JP2024014918A - 水素化処理または水素化転化のためのコイル巻回式熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】水素化転化または水素化処理のデバイスおよび方法を、特にエネルギー効率および操作コストの点で改善する。【解決手段】炭化水素供給原料の水素化転化または水素化処理のためのデバイスおよび方法であって、特に、少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器（Ｓ－１）を含み、前記（Ｓ－１）は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回され、炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、これを水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）に直接的に分配すること、およびこの反応セクション（Ｒ－１）からの反応流出物を冷却することのためのものである。【選択図】図２
Description
本発明の説明は、水素化転化（例えば、重質供給原料の水素化分解）および水素化処理（例えば、残渣またはガスオイルの水素化脱金属、水素化脱窒および／または水素化脱硫）のためのデバイスおよび方法の分野に関する。
シェルアンドチューブ式熱交換器（shell and tube heat exchanger）が長期にわたって知られている。特許文献１～３には、このタイプの熱交換器の例が記載されている。周知のシェルアンドチューブ式熱交換器は、例えば、ＢＥＵまたはＤＥＵ規格の熱交換器であり、これらは、Ｕ字形の交換チューブのバンドル（Ｕチューブバンドル）を含んでいる。これらの規格は、Tubular Exchanger Manufactures Association（ＴＥＭＡ：管式熱変換器製造業者協会；www.tema.org）によって規定されている。
コイル巻回式熱交換器（coil-wound heat exchanger）は、スパイラル式熱交換器（spiral-wound heat exchanger）とも呼ばれるものであり、当業者に知られている。そのため、特許文献４には、コイル巻回式熱交換器およびＬＮＧ液化方法におけるその使用が記載されている。コイル巻回式熱交換器の他の構成は、例えば、特許文献５および６に記載されている。
コイル巻回式熱交換器の使用は、他の熱交換器と同様に、種々の方法、例えば、重質供給原料を転化させる方法（特許文献７および８）または極低温空気分離方法（特許文献９）において想定されてきた。しかしながら、この使用は、他のタイプの熱交換器（例えば、シェルアンドチューブ式またはプレート式の熱交換器）が用いられる場合と比べて、レイアウトの改変に至っていない。
（概要）
上記の状況の範囲内で、本発明の説明の第１の目的は、水素化転化または水素化処理のデバイスおよび方法を、特にエネルギー効率および操作コストの点で改善することにある。
上記の状況の範囲内で、本発明の説明の第１の目的は、水素化転化または水素化処理のデバイスおよび方法を、特にエネルギー効率および操作コストの点で改善することにある。
第１の態様によると、上述の目的、さらには他の利点は、炭化水素供給原料の水素化転化または水素化処理のためのデバイスであって、
少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器；前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、この垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回され、これは、
炭化水素供給原料および場合による水素の流れまたは炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、これを水素化処理または水素化転化の反応セクションに直接的に流通させること、および
水素化処理または水素化転化の反応セクションからの反応流出物を冷却すること
のために適している；
炭化水素供給原料を水素の流れと混合するのに適した第１の混合セクション；前記第１の混合セクションを少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器の上流または下流に置くことが可能である；
炭化水素供給原料を水素化処理または水素化転化するのに適した水素化処理または水素化転化の反応セクション；
冷却済みの反応流出物の少なくとも一部を、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物と、水素を含む第１のガス状流出物とに分離するのに適した高圧低温分離器；および
少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を、底部液と、塔頂流出物とに分離するのに適した分離塔
を含むデバイスによって得られる。
少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器；前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、この垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回され、これは、
炭化水素供給原料および場合による水素の流れまたは炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、これを水素化処理または水素化転化の反応セクションに直接的に流通させること、および
水素化処理または水素化転化の反応セクションからの反応流出物を冷却すること
のために適している；
炭化水素供給原料を水素の流れと混合するのに適した第１の混合セクション；前記第１の混合セクションを少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器の上流または下流に置くことが可能である；
炭化水素供給原料を水素化処理または水素化転化するのに適した水素化処理または水素化転化の反応セクション；
冷却済みの反応流出物の少なくとも一部を、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物と、水素を含む第１のガス状流出物とに分離するのに適した高圧低温分離器；および
少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を、底部液と、塔頂流出物とに分離するのに適した分離塔
を含むデバイスによって得られる。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、第１の圧縮セクションをさらに含み、この第１の圧縮セクションは、水素を含む第１のガス状流出物を圧縮し、かつ、これを第１の混合セクションまたは少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器に再循環させるのに適したものである。
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションは、少なくとも１基の反応器を含み、この反応器は、周期律表の第ＶＩＩＩ族からの元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含む少なくとも１種の触媒を含む。
１つまたは複数の実施形態によると、本反応器は、少なくとも１個の固定床を含む。
１つまたは複数の実施形態によると、本反応器は、少なくとも１個のバブリング床を含む。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、ユニットの入口において炭化水素供給原料をろ過するためのデバイスを含む。１つまたは複数の実施形態によると、本ろ過デバイスは、場合による熱交換器の下流に配置され、この熱交換器は、炭化水素供給原料を５０℃～１００℃または１５０℃～２３０℃の温度に加熱するのに適したものである。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、供給原料ドラムを含み、この供給原料ドラムは、場合によりろ過された炭化水素供給原料を収容するのに適したものである。前記ドラムは、コイル巻回式熱交換器Ｓ－１に供給するためのポンプの上流に配置される。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、単一のコイル巻回式熱交換器を含む。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、第１のバイパスをさらに含み、この第１のバイパスは、炭化水素供給原料の一部または炭化水素供給原料／水素の流れの混合物の一部を、コイル巻回式熱交換器の入口からコイル巻回式熱交換器の出口に直接的に流通させるのに適したものである。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、高圧高温分離器をさらに含み、この高圧高温分離器は、冷却済み反応流出物を、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物と、軽質フラクションを含む第１のガス状流出物とに分離するのに適したものであり、この第１のガス状流出物は、高圧低温分離器に流通させられる。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、中圧高温分離器をさらに含み、この中圧高温分離器は、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物を、少なくとも１種の重質フラクションを含む第２の液状流出物と、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物とに分離するのに適したものであり、この第２の液状流出物は、分離塔に流通させられる。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、中圧低温分離器をさらに含み、この中圧低温分離器は、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第２の液状流出物と、水素を含む第２のガス状流出物とに分離するのに適したものであり、この第２の液状流出物は、分離塔に流通させられる。
１つまたは複数の実施形態によると、本中圧低温分離器は、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物を分離するのに適している。
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションは、反応流出物をコイル巻回式熱交換器に直接的に流通させるのに適している。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、少なくとも第２の熱交換器および／または蒸気発生器および／または第１の空気冷却器をさらに含み、これらは、それぞれ、軽質フラクションを含む第１のガス状流出物を冷却し、かつ／または凝縮させるのに適したものである。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、アミン洗浄塔をさらに含み、このアミン洗浄塔は、水素を含む第１のガス状流出物からＨ２Ｓの少なくとも一部を除去するのに適したものである。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、第２の空気冷却器をさらに含み、この第２の空気冷却器は、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物を凝縮させ、かつ、軽質フラクションを含む凝縮済みの第２のガス状流出物を中圧低温分離器に流通させるのに適したものである。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、第３の熱交換器をさらに含み、この第３の熱交換器は、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１または第２の液状流出物を加熱し、かつ／または、分離塔からの底部液を冷却するのに適したものである。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、第４の熱交換器をさらに含み、この第４の熱交換器は、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１または第２の液状流出物を冷却または加熱するのに適したものである。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、第３の空気冷却器をさらに含み、この第３の空気冷却器は、分離塔からの塔頂流出物を凝縮させるのに適したものである。
１つまたは複数の実施形態によると、本デバイスは、環流ドラムをさらに含み、この還流ドラムは、分離塔からの塔頂流出物を、塔頂ガス状フラクションと、少なくとも１種の炭化水素液状留分とに分離するのに適したものである。
第２の態様によると、上述の目的、さらには他の利点は、炭化水素供給原料の水素化転化または水素化処理の方法であって、以下の工程：
少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器により、炭化水素供給原料および場合による水素の流れまたは炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、これを、水素化処理または水素化転化の反応セクションに直接的に流通させる工程であって、前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、この垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回されている、工程；
第１の混合セクションにおいて炭化水素供給原料を水素の流れと混合する工程であって、前記混合を、加熱工程の前またはその後に行うことができる、工程；
少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器により、水素化処理または水素化転化の反応セクションからの反応流出物を冷却する工程；
水素化処理または水素化転化の反応セクションにおいて炭化水素供給原料を水素化処理または水素化転化する工程であって、この反応セクションは、少なくとも１基の反応器を含み、この反応器は、周期律表の第ＶＩＩＩ族からの元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含む少なくとも１種の触媒を含む、工程；
高圧低温分離器において冷却済み反応流出物の少なくとも一部を分離して、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物と、水素を含む第１のガス状流出物とを流通させる工程；および
分離塔において少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を分離して、底部液と、塔頂流出物とを流通させる工程
を含む方法によって得られる。
少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器により、炭化水素供給原料および場合による水素の流れまたは炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、これを、水素化処理または水素化転化の反応セクションに直接的に流通させる工程であって、前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、この垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回されている、工程；
第１の混合セクションにおいて炭化水素供給原料を水素の流れと混合する工程であって、前記混合を、加熱工程の前またはその後に行うことができる、工程；
少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器により、水素化処理または水素化転化の反応セクションからの反応流出物を冷却する工程；
水素化処理または水素化転化の反応セクションにおいて炭化水素供給原料を水素化処理または水素化転化する工程であって、この反応セクションは、少なくとも１基の反応器を含み、この反応器は、周期律表の第ＶＩＩＩ族からの元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含む少なくとも１種の触媒を含む、工程；
高圧低温分離器において冷却済み反応流出物の少なくとも一部を分離して、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物と、水素を含む第１のガス状流出物とを流通させる工程；および
分離塔において少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を分離して、底部液と、塔頂流出物とを流通させる工程
を含む方法によって得られる。
１つまたは複数の実施形態によると、本方法は、第１の圧縮セクションにより、水素を含む第１のガス状流出物を圧縮し、かつ、これを第１の混合セクションまたは少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器に再環させる工程をさらに含む。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料の水素化処理または水素化転化は、水素化処理または水素化転化の条件下に、例えば、以下の操作条件うちの少なくとも１つの下に行われる：
温度は、約２００℃～約４６０℃である；
全圧は、約１ＭＰａ～約２０ＭＰａである；
液体供給原料の全体的な毎時空間速度は、約０．０５ｈ－１～約１２ｈ－１である；
水素の流れは、水素の流れの体積に対して約５０体積％～約１００体積％の水素を含む；
液体炭化水素供給原料に対する水素の量は、約５０Ｎｍ３／ｍ３～約２５００Ｎｍ３／ｍ３である。
温度は、約２００℃～約４６０℃である；
全圧は、約１ＭＰａ～約２０ＭＰａである；
液体供給原料の全体的な毎時空間速度は、約０．０５ｈ－１～約１２ｈ－１である；
水素の流れは、水素の流れの体積に対して約５０体積％～約１００体積％の水素を含む；
液体炭化水素供給原料に対する水素の量は、約５０Ｎｍ３／ｍ３～約２５００Ｎｍ３／ｍ３である。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料の初留点は、１２０℃超である。例えば、炭化水素供給原料は、以下の供給原料から選ばれてよい：常圧蒸留物、真空蒸留物、常圧または真空の残渣またはフィッシャー・トロプシュユニットからの流出物。好ましくは、炭化水素供給原料は、以下の供給原料から選ばれる：常圧蒸留物（ナフサ、石油、ケロセンおよびガスオイル）、原油の直接蒸留または転化ユニット、例えば、ＦＣＣ（fluid catalytic cracking unit：流動接触分解ユニット）、コーカーまたはビスブレーキングユニットに由来する真空蒸留物、例えば、ガスオイル、接触分解ユニットに由来するＬＣＯ（light cycle oil：ライトサイクルオイル）、芳香族化合物を抽出するためのユニットを起源とする供給原料、潤滑油ベースまたは潤滑油ベースの溶媒脱ろうに由来するベース、ＡＴＲｓ（atmospheric residue：常圧残渣）および／またはＶＲｓ（vacuum residue：真空残渣）および／または脱アスファルト油の脱硫または水素化転化のための固定床またはバブリング床の方法を起源とする蒸留物、脱アスファルト油、フィッシャー・トロプシュユニットからの流出物、単独または混合物としての植物油、または動物脂肪。上記のリストは、限定するものではない。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料は、炭化水素供給原料の重量に対して最低５重量％の分解済み供給原料を含む；または炭化水素供給原料は、炭化水素供給原料の重量に対して５重量％未満の分解済み供給原料を含み、それによって、水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）の入口と出口との間で１５℃超の温度上昇を実現することが可能である。
１つまたは複数の実施形態によると、高圧低温分離器は、水素化処理または水素化転化の反応セクションの圧力より低い圧力で操作される。
１つまたは複数の実施形態によると、高圧低温分離器の温度は、２０℃～１００℃である。
１つまたは複数の実施形態によると、高圧高温分離器は、水素化処理または水素化転化の反応セクションの圧力より低い圧力で操作される。
１つまたは複数の実施形態によると、高圧高温分離器の温度は、２００℃～４５０℃である。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料は、ユニットの入口において、３０℃～１１０℃、優先的には３４℃～１００℃の温度にある。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料は、ユニットの入口において、１５０℃～２８０℃、優先的には１６０℃～２６０℃の温度にある。
１つまたは複数の実施形態によると、本方法は、５０℃～１００℃または１５０℃～２３０℃の温度に加熱する、場合による工程の後に、ユニットの入口において炭化水素供給原料をろ過する工程を含む。１つまたは複数の実施形態によると、本方法は、ろ過済みの炭化水素供給原料を供給原料ドラム内に保持する工程を含む。前記原料をドラムからポンプで汲み上げる工程によって、コイル巻回式熱交換器Ｓ－１に供給することが可能になる。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料、および場合による水素の流れまたは炭化水素供給原料／水素の流れの混合物の温度は、（コイル巻回式熱交換器の上流に配置された）混合セクションの出口において、および／またはコイル巻回式熱交換器の入口において、および／またはバイパスの入口において、３０℃～２８０℃、好ましくは３４℃～２６０℃である。１つまたは複数の特に好ましい実施形態によると、上述の温度は、４０℃～６０℃である（低温スキーム）。１つまたは複数の特に好ましい実施形態によると、上述の温度は、２００℃～２５０℃である（高温スキーム）。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料および／または水素の流れまたは加熱済みの炭化水素供給原料／水素の流れの混合物の温度は、コイル巻回式熱交換器の出口において、２００℃～４６０℃、好ましくは２４０℃～４４０℃である。
１つまたは複数の実施形態によると、加熱済みの炭化水素供給原料／水素の流れの混合物の温度は、水素化処理または水素化転化の反応セクションの入口において、２００℃～４６０℃、好ましくは２４０℃～４４０℃である。
１つまたは複数の実施形態によると、反応流出物の温度は、水素化処理または水素化転化の反応セクションの出口において、および／またはコイル巻回式熱交換器の入口において、２０５℃～４７５℃、好ましくは２４５℃～４５５℃である。
１つまたは複数の実施形態によると、冷却済みの反応流出物の温度は、コイル巻回式熱交換器の出口において、７０℃～４５０℃、好ましくは８０℃～３８０℃である。
第３の態様によると、上述の目的、さらには他の利点は、水素化処理または水素転化の方法におけるコイル巻回式熱交換器の使用であって、前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、この垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルは、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回されている、使用によって得られる。
１つまたは複数の実施形態によると、本コイル巻回式熱交換器は、
炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、これを水素化処理または水素化転化の反応セクションに直接的に流通させること；および
水素化処理または水素化転化の反応セクションからの流出物を冷却すること
のために用いられる。
炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、これを水素化処理または水素化転化の反応セクションに直接的に流通させること；および
水素化処理または水素化転化の反応セクションからの流出物を冷却すること
のために用いられる。
上記で言及したデバイス、方法、および使用の実施形態、さらには他の特徴および利点は、下記に続く説明を読む際に明らかとなるだろう。これらの説明は、例証としてのみ与えられ、非限定的であり、以下の図面を参照しながら説明される。
（詳細な説明）
本発明の説明は、水素化転化のデバイスおよび方法、例えば、重質な供給原料、例えば真空残渣または真空ガスオイルを水素化分解するデバイスおよび方法の分野に関する。本発明の説明は、水素化処理のデバイスおよび方法、例えば、残渣またはガスオイルの水素化脱金属、水素化脱窒および／または水素化脱硫のためのデバイスおよび方法の分野にも関する。
本発明の説明は、水素化転化のデバイスおよび方法、例えば、重質な供給原料、例えば真空残渣または真空ガスオイルを水素化分解するデバイスおよび方法の分野に関する。本発明の説明は、水素化処理のデバイスおよび方法、例えば、残渣またはガスオイルの水素化脱金属、水素化脱窒および／または水素化脱硫のためのデバイスおよび方法の分野にも関する。
図１を参照すると、炭化水素供給原料、例えば、ガスオイル、真空蒸留物、常圧もしくは真空の残渣またはフィッシャー・トロプシュユニットからの流出物の水素化処理または水素化転化のための参照デバイスは、
－ 炭化水素供給原料（ライン１）および水素の流れ（ライン４）を混合するための第１のセクション；
－ 第１の混合セクションに由来する炭化水素供給原料／水素の流れの混合物（以降において炭化水素混合物と称する）（ライン５）を水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１からの反応流出物（ライン９）により予熱するためのシェルアンドチューブ式熱交換器の１個または複数個のトレインＥ－１Ａ／Ｂ／Ｃ／ＤおよびＥ－１Ｅ／Ｆ／Ｇ／Ｈ；
－ シェルアンドチューブ式熱交換器の１個または複数のトレインＥ－１に由来する予熱済みの炭化水素混合物（ライン７）を加熱し、かつ、加熱済みの炭化水素混合物（ライン８）を水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１に流通させるための反応器入口の炉Ｆ－１；
－ 水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１；
－ 場合による、バイパス（バイパスライン１９）；これにより、炭化水素混合物（ライン５）の一部は、シェルアンドチューブ式熱交換器の１個または複数個のトレインＥ－１を回避することができ、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１の反応温度を調節することができる；
－ 場合による、高圧高温分離器Ｂ－１；その供給原料は、シェルアンドチューブ式熱交換器のトレインＥ－１中を通過した後に冷却された反応流出物（ライン１１）によって形成され、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物（ライン２２）と、軽質フラクションを含む第１のガス状流出物（ライン１４）とを流通させる；
－ 高圧低温分離器Ｂ－２；その供給原料は、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１に由来し、かつ、シェルアンドチューブ式熱交換器の１個または複数個のトレインＥ－１中を通過した後に冷却された反応流出物（ライン１１および１４）の少なくとも一部によって形成され、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物（ライン２５）と、水素を含む第１のガス状流出物（ライン１６）とを流通させる；
－ 場合による、第２の熱交換器Ｅ－３；これは、反応流出物（または場合による、高圧高温分離器Ｂ－１を起源とする軽質フラクションを含む第１のガス状流出物）の少なくとも一部を冷却するためのものである；
－ 場合による、第１の空気冷却器Ａ－１；これは、反応流出物（または場合による、高圧高温分離器Ｂ－１を起源とし、場合によっては第２の熱交換器Ｅ－３をさらに起源とする軽質フラクションを含む第１のガス状流出物）の少なくとも一部を凝縮させるためのものである；
－ 場合による、アミン洗浄塔Ｃ－２；これにより、高圧低温分離器Ｂ－２に由来する水素を含む第１のガス状流出物（再循環水素とも称される）（ライン１６）からＨ２Ｓの少なくとも一部を除去することが可能になる；
－ 場合による、第１の圧縮セクションＫ－１；これは、再循環させられかつアミン洗浄された水素（ライン１７）を圧縮するためのものである；
－ 場合による、第２の圧縮セクションＫ－２；これは、補給水素（ライン２）を圧縮するためのものである；
－ 場合による、再循環させられ、洗浄され、かつ圧縮された水素（ライン１８）および圧縮された補給水素（ライン３）を混合するための第２のセクション；
－ 場合による、中圧高温分離器Ｂ－３；その供給原料は、高圧高温分離器Ｂ－１に由来する少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物（ライン２２）であり、それの一つの流出物は、少なくとも１種の重質フラクションを含む第２の液状流出物（ライン２６）であり、これは、分離塔Ｃ－１に流通させられる；
－ 場合による、第２の空気冷却器Ａ－２；これは、中圧高温分離器Ｂ－３に由来する軽質フラクションを含む第２のガス状流出物（ライン２３）を凝縮させ、かつ、軽質フラクションを含む凝縮済みの第２のガス状流出物（ライン２４）を流通させる；
－ 場合による、中圧低温分離器Ｂ－４；これは、高圧低温分離器Ｂ－２に由来する少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物（ライン２５）（および場合による、中圧高温分離器Ｂ－３に由来する軽質フラクションを含む第２のガス状流出物（ライン２３）（および場合によっては、第２の空気冷却器Ａ－２において凝縮させられたもの（ライン２４））を分離し、かつ、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第２の液状流出物（ライン２７および２８）を分離塔Ｃ－１に流通させ、かつ、水素を含む第２のガス状流出物を除去するためのものである；
－ 分離塔Ｃ－１（例えば、ライン３２を介して加えられる流体を用いる従来の分留塔またはストリッピング塔）；これは、高圧低温分離器Ｂ－２に由来する液状流出物（ライン２５）、場合によっては、高圧高温分離器Ｂ－１に由来する液状流出物（ライン２２）、場合によっては、中圧分離器Ｂ－３に由来する液状流出物（ライン２６）、場合によっては、中圧低温分離器Ｂ－４に由来する液状流出物（ライン２７）から出発して、底部液（ライン３９）と、塔頂流出物とを流通させるためのものである；
－ 場合による、第３の熱交換器Ｅ－４；これは、分離塔Ｃ－１の供給原料（ライン２５、場合によってはライン２７）を加熱し、かつ／または、分離塔Ｃ－１からの底部液（ライン３９）を冷却するためのものである；
－ 場合による、第４の熱交換器（図示なし）；これは、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１または第２の液状流出物を冷却するかまたは加熱するのに適したものである；
－ 場合による、第３の空気冷却器Ａ－３；これは、分離塔Ｃ－１に由来する塔頂流出物を凝縮させるためのものである；および
－ 場合による、還流ドラムＢ－６；これは、塔頂流出物を、ガス状塔頂フラクション（例えば、サワーガス（sour gas））（ライン３５）と、炭化水素液状留分（例えばナフサ）（ライン３８）とに分離するためのものである
を含む。
－ 炭化水素供給原料（ライン１）および水素の流れ（ライン４）を混合するための第１のセクション；
－ 第１の混合セクションに由来する炭化水素供給原料／水素の流れの混合物（以降において炭化水素混合物と称する）（ライン５）を水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１からの反応流出物（ライン９）により予熱するためのシェルアンドチューブ式熱交換器の１個または複数個のトレインＥ－１Ａ／Ｂ／Ｃ／ＤおよびＥ－１Ｅ／Ｆ／Ｇ／Ｈ；
－ シェルアンドチューブ式熱交換器の１個または複数のトレインＥ－１に由来する予熱済みの炭化水素混合物（ライン７）を加熱し、かつ、加熱済みの炭化水素混合物（ライン８）を水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１に流通させるための反応器入口の炉Ｆ－１；
－ 水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１；
－ 場合による、バイパス（バイパスライン１９）；これにより、炭化水素混合物（ライン５）の一部は、シェルアンドチューブ式熱交換器の１個または複数個のトレインＥ－１を回避することができ、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１の反応温度を調節することができる；
－ 場合による、高圧高温分離器Ｂ－１；その供給原料は、シェルアンドチューブ式熱交換器のトレインＥ－１中を通過した後に冷却された反応流出物（ライン１１）によって形成され、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物（ライン２２）と、軽質フラクションを含む第１のガス状流出物（ライン１４）とを流通させる；
－ 高圧低温分離器Ｂ－２；その供給原料は、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１に由来し、かつ、シェルアンドチューブ式熱交換器の１個または複数個のトレインＥ－１中を通過した後に冷却された反応流出物（ライン１１および１４）の少なくとも一部によって形成され、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物（ライン２５）と、水素を含む第１のガス状流出物（ライン１６）とを流通させる；
－ 場合による、第２の熱交換器Ｅ－３；これは、反応流出物（または場合による、高圧高温分離器Ｂ－１を起源とする軽質フラクションを含む第１のガス状流出物）の少なくとも一部を冷却するためのものである；
－ 場合による、第１の空気冷却器Ａ－１；これは、反応流出物（または場合による、高圧高温分離器Ｂ－１を起源とし、場合によっては第２の熱交換器Ｅ－３をさらに起源とする軽質フラクションを含む第１のガス状流出物）の少なくとも一部を凝縮させるためのものである；
－ 場合による、アミン洗浄塔Ｃ－２；これにより、高圧低温分離器Ｂ－２に由来する水素を含む第１のガス状流出物（再循環水素とも称される）（ライン１６）からＨ２Ｓの少なくとも一部を除去することが可能になる；
－ 場合による、第１の圧縮セクションＫ－１；これは、再循環させられかつアミン洗浄された水素（ライン１７）を圧縮するためのものである；
－ 場合による、第２の圧縮セクションＫ－２；これは、補給水素（ライン２）を圧縮するためのものである；
－ 場合による、再循環させられ、洗浄され、かつ圧縮された水素（ライン１８）および圧縮された補給水素（ライン３）を混合するための第２のセクション；
－ 場合による、中圧高温分離器Ｂ－３；その供給原料は、高圧高温分離器Ｂ－１に由来する少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物（ライン２２）であり、それの一つの流出物は、少なくとも１種の重質フラクションを含む第２の液状流出物（ライン２６）であり、これは、分離塔Ｃ－１に流通させられる；
－ 場合による、第２の空気冷却器Ａ－２；これは、中圧高温分離器Ｂ－３に由来する軽質フラクションを含む第２のガス状流出物（ライン２３）を凝縮させ、かつ、軽質フラクションを含む凝縮済みの第２のガス状流出物（ライン２４）を流通させる；
－ 場合による、中圧低温分離器Ｂ－４；これは、高圧低温分離器Ｂ－２に由来する少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物（ライン２５）（および場合による、中圧高温分離器Ｂ－３に由来する軽質フラクションを含む第２のガス状流出物（ライン２３）（および場合によっては、第２の空気冷却器Ａ－２において凝縮させられたもの（ライン２４））を分離し、かつ、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第２の液状流出物（ライン２７および２８）を分離塔Ｃ－１に流通させ、かつ、水素を含む第２のガス状流出物を除去するためのものである；
－ 分離塔Ｃ－１（例えば、ライン３２を介して加えられる流体を用いる従来の分留塔またはストリッピング塔）；これは、高圧低温分離器Ｂ－２に由来する液状流出物（ライン２５）、場合によっては、高圧高温分離器Ｂ－１に由来する液状流出物（ライン２２）、場合によっては、中圧分離器Ｂ－３に由来する液状流出物（ライン２６）、場合によっては、中圧低温分離器Ｂ－４に由来する液状流出物（ライン２７）から出発して、底部液（ライン３９）と、塔頂流出物とを流通させるためのものである；
－ 場合による、第３の熱交換器Ｅ－４；これは、分離塔Ｃ－１の供給原料（ライン２５、場合によってはライン２７）を加熱し、かつ／または、分離塔Ｃ－１からの底部液（ライン３９）を冷却するためのものである；
－ 場合による、第４の熱交換器（図示なし）；これは、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１または第２の液状流出物を冷却するかまたは加熱するのに適したものである；
－ 場合による、第３の空気冷却器Ａ－３；これは、分離塔Ｃ－１に由来する塔頂流出物を凝縮させるためのものである；および
－ 場合による、還流ドラムＢ－６；これは、塔頂流出物を、ガス状塔頂フラクション（例えば、サワーガス（sour gas））（ライン３５）と、炭化水素液状留分（例えばナフサ）（ライン３８）とに分離するためのものである
を含む。
図１および２は、水素化処理または水素化転化のデバイスの同一の機器に対して同一の参照符号（番号）を有している。
図２を参照すると、本発明の説明の第１の態様によるデバイスは、参照デバイスの要素を含んでおり、シェルアンドチューブ式熱交換器の１個または複数個のトレインＥ－１（図１）が少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器Ｓ－１によって置き換えられているという例外を伴っている。参照デバイス（図１）において用いられている供給原料を加熱するための反応器入口の炉Ｆ－１は、本発明の説明によるデバイスではもはや必要ではないことに留意することも重要である。１つまたは複数の実施形態によると、反応セクションの供給原料は、反応流出物によって、好ましくは単一のコイル巻回式熱交換器Ｓ－１により加熱のみされた後に、反応セクションに直接的に入る。
具体的には、本発明者らが実証したことは、シェルアンドチューブ式熱交換器の１個または複数個のトレインＥ－１の代わりとして、少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器Ｓ－１を、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１の供給原料を反応流出物により加熱するために含む水素化処理または水素化転化のデバイスは、前記供給原料を加熱するために提供される反応器入口の炉Ｆ－１なしで済ますことを可能にすることである。
コイル巻回式熱交換器Ｓ－１は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であって、この垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回されている、ものである（Technique de l’Iingenieur,J 3 601 V2 paragraph 4.2を参照）。前記交換器により、チャンバ中を流通する流体と、チューブバンドル中を流通する少なくとも１種の流体との間で熱交換することが可能になる。
１つまたは複数の実施形態によると、コイル巻回式熱交換器Ｓ－１は、シェル側の高温流体およびチューブ側の低温流体により用いられる。
１つまたは複数の実施形態によると、コイル巻回式熱交換器Ｓ－１は、チューブ側の高温流体およびシェル側の低温流体により用いられる。
図２からの例において、第１の混合セクションは、少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器Ｓ－１の上流に位置決めされる。１つまたは複数の実施形態において、第１の混合セクションは、少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器Ｓ－１の下流にある。
図２からの例において、コイル巻回式熱交換器（Ｓ－１）は、炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱するように位置決めされる。他方で、コイル巻回式熱交換器（Ｓ－１）は、炭化水素供給原料および場合による水素の流れを加熱するように構成されてよい。
本発明の説明によるデバイスは、水素化処理または水素化転化の反応セクションの入口（すなわち、Ｓ－１とＲ－１との間のライン７上）に配置される始動炉（図示なし）を含んでよいことも留意されるべきである。他方で、始動炉は、本方法を始動するためだけに用いられる；本方法は、安定的な操作中、コイル巻回式熱交換器と水素化処理または水素化転化の反応セクションとの間に加熱工程を含まない。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料の初留点は、１２０℃より高い。ディーゼルの場合、初留点は、一般に約１５０℃であり、蒸留範囲は、典型的には１７０℃～３９０℃である。常圧残渣の場合、初留点は、典型的には３００℃より高く、好ましくは３４０℃～３８０℃である。真空残渣の場合、初留点は、典型的には４５０℃～６００℃、好ましくは５００℃～５５０℃である。軽質真空蒸留物（light vacuum gas oil（ＬＶＧＯ）：軽質真空ガスオイル）は、３００℃～４３０℃、好ましくは３４０℃～４００℃の蒸留範囲によって特徴付けられる。重質真空蒸留物（heavy vacuum gas oil（ＨＶＧＯ）：重質真空ガスオイル）は、４００℃～６２０℃、好ましくは４４０℃～５５０℃の蒸留範囲によって特徴付けられる。したがって、使用可能な供給原料は、幅広い沸点の範囲内にある。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料は、最低１０体積％、一般に最低２０体積％、多くの場合最低８０体積％の、３４０℃超で沸騰する化合物を含有する。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料の窒素の含有率は、５００重量ｐｐｍより高く、一般に５００～１００００重量ｐｐｍ、より一般には７００～４５００重量ｐｐｍ、さらにより一般には８００～４５００重量ｐｐｍである。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料の硫黄の含有率は、０．０１重量％～５重量％、一般に０．２重量％～４重量％、さらにより一般には０．５重量％～３重量％である。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料は金属を含有する。１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料のニッケルおよびバナジウムを合わせた含有率は、１０重量ｐｐｍ未満、好ましくは５重量ｐｐｍ未満、さらにより好ましくは２重量ｐｐｍ未満である。
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料のアスファルテンの含有率は、３０００重量ｐｐｍ未満、好ましくは１０００重量ｐｐｍ未満、さらにより好ましくは３００重量ｐｐｍ未満である。
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１からの反応流出物は、炭化水素留分からなり、この炭化水素留分は、一般的には混合相として、水素、分解に由来するガス、特には前記反応セクションの反応に由来するＨ２ＳおよびＮＨ３を、供給原料中に含有される硫黄および窒素の含有率に比例して含み、場合によっては、ＣＯ２および他のガス、二次反応を起源とする軽質留分、例えばＬＰＧ（liquefied petroleum gas：液化石油ガス）、および少なくともナフサを含み、場合によっては、以下の炭化水素留分：ディーゼル、ケロセンおよび／または未転化残渣等を供給原料の性質および反応のタイプに応じて含む。
１つまたは複数の実施形態によると、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物は、反応セクションからの流出物の最も重質なフラクションの少なくとも一部を含み、これは、ナフサ、ディーゼル、ケロセンおよび／または未転化残渣を、供給原料の性質および反応のタイプに応じて含む。少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物は、反応セクションからの流出物の中間フラクションを含んでもよく、場合によっては、ディーゼル、ケロセンおよび／またはナフサを供給原料の性質および反応のタイプに応じて含む。
１つまたは複数の実施形態によると、軽質フラクションを含む第１のガス状流出物は、反応流出物の最も軽質なフラクションの少なくとも一部を含み、これは、水素、分解に由来するガス、特に、反応セクションの反応に由来するＨ２ＳおよびＮＨ３を、供給原料中に含有される硫黄および窒素の含有率に比例して含んでおり、場合によっては、ＣＯ２および他のガス、二次反応を起源とする軽質留分、例えばＬＰＧ、および少なくともナフサを含む。
１つまたは複数の実施形態によると、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物は、反応流出物のフラクションを含み、これは、二次反応を起源とする軽質留分、例えば、ＬＰＧ、および少なくともナフサを含んでいる。
１つまたは複数の実施形態によると、水素を含む第１のガス状流出物は、分解に由来するガス、特に、反応セクションの反応に由来するＨ２Ｓを、供給原料中に含有される硫黄の含有率に比例して含み、場合によっては、ＣＯ２を含む。
１つまたは複数の実施形態によると、少なくとも１種の重質フラクションを含む第２の液状流出物は、反応セクションからの流出物の最も重質なフラクションを含み、これは、ディーゼル、ケロセンおよび／または未転化残渣を、供給原料の性質および反応のタイプに応じて含んでいる。
１つまたは複数の実施形態によると、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物は、反応セクションからの流出物の第１の中間フラクションを含み、これは、場合によっては、ディーゼル、ケロセンおよび／またはナフサを、供給原料の性質および反応のタイプに応じて含んでいる。
１つまたは複数の実施形態によると、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第２の液状流出物は、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物の最も重質なフラクションを含む。少なくとも１種の軽質フラクションを含む第２の液状流出物は、反応セクションからの流出物の第２の中間フラクションを含んでもよく、これは、ディーゼル、ケロセンおよび／またはナフサを、供給原料の性質および反応のタイプに応じて含んでいる。
１つまたは複数の実施形態によると、水素を含む第２のガス状流出物は、反応流出物の最も軽質なフラクションの少なくとも一部を含み、これは、水素、分解に由来するガス、特に、反応セクションの反応に由来するＨ２Ｓを、供給原料中に含有される硫黄の含有率に比例して含み、場合によっては、ＣＯ２および他のガスを含む。
１つまたは複数の実施形態によると、塔頂流出物は、分解に由来するガス、特に、Ｈ２Ｓ、場合によるＣＯ２および他のガス、ＬＰＧ、ナフサおよび場合によるストリッピング流体を含む。
１つまたは複数の実施形態によると、ガス状塔頂フラクションは、分解に由来するガス、特にＨ２Ｓ、場合によるＣＯ２および他のガス、ＬＰＧを含む。
１つまたは複数の実施形態によると、液状炭化水素留分はナフサを含む。
１つまたは複数の実施形態によると、底部液は、反応セクションからの流出物の最も重質なフラクションを含み、これは、ディーゼル、ケロセンおよび／または未転化残渣を、供給原料の性質および反応のタイプに応じて含んでいる。
本発明の説明によるデバイスにおいて、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１は、１基または直列または並列に配置された複数基の反応器、例えば、直列に配置された２基の反応器を含んでよい。反応セクションの各反応器は、少なくとも１個の触媒床を含む。触媒は、固定床において、または、膨張床（expanded bed）において、あるいは、バブリング床において用いられてよい。固定床において用いられる触媒の場合、複数個の触媒床を少なくとも１基の反応器内に位置決めすることが可能である。各反応器は、冷却手段、例えば、液体または気体のクエンチ流を備えてよく、これは、２つの連続する床の間に配置されて、反応器中の床のそれぞれの入口における温度を制御する。他方、水素化処理または水素化転化の反応器は、加熱手段を有していない。
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１は、水素化分解ユニットの反応セクションである。
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１は、ディーゼルおよび／またはケロセンおよび／または真空蒸留物の水素化脱硫のためのユニットの反応セクションである。
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１は、ナフサの水素化脱硫のためのユニットの反応セクションである。
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１は、バブリング床における残渣または蒸留物または脱アスファルト油の水素化転化のためのユニットに含まれる。
分離塔Ｃ－１は、特に、分解に由来するガス（一般に、サワーガスと呼ばれる）、特に、反応セクションの反応に由来するＨ２Ｓを除去することを目的とする。この塔は、好ましくは、あらゆるストリッピングガス、例えば、水素または水蒸気を含有するガスによってストリッピングされる。好ましくは、前記ストリッピングを行うために水蒸気が用いられる。
第２の態様によると、本発明の説明は、第１の態様によるデバイスを実行するための方法にも関する。
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１の操作条件は、以下の特徴の少なくとも１つを含む：
－ 温度は、約２００℃～約４６０℃、優先的には約２４０℃～約４５０℃である；
－ 全圧は、約１～約２０ＭＰａ、例えば２～２０ＭＰａ、好ましくは２．５～１８ＭＰａ、非常に好ましくは３～１８ＭＰａである；
－ 各触媒工程についての液体供給原料の全体的な毎時空間速度は、約０．０５ｈ－１～約１２ｈ－１、好ましくは約０．０５ｈ－１～約１０ｈ－１である；
－ 用いられる水素の純度は、水素供給（すなわち、再循環水素／補給水素の混合物）の体積に対して約５０体積％～１００体積％である；
－ 液体炭化水素供給原料に対する水素の量は、約５０Ｎｍ３／ｍ３～約２５００Ｎｍ３／ｍ３である；および
－ 炭化水素供給原料中の分解された供給原料の量は、炭化水素供給原料の重量に対して、最低５重量％、好ましくは最低１０重量％、例えば１０重量％～５０重量％である。
－ 温度は、約２００℃～約４６０℃、優先的には約２４０℃～約４５０℃である；
－ 全圧は、約１～約２０ＭＰａ、例えば２～２０ＭＰａ、好ましくは２．５～１８ＭＰａ、非常に好ましくは３～１８ＭＰａである；
－ 各触媒工程についての液体供給原料の全体的な毎時空間速度は、約０．０５ｈ－１～約１２ｈ－１、好ましくは約０．０５ｈ－１～約１０ｈ－１である；
－ 用いられる水素の純度は、水素供給（すなわち、再循環水素／補給水素の混合物）の体積に対して約５０体積％～１００体積％である；
－ 液体炭化水素供給原料に対する水素の量は、約５０Ｎｍ３／ｍ３～約２５００Ｎｍ３／ｍ３である；および
－ 炭化水素供給原料中の分解された供給原料の量は、炭化水素供給原料の重量に対して、最低５重量％、好ましくは最低１０重量％、例えば１０重量％～５０重量％である。
当業者に知られているあらゆる触媒が、本発明の説明による方法において用いられ得る。例えば、周期律表の第ＶＩＩＩ族（新周期律表の８、９および１０族）からの元素から選ばれる少なくとも１種の元素と、場合による、周期律表の第ＶＩＢ族（新周期律表の６族）からの元素から選ばれる少なくとも１種の元素とを含む触媒である。
以下、化学元素の族は、ＣＡＳ分類に従って与えられる（CRC Handbook of Chemistry and Physics、ＣＲＣプレス発行、編集長D.R.Lide、第８１版、２０００～２００１）。例えば、ＣＡＳ分類による第ＶＩＩＩ族は、新ＩＵＰＡＣ分類による８、９および１０列からの金属に相当する；ＣＡＳ分類による第ＶＩＢ族は、新ＩＵＰＡＣ分類による６列からの金属に相当する。
本発明の説明による方法の実行のために、無定形担体上に、水素化・脱水素機能を有する少なくとも１種の金属または金属化合物を含む、従来の水素化転化触媒を用いることが可能である。この触媒は、第ＶＩＩＩ族からの金属、例えばニッケルおよび／またはコバルトを、しばしば、第ＶＩＢ族からの少なくとも１種の金属、例えばモリブデンおよび／またはタングステンと組み合わせて含む触媒であってもよい。例えば、触媒の全重量に対してニッケル０．５重量％～１０重量％（酸化ニッケル（ＮｉＯ）として表される）と、モリブデン１重量％～３０重量％、好ましくはモリブデン５重量％～２０重量％（酸化モリブデン（ＭｏＯ３）として表される）とを、無定形鉱物担体上に含む触媒の使用がなされてよい。触媒中の第ＶＩＢ族および第ＶＩＩＩ族からの金属の酸化物の全含有率は、触媒の全重量に対して、一般に５重量％～４０重量％、優先的には７重量％～３０重量％である。第ＶＩＢ族からの金属（１種または複数種）と第ＶＩＩＩ族からの金属（１種または複数種）との間の重量比（金属酸化物に基づいて表される）は、一般に約２０～約１、通常は約１０～約２である。担体は、例えば、アルミナ、シリカ、シリカ－アルミナ、マグネシア、粘土およびこれら鉱物の少なくとも２種の混合物によって形成される群から選択される。この担体は、他の化合物、例えば、酸化ホウ素、ジルコニア、酸化チタン、無水リン酸から選ばれる酸化物を含有してもよい。
用いられ得る別のタイプの触媒は、少なくとも１種のマトリクスと、少なくとも１種のＹゼオライトと、少なくとも１種の水素化－脱水素金属とを含有する触媒である。上記のマトリクス、金属および追加元素は、この触媒の組成に組み込まれてもよい。有利なＹゼオライトは、特許出願WO00/71641、さらには特許EP 0 911 077、US4,738,940およびUS4,738,941に記載されている。
１つまたは複数の実施形態によると、高圧低温分離器Ｂ－２は、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１の圧力または高圧高温分離器Ｂ－１の圧力より低い圧力で、例えば、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１の圧力または高圧高温分離器Ｂ－１の圧力よりも０．１ＭＰａ～１．０ＭＰａ低い圧力で操作される。
高圧低温分離器Ｂ－２の温度は、一般に、利用可能な冷却手段を考慮して、可及的に低い。これは、再循環水素の純度を最大限にするためである。高圧低温分離器Ｂ－２の温度は、一般に２０℃～１００℃、好ましくは３５℃～７０℃である。高圧低温分離器Ｂ－２に由来する少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物は、分離塔Ｃ－１に送られる。この分離塔Ｃ－１は、好ましくは、ストリッパタイプのものであり、好ましくは、還流ドラムＢ－６を備えている。
１つまたは複数の実施形態によると、冷却済みの反応流出物は、場合による高圧高温分離器Ｂ－１に送られる。この高圧高温分離器Ｂ－１は、より低い圧力、例えば、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１の圧力より０．１ＭＰａ～１．０ＭＰａ低い圧力で操作される。高圧高温分離器Ｂ－１の温度は、一般に２００℃～４５０℃、好ましくは２５０℃～３８０℃、非常に好ましくは２６０℃～３６０℃である。
１つまたは複数の実施形態によると、高圧高温分離器Ｂ－１に由来する少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物は、第１のバルブＶ－１または場合によるタービンに送られ、場合による中圧高温分離器Ｂ－３に送られる。中圧高温分離器Ｂ－３の圧力は、場合による中圧低温分離器Ｂ－４に、中圧高温分離器Ｂ－３に由来する少なくとも１種の重質フラクションを含む第２の液状流出物を供給することができるように選ばれる。
１つまたは複数の実施形態によると、中圧高温分離器Ｂ－３は、１．０～４．０ＭＰａ、好ましくは１．５～３．５ＭＰａの圧力で操作される。中圧高温分離器Ｂ－３の温度は、一般に１５０℃～３８０℃、好ましくは２００℃～３６０℃である。
１つまたは複数の実施形態によると、高圧低温分離器Ｂ－２に由来する少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物は、第２のバルブＶ－２または場合によるタービン内で膨張させられ、場合による中圧低温分離器Ｂ－４に送られる。中圧低温分離器Ｂ－４の全圧は、優先的には、前記分離器Ｂ－４において分離される水素を含む第２のガス状流出物内に水素を有効に回収するのに必要な圧力である。この水素の回収は、好ましくは、圧力スイング吸着ユニットにおいて行われる。中圧低温分離器Ｂ－４の全圧は、一般に１．０ＭＰａ～４．０ＭＰａ、好ましくは１．５ＭＰａ～３．５ＭＰａである。中圧低温分離器Ｂ－４の温度は、一般に２０℃～１００℃、好ましくは３５℃～７０℃である。
分離塔Ｃ－１からの底部液（ライン３９）は、第３の熱交換器Ｅ－４によって冷却された後に、ライン４０を介して、分留セクション（図示なし）に送られてよい。この分留セクションにより、ナフサ、ケロセンおよびガスオイルの留分と残渣とを分離することが可能になる。
本発明の説明による方法は、炭化水素供給原料の全重量に対して最低５重量％、好ましくは最低１０重量％の分解済み供給原料を含む供給原料、すなわち、熱分解または接触分解のユニットを起源とするものに特に適している。典型的には、分解済みの供給原料は、ビスブレーキング、コーキングまたはＦＣＣユニットを起源とする。１つまたは複数の実施形態によると、分解済みの供給原料は、接触分解ユニットを起源とし、例えばＦＣＣユニットによって生じさせられたＬＣＯ（light cycle oil：ライトサイクルオイル）またはＨＣＯ（heavy cycle oil：ヘビーサイクルオイル）を含む。１つまたは複数の実施形態によると、前記分解済み供給原料は、オレフィンを含有し、それらの臭素指数は、典型的には、ＡＳＴＭ Ｄ２７１０の方法に従って測定されて、４～２０ｍｇ／１００ｇ、優先的には７～２０ｍｇ／１００ｇである。本方法は、ほとんどまたは全く分解されていない供給原料を含む供給原料にも適している。これは、例えば、反応セクションにおける反応が十分に発熱性であり、その結果、反応セクションの入口における供給原料の温度より最低５℃、好ましくは最低１５℃高い、反応セクションの出口における流出物の温度で操作することが可能である場合である。
本発明の説明による方法は、炭化水素供給原料の全重量に対して５重量％未満の分解済みの供給原料を含む供給原料にも適しており、全く分解されていない（例えば、１重量％未満）供給原料を含む供給原料にも適している。例えば、本方法は、反応セクションの入口と出口との間の温度上昇が１５℃より高くなるように行われてよい。
第３の態様によると、本発明の説明は、第１の態様によるデバイスまたは第２の態様による方法におけるコイル巻回式熱交換器Ｓ－１の使用、特に、炭化水素混合物を加熱し、かつ、これを水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１に直接的に流通させること；および水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１からの流出物を冷却することのための使用にも関する。
本発明の説明によるデバイス、方法および使用は、以下の利点を有している：
－ コイル巻回式熱交換器Ｓ－１および場合による炭化水素供給原料中の分解済みの供給原料の存在（分解済みの供給原料は、反応セクション中の温度上昇を生じさせるので、反応流出物は、コイル巻回式熱交換器の入口において、温度においてより高い）により、炭化水素混合物を、通常の操作において水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１の反応器入口の炉Ｆ－１を除去することができるのに十分に高い温度に加熱することが可能になる；
－ コイル巻回式熱交換器Ｓ－１によって、反応流出物を、参照デバイスにおけるより低い温度に冷却することが可能になり、結果的に、必要とされる第１の空気冷却器Ａ－１の出力がより低くなる；
－ コイル巻回式熱交換器Ｓ－１によって、デバイスの機器を設置するのに必要な床面積を低減させることが可能になる；
－ コイル巻回式熱交換器Ｓ－１によって、反応ループにおける圧力降下を低減させ、結果的に第１の圧縮セクションＫ－１において必要とされる出力を低減させることが可能になる。
－ コイル巻回式熱交換器Ｓ－１および場合による炭化水素供給原料中の分解済みの供給原料の存在（分解済みの供給原料は、反応セクション中の温度上昇を生じさせるので、反応流出物は、コイル巻回式熱交換器の入口において、温度においてより高い）により、炭化水素混合物を、通常の操作において水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１の反応器入口の炉Ｆ－１を除去することができるのに十分に高い温度に加熱することが可能になる；
－ コイル巻回式熱交換器Ｓ－１によって、反応流出物を、参照デバイスにおけるより低い温度に冷却することが可能になり、結果的に、必要とされる第１の空気冷却器Ａ－１の出力がより低くなる；
－ コイル巻回式熱交換器Ｓ－１によって、デバイスの機器を設置するのに必要な床面積を低減させることが可能になる；
－ コイル巻回式熱交換器Ｓ－１によって、反応ループにおける圧力降下を低減させ、結果的に第１の圧縮セクションＫ－１において必要とされる出力を低減させることが可能になる。
（実施例）
図１は、参照比較を構成し、図２は、本発明の説明に合致するデバイスおよび方法の実施形態の例を説明している。
図１は、参照比較を構成し、図２は、本発明の説明に合致するデバイスおよび方法の実施形態の例を説明している。
炭化水素供給原料は、１８７℃～３６５℃の沸点を有する留分に、炭化水素供給原料の全重量に対して６１重量％の常圧ガスオイル、１１重量％の重質真空蒸留物、１４重量％の分解済みのガスオイルおよび１４重量％のコーカーガスオイルを混合したものであり、以下の特徴を有している。
本適用において、炭化水素供給原料の比重は無次元である。
本発明の説明によると、図２に表されるように、炭化水素供給原料は、ライン１を介して供給される。補給水素は、好ましくは、炭化水素供給原料に対して過剰にあり、このものは、ライン２および第２の圧縮セクションＫ－２（例えば、コンプレッサ）、次いで、ライン３を介して供給され、ライン４において再循環水素と混合される。次に、水素は、炭化水素供給原料（ライン１）と混合され、その後、このようにして得られた炭化水素混合物を、ライン５を介してコイル巻回式熱交換器Ｓ－１に流通させる。コイル巻回式熱交換器Ｓ－１によって、炭化水素混合物を反応流出物により加熱することが可能になる。この実施例では、コイル巻回式熱交換器Ｓ－１は、特許出願WO2014/067223に記載されたものと同様のものである。この熱交換の後、炭化水素混合物は、ライン７を介して直接的に水素化脱硫セクションに運ばれる。この水素化脱硫セクションは、少なくとも１基の水素化脱硫反応器（水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１の一例）によって形成され、この水素化脱硫反応器は、少なくとも１種の水素化脱硫触媒を含んでいる。水素化脱硫反応に必要な温度は、ライン１９を介して（場合によってはバルブＶ－３により）炭化水素混合物の一部をバイパスすることによって調節される。
この実施例において、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ－１は、３個の触媒床を含む水素化脱硫反応器からなる。水素化脱硫反応器の床は、（Ａｌ２Ｏ３上ＣｏＭｏタイプの）Axens HR1248触媒から構成される。床は、約７．５０ＭＰａおよび３２５℃～３９０℃の温度で操作される。反応セクションにおける化学的水素消費量は、新しい炭化水素供給原料に対して１．１重量％である。
反応流出物は、次に、ライン９を介してコイル巻回式熱交換器Ｓ－１に送られ、次いで、ライン１１を介して第１の空気冷却器Ａ－１に送られ、その後に、ライン１５を介して高圧低温分離器Ｂ－２に入る。高圧低温分離器Ｂ－２により、気－液分離および水性液相のデカンテーションの両方を行うことが可能となる。
高圧低温分離器Ｂ－２に由来する少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物は、ライン２５を介して第３の熱交換器Ｅ－４に、ライン２８を介してストリッパ（分離塔Ｃ－１の例）に供給する。ストリッパは、塔の頂部において０．６９ＭＰａで操作される。
高圧低温分離器Ｂ－２に由来する再循環水素は、ライン１６を介してアミン洗浄塔Ｃ－２に送られる。アミン洗浄塔Ｃ－２によって、Ｈ２Ｓの少なくとも一部を除去することが可能となる。再循環水素は、次いで、ライン１７および１８を介して第１の混合セクションに流通させられ、次いで、第１の圧縮セクションＫ－１により圧縮し、かつ、供給原料（ライン１）と混合した後に、炭化水素供給原料と共に水素化処理反応器に流通させられる。
ストリッパは、ライン３２を介してストリッピング蒸気を供給される。ストリッパの頂部において、塔頂流出物のガス状フラクション（一般に、サワーガスと呼ばれる）がライン３５を介して回収され、ナフサタイプの留分が、ライン３８を介して回収され、このものの最終沸点は、通常、１００℃より高い。ストリッパからの底部液は、ライン３９を介して回収され、このものは、第３の熱交換器Ｅ－４において冷却された後、ライン４０を介して場合による分留セクション（図示なし）に送られる。この分留セクションによりナフサ、ケロセン、ガスオイルの留分と、残渣とを回収することが可能となる。
表１は、以下を比較する：
－ TEMA BEU規格の３基の供給原料／流出物のシェルアンドチューブ式熱交換器Ｅ－１Ａ／Ｂ／Ｃのトレイン（図１）を用い、かつ、反応器入口の炉Ｆ－１を用いる参照の水素化処理のデバイスおよび方法；および
－ 単一のコイル巻回式熱交換器Ｓ－１（図２）を用い、かつ、反応器入口の炉Ｆ－１を何等用いることのない本発明の説明に合致する水素化処理のデバイスおよび方法。
－ TEMA BEU規格の３基の供給原料／流出物のシェルアンドチューブ式熱交換器Ｅ－１Ａ／Ｂ／Ｃのトレイン（図１）を用い、かつ、反応器入口の炉Ｆ－１を用いる参照の水素化処理のデバイスおよび方法；および
－ 単一のコイル巻回式熱交換器Ｓ－１（図２）を用い、かつ、反応器入口の炉Ｆ－１を何等用いることのない本発明の説明に合致する水素化処理のデバイスおよび方法。
参照の方法は、本発明の説明に合致する方法の実施例のために上記に記載されたのと同一の供給原料および同一の操作条件により操作される。
表１に実証されるように、本発明の説明に合致するデバイスおよび方法において：
－ 反応器入口の炉Ｆ－１は不必要である一方で、参照のデバイスおよび方法のためにそれは必須である；
－ 第１の空気冷却器Ａ－１の出力は、参照のデバイスおよび方法に対して１．５で除算される；
－ 反応器入口の炉Ｆ－１および第１の空気冷却器Ａ－１の合計出力は、参照のデバイスおよび方法に対して２で除算される；および
－ 第１の圧縮セクションＫ－１の出力は、参照のデバイスおよび方法に対して１．３で除算される。
－ 反応器入口の炉Ｆ－１は不必要である一方で、参照のデバイスおよび方法のためにそれは必須である；
－ 第１の空気冷却器Ａ－１の出力は、参照のデバイスおよび方法に対して１．５で除算される；
－ 反応器入口の炉Ｆ－１および第１の空気冷却器Ａ－１の合計出力は、参照のデバイスおよび方法に対して２で除算される；および
－ 第１の圧縮セクションＫ－１の出力は、参照のデバイスおよび方法に対して１．３で除算される。
Claims (15)
- 炭化水素供給原料の水素化転化または水素化処理のためのデバイスであって、
少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器（Ｓ－１）：前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、該垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回されており、これは、
炭化水素供給原料および場合による水素の流れまたは炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、これを水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）に直接的に流通させること、および
水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）からの反応流出物を冷却すること
のために適したものである；
炭化水素供給原料を水素の流れと混合するのに適した第１の混合セクション；前記第１の混合セクションは、少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器（Ｓ－１）の上流または下流にある；
炭化水素供給原料を水素化処理または水素化転化するのに適した水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）；
冷却済みの反応流出物の少なくとも一部を、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物と、水素を含む第１のガス状流出物とに分離するのに適した高圧低温分離器（Ｂ－２）；および
少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を、底部液と、塔頂流出物とに分離するのに適した分離塔（Ｃ－１）
を含む、デバイス。 - 単一のコイル巻回式熱交換器（Ｓ－１）を含む、請求項１に記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
- バイパス（１９）をさらに含み、該バイパス（１９）は、炭化水素供給原料の一部または炭化水素供給原料／水素の流れの混合物の一部を、コイル巻回式熱交換器（Ｓ－１）の入口からコイル巻回式熱交換器（Ｓ－１）の出口に直接的に流通させるのに適したものである、請求項１または２に記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
- 高圧高温分離器（Ｂ－１）をさらに含み、該高圧高温分離器（Ｂ－１）は、冷却済みの反応流出物を、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物と、軽質フラクションを含む第１のガス状流出物とに分離するのに適したものであり、該第１のガス状流出物は、高圧低温分離器（Ｂ－２）に流通させられる、請求項１～３のいずれか１つに記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
- 中圧高温分離器（Ｂ－３）をさらに含み、該中圧高温分離器（Ｂ－３）は、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物を、少なくとも１種の重質フラクションを含む第２の液状流出物と、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物とに分離するのに適したものであり、該第２の液状流出物は、分離塔（Ｃ－１）に流通させられる、請求項４に記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
- 中圧低温分離器（Ｂ－４）をさらに含み、該中圧低温分離器（Ｂ－４）は、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第２の液状流出物と、水素を含む第２のガス状流出物とに分離するのに適したものであり、該第２の液状流出物は、分離塔（Ｃ－１）に流通させられる、請求項１～５のいずれか１つに記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
- 中圧低温分離器（Ｂ－４）は、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物を分離するのに適している、請求項５に従属する請求項６に記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
- 炭化水素供給原料の水素化転化または水素化処理のための方法であって、以下の工程：
少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器（Ｓ－１）により、炭化水素供給原料および場合による水素の流れまたは炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、これを水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）に直接的に流通させる工程；
第１の混合セクションにおいて炭化水素供給原料を水素の流れと混合する工程であって、前記混合を、加熱工程の前またはその後に行う、工程；
少なくとも１基のコイル巻回式熱交換器（Ｓ－１）により水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）からの反応流出物を冷却する工程であって、前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、該垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回されている、工程；
水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）において炭化水素供給原料を水素化処理または水素化転化する工程であって、該水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）は、少なくとも１基の反応器を含み、該反応器は、周期律表の第ＶＩＩＩ族からの元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含む少なくとも１種の触媒を含む、工程；
高圧低温分離器（Ｂ－２）において冷却済みの反応流出物の少なくとも一部を分離して、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物と、水素を含む第１のガス状流出物とを流通させる工程；および
分離塔（Ｃ－１）において少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を分離して、底部液と、塔頂流出物とを流通させる工程
を含む、方法。 - 炭化水素供給原料の水素化処理または水素化転化は、以下の操作条件：
温度は、約２００℃～約４６０℃である；
全圧は、約１ＭＰａ～約２０ＭＰａである；
液体供給原料の全体的毎時空間速度は、約０．０５ｈ－１～約１２ｈ－１である；
水素の流れは、水素の流れの体積に対して約５０体積％～約１００体積％の水素を含む；
液体炭化水素供給原料に対する水素の量は、約５０Ｎｍ３／ｍ３～約２５００Ｎｍ３／ｍ３である；
の少なくとも１つの下に行われる、請求項８に記載の水素化転化または水素化処理の方法。 - 炭化水素供給原料の初留点は、１２０℃より高い、請求項８または９に記載の水素化転化または水素化処理の方法。
- 炭化水素供給原料は、炭化水素供給原料の重量に対して最低５重量％の分解済み供給原料を含むか；または
炭化水素供給原料は、炭化水素供給原料の重量に対して５重量％未満の分解済み供給原料を含み、水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）の入口と出口との間で１５℃超の温度上昇が実行される、請求項８～１０のいずれか１つに記載の水素化転化または水素化処理の方法。 - 高圧低温分離器（Ｂ－２）を、水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）の圧力より低い圧力で操作する、請求項８～１１のいずれか１つに記載の水素化転化または水素化処理の方法。
- 高圧低温分離器（Ｂ－２）の温度は、２０℃～１００℃である、請求項８～１２のいずれか１つに記載の水素化転化または水素化処理の方法。
- 炭化水素供給原料の水素化転化または水素化処理のための方法におけるコイル巻回式熱交換器（Ｓ－１）の使用であって、前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、該垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回されている、使用。
- コイル巻回式熱交換器（Ｓ－１）は、
炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、これを、水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）に直接的に流通させること；および
水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ－１）からの流出物を冷却すること
のために用いられる、請求項１４に記載の使用。
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