(57)【要約】【課題】  原料の切替が生じたときに、常圧蒸留装置等の装置を運転する際の最適な最終運転目標値を自動的に設定できる運転目標値設定方法を提供する。【解決手段】  過去の運転実績から、原料処理量に関するデータ、原料の種類に関するデータ、前記原料が複数の種類からが構成されている場合には個々の種類の前記原料に関するデータ、前記抜き出し量，塔頂温度及び塔頂流量を含む装置運転に関するデータ及び前記留分の品質に関するデータを前記運転実績ごとに関連づけ、運転実績データとしてデータベースに蓄積し、原料切替時に、切替後の原料処理量に関する条件、前記原料の種類に関する条件及び留分の品質に関する条件を入力し、前記データベースに蓄積された前記運転実績データの中から類似する一つ又は複数の前記運転実績データを検索し、検索の結果発見された前記運転実績データに基づいて目標値を設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料切替時に、留分ごとの性状を満足するように各留分の抜き出し量を自動的に制御する原料切替時における各種装置の運転目標値設定方法において、
過去の運転実績から、原料処理量に関するデータ、原料の種類に関するデータ、前記原料が複数種類の原料から構成される混合原料である場合には前記混合原料を構成する個々の前記原料に関するデータ、前記抜き出し量，塔頂温度及び塔頂流量を含む装置運転に関するデータ及び前記留分の品質に関するデータを前記運転実績ごとに関連づけ、運転実績データとしてデータベースに蓄積する工程と、
原料切替時に、切替後の原料処理量に関する条件、前記原料の種類に関する条件及び留分の品質に関する条件を入力し、前記データベースに蓄積された前記運転実績データの中から類似する一つ又は複数の前記運転実績データを検索するステップと、
検索の結果発見された前記運転実績データに基づいて、各種の前記装置の運転目標値を設定する工程と、
を有することを特徴とする原料切替時における各種装置の運転目標値設定方法。
【請求項２】
前記検索ステップで類似する前記運転実績データが複数発見された場合に、発見されたこれら複数の前記運転実績データの加重平均に基づいて運転目標値を設定すること、
を特徴とする請求項１に記載の原料切替時における各種装置の運転目標値設定方法。
【請求項３】
事例ベース推論を利用して前記データベースに蓄積された過去の運転実績データの中から原料切替後の条件に類似する一つ又は複数の運転実績データを検索することを特徴とする請求項１又は２に記載の原料切替時における各種装置の運転目標値設定方法。
【請求項４】
前記混合原料を構成する構成原料の種類が複数存在する場合に、前記構成原料を種類，性質その他の条件に基づいて複数のグループに分け、前記構成原料の種類に関するデータにグループ名とこれらの構成比率とを含ませて前記データベースに蓄積し、前記グループ名及び前記構成比率に基づいて前記データベースに蓄積された前記運転実績データの中から類似する一つ又は複数の前記運転実績データを検索することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の原料切替時における各種装置の運転目標値設定方法。
【請求項５】
前記混合原料が複数種類の原油を混合してなる混合原油である場合に、前記混合原油を構成する構成原油を、その性状に応じて重質系、中質系及び軽質系のグループに分類することを特徴とする請求項４に記載の原料切替時における各種装置の運転目標値設定方法。
【請求項６】
前記各種装置が、常圧蒸留装置であることを特徴とする請求項４又は５に記載の原料切替時における各種装置の運転目標値設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石油精製における原油の常圧蒸留装置のような装置において、原料が切り替わったときに前記装置の運転目標値を設定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、石油精製における原油の常圧蒸留装置は、供給された原料である原油をＬＰガス（以下、ＬＰＧと記載する）、ナフサ（以下、ＦＲＮと記載する）、灯油（以下、ＫＥＲＯと記載する）、軽質軽油（以下、ＬＧＯと記載する）及び重質軽油（以下、ＨＧＯと記載する）等の留分に分留するための装置である。
図６に常圧蒸留装置の構成を概略図で示す。
図６に示す常圧蒸留装置１００では、種類の異なる原油を貯蔵した複数の原油タンクＡ，Ｂ，Ｃ・・・と、これら原油タンクＡ，Ｂ，Ｃ・・・から供給された原油をブレンドして蒸留塔１０１に送る原油供給部１０４と、蒸留塔１０１で分留によって得られた混合溶液中から軽質留分を追い出すストリッパー１０２とを有している。そして、蒸留塔１０１でＬＰＧが分留され、ストリッパー１０２でＦＲＮ、ＫＥＲＯ、ＬＧＯ及びＨＧＯが分留される。
【０００３】
このような従来の常圧蒸留装置１００においては、各原油タンクＡ，Ｂ，Ｃ・・・の原油をブレンドし、ブレンドした原油を流量調節弁１０５で流量調整をしながら蒸留塔１０１に送っている。この際、各原油タンクＡ，Ｂ，Ｃ・・・の原油量が均等に消費されるように、原油供給部１０４と各原油タンクＡ，Ｂ，Ｃ・・・との間に設けられた流量調節弁１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ・・・で、各原油タンクＡ，Ｂ，Ｃ・・・から原油供給部１０４に供給される原油の流量（処理量）を調整している。
なお、このように、複数種類の原油をブレンドする際の原油ブレンドの指標としては、ＡＰＩ比重法（アメリカ石油協会で制定した比重表示方法）が一般に用いられている。
【０００４】
ところで、原油は、その種類ごとに、カットポイント（蒸留温度）における各留分の抜き出し量（得率）が異なるため、蒸留塔１０１に供給される原油の種類が切替わると、切替後の原油の種類に応じて常圧蒸留装置１００の運転条件（塔頂温度、塔頂流量、各留分の抜き出し量等を含む条件）を切り替える必要がある。
【０００５】
例えば、ＦＲＮは、エンドポイント（ＥＰ）で、ＫＥＲＯは９５％留出温度で、ＬＧＯは９０％留出温度で、ＨＧＯはカラー性状を目標として抜き出し量を制御する（例えば、ＪＩＳ２２５４参照）が、異なる油種の原油又は油種構成が異なる混合原油に切り替わると、ＦＲＮの性状を一定に保つために、その抜き出し量が当該原油に応じた抜き出し量に制御され、これによってＫＥＲＯの抜き出し量が影響を受けることになる。また、ＫＥＲＯの性状を一定に保つために、その抜き出し量を当該原油に応じた抜き出し量に制御すると、これによってＬＧＯの抜き出し量が影響を受けることになる。
【０００６】
このように、一つの留分の性状を一定に保つためにその抜き出し量を当該原油に応じた抜き出し量に制御しようとすると、その影響が他の留分の抜き出し量に波及するため、これらの影響を考慮しつつ切り替られた原油に応じて各留分ごとに抜き出し量を制御しなければならない。
【０００７】
原油切替後の新たな運転目標値設定の方法としては、例えば、シミュレーションによる方法を利用することができる。
しかし、シミュレーションによる方法では、切替後に実際に使用する原油と全く同じ原油で予め目標モデルを作成することが困難で、正確な目標設定値が得られないという問題がある。
また、特許文献１には、蒸留塔のスタートアップ時間を短縮することができる蒸留塔および蒸留塔のスタートアップ方法に関する技術が開示されている。
しかし、この技術は、所定のシミュレーションによって得られた結果に基づいて予め蒸留塔が設計されていることを条件とするため、既存の常圧蒸留装置には適用することができないという難点がある。
【特許文献１】特開２００３−１３５９０２号公報
【０００８】
このため、常圧蒸留装置１００の運転を担当するオペレーターは、過去の経験に基づいて、最終運転目標値を設定しているのが現状である。
しかしながら、オペレーターの過去の経験に基づく最終運転目標値の設定は、オペレーターの熟練度によって留分の品質にばらつきが生じやすく、また、熟練したオペレーターを育成するためには時間と費用がかかるという問題がある。さらに、人手を介する作業は非効率的であるという問題もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記した問題点を解決するためになされたもので、例えば原油の常圧蒸留装置において、原油切替時に分留される各留分の性状を適正に保つように最適な最終運転目標値を自動的に設定したり、また、例えば灯軽油脱硫装置や化学反応装置において、原料切替時に製造される製品の性状を適正に保つように最適な最終運転目標値を自動的に設定することができるように、作業の効率化、コストダウン及び留分の品質の安定化を図ることのできる原料切替時における各種装置の運転目標値設定方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発明者が鋭意研究を行った結果、過去の運転実績データの蓄積の中から、原料切替後の原料の種類や処理量などの条件に基づいて検索を行い、原料油切替後の前記条件に一致又は類似する運転実績データを抽出し、抽出された一つ又は複数の運転実績データに基づいて、最適な運転目標値を設定することで、本発明の目的を達成した。
【００１１】
具体的に、請求項１に記載の発明は、原料切替時に、留分ごとの性状を満足するように各留分の抜き出し量を自動的に制御する原料切替時における各種装置の運転目標値設定方法において、過去の運転実績から、原料処理量に関するデータ、原料の種類に関するデータ、前記原料が複数種類の原料から構成される混合原料である場合には前記混合原料を構成する個々の前記原料に関するデータ、前記抜き出し量，塔頂温度及び塔頂流量を含む装置運転に関するデータ及び前記留分の品質に関するデータを前記運転実績ごとに関連づけ、運転実績データとしてデータベースに蓄積する工程と、原料切替時に、切替後の原料処理量に関する条件、前記原料の種類に関する条件及び留分の品質に関する条件を入力し、前記データベースに蓄積された前記運転実績データの中から類似する一つ又は複数の前記運転実績データを検索するステップと、検索の結果発見された前記運転実績データに基づいて、各種の前記装置の運転目標値を設定する工程とを有する方法である。
【００１２】
前記検索ステップで類似する前記運転実績データが複数発見された場合には、請求項２に記載するように、発見されたこれら複数の前記運転実績データの加重平均に基づいて運転目標値を設定するとよい。
なお、本発明においては、データベースから過去の運転実績データを検索して運転目標値を設定するにあたり、請求項３に記載するように、事例ベース推論を利用することが可能である。
この場合、前記混合原料を構成する構成原料の種類が多数存在する場合には、類似判定が困難になる。そこで、このような場合には、請求項４に記載するように、前記構成原料を種類，性質その他の条件に基づいて複数のグループに分け、前記構成原料の種類に関するデータにグループ名とこれらの構成比率（グループごとの構成比率でもよいし各グループにおける構成原料の構成比率でもよい）とを含ませて前記データベースに蓄積し、前記グループ名及び前記構成比率に基づいて前記データベースに蓄積された前記運転実績データの中から類似する一つ又は複数の前記運転実績データを検索するとよい。このようにすることで、データ数を少なくすることができ、類似性判断を容易に行うことができる。
【００１３】
前記混合原料が混合原油である場合には、請求項５に記載するように、混合原油を構成する構成原油をその性状に応じて重質系原油、中質系原油、軽質系原油のグループに分類するとよい。なお、この場合には、例えば重質系原油をさらに超重質原油と重質原油とに分類する場合や、軽質系原油をさらに超軽質原油と軽質原油とに分類する場合が含まれる。
上記の分類は、ＡＰＩ比重に基づいて行ってもよいし、経験に基づいて行ってもよい。
なお、本発明が適用可能な「各種装置」には、請求項６に記載した常圧蒸留装置の他、水素化脱硫装置や重油脱硫装置等の各種脱硫装置、ポリプロピレン製造装置やエチレン製造装置等の各種製造装置、各種の化学反応装置が含まれる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、原料切替後の各種装置の運転目標値の設定を、自動的に効率よく行うことができる。また、本発明の方法は、常圧蒸留装置をはじめとして各種の製造装置や化学反応装置に適用が可能であり、かつ、これら装置を改良等する必要がなく、熟練オペレーターの育成も不要であるから、低コストで実施することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかり、原料である原油を異なる種類の原油（油種及び／又は油種構成比率が異なる混合原油）に切り替える時における原油の常圧蒸留装置の運転目標値設定方法を実現するためのシステム構成を説明するブロック図である。
このシステムは、常圧蒸留装置の塔頂温度，塔頂流量，各留分の抜き出し量等の常圧蒸留装置の運転データ、原油処理量の実績データ、ＫＥＲＯ、ＬＧＯ、ＨＧＯ、ＦＲＮ等の留分の性状を含む運転品質データが入力されるデータ入力部５と、このデータ入力部５から入力された各種データを処理し、運転実績データとしてデータベース４に蓄積させる処理部６と、原油切替時に、原油処理量や油種、原油構成比率等の条件を入力するキーボート等の入力部１と、入力された条件に従ってデータベース４に蓄積された過去の運転実績データの中から最も類似する複数の運転実績データを抽出する類似データ検索部３と、検索結果を出力するディスプレイやプリンタ等の出力部２とを有している。
【００１６】
類似データ検索部３は、与えられた複数の条件に基づき、同一又は類似の条件を有するデータをデータベースの中から検索することができる類似検索を行うことができるものであればよく、市販の類似ソフトを使うことができる。また、例えば、特開平７−２００６１４号公報に開示された類似データの検索技術や、特開平１１−３５３３３１号公報に開示された数値的近似回答に関する技術なども利用が可能である。さらに、特開平１１−４５１０８号公報等で公知の事例ベース推論により、類似する運転実績データの検索を行うこともできる。
【００１７】
処理部６は、データ入力部５に入力される常圧蒸留装置の運転データの中から、塔頂温度，塔頂流量，各留分の抜き出し量等について、原油切替後一定時間が経過して運転状態が安定したときの一時間の平均値を求め、これをデータベース４に格納する。また、処理部６は、データ入力部５に入力される原油処理実績データから、原油切替後の一日の原油処理量の平均値を求め、これをデータベース４に格納する。さらに、処理部６は、データ入力部５に入力される運転品質データから、原油の油種名，原油構成比率及び運転状態が安定したときの各留分の性状のラボデータを抽出し、これをデータベース４に格納する。これらのデータは、同一運転ごとに関連付けられ、「運転実績データ」としてデータベース４に記憶される。
【００１８】
図２は、データベース４に格納される運転実績データの概念を説明する図である。
図２に示すように、同一の運転ごとの運転実績データ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ・・・には、塔頂温度，塔頂流量及び各留分の抜き出し量等を示す運転データと、一日当たりの原油の処理量を示す原油処理量データと、原油の構成比率を示す原油構成比率データと、留分の性状等の品質データが含まれている。
原油切替を行う際に入力部１を介して所定の条件が入力されると、類似データ検索部３がこれら条件と運転実績データ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ・・・に含まれる同一属性の各種前記データとを比較し、類似性を総合的に判断する。
【００１９】
原油切替を行う際に入力部１を介して入力されるデータの一例としては、例えば図３に示すように、原油切替後の一日の原油処理量、混合原油を使用する場合には、混合原油を構成する各原油の名称と構成比率及び留分の性状がある。
以下、入力すべき原油処理量、構成比率及び留分の性状について説明する。
【００２０】
（１）  原油処理量の入力
図６に示すように、複数の原油タンクＡ，Ｂ，Ｃ・・・から蒸留塔１０１に原油を供給する場合には、各原油タンクＡ，Ｂ，Ｃ・・・の原油消費量が均等になるように、つまり、各原油タンクＡ，Ｂ，Ｃ・・・が同時に原油を使い切るように、流量調整弁１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ・・・を調整して、各原油タンクＡ，Ｂ，Ｃ・・・からのチャージ量（供給量）を決定する。
【００２１】
このチャージ量は、蒸留塔１０１の蒸留能力と各原油タンクＡ，Ｂ，Ｃ・・・の初期原油貯蔵量とから割り出すことができる。図３（ａ）に示す例では、原油タンクＡについて１０，０００ｋｌ／日、原油タンクＢについて１９，０００ｋｌ／日、スロップを貯蔵した原油タンクＣについて３，０００ｋｌ／日のチャージ量とし、原油タンクＡ，Ｂ，Ｃからの合計供給量を３２，０００ｋｌ／日としている。
【００２２】
（２）  油種及び構成比率の入力
図３（ｂ）に示す例では、油種としては、ＫＦ（カフジ原油），ＡＨ（アラビアンヘビー原油），ＺＫ（ザクム原油）等の油種名が入力される。また、油種名とともに入力される各原油の構成比率は、供給される原油の総量に対する体積比（vol％）で表される。さらに、この実施形態では、混合原油を構成する各々の油種を、例えばＡＰＩ比重を用いて重質原油、中質原油、軽質原油の三つの油質に分類している。この油質の入力は、オペレータが行ってもよいし、前記ＡＰＩ比重や経験に基づいて予め全ての原油を重質系、中質系、軽質系に分類しておき、ＫＦ，ＡＨ，ＺＫ等の油種名が入力されたときに、入力部１又は類似データ検索部３で自動的に分類して入力を行うようにしてもよい。
【００２３】
図３（ｃ）に示す例では、例えば、重質原油（ＫＦ：１９vol％，ＡＨ：７vol％，その他：１vol％）合計：２７vol％、中質原油（ＡＬ（アラビアンライト原油）：１５vol％，その他：１vol％）合計：１６vol％、軽質原油（ＺＫ：３２vol％，ＯＭ（オマーン原油）：１２vol％，ＱＴ（カタールランド原油）：１２vol％，その他１vol％）合計：５７vol％のように入力される。
このように、原油を重質，中質，軽質の三つにグループ分けするとともに、各グループごとの構成比率を入力することで、前記三つのグループ名及び構成比率を手がかりに類似検索を行うことが可能になり、多数の種類の原油を混合してなる混合原油であっても、類似性の判断を容易に行えるようになる。
【００２４】
（３）  留分の性状
目標となる留分の性状は、留分ごとに留出温度やカラー、エンドポイント等で指定される。具体的には、例えばＫＥＲＯは９５％留出温度、ＬＧＯは９０％留出温度、ＨＧＯはカラー、ＦＲＮはエンドポイント（ＥＰ）で指定する。
【００２５】
切替後における以上の条件を入力した後、入力された条件に基づき類似データ検索部３がデータベース４内の運転実績データの検索を行う。類似データ検索部３は、最も近似すると思われる複数（例えば五つ）の運転実績データをデータベース４から読み出し、ディスプレイ等の出力部２に表示する。この表示結果の一例を図４に示す。
【００２６】
図４（ａ）に示す例では、検索結果として最も類似する五つの過去の運転実績データ１０ａ′〜１０ｅ′を表示している。この運転実績データ１０ａ′〜１０ｅ′には、運転日、混合原油を構成する油種名と構成比率、ＫＥＲＯやＬＧＯ等の留分の性状、運転データが含まれる。
運転データには、ＫＥＲＯ，ＬＧＯ及びＦＲＮは留出量の目標値、塔頂流量の目標値及び塔頂温度の目標値が含まれる。
【００２７】
図４（ｂ）は、上記の五つの過去の運転実績データ１０ａ′〜１０ｅ′の中の運転データ、つまり、ＫＥＲＯ，ＬＧＯ及びＦＲＮの留出量の目標値、塔頂流量の目標値及び塔頂温度の目標値をグラフにしたものである。これら、五つの運転データの加重平均を求めることで、切替後の最終運転目標値を決定する（グラフの符号Ｉで示す太線が最終運転目標値である）。
この最終運転目標値が決定されれば、原油の切替開始から切替終了までの時間は経験的に決まっているので、図５に示すように、現状値から最終運転目標値までの過度状態における目標値モデルを作成することができる。
【００２８】
本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記の説明により限定されるものではない。
例えば、重質油、中質油、軽質油の三つのグループに分類するものとして説明したが、さらにこれを細分類し、超重質油、重質油、中質油、軽質油、超軽質油の五つのグループに分類するものとしてもよい。
また、上記の例では、最も類似する五つの運転実績データを抽出するものとして説明したが、抽出する運転実績データはこれより多くても、少なくてもよい。  さらに、一致する運転実績データが存在する場合には、当該運転実績データをそのまま利用して目標値を設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、上記の常圧蒸留装置に限らず、灯油系原料、ジェット燃料系原料、軽油系原料を原料とする灯軽油脱硫装置、超低硫黄系原料、低硫黄系原料、高硫黄系原料を原料とする重油直接脱硫装置、エチレン系原料、プロピレン系原料を原料とするポリプロピレン製造装置等にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態にかかり、原油切替における常圧蒸留装置の運転目標値設定方法を実現するシステムのブロック図である。
【図２】データベースに格納される過去の運転実績データの一例を示す概念図である。
【図３】原油切替を行う際に入力部１を介して入力されるデータの一例を示す図である。
【図４】検索結果をディスプレイ等の出力部に表示した一例を示すである。
【図５】原油切替後における最終運転目標値までの目標値モデルの一例を示すグラフである。
【図６】各種装置の一例にかかり、常圧蒸留装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      入力部
２      出力部
３      類似データ検索部
４      データベース
５      データ入力部
６      処理部
【図１】
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【図２】
2006187737.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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