JPS60251901A - 蒸留プラントにおける原料の自動切替方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 参朶辺用欠Ｕ 本発明は石油精製、石油化学、化学工業における蒸留プ
ラントの原料の自動切替方法に関し、蒸留プラントを多
くの人手を要することなく、シーケンスコントロールに
より自動的に原料の切替運転を行えるようにしたもので
ある。

延木０弦撥 蒸留プラントにおいては、成分構成、組成、性状の異な
る原料を切替えて運転を行い、それぞれ原料性状と生産
計画に合わぜて運転条件を変更させている。例えば原油
の常圧蒸留装置、芳香族炭化水素油蒸留装置などがその
典型的なものである。

従来、これ等の蒸留プラントの運転において、生産計画
に従って原料タンクを切り替えた後、蒸留塔の入口温度
、ａ膜温度、塔頂温度の他、塔頂油、側流留出油、塔底
油等の流量変化を計器」二で又はＣＲＴ画面上で目視に
より観察した後、新しい原料油の性状と生産計画に合致
した運転条件にその都度調節し直していた。

この運転条件の調節はアナログ計装の場合であれば、個
々の調節計の操作によって行なわれ、デジタル式計装の
場合には、キーボード入力によって行われている。

発明が解決しようとする問題点 一定の原料と生産計画に対する運転条件の変更方法は、
従来からプラントの運転作業者の経験並びにマニュアル
類による他、オペレーションコンソールのＣＲＴ図面に
必要事項を表示させ、その指示に基いて行われているが
、原料切替えに当たり計器やキーボード等の操作を要し
、特に多くの装置を集中制御する計器室の運転作業者に
とっては作業上の負担になっていた。

又、コストダウンの要請からプラントの操業に従事する
運転員の人数も限られており、運転員の負担を軽減する
こと、少ない人員でプラントの運転を行うことも本発明
の目的の一つになっている。

更に、石油、天然ガス等の原料、エネルギー資源の保有
国や開発途上国においては、製品輸出及び自国内需要の
充足を目的とした石油精製、天然ガス、石油化学等のプ
ラント建設及び操業開始が盛んに行なわれているが、こ
れ等エネルギー資源保有国や開発途上国においては、急
激な工業化政策のために装置産業の運転技術者養成が需
要に迫い付かず、プラント操業における要員確保が非常
に困難になっており、先進諸国からの応援を仰いでいる
のが現状である。

又、従来の手動操作による原油の切替作業においては、
運転条件の設定の仕方によっては製品油の品質を損った
り、逆に過剰品質となる場合もあり、装置の運転に要す
るエネルギー消費の損失を招来する可能性があった。そ
こで、原油の切替作業を速やか且容易適切に行うことに
よってこれ等の問題を解決することが要求されていた。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、蒸留装置
の原料切替えに当たり、熟練した多勢の運転員を要する
ことなく、予め定めたシーケンスプログラムを実行する
ことによって、自動的に原料を切り替える方法を提供す
ることを目的としている。

［発明の構成１ ヴを　するための手嗟 即ち、本発明の原料の自動切替方法は、シーケンスコン
トロールによる蒸留プラントの原料の自動切替において
、原料タンクから蒸留塔入口までにおける配管、熱交換
器、加熱炉、塔槽類等の総容積と蒸留プラントへの原料
供給速度とを照合して切替後の原料が蒸留塔に到達する
までの時間を計算し、蒸留塔入口における原料の変更時
刻に合わせてシーケンスコントロールに予め命令してお
いた運転条件の変更プログラムを起動することを特徴と
する。

本発明において、適用することができるシーケンスコン
トロール方式には、リレーシーケンス方式、集中制御型
コンピュータシステム方式等があり、任意の方式を適用
することができるが、シーケンスコントロール機能を有
する分散型制御システムによるものが好適に使用できる
。

Ｋ１鮭 本発明をより詳細に説明するために図に示す処理能力５
０，０００［１／Ｄの原油常圧蒸留装置において、シー
ケンスコントロール機能を有する分散型制御システムを
使用して本発明を実施し、原油種類の自動切替運転を行
う場合の一例につき述べる。

ここで、原料自動切替運転とは、（１）切替えた原油の
性状に適合し且許容されうる品質制約条件下において、
目標の生産計画に合致した各留出油の生産得率の設定を
行うと共に、（２）原油の切替えに伴う運転条件の乱れ
を自動的に修正することができるシーケンスコントロー
ルのプログラムを予め作成しておき、原油タンクの切替
えに連動して本プログラムを起動させ、又は本プログラ
ムの起動と同時に原油タンクの切替えを行うことにより
、原油の切替運転を自動的に実施することを言う。

尚、シーケンスコントロールのプログラムは自動切替運
転の途上において、任意の段階でプログラムを停止させ
で、手動操作に切替えることも可能である。

本実施例は、切替前の原油を原料として原油常圧蒸留装
置が正常に運転されている状態がら説明する。

即ち、図に示す原油常圧蒸留装置は次のようにして正常
運転が行われている。

原油タンク１に貯蔵された原油は原油ポンプ１２から原
油常圧蒸留プラントに供給される。原油タンク１′は原
油タンク１とは異なる原油の構成、性状を有する原油が
貯Ｍされており、原油タンク１に代って切替えるために
待機中となっている。

原油は、熱交換器１３，１４、脱塩槽（図示せず）等を
経て、温度２００〜２１０°Ｃで圧力を　２．５Ｋｇ／
ｃｍ２Ｇに保持した前留塔２に入り、原油中の軽質ガソ
リンは蒸留分離され、前留塔塔頂ｊ疑縮器４４で凝縮さ
れ、塔頂油受槽４を経てポンプ４１により一部は塔頂還
流油として流量自動調節計（ＦＲＣ）４２で流量調節さ
れ前留塔２へ戻り、一部は流量自動調節弁４３を経て製
品軽質ガソリンとして抜き出される。

軽質ガソリンを抜き出した前留塔塔底原油は塔底油ポン
プ２１により加熱炉３へ送られ、３１０〜３４０℃に加
熱し、圧力を０．２−０．３Ｋｇ／ｃｍ２Ｇに保持した
主蒸留塔５に入る。

主蒸留塔５では塔頂から中質ガソリンが塔頂凝縮器７４
、塔頂油受槽７を経てポンプ７１により一部は塔頂還流
油として流量自動調節計（ＦＲＣ）７２で流量調節され
主蒸留塔５へ戻り、一部は流量自動調節弁７３を経て製
品中質ガソリンとして抜き出される。

主蒸留塔５の各側流留出油は重質ガソリン、溶油、軽質
軽油、重質軽油としてストリッパ６を経であるいは主蒸
留塔５の棚段がら直接ポンプ６１ｄ、６１ｃ、６１ｂ、
６１　ａによって抜き出し、それぞれ熱交換器％［６２
ｄ、６２ｃ、６２ｂ、６２ａ及び６３ｄ。

６３ｃ、６３ｂ、６３ａ、流量調節弁６４ｄ、６４ｃ、
６４ｂ、６４ａを経て製品となる。

主蒸留塔５の塔底がらは塔底油ポンプ５Ｎこより重油が
抜き出され、熱交換器５２．５３を経て液面計５５と連
動した流量自動調節弁５４を通って製品となる。

又、ポンプ５６ａ、５６１）によって側線還流油を抜き
出し、熱交換器５７ａ、５７ｂを経て主蒸留塔５へ戻す
。

以上のようにして正常運転が行われている原油の常圧蒸
留装置において、原油自動切外のシーケンスコントロー
ルのプログラムは原油切替作業開始に合せて起動する。

原油の切替に当たっては、主蒸留塔の運転条件を変更す
ることが最も重要である。そこで、前記方法によって原
油タンクから主蒸留塔に至る配管、塔槽、熱交換器、加
熱炉の総滞油量を計算して、原油切替運転時における原
油タンク切替から原油自動切替のための袴留塔運転条件
の変更プログラム起動を行うまでの時間を、原油処理量
に対応して計算させる。

即ち、原油タンク切替時より起算して原油処理量の積算
値が前記総潮油量に大略等しくなった時に、主蒸留塔の
運転条件変更プログラムを起動するようにしたシーケン
スプログラムを実行することによって、原油の自動切替
運転を行うことができる。

本実施例の原油常圧蒸留装置においては、図のように、
２基の原油タンク１，１′を有し、原油タンクから原油
常圧蒸留装置の原油ポンプまでの配管の滞油量は、配管
１１の平均呼径が２０インチ、配管長が原油タンク位置
により！’ｉ　０　（１＋ｎから６００ｍの範囲にある
ところから、！３０〜１１３に＋の範囲にある。

又、原油ポンプ１２から前留塔人口までの配管、熱交換
器、塔槽類の総容積は２２０に＋、前留塔本体から主蒸
留塔入口までの配管、熱交換器、加熱炉、塔ＷＪ類の総
容積は９０に１、これらを合計した総滑油量は４００〜
４２３に＋と計Ｗ、される。

原油タンク切替時における原油の処理量を５０゜０００
　ＢＰＳＤ（７９５０Ｋｌ／ｄ）として本実施例を説明
すると、１時間当たり処理量は３３１．２５　Ｋｌ／ｈ
となるので、原油タンク切替後、１時間１３分〜１７分
を経過してから主蒸留塔の運転条件変更プログラムを起
動する。原油タンクの切替えと同時に原油処理量を変更
する場合は、例えば総潮油量を変更前後の原油処理量の
算術平均値で除することにより、主蒸留塔の運転変更条
件プログラムの起動時刻を算出することができる。

原油の自動切付プログラムにおける主蒸留塔の運転条件
変更は、各製品油得率を予め設定した増ｉ威速度に基い
て、蒸留塔から抜き出される各留分の流量を調節するこ
とにより行うが、同時に製品油の品質維持、エネルギー
消費量の節減を目的として、各種運転条件の監視、修正
を行うプログラムを実行させる。

本プログラムにおける主蒸留塔の運転条件変更の例は次
の通りである。

原油タンク切替前（図における原油タンク１）の原油構
成はアラビアヘビー原油を主体としており、各留分の抜
出量は軽質ナフサ２５　、５　Ｋｌ／ｈ、中質す７す１
９　、　Ｉ　Ｋｌ／ｈ、重質す７す１７　、５　Ｋｌ／
ｈ、灯油５２、ＯＫｌ／ｈ、軽質軽油４６　、５　Ｋｌ
／ｈ、重質軽油１８　、３　Ｋｌ／ｂ、残油１５２　、
ＯＫｌ／ｈであり、対原油得率は順に７．７ＬＶ（液容
量）％、５，８ＬＶ％、５゜３ＬＶ％、１５．７．ＬＶ
％、１４．ＯＬＶ％、５゜５ＬＶ％、４５．９ＬＶ％で
あり、ＬＰＧは軽質ナフサおよび中質ナフサから５．６
Ｋｌ／ｌ＋　（１，７ＬＶ％）が生産されていた。

原油タンク１から１′への切替えに先立ち、予め作成し
ておいた生産計画をシーケンスコントロールのプログラ
ムにオペレーションキーボード、パンチカード、穿孔テ
ープ等により入力するか又は製油所の操業を管理する電
ｔｖ’、磯システムから自動的に読み込ませる。

シーケンスコントロールのプログラムに入力する生産計
画の内容例としでは切替後の原油タンク番号、原油処理
量、各留出油の得率、原油タンクの切替時刻等である。

シーケンスコントロールのプログラムは、これ等生産計
画の変更値を読み取り、設定した時刻に合わせて原油処
理量の増減、各留出油の得率変更を開始する。原油タン
クの切替はシーケンスコントロールのプログラムからの
信号に基いて自動遠隔操作弁で行ってもよく、予定の時
刻に単に手動又は遠隔操作によって行ってもよい。

本実施例においては、原油タンク切替時刻午前１０時Ｏ
Ｏ分、切替後の原油タンク番号１′、原油処理量５０，
０００ＢＰＳＤ（７９５０ＫＩ１０）、軽質・中質ナフ
サ得率１０，５ＬＶ％、重質ナフサ５．３ＬＶ％、燈油
２１．３ＬＶ％、軽質・重質軽油１６゜４　Ｌ　Ｖ％、
残油４４．９ＬＶ％等の内容をＣＲＴとの対話形式で入
力した。尚、原油タンク番号１′の原油構成はドバイ原
油を主体としている。

以上、主蒸留塔の運転条件の変更が午前１０時００分よ
１）１時間１７分経過後の午前１１時１７分を起点とし
てシーケンスコントロールのプログラムに従って自動的
に開始される。

例えば原油切替前の灯油の抜出量の対原油得率１．５．
７ＬＶ％、流量５２．ＯＫＩ／ｈに対しで、切替後はそ
れぞれ２１．３ＬＶ％、７０．５　Ｋｌ／ｌ’＋となっ
ており、本発明の実施例におけるシーケンスコントロー
ルのプログラムにおいては、原油切替前の流量５２　、
０　Ｋｌ／ｈと切替後の流量７０．５Ｋｌ／ｈの大小を
比較し、後者が前者より大きいところから灯油の流量を
予めプログラムによって定めた灯油の抜出量の増減速度
、即ち３０秒間に１ステンブとし、１ステツプ当たり０
．３　Ｋｌ／ｈの割合で増加させる。

他の留出油抜出量の増減も同様に実施し、名、３０秒間
経過後に再度留出油の実流量を計画流量と比較し、抜出
量を同様にしで増減することを繰り返し、新しい生産計
画の値に一致するまで本プログラムを実行する。切替え
た原油の油種構成、性状が原油タンク切替にあなって入
力した生産計画値と合致しない場合には、製品油品質を
損ったり、逆に過剰品質を招来し、燃料等のエネルギー
消費量に損失を生ずることがあるため、：れ等を防１１
―するためにシーケンスコントロールのプログラムの中
に運転条件の監視、修正プログラムを用意し、常時一定
の時間間隔毎、例えば３０秒毎に実行させる。

運転条件の監視、修正プログラムの例としでは次のよう
なものがある。

（１，）主蒸留塔の各留出油抜出し棚段温度に上限値を
設定して、」−限値を越えた場合に該棚段の上段の留出
油の抜出量を減少させること。

例えば、各留出油の抜出し棚段温度の上限値を重質す７
す１３５°Ｃ１燈油２０５°Ｃ，１＃質軽油２６２“Ｃ
１重質軽油３００°Ｃのごとく設定し、」二限値を越え
た場合に該棚段の上段の留出油の抜出し１１コ電を減少
させて、各留出油の蒸留性状か規格値を満足するように
している。

（２）屯質す７す、灯油、軽質軽油のストリンパ液面計
の指示か予め設定したＦ限値を■にまわる場合には、各
留出油の抜出量、を減少させること、及び側線還流油、
重質軽油の主蒸留塔棚段液面を抜出しポンプ吸入圧力で
計測し、計測値が予め設定した下限値を下まわった時に
、各留出油の抜出量を減少さぜること。

例えば、各側流留出油のストリッパ液面計の下限値を３
０％ないし４０％に設定し、下限値に達した時に警報及
び／又はメッセーノを発生させると共に留出油の抜出量
を９０％に低下させ、ストリッパ液面の上昇を図り、液
面計指示が５０％に達したなら再度抜出量を前述の方法
によって増加せしめ、計画値に近イ」ける。本操作を２
回繰り返しても抜出量が計画値に達しない場合は警報及
び／又はメッセーノを発生させで得率設定の計画変更を
１足す。

（３）オーバー７ラシユメータのオーバーフラッシュ量
の下限値を処理電に応じて予め設定しておき、丁限値以
下になった場合に軽油の抜出量を減少さぜること及び／
又は蒸留塔加熱炉負荷を増すこと。

（４）軽油の抜出し系統に連続計測方式のカラーモニタ
を設置し、指示値に下限値、例えば計測範囲ｏ−１ｏｏ
％に月して３０％に設定しておき、下限値を下まわって
軽油の色度が増大したとき、すなわち軽油の着色程度が
増大した場合に重質軽油の抜出量を先に示した増減速度
に従って減少させること、 笠がある。

以上のシーケンスコントロールのプログラムによって各
留出油の流量が生産計画得率に達するか、又は生産計画
得率の運転が不可能の場合には得率設定の変更が行なわ
れて、原油の自動切外運転が終了し、定常運転に移行す
る。

定常運転に移行した後もシーケンスコントロールに組み
込んだ前記監視、修正プログラムを作動させて、安定し
た運転を継続できることは言うまでもない。

［発明の効果１ 本発明は以−ヒのように、蒸留プラントにおける原料の
切替運転を自動的に行えるようにしたので、次のような
効果がある。

（１）プラントの運転に必要な人員及び作業者の負担を
大幅に軽減することができる。

（２）切替えは自動的に行われるので、人為的な作業ミ
スがなくなる。

（３）従来の如く、運転者の経験や勘といった高度の熟
練を必要とせず、原料の切替えを迅速目−安全に行うこ
とができる。

（４）原料切替が速やかに行われるので、無駄なエネル
ギー消費の損失が少なく、製品油の安定化も早い。

（５）その結果、原料切替えに要する経費を大幅に軽減
することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の説明に供する原油常圧蒸留プラントの７
０−シートである。 １．１′・・・原料タンク、２・・・前留塔、３・・・
加熱炉、４・・・塔頂油受槽、５・・主蒸留塔、６・・
ストリンパ、７・・・塔頂油受槽。 特許出願人　アジア石油株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シーケンスコントロールによる蒸留プラントの原料の自
   動切替において、原料タンクから蒸留塔入口までにおけ
   る配管、熱交換器、加熱炉、塔槽類等の総容積と蒸留プ
   ラント−２の原料供給速度とを照合して切替後の原料が
   蒸留塔に到達するまでの時間を計算し、蒸留塔入口にお
   ける原料の変更時刻に合わせてシーケンスコントロール
   に予め命令しておいた運転条件の変更プログラムを起動
   することを特徴とする蒸留プラントにおける原料の自動
   切替方法。