JP2007099817A

JP2007099817A - 揮発性有機化合物の回収方法及び揮発性有機化合物の回収システム

Info

Publication number: JP2007099817A
Application number: JP2005288353A
Authority: JP
Inventors: Wataru Sawara; 渉佐原; Shunji Naruo; 俊二成尾; Ichiro Nakagama; 一郎中釜; Koichi Iwamoto; 孝一岩本
Original assignee: Nippon Oil Staging Terminal Co Ltd; Nippon Oil Corp
Current assignee: Nippon Oil Staging Terminal Co Ltd; Eneos Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: NO347234B1; NO20082021L; US20090294331A1; US7947169B2; JP5364229B2; WO2007039993A1

Abstract

【課題】揮発性有機化合物が大気中に放出されることを抑制できると共に資源の有効活用を図ることができる揮発性有機化合物の回収方法及び揮発性有機化合物の回収システムを提供する。
【解決手段】第１の原油から発生し揮発性有機化合物を含むガスと、第２の原油とを吸収塔１６に供給することにより、ガスに含まれる揮発性有機化合物を第２の原油に吸収させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、揮発性有機化合物の回収方法及び揮発性有機化合物の回収システムに関する。

炭化水素等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含むガスは、例えば、地上の原油タンクから海上の原油タンカーに原油を積み込む際に原油タンカーから発生する。原油タンカーに原油を積み込むと原油タンカー内のガスが押し出される。原油タンカー内のガスは、原油から発生したガスであり、揮発性有機化合物を含む。揮発性有機化合物を含むガスは、通常、原油タンカーの「ベント」と呼ばれる煙突から大気中に放出される。

また、揮発性有機化合物を含むガスを焼却処理する焼却装置が知られている。焼却装置としては、例えばフレアスタック、グランドフレア等が挙げられる（非特許文献１参照）。
日本石油株式会社編集、「石油便覧」、１９８８年、ｐ．４６２

しかしながら、揮発性有機化合物を含むガスを大気中に放出すると、異臭等の問題が生じるおそれがある。また、揮発性有機化合物を含むガスを全て焼却することは、資源の有効利用の観点からは好ましくない。さらに、温暖化ガスである二酸化炭素（ＣＯ_２）、及び大気汚染物質である窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）が大量に発生するおそれがある。

そこで本発明は、揮発性有機化合物が大気中に放出されることを抑制できると共に資源の有効活用を図ることができる揮発性有機化合物の回収方法及び揮発性有機化合物の回収システムを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の揮発性有機化合物の回収方法は、第１の原油から発生し揮発性有機化合物を含むガスと、第２の原油とを吸収塔に供給することにより、前記ガスに含まれる揮発性有機化合物を前記第２の原油に吸収させる工程を含む。

本発明の揮発性有機化合物の回収方法によれば、吸収塔において揮発性有機化合物を第２の原油に吸収させることができる。このため、揮発性有機化合物が大気中に放出されることを抑制できると共に資源の有効活用を図ることができる。

また、上記揮発性有機化合物の回収方法は、前記第２の原油を、前記吸収塔と、前記第２の原油を供給するための原油供給源との間で循環させる工程を更に含むことが好ましい。この場合、第２の原油を有効利用することができる。

また、前記第２の原油のＡＰＩ度が１８〜４５であることが好ましい。ここで、ＡＰＩ度は、下記式（１）で表される。ＡＰＩ度が４５を超えると、第２の原油中の軟質留分が多くなり過ぎるため、揮発性有機化合物の吸収効率が低下する傾向にある。一方、ＡＰＩ度が１８未満であると、採算性が低下する傾向にある。
ＡＰＩ度＝１４１．５／Ｇ−１３１．５（１）

式（１）中、Ｇは、１５．６℃（６０°Ｆ）における石油の比重を示す。「比重」とは、ＪＩＳＫ２２４９に規定される「原油及び石油製品の密度試験方法ならびに密度・質量・容量換算表」に準拠して測定される比重を意味する。

本発明の揮発性有機化合物の回収システムは、第１の原油から発生し揮発性有機化合物を含むガスと、第２の原油とが供給されることにより、前記ガスに含まれる揮発性有機化合物が前記第２の原油に吸収される吸収塔を備える。

本発明の揮発性有機化合物の回収システムによれば、吸収塔において揮発性有機化合物を第２の原油に吸収させることができる。このため、揮発性有機化合物が大気中に放出されることを抑制できると共に資源の有効活用を図ることができる。

本発明によれば、揮発性有機化合物が大気中に放出されることを抑制できると共に資源の有効活用を図ることができる揮発性有機化合物の回収方法及び揮発性有機化合物の回収システムが提供される。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

図１は、実施形態に係る揮発性有機化合物の回収システムを模式的に示すブロック図である。揮発性有機化合物としては、例えば、炭素数１〜７の炭化水素等が挙げられる。図１に示される揮発性有機化合物の回収システム１０（以下、単に回収システム１０という。）は吸収塔１６を備える。吸収塔１６には、第１の原油から発生し揮発性有機化合物を含むガス（以下、「ガスＧ」という。）が例えば原油タンカー２から供給される。第１の原油としては、例えば、アラビアンライト原油、スマトラライト原油、イラニアンヘビー原油等が挙げられる。一実施例において、ガスＧ中の揮発性有機化合物の組成比は下記の通りである。
ＣＨ_４：０．７体積％
Ｃ_２Ｈ_６：４．８体積％
Ｃ_３Ｈ_８：２６．９体積％
Ｃ_４Ｈ_１０：３９．４体積％
Ｃ_５Ｈ_１２：２１．２体積％
Ｃ_６Ｈ_１４：６．７体積％
Ｃ_７Ｈ_１６：０．３体積％

また、吸収塔１６には、例えば原油タンク３０（原油供給源）から第２の原油が供給される。これにより、吸収塔１６において、ガスＧに含まれる揮発性有機化合物が第２の原油に吸収される。第２の原油としては、例えば、アラビアンライト原油、スマトラライト原油、イラニアンヘビー原油等が挙げられる。

第２の原油のＡＰＩ度は、１８〜４５であることが好ましく、１９〜４２であることがより好ましく、２０〜４０であることが特に好ましい。ここで、ＡＰＩ度は、下記式（１）で表される。ＡＰＩ度が４５を超えると、原油中の軟質留分が多くなり過ぎるため、揮発性有機化合物の吸収効率が低下する傾向にある。一方、ＡＰＩ度が１８未満であると、原油の採算性が低下する傾向にある。
ＡＰＩ度＝１４１．５／Ｇ−１３１．５（１）

吸収塔１６内には、例えばガラス製、セラミック製又はステンレス製のラシヒリング等の充填物１６ａが収容されている。ガラス製又はセラミック製のラシヒリングは、耐腐食性に優れ、ステンレス製のラシヒリングは、破損し難く機械的強度に優れる。充填物１６ａにおいてガスＧと第２の原油とが気液接触する。ガスＧと第２の原油とは、同方向に進行してもよいし、逆方向に進行してもよい。

接触時間は、１０秒〜１０分であることが好ましく、１５秒〜８分であることがより好ましく、２０秒〜５分であることが特に好ましい。接触時間が１０秒未満であると、揮発性有機化合物の吸収効率が低下する傾向にある。一方、接触時間が１０分を越えると、吸収塔１６の建設費が上昇する傾向にある。

気液比（第２の原油の１５℃での体積／ガスＧの標準状態（０℃、１ａｔｍ）での体積）は、１０〜２００Ｌ／Ｎｍ^３であることが好ましく、１２〜１８０Ｌ／Ｎｍ^３であることがより好ましく、１５〜１５０Ｌ／Ｎｍ^３であることが特に好ましい。気液比が１０Ｌ／Ｎｍ^３未満であると、吸収効率が低下する傾向にある。一方、気液比が２００Ｌ／Ｎｍ^３を超えると、吸収塔１６の建設費が上昇する傾向にある。

吸収塔１６内の温度は、４０℃以下であることが好ましく、３８℃以下であることがより好ましく、３５℃以下であることが特に好ましい。吸収塔１６内の温度が４０℃を超えると、第２の原油の一部がガス化することにより吸収効率が低下する傾向にある。

吸収塔１６内の圧力は、９．８×１０^４Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上であることが好ましく、１．１×１０^５Ｐａ以上であることがより好ましく、１．２×１０^５Ｐａ以上であることが特に好ましい。吸収塔１６内の圧力が９．８×１０^４Ｐａ未満であると、吸収塔１６が減圧になり第２の原油の一部がガス化するために吸収効率が低下する傾向にある。

回収システム１０では、例えば、原油タンカー２に原油を積み込む際に、原油タンカー２から揮発性有機化合物を含むガスＧが外に押し出される。ガスＧは、例えば、原油タンカー２に以前収容されていた原油、又は原油タンカー２に積み込んでいる原油等の第１の原油から発生する。

原油タンカー２は、配管Ｌ２によってローディングアーム４に密閉系で接続されていることが好ましい。この場合、ガスＧが大気中に漏れ出すことはない。また、ローディングアーム４は、配管Ｌ４によって吸収塔１６に接続されていることが好ましい。

一方、原油タンク３０は、配管Ｌ３４によって吸収塔１６に接続されていることが好ましい。これにより、原油タンク３０内に備蓄された第２の原油が配管Ｌ３４を通って吸収塔１６に供給される。また、原油タンク３０は、揮発性有機化合物を吸収した第２の原油を回収するための配管Ｌ３６によって吸収塔１６に接続されていることが好ましい。これにより、第２の原油を、吸収塔１６と原油タンク３０との間で循環させることができるので、第２の原油を有効利用することができる。

さらに、吸収塔１６には、揮発性有機化合物が吸収された後のガスを放出するための配管Ｌ１４が接続されていることが好ましい。

本実施形態の回収システム１０によれば、吸収塔１６において揮発性有機化合物を第２の原油に吸収させることができる。このため、揮発性有機化合物が大気中に放出されることを抑制できると共に資源の有効活用を図ることができる。第２の原油における揮発性有機化合物の含有割合は、第１の原油における揮発性有機化合物の含有割合よりも小さいことが好ましい。これにより、揮発性有機化合物の吸収効率が向上する。

本実施形態に係る揮発性有機化合物の回収方法は、上述の回収システム１０を用いて好適に実施される。この回収方法では、原油タンカー２から発生したガスＧと、原油タンク３０から供給される第２の原油とを吸収塔１６に供給することにより、ガスＧに含まれる揮発性有機化合物を第２の原油に吸収させる。吸収塔１６内の圧力を高めると共に冷却することにより、揮発性有機化合物を効率良く第２の原油に吸収させることができる。なお、吸収塔１６内を常温常圧としてもよい。ガスＧと第２の原油とは、例えば以下のようにして吸収塔１６に供給される。

ガスＧは、配管Ｌ２を通ってローディングアーム４に到達する。その後、ガスＧは、配管Ｌ４を通って吸収塔１６に供給される。配管Ｌ４を通るガスＧ中における揮発性有機化合物の濃度は、例えば２２．７体積％である。この濃度は、例えばガスクロマトグラフィーを用いて測定可能である。一方、第２の原油は、配管Ｌ３４を通って吸収塔１６に供給される。

本実施形態に係る揮発性有機化合物の回収方法によれば、吸収塔１６において揮発性有機化合物を第２の原油に吸収させることができる。このため、揮発性有機化合物が大気中に放出されることを抑制できると共に資源の有効活用を図ることができる。

また、吸収塔１６から配管Ｌ１４を通って放出されるガスには、例えば、更なる原油による吸収、焼却、吸着等の処理が施されることが好ましい。配管Ｌ１４を通るガス中における揮発性有機化合物の濃度は、例えば４体積％である。

また、第２の原油を、吸収塔１６と原油タンク３０との間で循環させることが好ましい。この場合、第２の原油を有効利用することができる。第２の原油は、原油タンク３０から配管Ｌ３４を通って吸収塔１６に供給された後、吸収塔１６から配管Ｌ３６を通って原油タンク３０に戻る。

第２の原油が吸収塔１６から原油タンク３０に戻るのに要する時間は、７分以下であることが好ましく、６分以下であることがより好ましく、５分以下であることが特に好ましい。この時間が７分を超えると、第２の原油に吸収された揮発性有機化合物が再び気化する傾向にある。

また、第２の原油を循環させる場合に、第２の原油を使用する日数は、１５〜６０日であることが好ましく、１７〜５５日であることがより好ましく、１９〜５２日であることが特に好ましい。この日数が６０日を越えると、揮発性有機化合物の吸収効率が低下する傾向にある。一方、この日数が１５日未満であると、第２の原油の使用量が増大するため、コストが上昇する傾向にある。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

上記実施形態に係る揮発性有機化合物の回収システム及び揮発性有機化合物の回収方法は、例えば、石油備蓄基地又は原油出荷基地において用いられることが好ましい。石油備蓄基地の中でも、周辺に製油所がない基地（「製油所非連結型の基地」ともいう。）がより好ましい。

石油備蓄基地又は原油出荷基地において、従来よく用いられている吸収剤（例えば灯油等）を用いると、製油所から吸収剤を大量に輸送しなければならない。また、揮発性有機化合物を吸収させた吸収剤は性状がスペックアウトして製品として使用できないため、吸収剤を再度製油所へタンカーで輸送し、製油所において再び精製処理する必要がある。よって、輸送費、精製処理費等が発生するため経済性が悪くなる。

一方、第２の原油を用いると、石油備蓄基地等に備蓄されている原油を活用できる。また、揮発性有機化合物を吸収させた第２の原油は、本来輸送させる予定の製油所で通常の精製処理をするだけで済む。よって、特別な費用が発生しないため経済性に優れる。

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

まず、表１に示す原油１〜原油３を準備して、実験を行った。

（実施例１）
揮発性有機化合物を含むガスＧと原油１とを吸収塔１６に供給することにより、揮発性有機化合物を回収した。

（実施例２）
原油１に代えて原油２を用いたこと以外は実施例１と同様にして、揮発性有機化合物を回収した。

（実施例３）
原油１に代えて原油３を用いたこと以外は実施例１と同様にして、揮発性有機化合物を回収した。

（実験結果）
実施例１〜３の実験結果を表２に示す。

次に、表３に示すＶＯＣ１及びＶＯＣ２を準備して、実験を行った。

（実施例４）
表３に示すＶＯＣ１を揮発性有機化合物として含むガスＧとアラビアンライトとを吸収塔１６に供給することにより、揮発性有機化合物を回収した。吸収塔１６内の温度を２３℃、吸収塔１６内の圧力を９．８×１０^４Ｐａ、接触時間を６０秒、気液比を１００Ｌ／Ｎｍ^３、吸収塔１６から原油タンク３０に戻るのに要する時間を２分とした。アラビアンライトとしては、原油タンク３０を置換してから２０日経過したものを用いた。

（実施例５）
アラビアンライトに代えてラタウイーを用いて、吸収塔１６内の温度を３４℃としたこと以外は実施例４と同様にして、揮発性有機化合物を回収した。

（実施例６）
吸収塔１６から原油タンク３０に戻るのに要する時間を４分としたこと以外は実施例４と同様にして、揮発性有機化合物を回収した。

（実施例７）
ＶＯＣ１に代えてＶＯＣ２を揮発性有機化合物として含むガスＧを用いて、接触時間を３０秒としたこと以外は実施例４と同様にして、揮発性有機化合物を回収した。

（実施例８）
アラビアンライトとして、原油タンク３０を置換してから３５日経過したものを用いたこと以外は実施例４と同様にして、揮発性有機化合物を回収した。

（実施例９）
アラビアンライトに代えてノースウエストコンデンセート（ＡＰＩ度：６０．７）を用いたこと以外は実施例４と同様にして、揮発性有機化合物を回収した。

（実施例１０）
吸収塔１６から原油タンク３０に戻るのに要する時間を１０分としたこと以外は実施例４と同様にして、揮発性有機化合物を回収した。

（実施例１１）
アラビアンライトとして、原油タンク３０を置換してから９０日経過したものを用いたこと以外は実施例４と同様にして、揮発性有機化合物を回収した。

（実施例１２）
接触時間を５秒、気液比を５Ｌ／Ｎｍ^３としたこと以外は実施例４と同様にして、揮発性有機化合物を回収した。

（実験結果）
実施例４〜８の実験結果を表４に示す。

実施例９〜１２の実験結果を表５に示す。

実施形態に係る揮発性有機化合物の回収システムを模式的に示すブロック図である。

符号の説明

２…原油タンカー、１０…揮発性有機化合物の回収システム、１６…吸収塔、３０…原油タンク（原油供給源）。

Claims

第１の原油から発生し揮発性有機化合物を含むガスと、第２の原油とを吸収塔に供給することにより、前記ガスに含まれる揮発性有機化合物を前記第２の原油に吸収させる工程を含む、揮発性有機化合物の回収方法。
前記第２の原油を、前記吸収塔と、前記第２の原油を供給するための原油供給源との間で循環させる工程を更に含む、請求項１に記載の揮発性有機化合物の回収方法。
前記第２の原油のＡＰＩ度が１８〜４５である、請求項１又は２に記載の揮発性有機化合物の回収方法。
第１の原油から発生し揮発性有機化合物を含むガスと、第２の原油とが供給されることにより、前記ガスに含まれる揮発性有機化合物が前記第２の原油に吸収される吸収塔を備える、揮発性有機化合物の回収システム。