JP2018509594A

JP2018509594A - ナフサ流の相対評価法

Info

Publication number: JP2018509594A
Application number: JP2017535752A
Authority: JP
Inventors: コセオグル，オメル，レファ
Original assignee: Saudi Arabian Oil Co
Current assignee: Saudi Arabian Oil Co
Priority date: 2015-01-05
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2018-04-05
Also published as: EP3243072A1; KR20170118713A; WO2016111997A1; SA517381857B1; CN107250787B; SG11201705473XA; US20170370897A1; CN107250787A; US10845355B2

Abstract

原油サンプルに対して分析を行い、その後、全液体収率を推定し、未加工製品収率を推定し、未加工製品収率を規格化し、所定の値に基づいて各留分の値を求め、ナフサ流の価値の合計を計算するモジュールまたはステップを実施することにより、ナフサ流の相対的な価値を求めるためのシステムおよび方法が提供される。

Description

［関連出願の説明］
本出願は、２０１５年１月５日に出願された米国特許仮出願第６２／０９９，７８８号明細書の利益を主張するものであり、その開示が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、原油およびその留分のサンプルの評価のための方法およびプロセスに関する。

世界中で生産および取引されている原油は２００種類を超える。原油は、数千もの異なる炭化水素の非常に複雑な混合物である。供給源に応じて、原油は、さまざまな比率の直鎖および分岐鎖パラフィン、シクロパラフィンならびにナフテン、芳香族および多核芳香族炭化水素を含む。原油の性質は、ある程度、それから製造され得る製品の性質および特定の用途に対するそれらの適合性を支配する。

世界的な需要と供給、地域の精製能力と構成、原油組成が原油の価値を決める重要な要素である。第１の要素は純粋に市場に依存しており、原油の品質から予測することはできない。したがって、原油の価値は、地域の原油市場、および輸送、品質調整、精製コスト、競争的な価格設定などの違いによって決まる。

典型的な製油所では、原油をまず常圧下で蒸留する。ガスは蒸留塔の頂部まで上昇し、ナフサ、ケロシン、ディーゼル油を含むさらに低沸点の液体が続く。ナフサは最終製品ではなく、改質油を生成するための水素化処理および接触改質などの追加の処理ステップが施される。次いで、改質油は、ブレンディングのためにガソリンプールに送られる。

ＣｏｌｉｎＢｉｒｃｈによる論文、「ＡｃｈｉｅｖｉｎｇＭａｘｉｍｕｍＣｒｕｄｅＯｉｌＶａｌｕｅｓＤｅｐｅｎｄｓｏｎＡｃｃｕｒａｔｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎ，」Ｏｉｌ＆ＧａｓＪｏｕｒｎａｌ，Ｖｏｌ．１００，Ｉｓｓｕｅ２（２００２年１月１４日）には、特定の供給源からの特定の原油の値を客観的に計算するためのいくつかの評価方法が記載されている。これらの方法のいくつかの概要が以下に続く。

バルク特性法：この方法は、実際の原油の価値をバルク特性と相関させる。ＡＰＩ比重および硫黄含有量は相関に広く用いられ、粘度および流動点など、他のバルク特性も用いることができる。この方法は、必要な試験の量の点から比較的簡単である。しかし、この方法は、広範な原油の価値が見積もられている場合には信頼性がないことがある。例えば、ナフテン系原油の一部は、この方法を用いると、価値が比較的高めに見積もられることがあるが、この結果は、原油の実際の市場価値を反映していないことがある。

精製価値法：原油は、各原油流の製油所の収率およびプロセスの運転コストを用いて、通常は線形計画（ＬＰ）または他のモデルを用いて評価され、価値が見積もられる。石油精製モデルは、詳細な原油分析によって求められる詳細な物理特性情報および蒸留留分を必要とする。プロセスの収率および運転コストを適切な製品の価値と共に用いて、原油間の精製価値の差を計算する。精製価値法は、原油を選択するために、精製者が使用するプロセスをシミュレートする。詳細な原油品質情報と、所与の製油所が石油精製モデルを実行して収率を生成する必要があることによって、この方法はバルク特性法よりも複雑になる。入力流の品質が大幅に変化する場合、新しい収率の組を生成しなければならない。品質が十分に安定している少数の原油のみを含む比較的単純な系では、精製価値法は通常、精製者にとって最も正確な価値の配分をもたらす。

蒸留収率法：これは、精製価値法の簡略版であり、線形計画や他のモデルを使用する代わりに、各留分の収率のみを用いる。各原油の蒸留によるこれらの製品収率を製品の価値と共に用いて各原油の相対的な価値を計算する。多くの場合、蒸留留分の一部の物理特性が値調整システムにおいて用いられる。各原油からの品質情報は比較的単純であり、蒸留収率および蒸留留分特性を含む。蒸留収率法はバルク特性法よりも複雑であるが、精製価値法より複雑ではない。蒸留収率法は計算に製品の価値を用いるため、原油の価値のデータの信頼性は問題にならない。しかし、ナフサなど、価値が見積もられている製品は、定められた仕様を満たす最終製品ではない。したがって、蒸留留分の基本特性の値の調整については幾分不確かなところがある。

ＡＰＩ比重、硫黄、窒素、炭素および水素の含有量ならびにリサーチ法オクタン価を含むナフサ流のいくつかの特性を評価することができる。リサーチ法オクタン価は、火花点火機関においてデトネーションを防止できる燃料の能力の尺度である。標準の単気筒、可変圧縮比機関において正標準燃料と比較して測定される、米国標準試験材料試験ＡＳＴＭＤ−２６９９およびＡＳＴＭＤ−２７００には、それぞれリサーチ法およびモータ法オクタン価の測定が記載されている。穏やかな条件下で、エンジンはリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）を測定し、厳しい条件下で、エンジンはモータ法オクタン価（ＭＯＮ）を測定する。法律で計量ポンプにオクタン価を表示する必要がある場合は、アンチノックインデックス（ＡＫＩ）が使用される。これは、ＲＯＮとＭＯＮの算術平均、すなわち（Ｒ＋Ｍ）／２である。これは、「平均的な」車が燃料に対してどのように応答するかを示す尺度である走行オクタン価に近い。これは、ナフサ流／ガソリン流にとって最も重要な特性である。

火花点火機関燃料のＲＯＮは、標準の試験エンジンおよび運転条件を用いて測定され、ノック強度（ＫＩ）と定義されるそのノック特性と、オクタン価が既知の正標準燃料（ＰＲＦ）ブレンド（イソオクタンおよびノルマルヘプタンを含む）のノック特性とを比較する。例えば、８７オクタンガソリンは、８７％イソオクタンと１３％ｎ−ヘプタンの混合物と同じオクタン価を有する。圧縮比（ＣＲ）および空燃比は、特定の電子式デトネーションメータ計器システムにより測定されたときに、サンプル燃料において標準ＫＩが得られるように調整される。標準ＫＩのガイド表は、この特定の方法におけるエンジンのＣＲとオクタン価レベルとを関連付ける。サンプル燃料および各正標準燃料ブレンドの空燃比は、各燃料のＫＩが最大になるように調整される。ガソリンは８５以上のＲＯＮを有するが、ナフサは６０未満のＲＯＮを有する。

火花点火機関燃料のＭＯＮは、標準の試験エンジンおよび運転条件を用いて測定され、そのノック特性と、オクタン価が既知のＰＲＦブレンドのノック特性とを比較する。ＣＲおよび空燃比は、特定の電子式デトネーションメータ計器システムにより測定されたときに、サンプル燃料において標準ＫＩが得られるように調整される。標準ＫＩのガイド表は、この特定の方法におけるエンジンのＣＲとオクタン価レベルとを関連付ける。サンプル燃料および各ＰＲＦブレンドの空燃比は、各燃料のＫＩが最大になるように調整される。

従来、軽油またはナフサ留分のこれらの特性を調べるためには、これらの留分を原油から蒸留して、手間と費用と時間がかかるさまざまな分析法を用いて測定／同定しなければならなかった。

したがって、客観的に適用して、異なる供給源からのナフサ留分を比較することができる、異なる供給源からの原油の価値を求めるための改善されたシステムおよび方法が必要とされている。

ナフサ流に価値を与えるためのシステムおよび方法が提供される。ナフサ流は、目標リサーチ法オクタン価にあわせて改質され、複数の軽質成分留分および改質油留分が得られる；含有物ナフテンおよび芳香族化合物を、特定の実施形態においては、さらにパラフィンおよびイソパラフィンを、別の実施形態においては、さらにパラフィン、イソパラフィンオレフィンおよびイソオレフィンを示すデータを得るために改質油留分が分析される。指標データは、供給品質を与えるために使用される。与えられた供給品質は、全液体収率および未加工製品収率を与えるために使用され、これらは個別に与えられた値である。したがって、全ナフサ評価は、指標データに基づいて与えることができる。この方法が、さまざまな供給源からの原油から得られるナフサ流に適用されるとき、それぞれの与えられた値は、原油の相対評価のための客観的な基準となる。

本発明のシステムおよび方法を利用して、原油から得られるナフサ留分を評価することができて、この留分は、−１１．５〜２３５℃の範囲、特定の実施形態においては３６〜１８０℃の範囲の公称沸点を有する。ナフサ留分は組成がさまざまであり、その結果、前述の通り、エンジンノッキング特性にとって重要な指標特性であるオクタン価はさまざまである。組成および特性の違いが、ナフサ留分の評価を困難にする。特定の実施形態において、本明細書に開示されている比較例の評価方法は、直留ナフササンプルで実施される。

本明細書の方法の特定の実施形態において、ナフサ留分は、接触改質プロセスにおいて、軽質成分および目標リサーチ法オクタン価の改質油に転化される。改質油は、例えば、ＰＩＯＮＡ分析として既知の、含有物ナフテンおよび芳香族化合物を、特定の実施形態においては、さらにパラフィンおよびイソパラフィンを、別の実施形態においては、さらにパラフィン、イソパラフィンオレフィンおよびイソオレフィンを示すデータを得るためにガスクロマトグラフに送られる。ナフサ流の価値を求めるために、ナフテンおよび芳香族化合物の合計のパーセントにアルゴリズムが適用される。各成分の値は、所与の時間および使用者によってあらかじめ決められた場所において無関係に求められた値に基づいて与えられる。

本明細書の方法およびシステムの別の実施形態では、ナフサ留分中のナフテンおよび芳香族化合物の含有量が、原油サンプルの分析によって得られる原油サンプルの密度および指数の関数として与えられる。分析は、フーリエ変換近赤外分光法、フーリエ変換赤外分光法、フーリエ変換イオンサイクロトロン質量分析法、飛行時間型質量分析法、紫外可視分光法、レーザー誘起紫外分光法、核磁気分光法、蛍光分光法、ラマン分光法、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィー、熱重量分析または示差走査熱量測定法のいずれか１つから選択される。

本明細書の方法およびシステムは、異なる貯留層または地域から得られる異なる原油から得られるサンプルに適用して、それらの製品が販売される（１つまたは複数の）市場において比較するための基準を精製者に提供するために、同じＲＯＮの相対値を提供することができる。したがって、本明細書の方法およびシステムの目的は、その構成留分の現在の価値に基づいて、どの流れがより高い価値を有するか確かめるために、２つ以上の流れの比較を容易にすることである。このようなデータは、例えば、最初にどの流れを処理すべきかを判断するための基準を精製者に提供するのに有用である。

本発明の別の目的は、さまざまな供給源からの原油から得られる特定のナフサ流を評価して、特定の価値に基づく経済的比較のための客観的な基準を確立するための方法を提供することである。

本明細書の説明において、用語「改質装置ユニット」、「改質装置」および「改質ユニット」は同義で用いられ、接触改質プロセスにおいて使用される従来の装置を指す。

本発明の別の利点および特徴は、添付の図面を参照して考慮されるとき、以下の発明を実施するための形態から明らかになるであろう。

ナフサの水素化処理および改質ならびに得られた流れのクロマトグラフ分析を示す略図である。本明細書のシステムおよび方法を用いてナフサ流の価値を求めるために実施される別のステップのプロセスフロー図である。１つの実施形態にしたがって本発明を実施するためのシステムの構成要素のブロック図である。

収率を求め、かつ与えるための、および炭化水素サンプルを評価するためのシステムおよび方法が提供される。原油サンプルから特定の実施形態において得られるナフサ留分の改質油成分の収率が、原油サンプルのＰＩＯＮＡ分析データの関数として与えられる。この相関は、分留／蒸留（原油分析）を行わずにナフサ成分および全収率に関する情報も与え、生産者、精製者および販売者が油質をベンチマークし、その結果、通例となっている広範で時間がかかる原油分析を実施することなく油を評価することが可能になる。

このシステムおよび方法は、原油、ビチューメン、重油、頁岩油から、ならびに水素化処理、水素化加工、流動接触分解、コーキングおよびビスブレーキングまたは石炭液化を含む精製プロセスユニットから得られるナフサ流の評価に適用できる。

図１は、水素化処理および改質プロセス１００を示す。ナフサ流１１０は水素化処理装置１１５に送られ、水素化処理されたナフサ流１２０を生じ、これは改質装置１２５に移される。軽質成分流水素（「Ｈ２」）１３０、メタン（「Ｃ１」）１３５、エタン（「Ｃ２」）１４０、プロパン（「Ｃ３」）１４５、およびブタン（「Ｃ４」）１５０および改質油（「Ｃ５＋」）１５５が改質装置１２５から回収される。運転条件は、改質油が目標リサーチ法オクタン価によって特徴付けられるような条件である。したがって、生成された各ナフサ原料ごとに製品収率の分布は異なるが、リサーチ法オクタン価によって測定されるガソリンの品質は均一になる。

選択された所定のリサーチ法オクタン価は、改質ユニットからの製品については８０〜１００の範囲内に、特定の実施形態では９５〜１００の範囲内に、別の実施形態ではガソリンＲＯＮ仕様である９５〜９８の範囲内になり得る。収率は通常、目標オクタン価の上昇と共に低下することに留意されたい。

特定の実施形態において、水素化処理装置１１５は、０．５ｐｐｍｗ未満の硫黄レベルおよび０．５ｐｐｍｗ未満の窒素レベルを有する水素化処理されたナフサ流１２０の生成に効果的な条件下および１つまたは複数の触媒の存在下で運転する。硫黄および窒素不純物の最大許容含有レベルは、改質装置ユニットの触媒の効率的な使用のために定められた所定の限度内に保たれるべきである。改質装置の触媒は、白金やパラジウムなどの貴金属でできており、硫黄や窒素のような不純物に対して非常に敏感である。運転中に、より高いレベルの硫黄および窒素が存在すると、触媒を毒する。当業者には既知の通り、硫黄の主な供給源は、不十分な水素化処理、水素化処理ストリッパーの不調および高温低圧下での硫化水素とオレフィンの再結合である。窒素の主な供給源は、不十分な水素化処理、原料中のナフサの分解および阻害剤の不適切な使用である。改質ユニットの触媒は不純物に対して非常に敏感である可能性があるため、特定の実施形態では、必要な仕様を満たす改質装置供給流を供給するために、硫黄および窒素のレベルが水素化処理プロセスにおいて低減される。

分離された軽質ガス１３０、１３５、１４０、１４０、１５０は、１つまたは複数の製油所ガス分析装置１６０、例えば、特定の実施形態では、ＡＳＴＭＤ１９４５にしたがってガスを分析するガスクロマトグラフに送られる。

液体改質油１５５は、ＰＩＯＮＡ分析装置１６５に送られる。特定の実施形態では、ＰＩＯＮＡ分析装置１６５は、ＡＳＴＭＤ６８３９にしたがって液体を分析するガスクロマトグラフである。ＰＩＯＮＡ分析では、改質油の留分を炭素数およびｎ−パラフィン、ｉ−パラフィン、ナフテンおよび芳香族化合物にしたがって表にし、各炭素数の体積パーセントを示す。特定の実施形態では、改質油は、分解反応による中間製油所ナフサから得られるのではなく、原油蒸留による直留ナフサから得られ、したがって、オレフィンはほとんど存在しないか、全く存在しない。

図２は、評価にかけるナフササンプル中に存在するナフテンおよび芳香族化合物を示すデータを得るために、原油サンプルの分析２１０または改質油の分析の後に行う、本明細書の１つの実施形態による方法におけるステップのプロセスフローチャートを示す。

特定の実施形態において、分析ステップ２１０は、改質油１５５のＰＩＯＮＡ分析である。ＰＩＯＮＡ分析によって得られるように、変数Ｎは、ナフテンの合計のパーセントを体積で表すために用いられ、変数Ａは、芳香族化合物の合計のパーセントを体積で表すために用いられる。

別の実施形態では、分析ステップ２１０は、フーリエ変換近赤外分光法、フーリエ変換赤外分光法、フーリエ変換イオンサイクロトロン質量分析法、飛行時間型質量分析法、近赤外分光法、紫外可視分光法、レーザー誘起紫外分光法、核磁気分光法、蛍光分光法、ラマン分光法、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィー、熱重量分析または示差走査熱量測定法のいずれか１つから選択される原油サンプルの分析である。これらの分析のうちの１つが、原油サンプルに指数を与えるために用いられる。与えられた指数は、評価にかけるナフサ留分の芳香族含有量およびナフテン含有量を与えるために用いられる。

フーリエ変換近赤外分光法が分析ステップ２１０に用いられる１つの実施形態では、指数（近赤外吸収指数ＮＩＲＡ）が式（１）にしたがって与えられる：

式中：
吸光度＝所定の波数範囲、例えば、４，０００ｃｍ^−１〜１２，８２１ｃｍ^−１の範囲で検出されたピークの原油溶液の吸光度値。

この指数および原油サンプルの密度を用いて、芳香族およびナフテン含有量が計算され、与えられる：
パラフィン含有量＝ＫＰａ＋ＫＰｂ＊ＤＥＮ＋ＫＰｃ＊ＤＥＮ^２＋ＫＰｄ＊ＤＥＮ^３＋ＫＰｅ＊Ｉ＋ＫＰｆ＊Ｉ^２＋ＫＰｇ＊Ｉ^３＋ＫＰｈ＊ＤＥＮ＊Ｉ（１ｂ）
芳香族含有量＝ＫＡａ＋ＫＡｂ＊ＤＥＮ＋ＫＡｃ＊ＤＥＮ^２＋ＫＡｄ＊ＤＥＮ^３＋ＫＡｅ＊Ｉ＋ＫＡｆ＊Ｉ^２＋ＫＡｇ＊Ｉ^３＋ＫＡｈ＊ＤＥＮ＊Ｉ（１ｃ）
ナフテン含有量＝１００−パラフィン含有量−芳香族含有量（１ｄ）
式中；
式中、ＫＰａからＫＰｈおよびＫＡａからＫＡｈは定数であり、
ＤＥＮ＝１５℃での原油の密度、および
Ｉ＝指数、例えば、式（１）において与えられるＦＴＮＩＲ指数、または原油サンプルの他の分析によって与えられる他の指数である。

ステップ２２０において、供給品質は次の通り計算される：
供給品質＝Ｎ＋２Ａ（２）

特定の実施形態では、全収率に対するＮ＋２Ａ濃度の線形回帰を用いて、全改質装置収率を求めるための式を立てることができる。

ステップ２３０において、全液体収率Ｙが、供給品質と一定のＲＯＮ値（すなわち、目標値）Ｒｔの関数として推定される：
Ｙ＝ＫＹａ^＊（Ｎ＋２Ａ）^２＋ＫＹｂ^＊（Ｎ＋２Ａ）＋ＫＹｃ^＊Ｒｔ^２＋ＫＹｄ^＊Ｒｔ
＋ＫＹｅ（３）
式中、ＫＹａからＫＹｅは定数である。

次いで、Ｈ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５＋の個々の収率ならびに改質油収率を与えることができる。特定の実施形態では、これらの与えられた値は、目標とするオクタン価での個々の収率に対して全改質油収率の線形回帰を用いて計算される。ステップ２４０において、メタン、エタン、プロパン、ブタンおよびガソリンの推定された未加工製品収率は、全液体製品変数に基づいて線形にモデル化され、水素は、全液体製品変数および一定のＲＯＮ値Ｒｔに基づいて線形にモデル化される。

未加工メタン収率、Ｃ１ｒ＝ＫＣ１ｒａ^＊Ｙ＋ＫＣ１ｒｂ（４）
未加工エタン収率、Ｃ２ｒ＝ＫＣ２ｒａ^＊Ｙ＋ＫＣ２ｒｂ（５）
未加工プロパン収率、Ｃ３ｒ＝ＫＣ３ｒａ^＊Ｙ＋ＫＣ３ｒｂ（６）
未加工ブタン収率、Ｃ４ｒ＝ＫＣ４ｒａ^＊Ｙ＋ＫＣ４ｒｂ（７）
未加工ガソリン収率、Ｇｒ＝ＫＧｒａ^＊Ｙ＋ＫＧｒｂ（８）
未加工水素収率、Ｈｒ＝ＫＨｒａ^＊Ｙ＋ＫＨｒｂ^＊Ｒｔ＋ＫＨｒｃ（９）
式中、ＫＣ１ｒａからＫＣ４ｒｂ、ＫＧｒａ、ＫＧｒｂおよびＫＨＲＡからＫＨｒｃは定数である。

推定された全未加工収率は、これらの成分の推定された未加工収率の合計である：
全未加工収率、Ｔｒ＝Ｃ１ｒ＋Ｃ２ｒ＋Ｃ３ｒ＋Ｃ４ｒ＋Ｇｒ＋Ｈｒ（１０）

ステップ２５０において、個々の未加工収率を以下のように全未加工収率で割ることによって、収率は１００に対して規格化される：
規格化メタン収率、Ｃ１ｎ＝（Ｃ１ｒ^＊１００）／Ｔｒ（１１）
規格化エタン収率、Ｃ２ｎ＝（Ｃ２ｒ^＊１００）／Ｔｒ（１２）
規格化プロパン収率、Ｃ３ｎ＝（Ｃ３ｒ^＊１００）／Ｔｒ（１３）
規格化ブタン収率、Ｃ４ｎ＝（Ｃ４ｒ^＊１００）／Ｔｒ（１４）
規格化ガソリン収率、Ｇｎ＝（Ｇｒ^＊１００）／Ｔｒ（１５）
規格化水素収率、Ｈｎ＝（Ｈｒ^＊１００）／Ｔｒ（１６）

ステップ２６０において、各留分の推定された収率にその単価が掛けられ、各留分に価値が与えられる：
メタンの価値、Ｃ１ｖ＝（Ｃ１ｎ／１００）^＊Ｃ１Ｐ
（式中、Ｃ１Ｐはメタンの価値である。）（１７）
エタンの価値、Ｃ２ｖ＝（Ｃ２ｎ／１００）^＊Ｃ２Ｐ
（式中、Ｃ２Ｐはエタンの価値である。）（１８）
プロパンの価値、Ｃ３ｖ＝（Ｃ３ｎ／１００）^＊Ｃ３Ｐ
（式中、Ｃ３Ｐはプロパンの価値である。）（１９）
ブタンの価値、Ｃ４ｖ＝（Ｃ４ｎ／１００）^＊Ｃ４Ｐ
（式中、Ｃ４Ｐはブタンの価値である。）（２０）
ガソリンの価値、Ｇｖ＝（Ｇｎ／１００）^＊ＧＰ
（式中、ＧＰはガソリンの価値である。）（２１）
水素の価値、Ｈｖ＝（Ｈｎ／１００）^＊ＨＰ
（式中、ＨＰは水素の価値である。）（２２）

次いで、ステップ２７０において、個々の流れの計算値を合計することによって、ナフサ流の価値の合計が推定される：
ナフサ単価（＄／ｔｏｎ）、ＮＰＴ＝Ｃ１ｖ＋Ｃ２ｖ＋Ｃ３ｖ＋Ｃ４ｖ＋Ｇｖ＋Ｈｖ
（２３）

ナフサ流の価値は、＄／ｔｏｎで表される価値を密度で割り、油１バレル中のリットル数（１５９リットル／バレル）を掛けることにより、＄／バレルで再表示することもできる：
ＮＰＢ＝（ＮＰＴ／密度）^＊１５９リットル／バレル（２４）

２つのナフサ流が評価されるとき、比較のためにそれぞれに価値を与えるために、このプロセスを簡単に用いることができる。

それによって計算モジュールが、例えば、式（１ａ）〜（２４）のすべて、または一部を実行するように動作可能であり、実施することができるコンピュータシステム３００の例示的なブロック図を図３に示す。コンピュータシステム３００は、中央処理装置などのプロセッサ３１０、入力／出力インタフェース３２０およびサポート回路３３０を含む。コンピュータ３００が人間との直接対話を必要とする特定の実施形態では、ディスプレイ３４０と、キーボード、マウスまたはポインタなどの入力装置３５０も設けられる。ディスプレイ３４０、入力装置３５０、プロセッサ３１０、入力／出力インタフェース３２０およびサポート回路３３０は、メモリユニット３７０にも接続するバス３６０に接続されて示されている。メモリ３７０は、プログラム記憶メモリ３８０およびデータ記憶メモリ３９０を含む。ただし、コンピュータ３００は、ディスプレイ３４０および入力装置３５０の直接ヒューマンインタフェースコンポーネントと共に示してあるが、モジュールのプログラミングならびにデータのインポート（ｉｍｐｏｒｔａｔｉｏｎ）およびエクスポート（ｅｘｐｏｒｔａｔｉｏｎ）は、例えば、コンピュータ３００がネットワークに接続され、プログラミング操作およびディスプレイ操作が別の関連するコンピュータ上で行われるか、またはプログラマブルロジックコントローラをインタフェースすることが当技術分野において周知である着脱可能な入力装置を介して行われるインタフェース３２０上でも実現することができることに留意されたい。

プログラム記憶メモリ３８０およびデータ記憶メモリ３９０はそれぞれ揮発性（ＲＡＭ）および不揮発性（ＲＯＭ）メモリユニットを含むことができて、ハードディスクおよびバックアップ記憶容量も含むことができて、プログラム記憶メモリ３８０およびデータ記憶メモリ３９０の両方を単一のメモリデバイスにまとめることも、複数のメモリデバイスに分けることもできる。プログラム記憶メモリ３８０は、ソフトウェアプログラムモジュールおよび関連データを格納し、供給品質計算モジュール（例えば、図２に関して上述のステップ２２０に対応する）、収率計算モジュール（例えば、全改質装置収率；全液体収率；Ｈ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５＋の個々の収率および改質油；全未加工収率；ならびに規格化収率の別々または個々のモジュールを含む、図２に関して上述のステップ２３０、２４０および２５０に対応する）および評価モジュール（例えば、図２に関して上述のステップ２６０および２７０に対応する）などの１つまたは複数の計算モジュールを含む。データ記憶メモリ３９０は、本システムの１つまたは複数のモジュールによって使用されるＰＩＯＮＡ分析データまたはその一部、ならびに本システムの１つまたは複数のモジュールによって生成される計算された供給品質、収率および評価を含む、本システムの１つまたは複数のモジュールによって使用および／または生成されるデータを格納する。

本明細書のシステムおよび方法にしたがって計算され、与えられた結果は、本明細書に記載の使用のために表示、音声出力、印刷および／またはメモリに格納される。

コンピュータシステム３００は、パソコン、ミニコンピュータ、ワークステーション、メインフレーム、プログラマブルロジックコントローラなどの専用コントローラまたはこれらの組み合わせなどの任意の汎用または専用コンピュータにすることができることを理解されたい。コンピュータシステム３００は、例示目的で、単一のコンピュータユニットとして示しているが、このシステムは、処理負荷およびデータベースサイズ、例えば、処理されるサンプルの総数およびシステム上に保持される結果に応じて規模を変えることができるコンピュータのグループ／ファームを含むことができる。コンピュータシステム３００は、一般的なマルチタスクコンピュータとして役目を果たすことができる。

コンピューティングデバイス３００は、好ましくは、例えば、プログラム記憶メモリ３９０に格納され、揮発性メモリからプロセッサ３１０によって実行されるオペレーティングシステムをサポートする。本システムおよび方法によれば、オペレーティングシステムは、デバイス３００を（１つまたは複数の）計算モジュールにインタフェースするための命令を含む。本発明の実施形態によれば、オペレーティングシステムは、コンピュータシステム３００をインターネットおよび／またはプライベートネットワークにインタフェースするための命令を含む。

水素化処理されたナフサ流からのサンプルの例示的なＰＩＯＮＡ分析を表１に示す。ただし、ナフサ中に存在するプロパンおよびブタンなどの軽質成分の大部分は分離されているが、一部の軽質成分は液体改質油製品に溶解したままであり、したがって、ＰＩＯＮＡ分析に現れることに留意されたい。

表１のデータに基づき、式（２）〜（２４）を用いて、供給品質および目標ＲＯＮ値Ｒｔの関数としてナフサの価値を与えることができる。したがって、表１に示す実施例では、Ｎ＝１４．９８およびＡ＝８．０５
供給品質＝Ｎ＋２Ａ＝１４．９８＋２^＊８．０５＝３１．０８（２）。

全改質装置収率を与えるための式および定数は、全収率に対するＮ＋２Ａ濃度の線形回帰から求めた。Ｈ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５＋の個々の収率ならびに改質油収率は、目標リサーチ法オクタン価での個々の収率に対する全改質油収率の線形回帰から計算した。これらの計算には、以下の定数が適用される：
式（３）：ＫＹａ＝−０．０１７０２；ＫＹｂ＝２．１９２；ＫＹｃ
＝−０．０３３３３；ＫＹｄ＝５．５３１；およびＫＹｅ
＝−２０６．６３
式（４）〜（９）：ＫＣ１ｒａ＝−０．１２３９３；ＫＣ１ｒｂ＝１１．４２；ＫＣ２ｒａ＝−０．１７９９１；ＫＣ２ｒｂ＝１６．８；ＫＣ３ｒａ＝−０．２５７１４；ＫＣ３ｒｂ＝２４．２４２８６；ＫＣ４ｒａ＝−０．２８７０５；ＫＣ４ｒｂ＝２７．２７１４３；ＫＧｒａ＝０．８３９２５５；ＫＧｒｂ＝１８．０９５３２；ＫＨｒａ＝０．０６０５；ＫＨｒｂ＝０．１；およびＫＨｒｃ＝−１２．１４５。

したがって、表１に示す実施例では、９８のガソリンの目標オクタン価が選択されるとき、収率の式（３）は以下の通りである：
Ｙ＝ＫＹａ＊（Ｎ＋２Ａ）^２＋ＫＹｂ＊（Ｎ＋２Ａ）＋ＫＹｃ＊Ｒｔ^２＋ＫＹｄ＊Ｒｔ
＋ＫＹｅ（３）
Ｙ＝（−０．０１７０２）＊（３１．０８）^２＋２．１９２＊３１．０８−０．０３３３３＊（９８）^２＋５．５３１＊９８−２０６．６３
Ｙ＝６６．９９．

個々の未加工製品収率は以下の通りである：
Ｃ１ｒ＝ＫＣ１ｒａ＊Ｙ＋ＫＣ１ｒｂ＝０．１２３９３＊６６．９９＋１１．４２
＝３．１１（４）
Ｃ２ｒ＝ＫＣ２ｒａ＊Ｙ＋ＫＣ２ｒｂ＝−０．１７９９１＊６６．９９＋１６．８
＝４．７５（５）
Ｃ３ｒ＝ＫＣ３ｒａ＊Ｙ＋ＫＣ３ｒｂ＝−０．２５７１４＊６６．９９
＋２４．２４２８６＝７．０２（６）
Ｃ４ｒ＝ＫＣ４ｒａ＊Ｙ＋ＫＣ４ｒｂ＝−０．２８７０５＊６６．９９
＋２７．２７１４３＝８．０４（７）
Ｇｒ＝ＫＧｒａ＊Ｙ＋ＫＧｒｂ＝０．８３９２５５＊６６．９９＋１８．０９５３２
＝７４．３２（８）
Ｈｒ＝ＫＨｒａ＊Ｙ＋ＫＨｒｂ＊Ｒｔ＋ＫＨｒｃ＝０．０６０５＊６６．９９
＋０．１＊９８−１２．１４５＝１．７（９）

全未加工収率は：
Ｔｒ＝Ｃ１ｒ＋Ｃ２ｒ＋Ｃ３ｒ＋Ｃ４ｒ＋Ｇｒ＋Ｈｒ（１０）
＝３．１１＋４．７５＋７．０２＋８．０４＋７４．３２＋１．７１
＝９８．９５

規格化製品収率は以下の通りである：
Ｃ１ｎ＝（Ｃ１ｒ＊１００）／Ｔｒ＝（３．１１＊１００）／９８．９４９１７
＝３．１４（１１）
Ｃ２ｎ＝（Ｃ２ｒ＊１００）／Ｔｒ＝（４．７５＊１００）／９８．９４９１７
＝４．８０（１２）
Ｃ３ｎ＝（Ｃ３ｒ＊１００）／Ｔｒ＝（７．０２＊１００）／９８．９４９１７
＝７．０９（１３）
Ｃ４ｎ＝（Ｃ４ｒ＊１００）／Ｔｒ＝（８．０４＊１００）／９８．９４９１７
＝８．１３（１４）
Ｇｎ＝（Ｇｒ＊１００）／Ｔｒ＝（７４．３２＊１００）／９８．９４９１７
＝７５．１１（１５）
Ｈｎ＝（Ｈｒ＊１００）／Ｔｒ（１．７１＊１００）／９８．９４９１７
＝１．７３（１６）

したがって、単価が、メタンについて、Ｃ１Ｐ＝＄１５２．４４／ｔｏｎ；エタンについて、Ｃ２Ｐ＝＄１４９．８１／ｔｏｎ；プロパンについて、Ｃ３Ｐ＝＄３４３．７１／ｔｏｎ；ブタンについて、Ｃ４Ｐ＝＄４９９．０３／ｔｏｎ；ガソリンについて、ＧＰ＝＄６０１．６３／ｔｏｎ；および水素について、ＨＰ＝＄３９１．６０／ｔｏｎである場合は、表１のナフサ流中のこれらの製品の価値は、以下の通り計算されるであろう：
Ｃ１ｖ＝（３．１４／１００）^＊＄１５２．４４／ｔｏｎ＝＄４．８０／ｔｏｎ
（１７）
Ｃ２ｖ＝（４．８０／１００）^＊＄１４９．８１／ｔｏｎ＝＄７．１９／ｔｏｎ
（１８）
Ｃ３ｖ＝（７．０９／１００）^＊＄３４３．７１／ｔｏｎ＝＄２４．３７／ｔｏｎ
（１９）
Ｃ４ｖ＝（８．１３／１００）^＊＄４９９．０３／ｔｏｎ＝＄４０．５７／ｔｏｎ
（２０）
Ｇｖ＝（７５．１１／１００）^＊＄６０１．６３／ｔｏｎ＝＄４５１．８８／ｔｏ
（２１）
Ｈｖ＝（１．７３／１００）^＊＄３９１．６０／ｔｏｎ＝＄６．７７／ｔｏｎ
（２２）

この方法によって計算されるナフサ流の価値は：
ＮＰＴ＝４．８０＋７．１９＋２４．３７＋４０．５７＋４５１．８８＋６．７７
＝＄５３５．５８／ｔｏｎ（２３）
ＮＰＢ＝（＄５３５．５８／ｔｏｎ／７５０リットル／ｔｏｎ）^＊１５９リットル／
バレル＝＄１１３．５４／バレル（２４）

１５℃で０．８６５８Ｋｇ／ｌの密度を有するアラビアの軽質原油のサンプルを近赤外分光法により分析した。スペクトルデータを表３に示す。近赤外分光指数（ＮＩＲＡ）は、式（１ａ）を用いて、検出されたピーク（表３）の吸光度を合計（列Ｃ２＝１６７４．０９、Ｃ４＝１６６７．１６、Ｃ６＝１８４７．９５、Ｃ８＝１０７５．８５、Ｃ１０＝１１３６．８２）し、次いで、１０，０００で割ることによって計算され、計算された実施例の値は０．７４０２である。

式１ｂを用いて、表３の吸光度を合計（列Ｃ２＝１６８５．３０５、Ｃ４＝１６７８．３８３、Ｃ６＝１９４９．８５０、Ｃ８＝１１２０．０９９、Ｃ１０＝１１４２．３３７）することによって計算されるＮＩＲＡは０．７５７５９７４である。３６℃〜１８０℃の範囲の沸点を有するナフサ留分のパラフィン、芳香族およびナフテンの含有量は、式１ｂ、１ｃおよび１ｄを用いて計算される。：
パラフィン含有量＝ＫＰａ＋ＫＰｂ＊ＤＥＮ＋ＫＰｃ＊ＤＥＮ^２＋ＫＰｄ＊ＤＥＮ^３
＋ＫＰｅ＊Ｉ＋ＫＰｆ＊Ｉ^２＋ＫＰｇ＊Ｉ^３＋ＫＰｈ＊ＤＥＮ＊Ｉ
（１ｂ）
芳香族含有量＝ＫＡａ＋ＫＡｂ＊ＤＥＮ＋ＫＡｃ＊ＤＥＮ^２＋ＫＡｄ＊ＤＥＮ^３
＋ＫＡｅ＊Ｉ＋ＫＡｆ＊Ｉ^２＋ＫＡｇ＊Ｉ^３＋ＫＡｈ＊ＤＥＮ＊Ｉ
（１ｃ）
ナフテン含有量＝１００−パラフィン含有量−芳香族含有量（１ｄ）

定数ＫＰａからＫＰｈおよびＫＡａからＫＡｈを線形回帰を用いて求め、表２に示した。表に示す計算値は式（１ｂ）および（１ｃ）による。

実際値と予測値は以下の通り比較され、相関は、ナフサ留分のパラフィンおよび芳香族の組成を非常に正確に予測する。パラフィン含有量は：実際値７６．７４Ｖ％対予測値７６．６８Ｖ％。芳香族化合物含有量は：実際値８．０５Ｖ％対予測値８．０５Ｖ％。これらの値は、ナフサの価値を計算するために式２〜２４で用いられる。

代替の実施形態では、本発明を、コンピュータ化された計算システムと共に使用するためのコンピュータプログラム製品として実施することができる。本発明の機能を定義するプログラムは、任意の適切なプログラミング言語で書くことができて、以下を含むが、これらには限定されない任意の形式でコンピュータに送ることができることを当業者であれば容易に理解するであろう：（ａ）書き込み不可能な記憶媒体（例えば、ＲＯＭまたはＣＤ−ＲＯＭディスクなどの読み出し専用メモリデバイス）に恒久的に格納された情報；（ｂ）書き込み可能な記憶媒体（例えば、フロッピーディスクおよびハードドライブ）に変更可能に格納された情報；および／または（ｃ）ローカルエリアネットワーク、電話網、またはインターネットなどの公衆網などの通信媒体を通じてコンピュータに伝えられる情報。本発明の方法を実施するコンピュータ可読命令を運ぶとき、そのようなコンピュータ可読媒体は、本発明の代替の実施形態を表す。

本明細書に一般的に示されるように、システムの実施形態は、そこで具体化されるコンピュータ可読コード手段を有するコンピュータ使用可能媒体を含むさまざまなコンピュータ可読媒体を組み込むことができる。記載されたさまざまなプロセスに関連するソフトウェアは、ソフトウェアがロードおよび起動される多種多様なコンピュータアクセス可能媒体において具体化することができることを当業者は理解されよう。ＩｎｒｅＢｅａｕｒｅｇａｒｄ、３５ＵＳＰＱ２ｄ１３８３（米国特許第５７１０５７８号明細書）にしたがい、本発明は、本発明の範囲内に、このタイプのコンピュータ可読媒体を企図および包含する。特定の実施形態では、ＩｎｒｅＮｕｉｊｔｅｎ、５００Ｆ．３ｄ１３４６（Ｆｅｄ．Ｃｉｒ．２００７）（米国特許出願第０９／２１１９２８号明細書）にしたがい、本特許請求の範囲は、媒体が有形かつ非一時的であるコンピュータ可読媒体に限定される。

本発明のシステムおよび方法は、添付の図面を参照して説明されてきた；しかし、変更は当業者には明らかになるであろう。本発明の保護の範囲は本明細書に続く特許請求の範囲によって定義される。

Claims

原油サンプルから得られるナフササンプルに、前記原油サンプルの分析に基づいて値を与えるためのシステムであって：
計算モジュールおよび原油分析データを格納する不揮発性メモリデバイスと；
前記メモリに結合されているプロセッサと；
前記原油分析データの指数および前記原油サンプルの密度の関数として芳香族含有量およびナフテン含有量を計算し、かつ前記ナフササンプルに与える第１の計算モジュールと；
前記芳香族含有量およびナフテン含有量の関数として全製品収率を計算し、かつ与える第２の計算モジュールと；
前記与えられた全液体製品収率の関数として未加工製品収率を計算し、かつメタン、エタン、プロパン、ブタンおよびガソリンのそれぞれに与える第３の計算モジュールと；
前記与えられた全液体製品収率の関数として水素の未加工製品収率を計算し、かつ与える第４の計算モジュールと；および
水素、メタン、エタン、プロパン、ブタンおよびガソリンのそれぞれの前記未加工製品収率および各製品の単価の関数として値を計算し、かつ水素、メタン、エタン、プロパン、ブタンおよびガソリンのそれぞれに与える第５の計算モジュールと
を含むシステム。
コンピュータを操作して、原油サンプルから得られるナフササンプルに、前記原油サンプルの分析に基づいて値を与えるための方法であって：
前記コンピュータに原油分析データを入力する工程と；
前記原油分析データの指数および前記原油サンプルの密度の関数として芳香族含有量およびナフテン含有量を計算し、かつ前記ナフササンプルに与える工程と；
前記芳香族含有量およびナフテン含有量の関数として全製品収率を計算し、かつ与える工程と；
前記与えられた全液体製品収率の関数として未加工製品収率を計算し、かつメタン、エタン、プロパン、ブタンおよびガソリンのそれぞれに与える工程と；
前記与えられた全液体製品収率の関数として水素の未加工製品収率を計算し、かつ与える工程と；および
水素、メタン、エタン、プロパン、ブタンおよびガソリンのそれぞれの前記未加工製品収率および各製品の単価の関数として値を計算し、かつ水素、メタン、エタン、プロパン、ブタンおよびガソリンのそれぞれに与える工程と
を含む方法。
前記原油分析データが、フーリエ変換近赤外分光法、フーリエ変換赤外分光法、フーリエ変換イオンサイクロトロン質量分析法、飛行時間型質量分析法、紫外可視分光法、レーザー誘起紫外分光法、核磁気分光法、蛍光分光法、ラマン分光法、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィー、熱重量分析および示差走査熱量測定法からなる群から選択される分析手法から得られる請求項１または２に記載のシステムまたは方法。