JP4042464B2

JP4042464B2 - 石油精製装置のスラッジ排出方法

Info

Publication number: JP4042464B2
Application number: JP2002128431A
Authority: JP
Inventors: 洋司川平
Original assignee: Petroleum Energy Center PEC; Kurita Engineering Co Ltd
Current assignee: Kurita Engineering Co Ltd; Japan Petroleum Energy Center JPEC
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: JP2003320325A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油精製装置の系内に付着堆積しているスラッジを系外へ効率的に排出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石油精製装置の系内には経時により汚れが付着するため、この汚れを除去するために薬品洗浄が行われる。しかし、石油精製装置の系内の薬品洗浄を無開放で行った場合には、薬品洗浄のみでは除去し得ない汚れがスラッジとして系内に残留する。スラッジの残留が装置運転に支障をきたさない程度であれば、系内にスラッジを残したまま運転が再開されるが、スラッジの残留は、一般的には、局部腐食の原因となったり、運転再開後のＵ値（総括熱伝達係数）やΔＰ（差圧）の早期悪化の原因となったりするため、これを除去することが望まれる。
【０００３】
従来、系内に残留するスラッジの除去は、装置を開放し、高圧水等を用いて清掃することにより行われているが、開放清掃には多大な費用を要する上に、運転停止期間が長くなるという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、石油精製装置を開放することなく無開放のまま、系内に付着堆積しているスラッジを短時間で効率的に除去することができる石油精製装置のスラッジ排出方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の石油精製装置のスラッジ排出方法は、石油精製装置の系内に付着堆積しているスラッジを、該系内に薬品を添加して系外に排出する方法において、前記薬品は、過酸化水素又は過炭酸塩よりなる発泡剤と、カタラーゼ又はヒドラジンよりなる発泡助剤とを含む石油精製装置のスラッジ排出方法であり、水酸化ナトリウムと界面活性剤を含む脱脂洗浄用薬品で系内の脱水洗浄を行った後に、前記薬品で系内の洗浄を行うことを特徴とする。
【０００６】
本発明では、発泡剤を添加することにより系内で発生した気泡が、系内に付着堆積しているスラッジに付着する。気泡が付着したスラッジは、気泡の浮力で浮上し、系外に容易に排出されるようになる。
【０００７】
本発明においては、発泡剤と発泡助剤とを併用する。発泡剤としては過酸化水素又は過炭酸塩を用いる。
【０００８】
また、発泡助剤としてはカタラーゼ又はヒドラジンを用いる。例えば過酸化水素分解酵素であるカタラーゼを過酸化水素に添加することにより、下記反応で過酸化水素の分解により酸素を発生させることができる。
【０００９】
【化１】

【００１０】
また、ヒドラジンであれば、下記反応により窒素を発生させることができる。
【００１１】
【化２】

【００１２】
このような気泡は、系内に堆積しているスラッジ塊の内部でも発生するため、スラッジ塊内での気泡の発生によりスラッジ塊を崩壊させて、スラッジを容易に浮上、流出させることができる。また、気泡の発生により洗浄液の流速も高められ、この洗浄液の高流速化によってもより一層スラッジの排出効果が高められる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の石油精製装置のスラッジ排出方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の石油精製装置のスラッジ排出方法の実施の形態を示す系統図である。図１では、加熱炉１、バキュームフラッシャー２、ポンプ３，４及び熱交換器５，６を備える石油精製装置の、特にスラッジが残留して堆積し易い熱交換器５，６内のスラッジを、本発明の方法に従って次のような手順で系外へ排出する。
【００１５】
▲１▼ まず、図１に示す通り、配管１１，１２，１６，１７等と、循環ポンプ７、循環タンク８及びスラッジ回収装置９を仮設する。
【００１６】
▲２▼ 系内に水を供給して、循環タンク８、配管１１、循環ポンプ７、配管１２，１３Ａ，１３Ｂ、熱交換器５のシェル側、熱交換器６のチューブ側、配管１４Ａ，１４Ｂ、熱交換器６のシェル側、熱交換器５のチューブ側、配管１５Ａ，１５Ｂ、配管１６、スラッジ回収装置９、配管１７の洗浄系内を満水とする。
【００１７】
▲３▼ 循環ポンプ７により洗浄系内の水の循環を開始し、まず、水酸化ナトリウムと界面活性剤等の薬品を洗浄水に添加して系内の脱脂洗浄を行う。脱脂洗浄後は洗浄水を系外へ排出する。
【００１８】
▲４▼ 次に、洗浄系内に再度水を供給して満水とする。循環ポンプ７により再び循環を開始し、循環ポンプ７の吸引側の配管１８より発泡剤を添加する。例えば、洗浄系内全体の水量に対して３５重量％過酸化水素水溶液が１％の注入量となるように、一定流量で、かつ、循環水が１サイクルする以上の時間をかけて注入する。
【００１９】
▲５▼ 発泡剤の注入終了後は、配管１９より循環ポンプ７の吐出側に発泡助剤を注入する。発泡助剤としては、例えば、下記表１の発泡助剤を洗浄系内全体の水量に対して下記表１の注入量となるように、一定の流量で、かつ、循環水が１サイクルする以上の時間をかけて注入する。なお、この発泡助剤の注入にあたっては、循環ポンプ７の吐出圧力より高い圧力で注入する必要があるため、ストロークポンプ等の高圧ポンプを用いる。
【００２０】
発泡助剤の注入終了後は、好ましくは下記表１に示す時間、循環処理を行う。なお、表１に示す循環時間は、発泡剤と発泡助剤との組み合せにおける発泡時間（気泡が発生している時間）に相当する。
【００２１】
【表１】

【００２２】
この循環処理中に熱交換器５，６から排出されるスラッジは、スラッジ回収装置９で除去されて系外へ排出され、また循環タンク８においても沈降分離される。
【００２３】
▲６▼ 上記▲５▼の循環処理後は、循環液を系外へ排出し、その後洗浄系内の水量に対して、最低１容量、好ましくは２〜３容量の水で水洗してスラッジの排出処理を終了する。
【００２４】
本発明において、発泡剤としては、上述の過酸化水素の他、過炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_４）、過炭酸カリウム（Ｋ_２ＣＯ_４）等の過炭酸塩の１種又は２種以上を用いることもできる。これらの過炭酸塩は水中で分解して酸素を発生して炭酸水素塩となる。
【００２５】
これらの発泡剤の添加量は、発泡助剤の併用の有無によっても異なるが、気泡の発生効率、経済性等を考慮して、洗浄系内の有効成分濃度として０．５〜１．０重量％程度とすることが好ましい。
【００２６】
また発泡助剤としては、特に発泡剤として過酸化水素を用いた場合に、ヒドラジン又はカタラーゼを用いることが好ましい。これらの発泡助剤の添加量は、例えばヒドラジンであれば、全体の液量に対して０．０５〜０．１重量％、カタラーゼであれば過酸化水素に対して０．０１〜０．０２重量％とすることが好ましい。
【００２７】
発泡助剤を併用する場合、発泡助剤は、発泡剤を注入後、系内全体に発泡剤が十分に供給された後注入することが好ましい。なお、発泡剤としてヒドラジンとカタラーゼとを併用しても良く、例えば、ヒドラジンを注入後カタラーゼを注入したり、カタラーゼを注入後ヒドラジンを注入したりすることもできる。
【００２８】
図１においては、発泡剤を循環ポンプの吸引側に注入し、発泡助剤を循環ポンプの吐出側に注入しているがこれは、次の理由による。即ち、発泡剤はそれ単独では発泡しないので、溶媒である水と均一に混合するため、循環ポンプの吸引側に注入することが好ましく、また、発泡助剤は注入後、直ちに発泡剤と反応し、発泡するので、キャビテーション防止のため、循環ポンプの吐出側に注入することが好ましい。
【００２９】
発泡剤又は発泡助剤注入後の循環処理時間は、洗浄系の容量や、スラッジ量、用いた発泡剤、発泡助剤の種類や注入量等によっても異なるが、一般的には１〜２ｈｒ程度が好ましく、特に、過酸化水素とヒドラジンとの組み合せ、過酸化水素とカタラーゼとの組み合せにおいては、前記表１の循環時間とすることが好ましい。
【００３０】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３１】
実施例１
実際の熱交換器の１／６の縮尺で下記仕様の模擬熱交換器を製作し、図２（ａ）に示す循環ループを組み立ててスラッジの排出実験を行った。図２（ａ）に示す如く、循環タンク２０内の水がポンプ２１により模擬熱交換器２２に送給され、ストレーナ２３で濾過されて循環される。２４，２５，２６はバルブ、２７は流量計である。
【００３２】
［模擬熱交換器仕様］
シェル内寸：１００ｍｍ×９８４ｍｍＬ（透明ＰＶＣ製）
バンドル外寸：１００ｍｍφ×９３６ｍｍＬ（ＳＵＳ３０４製）
チューブ：ＳＵＳ製φ６ｍｍ×２００ｍｍ（３バッフル分）
チューブ配列：図２（ｂ）に示す如く、６本又は７本／列（中央部のみ３列配置）
【００３３】
実際の熱交換器のシェル内に堆積していたスラッジを回収し、予めビーカー内で脱脂処理した。このスラッジ１ｋｇを模擬熱交換器２２のシェル内前部（循環水の導入側）に入れて、スラッジの排出実験を行った。
【００３４】
まず、模擬熱交換器２２のチューブ２２Ａ内の流速（図２（ｂ）の矢印Ｆの流速）が０．１ｍ／ｓｅｃとなるように水の循環を開始した。循環開始後、３５重量％過酸化水素水溶液を系内の水量に対して１重量％（１０，０００ｍｇ／Ｌａｓ３５％Ｈ_２Ｏ_２）添加し、更に６０％水加ヒドラジン水溶液を系内の水量に対して５０ｍｇ／Ｌ（ａｓ６０％Ｎ_２Ｈ_４・Ｈ_２Ｏ）となるように添加した。模擬熱交換器２２内のスラッジの排出状況に変化がなくなって５分経過したら流速を０．０５ｍ／ｓｅｃずつ増加させる循環処理を行い、最終的に０．３０ｍ／ｓｅｃまで流速を上げた。
【００３５】
各流速におけるスラッジの排出状況と、スラッジの完全排出に要した循環時間は表２に示す通りであった。
【００３６】
比較例１
実施例１において、過酸化水素水溶液及び水加ヒドラジンを添加しなかったこと以外は同様にしてスラッジの排出実験を行った。なお、流速を０．３０ｍ／ｓｅｃまで上げた時の循環時間は１時間までとした。
【００３７】
その結果、各流速におけるスラッジの排出状況は表２に示す通りであり、流速を０．３０ｍ／ｓｅｃまで上げて１時間循環した時点でのスラッジ排出量は８０％であり、全量を排出させることはできなかった。
【００３８】
【表２】

【００３９】
表２より、本発明によれば、系内のスラッジを短時間で完全に排出させることができることがわかる。
【００４０】
実施例２〜５
実際と同スケールの模擬熱交換器を製作し、５００ｋＬ／ｈｒのエンジンポンプを使用して図３に示す循環ループを組み立ててスラッジの排出実験を行った。なお、模擬熱交換器は下記仕様で全長を３バッフル分までの長さで製作した。
【００４１】
［模擬熱交換器仕様］
シェル：１，２００ｍｍφ×２，０００ｍｍＬ（炭素鋼製）
チューブ：Ｏ．Ｄ１９ｍｍφ×１，１８０ｍｍ×１１２９本
【００４２】
図３において、循環タンク３０内の水がストレーナ３１を経て循環ポンプ（エンジンポンプ）３２により模擬熱交換器３３に導入されて循環タンク３０に戻される。３４は正逆ユニットであり、循環水の方向を正逆転換するものである。即ち循環水は、この正逆ユニット３４により、配管３４Ａを経て模擬熱交換器３３に導入され配管３４Ｂから排出される流れ方向と、配管３４Ｂから模擬熱交換器３３に導入され配管３４Ａから排出される流れ方向とを交互にとることができるように構成されている。３５はバイパス配管、３６，３７はバルブ、３８は流量計である。また、循環ポンプ３２の吐出側には薬注ポンプ３９及びバルブ４０を備える配管４１より薬品が注入される。
【００４３】
模擬熱交換器３３内には、実施例１と同様に実際の熱交換器から回収して脱脂処理したものを用い、１０ｋｇ投入した。
【００４４】
発泡剤としては、実施例１と同様に３５重量％過酸化水素水溶液を１．０重量％添加し、発泡助剤としては表３に示すものを表３に示す濃度で添加して表３に示す循環流量及び熱交換器内流速で循環処理を行った。
【００４５】
この循環処理において、３０分に１回、模擬熱交換器３３内を開放して内部状況を確認し、スラッジの完全排出に要する時間を調べた。
【００４６】
その結果、表３に示す通り、スラッジの排出が完了するまでの時間は、いずれの流量条件の場合も、発泡助剤としてヒドラジンを用いた場合よりもカタラーゼを用いた場合の方が短時間であった。これは、カタラーゼの方が発生する気泡径が大きかったために、スラッジ堆積部の崩壊作用が大きいことによるものと推定される。
【００４７】
なお、カタラーゼを用いた場合には、エア抜きを頻繁に行った。系内の発泡はヒドラジンを用いた場合は２時間で終了し、カタラーゼを用いた場合は１時間で終了した。
【００４８】
【表３】

【００４９】
実施例６
実設備の減圧蒸留装置の汚れの多いチャージ系及びボトム系について、本発明に従って、スラッジの排出処理を行った。循環フローは図１に示す通りである。スラッジの排出処理に当っては、軽油フラッシング中に芳香族溶剤を添加し、その後、仮設配管等の仮設設備を接続して双方の系を循環させて脱脂洗浄を行った後、下記表４の条件でスラッジ排出処理を行った。なお、第１回目のスラッジ排出処理後、系内の水を排出し、第２回目のスラッジ排出処理を行った。
【００５０】
【表４】

【００５１】
その結果、スラッジ排出処理を行わなかった場合と比較し、熱交換器のチューブ側、シェル側のいずれも油分、スラッジともに低減し、仕上がりは向上した。特に、チューブ内の汚れについては、ほぼ完全除去に近い仕上がりとなった。また、シェル側においても全てのチューブ間で目通しが可能であり、汚れの残留も僅かであった。
【００５２】
上記スラッジ排出処理後、熱交換器を開放して内部を点検したところ、従来、スラッジの堆積が著しかった熱交換器内のスラッジを系外に完全に排出することができたことが確認された。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の石油精製装置のスラッジ排出方法によれば、石油精製装置の系内に付着堆積しているスラッジを、無開放の洗浄操作で容易かつ効率的に、短時間で系外へ排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の石油精製装置のスラッジ排出方法の実施の形態を示す系統図である。
【図２】図２（ａ）は実施例１の実験装置を示す系統図、図２（ｂ）は模擬熱交換器のチューブ配列を示す模式図である。
【図３】実施例２〜５の実験装置を示す系統図である。
【符号の説明】
１加熱炉
２バキュームフラッシャー
３，４ポンプ
５，６熱交換器
７循環ポンプ
８循環タンク
９スラッジ回収装置
２０循環タンク
２２模擬熱交換器
２３ストレーナ
３０循環タンク
３１ストレーナ
３３模擬熱交換器
３４正逆ユニット

Claims

石油精製装置の系内に付着堆積しているスラッジを、該系内に薬品を添加して系外に排出する方法において、
前記薬品は、過酸化水素又は過炭酸塩よりなる発泡剤と、カタラーゼ又はヒドラジンよりなる発泡助剤とを含む石油精製装置のスラッジ排出方法であり、
水酸化ナトリウムと界面活性剤を含む脱脂洗浄用薬品で系内の脱水洗浄を行った後に、前記薬品で系内の洗浄を行うことを特徴とする石油精製装置のスラッジ排出方法。
請求項１において、該石油精製装置の系内に水を供給して満水とし、系内の水の循環を開始し、該水に水酸化ナトリウムと界面活性剤を含む薬品を添加して系内の脱水洗浄を行う工程と、
この脱水洗浄の後に、系内の洗浄水を系外へ排出する第１の排出工程と、
系内に再度水を供給して満水とし、系内の水の循環を開始し、系内に前記発泡剤を添加する工程と、
この発泡剤の添加後に、系内に前記発泡助剤を注入し、水の循環処理を継続する循環処理工程と、
この循環処理の後に、系内の洗浄水を系外へ排出する第２の排出工程と
を有することを特徴とする石油精製装置のスラッジ排出方法。
請求項２において、前記第２の排出工程の後、系内に水を供給して系内を水洗することを特徴とする石油精製装置のスラッジ排出方法。