(57)【要約】      （修正有）【課題】水素化転化または水素化処理のデバイスおよび方法における、特にエネルギー効率および操作コストの改善。【解決手段】水素化転化または水素化処理のデバイスは、単一のコイル巻回式熱交換器Ｓ−１を含み、コイル巻回式交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、この垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回され、これは、炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を予熱し、かつ、これを水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１の反応器入口の炉Ｆ−１に分配すること、および水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１からの反応流出物を冷却することに適している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素供給原料の水素化転化または水素化処理のためのデバイスであって、
単一のコイル巻回式熱交換器（Ｓ−１）；前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、該垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回され、これは、
炭化水素供給原料および場合による水素の流れまたは炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を予熱し、かつ、これを、水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ−１）の反応器入口の炉（Ｆ−１）に直接的に流通させること、および
水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ−１）からの反応流出物を冷却すること
のために適している；
炭化水素供給原料を水素の流れと混合するのに適した第１の混合セクション；前記第１の混合セクションは、コイル巻回式熱交換器（Ｓ−１）の上流または下流にある；
予熱済みの炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、これを、水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ−１）に流通させるための反応器入口の炉（Ｆ−１）；
炭化水素供給原料を水素化処理または水素化転化するのに適した水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ−１）；
冷却済み反応流出物の少なくとも一部を、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物と、水素を含む第１のガス状流出物とに分離するのに適した高圧低温分離器（Ｂ−２）；および
少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を底部液と、塔頂流出物とに分離するのに適した分離塔（Ｃ−１）
を含む、デバイス。
【請求項２】
第１のバイパス（１９）をさらに含み、この第１のバイパス（１９）は、炭化水素供給原料の一部または炭化水素供給原料／水素の流れの混合物の一部を、コイル巻回式熱交換器（Ｓ−１）の入口からコイル巻回式熱交換器（Ｓ−１）の出口に直接的に流通させるのに適したものである、請求項１に記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
【請求項３】
コイル巻回式熱交換器（Ｓ−１）は、多機能コイル巻回式熱交換器である、請求項１または２に記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
【請求項４】
多機能コイル巻回式熱交換器は、分離塔からの底部液の少なくとも一部を加熱するのに適している、請求項３に記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
【請求項５】
多機能コイル巻回式熱交換器の第２のバイパス（４１）をさらに含み、該第２のバイパス（４１）は、多機能コイル巻回式熱交換器の出口において底部液の温度を制御するのに適したものである、請求項４に記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
【請求項６】
高圧高温分離器（Ｂ−１）をさらに含み、該高圧高温分離器（Ｂ−１）は、冷却済みの反応流出物を、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物と、軽質フラクションを含む第１のガス状流出物とに分離するのに適したものであり、該第１のガス状流出物は、高圧低温分離器（Ｂ−２）に流通させられる、請求項１〜５のいずれか１つに記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
【請求項７】
中圧高温分離器（Ｂ−３）をさらに含み、該中圧高温分離器（Ｂ−３）は、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物を、少なくとも１種の重質フラクションを含む第２の液状流出物と、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物とに分離するのに適したものであり、該第２の液状流出物は、分離塔（Ｃ−１）に流通させられる、請求項６に記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
【請求項８】
中圧低温分離器（Ｂ−４）をさらに含み、該中圧低温分離器（Ｂ−４）は、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第２の液状流出物と、水素を含む第２のガス状流出物とに分離するのに適したものであり、該第２の液状流出物は、分離塔（Ｃ−１）に流通させられる、請求項１〜７のいずれか１つに記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
【請求項９】
中圧低温分離器（Ｂ−４）は、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物を分離するのに適している、請求項６に従属する請求項８に記載の水素化転化または水素化処理のデバイス。
【請求項１０】
炭化水素供給原料の水素化転化または水素化処理のための方法であって、以下の工程：
単一のコイル巻回式熱交換器（Ｓ−１）により、炭化水素供給原料、および場合による水素の流れまたは炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を予熱し、かつ、これを、水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ−１）の反応器入口の炉（Ｆ−１）に直接的に流通させる工程；
第１の混合セクションにおいて炭化水素供給原料を水素の流れと混合する工程であって、前記混合は、予熱工程の前またはその後に行われる、工程；
コイル巻回式熱交換器（Ｓ−１）により水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ−１）からの反応流出物を冷却する工程であって、前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、該垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として中心コアの周りにらせん状に巻回されている、工程；
反応器入口の炉（Ｆ−１）により、予熱済み炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ−１）に流通させる工程；
水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ−１）において炭化水素供給原料を水素化処理または水素化転化する工程であって、該反応セクション（Ｒ−１）は、少なくとも１基の反応器を含み、該反応器は、周期律表の第ＶＩＩＩ族からの元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含む少なくとも１種の触媒を含む、工程；
高圧低温分離器（Ｂ−２）において冷却済みの反応流出物の少なくとも一部を分離して、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物と、水素を含む第１のガス状流出物とを流通させる工程；および
分離塔（Ｃ−１）において少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を分離して、底部液と、塔頂流出物とを流通させる工程
を含む、方法。
【請求項１１】
炭化水素供給原料の水素化処理または水素化転化は、以下の操作条件：
温度は、約２００℃〜約４６０℃である；
全圧は、約１ＭＰａ〜約２０ＭＰａである；
液状流出物の全体的な毎時空間速度は、約０．０５ｈ−１〜約１２ｈ−１である；
水素の流れは、水素の流れの体積に対して約５０体積％〜約１００体積％の水素を含む；
液体炭化水素供給原料に対する水素の量は、約５０Ｎｍ３／ｍ３〜約２５００Ｎｍ３／ｍ３である
の少なくとも１つの下に行われる、請求項１０に記載の水素化転化または水素化処理の方法。
【請求項１２】
炭化水素供給原料の初留点は、１２０℃より高い、請求項１０または１１に記載の水素化転化または水素化処理の方法。
【請求項１３】
高圧低温分離器（Ｂ−２）は、水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ−１）の圧力より低い圧力で操作され、かつ／または、高圧低温分離器（Ｂ−２）の温度は、２０℃〜１００℃である、請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の水素化転化または水素化処理の方法。
【請求項１４】
炭化水素供給原料の水素化転化または水素化処理のための方法におけるコイル巻回式熱交換器（Ｓ−１）の使用であって、前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、該垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルは、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回されている、使用。
【請求項１５】
コイル巻回式熱交換器（Ｓ−１）は、
炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を予熱し、かつ、これを、水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ−１）の反応器入口の炉（Ｆ−１）に直接的に流通させること；および
前記水素化処理または水素化転化の反応セクション（Ｒ−１）からの流出物を冷却すること
のために用いられる、請求項１４に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の説明は、水素化転化（例えば、重質供給原料の水素化分解）および水素化処理（例えば、残渣またはガスオイルの水素化脱金属、水素化脱窒および／または水素化脱硫）のためのデバイスおよび方法の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
シェルアンドチューブ式熱交換器（Shell and tube heat exchanger）が長期にわたって知られている。特許文献１〜３には、このタイプの熱交換器の例が記載されている。周知のシェルアンドチューブ式熱交換器は、例えば、ＢＥＵまたはＤＥＵ規格の熱交換器であり、Ｕ字形の交換チューブのバンドル（Ｕチューブバンドル）を含む。これらの規格は、Tubular Exchanger Manufactures Association（ＴＥＭＡ：管式熱変換器製造業者協会；www.tema.org）によって規定されている。
【０００３】
コイル巻回式熱交換器（coil-wound heat exchanger）は、スパイラル式熱交換器（spiral-wound heat exchanger）とも呼ばれ、当業者に知られている。そのため、特許文献４には、コイル巻回式熱交換器およびＬＮＧ液化方法におけるその使用が記載されている。コイル巻回式熱交換器の他の構成は、例えば、特許文献５および６に記載されている。
【０００４】
コイル巻回式熱交換器の使用は、他の熱交換器と同様に、様々な方法、例えば、重質供給原料を転化させる方法（特許文献７および８）または極低温空気分離方法（特許文献９）において想定されている。しかしながら、この使用は、他のタイプの熱交換器（例えば、シェルアンドチューブ式またはプレート式熱交換器）が用いられる場合と比べて、レイアウトの改変に至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第２９７８２２６号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１１１３２３８号明細書（特開２００１−１９４０７６号公報）
【特許文献３】欧州特許出願公開第２９７５３５３号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第１３６７３５０号明細書
【特許文献５】国際公開第２００４／０６３６５５号
【特許文献６】国際公開第２０１４／０６７２２３号
【特許文献７】米国特許第８１５２９９４号明細書
【特許文献８】米国特許第８２７７６３７号明細書
【特許文献９】米国特許第６７１８７９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（概要）
上記の背景の範囲内で、本発明の説明の第１の目的は、水素化転化または水素化処理のデバイスおよび方法を、特にエネルギー効率および操作コストの点で改善することにある。
【０００７】
第１の態様によると、上述の目的、さらには他の利点は、炭化水素供給原料の水素化転化または水素化処理のためのデバイスであって、以下：
単一のコイル巻回式熱交換器；前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、この垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回されており、
炭化水素供給原料および場合による水素の流れまたは炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を予熱し、かつ、これを水素化処理または水素化転化の反応セクションの反応器入口の炉に直接的に流通させること、および
水素化処理または水素化転化の反応セクションからの反応流出物を冷却すること
のために適している；
炭化水素供給原料を水素の流れと混合するのに適した第１の混合セクション；前記第１の混合セクションは、コイル巻回式熱交換器の上流または下流に置かれることが可能である；
予熱済みの炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、これを水素化処理または水素化転化の反応セクションに流通させるための反応器入口の炉；
炭化水素供給原料を水素化処理または水素化転化するのに適した水素化処理または水素化転化の反応セクション；
冷却済み反応流出物の少なくとも一部を、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物と、水素を含む第１のガス状流出物とに分離するのに適した高圧低温分離器；および
少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を、底部液と、塔頂流出物とに分離するのに適した分離塔
を含む、デバイスによって得られる。
【０００８】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、第１の圧縮セクションをさらに含み、この第１の圧縮セクションは、水素を含む第１のガス状流出物を圧縮し、かつ、第１の混合セクションまたはコイル巻回式熱交換器にこれを再循環させるのに適したものである。
【０００９】
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションは、少なくとも１基の反応器を含み、この反応器は、周期律表の第ＶＩＩＩ族からの元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含む少なくとも１種の触媒を含む。
【００１０】
１つまたは複数の実施形態によると、この反応器は、少なくとも１個の固定床を含む。
【００１１】
１つまたは複数の実施形態によると、この反応器は、少なくとも１個のバブリング床を含む。
【００１２】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、炭化水素供給原料をろ過するためのデバイスをユニットの入口に含む。１つまたは複数の実施形態によると、このろ過デバイスは、炭化水素供給原料を５０℃〜１００℃または１５０℃〜２３０℃の温度に加熱するのに適した、場合による熱交換器の下流に配置される。
【００１３】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、場合によりろ過された炭化水素供給原料を収容するのに適した供給原料ドラムを含む。前記ドラムは、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１に供給するためのポンプの上流に配置される。
【００１４】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、第１のバイパスをさらに含み、この第１のバイパスは、炭化水素供給原料の一部または炭化水素供給原料／水素の流れの混合物の一部を、コイル巻回式熱交換器の入口からコイル巻回式熱交換器の出口に直接的に流通させるのに適したものである。
【００１５】
１つまたは複数の実施形態によると、このコイル巻回式熱交換器は、多機能コイル巻回式熱交換器である（すなわち、追加の流体の冷却／加熱に適している）。
【００１６】
１つまたは複数の実施形態によると、この多機能コイル巻回式熱交換器は、分離塔からの底部液の少なくとも一部を加熱するのに適している。
【００１７】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、多機能コイル巻回式熱交換器の第２のバイパスをさらに含み、この第２のバイパスは、多機能コイル巻回式熱交換器の出口において底部液の温度を制御するのに適したものである。
【００１８】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、高圧高温分離器をさらに含み、この高圧高温分離器は、冷却済みの反応流出物を、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物と、軽質フラクションを含む第１のガス状流出物とに分離するのに適したものであり、この第１のガス状流出物は、高圧低温分離器に流通させられる。
【００１９】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、中圧高温分離器をさらに含み、この中圧高温分離器は、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物を、少なくとも１種の重質フラクションを含む第２の液状流出物と、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物とに分離するのに適したものであり、第２の液状流出物は、分離塔に流通させられる。
【００２０】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、中圧低温分離器をさらに含み、この中圧低温分離器は、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第２の液状流出物と、水素を含む第２のガス状流出物とに分離するのに適したものであり、この第２の液状流出物は、分離塔に流通させられる。
【００２１】
１つまたは複数の実施形態によると、中圧低温分離器は、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物を分離するのに適している。
【００２２】
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションは、反応流出物をコイル巻回式熱交換器に直接的に流通させるのに適している。
【００２３】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、少なくとも第２の熱交換器および／または蒸気発生器および／または第１の空気冷却器をさらに含み、これらは、それぞれ、軽質フラクションを含む第１のガス状流出物を冷却し、かつ／または凝縮させるのに適したものである。
【００２４】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、アミン洗浄塔をさらに含み、このアミン洗浄塔は、水素を含む第１のガス状流出物からＨ２Ｓの少なくとも一部を除去するのに適したものである。
【００２５】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、第２の空気冷却器をさらに含み、この第２の空気冷却機は、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物を凝縮させ、かつ、凝縮済みの軽質フラクションを含む第２のガス状流出物を中圧低温分離器に流通させるのに適したものである。
【００２６】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、第３の熱交換器をさらに含み、この第３の熱交換器は、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１または第２の液状流出物を加熱するのに適したものである。
【００２７】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、第４の熱交換器をさらに含み、この第４の熱交換器は、分離塔からの底部液を加熱するのに適したものである。
【００２８】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、第２の炉をさらに含み、この第２の炉は、分離塔からの底部液を加熱し、かつ、それを分留塔に流通させるのに適したものである。
【００２９】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、第５の熱交換器をさらに含み、この第５の熱交換器は、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１または第２の液状流出物を冷却または加熱するのに適したものである。
【００３０】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、第３の空気冷却器をさらに含み、この第３の空気冷却器は、分離塔からの塔頂流出物を凝縮させるのに適したものである。
【００３１】
１つまたは複数の実施形態によると、このデバイスは、環流ドラムをさらに含み、この還流ドラムは、分離塔からの塔頂流出物を、塔頂ガス状フラクションと、少なくとも１種の炭化水素液状留分とに分離するのに適したものである。
【００３２】
第２の態様によると、上述の目的、さらには他の利点は、炭化水素供給原料の水素化転化または水素化処理の方法であって、以下の工程：
単一のコイル巻回式熱交換器によって、炭化水素供給原料および場合による水素の流れまたは炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を予熱し、かつ、これを、水素化処理または水素化転化の反応セクションの反応器入口の炉に直接的に流通させる工程であって、前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、この垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回されている、工程；
第１の混合セクションにおいて炭化水素供給原料を水素の流れと混合する工程であって、予熱工程の前またはその後に前記混合を行うことができる、工程；
コイル巻回式熱交換器によって、水素化処理または水素化転化の反応セクションからの反応流出物を冷却する工程；
反応器入口の炉によって、予熱済みの炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を加熱し、かつ、これを水素化処理または水素化転化の反応セクションに流通させる工程；
水素化処理または水素化転化の反応セクションにおいて炭化水素供給原料を水素化処理または水素化転化する工程であって、この反応セクションは、少なくとも１基の反応器を含み、この反応器は、周期律表の第ＶＩＩＩ族からの元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含む少なくとも１種の触媒を含む、工程；
高圧低温分離器において、冷却済みの反応流出物の少なくとも一部を分離して、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物と、水素を含む第１のガス状流出物とを流通させる工程；および
分離塔において少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物を分離して、底部液と、塔頂流出物とを流通させる工程；
を含む、方法によって得られる。
【００３３】
１つまたは複数の実施形態によると、本方法は、第１の圧縮セクションにより、水素を含む第１のガス状流出物を圧縮し、かつ、これを第１の混合セクションまたはコイル巻回式熱交換器に再循環させる工程をさらに含む。
【００３４】
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料の水素化処理または水素化転化は、水素化処理または水素化転化の条件下、例えば、以下の操作条件の少なくとも１つの下に行われる：
温度は、約２００℃〜約４６０℃である；
全圧は、約１ＭＰａ〜約２０ＭＰａである；
液体供給原料の全体的毎時空間速度は、約０．０５ｈ−１〜約１２ｈ−１である；
水素の流れは、水素の流れの体積に対して約５０体積％〜約１００体積％の水素を含む；
液体炭化水素供給原料に対する水素の量は、約５０Ｎｍ３／ｍ３〜約２５００Ｎｍ３／ｍ３である。
【００３５】
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料の初留点は１２０℃超である。例えば、炭化水素供給原料は、以下の供給原料から選ばれてよい：常圧蒸留物、真空蒸留物、常圧もしくは真空の残渣またはフィッシャー・トロプシュユニットからの流出物。好ましくは、炭化水素供給原料は、以下の供給原料から選ばれる：常圧蒸留物（ナフサ、石油、ケロセンおよびガスオイル）、原油の直接蒸留または転化ユニット、例えば、ＦＣＣ（fluid catalytic cracking：流動接触分解）ユニット、コーカーまたはビスブレーキングユニットに由来する真空蒸留物、例えば、ガスオイル、接触分解ユニットに由来するＬＣＯ（light cycle oil：ライトサイクルオイル）、芳香族化合物を抽出するためのユニットを起源とする供給原料、潤滑油ベースまたは潤滑油ベースの溶媒脱ろうに由来するベース、ＡＴＲ（atmospheric residue：常圧残渣）および／またはＶＲ（vacuum residue：真空残渣）および／または脱アスファルト油の脱硫または水素化転化のための固定床またはバブリング床の方法を起源とする蒸留物、脱アスファルト油、フィッシャー・トロプシュユニットからの流出物、単独または混合物としての植物油、または動物油。上記のリストは限定的なものではない。
【００３６】
１つまたは複数の実施形態によると、高圧低温分離器は、水素化処理または水素化転化の反応セクションの圧力より低い圧力で操作される。
【００３７】
１つまたは複数の実施形態によると、高圧低温分離器の温度は、２０℃〜１００℃である。
【００３８】
１つまたは複数の実施形態によると、高圧高温分離器は、水素化処理または水素化転化の反応セクションの圧力より低い圧力で操作される。
【００３９】
１つまたは複数の実施形態によると、高圧高温分離器の温度は、２００℃〜４５０℃である。
【００４０】
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料は、ユニットの入口において、３０℃〜１１０℃、優先的には３４℃〜１００℃の温度にある。
【００４１】
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料は、ユニットの入口において、１５０℃〜２８０℃、優先的には１６０℃〜２６０℃の温度にある。
【００４２】
１つまたは複数の実施形態によると、本方法は、ユニットの入口において炭化水素供給原料をろ過する工程を含み、この工程は、場合によっては、５０℃〜１００℃または１５０℃〜２３０℃の温度に加熱する工程の後に行われる。１つまたは複数の実施形態によると、本方法は、ろ過済みの炭化水素供給原料を供給原料ドラム内に保持する工程を含む。前記供給原料をドラムからポンプで汲み上げる工程によって、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１に供給することが可能になる。
【００４３】
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料および場合による水素の流れまたは炭化水素供給原料／水素の流れの混合物の温度は、（コイル巻回式熱交換器の上流に配置される）混合セクションの出口において、および／またはコイル巻回式熱交換器の入口において、および／または第１のバイパスの入口において、３０℃〜２８０℃、好ましくは３４℃〜２６０℃である。１つまたは複数の特に好ましい実施形態によると、上述の温度は、４０℃〜６０℃である（低温スキーム）。１つまたは複数の特に好ましい実施形態によると、上述の温度は、２００℃〜２５０℃である（高温スキーム）。
【００４４】
１つまたは複数の実施形態によると、予熱済みの炭化水素供給原料／水素の流れの混合物の温度は、コイル巻回式熱交換器の出口において、２００℃〜４５０℃、好ましくは２３０℃〜４３０℃である。
【００４５】
１つまたは複数の実施形態によると、予熱済みの炭化水素供給原料／水素の流れの混合物の温度は、反応器入口の炉の入口において２００℃〜４５０℃、好ましくは２３０℃〜４３０℃である。
【００４６】
１つまたは複数の実施形態によると、加熱済みの炭化水素供給原料／水素の流れの混合物の温度は、反応器入口の炉の出口において、および／または、水素化処理または水素化転化の反応セクションの入口において、２１０℃〜４６０℃、好ましくは２４０℃〜４４０℃である。
【００４７】
１つまたは複数の実施形態によると、反応流出物の温度は、水素化処理または水素化転化の反応セクションの出口において、および／または、コイル巻回式熱交換器の入口において、２１０℃〜４６５℃、好ましくは２４０℃〜４４５℃である。
【００４８】
１つまたは複数の実施形態によると、冷却済みの反応流出物の温度は、コイル巻回式熱交換器の出口において、７０℃〜４００℃、好ましくは８０℃〜３８０℃である。
【００４９】
１つまたは複数の実施形態によると、コイル巻回式熱交換器は、多機能コイル巻回式熱交換器であり、これは、分離塔からの底部液の少なくとも一部を加熱するのに適したものであり、底部液の温度は、多機能コイル巻回式熱交換器の入口において２００℃〜２５０℃、好ましくは２００℃〜２４０℃である。
【００５０】
１つまたは複数の実施形態によると、底部液の温度は、多機能コイル巻回式熱交換器の出口において３００℃〜４５０℃、好ましくは３２０℃〜４３０℃である。
【００５１】
第３の態様によると、上述の目的、さらには他の利点は、水素化処理または水素化転化の方法における、コイル巻回式熱交換器の使用であって、前記コイル巻回式熱交換器は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、この垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回されている、使用によって得られる。
【００５２】
１つまたは複数の実施形態によると、コイル巻回式熱交換器は、
炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を予熱し、かつ、これを、水素化処理または水素化転化の反応セクションの反応器入口の炉に直接的に流通させること；および
水素化処理または水素化転化の反応セクションからの流出物を冷却すること
のために用いられる。
【００５３】
上記に言及されたデバイス、方法および使用の実施形態、さらには他の特徴および利点は、単に例証として非限定的に与えられる以下の説明を、添付図面を参照して読むことで、明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、参照デバイスのレイアウトを示し、図１において、反応セクションの供給原料は、２基のシェルアンドチューブ式熱交換器のトレイン中の反応流出物によって予熱され、次いで、炉において加熱された後に、反応セクションに入る。
【図２】図２は、本発明の説明によるデバイスのレイアウトを示し、図２において、反応セクションの供給原料は、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１中の反応流出物によって予熱され、次いで、炉において直接的に加熱された後に、反応セクションに入る。
【図３】図３は、本発明の説明によるデバイスのレイアウトを示し、図３において、反応セクションの供給原料は、多機能コイル巻回式熱交換器Ｓ−１中の反応流出物によって予熱され、次いで、炉において直接的に加熱された後に、反応セクションに入る。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
（詳細な説明）
本発明の説明は、水素化転化のデバイスおよび方法の分野、例えば、重質供給原料、例えば、真空残渣または真空ガスオイルを水素化分解するためのデバイスおよび方法の分野に関する。本発明の説明は、水素化処理のデバイスおよび方法の分野、例えば、残渣またはガスオイルの水素化脱金属、水素化脱窒および／または水素化脱硫のためのデバイスおよび方法にも関する。
【００５６】
図１を参照すると、炭化水素供給原料、例えば、ガスオイル、真空蒸留物、常圧もしくは真空の残渣またはフィッシャー・トロプシュユニットからの流出物の水素化処理または水素化転化のための参照デバイスは、
−  炭化水素供給原料（ライン１）および水素の流れ（ライン４）を混合するための第１のセクション；
−  シェルアンドチューブ式熱交換器の複数のトレインＥ−１Ａ／Ｂ／Ｃ／ＤおよびＥ−１Ｅ／Ｆ／Ｇ／Ｈ；これは、第１の混合セクションに由来する炭化水素供給原料／水素の流れの混合物（以降において炭化水素混合物と称する）（ライン５）を、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１からの反応流出物（ライン９）により予熱するためのものである；
−  反応器入口の炉Ｆ−１；これは、シェルアンドチューブ式熱交換器のトレインＥ−１に由来する予熱済みの炭化水素混合物（ライン７）を加熱し、かつ、加熱済みの炭化水素混合物（ライン８）を水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１に流通させるためのものである；
−  水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１；
−  場合による、第１のバイパス（バイパスライン１９）；これにより、炭化水素混合物（ライン５）の一部が、シェルアンドチューブ式熱交換器のトレインＥ−１を回避することができ、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１の反応温度を調節することができる；
−  場合による、高圧高温分離器Ｂ−１；それの供給原料は、シェルアンドチューブ式熱交換器のトレインＥ−１中を通過した後に冷却された反応流出物（ライン１１）によって形成され、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物（ライン２２）と、軽質フラクションを含む第１のガス状流出物（ライン１４）とを流通させる；
−  高圧低温分離器Ｂ−２；それの供給原料は、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１に由来し、かつ、シェルアンドチューブ式の熱交換器のトレインＥ−１中を通過した後に冷却された反応流出物（ライン１１および１４）の少なくとも一部によって形成され、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物（ライン２５）と、水素を含む第１のガス状流出物（ライン１６）とを流通させる；
−  場合による、第２の熱交換器Ｅ−３；これは、反応流出物（または場合による、高圧高温分離器Ｂ−１を起源とする軽質フラクションを含む第１のガス状流出物）の少なくとも一部を冷却するためのものである；
−  場合による、第１の空気冷却器Ａ−１；これは、反応流出物（または場合による、高圧高温分離器Ｂ−１を起源とし、場合によっては、第２の熱交換器Ｅ−３をさらに起源とする軽質フラクションを含む第１のガス状流出物）の少なくとも一部を凝縮させるためのものである；
−  場合による、アミン洗浄塔Ｃ−２；これにより、高圧低温分離器Ｂ−２に由来する水素を含む第１のガス状流出物（再循環水素とも称する）（ライン１６）からＨ２Ｓの少なくとも一部を除去することが可能となる；
−  場合による、第１の圧縮セクションＫ−１；これは、再循環させられかつアミン洗浄された水素（ライン１７）を圧縮するためのものである；
−  場合による、第２の圧縮セクションＫ−２；これは、補給水素（ライン２）を圧縮するためのものである；
−  場合による、再循環させられ、洗浄されかつ圧縮された水素（ライン１８）と圧縮された補給水素（ライン３）とを混合するための第２のセクション；
−  場合による、中圧高温分離器Ｂ−３；それの供給原料は、高圧高温分離器Ｂ−１に由来する少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物（ライン２２）であり、それの一つの流出物は、少なくとも１種の重質フラクションを含む第２の液状流出物（ライン２６）であり、これは、分離塔Ｃ−１に流通させられる；
−  場合による、第２の空気冷却器Ａ−２；これは、中圧高温分離器Ｂ−３に由来する軽質フラクションを含む第２のガス状流出物（ライン２３）を凝縮させ、凝縮後の、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物（ライン２４）を流通させるためのものである；
−  場合による、中圧低温分離器Ｂ−４；これは、高圧低温分離器Ｂ−２に由来する少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物（ライン２５）（および場合による、中圧高温分離器Ｂ−３に由来する軽質フラクションを含む第２のガス状流出物（ライン２３）（および場合によっては、第２の空気冷却器Ａ−２において凝縮させられたもの（ライン２４））を分離し、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第２の液状流出物（ライン２７および２８）を分離塔Ｃ−１に流通させ、水素を含む第２のガス状流出物を除去するためのものである；
−  分離塔Ｃ−１（例えば、ライン３２を介して加えられた流体を用いる従来の分留塔またはストリッピング塔）；これは、高圧低温分離器Ｂ−２に由来する液状流出物（ライン２５）、場合によっては、高圧高温分離器Ｂ−１に由来する液状流出物（ライン２２）、場合によっては、中圧分離器Ｂ−３に由来する液状流出物（ライン２６）、場合によっては、中圧低温分離器Ｂ−４に由来する液状流出物（ライン２７）から出発して、底部液（ライン３９）と、塔頂流出物とを流通させる；
−  場合による、第３の熱交換器Ｅ−４；これは、分離塔Ｃ−１の供給原料（ライン２５、場合によってはライン２７）を加熱するためのものである；
−  場合による、第４の熱交換器Ｅ−５；これは、分離塔（Ｃ−１）からの底部液（ライン３９）を加熱するためのものである；
−  場合による、第２の炉（図示なし）；これは、分離塔からの底部液を（例えば、第４の熱交換器Ｅ−５中を通過させた後に）加熱し、かつ、分留塔（図示なし）にそれを流通させるのに適したものである；
−  場合による、第５の熱交換器（図示なし）；これは、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１または第２の液状流出物を冷却または加熱するのに適したものである；
−  場合による、第３の空気冷却器Ａ−３；これは、分離塔Ｃ−１に由来する塔頂流出物を凝縮させるためのものである；および
−  場合による、還流ドラムＢ−６；これは、塔頂流出物を、ガス状塔頂フラクション（例えばサワーガス）（ライン３５）と、炭化水素液状留分（例えばナフサ）（ライン３８）とに分離するためのものである
を含む。
【００５７】
図１および２は、水素化処理または水素化転化のデバイスの同一の機器に対して同一の参照符号（番号）を有する。
【００５８】
図２を参照すると、本発明の説明の第１の態様によるデバイスは、参照デバイスの要素を含むが、シェルアンドチューブ式熱交換器のトレインＥ−１（図１）が、単一のコイル巻回式熱交換器Ｓ−１によって置き換えられるという例外を伴っている。具体的には、シェルアンドチューブ式熱交換器のトレインＥ−１の代わりとして単一のコイル巻回式熱交換器Ｓ−１を含む水素化処理または水素化転化のデバイスにより、炭化水素混合物をより高い温度に予熱することが特に可能になり、これにより、反応器入口の炉Ｆ−１の必要な電力がより少なくなることを実証した。
【００５９】
さらに、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１は、１回または複数回の追加のまたは交換のサービス（surface）を行うこと、例えば、塔Ｃ−１に由来する底部流出物を加熱した後にこのようにして加熱された底部流出物を別の場合による分留セクション（図示なし）に流通させるのに適しており、これにより、特に、この流出物を分離して、以下の生成物の１種または複数種を得ることが可能となる：ナフサ（場合により軽質ナフサおよび重質ナフサ）、ケロセン、ガスオイルおよび残渣。分離塔Ｃ−１の供給原料の加熱処理、または炭化水素供給原料との混合がコイル巻回式熱交換器の下流で行われる場合の水素の加熱処理は、追加の交換サービスの他の例であり、このリストは排他的ではない。
【００６０】
コイル巻回式熱交換器Ｓ−１は、垂直チャンバによって形成された単流熱交換器であり、この垂直チャンバにおいて、１個または複数個のチューブのバンドルが、多数の重畳された層として、中心コアの周りにらせん状に巻回されている（Technique de l’Iingenieur,J 3 601 V2 段落4.2を参照）。前記交換器により、チャンバ中を流通する流体と、チューブバンドル中を流通する少なくとも１種の流体との間で熱交換することが可能になる。
【００６１】
１つまたは複数の実施形態によると、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１は、シェル側の高温流体およびチューブ側の低温流体により用いられる。
【００６２】
１つまたは複数の実施形態によると、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１は、チューブ側の高温流体およびシェル側の低温流体により用いられる。
【００６３】
１つまたは複数の実施形態によると、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１が、１回または複数回の追加交換サービスを行うのに適している場合、追加の交換サービス（１回または複数回）は、チューブ側で行われ、これは、種々のサービスを混ぜ合わせることなく種々のサービスを、バンドルのチューブ中に流通させることによって、および、種々のサービスを別々に流通させかつ収集することによって行われる。
【００６４】
図２からの例において、第１の混合セクションは、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１の上流に位置決めされている。１つまたは複数の実施形態において、第１の混合セクションは、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１の下流にある。
【００６５】
図２からの例において、コイル巻回式熱交換器（Ｓ−１）は、炭化水素供給原料／水素の流れの混合物を予熱するように位置決めされている。他方で、コイル巻回式熱交換器（Ｓ−１）は、炭化水素供給原料のみを予熱し、場合によっては、水素の流れを追加の熱交換サービスとして予熱するように構成されてよい。
【００６６】
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料の初留点は、１２０℃より高い。ディーゼルの場合、初留点は、一般に約１５０℃であり、蒸留範囲は、典型的には１７０℃〜３９０℃である。常圧残渣の場合、初留点は典型的には３００℃より高く、好ましくは３４０℃〜３８０℃である。真空残渣の場合、初留点は、典型的には４５０℃〜６００℃、好ましくは５００℃〜５５０℃である。軽質真空蒸留物（軽質真空ガスオイル（light vacuum gas oil：ＬＶＧＯ））は、蒸留範囲：３００℃〜４３０℃、好ましくは３４０℃〜４００℃によって特徴付けられる。重質真空蒸留物（重質真空ガスオイル（heavy vacuum gas oil：ＨＶＧＯ）は、蒸留範囲：４００℃〜６２０℃、好ましくは４４０℃〜５５０℃によって特徴付けられる。したがって、使用可能な供給原料は、広範囲の沸点内にある。
【００６７】
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料は、最低１０体積％、一般に最低２０体積％、しばしば最低８０体積％の、３４０℃超で沸騰する化合物を含有する。 
【００６８】
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料の窒素の含有率は、５００重量ｐｐｍより高く、一般に５００〜１００００重量ｐｐｍ、より一般には７００〜４５００重量ｐｐｍ、さらにより一般には８００〜４５００重量ｐｐｍである。
【００６９】
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料の硫黄の含有率は、０．０１重量％〜５重量％、一般に０．２重量％〜４重量％、さらにより一般には０．５重量％〜３重量％である。
【００７０】
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料は、金属を含有する。１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料のニッケルおよびバナジウムを合わせた含有率は、１０重量ｐｐｍ未満、好ましくは５重量ｐｐｍ未満、さらにより好ましくは２重量ｐｐｍ未満である。
【００７１】
１つまたは複数の実施形態によると、炭化水素供給原料のアスファルテンの含有率は、３０００重量ｐｐｍ未満、好ましくは１０００重量ｐｐｍ未満、さらにより好ましくは３００重量ｐｐｍ未満である。
【００７２】
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１からの反応流出物は、炭化水素留分からなり、この炭化水素留分は、一般的には混合相として、水素、分解に由来するガス、特に、前記反応セクションの反応に由来するＨ２ＳおよびＮＨ３を、供給原料中に含有される硫黄および窒素の含有率に比例して含み、場合によっては、ＣＯ２および他のガス、二次反応を起源とする軽質留分、例えば、ＬＰＧ（liquefied petroleum gas：液化石油ガス）、および少なくともナフサ、および場合による以下の炭化水素留分：ディーゼル、ケロセンおよび／または未転化残渣等を、供給原料の性質および反応のタイプに応じて含む。
【００７３】
１つまたは複数の実施形態によると、少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物は、反応セクションからの流出物の最も重質なフラクションの少なくとも一部を含む。この最も重質なフラクションは、ナフサ、ディーゼル、ケロセンおよび／または未転化残渣を供給原料の性質および反応のタイプに応じて含んでいる。少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物は、反応セクションからの流出物の中間フラクションを含んでもよく、場合によっては、ディーゼル、ケロセンおよび／またはナフサを、供給原料の性質および反応のタイプに応じて含む。
【００７４】
１つまたは複数の実施形態によると、軽質フラクションを含む第１のガス状流出物は、反応流出物の最も軽質なフラクションの少なくとも一部を含む。最も軽質なフラクションは、水素、分解に由来するガス、特に、反応セクションの反応に由来するＨ２ＳおよびＮＨ３を、供給原料に含有される硫黄および窒素の含有率に比例して含み、場合によっては、ＣＯ２および他のガス、軽質留分、例えば、二次反応を起源とするＬＰＧ、および少なくともナフサを含む。
【００７５】
１つまたは複数の実施形態によると、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物は、軽質留分、例えば、二次反応を起源とするＬＰＧを含む反応流出物の部分、および少なくともナフサを含む。
【００７６】
１つまたは複数の実施形態によると、水素を含む第１のガス状流出物は、分解に由来するガス、特に、反応セクションの反応に由来するＨ２Ｓを、供給原料中に含有される硫黄の含有率に比例して含み、場合によってはＣＯ２も含む。
【００７７】
１つまたは複数の実施形態によると、少なくとも１種の重質フラクションを含む第２の液状流出物は、反応セクションからの流出物の最も重質なフラクションを含む。最も重質なフラクションは、ディーゼル、ケロセンおよび／または未転化残渣を供給原料の性質および反応のタイプに応じて含んでいる。
【００７８】
１つまたは複数の実施形態によると、軽質フラクションを含む第２のガス状流出物は、反応セクションからの流出物の第１の中間フラクションを含み、これは、場合によっては、ディーゼル、ケロセンおよび／またはナフサを、供給原料の性質および反応のタイプに応じて含む。
【００７９】
１つまたは複数の実施形態によると、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第２の液状流出物は、少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物の最も重質なフラクションを含む。少なくとも１種の軽質フラクションを含む第２の液状流出物は、反応セクションからの流出物の第２の中間フラクションを含んでもよく、これは、ディーゼル、ケロセンおよび／またはナフサを供給原料の性質および反応のタイプに応じて含む。
【００８０】
１つまたは複数の実施形態によると、水素を含む第２のガス状流出物は、反応流出物の最も軽質なフラクションの少なくとも一部を含み、これは、水素、分解に由来するガス、特に、反応セクションの反応に由来するＨ２Ｓを、供給原料に含有される硫黄の含有率に比例して含み、場合によっては、ＣＯ２および他のガスを含む。
【００８１】
１つまたは複数の実施形態によると、塔頂流出物は、分解に由来するガス、特に、Ｈ２Ｓ、場合によるＣＯ２および他のガス、ＬＰＧ、ナフサ、および場合によるストリッピング流体を含む。
【００８２】
１つまたは複数の実施形態によると、ガス状塔頂フラクションは、分解に由来するガス、特にＨ２Ｓ、場合によるＣＯ２および他のガス、ＬＰＧを含む。
【００８３】
１つまたは複数の実施形態によると、液状炭化水素留分は、ナフサを含む。
【００８４】
１つまたは複数の実施形態によると、底部液は、反応セクションからの流出物の最も重質なフラクションを含み、これは、ディーゼル、ケロセンおよび／または未転化残渣を供給原料の性質および反応のタイプに応じて含む。
【００８５】
本発明の説明によるデバイスにおいて、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１は、１基の反応器または直列または並列に配置された複数基の反応器、例えば直列に配置された２基の反応器を含んでよい。反応セクションの各反応器は、少なくとも１個の触媒床を含む。触媒は、固定床、または膨張床（expanded bed）、あるいはバブリング床において用いられてよい。固定床において用いられる触媒の場合、少なくとも１基の反応器内に複数個の触媒床を位置決めすることが可能である。各反応器は、反応器内の床のそれぞれの入口における温度を制御するために冷却手段、例えば、２個の連続する床の間に配置された液体またはガスのクエンチ流れを備えてよい。他方で、水素化処理または水素化転化の反応器は加熱手段を有していない。
【００８６】
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１は、水素化分解ユニットの反応セクションである。
【００８７】
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１は、ディーゼルまたはケロセンまたは真空蒸留物の水素化脱硫のためのユニットの反応セクションである。
【００８８】
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１は、ナフサの水素化脱硫のためのユニットの反応セクションである。
【００８９】
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１は、バブリング床における残渣または蒸留物または脱アスファルト油の水素化転化のためのユニットに含まれる。
【００９０】
分離塔Ｃ−１は、分解に由来するガス（一般に、サワーガス（sour gases）と呼ばれる）、特に反応セクションの反応に由来するＨ２Ｓを除去することを特に目的とする。この塔は、好ましくは、あらゆるストリッピングガス、例えば、水素または水蒸気を含有するガスによってストリッピングされる。好ましくは、水蒸気が前記ストリッピングを行うために用いられる。
【００９１】
第２の態様によると、本発明の説明は、第１の態様によるデバイスを実現する方法にも関する。
【００９２】
１つまたは複数の実施形態によると、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１の操作条件は、以下の特徴： 
−  温度は、約２００℃〜約４６０℃、優先的には約２４０℃〜約４４５℃である；
−  全圧は、約１〜約２０ＭＰａ、例えば、２〜２０ＭＰａ、好ましくは２．５〜１８ＭＰａ、非常に好ましくは３〜１８ＭＰａである；
−  各触媒工程についての液体供給原料の全体的な毎時空間速度は、約０．０５ｈ−１〜約１２ｈ−１、好ましくは約０．１ｈ−１〜約１０ｈ−１である；
−  用いられる水素の純度は、水素供給（すなわち、再循環水素／補給水素の混合物）の体積に対して約５０体積％〜１００体積％である；および
−  液体炭化水素供給原料に対する水素の量は、約５０Ｎｍ３／ｍ３〜約２５００Ｎｍ３／ｍ３である
の少なくとも１つを含む。
【００９３】
当業者に知られているあらゆる触媒が、本発明の説明による方法において用いられ得、例えば、周期律表の第ＶＩＩＩ族（新周期律表の８、９および１０族）からの元素から選ばれる少なくとも１種の元素および場合による、周期律表の第ＶＩＢ族（新周期律表の６族）からの元素から選ばれる少なくとも１種の元素を含む触媒である。
【００９４】
以下、化学元素の族は、ＣＡＳ分類に従って与えられる（CRC Handbook of Chemistry and Physics、CRCpressによる発行、編集長D.R.Lide、第81版、2000-2001）。例えば、ＣＡＳ分類による第ＶＩＩＩ族は、新ＩＵＰＡＣ分類による８、９および１０列からの金属に相当する；ＣＡＳ分類による第ＶＩＢ族は、新ＩＵＰＡＣ分類による６列からの金属に相当する。
【００９５】
本発明の説明による方法の実現のために、無定形担体上に、水素化−脱水素機能を有する少なくとも１種の金属または金属化合物を含む、従来の水素化転化触媒を用いることが可能である。この触媒は、第ＶＩＩＩ族からの金属、例えばニッケルおよび／またはコバルトを、しばしば第ＶＩＢ族からの少なくとも１種の金属、例えばモリブデンおよび／またはタングステンとの組み合わせで含む触媒であってよい。例えば、触媒の全重量に対して、ニッケル０．５重量％〜１０重量％（酸化ニッケル（ＮｉＯ）として表される）と、モリブデン１重量％〜３０重量％、好ましくはモリブデン５重量％〜２０重量％（酸化モリブデン（ＭｏＯ３）として表される）とを、無定形鉱物担体上に含む触媒の使用がなされてよい。触媒中の第ＶＩＢ族および第ＶＩＩＩ族からの金属の酸化物の全含有率は、触媒の全重量に対して、一般に５重量％〜４０重量％、優先的には７重量％〜３０重量％である。第ＶＩＢ族からの金属（１種または複数種）と第ＶＩＩＩ族からの金属（１種または複数種）との間の（金属酸化物に基づいて表される）重量比は、一般に、約２０〜約１、通常は約１０〜約２である。担体は、例えば、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、マグネシア、粘土およびこれら鉱物の少なくとも２種の混合物によって形成される群から選択される。この担体は、他の化合物、例えば、酸化ホウ素、ジルコニア、酸化チタン、無水リン酸から選ばれる酸化物を含有してもよい。
【００９６】
用いられ得る別のタイプの触媒は、少なくとも１種のマトリクスと、少なくとも１種のＹゼオライトと、少なくとも１種の水素化−脱水素金属とを含有する触媒である。上記のマトリクス、金属および追加元素は、この触媒の組成に組み込まれてもよい。有利なＹゼオライトは、特許出願WO00/71641、並びに特許EP 0 911 077、US4,738,940およびUS4,738,941に記載されている。
【００９７】
１つまたは複数の実施形態によると、高圧低温分離器Ｂ−２は、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１の圧力または高圧高温分離器Ｂ−１の圧力よりも低い圧力で、例えば、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１の圧力または高圧高温分離器Ｂ−１の圧力よりも０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａ低い圧力で操作される。
【００９８】
高圧低温分離器Ｂ−２の温度は、一般に、利用可能な冷却手段を考慮して可及的に低い。これは、再循環水素の純度を最大限にするためである。高圧低温分離器Ｂ−２の温度は、一般に２０℃〜１００℃、好ましくは３５℃〜７０℃である。高圧低温分離器Ｂ−２に由来する少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物は、分離塔Ｃ−１に送られる。この分離塔Ｃ−１は、好ましくはストリッパタイプであり、好ましくは環流ドラムＢ−６を備えたものである。
【００９９】
１つまたは複数の実施形態によると、冷却済みの反応流出物は、場合による高圧高温分離器Ｂ−１に送られる。この高圧高温分離器Ｂ−１は、より低い圧力で、例えば、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１の圧力よりも０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａ低い圧力で操作される。高圧高温分離器Ｂ−１の温度は、一般に２００℃〜４５０℃、好ましくは２５０℃〜３８０℃、非常に好ましくは２６０℃〜３６０℃である。
【０１００】
１つまたは複数の実施形態によると、高圧高温分離器Ｂ−１に由来する少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物は、第１のバルブＶ−１または場合によるタービンに送られ、場合による中圧高温分離器Ｂ−３に送られ、その圧力は、場合による中圧低温分離器Ｂ−４に、中圧高温分離器Ｂ−３に由来する少なくとも１種の重質フラクションを含む第２の液状流出物を供給することができるように選ばれる、
１つまたは複数の実施形態によると、中圧高温分離器Ｂ−３は、１．０〜４．０ＭＰａ、好ましくは１．５〜３．５ＭＰａの圧力で操作される。中圧高温分離器Ｂ−３の温度は、一般に１５０℃〜３８０℃、好ましくは２００℃〜３６０℃である。
【０１０１】
１つまたは複数の実施形態によると、高圧低温分離器Ｂ−２に由来する少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物は、第２のバルブＶ−２または場合によるタービン内で膨張させられ、場合による中圧低温分離器Ｂ−４に送られる。中圧低温分離器Ｂ−４の全圧は、優先的には、前記分離器Ｂ−４で分離される水素を含む第２のガス状流出物中の水素を効果的に回収するのに必要な圧力である。この水素の回収は、好ましくは、圧力スイング吸着ユニットにおいて行われる。中圧低温分離器Ｂ−４の全圧は、一般に１．０ＭＰａ〜４．０ＭＰａ、好ましくは１．５ＭＰａ〜３．５ＭＰａである。中圧低温分離器Ｂ−４の温度は、一般に２０℃〜１００℃、好ましくは２５℃〜７０℃である。
【０１０２】
分離塔Ｃ−１からの底部液（ライン３９）は、第４の熱交換器Ｅ−５によって加熱された後にライン４０を介して分留セクション（図示なし）に送られてよい。この分留セクションにより、ナフサ、ケロセンおよびガスオイルの留分と、残渣とを分離することが可能となる。 
【０１０３】
第３の態様によると、本発明の説明は、第１の態様によるデバイスまたは第２の態様による方法におけるコイル巻回式熱交換器Ｓ−１の使用であって、特に、炭化水素混合物を予熱し、かつ、これを水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１の反応器入口の炉Ｆ−１に直接的に流通させること；および水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１からの流出物を冷却することのための使用にも関する。
【０１０４】
本発明の説明によるデバイス、方法および使用は、以下の利点を有している。
【０１０５】
炭化水素混合物を反応流出物により予熱するためのシェルアンドチューブ式交換器の２つのトレインが、単一のコイル巻回式交換器に置き換えられ、それによって次のことが可能になる：
−  供給原料を参照デバイスの温度よりも高い温度に予熱し、結果的に炉Ｆ−１に必要な出力を低減させること；
−  熱交換器の少なくとも２つのトレインを含む参照デバイスとは異なり、ひとつのみの熱交換器を有し、結果として、投資および占有床面積の点で節約を得ること；および
−  反応ループにおける圧力降下を低減させ、結果として、第１の圧縮セクションＫ−１において必要な出力を低減させること。
【０１０６】
（実施例）
（実施例１）
図１は、第１の参照比較（比較例１）を構成し、図２は、本発明の説明に合致するデバイスおよび方法の実施形態の第１の例（実施例１）を説明している。
【０１０７】
炭化水素供給原料は、１８６℃〜３８０℃の沸点を有する留分であり、常圧ガスオイルおよび常圧ケロセンからなり、以下の特徴を有している。
【０１０８】
【表ＩＡ】
2019143120.tif 000003
【０１０９】
本適用において、炭化水素供給原料の比重は、無次元である。
【０１１０】
本発明の説明によると、図２に表されるように、炭化水素供給原料は、ライン１を介して供給される。補給水素は、好ましくは、炭化水素供給原料に対して過剰にあり、このものは、ライン２および第２の圧縮セクションＫ−２（例えば、コンプレッサ）、次いでライン３を介して供給され、ライン４中で再循環水素と混合される。水素は、次いで、炭化水素供給原料（ライン１）と混合され、その後に、このようにして得られた炭化水素混合物を、ライン５を介してコイル巻回式熱交換器Ｓ−１に流通させる。コイル巻回式熱交換器Ｓ−１によって、反応流出物により炭化水素混合物を予熱することが可能になる。実施例１において、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１は、特許出願WO2014/067223に記載された通りのものである。この熱交換の後、予熱済みの炭化水素混合物は、ライン７を介して、反応器入口の炉Ｆ−１に運ばれ、加熱され、ライン８を介して、水素化脱硫セクションに運ばれる。この水素化脱硫セクションは、少なくとも１基の水素化脱硫反応器によって形成され（水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１の例である）、少なくとも１種の水素化脱硫触媒を含んでいる。実施例１において、予熱済みの炭化水素混合物の温度は、ライン１９を介して（場合によっては、バルブＶ−３によって）炭化水素混合物の一部をバイパスさせることによって調節される必要はない。
【０１１１】
実施例１において、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１は、２個の触媒床を含む水素化脱硫の反応器からなる。水素化脱硫反応器の床は、（Ａｌ２Ｏ３上ＣｏＭｏタイプの）Axens HR626触媒から構成される。床は、約４．５５ＭＰａおよび３２５℃〜３９５℃の温度で操作される。反応セクション中の化学的水素消費量は、新しい炭化水素供給原料に対して０．３５重量％である。
【０１１２】
反応流出物は、次に、ライン９を介してコイル巻回式熱交換器Ｓ−１に、ついでライン１１を介して高圧高温分離器Ｂ−１に送られる。
【０１１３】
高圧高温分離器Ｂ−１に由来する軽質フラクションを含む第１のガス状流出物は、未反応水素、反応の間に形成されたＨ２Ｓを含み、水素化処理反応セクションにおける炭化水素供給原料の炭化水素の転化に由来する軽質炭化水素も含む。第２の交換器Ｅ−３および第１の空気冷却器Ａ−１（ライン１４）内での冷却の後、軽質フラクションを含む、冷却されかつ凝縮させられた第１のガス状流出物は、ライン１５を介して高圧低温分離器Ｂ−２に運ばれる。この高圧低温分離Ｂ−２により、気−液分離および水性液相のデカンテーションの両方を行うことが可能となる。
【０１１４】
高圧低温分離器Ｂ−２に由来する少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物は、ライン２５を介して第３の熱交換器Ｅ−４に、またライン２８を介してストリッパ（分離塔Ｃ−１の一例）に供給する。ストリッパＣ−１は、塔の頂部において０．６９ＭＰａで操作される。
【０１１５】
高圧低温分離器Ｂ−２に由来する再循環水素は、ライン１６を介してアミン洗浄塔Ｃ−２に送られる。このアミン洗浄塔Ｃ−２によって、Ｈ２Ｓの少なくとも一部を除去することが可能になる。再循環水素は、次に、ライン１７および１８を介して第１の混合セクションに、第１の圧縮セクションＫ−１により圧縮し供給原料（ライン１）と混合した後に、炭化水素供給原料と共に水素化脱硫反応器に流通させられる。
【０１１６】
ストリッパは、ライン３２を介してストリッピング蒸気を供給される。ストリッパの頂部において、塔頂流出物のガス状フラクション（一般に、サワーガスと呼ばれる）は、ライン３５を介して回収され、ナフサタイプの留分が、ライン３８を介して回収される。この留分の最終沸点は、通常１００℃より高い。ストリッパからの底部液は、ライン３９を介して回収され、このものは、第４の熱交換器Ｅ−５で加熱された後に、ライン４０を介してユニットから送出され、場合によっては、追加の分留（図示なし）が行われる。この追加の分留により、ナフサ、ケロセン、ガスオイルの留分および残渣を回収することが可能となる。
【０１１７】
表１は、以下を比較している。
【０１１８】
−  TEMA BEU規格の４基の供給原料／流出物のシェルアンドチューブ式熱交換器Ｅ−１の２つの並列トレインを用いる、参照水素化処理のデバイスおよび方法（図１）；および
−  単一のコイル巻回式熱交換器Ｓ−１を用いる、本発明の説明に合致する水素化処理のデバイスおよび方法（図２）。
【０１１９】
参照の方法は、実施例１にための上記のものと同一の供給原料および同一の操作条件で操作される。
【０１２０】
【表１Ｂ】
2019143120.tif 000004
【０１２１】
表１において実証されるように、本発明の説明に合致するデバイスおよび方法において、
−  単一のコイル巻回式熱交換器Ｓ−１によって、シェルアンドチューブ式熱交換器の複数のトレインＥ−１と比べて、炭化水素混合物をより高い温度に予熱することが可能になる；
−  反応器入口の炉Ｆ−１の出力が、参照のデバイスおよび方法に対して３０％超減少する；
−  反応器入口の炉Ｆ−１および第１の空気冷却器Ａ−１の合計出力が、参照のデバイスおよび方法に対して２０％減少する；および
−  第１の圧縮セクションＫ−１の出力が、参照のデバイスおよび方法に対して１６％減少する。
【０１２２】
（実施例２）
図１は、参照比較（比較例１）を構成し、図３は、本発明の説明に合致するデバイスおよび方法の実施形態の第２の例（実施例２）を説明している。
【０１２３】
炭化水素供給原料は、２５０℃〜６２０℃の沸点を有する留分であり、以下の特徴を有する。
【０１２４】
【表２Ａ】
2019143120.tif 000005
【０１２５】
本発明の説明によると、図３に表されるように、炭化水素供給原料は、ライン１を介して供給される。補給水素は、好ましくは炭化水素原料に対して過剰にあり、このものは、ライン２および第２の圧縮セクションＫ−２（例えば、コンプレッサ）、次いで、ライン３を介して供給され、ライン４において再循環水素と混合される。次に、水素は、炭化水素供給原料（ライン１）と混合され、その後、このようにして得られた炭化水素混合物を、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１にライン５を介して流通させる。コイル巻回式熱交換器Ｓ−１によって、反応流出物により、炭化水素混合物と、さらには分離塔Ｃ−１からの底部液（ライン３９）とを予熱することが可能になる。実施例２において、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１は、特許出願WO2014/067223に記載されているような多機能タイプのものである。この熱交換の後に、予熱済みの炭化水素混合物は、ライン７を介して炉Ｆ−１において加熱され、次いで、ライン８を介して、水素化脱硫セクションに運ばれる。この水素化脱硫セクションは、２基の水素化脱硫の反応器（水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１の一例）を含み、この反応器は、少なくとも１種の水素化脱硫触媒を含んでいる。水素化脱硫反応に必要な温度は、炭化水素混合物の一部を、ライン１９を介して（場合によっては、バルブＶ−３により）バイパスすることによって調節されてもよい。
【０１２６】
この実施例において、水素化処理または水素化転化の反応セクションＲ−１は、２基の反応器からなり、これらの反応器は、それぞれ、（Ａｌ２Ｏ３上ＮｉＭｏタイプの）Axens HRK 1448触媒の３床および（ゼオライトタイプの）Axens HYK 743触媒の３床を有している。反応器の床は、約１６．０ＭＰａおよび３７５℃〜４０６℃の温度で操作される。反応セクションにおける化学的な水素の消費量は、新しい炭化水素供給原料に対して２．８重量％である。
【０１２７】
反応流出物は、次に、ライン９を介して交換器Ｓ−１に、次いでライン１１を介して高圧高温分離器Ｂ−１に送られる。軽質フラクションを含む第１のガス状流出物は、高圧高温分離器Ｂ−１内で分離され、ライン１４を介して回収される。軽質フラクションを含む前記第１のガス状流出物は、未反応水素、反応の間に形成されたＨ２Ｓを含み、水素化処理反応セクションにおける炭化水素供給原料の炭化水素の転化に由来する軽質炭化水素も含む。第２の交換器Ｅ−３および第１の空気冷却器Ａ−１（ライン１４）内での冷却の後に、軽質フラクションを含む冷却されかつ凝縮させられた第１のガス状流出物は、ライン１５を介して、高圧低温分離器Ｂ−２に運ばれる。この高圧低温分離器Ｂ−２により、気−液分離および水性液相のデカンテーションの両方を行うことが可能となる。高圧低温分離器Ｂ−２に由来する少なくとも１種の軽質フラクションを含む第１の液状流出物は、バルブまたは液体タービンＶ−２における膨張の後に、ライン２５を介して中圧低温分離器Ｂ−４に供給する。
【０１２８】
少なくとも１種の重質フラクションを含む第１の液状流出物は、ライン２２を介して高圧高温分離器Ｂ−１の底部で回収されたものであり、このものは、バルブまたは液体タービンＶ−１内での膨張の後に、ライン２２を介して中圧高温分離器Ｂ−３に送られる。軽質フラクションを含む第２のガス状流出物は、中圧高温分離器Ｂ−３において分離され、ライン２３を介して回収される。軽質フラクションを含む第２のガス状流出物は、未反応水素、Ｈ２Ｓを含み、一般的には、水素化処理反応セクションにおける供給原料の炭化水素の転化に由来する軽質炭化水素も含む。第２の空気冷却器Ａ−２中を通過させた後、軽質フラクションを含む凝縮済みの第２のガス状流出物は、ライン２４を介して、中圧低温分離器Ｂ−４に運ばれる。中圧低温分離器Ｂ−４に由来する少なくとも１種の軽質フラクションを含む第２の液状流出物は、ライン２７を介して第３の熱交換器Ｅ−４に、ライン２８を介してストリッパ（分離塔Ｃ−１の一例）に供給する。中圧高温分離器Ｂ−３に由来する少なくとも１種の重質フラクションを含む第２の液状流出物も、ライン２６を介してストリッパに供給する。
【０１２９】
高圧低温分離器Ｂ−２に由来する再循環水素は、ライン１６を介してアミン洗浄塔Ｃ−２に送られる。このアミン洗浄塔Ｃ−２によってＨ２Ｓの少なくとも一部を除去することが可能となる。再循環水素は、次に、ライン１７および１８を介して第１の混合セクションに流通させられ、次に、第１の圧縮セクションＫ−１により圧縮し、供給原料（ライン１）と混合した後に、炭化水素供給原料と共に水素化脱硫反応器に流通させられる。
【０１３０】
ストリッパは、塔の頂部において０．９ＭＰａで操作され、それは、ライン３２を介してストリッピング蒸気を供給される。ストリッパの頂部において、塔頂流出物のガス状フラクション（一般に、サワーガスと呼ばれる）がライン３５を介して回収され、ナフサタイプの留分が、ライン３８を介して回収される。この留分の最終沸点は、通常、１００℃より高い。
【０１３１】
ストリッパからの底部液は、ライン３９を介して回収され、このものは、交換器Ｅ−５内で、次に多機能コイル巻回式熱交換器Ｓ−１内で反応流出物によって加熱され、次にライン４２を介して場合による分留セクションに送られて、ここで、ナフサ、ケロセンおよびガスオイルの留分と、残渣とが回収される。分留セクション（図示なし）の入口温度は、コイル巻回式熱交換器Ｓ−１の追加のバイパスによって制御され、このものは、ライン４１を介して底部液の一部を分留セクションに直接的に流通させるのに適したものである
表２は、以下を比較している。
【０１３２】
−  TEMA BEU規格の供給原料／流出物のシェルアンドチューブ式熱交換器の複数のトレインＥ−１を用いる、参照の水素化処理のデバイスおよび方法（図１）；および
−  単一のコイル巻回式熱交換器Ｓ−１を用いる、本発明の説明に合致する水素化処理のデバイスおよび方法（図３）。
【０１３３】
参照の方法は、実施例２にために上記に記載されたものと同一の供給原料および同一の操作条件で操作される。
【０１３４】
【表２Ｂ】
2019143120.tif 000006
【０１３５】
多機能コイル巻回式熱交換器Ｓ−１を用いることによって、交換器の数を低減させることに加えて、反応器入口の炉、コンプレッサＫ−１および空気冷却器Ａ−１の出力における低減に起因するエネルギー節約を観察することが可能となる。
【図１】
2019143120.tif 000007
【図２】
2019143120.tif 000008
【図３】
2019143120.tif 000009
【外国語明細書】
2019143120000001.pdf