説明

精留塔のスタートアップ方法

【課題】専用の熱付け油を使用することなく精留塔を予熱することができ、また、使用した熱付け油を廃油とすることなく製品として利用可能な精留塔のスタートアップ方法の提供。
【解決手段】フィッシャー・トロプシュ合成油に含まれるワックス留分を水素化分解して得られる水素化分解生成物と、前記合成油に含まれる中間留分を水素化精製して得られる水素化精製生成物とが供給され、分留される精留塔のスタートアップ方法であって、中間留分水素化精製工程から供給される水素化精製生成物を用いて前記精留塔の予熱を行う予熱工程を有することを特徴とする精留塔のスタートアップ方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フィッシャー・トロプシュ合成反応により製造された合成油に含まれる中間留分の水素化精製物とワックス留分の水素化分解生成物とが供給され、分留される精留塔のスタートアップ方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、環境負荷低減の観点から、硫黄分および芳香族炭化水素の含有量が低く、環境にやさしいクリーンな液体燃料が求められている。このような観点から、硫黄分および芳香族炭化水素を含まず、脂肪族炭化水素に富む燃料油基材、特に灯油・軽油基材を製造できる技術として、一酸化炭素と水素を原料としたフィッシャー・トロプシュ合成反応(以下、「FT合成反応」という場合もある。)を利用する方法が検討されている(例えば特許文献1参照。)。
【0003】
FT合成反応によって得られる合成油(粗油)(以下、「FT合成油」という場合もある。)は、広い炭素数分布を有する脂肪族炭化水素類を主成分とする混合物である。このFT合成油からは、沸点が約150℃よりも低い成分を多く含むナフサ留分と、沸点が約150〜約360℃の成分を多く含む中間留分と、中間留分よりも重質な(沸点が約360℃を超える)炭化水素成分を含むワックス留分とを得ることができる。そして、これら各留分のうち中間留分は、灯油・軽油基材に相当する最も有用な留分であり、これを高い収率で得ることが望まれる。そのため、FT合成油を分留および水素化処理して燃料油基材を得るアップグレーディング工程においては、FT合成反応工程において中間留分とともに相当量併産されるワックス留分を、水素化分解により低分子量化して中間留分に相当する成分へと転換し、全体としての中間留分の収率を高めることが行われている。
【0004】
具体的には、図1に示すように、FT合成油から第1精留塔10における分留により得られる水素化分解前の粗ワックス留分は、ライン14によりワックス留分水素化分解装置50に供給されて水素化分解される。そして、水素化分解生成物はライン51を経て第2精留塔20に供給される。一方、FT合成油から第1精留塔10における分留により得られる水素化精製前の粗中間留分は、ライン13により中間留分水素化精製装置40に供給されて水素化精製される。そして、水素化精製生成物はライン41を経て、前記水素化分解生成物と合流して第2精留塔20に供給される。第2精留塔20に供給された水素化分解生成物及び水素化精製生成物は分留され、ライン22から灯油・軽油基材となる中間留分が得られる。また、第2精留塔20の塔底からは、主としてワックス留分の水素化分解において充分に分解を受けなかった所謂「未分解ワックス」からなる塔底油が抜き出され、この塔底油はライン24を介してワックス留分水素化分解装置50の上流のライン14へリサイクルされ、再び水素化分解に供される。
【0005】
ここで、ワックス留分水素化分解装置50から流出する水素化分解生成物には、水素化分解により分子量が所定の値以下まで低下した炭化水素成分だけでなく、前述の未分解ワックスも含まれる。この未分解ワックスは、凝固点の高い成分であり、これを含む前記水素化分解生成物は、通常、常温常圧では流動性のない固体または半固体となる。
【0006】
ところで、第2精留塔20を長期間の運転停止の状態からスタートアップする際には、第2精留塔20及びこれに接続する配管等は常温または常温に近い温度となっている。そこへ上記のワックス留分の水素化分解生成物を供給した場合、前記水素化分解生成物の温度が低下し、固体または半固体となって、第2精留塔20あるいはこれに接続する配管等の閉塞といった問題が生じるおそれがある。そこで、精留塔20のスタートアップにおいては、精留塔20にワックス留分水素化分解装置50からの水素化分解生成物を供給する前に、外部より、常温常圧において液状である炭化水素油(以下、「熱付け油」ということがある。)を導入し、これを加熱・循環することにより、第2精留塔20及びこれに接続される配管等を前記水素化分解生成物が固化しない程度の温度に予熱することが行われる。
【0007】
このように第2精留塔20の予熱を行った後、第2精留塔20にワックス留分水素化分解装置50からの水素化分解生成物および中間留分水素化精製装置40からの水素化精製生成物の供給を開始して、第2精留塔20を運転する。これにより、前記水素化分解生成物に含まれる凝固点の高い成分が第2精留塔20あるいはこれに接続する配管等において冷却されて固化することにより装置閉塞を起こすなどのトラブルを防止することができる。
なお、第2精留塔20の予熱が終了した後には、熱付け油はライン24から分岐した排出ライン29によりスロップタンクに移送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2004−323626号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、このような方法で第2精留塔20を予熱する場合においては、専用の熱付け油を用意する必要があった。この熱付け油は、常温常圧で液状であり、また、製品への混入を考慮すると、硫黄分、芳香族炭化水素等を含まない特殊な炭化水素油である必要がある。また該熱付け油は精留塔の予熱の終了後には製品に利用されることなく廃棄又は自所内用燃料となることも多く、非効率であるという問題がある。
【0010】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、専用の熱付け油を使用することなく精留塔を予熱することができ、また、使用した熱付け油を廃油や自所内用燃料とすることなく製品として利用可能な精留塔のスタートアップ方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の精留塔のスタートアップ方法は、フィッシャー・トロプシュ合成油に含まれるワックス留分を水素化分解して得られる水素化分解生成物と、前記合成油に含まれる中間留分を中間留分水素化精製工程において水素化精製して得られる水素化精製生成物とが供給され、分留される精留塔のスタートアップ方法であって、中間留分水素化精製工程から供給される水素化精製生成物を用いて前記精留塔の予熱を行う予熱工程を有することを特徴とする。
【0012】
本発明の精留塔のスタートアップ方法においては、前記予熱工程は、前記水素化精製生成物を加熱して前記精留塔に供給する工程と、前記精留塔の塔底から塔底油を抜き出し、加熱して前記精留塔に返送する工程と、前記精留塔の塔頂部から留出する留分を前記精留塔に環流する工程と、を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明のスタートアップ方法によれば、特殊な性状を有する専用の熱付け油を使用することなく精留塔を予熱することができ、また、予熱に使用した水素化精製生成物を廃油や自所内用燃料とすることなく製品として利用可能となり、効率的に精留塔のスタートアップができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】FT合成油アップグレーディングシステムの概略構成図である。
【図2】図1の一部を具体的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を、好ましい実施形態の例に沿って詳細に説明する。
[FT合成油アップグレーディングシステム]
図1は、FT合成油アップグレーディングシステムの概略構成図である。まず、図1を参照して、FT合成油アップグレーディングシステムについて説明する。
図1のFT合成油アップグレーディングシステムは、図示略のFT合成反応装置からライン1を経て導入されるFT合成油を粗ナフサ留分、粗中間留分および粗ワックス留分に分留する第1精留塔10と、ライン12により導入される粗ナフサ留分を水素化精製するナフサ留分水素化精製装置30と、ライン13により導入される粗中間留分を水素化精製および水素化異性化する中間留分水素化精製装置40と、ライン14により導入される粗ワックス留分を水素化分解するワックス留分水素化分解装置50とを備えている。なお、前記第1精留塔10から得られる「粗ナフサ留分」、「粗中間留分」および「粗ワックス留分」は、それぞれ、水素化精製あるいは水素化分解を行っていない各留分を意味し、飽和炭化水素以外にFT合成反応の副生成物であるオレフィン類およびアルコール類等の含酸素化合物を含むものである。
【0016】
ここでFT合成油としては、FT合成反応により合成されるものであれば特に限定されないが、中間留分の収率を高めるとの観点から、沸点約150℃以上の炭化水素をFT合成油全体の質量を基準として80質量%以上含むことが好ましい。
また、FT合成油は、通常、公知のFT合成反応方法により製造され、広い炭素数分布を有する脂肪族炭化水素を主成分とする混合物であるが、これを予め適宜分留することにより得られる留分であってもよい。
【0017】
粗ナフサ留分は、第1精留塔10において約150℃より低い温度で留出する成分であり、粗中間留分は、第1精留塔10において約150℃以上約360℃以下の温度で留出する成分であり、粗ワックス留分は、第1精留塔10において約360℃で留出せず、塔底から抜き出される成分である。
なお、ここでは、好ましい形態として、第1精留塔10において2つのカットポイント(すなわち、約150℃および約360℃)を設定して、3つの留分に分留する例を示しているが、例えば1つのカットポイントを設定して、そのカットポイント以下の留分を中間留分としてライン13から中間留分水素化精製装置40に導入し、そのカットポイントを超える留分をワックス留分としてライン14から抜き出してもよい。または、第1精留塔10において3つのカットポイントを設定して、4つの留分、すなわち、ナフサ留分、中間留分の軽質成分、中間留分の重質成分、ワックス留分の4つの留分に分留してもよい。
【0018】
ナフサ留分水素化精製装置30においては、粗ナフサ留分は公知の方法によって水素化精製され、ナフサ留分に含まれるオレフィン類は水素化により飽和炭化水素に転化され、またアルコール類などの含酸素化合物は水素化脱酸素により飽和炭化水素と水とに転化される。
【0019】
中間留分水素化精製装置40においては、公知の方法により、前記ナフサ留分水素化精製装置30と同様に、粗中間留分に含まれるオレフィン類および含酸素化合物は飽和炭化水素に転化される。また同時に、生成油の燃料油基材としての低温特性(低温流動性)を向上する目的で、粗中間留分を主として構成するノルマルパラフィンの少なくとも一部が水素化異性化されてイソパラフィンに転化される。
【0020】
ワックス留分水素化分解装置50においては、水素化分解触媒を用いた公知の方法により粗ワックス留分が水素化分解されて、中間留分に相当する成分へと転換される。この際、粗ワックス留分に含まれるオレフィン類やアルコール類などの含酸素化合物はパラフィンに転化される。また、同時に、生成油の燃料油基材としての低温特性(低温流動性)の向上に寄与するノルマルパラフィンの水素化異性化も進行する。
【0021】
一方、粗ワックス留分の一部は過度に水素化分解を受け、目的とする中間留分に相当する沸点範囲の炭化水素よりもさらに低沸点のナフサ留分に相当する炭化水素に転化される。また、その一部については水素化分解が更に進行し、ブタン類、プロパン、エタン、メタンなどの炭素数4以下のガス状炭化水素へと転化される。
【0022】
図1のFT合成油アップグレーディングシステムは、ナフサ留分水素化精製装置30の下流に、ナフサ留分水素化精製装置30を経たナフサ留分から、炭素数4以下の炭化水素を主成分とするガス状炭化水素を、その塔頂に接続されたライン62から排出するナフサスタビライザー60と、このようにしてガス状炭化水素が除去されたナフサ留分を貯留するナフサタンク70とを備えている。ここでナフサ留分水素化精製装置30から流出するナフサ留分は、ライン31により、ナフサスタビライザー60に導入され、ナフサスタビライザー60においてガス状炭化水素が除去されたナフサ留分は、ライン61によりナフサタンク70に導入され、貯留される。
【0023】
また、ナフサ留分水素化精製装置30において水素化精製されたナフサ留分の一部は、ライン32によりナフサ水素化精製装置30の上流のライン12にリサイクルされる。粗ナフサ留分の水素化精製は大きな発熱を伴う反応であり、粗ナフサ留分のみを水素化精製する場合には、ナフサ留分水素化精製装置30において、ナフサ留分の温度が過度に上昇するおそれがある。そこで、前記水素化精製後のナフサ留分の一部をリサイクルすることにより粗ナフサ留分を希釈し、前記過度の温度上昇を防止するものである。
【0024】
中間留分水素化精製装置40およびワックス留分水素化分解装置50の下流には、中間留分水素化精製装置40からの水素化精製生成物と、ワックス留分水素化分解装置50からの水素化分解生成物とが供給され、これらの混合物を分留する第2精留塔20が設置される。第2精留塔20においては、ライン21からは軽質留分が抜き出され、ライン22からは灯油・軽油基材となる中間留分が抜き出される。中間留分水素化精製装置40の水素化精製生成物は、ライン41により、第2精留塔20に供給され、ワックス留分水素化分解装置50からの水素化分解生成物は、ライン51により、第2精留塔20に供給される。第2精留塔20に供給される中間留分水素化精製装置40からの水素化精製生成物と、ワックス留分水素化分解装置50からの水素化分解生成物とは、ラインブレンドで混合されてもタンクブレンドで混合されてもよく、その混合方法は特に限定されない。
【0025】
また、この例では、第2精留塔20において中間留分を単一の留分として得て、ライン22によりこれを中間留分タンク90に導入し貯留する例を示しているが、これを適宜複数の留分、例えば、灯油留分と軽油留分とに分留し、複数のタンクにそれぞれの留分を導入し、貯留してもよい
【0026】
第2精留塔20の塔底油は、未分解のワックス留分、すなわち、ワックス留分水素化分解工程において十分に分解されなかったワックス留分を主成分とする。前記塔底油はライン24によりワックス留分水素化分解装置50の上流のライン14へリサイクルされ、ワックス留分水素化分解装置50に供給されて再び水素化分解を受ける。これにより、中間留分収率を向上させることができる。
【0027】
一方、第2精留塔20の塔頂から排出される軽質留分は、ライン21を介してライン31へ送られ、ナフサスタビライザー60に供給される。
【0028】
[中間留分水素化精製工程]
次に、図2を参照して、中間留分水素化精製装置40周辺の構成・動作について詳細に説明する。
【0029】
中間留分水素化精製工程は、中間留分水素化精製装置40において、FT合成反応により得られた中間留分を水素化精製及び水素化異性化する工程である。FT合成反応においては、主生成物である飽和炭化水素の他に、オレフィン類及び一酸化炭素由来の酸素原子を含むアルコール類等の含酸素化合物が副生し、FT合成油を分留して得られる中間留分にもこれらの副生成物が含まれる。中間留分水素化精製工程における水素化精製は、前記オレフィン類を水素化して飽和炭化水素(パラフィン炭化水素)へ転化する反応、および含酸素化合物を水素化脱酸素して飽和炭化水素と水とに転化する反応を主として含む。そしてこの水素化精製に有効な触媒としては、水素化能を有する金属成分を活性点とする触媒が用いられる。
一方、中間留分水素化精製工程における水素化異性化は、中間留分の主成分であるノルマルパラフィンをイソパラフィンに転化する反応である。そしてこの水素化異性化に有効な触媒としては、水素化−脱水素能を有する金属成分と、固体酸成分とからなる触媒が用いられる。ノルマルパラフィンはまず金属成分の作用により脱水素されてオレフィンとなり、このオレフィンは固体酸成分の作用により骨格異性化され、更に金属成分の作用により水素化されてイソパラフィンに転化される。
中間留分水素化精製工程においては、前記水素化精製に有効な触媒と、水素化異性化に有効な触媒との両方を使用してもよいが、一般に水素化異性化に有効な触媒は水素化精製にも有効であることから、水素化異性化に有効な触媒を使用することが効率的であり、好ましい。
【0030】
本発明に係る中間留分水素化精製装置40の形式は限定されないが、固定床連続流通式反応器であることが好ましい。反応器は単一であってもよいし、直列又は並列に配置された複数で構成されてもよい。また反応器内に設けられる触媒床は単一であってもよいし、複数に区分されていてもよい。
【0031】
前記中間留分水素化精製装置40に充填される触媒としては、石油精製等において水素化精製及び/又は水素化異性化に一般的に使用される触媒、すなわち無機担体に水素化(−脱水素)能を有する活性金属が担持された触媒を用いることができる。
前記触媒を構成する活性金属としては、元素の周期表第6族、第8族、第9族及び第10族の金属からなる群より選ばれる1種以上の金属が用いられる。これらの金属の具体的な例としては、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム等の貴金属、あるいはコバルト、ニッケル、モリブデン、タングステン、鉄などが挙げられ、好ましくは、白金、パラジウム、ニッケル、コバルト、モリブデン、タングステンであり、更に好ましくは白金、パラジウムである。また、これらの金属は複数種を組み合わせて用いることも好ましく、その場合の好ましい組み合わせとしては、白金−パラジウム、コバルト−モリブデン、ニッケル−モリブデン、ニッケル−コバルト−モリブデン、ニッケル−タングステン等が挙げられる。なおここで元素の周期表とは、IUPAC(国際純正・応用化学連合)の規定に基づく長周期型の元素の周期表をいう。
【0032】
前記触媒を構成する無機担体としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、ボリア等の金属酸化物が挙げられる。これら金属酸化物は1種であってもよいし、2種以上の混合物あるいはシリカアルミナ、シリカジルコニア、アルミナジルコニア、アルミナボリア等の複合金属酸化物であってもよい。前記無機担体は、水素化精製と同時にノルマルパラフィンの水素化異性化を効率的に進行させるとの観点から、シリカアルミナ、シリカジルコニア、アルミナジルコニア、アルミナボリア等の固体酸性を有する複合金属酸化物であることが好ましい。また、無機担体には少量のゼオライトを含んでもよい。さらに前記無機担体は、担体の成型性及び機械的強度の向上を目的として、バインダーが配合されていてもよい。好ましいバインダーとしては、アルミナ、シリカ、マグネシア等が挙げられる。
【0033】
前記触媒における活性金属の含有量としては、活性金属が上記の貴金属である場合には、金属原子として担体の質量基準で0.1〜3質量%程度であることが好ましい。また、活性金属が上記の貴金属以外の金属である場合には、金属酸化物として担体の質量基準で2〜50質量%程度であることが好ましい。活性金属の含有量が前記下限値未満の場合には、水素化精製及び水素化異性化が充分に進行しない傾向にある。一方、活性金属の含有量が前記上限値を超える場合には、活性金属の分散が低下して触媒の活性が低下する傾向となり、また触媒コストが上昇する。
【0034】
本実施形態の例における中間留分水素化精製装置40の反応温度は、180〜400℃、好ましくは280〜350℃、更に好ましくは300〜340℃である。ここで、反応温度とは、中間留分水素化精製装置40内の触媒層の平均温度のことである。反応温度が前記下限温度以上であれば、中間留分が充分に水素化精製および水素化異性化され、前記上限温度以下であれば、中間留分の分解反応の併発を抑制することができ、また触媒の寿命低下が抑制される。
【0035】
中間留分水素化精製装置40における圧力(水素分圧)は0.5〜12MPaであることが好ましく、1〜5MPaであることがより好ましい。水素化精製装置の圧力が0.5MPa以上であれば、粗中間留分が充分に水素化精製および水素化異性化され、12MPa以下であれば、設備の耐圧性を高めるための設備費を抑制できる。
【0036】
中間留分水素化精製装置40における液空間速度(LHSV[liquid hourly space velocity])は0.1〜10h−1であることが好ましく、0.3〜3.5h−1であることがより好ましい。LHSVが0.1h−1以上であれば、反応器の容積を過大にしなくてもよく、10h−1以下であれば、中間留分が効率的に水素化精製および水素化異性化される。
【0037】
中間留分水素化精製装置40における水素ガス/油比は50〜1000NL/Lであることが好ましく、70〜800NLであることがより好ましい。ここで、「NL」とは、標準状態(0℃、101325Pa)における水素容量(L)のことを意味する。水素ガス/油比が50NL/L以上であれば、中間留分が充分に水素化精製および水素化異性化され、1000NL/L以下であれば、多量の水素ガスを供給するための設備が不要となり、また運転コストの上昇を抑制できる。
【0038】
[ワックス留分水素化分解工程〜リサイクル工程]
次に、上記アップグレーディングシステムにおけるワックス留分水素化分解工程およびその下流の各工程について、図2に沿って更に詳細に説明する。
【0039】
(ワックス留分水素化分解工程)
ワックス留分水素化分解工程においては、図2に示すように、第1精留塔(図示せず)の塔底から、場合により中間タンク(図示せず)を経て、ライン14により供給された粗ワックス留分はワックス留分水素化分解装置50において水素化分解され、未分解ワックスを含む水素化分解生成物が得られる。なお、特に断らない限り、水素化分解生成物とは未分解ワックスを含むものを意味する。水素化分解生成物は、後述する第1の気液分離装置55および第2の気液分離装置57により気液分離され、液体成分は、第2精留塔20に供給される。未分解ワックスを主成分とする第2精留塔20の塔底油はライン24によりワックス留分水素化分解装置50の上流のライン14に返送され、混合槽(図示せず)において粗ワックス留分と混合され、ワックス留分水素化分解装置50に供給されて再度水素化分解される。
【0040】
ワックス留分水素化分解装置50において使用される水素化分解触媒としては、例えば、固体酸を含む担体に、活性金属として周期表第8〜10族に属する金属を担持したものが挙げられる。
好適な担体としては、超安定Y型(USY)ゼオライト、Y型ゼオライト、モルデナイトおよびβゼオライトなどの結晶性ゼオライト、ならびに、シリカアルミナ、シリカジルコニア、およびアルミナボリアなどの耐熱性を有する無定形複合金属酸化物の中から選ばれる1種類以上の固体酸を含んで構成されるものが挙げられる。さらに、担体は、USYゼオライトと、シリカアルミナ、アルミナボリアおよびシリカジルコニアの中から選ばれる1種以上の固体酸とを含んで構成されるものがより好ましく、USYゼオライトと、アルミナボリアおよび/またはシリカアルミナを含むものがさらに好ましい。
【0041】
USYゼオライトは、Y型ゼオライトを水熱処理および/または酸処理により超安定化したものであり、Y型ゼオライトが本来有する細孔径が2nm以下のミクロ細孔と呼ばれる微細細孔構造に加え、2〜10nmの範囲に細孔径を有する新たな細孔が形成されている。USYゼオライトの平均粒子径に特に制限はないが、好ましくは1.0μm以下、より好ましくは0.5μm以下である。また、USYゼオライトにおいて、シリカ/アルミナのモル比(アルミナに対するシリカのモル比)は10〜200であることが好ましく、15〜100であることがより好ましく、20〜60であることがさらに好ましい。
【0042】
また、担体は、結晶性ゼオライト0.1〜80質量%と、耐熱性を有する無定形複合金属酸化物0.1〜60質量%とを含んで構成されるものであることが好ましい。
【0043】
担体は、上記固体酸とバインダーとを含む担体組成物を成型した後、焼成することにより製造できる。固体酸の配合割合は、担体全量を基準として1〜70質量%であることが好ましく、2〜60質量%であることがより好ましい。また、担体がUSYゼオライトを含んで構成される場合、USYゼオライトの配合割合は、担体全体の質量を基準として0.1〜10質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがより好ましい。さらに、担体がUSYゼオライトおよびアルミナボリアを含んで構成される場合、USYゼオライトとアルミナボリアの配合比(USYゼオライト/アルミナボリア)は、質量比で0.03〜1であることが好ましい。また、担体がUSYゼオライトおよびシリカアルミナを含んで構成される場合、USYゼオライトとシリカアルミナとの配合比(USYゼオライト/シリカアルミナ)は、質量比で0.03〜1であることが好ましい。
【0044】
バインダーとしては、特に制限はないが、アルミナ、シリカ、チタニア、マグネシアが好ましく、アルミナがより好ましい。バインダーの配合量は、担体全体の質量を基準として20〜98質量%であることが好ましく、30〜96質量%であることがより好ましい。
【0045】
成型された担体の形状は限定されないが、例えば球状、円柱状、三つ葉・四葉型の断面を有する異形円柱状などが挙げられる。また、その粒子径についても特に制限はないが、実用性から1μm〜10mmであることが好ましい。
【0046】
前記担体組成物の焼成温度は、400〜550℃の範囲内にあることが好ましく、470〜530℃の範囲内であることがより好ましく、490〜530℃の範囲内であることがさらに好ましい。
【0047】
周期表第8〜10族の金属としては、具体的にはコバルト、ニッケル、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金などが挙げられる。これらのうち、ニッケル、パラジウムおよび白金の中から選ばれる金属を1種単独または2種以上組み合わせて用いることが好ましい。これらの金属は、含浸やイオン交換などの常法によって上述の担体に担持することができる。担持する金属量には特に制限はないが、金属の合計量が担体質量に対して0.1〜3.0質量%であることが好ましい。
【0048】
ワックス留分水素化分解装置50における水素分圧としては、例えば0.5〜12MPaであり、1.0〜5.0MPaが好ましい。
【0049】
ワックス留分分解水素化分解装置50における液空間速度(LHSV)としては、例えば0.1〜10.0h−1であり、0.3〜3.5h−1が好ましい。水素ガスとワックス留分との比(水素ガス/油比)は、特に制限はないが、例えば50〜1000NL/Lであり、70〜800NL/Lが好ましい。
【0050】
ワックス留分水素化分解装置50の通常運転時における反応温度(触媒床重量平均温度)としては、180〜400℃が例示でき、好ましくは200〜370℃、より好ましくは250〜350℃、さらに好ましくは280〜350℃である。反応温度が400℃を超えると、水素化分解が過度に進行して、目的とする中間留分の収率が低下する傾向にある。また、水素化分解生成物が着色して、燃料基材としての使用が制限される場合もある。一方、反応温度が180℃より低い場合は、ワックス留分の水素化分解が十分に進行せず、中間留分の収率が低下する傾向にある。なお、反応温度は、ライン14に設けられた熱交換器18出口の設定温度を調整することにより制御される。
【0051】
ワックス留分水素化分解装置50の通常運転時においては、水素化分解生成物中に含まれる沸点が25℃以上360℃以下の炭化水素成分の含有量が、沸点25℃以上の全水素化分解生成物の質量を基準として、好ましくは20〜90質量%、より好ましくは30〜80質量%、さらに好ましくは45〜70質量%となるように、水素化分解装置50を運転することが好ましい。前記特定の炭化水素成分の含有量がこのような範囲内にあれば、水素化分解の進行の度合いが適切であり、中間留分の収率を高めることができる。
【0052】
(気液分離工程)
この例においては、ワックス留分水素化分解工程における水素化分解生成物は、2段に設けられた気液分離装置へ導入されて気液分離される。すなわち、水素化分解工程において未反応の水素ガスおよびワックス留分が過度に水素化分解されて生成したガス状炭化水素からなる気体成分と、液状炭化水素からなる液体成分とに分離される。
ワックス留分水素化分解装置50出口に接続されたライン52には、水素化分解生成物を冷却するための熱交換器(図示略)が設置されていることが好ましい。この熱交換器により冷却された水素化分解生成物は、第1の気液分離装置55により気体成分と液体成分とに分離される。第1の気液分離装置55内の温度は180〜300℃程度であることが好ましい。すなわち、第1の気液分離装置55において分離される液体成分は、前記温度において液体状態となる炭化水素からなる重質油成分であり、未分解のワックス留分を多く含む。前記重質油成分は、第1の気液分離装置55の底部から、ライン53およびライン51を経て、第2精留塔20に供給される。
【0053】
一方、第1の気液分離装置55において分離された気体成分は、第1の気液分離装置55の頂部からライン59を介して熱交換器(冷却装置)56に導入されて冷却され、その少なくとも一部が液化される。熱交換器56からの流出物は、第2の気液分離装置57に導入される。第2の気液分離装置57の入口温度は、熱交換器56による冷却により、90〜130℃程度とされる。
【0054】
第2の気液分離装置57においては、気体成分と熱交換器56における冷却により液化した液体成分とが分離される。分離された気体成分は、第2の気液分離装置57の頂部からライン19により抜き出される。ライン19には熱交換器が設置され(図示略)、気体成分は40℃程度に冷却されることが好ましい。これにより、気体成分中の軽質炭化水素の一部は液化して第2の気液分離装置57に戻る。残った気体成分は、気体状炭化水素を含んだ水素ガスを主成分とし、中間留分水素化精製装置40あるいはナフサ留分水素化精製装置30(図示略)に供給され、水素化処理用水素として再利用される。
【0055】
一方、第2の気液分離装置57の底部に接続されたライン54からは、液体成分が抜き出される。この液体成分は、第1の気液分離装置55よりも低温である第2の気液分離装置57の温度において液状である、より軽質な炭化水素からなる軽質油成分である。そして、この軽質油成分は、第1の気液分離装置55からの重質油成分とともに、ライン51により、第2精留塔20へ供給される。
【0056】
このように気液分離装置を2段に設け、2段階で冷却する手法を採用することにより、ワックス留分水素化分解工程の水素化分解生成物中に含まれる凝固点の高い成分(特に未分解のワックス留分)が冷却により固化して、装置閉塞を起こすなどのトラブルを防止することができる。なお、この例において気液分離工程は2段階としているが、3段階あるいはそれ以上としてもよい。
【0057】
(分留工程)
次いで、ワックス留分水素化分解工程の分解生成物のうち、上述のように気液分離工程により分離された液体成分は、ライン51により第2精留塔20に供給される。また、中間留分水素化精製装置40から流出する水素化精製された中間留分は、気液分離装置45において水素ガスを主成分とする気体と分離されて、ライン41により上記水素化分解生成物と混合され、精留塔20に供給される。そして、精留塔20の中央部に接続されたライン22からは中間留分(灯油・軽油留分)が得られ、精留塔20の上部に接続されたライン21からは軽質留分が得られ、塔底からは水素化分解生成物中に残存する未分解ワックスを主に含む重質炭化水素が回収される。
【0058】
(リサイクル工程)
ついで、リサイクル工程において、分留工程で得られた塔底油の全量をライン24によりワックス留分水素化分解工程に再供給する。この塔底油は、ワックス留分水素化分解工程からの分解生成物中に残存する未分解ワックスを含有するものであるため、これをワックス留分水素化分解工程に再供給することにより、水素化分解を進行させ、最終的な中間留分の収率を一層高めることができる。
【0059】
[精留塔のスタートアップ方法]
次に、図2を参照しながら、第2精留塔20のスタートアップ方法について説明する。
【0060】
第2精留塔20のスタートアップに際して、まず中間留分水素化精製装置40の運転を開始する。具体的には、第1精留塔(図示せず)の中央部から供給される粗中間留分をライン13により中間留分水素化精製装置40に供給し、水素化精製を行う。その運転条件は、前述の同装置の通常運転における運転条件であってよい。但し、該工程の運転開始時においては、一般的な装置の運転開始と同様に、粗中間留分の供給は小さな供給速度(LHSV)で開始し、徐々にこれを高めていく。
【0061】
中間留分水素化精製装置40から流出した水素化精製生成物は、気液分離装置45において気液分離される。ここで分離される気体成分としては、水素化精製において未反応であった水素ガスを主成分とする。一方、ここで得られる液体成分(水素化精製生成物)は、オレフィン類および含酸素化合物が水素化精製によりパラフィン炭化水素に転化され、更に粗中間留分の主成分であるノルマルパラフィンの少なくとも一部が水素化異性化によりイソパラフィンに転化された炭化水素油である。前記水素化精製生成物は常温常圧において液体であり、実質的に硫黄分、芳香族炭化水素およびナフテン炭化水素を含まないパラフィン炭化水素であり、第2精留塔20の予熱に適した炭化水素油である。
【0062】
第2精留塔20およびこれに接続する配管等は、このような水素化精製生成物により、次のように予熱される(予熱工程)。
上記により得られた水素化精製生成物は、ライン41から熱交換器28により加熱されて第2精留塔20に供給される。供給された水素化精製生成物中の軽質分は、第2精留塔20の塔頂から抜き出され、冷却のための熱交換器30を経て液化した炭化水素がリフラックス・ドラム31に貯留される。リフラックス・ドラム31内の液化した炭化水素は、ライン25により第2精留塔20に還流される。
一方、第2精留塔20の塔底からは塔底油が抜き出され、ライン24、27および51を経て、熱交換器28によって加熱されて第2精留塔20に返送される。このようにして、前記水素化精製生成物を用いて、第2精留塔20およびこれに接続する配管等の予熱を行う。
【0063】
以上のようにして第2精留塔20およびこれに接続する配管等の予熱が進行し、第2精留塔20およびこれに接続する配管等の温度が上昇していく。そして、この予熱は少なくとも第2精留塔20への原料油供給段(水素化精製生成物の供給段)の温度が120℃程度以上になるまで行う。第2精留塔への原料油供給段(水素化精製生成物の供給段)の温度を120℃程度以上とすることにより、その後未分解ワックスを含む水素化分解生成物が第2精留塔20に供給されても、第2精留塔20入口周辺の配管等あるいは第2精留塔20内において、ワックス留分が固化し装置が閉塞することを防止できる。この段階において、第2精留塔20の予熱が完了する。
【0064】
第2精留塔の予熱が完了した時点で、ワックス留分水素化分解工程の運転を開始し、未分解ワックスを含む水素化分解生成物の第2精留塔20への供給を開始する。具体的には、第1精留塔(図示せず)の塔底から供給される粗ワックス留分を、ワックス留分水素化分解装置50に供給し、水素化分解を行う。ワックス留分水素化分解装置50の運転条件は、前述の同装置の通常運転の条件とすることが好ましいが、前述の中間留分水素化精製工程の運転開始時と同様に、粗ワックス留分の供給は、小さな供給速度(LHSV)で開始し、徐々にこれを高めていく。そして、流出する未分解ワックスを含む水素化分解生成物は、本例においては2段に設けられた第1の気液分離装置55および第2の気液分離装置57において気液分離され、その液体成分が、ライン41を経て流入する中間留分水素化精製生成物と合流し、熱交換器28により加熱されて第2精留塔20に供給される。
【0065】
未分解ワックスを含む水素化分解生成物の第2精留塔20への供給を開始し、これを継続することにより、第2精留塔20の温度プロファイルを通常運転のそれに近づけていく。そして、ひとつの目安として、第2精留塔20においてライン22が接続される中間留分抜き出し段の温度が通常運転における温度まで上昇した段階において、塔底油のワックス留分水素化分解装置50の上流へのリサイクルおよびライン22からの中間留分の抜き出しを開始する。またナフサ留分の抜き出しも開始する。以上により、第2精留塔20のスタートアップが完了する。
なお、上述のように、第2精留塔20の予熱に使用した前記水素化精製生成物は、回収・廃棄等を行なう必要がなく、そのまま製品の一部として利用される。
【0066】
上述の方法によれば、従来調達が必要であった特定の性状を有する熱付け油を用意することなく、また、使用した水素化精製生成物は廃棄・燃焼等による処分を行なうことなく、通常の製品の一部として利用され、効率的に精留塔のスタートアップを行うことができる。これにより、精留塔のスタートアップに必要とするコストを低減することが可能となる。
【0067】
本発明の精留塔のスタートアップ方法は、上記の好ましい実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を損なわない範囲において、種々の変更を加えることができる。
【符号の説明】
【0068】
10 第1精留塔
20 第2精留塔
40 中間留分水素化精製装置
50 ワックス留分水素化分解装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
フィッシャー・トロプシュ合成油に含まれるワックス留分を水素化分解して得られる水素化分解生成物と、前記合成油に含まれる中間留分を中間留分水素化精製工程において水素化精製して得られる水素化精製生成物とが供給され、分留される精留塔のスタートアップ方法であって、
中間留分水素化精製工程から供給される水素化精製生成物を用いて前記精留塔の予熱を行う予熱工程を有することを特徴とする精留塔のスタートアップ方法。
【請求項2】
前記予熱工程は、
前記水素化精製生成物を加熱して前記精留塔に供給する工程と、
前記精留塔の塔底から塔底油を抜き出し、加熱して前記精留塔に返送する工程と、
前記精留塔の塔頂部から留出する留分を前記精留塔に環流する工程と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の精留塔のスタートアップ方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2011−208004(P2011−208004A)
【公開日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−76987(P2010−76987)
【出願日】平成22年3月30日(2010.3.30)
【出願人】(504117958)独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 (101)
【出願人】(509001630)国際石油開発帝石株式会社 (57)
【出願人】(000004444)JX日鉱日石エネルギー株式会社 (1,898)
【出願人】(591090736)石油資源開発株式会社 (70)
【出願人】(000105567)コスモ石油株式会社 (443)
【出願人】(306022513)新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Fターム(参考)】