JP5014891B2

JP5014891B2 - 水素含有ガスの相互利用方法

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Publication number: JP5014891B2
Application number: JP2007163889A
Authority: JP
Inventors: 雄二中森; 真也後藤; 武彦小川
Original assignee: Cosmo Oil Co Ltd
Current assignee: Cosmo Oil Co Ltd
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2027-06-21
Also published as: JP2009001668A

Description

本発明は、石油精製工程から得られる水素含有ガスと、石油化学工程から得られる水素含有ガスを回収し、相互に利用する方法に関する。

従来より、石油化学コンビナートにおいては、石油精製会社、石油化学会社などの多数の会社が隣接するように立地している。
図４および図５は、これらの石油化学コンビナートにおいて、石油精製会社（石油精製工程）Ａと石油化学会社（石油化学工程）Ｂの工程を示す概略ブロック図であり、図４は、石油化学コンビナートにおいて、石油精製会社（石油精製工程）Ａの工程を示す概略ブロック図、図５は、石油化学コンビナートにおいて、石油化学会社（石油化学工程）Ｂの工程を示す概略ブロック図である。

なお、これらの図では、説明の便宜上、理解の容易のために一部分を省略して図示している。
ところで、石油精製会社（石油精製工程）Ａでは、図４に示したように、原油タンカーで運搬され、原油タンクに貯留された原油を、常圧蒸留装置１００を用いて蒸留分離することによって、ガス、ＬＰＧ、ナフサ、灯油、軽油、常圧残油にそれぞれ分離される。

このうちガスは、燃料ガスとして石油精製会社内で使用され、ＬＰＧはＬＰＧ回収装置１０２を介して、プロパン、ブタンを回収している。
またナフサは、ナフサ脱硫装置１０４を用いて、水素を添加して硫黄分を硫化水素（Ｈ₂Ｓ）に変える脱硫反応によって硫黄分を除去した後、接触改質装置１１０によって、水
素の存在下で触媒を用いて接触改質反応を行っている。この接触改質反応によって、芳香族炭化水素を主成分とする改質ガソリンの他、副生成物として水素、メタン、エタン、ＬＰＧなどが得られる。

改質ガソリンは、ガソリン調整装置１０６を介して、他のガソリン基材（例えば、脱硫ナフサ、流動接触分解装置１０１から得られる分解ガソリンなど）と混合され、ガソリンが製造される。

なお、図６に示したように、接触改質装置１１０では、接触改質装置反応器１１１とガス分離器１１２を有し、ガス分離器１１２を介して、水素、メタン、エタンと、ＬＰＧ、改質ガソリンに分離される。このうち水素、メタン、エタンなどを含んだ水素含有ガスは、いわゆる「リフォーマガス（Reformer Gas）」（水素純度約７０〜８０％）（以下、「リフォーマガス」と言う）と呼ばれる。

また、接触改質装置１１０のガス分離器１１２によって分離されたリフォーマガスは、接触改質装置１１０で改質反応用にリサイクルされる他に、燃料ガスとして石油精製会社内で使用され、ＬＰＧと改質ガソリンは、ＬＰＧ分離塔で分離される。

さらに、灯油、軽油は、灯油脱硫装置１０８、軽油脱硫装置１１４を用いて、水素を添加して硫黄分を硫化水素（Ｈ₂Ｓ）に変える脱硫反応によって、硫黄分を除去して、石油
製品である灯油、軽油が製造されている。

また、常圧残油は、減圧蒸留装置１１６を用いて蒸留分離することによって、減圧軽油、減圧残油にそれぞれ分離される。分離された減圧軽油は、重油間接脱硫装置１１８を用
いて、水素を添加して硫黄分を硫化水素（Ｈ₂Ｓ）に変える脱硫反応によって、硫黄分を
除去した後、流動接触分解装置１０１で分解ガソリンや分解軽油が製造される。一方、分離された減圧残油は、アスファルトの原料となる。

また、常圧残油の一部は、重油直接脱硫装置１２０を用いて、水素を添加して硫黄分を硫化水素（Ｈ₂Ｓ）に変える脱硫反応によって、硫黄分を除去した後、重油調整装置１０
３を介して、他の重油基材（例えば、分解軽油、重油直接脱硫残渣油など）と混合され重油が製造される。

そして、これらの脱硫装置、すなわち、ナフサ脱硫装置１０４、灯油脱硫装置１０８、軽油脱硫装置１１４、重油間接脱硫装置１１８、重油直接脱硫装置１２０による脱硫反応で得られた水素、メタン、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）を含んだガスは、図４および図７に示した
ように、ガス洗浄装置１２２に供給される。

このガス洗浄装置１２２では、モノエタノールアミン、ジイソプロパノールアミンなどのアミンと接触させることによって、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）のみを除去し、残りのメタン、
水素などを含んだガスは、いわゆる「スウィートガス（Sweet Gas）」（水素純度約６０
％）と呼ばれ、燃料ガスとして用いられる（以下、「スウィートガス」と言う）。

一方、図４および図５に示したように、石油化学会社（石油化学工程）Ｂでは、石油精製会社（石油精製工程）Ａで得られたナフサを、石油化学用原料ナフサとして用いて、ナフサ分解分離装置１２４によって、エチレン、プロピレンなどの他、ブタン留分、分解ガソリンなどが得られる。

また、石油化学会社（石油化学工程）Ｂでは、このナフサ分解分離装置１２４によって得られたブタン留分からブチレンを精製後、メチルエチルケトン合成装置１２６を用いてメチルエチルケトン、セカンダリーブチルアルコールなどが製造されている。

ところで、石油精製会社（石油精製工程）Ａでは、脱硫装置、特に軽油脱硫装置１１４、重油間接脱硫装置１１８、重油直接脱硫装置１２０と異性化装置においては、高純度の水素を使用している。

このため、石油精製会社（石油精製工程）Ａでは、多量の高純度の水素が必要であり、別途、水素製造装置（図示せず）を用いて、高純度の水素（水素純度約９７％）を製造し、この高純度の水素を上記の脱硫装置、異性化装置に用いている。

一方、石油化学会社（石油化学工程）Ｂでは、ナフサ分解分離装置１２４において、高純度の水素含有ガス（水素純度約９２％）、メチルエチルケトン合成装置１２６において、高純度の水素含有ガス（水素純度約９９％）が、副生物ガスとして生成されており、製品水素として回収されることなく石油化学会社内で自己消費されている。

従って、石油化学会社（石油化学工程）Ｂにおいて余剰となった高純度の水素含有ガスを、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて、上記の脱硫装置、異性化装置に用いることができれば、水素を有効利用できることになる。
特開２００３−３２７９６９号公報

しかしながら、このような石油化学会社（石油化学工程）Ｂにおいて、ナフサ分解分離装置１２４から得られる高純度の水素含有ガスには、オレフィンなどの不純物が、またメ
チルエチルケトン合成装置１２６から得られる高純度の水素含有ガスには、セカンダリーブチルアルコールなどの不純物が含まれている場合がある。

このため、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいては、脱硫反応用には使用できる高純度の水素含有ガスであっても、異性化反応を行う異性化触媒にとってはオレフィンやセカンダリーブチルアルコールが含有した水素含有ガスは触媒毒となり触媒を劣化させる原因となるため、石油化学会社から得られる高純度の水素含有ガスをそのまま使用することが出来ないのが現状である。

なお、脱硫装置、異性化装置への水素の供給は、通常、水素共通配管から枝取りして供給しており、脱硫装置には使用できても異性化装置で使用できない水素は共通配管に送り込むことはできない。一方、重油直接脱硫装置だけは、圧力が他の脱硫装置に比べ高く、共通配管から得た水素を昇圧して使用している。つまり、重油直接脱硫装置だけは、反応条件が過酷であり、また、水素供給配管も別に設置されていることから高純度の水素含有ガスに不純物が含まれていても、脱硫反応用水素としての使用が可能である。しかし、多くの水素を使用する灯油、軽油、減圧軽油などの脱硫装置や異性化装置においても石油化学会社から得られた水素含有ガスを使用できれば水素の有効活用となる。

また、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいては、水素製造装置以外の水素含有ガスとしては、接触改質装置１１０によって得られたリフォーマガス（水素純度約７０〜８０％）がナフサ脱硫装置１０４、灯油脱硫装置１０８などで使用されているが、水素純度が低いため上記以外の脱硫装置では使用できない。さらに、ガス洗浄装置１２２によって得られたスウィートガス（水素純度約６０％）は、水素純度も圧力も低いため脱硫装置用の水素としては使用できず、例えば、常圧蒸留装置１００、減圧蒸留装置１１６、脱硫装置などの加熱炉の燃料ガスとして使用されているのが現状である。

本発明は、このような現状に鑑み、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて得られるリフォーマガス、スウィートガスからなる水素含有ガス、石油化学会社（石油化学工程）Ｂにおいて、ナフサ分解分離装置１２４、メチルエチルケトン合成装置１２６によって得られた水素含有ガスを、石油精製会社（石油精製工程）Ａで再利用可能であり、さらにこれら水素含有ガスから高純度の水素を分離して、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて、高純度の水素を必要とする工程に有効利用することが可能な水素含有ガスの相互利用方法を提供することを目的とする。

本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、
本発明の水素含有ガスの相互利用方法は、
石油化学工程と石油精製工程から得られる水素含有ガスの相互利用方法であって、
前記石油精製工程から得られるリフォーマガスとスウィートガスとからなる水素含有ガスを回収する工程と、
前記石油化学工程から得られる高純度の水素含有ガスを回収する工程と、
前記石油化学工程から回収された高純度の水素含有ガスの一部を、前記石油精製工程の脱硫装置のひとつである重油直接脱硫装置に供給する工程と、
前記石油精製工程から回収された前記リフォーマガスとスウィートガスとからなる水素含有ガスを、石油精製工程用水素分離膜装置に導入して高純度の水素とオフガスとに分離する工程と、
前記石油化学工程から回収された前記高純度の水素含有ガスを、石油化学工程用水素分離膜装置に導入して高純度の水素とオフガスとに分離する工程と、
前記石油精製工程用水素分離膜装置で分離された前記高純度の水素と、前記石油化学工程用水素分離膜装置で分離された前記高純度の水素とを統合し、統合された前記高純度の水素を、前記石油精製工程の脱硫装置，異性化装置、および前記石油化学工程のナフサ分解分離装置，メチルエチルケトン合成装置の少なくともいずれかに供給する工程と、
前記石油精製工程用水素分離膜装置で分離された前記オフガスと、前記石油化学工程用水素分離膜装置で分離された前記オフガスとを統合し、統合された前記オフガスを、前記石油精製工程の常圧蒸留装置，減圧蒸留装置，脱硫装置、および前記石油化学工程のナフサ分解分離装置，メチルエチルケトン合成装置の少なくともいずれかにおける加熱炉に供給する工程と、
を少なくとも有することを特徴とする。

このように、石油化学会社（石油化学工程）Ｂにおいて余剰となった、不純物を含有する高純度の水素含有ガスを石油精製工程の重油直接脱硫工程にそのまま供給すれば、水素含有ガス中の不純物を除去することなく重油直接脱硫に必要な水素含有ガスとして利用することができる。
また、石油精製会社（石油精製工程）Ａでは、低純度の水素から高純度の水素を、石油化学会社（石油化学工程）Ｂでは、不純物を含む水素含有ガスから高純度の水素を得ることができ、その高純度水素は重油直接脱硫工程以外の石油精製工程にも使用することが可能である。なお、重油直接脱硫工程でもこの高純度水素を使用しても構わないが石油化学工程から得られる水素含有ガスをそのまま使用する方が水素分離膜装置を介するエネルギーがかからず好ましい。
さらに、水素分離膜装置を介して分離された高純度の水素を、石油精製工程の脱硫工程や、ノルマルパラフィンをイソパラフィンに異性化する異性化工程において有効に利用することができ、石油精製工程にある水素製造装置の稼動を低減できる可能性がある。
また、水素分離膜装置を介して分離された、例えば、メタン、エタンなどからなる燃料ガスであるオフガスを、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて、例えば、常圧蒸留装置、減圧蒸留装置、脱硫装置などの加熱炉の燃料ガスとして有効に利用することができる。
さらに、このように構成することによって、
・石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて、接触改質装置１１０によって得られたリフォーマガス（水素純度約７０〜８０％、圧力約３．０ＭＰａ）、ガス洗浄装置１２２によって得られたスウィートガス（水素純度約６０％、圧力約０．３ＭＰａ）、
・石油化学会社（石油化学工程）Ｂにおいて、ナフサ分解分離装置１２４によって得られた水素含有ガス（水素純度約９２％、圧力約１．７ＭＰａ）、メチルエチルケトン合成装置１２６によって得られた水素含有ガス（水素純度約９９％、圧力約１．８ＭＰａ）
がいずれも水素純度、圧力が異なるものであっても、それぞれ、石油精製工程用水素分離膜装置、石油化学工程用水素分離膜装置によって、同程度の高純度で圧力を有する水素を得ることができ、これを石油精製会社（石油精製工程）Ａで利用することが可能となる。

また、本発明の水素含有ガスの相互利用方法は、
前記石油化学工程から得られる高純度の水素含有ガスが、
前記石油化学工程のナフサ分解分離装置から得られた水素含有ガスと、
前記石油化学工程のメチルエチルケトン合成装置から得られた水素含有ガスと、
のうち少なくともいずれか一方の水素含有ガスを含むことを特徴とする。

このように、石油化学会社（石油化学工程）Ｂにおいて、ナフサ分解分離装置１２４によって得られた水素含有ガス（水素純度約９２％、圧力約１．７ＭＰａ）、メチルエチルケトン合成装置１２６によって得られた水素含有ガス（水素純度約９９％、圧力約１．８ＭＰａ）から、石油精製工程にとって好適な高純度の水素を得ることが可能である。

また、本発明の水素含有ガスの相互利用方法は、
前記石油精製工程から得られる水素含有ガスが、
前記石油精製工程の脱硫装置から得られた水素含有ガスと、
前記石油精製工程の接触改質装置から得られた水素含有ガスと、を含むことを特徴とする。

このように構成することによって、接触改質装置１１０によって得られたリフォーマガス（水素純度約７０〜８０％、圧力約３．０ＭＰａ）と、脱硫工程後のガス洗浄装置１２２によって得られたスウィートガス（水素純度約６０％、圧力約０．３ＭＰａ）から、高純度の水素を得ることが可能である。

本発明によれば、石油化学会社（石油化学工程）Ｂによって得られた不純物を含有する高純度の水素含有ガスを、石油精製会社（石油精製工程）Ａの重油直接脱硫工程にそのまま供給することで、重油直接脱硫装置で不純物を含有する高純度の水素含有ガスを利用して、重油を製造することができる。

また、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおける接触改質装置１１０から得られたリフォーマガス（水素純度約７０〜８０％）、ガス洗浄装置１２２から得られたスウィートガスからなる低純度の水素含有ガスと、石油化学会社（石油化学工程）Ｂにおけるナフサ分解分離装置１２４、メチルエチルケトン合成装置１２６から得られた不純物を含む高純度の水素含有ガスを水素分離膜装置を介して、高純度の水素と、オフガスに分離することができ、その高純度水素を重油直接脱硫工程以外の石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて使用することができる。

さらに、これにより、石油精製会社と石油化学会社の間で水素の有効活用が可能となり、石油コンビナート全体としてエネルギーの効率化が可能となる。

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明の水素含有ガスの相互利用方法を用いた水素含有ガスの概略ブロック図、図２は、図１の脱硫工程からのスウィートガスの水素分離膜装置による分離についての概略と、図１の接触改質工程からのリフォーマガスの水素分離膜装置による分離の概略を示す概略ブロック図である。

図１において、符号１０は、全体で本発明の水素含有ガスの相互利用方法を示している。
本発明の水素含有ガスの相互利用方法１０では、図４に示した概略ブロック図において、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて、ナフサをナフサ脱硫装置１０４を用いて水素を添加して硫黄分を硫化水素（Ｈ₂Ｓ）に変える脱硫反応によって硫黄分を除去した後
、接触改質装置１１０によって得られた水素、メタン、エタンの炭化水素ガスを使用するものである。

すなわち、図２に示したように、接触改質装置１１０で改質された改質ガソリンと副生成物として得られた炭化水素ガスは、ガス分離器１１２を介してメタン、エタン、水素などを含んだいわゆる「リフォーマガス（Reformer Gas）」と呼ばれる水素含有ガス（水素純度約７０〜８０％％、圧力約３．０ＭＰａ）とＬＰＧ、改質ガソリンに分離される。

本発明の水素含有ガスの相互利用方法では、この水素、メタン、エタンなどを含んだリフォーマガスを用い、図１に示したようにリフォーマガス１２は、リフォーマガス導入経路１１において、先ず開閉バルブ１６を介して水洗塔１４に導入される。この水洗塔１４では、リフォーマガス１２を水と交流接触させることによって、リフォーマガス１２に含まれる塩素ガスなどの不純物ガスが除去される。

水洗塔１４で不純物ガスが除去されたリフォーマガス１２は、フローコントロールバルブ（流量調整弁）１８によって、一定の流量になるように調整されて、リフォーマガス導入経路１１を介して、後述するスウィートガス導入経路２０と合流された後、フィルター装置２２に導入されるようになっている。

一方、図４に示した概略ブロック図において、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて、脱硫装置、すなわちナフサ脱硫装置１０４、灯油脱硫装置１０８、軽油脱硫装置１１４、重油間接脱硫装置１１８、重油直接脱硫装置１２０による脱硫反応で得られた水素、メタン、エタン、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）を含んだガスは、図２に示したように、ガス洗浄装
置１２２において、モノエタノールアミン、ジイソプロパノールアミンなどのアミンと接触させることによって、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）のみが除去され、メタン、エタン、水素など
を含んだいわゆる「スウィートガス（Sweet Gas）」と呼ばれる水素含有ガス（水素純度
約６０％、圧力約０．３ＭＰａ）が得られる。

本発明の水素含有ガスの相互利用方法では、このメタン、エタン、水素などを含んだスウィートガスも用いられ、図１に示したようにスウィートガス２４は、スウィートガス導入経路２０において、先ず開閉バルブ２６を介して水洗塔２８に導入される。この水洗塔２８では、スウィートガス２４を水と交流接触させることによって、スウィートガス２４に含まれるアンモニアガス、塩素ガスなどの不純物ガスが除去される。

そして、水洗塔２８で不純物ガスが除去されたスウィートガス２４は、その圧力が約０．３ＭＰａと低い圧力であるので、リフォーマガス１２の圧力である約３．０ＭＰａと同等の圧力になるように、圧縮機（コンプレッサー）３０を介して昇圧された後、流量調整弁（フローコントロールバルブ）３２によって、一定の流量になるように調整されて、スウィートガス導入経路２０を介して、前述したリフォーマガス導入経路１１を介して合流されるリフォーマガス１２とともに、フィルター装置２２に導入されるようになっている。

なお、スウィートガス導入経路２０では、スウィートガス還流経路３６、圧力調整弁３８を介して、圧縮機３０により昇圧されたスウィートガス２４の一部が戻されるように制御され、スウィートガス２４の圧力が一定になるように制御されている。

フィルター装置２２に導入されたリフォーマガス１２とスウィートガス２４からなる水素含有ガスは、フィルター装置２２において、水洗塔１４、フローコントロールバルブ（流量調整弁）１８を通過することによって水分が含まれており、配管内にスケールが溜まるのを防止するために、水分、スケールなどのダストが除去される。

このようにフィルター装置２２において、水分、ダストが除去された水素含有ガスは、
熱交換器４０を通過することによって、低圧蒸気（約０．３ＭＰａ、１４０℃）により熱交換されて、水素含有ガスの温度が約６０〜９０℃になるように調整される。なお、熱交換器４０には、温度コントロールバルブ４２によって低圧蒸気の流量を調整して、水素含有ガスの温度が約６０〜９０℃になるように制御されている。

このように熱交換器４０を通過することによって約６０〜９０℃の温度に維持された水素含有ガスは、水素分離膜導入経路４４を介して、水素分離膜装置４６に導入されるようになっている。

なお、この水素分離膜装置４６は、石油精製会社（石油精製工程）Ａから得られる水素含有ガスを分離する石油精製工程用水素分離膜装置４８と、石油化学会社（石油化学工程）Ｂから得られる水素含有ガスを分離する石油化学工程用水素分離膜装置５０とを備えている。

また、これらの水素分離膜装置は、いずれも、例えば、高分子中空糸膜モジュールで構成され分子の小さい水素分子は膜を透過して、分子の大きいメタンなどその他のガスは、膜を透過しないものであって、これにより水素のみを高純度で回収できるように構成されている。

上記の熱交換器４０を通過することによって、約６０〜９０℃の温度に維持された水素含有ガスは、水素分離膜導入経路４４を介して、水素分離膜装置４６の石油精製工程用水素分離膜装置４８に導入されるようになっている。

この実施例では、処理量を考慮して、２つの石油精製工程用水素分離膜装置４８に導入されるようになっているが、もちろん、石油精製工程用水素分離膜装置４８の数は何ら限定されるものではなく、１つでも３つ以上であっても良い。

石油精製工程用水素分離膜装置４８によって分離された高純度の水素（９７％以上）は、水素回収経路５２を介して、水素供給装置を構成する水素供給経路５４に導入され、石油化学工程用水素分離膜装置５０によって分離された高純度の水素（９７％以上）とともに合流されるようになっている。

この水素供給経路５４では、熱交換器５６によって高純度の水素が、例えば４０℃に冷却される。そして、熱交換器５６によって冷却された高純度の水素は、その圧力が約０．２ＭＰａ程度に低下しているので、約１．８ＭＰａの圧力になるように圧縮機５８を介して昇圧された後、流量調整弁６０によって一定の流量になるように調整されて、高純度水素ヘッダー６２に導入されるようになっている。

なお、水素供給経路５４を流れる高純度水素の圧力や流量が高くなりすぎた場合には、圧力調整弁６４のバルブを開き、高純度水素廃棄経路６５を介して高純度水素の一部を焼却処分できるようになっている。

また、水素供給経路５４では、水素ガス還流経路６６、圧力調整弁６８を介して、圧縮機５８により昇圧された高純度水素の一部が戻されるように制御され、高純度水素ヘッダー６２に導入される高純度水素の圧力が一定となるように制御されている。

このように高純度水素ヘッダー６２に導入された高純度水素は、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて、重油直接脱硫装置１２０以外の脱硫装置における脱硫反応、ノルマルパラフィンをイソパラフィンに異性化する異性化工程に供給することができるようになっている。

なお、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおける脱硫装置のうち、重油直接脱硫装置１２０においては、不純物が含有されていても反応条件が過酷であり、微量の不純物が含有していても高純度の水素であれば使用可能であるため、後述するように石油化学会社（石油化学工程）Ｂからの水素含有ガスを直接に利用して、脱硫工程に用いるようになっている。

一方、水素分離膜装置４６の石油精製工程用水素分離膜装置４８により分離された、例えば、メタン、エタンなどのその他のガスを含んだオフガスは、燃料ガス回収経路７０を介して、オフガス供給装置を構成するオフガス供給経路７４に導入され、石油化学工程用水素分離膜装置５０によって分離されたオフガスとともに合流されるようになっている。なお、燃料ガス回収経路７０には、圧力調整弁７２が設けられ、この圧力調整弁７２によって水素分離膜装置４６の石油精製工程用水素分離膜装置４８の供給圧力を制御している。このオフガス供給経路７４では、熱交換器７６によってオフガスが、例えば４０℃に冷却され、燃料ガスヘッダー８０に導入されるようになっている。なお、図中において符号７８は開閉バルブである。

このように燃料ガスヘッダー８０に導入されたオフガスは、燃料ガスであるオフガスを、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて、例えば常圧蒸留装置１００、減圧蒸留装置１１６、脱硫装置などの加熱炉の燃料ガスとして使用することができるようになっている。

一方、図４および図５に示した概略ブロック図において、石油化学会社（石油化学工程）Ｂでは、メチルエチルケトン合成装置１２６において、高純度の水素含有ガス（水素純度約９９％、圧力約１．８ＭＰａ）が、またナフサ分解分離装置１２４において、高純度の水素含有ガス（水素純度約９２％、圧力約１．７ＭＰａ）が、副生物として生成されている。

本発明の水素含有ガスの相互利用方法では、これらの水素含有ガスを利用するものであって、図１に示したように、メチルエチルケトン合成装置１２６で生成された高純度の水素含有ガス８２は、開閉バルブ８４を介して、流量調整弁８６によって一定の流量になるように調整されて、水素含有ガス導入経路８８を介してフィルター装置８１に導入されるようになっている。

また、ナフサ分解分離装置１２４で生成された高純度の水素含有ガス９０は、開閉バルブ９２を介して、流量調整弁９４によって一定の流量になるように調整されて、水素含有ガス導入経路９６を介して、フィルター装置８１に導入されるようになっている。

フィルター装置８１に導入された水素含有ガス８２、９０は、フィルター装置８１において、配管内にスケールが溜まるのを防止するために、水分、スケールなどのダストが除去される。

このようにフィルター装置８１において、水分、ダストが除去された水素含有ガスは、熱交換器９８を通過することによって、低圧蒸気（約０．３ＭＰａ、１４０℃）によって熱交換されて、水素含有ガスの温度が約６０〜９０℃になるように調整される。なお、熱交換器９８には、温度コントロールバルブ９１によって低圧蒸気の流量を調整して、水素含有ガスの温度が約６０〜９０℃になるように制御されている。

熱交換器９８を通過することによって約６０〜９０℃の温度に維持された水素含有ガスは、重油直接脱硫装置導入経路９９へ導入されるとともに、水素分離膜導入経路９３を介
して、水素分離膜装置４６の石油化学工程用水素分離膜装置５０に導入されるようになっている。

重油直接脱硫装置導入経路９９へ導入された水素含有ガスは、このまま石油精製会社（石油精製工程）Ａの重油直接脱硫装置１２０へ導入され、脱硫反応に用いられることとなる。

なお、重油直接脱硫装置導入経路９９は、開閉バルブ８４,９２のそれぞれの上流から
重油直接脱硫装置１２０へつながるようにしても良いし、またこれらのうち、いずれか一方のみ重油直接脱硫装置１２０へとつながるようにしても良いものである。

水素分離膜導入経路９３を通り、石油化学工程用水素分離膜装置５０によって分離された高純度の水素（９７％以上）は、水素回収経路５１を介して、水素供給装置を構成する水素供給経路５４に導入されるようになっている。

一方、水素分離膜装置４６の石油化学工程用水素分離膜装置５０により分離された、例えば、メタン、エタンなどのその他のガスを含んだオフガスは、燃料ガス回収経路７１を介して、オフガス供給装置を構成するオフガス供給経路７４に導入されるようになっている。なお、燃料ガス回収経路７１には、圧力調整弁７３が設けられ、この圧力調整弁７３によって水素分離膜装置４６の石油化学工程用水素分離膜装置５０の供給圧力を制御している。

このように構成することによって、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて得られるリフォーマガス、スウィートガスからなる水素含有ガス、石油化学会社（石油化学工程）Ｂにおいて、ナフサ分解分離装置１２４、メチルエチルケトン合成装置１２６によって得られた水素含有ガスから高純度の水素を分離して、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて、ナフサ脱硫装置、灯油脱硫装置、軽油脱硫装置、重油間接脱硫装置、異性化装置で有効利用することが可能となる。そして、重油直接脱硫装置では、石油化学会社（石油化学工程）Ｂにおいてナフサ分解分離装置１２４、メチルエチルケトン合成装置１２６によって得られた水素含有ガスをそのまま利用することが可能となる。

なお本実施例では、この水素分離膜装置４６は、石油精製会社（石油精製工程）Ａから得られる水素含有ガスを分離する石油精製工程用水素分離膜装置４８と、石油化学会社（石油化学工程）Ｂから得られる水素含有ガスを分離する石油化学工程用水素分離膜装置５０とを備えるようにした。

しかしながら、図３に示したように、水素分離膜装置４６を共通の１つの水素分離膜装置４１から構成して、石油精製会社（石油精製工程）Ａからの水素分離膜導入経路４４と、石油化学会社（石油化学工程）Ｂからの水素分離膜導入経路９３を合流させて、水素分離膜装置４６に導入することも可能である。

この実施例では、石油精製会社（石油精製工程）Ａからのリフォーマガス１２、スウィートガス２４、石油化学会社（石油化学工程）Ｂからのメチルエチルケトン合成装置１２６で生成された高純度の水素含有ガス８２、ナフサ分解分離装置１２４で生成された高純度の水素含有ガス９０の４つの水素含有ガスから、水素分離膜装置４６を介して、高純度の水素とオフガスに分離したが、この組み合わせはこれに何ら限定されるものではなく、開閉バルブ１６、２６、８４、９２の開閉を制御することによって、例えば
・リフォーマガス１２、スウィートガス２４、メチルエチルケトン合成装置１２６で生成された高純度の水素含有ガス８２の組み合わせ、
・リフォーマガス１２、スウィートガス２４、ナフサ分解分離装置１２４で生成された高
純度の水素含有ガス９０の組み合わせ、
にするなど、適宜変更することが可能である。

また、水素分離膜装置４６は、石油精製会社（石油精製工程）Ａ側、石油化学会社（石油化学工程）Ｂ側、または第３社の敷地内に配置するなど適宜変更することができる。
さらに、本発明により分離された高純度水素は、石油精製会社（石油精製工程）Ａの脱硫装置、異性化装置以外にも、石油精製装置で水素を使用する装置で使用することができ、石油化学会社（石油化学工程）Ｂで水素を必要とする装置で使用しても構わない。

具体的には、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて得られたリフォーマガス、スウィートガスを、水素分離膜装置を用いて処理することによって高純度となった水素を、石油化学会社（石油化学工程）Ｂにおいて、ナフサ分解分離装置１２４、メチルエチルケトン合成装置１２６において、不飽和分を飽和化合物に変えるために、高純度の水素を添加する水添反応に有効に使用することもできる。

また、燃料ガスヘッダー８０に導入されたオフガスは、燃料ガスであるオフガスを、石油化学会社（石油化学工程）Ｂにおいて、例えばナフサ分解分離装置１２４、メチルエチルケトン合成装置１２６などの加熱炉の燃料ガスとして使用することもできる。

さらに、石油精製会社（石油精製工程）Ａにおいて従来より用いられている水素製造装置によって製造された水素についても、本発明で使用されるリフォーマガス、スウィートガス、メチルエチルケトン合成装置からの水素含有ガス、ナフサ分解分離装置からの水素含有ガスとともに、各脱硫装置などで併用できるものである。

また、図１に示した本実施例では、重油直接脱硫装置１２０へ導入される高純度の水素は、石油化学会社からの水素含有ガスのみとなるように成っているが、水素分離膜装置４６を通って得られた高純度の水素についても重油直接脱硫装置１２０へ導入することはもちろん可能である。

以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば上記実施例では、石油精製会社（石油精製工程）Ａ、石油化学会社（石油化学工程）Ｂのみを考慮に入れたが、その他の化学会社、鉄鋼会社などの高純度の水素、燃料を必要とする会社の設備にも本発明で得られた高純度水素、燃料であるオフガスを提供するようにすることも可能であるなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

図１は、本発明の水素含有ガスの相互利用方法の概略ブロック図である。図２は、図１の脱硫工程からのスウィートガスの水素分離膜装置による分離の概略と、図１の接触改質工程からのリフォーマガスの水素分離膜装置による分離の概略を示す概略ブロック図である。図３は、本発明の水素含有ガスの相互利用方法を示す概略ブロック図である。図４は、石油化学コンビナートにおいて、石油精製会社（石油精製工程）Ａの工程を示す概略ブロック図である。図５は、石油化学コンビナートにおいて、石油化学会社（石油化学工程）Ｂの工程を示す概略ブロック図である。図６は、接触改質工程からのリフォーマガスの水素分離膜装置による分離の概略を示す概略ブロック図である。図７は、脱硫工程からのスウィートガスの水素分離膜装置による分離の概略を示す概略ブロック図である。

符号の説明

１０・・・水素含有ガスの相互利用方法
１１・・・リフォーマガス導入経路
１２・・・リフォーマガス
１４・・・水洗塔
１６・・・開閉バルブ
２０・・・スウィートガス導入経路
２２・・・フィルター装置
２４・・・スウィートガス
２６・・・開閉バルブ
２８・・・水洗塔
３０・・・圧縮機
３６・・・スウィートガス還流経路
３８・・・圧力調整弁
４０・・・熱交換器
４１・・・水素分離膜装置
４２・・・温度コントロールバルブ
４４・・・水素分離膜導入経路
４６・・・水素分離膜装置
４８・・・石油精製工程用水素分離膜装置
５０・・・石油化学工程用水素分離膜装置
５１・・・水素回収経路
５２・・・水素回収経路
５４・・・水素供給経路
５６・・・熱交換器
５８・・・圧縮機
６０・・・流量調整弁
６２・・・高純度水素ヘッダー
６４・・・圧力調整弁
６５・・・高純度水素廃棄経路
６６・・・水素ガス還流経路
６８・・・圧力調整弁
７０・・・燃料ガス回収経路
７１・・・燃料ガス回収経路
７２・・・流量調整弁
７３・・・圧力調整弁
７４・・・オフガス供給経路
７６・・・熱交換器
７８・・・開閉バルブ
８０・・・燃料ガスヘッダー
８１・・・フィルター装置
８２・・・水素含有ガス
８４・・・開閉バルブ
８６・・・流量調整弁
８８・・・水素含有ガス導入経路
９０・・・水素含有ガス
９１・・・温度コントロールバルブ
９２・・・開閉バルブ
９３・・・水素分離膜導入経路
９４・・・流量調整弁
９６・・・水素含有ガス導入経路
９８・・・熱交換器
９９・・・重油直接脱硫装置導入経路
１００・・・常圧蒸留装置
１０１・・・流動接触分解装置
１０２・・・ＬＰＧ回収装置
１０３・・・重油調整装置
１０４・・・ナフサ脱硫装置
１０６・・・ガソリン調整装置
１０８・・・灯油脱硫装置
１１０・・・接触改質装置
１１１・・・接触改質装置反応器
１１２・・・ガス分離器
１１４・・・軽油脱硫装置
１１６・・・減圧蒸留装置
１１８・・・重油間接脱硫装置
１２０・・・重油直接脱硫装置
１２２・・・ガス洗浄装置
１２４・・・ナフサ分解分離装置
１２６・・・メチルエチルケトン合成装置

Claims

石油化学工程と石油精製工程から得られる水素含有ガスの相互利用方法であって、
前記石油精製工程から得られるリフォーマガスとスウィートガスとからなる水素含有ガスを回収する工程と、
前記石油化学工程から得られる高純度の水素含有ガスを回収する工程と、
前記石油化学工程から回収された高純度の水素含有ガスの一部を、前記石油精製工程の脱硫装置のひとつである重油直接脱硫装置に供給する工程と、
前記石油精製工程から回収された前記リフォーマガスとスウィートガスとからなる水素含有ガスを、石油精製工程用水素分離膜装置に導入して高純度の水素とオフガスとに分離する工程と、
前記石油化学工程から回収された前記高純度の水素含有ガスを、石油化学工程用水素分離膜装置に導入して高純度の水素とオフガスとに分離する工程と、
前記石油精製工程用水素分離膜装置で分離された前記高純度の水素と、前記石油化学工程用水素分離膜装置で分離された前記高純度の水素とを統合し、統合された前記高純度の水素を、前記石油精製工程の脱硫装置，異性化装置、および前記石油化学工程のナフサ分解分離装置，メチルエチルケトン合成装置の少なくともいずれかに供給する工程と、
前記石油精製工程用水素分離膜装置で分離された前記オフガスと、前記石油化学工程用水素分離膜装置で分離された前記オフガスとを統合し、統合された前記オフガスを、前記石油精製工程の常圧蒸留装置，減圧蒸留装置，脱硫装置、および前記石油化学工程のナフサ分解分離装置，メチルエチルケトン合成装置の少なくともいずれかにおける加熱炉に供給する工程と、
を少なくとも有することを特徴とする水素含有ガスの相互利用方法。
前記石油化学工程から得られる高純度の水素含有ガスが、
前記石油化学工程のナフサ分解分離装置から得られた水素含有ガスと、
前記石油化学工程のメチルエチルケトン合成装置から得られた水素含有ガスと、
のうち少なくともいずれか一方の水素含有ガスを含むことを特徴とする請求項１に記載の水素含有ガスの相互利用方法。
前記石油精製工程から得られる水素含有ガスが、
前記石油精製工程の脱硫装置から得られた水素含有ガスと、
前記石油精製工程の接触改質装置から得られた水素含有ガスと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の水素含有ガスの相互利用方法。