JP4673597B2

JP4673597B2 - 原油およびジメチルエーテルの同時輸送方法

Info

Publication number: JP4673597B2
Application number: JP2004291557A
Authority: JP
Inventors: 正之内田; 正和佐々木
Original assignee: Toyo Engineering Corp
Current assignee: Toyo Engineering Corp
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2024-10-04
Also published as: JP2006104294A

Description

本発明は、原油およびジメチルエーテルの同時輸送方法に関し、詳しくは、原油パイプラインで原油とともにジメチルエーテルを同時輸送する方法に関する。

世界の油田施設で見られる炎（フレア）は、原油生産時の随伴ガスを燃焼（フレアリング）させているものである。この随伴ガスは、低級パラフィン系炭化水素を主成分とする天然ガスの１種であり、経済的な輸送手段がないことなどにより、現在はそのほとんどが利用されておらず、地中に再注入するか、上述のようにフレアリングされて処理されている。このため、ＣＯ_２などの地球温暖化ガスが大気中に大量に排出されることになっている。

一方、上述の随伴ガスを利用してジメチルエーテル（以下、ＤＭＥという）を生産する技術が知られている。ＤＭＥは、ハロゲンを含まず、それ故にオゾン分解能が小さいため、スプレー缶の噴射剤等に多く使用されている他、クリーンな新燃料としての利用が考えられている。

しかしながら、ＤＭＥの輸送手段としては、タンカー、貨車、トラックに加え、パイプラインによる輸送が検討されているが（例えば、非特許文献１参照）、これらは、いずれもＤＭＥ専用の輸送を前提としており、既存の原油輸送に影響を与えることなく、ＤＭＥの輸送を行うためには、新規投資を伴う専用の輸送手段を用意する必要があった。
このため、特に消費地から遠隔地にある原油産地の随伴ガスはフレアリングを行うしかなく有効利用は実現できていなかった。
ジメチルエーテル戦略研究会報告書、平成１２年９月、資源エネルギー庁石炭・新エネルギー部石炭課

本発明は、原油産地において随伴ガスを原料としてＤＭＥを製造し、これを既存の原油輸送インフラ等を利用して原油とともに輸送することができる、新規な原油−ＤＭＥの輸送方法を提供することを目的とする。

本発明は、
（１）原油に対しＤＭＥを１〜１０質量％含有させたＤＭＥ混合原油を、パイプラインを用いて輸送することを特徴とする原油およびＤＭＥの同時輸送方法、および、
（２）前記パイプラインが既存の原油パイプラインであることを特徴とする（１）項記載の原油およびＤＭＥの同時輸送方法
を提供するものである。

本発明によれば、ＤＭＥ製品輸送に関わる新規投資を抑えることができ、従来これらが障壁となって進まなかった未利用随伴ガスのＤＭＥ転換による利用が促進され、フレアリングにより排出されていた地球温暖化ガスを削減できる。とりわけ、既存原油パイプラインを用いた原油−ＤＭＥの輸送では、原油の輸送能力を落とすことなく、逆に輸送性を高めることができる。

本発明において、用いられるパイプラインは、新設された原油パイプラインでも良いが、既存の原油パイプラインをそのまま用いることが経済上好ましい。原油パイプラインには、ＤＭＥを原油に混合するポンプ、配管、および注入混合ノズルを設ける。
本発明において、原油に対するＤＭＥの含有量は、１〜１０質量％であり、３〜８質量％が好ましく、５質量％前後がさらに好ましい。ＤＭＥの含有量が多すぎると蒸気圧が高くなることに加え、体積の増加により原油の輸送量を十分確保できない場合があり、また、ＤＭＥの含有量が少なすぎると充分な量のＤＭＥの輸送ができない場合がある。
本発明において、ＤＭＥ混合原油をパイプラインで輸送する際の運転圧力は９８〜５８８Ｐａ（１０〜６０ｋｇ／ｃｍ^２ｇ）が好ましく、１９６〜４９０Ｐａ（２０〜５０ｋｇ／ｃｍ^２ｇ）がさらに好ましい。また、運転温度は、輸送を行なう地域の常温近辺の温度が好ましく、ロシアのような寒冷地での常温近辺が経済上さらに好ましい。

本発明の好ましい実施態様では、パイプライン輸送の原油に対し、原油産地において製造されたＤＭＥを１〜１０質量％を混合し、既存インフラを用いて輸送するものである。ＤＭＥと原油の混合比率は、ＤＭＥの輸送必要量と、原油およびＤＭＥ混合原油の性状、並びに、パイプラインの操業条件に依存する最適比率を考慮して決定されるのが望ましい。所定のＤＭＥ混合比率（通常は１〜１０％）をパイプライン内で維持することにより原油の輸送能力を落とさず、原油とＤＭＥを併送することができる。

また、本発明により併送されたＤＭＥは石油留分（液化石油ガス（ＬＰＧ）留分）との親和性、分離性とも良く、輸送された原油は消費用処理設備（通常は石油精製設備）において、分離処理し、消費市場の要求に応じてＤＭＥ／ＬＰＧ混合、もしくはＤＭＥ単味として最終製品化し、出荷が可能である。
本発明の方法により輸送されるＤＭＥ混合原油は、通常の石油精製設備において石油製品に精製、変換することができ、また、ＤＭＥの原油からの再分離は同じ石油精製設備において、適宜容易に可能である。

次に、本発明を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施態様の工程図である。図１では主要装置、設備、並びに原料および製品のみを示している。図１中、１は配管、２はポンプ、３は注入ノズル、４はＤＭＥ製造プラント、５はＤＭＥ貯蔵タンク、６は原油パイプラインである。
油井から採掘された原油は、集油設備に集められる。一方、随伴ガスは、ＤＭＥ製造設備に送られ、ＤＭＥが製造される。随伴ガスは典型的にはメタンなどの軽質炭化水素を主成分とするガスである。ＤＭＥ製造設備中のＤＭＥ製造プラント４で製造されたＤＭＥは配管１を通じて、一旦ＤＭＥ貯蔵タンク５に集められ貯蔵される。次いでポンプ３により、配管１、次いで注入ノズル３を介して、原油パイプライン６の入り口附近で原油に混合させる。ＤＭＥ混合原油は原油パイプライン６を通じて、石油精製設備に送られる。石油設備においては、ＤＭＥ混合原油は、蒸留装置により、各種石油製品が生成されるととともに、ＤＭＥが再分離、回収される。また、蒸留装置にてカットポイントを適宜変更することでＤＭＥ／ＬＰＧ混合が物が得られる。

蒸留装置での分離は成分の沸点の違いを利用して行なわれる。表１に示すとおり、ＤＭＥの沸点はＬＰＧと総称されるプロパンとｎ−ブタンの間にあり、ＬＰＧ混合物として分離される。ＤＭＥはＬＰＧとの混合物としても利用可能であり、この場合はさらなる分離は不要である。ＤＭＥを単味で分離する必要がある場合には、ＬＰＧ／ＤＭＥ混合物を、既知の方法により、蒸留設備にて、まずプロパンを分離し、次に、ＤＭＥをブタンから分離することにより可能である。なお、図１に、プロパン、ブタン、ＤＭＥの沸点とともに、参考としてディーゼル、ＬＮＧ、メタノールの沸点、並びに、それぞれの製品のＬＨＶ（低発熱量）などの特性値を合わせて示した。

以下に本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１
ＤＭＥ輸送テストを、原油として、アラビアンミディアムを用い、直径３２インチの鋼製管からなるパイプライン（年間２，０００万トンクラスの原油輸送）によって行った。
まず参考例となるケースＡ０として、ＤＭＥを含有させないアラビアンミディアムを原料油とし、運転圧力４９０Ｐａ（５０ｋｇ／ｃｍ^２ｇ）、運転温度１５℃輸送した。原料油の密度（ｋｇ／ｍ^３）、粘度（ｍＰａ・ｓ）および流動点（℃）、並びに、流体の速度（ｍ／ｓ）および配管内の圧力損失ΔＰ（Ｐａ／１０ｋｍ）を常法により測定した。結果を、原油量（トン／日）、ＤＭＥ量（トン／日）、ＤＭＥ混合比率（質量％）および総流量（トン／日）とともに表２に示す。
次に、ケースＡ０において、原料油を原油に対しＤＭＥを１，３，５，７，１０％をそれぞれ注入した混合油に代えた以外は同様にして輸送テストを行った。ＤＭＥを１，３，５，７，１０％をそれぞれ注入した場合をそれぞれケースＡ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７，Ａ１０とした。結果を併せて表２に示す。

表２から分かるように、ＤＭＥを１〜１０％原油に混合させた本発明のケースでは、ＤＭＥの含有量が多くなるほど流動点が低下し（例えば、ＤＭＥを含有しないＡ０では−１．５℃であるのに対し、ＤＭＥを１０％含有したＡ１０では−４．１℃）、また、粘度が減少した（Ａ０では１．６９ｍＰａ・ｓであるのに対し、Ａ１０では０．６７ｍＰａ・ｓ）。このため、配管内の圧力損失（ΔＰ）の低減効果があり、輸送性が向上する。表２のケースでは、この輸送性向上効果は、総流量の増加と密度減少による総体積の増加による影響を相殺するには至らず、結果としてΔＰの増加となる。

実施例２
運転温度を０℃とした以外は、実施例１と同様にＤＭＥ輸送テストを行った。結果を表３に示す。

表３から分かるように、運転温度を０℃とした場合には、実施例１と同様に、ＤＭＥの含有量が大きくなるほど、流動点が減少し（例えば、ＤＭＥを含有しないａ０では−１．５℃であるのに対し、ＤＭＥを１０％含有したａ１０では−４．１℃）、また、粘度が減少した（ａ０では２．２１ｍＰａ・ｓであるのに対し、ａ１０では０．８２ｍＰａ・ｓ）。このため、ΔＰの低減効果があり、輸送性が向上する。表３のケースでは、総流量が１０％増加し、密度の減少（ａ０では８８３ｋｇ／ｍ^３であるのに対し、ａ１０では８６１ｋｇ／ｍ^３）を考慮すれば、体積流量で１３％増加しているにもかかわらず、ΔＰの増加は１０％にとどまっている

実施例３
用いた原油をティピカルロシア原油に代えた以外は、実施例１と同様にＤＭＥ輸送テストを行った。結果を表４に示す。

表４に示されるように、ＤＭＥが１〜１０質量％含有された原油は、ＤＭＥが混合されていない原油にくらべ、いずれも密度が減少し、体積が増加するが、粘度（例えば、ＤＭＥを含有しないＢ０では４．１８ｍＰａ・ｓであるのに対し、ＤＭＥを１０％含有したＢ１０では０．９１ｍＰａ・ｓ）および流動点（Ｂ０では１４．３℃であるのに対し、Ｂ１０では１１．４℃）が下がり、輸送性が改善されている。すなわち、総流量が１０％増加しているにもかかわらず、ΔＰはほとんど変わらない（ΔＰはＢ０では２３．７２Ｐａ／１０ｋｍであり、Ｂ１０でも２３．９１Ｐａ／１０ｋｍである。）。とりわけ、このティピカルロシア原油の例のように、流動点が高いものでは、寒冷地でのパイプライン輸送において、ＤＭＥの混合効果による輸送性の改善効果大きい。

実施例４
実施例３におけるケースＢ５の混合油を図２に示す工程により分離回収した。パイプライン２１にて輸送された原油／ＤＭＥは、一旦、原油タンク２２に貯蔵された後、再びポンプ２３にて昇圧され、配管２４を通じて石油精製設備に送られた。石油精製設備において原油／ＤＭＥは、まず熱交換器２５を介して圧力１９６Ｐａ、温度１９０℃で運転される気液分離器２６に送られ、原油／ＤＭＥ中の約６０％のＤＭＥが気化し、原油から分離され配管２４’を通じて回収された。残った原油中には通常微量の塩分が含まれているため、これを水系に除くために脱塩器（デソルター）２７に送られた。塩分を除かれた原油／ＤＭＥはさらに熱交換器２５を介して、加熱炉２８に送られ、さらに３６０℃に昇温され、気液分離器２６でＤＭＥが気化、回収された。残りの原油／ＤＭＥは蒸留塔２９に送られ、各石油製品が得られた。
また、上述の脱塩器では、ＤＭＥの多くは原油中に留まり、残りの約５％が水系に同伴される。したがって、原油／ＤＭＥ中のＤＭＥの約９５％は原油から容易に分離回収することができる。水系からＤＭＥをさらに回収するためには、別の設備が必要となるが、例えば、水系を加熱することによりＤＭＥを気体として分離する蒸留装置によって回収可能とすることができる。

本発明の一実施態様の工程図である。実施例５における原油／ＤＭＥの分離回収の工程図である。

符号の説明

１配管
２ポンプ
３注入ノズル
４ＤＭＥ製造プラント
５ＤＭＥ貯蔵タンク
６原油パイプライン
２１パイプライン
２２原油タンク
２３ポンプ
２４配管
２５熱交換器
２６気液分離器
２７脱塩器
２８加熱炉
２９蒸留塔

Claims

原油に対しジメチルエーテルを１〜１０質量％含有させたジメチルエーテル混合原油を、パイプラインを用いて輸送することを特徴とする原油およびジメチルエーテルの同時輸送方法。
前記パイプラインが既存の原油パイプラインであることを特徴とする請求項１記載の原油およびジメチルエーテルの同時輸送方法。