JP5530969B2

JP5530969B2 - 炭化水素油の混入検知装置及び炭化水素油の混入検知方法

Info

Publication number: JP5530969B2
Application number: JP2011080450A
Authority: JP
Inventors: 治久後藤
Original assignee: JXTG Nippon Oil and Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012215453A

Description

本発明は、炭化水素油の混入検知装置及び炭化水素油の混入検知方法、特に、炭化水素油中に異なる油（重質炭化水素油など）が混入しているかどうかを、迅速かつ高精度に検知できる炭化水素油の混入検知装置及び炭化水素油の混入検知方法に関する。

通常、石油精製などの油を処理するプラントでは、数種類の原料を混合して処理を行っていることから、異種の油が混合することに伴う運転変動を回避するべく、異なる油の混入を検知する方法や装置が求められている。

一般的には、異なる油の混入を検知する方法として、誘電率や油の透過光の変化を利用した方法が知られている。
例えば特許文献１では、油中に異なる油が混入することを検出する装置として、油の注入口の途中に誘電率センサ及び比重センサを設け、油液の誘電率と比重を検出し、貯蔵タンクの油液と同一の液種であるかどうかを判定し、同一の液種のみ油液を貯蔵タンクへ供給するものが開示されている。

しかしながら、特許文献１の装置では、対象油と異種の油についての、誘電率及び比重がいずれも近い値を示すことが多いため、測定精度が低くなり、異種の油の混入を検出できないという問題があった。

特開平７−８９５９９号公報

異種の油が混入する問題については、特に、軽質な炭化水素油中に重質炭化水素油が混入した場合に、貯蔵用タンク内にスラッジが発生することで貯蔵安定性が悪化し、重質炭化水素油が混入した軽質な炭化水素油を水素化精製処理するためには反応温度を高くする必要があり、経済性が悪化することから、特に改善が望まれている。また、重質炭化水素油は、0.5％程度の微量な混入であっても、上述した貯蔵安定性や経済性の悪化を招くため、できる限り迅速に、例えばタンク入り口の配管において重質炭化水素油の混入の有無を検出することが望まれている。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、炭化水素油中に重質炭化水素油などの異種の炭化水素油が混入しているか否かを、迅速かつ高精度に検知できる装置及び方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、炭化水素油中に浸した電極に交流電圧を印加し、前記炭化水素油の電気抵抗を測定し、該電気抵抗値に基づき異種の炭化水素油（重質炭化水素油など）の混入の有無についての検出を行うことで、わずかな混入であっても高精度かつ迅速に検知できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明のガソリン基材の製造方法は、次のとおりのものである。
（１）炭化水素油中に浸した電極に交流電圧を印加し、前記炭化水素油の電気抵抗を測定するインピーダンス測定部と、前記炭化水素油の屈折率を測定する屈折率測定部と、測定した電気抵抗値が設定した閾値以下であるか否か、及び、測定した屈折率に対する前記電気抵抗値の比が、設定した閾値以下であるか否かにより、異種の炭化水素油の混入を検知するデータ処理部と、を備えることを特徴とする炭化水素油の混入検知装置。

（２）前記交流電圧の印加周波数は、1Hz〜1kHzの範囲であることを特徴とする上記（１）に記載の炭化水素油の混入検知装置。

（３）前記炭化水素油は、天然ガスコンデンセートであることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の炭化水素油の混入検知装置。

（４）炭化水素油に交流電圧を印加して該炭化水素油の電気抵抗を測定するインピーダンス測定工程と、前記炭化水素油の屈折率を測定する屈折率測定工程と、測定した電気抵抗値が設定した閾値以下であるか否か、及び、測定した屈折率に対する前記電気抵抗値の比が、設定した閾値以下であるか否かにより、異種の炭化水素油の混入を検知するデータ処理工程と、を備えることを特徴とする炭化水素油の混入検知方法。

本発明によれば、従来の装置に比べて、炭化水素油中に、該炭化水素油とは異なる炭化水素油、特に該炭化水素油よりも重質な炭化水素油が混入しているか否かを、迅速かつ高精度に検知でき、さらに、炭化水素油の性状を常時監視することで、異種の炭化水素油の混入を迅速に検知することができるという、格別な効果を奏する。

本発明による炭化水素油の混入検知装置を説明するためのフロー図である。データ処理部による演算の流れを説明するための図であり、(ａ)は電気抵抗値を用いた演算、(ｂ)は電気抵抗値及び屈折率を用いた演算を示す。インピーダンス測定部の一実施形態を模式的に示した断面図である。屈折率測定部の一実施形態を模式的に示した断面図である。炭化水素油中の重質炭化水素油の濃度と電気抵抗値との関係を示したグラフである。炭化水素油中の重質炭化水素油の濃度と、屈折率に対する電気抵抗値の比との関係を示したグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて具体的に説明する。図１は、本発明による異種の炭化水素油の混入検知の流れを示したものであり、図２は、異種の炭化水素油として重質炭化水素油が混入したときの、データ処理部による演算の流れを示したものである。また、図３及び図４は、それぞれ、インピーダンス測定部及び屈折率測定部の断面を模式的に示したものである。

＜炭化水素油の混入検知装置＞
本発明による炭化水素油の混入検知装置は、炭化水素油中に浸した電極に交流電圧を印加し、前記炭化水素油の電気抵抗を測定するインピーダンス測定部と、測定した電気抵抗値が設定した閾値以下であるか否かにより、異種の炭化水素油の混入を検知するデータ処理部とを備えることを特徴とする。

上記構成を具えることで、電気抵抗値を把握することによって、従来の誘電率や比重等に基づく異種の炭化水素油の検出装置と比較して高精度に検知できることに加え、電気抵抗値が設定閾値以下であるか否かで判断しているため、迅速な検知が可能となる。

（インピーダンス測定部）
本発明による炭化水素油の混入検知装置は、図１に示すように、前記炭化水素油の電気抵抗を測定するインピーダンス測定部１０を備える。異種の炭化水素油、例えば重質炭化水素油が混入すると、分極電流が流れることによって、炭化水素油の電気抵抗は重質炭化水素油混入前よりも低くなり、同様に軽質の炭化水素油が混入した場合でも分極電流が流れることによって、前記電気抵抗は低くなる。そのため、本発明による装置では、電気抵抗値を異種の炭化水素油の混入検知の指標として用いることができる。

インピーダンス測定部では、図３に示すように、検出対象の炭化水素油１は配管２を通してインピーダンス測定部１０の電極部１２へと流入され、電気抵抗の測定が行われる。前記インピーダンス測定部１０の構成については、例えば図３に示すように、電極１１を有する電極部１２と、前記電極へ交流電圧を印加するための電気回路１３を有する電気回路部１４とからなる。前記インピーダンス測定部１０では、炭化水素油の電気抵抗値の他に、印加する交流電圧に対する電圧値と位相を算出することにより、インピーダンス、誘電率、tanδなどを測定することもできる。

インピーダンス測定部で測定した電気抵抗値については、信号ケーブル（図示せず）を介して、データ処理装置部２０へと送信される。インピーダンス測定部１０を通過した検出対象の炭化水素油１については、その後、配管２を通じて屈折率測定部３０へと流入する。

（屈折率測定部）
本発明による炭化水素油の混入検知装置は、図１に示すように、前記炭化水素油の屈折率を測定する屈折率測定部３０を備える。屈折率は、炭化水素油ごとに一定の値（温度等の測定条件一定下で）であり、本発明が着目している異種の炭化水素油の微量な混入では大きくは変化しない。例えば、重質炭化水素油が1vol％混入しても、屈折率は0.3％程度しか変化しない。しかし、重質炭化水素油などの異種の炭化水素油が混入されると、その性状が変化することにより、屈折率もわずかに変化する。例えば重質炭化水素油が混入した場合、重質炭化水素油の屈折率は前記炭化水素油より高いため、重質炭化水素油が混入した前記炭化水素油の屈折率がわずかに高くなる。一方、電気抵抗値は、異種の炭化水素油の混入に対して鋭敏に変化するが、屈折率で電気抵抗値を割り返す（ノーマライズする）ことで、炭化水素油の違いや異種の炭化水素油の混入による炭化水素油の微妙な性状変化の影響を補正できるので、電気抵抗値だけよりも、異種の炭化水素油の混入量について精度がより高くなる。そのため、本発明による装置では、屈折率を前記電気抵抗値とともに、異種の炭化水素油の混入検知の指標として用いる。

屈折率測定部３０では、図４に示すように、検出対象の炭化水素油１は前記インピーダンス測定部１０から流入され、プリズムガラス３１を用いて全反射角を測定することにより、屈折率の測定が行われる。前記屈折率測定部３０の構成については、例えば図４に示すように、プリズムガラス３１、光源３２、温度制御手段３３及びＣＣＤ３４を備える。

（データ処理部）
本発明による炭化水素油の混入検知装置は、図１に示すように、測定した前記電気抵抗値及び前記屈折率から、異種の炭化水素油の混入の有無を検知するためのデータ処理部２０を備える。

例えば異種の炭化水素油として重質炭化水素が混入した場合、前記データ処理部２０は、図２(ａ)に示すように、前記インピーダンス測定部１０で測定した電気抵抗値Ｒが、予め設定した閾値Ｒａ以下である場合には重質炭化水素油の混入があったと判断し、一方、前記測定した電気抵抗値Ｒが閾値Ｒａを超える場合には、重質炭化水素油の混入はないと判断する演算２１（第１の演算）が行われる。
同様に、異種の炭化水素油として軽質な炭化水素油が混入した場合にも、閾値Ｒａ以下である場合に、混入があったと判断される。

さらに、図２(ｂ)に示すように、第１の演算２１において、前記インピーダンス測定部１０で測定した電気抵抗値Ｒが予め設定した閾値Ｒａよりも小さい場合、前記屈折率を用いた第２の演算２２へと進むことが好ましい。第２の演算２２では、例えば異種の炭化水素油として重質炭化水素が混入した場合、前記屈折率ｎに対する前記電気抵抗値Ｒ（Ｒ／ｎ）が、屈折率の閾値ｎａに対する前記電気抵抗の閾値Ｒａ（Ｒａ／ｎａ）以下である場合には、重質炭化水素油の混入があったと判断してデータ処理部から外部へアラームなどを出力する。一方、前記屈折率ｎに対する前記電気抵抗値Ｒ（Ｒ／ｎ）が屈折率の閾値ｎａに対する前記電気抵抗の閾値Ｒａの比（Ｒａ／ｎａ）を超える場合には、重質炭化水素油の混入はないと判定する。
同様に、異種の炭化水素油として軽質な炭化水素油が混入した場合にも、閾値の比（Ｒａ／ｎａ）以下である場合に、混入があったと判断される。

＜炭化水素油＞
本発明の装置による検知の対象となる炭化水素油としては、特に限定はされない。例えば、10容量％留出温度が35〜80℃、好ましくは36〜72℃、95容量％留出温度が230〜350℃、好ましくは200〜350℃、97容量％留出温度が250〜420℃、好ましくは250〜400℃の蒸留性状の炭化水素油を用いることができる。

さらに、前記炭化水素油は、天然ガスコンデンセートであることが好ましい。前記天然ガスコンデンセートとは、天然ガス田より天然ガスの採取、精製を行う過程で得られる常温、常圧で液体の炭化水素油のことであり、油田から得られる一般の原油に比べて極めて軽質でナフサに近い性状である。前記天然ガスコンデンセートは、石油類の比重として欧米諸国で広く使われているＡＰＩ比重で50以上の軽質油で、かつ硫黄分が少ないことから、ＡＰＩ比重20〜50で硫黄分0〜3％程度である原油よりもガソリンなどの軽質の石油製品を多く精製できる原料油である。ここで、ＡＰＩ比重とは、ＡＰＩが制定した比重表示方法（ボーメ度）であり、例えば、ＪＩＳＫ２２４９（原油および石油製品の比重試験方法並びに比重・質量・容積換算表）の換算表に基づいて算出するか、必要に応じて比重 15/4℃から求めることができる。前記天然ガスコンデンセート中に異種の炭化水素油が混入した場合、貯蔵安定性や経済性が著しく悪化することから、本発明の作用（異種の炭化水素油の迅速かつ高精度な検知）によって大きな効果を奏する。なお、前記天然ガスコンデンセートとしては、例えば、中東産のサウスパースコンデンセート、ノースフィールドコンデンセートを例示することができるが、これらに限定されるものではない。

また、前記炭化水素油については、１種類の炭化水素油を用いることもできるし、異なる性状を有する複数の炭化水素油を混合して、上記蒸留性状および硫黄分を有する炭化水素油としたものを用いることもできる。

＜異種の炭化水素油＞
異種の炭化水素油とは、検知の対象となる炭化水素油中に混入し、該炭化水素油とは性状が異なる炭化水素油のことである。また、前記異種の炭化水素油の一例である重質炭化水素油については、前記炭化水素油よりもＡＰＩ比重が小さい炭化水素油のことをいう。

＜炭化水素油の混入検知方法＞
次に、本発明による炭化水素油の混入検知方法について説明する。
本発明の炭化水素油の混入検知方法は、炭化水素油に交流電圧を印加して該炭化水素油の電気抵抗を測定するインピーダンス測定工程と、測定した電気抵抗値が設定した閾値以下であるか否かにより、異種の炭化水素油の混入を検知するデータ処理工程とを備えることを特徴とする。

上記構成を具えることで、電気抵抗値を把握するによって、従来の誘電率や比重等に基づく炭化水素油の検出に比べて、高精度に検知できることに加えて、電気抵抗値が設定した閾値以下であるか否かにより判断しているため、迅速な検知が可能となる。

また、本発明による炭化水素油の混入検知方法は、より高精度に検知を行える点から、前記炭化水素油の屈折率をさらに測定する屈折率測定工程をさらに備え、前記データ処理工程は、前記電気抵抗値が設定した閾値以下であるかに加えて、測定した屈折率に対する前記電気抵抗値の比が、設定した閾値以下であるか否かで、異種の炭化水素油の混入を検知する。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲の記載内容に応じて種々の変更を加えることができる。

（実施例１）
試験用の炭化水素油（天然ガスコンデンセート、密度：0.7566g／cm³、屈折率：1.4161、電気抵抗値：20MΩ以上）に対して、種々の混入量(vol％）の原油（アラビアンヘビー、密度0.891 g／cm³、硫黄分2.8mass％）を加えた後に電気抵抗値の測定を行った。なお、交流電圧の印加周波数は100Hzとした。
そして、重質炭化水素油の混入量(vol％）と、電気抵抗値（Ω）との関係について、グラフを作成した（図５）。

図５の結果から、重質炭化水素油が混入していない炭化水素油は電気抵抗が20MΩ以上であるのに対し、重質炭化水素油が混入すると分極電流が流れ、0.2vol％の混入で電気抵抗値が17.2MΩとなり、さらに、重質炭化水素油の混入量が27vol％で電気抵抗値が99kΩとなった。
従って、本発明で測定される電気抵抗値は、重質炭化水素の混入量によってオーダー単位で鋭敏に大きく変化するので、電気抵抗値を測定することは、重質炭化水素油の混入の有無を判断する指標として有効である。予め電気抵抗値の閾値Ｒａを設定しておけば、電気抵抗値Ｒが、予め設定した閾値Ｒａ以下である場合には重質炭化水素油の混入があったと判断することができる。例えば、実施例１の場合、閾値Ｒａを17.2MΩに設定しておけば、重質炭化水素油が0.2vol％混入したとき、重質炭化水素油の混入を検知できる。
本発明によれば、炭化水素油中に、該炭化水素油とは異なる炭化水素油、特に該炭化水素油よりも重質炭化水素油が混入しているか否かを、迅速かつ高精度に検知でき、さらに、該炭化水素油の特定の特性を常時監視することで、重質炭化水素油の混入を迅速に検知することができる。例えば、0.2vol％程度の混入でも、検知することができる。

（実施例２）
次に、実施例１と同じ条件で、試験用の炭化水素油に対して、種々の混入量(vol％）の原油を加え、電気抵抗値の測定に加えて、屈折率の測定を行った。そして、重質炭化水素油の混入量(vol％）と、屈折率に対する電気抵抗値の比（屈折率ｎに対する前記電気抵抗値Ｒの比（Ｒ／ｎ））との関係について、グラフを作成した（図６）。

図６の結果から、重質炭化水素油が0.2vol％混入すると、Ｒ／ｎは12×10⁶であり、1.0vol％混入するとＲ／ｎは2.7×10⁶であった。例えば、屈折率の閾値ｎａに対する前記電気抵抗の閾値Ｒａの比（Ｒａ／ｎａ）を、12×10⁶に設定しておけば、0.2vol％の混入であっても重質炭化水素油の混入を確実に検知できる。
さらに低い混入量を検知したい場合は、検知したい混入量に応じたＲａ／ｎａをあらかじめ設定しておくことで、さらに微量な混入量を検知できる。本発明によれば、電気抵抗値と屈折率の測定とＲ／ｎの算定を連続的に行える（モニタできる）ので、例えば検知したい混入量に応じたＲａ／ｎａを設定しておくことで、微量な混入量であっても瞬時に精度よく検知できる。

本発明によれば、炭化水素油中に、該炭化水素油とは異なる炭化水素油、特に該炭化水素油よりも重質な炭化水素油が混入しているか否かを、迅速かつ高精度に検知できる。

１炭化水素油
２配管
１０インピーダンス測定部
１１電極
１２電極部
１３電気回路
１４電気回路部
２０データ処理部
２１第１の演算
２２第２の演算
３０屈折率測定部
３１プリズムガラス
３２光源
３３温度制御手段
３４ＣＣＤ

Claims

炭化水素油中に浸した電極に交流電圧を印加し、前記炭化水素油の電気抵抗を測定するインピーダンス測定部と、
前記炭化水素油の屈折率を測定する屈折率測定部と、
測定した電気抵抗値が設定した閾値以下であるか否か、及び、測定した屈折率に対する前記電気抵抗値の比が、設定した閾値以下であるか否かにより、異種の炭化水素油の混入を検知するデータ処理部と、
を備えることを特徴とする炭化水素油の混入検知装置。
前記交流電圧の印加周波数は、1Hz〜1kHzの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素油の混入検知装置。
前記炭化水素油は、天然ガスコンデンセートであることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭化水素油の混入検知装置。
炭化水素油に交流電圧を印加して該炭化水素油の電気抵抗を測定するインピーダンス測定工程と、
前記炭化水素油の屈折率を測定する屈折率測定工程と、
測定した電気抵抗値が設定した閾値以下であるか否か、及び、測定した屈折率に対する前記電気抵抗値の比が、設定した閾値以下であるか否かにより、異種の炭化水素油の混入を検知するデータ処理工程と、
を備えることを特徴とする炭化水素油の混入検知方法。