(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低沸点留分の割合を増加させるために鉱油を処理する方法において、前記処理が、
第１の振動数を有する圧力波を発生させるステップと、
圧力波発生装置を通るように鉱油を通過させることにより、印加領域において前記鉱油に前記圧力波を当てるステップと、
システムを、当該システムの共振振動数である第２の振動数で励振するステップであって、前記システムは、前記圧力波発生装置と、前記圧力波発生装置まで延びておりさらには前記圧力波発生装置から離れるようにして延びるパイプと、中に含まれる前記鉱油とを含み、前記パイプのうち少なくとも一部のパイプは、前記印加領域のすぐ次にある、前記処理される鉱油を通過させるために設けられている、励振するステップと、
前記共振状態が、前記印加領域を通過した後且つタンクに到達する前に前記鉱油の一部を引き抜き、前記鉱油の前記引き抜かれた一部を再循環パイプを介して前記印加領域に再供給し、前記再循環パイプ内の圧力を、少なくとも１つの調整可能絞り弁の補助によって調整することによって実現されるステップと、
処理された前記鉱油をタンクに供給するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の振動数が、２ｋＨｚから２０ｋＨｚの範囲内で選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の振動数が、補助的な発振器によって、前記励振されるシステムに印加されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記圧力波発生装置が、ハウジング内に装着され且つ前記処理される鉱油を通過させるロータの形態になっていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記再循環パイプ内の圧力が２つの連続する調整可能絞り弁の補助によって調整されることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の方法を実施するための、低沸点留分の割合を増加させるために鉱油を処理するデバイスにおいて、
前記デバイスが、第１の振動数を有する圧力波を発生させる圧力波発生装置を有し、前記圧力波発生装置が、印加領域において前記鉱油に前記圧力波を当てるように構成される、デバイスであって、
励振されるシステムの共振振動数である第２の振動数で振動させるようにシステムを励振する手段が設けられ、前記励振されるシステムが、前記圧力波発生装置と、前記圧力波発生装置まで延びておりさらには前記圧力波発生装置から離れるようにして延びるパイプと、中に含まれる前記鉱油とを含み、前記パイプのうち少なくとも一部のパイプは、前記印加領域のすぐ次にある、前記処理される鉱油を通過させるために設けられており、前記圧力波発生装置の下流側の引き抜き箇所において前記処理される鉱油の一部を引き抜くための、さらには、前記圧力波発生装置の上流側の再供給箇所において前記圧力波発生装置に前記処理される鉱油を再供給するための、再循環パイプが設けられ、圧力を調整するために前記再循環パイプには少なくとも１つの調整可能絞り弁が配置されることを特徴とするデバイス。
【請求項７】
前記圧力波発生装置が、前記鉱油が流れる前記パイプを介して、処理される鉱油に連通されることを特徴とする、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記圧力波発生装置が、ハウジング内に装着され且つ前記処理される鉱油を通過させるためのロータを有し、前記ロータが、回転するように装着され、且つ、リング形状の壁を有するディスクであり、前記ディスクには、前記リング形状の壁に沿って互いに等距離に複数の開口部が配置され、さらに、前記ロータに対して同軸に配置されるステータが、前記ステータと前記ロータの前記リング形状の壁との間に環状隙間を形成するように装着されることを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記ロータが、前記リング形状の壁の内側で同軸に配置されるディスクを有し、前記ディスクが互いに等距離の複数の開口部を有し、追加の振動数の圧力波を発生させるために前記リング形状の壁に対して回転可能になっていることを特徴とする、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
鉱油中の低沸点留分の割合を増加させることを目的として、第１の振動数を用いて、鉱油を処理する圧力波発生装置の動作点を調整する方法であって、
前記圧力波発生装置が、水が流れる配管を介して当該水に連通され、印加される振動数が変更され、前記動作点が、前記圧力波発生装置を通過した後の前記水の温度上昇が最大となるように、前記印加される振動数の関数として決定されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低沸点留分の割合を増加させるために、液体、特に鉱油を処理する方法に関するものであり、この処理は、第１の振動数を有する圧力波を発生させるステップと、印加領域において液体に上記の圧力波を当てるステップと、そのようにして処理された液体をタンクに供給するステップとを含む。さらに、本発明は、液体を処理するための圧力波発生装置の運転位置を調整する方法に関するものである。
【０００２】
さらに、本発明は、特に本発明の方法を実施するための、低沸点留分の割合を増加させるために、液体、特に鉱油を処理するデバイスに関するものであり、このデバイスは、第１の振動数を有する圧力波を発生させる圧力波発生装置を有し、この圧力波発生装置は、印加領域において液体に上記の圧力波を当てるように構成される。
【背景技術】
【０００３】
この種の方法及び対応するデバイスは、例えば、欧州特許出願公開第１２６０２６６号明細書により知られており、これは、精製の過程で短鎖の割合を増加させてそれによって低沸点留分を増加させるために、鉱油及び同様の物質などの液体中の化学結合を弱めて分解する働きをする。この目的のために、機械的な振動エネルギーが、化学結合を破壊するような圧力波の形態で液体中に導入され、それによって、長鎖の高沸点分子留分の鎖が破壊される。実際に起こる分子過程はまだ完全には解明されていないが、特定の振動数を有する圧力波を用いて原油及び別の鉱油を適切に処理することにより、蒸留プロファイルが短鎖の低沸点留分に良好にシフトされ、それによって、原油及び鉱油から得られる高価値製品の収量を増加させることができることは確かである。現在、振動エネルギーによって、上記のように鎖を破壊するための共振励振を、振動数を適切に選択して液体中に引き起こすことが想定されている。
【０００４】
欧州特許出願公開第１２６０２６６号明細書には、機械的振動の発生源としてロータが記載されており、このロータでは、処理される液体が、回転可能に装着される部材の中空部分内に誘導され、そこで液体は径方向外向きに流れ、そこから液体はさらにロータ内の放射状開口部を通って環状隙間内に入るように誘導され、この放射状開口部は、ロータの外側表面上で均等に配置構成される。ロータが高速で回転することにより、隙間内の液体が、回転速度及びロータの外側表面の開口部の数の関数である一定の振動数を有する振動する圧力波を受け、それにより、大量のエネルギーが液体中に導入され、化学結合が弱められるか又は分解される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１２６０２６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、低沸点留分の割合をさらに増加させるために液体をさらに効果的に前処理することを目的として、上述した種類の方法を改善することである。さらに、本発明の目的は、この方法を実施するためのデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を解決するために、本発明による上述の種類の方法は、上記の印加領域のすぐ次にある、処理液体が流れる少なくとも１つのパイプが、励振されるシステムの共振振動数である第２の振動数で振動するように励振されるように工夫されている。
【０００８】
上で言及した現況技術から出発して、出願人は、第１の振動数を有する上記の圧力波を印加することに加えて、圧力波発生装置と、圧力波発生装置まで延びておりさらには圧力波発生装置から離れるように延びており当然ながらシステムを通って流れる液体を含む配管と、から構成される又はそれらを含むシステム全体が第２の振動数で振動するように励振された場合、さらにより効果的に液体の前処理が行われ、又は液体中の化学結合がさらに弱まることに気付いた。この第２の振動数はシステム全体の共振振動数であり、この振動数は、配管、特に再循環パイプ及び他のすべての器具の長さ、強度、重量及び幾何形状に加えて、設備が建てられている地面の減衰特性によって決定される。好適と考えられる特定の第１の振動数を有する圧力波を印加することを継続して実施しながら同時に第２の共振振動数で振動させるようにシステム全体を励振することにより、特に効果的に液体が前処理され、その後の蒸留ステップ及び精留ステップにおいて特に高い割合で所望の低沸点留分が得られる。しかし、上記の第２の振動数でシステム全体が共振する状態はあらゆる場合で即座に起こるわけではなく、共振状態を維持するために処理中に運転のパラメータを特定の範囲内に維持する必要があり、共振状態は、配管及び発振器を通して供給され処理される液体の量並びにその密度及び粘度に依存して実現される。
【０００９】
好適には、第１の振動数を有する上記の圧力波は、処理される液体が流れる配管（ｆｌｏｗｅｄ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｐｉｐｉｎｇ）を介してさらには配管で構成されるシステムを介して接続される圧力波発生装置の補助により、液体中に導入され、場合によっては、圧力波発生装置は第２の振動数で振動するように励振される。第１の振動数は、第２の振動数と併せて、処理される液体中の化学結合を弱める働きをし、それによって蒸留プロファイルが鉱油の低沸点留分へとシフトされる。
【００１０】
共振状態を確実に達成するために、本発明による方法は好適には、上記の印加領域を通過した後且つタンクに到達する前に、液体の一部が引き抜かれ、液体の上記の引き抜かれた一部が再循環パイプを介して上記の印加領域に再供給され、ここでは、再循環パイプ内の圧力が少なくとも１つの調整可能絞り弁の補助によって調整されるように工夫されている。本発明の方法では、第１の振動数を有する圧力波を印加することは、それ自体は現況技術により既知である振動の振動数で実施され、ここでは、通常はシステム全体の共振は起こらない。しかし、圧力波の印加領域の通過後に液体の一部を再循環させ、さらに少なくとも１つの調整可能絞り弁の補助により再循環パイプ内の圧力を変化させ、それにより、引き抜き箇所又は再供給箇所に適切に過剰圧力及び不足圧力（ｕｎｄｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ）を発生させることにより、圧力波発生装置によりシステム全体に発せられる圧力波が変化し、その結果、システム全体が共振し、既に上で言及したように運転パラメータの特定の範囲にわたって安定した状態が維持される。言及した過剰圧力及び不足圧力に加えて、共振状態を実現するためには、圧力波発生装置内の液体の実際の圧力も重要であると考えられてよく、したがって、少なくとも１つの調整可能絞り弁は、共振状態を実現することを目的として圧力波発生装置内で圧力を正確に調整する手段としてもみなされてよい。この特定の圧力は既に上で言及した種々のファクタによって決定される。したがって、共振状態では、共振状態を弱めることなく、処理される液体のスループット及び物理的特性を特定の範囲内で変化させることができる。また、共振状態では、処理される液体を再循環パイプを介して再供給することを中断したり又は停止したりすることができる。本発明の運転モードは、運転パラメータが過度に変化して共振状態が損なわれ、新たに共振状態を誘発しなければならない場合にのみ、再び必要となる。一方で、再循環パイプを通る特定の流れを維持することが有用である場合がある。処理される液体の一部は圧力波発生装置を複数回通過することで、第１の振動数の圧力波を複数回受けることになり、それにより、液体中の化学結合がさらに激しく弱まる。
【００１１】
第１の振動数は、好適には、化学結合を最大限に弱める振動数範囲であることが分かっている、２ｋＨｚから１５０ｋＨｚの間の範囲、特に２ｋＨｚから２０ｋＨｚの間の範囲内で選択される。第２の振動数は通常、第１の振動数とは異なり、１０１５Ｈｚ程度の高い振動数になる可能性もある。本発明の好適な実施例によれば、第２の振動数は、補助的な発振器により、励振されるシステムに印加される。第２の振動数は、共振状態を確実且つ迅速に実現するために、補助的な発振器によりシステム全体に対して計画的に誘発され得る。
【００１２】
原理的には、圧力波発生装置として、機械的エミッタ、電気機械的エミッタ、圧電エミッタ、及び、別の音響エミッタが使用され得る。しかし、本発明の好適な実施例によれば、本方法は、圧力波発生装置が、ハウジング内に装着される、処理される液体が流れるためのロータを有し、したがって、このロータは欧州特許出願公開第１２６０２６６号明細書による言及した現況技術に見られるようなロータであってもよい。以下でより詳細な説明を行うように工夫されている。
【００１３】
実際には、２つの連続する調整可能絞り弁の補助により再循環パイプ内の圧力を調整するような運転モードが特に好適であることが分かった。これらの２つの連続する調整可能絞り弁は、圧力波発生装置の後ろの引き抜き箇所における再循環パイプ内の圧力が再供給箇所の圧力とは別に調整され得るような形で、再循環パイプ内において流れ方向に連続して配置される。これにより最大の処理能力が得られ、熟練者により迅速に共振状態が得られるようになる。
【００１４】
特に本発明の方法を実施するための、低沸点留分の割合を増加させるために、液体、特に鉱油を処理するための本発明のデバイスは、第１の振動数を有する圧力波を発生させるための圧力波発生装置を有し、上記の圧力波発生装置は、印加領域において液体に上記の圧力波を当てるように構成され、また、このデバイスは、少なくとも１つのパイプが、処理される液体がそこを通って流れることができるように構成され、且つ、上記の印加領域のすぐ後方にくるように構成され、ここでは、励振されるシステムの共振振動数である第２の振動数で振動させるように上記のパイプを励振するための手段が設けられることを特徴とする。
【００１５】
好適な一実施例によれば、圧力波発生装置の下流側の引き抜き箇所において処理液体の一部を引き抜くための、さらには、圧力波発生装置の上流側の再供給箇所において圧力波発生装置に処理液体を再供給するための、再循環パイプが設けられ、したがって、圧力を調整するために再循環パイプ内には少なくとも１つの調整可能絞り弁が配置される。
【００１６】
好適な一実施例によれば、このデバイスはさらに、圧力波発生装置が、フロースルー配管を介して、処理される液体、特に鉱油に接続されるように実施される。
【００１７】
好適には、このデバイスは、圧力波発生装置が、ハウジング内に装着され且つ処理される液体を通過させるためのロータの形態をとり、このロータがその軸が回転するように装着され且つリング形状の壁を有するディスクとして実施され、ここでは、このリング形状の壁に沿って互いに等距離に複数の開口部が配置され、さらに、ロータに対して同軸にステータが装着され、それにより、ステータとロータのリング形状の壁との間に環状隙間が形成されるように実施される。
【００１８】
一部の用途では、ロータのリング形状の壁とステータとの間での相互作用によって発生する振動数の影響を一般には受けない化学結合を弱めるために、１つの第１の振動数に加えて追加の振動数を発生させることが有用である場合がある。この目的のために、本発明は有利には、ロータが、リング形状の壁の内側で同軸に配置されるディスクを有し、このディスクが、互いに等距離の複数の開口部を有するように工夫されている。所望される場合、ディスクはさらに、リング形状の壁に対して回転可能に装着されてよい。この場合、ロータのディスク及びリング形状の壁は、それらが相対的に回転可能であることにより、ちょうどロータのリング形状の壁及びステータとして機能するような追加のシステムを形成することになる。いずれの場合も、ディスク上で均等な間隔で配置される開口部の間の距離を適切に選択することにより、追加の振動数を所望される通りに発生させることができる。この追加の振動数は、励振されるシステムの共振振動数である第２の振動数に乱されない。
【００１９】
液体中の低沸点留分の割合を増加させることを目的として、第１の振動数を用いて、液体、特に鉱油を処理するための圧力波発生装置の動作点を調整するための本発明の方法は、圧力波発生装置がフロースルー配管を介して液体、特に水に連通され、圧力波発生装置を通過した後の液体の温度上昇が最大になるように、印加される振動数が変更され、さらには、印加される振動数の関数として動作点が決定されるように実施される。
【００２０】
出願人は、圧力波発生装置に連通されている水の温度を急激に上昇させるような振動数で圧力波発生装置が運転される場合、実際に鉱油も特に効果的に処理されることを意図せず確認した。したがって、本発明の方法は、圧力波発生装置を非常に単純に較正することが可能である。
【００２１】
表１では、鉱油及び２つの異なるタイプの圧力波発生装置を用いて実施されたテストランのデータが示されている。密度及びＡＰＩ°の値は鉱油の密度を表している。試料の粘度に加えて、Ｗｔ％が軽量の低沸点留分の割合を示している。
【００２２】
１行目は鉱油の未処理の試料のデータを示している。２行目及び３行目は、２行目が図２に示されるロータを用いた処理を示しており、３行目が図３に示されるロータを用いた処理を示しており、２つの異なるタイプの圧力波発生装置を用いて処理を行った後で、鉱油の軽量留分の割合が大幅に増加し、その結果、原油の試料から高価値の留分（ｈｉｇｈ−ｖａｌｕｅ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）が得られたことを示している。
【００２３】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２４】
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、概略的に示される実施例を用いた図を用いて本発明をより詳細に説明する。
【００２６】
図１では、例えば鉱油のような液体を処理する本発明の方法を実施するデバイスが１で示されている。このデバイスは原油タンク２及び生成物容器３を有する。原油又は鉱油がタンク２から容器３までポンプで注入されるか又はタンク２から容器３まで流れ込むときに、例えばロータの形態の圧力波発生装置又は発振器４を通過する。該当する配管が５で示されている。共振状態を実現するために、引き抜き箇所７において発振器から液体の一部を引き抜き、再供給箇所８においてその液体の一部を発振器に再供給するための再循環パイプ６が設けられる。引き抜き箇所７の圧力は調整可能絞り弁９を介して調整され得る。この圧力は、調整可能絞り弁９における圧力降下に関係なく、再供給箇所８において圧力を所望される通りに調整するために、調整可能絞り弁１０上でさらに低減され得る。配管５及び発振器４のスループットに応じて、さらには、運ばれた処理される液体の物理的特性に応じて、調整可能絞り弁９及び調整可能絞り弁１０の特定の調整値において発振器４から発せされる圧力波が配管５のシステム内に伝播し、その結果、システム全体における共振状態が実現され、それにより、処理される液体中の化学結合が所望される通りに弱まる。
【００２７】
図２では、本発明の方法を実施するのに使用され得るロータが描かれている。発振器４は、駆動装置１２及び適切な動力伝達装置１３に加えて、ロータ・ハウジング１４と、ロータ・ハウジング１４に装着されるステータ１６と協働するロータ１５と、を有する。ロータ１５とステータ１６の間に、環状隙間１７が形成される。処理される液体が矢印１８の方向において入口開口部１９内へと誘導されてロータの内部２０に入る。ロータ１５が回転することによって発生する遠心力により、内部２０内の処理される液体がステータ１６に向かうように移動され、それにより、ロータ１５内の開口部２１を介して環状隙間１７内に流れ込むことができるようになる。開口部２１はロータ１５の円周に沿って等距離で配置される。図２の環状隙間１７はロータ１５に対して非常に大きく描かれているが、実際には、ロータ１５とステータ１６との間の隙間はほんの数ミリメートルであり、したがって、ロータ１５が回転することより、さらには、開口部２１の構成により、この領域に特定の周波数を有する圧力波が発生し、その結果、処理される液体中に、化学結合を弱めるための大量のエネルギーが導入される。前処理された液体は開口部２２を介して引き抜かれて生成物容器内へと運搬され得る。再循環パイプは、図１では７及び８で示されている適切な箇所でロータ・ハウジング１４に接続される。この種類のロータは、処理される液体に含まれる分子内の隣接する炭素原子間の化学結合を弱めるのに特に使用されることから、このタイプのロータは「炭素アクチベータ（炭素活性装置、ｃａｒｂｏｎ  ａｃｔｉｖａｔｏｒ）」と称される。
【００２８】
図３では、ロータ１５の代替の実施例が描かれている。ロータ１５上では、追加のディスク２３がロータ１５に装着されている。これにより、ロータ１５とステータ１６との間で発生する振動数の影響を一般に受けない化学結合を弱める働きをする補助的な振動数が発生する。しかし、第２の振動数がシステム全体の共振振動数であることから、本発明の用語においては、これらの振動数は共に第１の振動数とみなされる。この種類のロータは、処理される液体に含まれる分子内の炭素原子と水素原子との間の化学結合を弱めるのに特に使用されることから、このタイプのロータは「水素アクチベータ（水素活性装置、ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ａｃｔｉｖａｔｏｒ）」と称される。
【００２９】
図４はテストランからのデータを示しており、発振器の上流側の箇所で測定された温度が２４で示されており、発振器の下流側で測定された温度が２５で示されている。このテストランでの回転速度は２９９０ｒｍｐで固定され、これは、運転の約２００秒後の２つの曲線の間のところで水の温度を最大に上昇させ、ここでの最大の温度差は約１０℃であった。図５では、同じ試験設備を用いて３５９０ｒｍｐで試験を行った。この場合、２つの曲線間での水の温度の最大の上昇は約３００秒後に見られ、約３５℃であった。したがって、これらの運転パラメータは鉱油の処理において最適となるように決定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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