JPS5826387B2 - 原油常圧蒸留方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 原油ならびに各種石油製品の価格の高騰と石油資源の有
限化を加え、我国に供給される原油は重質化する傾向に
あるため、従来以上に効率よく且つ効果的に軽質油の収
率を増加させる有効な手段の開発が大きな課題となって
いる。

本発明は原油常圧蒸留装置（以下装置という）の主留塔
より側流される粗製品中の低沸点留分を効率よく回収し
軽質油の収率を増加させるとともに、各側流製品中に含
まれる低沸点留分の減少による製品品位の向上を可能な
らしめるのに有効な手段を提供するものである。

また、既設装置の処理能力の増加あるいは低沸点留分の
収率を従来以上に増加させる場合、既設の主留塔の塔径
とか塔高などにより、自ずと限界があり制約を受けるの
が普通である。

本発明は、既設の主留塔を使用し、製品品位を従来より
低下させることなく軽質油の収率を高め、且つ処理能力
の増加を可能ならしめる有効な手段としても使用できる
ものである。

第１図は従来の原油常圧蒸留装置の系統図であり、原油
は電気式脱塩器（図示せず）などにより泥水分を除去さ
れた後、例えば還流のための熱交換器４ａ−ｃｃ還流部
は沸点が低いものから順にａ、ｂ、ｃの符号をつけであ
る）及び製品のための熱交換器５ａ−ｄ（留出部は沸点
の低い順にａ：灯油、ｂ：軽油、ｃ：重質軽油、ｄ：常
圧残渣油を示す）で熱交換したのち、ライン１０を通り
、加熱炉３へ供給される。

加熱炉３で所定の温度まで加熱された原油はライン１１
を通り、部分気化した状態で主留塔１のフラッシュゾー
ン２５に供給される。

フラッシュゾーン２５でフラッシュしたガスは塔内を上
昇し、上部より降下してくる液と接触し、各留分に精留
分離されるが、最も軽質な留分は塔頂よりライン１２を
通り、熱交換器４を介して気液分離器６に送られ、気相
部はＬＰＧとしてライン１３から取出し、液相部はポン
プ８を介して一部をライン１５から主留塔１に戻し、残
りをナサフとして、ライン１４から取出される。

主留塔１の中間部から側流する留分は第１図では３箇所
あり、例えば灯油留分（ａで表示）について説明すれば
、側流した粗灯油はライン１８ａから側流基２ａに入り
、ここで分留され、低沸点物はライン１９ａを通って主
留塔１に戻される。

側流基２ａの塔底部ではスチームがライン２４ａから吹
き込まれ、低沸点物を駆出したのち、灯油留分はライン
２０ａを通り、ポンプ９ａを介し、熱交換器５ａに入り
、ライン２１ａを通って製品灯油として取出される。

同様にして軽油留分はライン１８ｂから側流されライン
２１ｂから取出され、重質軽油留分はライン１８ｃから
側流され、ライン２１ｃから取出される。

主留塔１の塔底部からは最も沸点の高い留分が缶出され
るが、フラッシュゾーン２５でフラッシュした液のまま
の状態では低沸点物（軽油及び重質軽油留分）が相当量
混入するため、フラッシュゾーン２５の下部にストリッ
ピング段を設け、ライン２４ｄよりスチームを吹込み、
低沸分を駆出している。

そして、塔底部から缶出した留分はライン２２、ポンプ
９ｄを経て、熱交換器５ｄを通ったのち、常圧残渣油と
してライン２３から取出される。

主留塔１の中間還流部は、第１図では３箇所あり、例え
ば主留塔１の塔頂部ではライン１６ａから留出した留分
をポンプ７ａ、熱交換器４ａを介し、ライン１７ａから
、更に高段位の所へ戻している。

また、粗灯油としてライン１８ａから側流した留分は一
部ライン１６ａを通り、ポンプ７ｂ、熱交換器４ｂを介
してライン１７ｂから主留塔１に戻される。

同様に粗軽油留分も一部還流されている０ 第１図に示した従来例の装置は側流基の塔底部にスチー
ムを吹込むスチームストリッピング方式であるが、この
他に減圧でフラッシュを行なう減圧フラッシュ方式、塔
底にリボイラーを設けるリボイラ一方式などがある。

これら従来の側流基は２〜８段の回収部のみより構成さ
れていて、濃縮部及び還流部を有していないのが普通で
ある。

また、側流油は側流基の塔頂部に供給され、ここで駆出
された低沸留分は気相の状態あるいは凝縮後、液相の状
態で主留塔に戻される。

そして側流基は１−４理論段の回収部のみより構成され
ているため、蒸留分離能力は極めて低く、特に重質軽油
製品には通常５〜４０ＬＶ優の低沸点留分（主として軽
油）が含まれるという欠点を有していた。

本発明は、従来の原油常圧蒸留装置において、主留塔よ
り側流される粗軽油または粗重質軽油中に含まれる軽質
留分を駆出するために設置されている２〜８段の回収段
のみより成る還流をもたない側流基の代りに、濃縮部お
よび回収部を有し全実段数が８〜４０段より戒る還流及
びリボイラーを有する側流基を設け、軽質留分を従来以
上に回収し収率を高めるとともに、軽油または重質軽油
の製品品位（例えば引火点）を向上させる。

蒸留分離に必要な熱は、塔を減圧で操作することにより
粗軽油または粗重質軽油を減圧フラッシュさせ濃縮部で
の上昇蒸気量を確保するとともに、塔の操作温度の低減
により側流基塔底のりボイラーに必要な熱源として、よ
り低位な熱の使用を可能にする方法に関するものであり
、側流基の濃縮部の頂部または適当な段より軽質留分を
副製品として抜き出すこともまた可能である。

第２図は本発明を主留塔からの粗重質軽油の蒸留分離に
使用した１例である。

主留塔１の中間段より側流する粗重質軽油はライン１８
ｃを自然流下して側流基１０１に供給される。

原料供給段において約４０〜６０モル優の原料が減圧気
化し塔内を上昇する。

（塔の操作真空度により気化率は変化する）濃縮部にお
いて、頂部還流または中間還流液と接触し蒸留分離され
、軽沸留分は塔頂および中間段よりその沸点範囲に応じ
て一括又は分割して抜き出される。

粗重質軽油は軽油及び少量の灯油留分を含むため、分割
して抜き出す方が好ましい。

本側流塔の蒸留分離は重質軽油と軽油にその主体がある
に加え、粗重質軽油中に含まれる灯油留分は微量である
ため、熱の有効利用を考え併せると、軽油留分を中間段
より側流させるとともに、中間還流を採用し、還流によ
り除去する熱の有効利用をはかる方がより経済的である
。

この故に中間段より副製品の軽油留分がライン１１３か
らポンプ１０９を介して抜き出され、一部はライン１２
０を通って軽油側流塔２ｂより缶出する製品軽油とライ
ン２０ｂで混合され、製品軽油としてライン２１ｂから
抜き出され、残りは熱交換器１０３で原油などとの熱交
換により冷却されたのち、還流としてライン１１４を通
って側流塔１０１に戻される。

側流塔１０１の１段〜３段は軽油中に含まれる灯油留分
を分離するための段であり、側流塔からの軽油１２０を
軽油側流塔からの軽油２０ｂと混合したとき製品品質上
問題がなければ、この蒸留段は設けなくてもよい。

側流塔１０１の塔頂より留出した灯油留分はライン１１
１を通り、熱交換器１０２で１００℃もしくはそれ以下
の温度に冷却され還流槽１０６に流入し、ポンプ１０８
で送られ、その一部は還流としてライン１１２を通って
側流塔１０１へ戻され、残りは副製品（灯油留分）とし
てライン１１５から抜き出されるが、これを主留塔１の
任意の所へ戻すこともまた可能である。

粗重質軽油は主留塔１より液相で抜き出されライン１８
ｃを通り、加熱されることなく側流塔１０１へ送られる
ため分解ガス、空気などの不凝縮性ガスを殆んど含んで
いす、熱交換器で約１００℃まで冷却すれば、約１００
ｉｍＨｆａｂｓまで自己減圧され、また冷却温度を１
００℃以下にすれば３０ａｎｍＨ′？ａｂｓの操作圧力
も可能であり、塔頂部に設置のエゼクタ−１０７はフラ
ンヂ部等から漏洩する空気の吸引がその主目的であるた
め、非常に小さい容量のものでよい○ 一方、側流塔１０１のフラッシュゾーンでフラッシュさ
れた液は上部の段より降下する液と共に回収部（１４〜
１８段）に達し、リボイラー１０４、ライン１１７から
上昇する蒸気と接触しながら順次下段へ降下する。

このようにして、軽質留分を駆出された重質軽油は側流
塔１０１の塔底より缶出し、ライン１２１を通り、ポン
プ１１０を介して熱交換器１０５で冷却されたのち、重
質軽油製品として払出される。

また塔底液の一部は、ライン１１６からりボイラーに送
られ、ここで加熱され、ライン１１７を通って塔へ戻さ
れる。

側流塔を常圧で運転した場合、このリボイラーの熱源は
、その温度レベルが高いため非常に制限され、通常の方
法では所定の熱量の供給は難しい。

また仮に、主留塔からの常圧残渣油１１８を熱媒として
使用することが可能としても、その温度が非常に近接す
るため、リボイラーは多大の伝熱面積を必要とする。

このため高圧スチームまたは加熱炉の使用を余儀なくさ
れるが、リボイラーに加熱炉を使用した場合、３００〜
３５０℃の範囲の高温加熱となるため、加熱管内の炭化
、分解ガスの発生のみならず、燃料油使用量の増加、排
ガスの発生などの環境汚染問題も生じる。

しかるに本発明では、側流塔は減圧で操作されるため、
常圧残渣油で充分にその熱を供給することが可能であり
、また低位の中間還流の熱をその熱源として使用するこ
とも可能である。

例えば、常圧３１５℃の沸点の液は操作圧力が１０（Ｕ
ｍＨＰａｂｓとなると２４０℃となり７５℃の温度降下
が生じる。

リボイラー熱源に常圧残渣油を使用する場合、主留塔１
の塔底より缶出する常圧残渣油はライン２２ポンプ９ｄ
によりライン１１８からりボイラー１０４に送られ、こ
こで所定の熱を供給した後、ライン１１９を通り、熱交
換器５ｄに送られたのち、常圧残渣油としてライン２３
から払出される。

本発明は既設の原油常圧蒸留装置を改造することにより
、装置の処理能力を増大させようとする場合、あるいは
重質軽油及びそれより軽沸点留分の総収量を増加させよ
うとする場合、非常に有効な手段を提供する。

既設の主留塔は、既設建設時の塔内負荷液量及び蒸気量
によって、段間隔及び塔径が決ちられており、処理能力
増大を企る場合、既設の主留塔のトレーダイナミックス
面よりの制約を受は自ずと上限が抑えられる。

一般に主留塔は３０〜６０段の段数を有するが、トレー
ダイナミックスを考えた場合、能力に余裕のある段と殆
んど余裕のない段とがあり、トレーダイナミックス上余
裕のない段の能力により処理能力の増大可能量が決まる
。

通常の主留塔において、塔径及び段間隔面で最もシビア
な部分は、粗軽油抜出し段〜粗重質油抜出し段の間であ
り、これはこの部分の上昇蒸気量が最も多いことに起因
している。

つまり既設の主留塔の処理能力を増加させるためには、
この部分を上昇する蒸気量を減少させればよいわけであ
り、その対策の１つとしてこれらの部分の下部の段で中
間還流等により除熱することが考えられる。

しかし、１部に中間還流を設は除熱をするということは
、それより上部の内部還流量の減少につながるため、内
部還流が減少した部分の製品性状は悪化することになる
。

例えば第１図において粗軽油１８ｂを抜きだす段の１段
下側が最も余裕をもたない段である場合、その下部（例
えば粗重質軽油抜出し段１８ｃ付近）に中間還流を設け
、これにより上昇蒸気量の減少をはかる場合がそれであ
る。

しかし、この場合軽油と重質軽油間の蒸留分離能力は低
下する。

つまり粗重質軽油中に含まれる軽質留分が増加するわけ
であり、従来のスチームストリッピング方式の側流基で
は相当量の軽油収率の低減が生じる。

しかるに、本発明の側流基でこれを処理することにより
、これらの重質軽油中の軽油の回収は容易に可能となる
のみならず、軽油収率は既設装置建設時以上の値とする
ことが容易に可能である。

以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明する。

実施例 重質軽油中に含まれている軽油留分を、回収する目的で
アラビアン・ライト原油から得た粗重質軽油を使い、第
２図で示したような側流基で蒸留分離した。

また、比較のため、従来のスチームストリッピング方式
（第１図で示したもの）でも同様の操作を行なった。

得られた軽油、重質軽油の性状と収率及び操作条件を第
１表に示す。

第１表 原油油種 アラビアン・ライト 製品性状 軽 油：軽油ＪＩ８２号 引火点 ５０℃以上 分留性状９０％留出温度 ３５０℃以１ 流動点 −１０℃以１ 重質軽油：引火点 ７５℃以上 第１表が示すように本発明と従来のスチームストリッピ
ング方式との差により、軽油収率は１．５ＬＶφ増加と
なり、この増加分は重質軽油中に含まれていた軽油留分
を、本発明の側流基で回収したことによるものであり、
例えば１００，０００ＢＰＳＤの処理能力の原油常圧蒸
留装置の場合、軽油収量は約２４０ ｋｌ１日増加する
ことになる。

第３図は比較例のスチームストリッピング方式により得
られた軽油および重質軽油と本発明によるものとの蒸留
性状を示したものであり、本発明を点線で、比較例を実
線で示しである。

第３図に記載のギャップ及びオーバーラツプの値は、連
続成分よりなる留分（例えば石油留分）の蒸留分離を行
う場合、その分離効果を測る尺度の一つとして使用され
るものである。

高沸点留分（製品）のＡＳＴＭ蒸留性状の５％点の温度
と低沸点留分（製品）のＡＳＴＭ蒸留性状の９５％点の
温度差をとり、その値が正の場合ギャップと呼ばれ、負
の場合オーバーラツプと呼ばれている。

つまりギャップ値が犬である程蒸留分離効果が犬であり
、オーバーラツプ値が犬である程蒸留分離効果が小であ
ることを意味する。

したがって、第３図から両者の分離能力の差は明らかで
あり、本発明の場合、重質軽油中に軽油留分がほとんど
含まれていないことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原油常圧蒸留装置の系統図、第２図は本
発明の原油常圧蒸留装置の系統図、第３図は軽油および
重質軽油の蒸留性状を示す図である。 １・・・・・・主留塔、２，１０１・・・・・・側流基
、１０・・・・・・原油ライン、１１・・・・・・原油
供給ライン、１２・・・・・・最低沸点留分流出ライン
、１３・・・・・・ＬＰＧ払出ライン、１４・・・・・
・ナフサ払出ライン、１６・・・・・・還流流出ライン
、１８・・・・・・側流供給ライン、２１ａ。 ２１ｂ、２１ｃ・・・・・・灯油、軽油、重質軽油払出
ライン、２３・・・・・・常圧残渣油払出ライン、２４
・・・・・・スチームライン、２５・・・・・・フラッ
シュゾーン、１０４・・・・・・リボイラー、１１５・
・・・・・灯油留分払出ライン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の外部還流を有する主留塔と複数個の側流基
   とを有する原油常圧蒸留装置で原油を蒸留する際、主留
   塔から側流される粗軽油または粗重質軽油中に含まれる
   低沸点留分を回収するための側流基として、濃縮部およ
   び回収部を有し、全実段数が８〜４０段である側流基を
   設け、該側流基の塔頂圧力を３０〜４００ ｙｎｗＨ？
   ａｂｓで操作することにより操作温度を低減させ、主
   留塔からの軽油、重質軽油、塔底残渣油または中間還流
   が有する顕熱をリボイラーの熱源として利用することを
   特徴とする原油常圧蒸留方法。 ２ 複数個の外部還流を有する主留塔と複数個の側流基
   とを有する原油常圧蒸留装置において、主留塔から側流
   される粗軽油または粗重質軽油中に含まれる低沸点留分
   を回収するための側流基として、濃縮部および回収部を
   有し、全実段数が８〜４０段である側流基を設けたこと
   を特徴とする原油常圧蒸留装置。