JP6417156B2 - 原油留分性状算出装置及び原油留分性状算出方法 - Google Patents

Description

本発明は、製油所において、原油を所定の蒸留装置で各留分に分留するときの分留温度条件を導出するとともに、各留分の性状及び留出量を算出可能な原油留分性状算出装置及び原油留分性状算出方法に関する。

製油所には、それぞれ性状（例えば、ＡＰＩ度、硫黄及び窒素含有量など）の異なる原油を貯蔵する複数のタンクが設けられ、これらのタンクに貯蔵された原油が常圧蒸留装置（ＴＯＰ）などの蒸留装置に通油されることで複数の留分に分留され、ＬＰＧ、ナフサ、灯油、軽油、重油などの石油製品が製造されるようになっている。

ところで、製油所では、予め作成した製油スケジュールに基づいて各石油製品の製造を行っている。この製油スケジュールは、所定期間（例えば、１ヶ月など）で処理及び製造すべき目標として定められた原油処理量・石油製品量などを日割りで均したスケジュールとなっており、各タンクの貯留在庫量、タンカー等により製油所に搬入される原油の性状及び搬入量、需要量とする石油製品の量的バランスなどを考慮しながら決定される。

このような製油スケジュールでは、通常、常圧蒸留装置（ＴＯＰ）、及びこれの下流側に位置する減圧蒸留装置（ＶＡＣ）、重油直接脱硫装置（ＲＨ）などの二次装置において処理される処理量が定められる。この処理量は、各装置の安定的な稼働を確保するために、ほぼ一定の値となっている。

一方、処理される原油の性状は、その時々に応じて変動する。
そもそも原油は、産油国ごとにそれぞれ異なる性状（例えば、ＡＰＩ度、各留分の留出量、硫黄及び窒素含有量など）を有していることから、タンクから常圧蒸留装置（ＴＯＰ）に通油される原油も、常に同じ性状を有することはない。
例えば、タンカー等により新たに搬入される原油の性状と既にタンクに貯蔵されている原油の性状は一致するとは限らない。そうすると、同じタンクであっても、新たに搬入される原油を混ぜる前と混ぜた後では、貯蔵される原油の性状が異なることになるので、常圧蒸留装置（ＴＯＰ）に通油するタイミングによっては、通油原油の性状が変動することになる。
また、複数のタンクそれぞれに性状の異なる原油を貯蔵された場合でも、通油中のタンクが空になったときには満タンの他のタンクからの通油に切り替える必要がある。このような通油の切り替えを行うときには、その切り替えのタイミングで、常圧蒸留装置（ＴＯＰ）に通油される通油原油の性状が変動することになる。
また、性状のそれぞれ異なる原油を貯蔵するタンクから所定の比率で原油を混合しながら常圧蒸留装置（ＴＯＰ）に通油することもある。このようなときでも、混合比率に応じて常圧蒸留装置（ＴＯＰ）に通油される通油原油の性状が変動することになる。
このように、各装置において処理される処理量はほぼ同じ値であったとしても、処理すべき原油の性状はその時々に応じて変動することになる。

しかしながら、このような性状の異なる原油から製造される各石油製品は、それぞれの品質を保持しなければならないため、製油スケジュールにおいて原油性状の変動タイミングごとに、その性状の変動が各石油製品の品質に及ぼす影響を確認する必要がある。
また、原油の性状に応じて各石油製品の留出量も変動することから、製油スケジュールにおいて原油性状の変動タイミングごとに、その性状の変動が各石油製品の留出量に及ぼす影響を確認する必要もある。そこで、このような原油の性状が変動したときに、各石油製品の品質を保持させる技術として、原油の性状の変動に応じて各石油製品の留出量を制御する常圧蒸留装置の自動制御方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−２２６６８０号公報

ところで、原油は、産油国等に応じて様々な性状を有しているので、その品質を管理するために、原油を複数の留分に分留するときの分留温度と、留分及び所定成分の留出量との関係を示す原油蒸留特性データなどの原油の性状を特定可能な性状データがデータベース化されている。
そこで、このような性状データを活用した製油スケジュールの作成支援装置の提案が望まれていた。
特に、実際の製油処理は、必ずしも作成した製油スケジュール通りには遂行されず、例えば、タンカーの着桟日がずれたり、タンカーに積載される原油の性状が所望する性状と異なっていたり、需要により求められる石油製品の量的バランスが変動することもあり、このようなときには、その都度、スケジュールを見直す必要がある。
このようなスケジュールの見直しの多くは、常圧蒸留装置などの蒸留装置に通油される通油原油の性状変動を伴うことから、この変動が各石油製品の品質及び留出量に及ぼす影響を正確に把握できる製油スケジュールの支援装置の提案が望まれていた。

本発明は、上記の問題を解決するために提案されたものであり、常圧蒸留装置などの蒸留装置に通油される原油の性状変動を伴う製油スケジュールの作成を支援するツールとして適用可能な原油留分性状算出装置及び原油留分性状算出方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の原油留分性状算出装置は、原油を複数の留分に分留するときの分留温度と、前記留分及び所定成分の留出量との関係を示す原油蒸留特性データを記憶する原油蒸留特性データ記憶手段と、前記分留温度ごとに定まるデータであって、所定の蒸留装置において原油を前記分留温度で分留したときの軽質側留分に含まれる重質側留分の留出比率、又は、重質側留分に含まれる軽質側留分の留出比率に基づいて求められる、軽質側留分及び重質側留分のうちの少なくともいずれか一方の留分の留出温度と留出量との関係を示す留分蒸留特性データを記憶する留分蒸留特性データ記憶手段と、所定の留分が特定の留出温度で特定の留出量を示す前記留分蒸留特性データに対応する前記分留温度を、原油を複数の留分に分留するときのカット温度として決定するカット温度決定手段と、前記原油蒸留特性データを有する原油を前記カット温度で分留したときの各留分の性状及び留出量を算出する留分性状算出手段と、を備える装置としてある。

また、本発明の原油留分性状算出方法は、原油を複数の留分に分留するときの分留温度と、前記留分及び所定成分の留出量との関係を示す原油蒸留特性データを記憶する原油蒸留特性データ記憶工程と、前記分留温度ごとに定まるデータであって、所定の蒸留装置において原油を前記分留温度で分留したときの軽質側留分に含まれる重質側留分の留出比率、又は、重質側留分に含まれる軽質側留分の留出比率に基づいて求められる、軽質側留分及び重質側留分のうちの少なくともいずれか一方の留分の留出温度と留出量との関係を示す留分蒸留特性データを記憶する留分蒸留特性データ記憶工程と、所定の留分が特定の留出温度で特定の留出量を示す前記留分蒸留特性データに対応する前記分留温度を、原油を複数の留分に分留するときのカット温度として決定するカット温度決定工程と、前記原油蒸留特性データを有する原油を前記カット温度で分留したときの各留分の性状及び留出量を算出する留分性状算出工程と、を有する方法としてある。

本発明の原油留分性状算出装置及び原油留分性状算出方法によれば、常圧蒸留装置などの蒸留装置に通油される通油原油の性状変動を伴う製油スケジュールの作成を支援することができる。

製油工程を示す製油所の構成図である。 各原油タンクの属するグループと石油製品との対応関係を示す図表である。 原油留分性状算出装置の構成を示すブロック図である。 原油タンク及び中間タンクの在庫量、受入可能量、貯蔵原油の性状データなどのタンク情報を示すタンクデータである。 原油の性状データ、搬入原油量、原油価格などの搬入される原油に関する情報を示す原油データである。 製品価格などの石油製品に関する情報を示す製品データである。 各留分の性状を制約する制約データである。 所定単位日時ごとの製油計画を示すスケジュールデータである。 原油蒸留特性データの説明図である。 留分蒸留特性データの説明図である。 カット温度の決定方法を説明するための説明図である。 各留分の留出量及び性状の算出方法を説明するための説明図である。 性状の異なる原油を混合するときに混合原油の蒸留特性データを算出する方法を説明するための説明図である。 原油留分性状算出装置において実行される製油スケジュールのシミュレート処理を示すフローチャートである。 原油留分性状算出装置において実行される原油を複数の留分に分留するときのカット温度の探索処理と、探索されたカット温度に対応する各留分の留出量及び性状の算出処理とを示すフローチャートである。 常圧蒸留装置に通油される貯蔵原油の組合せパターンの生成方法を説明するための図表である。

以下、本発明に係る原油留分性状算出装置及び原油留分性状算出方法の好ましい実施形態について、各図を参照して説明する。

［製油所］
最初に、本実施形態の原油留分性状算出装置１００が適用される製油所１について説明する。
製油所１は、図１に示すように、原油タンク２０（２０ａ〜２０ｄ）と、ＴＯＰ３０（常圧蒸留装置）と、製品タンク４０，８０と、中間タンク５０と、ＶＡＣ６０（減圧蒸留装置）と、ＲＨ７０（重油直接脱硫装置）など、を備え、原油１１から複数種類の石油製品４１ａ〜４１ｄ，８１ａ〜８１ｅを製造可能に構成されている。

具体的には、タンカー１０等により搬入される原油１１を原油タンク２０（２０ａ〜２０ｄ）に分配して貯蔵するとともに、この貯蔵原油２１（２１ａ〜２１ｄ）がＴＯＰ３０に通油されることで常圧蒸留され、各留分３１ａ〜３１ｄとなる石油製品４１ａ〜４１ｄ（例えば、ナフサ［ＦＲＮ］、灯油［ＫＥＲＯ］、軽質軽油［ＬＧＯ］、重質軽油［ＨＧＯ］など）に分留されるようになっている。
さらに、ＴＯＰ３０からの残渣油３２（例えば、重油［ＲＣ］）は、その性状の違いに応じてそれぞれ各中間タンク５０（５０ａ，５０ｂ）に貯蔵されるとともに、ＶＡＣ６０又はＲＨ７０によって二次精製されることにより、石油製品８１ａ〜８１ｅが製造されるようになっている。

例えば、軽質な性状を有する軽質残渣油３２ａは、中間タンク５０ａに貯蔵されるとともに、ＶＡＣ６０に通油されることで減圧蒸留され、各留分となる石油製品８１ａ,８１ｂ（例えば、減圧軽油、減圧重油など）に分留されることになる。
一方、重質な性状を有する重質残渣油３２ｂは、中間タンク５０ｂに貯蔵されるとともに、ＲＨ７０に通油されることで脱硫され、石油製品８１ｃ，８１ｄ，８１ｅ（例えば、脱硫軽質軽油、脱硫重質軽油、脱硫重油など）に分留されることになる。
なお、ＴＯＰ３０、ＶＡＣ６０及びＲＨ７０の下流側にも、図示しない（重油）流動接触分解装置（（Ｒ）ＦＣＣ）、水素化分解装置（ＨＹＣ）などの二次・三次精製装置等が設けられ、製品タンク４０，８０に貯蔵されている石油製品４１，８１はさらなる改質・分解・重合を必要とする半石油製品を含むものの、便宜上、それぞれを石油製品として扱うものとする。

このように本実施形態に係る製油所１では、ＴＯＰ３０の下流側において、残渣油３２の性状に応じて石油製品の作り分けを行うことから、ＴＯＰ３０に通油する通油原油２２をその性状の違いに応じて管理する必要がある。
そこで、製油所１では、図２に示すように、残渣油（ＲＣ）３２の性状に応じて製造工程を分けるべく、最も上流側にある原油タンク２０からグループ分けを行い、製造の効率化を図っている。

具体的には、軽質な性状を有する軽質残渣油３２ａの精製処理を受け持つグループをグループＡとし、重質な性状を有する重質残渣油３２ｂの精製処理を受け持つグループをグループＢとし、グループＡには、原油タンク２０ａ，２０ｂが属し、グループＢには、原油タンク２０ｃ，２０ｄが属するようなグループ分けを行っている。
これにより、グループＡに属する原油タンク２０ａ，２０ｂの貯蔵原油２１ａ，２１ｂは、一次製品４１ａ〜４１ｄと軽質残渣油３２ａとに分留されるとともに、その軽質残渣油３２ａの蓄油からなる中間製品５１ａから二次製品８１ａ，８１ｂが分留されることになる。
一方、グループＢに属する原油タンク２０ｃ，２０ｄの貯蔵原油２１ｃ，２１ｄは、一次製品４１ａ〜４１ｄと重質残渣油３２ｂとに分留されるとともに、その重質残渣油３２ｂの蓄油からなる中間製品５１ｂから二次製品８１ｃ，８１ｄ，８１ｅが分留されることになる。

また、一つのＴＯＰ３０に対して、性状の異なる残渣油３２（３２ａ，３２ｂ）を留出させるために、ＴＯＰ３０に通油する原油タンク２０を時間軸上においてグループ単位で切り替えるようになっている。
このため、図１に示すように、ＴＯＰ３０に通油する原油タンク２０を切り替え可能なバルブＶａ〜Ｖｄと、これに同期して、残渣油３２の貯蔵先中間タンク５０を切り替えるバルブＶｅとを設けてある。
これにより、例えば、軽質残渣油３２ａの留出は、バルブＶａ及び／又はバルブＶｂを開け、バルブＶｃ及びバルブＶｄを閉めるとともに、軽質残渣油３２ａの貯蔵先を中間タンク５０ａ側とするバルブＶｅの切り替えによって実現されることになる。
一方、重質残渣油３２ｂの留出は、バルブＶｃ及び／又はバルブＶｄを開け、バルブＶａ及びバルブＶｂを閉めるとともに、重質残渣油３２ｂの貯蔵先を中間タンク５０ｂ側とするバルブＶｅの切り替えによって実現されることになる。
また、同じグループ内のタンク同士で原油の移動を行うことができるようにシフトラインＬａ，Ｌｂも設けられている。

このようなグループ分けを最大限に活かすためには、グループＡに属する原油タンク２０ａ，２０ｂには、残渣油３２が軽質となるような性状（軽質）の貯蔵原油２１ａ，２１ｂが貯蔵されることが好ましく、グループＢに属する原油タンク２０ｃ，２０ｄには、残渣油３２が重質となるような性状（重質）の貯蔵原油２１ｃ，２１ｄが貯蔵されることが好ましい。

このように原油の性状に応じて貯蔵原油２１はグループ分けされるものの、ＴＯＰ３０に通油される通油原油２２の性状は様々な要因で変動する。
例えば、タンカー１０等により搬入される原油１１は必ずしも所望する性状を有しておらず、例えば、軽質な性状を有する原油が不足しているにもかかわらず中質又は重質原油が搬入されたり、重質な性状を有する原油が不足しているにもかかわらず軽質原油が搬入されることもある。そうすると、同じ原油タンク２０であっても、新たに搬入される原油を混ぜる前と混ぜた後では、貯蔵される原油の性状が異なることになるので、ＴＯＰ３０に通油されるタイミングによっては、通油原油２２の性状が変動することになる。
また、通油中の原油タンク２０が空になったときには満タンの他の原油タンク２０からの通油に切り替える必要がある。同じグループに属する原油タンク２０同士であっても、このような通油の切り替えを行うときには、その切り替えのタイミングで、ＴＯＰ３０に通油される通油原油２２の性状が変動することになる。
また、ＴＯＰ３０に通油する期間をなるべく長く確保したい等の理由により、同じグループに属する複数の原油タンク２０から所定の比率で原油を混合しながらＴＯＰ３０に混合原油を通油することもある。このようなときでも、混合比率に応じてＴＯＰ３０に通油される通油原油２２の性状が変動することになる。
製油スケジュールを作成する際には、このような通油原油２２の性状変動が各石油製品（例えば、各留分３１ａ〜３１ｄ，３２）の性状（物性）に及ぼす影響を事前に確認する必要がある。

そこで、原油留分性状算出装置１００は、通油原油２２の性状データとして、原油を複数の留分に分留するときの分留温度と、留分及び所定成分の留出量との関係を示す原油蒸留特性データに着目して、ＴＯＰ３０において分留される各石油製品の留出量及び性状を算出可能に構成され、これにより、通油原油２２の適正を事前に判断できるようになっている。
このような作用効果を発揮するために、本発明に係る原油留分性状算出装置１００は、以下のように構成されている。

［原油留分性状算出装置］
本実施形態の原油留分性状算出装置１００は、図３に示すように、キーボード、マウス等の入力手段を備える入力部１１０と、プリンタ、液晶ＴＶモニタ等の出力手段を備える出力部１２０と、ハードディスク等の記憶手段を備える記憶部１３０と、これらを制御する制御部１４０と、を備えるコンピュータ（情報処理装置）として構成され、ＲＯＭ１４２及び記憶部１３０に記憶された制御プログラムと各種データとに基づいて、ＲＡＭ１４３を作業領域として用いながら、制御部１４０（ＣＰＵ１４１）が自ら動作又はＩ／Ｆ１４４を介して各部を制御することにより、ある性状を有する通油原油２２に対応する各石油製品（例えば、各留分３１ａ〜３１ｄ，３２）の留出量及び性状を算出することができるようになっている。

記憶部１３０は、データ記憶手段として動作し、制御部１４０が通油原油２２に対応する各石油製品の留出量及び性状を算出するための様々なデータを記憶している。
例えば、コンピュータ（ＰＣ）に実行させるための製油スケジュールシミュレートプログラムをはじめとして、タンクデータ１３１、原油データ１３２、製品データ１３３、制約データ１３４、スケジュールデータ１３５などを記憶している。

タンクデータ１３１は、図４に示すように、原油タンク２０ａ〜２０ｄ及び中間タンク５０ａ，５０ｂそれぞれの「在庫量」、各タンク２０，５０の「受入可能量」（タンク最大容量と現在の在庫量との差分）、貯蔵原油２１ａ〜２１ｄ及び中間製品５１ａ，５１ｂそれぞれの「性状データ」などの原油タンク２０及び中間タンク５０の現在の状態を特定可能なデータで構成されている。
「性状データ」には、例えば、原油名、ＡＰＩ度、硫黄分及び窒素分の含有量などの他に、貯蔵原油２１ａ〜２１ｄを複数の留分３１ａ〜３１ｄ，３２に分留するときの蒸留特性を示す原油蒸留特性データ（ＴＢＰ）と、ＴＯＰ３０の分留特性を示す留分蒸留特性データとがある。
また、「性状データ」には、中間製品５１ａを、複数の留分（例えば、８１ａ，８１ｂに対応）に分留するときの蒸留特性を示す原油蒸留特性データ（ＴＢＰ）と、ＶＡＣ６０の分留特性を示す留分蒸留特性データとが含まれている。

原油データ１３２は、図５に示すように、原油１１の「搬入日」、「性状データ」、「搬入原油量」、「原油価格」などの製油所１に搬入される原油１１を特定可能なデータで構成されている。
この「性状データ」には、タンクデータ１３１の「性状データ」と同様なデータが含まれている。
製品データ１３３は、図６に示すように、各石油製品の単位数量あたりの「製品価格」などを特定可能なデータで構成されている。
この製品価格は、単に販売価格、取引価格などの市場価格だけではなく、それぞれの石油製品を製造するうえで費やされる製造コストを原油価格に上乗せした価格を含む概念である。

制約データ１３４は、図７に示すように、例えば、ＴＯＰ３０において分留される複数の留分３１ａ〜３１ｄ，３２ａ，３２ｂそれぞれの性状を制約する制約事項、その制約の範囲を示す閾値などの、各留分３１ａ〜３１ｄ，３２ａ，３２ｂの性状（特性）を制約可能なデータで構成されている。
留分３１ａ〜３１ｄ，３２ａ，３２ｂとしては、例えば、ナフサ（ＦＲＮ）、灯油（ＫＥＲＯ）、軽質軽油（ＬＧＯ）、重質軽油（ＨＧＯ）、軽質残渣油（ＬＲＣ）、重質残渣油（ＨＲＣ）があり、制約データ１３５は、これら各留分に含有される成分Ａ、Ｂ（例えば、硫黄、窒素）の含有量の上限値・下限値、これら各留分の特性Ｃ（例えば、粘度）の上限値・下限値を規定した数値データとなっている。

スケジュールデータ１３５は、図８に示すように、所定単位日時（例えば、１日）ごとの製油計画を、所定期間（例えば、１ヶ月）に亘って設定したデータであり、例えば、ＴＯＰ通油量、搬入原油量、通油グループ、残渣油算出用ＡＰＩ、残渣油留出量、ＶＡＣ通油量、ＲＨ通油量、中間タンク在庫量、原油タンクの分配量・通油量・在庫量などの各項目に対応する計画値（製油計画データ）を単位日時ごとに設定したものとなっている。
以下、各項目について説明する。

ＴＯＰ通油量は、単位日時あたりのＴＯＰ３０への通油原油２２の通油量を示すもので、搬入原油量と各原油タンク２０の在庫量に拘束されるものの（例えば、所定期間に亘る、ＴＯＰ通油量の合計≦搬入原油量の合計＋原油タンク２０在庫量の合計）、任意な値に設定可能であり、例えば、図８に示すように、所定期間で処理しなければならない原油処理量を日割りで設定した値（例えば、２１００ｔ）とすることもできるし、日ごとに異なる値に設定することもできる。

搬入原油量は、ある搬入日に搬入される搬入原油量の合計を示したもので、ＴＯＰ通油量を拘束するとともに、搬入される原油１１の荷揚げ完了日（例えば、ＴＯＰ３０に通油可能となる日）に、その値を設定することができる。また、天候等の影響により搬入日（例えば、タンカーの着桟日）にずれが生じる場合には、ずれに応じた荷揚げ完了日にその値を設定する。
通油グループは、ＴＯＰ３０に通油する原油タンク２０のグループ（Ａ又はＢ）を示したもので、製油スケジュールに応じて設定することができる。
残渣油算出用ＡＰＩは、例えば、貯蔵原油２１のグループごとの平均ＡＰＩ度を示し、原油タンク２０ごとの貯蔵原油２１の性状（ＡＰＩ度）及び在庫量（タンクデータ１３１をそれぞれ参照）から算出（例えば、加重平均値）される。

残渣油留出量は、ＴＯＰ通油量に対する残渣油３２の留出量を示し、ＴＯＰ通油量と、残渣油算出用ＡＰＩに対応する残渣油３２の留出量とから算出（例えば、ＴＯＰ通油量×留出量）したものである。この残渣油３２の留出量は残渣油算出用ＡＰＩに対応する値として予め求められる規定値である。

ＶＡＣ通油量及びＲＨ通油量は、ＶＡＣ６０及びＲＨ７０への中間製品５１ａ，５１ｂそれぞれの通油量を示し、残渣油留出量と中間タンク５０の在庫量に拘束されるものの（例えば、所定期間に亘る、ＶＡＣ通油量又はＲＨ通油量の合計≦残渣油留出量３２ａ又は３２ｂの合計＋各中間タンク５０ａ又は５０ｂの在庫量の合計）、任意な値に設定可能である。

中間タンク在庫量は、各中間タンク５０の在庫量を示し、タンクデータ１３１における各中間タンク５０の在庫量がそれぞれの初期値となるとともに、この初期値からＶＡＣ通油量又はＲＨ通油量をそれぞれ差し引いた値に、各グループに対応する残渣油留出量を加算して算出したものである。

原油タンク分配量は、各原油タンク２０への性状を特定しない搬入原油１１の仮分配量を示すもので、各原油タンク２０の受入可能量（タンクデータ１３１参照）と、搬入原油量（原油データ１３２参照）に拘束されるものの（例えば、仮分配量≦受入可能量＋搬入原油量の合計）、任意な値に設定可能である。

原油タンク通油量は、個々の原油タンク２０からＴＯＰ３０への通油量を示すもので、ＴＯＰ通油量と、各原油タンク２０の在庫量（タンクデータ１３１参照）に拘束されるものの（例えば、通油量≦ＴＯＰ通油量、かつ、在庫量）、任意な値に設定可能である。

原油タンク在庫量は、各原油タンク２０の在庫量を示すもので、タンクデータ１３１における各原油タンク２０の在庫量を初期値とし、この初期値から通油量を差し引いた値に、仮分配量を加算して算出したものである。

このように、各項目に対応する計画値（製油計画データ）を所定単位日時（例えば、１日）ごとに設定することにより、所定期間（例えば、１ヶ月）に亘る製油スケジュールが完成することになる。
各項目に対応する計画値は、制御部１４０が出力部１２０（液晶ＴＶモニタ）に入力画面（図８に示した図表と同等な入力形式の画面）を表示させる制御を行いながら、入力部１１０（キーボード、マウス）をスケジュール設定手段として動作させ、入力部１１０からの入力を受け付けることにより、記憶部１３０に記憶されて設定される。
そして、制御部１４０（ＣＰＵ１４１）がこれらの各データ１３１〜１３５を参照しつつ、製油スケジュールシミュレートプログラムを実行することにより、自らが以下のような特徴的な動作を行い、入力された計画値の適正が判定可能となり、製油スケジュールの作成が支援されることになる。
特に、各原油タンク２０ａ〜２０ｄからＴＯＰ３０に通油される通油原油２２の「性状データ」に基づいて、石油製品である各留分３１ａ〜３１ｄ，３２ａ，３２ｂの留出量と性状とが算出され、通油原油２２の組合せの適否が判定可能となる。

例えば、通油原油２２の組合せとして、スケジュールデータ１３５において、１日目は原油タンク２０ａに貯蔵される貯蔵原油２１ａが通油原油２２（２１００ｔ）、２日目は原油タンク２０ｂに貯蔵される貯蔵原油２１ｂが通油原油２２（２１００ｔ）、３，４日目は原油タンク２０ｃ及び２０ｄに貯蔵される貯蔵原油２１ｃ及び２１ｄが半分ずつ通油原油２２（１０５０ｔ＋１０５０ｔ）、５日目は原油タンク２０ａ及び２０ｂに貯蔵される貯蔵原油２１ａ及び２１ｂが半分ずつ通油原油２２（１０５０ｔ＋１０５０ｔ）、となるように設定されており、製油スケジュールシミュレート処理の実行により、それぞれの通油原油２２の「性状データ」に基づいて、石油製品である各留分３１ａ〜３１ｄ，３２ａ，３２ｂの留出量と性状とが算出され、通油原油２２の組合せそれぞれの適否が判定可能となる。

［留分性状及び留出量の算出原理］
ここで、最初に、通油原油２２の「性状データ」に基づいて、石油製品である各留分３１ａ〜３１ｄ，３２ａ，３２ｂの留出量と性状とが算出される原理について説明する。
前述したように、タンクデータ１３１は、各原油タンク２０に貯蔵されている貯蔵原油２１の性状データを有している。
性状データには、例えば、原油名、ＡＰＩ度、硫黄分及び窒素分の含有量などの他に、貯蔵原油２１の蒸留特性を示す「原油蒸留特性データ」と、ＴＯＰ３０の分留特性を示す「留分蒸留特性データ」とがある。

［原油蒸留特性データ］
原油蒸留特性データは、貯蔵原油２１を所定の分析装置で分析した結果得られるデータであって、貯蔵原油２１を複数の留分に分留するときの蒸留特性を示すデータである。
貯蔵原油２１はそれぞれ沸点の異なる複数の留分を所定の比率で混合した混合物であることから、原油蒸留特性データは、これら各留分の蒸留特性を示す個別の蒸留特性データを合成した曲線として求めることができる。
例えば、図９に示すように、下段側には、各留分３１ａ〜３１ｄ，３２に対応する、ナフサ（ＦＲＮ）、灯油（ＫＥＲＯ）、軽質軽油（ＬＧＯ）、重質軽油（ＨＧＯ）、及び残渣油（ＲＣ：軽質残渣油と重質残渣油とを含む）の個別の蒸留特性データ（曲線Ｆ，Ｋ，Ｌ，Ｈ，ＲＣ）が表され、上段側には、個別の蒸留特性データ（曲線Ｆ，Ｋ，Ｌ，Ｈ，ＲＣ）を合成（平滑）した原油蒸留特性データ（曲線Ｗ）が表されている。
個別の蒸留特性データ（曲線Ｆ，Ｋ，Ｌ，Ｈ，ＲＣ）は、ＴＯＰ３０で分留された各留分３１ａ〜３１ｄ，３２（ナフサ、灯油、軽質軽油、重質軽油、残渣油）それぞれを単蒸留したときの温度（℃）と留出量（ｖｏｌ：体積）との関係を示すデータである。
個別の蒸留特性データは、それぞれの留分３１ａ〜３１ｄ，３２（ナフサ、灯油、軽質軽油、重質軽油、残渣油）固有の特性を示しており、各留分３１ａ〜３１ｄ，３２の初留点（蒸留開始時の温度ＩＢＰ）、５％留出温度、１０％留出温度、・・・乾点（１００％留出したときの温度：エンドポイントＥＰ）などの、例えば、留出量１％ごとの留出温度変化を示すデータである。
貯蔵原油２１はこのような蒸留特性（個別の蒸留特性データ）を有する各留分３１ａ〜３１ｄ，３２が所定の比率で混合された混合物であるから、貯蔵原油２１の原油蒸留特性データ（曲線Ｗ）は、図９の上段側に示すように、各留分をこの比率で合成して求めることができる。

また、原油蒸留特性データには、各留分に分留する蒸留特性のみならず、貯蔵原油２１に含有する所定成分（例えば、成分Ａ、成分Ｂ）の含有特性データ（図９中の成分Ａ及びＢの曲線）が含まれている。成分としては、硫黄、窒素、所定のメタル分などがある。
所定成分の含有特性データは、留出量１％ごとに含まれるある成分の含有量（ｖｏｌ：体積）として求めることができる。
また、原油蒸留特性データには、特に図示しないが留出量１％ごとに対応する留分の粘度（粘度Ｃ）特性を含めることもできる。
このような原油蒸留特性データ（曲線Ｗ、各成分の曲線）は、貯蔵原油２１（及び原油１１）ごとにタンクデータ１３１（及び原油データ１３２）に記憶されている。

［留分蒸留特性データ］
留分蒸留特性データは、ＴＯＰ３０（又はＶＡＣ６０）の分留特性を示すデータであり、原油をある温度（カット温度）で分留したときに、軽質（低沸点）側留分に含まれる重質（高沸点）側留分の留出比率、又は、重質（高沸点）側留分に含まれる軽質（低沸点）側留分の留出比率に基づいて求められる、軽質側留分及び重質側留分のうちの少なくともいずれか一方の留分の留出温度と留出量との関係を示す留分蒸留特性データである。

原油をあるカット温度ＫＰで分留したときは、本来は、前述の原油蒸留特性データにおいて曲線Ｗ上のカット温度ＫＰに該当する温度を基準にして、軽質側留分の留出量及び留分性状と、重質側留分の留出量及び留分性状とを求めることができる。
しかしながら、蒸留装置（ＴＯＰ３０、ＶＡＣ６０）は、分留可能な留分の数が限られていることから（例えば、棚段の数等の制約）、原油をあるカット温度ＫＰで分留したときには、軽質（低沸点）側留分に重質（高沸点）側留分が含まれ、反対に、重質（高沸点）側留分に軽質（低沸点）側留分が含まれることになる。
例えば、蒸留装置（ＴＯＰ３０、ＶＡＣ６０）において、原油をあるカット温度ＫＰで分留したときには、図１０に示すように、軽質側留分ａがすべて留出する温度（１００％留出（乾点）、エンドポイント：ＥＰ）は、軽質側留分ａ領域の中に重質側留分ｂが含まれていることから、カット温度ＫＰよりも高い温度となり、重質側留分ｂが留出を開始するときの温度（初留点：ＩＢＰ）は、重質側留分ｂ領域の中に軽質側留分ａが含まれていることから、カット温度ＫＰよりも低い温度となる。
蒸留装置（ＴＯＰ３０、ＶＡＣ６０）において分留可能な留分の数が無限であれば、カット温度ＫＰ、エンドポイントＥＰ、初留点ＩＢＰそれぞれの温度は一致することになるが、実際には、分留可能な留分の数に限りがあるため、このような温度差が生じることになる。
そこで、このような蒸留装置（ＴＯＰ３０、ＶＡＣ６０）の分留特性をかんがみ、性状の異なる複数の原油を蒸留装置（ＴＯＰ３０、ＶＡＣ６０）で分留した実績から、任意のカット温度ＫＰにおける軽質側留分に含まれる重質側留分の留出比率、又は、重質側留分に含まれる軽質側留分の留出比率に基づいて、各カット温度ＫＰに対応する軽質側留分及び重質側留分それぞれの留分蒸留特性データを求め、これを用いて曲線Ｗ上の最適なカット温度を導出することにした。
留分蒸留特性データは、以下のように求めることができる。

具体的には、図１０に示すように、任意のカット温度ＫＰに対応する、軽質側留分ａのエンドポイント（ＥＰ）、軽質側留分ａが９５％留出する温度に該当する９５％留出ポイント（９５％Ｐ）、軽質側留分ａが９０％留出する温度に該当する９０％留出ポイント（９０％Ｐ）などの軽質側留分ａの留分蒸留特性データＲａ（高留出ポイント付近の蒸留特性）を、カット温度ＫＰにおける軽質側留分ａに含まれる重質側留分ｂの留出比率（実績値）、棚段の数等から求める。このとき、軽質側留分ａの留出量が減少するにつれ、曲線Ｗにフィットするように留分蒸留特性データＲａ（中留出ポイント付近の蒸留特性）を求める。
一方、重質側留分ｂの留分蒸留特性データＲｂは、例えば、ハッチングＳｂの面積がハッチングＳａの面積と同じとなるような留分蒸留特性データＲｂ（低留出ポイント付近の蒸留特性）を求める。これにより、カット温度ＫＰにおける留出量のうちで軽質側留分ａと重質側留分ｂの占める比率を同じにすることができる。また、重質側留分ｂの留分蒸留特性データＲｂが求まることで、重質側留分ｂが留出を開始するときの温度に該当する初留点ＩＢＰも求まることになる。また、重質側留分ｂの留出量が増加するにつれ、曲線Ｗにフィットするように留分蒸留特性データＲｂ（中留出ポイント付近の蒸留特性）を求める。
このようにして求められる留分蒸留特性データＲ（Ｒａ，Ｒｂ）は、カット温度ＫＰに関連付けられており、カット温度ＫＰが定まると、これに対応する留分蒸留特性データＲ（Ｒａ，Ｒｂ）が求められ、少なくとも軽質側留分ａの留分蒸留特性データＲａが求められることになる。

例えば、図１１に示すように、カット温度ＫＰ１が定まるとこれに対応する留分蒸留特性データＲ１（及びＲ２の初留点ＩＢＰ付近の蒸留特性）が求められ、カット温度ＫＰ２が定まるとこれに対応する（カット温度ＫＰ１〜ＫＰ２の留分の）留分蒸留特性データＲ２（及びＲ３の初留点ＩＢＰ付近の蒸留特性）が求められる。つまり、カット温度ＫＰｎが定まるとこれに対応する留分蒸留特性データＲｎが定まるという随伴性を有している。
このような留分蒸留特性データＲは、曲線Ｗ上のカット温度ＫＰに対応付け可能なデータとして、タンクデータ１３１（及び原油データ１３２）に記憶されている。
なお、留分蒸留特性データＲは、カット温度ＫＰに応じて求められることから、カット温度ＫＰを入力変数とする関係式から留分蒸留特性データＲが算出されるようにすることもできる。この場合は、関係式が留分蒸留特性データＲとなり、この関係式をタンクデータ１３１に記憶することができる。

［特定の留分に分留するときのカット温度ＫＰの決定方法］
留分蒸留特性データＲは、あるカット温度ＫＰに対応する（軽質側）留分の蒸留特性（初留点ＩＢＰ、５％留出温度、１０％留出温度、・・・、エンドポイントＥＰ）を示しており、この蒸留特性の一部又は全部がナフサ、灯油、軽質軽油、重質軽油などの特定の留分の蒸留特性と同じ特性を示すときには、カット温度ＫＰで分留したときの（軽質側）留分は、その特定の留分であると推認するとともに、その留分蒸留特性データＲに対応するカット温度ＫＰを、特定の留分に分留するときのカット温度ＫＰとして決定する。
例えば、特定の留分をナフサとした場合、ナフサ（ＦＲＮ）のエンドポイント（１００％留出：ＥＰ）は、ナフサの特性を示す特定の温度（ＥＰｆ）に定められていることから、エンドポイント（ＥＰ）が特定の温度（ＥＰｆ）になる留分蒸留特性データＲ及びこれに対応するカット温度ＫＰを探索することにより、ナフサを軽質側留分、灯油を重質側留分とするカット温度ＫＰが決定されることになる。

ところが、留分蒸留特性データＲはカット温度ＫＰが定まることで求められるという随伴性を有していることから、実際のカット温度ＫＰの探索は、仮カット温度を生成し、その仮カット温度に対応する留分蒸留特性データＲを求め、その求められた留分蒸留特性データＲが、特定の留分の蒸留特性に一致しているかどうかを判定しながら行われる。
一致しているときには、求められた留分蒸留特性データＲに対応する仮カット温度がカット温度ＫＰとして決定され、一致していないときには、新たな仮カット温度を生成し、その新たな仮カット温度に対応する留分蒸留特性データＲを求め、その求められた留分蒸留特性データＲが、特定の留分の蒸留特性に一致しているかどうかを判定するという、仮カット温度の生成と判定とを繰り返しながら、特定の留分の蒸留特性を示す留分蒸留特性データＲ及びこれに対応するカット温度ＫＰを探索する処理が行われる。
このようなカット温度ＫＰを探索する処理を、すべての特定の留分において軽質側留分から重質側留分に向けて順次行うことにより、すべての留分間のカット温度が決定される。

図１１及び図１２を参照しながら具体的に説明すると、例えば、ナフサ（ＦＲＮ）を軽質側留分、灯油（ＫＥＲＯ）を重質側留分とするカット温度ＫＰｆを探索する場合、まず、図１１に示すように、仮カット温度としてＫＰ１を生成し、この仮カット温度ＫＰ１に対応する留分蒸留特性データＲ１を求める。続いて、留分蒸留特性データＲ１がナフサの蒸留特性と一致するかどうかを判定する。例えば、留分蒸留特性データＲ１におけるエンドポイント（ＥＰ１）の温度がナフサの特性を示す特定の温度（ＥＰｆ）かどうかを判定する。留分蒸留特性データＲ１におけるエンドポイント（ＥＰ１）の温度が特定の温度（ＥＰｆ）ならば、その留分蒸留特性データＲ１がナフサの蒸留特性を示すものとみなし、ＫＰ１をカット温度として決定する。
一方、留分蒸留特性データＲ１におけるエンドポイント（ＥＰ１）の温度が特定の温度（ＥＰｆ）でないならば、新たな仮カット温度ＫＰ２を生成し、この仮カット温度ＫＰ２に対応する留分蒸留特性データＲ２を求め、留分蒸留特性データＲ２におけるエンドポイント（ＥＰ２）の温度が特定の温度（ＥＰｆ）かどうかを判定する。
留分蒸留特性データＲ２におけるエンドポイント（ＥＰ２）の温度が特定の温度（ＥＰｆ）ならば、その留分蒸留特性データＲ２がナフサの蒸留特性を示すものとみなし、ＫＰ２をカット温度として決定し、そうでないならば、さらに、新たな仮カット温度ＫＰｎを生成し、このような生成と判定を、仮カット温度ＫＰｎに対応する留分蒸留特性データＲｎにおけるエンドポイント（ＥＰｎ）の温度が特定の温度（ＥＰｆ）に一致する（ほぼ近似する）まで、繰り返し行う。
このような繰り返し処理により、エンドポイント（ＥＰ）の温度が特定の温度（ＥＰｆ）に一致するところの留分蒸留特性データＲｆに対応する仮カット温度を、真のカット温度として決定することにより、図１２に示すように、ナフサを軽質側留分とするカット温度ＫＰｆが決定されることになる。

そして、ナフサを軽質側留分、灯油を重質側留分とするカット温度ＫＰｆが決定されると、次いで、ナフサよりも重質側留分であって、灯油（ＫＥＲＯ）を軽質側留分、軽質軽油（ＬＧＯ）を重質側留分とするカット温度ＫＰｋを決定する。
カット温度ＫＰｋの決定は、上記と同様な探索処理により行われ、灯油の蒸留特性を示す留分蒸留特性データＲｋ及びこれに対応するカット温度ＫＰｋを探索する。このとき、灯油の蒸留特性は、例えば、９５％留出するときの温度が灯油の特性を示す特定の温度（ｋ％Ｐ）に定められていることから、９５％留出するときの温度が特定の温度（ｋ％Ｐ）となる蒸留特性を示す留分蒸留特性データＲｋ及びこれに対応するカット温度ＫＰｋを探索する。

カット温度ＫＰｋの決定に続いて、軽質軽油（ＬＧＯ）を軽質側留分、重質軽油（ＨＧＯ）を重質側留分とするカット温度ＫＰｌを決定する。
カット温度ＫＰｌの決定も、上記と同様な探索処理により行われ、軽質軽油の蒸留特性を示す留分蒸留特性データＲｌ及びこれに対応するカット温度ＫＰｌを探索する。このとき、軽質軽油の蒸留特性は、例えば、９０％留出するときの温度が軽質軽油の特性を示す特定の温度（ｌ％Ｐ）に定められていることから、９０％留出するときの温度が特定の温度（ｌ％Ｐ）となる蒸留特性を示す留分蒸留特性データＲｌ及びこれに対応するカット温度ＫＰｌを探索する。
次いで、重質軽油（ＨＧＯ）を軽質側留分、残渣油（ＲＣ）を重質側留分とするカット温度ＫＰｈを決定する。
カット温度ＫＰｈの決定も、上記と同様な探索処理により行われ、軽質軽油の蒸留特性を示す留分蒸留特性データＲｈ及びこれに対応するカット温度ＫＰｈを探索する。
このように、特定の留分において、軽質側留分から重質側留分に向けて順次カット温度ＫＰを探索することにより、すべての留分間のカット温度が決定されることになる。

［特定留分の性状及び留出量の算出］
特定の留分の性状及び留出量は、上記で決定された各留分間それぞれのカット温度ＫＰｆ〜ＫＰｈと、原油蒸留特性データ（曲線Ｗ、各成分の曲線）とに基づいて算出される。
具体的には、それぞれの留分間カット温度ＫＰｆ〜ＫＰｈを、図１２に示す原油蒸留特性データ（曲線Ｗ）上にプロットすることにより、カット温度ＫＰｆ〜ＫＰｈ間で特定されるｖｏｌ％（体積％）の差分が、各留分の留出量及びこれに含まれる各成分の含有量となる。
各留分の留出量は、ナフサ（３１ａ）、灯油（３１ｂ）、軽質軽油（３１ｃ）、重質軽油（３１ｄ）、残渣油（３２）それぞれのＸ軸方向領域幅に対応する値として求められ、例えば、ナフサ分（３１ａ）として、ＫＰｆに対応するｖｏｌ％分が留出され、灯油分（３１ｂ）として、ＫＰｋに対応するｖｏｌ％分からＫＰｆに対応するｖｏｌ％分を差し引いた差分量が留出されることになる。
成分Ａ、成分Ｂの含有量に関しても同様にそれぞれ、ナフサ（３１ａ）、灯油（３１ｂ）、軽質軽油（３１ｃ）、重質軽油（３１ｄ）、残渣油（３２）のＸ軸方向領域幅に対応する値として求められ、例えば、ナフサ分（３１ａ）としては、ＫＰｆに対応するｖｏｌ％分が留出され、灯油分（３１ｂ）としては、ＫＰｋに対応するｖｏｌ％分からＫＰｆに対応するｖｏｌ％分を差し引いた差分量が留出されることになる。
これにより、貯蔵原油２１をＴＯＰ３０において各カット温度ＫＰｆ〜ＫＰｈで分留したときの各留分３１ａ〜３１ｄ，３２の留出量及び各留分に含まれる所定成分の含有量を含む性状を求めることができる。
この場合のカット温度ＫＰｆ〜ＫＰｈは、ＴＯＰ３０を運転するときの操作変数として用いられ、このカット温度を運転条件として貯蔵原油２１ごとに入力することで、図１２に示すような留出量及び性状を有する、ナフサ（３１ａ）、灯油（３１ｂ）、軽質軽油（３１ｃ）、重質軽油（３１ｄ）、残渣油（３２）の各留分がＴＯＰ３０により分留されることになる。

また、通油原油２２は一種類の貯蔵原油２１とは限らず、複数の貯蔵原油２１ａ〜２１ｄを所定の混合比率で混合したものを通油原油２２とすることもある。
この場合には、図１３に示すように、各貯蔵原油２１（原油Ａ、原油Ｂ）の原油蒸留特性データ（曲線Ｗ、各成分の曲線）を、混合比率に応じて加算することで、混合原油の原油蒸留特性データを求めることができる。
各原油蒸留特性データでは、一の温度で留出する量（成分含有量を含む）はそれぞれ一の留出量に定まるものの、混合すると一の温度で留出する量が変化することになる。この変化は、混合比率にほぼ比例するので、混合させる複数の原油の各原油蒸留特性データをＸ軸方向に沿って混合比に応じて縮小させるとともに、同じ温度での留出量同士を加算することにより、混合原油（原油Ａ＋原油Ｂ）の原油蒸留特性データを求めることができる。
このような混合原油の原油蒸留特性データの求め方は、貯蔵原油２１ａ〜２１ｄ同士の混合のみならず、原油１１と貯蔵原油２１ａ〜２１ｄとの混合においても適用可能である。
そして、このようにして求められた混合原油の原油蒸留特性データにおいて、各留分間それぞれのカット温度ＫＰｆ〜ＫＰｈを決定することにより、各留分の留出量及びこれに含まれる各成分の含有量などの性状が算出されることになる（図１２参照）。

以上説明した留分性状及び留出量の算出原理に基づいて動作する製油スケジュールシミュレート処理の実行により、スケジュールデータ１３５において設定された通油原油２２の組合せに応じた各留分３１ａ〜３１ｄ，３２ａ，３２ｂの留出量（留出量バランス）と性状とが算出されることになる。
具体的には、ＴＯＰ３０に通油される通油原油２２として、１日目では、原油タンク２０ａに貯蔵される貯蔵原油２１ａから留出可能な各留分３１ａ〜３１ｄ，３２ａの留出量と性状とが算出される。
２日目では、原油タンク２０ｂに貯蔵される貯蔵原油２１ｂから留出可能な各留分３１ａ〜３１ｄ，３２ａの留出量と性状とが算出される。
同様に、３，４日目では、原油タンク２０ｃ及び２０ｄに貯蔵される貯蔵原油２１ｃ及び２１ｄが半分ずつ混合した混合原油から留出可能な各留分３１ａ〜３１ｄ，３２ｂの留出量と性状とが算出される。
５日目では、原油タンク２０ａ及び２０ｂに貯蔵される貯蔵原油２１ａ及び２１ｂが半分ずつ混合した混合原油から留出可能な各留分３１ａ〜３１ｄ，３２ａの留出量と性状とが算出される。

さらに、製油スケジュールシミュレート処理では、算出された各留分の性状を評価する。
この評価は、図７に示す制約データ１３４に基づいて行われる。
制約データ１３４では、例えば、各留分３１ａ〜３１ｄ，３２ａ，３２ｂに含まれる成分Ａ，Ｂの含有量の上限・下限値が規定されている。
これにより、算出された各留分に含まれる成分Ａ，Ｂの含有量がそれぞれの上限・下限値の範囲内に収まるか否かを判定することができる。
収まるときには、ＴＯＰ３０に通油される通油原油２２の組合せが適正であると判定され、出力部１２０を制御してその旨を識別可能な報知を行う。
一方、収まらないときには、ＴＯＰ３０に通油される通油原油２２の組合せが不適切であると判定され、出力部１２０を制御してその旨を識別可能な報知を行う。

また、製油スケジュールシミュレート処理では、算出された各留分の留出量を評価することもできる。
例えば、各留分３１ａ〜３１ｄの留出量が予め定められた目標値となっている各留分の量的バランス条件を満たしているか否かを判定することもできる。
また、例えば、残渣油３２の留出量が、中間タンク５０の空き容量を超えないこと、超えたときにはその分をＶＡＣ６０及びＲＨ７０への通油量として増加させること、ＶＡＣ６０及びＲＨ７０への通油量は所定の上限値を超えないこと、などの運転条件を満たしているか否かを判定することもできる。
そして、各条件を満たすか否かを識別可能な報知を出力部１２０を介して行うことができる。
このような報知により、製油スケジュールを設定する作業者は、通油原油２２の組合せの適否を判断することができ、適正でないときにはその組合せを修正して、通油原油２２の組合せが適正であると判定されるまで製油スケジュールシミュレート処理を繰り返し実行させることで、最適な製油スケジュールを作成することができる。

このような製油スケジュールシミュレート処理は、制御部１４０が実行可能なプログラムとして記憶部１３０等に記憶されており、このプログラムは、図１４に示すフローチャートに基づいて作成されている。以下、このフローチャートに従って製油スケジュールシミュレート処理について説明する。

最初に、スケジュールデータの設定を行う（Ｓ１）。スケジュールデータの設定では、液晶モニタ等からなる出力部１２０にスケジュールデータ１３５を表示させ、各項目に対応する計画値等の入力を行う。
例えば、図８に示すように、所定単位日時（例えば、１日）ごとに、ＴＯＰ通油量、搬入原油量、通油グループ、ＶＡＣ通油量、ＲＨ通油量、原油タンクの通油量などの各項目に対応する計画値を入力して、記憶部１３０に記憶させる。
次いで、ＴＯＰ３０に通油される通油原油２２の組合せパターンを抽出する（Ｓ２）。
この組合せパターンの抽出は、スケジュールデータ１３５に入力された原油タンクの通油量に基づいて抽出することができる。
例えば、図８に示す例では、１日目の通油原油２２は原油タンク２０ａに貯蔵される貯蔵原油２１ａ、２日目の通油原油２２は原油タンク２０ｂに貯蔵される貯蔵原油２１ｂ、３，４日目の通油原油２２は原油タンク２０ｃ及び２０ｄに貯蔵される貯蔵原油２１ｃ及び２１ｄの半分ずつ、というように抽出される。

続いて、通油原油２２の組合せパターンを構成する貯蔵原油２１（原油タンク２０）の性状データをタンクデータ１３１から取得する（Ｓ３）。
例えば、１日目では貯蔵原油２１ａ（原油タンク２０ａ）の性状データをタンクデータ１３１から取得し、２日目では貯蔵原油２１ｂ（原油タンク２０ｂ）の性状データをタンクデータ１３１から取得し、３，４日目では貯蔵原油２１ｃ及び２１ｄ（原油タンク２０ｃ及び２０ｄ）の性状データをタンクデータ１３１から取得する。
ここで、取得する性状データには、留分蒸留特性データＲ及び原油蒸留特性データ（曲線Ｗ、各成分の曲線）が含まれる。
次いで、通油原油２２の組合せパターンにおいて貯蔵原油２１を所定の混合比率で混合する混合原油があるときには、混合原油の性状データを算出する（Ｓ４）。
例えば、図８に示す例では、３，４日目と５日目とが貯蔵原油２１を所定の混合比率で混合してＴＯＰ３０に通油するスケジュールとして設定されるので、３，４日目と５日目においてそれぞれ混合原油の性状データを算出する。
混合原油の性状データは、例えば、混合させる貯蔵原油２１それぞれの原油蒸留特性データをＸ軸方向に沿って混合比（上記の例では、５０％）に応じて縮小させるとともに、同じ温度での留出量同士を加算することにより求めることができる。そして、算出された混合原油の性状データは、記憶部１３０に記憶される。

続いて、通油原油２２をＴＯＰ３０に通油したときの各留分の留出量及び性状を算出する留分性状算出処理（方法）を、日付ごと又は通油原油２２の組合せが変更されるごとに実行する（Ｓ５）。
留分性状算出処理（方法）では、最初に、Ｓ３又はＳ４において取得又は算出された原油蒸留特性データ（曲線Ｗ、各成分の曲線）、留分蒸留特性データＲに基づいて各留分３１ａ〜３１ｄ，３２のカット温度を決定する。
具体的には、各留分の蒸留特性を示す留分蒸留特性データＲ及びこれに対応するカット温度ＫＰを、前述の繰り返し処理により探索して決定する。さらに、決定されたカット温度ＫＰでの各留分３１ａ〜３１ｄ，３２の留出量及びこれに含まれる各成分（成分Ａ、成分Ｂ）の含有量を算出する。
各留分３１ａ〜３１ｄ，３２の留出量は、例えば、図１２に示す例では、ナフサ、灯油、軽質軽油、重質軽油、残渣油それぞれのＸ軸方向領域幅に対応する値として求められ、各留分３１ａ〜３１ｄ，３２に含まれる成分（成分Ａ、成分Ｂ）の含有量は、例えば、図１２に示す例では、ナフサ、灯油、軽質軽油、重質軽油、残渣油それぞれのＸ軸方向領域幅に対応する値として求めることができる。
これにより、日付ごと又は通油原油２２の組合せが変更されるごとの各留分３１ａ〜３１ｄ，３２の留出量及びこれに含まれる各成分（成分Ａ、成分Ｂ）の含有量が算出されることになる。

次いで、算出された各留分の性状を評価する（Ｓ６）。
各留分の性状の評価は、図７に示す制約データ１３４に基づいて行われる。
例えば、Ｓ５において算出された各留分３１ａ〜３１ｄ，３２に含まれる成分（成分Ａ、成分Ｂ）の含有量それぞれが上限値・下限値の範囲内に収まるか否かの判定を行う。
また、Ｓ５において算出された各留分３１ａ〜３１ｄ，３２の留出量が予め定められたそれぞれの目標値に達しているか否かを判定することもできる。
続いて、評価結果の出力を行う（Ｓ７）。
評価結果の出力は、液晶モニタ等からなる出力部１２０に表示させることができる。
評価結果は、性状評価では、Ｓ５において算出された各留分３１ａ〜３１ｄ，３２に含まれる成分（成分Ａ、成分Ｂ）の含有量それぞれが上限値・下限値の範囲内に収まるときには「適正」、収まらないときには「不適」など、評価結果が識別可能な表示態様で行われる。
同様に、留出量の評価では、Ｓ５において算出された各留分３１ａ〜３１ｄ，３２の留出量が予め定められたそれぞれの目標値に達しているときには「適正」、達していないときには「不適」など、評価結果が識別可能な表示態様で行われる。
このような評価結果の出力により、製油スケジュールを設定する作業者は、通油原油２２の組合せの適否を判断することができ、例えば、「不適」と判定された通油原油２２の組合せが混合原油のときにはその混合比率を修正して、通油原油２２の組合せが適正であると判定されるまで製油スケジュールシミュレート処理を繰り返し実行させることで、最適な混合比率を有する通油原油２２の組合せを導出することができる。

次に、製油スケジュールシミュレート処理において実行される留分性状算出処理について、図１５に示すフローチャートを参照しながら説明する。

この留分性状算出処理（方法）では、まず、ナフサ（３１ａ）、灯油（３１ｂ）、軽質軽油（３１ｃ）、重質軽油（３１ｄ）、重油（３２）を、製品０〜４に対応させ、各製品間のカット温度を探索する。
最初に、ナフサ（３１ａ）と灯油（３１ｂ）とを分留するカット温度（ＫＰｆ）を探索するために、ｎに「１」を設定する（Ｓ１１）。
次いで、製品０（ナフサ）と製品１（灯油）を分留するカット温度の初期値（仮カット温度）を生成して設定する（Ｓ１２）。この初期値（仮カット温度）は予め定められた任意な値とすることができる。
続いて、生成されたカット温度（ＫＰｎ）に対応する留分蒸留特性データＲｎを求める（Ｓ１３）。

次に、求められた留分蒸留特性データＲｎにおいて、特定の留出量（例えば、エンドポイントＥＰ）となるときの温度（蒸留特性Ｐ）が、製品０（ナフサ）の目標値（例えば、ＥＰｆ）か否かの判定を行う（Ｓ１４）。
特定の留出量（例えば、エンドポイントＥＰ）となるときの温度（蒸留特性Ｐ）が、目標値（ＥＰｆ）でないときには（Ｓ１４−Ｎｏ）、蒸留特性Ｐと目標値（ＥＰｆ）との大小関係を判定する（Ｓ１５）。
この大小関係の判定において、蒸留特性Ｐが目標値（ＥＰｆ）よりも小さい、すなわち、蒸留特性Ｐ＜目標値（ＥＰｆ）のときには（Ｓ１５−Ｙｅｓ）、カット温度（ＫＰｎ）を、予め設定されたカット温度の上限値と現在のカット温度を加算して「２」で除算した新たなカット温度（ＫＰｎ）に更新する（Ｓ１６）。
一方、蒸留特性Ｐが目標値（ＥＰｆ）よりも大きい、すなわち、蒸留特性Ｐ＞目標値（ＥＰｆ）のときには（Ｓ１５−Ｎｏ）、カット温度（ＫＰｎ）を、予め設定されたカット温度の下限値と現在のカット温度を加算して「２」で除算した新たなカット温度（ＫＰｎ）に更新する（Ｓ１７）。
続いて、更新されたカット温度（ＫＰｎ）に対応する留分蒸留特性データＲｎを求める（Ｓ１３）。
このような探索処理を、特定の留出量となるときの温度（蒸留特性Ｐ）が、製品０（ナフサ）の目標値（ＥＰｆ）に一致（又は近似）すると判定されるまで（Ｓ１４−Ｙｅｓ）、繰り返し行う。

特定の留出量となるときの温度（蒸留特性Ｐ）が、製品０（ナフサ）の目標値（ＥＰｆ）に一致（又は近似）すると判定されると（Ｓ１４−Ｙｅｓ）、その留分蒸留特性データＲｎに対応するカット温度（ＫＰｎ）がカット温度（ＫＰｆ）として記憶部１３０に記憶される。
続いて、ｎの値が「４」か否かの判定が行われる（Ｓ１８）。
ｎの値が「４」でないときには（Ｓ１８−Ｎｏ）、ｎに「１」を加えてｎの値を＋１更新する（Ｓ１９）。
続いて、灯油（３１ｂ）と軽質軽油（３１ｃ）とを分留するカット温度（ＫＰｋ）を探索すべく、Ｓ１２〜Ｓ１７の処理を繰り返し行い、図１２に示すように、灯油（３１ｂ）の蒸留特性を示す留分蒸留特性データＲｋ及びこれに対応するカット温度（ＫＰｋ）が求められると、その値をカット温度（ＫＰｋ）として記憶部１３０に記憶する。
さらに、ｎの値が「４」となるまで（Ｓ１８−Ｙｅｓ）、Ｓ１２〜Ｓ１９の処理を繰り返し行うことで、各製品すべてのカット温度（ＫＰｆ〜ＫＰｈ）が決定されることになる。
さらに、決定されたカット温度（ＫＰｆ〜ＫＰｈ）を用いて、カット温度（ＫＰｆ〜ＫＰｈ）での各留分３１ａ〜３１ｄ，３２の留出量及びこれに含まれる各成分（成分Ａ、成分Ｂ）の含有量が算出されることになる（Ｓ２０）。
この算出は、前述の手法と同様であり、各留分３１ａ〜３１ｄ，３２の留出量は、例えば、図１２に示す例では、ナフサ、灯油、軽質軽油、重質軽油、残渣油それぞれのＸ軸方向領域幅に対応する値として求められ、各留分３１ａ〜３１ｄ，３２に含まれる成分（成分Ａ、成分Ｂ）の含有量は、例えば、図１２に示す例では、ナフサ、灯油、軽質軽油、重質軽油、残渣油それぞれのＸ軸方向領域幅に対応する値として求めることができる。

以上説明したように、本実施形態の原油留分性状算出装置１００及び原油留分性状算出方法によれば、常圧蒸留装置に通油される原油の性状変動を伴う製油スケジュールの作成を支援することができる。

以上、本発明の原油留分性状算出装置及び原油留分性状算出方法の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係る原油留分性状算出装置及び原油留分性状算出方法は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。

例えば、本実施形態では、通油原油２２の組合せを手動で設定したが自動で設定することもできる。具体的には、各原油タンク２０ａ〜２０ｄからＴＯＰ３０に通油される通油原油２２に占めるそれぞれの貯蔵原油２１の割合を所定％ごとに変化させた組合せパターンを生成することができる。
例えば、図１６に示す例は、グループＡ，Ｂそれぞれに属する原油タンク２０から通油する比率を１０％ずつ変化させて生成した組合せパターンである。この組合せパターンは、通油する比率の合計が１００％となる値であって、一方を＋１０％ずつ、他方を−１０％ずつ変化させて生成してある。
上述した留分性状算出処理を実行することにより、それぞれの組合せパターン１〜１１に係る通油原油２２から留出する各留分３１ａ〜３１ｄ，３２の留出量及びこれに含まれる各成分（成分Ａ、成分Ｂ）の含有量を算出することができる。
さらに、組合せパターン１〜１１の適否を、図７に示す制約データ１３４や予め定められた留出量の目標値などに基づいて評価し、組合せパターン１〜１１の中から適正とされたパターンを自動的に抽出することもできる。
このような組合せパターンの自動生成及び自動抽出により、スケジュールデータ設定時の作業労力が軽減される。
なお、組合せパターンは、ＴＯＰ３０に通油する比率を１０％ずつ変化させるパターンのみならず、１％ずつなどの任意の値とするパターンも選択可能であり、また、原油タンク２０同士の組合せも任意である。

さらに、制約データ１３４及び予め定められた留出量の目標値などの他に、新たな評価項目を追加することもできる。
例えば、評価項目として、タンクを切り替えることなくＴＯＰ３０に連続して通油可能な日数を加えることもでき、図１６に示す例では、組合せパターン１〜１１ごとに通油可能な日数が設定されている。
これにより、図７に示す制約データ１３４や予め定められた留出量の目標などに基づいて評価し、適正とされたパターンを通油可能日数の多い順に序列をつけて出力部１２０から出力させることもできる。
この評価では、通油可能日数の多いほど、通油切り替え時の労力などが軽減されることから製造コストの低減につながるので、これを目安に組合せパターンの適否を判断することもできる。

また、通油可能日数に代えて又はこれに加え、評価項目に製造コストを加えることもできる。
この場合の製造コストは、原油価格（例えば、原油データ１３２の原油価格）と、通油原油２２の量と、各留分３１ａ〜３１ｄの製品価格（例えば、製品データ１３３の４１ａ〜４１ｄに対応）と、留分性状算出処理の実行により算出される各留分３１ａ〜３１ｄの留出量と、から製造コストを求めることができる（製造コスト＝留出量×製品価格−通油原油量×原油価格）。そして、組合せパターン１〜１１のうちで適正とされたパターンを、製造コストの低い順に序列をつけて出力部１２０から出力させることもできる。

また、本実施形態では、常圧蒸留装置（ＴＯＰ３０）に通油される通油原油から留出する各留分３１ａ〜３１ｄ，３２の留出量及びこれに含まれる各成分（成分Ａ、成分Ｂ）の含有量を算出したが、同様な手法を用いることにより、減圧蒸留装置（ＶＡＣ６０）に通油される残渣油３２ａから留出する各留分８１ａ，８１ｂの留出量及びこれに含まれる各成分（成分Ａ、成分Ｂ）の含有量の算出を行うこともできる。
また、本発明の原油留分性状算出装置の別の態様として好ましくは、前記カット温度決定手段は、仮カット温度を生成するとともに、仮カット温度に対応する前記留分蒸留特性データが、前記特定の留出温度で特定の留出量を示す留分蒸留特性データに一致するか否かを判定し、判定の結果、仮カット温度に対応する前記留分蒸留特性データが、前記特定の留出温度で特定の留出量を示す留分蒸留特性データに一致するときには、その仮カット温度を前記カット温度として決定し、仮カット温度に対応する前記留分蒸留特性データが、前記特定の留出温度で特定の留出量を示す留分蒸留特性データに一致しないときには、新たな仮カット温度を生成するとともに、新たな仮カット温度に対応する前記留分蒸留特性データが、前記特定の留出温度で特定の留出量を示す留分蒸留特性データに一致するか否かを判定し、判定の結果、新たな仮カット温度に対応する前記留分蒸留特性データが、前記特定の留出温度で特定の留出量を示す留分蒸留特性データに一致するときには、その新たな仮カット温度を前記カット温度として決定し、新たな仮カット温度に対応する前記留分蒸留特性データが、前記特定の留出温度で特定の留出量を示す留分蒸留特性データに一致しないときには、さらに新たな仮カット温度を生成し、仮カット温度に対応する前記留分蒸留特性データが、前記特定の留出温度で特定の留出量を示す留分蒸留特性データに一致するまで、前記生成と前記判定を繰り返すカット温度探索手段を備える。
また、本発明の原油留分性状算出装置の別の態様として好ましくは、性状の異なる複数の原油それぞれの前記原油蒸留特性データに基づき、これらの原油が混合されたときの原油蒸留特性データを算出する混合原油蒸留特性算出手段を備え、前記原油蒸留特性データ記憶手段は、前記混合原油蒸留特性算出手段により算出された混合原油の原油蒸留特性データを記憶する。
また、本発明の原油留分性状算出装置の別の態様として好ましくは、性状の異なる複数の原油を混合させるときの組合せを生成する組合せパターン生成手段と、前記留分性状算出手段により算出された各留分の性状を所定の条件に基づき評価する留分性状評価手段と、前記留分性状評価手段により所定の評価が得られた前記組合せを抽出する組合せパターン抽出手段と、を備える。

本発明は、常圧蒸留装置や減圧蒸留装置などの蒸留装置に通油される原油の性状変動を伴う製油スケジュールの作成を支援する装置として好適に利用することができる。

１ 製油所
１０ タンカー
１１ 原油（搬入原油）
２０（２０ａ〜２０ｄ） 原油タンク
２１ 貯蔵原油
３０ ＴＯＰ（常圧蒸留装置）
４０ 製品タンク
４１（４１ａ〜４１ｄ） 石油製品（一次製品）
４２（４２ａ，４２ｂ） 残渣油
５０（５０ａ，５０ｂ） 中間タンク
５１（５１ａ，５１ｂ） 中間製品
６０ ＶＡＣ（減圧蒸留装置）
７０ ＲＨ（重油直接脱硫装置）
８０ 製品タンク
８１（８１ａ〜８１ｅ） 石油製品（二次製品）
１００ 原油留分性状算出装置
１１０ 入力部
１２０ 出力部
１３０ 記憶部（原油蒸留特性データ記憶手段、留分蒸留特性データ記憶手段、混合原油蒸留特性算出手段）
１４０ 制御部（カット温度決定手段、留分性状算出手段、混合原油蒸留特性算出手段、組合せパターン生成手段、留分性状評価手段、組合せパターン抽出手段）

Claims (2)

1. 原油を複数の留分に分留するときの分留温度と、前記留分及び所定成分の留出量との関係を示す原油蒸留特性データを記憶する原油蒸留特性データ記憶手段と、
   前記分留温度ごとに定まるデータであって、所定の蒸留装置において原油を前記分留温度で分留したときの軽質側留分に含まれる重質側留分の留出比率、又は、重質側留分に含まれる軽質側留分の留出比率に基づいて求められる、軽質側留分及び重質側留分のうちの少なくともいずれか一方の留分の留出温度と留出量との関係を示す留分蒸留特性データを記憶する留分蒸留特性データ記憶手段と、
   所定の留分が特定の留出温度で特定の留出量を示す前記留分蒸留特性データに対応する前記分留温度を、原油を複数の留分に分留するときのカット温度として決定するカット温度決定手段と、
   前記原油蒸留特性データを有する原油を前記カット温度で分留したときの各留分の性状及び留出量を算出する留分性状算出手段と、を備える
   ことを特徴とする原油留分性状算出装置。
2. 原油を複数の留分に分留するときの分留温度と、前記留分及び所定成分の留出量との関係を示す原油蒸留特性データを記憶する原油蒸留特性データ記憶工程と、
   前記分留温度ごとに定まるデータであって、所定の蒸留装置において原油を前記分留温度で分留したときの軽質側留分に含まれる重質側留分の留出比率、又は、重質側留分に含まれる軽質側留分の留出比率に基づいて求められる、軽質側留分及び重質側留分のうちの少なくともいずれか一方の留分の留出温度と留出量との関係を示す留分蒸留特性データを記憶する留分蒸留特性データ記憶工程と、
   所定の留分が特定の留出温度で特定の留出量を示す前記留分蒸留特性データに対応する前記分留温度を、原油を複数の留分に分留するときのカット温度として決定するカット温度決定工程と、
   前記原油蒸留特性データを有する原油を前記カット温度で分留したときの各留分の性状及び留出量を算出する留分性状算出工程と、を有する
   ことを特徴とする原油留分性状算出方法。

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