予熱系統交換器および加熱炉の有機的な汚れを低減するための改善された原油ブレンド
高い溶解力（ＨＳＰ）原油が、熱交換設備を汚す可能性に対して積極的に対処するために非相溶性油のブレンドに加えられる。ＨＳＰ成分は、コーキングが熱交換面に影響を及ぼす前にアスファルテン沈澱物を溶解させる。ＨＳＰ油はまた、コーキングが熱交換面に影響を及ぼし得る前に、いかなる沈着物および／または沈殿物も定期的な保守計画で除去するために熱交換設備を通してフラッシュされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製油所および石油化学プラントにおける全原油、ブレンドおよび留分の処理に関する。特に、本発明は、予熱系統交換器、加熱炉、および他の製油所プロセス装置での熱処理と設備の汚れについての関連問題に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚れは一般に、処理設備の表面上への望ましくない物質の蓄積と定義される。石油処理では、汚れは、熱交換器表面上への望ましくない炭化水素−ベースの沈着物の蓄積である。それは、製油および石油化学処理システムの設計および運転におけるほぼ普遍的な問題と認識されてきており、二様に設備の運転に影響を及ぼす。第１に、汚れ層は低い熱伝導性を有する。これは、伝熱への抵抗を増大させ、熱交換器の有効性を低下させ−こうしてシステム中の温度を上昇させる。第２に、沈着が起こるにつれて、断面積は減少し、それは装置にわたる圧力降下の増加を引き起こし、熱交換器中で非効率的な圧力および流れを生み出す。
【０００３】
石油タイプ・ストリームに関連した熱交換器での汚れは、化学反応、腐食、不溶性物質の沈着、および流体と熱交換壁との間の温度差によって不溶性にされた物質の沈着をはじめとする多数のメカニズムから生じる。
【０００４】
具体的には、急速な汚れのより共通の根本的原因の１つは、原油アスファルテンが加熱管表面温度に過度に曝されるときに起こるコークスの形成である。交換器の他面上の液体は全体原油よりはるかに熱く、比較的高い表面またはスキン温度をもたらす。アスファルテンは、油から沈澱し、これらの熱面に粘着することができる。特に系統交換器後半での、かかる表面温度への長期暴露は、コークスへのアスファルテンの熱分解を可能にする。コークスは次に断熱材としての役割を果たし、表面が装置を通過する油を加熱できないようにすることによって熱交換器での伝熱効率損失に関与する。
【０００５】
製油所での油のブレンドは日常的であるが、ある種のブレンドは非相溶性であり、プロセス設備を急速に汚し得るアスファルテンの沈澱を引き起こす。原油の不適切な混合は、伝熱効率を低下させることが知られているアスファルテン沈降物を生み出し得る。未処理原油のほとんどのブレンドが潜在的に非相溶性であるわけではないが、いったん非相溶性ブレンドか得られると、生じる急速な汚れおよびコーキングは通常、短時間で精製プロセスをシャットダウンすることを要求する。製油所をより利益をもたらすレベルに戻すために、汚れた熱交換器は清掃される必要があり、それは典型的には、下に議論されるように、使用休止を必要とする。
【０００６】
熱交換器管内汚れは、失われた効率、処理量、および追加のエネルギー消費のために石油製油所に毎年数億ドルのコストをかける。エネルギーのコストの増大で、熱交換器汚れはプロセス収益性により大きな影響を及ぼす。石油製油所および石油化学プラントはまた、伝熱設備での全原油、ブレンドおよび留分の熱処理中に起こる汚れの結果として必要とされる清掃のために高い運転コストを被る。多くの種類の製油所設備が汚れによって影響を受けるが、コスト見積は、収益損失の大部分が予熱系統交換器での全原油、ブレンドおよび留分の汚れのために起こることを示してきた。
【０００７】
熱交換器汚れは、製油所に清掃プロセスのためのコストのかかるシャットダウンを頻繁に用いることを強要する。現在、ほとんどの製油所は、化学的または機械的清掃を行うために熱交換器を運転休止にすることによって熱交換器管束のオフライン清掃を実施している。清掃は、計画された時若しくは用法に、または実際の監視される汚れ状態に基づくことができる。かかる状態は、熱交換効率の損失を評価することによって決定することができる。しかしながら、オフライン清掃は使用を中断する。これは、非生産の期間があるだろうから小さい製油所にとって特に厄介であり得る。
【０００８】
熱交換器の汚れを軽減するかまたはできる限り排除すると、エネルギー削減だけで莫大なコスト削減をもたらすことができる。汚れの減少はエネルギー削減、より高いキャパシティ、保守の軽減、より低い清掃コスト、および設備の全体利用可能性の向上につながる。
【０００９】
幾つかの製油所および原油スケジューラは現在、アスファルテン沈殿および予熱系統設備の生じる汚れを最小限にするためにブレンド・ガイドラインに従っている。かかるガイドラインは、溶解ブレンド数（ＳＢＮ）（Ｓｂｎの記号でも表される）と不溶性数（Ｉｎ）との間に一定の関係を達成するために原油をブレンドすることを提案している。ＳＢＮは、油とトルエン／ｎ−ヘプタンなどの、異なる割合のモデル溶剤混合物との相溶性に関するパラメータである。ＳＢＮは、参照により本明細書に援用される、特許文献１に記載されているように、同様な方法で測定される、Ｉｎに関係している。幾つかのブレンド・ガイドラインは、アスファルテン沈殿および汚れを最小限にするために１．３より大きいＳＢＮ／Ｉｎブレンド比および１０より大きいデルタ（ＳＢＮ−Ｉｎ）を提案している。しかしながら、これらのブレンドは、アスファルテン沈殿を最小限にすることへの消極的なアプローチとしての使用のために設計される。
【００１０】
製油所設備の汚れおよびコーキングを防ぐための相溶性を維持しながら潜在的に非相溶性である２つ以上の石油のブレンド方法を改善しようとする試みが行われてきた。特許文献１は、各原料油流れについて不溶性数（Ｉｎ）を測定する工程と、各ストリームについて溶解ブレンド数（ＳＢＮ）を測定する工程と、混合物のＳＢＮが混合物の任意の成分のＩｎよりも大きいように原料油流れを組み合わせる工程とを含むブレンド方法を開示している。別の方法で、特許文献２は、混合物のＳＢＮを混合物中の任意の油のＩｎの１．４倍より高く保つために一定の割合で石油が組み合わせられるブレンド方法を用いている。
【００１１】
影響を受けた設備を物理的に除去するおよび／または清掃する必要性を低下させるかかまたは排除するために原油ブレンドのガイドラインを改善することが望ましいであろう。それ故、予熱系統設備汚れの防止のための処理中に安定した溶液を確保するための改善されたブレンド・ガイドラインに対する必要性がある。アスファルテン沈殿に対処し、それによって関連汚染物沈着および／または堆積を最小限にすることへの積極的なアプローチの開発に対する必要性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第５，８７１，６３４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９９７，７２３号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１１／３９１，２５８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の実施形態の態様は、アスファルテンを溶解させるのに有効である安定した溶液をもたらすために原油をブレンドすることに関する。
【００１４】
本発明の実施形態の別の態様は、設備汚れを低減するための処理中に使用する原油をブレンドするためのガイドラインを提供することに関する。
【００１５】
本発明の実施形態の追加の態様は、汚染物沈着を低減するかまたは排除する体制の維持方法を提供することに関する。
【００１６】
これらのおよび他の態様は、熱交換設備の有機的な汚れを低減する石油原油のブレンド方法に関する、本発明によって実現することができる。本方法は、アスファルテンを沈澱させる油の一部を占める２つ以上の原油をブレンドする工程と、高い溶解力（ＨＳＰ）原油を加える工程とを含む。ＨＳＰ原油は、沈澱したアスファルテンを溶解させるために８０より大きい溶解ブレンド数（ＳＢＮ）を有する原油と定義される。好ましくは、ＨＳＰ原油はブレンドの少なくとも５容量％を占める。本方法は、予熱系統交換器または加熱炉などの、熱交換器を通してＨＳＰ油を含むブレンド原油を供給する工程を更に含むことができる。
【００１７】
本発明はまた、プロセス流体から沈澱したアスファルテン化合物を溶解させるために熱交換器を通して少なくとも８０の溶解ブレンド数（ＳＢＮ）を有する高い溶解力（ＨＳＰ）原油のストリームを供給することによって熱交換器をフラッシュする工程を含む、アスファルテン化合物を含むプロセス流体で熱交換を達成するために使用される熱交換器の熱交換面の処理方法に関する。本方法によれば、フラッシュは、沈着したアスファルテンおよびワックスの加熱面への長期暴露を防ぐために定期的に繰り返される。ＨＳＰ原油ストリームでの熱交換器のフラッシングは、１年当たり少なくとも４回、より好ましくは１年当たり少なくとも６回、最も好ましくは毎月行われる。本方法によれば、熱交換面は、清掃浸漬のために１〜５日の期間接触させられる。
【００１８】
本発明は、ＨＳＰ成分を有するブレンドをフラッシングプロセスに含むことができる。
【００１９】
本発明のこれらのおよび他の態様は、詳細な説明および添付の図面と関連して理解されるときに明らかになるであろう。
【００２０】
本発明は、以下の添付図面と関連して今説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に従って調合されたブレンドを用いて汚れの減少を示す試験結果を例示するグラフである。
【図２】本発明に従って調合された幾つかの異なるブレンドでの汚れの減少を示す試験結果を例示するグラフである。
【図３】オンライン清掃シミュレーションからの試験結果を例示するグラフである。
【図４】全原油汚染ランのプロフィロメトリー分析である。
【図５】ブレンド原油清掃ランのプロフィロメトリー分析である。
【図６】別のブレンド原油清掃ランのプロフィロメトリー分析である。
【００２２】
図面において、類似の参照番号は、異なる図での相当する部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、一般に、熱交換器での汚れの軽減方法に関する。好ましい使用では、本方法およびデバイスは、製油所または石油化学処理プラントでなどの、精製プロセスで使用される熱交換器に適用される。本発明は、予熱系統設備での使用に特に好適であるが、他の熱交換器にとってもまた有用である。更に、本発明は、パイプスチル（原油装置）、コーカー、ビスブレーカーなどに用いることができる。勿論、本発明を他の処理施設および熱交換器、特に、精製プロセスの間に体験されるものと類似のやり方で汚れを受けやすい、かつ、修理および清掃のためにオフラインを取るのに不便であるものに適用することは可能である。
【００２４】
本発明は、沈澱したおよび／または粘着したアスファルテンが熱分解し、コークスに変換した状態になる前に熱交換設備の加熱面を清掃することが望ましいという認識に基づいている。コーキングは温度および時間の両方を必要とするので、アスファルテンが完全にコークスに変換される前にそれらを再溶解させることは、清掃の有効な非機械的方法である。選択される原油がアスファルテンに対してより高い溶解力を有すること、およびこれらの選択される原油のストリームが、固体の粘着性コークス沈着物が形成され得る前に沈澱したアスファルテンを熱交換器表面から除去するために使用されてもよいことが分かってきた。交換器をプロセス装置に接続したままでアスファルテンの再溶解を達成することは可能である。これは、交換器を物理的に取り外し、そして清掃する必要性を排除する。実際には、熱交換器は、交換器に受け入れられる、かつ、アスファルテンを溶解させるのに十分な期間表面を浸けることを可能にする高い溶解力（ＨＳＰ）油を用いてオンラインで清掃される。その期間後に、油は溶解したアスファルテンおよび任意の緩んだ沈着物と共に取り出され、回収され、そして従来の精製操作によって、例えば、コーカーへ送ることによって処理される。このコンセプトは、２００６年３月２９日に出願された、今係属中である、「オンライン熱交換器清掃方法（Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）」という表題の関連出願（特許文献３）に開示されている。この関連出願の内容は参照により本明細書に援用される。
【００２５】
本明細書に開示される本発明は、この基本概念を用い、それをブレンドおよび保守ガイドラインに適用する。本発明によれば、追加の工程は、高い溶解力（ＨＳＰ）油を油の潜在的に非相溶性のブレンドに加えることによってブレンド中に実施される。これによって、アスファルテン沈殿をもたらすであろう混合物を回避する代わりに、混合物は、非相溶性混合物から生じたアスファルテンの溶解を促進する選択成分を含み、それによってアスファルテン沈降物の形成を回避する。選択成分には、本明細書では高い溶解力（ＨＳＰ）原油と言われる、優れたアスファルテン溶解力のある原油と定義される原油が含まれる。ＨＳＰ原油は、８０より大きい溶解ブレンド数（ＳＢＮ）（ＳＢＮ＞８０）、好ましくはＳＢＮ＞１００、最も好ましくはＳＢＮ＞１２０のものと定義される。
【００２６】
原油ブレンドでの十分な容量のＨＳＰ原油の包含は、溶液から出るかもしれないアスファルテンを溶解させ、溶解の状態を維持する。供給のアスファルテン部分が沈澱し、沈降するおよび／または油中に懸濁することができる固形物をもたらすとき、ＨＳＰ原油添加物は、アスファルテン沈殿物がその中に溶解するブレンドを形成する。かかるブレンドは、全体的な汚れの減少と設備清掃、シャットダウン、効率の損失などのための関連コストの削減とをもたらす。下に実証されるように、５０容量％以上のＨＳＰレベルが溶解性の状態を維持するのに非常に有効である。勿論、より高いＨＳＰレベルはより有効な清掃結果を実現するであろう。だから、１００％までのＨＳＰ油を必要ならば使用することができる。浸漬適用については、５０〜１００容量％ＨＳＰの濃度が好適であろう。しかしながら、低レベルのＨＳＰ油でさえ便益を与えるであろうことが示された。例えば、５容量％ほどに少ないＨＳＰ原油ブレンドが製油所での汚れ防止およびオンライン清掃の両方でオンライン・ランでの実地試験で有効であることが示された。別の例では、５〜２０％の濃度もまたこれらの有益な結果を生み出した。このように、オンライン・フラッシングについては、５％以上の低濃度が有効である。
【００２７】
ＨＳＰ油、特にブレンドＨＳＰ油が念入りな清掃を達成するためにタンク表面に長期間暴露される浸漬適用については、２４時間が効果的な浸漬時間であることが実地試験で分かった。好ましい浸漬時間は１〜５日、最も好ましくは３日である。しかしながら、有益な清掃結果および汚れ防止傾向は、暴露の３０分以内に効果が出ることが示された。このように、フラッシング時間は、システムを通してのＨＳＰ油またはＨＳＰブレンドのランニングについてより少ないものであり得るし、それでもＨＳＰ油の便益を体験する。
【００２８】
原油およびブレンドの相対的な汚染ポテンシャルを評価するために、商業的に入手可能なアルコル熱液体プロセスシミュレーター（Ａｌｃｏｒ Ｈｏｔ Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ）（ＨＰＬＳ）が本発明者らによって用いられる。アルコル・ランは、１リットル溜めに原油またはブレンドを装入し、液体を１５０℃（３０２°Ｆ）まで加熱し、それを３．０ｍＬ／分の流量で垂直に配置された炭素鋼棒を横切ってポンプ送液することによって実施される。使用済み油はアルコル溜めのトップセクションに集められ、それは封止されたピストンによって未処理油から分離され、それによってワンススルー運転を可能にする。システムは、ガスが試験の間ずっと油に溶解したままであることを確実にするために各試験ラン前に窒素で４００〜５００ｐｓｉｇに加圧される。棒は、プリセット温度に電気加熱され、ランの初めから終わりまで一定に保持される。試験のための棒表面温度は３７０℃（６９８°Ｆ）である。熱電対読みがバルク流体入口および出口温度について並びに棒の表面について記録される。加熱面熱電対は棒の内部に配置される。
【００２９】
汚れ試験中に、アスファルテンが加熱面上に沈着し、試験棒の表面上に堆積する、コークスに熱分解される。コークス沈着は、それを通り過ぎる油を加熱する加熱面の効率および／または能力を低下させる断熱効果をもたらす。温度の生じた低下は、出口液体デルタ（Ｄｅｌｔａ）Ｔと言われ、原油／ブレンドの種類、試験条件および他の影響に依存する。これらのランのための試験時間は１８０分である。試験は、ランの開始前に溜め内での３０分の撹拌および予熱を許す。出口液体温度の全低下によって測定されるような、全汚れは「デルタＴ１８０」と言われる。アルコル・システムについての流動様式が層流であり、それ故実地体験との正相間は困難であることが指摘されるべきである。しかしながら、装置は、原油とブレンドとの間の相対的な汚染ポテンシャルの差を評価するのに有効であることが分かった。
【００３０】
アルコル装置標準汚れ試験パラメータは次の通りである：
流量／種類： ３．０ｍＬ／分／ワンススルー運転
冶金： 炭素鋼（１０１８）ヒーター棒
システム圧力： ４００〜５００ｐｓｉ
棒表面温度： ３７０℃（６９８°Ｆ）または４００℃（７５２°Ｆ）
システム温度設定（溜め、ポンプ、ライン）：１５０℃（３０２°Ｆ）
実際のバルク流体入口温度：１０５〜１２０℃（２２１〜２４８°Ｆ）
【実施例】
【００３１】
実施例１
２つの原油の非相溶性ブレンド（ブレンドＡ）を調製した。ブレンドＡについてのＳＢＮおよびＩｎ値は、それぞれ、３０および３８であった。これは、０．８１のＳＢＮ／Ｉｎ比を表し、加熱面上へ沈着し、そして熱分解して汚染物を形成し得る沈澱したアスファルテンを有する「高汚染」原油ブレンドであると考えられる。上の手順に従ったアルコル装置でのブレンドＡの試験は、−９２℃のデルタＴ１８０をもたらした。言い換えれば、液体出口温度は、棒表面上へのコークスの堆積の結果として９２℃だけ低下した。
【００３２】
次に、１５８のＳＢＮのＨＳＰ原油を増加する容量比でブレンドＡと混合した。ＨＳＰ原油はゼロのデルタＴ１８０を有したか、またはアルコル条件下で実質的に非汚染原油である。ブレンドＡ／ＨＳＰ原油ブレンドのそれぞれを、デルタＴ１８０の変化を測定するためにアルコル装置で試験した。ランのそれぞれからの最終デルタＴ１８０データを、加えられたＨＳＰ原油の量の関数として図１にプロットする。プロットは、ＨＳＰ原油の濃度が増加するにつれて、相対的な汚れが著しくより低いデルタＴ１８０値に低下することを示す。５０容量％より多いＨＳＰが存在すると、汚染ポテンシャルは実質的に非汚染レベルに低下した。これらの結果は、ＨＳＰ原油の添加がアスファルテン含有原油およびブレンドの汚染ポテンシャルの低下に著しい影響を及ぼすことを実証する。
【００３３】
実施例２
実施例１に記載された同じ高い汚染原油ブレンドＡをまた、異なるＳＢＮレベルの他のＨＳＰ原油と５０容量％で混合し、アルコル装置で試験した。結果を図２にまとめる。この曲線は、等容量の増加するＳＢＮ原油が存在するときに基本ケースからの汚れの減少を示す。棒は、各試験のために使用された個々のＨＳＰ原油のそれぞれについての実際のＳＢＮ値を示す。これらの結果は、より高いＳＢＮのＨＳＰストリームが汚れの相対的な程度に有益な影響を及ぼすことを示す。
【００３４】
従って、本明細書に開示されるブレンドはアスファルテン沈殿物除去を積極的に促進し、そして処理中に発生するインライン清掃力としての役割を果たすと理解することができる。かかるブレンドは、熱交換エレメントを汚す機会がある前にアスファルテン沈殿物を溶解させることによって汚れの発生を軽減することができる。これは、清掃の必要性を排除し、熱交換プロセスの効率を増進する。
【００３５】
本発明の別の態様は、熱交換設備での沈澱物の堆積および起こり得るコーキングを回避するために積極的な保守計画でＨＳＰ油を使用する。上記のように、汚れた熱交換設備は一般に、機械的手段によってオフラインで清掃されるかまたは、関連適用でのように、ＨＳＰ原油に浸すことによって清掃することができる。清掃は一般に、いったん交換器の効率がコークス堆積の結果として非収益性レベルに下がったら行われる。機械的手段によるオフライン清掃は典型的には、重質沈着物を除去するために必要とされる。構成要素は使用休止にされ、清掃のために分離されなければならない。これはまた、ＨＳＰ油に浸けることによる清掃のためにも必要とされる。清掃の間ずっと、処理中の原油ブレンドは、汚れた交換器を清掃のために分離できるように他の交換器にルート変更される。清掃関連のコストには、交換器が使用に戻り得る前の特定装置の停止時間、および必要ならば機械的清掃、並びに水および他の溶剤でのジェット洗浄フラッシングが含まれる。
【００３６】
本発明では、ＨＳＰ原油が、汚れを防ぐために、熱交換器、好ましくは予熱系統交換器を通して定期的にフラッシュされる。運転では、ＨＳＰ原油のストリームが、プロセス流体から沈澱したアスファルテン化合物を溶解させるべく熱交換器の加熱面と接触させるために熱交換器を通して供給される。ＨＳＰ原油のストリームは、少なくとも８０のＳＢＮを有する全原油であることができるか、または上記のような、ＨＳＰ成分を有するブレンドであることができる。ＨＳＰのＳＢＮおよび濃度は、意図されるフラッシュ時間と組み合わせて所望の効果および清掃の程度に依存するであろう。オンライン清掃および汚れ防止傾向については、５容量％以上のＨＳＰ油のブレンドがフラッシュのために有効であろうが、少なくとも２４時間の浸漬での長時間の清掃については、少なくとも５０容量％ＨＳＰのブレンドが有効であろう。
【００３７】
フラッシュは、全体予熱系統（ｅｎｔｉｒｅ ｐｒｅ−ｈｅａｔ ｔｒａｉｎ）で、一連の選択交換器で、または個々の交換器で行うことができる。影響を受けた熱交換器を物理的に除去し、清掃する必要性を低下させるかまたは排除する、フラッシュはオンラインで達成される。フラッシングはまた、例えば、パイプスチル、コーカー、およびビスブレーカーで成し遂げることができる。
【００３８】
フラッシュは、交換器の効率が例えばコークスによって損なわれるときよりもむしろ、定期的に計画ベースで行われる。かかるアプローチは、溶剤だけでは除去することが困難であるコークスへの有機物の熱分解をさもなければ可能にする、沈着アスファルテンおよびワックスの加熱面への長期暴露を防ぐであろう。計画的なフラッシングは、１年当たり少なくとも４回、このましくは１年当たり６回、最も好ましくは毎月行われるべきである。フラッシュは、結果が３０分以内にわかり短期間で有効であるか、または例えば、３日間の浸漬として設計されてもよい。
【００３９】
実施例３
フラッシュの便益を実証するために、追加の試験を、アルコル汚れシミュレーション装置を用いて実施した。標準汚染ランは、基本ケースデータを得るために３７０℃（６９８°Ｆ）棒表面温度を用いて行った。棒をこの温度に加熱するのに１５分を要した。同じ汚染ランを繰り返し、汚れた棒をフォローアップ清掃試験のために適所に保った。第１に、１１２のＳＢＮのＨＳＰ全原油をあらかじめ汚した棒の一面にランさせた。第２に、貧溶媒全原油（ＳＢＮ＝４０）を比較のためにランさせた。原油の両方とも、用いた条件下では非汚染原油である。図３は両試験ランの結果を示す。液体を加熱するアルコル棒の結果として得られた出口温度をプロットする。両方の基本ケース試験とも、原油が最高２７０〜２７７℃（５１８〜５３１°Ｆ）まで線形速度で加熱されることを示す。ＨＳＰ清掃試験は、汚染物が最初は棒上に存在したけれども、原油が２６１℃（５０２°Ｆ）、または基本ケース２７０℃の９７％まで加熱されたことを示す。かかる汚染物は普通は加熱効果を排除し、それによって液体を加熱する表面の効率を低下させる。ＨＳＰ清掃ランからのデータを検討すると、出口温度の勾配が５分後に、または１００℃に達した後に有意に増大することを示す。これは、汚染物沈着の物理的除去、それによって棒表面のより多くを露出させ、そして熱が液体に移動することを可能にすることに起因する。
【００４０】
低いＳＢＮ原油での第２清掃試験は、勾配が増大せず、そして２３２℃（４５０°Ｆ）の最高温度が達成されたにすぎなかったことを示す。これは、前に形成した汚染物沈着の非除去か、または汚染物沈着の存在による伝熱の非能率性に起因する。図３の差し込み図棒グラフは、高いおよび低いＳＢＮ全原油間の出口温度の差を示す。５分後に、これらの間の差は８℃にすぎないが、ヒートアップ時間の１０および１５分後に出口温度の差は、それぞれ、２６および２９℃ある。これは、ヒーター棒上に残っている沈着物の量の差を反映している。この場合、実験室環境では、最適清掃時間またはフラッシュ時間は約５〜２０分、好ましくは５〜１５分である。
【００４１】
図４〜６は、選択的な溶剤汚染物除去の追加の証拠を例示する。これらの図に示される結果は、棒上の汚染物沈着の物理的形状の検討を可能にする分析技法である、プロフィロメトリーを用いる試験によって得られた、図４は、全原油汚染ラン後の基本ケース棒についてのプロフィールを示す。図５は、高いＳＢＮ（ＳＢＮ＝１１２）原油清掃ラン後の基本ケース棒についてのプロフィールを示す。より低いプロフィールを有する丸く囲んだ部分は、アルコル棒沈着の清浄化部分を示す。図６は、低いＳＢＮ（ＳＢＮ＝４０）原油清掃ラン後の基本ケース棒についてのプロフィールを示す。図６は、図４に示されるプロフィールと比較して効果が全くないことを示す。これらの結果は、ＨＳＰ全原油のみが汚染物沈着を除去し、そしてシステムの伝熱効率を向上させることができたアルコル試験から得られた結果を裏付ける。
【００４２】
このように、アスファルテン沈殿物で汚された熱交換面を比較的短期間ＨＳＰ原油またはＨＳＰブレンドを使用してフラッシュすると、かなりの量の沈着物を除去し、そして沈着が起こる前にそれらの沈殿物を溶液に溶解させるであろう。かかるフラッシングは、定期的に行われるときに表面がオフライン清掃を必要とする程度まで汚れた状態になるのを防ぐであろう。保守計画を実施すると、熱交換器の効率が損なわれないことを確実にし、オフライン清掃の必要性を低下させるかまたは排除するであろう。かなりの労働および時間の節約が実現されるであろうと理解することができる。
【００４３】
本発明が様々な種類の公知の熱交換器デバイスにおけるいかなる熱交換器表面にも適用できることは熱交換器技術の当業者によって理解されるであろう。
【００４４】
様々な修正が本明細書に記載されたような本発明において行われ得、デバイスおよび方法の多くの異なる実施形態は、特許請求の範囲に規定されるような本発明の趣旨および範囲内にとどまりながら、かかる趣旨および範囲から逸脱することなく作られ得る。添付の明細書に含まれる全ての事柄はあくまでも例示的なものであり、限定することを意味するものではないと解釈されるものとすることが意図される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製油所および石油化学プラントにおける全原油、ブレンドおよび留分の処理に関する。特に、本発明は、予熱系統交換器、加熱炉、および他の製油所プロセス装置での熱処理と設備の汚れについての関連問題に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚れは一般に、処理設備の表面上への望ましくない物質の蓄積と定義される。石油処理では、汚れは、熱交換器表面上への望ましくない炭化水素−ベースの沈着物の蓄積である。それは、製油および石油化学処理システムの設計および運転におけるほぼ普遍的な問題と認識されてきており、二様に設備の運転に影響を及ぼす。第１に、汚れ層は低い熱伝導性を有する。これは、伝熱への抵抗を増大させ、熱交換器の有効性を低下させ−こうしてシステム中の温度を上昇させる。第２に、沈着が起こるにつれて、断面積は減少し、それは装置にわたる圧力降下の増加を引き起こし、熱交換器中で非効率的な圧力および流れを生み出す。
【０００３】
石油タイプ・ストリームに関連した熱交換器での汚れは、化学反応、腐食、不溶性物質の沈着、および流体と熱交換壁との間の温度差によって不溶性にされた物質の沈着をはじめとする多数のメカニズムから生じる。
【０００４】
具体的には、急速な汚れのより共通の根本的原因の１つは、原油アスファルテンが加熱管表面温度に過度に曝されるときに起こるコークスの形成である。交換器の他面上の液体は全体原油よりはるかに熱く、比較的高い表面またはスキン温度をもたらす。アスファルテンは、油から沈澱し、これらの熱面に粘着することができる。特に系統交換器後半での、かかる表面温度への長期暴露は、コークスへのアスファルテンの熱分解を可能にする。コークスは次に断熱材としての役割を果たし、表面が装置を通過する油を加熱できないようにすることによって熱交換器での伝熱効率損失に関与する。
【０００５】
製油所での油のブレンドは日常的であるが、ある種のブレンドは非相溶性であり、プロセス設備を急速に汚し得るアスファルテンの沈澱を引き起こす。原油の不適切な混合は、伝熱効率を低下させることが知られているアスファルテン沈降物を生み出し得る。未処理原油のほとんどのブレンドが潜在的に非相溶性であるわけではないが、いったん非相溶性ブレンドか得られると、生じる急速な汚れおよびコーキングは通常、短時間で精製プロセスをシャットダウンすることを要求する。製油所をより利益をもたらすレベルに戻すために、汚れた熱交換器は清掃される必要があり、それは典型的には、下に議論されるように、使用休止を必要とする。
【０００６】
熱交換器管内汚れは、失われた効率、処理量、および追加のエネルギー消費のために石油製油所に毎年数億ドルのコストをかける。エネルギーのコストの増大で、熱交換器汚れはプロセス収益性により大きな影響を及ぼす。石油製油所および石油化学プラントはまた、伝熱設備での全原油、ブレンドおよび留分の熱処理中に起こる汚れの結果として必要とされる清掃のために高い運転コストを被る。多くの種類の製油所設備が汚れによって影響を受けるが、コスト見積は、収益損失の大部分が予熱系統交換器での全原油、ブレンドおよび留分の汚れのために起こることを示してきた。
【０００７】
熱交換器汚れは、製油所に清掃プロセスのためのコストのかかるシャットダウンを頻繁に用いることを強要する。現在、ほとんどの製油所は、化学的または機械的清掃を行うために熱交換器を運転休止にすることによって熱交換器管束のオフライン清掃を実施している。清掃は、計画された時若しくは用法に、または実際の監視される汚れ状態に基づくことができる。かかる状態は、熱交換効率の損失を評価することによって決定することができる。しかしながら、オフライン清掃は使用を中断する。これは、非生産の期間があるだろうから小さい製油所にとって特に厄介であり得る。
【０００８】
熱交換器の汚れを軽減するかまたはできる限り排除すると、エネルギー削減だけで莫大なコスト削減をもたらすことができる。汚れの減少はエネルギー削減、より高いキャパシティ、保守の軽減、より低い清掃コスト、および設備の全体利用可能性の向上につながる。
【０００９】
幾つかの製油所および原油スケジューラは現在、アスファルテン沈殿および予熱系統設備の生じる汚れを最小限にするためにブレンド・ガイドラインに従っている。かかるガイドラインは、溶解ブレンド数（ＳＢＮ）（Ｓｂｎの記号でも表される）と不溶性数（Ｉｎ）との間に一定の関係を達成するために原油をブレンドすることを提案している。ＳＢＮは、油とトルエン／ｎ−ヘプタンなどの、異なる割合のモデル溶剤混合物との相溶性に関するパラメータである。ＳＢＮは、参照により本明細書に援用される、特許文献１に記載されているように、同様な方法で測定される、Ｉｎに関係している。幾つかのブレンド・ガイドラインは、アスファルテン沈殿および汚れを最小限にするために１．３より大きいＳＢＮ／Ｉｎブレンド比および１０より大きいデルタ（ＳＢＮ−Ｉｎ）を提案している。しかしながら、これらのブレンドは、アスファルテン沈殿を最小限にすることへの消極的なアプローチとしての使用のために設計される。
【００１０】
製油所設備の汚れおよびコーキングを防ぐための相溶性を維持しながら潜在的に非相溶性である２つ以上の石油のブレンド方法を改善しようとする試みが行われてきた。特許文献１は、各原料油流れについて不溶性数（Ｉｎ）を測定する工程と、各ストリームについて溶解ブレンド数（ＳＢＮ）を測定する工程と、混合物のＳＢＮが混合物の任意の成分のＩｎよりも大きいように原料油流れを組み合わせる工程とを含むブレンド方法を開示している。別の方法で、特許文献２は、混合物のＳＢＮを混合物中の任意の油のＩｎの１．４倍より高く保つために一定の割合で石油が組み合わせられるブレンド方法を用いている。
【００１１】
影響を受けた設備を物理的に除去するおよび／または清掃する必要性を低下させるかかまたは排除するために原油ブレンドのガイドラインを改善することが望ましいであろう。それ故、予熱系統設備汚れの防止のための処理中に安定した溶液を確保するための改善されたブレンド・ガイドラインに対する必要性がある。アスファルテン沈殿に対処し、それによって関連汚染物沈着および／または堆積を最小限にすることへの積極的なアプローチの開発に対する必要性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第５，８７１，６３４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９９７，７２３号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１１／３９１，２５８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の実施形態の態様は、アスファルテンを溶解させるのに有効である安定した溶液をもたらすために原油をブレンドすることに関する。
【００１４】
本発明の実施形態の別の態様は、設備汚れを低減するための処理中に使用する原油をブレンドするためのガイドラインを提供することに関する。
【００１５】
本発明の実施形態の追加の態様は、汚染物沈着を低減するかまたは排除する体制の維持方法を提供することに関する。
【００１６】
これらのおよび他の態様は、熱交換設備の有機的な汚れを低減する石油原油のブレンド方法に関する、本発明によって実現することができる。本方法は、アスファルテンを沈澱させる油の一部を占める２つ以上の原油をブレンドする工程と、高い溶解力（ＨＳＰ）原油を加える工程とを含む。ＨＳＰ原油は、沈澱したアスファルテンを溶解させるために８０より大きい溶解ブレンド数（ＳＢＮ）を有する原油と定義される。好ましくは、ＨＳＰ原油はブレンドの少なくとも５容量％を占める。本方法は、予熱系統交換器または加熱炉などの、熱交換器を通してＨＳＰ油を含むブレンド原油を供給する工程を更に含むことができる。
【００１７】
本発明はまた、プロセス流体から沈澱したアスファルテン化合物を溶解させるために熱交換器を通して少なくとも８０の溶解ブレンド数（ＳＢＮ）を有する高い溶解力（ＨＳＰ）原油のストリームを供給することによって熱交換器をフラッシュする工程を含む、アスファルテン化合物を含むプロセス流体で熱交換を達成するために使用される熱交換器の熱交換面の処理方法に関する。本方法によれば、フラッシュは、沈着したアスファルテンおよびワックスの加熱面への長期暴露を防ぐために定期的に繰り返される。ＨＳＰ原油ストリームでの熱交換器のフラッシングは、１年当たり少なくとも４回、より好ましくは１年当たり少なくとも６回、最も好ましくは毎月行われる。本方法によれば、熱交換面は、清掃浸漬のために１〜５日の期間接触させられる。
【００１８】
本発明は、ＨＳＰ成分を有するブレンドをフラッシングプロセスに含むことができる。
【００１９】
本発明のこれらのおよび他の態様は、詳細な説明および添付の図面と関連して理解されるときに明らかになるであろう。
【００２０】
本発明は、以下の添付図面と関連して今説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に従って調合されたブレンドを用いて汚れの減少を示す試験結果を例示するグラフである。
【図２】本発明に従って調合された幾つかの異なるブレンドでの汚れの減少を示す試験結果を例示するグラフである。
【図３】オンライン清掃シミュレーションからの試験結果を例示するグラフである。
【図４】全原油汚染ランのプロフィロメトリー分析である。
【図５】ブレンド原油清掃ランのプロフィロメトリー分析である。
【図６】別のブレンド原油清掃ランのプロフィロメトリー分析である。
【００２２】
図面において、類似の参照番号は、異なる図での相当する部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、一般に、熱交換器での汚れの軽減方法に関する。好ましい使用では、本方法およびデバイスは、製油所または石油化学処理プラントでなどの、精製プロセスで使用される熱交換器に適用される。本発明は、予熱系統設備での使用に特に好適であるが、他の熱交換器にとってもまた有用である。更に、本発明は、パイプスチル（原油装置）、コーカー、ビスブレーカーなどに用いることができる。勿論、本発明を他の処理施設および熱交換器、特に、精製プロセスの間に体験されるものと類似のやり方で汚れを受けやすい、かつ、修理および清掃のためにオフラインを取るのに不便であるものに適用することは可能である。
【００２４】
本発明は、沈澱したおよび／または粘着したアスファルテンが熱分解し、コークスに変換した状態になる前に熱交換設備の加熱面を清掃することが望ましいという認識に基づいている。コーキングは温度および時間の両方を必要とするので、アスファルテンが完全にコークスに変換される前にそれらを再溶解させることは、清掃の有効な非機械的方法である。選択される原油がアスファルテンに対してより高い溶解力を有すること、およびこれらの選択される原油のストリームが、固体の粘着性コークス沈着物が形成され得る前に沈澱したアスファルテンを熱交換器表面から除去するために使用されてもよいことが分かってきた。交換器をプロセス装置に接続したままでアスファルテンの再溶解を達成することは可能である。これは、交換器を物理的に取り外し、そして清掃する必要性を排除する。実際には、熱交換器は、交換器に受け入れられる、かつ、アスファルテンを溶解させるのに十分な期間表面を浸けることを可能にする高い溶解力（ＨＳＰ）油を用いてオンラインで清掃される。その期間後に、油は溶解したアスファルテンおよび任意の緩んだ沈着物と共に取り出され、回収され、そして従来の精製操作によって、例えば、コーカーへ送ることによって処理される。このコンセプトは、２００６年３月２９日に出願された、今係属中である、「オンライン熱交換器清掃方法（Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）」という表題の関連出願（特許文献３）に開示されている。この関連出願の内容は参照により本明細書に援用される。
【００２５】
本明細書に開示される本発明は、この基本概念を用い、それをブレンドおよび保守ガイドラインに適用する。本発明によれば、追加の工程は、高い溶解力（ＨＳＰ）油を油の潜在的に非相溶性のブレンドに加えることによってブレンド中に実施される。これによって、アスファルテン沈殿をもたらすであろう混合物を回避する代わりに、混合物は、非相溶性混合物から生じたアスファルテンの溶解を促進する選択成分を含み、それによってアスファルテン沈降物の形成を回避する。選択成分には、本明細書では高い溶解力（ＨＳＰ）原油と言われる、優れたアスファルテン溶解力のある原油と定義される原油が含まれる。ＨＳＰ原油は、８０より大きい溶解ブレンド数（ＳＢＮ）（ＳＢＮ＞８０）、好ましくはＳＢＮ＞１００、最も好ましくはＳＢＮ＞１２０のものと定義される。
【００２６】
原油ブレンドでの十分な容量のＨＳＰ原油の包含は、溶液から出るかもしれないアスファルテンを溶解させ、溶解の状態を維持する。供給のアスファルテン部分が沈澱し、沈降するおよび／または油中に懸濁することができる固形物をもたらすとき、ＨＳＰ原油添加物は、アスファルテン沈殿物がその中に溶解するブレンドを形成する。かかるブレンドは、全体的な汚れの減少と設備清掃、シャットダウン、効率の損失などのための関連コストの削減とをもたらす。下に実証されるように、５０容量％以上のＨＳＰレベルが溶解性の状態を維持するのに非常に有効である。勿論、より高いＨＳＰレベルはより有効な清掃結果を実現するであろう。だから、１００％までのＨＳＰ油を必要ならば使用することができる。浸漬適用については、５０〜１００容量％ＨＳＰの濃度が好適であろう。しかしながら、低レベルのＨＳＰ油でさえ便益を与えるであろうことが示された。例えば、５容量％ほどに少ないＨＳＰ原油ブレンドが製油所での汚れ防止およびオンライン清掃の両方でオンライン・ランでの実地試験で有効であることが示された。別の例では、５〜２０％の濃度もまたこれらの有益な結果を生み出した。このように、オンライン・フラッシングについては、５％以上の低濃度が有効である。
【００２７】
ＨＳＰ油、特にブレンドＨＳＰ油が念入りな清掃を達成するためにタンク表面に長期間暴露される浸漬適用については、２４時間が効果的な浸漬時間であることが実地試験で分かった。好ましい浸漬時間は１〜５日、最も好ましくは３日である。しかしながら、有益な清掃結果および汚れ防止傾向は、暴露の３０分以内に効果が出ることが示された。このように、フラッシング時間は、システムを通してのＨＳＰ油またはＨＳＰブレンドのランニングについてより少ないものであり得るし、それでもＨＳＰ油の便益を体験する。
【００２８】
原油およびブレンドの相対的な汚染ポテンシャルを評価するために、商業的に入手可能なアルコル熱液体プロセスシミュレーター（Ａｌｃｏｒ Ｈｏｔ Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ）（ＨＰＬＳ）が本発明者らによって用いられる。アルコル・ランは、１リットル溜めに原油またはブレンドを装入し、液体を１５０℃（３０２°Ｆ）まで加熱し、それを３．０ｍＬ／分の流量で垂直に配置された炭素鋼棒を横切ってポンプ送液することによって実施される。使用済み油はアルコル溜めのトップセクションに集められ、それは封止されたピストンによって未処理油から分離され、それによってワンススルー運転を可能にする。システムは、ガスが試験の間ずっと油に溶解したままであることを確実にするために各試験ラン前に窒素で４００〜５００ｐｓｉｇに加圧される。棒は、プリセット温度に電気加熱され、ランの初めから終わりまで一定に保持される。試験のための棒表面温度は３７０℃（６９８°Ｆ）である。熱電対読みがバルク流体入口および出口温度について並びに棒の表面について記録される。加熱面熱電対は棒の内部に配置される。
【００２９】
汚れ試験中に、アスファルテンが加熱面上に沈着し、試験棒の表面上に堆積する、コークスに熱分解される。コークス沈着は、それを通り過ぎる油を加熱する加熱面の効率および／または能力を低下させる断熱効果をもたらす。温度の生じた低下は、出口液体デルタ（Ｄｅｌｔａ）Ｔと言われ、原油／ブレンドの種類、試験条件および他の影響に依存する。これらのランのための試験時間は１８０分である。試験は、ランの開始前に溜め内での３０分の撹拌および予熱を許す。出口液体温度の全低下によって測定されるような、全汚れは「デルタＴ１８０」と言われる。アルコル・システムについての流動様式が層流であり、それ故実地体験との正相間は困難であることが指摘されるべきである。しかしながら、装置は、原油とブレンドとの間の相対的な汚染ポテンシャルの差を評価するのに有効であることが分かった。
【００３０】
アルコル装置標準汚れ試験パラメータは次の通りである：
流量／種類： ３．０ｍＬ／分／ワンススルー運転
冶金： 炭素鋼（１０１８）ヒーター棒
システム圧力： ４００〜５００ｐｓｉ
棒表面温度： ３７０℃（６９８°Ｆ）または４００℃（７５２°Ｆ）
システム温度設定（溜め、ポンプ、ライン）：１５０℃（３０２°Ｆ）
実際のバルク流体入口温度：１０５〜１２０℃（２２１〜２４８°Ｆ）
【実施例】
【００３１】
実施例１
２つの原油の非相溶性ブレンド（ブレンドＡ）を調製した。ブレンドＡについてのＳＢＮおよびＩｎ値は、それぞれ、３０および３８であった。これは、０．８１のＳＢＮ／Ｉｎ比を表し、加熱面上へ沈着し、そして熱分解して汚染物を形成し得る沈澱したアスファルテンを有する「高汚染」原油ブレンドであると考えられる。上の手順に従ったアルコル装置でのブレンドＡの試験は、−９２℃のデルタＴ１８０をもたらした。言い換えれば、液体出口温度は、棒表面上へのコークスの堆積の結果として９２℃だけ低下した。
【００３２】
次に、１５８のＳＢＮのＨＳＰ原油を増加する容量比でブレンドＡと混合した。ＨＳＰ原油はゼロのデルタＴ１８０を有したか、またはアルコル条件下で実質的に非汚染原油である。ブレンドＡ／ＨＳＰ原油ブレンドのそれぞれを、デルタＴ１８０の変化を測定するためにアルコル装置で試験した。ランのそれぞれからの最終デルタＴ１８０データを、加えられたＨＳＰ原油の量の関数として図１にプロットする。プロットは、ＨＳＰ原油の濃度が増加するにつれて、相対的な汚れが著しくより低いデルタＴ１８０値に低下することを示す。５０容量％より多いＨＳＰが存在すると、汚染ポテンシャルは実質的に非汚染レベルに低下した。これらの結果は、ＨＳＰ原油の添加がアスファルテン含有原油およびブレンドの汚染ポテンシャルの低下に著しい影響を及ぼすことを実証する。
【００３３】
実施例２
実施例１に記載された同じ高い汚染原油ブレンドＡをまた、異なるＳＢＮレベルの他のＨＳＰ原油と５０容量％で混合し、アルコル装置で試験した。結果を図２にまとめる。この曲線は、等容量の増加するＳＢＮ原油が存在するときに基本ケースからの汚れの減少を示す。棒は、各試験のために使用された個々のＨＳＰ原油のそれぞれについての実際のＳＢＮ値を示す。これらの結果は、より高いＳＢＮのＨＳＰストリームが汚れの相対的な程度に有益な影響を及ぼすことを示す。
【００３４】
従って、本明細書に開示されるブレンドはアスファルテン沈殿物除去を積極的に促進し、そして処理中に発生するインライン清掃力としての役割を果たすと理解することができる。かかるブレンドは、熱交換エレメントを汚す機会がある前にアスファルテン沈殿物を溶解させることによって汚れの発生を軽減することができる。これは、清掃の必要性を排除し、熱交換プロセスの効率を増進する。
【００３５】
本発明の別の態様は、熱交換設備での沈澱物の堆積および起こり得るコーキングを回避するために積極的な保守計画でＨＳＰ油を使用する。上記のように、汚れた熱交換設備は一般に、機械的手段によってオフラインで清掃されるかまたは、関連適用でのように、ＨＳＰ原油に浸すことによって清掃することができる。清掃は一般に、いったん交換器の効率がコークス堆積の結果として非収益性レベルに下がったら行われる。機械的手段によるオフライン清掃は典型的には、重質沈着物を除去するために必要とされる。構成要素は使用休止にされ、清掃のために分離されなければならない。これはまた、ＨＳＰ油に浸けることによる清掃のためにも必要とされる。清掃の間ずっと、処理中の原油ブレンドは、汚れた交換器を清掃のために分離できるように他の交換器にルート変更される。清掃関連のコストには、交換器が使用に戻り得る前の特定装置の停止時間、および必要ならば機械的清掃、並びに水および他の溶剤でのジェット洗浄フラッシングが含まれる。
【００３６】
本発明では、ＨＳＰ原油が、汚れを防ぐために、熱交換器、好ましくは予熱系統交換器を通して定期的にフラッシュされる。運転では、ＨＳＰ原油のストリームが、プロセス流体から沈澱したアスファルテン化合物を溶解させるべく熱交換器の加熱面と接触させるために熱交換器を通して供給される。ＨＳＰ原油のストリームは、少なくとも８０のＳＢＮを有する全原油であることができるか、または上記のような、ＨＳＰ成分を有するブレンドであることができる。ＨＳＰのＳＢＮおよび濃度は、意図されるフラッシュ時間と組み合わせて所望の効果および清掃の程度に依存するであろう。オンライン清掃および汚れ防止傾向については、５容量％以上のＨＳＰ油のブレンドがフラッシュのために有効であろうが、少なくとも２４時間の浸漬での長時間の清掃については、少なくとも５０容量％ＨＳＰのブレンドが有効であろう。
【００３７】
フラッシュは、全体予熱系統（ｅｎｔｉｒｅ ｐｒｅ−ｈｅａｔ ｔｒａｉｎ）で、一連の選択交換器で、または個々の交換器で行うことができる。影響を受けた熱交換器を物理的に除去し、清掃する必要性を低下させるかまたは排除する、フラッシュはオンラインで達成される。フラッシングはまた、例えば、パイプスチル、コーカー、およびビスブレーカーで成し遂げることができる。
【００３８】
フラッシュは、交換器の効率が例えばコークスによって損なわれるときよりもむしろ、定期的に計画ベースで行われる。かかるアプローチは、溶剤だけでは除去することが困難であるコークスへの有機物の熱分解をさもなければ可能にする、沈着アスファルテンおよびワックスの加熱面への長期暴露を防ぐであろう。計画的なフラッシングは、１年当たり少なくとも４回、このましくは１年当たり６回、最も好ましくは毎月行われるべきである。フラッシュは、結果が３０分以内にわかり短期間で有効であるか、または例えば、３日間の浸漬として設計されてもよい。
【００３９】
実施例３
フラッシュの便益を実証するために、追加の試験を、アルコル汚れシミュレーション装置を用いて実施した。標準汚染ランは、基本ケースデータを得るために３７０℃（６９８°Ｆ）棒表面温度を用いて行った。棒をこの温度に加熱するのに１５分を要した。同じ汚染ランを繰り返し、汚れた棒をフォローアップ清掃試験のために適所に保った。第１に、１１２のＳＢＮのＨＳＰ全原油をあらかじめ汚した棒の一面にランさせた。第２に、貧溶媒全原油（ＳＢＮ＝４０）を比較のためにランさせた。原油の両方とも、用いた条件下では非汚染原油である。図３は両試験ランの結果を示す。液体を加熱するアルコル棒の結果として得られた出口温度をプロットする。両方の基本ケース試験とも、原油が最高２７０〜２７７℃（５１８〜５３１°Ｆ）まで線形速度で加熱されることを示す。ＨＳＰ清掃試験は、汚染物が最初は棒上に存在したけれども、原油が２６１℃（５０２°Ｆ）、または基本ケース２７０℃の９７％まで加熱されたことを示す。かかる汚染物は普通は加熱効果を排除し、それによって液体を加熱する表面の効率を低下させる。ＨＳＰ清掃ランからのデータを検討すると、出口温度の勾配が５分後に、または１００℃に達した後に有意に増大することを示す。これは、汚染物沈着の物理的除去、それによって棒表面のより多くを露出させ、そして熱が液体に移動することを可能にすることに起因する。
【００４０】
低いＳＢＮ原油での第２清掃試験は、勾配が増大せず、そして２３２℃（４５０°Ｆ）の最高温度が達成されたにすぎなかったことを示す。これは、前に形成した汚染物沈着の非除去か、または汚染物沈着の存在による伝熱の非能率性に起因する。図３の差し込み図棒グラフは、高いおよび低いＳＢＮ全原油間の出口温度の差を示す。５分後に、これらの間の差は８℃にすぎないが、ヒートアップ時間の１０および１５分後に出口温度の差は、それぞれ、２６および２９℃ある。これは、ヒーター棒上に残っている沈着物の量の差を反映している。この場合、実験室環境では、最適清掃時間またはフラッシュ時間は約５〜２０分、好ましくは５〜１５分である。
【００４１】
図４〜６は、選択的な溶剤汚染物除去の追加の証拠を例示する。これらの図に示される結果は、棒上の汚染物沈着の物理的形状の検討を可能にする分析技法である、プロフィロメトリーを用いる試験によって得られた、図４は、全原油汚染ラン後の基本ケース棒についてのプロフィールを示す。図５は、高いＳＢＮ（ＳＢＮ＝１１２）原油清掃ラン後の基本ケース棒についてのプロフィールを示す。より低いプロフィールを有する丸く囲んだ部分は、アルコル棒沈着の清浄化部分を示す。図６は、低いＳＢＮ（ＳＢＮ＝４０）原油清掃ラン後の基本ケース棒についてのプロフィールを示す。図６は、図４に示されるプロフィールと比較して効果が全くないことを示す。これらの結果は、ＨＳＰ全原油のみが汚染物沈着を除去し、そしてシステムの伝熱効率を向上させることができたアルコル試験から得られた結果を裏付ける。
【００４２】
このように、アスファルテン沈殿物で汚された熱交換面を比較的短期間ＨＳＰ原油またはＨＳＰブレンドを使用してフラッシュすると、かなりの量の沈着物を除去し、そして沈着が起こる前にそれらの沈殿物を溶液に溶解させるであろう。かかるフラッシングは、定期的に行われるときに表面がオフライン清掃を必要とする程度まで汚れた状態になるのを防ぐであろう。保守計画を実施すると、熱交換器の効率が損なわれないことを確実にし、オフライン清掃の必要性を低下させるかまたは排除するであろう。かなりの労働および時間の節約が実現されるであろうと理解することができる。
【００４３】
本発明が様々な種類の公知の熱交換器デバイスにおけるいかなる熱交換器表面にも適用できることは熱交換器技術の当業者によって理解されるであろう。
【００４４】
様々な修正が本明細書に記載されたような本発明において行われ得、デバイスおよび方法の多くの異なる実施形態は、特許請求の範囲に規定されるような本発明の趣旨および範囲内にとどまりながら、かかる趣旨および範囲から逸脱することなく作られ得る。添付の明細書に含まれる全ての事柄はあくまでも例示的なものであり、限定することを意味するものではないと解釈されるものとすることが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アスファルテンを沈澱させる油の割合を有する２つ以上の原油をブレンドする工程；および
８０より大きい溶解ブレンド数（ＳＢＮ）を有する原油と定義される高い溶解力（ＨＳＰ）原油を、沈澱したアスファルテンを溶解させるために加える工程
を含むことを特徴とする熱交換設備の有機的な汚れを低減する石油原油のブレンド方法。
【請求項２】
前記２つ以上の原油をブレンドする工程が、
不溶性数（Ｉｎ）を前記２つ以上の原油について測定する工程；
溶解ブレンド数（ＳＢＮ）を前記２つ以上の原油について測定する工程；および
ブレンドが高い汚れ傾向を有するようにＳＢＮ／Ｉｎ比が１．３未満であり、ＳＢＮ−Ｉｎの差が１０未満であるように前記２つ以上の原油を混ぜ合わせてブレンドにする工程
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記２つ以上の石油の成分がいずれも、未処理原油または石油から誘導された処理油であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＨＳＰ油を含む前記ブレンド原油を精製プロセスに供給する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
熱交換器を通して前記ＨＳＰ油を含む前記ブレンド原油を供給する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記熱交換器が、予熱系統交換器または加熱炉であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記熱交換器を通して前記ブレンド原油を供給する工程が、定期的な計画に従って前記ブレンドを供給することを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記熱交換器を通して前記ブレンド原油を供給する工程が、前記熱交換器の表面を前記ブレンド原油と少なくとも３０分間接触させることを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記熱交換器を通して前記ブレンド原油を供給する工程が、前記熱交換器の表面を前記ブレンド原油と少なくとも２４時間接触させることを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記熱交換器を通して前記ブレンド原油を供給する工程が、前記熱交換器の表面を前記ブレンド原油と１〜５日間接触させることを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
プロセス流体から沈澱したアスファルテン化合物を溶解させるために、少なくとも８０の溶解ブレンド数（ＳＢＮ）を有する高い溶解力（ＨＳＰ）原油のストリームを、熱交換器を通して供給することによって、前記熱交換器をフラッシュする工程；および
沈着したアスファルテンおよびワックスの前記熱交換器の加熱面への長期暴露を防ぐために、フラッシュを定期的に繰り返す工程
を含むことを特徴とする、アスファルテンを含むプロセス流体への熱交換を達成するために用いられる熱交換器における熱交換面の処理方法。
【請求項１２】
前記熱交換器を前記ＨＳＰ原油ストリームでフラッシュする工程が、１年当たり少なくとも４回行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記熱交換器を前記ＨＳＰ原油でフラッシュする工程が、１年当たり少なくとも６回行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱交換器を前記ＨＳＰ原油でフラッシュする工程が、毎月行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ストリームを供給する工程が、前記熱交換器表面の加熱面を少なくとも３０分の期間接触させることを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ストリームを供給する工程が、前記熱交換器表面の加熱面を少なくとも２４時間接触させることを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ストリームを供給する工程が、熱交換器表面の加熱面を１〜５日間接触させることを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記プロセス流体が、２つ以上の非相溶性原油のブレンドを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
ＨＳＰ原油の前記ストリームが、５容量％のＨＳＰ原油および少なくとも２つの非相溶性原油のブレンドであることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
ＨＳＰ原油の前記ストリームが、５０容量％のＨＳＰ原油および少なくとも２つの非相溶性原油のブレンドであることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記フラッシングが、製油所においてオンラインで行われることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記熱交換器が、全体予熱系統を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記熱交換器が、予熱系統の構成要素であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記ＨＳＰ原油が、少なくとも１００のＳＢＮを有することを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記ＨＳＰ原油が、少なくとも１２０のＳＢＮを有することを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項１】
アスファルテンを沈澱させる油の割合を有する２つ以上の原油をブレンドする工程；および
８０より大きい溶解ブレンド数（ＳＢＮ）を有する原油と定義される高い溶解力（ＨＳＰ）原油を、沈澱したアスファルテンを溶解させるために加える工程
を含むことを特徴とする熱交換設備の有機的な汚れを低減する石油原油のブレンド方法。
【請求項２】
前記２つ以上の原油をブレンドする工程が、
不溶性数（Ｉｎ）を前記２つ以上の原油について測定する工程；
溶解ブレンド数（ＳＢＮ）を前記２つ以上の原油について測定する工程；および
ブレンドが高い汚れ傾向を有するようにＳＢＮ／Ｉｎ比が１．３未満であり、ＳＢＮ−Ｉｎの差が１０未満であるように前記２つ以上の原油を混ぜ合わせてブレンドにする工程
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記２つ以上の石油の成分がいずれも、未処理原油または石油から誘導された処理油であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＨＳＰ油を含む前記ブレンド原油を精製プロセスに供給する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
熱交換器を通して前記ＨＳＰ油を含む前記ブレンド原油を供給する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記熱交換器が、予熱系統交換器または加熱炉であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記熱交換器を通して前記ブレンド原油を供給する工程が、定期的な計画に従って前記ブレンドを供給することを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記熱交換器を通して前記ブレンド原油を供給する工程が、前記熱交換器の表面を前記ブレンド原油と少なくとも３０分間接触させることを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記熱交換器を通して前記ブレンド原油を供給する工程が、前記熱交換器の表面を前記ブレンド原油と少なくとも２４時間接触させることを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記熱交換器を通して前記ブレンド原油を供給する工程が、前記熱交換器の表面を前記ブレンド原油と１〜５日間接触させることを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
プロセス流体から沈澱したアスファルテン化合物を溶解させるために、少なくとも８０の溶解ブレンド数（ＳＢＮ）を有する高い溶解力（ＨＳＰ）原油のストリームを、熱交換器を通して供給することによって、前記熱交換器をフラッシュする工程；および
沈着したアスファルテンおよびワックスの前記熱交換器の加熱面への長期暴露を防ぐために、フラッシュを定期的に繰り返す工程
を含むことを特徴とする、アスファルテンを含むプロセス流体への熱交換を達成するために用いられる熱交換器における熱交換面の処理方法。
【請求項１２】
前記熱交換器を前記ＨＳＰ原油ストリームでフラッシュする工程が、１年当たり少なくとも４回行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記熱交換器を前記ＨＳＰ原油でフラッシュする工程が、１年当たり少なくとも６回行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱交換器を前記ＨＳＰ原油でフラッシュする工程が、毎月行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ストリームを供給する工程が、前記熱交換器表面の加熱面を少なくとも３０分の期間接触させることを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ストリームを供給する工程が、前記熱交換器表面の加熱面を少なくとも２４時間接触させることを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ストリームを供給する工程が、熱交換器表面の加熱面を１〜５日間接触させることを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記プロセス流体が、２つ以上の非相溶性原油のブレンドを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
ＨＳＰ原油の前記ストリームが、５容量％のＨＳＰ原油および少なくとも２つの非相溶性原油のブレンドであることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
ＨＳＰ原油の前記ストリームが、５０容量％のＨＳＰ原油および少なくとも２つの非相溶性原油のブレンドであることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記フラッシングが、製油所においてオンラインで行われることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記熱交換器が、全体予熱系統を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記熱交換器が、予熱系統の構成要素であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記ＨＳＰ原油が、少なくとも１００のＳＢＮを有することを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記ＨＳＰ原油が、少なくとも１２０のＳＢＮを有することを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１０−５０１６６７（Ｐ２０１０−５０１６６７Ａ）
【公表日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２５６０１（Ｐ２００９−５２５６０１）
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１８４４３
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０２４３２３
【国際公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（３９００２３６３０）エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー (442)
【氏名又は名称原語表記】ＥＸＸＯＮ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１８４４３
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０２４３２３
【国際公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（３９００２３６３０）エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー (442)
【氏名又は名称原語表記】ＥＸＸＯＮ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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