JP6611277B2 - Ｌｔｆｔ触媒微粒子の除去 - Google Patents

Description

本発明は、低温フィッシャー・トロプシュ（ＬＴＦＴ）ワックスを清浄にする方法に関する。

本発明者は、ＬＴＦＴワックスをＬＴＦＴ反応器から分離した後、ＬＴＦＴワックス中に分散している微細な触媒粒子が存在することを認識している。反応器内の混合物は、通常、炭化水素の混合物（大部分が長鎖炭化水素ワックス）、気体、および浮遊している固体触媒粒子を含む。触媒は、通常では特定のサイズ範囲で反応器に加えられるが、摩耗のため、反応器内の触媒粒子のサイズは、元のサイズから微粒子までの範囲にわたる。ワックスは、通常、反応器の混合物（触媒を含む）から内部フィルタによって分離される。要求される濾過速度は高く、このためフィルタ孔のサイズは触媒微粒子の一部よりも大きい必要があり、これにより触媒微粒子がフィルタを通過することができる。このサイズは、一般にはミクロンサイズからサブミクロンサイズの範囲であり、有機金属触媒化合物が含まれる。これらの微粒子は、下流の触媒の閉塞および／または活性低下の原因となる。さらに、高レベルの金属微粒子は、食品用ワックスおよび化粧品用ワックスにおいては受け入れられない。

ＬＴＦＴワックス内の微粒子のレベルを下げるための方法としては、特許文献１に記載されている触媒濾過、特許文献２に記載されている酸処理、特許文献３に記載されているイオン交換処理、特許文献４に記載されている、何種類かの金属酸化物を含む酸素化物を除去する水熱処理、特許文献５に記載されている、濾過前に粒子を成長させる方法、特許文献６に記載されている、フィルタメッシュに微粒子を捕捉する外部濾過ステップ、が挙げられる。

ＬＴＦＴワックス内の微粒子のレベルを下げるための上の方法には、特定の欠点がある。特許文献１の触媒濾過では、最大６００゜Ｆの高温と、失活触媒の交換が必要である。特許文献２に記載されている酸処理では、追加の水性プロセス流を使用する必要があり、さらなる廃液流を生成する。特許文献３に記載されているイオン交換処理では、イオン交換媒体を再生する必要がある。特許文献４に記載されている、何種類かの金属酸化物を含む酸素化物を除去する水熱処理と、特許文献５に記載されている、濾過前に粒子を成長させる方法では、さらなる化学薬品を導入する。特許文献６に記載されている、フィルタメッシュに微粒子を捕捉する外部濾過ステップの導入では、詰まったメッシュフィルタを清浄にする必要がある。

米国特許第７，１５０，８２３号明細書 米国特許第８，０２２，１０８号明細書 米国特許出願第２００５／０００４４１５号明細書 国際公開第２００６／００５０８５号パンフレット 国際公開第２００６／０５３３５０号パンフレット 欧州特許第２２５８８１２号明細書

本発明の目的は、ＬＴＦＴワックスから、触媒微粒子および有機金属触媒化合物の大部分を、少なくとも２５重量ｐｐｍ未満のレベルまで除去する効率的な非化学的方法を提供することである。

本発明によると、少なくとも１つのステージを有するＬＴＦＴ反応器から下流において、ＬＴＦＴワックスからＬＴＦＴ触媒微粒子および／または有機金属触媒化合物を除去する方法であって、
フィルタエレメントの前後に差圧を発生させるステップと、
フィルタの高圧側におけるフィルタの表面に沿って、および／または、表面から離れる方向に、高い機械的剪断力および／または遠心力を発生させて、フィルタの表面から粒子を継続的に除去するステップと、
を有し、
差圧が、ワックスをフィルタを通過させて濾過するのに十分であるように選択される、
方法、を提供する。

乱流クロスフロー（turbulent cross flow）および横方向の剪断力とは別に、フィルタの流れ方向とは反対の遠心力および遠心剪断力（centrifugal shearing force）は、高密度の粒子をフィルタエレメントから引き離すのに有用であり、その一方で、その反対方向におけるワックスの濾過流は、適切な膜間圧によって維持される。膜間圧は、一般には約１．５〜６ｂａｒの範囲内、好ましくは１．５〜２ｂａｒの範囲内である。膜間圧は、濾過槽のワックス吸込圧力と、清浄化されたワックスの吐出圧力の間の差から、回転するフィルタエレメントによって発生する遠心圧を減じた値として定義される。

一般に、必要な剪断力および／または遠心力は、ワックス混合物の中でフィルタエレメントを回転させることによって形成することができる。

フィルタエレメントは、除去する微細な触媒粒子および有機金属触媒化合物よりも小さい孔を有することができる。

各ステージにおいて、濾過槽の中に延びている１つまたは複数の中空フィルタエレメントを有する濾過槽に、ワックス混合物を圧力下で送り込むことができ、濾液がフィルタエレメントを通って濾過槽から出る。

好ましい実施形態においては、中空のフィルタエレメントを、ほぼ静止しているワックス混合物に対して高いｒｐｍで回転させることができる。

フィルタエレメントは、多孔質のフィルタ表面またはフィルタ壁を有する中空の円筒部を含むことができ、さらに、円筒部から垂直に延在しておりかつ円筒部に対して軸方向に整列している複数の円板を有することができる。各円板は中空とすることができ、この中空部は円筒部の中空部から延びている。

各ステージまたは各槽は、隣り合うフィルタエレメントの円板が重なるように配置されている２つ以上の回転するフィルタエレメントを含むことができる。剪断力および乱流を最大にするためフィルタエレメントの重なる領域が互いに反対方向に動くように、軸の回転方向は好ましくは同じ方向である。

一実施形態においては、フィルタエレメントは、セラミック基体上のＴｉＯ_２被覆によって形成される約２０〜４０ｎｍの範囲内、一般には３０ｎｍの孔サイズを有することができる。

すべてのステージからの透過液が、さらなる処理のために集められる。

ステージは連続的に配置することができ、このとき濃縮されたワックスおよび触媒の混合物または残渣液が１つのステージから下流に別のステージに流れ、最終的に最後のステージから触媒再生ユニットまたは触媒処理ユニットに流れる。

フィルタエレメントまたはステージの数およびサイズは、特定のＦＴワックスおよびその流量に対して要求される総フィルタ面積を最小にすることによって選択する。

濾過温度は一般には約１５０℃であり、約２ｂａｒの差圧が濾過槽に印加される。

本発明は、ＬＴＦＴ反応器から下流において、ＬＴＦＴワックスからＬＴＦＴ触媒微粒子および有機金属触媒化合物を除去するステージユニットであって、
濾過槽と、
フィルタエレメントと、
フィルタエレメントの前後の使用時の差圧を発生する手段と、
フィルタの高圧側におけるフィルタの表面に沿って、および／または、表面から離れる方向に、高い機械的剪断力および／または遠心力を発生させて、フィルタの表面から粒子を継続的に除去する手段と、
を含み、
差圧が、ワックスをフィルタを通過させて濾過するのに十分であるように選択される、
ステージユニット、をさらに提供する。

本発明は、ＬＴＦＴ反応器から下流のＦＴワックス洗浄設備であって、上述した少なくとも１つのステージユニットを含む、ＦＴワックス洗浄設備、をさらに提供する。

本発明によるステージユニットを含むワックス処理ユニットの１つの可能な配置を示している。ワックス処理ユニットは、遠心分離器、粒子ガード床（particle guard beds）、およびその他の処理機器をさらに含むことができる。 本発明による３ステージユニットを示している。

ダイナミッククロスフロー（Dynamic Cross Flow）ユニットの１つのステージを使用して、実験室規模で実験的な試運転を行った。ユニットの円板は、１２００ｒｐｍで回転させた。３０ｎｍの孔サイズの膜の使用時、ＦＴワックスの流量は、残渣液中の触媒の濃度に応じて０．５ｋｇ／ｈ〜４ｋｇ／ｈの範囲内であり、結果としてフラックス（ｆｌｕｘ）の範囲は１５〜１１６ｋｇ／ｍ^２ｈであった。膜の総表面積は０．０３４ｍ^２であった。濾過温度は１５０℃であり、濾過槽に印加される圧力は２ｂａｒであり結果として膜間圧は１．８ｂａｒであった。試験用のＦＴワックスの流れには、６００〜７５０重量ｐｐｍの触媒が含まれていた。残渣液を２０質量％まで濃縮した。残渣液の濃度を２０質量％に一定に保ちながら透過液を再循環させる試験を１４日間にわたり持続した。この試験の間、フラックスを１５ｋｇ／ｍ^２ｈに一定に維持した。ＲＦＡ分析を使用して透過液中に固体の粒子または触媒を検出することはできず、したがって試験全体を通じて１００％の濾過効率が維持され、ファウリングおよび摩耗のいずれも観察されなかった。

なお本例は、本発明をさらに説明し、当業者が本発明を理解するのを助ける目的で提供するものであり、本発明の正当な範囲を制限するものとして解釈されるように意図するものではないことを理解されたい。

Claims (14)

1. 少なくとも１つのステージを有するＬＴＦＴ反応器から下流において、ＬＴＦＴワックスからＬＴＦＴ触媒微粒子および／または有機金属触媒化合物を除去する方法であって、
   フィルタエレメントの前後に差圧を発生させるステップと、
   フィルタの高圧側における前記フィルタの表面に沿って、および／または、前記表面から離れる方向に、高い機械的剪断力および／または遠心力を発生させて、前記フィルタの表面から粒子を継続的に除去するステップと、
   を有し、
   前記差圧が、前記ワックスを前記フィルタを通過させて濾過するのに十分であるように選択される、
   方法。
2. 膜間圧が、１．５ｂａｒと６ｂａｒの間である、請求項１に記載の方法。
3. 前記膜間圧が、１．５ｂａｒ〜２ｂａｒの間である、請求項２に記載の方法。
4. 前記剪断力および／または遠心力が、ワックス混合物の中で前記フィルタエレメントを回転させることによって形成される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。
5. 前記フィルタエレメントが、除去される微細な触媒粒子よりも小さい穴を有する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
6. 各ステージにおいて、ワックス混合物が、濾過槽の中に延びている１つまたは複数の中空フィルタエレメントを有する前記濾過槽に、圧力下で送り込まれ、濾液が前記フィルタエレメントを通って前記濾過槽から出る、請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。
7. 中空のフィルタエレメントそれぞれが、ほぼ静止しているワックス混合物に対して高いｒｐｍで回転する、請求項６に記載の方法。
8. 前記フィルタエレメントが、多孔質のフィルタ表面またはフィルタ壁を有する中空の円筒部を含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記円筒部から垂直に延在しておりかつ前記円筒部に対して軸方向に整列している複数の円板であって、各円板が中空であり、前記中空部が前記円筒部の中空部から延びている、前記円板、をさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 各ステージまたは各槽が、隣り合うフィルタエレメントの前記円板が重なるように配置されている２つ以上の回転するフィルタエレメントを含み、剪断力および乱流を最大にするため前記フィルタエレメントの重なる領域が互いに反対方向に動くように、軸の回転方向が好ましくは同じ方向である、請求項９に記載の方法。
11. 前記フィルタエレメントが、セラミック基体上のＴｉＯ_２被覆によって形成される２０ｎｍと４０ｎｍの間の孔サイズを有する、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の方法。
12. ２つ以上のステージを含み、前記ステージが連続的に配置されており、濃縮されたワックスおよび触媒の混合物または残渣液が１つのステージから下流に別のステージに流れ、最終的に最後のステージから触媒再生ユニットまたは触媒処理ユニットに流れる、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の方法。
13. ＬＴＦＴ反応器から下流において、ＬＴＦＴワックスからＬＴＦＴ触媒微粒子および有機金属触媒化合物を除去するステージであって、
    濾過槽と、
    フィルタエレメントと、
    フィルタエレメントの前後の使用時の差圧を発生させる手段と、
    フィルタの高圧側における前記フィルタの表面に沿って、および／または、前記表面から離れる方向に、高い機械的剪断力および／または遠心力を発生させて、前記フィルタの表面から前記粒子を継続的に除去する手段と、
    を含み、
    前記差圧が、前記ワックスを前記フィルタを通過させて濾過するのに十分であるように選択される、
    ステージ。
14. ＬＴＦＴ反応器から下流のフィッシャー・トロプシュ・ワックス洗浄設備であって、請求項１３に記載の少なくとも１つのステージを含む、フィッシャー・トロプシュ・ワックス洗浄設備。

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