JP4969783B2 - ナフサ製品生産方法 - Google Patents
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Description
(1) エチレン、プロピレン等の石油化学製品を製造するための原料として使用する。
(2) 脱硫装置で脱硫し、ガソリン製造用の基材として使用する。または、異性化装置で異性化反応を行い、オクタン価の高いガソリン基材を得る。
(3) 接触改質装置で改質反応を行い、ガソリン製造用の改質ガソリンを得る。
等が挙げられる。
通常、常圧蒸留装置から得られる直留ナフサ留分は、軽質ナフサと重質ナフサの2成分に分留して用途別に振り分けており、軽質ナフサと重質ナフサは80〜90℃の温度で分留している。
図9に示すように、軽質ナフサは、ガソリン基材や異性化装置原料として使用が好適であり、石油化学製品の原料としても好適であるが、改質装置原料としては不適である。また、重質ナフサは、改質装置原料として好適であるが、他の用途には不適である。このように、ナフサ製品は、用途毎に原料となるナフサの最適な成分が決まっており、軽質ナフサと重質ナフサの2成分だけの分留では真の最適化は困難である。
本発明は、常圧蒸留装置から得られるナフサ留分を、軽質ナフサ、中質ナフサ、重質ナフサの3成分に分離することで、各ナフサ成分の生産効率を高め、良質な原料として供給可能にすることを基幹技術としている。
常圧蒸留装置とは、250〜350℃に加熱した原油を、大気圧下で各炭化水素の沸点の違いを利用して、LPG(液化石油ガス)、ナフサ・ガソリン、灯油、軽油、常圧重質油等の各留分に分離する装置である。
石油化学製品は、基礎製品、中間製品、最終製品に分類でき、基礎製品としてはエチレン、プロピレン、ブタジエン等のオレフィンのほか、芳香族であるBTX等の合成原料がある。中間製品にはエチレンから生成する塩化ビニル、プロピレンから生成するアクリロニトリル、ブタジエンから生成するアジピン酸、ヘキサメチレンジアミン等がある。最終製品としては、基礎製品、中間製品を原料として、ポリエチレン等のプラスチック、ナイロン6、6等の合成繊維、ブタジエンゴム等が挙げられる。
接触改質装置とは、原料となる重質ナフサを、触媒を用いて高オクタン価ガソリンに改質する装置である。接触改質装置の代表的な装置としては、プラットフォーマー(白金を触媒とする接触改質装置)があり、重質ナフサ中のパラフィン系の炭化水素を改質することにより、オクタン価の高い芳香族系の炭化水素に改質している。接触改質装置により得られる改質ナフサをリフォーメートと呼んでいる。
本ナフサ製品生産及び生産支援方法は、ナフサを最適に有効利用するための方法であり、ナフサを各種のナフサ製品に使用する際、どの製品に使用するかを判定する方法である。なお、ナフサは原油から得られる製品の一部であり、ナフサ以外の製品も同様な分留により生成しているが、ここでは特にナフサ成分についてのみ言及し、他の製品ついては省略することにする。
ナフサ製品生産システム10は、主にコンピュータ装置からなり、各機能毎に端末コンピュータ等を配置して、それぞれの端末コンピュータをネットワーク接続した構成をとっている。ネットワークとしては、例えばTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet protocol)等の汎用のプロトコルに基づくインターネットやイントラネット等として構成される。
<性状データベース準備工程>
まず、原油種毎にナフサ成分を集計したナフサ性状データベース31を準備する(ステップ11、以降はS11と略記する)。このナフサ性状データベース31には、ナフサ成分の沸点が3〜5℃刻みに分析された性状の結果が集計されており、そのデータとしては、得率、オクタン価(RON)、密度、蒸気圧、ナフテン、アロマ含有量、炭素分子数等がある。
次に、実際の常圧蒸留装置では、複数の原油種を混合して処理するため、混合原油から得られるナフサ留分の性状を、ナフサ性状データベース31から推定により評価する(S12)。つまり、混合原油の性状を表す原油性状データ33に対して、ナフサ性状データベース31を参照し、この混合原油の評価結果をナフサ留分性状評価データ35として生成する。
次に、ナフサ成分の沸点を3〜5℃で刻み、それぞれの留出温度範囲に対して、各留分をガソリン基材として使用した場合、石油化学原料として使用した場合、接触改質装置の原料(接触改質ガソリンの原料)として使用した場合の3ケースで価格を算出する。
ガソリン基材の価格評価曲線43、石油化学製品の価格評価曲線45、接触改質装置による製品の価格評価曲線47のうち、同一留出温度において高単価となる価格評価曲線を、それぞれ全留出温度に亘って連結した曲線が生産計画曲線49となる。即ち、図6に示す場合は、ガソリン基材の価格評価曲線43と石油化学製品の価格評価曲線45との交点P1、及び、と石油化学製品の価格評価曲線45と接触改質装置による製品の価格評価曲線47との交点P2を求め、この交点P1を軽質ナフサの終点(中質ナフサの初留点)とし、交点P2を中質ナフサの終点(重質ナフサの初留点)とする。
上記の図6において、各曲線の交点P1,P2は、軽質ナフサ、中質ナフサ、重質ナフサの分留温度を示している。そこで、これら交点P1,P2に対する温度を分留温度に設定する(S21)。即ち、交点P1,P2の示す温度でナフサを分留することで、経済的に価値のあるナフサが得られることになる。例えば、図6に示す場合は、軽質ナフサは終点が70℃になるよう分留し、ガソリン基材として使用する。中質ナフサは初留点70℃、終点105℃になるよう分留し、石油化学原料として使用する。重質ナフサは初留点が105℃となるよう分留し、接触改質装置の原料として使用するように一旦生産計画を仮設定する。
次に、このようにして生産計画を仮設定したナフサ製品においても、ガソリン基材として使用する場合は調合後のガソリン性状(蒸気圧や50%留出温度)の制約があるので、この制約を満足した生産計画であるかをガソリン性状規格データ51を参照して確認する。仮設定した生産計画がこの規格から外れていた場合には、分留温度を表す前述の交点P1,P2の位置を適宜変更し、ガソリン性状の規格を満足するまで再計算を行う(S22)。
以上の工程により、ナフサ製品が規格を満足していることが確認されれば、上記の仮生産計画をナフサの最適な生産計画として設定する(S23)。この生産計画は、図3における生産計画作成手段19から生産管理手段15に送られる。生産管理手段15は、この生産計画を受け取り、この生産計画に基づいて生産設備23を操業する。
例えば、接触改質装置が複数器存在する場合、装置毎にLPG、リフォーメート、水素などの収率が異なるため、価格評価曲線も装置毎に特有の曲線を描くことができる。
各装置の特性を反映させた価格評価曲線に基づきナフサを活用することで、より経済的なナフサの活用が可能となる。
ナフサを2成分(軽質ナフサ、重質ナフサ)に分留する従来の方法を比較例とする。石油精製プラントの常圧蒸留装置から留出するナフサが200klとし、軽質ナフサ留分が100kl、重質ナフサ留分を100klとする。重質ナフサ留分は全量が接触改質装置の原料として使用され、軽質ナフサ留分は、30klがガソリン基材に使用され、70klが石油化学の原料として使用されると仮定する。なお、2成分に分留する場合は、軽質ナフサをタンクの切り替えによりガソリン基材または石油化学原料に振り分けるため、性状は変わらない。
ガソリン基材価格を32,000円/kl、石油化学の原料価格を33,000円/klとすると、軽質ナフサの価値は、3,270千円となる。
本発明によりナフサを3成分(軽質ナフサ、中質ナフサ、重質ナフサ)に分留した。比較例の場合と同様に、石油精製プラントの常圧蒸留装置から留出するナフサが200klで、軽質ナフサ留分が50kl、中質ナフサを50kl、重質ナフサ留分が100klとする。軽質ナフサの30klが比較例と同様にガソリン基材原料として使用された場合、残りの20klが石油化学の原料となる。
一方、中質ナフサは軽質ナフサよりも沸点が高い成分(軽質ナフサが30〜70℃であるのに対して70〜90℃)で構成されているため、石油化学の原料として用いる場合、原料価格は高くなる。これは、石油化学原料に用いられるナフサが重量で評価されており、一般に沸点が高いほど評価額が高くなるためである。中質ナフサを原料とする石油化学の原料価格を34,000円/klとすると、軽質ナフサ及び中質ナフサの価値としては、3,330千円となり、2成分に分留した場合に比べ、60千円の経済的な効果が得られる。
15 生産管理手段
19 生産計画作成手段
21 原油供給元
23 生産設備
31 ナフサ性状データベース
33 原油性状データ
35 ナフサ留分性状評価データ
37 ナフサ・リフォーメート価格・オクタン価データ
39 ナフサ価格・密度データ
41 接触改質装置運転条件データ
43 ガソリン基材の価格評価曲線
45 石油化学製品の価格評価曲線
47 接触改質装置による製品の価格評価曲線
51 ガソリン性状規格データ
Claims (1)
- 分留の留出温度の違いにより、原油に含まれるナフサを、常圧蒸留法により、軽質ナフサと、重質ナフサと、前記重質ナフサの初留点から前記軽質ナフサの終点までの留出温度範囲を持つ中質ナフサとの少なくとも3成分に分留し、前記軽質ナフサは分留範囲が、沸点30℃以上を初留点とし、沸点70〜80℃を終点とし、前記中質ナフサは分留範囲が、前記軽質ナフサの終点を初留点とし、沸点105℃以下を終点とし、前記重質ナフサは分留範囲が、前記中質ナフサの終点を初留点とし、沸点180℃以下を終点とする分留方法を用いて、ナフサ成分を少なくとも前記軽質ナフサ、前記中質ナフサ、前記重質ナフサに分留する際に、前記軽質ナフサの留出温度範囲の終点及び前記中質ナフサの初留点を表す第1の温度と、前記中質ナフサの留出温度範囲の終点及び前記重質ナフサの初留点を表す第2の温度とを調整して、前記軽質ナフサ、前記中質ナフサ、前記重質ナフサのそれぞれに対する原油からの各得率を変更し、さらに前記中質ナフサを石油化学原料に用いることを特徴とするナフサ製品生産方法。
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