原油処理システム
【課題】腐食性物質を比較的多く含有する原油を処理することが可能な原油処理システムを提供する。
【解決手段】主蒸留塔１１は、第１の原油を目的の留分に分留し、副蒸留塔２１は、第１の原油よりも腐食性物質を多く含む第２の原油を、当該腐食性物質の含有量が前記主蒸留塔１１にて腐食を引き起こさない量である軽質留分と、残りである重質留分とに分留すると共に、軽質留分供給ラインは、主蒸留塔１１にて軽質留分を処理するために当該軽質留分を副蒸留塔２１から主蒸留塔１１へ供給する。ここで第２の原油を副蒸留塔２１に供給する供給ライン及び副蒸留塔２１は、第２の原油及び重質留分と接触する環境下で、前記腐食性物質に対する耐腐食性を備えた材料を用いて構成されている
【解決手段】主蒸留塔１１は、第１の原油を目的の留分に分留し、副蒸留塔２１は、第１の原油よりも腐食性物質を多く含む第２の原油を、当該腐食性物質の含有量が前記主蒸留塔１１にて腐食を引き起こさない量である軽質留分と、残りである重質留分とに分留すると共に、軽質留分供給ラインは、主蒸留塔１１にて軽質留分を処理するために当該軽質留分を副蒸留塔２１から主蒸留塔１１へ供給する。ここで第２の原油を副蒸留塔２１に供給する供給ライン及び副蒸留塔２１は、第２の原油及び重質留分と接触する環境下で、前記腐食性物質に対する耐腐食性を備えた材料を用いて構成されている
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食性物質を含む原油を処理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の原油の需要増加、高騰、生産量の頭打ちから、これまで敬遠されていた腐食性物質を比較的多く含む原油（以下、腐食性原油という）の処理のニーズが高まっている。一方、原油を処理する原油蒸留装置（Crude Distillation Unit、以下、ＣＤＵという）のなかには老朽化が進んでおり、腐食性原油を処理することは、大きな困難が伴う場合がある。
【０００３】
腐食性原油に含まれる例えばナフテン酸などの腐食性物質は、例えば原油１ｇを中和するのに必要な水酸化カリウムの量（ｍｇ-ＫＯＨ／ｇ）である全酸度（Total Acid Number；以下、ＴＡＮという）などを指標としてその含有量が表され、このＴＡＮの値が大きくなるほど腐食性の高い原油と評価される。腐食性の高い原油を処理する場合には、特に高温に加熱された腐食性原油と接触する領域にて配管や機器の腐食が進行しやすくなるため、例えばＳＵＳ３１７など、耐腐食性が高いものの、高価な材料を用いなければならない。
【０００４】
しかしながら原油蒸留装置において、加熱された腐食性原油と接触する機器は、予熱用の熱交換器群や加熱炉、蒸留塔など広範囲に及ぶため、例えば既存の原油蒸留装置にて腐食性原油を処理可能にする改造を行う場合であっても大規模でコストの高い改造工事を実施しなければならない。また、改造のため原油蒸留装置を停止する期間も長期間に及び、その間、原油を処理できないことに伴う機会ロスも膨大になってしまう。
【０００５】
そこで従来は、腐食性原油を他の原油で希釈して原油蒸留装置の改造をせずに腐食性原油の処理が行われてきたが、この場合には希釈用の原油が大量に必要となると共に、腐食性原油の処理量の制約も大きいといった問題があった。
【０００６】
そこで例えば薬剤により腐食性物質を中和して腐食性原油のＴＡＮを低下させることにより、従来の原油処理装置の改造を行わずに腐食性原油の処理を可能にする技術が検討されている（例えば特許文献１）。しかしながら薬剤による処理は実際の装置に適用した実績が少なく、実際に装置の腐食を抑えることが可能であるのか不明な部分が多い。
【０００７】
また特許文献２には、ナフテン酸などの腐食性物質を含んだ原料油を熱反応器内で不活性ガスと接触させながら加熱することにより、ナフテン酸を分解し、当該原料油を、分解しきれなかったナフテン酸を含む揮発性の液体と、ナフテン酸の含有量が低減された非揮発性の反応器油とに分離する技術が記載されている。揮発性液体は、例えば水酸化カルシウムなどの塩基性の薬剤にて当該液体中に含まれるナフテン酸を中和、分離された後、前述の非揮発性の反応器油と混合することにより、ナフテン酸の含有量を低減した原料油となる。
【０００８】
しかしながら特許文献２に記載の技術では、原料油を加熱する熱源や不活性ガス、ナフテン酸の中和用の薬剤などが必要であり、原料油処理に必要な変動コストが高い。また揮発性液体中のナフテン酸の中和に薬剤を使用しており、特許文献１に記載の技術の場合と同様に、本技術を適用してナフテン酸を低減した原料油を原油処理装置に通油しても装置の腐食を引きこさないか否かを判断するための実証的なデータが少ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−８３３９５号公報：請求項１、段落００２４、段落００２９〜段落００３０
【特許文献２】特表２００３−５３４３９１号公報：段落００１３、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、腐食性物質を比較的多く含有する原油を処理することが可能な原油処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る原油処理システムは、第１の原油供給ラインより供給される第１の原油を、目的の留分に分留する主蒸留塔と、
第２の原油供給ラインより供給され、前記第１の原油よりも腐食性物質を多く含む第２の原油を、当該腐食性物質の含有量が少ない軽質留分と、残りである重質留分とに分留する副蒸留塔と、
前記軽質留分を、前記主蒸留塔に供給して処理するための軽質留分供給ラインと、を備え、
前記第２の原油供給ライン及び副蒸留塔は、前記第２の原油及び重質留分の少なくとも一方と接触する環境下で、前記腐食性物質に対する耐腐食性を備えた材料を用いて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに前記原油処理システムは、以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記重質留分を目的の留分に減圧蒸留する減圧蒸留塔と、前記副蒸留塔から当該減圧蒸留塔に前記重質留分を供給して処理するための重質留分供給ラインとを備え、これら減圧蒸留塔及び重質留分供給ラインは、当該重質留分と接触する環境下で、前記腐食性物質に対する耐腐食性を備えた材料を用いて構成されていること。
（ｂ）前記主蒸留塔の底部から留出する残渣油留分を、前記減圧蒸留塔に供給して処理するための残渣油留分供給ラインを備えたこと。
（ｃ）前記耐腐食性を備えた材料は、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３１６（但し、Ｍｏ２．５％以上）、ＳＵＳ３１６Ｌ（但し、Ｍｏ２．５％以上）であること。
（ｄ）前記腐食性物質は、全酸度にてその含有量が特定される酸性物質であること。
（ｅ）前記軽質留分は、全酸度が０．５ｍｇ-ＫＯＨ／ｇ以下であること。
（ｆ）前記耐腐食性を備えた材料は、内部の環境が２３０℃以上となる部位に用いられること。
（ｇ）前記第２の原油は、マヤ原油、オリノコタール、オイルサンド・ビチュメンからなる原油群から選択される原油を含んでいること。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、腐食性物質の含有量が多い第２の原油を処理することが可能な副蒸留塔を備え、当該第２の原油から腐食性物質の含有量が少ない軽質留分だけを抜き出すので、腐食性物質の含有量が少ない第１の原油を処理する主蒸留塔にて当該軽質留分を供給しても、主蒸留塔では腐食が引き起こされない。この結果、第２の原油を希釈せずに処理を行うことが可能になるので、当該原油処理システムにて処理可能な原油選択の幅が広がる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る原油処理システムの構成を示す説明図である。
【図２】高ＴＡＮ原油の留出温度に対するＴＡＮの変化の一例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、ナフテン酸などの腐食性物質を比較的多く含み、例えばＴＡＮの値が０．５以上の腐食性原油を処理することが可能な原油処理システムについて説明する。
図１は、本実施の形態に係る原油処理システムの構成を示す説明図であり、この原油処理システムには、例えば腐食性が低い通常の原油を常圧蒸留する原油蒸留装置１と、原油蒸留装置１から留出した常圧残渣油（Atmospheric Residue、以下ＡＲという）を減圧蒸留する減圧蒸留装置３と、腐食性の原油を前処理してから低腐食性の留分を原油蒸留装置１へ送り、腐食性の高い留分を減圧蒸留装置３へ送る高ＴＡＮ原油前処理装置２と、を備えている。
【００１６】
原油蒸留装置１は、例えばＴＡＮの値が０．５未満であり、腐食性がそれ程高くない通常の原油を常圧蒸留して、各種の中間製品を得る装置である。例えば東南アジア産の原油や中東産の軽質原油や中質原油の原油の場合には、ＴＡＮの値は０〜０．０５程度である。原油蒸留装置１に直接供給される当該原油は、本実施の形態の第１の原油に相当する。
【００１７】
原油蒸留装置１は、例えばデソルター１２と、プレフラッシュドラム１３と、加熱炉１４と、常圧蒸留塔１１とを上流側からこの順に接続した構成となっている。デソルター１２は受け入れた原油中の水分や塩分などを取り除く（脱塩する）役割を果たし、プレフラッシュドラム１３は脱塩後の原油をたとえばナフサ留分などの軽質分と、ナフサ留分より重い重質分とに分け、軽質分を常圧蒸留塔１１に直接供給する一方、重質分を後段の加熱炉１４へと供給する役割を果たす。加熱炉１４は、プレフラッシュドラム１３から供給された重質分を例えば３００℃〜３８０℃程度の温度に加熱し、常圧蒸留塔１１へと供給する機能を備えている。
【００１８】
これらの機器１２、１３、１４を接続する配管には、熱交換器群などのヒーターが介設されており、プレフラッシュドラム１３や加熱炉１４に供給される前の原油や重質分を所定の温度まで予熱することができるようになっている。デソルター１２、プレフラッシュドラム１３、加熱炉１４及びこれらを接続する配管からなる一連の機器群は、本実施の形態の第１の原油供給ラインに相当する。
【００１９】
常圧蒸留塔１１は、プレフラッシュドラム１３より受け入れた軽質分と、加熱炉１４より受け入れた重質分とを常圧蒸留して、ナフサ、灯油、軽質軽油（Light Gas Oil、以下ＬＧＯという）と、重質軽油（Heavy Gas Oil、以下ＨＧＯという）と、ＡＲとの各留分及び塔頂ガスの各中間製品に分留する本実施の形態の主蒸留塔であり、例えば公知の棚段式の蒸留塔として構成されている。
【００２０】
常圧蒸留塔１１の塔底には、油中の軽質分を追い出すストリッピングスチームを供給するための配管が接続されている一方、塔頂側には塔頂ガスを冷却して塔頂ガスとナフサとに分けるレシーバー１５が設けられている。また常圧蒸留塔１１には、各留分の切れをよくするためのリフラックラインや、常圧蒸留塔１１から抜き出された灯油、ＬＧＯ、ＨＧＯ中の軽質分をスチームで追い出すためのサイドストリッパーなどが設けられているが、便宜上、図示を省略してある。常圧蒸留塔１１から留出し、クーラーにて冷却されたナフサ、灯油、ＬＧＯ、ＨＧＯの各留分は、脱硫装置などの後段の処理装置へと送られる。一方、塔底部から取り出された本実施の形態の残渣油留分であるＡＲは、ＡＲ移送配管１１１（残渣油留分供給ライン）を介して後段の減圧蒸留装置３へと送られて減圧蒸留されるようになっている。このＡＲ移送配管１１１は、例えばクーラーの下流で分岐しており、ＡＲを後段の装置へ向けて払い出すこともできるようになっている。
【００２１】
減圧蒸留装置３は、例えばサージドラム３２と、加熱炉３３と、減圧蒸留塔３１とを上流側からこの順に接続した構成となっており、サージドラム３２は常圧蒸留塔１１から受け入れたＡＲなどを一時的に貯留して加熱炉３３へ向けて払い出す役割を果たし、加熱炉３３は、サージドラム３２から供給された減圧蒸留原料を例えば３８０℃〜４２０℃程度の温度に加熱する役割を果たす。
【００２２】
減圧蒸留塔３１は、加熱炉３３より受け入れた原料油を例えば１．３３ｋＰａ〜１３．３ｋＰａ（１０ｍｍＨｇ〜１００ｍｍＨｇ）程度の減圧雰囲気下で蒸留し、例えば軽質減圧軽油（Light Vacuum Gas Oil、以下ＬＶＧＯという）と、中質減圧軽油（Middle Vacuum Gas Oil、以下ＭＶＧＯという）と、重質減圧軽油（Heavy Vacuum Gas Oil、以下ＨＶＧＯという）と、減圧残渣油（Vacuum Residue、以下ＶＲという）との各留分に分留する、例えば棚段式の蒸留塔として構成されている。
【００２３】
既述の常圧蒸留塔１１と同様に、減圧蒸留塔３１の塔底には、油中の軽質分を追い出すストリッピングスチームを供給するための配管が接続されており、また減圧蒸留塔３１から留出したＬＶＧＯ、ＭＶＧＯ、ＨＶＧＯは脱硫装置などの後段の処理装置へ送られる一方、ＶＲは例えば重油基材やコークス、アスファルトの原料となる。
【００２４】
以上に説明した原油処理システムには、例えばＴＡＮの値が０．５以上の腐食性の原油（以下、高ＴＡＮ原油という）の処理を可能とするための高ＴＡＮ原油前処理装置２が設けられている。以下、高ＴＡＮ原油前処理装置２の詳細について説明する。
【００２５】
本発明者は、高ＴＡＮ原油を構成する留分と各留分のＴＡＮの値との間に共通する特徴があることを見出した。例えば図２は、マヤ原油、オリノコタール、オイルサンド・ビチュメンなどの高ＴＡＮ原油において、当該原油の留出温度に対してその留出温度の留分におけるＴＡＮの値の概略の傾向をプロットした特性図である。
【００２６】
図２によれば、高ＴＡＮ原油は、留出温度の低い軽質な留分においてＴＡＮの値が比較的低く、留出温度の高い重質な留分ではＴＡＮの値が比較的高くなっていることが分かる。そこで例えばＴＡＮの値が０．５未満となる、腐食性物質の含有量が少ない留出温度範囲の留分（以下、軽質留分という）を高ＴＡＮ原油中から抜き出せば、この軽質留分全体のＴＡＮの値も０．５未満となり、例えば原油蒸留装置１にてナフテン酸に対する腐食対策を講じたり、ＴＡＮの値の低い原油で希釈したりしなくても常圧蒸留塔１１などにおいて腐食を引き起こさずに当該軽質留分を処理することが可能となる。
【００２７】
ここで「腐食を引き起こさない」とは、常圧蒸留塔１１を構成する材料にて殆ど腐食が進行しない場合だけではなく、仮に当該材料の腐食が進行したとしても、当該材料の更新周期の間、十分な材料強度が保たれる程度に腐食の程度が抑えられる場合も含んでいる。本実施の形態に係る高ＴＡＮ原油前処理装置２はこのような考え方に基づいて構成されており、高ＴＡＮ原油前処理装置２に供給される高ＴＡＮ原油は、本実施の形態の第２の原油に相当している。
【００２８】
高ＴＡＮ原油前処理装置２は、例えば高ＴＡＮ原油中の塩分などを脱塩するデソルター２２と、脱塩後の高ＴＡＮ原油を２００℃〜３７０℃程度の温度に加熱する加熱炉２３と、プレフラッシャー２１とを上流側からこの順に接続した構成となっている。デソルター２２、加熱炉２３及びこれらを接続する配管からなる一連の機器群は、本実施の形態の第２の原油供給ラインに相当する。
【００２９】
プレフラッシャー２１は、加熱炉２３より受け入れた高ＴＡＮ原油を、軽質留分（例えば留分中のＴＡＮの値が０．５未満となる留出温度範囲の留分）とこれより重質の重質留分とに分留する蒸留塔である。プレフラッシャー２１は特定の方式のものに限定されず、棚段式の蒸留塔でもよいし、例えばフラッシュ蒸留方式の蒸留塔でもよい。また温度条件、圧力条件とも特定の範囲の条件に限定されず、目的の温度で軽質留分と重質留分とを分留できればよい。プレフラッシャー２１は本実施の形態の副蒸留塔に相当している。
【００３０】
ここで軽質留分のＴＡＮの値は、当該軽質留分トータルで０．５未満となれば常圧蒸留塔１１での処理が可能となるが、軽質留分-重質留分間の切れの程度によっては重質留分側の留分が軽質留分側に混入することが避けられない。そこで本実施の形態に係るプレフラッシャー２１は、例えば軽質留分の９０％留出温度における留分のＴＡＮの値が０．５となるように軽質留分と重質留分とを分留することにより、例えば１０％程度の重質留分が軽質留分側に混入しても軽質留分トータルのＴＡＮの値が０．５を超えないようになっている。
【００３１】
例えば図２においてＴＡＮの値が０．５となる留出温度が２６０℃程度である場合には、灯油より軽質の軽質留分が軽質留分供給配管２１１を介して例えば原油蒸留装置１の常圧蒸留塔１１に供給される。そしてＬＧＯより重質の重質留分が重質留分供給配管２１２を介して例えば減圧蒸留装置３のサージドラム３２に供給されて減圧蒸留される。ここで軽質留分供給配管２１１及びこの軽質留分供給配管２１１と合流して軽質留分を常圧蒸留塔１１に供給する配管は、本実施の形態の軽質留分供給ラインに相当し、重質留分供給配管２１２、サージドラム３２、加熱炉３３及びこれらを接続する配管は、重質留分供給ラインに相当している。
【００３２】
このとき例えば原油蒸留装置１の常圧蒸留塔１１は、既述のように例えばＴＡＮの値が０．５未満の腐食性の低い原油を処理するように構成されている。この場合には、常圧蒸留塔１１をはじめとする各機器は、例えば耐硫化腐食性を備える一方、ナフテン酸に起因する腐食には耐性の低い５Ｃｒ-０．５Ｍｏ鋼や１８Ｃｒ鋼などの材料が用いられている。
【００３３】
一方、ナフテン酸などの腐食性物質を多く含む高ＴＡＮ原油や重質留分では、例えば２３０℃以上の温度環境にて腐食が進行することが知られている。そこで本実施の形態に係る原油処理システムにおいては、高ＴＡＮ原油前処理装置２や減圧蒸留装置３を構成する各機器のうち、例えば２３０℃以上に加熱された高ＴＡＮ原油や重質留分と接触する領域における配管や機器を耐腐食性の高い材料で構成している。耐腐食性の高い材料としては、例えば既述のＳＵＳ３１７（ＪＩＳ Ｇ４３０５等に規定、Ｃｒ；１８〜２０％、Ｎｉ；１１〜１５％、Ｍｏ；３〜４％、Ｃ；０．０８％以下）のほか、ＳＵＳ３１７Ｌ（Ｃ；０．０３％以下であるほか、ＳＵＳ３１７に同じ）、ＳＵＳ３１６（Ｃｒ；１６〜１８％、Ｎｉ；１０〜１４％、Ｍｏ；２〜３％、Ｃ；０．０８％以下）、ＳＵＳ３１６Ｌ（Ｎｉ；１２〜１５％、Ｃ；０．０３％以下であるほかＳＵＳ３１６に同じ）、などが好適である。但し、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌの場合には、Ｍｏの含有量が２．５％以上であることが好ましい。
【００３４】
本例では例えば図１に破線で囲んで示した範囲、即ち、高ＴＡＮ原油前処理装置２の加熱炉２３の入口から、プレフラッシャー２１の本体、及び重質留分供給配管２１２のクーラー手前までの領域、また、減圧蒸留装置３のサージドラム３２のヒーター出口から減圧蒸留塔３１の本体の蒸留温度が２３０℃以上となる高さ位置、さらにＭＶＧＯ、ＨＶＧＯ、ＶＲの払い出し配管のクーラーの手前までの領域が耐腐食性の高い材料により構成されている。ここで耐腐食性の高い材料を用いる範囲は、既述の２３０℃に対して例えば１０℃程度の余裕を持たせて例えば高ＴＡＮ原油や重質留分が２２０℃以上となる領域としてもよい。
【００３５】
また、本実施の形態に係る原油蒸留装置１、高ＴＡＮ原油前処理装置２、減圧蒸留装置３の各原料供給配管や中間製品の払い出し配管、加熱炉１４、２３、３３の燃料供給配管などには、流量調整弁などの制御端が設けられており、これらの制御端が互いに協働して原油処理システム全体を制御するＤＣＳ（Distributed Control System、分散型制御システム）を構成している。これにより、例えば、軽質留分、重質留分や各中間製品の留出温度範囲を調節することができるようになっている。
【００３６】
そして常圧蒸留塔１１から流出する灯油、ＬＧＯ、ＨＧＯは、例えば定期的にサンプリングされてこれら各中間製品のＴＡＮの値が計測される。そして、これら中間製品のＴＡＮの値が例えば０．５以上になったら、加熱炉２３への燃料供給量を減らして、プレフラッシャー２１に供給される高ＴＡＮ原油の温度を下げて、軽質留分のＴＡＮの値を下げることにより、常圧蒸留塔１１内で蒸留される原油（軽質留分を含む）のＴＡＮの値を０．５未満とする制御を行うことができる。なお、ＴＡＮの分析をオンラインで行うことが可能な場合には、オンライン分析計の検出値に基づいて、加熱炉２３の出口の高ＴＡＮ原油の温度を調節するフィードバック制御を行ってもよいことは勿論である。
【００３７】
以上に説明した構成の高ＴＡＮ原油前処理装置２に高ＴＡＮ原油が供給されると、高ＴＡＮ原油はデソルター２２、加熱炉２３を通って所定の温度まで昇温され、プレフラッシャー２１内にてＴＡＮの値が０．５未満の軽質留分と、残る重質留分とに分離される。このとき、２３０℃以上に加熱されている高ＴＡＮ原油や重質留分と接触する加熱炉２３やプレフラッシャー２１などは、耐腐食性の高い材料により構成されているので、ナフテン酸などの腐食性物質に起因する腐食が引き起こされない。
【００３８】
そしてプレフラッシャー２１にて分離された軽質留分は、常圧蒸留塔１１にて腐食性物質の含有量が常圧蒸留塔１１にて腐食を引き起こさない程度にまで低減されているので、原油蒸留装置１に直接供給された原油と共に蒸留することが可能であり、こうして得られた各留分は後段の処理装置へと送られる。
【００３９】
またこのとき、常圧蒸留塔１１から留出する灯油、ＬＧＯ、ＨＧＯは、ＴＡＮの値が定期的にモニタリングされている。そして、例えば高ＴＡＮ原油の性状変化などの理由によりいずれかの中間製品のＴＡＮの値が０．５を超えたら、高ＴＡＮ原油前処理装置２の加熱炉２３の出口温度を下げ、ＴＡＮの値が高い、軽質留分中の比較的留出温度の高い留分を重質留分側に移行させる。これにより、常圧蒸留塔１１に供給される軽質留分のＴＡＮの値を低下させ、腐食の発生が抑えられる。
【００４０】
一方、プレフラッシャー２１にて分離された腐食性物質を多く含む重質留分は、減圧蒸留装置３へと移送されて、原油蒸留装置１からのＡＲと共に減圧蒸留塔３１にて減圧蒸留が行われ、各留分が後段の処理装置へと送られる。このとき減圧蒸留装置３においても２３０℃以上に加熱されている重質留分と接触する加熱炉３３や減圧蒸留塔３１などは、耐腐食性の高い材料により構成されているので、ナフテン酸などの腐食性物質に起因する腐食が引き起こされない。ここで、減圧蒸留から留出した各留分に含まれるナフテン酸などの腐食性物質は、例えば常圧蒸留塔１１から留出した留分との混合により希釈され、さらに後段の脱硫装置等で処理される際に分解されるので、顕著な腐食の問題は起きない。
【００４１】
本実施の形態に係る原油処理システムによれば以下の効果がある。ナフテン酸などの腐食性物質の含有量が多い高ＴＡＮ原油（第２の原油）を処理することが可能なプレフラッシャー２１を備え、当該高ＴＡＮ原油から腐食性物質の含有量が少ない軽質留分だけを抜き出すので、腐食性物質の含有量が少ない原油（第１の原油）を処理する常圧蒸留塔１１にて当該軽質留分を処理しても、常圧蒸留塔１１では腐食が引き起こされない。この結果、第高ＴＡＮ原油を希釈せずに処理を行うことが可能になるので、当該原油処理システムにて処理可能な原油選択の幅が広がる。
【００４２】
また、多種の留分を分留し、熱回収の観点などから熱交換器（ヒーター／クーラー）の設置台数も多い原油蒸留装置１に比べて、高ＴＡＮ原油を２つの留分（軽質留分と重質留分）に分留する高ＴＡＮ原油前処理装置２は、常圧蒸留塔１１に比べてプレフラッシャー２１のサイズも小さく、熱交換器の設置台数も少ない。このため、例えば原油蒸留装置１の原油供給ラインの２３０℃以上となる領域や常圧蒸留塔１１を耐腐食性の高い材料で構成することにより原油蒸留装置１に高ＴＡＮ原油を直接供給する場合に比べて、耐腐食性材料の使用量が少なくて済み、装置の建設コストを抑制できる。これは、高ＴＡＮ原油前処理装置２に加えて減圧蒸留装置３の減圧蒸留塔３１やその供給ラインを耐腐食性材料で構成する場合においても同様である。
【００４３】
また、例えば既存の原油蒸留装置１を改造することにより高ＴＡＮ原油の処理を可能にする場合などにおいても、原油蒸留装置１の稼動を継続しながら例えば隣接地区に高ＴＡＮ原油前処理装置２や減圧蒸留装置３を建設し、これらが完成してから原油蒸留装置１と接続することが可能であり、原油蒸留装置１の停止期間を短期間に抑え、機会ロスの低減に貢献できる。
【００４４】
ここで原油蒸留装置１側に供給される腐食性物質の含有量の少ない原油（第１の原油）と、高ＴＡＮ原油前処理装置２側に供給される高ＴＡＮ原油（第２の原油）との供給比は、例えば常圧蒸留塔１１やプレフラッシャー２１のサイズや運転可能な供給量範囲により適宜設定されるが、常時、双方のラインから並列に原油を供給する場合に限定されない。例えば一方側の原油供給ラインからの原油供給を停止し、原油の供給が停止された原油供給ラインは原油を循環させた状態にするなどしておき、他方側からの原油供給のみによる運転を行ってもよい。
【００４５】
また、上述の実施の形態では耐腐食性の高い材料を使用する領域を狭い範囲に抑えるため、例えば２３０℃以上の高ＴＡＮ原油や重質留分と接触する領域を耐腐食性材料で構成した場合について説明したが、これ以外の領域において耐腐食性の高い材料を使用することを否定するものではない。例えば高ＴＡＮ原油前処理装置２や減圧蒸留装置３全体に耐腐食性の高い材料を使用する場合も本発明に含まれる。
【００４６】
そして、プレフラッシャー２１にて取り出される軽質留分のＴＡＮの値についても０．５未満に限定されるものではなく、これ以下の値となるように軽質留分と重質留分とを分留してもよいし、例えば常圧蒸留塔１１の耐腐食性能に合わせてこれより高い値となるように軽質留分を抜き出してもよい。
【００４７】
このほか、本発明の原油処理システムは、腐食性物質を多く含む重質留分を処理可能な減圧蒸留塔３１を必ずしも設けなくてもよい。プレフラッシャー２１より取り出された重質留分をそのまま脱硫して重油基材などにしてもよいし、腐食性物質を多く含むＡＲを処理可能な減圧蒸留塔３１を備える他の製油所に重質留分を転送して処理してもよい。
【００４８】
また、本例では原油に含まれる腐食性物質としてＴＡＮの値を指標として評価されるナフテン酸などの腐食物質に着目したが、本発明を適用して処理可能な原油に含まれる腐食性物質の種類はこれに限られるものではない。例えば図２に示すように、軽質留分中の含有量が少ない特性を持つ腐食性物質であれば、腐食性物質の含有量が少ない軽質留分のみを抜き出して常圧蒸留塔１１にて処理するという本発明の考え方を適用することができる。
【００４９】
なお、原油の留出温度に対するＴＡＮの値をプロットした特性が図２に示したものと異なる場合であっても本発明の考え方を適用することができる。例えば留出温度が高い程、腐食性物質の含有量が少なくなる右肩下がりの特性を持つ場合や、中間の留出温度において腐食性物質の含有量が高い上に凸の特性を持つ場合、あるいは中間の留出温度において腐食性物質の含有量が低い下に凸の特性を持つ場合であっても、高ＴＡＮ原油前処理装置２にて腐食性物質の含有量が少ない留分を抜き出して常圧蒸留塔１１に供給すればよい。
【符号の説明】
【００５０】
１ 原油蒸留装置
１１ 常圧蒸留塔
２ 高ＴＡＮ原油前処理装置
２１ プレフラッシャー
２１１ 軽質留分供給配管
２１２ 重質留分供給配管
３ 減圧蒸留装置
３１ 減圧蒸留塔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食性物質を含む原油を処理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の原油の需要増加、高騰、生産量の頭打ちから、これまで敬遠されていた腐食性物質を比較的多く含む原油（以下、腐食性原油という）の処理のニーズが高まっている。一方、原油を処理する原油蒸留装置（Crude Distillation Unit、以下、ＣＤＵという）のなかには老朽化が進んでおり、腐食性原油を処理することは、大きな困難が伴う場合がある。
【０００３】
腐食性原油に含まれる例えばナフテン酸などの腐食性物質は、例えば原油１ｇを中和するのに必要な水酸化カリウムの量（ｍｇ-ＫＯＨ／ｇ）である全酸度（Total Acid Number；以下、ＴＡＮという）などを指標としてその含有量が表され、このＴＡＮの値が大きくなるほど腐食性の高い原油と評価される。腐食性の高い原油を処理する場合には、特に高温に加熱された腐食性原油と接触する領域にて配管や機器の腐食が進行しやすくなるため、例えばＳＵＳ３１７など、耐腐食性が高いものの、高価な材料を用いなければならない。
【０００４】
しかしながら原油蒸留装置において、加熱された腐食性原油と接触する機器は、予熱用の熱交換器群や加熱炉、蒸留塔など広範囲に及ぶため、例えば既存の原油蒸留装置にて腐食性原油を処理可能にする改造を行う場合であっても大規模でコストの高い改造工事を実施しなければならない。また、改造のため原油蒸留装置を停止する期間も長期間に及び、その間、原油を処理できないことに伴う機会ロスも膨大になってしまう。
【０００５】
そこで従来は、腐食性原油を他の原油で希釈して原油蒸留装置の改造をせずに腐食性原油の処理が行われてきたが、この場合には希釈用の原油が大量に必要となると共に、腐食性原油の処理量の制約も大きいといった問題があった。
【０００６】
そこで例えば薬剤により腐食性物質を中和して腐食性原油のＴＡＮを低下させることにより、従来の原油処理装置の改造を行わずに腐食性原油の処理を可能にする技術が検討されている（例えば特許文献１）。しかしながら薬剤による処理は実際の装置に適用した実績が少なく、実際に装置の腐食を抑えることが可能であるのか不明な部分が多い。
【０００７】
また特許文献２には、ナフテン酸などの腐食性物質を含んだ原料油を熱反応器内で不活性ガスと接触させながら加熱することにより、ナフテン酸を分解し、当該原料油を、分解しきれなかったナフテン酸を含む揮発性の液体と、ナフテン酸の含有量が低減された非揮発性の反応器油とに分離する技術が記載されている。揮発性液体は、例えば水酸化カルシウムなどの塩基性の薬剤にて当該液体中に含まれるナフテン酸を中和、分離された後、前述の非揮発性の反応器油と混合することにより、ナフテン酸の含有量を低減した原料油となる。
【０００８】
しかしながら特許文献２に記載の技術では、原料油を加熱する熱源や不活性ガス、ナフテン酸の中和用の薬剤などが必要であり、原料油処理に必要な変動コストが高い。また揮発性液体中のナフテン酸の中和に薬剤を使用しており、特許文献１に記載の技術の場合と同様に、本技術を適用してナフテン酸を低減した原料油を原油処理装置に通油しても装置の腐食を引きこさないか否かを判断するための実証的なデータが少ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−８３３９５号公報：請求項１、段落００２４、段落００２９〜段落００３０
【特許文献２】特表２００３−５３４３９１号公報：段落００１３、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、腐食性物質を比較的多く含有する原油を処理することが可能な原油処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る原油処理システムは、第１の原油供給ラインより供給される第１の原油を、目的の留分に分留する主蒸留塔と、
第２の原油供給ラインより供給され、前記第１の原油よりも腐食性物質を多く含む第２の原油を、当該腐食性物質の含有量が少ない軽質留分と、残りである重質留分とに分留する副蒸留塔と、
前記軽質留分を、前記主蒸留塔に供給して処理するための軽質留分供給ラインと、を備え、
前記第２の原油供給ライン及び副蒸留塔は、前記第２の原油及び重質留分の少なくとも一方と接触する環境下で、前記腐食性物質に対する耐腐食性を備えた材料を用いて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに前記原油処理システムは、以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記重質留分を目的の留分に減圧蒸留する減圧蒸留塔と、前記副蒸留塔から当該減圧蒸留塔に前記重質留分を供給して処理するための重質留分供給ラインとを備え、これら減圧蒸留塔及び重質留分供給ラインは、当該重質留分と接触する環境下で、前記腐食性物質に対する耐腐食性を備えた材料を用いて構成されていること。
（ｂ）前記主蒸留塔の底部から留出する残渣油留分を、前記減圧蒸留塔に供給して処理するための残渣油留分供給ラインを備えたこと。
（ｃ）前記耐腐食性を備えた材料は、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３１６（但し、Ｍｏ２．５％以上）、ＳＵＳ３１６Ｌ（但し、Ｍｏ２．５％以上）であること。
（ｄ）前記腐食性物質は、全酸度にてその含有量が特定される酸性物質であること。
（ｅ）前記軽質留分は、全酸度が０．５ｍｇ-ＫＯＨ／ｇ以下であること。
（ｆ）前記耐腐食性を備えた材料は、内部の環境が２３０℃以上となる部位に用いられること。
（ｇ）前記第２の原油は、マヤ原油、オリノコタール、オイルサンド・ビチュメンからなる原油群から選択される原油を含んでいること。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、腐食性物質の含有量が多い第２の原油を処理することが可能な副蒸留塔を備え、当該第２の原油から腐食性物質の含有量が少ない軽質留分だけを抜き出すので、腐食性物質の含有量が少ない第１の原油を処理する主蒸留塔にて当該軽質留分を供給しても、主蒸留塔では腐食が引き起こされない。この結果、第２の原油を希釈せずに処理を行うことが可能になるので、当該原油処理システムにて処理可能な原油選択の幅が広がる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る原油処理システムの構成を示す説明図である。
【図２】高ＴＡＮ原油の留出温度に対するＴＡＮの変化の一例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、ナフテン酸などの腐食性物質を比較的多く含み、例えばＴＡＮの値が０．５以上の腐食性原油を処理することが可能な原油処理システムについて説明する。
図１は、本実施の形態に係る原油処理システムの構成を示す説明図であり、この原油処理システムには、例えば腐食性が低い通常の原油を常圧蒸留する原油蒸留装置１と、原油蒸留装置１から留出した常圧残渣油（Atmospheric Residue、以下ＡＲという）を減圧蒸留する減圧蒸留装置３と、腐食性の原油を前処理してから低腐食性の留分を原油蒸留装置１へ送り、腐食性の高い留分を減圧蒸留装置３へ送る高ＴＡＮ原油前処理装置２と、を備えている。
【００１６】
原油蒸留装置１は、例えばＴＡＮの値が０．５未満であり、腐食性がそれ程高くない通常の原油を常圧蒸留して、各種の中間製品を得る装置である。例えば東南アジア産の原油や中東産の軽質原油や中質原油の原油の場合には、ＴＡＮの値は０〜０．０５程度である。原油蒸留装置１に直接供給される当該原油は、本実施の形態の第１の原油に相当する。
【００１７】
原油蒸留装置１は、例えばデソルター１２と、プレフラッシュドラム１３と、加熱炉１４と、常圧蒸留塔１１とを上流側からこの順に接続した構成となっている。デソルター１２は受け入れた原油中の水分や塩分などを取り除く（脱塩する）役割を果たし、プレフラッシュドラム１３は脱塩後の原油をたとえばナフサ留分などの軽質分と、ナフサ留分より重い重質分とに分け、軽質分を常圧蒸留塔１１に直接供給する一方、重質分を後段の加熱炉１４へと供給する役割を果たす。加熱炉１４は、プレフラッシュドラム１３から供給された重質分を例えば３００℃〜３８０℃程度の温度に加熱し、常圧蒸留塔１１へと供給する機能を備えている。
【００１８】
これらの機器１２、１３、１４を接続する配管には、熱交換器群などのヒーターが介設されており、プレフラッシュドラム１３や加熱炉１４に供給される前の原油や重質分を所定の温度まで予熱することができるようになっている。デソルター１２、プレフラッシュドラム１３、加熱炉１４及びこれらを接続する配管からなる一連の機器群は、本実施の形態の第１の原油供給ラインに相当する。
【００１９】
常圧蒸留塔１１は、プレフラッシュドラム１３より受け入れた軽質分と、加熱炉１４より受け入れた重質分とを常圧蒸留して、ナフサ、灯油、軽質軽油（Light Gas Oil、以下ＬＧＯという）と、重質軽油（Heavy Gas Oil、以下ＨＧＯという）と、ＡＲとの各留分及び塔頂ガスの各中間製品に分留する本実施の形態の主蒸留塔であり、例えば公知の棚段式の蒸留塔として構成されている。
【００２０】
常圧蒸留塔１１の塔底には、油中の軽質分を追い出すストリッピングスチームを供給するための配管が接続されている一方、塔頂側には塔頂ガスを冷却して塔頂ガスとナフサとに分けるレシーバー１５が設けられている。また常圧蒸留塔１１には、各留分の切れをよくするためのリフラックラインや、常圧蒸留塔１１から抜き出された灯油、ＬＧＯ、ＨＧＯ中の軽質分をスチームで追い出すためのサイドストリッパーなどが設けられているが、便宜上、図示を省略してある。常圧蒸留塔１１から留出し、クーラーにて冷却されたナフサ、灯油、ＬＧＯ、ＨＧＯの各留分は、脱硫装置などの後段の処理装置へと送られる。一方、塔底部から取り出された本実施の形態の残渣油留分であるＡＲは、ＡＲ移送配管１１１（残渣油留分供給ライン）を介して後段の減圧蒸留装置３へと送られて減圧蒸留されるようになっている。このＡＲ移送配管１１１は、例えばクーラーの下流で分岐しており、ＡＲを後段の装置へ向けて払い出すこともできるようになっている。
【００２１】
減圧蒸留装置３は、例えばサージドラム３２と、加熱炉３３と、減圧蒸留塔３１とを上流側からこの順に接続した構成となっており、サージドラム３２は常圧蒸留塔１１から受け入れたＡＲなどを一時的に貯留して加熱炉３３へ向けて払い出す役割を果たし、加熱炉３３は、サージドラム３２から供給された減圧蒸留原料を例えば３８０℃〜４２０℃程度の温度に加熱する役割を果たす。
【００２２】
減圧蒸留塔３１は、加熱炉３３より受け入れた原料油を例えば１．３３ｋＰａ〜１３．３ｋＰａ（１０ｍｍＨｇ〜１００ｍｍＨｇ）程度の減圧雰囲気下で蒸留し、例えば軽質減圧軽油（Light Vacuum Gas Oil、以下ＬＶＧＯという）と、中質減圧軽油（Middle Vacuum Gas Oil、以下ＭＶＧＯという）と、重質減圧軽油（Heavy Vacuum Gas Oil、以下ＨＶＧＯという）と、減圧残渣油（Vacuum Residue、以下ＶＲという）との各留分に分留する、例えば棚段式の蒸留塔として構成されている。
【００２３】
既述の常圧蒸留塔１１と同様に、減圧蒸留塔３１の塔底には、油中の軽質分を追い出すストリッピングスチームを供給するための配管が接続されており、また減圧蒸留塔３１から留出したＬＶＧＯ、ＭＶＧＯ、ＨＶＧＯは脱硫装置などの後段の処理装置へ送られる一方、ＶＲは例えば重油基材やコークス、アスファルトの原料となる。
【００２４】
以上に説明した原油処理システムには、例えばＴＡＮの値が０．５以上の腐食性の原油（以下、高ＴＡＮ原油という）の処理を可能とするための高ＴＡＮ原油前処理装置２が設けられている。以下、高ＴＡＮ原油前処理装置２の詳細について説明する。
【００２５】
本発明者は、高ＴＡＮ原油を構成する留分と各留分のＴＡＮの値との間に共通する特徴があることを見出した。例えば図２は、マヤ原油、オリノコタール、オイルサンド・ビチュメンなどの高ＴＡＮ原油において、当該原油の留出温度に対してその留出温度の留分におけるＴＡＮの値の概略の傾向をプロットした特性図である。
【００２６】
図２によれば、高ＴＡＮ原油は、留出温度の低い軽質な留分においてＴＡＮの値が比較的低く、留出温度の高い重質な留分ではＴＡＮの値が比較的高くなっていることが分かる。そこで例えばＴＡＮの値が０．５未満となる、腐食性物質の含有量が少ない留出温度範囲の留分（以下、軽質留分という）を高ＴＡＮ原油中から抜き出せば、この軽質留分全体のＴＡＮの値も０．５未満となり、例えば原油蒸留装置１にてナフテン酸に対する腐食対策を講じたり、ＴＡＮの値の低い原油で希釈したりしなくても常圧蒸留塔１１などにおいて腐食を引き起こさずに当該軽質留分を処理することが可能となる。
【００２７】
ここで「腐食を引き起こさない」とは、常圧蒸留塔１１を構成する材料にて殆ど腐食が進行しない場合だけではなく、仮に当該材料の腐食が進行したとしても、当該材料の更新周期の間、十分な材料強度が保たれる程度に腐食の程度が抑えられる場合も含んでいる。本実施の形態に係る高ＴＡＮ原油前処理装置２はこのような考え方に基づいて構成されており、高ＴＡＮ原油前処理装置２に供給される高ＴＡＮ原油は、本実施の形態の第２の原油に相当している。
【００２８】
高ＴＡＮ原油前処理装置２は、例えば高ＴＡＮ原油中の塩分などを脱塩するデソルター２２と、脱塩後の高ＴＡＮ原油を２００℃〜３７０℃程度の温度に加熱する加熱炉２３と、プレフラッシャー２１とを上流側からこの順に接続した構成となっている。デソルター２２、加熱炉２３及びこれらを接続する配管からなる一連の機器群は、本実施の形態の第２の原油供給ラインに相当する。
【００２９】
プレフラッシャー２１は、加熱炉２３より受け入れた高ＴＡＮ原油を、軽質留分（例えば留分中のＴＡＮの値が０．５未満となる留出温度範囲の留分）とこれより重質の重質留分とに分留する蒸留塔である。プレフラッシャー２１は特定の方式のものに限定されず、棚段式の蒸留塔でもよいし、例えばフラッシュ蒸留方式の蒸留塔でもよい。また温度条件、圧力条件とも特定の範囲の条件に限定されず、目的の温度で軽質留分と重質留分とを分留できればよい。プレフラッシャー２１は本実施の形態の副蒸留塔に相当している。
【００３０】
ここで軽質留分のＴＡＮの値は、当該軽質留分トータルで０．５未満となれば常圧蒸留塔１１での処理が可能となるが、軽質留分-重質留分間の切れの程度によっては重質留分側の留分が軽質留分側に混入することが避けられない。そこで本実施の形態に係るプレフラッシャー２１は、例えば軽質留分の９０％留出温度における留分のＴＡＮの値が０．５となるように軽質留分と重質留分とを分留することにより、例えば１０％程度の重質留分が軽質留分側に混入しても軽質留分トータルのＴＡＮの値が０．５を超えないようになっている。
【００３１】
例えば図２においてＴＡＮの値が０．５となる留出温度が２６０℃程度である場合には、灯油より軽質の軽質留分が軽質留分供給配管２１１を介して例えば原油蒸留装置１の常圧蒸留塔１１に供給される。そしてＬＧＯより重質の重質留分が重質留分供給配管２１２を介して例えば減圧蒸留装置３のサージドラム３２に供給されて減圧蒸留される。ここで軽質留分供給配管２１１及びこの軽質留分供給配管２１１と合流して軽質留分を常圧蒸留塔１１に供給する配管は、本実施の形態の軽質留分供給ラインに相当し、重質留分供給配管２１２、サージドラム３２、加熱炉３３及びこれらを接続する配管は、重質留分供給ラインに相当している。
【００３２】
このとき例えば原油蒸留装置１の常圧蒸留塔１１は、既述のように例えばＴＡＮの値が０．５未満の腐食性の低い原油を処理するように構成されている。この場合には、常圧蒸留塔１１をはじめとする各機器は、例えば耐硫化腐食性を備える一方、ナフテン酸に起因する腐食には耐性の低い５Ｃｒ-０．５Ｍｏ鋼や１８Ｃｒ鋼などの材料が用いられている。
【００３３】
一方、ナフテン酸などの腐食性物質を多く含む高ＴＡＮ原油や重質留分では、例えば２３０℃以上の温度環境にて腐食が進行することが知られている。そこで本実施の形態に係る原油処理システムにおいては、高ＴＡＮ原油前処理装置２や減圧蒸留装置３を構成する各機器のうち、例えば２３０℃以上に加熱された高ＴＡＮ原油や重質留分と接触する領域における配管や機器を耐腐食性の高い材料で構成している。耐腐食性の高い材料としては、例えば既述のＳＵＳ３１７（ＪＩＳ Ｇ４３０５等に規定、Ｃｒ；１８〜２０％、Ｎｉ；１１〜１５％、Ｍｏ；３〜４％、Ｃ；０．０８％以下）のほか、ＳＵＳ３１７Ｌ（Ｃ；０．０３％以下であるほか、ＳＵＳ３１７に同じ）、ＳＵＳ３１６（Ｃｒ；１６〜１８％、Ｎｉ；１０〜１４％、Ｍｏ；２〜３％、Ｃ；０．０８％以下）、ＳＵＳ３１６Ｌ（Ｎｉ；１２〜１５％、Ｃ；０．０３％以下であるほかＳＵＳ３１６に同じ）、などが好適である。但し、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌの場合には、Ｍｏの含有量が２．５％以上であることが好ましい。
【００３４】
本例では例えば図１に破線で囲んで示した範囲、即ち、高ＴＡＮ原油前処理装置２の加熱炉２３の入口から、プレフラッシャー２１の本体、及び重質留分供給配管２１２のクーラー手前までの領域、また、減圧蒸留装置３のサージドラム３２のヒーター出口から減圧蒸留塔３１の本体の蒸留温度が２３０℃以上となる高さ位置、さらにＭＶＧＯ、ＨＶＧＯ、ＶＲの払い出し配管のクーラーの手前までの領域が耐腐食性の高い材料により構成されている。ここで耐腐食性の高い材料を用いる範囲は、既述の２３０℃に対して例えば１０℃程度の余裕を持たせて例えば高ＴＡＮ原油や重質留分が２２０℃以上となる領域としてもよい。
【００３５】
また、本実施の形態に係る原油蒸留装置１、高ＴＡＮ原油前処理装置２、減圧蒸留装置３の各原料供給配管や中間製品の払い出し配管、加熱炉１４、２３、３３の燃料供給配管などには、流量調整弁などの制御端が設けられており、これらの制御端が互いに協働して原油処理システム全体を制御するＤＣＳ（Distributed Control System、分散型制御システム）を構成している。これにより、例えば、軽質留分、重質留分や各中間製品の留出温度範囲を調節することができるようになっている。
【００３６】
そして常圧蒸留塔１１から流出する灯油、ＬＧＯ、ＨＧＯは、例えば定期的にサンプリングされてこれら各中間製品のＴＡＮの値が計測される。そして、これら中間製品のＴＡＮの値が例えば０．５以上になったら、加熱炉２３への燃料供給量を減らして、プレフラッシャー２１に供給される高ＴＡＮ原油の温度を下げて、軽質留分のＴＡＮの値を下げることにより、常圧蒸留塔１１内で蒸留される原油（軽質留分を含む）のＴＡＮの値を０．５未満とする制御を行うことができる。なお、ＴＡＮの分析をオンラインで行うことが可能な場合には、オンライン分析計の検出値に基づいて、加熱炉２３の出口の高ＴＡＮ原油の温度を調節するフィードバック制御を行ってもよいことは勿論である。
【００３７】
以上に説明した構成の高ＴＡＮ原油前処理装置２に高ＴＡＮ原油が供給されると、高ＴＡＮ原油はデソルター２２、加熱炉２３を通って所定の温度まで昇温され、プレフラッシャー２１内にてＴＡＮの値が０．５未満の軽質留分と、残る重質留分とに分離される。このとき、２３０℃以上に加熱されている高ＴＡＮ原油や重質留分と接触する加熱炉２３やプレフラッシャー２１などは、耐腐食性の高い材料により構成されているので、ナフテン酸などの腐食性物質に起因する腐食が引き起こされない。
【００３８】
そしてプレフラッシャー２１にて分離された軽質留分は、常圧蒸留塔１１にて腐食性物質の含有量が常圧蒸留塔１１にて腐食を引き起こさない程度にまで低減されているので、原油蒸留装置１に直接供給された原油と共に蒸留することが可能であり、こうして得られた各留分は後段の処理装置へと送られる。
【００３９】
またこのとき、常圧蒸留塔１１から留出する灯油、ＬＧＯ、ＨＧＯは、ＴＡＮの値が定期的にモニタリングされている。そして、例えば高ＴＡＮ原油の性状変化などの理由によりいずれかの中間製品のＴＡＮの値が０．５を超えたら、高ＴＡＮ原油前処理装置２の加熱炉２３の出口温度を下げ、ＴＡＮの値が高い、軽質留分中の比較的留出温度の高い留分を重質留分側に移行させる。これにより、常圧蒸留塔１１に供給される軽質留分のＴＡＮの値を低下させ、腐食の発生が抑えられる。
【００４０】
一方、プレフラッシャー２１にて分離された腐食性物質を多く含む重質留分は、減圧蒸留装置３へと移送されて、原油蒸留装置１からのＡＲと共に減圧蒸留塔３１にて減圧蒸留が行われ、各留分が後段の処理装置へと送られる。このとき減圧蒸留装置３においても２３０℃以上に加熱されている重質留分と接触する加熱炉３３や減圧蒸留塔３１などは、耐腐食性の高い材料により構成されているので、ナフテン酸などの腐食性物質に起因する腐食が引き起こされない。ここで、減圧蒸留から留出した各留分に含まれるナフテン酸などの腐食性物質は、例えば常圧蒸留塔１１から留出した留分との混合により希釈され、さらに後段の脱硫装置等で処理される際に分解されるので、顕著な腐食の問題は起きない。
【００４１】
本実施の形態に係る原油処理システムによれば以下の効果がある。ナフテン酸などの腐食性物質の含有量が多い高ＴＡＮ原油（第２の原油）を処理することが可能なプレフラッシャー２１を備え、当該高ＴＡＮ原油から腐食性物質の含有量が少ない軽質留分だけを抜き出すので、腐食性物質の含有量が少ない原油（第１の原油）を処理する常圧蒸留塔１１にて当該軽質留分を処理しても、常圧蒸留塔１１では腐食が引き起こされない。この結果、第高ＴＡＮ原油を希釈せずに処理を行うことが可能になるので、当該原油処理システムにて処理可能な原油選択の幅が広がる。
【００４２】
また、多種の留分を分留し、熱回収の観点などから熱交換器（ヒーター／クーラー）の設置台数も多い原油蒸留装置１に比べて、高ＴＡＮ原油を２つの留分（軽質留分と重質留分）に分留する高ＴＡＮ原油前処理装置２は、常圧蒸留塔１１に比べてプレフラッシャー２１のサイズも小さく、熱交換器の設置台数も少ない。このため、例えば原油蒸留装置１の原油供給ラインの２３０℃以上となる領域や常圧蒸留塔１１を耐腐食性の高い材料で構成することにより原油蒸留装置１に高ＴＡＮ原油を直接供給する場合に比べて、耐腐食性材料の使用量が少なくて済み、装置の建設コストを抑制できる。これは、高ＴＡＮ原油前処理装置２に加えて減圧蒸留装置３の減圧蒸留塔３１やその供給ラインを耐腐食性材料で構成する場合においても同様である。
【００４３】
また、例えば既存の原油蒸留装置１を改造することにより高ＴＡＮ原油の処理を可能にする場合などにおいても、原油蒸留装置１の稼動を継続しながら例えば隣接地区に高ＴＡＮ原油前処理装置２や減圧蒸留装置３を建設し、これらが完成してから原油蒸留装置１と接続することが可能であり、原油蒸留装置１の停止期間を短期間に抑え、機会ロスの低減に貢献できる。
【００４４】
ここで原油蒸留装置１側に供給される腐食性物質の含有量の少ない原油（第１の原油）と、高ＴＡＮ原油前処理装置２側に供給される高ＴＡＮ原油（第２の原油）との供給比は、例えば常圧蒸留塔１１やプレフラッシャー２１のサイズや運転可能な供給量範囲により適宜設定されるが、常時、双方のラインから並列に原油を供給する場合に限定されない。例えば一方側の原油供給ラインからの原油供給を停止し、原油の供給が停止された原油供給ラインは原油を循環させた状態にするなどしておき、他方側からの原油供給のみによる運転を行ってもよい。
【００４５】
また、上述の実施の形態では耐腐食性の高い材料を使用する領域を狭い範囲に抑えるため、例えば２３０℃以上の高ＴＡＮ原油や重質留分と接触する領域を耐腐食性材料で構成した場合について説明したが、これ以外の領域において耐腐食性の高い材料を使用することを否定するものではない。例えば高ＴＡＮ原油前処理装置２や減圧蒸留装置３全体に耐腐食性の高い材料を使用する場合も本発明に含まれる。
【００４６】
そして、プレフラッシャー２１にて取り出される軽質留分のＴＡＮの値についても０．５未満に限定されるものではなく、これ以下の値となるように軽質留分と重質留分とを分留してもよいし、例えば常圧蒸留塔１１の耐腐食性能に合わせてこれより高い値となるように軽質留分を抜き出してもよい。
【００４７】
このほか、本発明の原油処理システムは、腐食性物質を多く含む重質留分を処理可能な減圧蒸留塔３１を必ずしも設けなくてもよい。プレフラッシャー２１より取り出された重質留分をそのまま脱硫して重油基材などにしてもよいし、腐食性物質を多く含むＡＲを処理可能な減圧蒸留塔３１を備える他の製油所に重質留分を転送して処理してもよい。
【００４８】
また、本例では原油に含まれる腐食性物質としてＴＡＮの値を指標として評価されるナフテン酸などの腐食物質に着目したが、本発明を適用して処理可能な原油に含まれる腐食性物質の種類はこれに限られるものではない。例えば図２に示すように、軽質留分中の含有量が少ない特性を持つ腐食性物質であれば、腐食性物質の含有量が少ない軽質留分のみを抜き出して常圧蒸留塔１１にて処理するという本発明の考え方を適用することができる。
【００４９】
なお、原油の留出温度に対するＴＡＮの値をプロットした特性が図２に示したものと異なる場合であっても本発明の考え方を適用することができる。例えば留出温度が高い程、腐食性物質の含有量が少なくなる右肩下がりの特性を持つ場合や、中間の留出温度において腐食性物質の含有量が高い上に凸の特性を持つ場合、あるいは中間の留出温度において腐食性物質の含有量が低い下に凸の特性を持つ場合であっても、高ＴＡＮ原油前処理装置２にて腐食性物質の含有量が少ない留分を抜き出して常圧蒸留塔１１に供給すればよい。
【符号の説明】
【００５０】
１ 原油蒸留装置
１１ 常圧蒸留塔
２ 高ＴＡＮ原油前処理装置
２１ プレフラッシャー
２１１ 軽質留分供給配管
２１２ 重質留分供給配管
３ 減圧蒸留装置
３１ 減圧蒸留塔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の原油供給ラインより供給される第１の原油を、目的の留分に分留する主蒸留塔と、
第２の原油供給ラインより供給され、前記第１の原油よりも腐食性物質を多く含む第２の原油を、当該腐食性物質の含有量が少ない軽質留分と、残りである重質留分とに分留する副蒸留塔と、
前記軽質留分を、前記主蒸留塔に供給して処理するための軽質留分供給ラインと、を備え、
前記第２の原油供給ライン及び副蒸留塔は、前記第２の原油及び重質留分の少なくとも一方と接触する環境下で、前記腐食性物質に対する耐腐食性を備えた材料を用いて構成されていることを特徴とする原油処理システム。
【請求項２】
前記重質留分を目的の留分に減圧蒸留する減圧蒸留塔と、前記副蒸留塔から当該減圧蒸留塔に前記重質留分を供給して処理するための重質留分供給ラインとを備え、これら減圧蒸留塔及び重質留分供給ラインは、当該重質留分と接触する環境下で、前記腐食性物質に対する耐腐食性を備えた材料を用いて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の原油処理システム。
【請求項３】
前記主蒸留塔の底部から留出する残渣油留分を、前記減圧蒸留塔に供給して処理するための残渣油留分供給ラインを備えたことを特徴とする請求項２に記載の原油処理システム。
【請求項４】
前記耐腐食性を備えた材料は、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３１６（但し、Ｍｏ２．５％以上）、ＳＵＳ３１６Ｌ（但し、Ｍｏ２．５％以上）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の原油処理システム。
【請求項５】
前記腐食性物質は、全酸度にてその含有量が特定される酸性物質であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の原油処理システム。
【請求項６】
前記軽質留分は、全酸度が０．５ｍｇ-ＫＯＨ／ｇ以下であることを特徴とする請求項５に記載の原油処理システム。
【請求項７】
前記耐腐食性を備えた材料は、内部の環境が２３０℃以上となる部位に用いられることを特徴とする請求項５または６に記載の原油処理システム。
【請求項８】
前記第２の原油は、マヤ原油、オリノコタール、オイルサンド・ビチュメンからなる原油群から選択される原油を含んでいることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の原油処理システム。
【請求項１】
第１の原油供給ラインより供給される第１の原油を、目的の留分に分留する主蒸留塔と、
第２の原油供給ラインより供給され、前記第１の原油よりも腐食性物質を多く含む第２の原油を、当該腐食性物質の含有量が少ない軽質留分と、残りである重質留分とに分留する副蒸留塔と、
前記軽質留分を、前記主蒸留塔に供給して処理するための軽質留分供給ラインと、を備え、
前記第２の原油供給ライン及び副蒸留塔は、前記第２の原油及び重質留分の少なくとも一方と接触する環境下で、前記腐食性物質に対する耐腐食性を備えた材料を用いて構成されていることを特徴とする原油処理システム。
【請求項２】
前記重質留分を目的の留分に減圧蒸留する減圧蒸留塔と、前記副蒸留塔から当該減圧蒸留塔に前記重質留分を供給して処理するための重質留分供給ラインとを備え、これら減圧蒸留塔及び重質留分供給ラインは、当該重質留分と接触する環境下で、前記腐食性物質に対する耐腐食性を備えた材料を用いて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の原油処理システム。
【請求項３】
前記主蒸留塔の底部から留出する残渣油留分を、前記減圧蒸留塔に供給して処理するための残渣油留分供給ラインを備えたことを特徴とする請求項２に記載の原油処理システム。
【請求項４】
前記耐腐食性を備えた材料は、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３１６（但し、Ｍｏ２．５％以上）、ＳＵＳ３１６Ｌ（但し、Ｍｏ２．５％以上）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の原油処理システム。
【請求項５】
前記腐食性物質は、全酸度にてその含有量が特定される酸性物質であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の原油処理システム。
【請求項６】
前記軽質留分は、全酸度が０．５ｍｇ-ＫＯＨ／ｇ以下であることを特徴とする請求項５に記載の原油処理システム。
【請求項７】
前記耐腐食性を備えた材料は、内部の環境が２３０℃以上となる部位に用いられることを特徴とする請求項５または６に記載の原油処理システム。
【請求項８】
前記第２の原油は、マヤ原油、オリノコタール、オイルサンド・ビチュメンからなる原油群から選択される原油を含んでいることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の原油処理システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１４４２２５（Ｐ２０１１−１４４２２５Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４３５０（Ｐ２０１０−４３５０）
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（０００００４４１１）日揮株式会社 (94)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（０００００４４１１）日揮株式会社 (94)
【Ｆターム（参考）】
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