JP2015514224A - 水硫化アンモニウムをモニタリングするためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
本システムおよび方法は、流体サンプル中の水硫化アンモニウム濃度を測定することに関する。このシステムには電気伝導率セル、温度センサーおよび分析機を含む。分析機のロジックで、流体のモニターに結合した伝導率セルおよび温度センサーから受信した信号に基づき水硫化アンモニウム濃度を決定する。【選択図】図１
Description
本出願は「水硫化アンモニウムのモニタリング（Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｂｉｓｕｌｆｉｄｅ）」という表題の２０１２年４月１３日に出願された特許文献１および２０１３年４月１４日に出願された特許文献２の優先権の利益を主張する国際特許出願であり、両出願は引用により本明細書に編入される。
なし
本発明は、水硫化アンモニウムを測定するためのオンラインシステムおよび方法、そして特に電気伝導率デバイスを使用して流体の流れの中の水硫化アンモニウムを測定する方法に関する。
製油所では、最終的な石油製品を形成する前に窒素および硫黄化合物を除去するために、中間留分および中間原料を水素化処理する。この水素化処理からの流出物であるサワー水はアンモニア（ＮＨ3）および硫化水素（Ｈ2Ｓ）を含む。流出物が冷えると、以下のように硫化水素とアンモニアとの反応から水硫化アンモニウム（ＮＨ4ＨＳ）塩がサワー水の中に形成する：
水硫化アンモニウムは、濃度に依存して、精製装置に与えられた冶金に腐食の加速、およびメンテナンスの問題を引き起こす。生じた腐食問題および故障は、人的損傷、経費がかかる装置の破損、および生産物の損失を生じる可能性がある。サワー水により生じる腐食を予想することは、正確な水硫化アンモニウム濃度のモニタリングに依る。水硫化アンモニウム濃度の知識なしでは、またはその自信がないと操作者は腐食の問題を回避するために不必要に供給速度をカットし、過剰な洗浄水を使用することになる。
一般に原料中には窒素より硫黄が多く存在するので、水硫化アンモニウムの濃度は流出物中の「グラブ」サンプル（ｇｒａｂ ｓａｍｐｌｅ）中に存在するアンモニアの量により予想されることが多い。これらのグラブサンプルは、アルカリ度滴定法を使用して精製実験室で分析される。しかしこれらの実験室で分析されたサンプルは断続的データを提供し、そして硫化水素の脱気に暴露される可能性により、サンプル回収者に対する安全性リスクを提起するだけである。別の取り組みは精製操作条件に基づき水硫化アンモニウム濃度を予想しようとするものであるが、５０％を超える不確実性がある結果を生じる。
したがって水硫化アンモニウム濃度を測定するための正確なオンラインシステムおよび方法に関する必要性が存在する。
本発明は水硫化アンモニウムをモニタリングするためのオンラインシステムおよび方法、そして特に電気伝導率デバイスを使用して流体の流れの中の水硫化アンモニウムをモニタリングする方法に関する。
幾つかの態様では、流体の流れの中の水硫化アンモニウム濃度を測定するシステムは、伝導率セル、温度センサーおよび分析機を含む。伝導率セルはセルを通って流れる流体の流れの電気伝導率を測定する。分析機のロジックにより、伝導率セルおよび流体の流れの温度を測定するために結合された温度センサーから受信した信号に基づき水硫化アンモニウム濃度を決定する。
幾つかの態様に従い、流体の流れの中の水硫化アンモニウム濃度を測定する方法には、流体の流れの電気伝導率を測定することを含む。この方法はさらに流体の流れの温度を測定することを含む。水硫化アンモニウム濃度の決定は、測定される温度および伝導率に依存する。
幾つかの態様に関して、コンピューター可読記憶媒体が流体の流れの中の水硫化アンモニウム濃度を測定するためのプログラムを含む。このプログラムが実行されると、流体の流れの電気伝導率を示す第一信号、および流体の流れの温度を示す第二信号を受信することを含む方法を行う。さらにこのプログラムにより行われる方法は、第一および第二信号に基づき水硫化アンモニウム濃度を決定することを含む。
これらのおよび他の目的、特徴および利点は、添付の図面および特許請求の範囲と関連して開示の目的で与え、そして用いられる以下の詳細な説明、好適な態様および実施例が参照される場合に、より明白となろう。
本発明およびその利点のより完全な理解は、添付する図面と関連して用いられる以下の記載を参照にして得ることができる。
本発明の態様による水硫化アンモニウム分析機システムの概略図を具体的に説明する。
流体の流れの中の水硫化アンモニウム濃度を測定する方法に関する流れ図を具体的に説明する。
８重量％の水硫化アンモニウムの電気伝導率（ｍＳ／ｃｍ）に関する温度（°Ｆ）対 圧力（ｐｓｉｇ）の図表を具体的に説明する。
１５重量％の水硫化アンモニウムの電気伝導率（ｍＳ／ｃｍ）に関する温度（°Ｆ）対 圧力（ｐｓｉｇ）の図表を具体的に説明する。
２０重量％の水硫化アンモニウムの電気伝導率（ｍＳ／ｃｍ）に関する温度（°Ｆ）対 圧力（ｐｓｉｇ）の図表を具体的に説明する。
２５重量％の水硫化アンモニウムの電気伝導率（ｍＳ／ｃｍ）に関する温度（°Ｆ）対 圧力（ｐｓｉｇ）の図表を具体的に説明する。
５０重量％の水硫化アンモニウムの電気伝導率（ｍＳ／ｃｍ）に関する温度（°Ｆ）対 圧力（ｐｓｉｇ）の図表を具体的に説明する。
８重量％の水硫化アンモニウムで、気相中のアンモニア（質量％：ｍａｓｓ％）に関する温度（°Ｆ）対 圧力（ｐｓｉｇ）の図表を具体的に説明する。
１５重量％の水硫化アンモニウムで、気相中のアンモニア（質量％）に関する温度（°Ｆ）対 圧力（ｐｓｉｇ）の図表を具体的に説明する。
２０重量％の水硫化アンモニウムで、気相中のアンモニア（質量％）に関する温度（°Ｆ）対 圧力（ｐｓｉｇ）の図表を具体的に説明する。
２５重量％の水硫化アンモニウムで、気相中のアンモニア（質量％）に関する温度（°Ｆ）対 圧力（ｐｓｉｇ）の図表を具体的に説明する。
５０重量％の水硫化アンモニウムで、気相中のアンモニア（質量％）に関する温度（°Ｆ）対 圧力（ｐｓｉｇ）の図表を具体的に説明する。
水硫化アンモニウム（アンモニアに基づく重量％） 対 硫化水素損失（相対的（ｒｅｌ）％）を具体的に説明し、水素化処理装置のサワー水の空中流出サンプリング（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｆｌａｓｈ ｓａｍｐｌｉｎｇ）中にアンモニアに対する硫化水素の選択的損失を示す。
日にちに対して、水硫化アンモニウム濃度の実験室での分析（全アルカリ度）対 オンライン分析の比率の図表を具体的に説明する。
日にちに対して、水硫化アンモニウム濃度のＡＰＩ計算推定値 対 オンライン分析の比率の図表を具体的に説明する。
時間 対 温度ラグ誤差（°Ｆ）の図表を具体的に説明し、温度センサーを流体の流れの中に直接移動することにより、伝導率の誤差が０．０８％まで低下したことを示す。
本発明の態様による水硫化アンモニウム分析機に関する計算機の図解を具体的に説明する。
本発明の一態様による原型の水硫化アンモニウム分析機の概略図を具体的に説明し、Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ，Ｉｎｃ．からの例示的な電気伝導率セルおよび計算機を示す。
詳細な説明
本発明の様々な態様に関する以下の詳細な説明は、本発明を実施することができる具体的態様を説明する添付の図面を参照にしている。本発明の説明的態様を詳細に記載したが、当業者には様々な他の修飾が明白であり、そして本発明の精神および範囲から逸脱せずに容易に作成できると理解されよう。したがって本明細書に添付する特許請求の範囲は本明細書で説明する実施例および記載に限定されることを意図せず、むしろ特許請求の範囲は本発明が係る分野の当業者により均等に扱われるすべての特徴を含め、本発明に存在する特許性のある新規性のすべての特徴を包含するものと解釈される。したがって本発明の範囲は、そのような請求の範囲が権利を持つ均等物のすべての範囲も一緒に添付の特許請求の範囲にのみ定められるものである。
本発明の様々な態様に関する以下の詳細な説明は、本発明を実施することができる具体的態様を説明する添付の図面を参照にしている。本発明の説明的態様を詳細に記載したが、当業者には様々な他の修飾が明白であり、そして本発明の精神および範囲から逸脱せずに容易に作成できると理解されよう。したがって本明細書に添付する特許請求の範囲は本明細書で説明する実施例および記載に限定されることを意図せず、むしろ特許請求の範囲は本発明が係る分野の当業者により均等に扱われるすべての特徴を含め、本発明に存在する特許性のある新規性のすべての特徴を包含するものと解釈される。したがって本発明の範囲は、そのような請求の範囲が権利を持つ均等物のすべての範囲も一緒に添付の特許請求の範囲にのみ定められるものである。
本発明の態様は、流体の流れ、例えば水溶液流の中の水硫化アンモニウム濃度を測定するシステムおよび方法に関する。このシステムには電気伝導率セル１１０、温度センサー
１１２および分析機１１１を含む。一つの態様では、システムは圧力センサー１１４も含むことができる。分析機１１１のロジックが、流体の流れ１０２をモニターするために結合された伝導率セル１１０、温度センサー１１２および場合により圧力センサー１１４から受信した信号に基づき水硫化アンモニウム濃度を決定する。
１１２および分析機１１１を含む。一つの態様では、システムは圧力センサー１１４も含むことができる。分析機１１１のロジックが、流体の流れ１０２をモニターするために結合された伝導率セル１１０、温度センサー１１２および場合により圧力センサー１１４から受信した信号に基づき水硫化アンモニウム濃度を決定する。
図１は、本発明の態様による水硫化アンモニウム分析機システムの概略図を具体的に説明する。操作では、水素化処理装置、水素化分解装置、サワー水ストリッパーおよび流動接触分解装置を含む様々な精製ユニットの任意の組み合わせのような供給元１００が、サワー水溶液流１０２を排出する。この流れ１０２の少なくとも一部が分析機のフローループ１０４に入る。この流れ１０２の一部がフローループ１０４に転送されるだけで、フローループ１０４の入口と出口との間の十分な圧力差が、流れ１０２をフローループ１０４に確実に流れるようにすることができる。一つの態様では、伝導率セル１１０、温度センサー１１２および場合により圧力センサー１１４は、流体の流れ１０２が少なくともサワー水の一部を含むように精製装置のサワー水の排出物（ｏｕｔｐｕｔ）に沿って配置される。
幾つかの態様では、フローループ１０４は流れ１０２の伝導率に影響を及ぼす可能性がある粒子をこの流れ１０２から除去するためのフィルター１０６を含む。フィルター１０６の例には、サイズ排除に基づき粒子の通過を防ぐ孔質媒体に基づく要素を含む。適切なフィルターはＨａｔｆｉｅｌｄ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．から入手可能である。フィルター１０６の上流および下流を感知するために結合された差圧計１０８は、フィルター１０６が詰まり、そして交換が必要な時の表示を与えることができる。しかし供給元１００から導入された混入物の量に依存して、フローループ１０４に沿って配置された伝導率セル１１０を通す前に、流れ１０２を濾過する必要はないかもしれない。一態様では、伝導率セル１１０、温度センサー１１２および場合により圧力センサー１１４は、分析機のループ１０４内に流体の流れ１０２を作るために、水素化処理装置のサワー水１００の流れと流体で連絡して結合した分析機のフローループ１０４に沿って配置される。
伝導率セル１１０は、流体の流れ１０２の電気伝導率を測定することができる任意のデバイスを表す。幾つかの態様では、伝導率セル１１０は伝導率セル１１０の内部導管を通過する流れ１０２と直接接触せずに電磁コイルを使用して誘導的に伝導率を感知する。換言すると、誘導性の伝導率セル１１０は流れ１０２との直接的接触から隔離されている。伝導率セル１１０と流れ１０２との直接的接触が無いことが、読み取りに悪影響を及ぼすかもしれない潜在的な汚れの問題を回避する。例えば、適切な非接触伝導率セル１１０がＲｏｓｅｍｏｕｎｔ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ，Ｉｎｃ．（“Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ”）から入手可能である。フロースルーセル型として知られている伝導率セル１１０は、読み取りに及ぼす影響を限定するために流れ１０２中のいかなる泡も上に浮かぶように、さらに流れ１０２を伝導率セル１１０の下から上へと通すことができる。
図１７は本発明の態様による水硫化アンモニウム分析機システム用の計算機の概略図を具体的に説明する。一般に図面を参照にして、そして特に最初に図１および１７を参照にして、本発明の態様を実施する例示的操作環境を示し、そして一般に分析機１１１用の計算機１７００と命名する。しかし計算機１７００は適切な計算環境の一例であり、そして本発明の使用または機能性の範囲に対していかなる限定をも示唆することを意図していない。また計算機１７００は説明するコンポーネントの一つまたは組み合わせに関する依存性または必要性を有するとも解釈されるべきではない。例えば適切な計算機１７００はＲｏｓｅｍｏｕｎｔから入手可能であり、これはまた上記Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔから入手可能な適切な伝導率セル１１０と適合するように設計されている。
本発明の態様はプログラムモジュールまたはオブジェクトとして記憶されるコンピュー
ターコードまたは機械−実行可能インストラクションの汎用コンテキスト（ｇｅｎｅｒａｌ ｃｏｎｔｅｘｔ）に記載され、そしてラップトップ、サーバー、モバイルデバイス、タブレット等のような１もしくは複数の計算機により実行可能である。一般に、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含むプログラムモジュールを、特定のタスクを行うか、または特定のアブストラクトデータタイプを実施するコードと言う。本発明の態様は、携帯デバイス、大衆消費電子製品、汎用コンピューター、より専門的な計算機等を含む様々なシステム構成で実施することができる。本発明の態様は、コミニュケーションネットワークを介して繋げることができる遠隔処理するデバイスにより行うことができる分散されたコンピューター環境でもタスクを実施することができる。
ターコードまたは機械−実行可能インストラクションの汎用コンテキスト（ｇｅｎｅｒａｌ ｃｏｎｔｅｘｔ）に記載され、そしてラップトップ、サーバー、モバイルデバイス、タブレット等のような１もしくは複数の計算機により実行可能である。一般に、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含むプログラムモジュールを、特定のタスクを行うか、または特定のアブストラクトデータタイプを実施するコードと言う。本発明の態様は、携帯デバイス、大衆消費電子製品、汎用コンピューター、より専門的な計算機等を含む様々なシステム構成で実施することができる。本発明の態様は、コミニュケーションネットワークを介して繋げることができる遠隔処理するデバイスにより行うことができる分散されたコンピューター環境でもタスクを実施することができる。
引き続き図１７を参照にして、分析機１００の計算機１７００には以下のデバイスに直接または間接的に結合するバス１７１０を含む：メモリー１７１２、１もしくは複数のプロセッサー１７１４、１もしくは複数のプレゼンテーションコンポーネント１７１６、１もしくは複数のインプット／アウトプット（Ｉ／Ｏ）ポート１７１８、Ｉ／Ｏコンポーネント１７２０、ユーザーのインターフェイス１７２２および説明用の電源１７２４。このバス１７１０は１もしくは複数のバス（例えばアドレスバス、データバス、またはそれらの組み合わせ）になり得るものを表す。図１７の様々なブロックは、明確にするために線を用いて示しているが、現実には様々なコンポーネントを線で描くことはそれほど明瞭ではなく、言ってみれば線はより正確にはぼやけることになろう。例えばディスプレイデバイスのようなプレゼンテーションコンポーネントは、Ｉ／Ｏコンポーネントになると考えるかもしれない。さらに多くのプロセッサーがメモリーを有する。本発明者は、そのようなことはこの技術の性質であることを認識しており、そして図１７の図解は本発明の１もしくは複数の態様と関連して使用することができる例示的な計算機の説明にすぎないと繰り返して言う。さらに「ワークステーション」、「サーバー」、「ラップトップ」、「モバイルデバイス」等は全て図１７の範囲内にあると企図され、そして「計算機」と呼ぶので、そのようなカテゴリー間を区別しない。
分析機１００の計算機１７００は、一般に様々なコンピューター可読媒体を含む。コンピューター可読媒体は、計算機１７００によりアクセスでき、そして揮発性および不揮発性媒体、リムーバブルおよび非リムーバブル媒体の両方を含む任意の利用可能な媒体であることができる。例として限定するわけではないが、コンピューター可読媒体はコンピューター記憶媒体および通信媒体を含んでなることができる。コンピューター記憶媒体は、コンピューター可読インストラクション、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータのような情報の記憶のための任意の方法または技術に実装される揮発性および不揮発性の、リムーバブルおよび非リムーバブル媒体を含む。コンピューター記憶媒体には、限定するわけではないがランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリー（ＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリー（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリーまたは他のメモリー技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）、または他のホログラフィックメモリー、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶または他の磁気記憶デバイス、あるいは所望する情報を符号化するために使用でき、そして計算機１７００によりアクセスできる任意の他の媒体を含む。
メモリー１７１２は揮発性および／または不揮発性メモリーの状態のコンピューター記憶媒体を含む。メモリー１７１２は、リムーバブル、非リムーバブル、またはそれらの組み合わせでよい。適切なハードウェアデバイスには、ソリッドステートメモリー、ハードドライブ、光学−ディスクドライブ等を含む。分析機１００の計算機１７００は、メモリー１７１２またはＩ／Ｏコンポーネント１７２０のような様々なエンティティからデータを読む１もしくは複数のプロセッサー１７１４を含む。
プレゼンテーションコンポーネント（１もしくは複数）１７１６は、データ表示をユーザーまたは他のデバイスに提示する。一つの態様では、計算機１７００が水硫化アンモニウム濃度、温度、圧力などを含む現在のデータ表示をプレゼンテーションコンポーネント１７１６に出力する。例えば図１８を参照されたい。適切なプレゼンテーションコンポーネント１７１６にはディスプレイデバイス、スピーカー、プリントコンポーネント、振動するコンポーネント（ｖｉｂｒａｔｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）等を含む。
ユーザーのインターフェイス１７２２は、計算機１７００にユーザーが情報を入力／出力できるようにする。適切なユーザーのインターフェイス１７２２には、キーボード、キーパッド、タッチパッド、グラフィカルタッチスクリーン等を含む。例えばユーザーは水硫化アンモニウムカリブレーションアルゴリズムまたは曲線を計算機１７００に入力し、または水硫化アンモニウム濃度をディスプレイのようなプレゼンテーションコンポーネント１７１６に出力することができる。幾つかの態様ではユーザーのインターフェイス１７２２は、ディスプレイおよびグラフィカルタッチスクリーンのようなプレゼンテーションコンポーネント１７１６と組み合わせることができる。幾つかの態様では、ユーザーのインターフェイスは持ち運びできる携帯用のデバイスでよい。持ち運びできる携帯用のデバイスを含む適切なユーザーのインターフェイスはＲｏｓｅｍｏｕｎｔから入手可能である。そのようなデバイスの使用は当該技術分野では周知である。
１もしくは複数のＩ／Ｏポート１７１８は、計算機１７００を伝導率セル１１０、温度センサー１１２、任意の圧力センサー１１４および他のＩ／Ｏコンポーネント１７２０を含む他のデバイスにロジカルに結合させることができ、それらの幾つかは内蔵されることができる。他のＩ／Ｏコンポーネント１７２０の例にはプリンター、スキャナー、ワイヤレスデバイス等がある。
操作では伝導率セル１１０が電気伝導率を示す第一信号を、第一Ｉ／Ｏポート１７１８ａを介して分析機１１１の計算機１７００に送る。幾つかの態様では、分析機１１１の計算機１７００は、第二Ｉ／Ｏポート１７１８ｂを介して温度センサー１１２からの第二信号も受信する。温度センサー１１２は流体の流れ１０２の温度を測定できる任意のデバイスを表す。温度センサー１１２の例には熱電対、測温抵抗体（ＲＴＤ）等がある。適切なＲＴＤはＯｍｅｇａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇから入手可能である。温度センサー１１２は、伝導率セル１１０を通過する時、流れ１０２の温度の決定を可能とし、そして故に温度センサー１１２は伝導率セル１１０に、またはその付近に配置することができる。例えば工場での配置では、Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔの伝導率セル１１０はプロセス用接続フランジと直接接して配置された温度センサー１１２を利用する。伝導率セル１１０のかなりの蓄熱容量（ｔｈｅｒｍａｌ ｍａｓｓ）により、温度センサー１１２は流れの温度ではなくフランジの温度を測定する。図１６を参照にされたい。図１６から分かるように、伝導率セル１１０の蓄熱容量により、流れの温度が変化する時、フランジの温度は流れの温度に遅れる。温度測定におけるこれらの誤差は、計算された流れの伝導率に約４％の誤差を生じた。同上。
電気伝導率は温度の関数として有意に変動するので（すなわち１℃あたり約２％）、温度補正は流れ１０２の正確な温度測定に基づくべきである。この熱転移の遅れを回避するために、幾つかの態様では流体の流れ１０２に直接接して配置された温度センサー１１２を利用する。図１６を参照にされたい。換言すると、温度センサー１１２を流れ１０２の中に直接挿入することができる。例えばＲｏｓｅｍｏｕｎｔの伝導率セル１１０で温度センサー１１２は流れ１０２と直接接するためにフランジとの直接接触からは離された。図１８を参照にされたい。図１６から分かるように、流れ１０２に温度センサー１１２を直接挿入すると、約５０倍まで正確さが向上する。このようなより正確な温度測定により、算出される伝導率の誤差が約０．０８％まで有意に低下した。同上。
幾つかの態様では、温度センサー１１２は、流れが伝導率セル１１０を通過する時、流れの温度が一定に保たれ、そして温度に関する一定の補正を水硫化アンモニウム濃度の決定に適用できるように、流れ１０２の温度を制御する温度−調整デバイスの一部として作動する。
分析機１１１は、伝導率セル１１０、温度センサー１１２および場合により圧力センサー１１４からそれぞれ受信する第一、第二および場合により第三の信号に基づき水硫化アンモニウム濃度を決定するロジックを含む。特に流れ１０２の伝導率は、このシステムの操作条件の安定性に依存して温度および圧に関する可能な補正を用いて水硫化アンモニウム濃度の関数として変動する。流れ１０２は溶液中の水および水硫化アンモニウムからなるか、または本質的になり得る。唯一の塩が流れ１０２を占有し、そしてそれが水硫化アンモニウムである。このように水硫化アンモニウム濃度は伝導率の変化に影響を及ぼす流れ１０２中の制御成分を与え、これにより更なる検出選択性の必要性を排除する。
水硫化アンモニウム濃度を決定するために、分析機１１１のロジックは測定した流れ１０２の伝導率、温度および場合により圧は、水硫化アンモニウムのカリブレーションアルゴリズムまたは曲線に相関することができる。幾つかの態様では、分析機１１１は水硫化アンモニウム濃度をプレゼンテーションコンポーネント１７１６に伝導率セル１１０を用いて現場で出力し、かつ／または制御室もしくは現場を離れてモニタリングする場所でディスプレイのような遠隔プレゼンテーションコンポーネント１７１６に出力する。伝導率セル１１０、温度センサー１１２、場合により圧力センサー１１４または分析機１１１は、この水硫化アンモニウム濃度を伝導率セル１１０から離れた場所に出力するための携帯モデムまたはワイヤレスデバイスを含むことができる。一つの態様では、プレゼンテーションコンポーネント１７１６は、流れ１０２中の水硫化アンモニウムの重量パーセント（ｗｔ％）として水硫化アンモニウム濃度、華氏（°Ｆ）での流れ１０２の温度、および場合により重量ポンド毎平方インチゲイジ（ｐｓｉｇ）での流れ１０２の圧を含む現在のデータ表示を表すことができる。例えば図１８を参照にされたい。
幾つかの態様では、さらに以下で詳細に記載するように論理的計算が水硫化アンモニウムのカリブレーションアルゴリズムまたは曲線を定めることを可能にする。このカリブレーションモデリング法はカリブレーションに水硫化アンモニウムの使用を回避する。論理的計算には潜在的操作温度、例えば約６０〜約１４０°Ｆ（すなわち約１５〜約６０℃）、および潜在的な水硫化アンモニウム濃度範囲、例えば約０〜約５０重量％にわたり伝導率に関する幾つかの、例えば１０００以上の計算値を含むことができる。例えば図３〜７を参照にされたい。このような計算値はこの濃度範囲にわたりほぼ線形の伝導率の変化を表し、そして温度補正因子を用いて濃度−伝導率関数に関するアルゴリズムまたは曲線を誘導することが可能になった。同上。
幾つかの態様では、分析機１１１は流れ１０２の凍結点より上の温度で作動し、そして水硫化アンモニウムの熱的分解がこの濃度範囲にわたって非線形の伝導率応答を生じる最大温度まで作動する。図３−７を参照にされたい。また図８−１２も参照にされたい。閾値温度より上の温度では、計算値はこの濃度範囲にわたり非線形の伝導率変化を示し、温度補正因子だけでは濃度−伝導率関数について水硫化アンモニウムのアルゴリズムまたは曲線を誘導することは不可能であった。同上。流れ１０２が伝導率セル１１０に到達する前に、供給元１００から周囲空気に暴露された導管長を丁度通過する時に十分に冷却されていない場合には、任意の熱交換器が望ましい温度低下を与えることができる。
さらに幾つかの態様では、分析機１１１は約３０〜２６０ｐｓｉｇ（すなわち約２００〜約１７５０キロパスカル）の間、あるいはコンポーネントの圧力定格により定められる
上限の圧力で作動する。またこの圧力範囲は直線的反応を提供し、そしてサワー水が蓄積し、そして供給元１００から排出される典型的なサイクルに相当する。例えば図３−７を参照にされたい。そのような望ましい操作条件下で、流れ１０２の圧が伝導率に及ぼす影響は限定される。同上。幾つかの態様には圧力センサー１１４を含み、これはさらに補正せずに正確な結果のために許容される範囲内に圧があることの保障を提供できるか、あるいは水硫化アンモニウム濃度を決定するために水硫化アンモニウムのアルゴリズムまたは曲線に追加の補正の入力を提供できる。圧力センサー１１４は流体の流れ１０２の圧を測定できる任意のデバイスを表す。これらの態様では、計算機１７００は上記のように第三Ｉ／Ｏポート１７１８ｃを介して圧力センサー１１４から第三信号を受信する。
上限の圧力で作動する。またこの圧力範囲は直線的反応を提供し、そしてサワー水が蓄積し、そして供給元１００から排出される典型的なサイクルに相当する。例えば図３−７を参照にされたい。そのような望ましい操作条件下で、流れ１０２の圧が伝導率に及ぼす影響は限定される。同上。幾つかの態様には圧力センサー１１４を含み、これはさらに補正せずに正確な結果のために許容される範囲内に圧があることの保障を提供できるか、あるいは水硫化アンモニウム濃度を決定するために水硫化アンモニウムのアルゴリズムまたは曲線に追加の補正の入力を提供できる。圧力センサー１１４は流体の流れ１０２の圧を測定できる任意のデバイスを表す。これらの態様では、計算機１７００は上記のように第三Ｉ／Ｏポート１７１８ｃを介して圧力センサー１１４から第三信号を受信する。
幾つかの態様では、システムはリアルタイムでオンライン測定を提供できるので、フローループ１０４に沿って配置された流量計１１６は、流れ１０２が伝導率セル１１０を貫流していることを確認する。流量計１１４は流体の流れ１０２の流速を測定できる任意のデバイスを表す。フローループ１０４を通って移動する流れ１０２の不存在下では、水硫化アンモニウム濃度は経時的に更新できない。流れが止まったり、または閾値未満に遅くなった場合、分析機１１１の計算機１７００はすなわちエラーを表示するか、または決定され、そして出力された水硫化アンモニウム濃度にタグを付けることができる。このような態様では、計算機１７００は第四Ｉ／Ｏポート１７１８ｄを介して流量計１１６からの第四信号を受信する。
幾つかの態様では、分析機１１１は秒毎もしくは分毎のような特定間隔で水硫化アンモニウム濃度を出力する。分析機１１１による連続自動化モニタリングは、決定された水硫化アンモニウム濃度に基づき流れ１０２の中の水硫化アンモニウムのレベルを調整することができる他のプロセス制御を分析機１１１へ組み込むことを可能にする。幾つかの態様には、分析機１１１は採用している冶金により定められるような最大値を水硫化アンモニウム濃度が超えた場合、警告信号を出力することができる。
流れ１０２はフローループ１０４を出て、そして処理または再使用のために廃棄排出物１１８として送られる。廃棄排出物１１８はフローループ１０４を通って転送されない任意の流れ１０２を含んでよい。幾つかの態様では、流れ１０２の一部がフローループ１０４に入る場所と、戻って合わさり廃棄排出物１１８を形成する場所との間に少なくとも約７ｐｓｉｇ（すなわち約５０キロパスカル）の差圧が望ましい流れを維持する。
図２は流体の流れの中の水硫化アンモニウム濃度の測定法に関する流れ図を表す。この方法の第一工程２０１には流体の流れの伝導率を測定することを含む。一つの態様では、分析機１１１の計算機１７００が上記のように流体の流れ１０２について伝導率セル１１０から伝導率を示す第一信号を受信する。
第二工程２０２では、この方法は流体の流れの温度を測定することを含む。一つの態様では、上記のように温度センサー１１２が流体の流れ１０２の中に直接挿入される。一つの態様では、上記のように計算機１７００が流体の流れ１０２について温度センサー１１２から温度を示す第二信号を受信する。
計算工程２０３は、以下で詳細に検討するように水硫化アンモニウムのカリブレーションアルゴリズムまたは曲線に基づき水硫化アンモニウム濃度を決定するために、第一および第二工程２０１、２０２で測定された温度および伝導率を使用する。一つの態様では、計算機１７００は流れ１０２について温度センサー１１２からの測定した温度、および流れ１０２について測定した伝導率に基づき流体の流れ１０２に関する水硫化アンモニウム濃度を決定し、ここで測定した温度および測定した伝導率を、流れ１０２に関して水硫化アンモニウム濃度を決定するためのカリブレーションアルゴリズムまたは曲線に相関させ
る。一つの態様では、計算機１７００は第一および第二信号に基づき水硫化アンモニウム濃度を決定し、ここで第一および第二信号を、以下で検討するように水硫化アンモニウム濃度を決定するためのカリブレーションアルゴリズムまたは曲線に相関させる。この方法はさらに計算工程２０３で決定した水硫化アンモニウム濃度をディスプレイのようなプレゼンテーションコンポーネントに出力することによるユーザーのインターフェイス工程２０４を含む。
る。一つの態様では、計算機１７００は第一および第二信号に基づき水硫化アンモニウム濃度を決定し、ここで第一および第二信号を、以下で検討するように水硫化アンモニウム濃度を決定するためのカリブレーションアルゴリズムまたは曲線に相関させる。この方法はさらに計算工程２０３で決定した水硫化アンモニウム濃度をディスプレイのようなプレゼンテーションコンポーネントに出力することによるユーザーのインターフェイス工程２０４を含む。
一つの態様では、この方法はさらに少なくとも一部のサワー水流を、精製装置で流体の流れを提供するために向ける工程を含む。水素化処理装置からのサワー水の少なくとも一部が流体の流れを提供できる。
一つの態様では、この方法はさらに水硫化アンモニウム濃度をディスプレイのようなプレゼンテーションコンポーネントに出力する工程を含む。
一つの態様では、この方法は流体の流れの圧力を測定する工程を含む。一つの態様では、計算機１７００が上記のように流体の流れ１０２について圧力センサー１１４から圧を示す第三信号を受信する。一つの態様では、計算機１７００は第一、第二および第三信号に基づき水硫化アンモニウム濃度を決定し、ここで第一、第二および第三信号は上記のように水硫化アンモニウム濃度を決定するためのカリブレーションアルゴリズムまたは曲線に相関させる。
一つの態様では、この方法は電気伝導率を測定する前に流体の流れを濾過する工程を含む。
一つの態様では、この方法は流体の流れの流速が閾値未満である場合、水硫化アンモニウム濃度にタグを付ける工程を含む。
水硫化アンモニウムカリブレーションモデル
水素化処理装置のサワー水は、以下のように本質的に水硫化アンモニウムの単一塩溶液である：
水素化処理装置のサワー水は、以下のように本質的に水硫化アンモニウムの単一塩溶液である：
このように溶液のバルク特性を使用して水硫化アンモニウム濃度を定量することができる。本発明は水硫化アンモニウム塩の濃度を決定するために電気伝導率を使用する。水硫化アンモニウム塩組成は比較的固定されているので、塩濃度と電気伝導率との間に直接的相関がある。
一般に、そのような分析機は様々な既知の塩濃度の溶液を調製し、そしてそのような塩溶液の電気伝導率を測定することによりカリブレーションされる。水硫化アンモニウム分析機について、このカリブレーション法は三つの問題により妨害される：
１）水硫化アンモニウム塩は市販されていない
２）水硫化アンモニウム溶液は、硫化水素の酸化および脱ガスにより大気条件下で不
安定である；そして
３）水硫化アンモニウム溶液は硫化水素の脱ガスにより極めて毒性である。
１）水硫化アンモニウム塩は市販されていない
２）水硫化アンモニウム溶液は、硫化水素の酸化および脱ガスにより大気条件下で不
安定である；そして
３）水硫化アンモニウム溶液は硫化水素の脱ガスにより極めて毒性である。
したがって従来のカリブレーション法は水硫化アンモニウム分析機には現実的ではない（または慎重）。代わりに本発明は、水硫化アンモニウム分析機について「仮想」のカリ
ブレーション法を実施することによりこれらの問題を回避する。あるいは本発明は以下でさらに検討するように、水硫化アンモニウム塩について「プロキシ（ｐｒｏｘｙ）」カリブレーション法を使用することによりこのような問題を回避する。
ブレーション法を実施することによりこれらの問題を回避する。あるいは本発明は以下でさらに検討するように、水硫化アンモニウム塩について「プロキシ（ｐｒｏｘｙ）」カリブレーション法を使用することによりこのような問題を回避する。
水硫化アンモニウム溶液の電気伝導率は、水硫化アンモニウム塩濃度、温度および圧の関数である。すなわち水硫化アンモニウムカリブレーション法には以下のような少なくとも二つの水硫化アンモニウムの関係が必要である：
１）水硫化アンモニウム塩濃度 対 電気伝導率の関係；および
２）電気伝導率 対 温度の関係；および
３）場合により電気伝導率 対 圧の関係、またはそうではなく種々の水硫化アンモ
ニウム塩濃度について温度 対 圧の関係。
１）水硫化アンモニウム塩濃度 対 電気伝導率の関係；および
２）電気伝導率 対 温度の関係；および
３）場合により電気伝導率 対 圧の関係、またはそうではなく種々の水硫化アンモ
ニウム塩濃度について温度 対 圧の関係。
このカリブレーションモデルは、水硫化アンモニウムアルゴリズムまたは曲線を決定するための電解質溶液モデリングソフトウェアを使用することにより、あるいはアルゴリズムまたは曲線を決定するために水硫化アンモニウムに関するプロキシ溶液を使用することにより開発することができる。例えば適切な電解質溶液モデリングソフトウェアはＯＬＩ
Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。
Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。
幾つかの態様では、論理的計算により水硫化アンモニウムカリブレーションアルゴリズムまたはカリブレーション曲線を定めることが可能になる。この論理的計算には、約６０〜約１４０°Ｆ（すなわち約１５〜約６０℃）のような潜在的操作温度、および約０〜約５０重量パーセント（重量％）のような潜在的な水硫化アンモニウム濃度範囲にわたる伝導率に関して計算された幾つか、例えば１０００以上の計算値を含むことができる。例えば図３−７を参照にされたい。
幾つかの態様によればカリブレーションモデルは、水硫化アンモニウム溶液の電気伝導率が圧には特に依存しないと仮定する。伝導率が圧には比較的安定性を維持する温度−圧の条件は水硫化アンモニウム塩の濃度に依存する。図３−７（左半分）を参照にされたい。水硫化アンモニウム塩が任意に与えられた濃度で、圧の変化はその塩濃度で閾値温度未満の電気伝導率に影響を及ぼさない。同上。例えば約８重量％の水硫化アンモニウム塩の濃度で、圧の変化は約１００°Ｆ（すなわち約３８℃）未満では電気伝導率に影響しない。図３を参照にされたい。これらの計算された値は、この濃度範囲にわたりほぼ線形の伝導率変化を示し、温度補正因子を用いて濃度−伝導率関数に関するアルゴリズムまたは曲線の誘導を可能にした。図３−７を参照にされたい。
図３−７（左半分）から分かるように、低温、中圧条件がオンラインの水硫化アンモニウム分析を行うために大変好ましい。低温、中圧条件下での電気伝導率の線形的挙動は、正確な水硫化アンモニウムカリブレーションアルゴリズムまたは曲線を作成することを比較的容易にする。同上。例えば、約１２０°Ｆ（すなわち約５０℃）未満の温度、および約３０から約２００ｐｓｉｇ（すなわち約２０６〜約１３８０キロパスカル）の間の圧の水素化処理装置のサワー水が本発明に理想的である。重要なことはこれらの操作条件が精製装置の水素化処理ユニットで生成されるサワー水流と極めて適合性がある点である。
幾つかの態様では、カリブレーションモデルは水硫化アンモニウム溶液の電気伝導率が閾値温度より上の温度で、圧には特に依存しないと仮定する。伝導率が圧には比較的一定のままである温度−圧条件は、流れの水硫化アンモニウム塩の濃度および温度に依存する。図３−７（右上の１／４）を参照にされたい。閾値温度より上の温度で水硫化アンモニウム塩の任意の所定濃度では、圧の変化がその塩濃度について閾値圧より上の電気伝導率には影響しない。同上。図３−７から分かるように、温度が上がると閾値圧が上がる。同上。例えば約８重量％の水硫化アンモニウム塩の濃度で、圧の変化は約１３０°Ｆおよび
約２０ｐｓｉｇより上（すなわち約５４℃および約１３８キロパスカルより上）、約１６０°Ｆおよび約５０ｐｓｉｇより上（すなわち約７０℃および約３４５キロパスカルより上）、および約１９０°Ｆおよび約９０ｐｓｉｇより上（すなわち約８８℃および約６２０キロパスカルより上）の電気伝導率に影響を及ぼさない。図３を参照にされたい。これらの計算値はその濃度範囲にわたりほぼ線形の伝導率変化を示し、そして温度補正因子および圧補正因子を用いて水硫化アンモニウムの濃度−伝導率関数に関するアルゴリズムまたは曲線を誘導できるようにした。図３−７を参照にされたい。
約２０ｐｓｉｇより上（すなわち約５４℃および約１３８キロパスカルより上）、約１６０°Ｆおよび約５０ｐｓｉｇより上（すなわち約７０℃および約３４５キロパスカルより上）、および約１９０°Ｆおよび約９０ｐｓｉｇより上（すなわち約８８℃および約６２０キロパスカルより上）の電気伝導率に影響を及ぼさない。図３を参照にされたい。これらの計算値はその濃度範囲にわたりほぼ線形の伝導率変化を示し、そして温度補正因子および圧補正因子を用いて水硫化アンモニウムの濃度−伝導率関数に関するアルゴリズムまたは曲線を誘導できるようにした。図３−７を参照にされたい。
図３−７（右上の１／４）から分かるように、高温、中圧から高圧条件はオンラインの水硫化アンモニウム分析を行うために適度に好ましい。高温から高圧条件下で電気伝導率のほぼ線形の挙動は、かなり正確な水硫化アンモニウムのカリブレーションアルゴリズムまたは曲線を作成することを可能にする。同上。
図３−７（右下の１／４）から分かるように、高温、低圧条件はオンラインの水硫化アンモニウム分析を行うためには好ましくない。高温、低圧条件下での電気伝導率の非線形的挙動は、正確な水硫化アンモニウムのカリブレーションアルゴリズムまたは曲線を作成することを大変難しくする。
説明として、図３−７で具体的に説明する電気伝導率の非線形的挙動は、水硫化アンモニウム塩のアンモニアガスと硫化水素ガスへの熱分解による。図８−１２を参照にされたい。このように水硫化アンモニウム塩が分解すると塩溶液の電気伝導率は低下する。同上。水性相中のアンモニア（および硫化水素）の量は温度上昇で増加するが、圧の上昇で低下する。同上。気相にアンモニア（および硫化水素）が存在する高温、低圧条件下で採った測定値について、実際の水硫化アンモニウム塩濃度と測定した濃度との間の誤差はより大きい。気相にアンモニア（および硫化水素）の量が多いほど、測定した濃度の誤差が大きくなる。気相中のアンモニアの量が約１〜２重量％未満の温度および圧条件で分析機が作動する限り、温度補正因子は適切なカリブレーション曲線を作成するために調整することができる。
さらに実際の水硫化アンモニウム塩濃度と測定された濃度との間の誤差は、多点カリブレーション曲線を使用する場合に下げることができる。カリブレーション曲線がより高い端を重視している場合、この誤差をさらに下げることができる。例えば約２５重量％の水硫化アンモニウム塩濃度を含む水素化処理装置のサワー水流については、約０重量％の水硫化アンモニウム塩の、約１０重量％の、約１５重量％の、約２０重量％の、そして約２５重量％のカリブレーション曲線が誤差を下げることになろう。
オンラインでの水硫化アンモニウム分析機の実験室試験
オンラインの水硫化アンモニウム分析機１１１は、実験室で重炭酸アンモニウムの標準（すなわち既知濃度）プロキシ溶液に関するカリブレーションモデルの計算を評価するために、そしてオンライン分析機を製油所でのグラブサンプリングと、および製油所で実験室の分析法を比較するために作成した。分析機１１１の実験室での評価は、工程用水シュミレーターを使用して行った。この工程用水シュミレーターは、様々な温度、圧および流速の条件で、分析機を通して水溶液を循環させるプログラム可能なフローループシステムである。工程用水シュミレーターのデータ獲得および制御は、分散制御システム（例えばＭｉｃｒｏＭｏｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）を使用して行った。この制御システムを使用して、フローループは一連の温度、圧および流速を通して進むと同時に、分析機１１１の周りに配置された電気伝導率セル１１０、温度センサー１１２、圧力センサー１１４および流量計１１６のような多数のセンサーからのデータを連続的にロギングするようにプログラムされた。
オンラインの水硫化アンモニウム分析機１１１は、実験室で重炭酸アンモニウムの標準（すなわち既知濃度）プロキシ溶液に関するカリブレーションモデルの計算を評価するために、そしてオンライン分析機を製油所でのグラブサンプリングと、および製油所で実験室の分析法を比較するために作成した。分析機１１１の実験室での評価は、工程用水シュミレーターを使用して行った。この工程用水シュミレーターは、様々な温度、圧および流速の条件で、分析機を通して水溶液を循環させるプログラム可能なフローループシステムである。工程用水シュミレーターのデータ獲得および制御は、分散制御システム（例えばＭｉｃｒｏＭｏｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）を使用して行った。この制御システムを使用して、フローループは一連の温度、圧および流速を通して進むと同時に、分析機１１１の周りに配置された電気伝導率セル１１０、温度センサー１１２、圧力センサー１１４および流量計１１６のような多数のセンサーからのデータを連続的にロギングするようにプログラムされた。
分析機の実験室での評価には、重炭酸アンモニウムを伝導性塩として使用した。重炭酸アンモニウムは、それらの酸−塩基および溶液平衡が極めて類似しているので水硫化アンモニウムの比較的良好なプロキシとなる。この評価は以下のような工程条件の範囲を網羅した：
１）約７０〜約２００°Ｆ（すなわち約２１〜約９３℃）；
２）約１５〜約４５ｐｓｉｇ（すなわち約１０５〜約３１０キロパスカル）；
３）約０〜約１０重量％の重炭酸アンモニウム；および
４）約０．１〜約０．５ガロン毎分（ｇｐｍ）。
１）約７０〜約２００°Ｆ（すなわち約２１〜約９３℃）；
２）約１５〜約４５ｐｓｉｇ（すなわち約１０５〜約３１０キロパスカル）；
３）約０〜約１０重量％の重炭酸アンモニウム；および
４）約０．１〜約０．５ガロン毎分（ｇｐｍ）。
実験結果が、このような概念を実証する実験室での評価におけるカリブレーションモデルと優れた合致を有したので、オンライン分析機１１１を現場で試験するために製油所へ輸送した。
オンラインでの水硫化アンモニウム分析機の現場試験
分析機１１１を製油所のオンラインに持ち込んだ後、電気伝導率セル１１０、温度センサー１１２、圧力センサー１１４および流量計１１６のようなセンサーの読み取りを更新し、そして１分あたり５回ログした。事前の２４時間にログしたデータを製油所のグラブサンプリングおよび実験室での分析法と比較した。
分析機１１１を製油所のオンラインに持ち込んだ後、電気伝導率セル１１０、温度センサー１１２、圧力センサー１１４および流量計１１６のようなセンサーの読み取りを更新し、そして１分あたり５回ログした。事前の２４時間にログしたデータを製油所のグラブサンプリングおよび実験室での分析法と比較した。
製油所のグラブサンプリングのオンライン分析と実験室の分析の比較
ほとんどの製油所は、以下の分析法を使用して水素化処理装置のサワー水流中の水硫化アンモニウム濃度を決定する：
１）全硫黄化物［ＨＳ- ＋ Ｈ2Ｓ（ａｑ）］；
２）全アンモニア［ＮＨ4 + ＋ ＮＨ3（ａｑ）］；および
３）全アルカリ度［ＨＳ- ＋ ＮＨ3（ａｑ）］。
ほとんどの製油所は、以下の分析法を使用して水素化処理装置のサワー水流中の水硫化アンモニウム濃度を決定する：
１）全硫黄化物［ＨＳ- ＋ Ｈ2Ｓ（ａｑ）］；
２）全アンモニア［ＮＨ4 + ＋ ＮＨ3（ａｑ）］；および
３）全アルカリ度［ＨＳ- ＋ ＮＨ3（ａｑ）］。
このような実験室での方法の中で、全アルカリ度および全アンモニアが最も正確である。全硫黄化物は、グラブサンプルのサンプル取扱い中、硫化水素の脱ガスにより正確さが最も低い。サワー水サンプルは、急速なサンプルの減圧を生じる大気圧によるサンプルボトルへの流水により集める。サンプリング中にアンモニアは有意に失われないので、全アンモニア分析では全硫黄化物分析よりも正確な結果を生じる。図１４を参照にされたい。図１４により具体的に説明するように、約３０％の誤差は、水硫化アンモニウム濃度の決定に全硫黄化物分析を使用する場合には一般的である。
図１４は、グラブサンプルの実験室での分析と精製装置ユニットに関するオンラインの結果との間の比較を具体的に説明する。グラブサンプルは典型的には月曜日、水曜日および金曜に０２：００頃集めた。実験室ではアルカリ度滴定法を使用してグラブサンプル中の水硫化アンモニウム濃度を決定した。オンラインの結果は、月曜日、水曜日および金曜日の０１：５０から０２：１０頃の間の分析機の読み取りを平均することにより計算した。図１で具体的に説明するように、平均でグラブサンプルからの水硫化アンモニウム濃度はオンライン分析機より約５％高い。図１４を参照にされたい。この偏りは相対的に小さく、そして２つの方法に関して合わせた平均バイアス（ａｖｅｒａｇｅ ｂｉａｓ）によるようである。
しかし図１４で具体的に説明するように、このデータにはかなりのばらつきがある。オンライン分析機の結果に対する実験室分析の線形回帰は、０．８５の決定係数（ｒ2）を与える。この０．８５の係数は、データが１５％の変動を含むことを示す。この変動は実験室で分析用のグラブサンプルの回集におけるサンプル取扱い上の誤差によるらしい。すなわち実験室での分析とオンライン分析機の結果について、長期の平均は互いに約５％内であるが、個々のグラブサンプルは有意な誤差を有する可能性がある。
ＡＰＩカリブレーション法を用いたオンライン分析機の比較
製油所の中には水硫化アンモニウム濃度を推定するために、アメリカ石油協会（ＡＰＩ）計算法を使用する所もある。ＡＰＩの計算には以下の重要な入力が必要である：
１）水素化処理装置供給物中の窒素コンクレーション
２）水素化処理装置供給物の比重
３）供給速度
４）水素化処理生成物中の窒素濃度；および
５）水洗浄速度。
製油所の中には水硫化アンモニウム濃度を推定するために、アメリカ石油協会（ＡＰＩ）計算法を使用する所もある。ＡＰＩの計算には以下の重要な入力が必要である：
１）水素化処理装置供給物中の窒素コンクレーション
２）水素化処理装置供給物の比重
３）供給速度
４）水素化処理生成物中の窒素濃度；および
５）水洗浄速度。
図１５は精製装置ユニットに関するＡＰＩ計算推定値とオンライン結果との間の比較を表す。ＡＰＩ計算については、給油のグラブサンプルは一般に月曜日、水曜日および金曜日に集めた。水素化処理装置生成物のグラブサンプルは毎日集めた。給油および生成物サンプル中の窒素濃度は、高温燃焼法（Ａｎｔｅｋ法）を使用して決定した。給油速度および水洗速度は、月曜日、水曜日および金曜日の０１：５０から０２：１０の間に集めた精製装置のプロセス変数データを平均することにより得た。
水硫化アンモニウム（ＡＢＳ）濃度を推定するＡＰＩ方程式は以下の通りである：
式中
ＯＦＲ ＝ 給油速度（ＭＢＰＤ）；
ＯＤ ＝ 油密度（ｋｇ／Ｌ）；
ＦＮ ＝ 供給窒素（窒素としてｐｐｍ）；
ＰＮ ＝ 生成物窒素（窒素としてｐｐｍ）；
Ｗ１ ＝ 水洗速度（ｇｐｍ）；
Ｗ２ ＝ 水洗速度（ｇｐｍ）；および
Ｗ３ ＝ 水洗速度（ｇｐｍ）。
ＯＦＲ ＝ 給油速度（ＭＢＰＤ）；
ＯＤ ＝ 油密度（ｋｇ／Ｌ）；
ＦＮ ＝ 供給窒素（窒素としてｐｐｍ）；
ＰＮ ＝ 生成物窒素（窒素としてｐｐｍ）；
Ｗ１ ＝ 水洗速度（ｇｐｍ）；
Ｗ２ ＝ 水洗速度（ｇｐｍ）；および
Ｗ３ ＝ 水洗速度（ｇｐｍ）。
図１で具体的に説明するように、平均してＡＰＩ計算推定値からの水硫化アンモニウム濃度は、オンライン分析機よりも約６％高い。図１５を参照にされたい。図１５により具体的に説明するように、９５％の信頼限界は図１４に示す比較よりもはるかに広い。オンライン分析機の結果に対するＡＰＩ計算推定値の線形回帰は、０．３９の決定係数（ｒ2）を生じる。この０．３９の係数はこのデータが６１％の変動を含むことを示す。この変動は、サンプリング、分析および工程の変動誤差の組み合わせによるらしい。最大の誤差は給油のサンプル取扱い、および分析の問題によるらしい。多くの製油所では変動するブレンドの給油流を連続的に受けるので、窒素濃度は短時間に有意に変動することになるが、ＡＰＩ計算は最新のグラブサンプルに由来する分析結果に基づき一定の窒素濃度を推定する。さらにＡＰＩ計算は推定に必要な全ての入力データを合わせた誤差によりさらに低下する。
したがってオンラインの結果は、実験室で分析したグラブサンプルおよび／またはＡＰＩ計算推定値の両方が許容し得る範囲内にある。
本明細書で説明した態様および実施例は、本発明およびその実際の応用を最もよく説明
するために提示され、そしてそれによって当業者が本発明を作成し、そして利用できるようになる。しかし当業者は前の記載および実施例が説明および例示の目的にのみ提示されたと認識されよう。説明した記載は包括的であることを意図せず、または開示した正確な形態に本発明を限定するとも意図していない。以下の特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱せずに上記教示に照らして多くの修飾および変更が可能である。本発明は以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物のようにできる限り広くなることを特に意図している。
するために提示され、そしてそれによって当業者が本発明を作成し、そして利用できるようになる。しかし当業者は前の記載および実施例が説明および例示の目的にのみ提示されたと認識されよう。説明した記載は包括的であることを意図せず、または開示した正確な形態に本発明を限定するとも意図していない。以下の特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱せずに上記教示に照らして多くの修飾および変更が可能である。本発明は以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物のようにできる限り広くなることを特に意図している。
定義
本明細書で使用する用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」は、文脈が他に示さない限り１もしくは複数を意味する。
本明細書で使用する用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」は、文脈が他に示さない限り１もしくは複数を意味する。
本明細書で使用する用語「約」は、測定の方法が示されない場合、言及した値に許容誤差を加えるか、または引いた、あるいは１０％を加えるか、または引いたものを意味する。
本明細書で使用する用語「または」は、代替のみを指すか、あるいは代替が相互排他的である場合を明白に示さない限り、「および／または」を意味する。
本明細書で使用する用語「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」は、用語の前に挙げた主題からその用語の後ろに挙げた１もしくは複数の要素へ移行するために使用する開放型の移行句であり、ここで移行句の後ろに挙げられた要素（１もしくは複数）のみが必ずしもその主題を構成する要素ではない。
本明細書で使用する用語「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」および「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」は、上記の「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」と同じ開放型の意味を有する。
本明細書で使用する用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」および「有する（ｈａｖｅ）」は、上記の「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」と同じ開放型の意味を有する。
本明細書で使用する用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」は、上記の「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」と同じ開放型の意味を有する。
本明細書で使用する句「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」は、用語の前に挙げた主題からその用語の後ろに挙げた１もしくは複数の物質要素へ移行するために使用する閉鎖型の移行句であり、ここで移行句の後ろに挙げられた物質要素（１もしくは複数）のみがその主題を構成する要素である。
本明細書で使用する用語「同時に（ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ）」とは、同時または同時並行的（ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔｌｙ）を含むほぼ同時に起こっていることを意味する。
参考文献の編入
本明細書で挙げたすべての特許および特許出願、文献、報告書および他の文書は、それらが本発明と矛盾しない程度に引用によりすべて編入する。
本明細書で挙げたすべての特許および特許出願、文献、報告書および他の文書は、それらが本発明と矛盾しない程度に引用によりすべて編入する。
Claims (20)
- セルを通って流れる流体の流れの電気伝導率を測定するように構成された伝導率セルと；
該流体の流れの温度を測定するために結合し、該流体の流れに直接挿入された温度センサーと；および
該伝導率セルおよび該温度センサーから受信した信号に基づき水硫化アンモニウム濃度を決定するためのロジックを備えた分析機と
を含んでなるシステム。 - 前記分析機が水硫化アンモニウム濃度をディスプレイに出力する請求項１に記載のシステム。
- 前記伝導率セルが誘導性であり、そして流体の流れとの直接的接触から隔離されている請求項１に記載のシステム。
- 流体の流れがサワー水を少なくとも一部含むように、前記温度センサーおよび前記伝導率セルが精製装置でサワー水排出物に沿って配置される請求項１に記載のシステム。
- 分析機のループ内に流体の流れを作るために、水素化処理装置のサワー水の流れに流体的に連絡して結合された分析機のループに沿って前記温度センサーおよび前記伝導率セルが配置されている請求項１に記載のシステム。
- さらに流体の流れの圧を測定するために結合された圧力センサーを含んでなり、前記分析機が水硫化アンモニウムの濃度の決定において圧力を説明する請求項１に記載のシステム。
- さらに流体の流れの流速を測定するために結合された流量計を含んでなり、流速が閾値未満の水硫化アンモニウム濃度の決定には前記分析機がタグを付ける請求項１に記載のシステム。
- さらに前記伝導率セルの上流に配置されたフィルターを含んでなる請求項１に記載のシステム。
- さらに前記伝導率セルから遠隔地に水硫化アンモニウム濃度を出力するためのセルラー方式モデムまたはワイヤレスデバイスを含んでなる請求項１に記載のシステム。
- 流体の流れの電気伝導率を測定する工程と；
前記流体の流れの温度を測定する工程であって、温度センサーが該流体の流れに直接挿入されている、該工程と；そして
測定された温度および測定された伝導率に基づき、水硫化アンモニウム濃度を決定する工程であって、測定された温度および測定された伝導率を、水硫化アンモニウム濃度を決定するためのカリブレーションアルゴリズムに相関させる、該工程と
を含んでなる方法。 - さらに精製装置で少なくとも一部のサワー水流を流体の流れの提供に向ける工程を含んでなる請求項１０に記載の方法。
- さらに少なくとも一部のサワー水流を水素化処理装置から流体の流れの提供に向ける工程を含んでなる請求項１０に記載の方法。
- さらに水硫化アンモニウム濃度をディスプレイに出力する工程を含んでなる請求項１０に記載の方法。
- 前記伝導率の測定が、流体の流れとの直接的接触から隔離された誘導性伝導率セルによる請求項１０に記載の方法。
- さらに流体の流速が閾値未満である場合、水硫化アンモニウム濃度にタグを付ける工程を含んでなる請求項１０に記載の方法。
- 前記水硫化アンモニウム濃度の決定が流体の流れの圧力を説明する請求項１０に記載の方法。
- さらに電気伝導率を測定する前に流体の流れを濾過する工程を含んでなる請求項１０に記載の方法。
- 実行した時に、
流体の流れの電気伝導率を示す第一信号を受信する工程と；
流体の流れの温度を示す第二信号を受信する工程と；そして
第一および第二信号に基づき水硫化アンモニウム濃度を決定する工程を含んでなり、第一および第二信号を、水硫化アンモニウム濃度を決定するためのカリブレーションアルゴリズムに相関させる、
方法を行うプログラムを含むコンピューター可読記憶媒体。 - 前記方法がさらに前記濃度をユーザーのインターフェイスに出力する工程を含んでなる請求項１８に記載のコンピューター可読記憶媒体。
- 前記方法がさらに流体の流れの圧力を示し、そして水硫化アンモニウム濃度の決定において説明される第三信号を受信する工程を含んでなる請求項１８に記載のコンピューター可読記憶媒体。
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