す。また、再分配穴３０ａ、３０ｂが示される。図１−ｃを参照すると、図１−ａの第一の外側ウェーハについて、反対面からの透視図が示される。図１−ｃは、背壁２４を示す。
【００４３】
ここで、図２−ａを参照し、内部ウェーハ３４ａの透視図につき記載する。内部ウェーハ３４ａもまた、半円形の輪郭３６であり、上部外側リム３６ａを有する。これは、それを通る開口（開口３８など）を含み、ねじなどの留め具手段、またはＯ−リング溝（この図には示されない）が配置される。内部ウェーハ３４ａは、第一のリブ部材４０および第二のリブ部材４２を有する。リブ４０、４２は、そこを通る穿孔４４、４６を有する。穿孔４４、４６は、スチームなどの高温媒体が、リブを通って流れることを可能にし、それによりウェーハアセンブリの中身が加熱される。これは、次により完全に説明される。より大きな直径の系の場合には、更なるリブおよび管状部材のためのくぼみを提供することができる。
【００４４】
内部ウェーハ３４ａは、頂点に、頂部くぼみ４８を有して、管状部材が配置される。外側リム３６ａは、半径方向に平らな表面５０まで伸びる。半径方向に平らな表面５０は、第一の隅くぼみ５２および第二の隅くぼみ５４を有し、第一の側面くぼみ５６および第二の側面くぼみ５８を更に含む。中央くぼみ６０は、そこを通る開口６２と共に示される。内部ウェーハ３４ａは、壁を含まないが、その代わりに開口領域を有する。従って、図２−ａに見られる数字６４、６６および６８は、透過物域に対応する開口領域を表す。内部ウェーハ３４ａは、第一のレッジ７２ａおよび第二のレッジ７４ａを有する。
【００４５】
ここで、図２−ｂを参照し、図２−ａの内部ウェーハ３４ａの側面図につき記載する。半径方向に平らな表面５０は、開口６２と共に示される。外側リムは、上部リム表面３６ａおよび下部リム表面３６ｂを含む。両リム表面３６ａ、３６ｂは、次により詳細に記載されるように、シール表面として資する。図２−ｃに見られるように、上部リム表面３６ａは、第一のレッジ７２ａおよび第二のレッジ７４ａに至り、下部リム表面３６ｂは、第三のレッジ７２ｂおよび第四のレッジ７４ｂに至る。
【００４６】
ここで、第二の外側ウェーハ７６ａの透視図である図３−ａを参照する。好ましい実施形態においては、第二の外側ウェーハ７６ａは一般に、第一の外側ウェーハ２ａと構造的に同じである。従って、第二の外側ウェーハ７６ａは、半径方向の表面８０に伸びる半円形の外側端部７８を含む。半円形の外側端部７８および半径方向の表面８０は、リム８２を含み、リム８２は、ねじなどの留め具を配置するための複数の開口（例えば８４に見られる）を有するか、またはＯ−リング溝（この図には示されない）を含んでもよい。半円形の外側端部７８は、ウェーハ７６ａの頂部部分（また、頂点とも呼ばれる）に第一のくぼみ８６を含む。くぼみ８６は、次により完全に示されるように、管状部材を受け入れるように配列される。管状部材の機能は種々であり、次により完全に示される。
【００４７】
ウェーハ７６ａはまた、第一の隅くぼみ８８および第二の隅くぼみ９０を含み、隅くぼみ８８、９０は、管状部材をも受け入れるように配列される。半径方向の表面８０は、中央くぼみ９６と共に、第一の側面くぼみ９２および第二の側面くぼみ９４を含む。これは、管状部材を受け入れ、運転可能に、管状部材と結合されるように配列される。
【００４８】
ウェーハ７６ａは、固体の背壁９８を有する。換言すれば、ウェーハ７６ａは、板の形態である。背壁９８は、それを横断する二つの底流堰、即ち底流堰１００および底流堰１０２を有する。堰１００、１０２は、一段高い突出部であり、原料ストリームの流れパターンを変更する。これは、次により完全に示される。堰１００、１０２はまた、ウェーハ７６ａの構造的支持を増大する。より大きな直径の系の場合には、更なるリブおよび管状部材のためのくぼみを提供することができる。
【００４９】
図３−ｂは、図３−ａの第一のウェーハ７６ａの側面図である。先に記載したように、種々の図面に見られる同数字は、同部品を指す。従って、半径方向の表面８０は、くぼみ８８、９４、９６、９２および９０と共に示される。くぼみ９２は、再分配開口１０４を有する。くぼみ９４は、再分配開口１０５を有する。図３−ｃは、図３−ａの第２の外側ウェーハについて、反対面からの透視図であり、この図は、固体の背壁９８、同様に支持体９９ａおよび９９ｂを示す。
【００５０】
ここで、図４を参照し、第二のウェーハアセンブリ１０８とタンデムにある第一のウェーハアセンブリ１０６の分解側面図につき記載する。図４に見られるように、ウェーハアセンブリ１０６は、第一の外側ウェーハ２ａ、第一の膜要素１１０、内部ウェーハ３４ａ、第二の膜要素１１２、および次いで第二の外側ウェーハ７６ａからなる。従って、ウェーハアセンブリは、第一の外側ウェーハ、膜要素、内部ウェーハ、膜要素、および次いで外側ウェーハからなる。第一の外側ウェーハ２ａは、強化タイプのものであり、これは、ウェーハ７６ａより厚く、構造的にそれより強いことに留意されたい。
【００５１】
図４に示されるように、第二のウェーハアセンブリ１０８は、第一のウェーハアセンブリ１０６とタンデムである。従って、第二のウェーハアセンブリ１０８は、第一の外側ウェーハ２ｂ、第一の膜要素１１４、内部ウェーハ３４ｂ、第二の膜要素１１６、および第二の外側ウェーハ７６ｂからなる。本発明の教示によれば、第一のウェーハアセンブリ１０６は、運転可能に、第二のウェーハアセンブリ１０８とタンデムで取り付けられて、タンデムウェーハアセンブリが形成される。
【００５２】
複数のねじが、ウェーハアセンブリを固定するために示される。例えば、ねじ１１７ａは、ウェーハ２ａの開口１１７ｂを通ってはめ込まれ、ねじ１１７ｃは、ウェーハ７６ａの開口１１７ｄを通ってはめ込まれ、ウェーハ３４ａの開口１１７ｅ／１１７ｆに共働し、そのためにウェーハ２ａ、３４ａおよび７６ａは共に固定される。
【００５３】
図５−ａは、図４に見られるタンデムウェーハアセンブリの分解側面図であり、膜要素の一実施形態を詳細に示す。図５−ａは、高分子膜ウェーハアセンブリの好ましい実施形態を示す。この好ましい実施形態において、膜要素１１０は、原料スペーサースクリーン１２０ａ、ガスケット１２２ａ、薄膜１２４ａおよび焼結金属部材１２６ａを含む。焼結金属部材１２６ａは、典型的には、電子ビーム溶接によって部材３４ａに取り付けられる。当業者に広く知られた他の取り付け方式も実行可能である。部材１２６ａは（また）、多孔質金属または多孔質セラミック支持体物質から構成されうる。多孔質支持体物質は、膜ファブリックに対して、載置するように工作された平らな表面を提供する。これは、本明細書に開示される動的および高分子実施形態の両方に共通である。
【００５４】
原料スペーサースクリーンは、商業的に入手可能である。原料スペーサースクリーンは、商業的に入手可能な金属または非金属スクリーン物質である。焼結金属部材１２６ａは、Ｍａｒｔｉｎ  Ｋｕｒｚ  ａｎｄ  Ｃｏ．Ｉｎｃ．から商品名ＤＹＮＡＰＯＲＥで入手可能である。グレードＴＷＭ−８０からＢＷＭ−８０までの、ＤＹＮＡＰＯＲＥの種々のグレードを用いうる。５層のスクリーンフィルター媒体から製造されたＤＹＮＡＰＯＲＥグレードは、この焼結金属部材に最も好ましい実施形態である。ＤｕＰｏｎｔから入手可能なＶｉｔｏｎガスケットが適切である。Ｍｏｔｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商品名Ｓｉｎｔｅｒｅｄ  Ｍｅｔａｌで入手可能な焼結金属が適切である。
【００５５】
第二の膜要素１１２は、原料スペーサースクリーン１２８ａ、ガスケット１３０ａ、薄膜１３２ａおよび焼結金属１３４ａを含む。焼結金属部材１３４ａは、典型的には、電子ビーム溶接によって部材３４ａに取り付けられる。当業者に広く知られた他の取り付け方式も実行可能である。部材１３４ａもまた、多孔質金属または多孔質セラミック支持体物質でありうる。
【００５６】
膜要素１１４は、原料スペーサースクリーン１２０ｂ、ガスケット１２２ｂ、薄膜１２４ｂおよび焼結金属部材１２６ｂを含む。焼結金属部材１２６ｂは、典型的には、電子ビーム溶接によって部材３４ａに取り付けられる。当業者に広く知られた他の取り付け方式も実行可能である。好ましい一実施形態においては、第二の膜要素１１６は、原料スペーサースクリーン１２８ｂ、ガスケット１３０ｂ、薄膜１３２ｂおよび焼結金属部材１３４ｂを含む。焼結金属部材１３４ｂは、典型的には、電子ビーム溶接によって部材３４ａに取り付けられる。当業者に広く知られた他の取り付け方式も実施可能である。部材１２６ａおよび１３４ａもまた、多孔質金属または多孔質セラミック物質から構成されうる。
【００５７】
膜要素内の異なる成分も実施可能であることに留意すべきである。例えば、膜支持ファブリックは、図５−ａには示されないものの、図５−ｂに示されるように、膜要素の一部として含まれうる。図５−ｂは、次に議論される。加えて、膜要素内の成分の異なるシーケンスおよび／または配置もまた実施可能である。
【００５８】
図５−ｂは、図４に見られるタンデムウェーハアセンブリの分解側面図であり、膜要素パッケージの第二の実施形態を詳細に示す。図５−ｂの実施形態は動的膜、即ち膜透過のために選択された成分または種を吸着するのに選択的な物質の層で被覆された膜を示す。この第二の好ましい実施形態においては、膜要素４００は、Ｏ−リングロープ４０９ａ、ワイヤーメッシュスクリーン４１０ａ、吸着媒体の粉末層４１２ａ、膜４１４ａ、膜支持ファブリック４１６ａおよびＯ−リングロープ４１７ａを含む。また、多孔質支持体物質媒体４１８ａが含まれる。これは、膜支持ファブリックに隣接した多孔質金属でも、多孔質セラミック支持体物質でもよい。Ｏ−リングロープは、商業的に、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｅａｌ  Ｉｎｃ．から商品名Ｃａｂｒｅｓで入手可能である。金属および非貴金属原料スペーサースクリーン（４１０ａ）は、商業的に入手可能である。膜支持ファブリックは、商業的に、例えばＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅ，Ｉｎｃ．から登録商標ＧｏｒｅＴｅｘで入手可能である。ＧｏｒｅＴｅｘは、Ｔｅｆｌｏｎ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）構造である。膜支持ファブリックはまた、ポリエステル、ナイロン、Ｎｏｍｅｘ、またはＫｅｖｌａｒタイプの構造であってもよい。Ｔｅｆｌｏｎ、ＮｏｍｅｘおよびＫｅｖｌａｒは、ＤｕＰｏｎｔの登録商標である。多孔質金属支持体物質（４１８ａ）は、商業的に、Ｍａｒｔｉｎ  Ｋｕｒｚ  ａｎｄ  Ｃｏ．Ｉｎｃ．から商品名ＤＹＮＡＰＯＲＥで入手可能である。グレードＴＷＭ８０からＢＷＭ−８０までの、ＤＹＮＡＰＯＲＥの種々のグレードを用いうる。５層のスクリーンフィルター媒体から製造されたＤＹＮＡＰＯＲＥグレードは、この焼結金属部材の最も好ましい実施形態である。吸着媒体は、多孔質シート上に配置してもよく、薄膜の表面上に配置してもよい。好ましくは、吸着媒体は、１００〜１５００平方メートル／グラムの範囲の表面積を有する。典型的な吸着物質は、活性炭、モレキュラーシーブ、ゼオライト、シリカゲル、アルミナである。含浸吸着剤も用いうる。性能を高めるために、吸着物質を次の物質で含浸しうる。即ち、ナトリウム、コバルト、モリブデン、銅および他の金属である。適切な吸着物質は、例えば（ａ）活性炭および含浸活性炭についてはＣａｌｇｏｎ  ＣＯ．（非含浸の商品名はＣａｌ  Ｆ−２００およびＣａｌ  Ｆ−４００、含浸の商品名はＣｅｎｔｕｒ（ナトリウム含浸）である）、（ｂ）モレキュラーシーブ／ゼオライト、シリカゲルについてはＧｒａｃｅ  Ｃｏ．（モレキュラーシーブ／ゼオライトの商品名は、１３Ｘ、５Ａその他であり、シリカゲルの商品名は、Ｇｒａｃｅ  Ｇｅｌその他である）、（ｃ）アルミナについてはＡＬＣＯＡ  Ｃｏ．（商品名は、Ａ−２００、Ａ−４００その他である）、（ｄ）ゼオライトについてはＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｃｏ．（商品名は、ＺＳＭ−５、ＭＣＭシリーズその他である）から入手可能である。
【００５９】
第二の膜要素４０２は、Ｏ−リングロープ４０９ｂ、ワイヤーメッシュスクリーン４１０ｂ、吸着媒体の粉末層４１２ｂ、膜４１４ｂ、膜４１６ｂ、Ｏ−リングロープ４１７ｂおよび多孔質支持体物質４１８ｂを含む。これは、金属またはセラミックのいずれでもよい。
【００６０】
膜要素４０６は、Ｏ−リングロープ４０９ｃ、ワイヤーメッシュスクリーン４１０ｃ、吸着媒体の粉末層４１２ｃ、膜４１４ｃ、Ｏ−リングロープ４１７ｃ、支持ファブリック膜４１６ｃおよび多孔質支持体物質４１８ｃを含む。これは、金属またはセラミックのいずれでもよい。好ましい一実施形態においては、第二の膜要素パッケージ４０８は、Ｏ−リングロープ４０９ｄ、ワイヤーメッシュスクリーン４１０ｄ、吸着媒体の粉末層４１２ｄ、膜４１４ｄ、膜支持ファブリック４１６ｄ、Ｏ−リングロープ４１７ｄおよび多孔質支持体物質４１８ｄを含む。これは、金属またはセラミックのいずれでもよい。膜要素内の異なる成分または異なるシーケンスが実施可能であることに留意されたい。
【００６１】
図５−ｃは、図５−ｂに見られる動的実施形態を通る流れの概略図である。流れストリーム「Ｆ」は、粉末吸着媒体を通り、次いで薄膜高分子膜を通り、更に次いで膜ファブリックを通り、次には多孔質支持体を通って流れる。
【００６２】
ここで図６を参照すると、タンデム接続された二つの内部ウェーハの平面図が示される。従って、３４ａなどの内部ウェーハと第二の内部ウェーハ３４ｂは、運転可能に取り付けられる。いくつかの取り付け方法が実施可能である。これには、管状部材１４８および１４９の外側に配列されたボルト／ねじ３０２、３０４が含まれる。これは、好ましい実施形態である。別の方法は、ウェーハ３４ａおよび３４ｂにねじ留め／ボルト留めされた開いた長方形ピンまたはハープでありうる。圧縮帯も用いうる。ウェーハ３４ａ、３４ｂのいずれも半円形であるので、二つの結合されたウェーハは、概して円形断面を有する筒形アセンブリを形成する。この筒形アセンブリは、装置全体が圧力槽１３５内に配置されることを可能にする。従って、これにより前記槽１３５内の空間および容積が最大にされる。換言すれば、筒形アセンブリは、筒が半円形または円形の筒である必要はないが、大量の原料ストリームを圧力槽内で処理するのに最大効率の形態である。槽１３５は、環形領域Ａ内に配置されたスチームなどの高温媒体を有してもよい。
【００６３】
図６は、透過物を管状部材１４０中へ通すための開口１４０ａおよび１４０ｂと共に、中央くぼみ６０ａおよび６０ｂ（透過物のための管状部材１４０を配置するための筒形通路を形成する）を示す。また、くぼみ４８ａは、そこに、入口原料のための管状部材１４２を有する。くぼみ４８ｂは、そこに、原料（残留物）出口のための管状部材１４４を有する。くぼみ５２ａおよび５２ｂは、そこに、スチーム供給のための管状部材１４６を有する。くぼみ５４ａおよび５４ｂは、スチーム供給のための管状部材１４８を有する。側面くぼみ５６ａおよび５６ｂは、再分配管状部材１５０を有する。側面くぼみ５８ａ、５８ｂは、再分配管状部材１５２を有する。
【００６４】
管状部材１４２は、原料ストリームをウェーハに導く。管状部材１４４は、原料ストリーム（残留物）のための出口管である。管状部材１４６および１４８は、補足スチーム供給入口である。管状部材１５０および１５２は、残留物を、ウェーハ３４ａの領域からウェーハ３４ｂの領域へ再分配するための再分配管である。これは、次により完全に記載される。取り付け板３０６、３０８もまた、管状部材１４４、１４２を固定するのに用いられる。
【００６５】
ここで、図７−ａを参照し、直列に配置されるタンデムウェーハアセンブリの概略側面図につき記載する。図７−ａは、ウェーハアセンブリを示す。これは、端部ウェーハ１６０を含む。それは、端部ウェーハ１６４に取り付けられた内部ウェーハ１６２に取り付けられる。端部ウェーハ１６０は、二つの支持体突出物、即ち構造上の支持を提供するための１６６および１６８を有し、他のウェーハアセンブリからの異なる面上の逆の支持体突出物の組と共働する。端部ウェーハ１６４は、二つの支持体突出物、即ち構造上の支持を提供するための１７０および１７２を有し、異なる面上の逆の支持体突出物の組と共働する。このウェーハアセンブリは、Ｗ１と表される。
【００６６】
タンデムの逆のウェーハアセンブリは、端部ウェーハ１７４を含む。これは、端部ウェーハ１７８に取り付けられた内部ウェーハ１７６に取り付けられる。端部ウェーハ１７４は、二つの支持体突出物、即ち構造上の支持を提供するための１７６および１７８を有し、異なる面上の逆の支持体突出物の組と共働する。端部ウェーハ１７８は、二つの支持体突出物、即ち構造上の支持を提供するための１８０および１８２を有し、異なる面上の逆の支持体突出物の組と共働する。このウェーハアセンブリは、Ｗ２と表される。
【００６７】
ウェーハアセンブリＷ３およびＷ４が示される。ウェーハアセンブリＷ３およびＷ４は、実質的にＷ１およびＷ２と同じである。ウェーハアセンブリＷ３は、運転可能に、ウェーハアセンブリＷ４に取り付けられる。図７−ａは、原料ストリームの流れ抜けを示す。より詳しくは、原料ストリームは、入口管１４２を経て、１９０、１９２として示される矢印を通って入る。ここで、図７−ｂを参照し、タンデムウェーハアセンブリＷ３、Ｗ４の概略正面図につき記載する。図７−ｂに見られるように、Ｗ３からの原料／残留物液体は、再分配管１５０および１５２を経てＷ３から流出し、これらの管１５０、１５２を経てＷ４に入る。即ち、透過物はＷ３およびＷ４から流出し、管状部材１４０に流入する。
【００６８】
図７−ａに戻ると、原料ストリームは、矢印１９４、１９６によって表示されるように、出口管１４４を経て出る。膜要素を通って透過する原料ストリームの一部は、管１４０を経て出る。これは、数字１９８および２００によって示される。本発明の教示により、この流れパターンは、図７−ａに示されるように、全ウェーハアセンブリ（Ｗ１−Ｗ２、Ｗ５−Ｗ６、Ｗ７−Ｗ８）について類似である。
【００６９】
図７−ａは、ウェーハアセンブリＷ５を示す。これは、運転可能に、ウェーハアセンブリＷ６に取り付けられる。最終的に、ウェーハアセンブリＷ７は、運転可能に、ウェーハアセンブリＷ８に取り付けられて示される。ウェーハアセンブリＷ５およびＷ６は、本質的にＷ３およびＷ４と同じであり、ウェーハアセンブリＷ７およびＷ８は、本質的にウェーハアセンブリＷ５およびＷ６と同じである。但し、Ｗ７ウェーハアセンブリにおける端部ウェーハ２ａは強化タイプであり、Ｗ８における端部ウェーハ２ｂもまた強化タイプである。内部ウェーハ３４ａおよび３４ｂ、並びに外側ウェーハ７６ａ、７６ｂもまた示される。
【００７０】
図７−ａは、ウェーハがタンデムで配置され、次いでタンデムウェーハアセンブリは直列で配置されることを示す。換言すれば、ウェーハＷ１は、ウェーハＷ２とタンデムである。タンデムウェーハアセンブリを直列で加えることによって、実質的に、装置の流れ容量が増大される。図７−ａはまた、支持体突出物が、隣接するウェーハ上にあるが異なる面にある隣接する支持体突出物と、いかに共働するかを示す。例えば、端部ウェーハ１６４の支持体突出物１７０および１７２は、背壁３５０に接し、端部ウェーハ２１０のウェーハ突出物２０６および２０８は、ウェーハ１６４の背壁３５１に接する。これは、強度を増し、タンデムウェーハアセンブリが連続してしかるべき所に押し付けられる際の圧縮荷重を分配する。
【００７１】
ここで、図８を参照し、管状部材に沿って直列に配置されたタンデムウェーハアセンブリの透視図につき記載する。この図においては、ウェーハアセンブリＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７およびＷ８が示される。ウェーハＷ７の端部ウェーハ２ａおよびウェーハＷ８の端部ウェーハ２ｂは、強化タイプのものであることに留意されたい。原料入口管１４２、透過物管１４０および原料出口管１４４が図８に示される。ストッパー板２４４および連結板２４６は、再分配管１５０、１５２と共に示される。
【００７２】
図９は、図８に見られるタンデムウェーハアセンブリの部分破断図である。従って、ウェーハアセンブリＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７およびＷ８が示される。この部分断面図は、ノズル２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３１、２３２、２３３および２３４と共に、再分配管１５２を示す。これらのノズルは、原料（残留物）を、第一のウェーハアセンブリからタンデムで配置された第二のウェーハアセンブリに導く。例えば、原料は、ノズル２２４およびノズル２２６を経て、ウェーハアセンブリＷ１からウェーハアセンブリＷ２に導かれる。加えて、透過物管１４０は、ノズル２３６、２３８、２４０、２４２および２４３と共に示され、ウェーハアセンブリから製造される透過物（最終的に装置から製造されるもの）が、透過物域（透過物域２６２は図１０に示される）から透過物管１４０に導かれる。
【００７３】
図９においては、第一のストッパー板２４４は、連結板２４６で補強される。ストッパー板２４４および連結板２４６は、好ましい一実施形態において、一連のタンデムウェーハアセンブリを適切に圧縮するのを補助するために加えられる。連結板２５０で補強された第二のストッパー板２４８が示される。ストッパー板２４８および連結板２５０は、反対側に加えられ、一連のタンデムウェーハアセンブリが逆に圧縮される。好ましい一実施形態においては、連結板は、二つの半分からなる。これは、一般に留め具手段（ナットおよびボルトなど）によって取り付けられる。ストッパー板２４４、２４８はまた、留め具手段（ナットおよびボルトなど）によってウェーハアセンブリに取り付けられる。ストッパー板は、ウェーハＷ１〜Ｗ８のアセンブリに、更なる機械的完全性を提供する。
【００７４】
ここで、図１０を参照し、一連のタンデムウェーハアセンブリを通る流れパターンについての、好ましい実施形態の断面図につき記載する。従って、運転可能に内部ウェーハ３４ａに取り付けられた第一の外側ウェーハ２ａが示される。内部ウェーハ３４ａは次に、前記したように、運転可能に、ウェーハアセンブリＷ７の第二の外側ウェーハ７６ａに取り付けられる。第一の膜要素１１０は、ウェーハ２ａとウェーハ３４ａの間に設けられた第一の空腔内に配置される。第二の膜１１２は、ウェーハ７６ａとウェーハ３４ａの間に設けられた第二の空腔内に配置される。
【００７５】
原料ストリームは、通路２６０を通って導かれる。堰２６および堰２８は、原料ストリームに乱流を経させる。ストリームの一部は、膜１１０と反応し、このように製造された透過物は、透過物域２６２に導かれる。これは次いで、ノズル２４３を経て透過物管１４０に導かれる。透過物通路は、矢印「Ｐ」によって示される。膜要素１１０を通って透過しない原料ストリームの一部は、残留物として知られ、この残留物は、通路矢印「Ｒ」によって示される残留物領域を通って流れる。
【００７６】
この実施形態に従って、入ってくる原料ストリームはまた、通路２６３を通って導かれる。堰１０２および堰１００は、原料ストリームに乱流を経させる。ストリームの一部は、膜１１２と反応し、このように製造された透過物は、透過物域２６２へ、次いでノズル２４３を経て透過物管１４０に導かれる。先に示されるように、透過物流路は、矢印Ｐによって示される。未反応の（透過された種または成分がリーンであるという意味）入口流体ストリームの一部、即ち残留物は、残留物領域を通って流れる。これは、通路矢印Ｒによって示される。
【００７７】
好ましい実施形態においては、第一のウェーハアセンブリＷ７からの残留物は、再分配管１５０、１５２（管１５０は、図１０には示されない）を経て、タンデムウェーハアセンブリＷ８へ流され、そこでそれは、再度、原料ストリーム（残留物）が堰および膜要素に曝される類似のプロセスに曝される。透過物は、透過管１４０へ導かれ、残留物は、出口管１４４へ導かれる。
【００７８】
図１０に例証されるように、類似の流れパターンが、全てのタンデムウェーハアセンブリに存在する。より詳しくは、図１０はまた、ウェーハＷ５およびＷ６の流れパターンを示す。矢印Ｐは、透過物通路の流れを示し、矢印Ｒは、ウェーハアセンブリＷ５、Ｗ６、Ｗ７およびＷ８に対する残留物の流れを示す。例えば、残留物は、ノズル２３３を経てウェーハＷ７を出て、ノズル４００を経て入る。残留物は、結局、ノズル４０２を経てウェーハＷ８を出て、出口管１４４に入る。透過物は、ノズル４０４を経て透過物管１４０に入る。加えて、凝縮器および真空ポンプ３００もまた、図１０に示される。これは、透過物管１４０に、次いで透過物域に吸引を提供する。
【００７９】
図１１−ａにおいては、ウェーハアセンブリのシール部材についての、第一の実施形態をここに記載する。図１１−ａに示されるシール部材は、技術的に周知のガスケット２７０である。ウェーハ２ａは、その周辺部上にリム２７２を含み、内部ウェーハ３４ａは、その周辺部上に逆のリム２７４を含む。スクリーン２７６（例えば、膜要素パッケージ１１０または膜要素パッケージ４００の成分であってよい）は、ウェーハ３４ａのレッジ表面２７７ａ内に配置されるように配列されて示される。薄膜は、数字２７８によって示される。従って、ガスケット２７０は、リム２７２および２７４の間に置かれて、シール手段が提供される。ガスケット２７０は、Ｖｉｔｏｎ（ＤｕＰｏｎｔから入手可能である）、または所望の原料ストリーム、透過物、残留物およびプロセス条件を用いる運転に適切な他のエラストマーでありうる。
【００８０】
ウェーハアセンブリのシール部材についての第二の実施形態が、図１１−ｂに示される。この実施形態においては、スクリーン２７６は、数字２８０によって示される膜要素と共に用いられる。ガスケット２７０が、再度用いられる。この実施形態においては、第二のレッジ２８２は、リム２７４内に配列される。Ｏ−リング２８４は、この第二のレッジ内に置かれ、スクリーン２７６によって接触される。Ｏ−リング２８４は、膜要素２８０に押し付けられ、更にガスケット２７０に押し付けられることから、第二のシールメカニズムを提供する。
【００８１】
図１１−ｃにおいては、ウェーハアセンブリのシール部材についての第三の実施形態が示される。この実施形態においても、Ｏ−リング２８４はレッジ２８２内に配置される。ウェーハ２ａにおいては、二つの溝が、リム２７２内に配列される。即ち、溝２８６および溝２８８である。Ｏ−リング２９０は、溝２８６内に置かれ、Ｏ−リング２９２は、溝２８８内にある。この実施形態は、Ｏ−リング２９０およびＯ−リング２８４が、シール手段として共働することを可能にする。Ｏ−リング２９２は、予備のシールを提供し、シールがＯ−リング２９２および膜要素２８０の間に生じる。
【００８２】
本明細書に記載される膜は、所望の成分または種を液体原料から分離するのに有用である。パーストラクションおよびパーベーパレーション分離を用いうる。
【００８３】
パーストラクション分離においては、透過物は、液体スイープストリームを用いて透過物域から除去される。透過物は、スイープストリームに溶解し、スイープストリーム流によって導き出されて、透過物域における透過物の蓄積が防止される。スイープ液体は、好ましくは、透過物に親和性があり、かつそれと混和性である。パーベーパレーションにおいては、透過物は、透過物域から蒸気として導き出される。真空または減圧が、透過物域に保持される。原料ストリーム中の所望の種または成分は、膜を横切って移動する際に蒸発する。パーベーパレーションにおいては、残留物域における原料ストリームと、透過物域における透過物の分圧の間の蒸気圧の差が、膜を横切る所望の種または成分の移動をもたらす。膜は、平らなシートとして記載されたものの、分離プロセスは、らせん形または中空繊維など、実行可能ないかなる形態の膜をも用いうる。
【００８４】
膜分離は、膜が物理的に損傷し、または分解する温度未満の温度で生じるべきである。炭化水素分離については、膜温度は、２５℃〜５００℃、好ましくは２５℃〜２５０℃の範囲である。
【００８５】
本方法は、所望の種または成分を原料ストリームから分離するのに有用である。詳しくは、本方法は、所望の種または成分を炭化水素原料ストリームから分離するのに有用である。一実施形態においては、芳香族が、炭化水素原料ストリームから分離される。
【００８６】
本明細書で用いられる用語「炭化水素」とは、主に炭化水素の特徴を有する有機化合物を意味する。従って、一種以上の非炭化水素基（例えば硫黄または酸素）を含む有機化合物は、この定義の範囲内にある。本明細書で用いられる用語「芳香族炭化水素」とは、少なくとも一つの芳香族環を含む炭化水素基有機化合物を意味する。環は、縮合されていても、架橋されていても、縮合と架橋の組み合わせであってもよい。好ましい実施形態においては、炭化水素原料から分離される芳香族種は、一つまたは二つの芳香族環を含む。「非芳香族炭化水素」とは、芳香族核を全く有しない炭化水素基有機化合物を意味する。一実施形態においては、炭化水素原料ストリームは、２５℃〜２５０℃の範囲の沸点を有し、芳香族および非芳香族炭化水素を含む。好ましい実施形態においては、芳香族炭化水素は、ナフサ（２５℃〜２５０℃の範囲で沸騰し、芳香族および非芳香族炭化水素を含む）から分離される。本明細書で用いられる用語「ナフサ」には、２５℃〜１００℃で沸騰する軽質ナフサ、１００℃〜１６０℃で沸騰する中間ナフサ、および１６０℃〜２５０℃の範囲で沸騰する重質ナフサが含まれる。用語ナフサには、熱分解ナフサ、接触分解ナフサおよび直留ナフサが含まれる。流動接触分解プロセス（「ＦＣＣ」）から得られるナフサは、その高い芳香族含有量のために特に好ましい。
【００８７】
好ましい実施形態においては、ナフサ原料ストリーム中に存在する芳香族は、優先的に、動的薄膜高分子膜の残留物側で選択的吸着媒体層に吸着する。残留物域の圧力は、大気圧〜１００ｐｓｉｇの範囲である。動的薄膜高分子膜の温度は、２５℃〜２５０℃の範囲である。ナフサ原料ストリームから分離された芳香族は、透過物域から導き出される。透過物域の圧力は、大気圧〜１．０ｍｍＨｇの範囲である。
【００８８】
図１２〜１７は、典型的な炭化水素処理システムの概略流れ図であるが、これは、本発明が認める混合の柔軟性を例証する。本明細書に開示される膜を用いる分離操作は、所望の分離に適切な従来の温度および圧力下で行うことができる。或いは、透過物域の加熱を用いることもできる。
【００８９】
図１２−ａは、本発明の高分子膜を用いる実施形態を詳細に示す概略図である。図１２−ａは、シーケンス適応形態を例証する。この場合、重質接触分解ナフサ（ＨＣＮ）５００は、ウェーハアセンブリを構成する膜要素５０２へ導かれる。望まれる場合には、バルブ部材５０６によって示されるように、製造された透過物５０４を、中間飽和分混合材へ導くことができる。望まれる場合には、バルブ部材５１２によって示されるように、製造された残留物５０８を、中間芳香族混合材５１０へ導くことができる。
【００９０】
任意に、透過物を他の膜要素５１４へ導くことができる。その際、膜要素５１４はやはり、原料を処理して透過物５１６および残留物５１８にする。透過物を、バルブ５２０を経て、第二の中間飽和分混合材へ導くことができる。残留物５１８を、最終芳香族混合材５２２へ導くこともでき、残留物を、バルブ５２３を経て中間芳香族混合材へ導くこともできる。残留物５０８を、他の膜要素５２４へ導くことができる。その際、膜要素５２４は、透過物５２６を製造し、透過物５２６を、飽和分混合材５２８に導くことができる。また、予め決定された混合要求に基づいて望まれる場合には、透過物５１６を、この飽和分混合材５２８へ導くことも可能であることに注目されたい。加えて、膜要素５２４は、残留物５３０を製造する。その際、残留物５３０は、芳香族混合材５２２へ導かれる。
【００９１】
膜要素５０２、５１４および５２４はすべて、本発明の教示による同じタンデムウェーハアセンブリの一部であってよい。換言すれば、製造された透過物および／または残留物のいずれかを、単一のタンデムウェーハアセンブリ内の種々の行先に導くか、或いは流れストリームを、予め決定された基準に基づいて他の処理槽へ導くことが可能である。一方、膜要素５０２、５１４および５２４はすべて、異なる位置にある別個のウェーハアセンブリであることが可能である。
【００９２】
製油所における特定の混合柔軟性の要求から、混合柔軟性を提供することを望まれる実際の制御システムおよび段数が決定される。本明細書に開示される膜要素を用いて、ＨＣＮを高純度芳香族留分および高純度飽和分留分に分離しうる。例えば、本発明は、製油所の留出油プールにおけるセタンおよび密度の両混合柔軟性を提供する。本発明はまた、オクタンの混合柔軟性を提供する。
【００９３】
ここで、図１２−ｂを参照し、スプリッター装置６０２と組み合わせた膜装置６００のプロセスの詳細を示す概略図につき記載する。この実施形態においては、原料ナフサは、スプリッター６０２へ導かれる。その際、ナフサ原料は、第一のストリーム６０４および第二のストリーム６０６に分割される。当業者に理解されるように、製油所の処理系においては、軽質接触分解ナフサを、重質接触分解ナフサ（６０６）から分割することが好都合であることが見出される。軽質ストリーム（６０４）は、膜装置６００へ導かれる。膜装置６００では、軽質ストリームが、透過物ストリーム６０８および残留物ストリーム６１０に処理される。
【００９４】
本発明の教示に基づくオクタン価の計算モデルとして、図１２−ｂは、比重０．７８５９、ＡＰＩ  ４８．５４、リサーチ法オクタン価８０．５およびモーター法オクタン価７２．８を有する原料ナフサが、速度１０００Ｂ／Ｄで送油されるモデルの概略図を表す。
【００９５】
計算では、第一のストリーム６０４は、４１３３Ｂ／Ｄで、Ｃ８の炭素含有量５９％を有し、比重０．７９９７、ＡＰＩ  ４５．４３、リサーチ法オクタン価９０．７およびモーター法オクタン価７７．８８を有することが示される。第二のストリーム６０６は、２８６７Ｂ／Ｄで、Ｃ９＋の炭素含有量４１％を有し、比重０．７６６０、ＡＰＩ  ５３．２２を有する。
【００９６】
透過物ストリーム６０８は、２４３８Ｂ／Ｄで、Ｃ８−の炭素含有量５９％を有し、比重０．８２５、リサーチ法オクタン価９９、およびモーター法オクタン価８５を有する。残留物ストリーム６１０は、１６９５Ｂ／Ｄで、Ｃ８−の炭素含有量４１％を有し、比重０．７６２２、ＡＰＩ  ５４．１６を有する。
【００９７】
モデルに基づく推定オクタン価上昇は、次のようである。即ち、
ＲＯＮ上昇＝９９−８０．５＝１８．５
ＭＯＮ上昇＝８５−７２．８＝１２．２
（Ｒ＋Ｍ）／２の上昇＝１５．４
【００９８】
ここで、図１３を参照し、水素化分解装置モデルに基づいて、簡単なプロセス流れ概略図につき示す。より詳しくは、水素化分解装置原料６１２は、水素化分解装置６１４に供給される。その際、原料は従来のように、即ち、当業者が十分理解しているように処理される。次いで、水素化分解装置６１４から製造されるナフサストリーム６１６は、膜装置６１８へ導かれる。その際、ナフサストリーム６１６は、非芳香族ストリーム（透過物）６２０および芳香族ストリーム（残留物）６２２に分離される。非芳香族ナフサ６２０は、留出油混合槽へ導くことができる。芳香族ナフサ６２２は、ガソリン混合槽へ導くことができる。
【００９９】
他の実施形態（図１４）においては、簡単なプロセス流れモデルは、概略、蒸留装置から改質装置への流れモデルを示す。より詳しくは、原油蒸留装置６２６に入る原油６２４が示される。その際原油は、当業者が十分理解しているように、種々の留分に分離される。分留されたストリームの一つは、ナフサ６２８である。モデルに従うと、ナフサ６２８は、膜装置６３０へ導かれて、ナフサ原料が、透過物と残留物に分離される。より詳しくは、透過物６３２は、改質装置６３４へ導かれる。前にも示したように、膜装置６３０はまた、残留物６３５を製造する。改質装置６３４は、水素６３８と共に、改質装置ナフサストリーム６３６を製造する。ナフサストリーム６３６は、燃料の品質向上に用いることができる。
【０１００】
図１４はまた、予備改質能力が、メークアップナフサ原料で埋め戻しされるモデルを示す。従って、メークアップナフサ６４０は、第二の膜装置６４２へ導かれる。その際膜装置は、ナフサ原料を透過物ストリーム６４４および残留物ストリーム６４６に分離する。透過物は、改質装置６３４に入って処理される。一方、残留物は、製造された残留物６３５と組み合わせることができる。得られた芳香族ストリームは、プロセスから導き出すことができる。
【０１０１】
理解できるように、図１４の実施形態は、メークアップナフサ原料で埋め戻される予備改質能力、またはより高い原油運転（ｈｉｇｈｅｒ  ｃｒｕｄｅ  ｒｕｎ）を可能にする。図１４の実施形態はまた、改質装置６３４へのより低芳香族の原料による水素製造の増大を可能にする。
【０１０２】
図１５は、ナフサストリーム６５０が膜装置６５２へ導かれ、その際膜装置６５２は、ナフサストリーム６５０を透過物ストリーム６５４および残留物ストリーム６５６に分離する概略プロセスのモデルを示す。透過物ストリーム６５４は、ガソリン熱分解装置６５８へ導かれて処理される。その際、液体は、熱分解ガソリン液体として用いられる。芳香族ナフサ残留物ストリーム６５６は、ガソリン混合槽へ導かれる。図１５の実施形態は、炉管コーキングが低減される結果として、装置の運転期間サイクルの増大を可能にする。この実施形態は、重質液体の収率を低減する。これにより、費用を要する処理の選択肢が回避される。また、予備ガソリン熱分解装置の能力を、購入ナフサ原料によって埋め戻すことができ、またより高いプロセス分解装置の苛酷度を用いることもできる。
【０１０３】
ここで、図１６を参照し、スチーム分解装置を有する製油所流れシーケンスのモデルにつき、概略を示す。ナフサストリーム６６０は、膜装置６６２へ導かれ、その際膜装置６６２は、前に記載したように、ナフサストリーム６６０を透過物ストリーム６６４および残留物ストリーム６６６に分離する。透過物ストリーム６６４は、スチーム分解装置６６８へ導かれて処理される。その際、そこから製造されたスチーム分解液体は、貯蔵または更なる処理のためにプロセスから導き出される。スチーム分解装置６６８から製造された水素および軽質オレフィンは、例えば更なる化学品回収へ導くことができる。芳香族ナフサ残留物ストリーム６６６は、ガソリン混合槽へ導かれる。図１６の実施形態は、スチーム分解装置の炉管コーキングが低減される結果として、スチーム分解装置の運転期間サイクルの増大を可能にする。また、同実施形態は、分解装置のタール／ボトムの収率を低減する。これにより、費用を要する処理の選択肢が回避される。加えて、メークアップナフサ原料によって埋め戻されうる予備スチーム分解装置の能力、またはより高いプロセス分解装置の苛酷度、或いはより高いスチーム分解の苛酷度を用いることができる。
【０１０４】
図１７は、低硫黄モーターガソリンを製造するための典型的な製油所流れ方式のモデルである。原料は、流動接触分解装置６７０に入る。これは、軽質および中間分解ナフサ６７２、並びに重質分解ナフサ６７４を製造する。ストリーム６７２は、ナフサを更に分別分離するスプリッター６７６へ導かれる。図１７に見られるように、Ｃ５以上を有する第一のストリーム６７８は、メルカプタンを低減するための装置６７９、即ちＭｅｒｏｘ装置（ＭｅｒｏｘはＵＯＰ  Ｌ．Ｌ．Ｃ．の登録商標である）へ導かれる。第二のストリーム６８０は、選択的水素化処理装置６８１へ導かれ、そこで第二のストリームを、殆どまたは全くオレフィン飽和なしに、水素化脱硫しうる。
【０１０５】
メルカプタン除去装置からのストリーム６８２は、スイートニング装置６８４へ導かれて、更に品質向上される。ストリーム６８６もまた、スイートニング装置６８４へ導くことができる。スイートニングの後、ストリームを、例えばモーターガソリン混合槽６８７へ導くことができる。
【０１０６】
重質分解ナフサ６７４は、非選択的水素化処理装置６８８へ導かれる。その際、水素化ストリーム６９０は、膜装置６９２へ導かれる。６９２は、水素化ストリームを処理することができる。このように製造された透過物６９４は、スイートニング装置６８４へ導かれる。次いで、残留物６９６（セタン飽和分が高い）をプロセスから導き出すことができる。図１７のこの系は、オレフィン飽和を最少にし、オクタンおよびセタン混合の柔軟性を高める。
【０１０７】
本発明は、特定の実施形態に関して記載されているが、それらの別形態および修正形態は、疑いなく、当業者にとって自明であると予想される。従って請求項は、本発明の真の精神および範囲内に入る全てのそのような別形態および修正形態を包含すると解釈されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１−ａ】第一の外側ウェーハの透視図である。
【図１−ｂ】図１−ａの第一のウェーハの側面図である。
【図１−ｃ】図１−ａの第一の外側ウェーハの、反対面からの透視図である。
【図２−ａ】内部ウェーハの透視図である。
【図２−ｂ】図２−ａの内部ウェーハの側面図である。
【図２−ｃ】図２−ａの内部ウェーハの、線２Ｃ−２Ｃで切り取った断面図である。
【図３−ａ】第二の外側ウェーハの透視図である。
【図３−ｂ】図３−ａの第二の外側ウェーハの側面図である。
【図３−ｃ】図１−ａの第一の外側ウェーハの、反対面からの透視図である。
【図４】二つのウェーハアセンブリの分解側面図である。
【図５−ａ】図４の二つのウェーハアセンブリの分解側面図である。これは、膜要素の一実施形態を詳細に示す。
【図５−ｂ】図４の二つのウェーハアセンブリの分解側面図である。これは、膜要素の第二の実施形態を詳細に示す。
【図５−ｃ】図５−ｂの第二の実施形態を通る流れの概略図である。
【図６】タンデムにある二つの内部ウェーハの平面図である。
【図７−ａ】連続に配置されたタンデムウェーハアセンブリの概略側面図である。
【図７−ｂ】図７−ａのタンデムウェーハアセンブリの一つの概略正面図である。
【図８】管状部材に沿って直列に配置されたタンデムウェーハアセンブリの透視図である。
【図９】図８のタンデムウェーハアセンブリの部分切り取り図である。
【図１０】タンデムウェーハアセンブリを通る流れパターンの好ましい実施形態の、図６の線１０−１０で切り取った断面図である。
【図１１−ａ】ウェーハアセンブリのシール部材の、第一の実施形態である。
【図１１−ｂ】ウェーハアセンブリのシール部材の、第二の実施形態である。
【図１１−ｃ】ウェーハアセンブリのシール部材の、第三の実施形態である。
【図１２−ａ】本発明の膜を用いるプロセスシーケンスの実施形態を詳細に示す概略図である。
【図１２−ｂ】膜装置をスプリッター装置と結合して用いるプロセスシーケンスを詳細に示す概略図である。
【図１３】水素化分解装置からの流れを示す簡単なプロセス流れ概略図である。
【図１４】蒸留装置から改質装置への流れを示す簡単なプロセス流れ概略図である。
【図１５】熱分解ガソリン装置への流れを示す簡単なプロセス流れ概略図である。
【図１６】スチーム分解装置へ導かれるナフサの典型的な精油所流れプロセスである。
【図１７】低硫黄モーターガソリンを製造するための典型的な精油所流れ図である。
【図１−ａ】
2007514807.tif 000003
【図１−ｂ】
2007514807.tif 000004
【図１−ｃ】
2007514807.tif 000005
【図２−ａ】
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【図２−ｂ】
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【図２−ｃ】
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【図３−ａ】
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【図３−ｂ】
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【図３−ｃ】
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【図４】
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【図５−ａ】
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【図５−ｂ】
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【図５−ｃ】
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【図６】
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【図７−ａ】
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【図７−ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１−ａ】
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【図１１−ｂ】
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【図１１−ｃ】
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【図１２−ａ】
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【図１２−ｂ】
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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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【国際調査報告】
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