JPH0137164B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ この発明は、プレフラツシユドラムと蒸留塔と
を具備する蒸留装置の蒸留塔への原料供給装置に
関し、更に詳しくは、比較的高温の熱回収系熱源
を蒸留塔から取出すことができるようにプレフラ
ツシユドラムで分離された低沸点成分蒸気と、こ
のプレフラツシユドラムで分離された後更に加熱
された高温の高沸点成分流体とを蒸留塔へ供給す
るための装置に関するものである。 この発明の装置は、石油類、特に原油を常圧蒸
留するために蒸留塔へ供給する際に有効に使用で
き、以下の説明も原油の常圧蒸留を例に挙げて記
述するが、蒸留方式としては、常圧蒸留に限らず
減圧蒸留等の他の蒸留方式にも応用でき、更には
石油類に限らず、気液混相で蒸留塔へ供給されて
蒸留しうるような原料流体の蒸留塔への供給装置
として広く応用することができる。 ＜従来の技術＞ 一般に原油を蒸留塔を用いて蒸留して各種留分
を取出す場合には、この蒸留に必要な熱量は主と
して原油の予熱（熱回収系による）および加熱
（加熱炉による）によつて原油の持ち込み熱とし
て蒸留塔に与えられ、この熱量は蒸留操作の結果
として得られる側線還流、各種留分、塔底残油お
よび塔頂蒸気によつて蒸留塔から持ち去られる。 このことを第５図の代表的工程図を例に上げて
説明すると、蒸留塔１０へ供給される原油は、蒸
留塔の側線還流Ａ１，Ａ２、各種留分Ａ３，Ａ４
および塔底残油Ａ５を熱源として一つ以上の熱回
収系熱交換器群Ｅ１，Ｅ２を介して予熱された
後、更に蒸留に必要な熱レベルまで加熱炉２０に
て加熱されて蒸留塔１０のフラツシユゾーン１０
ａへ供給される。一方、蒸留操作の結果、原油は
各種留分Ａ３，Ａ４、塔頂蒸気Ａ６および塔底残
油Ａ５に分留されて、それぞれ蒸留塔１０から取
出される。なお、蒸留塔の蒸留効果を高めるため
に、ストリツピングスチームＡ７が蒸留塔１０塔
底部に導入される。 予熱された原油を加熱炉２０へ送る際には、一
般に加熱炉入口にて原油を複数の流路（図示せ
ず）に均等分流する必要があり、この均等分流制
御のために各流路入口に流量計やコントロールバ
ルブが配設されている。かような複数流路を原油
が通過する前に原油中の軽質分の一部が蒸発して
気液混相状態となると、均等分流制御が不可能に
なつてしまうため、加熱炉入口では原油温度をそ
の沸点以下に抑えなければならない。従つて、第
５図のようなシステムでは熱回収系熱交換器群Ｅ
１，Ｅ２によつて原油が予熱される上限温度が制
限される欠点がある。 前記欠点を解消させるために、第６図に示した
ように蒸留塔１０の前段の熱回収系の途中にプレ
フラツシユドラム３０を設置し、予熱された熱エ
ネルギーで原油軽質分の一部をこのプレフラツシ
ユドラム３０で予め蒸発させることが考えられて
いる。すなわち、プレフラツシユドラム３０にて
発生する蒸気３１（以下、「プレフラツシユ蒸気」
という）は、加熱炉２０をバイパスして加熱炉出
口の原油ラインに導き、プレフラツシユドラム３
０の残留液すなわち残原油３２（以下「プレフラ
ツシユ残原油」という）はポンプで再加圧して熱
回収系熱交換器群Ｅ１を経て加熱炉２０へ導き、
所定温度レベルまで加熱した後、前記プレフラツ
シユ蒸気３１と合流させて蒸留塔のフラツシユー
ン１０ａへ導入する。 あるいはまた、プレフラツシユ蒸気３１とプレ
フラツシユ残原油３２とを蒸留塔フラツシユゾー
ン１０ａへ導入する前に両者を合流させずに、第
７図に示したようにプレラツシユ蒸気３１とプレ
フラツシユ残原油３２を別個に蒸留塔フラツシユ
ゾーン１０ａへ導入し、フラツシユゾーン１０ａ
内で両者を合流させることも考えられている。 第６図および第７図に示したように、プレフラ
ツシユドラム３０を設置した場合には、プレフラ
ツシユ残原油３２はプレフラツシユドラム３０に
て低沸点成分が除かれているので沸点が高まり、
さらに熱回収系熱交換器群Ｅ１で残原油の沸点近
くまで加熱することが可能となるため、第５図の
場合よりも予熱温度を高くすることがき、かつ加
熱炉２０の通過流量を減少させることができ、従
つて加熱炉負荷を低減できるという長所を有して
いる。 第６図および第７図のいずれの供給方式におい
ても、プレフラツシユ蒸気３１とプレフラツシユ
残原油３２は蒸留塔１０の接線方向からフラツシ
ユゾーン１０ａへ導入して、これら供給流の衝突
による塔内壁のエロージヨンを低減させるように
している。これについて第８図および第９図を参
照して詳述すると、第８図および第９図は第７図
の蒸留塔１０への原料供給方式に使用される従来
の原料供給ノズルを取付けた蒸留塔フラツシユゾ
ーン１０ａの一例を示す縦断面図および横断面図
であり、プレフラツシユ残原油供給ノズル４１お
よびプレフラツシユ蒸気供給ノズル４２はいずれ
も蒸留塔１０のフラツシユゾーン１０ａ周壁にそ
の接線方向から取付けられ、それらのノズル先端
４１ａ，４２ａは塔内壁面１０ｂに開口されてい
る。蒸留塔内壁面１０ｂのプレフラツシユ残原油
ノズル開口部４１ａからは蒸留塔内壁面１０ｂに
沿つて平板状のガイド４３が水平に取付けられ、
ガイド４３の途中直下部の蒸留塔内壁面１０ｂに
プレフラツシユ蒸気ノズル４２の開口部４２ａが
開口している。ノズル開口部４１ａから導入され
ガイド４３に沿つて蒸留塔内壁面を流れてくるプ
レフラツシユ残原油（気液混相）３２は、ノズル
開口部４２ａから導入されたプレフラツシユ蒸気
３１と合流し、更にガイド４３に沿つて導かれて
から蒸留塔フレツシユゾーン１０ａ内へ放出され
る。この時、プレフラツシユ残原油３２の液相は
塔内壁面１０ｂに沿つて旋回しながら下方へ流れ
る液相流４４となつて塔底へ向かい、一方プレフ
ラツシユ残原油の気相とプレフラツシユ蒸気３１
は塔中央部を上昇する蒸気流４５となつてフラツ
シユゾーン１０ａ上方の精留段へ向かう。図中番
号１１は精留底部トレイである。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ 上述したように、蒸留塔の前段にプレフラツユ
ドラムを設けてプレフラツシユ残原油とプレフラ
ツシユ蒸気とに分け、高沸点のプレフラツシユ残
原油のみを熱回収系熱交換器群や加熱炉で更に加
熱することによつて残原油を通常はプレフラツシ
ユ蒸気より100℃以上も高い温度まで加熱するの
であるが、せつかく高温に加熱したプレフラツシ
ユ残原油を、蒸留塔フラツシユゾーンへ導入する
前にプレフラツシユ蒸留と合流させ（第６図）、
あるいは蒸留塔フラツシユゾーンへ導入した後に
プレフラツシユ蒸気と合流させる（第７図、第８
図および第９図）ことによつて、合流後の温度は
蒸留塔入口でのプレフラツシユ残原油温度より10
〜20℃低下してしまう。そしてプレフラツシユ残
原油中の高沸点成分が蒸留塔塔底から塔底残油と
して排出される際には、蒸留塔塔底へ供給される
ストリツピングスチームの影響でフラツシユゾー
ンでの温度より更に低下することになる。これ
は、蒸留塔から持ち去られる熱量の回収という観
点から見ると望ましいことではない。 すなわち、加熱炉以外の原油予熱に利用される
熱源は、蒸留塔から流出する各種留分、側線還
流、塔底残油等であり、これらの熱源からの回収
熱量を増大させるためには、熱交換器の伝熱面積
を増大させることのほか、これら熱源の温度レベ
ルを高めることが考えられる。すなわち、熱源の
温度レベルが高まれば、熱交換器における原油と
の温度差が拡大し、熱回収量も増大することにな
る。 そして、蒸留塔から持ち去られる熱量の合計量
が同じでも、熱回収系に中・低温の熱源を多く含
む場合よりも、比較的高温の熱源を一つでも含む
場合の方が、全体的熱回収量が増大する。 こうした観点から、前述した如きプレフラツシ
ユ残原油とプレフラツシユ蒸気とを蒸留塔導入前
あるいは導入後に合流させる従来の供給方式を考
えると、加熱炉で比較的高温にされたプレフラツ
シユ残原油がプレフラツシユ蒸気との合流によつ
て温度が低下し、これに伴い蒸留塔塔底残留の温
度も低下してしまい、熱回収系で高温の熱源が得
られなくなるという不利が生ずる。 そこでこの発明は、プレフラツシユドラムと蒸
留塔を具備する蒸留装置の蒸留塔への原料供給装
置を改良して、蒸留塔から比較的高温の熱回収用
熱源が得られるようにすることを目的としてなさ
れたものである。 ＜問題点を解決するための手段＞ すなわち、この発明による蒸留塔への原料流体
供給装置は、たとえば蒸留塔の前段に設置された
プレフラツシユドラムで分離された蒸気のごとき
低沸点成分蒸気と、たとえば該プレフラツシユド
ラムで分離されたのちさらに加熱された流体のご
とき高温の高沸点成分流体とを原料流体として蒸
留塔のフラツシユゾーンへ供給する装置におい
て、前記高沸点成分流体を供給するノズルを前記
蒸留塔フラツシユゾーンの周壁に該周壁の接線方
向から取付けて該蒸留塔の内壁面で該ノズル先端
を開口させ、かつ該高沸点成分流体供給用ノズル
の開口部から該蒸留塔内壁面に沿つて伸びるガイ
ドを設けることによつて該高沸点成分流体供給用
ノズルから該蒸留塔フラツシユゾーンへ供給され
た流体の液相が該蒸留塔内壁面に沿つて下方へ流
れるようにし、前記低沸点成分蒸気を供給するノ
ズルを前記蒸留塔フラツシユゾーン周壁の任意の
位置に任意の方向から取付けかつ該蒸気供給用ノ
ズルから該蒸留塔フラツシユゾーンへ供給された
蒸気が該蒸留塔内壁面に沿つて下方へ流れている
前記液相流と合流しないような個所で該蒸気供給
用ノズルの先端を開口させたことを特徴とするも
のである。 ＜実施例＞ 以下にこの発明の実施例を図面を参照して詳述
する。 第１図および第２図はこの発明の原料供給装置
の一つの実施例を説明するものであり、原料供給
装置を取付けた蒸留塔フラツシユゾーンの縦断面
図および横断面図を示している。この実施例にお
いては、高温の高沸点成分流体、例えばプレフラ
ツシユドラムで分離されたのち加熱炉で更に加熱
されたプレフラツシユ残原油を供給するためのノ
ズル１は、蒸留塔１０のフラツシユゾーン１０ａ
周壁にその接線方向から取付けられ、そのノズル
先端開口１ａは塔内壁面１０ｂで開口されてい
る。この高沸点成分流体供給用ノズル１の開口部
１ａからは蒸留塔内壁面１０ｂに沿つてガイド３
が取付けられ、このガイドは、断面逆Ｌ字状の部
材の上辺先端を蒸留塔内壁面１０ｂに固着して、
上方が閉鎖し、下方が開放した蒸留塔内壁面１０
ｂに沿う円弧状の流体案内路を形成したものであ
り、その先端部３ａが流体供給用ノズル開口部１
ａよりも低位置になるように伸びている（第１図
では距離ｌだけ低くなつている）。かような構成
によつて、高沸点成分流体供給用ノズル１から蒸
留塔１０周壁の接線方向に導入された流体の液相
は、ガイド３により導かれて蒸留塔内壁面１０ｂ
に沿う旋回液相流４となつて塔回収部へ流下す
る。一方、高沸点成分流体の気相は、上記旋回液
相流４から離れ塔中央部が上昇し、蒸気流６とな
つてフラツシユゾーン１０ａ上方の精留段に向
う。ガイド３の前記した如き構成は、第８図およ
び第９図に図示した従来のガイドの構成に代えて
もよい。この場合、出来るだけ塔内壁面１０ｂに
沿つて長くし、下方に傾けた方がよい。平板状の
ガイドを水平に設ける場合には、塔内壁面全周に
配した形状即ち、リング状とするのが好ましい。
要は、高沸点成分流体の液相流４がフラツシユゾ
ーン１０ａの塔内壁面１０ｂをはいあがり、フラ
ツシユゾーン１０ａ上方の精留段に流入するのを
防げるものであればよいわけである。 この発明によれば、例えばプレフラツシユドラ
ムで分離された低沸点成分のプレフラツシユ蒸気
を供給するための蒸気供給用ノズル２の構成が従
来とは異なつている。すなわち、この発明におけ
る蒸気供給用ノズル２は蒸留塔フラツシユゾーン
周壁１０の任意の位置に任意の方向から取付けら
れ、かつそのノズル先端２ａを、蒸留塔内壁面１
０ｂに沿つて旋回しながら流下する前記液相流４
と合流しないような個所で開口させるのである。 図示の実施例においては、蒸気供給用ノズル２
は高沸点成分流体供給用ノズル１より高い位置で
蒸留塔フラツシユゾーン周壁１０に取付け、蒸留
塔内壁面１０ｂでこの先端を開口させてある。か
ような構成によつて、蒸気供給用ノズル２から導
入された蒸気は蒸留塔内壁面１０ｂに沿つて流下
する旋回液相流４と合流することなく、ノズル先
端２ａから蒸留塔１０の中心軸方向へ放出され、
蒸留塔フラツシユゾーン１０ａの上方の精留段へ
向かう上昇蒸気流５とすることができる。尚、図
中番号１１は精留段底部トレイである。 また、図示していないが、蒸気供給用ノズル２
の蒸留塔周壁への取付け位置が、高沸点成分流体
供給用ノズル１と同じ高さであつても、蒸留塔内
壁面１０ｂに沿つて流下する液相流４と合流しな
いような蒸留塔周壁の円周方向個所を選定すれ
ば、ノズル先端２ａを蒸留塔内壁面１０ｂで開口
させることができる。 更に、上記したように蒸気供給用ノズル２を高
沸点成分流体供給用ノズル１より高い位置または
同じ高さで蒸留塔周壁に取付けた場合でも、その
ノズル先端２ａを蒸留塔内壁面１０ｂで開口させ
ずに、蒸留塔１０中心軸に寄つた個所までノズル
を伸ばして開口させるようにしてもよい。 上述した蒸気供給用ノズル２のノズル開口２ａ
の位置は、ガイドの形状等によつて適宜選択し、
液相流４と合流しないようにすればよいわけであ
る。 第３図および第４図は蒸気供給用ノズル１２を
高沸点成分流体供給用ノズル１より低い位置で蒸
留塔周壁に取付けた場合の実施例であり、この場
合には、ノズル先端２ａを蒸留塔内壁面１０ｂで
開口させると、内壁面１０ｂに沿つて流下する旋
回液相流４と蒸気とが合流してしまうため、蒸気
供給用ノズル１２を蒸留塔中心軸に寄つた個所ま
で伸ばし、そのノズル先端１２ａを開口させるこ
とによつて、液相流４と合流させることなく、蒸
気を蒸留塔フラツシユゾーン１０ａへ供給するこ
とができ、上方の精留段へ向かう上昇蒸気流１５
とすることができる。 ＜発明の効果＞ 以上説明したように、この発明の装置によれ
ば、低沸点成分蒸気と比較的高温の高沸点成分流
体とを蒸留塔フラツシユゾーンへ供給するに際し
て、高沸点成分流体の液相と低沸点成分蒸気とが
蒸留塔フラツシユゾーン内で合流することなく供
給することができるため、蒸気と高温液相流体と
の合流による高温液相流の温度低下を来たすこと
がなく、従つて従来に比し蒸留塔回収部が高温と
なり、比較的高温の蒸留塔塔底残留液を取出すこ
とができる。この高温の塔底残留液を熱回収系熱
源として利用することによつて、効率のよい熱回
収を図ることができることになる。 以下に実施例を挙げてこの発明の効果を具体的
に説明する。 実施例 第７図に示したようなプレフラツシユドラムと
蒸留塔とを備えた85000BPSD（バーレル／日）の
原油常圧蒸留装置を用い、第８図および第９図に
示した従来の原料供給ノズルを取付けた場合と、
第１図および第２図に示したこの発明による原料
供給ノズルを取付けた場合の加熱炉負荷を比較し
た。 いずれの場合にも原油処理量を中東系原油
85000BPSDとし、プレフラツシユ温度を200℃、
プレフラツシユドラムの塔頂運転圧を1.1Kg／cm²
Ｇ、蒸留塔の塔頂運転圧を0.5Kg／cm²Ｇ、蒸留塔
塔底に吹込むストリツピングスチーム量を8ton／
時とし、熱回収系の伝熱面積を同じとした。 その結果、この発明の原料供給ノズルを用いた
場合には、従来の原料供給ノズルを用いた場合に
比較して蒸留塔塔底残油の抜出し温度が11℃上昇
した。同時に、蒸留塔の留出物および側線還流の
抜出し温度は若干低下したが、全体として熱回収
量が増大し、下表に示したように加熱炉負荷を削
減することができた。この加熱炉負荷削減量を、
燃料（重油）に換算すると約880ton／年の節減と
なつた。

【表】 またこの発明を実施するための総建設費の増加
は認められず、仮に既設装置の改造の場合でも、
ノズル位置の変更とそれに伴う多少の配管系改造
であるので、投資効率は十分良好であることを確
認した。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原料供給装置の１つの実施
例を示す縦断面図；第２図は第１図−線に沿
う横断面図；第３図はこの発明の原料供給装置の
別な実施例を示す縦断面図；第４図は第３図−
線に沿う横断面図；第５図は従来の代表的な原
油常圧蒸留の説明図；第６図および第７図は蒸留
塔の前段にプレフラツシユドラムを設置した場合
の従来の原油常圧蒸留を示す説明図；第８図は従
来の原料供給装置の１つの例を示す縦断面図；お
よび第９図は第８図−線に沿う横断面図であ
る。 １……高沸点成分流体供給用ノズル、１ａ……
流体供給用ノズル開口部、２，１２……蒸気供給
用ノズル、２ａ，１２ａ……蒸気供給用ノズル開
口部、３……ガイド、３ａ……ガイド先端部、４
……液相流、５，１５……蒸気流、１０……蒸留
塔、１０ａ……蒸留塔フラツシユゾーン、１０ｂ
……蒸留塔内壁面、１１……トレイ、２０……加
熱炉、３０……プレフラツシユドラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低沸点成分蒸気と高温の高沸点成分流体とを
   原料流体として蒸留塔のフラツシユゾーンへ供給
   する装置において、前記高沸点成分流体を供給す
   るノズルを前記蒸留塔フラツシユゾーンの周壁に
   該周壁の接線方向から取付けて該蒸留塔の内壁面
   で該ノズル先端を開口させ、かつ該高沸点成分流
   体供給用ノズルの開口部から該蒸留塔内壁面に沿
   つて伸びるガイドを設けることによつて該高沸点
   成分流体供給用ノズルから該蒸留塔フラツシユゾ
   ーンへ供給された流体の液相が該蒸留塔内壁面に
   沿つて下方へ流れるようにし、前記低沸点成分蒸
   気を供給するノズルを前記蒸留塔フラツシユゾー
   ン周壁の任意の位置に任意の方向から取付けかつ
   該蒸気供給用ノズルから該蒸留塔フラツシユゾー
   ンへ供給された蒸気が該蒸留塔内壁面に沿つて下
   方へ流れている前記液相流と合流しないような個
   所で該蒸気供給用ノズルの先端を開口させたこと
   を特徴とする蒸留塔への原料流体供給装置。 ２ 前記蒸気供給用ノズルを前記高沸点成分流体
   供給用ノズルと同じ高さかまたはこれより高い位
   置で前記蒸留塔フラツシユゾーン周壁に取付け
   て、前記蒸留塔内壁面で該ノズル先端を開口させ
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   装置。 ３ 前記蒸気供給用ノズルを前記高沸点成分流体
   供給用ノズルと同じ高さかまたはこれより高い位
   置で前記蒸留塔フラツシユゾーン周壁に取付け
   て、前記蒸留塔中心軸に寄つた個所で該ノズル先
   端を開口させたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ４ 前記蒸気供給用ノズルを前記高沸点成分流体
   供給用ノズルより低い位置で前記蒸留塔フラツシ
   ユゾーン周壁に取付けて、前記蒸留塔中心軸に寄
   つた個所で該ノズル先端を開口させたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の装置。