(57)【要約】【課題】軽質及び重質留分に分離するためのエネルギ入力を減少し、異なる成分への分離を改善し、分離プロセス或いはプロセス全体のスピードを上げるような原油の処理を提供する。【解決手段】原油を処理するための改善された方法であって、高温にて原油の粘弾性剪断が達成される。剪断は凝縮軽質留分及び凝縮重質留分を提供するので、蒸留による効率の良い分離を実行できる。過渡的な留分の分離を提供し得る条件の下で、可動表面及び不動表面或いはその他の流動配置を用いて、剪断は達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原油を処理するための方法であって、
（ａ）剪断装置に供給した原油を、凝縮軽質留分及び凝縮重質留分に、少なくとも部分的に分離し得る条件の下で、前記原油に、剪断装置内で所定の高温にて機械的応力をかける工程と、
（ｂ）前記剪断装置から前記各留分を取出す工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記凝縮重質留分から前記凝縮軽質留分を分離することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記軽質留分を分留する追加工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記機械的応力をかける工程及び前記分離する工程を同時に実行することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記高温は、少なくとも略華氏１２５度であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記原油は、実質的に水及び塩を含んでいないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記機械的応力は、少なくとも１０，０００ｓｅｃ−１であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記機械的応力をかけている間の光散乱が測定され、所望の調整媒体を得るため、前記測定に基づいて剪断、流速及び／又は温度を調整する追加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９】
前記原油は、特重質原油或いはビチューメンであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記重質留分は、機械的応力をかけられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記重質留分にかけられる前記機械的応力は、前記原油が大気塔を通過した後、かつ真空塔を通過する前に生じることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記凝縮軽質留分及び前記凝縮重質留分は、前記剪断装置から取出した後に冷却されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
原油を処理するための方法であって、
（ａ）剪断装置に供給した原油を、凝縮軽質留分及び凝縮重質留分に、少なくとも部分的に分離し得る条件の下で、前記原油に、回転表面及び実質的に不動の表面の間で所定の高温にて機械的応力をかける工程と、
（ｂ）前記剪断装置から前記各留分を取出す工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記回転表面は外側シリンダであり、前記実質的に不動の表面は内側シリンダであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記回転表面は円錐形状をしており、前記実質的に不動の表面はプレートであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記高温は、少なくとも略華氏１２５度であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記凝縮重質留分から前記凝縮軽質留分を分離する追加工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記軽質留分を分留する追加工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記機械的応力をかける工程及び前記分離する工程を同時に実行することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記機械的応力は、少なくとも１０，０００ｓｅｃ−１であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記機械的応力をかけている間の光散乱が測定され、所望の調整媒体を得るため、前記測定に基づいて剪断、流速及び／又は温度を調整する追加工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記原油は、特重質原油或いはビチューメンであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記重質留分は、機械的応力をかけられることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
前記重質留分にかけられる前記機械的応力は、前記原油が大気塔を通過した後、かつ真空塔を通過する前に生じることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記凝縮軽質留分及び前記凝縮重質留分は、前記剪断装置から取出した後に冷却されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２６】
剪断によって凝縮軽質留分及び凝縮重質留分に調整される原油を含むことを特徴とする組成。
【請求項２７】
前記原油は、少なくとも略華氏１２５度の温度であることを特徴とする請求項２６に記載の組成。
【請求項２８】
剪断装置であって、
（ａ）剪断区域に原油を導入するための入口及び剪断後に前記原油を前記剪断区域から取出すための出口と、
（ｂ）可動表面及び不動表面を備える剪断区域と、
（ｃ）前記剪断区域内に導入された原油とを含むことを特徴とする剪断装置。
【請求項２９】
前記出口は、蒸留塔に連結されていることを特徴とする請求項２８に記載の剪断装置。
【請求項３０】
前記剪断区域は、蒸留塔内に配置されていることを特徴とする請求項２８に記載の剪断装置。
【請求項３１】
前記可動表面は、外側回転シリンダであることを特徴とする請求項２８に記載の剪断装置。
【請求項３２】
前記可動表面は、回転円錐形状をしていることを特徴とする請求項２８に記載の剪断装置。
【請求項３３】
前記可動表面は、エンドレスベルトであることを特徴とする請求項２８に記載の剪断装置。
【請求項３４】
温度監視装置及び温度制御装置を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の剪断装置。
【請求項３５】
原油の処理を実行するためのシステムであって、
（ａ）データプロセッサと、
（ｂ）温度、圧力、流速、光学特性及び剪断力からなる群から少なくとも１つのパラメータを前記原油から測定するセンサと、
（ｃ）前記センサから信号を送信するための、前記センサから前記データプロセッサへの結合と、
（ｄ）剪断装置とを含むことを特徴とするシステム。
【請求項３６】
原油を処理するための方法であって、
ａ）前記原油を少なくとも略華氏１２５度の温度まで加熱する工程と、
ｂ）凝縮軽質留分及び凝縮重質留分を有する調整原油を得るように、前記原油の粘度を監視しながら前記剪断装置内で前記原油を剪断する工程と、
ｃ）前記加熱又は前記剪断の前、実行中或いは後に、前記センサを用いて前記原油の少なくとも１つのパラメータを測定する工程と、
ｄ）前記調整原油を蒸留塔に導入する工程と、
ｅ）前記蒸留塔内の前記調整原油を少なくとも２つの留分に分離する工程と、
ｆ）前記少なくとも２つの留分の内の１つを貯蔵する工程、或いは前記少なくとも２つの留分の内の１つを更に分留する工程とを含むことを特徴とする請求項３５に記載のシステムを使用して原油を処理する方法。
【請求項３７】
原油を処理するための方法であって、
ａ）前記原油を少なくとも略華氏１２５度の温度まで加熱する工程と、
ｂ）少なくとも２つの留分を得るように、前記原油の粘度を監視しながら、前記剪断装置内の前記原油の剪断及び蒸留を同時に実行する工程と、
ｃ）前記加熱、剪断又は蒸留の前、実行中或いは後に、前記センサを用いて前記原油の少なくとも１つのパラメータを測定する工程と、
ｄ）前記少なくとも２つの留分の内の１つを貯蔵する工程、或いは前記少なくとも２つの留分の内の１つを更に分留する工程とを含むことを特徴とする請求項３５に記載のシステムを使用して原油を処理する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね石油処理の分野に関する。更に詳しくは、本発明は原油混合物を留分に分離することに関する。
【背景技術】
【０００２】
原油の分離は主要な生産プロセスである。取り扱われる量は非常に多いが、経済的な重要性から言えば極めて低効率である。未精製状態の石油は、原油と呼ばれる。商用の実用的な精製物は、様々な炭化水素成分或いは留分となるように、蒸留によって原油を分離又は分留することで得られ、その留分は価値を高めるべく更に処理されることがある。留分は、留分内の分子の炭素原子の平均数量、留分の濃度及び留分の沸点範囲によって特徴付けられることがある。分類目的で、留分は次のように指定されている。（ａ）直留ガソリン、略華氏３９０度で沸騰。（ｂ）ケロシン、灯油及びディーゼル燃料を含む中間留分、略華氏３４０度から華氏６５０度の範囲で沸騰。（ｃ）ワックス、潤滑油及びガソリンと接触分解するための供給原料を含むワイドカット軽油、略華氏６５０度から華氏１０００度の範囲で沸騰。（ｄ）アスファルトを含む残油、略１０００度超で沸騰。
【０００３】
石油処理において、原油は先ず脱塩及び脱水され、必要に応じて加熱されているヒータを通過することがある。原油は、実質的に全てのガソリン及び中間留分が気相であるような処理条件となる温度まで上昇されて良い。次に原油の液体及び気体混合物は、原油をその構成留分に分離する最初の工程をなす「トッピング」のために蒸留塔又は分留塔に導かれる。
【０００４】
分留点まで原油全体が加熱されて良く、気相に軽質留分を維持するような高温にて維持されて良いが、重質留分は、それを流れさせるのに十分な低粘度をもたらす温度に維持する。この方法では、重留分から軽留分を分離させるために加熱が必要であり、この分離をさせるために混合物全体を加熱する必要があることから、とても効率が悪い。
【０００５】
剪断誘起相分離（ＳＩＰＳ）は、特に２つ以上の成分を含む高分子溶液について、多数のシステムが研究されてきた。これらの研究において、所定の条件下での剪断では成分の分離が起こり、結果として成分が凝縮された性質が得られることがわかっている。剪断時の組成を観察すると、あるものは頻繁に濁りを生じ、複屈折及び光散乱のような特性を変化させる。ＳＩＰＳを良く理解するため、粘弾性及びそれがどのように性質ごとの分離に影響を与えるのかを十分に理解する必要がある。固体或いは液体が剪断される時、ばねのように略瞬間的に変形が生じるが（フックの法則）、この急速な変形は、しばしば連続して継続する（クリープ）。剪断に応答するこの時間依存性は、粘弾性と呼ばれる。粘弾性液体は、応力が印加或いは除去された後にどのように伸びるかを異なる時間尺度で説明されて良い。分解された（混合された）２種類の分子Ａ及びＢから成る液体は、所定の環境下で、液体混合物に応力を印加することによって、性質Ａ及びＢに分離されて良い（分離されるようになって良い）。
【０００６】
性質ごとに分離する力は、温度、Ａ及びＢの相対濃度、混合及び分離液体の粘弾性特性及び２つの性質間の表面張力によって決まる。本発明を理解するために重要なことは、固定温度及び固定相対濃度において、剪断はＡ及びＢの粘弾性特性からＡ及びＢの溶解度に影響を与えられることである。特に、剪断は混合を促進することができ、或いは剪断速度によって分離させることができる。ポリマブレンドの以前の研究から、ＳＩＰＳは共通の効果があることがわかっている。更に、剪断誘起相分離は、しばしば連続剪断によってのみ維持され、剪断が解除或いは緩和されると、温度又はＡ及びＢの相対組成の変化或いはいくつかの安定剤の追加のような別の動作が実行されない限り、時間関数のように、液体の体系は混合状態に緩和していく。ＳＩＰＳのその現象は、２種類より多い分子の溶液はもちろんのこと、実施例のような原油からなる複合溶液でも発生し得ることを注意されたい。
【０００７】
一般的に、ＳＩＰＳは生産プロセスにおいて、中立或いはむしろ不利であると考えられてきた。何故なら、そのプロセスは、通常は相対的に均質で、良く混合された物質の使用を指示或いは想定しているからである。そのような分離は意図的にもたらされ、より効率の良い処理のために利用されていたかもしれないことは理解されていなかった。原油に利用される処理方法の改善に対しては、非常に大きな関心が持たれている。処理される原油の量が非常に大量であることから、とても小さな改善が、大きな経済的効果をもたらすことができる。従って、軽質及び重質留分を分離するためのエネルギ入力を減少し、異なる成分への分離を改善し、分離プロセス或いはプロセス全体のスピードをあげるような原油及び類似の混合物の処理を提供することに関心が持たれている。本願明細書に記載の発明は、ＳＩＰＳを使用している。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
例えば原油のように異なる成分からなる複合液体混合物は、粘弾性剪断を用いて、高温で原油を調整することによって経済的に処理される。剪断条件は凝縮軽質及び凝縮重質を提供するように選択され、分離に使用されるエネルギは、従来の方法よりも少ない。凝縮軽質は蒸留が実行されてその成分に分留されて良く、凝縮重質は追加の有効な成分を提供するために処理されて良い。また、原油は剪断及び蒸留が同時に実行され得る。剪断によって、複合流体の一部が他の部分とは異なる速度で移動することは、重要なことである。様々な剪断装置が使用されて良い。これらの装置は、よく２つのグループに分けられる。第１のグループはドラッグフロー装置であり、剪断は複合流体に接触する２つの表面の間で行われ、２つの表面は互いに異なる速度で移動する。第２のグループは圧力駆動フロー装置であり、剪断は複合流体が流れる流路の圧力差によって行われる。有用な一実施態様において、我々は一方の表面が静止し、他方は移動するドラッグフロー装置について記載している。別の実施態様では、剪断装置は蒸留塔としての機能も果たす。その他の実施態様も可能であり、原油に応力を印加する多数の方法が存在することを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
改善された方法は、実質的に異なる物理的特性を有する複合液体混合物の成分を効率的に分離することを提供する。その方法は、異なる特性の少なくとも２つの留分の形成を容易にし、従来方法の分離とは容易に区別され得る。その方法は、特に原油に適していると考えている。一実施態様において、その方法は原油混合物の調整を可能にする。この実施態様では、混合物の予備処理後、必要に応じて混合物は剪断装置に導入され、混合物を少なくとも２つの性質に分離することを提供する速度にて、粘弾性を持って剪断される。調整混合物の１つの性質は、軽質又は留分と記載されることがあり、蒸留或いは別の分留手段によって分離され得る。もう一方の性質は、重質又は留分と記載されることがあり、例えば剪断処理或いは従来の処理のような更なる処理を実行され得る。別の実施態様において、その方法は原油混合物を少なくとも２つの留分に分離することを可能にする。この方法では、混合物の予備処理後、必要に応じて混合物は連結された分留／剪断装置に導入され、混合物を少なくとも２つの性質に分離することを提供する速度にて剪断され、同時に少なくとも２つの留分に分離される。この実施態様の１つの特徴として、連結された分留／剪断装置は蒸留／剪断装置である。
【００１０】
原油は、成分の特性が様々な範囲を備える粘弾性液体として、体系的に使用されることがある。軽質留分は、化学物質を精製するための原料、ガソリンの軽質調合剤等として使用することが知られており、ガソリン留分は直留或いは未使用ガソリンと呼ばれている。中間留分は、ファーネスオイル、ジェット燃料等に利用可能な灯油留分に分けることができる。未使用或いは直留軽油は、潤滑油及び／又はワックスの原料或いは精製ガソリンの分解剤として使用され得る。重質留分或いはボトムカットは、アスファルト、潤滑油、ワックス精製物等を精製するために処理され得る。適切な条件の温度及び剪断を用いて原油を調整することによって、略２つ以上の性質が精製され、第１の性質は軽質留分の凝縮物であり、第２の性質は重質留分の凝縮物である。
【００１１】
様々な方法及び装置が原油を調整するために使用され得る。多くの装置は、流体に対する剪断を提供するように設計されており、特にポリマ混合物の処理及びレオロジに対応している。これらのシステムは、不動表面に対して移動する、移動式又は可動式の表面を使用することが多く、２つの表面の間には媒体がある。これらの装置は、通常外側シリンダが回転する同心円状のシリンダ、円錐形状をした回転要素と台、エンドレスベルトと不動の台、移動式の台と不動の台、及び類似物が使用される。装置は、２つの表面の間に流体を導入し、２つの表面の間の流体の流れによって剪断をもたらすために使用する。それらの装置は、それぞれ主要な構成要素を有して良く、任意で、混合物が流動性を有するまで原油の粘度を減少させるための発熱体、調整混合物を提供するべく剪断装置に流動性を有する原油を導入するためのポンプ或いはインペラ、調整混合物を複数の留分に分離するための蒸留塔、及び低沸点留分を取出せるように調整混合物を受容するための容器を有して良く、また熱、蒸気、熱及びバキュームの組み合わせ或いは同等物を使用して適切に分留されて良い。
【００１２】
観察結果の正確な根拠となる理論はないが、下記の事項は、原油処理の改善に剪断誘起相分離（ＳＩＰＳ）を使用する根拠になると考えられる。特定の物質に対する任意の温度において、その物質の気体がその物質の液体或いは固体形状と平衡する圧力がある。これはその温度におけるその物質の気体圧力と呼ばれる。周囲圧力が、ある液体の気体圧力と等しい時、その液体及び気体は平衡している。その温度より下で、気体は液体に液化される。その温度より上で、液体は気体に戻る。任意の圧力において、物質の沸点は、その物質の液体形状での気体圧力が、周囲圧力と等しくなる温度である。
【００１３】
ラウールの法則は、液体混合物の気体圧力が、混合物を形成する個々の液体の気体圧力Ｐ及び各存在のモル分率ｘによって決定されると述べている。二元混合物で平衡が達成されるとすぐに、例えば以下のようになる。
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ここで、Ｐ１及びＰ２は二元混合物を構成する２つの液体１及び液体２の気体圧力であり、ｘ１及びｘ２はそのモル分率である。ｎ個の異なる成分を含むより複雑な混合物に対する一般化は容易である。
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二元混合物の場合、この法則が正確に通用するのは、２つの液体間の結合が、個々の液体中の結合と等しいと仮定した場合のみである。従って、実際に測定された気体圧力を、ラウールの法則から予測される値と比較することで、求める液体間の結合の相対的強弱度に関する情報を得ることができる。
【００１４】
気体圧力の測定値が予測値より小さい場合、予想より少ない分子が容器に残されるが、それは液体間の結合の強弱度が個々の液体内での結合よりも大きい結果だと考えられる。結果として、溶液を残すために十分なエネルギを有している分子が少ない。反対に、気体圧力が予測値よりも大きい場合、液体間の結合が各液体中の結合よりも弱いために、予想より多い分子が容器に残される。繰返しになるが、複数成分をもつ混合物に対する一般化は容易である。
【００１５】
原油は、ラウールの法則から著しい逸脱を示し得る体系である。複合液体の場合、圧縮、伸長及び剪断による液体の機械的変形は、成分の一時的或いは恒久的な分離の原因となることがあり、結果として混合物の気体圧力に影響を与える。これらの変形は、体系が平衡ではない状態を生じさせることがあり、その非平衡状態の間、少ない加熱、即ち体系が平衡である時よりも低い温度で成分を蒸留することが可能である。言い換えれば、蒸留による分離は、次のような体系に適している。（１）各純物質による結合よりも、２つ以上の成分が互いに強く結合することから、ラウールの法則に従わない体系。（２）液体において、応力、即ち圧縮、伸長及び剪断を生じさせる機械的攪拌によって分離され得る体系。
【００１６】
原油は、炭化水素を主成分とする複合混合物であり、略１００℃以下で沸騰する一連のアルカンから、蒸留のために分解される或いはタール又はアスファルトとして使用される重質留分にまで及ぶ。原油の濃度は、通常は略１０−４０°ＡＰＩの範囲である。原油の粘度は、通常は華氏１５０−３００度の元々の貯蔵状態において、その調達源及び温度によって、軽質原油の略１から１００センチストローク（ｃＳＴ）から、重質原油の１００から１０，０００ｃＳＴに及ぶ。動粘度は、ＡＳＴＭ  Ｄ４４５を使用して測定される。原油原料の粘度によるが、ＳＩＰＳ装置に導入される原油の温度は、一般的には少なくとも原油を流れさせるのに十分であり、通常少なくとも略華氏１２５度であり、通常華氏１２５度から華氏４００度の範囲であり、温度は原油の剪断によって上昇し得る。温度及び原油源によって、通常は剪断の前に分離され得るガス質、或いはほとんどのガス質を原油混合物に溶解したままに維持するように、少し上昇した圧力の下でＳＩＰＳ装置に保持され得るガス質がある。
【００１７】
原油は、脱塩（米国特許第４，９９２，２１０号、同第５，７４６，９０８号及びその引用文献）及び脱水（米国特許第６，５７２，１２３号及びその引用文献）のような予備処理が実行されて良い。これらの処理は従来から実行されているため、ここではそれについて記載しない。多くの場合、原油留分の粘度を減少するために、軽質留分が原油に混合されているが、処理効率を低下させるものとして、その方法は本発明の処理には通常使用されない。原油は予備蒸留を介して処理されても良く、ＳＩＰＳ装置に導入する原料は、以前に有していた軽質留分の一部を除去される。
【００１８】
原油の流れは、一般的に略毎分１から３０バレルの範囲の速度を有しており、その速度は、ＳＩＰＳ装置の能力、実行される剪断量、原料の性質及び流れの入出力の温度によって決定する、或いは原料を分離する効率に影響を与え得るその他のパラメータによって決定する。また、不動及び移動表面間の間隔又は間隙は、装置の性能はもちろん、その他のパラメータによって変化するが、一般的には略０．５から２．０ｍｍの範囲である。剪断のための時間は、一般的にはＳＩＰＳ装置を通過する毎に略１０から１００ミリ秒かかる範囲であり、流体の一部が、同じ或いは異なるＳＩＰＳ装置を再び通過し得る設計であるかどうかによる。時間は供給量によって制御され得る。回転速度は剪断機構の設計により、一般的には略６，０００から２５，０００ｒａｄ／ｓである。規則的な振動が剪断ユニットで用いられる場合、略５０μｒａｄから０．５ｒａｄの範囲の角運動の振幅を伴って、発振周波数が略１０−５から５００ｒａｄ／ｓの範囲で変化して良い。所望であれば、規則的な振動は剪断中に原料を加えても良い。ある装置では、温度関数として分離に必要とされる剪断力は、各原油供給原料によって経験的に決定されることがあり、エネルギ入力及び分離の経済性を最適化し得る。原油に加えられる剪断は、一般的に１０，０００から１００，０００ｓｅｃ−１の範囲である（単位は、明確化のために、例えばミリメータ／秒と表されることがあり、剪断時の異なる流体速度の近似を表す）。混合物の剪断による分離状態の分析については、「RHEOLOGY : Principles, Measurements, and Applications」、Christopher W. Macosko、1994、VCH Publishers, Incを参照されたい。
【００１９】
剪断装置において処理された後、調整原料は多数の方法で処理され得る。例として、調整原料は直接蒸留塔に投入されて良く、出口から流出して更なる処理のために別の場所に移動されて良く、調整原油の流動性を保持する高温を維持するために貯蔵されて良く、或いは剪断誘起相分離を長引かせる低温まで冷却されて良く、引火又は分留を可能とする軽質留分を有して良く、或いは調整原料は蒸留条件によって変化しやすい原油成分を得るために蒸留されて良い。また、原料は連結された蒸留／剪断装置を使用して、同時に分離及び剪断され得る。蒸留は分離のために、米国特許第４，２６５，７３１号に記載されているようなバキューム又は蒸気を使用して良い。
【００２０】
所望であれば、剪断後、調整媒体は分離を保つ温度まで冷却される。その温度は、通常は媒体が流れることを可能とする低温で、一般的には略華氏５度から華氏１００度の範囲に温度を下げるが、剪断装置を離れた後の調整原油の温度による。
【００２１】
システムは、原油の自動処理を可能とする本発明の方法が使用されて良い。あるシステムは、中央データプロセッサ及びセンサを使用でき、温度、圧力、剪断速度、剪断前後の原油の特性、留分の気体圧力及び類似事項を測定する。センサからの情報は、中央データプロセッサに送信される、或いは処理の様々な過程の分析及び制御に使用される。原油は次のパラメータのいずれかによって特徴付けられる。その調達源、組成、粘度、比重、光流量、軽留分含有量、重留分含有量、水分含有量、塩分含有量又は原油の処理に関するその他のパラメータ。原料の粘度及び／又は流速を測定することによって、温度、圧力及び／又は原料のポンプ流量は、所望の粘度及びフロー特性を提供するように制御される。次に、原料は剪断装置に注入され、剪断装置内、即ち剪断装置に存在する原料の特性が監視され、流速及び剪断力は、適切な特性を有する調整原料を提供するように制御される。次に、調整原料は、蒸留塔に移動されることがあり、調整原料は使用するため或いは更なる処理のために適切な留分に分別される。また、原料は連結された蒸留／剪断装置を使用して、同時に剪断及び分離され得る。次に、分留された精製物は、貯蔵及び／又は更なる分留及び／又は分解、ハイドロファイニング、水素化等のような処理をされることがある。一般的に、剪断装置に投入する原料の温度は、所定の実行速度で流れさせることができる低温で維持されるべきである。同一組成の場合、温度が上昇するほど、より多くの剪断が分離のために必要となるからである。
【００２２】
重質留分は、剪断装置で機械的応力による更なる処理を実行され得る。特に、重質留分が大気塔を通過した後すぐ、しかし真空塔に入る前に、重残渣が調整されることがある。
【００２３】
図１に本発明の処理の線図が提供されている。その処理において、原油又はその他の原料は、ポンプ１４によって駆動されて経路１２に注入され、圧力ゲージ１８によって経路の圧力が制御される経路１６を通過する。原料は経路２２を介して熱交換器２４に移動され、原料が所望の温度に加熱される。熱交換器内の温度は、温度レギュレータ２６によって制御される。次に、加熱された原料は、経路２８を介して処理ユニット３２に運ばれ、原油は脱塩又は脱水のような処理をされることがある。また、バルブ３４は、原料を別の経路３６を介して、処理ユニット３２の出口経路である経路３８に直接迂回させて良い。原料は経路３８によって剪断ユニット４２に送り込まれる。剪断ユニット４２は、キャップ４４、外側回転剪断壁４６及び内側不動壁４８を有していることが示されている。モータ５２は、外側回転剪断壁４６を駆動するようにカラー５６を回転させる変速装置５４を駆動する。原料は外側回転剪断壁４６及び内側不動壁４８の間を移動し、回転剪断壁４６付近を移動する原料の剪断作用によって剪断及び調整される。剪断ユニットは様々な制御機構（図示なし）を有して良く、剪断角度を制御し、かつ剪断ユニット４２を通過し、出口経路５８に流出する原料の特性の変化を測定する。出口経路５８は剪断及び調整された原料を蒸留塔６２に送り込み、蒸留された調整原料の留分（流出物）は経路６４から出て行く。また、剪断及び調整された原料は、別の熱交換器（図示なし）に送り込まれることがあり、原料を蒸留塔６２に導入する前に所望の温度まで更に加熱される。
【００２４】
バルブ６６は、経路６８及び経路８４に流出物を分配する機能を果たす。経路６８は、凝縮装置７２を通過し、経路７４に至り、バルブ７６ａ及び７６ｂを用いて、留出物を複数の容器又は貯蔵タンク７８ａ及び７８ｂに導き得る。様々な廃棄物又は解放された圧力が経路８２を介して放出され得る。蒸留塔底部の重質留分は、更なる処理のために経路８５及びポンプ８６を用いて蒸留塔６２から移動されることがあり、必要に応じて、再び処理されるために経路１２に戻ることを制限しないことを含んでいる。
【００２５】
バルブ６６を用いて留出物の全て又は一部を経路８４に流すことによって、その留出物は熱交換器２４又は別の熱交換器（図示なし）或いは両方の熱交換器を通過することがあり、経路２２からの流入原料を加熱する。凝縮重質留分からの熱は、熱交換器２４を加熱するために使用される。熱交換器２４からの留出物は、容器に移動するため、経路８８を介して経路６８に送り込まれる。次に、留出物は原油精製物の必要性に応じて、更に処理されることがある。
【００２６】
図２は剪断ユニットの横断立面図を図示したものである。剪断ユニット１００は、電磁クラッチ１０４を支持するベース１０２の上に配置している。偏心アーム１０６は、ロッド１０８を介してカラー１１２に結合されている。電磁クラッチ１０４を作動させることによって、回転シャフト１１４は正弦関数的に振動させられて良い。回転シャフト１１４は、駆動ベルト１１８に取付けられているホイール１１６に適合している。駆動ベルト１１８は、ＤＣモータ１２２を含むモータの列、第２の駆動ベルト１２４及び変速装置１２６によって駆動される。タコメータ１２８は、ＤＣモータ１２２の速度を監視し、角速度を測定する。剪断要素１３２は、回転シャフト１１４に取付けられたシリンダ１３４を含んでいる。剪断セル１３６は、流体入口１４２及び流体出口１４４を備える温度制御槽によって取り囲まれている。空気ベアリング１４６は、トーションバー１４８が中心にあり、その回転は線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）１５２によって検出される。ＬＶＤＴ１５２及びタコメータ１２８は、データプロセッサ１５４に信号を送信する。タコメータ１２８は、その信号を連結経路１５６を介してデータプロセッサ１５４に送信し、データプロセッサ１５４は、制御信号を連結経路１６２を介してコントローラ１５８に送信する。ＤＣモータ１２２は、ＬＶＤＴ１５２によって検出されたトルクの変化と連動して変化されて良い。原料は、バルブ１６４及びベース１０２を通過し、ロータ１１４の中央部を通過し、出口１６７を介して剪断セル１３６に流入する経路１６６を介して剪断要素に導入される。原料は、剪断セル１３６で剪断され、剪断セル１３６の上部に上昇し、出口１６８を介して、トーションバー１４８と同軸上にある経路１７２に運ばれる。剪断セル１３６からの流出は、出口バルブ１７４によって制御される。
【００２７】
図２に示される装置は、原料の連続剪断に使用されて良いが、原料の剪断に使用されるパラメータを規定するために使用されても良い。ひとまとまりの数量の原料が剪断セル１３６に導入されるような装置を使用することによって、剪断のための処理パラメータが決定されて良く、或いは原料が一括して処理されて良い。
【００２８】
図３にはエンドレスベルトとして摺動プレートが剪断を提供するために使用される別の装置を表示している。この剪断装置は、立断面図として示されている剪断装置２００は、ハウジング２０２に格納されている。原料は、導管２０４を介して導入され、バルブ２０６によって流速を制御される。エンドレスベルト２０８は、駆動シャフト２１２及び２１４によって、原料の流れに対して反対方向に駆動されるように用いられる。固定プレート２１６は、プラットフォーム２１８に取付けられており、固定プレート２１６及びエンドレスベルト２０８の間の間隙を変化させるように、油圧ピストン２２２を用いて、原料の流れる方向に対して直角に移動されて良い。ガイド２２４及び２２６は、固定プレート２１６の動作に適合する。固定プレート２１６には発熱体２２８が取付けられており、剪断中の温度を維持する。温度ゲージ２３２及び２３４は、原料の入口及び出口温度を各々監視し、ワイヤ２３６及び２３８を介して、各々が温度コントローラ２４２に結合している。入口及び出口温度を監視することによって、剪断区域２４４の温度は維持されることができる。原料は、経路２０４を介して剪断区域２４４に送り込まれ、原料が加圧下で剪断区域を駆動されるので、エンドレスベルト２０８によって剪断される。調整原料は導管２４６から流出し、制御バルブ２４８を通過して、更に処理を実行されることがある。
【００２９】
ドラッグフロー装置に代わって、圧力装置が使用されることがあり、オリフィス又は同様の構造体を介して原油を駆動するための圧力を提供し、原油が剪断要素の表面を通過することによって剪断を可能とする。従って、剪断要素に入る原油及び剪断要素から出る原油の間の圧力差は、機械的応力及び調整のための駆動力を提供する。
【００３０】
本発明は、原油のより効率の良い処理及び活用を提供するのはもちろん、異なる特性の成分を有する他の複合混合物にもより効率の良い処理及び活用を提供する。剪断誘起相分離を使用する比較的低エネルギの原油処理は、加熱及び蒸留を同時に、或いは連続して実行し、剪断誘起相分離を用いない原油の加熱及び蒸留の高エネルギ入力を置換する。この方法では、原油は効率良く２つの留分に分配されることができ、低温沸騰留分は更にその成分に分離されることがあり、高温沸騰留分は連続処理において、低温沸騰留分を著しく損失することなく処理が実行され得る。
【００３１】
文中で言及された全ての文献は、あらゆる面に於いてここに言及したことで本願の一部とする。本願明細書に関連する該当部分は、当業者には明らかである。本願明細書及びそのような文献の間の様々な相違は、本願明細書に記述している見解を支持することによって解消される。
【００３２】
本発明は、上述の実施例を参照して説明されてきたが、様々な変更及び変化が本発明の精神及び範囲内に含まれていることを理解されたい。従って、本発明は特許請求の範囲に記載された請求項によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明は、その目的及び利点ついて、添付の図面及び発明の詳細な説明を読むことによって理解される。
【図１】本発明に基づく処理のフローダイヤグラムである。
【図２】本発明に基づく剪断装置の立断面図である。
【図３】本発明に基づく、別の剪断装置の立断面図である。
【図１】
2007537351.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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