JP4115034B2 - 石油精製装置における原料油のフィルター洗浄方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、石油精製装置の原料油フィルターの洗浄に当該装置よりの生成油を一度に多量に使用することにより効率的にかつ安全面からも有利な方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石油精製装置においては、装置の保全、効率維持のため、また反応装置においては、触媒層の閉塞を防止し通油量を確保しながら、長期間にわたって触媒の活性を維持する等のため、装置に油を導入する際にフィルターを通して原料油中の固形分、夾雑物を除去するのが常である。一方、フィルターは、通油量、固形分量等運転条件により異なるが、何れその使用目的を果たして目詰まりするものである。
【０００３】
そこで、装置運転に支障を起こさないよう、安全にかつ必要十分な通油量を確保するために、従来、石油精製装置においては、複数の系列のフィルター系統を設けて、その出入り口の差圧が設定値に達すると、自動逆洗システムが作動し、系列ごとに、所定時間だけ（或いは濾過能力で言えば、３０％程度だけ回復させる程度）の、当該装置の生成油による洗浄が行われ、その間生成油量を確保するため、残りのフィルター系列を通して運転が継続される工夫がなされた。
【０００４】
しかし、このような決まったパターンで自動的に、系統的に逆洗浄を繰り返す、画一的で、不完全な自動逆洗による方法では、原油の性状、装置運転条件等により、フィルターの閉塞速度が早く、また、フィルター洗浄効果も十分でない。この自動逆洗法では、目詰まり状態を差圧で感知して、逆洗浄を行ない、入出口圧差が約５０ｋPaになった頃、逆洗浄を停止して、フィルターを再び原料油の濾過に供していた。この方法によると、洗浄後一週間程度で閉塞を起こし、又、この洗浄方法を採用する装置において効率的で、安全な運転が行なえなかった。
【０００５】
これに対処するために、フィルター系列を順次自動逆洗して、常に複数のフィルター系列のうち何れか１系列の逆洗が行われる連続逆洗を行っても、十分な通油量を確保することができず、止むを得ず、通油量を確保するために、一部の原料油を、フィルター系統を通さず反応塔へ供給しなければならない事態も頻発する。この場合には、夾雑物を含んだ原料油が反応塔へ供給されることとなり、触媒層の閉塞を促進することとなり、装置運転上好ましくない。
【０００６】
更に、このような装置運転上の処置を施してもフィルター入口、出口の差圧が規定値を超す場合には、フィルターへの原料油の通油量を下げざるをえず、装置の処理量が下がることとなる。
すなわち、装置設計上の自動逆洗によるフィルター洗浄では、原油の種類、装置の運転条件等により設計どおりには夾雑物除去を十分に実施することができず、それに変わる洗浄方法が望まれる。
【０００７】
又、上記自動逆洗方法において、逆洗を開始する条件を過酷にして（逆洗を開始する時のフィルター入口、出口の差圧の設定を小さくして）、洗浄効果の向上を試みた場合には、更なる通油量の低下と、生成油中の硫黄分の増加が認められ、十分な脱硫油が得られないという問題点があった。
【０００８】
又、一方、洗浄に要する費用、時間、効率等を考慮して、効率の良い洗浄方法、即ちスチーム洗浄、軽質溶剤洗浄等が用いられてきた。しかしこれらの方法は、必然的に、通油系統より洗浄部分の切り離しが必要で、その分通油量が下がるため、運転効率の低下をきたし、更に切り離しのためのバルブ操作、残油の抜き取り、洗浄系統への配管、洗浄等の作業を伴い、作業効率の低下、保安上の問題等が生じる欠点があった。
【０００９】
以上、従来の技術の考え方では、安価で高温、高圧を利用し物理的に洗浄しようとするスチーム洗浄、化学的に効率よく洗浄しようとする軽質溶剤洗浄等が有利であるという枠を超えることができず、そのため洗浄に要する、上に述べた安全の確保も含めた膨大な臨時作業が伴うのは止むをえないというものであった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前記各従来技術の問題点を解決し、又、欠点を解消し、効率的で、安全な、優れた石油精製装置の原料油フィルターの洗浄方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題の解決を目指し、様々な研究・開発に取り組んだ結果、まず、当該装置の生成油を用いることにより、安全性の向上した効率の良い洗浄方法が得られるのではないかという点に着目した。そして、更に、そのフィルターの洗浄条件として様々なものを検討する中で本発明を完成したものである。
【００１２】
本発明は、下記の構成に特徴のある、複数列の原料油フィルターユニット、反応塔及び蒸留塔を有する石油精製装置における、原料油フィルターの洗浄方法であって、前記原料油フィルターユニットが、石油精製の第 1 次装置である常圧蒸留装置で得られる常圧残油の直接脱硫装置の、原料油フィルターのユニットであり、その洗浄方法が、以下の工程を有する方法である。
（１）原料油フィルターユニットの入口と出口との差圧（ユニット差圧）を計測すること、
（２）該ユニット差圧と、運転開始時のユニットの初期差圧とを比較すること、
（３）該初期差圧に対する該ユニット差圧の比（管理差圧比）が３〜１５内の設定値を越えるとき、当該ユニットに対して、反応塔、及び蒸留塔を経て得られる生成油により逆洗浄を開始すること、
（４）前記逆洗浄に用いた前記生成油を、回収ラインを介して生成油製品タンクに回収すること、及び
（５）前記管理差圧比が１〜１．３になったとき逆洗浄を終えて、逆洗浄完了後のフィルターユニットを原料油の濾過ラインに戻すこと。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の対象となる原料油である、例えば、常圧残油は、原油を常圧で蒸留し、ガス分、揮発油留分、灯油留分、軽質軽油留分、重質軽油留分等を得た後、蒸留されずに装置底部に残った油分であり、原油中に含まれていた様々な夾雑物や、常圧蒸留中に温度履歴等を受けて不安定成分が固形物化したものが含まれる。そのため、残油直接脱硫装置（第１図及び第２図のＢ、Ｃ、Ｄに相当する。）においては、触媒層の閉塞を防止し、長期間にわたって脱硫触媒の性能を十分に発揮するため、原料油のフィルターによる夾雑物等の除去は非常に重要であり、また、その効率的な運用は、装置運転上の効率に大きな影響をもたらすものである。
【００１５】
本発明の石油精製装置に関して、概念を示す第１図を用いて説明する。原料油の入った原料タンクＡから原料油が複数のフィルターユニットＢ１〜Ｂ８で構成されるフィルター部Ｂに供給され、フィルターにて原料油中の固形分、夾雑物が濾過・除去される。その後、濾過された原料油は、反応塔Ｃで脱硫処理された後、蒸留塔Ｄにおいて蒸留されて、分留され製品タンクＥに至り、各種製品となる。
【００１６】
通常の運転時には、第１図の実線で示されるとおり、全フィルターユニットＢ１〜Ｂ８が原料油の濾過に寄与することになり、油の流れは、実線の矢印のとおリ流れる。ここで、フィルターユニットＢ１〜Ｂ８の入口Ｘと出口Ｙで圧力を検知して、フィルターの入口と出口の差圧（圧力損失）を計測している。フィルターによって濾過・除去された原料油中の固形分、夾雑物が蓄積されると、前記差圧（圧力損失）が大きくなる。この差圧が、１２０ｋPa程度以上を越えると、濾過能力、通油能力が低下し、又フィルターの損傷の危険なども発生する。この時点で、効果的、迅速、運転の継続性、安全性等の優れたフィルター（ユニット）の洗浄方法が期待されることとなる。
【００１７】
次に、フィルターの洗浄について、第２図を用いて説明する。第２図では、フィルターユニットＢ８の差圧が、濾過・除去された原料油中の固形分、夾雑物が蓄積された結果、運転開始時の差圧（初期差圧：通常、フィルター自体に基く圧力差は、濾過装置の構成の違いにより異なるが、１０ｋPa程度である。）に対して、３〜１５倍の範囲内の設定値（管理差圧比３〜１５）を越えた時、フィルターユニットの洗浄が必要となる。この管理差圧比をどの範囲で選択するかは、処理する原料油の性状、フィルターの性状、運転条件などを考慮して選択することができるが、余り高い値に設定すると、フィルターの損傷の原因ともなり、安全性、継続的運転性、製品の性状等に影響を及ぼすことになる。又、余り低すぎると、効率的運転性などに支障を来す。好ましい管理差圧比の範囲は、この内、５〜１０である。
【００１８】
一方、逆洗浄を終了するタイミングは、従来のごとく単に時間を基準とするのでなく、又差圧で見ても３０％程度回復した程度に止まらないで、ほぼ完全に、フィルター運転開始状態に戻ったことを確認することが最も重要である。通常の考えに拠れば、１つのフィルターユニットの洗浄に時間をかけ過ぎることは効率が上がらないように考えられるが、そうではないことは、下記に示す実験により明らかである。
【００１９】
この管理差圧比が１〜１．３になったときが、逆洗浄を終えて、逆洗浄完了後のフィルターユニットを原料油の濾過ラインに戻すタイミングであり、１．３を越えると、洗浄の完了度が低くなり、運転の継続性、効率、装置の平均通油量が悪くなる。この管理差圧比が１〜１．１の範囲がより好ましい。
【００２０】
更に、本発明は、逆洗浄に用いる生成油の流量を、フィルターの通油能力比１．０〜１．４として、当該装置よりの生成油を大量に洗浄に使用することにより、装置の安定な運転を確保し、装置の平均通油量を増加できるものである。この逆洗浄に用いる生成油の流量は、原料油の性状、フィルターの性状、運転条件などにより、好ましい条件が設定できる。運転の継続性、効率、装置の平均通油量の確保からみて、生成油の流量は、フィルターの通油能力比１．０〜１．３５の範囲がより好ましい。逆洗浄に用いた生成油は、製品である生成油の一部として利用できるので、装置の平均通油量を増加できる。
【００２１】
【実施例】
そこで、この発明では、石油精製の第１次装置である常圧蒸留装置で得られる常圧残油の直接脱硫装置の、原料油フィルターの洗浄方法について、スチーム、軽質溶剤、本装置の生成油である脱硫重油を洗浄油に用いて実装置で洗浄効果を比較した。
【００２２】
自動逆洗、スチーム洗浄、軽質溶剤洗浄、本発明の脱硫重油洗浄の効果、および必要操作の比較を表１に示す。表１から明らかなように本発明による洗浄方法は、当該装置について設計された自動逆洗システムに比べ、１．４倍以上の高い通油量を確保できると同時に、そのまま生成油として利用できる。逆洗時のフィルターの通油能力も１．３倍以上であり、洗浄間隔も１週間以上と格段に優れた洗浄効果を有する。また、スチーム洗浄、軽質溶剤洗浄に比べ作業性が格段に優れ、装置の運転効率、安全確保の面から有利であるとともに洗浄油をそのまま生成油として利用できる利点も大きい。
また、自動逆洗の条件を苛酷にして（逆洗を開始する時のフィルター入口、出口の差圧の設定を小さくして）、洗浄効果の向上を試みた場合には、更なる通油量の低下と、生成油中の硫黄分の増加が認められ、十分な脱硫油が得られなかった。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【発明の効果】
本願発明に拠れば、一時的に、洗浄対象となるユニットへの原料油の通油を停止し、同時に当該ユニットの逆洗浄を開始し、頻繁に逆洗浄を繰り返すことなく、当該装置よりの生成油を大量に洗浄に使用することにより、装置の安定な運転を確保することができ、洗浄油に生成油を利用することから、洗浄油をそのまま生成油として利用することができ、当該装置の生成油を洗浄に使用することから、スチームによる洗浄、洗浄溶剤による洗浄等の場合にそのために必要とされる特別の配管、設備を要しなく、またバルブ操作等も最小限にすることができ、作業の効率、安全確保に有利である。
更に、高温で圧力をかけ物理的に洗浄するスチーム洗浄、化学的に固形分を溶解させる軽質溶剤洗浄等が有利であるという従来の洗浄に関する考え方を改めた重質油を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のフィルターの洗浄方法を説明するための概念図（通常の運転状態を示す。）である。
【図２】図２は、本発明のフィルターの洗浄方法を説明するための概念図（フィルターユニット８の洗浄を行なっているときの運転状態を示す。）である。

Claims (1)

1. 複数列の原料油フィルターユニット、反応塔及び蒸留塔を有する石油精製装置における、原料油フィルターの洗浄方法であって、前記原料油フィルターユニットが、石油精製の第 1 次装置である常圧蒸留装置で得られる常圧残油の直接脱硫装置の、原料油フィルターのユニットであり、その洗浄方法が、以下の工程を有する方法。
   （１）前記原料油フィルターユニットの入口と出口との差圧（ユニット差圧）を計測すること、
   （２）該ユニット差圧と、運転開始時のユニットの初期差圧とを比較すること、
   （３）該初期差圧に対する該ユニット差圧の比（管理差圧比）が３〜１５内の設定値を越えるとき、当該ユニットに対して、前記反応塔、及び蒸留塔を経て得られる生成油により逆洗浄を開始すること、
   （４）前記逆洗浄に用いた前記生成油を、回収ラインを介して生成油製品タンクに回収すること、及び
   （５）前記管理差圧比が１〜１．３になったとき逆洗浄を終えて、逆洗浄完了後のフィルターユニットを原料油の濾過ラインに戻すこと。

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