JP3021373B2 - トッピング方法 - Google Patents
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Description
係り、特に、消費エネルギが少なく、しかも軽質軽油
(LGO)および重質軽油(HGO)の分離性が向上す
るトッピング方法を提供することにある。
メタン、エタンなどの低沸点物質から沸点が600〜8
00℃の高沸点物質に到るまでの膨大な数の炭化水素が
含まれており、極めて広い沸点範囲のどの範囲をとって
も、その沸点を有する物質がまんべんなく含まれている
ことから、原油成分のことを連続成分ということがあ
る。
ら、ナフサ、ケロセン、軽質軽油(LGO)、重質軽油
(HGO)等を分留する操作をトッピングといい、トッ
ピングを行う装置をトッパーという。トッピングは、従
来から常圧で行われていたために、常圧蒸留と呼ばれる
こともある。なお、トッピングの残渣油(RC)は、主
に潤滑油の原料(潤滑油の性状調整材を含む)となるた
め、通常バキューム蒸留装置へ送られ、例えば30mm
Hg程度の高真空蒸留により、軽油の回収、および低、
中、高粘度の各潤滑油の分離操作が行われ、バキューム
蒸留の残油はアスファルトとなる。
装置は、常圧蒸留塔30と、該常圧蒸留塔30の塔下部
に原油を供給する原油供給管31、塔頂部からナフサを
抜き出し凝縮器32を介してその一部を塔上部に還流す
るとともに残部を系外に抜き出すナフサ留出ライン3
3、塔上部からナフサを抜き出し還流冷却器34を介し
て塔上部に戻すナフサ還流ライン35、塔中間部からス
チームストリッパ36を介してケロセンを抜き出すケロ
セン抜き出しライン37、塔中間部からケロセンを抜き
出し還流冷却器38を介して塔中間部に戻すケロセン還
流ライン39、塔中間部下方からスチームストリッパ4
0を介してLGOを抜き出すLGO抜き出しライン4
1、塔中間部下方からLGOを抜き出し還流冷却器42
を介して塔中間部下方に戻すLGO還流ライン43、塔
下部からスチームストリッパ44を介してHGOを抜き
出すHGO抜き出しライン45および塔底部に連結され
た残渣油(RC)の抜き出しライン46とから主として
構成されている。
油としての原油は、図示省略した加熱器によって加熱さ
れ、例えば350℃で常圧蒸留塔30の下部から塔内に
張り込まれ、蒸気が塔内を上昇する。そして塔内部を上
昇する間に上部から落下してくる凝縮した液分と、図示
省略したトレイ上で接触し、高沸点成分が凝縮する。凝
縮液はトレイを横断しながら流下し、液中の低沸点成分
は上昇する前記蒸気との接触により再蒸発して塔内を上
昇する。このように塔内でトレイ段数に相当する回数の
蒸留が行われ、各段の温度は塔頂に近づくに従って低く
なり、温度の低下とともに軽質分を多く含むようにな
る。そして、塔頂からナフサ、中間部からケロセン、L
GOおよびHGOがそれぞれ留出液として回収される。
一方、原料供給温度(約350℃)で液体として存在す
る成分は塔下部に設けられた、図示省略した棚段に落下
し、下方からのガス(液から分離したガスおよび吹き込
み蒸気)と接触し、液中の一部揮発成分がガス化して塔
内を上昇し、液分は下降を続け、最終的には、塔底部の
残渣油抜き出しライン46を経て系外に抜き出される。
ピング方法は、エネルギ消費量が多く、軽質成分の分離
性能が低いという問題があった。また、上記従来技術に
おける理論的な運転の自由度は、製品量(ナフサ、ケロ
セン、LGO、HGO)の4つと、還流量〔塔頂還流、
ナフサ還流(N−Ref)、ケロセン還流(K−Re
f)、LGO還流(LGO−Ref)の4つのうち〕の
3つと、原料供給温度の合計8つであり、運転のフレキ
シビリティが小さいという欠点があった。すなわち、上
記従来技術は、いわゆるフラッシャ型の蒸留であり、例
えば各留出製品の量を決めると、オーバーフラッシュ量
が通常少量のため、必要となる原料供給温度が大略決ま
ってしまうこと、各還流の総量(総除去熱量)は、製品
の抜き出し温度と原料供給温度が決まれば大略決まって
しまうこと、および運転操作として総除去熱量の各還流
への割り振りを変更できるが、塔下部へ除去熱をシフト
し過ぎると塔内にドライデッキが生じ、変化可能な幅が
小さいこと等の欠点があり、自由度が8の割りには運転
のフレキシビリティが小さいという問題があった。
解決し、軽質軽油(LGO)および重質軽油(HGO)
の分離性能が高く、省エネルギを達成でき、しかも運転
の自由度が高いトッピング方法を提供することにある。
本願で特許請求する発明は、以下のとおりである。 (1)原油を蒸留してナフサ、ケロセン、軽油およびそ
の他の留出油を留出物として分留するトッピング方法に
おいて、前記原油を常圧蒸留塔に導入して常圧蒸留し、
ナフサ、ケロセンおよびその他の軽質油を分留するとと
もに、前記ナフサ、ケロセンおよびその他の軽質油が留
出した残渣油を減圧蒸留塔に導入し、リボイラ加熱下に
圧力80〜200mmHgで減圧蒸留し、軽油およびそ
の他の重質油を分留することを特徴とするトッピング方
法。
230〜320℃であることを特徴とする上記(1)に
記載のトッピング方法。
からナフサ、ケロセン、軽質軽油(LGO)、重質軽油
(HGO)およびその他の留出油を分留する方法をい
う。本発明のトッピング方法は、例えばナフサおよびケ
ロセン成分が蒸気化するまで加熱した原油を常圧蒸留塔
(以下、第1塔ともいう)の塔下部から導入し、例えば
塔頂からナフサおよびその他の軽質油を、塔中間部から
ケロセンおよびその他の軽質油を留出させ、前記ナフ
サ、ケロセンおよびその他の軽質油が留出した残渣油
を、減圧蒸留塔(以下、第2塔ともいう)に導入し、リ
ボイラ加熱下に圧力80〜200mmHgの減圧下によ
る蒸発効果で蒸留し、例えばLGO、HGOその他の重
質油を分留するものである。
センをはじめ、液化石油ガス、軽質ガソリン、重質ガソ
リン、ジェット燃料、灯油等をいう。また、重質油と
は、軽油をはじめ、軽質軽油、ディーゼル軽油、重質軽
油等をいう。本発明によれば、トッピング装置として常
圧蒸留塔とリボイラ加熱を併用した減圧蒸留塔を採用す
ることにより、第1塔への原油の供給温度を低くするこ
とができるので、必要外部加熱量が減少して全体として
の省エネルギを達成することができる。エネルギ消費量
は、例えば従来技術の約80%に低減される。
ラ加熱を併用した減圧蒸留塔を採用したことにより、運
転の自由度が、製品量(例えばナフサ、ケロセン、LG
O、HGO)の4つと、還流量〔例えば第1塔塔頂還
流、N−Ref、K−Ref、第2塔塔頂還流、HGO
還流(HGO−Ref)〕の5つと、第1塔原油供給温
度および第2塔におけるリボイラ加熱量の2つを加えた
合計11となり、従来技術(自由度8)に比べて格段に
自由度が多くなり、多様な運転操作に対応することがで
きる。
よび必要な製品性状を得るため、第1塔の残渣油をリボ
イラで再沸して第1塔に戻すことにより、例えば第1塔
において原料供給温度に応じたリボイラ加熱量を、第2
塔において塔頂還流に応じたリボイラ加熱量をそれぞれ
設定することができ、製品の分離の要求度に合わせた運
転状態を実現することができるようになる。従って、上
述のように従来技術と較べて格段に優れた運転操作のフ
レキシビリティが得られる。
は230〜320℃、好ましくは260〜290℃であ
る。温度が低すぎると第1塔での蒸留が不十分となり、
温度が高すぎると省エネルギを図ることが困難となる。
本発明において、第2塔の圧力は80〜200mmHg
であり、120〜130mmHgであることが好まし
い。これによって第2塔における減圧蒸留が良好に行わ
れる。圧力が低すぎるとエネルギロスおよび設備費の増
大を生じ、一方、圧力が高すぎると、例えばLGOおよ
びHGOの分離性が低下すると共にリボイラ加熱温度が
上昇する。
第1塔と減圧の第2塔を用いるものであり、いわば常圧
蒸留塔と減圧蒸留塔の2塔で従来の常圧蒸留装置(トッ
パー)の役割を果たすものである。そして第2塔内の圧
力は、80mmHg以上、例えば130mmHgであ
り、トッピング後、塔内圧力を、例えば30mmHgと
するバキューム装置による蒸留とは明らかに異なるもの
である。
らに詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例に適用
されるトッピング装置を示す説明図である。図におい
て、この装置は常圧蒸留塔(第1塔)1およびリボイラ
装置を備えた減圧蒸留塔(第2塔)2とから主として構
成されており、前記第1塔1は、塔下部に原油を供給す
る原油供給管3と、塔頂部からナフサを抜き出し凝縮器
4を介してその一部を塔上部に還流するとともに残部を
系外に抜き出すナフサ留出ライン5、塔上部からナフサ
を抜き出し還流冷却器6を介して塔上部に戻すナフサ還
流ライン7、塔中間部からケロセンを抜き出すケロセン
抜き出しライン8、塔中間部からケロセンを抜き出し還
流冷却器9を介して塔中間部に戻すケロセン還流ライン
10を有し、前記第2塔2は、塔頂部からLGOを抜き
出し凝縮器11を介してその一部を塔上部に還流すると
ともに残部を系外に抜き出すLGO留出ライン12、塔
中間部からHGOを抜き出すHGO抜き出しライン1
3、塔中間部からHGOを抜き出し還流冷却器14を介
して塔中間部に戻すHGO還流ライン15、塔底部から
残渣油(RC)を抜き出す残渣油抜き出しライン16を
有しており、前記第1塔1の底部と第2塔2の下部と
は、途中に、両塔間の圧力差を維持するための減圧弁2
1を備えた連結管17によって連結されている。また、
第1塔1には、塔底部の残渣油を再沸して第1塔1に戻
すリボイラ18が、第2塔2には、塔底部の残渣油を再
沸して第2塔2に戻すリボイラ19がそれぞれ設けられ
ている。20はスチームエジェクタである。
省略した加熱器によって加熱され、例えば260℃で第
1塔1の下部に供給され、原料油中のナフサおよびケロ
センは蒸気状態で塔内を上昇し、上部から落下してくる
凝縮した液体と図示省略したトレイ上で接触し、高沸点
成分だけが凝縮し、凝縮した液体はトレイを横断しなが
ら流下する。液体中の低沸点成分は上昇する蒸気との接
触により再蒸発して塔内を上昇する。このとき塔上部か
ら液状のナフサが抜き出され、還流冷却器6で冷却さ
れ、過冷却の液状ナフサとして塔上部に還流される。ま
た塔中間部から液状のケロセンが抜き出され、還流冷却
器9で冷却され、過冷却の液状ケロセンとして塔中間部
に還流される。このようにして塔内ではトレイ段数に相
当する回数の蒸留が行われ、各段の温度は塔頂に近づく
に従って低くなる。塔頂部からは蒸気状のナフサが留出
し、凝縮器4で冷却、凝縮され液状ナフサとなり、その
一部が塔上部に還流され、残部は塔頂ガスと分離された
のち、製品ナフサとして回収される。また塔中間部から
液状のケロセンが製品ケロセンとして分留される。
残渣油の一部はリボイラ18で加熱されたのち第1塔内
に循環され、残りの残渣油は塔底部から抜き出され、減
圧弁21を備えた連結管17を経て第2塔2の下部に流
入し、例えば塔内圧力150mmHgの減圧状態でLG
OおよびHGOが蒸気化し、塔内部を上昇し、上部から
落下してくる凝縮した液体と図示省略したトレイ上で接
触し、高沸点成分だけが凝縮し、凝縮した液体はトレイ
を横断しながら流下し、液体中の低沸点成分は上昇する
蒸気との接触により再蒸発して塔内を上昇する。このと
き塔中間部から液状のHGOが抜き出され、還流冷却器
14で冷却され、過冷却の液状HGOとして塔中間部に
還流される。このようにして塔内ではトレイ段数に相当
する回数の蒸留が行われ、各段の温度は塔頂に近づくに
従って低くなり、塔頂部から蒸気状のLGOが留出し、
凝縮器11で冷却、凝縮されその一部が塔上部に還流さ
れ、残部はスチームエジェクタ20で吸引される塔頂ガ
スと分離されたのち、製品LGOとして回収される。ま
た塔中間部から液状のHGOが製品HGOとして回収さ
れる。LGOおよびHGOが留出した第2塔残渣油の一
部はリボイラ19で加熱されたのち第2塔内に循環さ
れ、残部は残渣油(RC)としてライン16から系外に
抜き出され、その後、例えば30mmHgのバキューム
蒸留によって低、中、高粘度の潤滑油とアスファルトに
分留される。
が従来技術よりも向上するとともに、例えば第1塔にお
けるナフサの還流冷却器6での除去熱量が従来法に比べ
て少ないので省エネルギ効果が得られる。本実施例によ
れば、第1塔1にリボイラ18を設けたことにより、該
リボイラの回収効果により、第2塔2への軽質分の同伴
が減少するので、LGOの分離効率が向上する。またL
GOへのHGOの同伴量もきわめて少なくなるので、従
来技術のようなサイドストリッパを設ける必要はない。
このように、軽質成分が重質成分へ同伴することによる
ロス分が少ないので、軽質成分を限界まで製品として回
収することができる。また、極重質成分が残渣油として
回収される割合が向上し、残渣油への軽質分の混入が少
なくなるので、残渣油量を最少化することができるとと
もに、HGOのエンドポイントを低く抑えることができ
る。
ライター製品)の増産が可能となり、製品間の分離性が
向上するので製品得率の設定幅が大きくなる。
13段(コンデンサおよびリボイラは含まず)とした図
1の装置を用い、原料供給量:542.21Mg/hr
(100,000BPSD)、原料供給温度:260.
0℃、第1塔における原料供給トレイ:第11段トレ
イ、塔頂還流比:0.100、ナフサ還流抜き出しトレ
イ:第2段トレイ、ナフサ還流戻りトレイ:第1段トレ
イ、ナフサ還流冷却器6における冷却熱量:10.00
Gcal/hr、ケロセン還流抜き出しトレイ:第7段
トレイ、ケロセン還流戻りトレイ:第6段トレイ、ケロ
セン還流冷却器9における冷却熱量:10.00Gca
l/hr、ケロセン抜き出しトレイ:第7段トレイ、リ
ボイラ18の加熱量:21.19Gcal/hr、第2
塔における第1塔残渣油の供給トレイ:第11段トレ
イ、塔頂還流比:0.300、HGO還流抜き出しトレ
イ:第7段トレイ、HGO還流戻りトレイ:第6段トレ
イ、HGO還流冷却器14における冷却熱量:5.00
Gcal/hr、HGO抜き出しトレイ:第7段トレ
イ、リボイラ19の加熱量:5.05Gcal/hr、
スチームエジェクタ20のスチーム量:0.25Mg/
hr(0.15Gcal/hr)としてMurban相
当原油(軽質原油)について蒸留計算したところ、製品
ナフサとして159.83Mg/hr、製品ケロセンと
して119.62Mg/hr、製品LGOとして61.
80Mg/hr、製品HGOとして49.59Mg/h
rが得られ、残渣油(RC)として151.37Mg/
hrを得た。
まず)とした図6の装置を用い、原料供給量:542.
21Mg/hr(100,000BPSD)、原料供給
温度:335.0℃、原料供給トレイ:第19段トレ
イ、塔頂還流比:0.081、ナフサ還流抜き出しトレ
イ:第2段トレイ、ナフサ還流戻りトレイ:第1段トレ
イ、ナフサ還流冷却器34における冷却熱量:15.0
0Gcal/hr、ケロセン還流抜き出しトレイ:7段
トレイ、ケロセン還流戻りトレイ:第6段トレイ、ケロ
セン還流冷却器38における冷却熱量:14.00Gc
al/hr、ケロセン抜き出しトレイ:第7段トレイ、
LGO還流抜き出しトレイ:第12段トレイ、LGO還
流戻りトレイ:第11段トレイ、LGO還流冷却器42
における冷却熱量:12.00Gcal/hr、LGO
抜き出しトレイ:第12段トレイ、HGO抜き出しトレ
イ:第16段トレイ、蒸留塔30の底部におけるストリ
ッピングスチーム量:3.60Mg/hr(2.27G
cal/hr)としてMurban相当原油(軽質原
油)について蒸留計算したところ、製品ナフサとして1
63.62Mg/hr、製品ケロセンとして121.8
5Mg/hr、製品LGOとして61.58Mg/h
r、製品HGOとして49.80Mg/hrが得られ、
残渣油(RC)として148.96Mg/hrを得た。
BPSD)、原料供給温度:290.0℃、ケロセン還
流冷却器9における冷却熱量:4.50Gcal/h
r、リボイラ18の加熱量:21.66Gcal/h
r、第2塔における塔頂還流比:0.400、HGO還
流冷却器14における冷却熱量:6.00Gcal/h
r、リボイラ19の加熱量:4.06Gcal/hr、
スチームエジェクタ20のスチーム量:0.29Mg/
hr(0.18Gcal/hr)とした以外は上記実施
例1と同様にしてMinus相当原油(重質原油)につ
いて蒸留計算したところ、製品ナフサとして74.23
Mg/hr、製品ケロセンとして91.51Mg/h
r、製品LGOとして57.62Mg/hr、製品HG
Oとして56.60Mg/hrが得られ、残渣油(R
C)として272.87Mg/hrを得た。
BPSD)、原料供給温度:361.0℃、塔頂還流
比:0.092、ナフサ還流冷却器34における冷却熱
量:12.00Gcal/hr、ケロセン還流冷却器3
8における冷却熱量:10.50Gcal/hr、LG
O還流冷却器42における冷却熱量:9.00Gcal
/hrとした以外は上記比較例1と同様にしてMinu
s相当原油(重質原油)について蒸留計算したところ、
製品ナフサとして78.38Mg/hr、製品ケロセン
として90.41Mg/hr、製品LGOとして60.
31Mg/hr、製品HGOとして55.93Mg/h
rが得られ、残渣油(RC)として271.40Mg/
hrを得た。
ルギを比較して表1に示す。
量は、36.40Gcal/hrであり、比較例1の4
3.51Gcal/hrの83.7%であった。また、
実施例1におけるスチームエジェクタに要する熱量およ
び比較例1におけるストリッピングに要する熱量を加味
すると、実施例1における所要エネルギーは、36.5
5Gcal/hrであり、比較例1の45.78Gca
l/hrの79.8%であった。この結果から、本実施
例が省エネルギを達成できたことが分かる。
要エネルギを比較して表2に示す。
量は、30.12Gcal/hrであり、比較例2の3
4.65Gcal/hrの86.9%であった。また、
実施例2におけるスチームエジェクタで要する熱量およ
び比較例2におけるストリッピングに要する熱量を加味
すると、実施例2における所要エネルギーは、30.3
0Gcal/hrであり、比較例2の36.92Gca
l/hrの82.1%であった。この結果から、本実施
例が省エネルギを達成できたことが分かる。
1および2に比べて同一段(トレイ)間隔の蒸留塔を用
いた場合、必要最大塔径が小さくなる。従って、同一塔
径の蒸留塔を用いた場合、本実施例1および2の処理能
力は比較例1および2に比べて1.2〜1.5倍とな
る。図2〜図5に、それぞれ実施例1、比較例1、実施
例2および比較例2における各留出成分の蒸留曲線を示
す。
実施例2は、比較例1または2に比べてLGOおよびH
GOの分離性が向上したことが分かる。これは、常圧蒸
留塔1と減圧蒸留塔2を組み合わせたこと、さらにはリ
ボイラを設けた効果が顕著に表れたものと思われる。
油を常圧蒸留塔に導入して常圧蒸留するとともに、ナフ
サ、ケロセンおよびその他の軽質油が留出した残渣油を
減圧蒸留塔に導入してリボイラ加熱下に圧力80〜20
0mmHgで減圧蒸留することにより、第1塔への原油
供給温度を低くして全体として省エネルギを達成でき
る。また、軽質成分の分離性能が向上し、LGOとHG
Oとの分離性が向上する。
蒸留塔への原油供給温度を230〜320℃としたこと
により、全体として省エネルギを達成できる。
説明図。
線を示す図。
図。
曲線を示す図。
図。
図。
…凝縮器、5…ナフサ留出ライン、6…還流冷却器、7
…ナフサ還流ライン、8…ケロセン抜き出しライン、9
…還流冷却器、10…ケロセン還流ライン、11…凝縮
器、12…LGO留出ライン、13…HGO抜き出しラ
イン、14…還流冷却器、15…HGO還流ライン、1
6…残渣油抜き出しライン、17…連結管、18、19
…リボイラ、20…スチームエジェクタ、21…減圧
弁、30…常圧蒸留塔、31…原油供給管、32…凝縮
器、33…ナフサ留出ライン、34…還流冷却器、35
…ナフサ還流ライン、36…スチームストリッパ、37
…ケロセン抜き出しライン、38…還流冷却器、39…
ケロセン還流ライン、40…スチームストリッパ、41
…LGO抜き出しライン、42…還流冷却器、43…L
GO還流ライン、44…スチームストリッパ、45…H
GO抜き出しライン、46…残渣油抜き出しライン。
Claims (2)
- 【請求項1】 原油を蒸留してナフサ、ケロセン、軽油
およびその他の留出油を留出物として分留するトッピン
グ方法において、前記原油を常圧蒸留塔に導入して常圧
蒸留し、ナフサ、ケロセンおよびその他の軽質油を分留
するとともに、前記ナフサ、ケロセンおよびその他の軽
質油が留出した残渣油を減圧蒸留塔に導入し、リボイラ
加熱下に圧力80〜200mmHgで減圧蒸留し、軽油
およびその他の重質油を分留することを特徴とするトッ
ピング方法。 - 【請求項2】 前記常圧蒸留塔への原油供給温度が23
0〜320℃であることを特徴とする請求項1に記載の
トッピング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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1996
- 1996-12-05 JP JP8325482A patent/JP3021373B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN103242888A (zh) * | 2013-04-25 | 2013-08-14 | 中国寰球工程公司 | 一种用于重质原油减压深拔的卧式双面辐射减压炉 |
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JPH10158664A (ja) | 1998-06-16 |
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