(57)【要約】    処理ユニット内のガス流の流量を制御し、そのガス流からエネルギーを回収するためのプロセスについて記述される。１つのプロセスは、ガス流の流量を制御し、そのガス流から電力を生成するために、１つ以上の可変抵抗動力回収タービンを通じてガス流の一部分を方向付けることと、動力回収タービンから抜け出すガスが依然として気相をなすように、ガス流の圧力及び温度を制御することと、を含む。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ユニット内のガス流の流量を制御し、前記ガス流からエネルギーを回収するためのプロセスであって、
前記ガス流（３９０）の前記流量を制御し、前記ガス流から電力を生成するために、１つ以上の可変抵抗動力回収タービン（４１０）を通じて前記ガス流（３９０）の少なくとも一部分を方向付けることと、
前記動力回収タービン（４１０）から抜け出す前記ガスが依然として気相をなすように、前記ガス流（３９０）の圧力及び温度を制御することと、を含む、プロセス。
【請求項２】
前記流量は、前記１つ以上の動力回収タービン（４１０）の速度又はシャフトトルクのうちの１つ以上を変化させることによって、測定されるか、又は制御されるか、あるいは測定されかつ制御される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記流量は１０％未満で変動する、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記動力回収タービン（４１０）は、前記プロセスにおいて制御弁に取って代わるものである、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項５】
前記動力回収タービン（４１０）は、制御弁（４３０）と共に使用され、前記制御弁（４３０）を通じて前記ガス流の第２の部分を方向付けることを更に含む、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項６】
前記動力回収タービン（４１０）を通じて方向付けられる前記ガス流の前記部分は、前記制御弁（４３０）を通じて方向付けられる前記ガス流の前記第２の部分よりも多い、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
前記回収された動力は、少なくとも１つの表示画面上に表示される、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項８】
複数の減圧装置から情報を受信することであって、前記複数の減圧装置は、前記１つ以上の動力回収タービン（４１０）、制御弁（４３０）、又はそれら両方を備える、ことと、
前記減圧装置の各々に対して電力損失値又は電力生成値を決定することと、
前記減圧装置の各々からの前記電力損失値又は前記電力生成値に基づいて総電力損失値又は総電力生成値を決定することと、
少なくとも１つの表示画面上に前記総電力損失値又は前記総電力生成値を表示することと、を更に含む、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項９】
前記総電力損失値又は前記総電力生成値に基づいて、前記処理ユニット内の少なくとも１つのプロセスパラメータを調整することを更に含む、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのプロセスパラメータが調整された後、前記減圧装置の各々に対して最新の電力損失値又は最新の電力生成値を決定することと、
前記減圧装置の各々からの前記最新の電力損失値又は前記最新の電力生成値に基づいて、前記処理ユニットの最新の総電力損失値又は最新の総電力生成値を決定することと、
前記少なくとも１つの表示画面上に前記最新の総電力損失値又は前記最新の総電力生成値を表示することと、を更に含む、請求項９に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
化学処理ユニットは一般に、大規模な液体流及びガス流を制御するために従来の制御弁を使用している。制御弁を隔てる圧力損失及び結果的なエネルギー損失は相当なものである。２０００ｍ３／ｈの流量を有する液体流の最小の開放位置での制御弁を隔てる圧力降下は、１７２ｋＰａ（２５ｐｓｉ）となり得る。これは、ほぼ１００ｋＷの電力が散逸したことを表す。その結果、ポンプは、エネルギー散逸を考慮するために大型化されなければならず、エネルギーは常に損失される。更に、流動感知要素がシステムに導入される必要があり、これによって導入コストが増すことになる。最後に、制御弁は典型的にはパッキングシステムによって封止され、それにより、ＥＰＡ及び他の機関によって規制されている炭化水素の一時的排出が可能となる。
【０００２】
したがって、最小限の排出量及びエネルギー損失でガス流を調節するための改善されたプロセスが必要とされている。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】水素処理ユニットにおける本発明のプロセスの一実施形態の説明図である。
【図２】水素処理ユニットにおける本発明のプロセスの別の実施形態の説明図である。
【図３】水素処理ユニットにおける本発明のプロセスの別の実施形態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
本発明は、制御されたガス流からエネルギーを調節、測定、及び回収するための可変抵抗動力回収タービンを用いたものである。動力回収タービンは、流動を測定しかつ調節する流動制御要素として使用され得る。動力回収タービンからの信号は電子的であり、そのため、圧力と電気信号との間で変換するためのトランスデューサは必要とされない。最も重要なことに、制御弁内でのようにエネルギーを単に散逸させるのではなく、ガス流量調節機能から電気エネルギーを回収する能力が提供される。
【０００５】
いくつかの実施形態では、動力回収タービンは制御弁に取って代わり、能動制御弁パッキングランドからの一時的排出物のいかなる流動をも排除し得る。いくつかの実施形態では、電力回収タービンは、通常は圧力感知タップを備えたオリフィスプレートである流量測定装置に取って代わり得る。この状況では、２つではなく単一の機器がガス流導管の中へと挿入される。更に、プロセスライン又はプロセスインパルスライン上にパッキングランド、圧力タップ、トランスデューサが存在せず、その結果、逸散ガス放出量が大幅に減少されるか、あるいは完全に排除され、本質的安全性がはるかに高められる。この結果として、メンテナンスコストが低減され、固定排出量も削減され、ガス放出危険性のリスクも低下する。
【０００６】
エネルギーは、可変負荷動力回収タービンを通じてガス流の一部分を方向付けることによって、好ましくは動力の形態で回収され得る。
【０００７】
本発明は、例えば、アルキル化ゾーンプロセス、分離ゾーンプロセス、異性化ゾーンプロセス、接触改質ゾーンプロセス、流動接触分解ゾーンプロセス、水素化分解ゾーンプロセス、水素処理ゾーンプロセス、水素添加ゾーンプロセス、脱水素ゾーンプロセス、オリゴマー化ゾーンプロセス、脱硫ゾーンプロセス、アルコールーオレフィンゾーンプロセス、アルコールーガソリンゾーンプロセス、抽出ゾーンプロセス、蒸留ゾーンプロセス、サワー水ストリッピングゾーンプロセス、液相吸着ゾーンプロセス、硫化水素還元ゾーンプロセス、トランスアルキル化ゾーンプロセス、コークス化ゾーンプロセス、及び重合ゾーンプロセスのうちの少なくとも１つなどの変換プロセスを備える１つ以上の処理ユニットにおいて適用され得る。
【０００８】
いくつかの実施形態では、処理ユニット内のプロセスストリームの流量を制御し、そのプロセスストリームからエネルギーを回収するためのプロセスは、タービンを通る流動に対する抵抗を変化させるため、数例を挙げると、可変ノズルタービン、入口可変ガイドベーン、又は直接結合された可変電気負荷を使用してプロセスストリームの流量を制御するために、１つ以上の可変抵抗動力回収タービンを通じてプロセスストリームの一部分を方向付けることを含む。
【０００９】
可変抵抗タービンの回転に対する抵抗は、タービン上で回転している磁石（単数又は複数）からの磁界内にある外部可変負荷電気回路によって変更され得る。より多くの負荷が回路に置かれると、タービンの回転に対する抵抗もより高くなる。次いで、このことにより、タービン全体の圧力降下がより大きくなり、プロセスストリームの流動が遅くなる。また装置内のアルゴリズムが、タービンの毎分回転数及び回路上の負荷を測定することによって、装置を通る実際の流動を計算することができる。回転に対する抵抗はまた、可変位置入口ガイドベーンによって変更され得る。いくつかの実施形態では、動力は、ガイドベーン又は発電回路上の可変負荷のいずれかによって可能になる流動に対する可変抵抗を有する動力回収タービンを介して発生される。ガイドベーンの位置、出力及び毎分回転数を用いて実際の流動を計算するためのアルゴリズムが用いられ得る。
【００１０】
タービンの制御応答が遅いことが問題である場合、タービンの使用は、応答が遅い、若しくは「緩い」制御点用途に限定される。応答が遅い用途とは、新しい（又は標的）条件が元の（又は出発）条件と少なくとも１０％異なるときの、新しい（又は標的）定常状態条件（例えば、温度、圧力、流量）と元の（出発）定常状態との中間（すなわち、差の５０％）に達する応答時間が、変化の半分が完了するまでの少なくとも１秒か又は更にはそれより長く、例えば１０秒、少なくとも１分、少なくとも１０分、又は１時間以上となることが想到される。
【００１１】
本発明の一態様は、処理ユニット内のガス流の流量を制御し、そのガス流からエネルギーを回収するためのプロセスを伴う。一実施形態では、本プロセスは、ガス流の流量を制御し、そのガス流から電力を生成するために、１つ以上の可変抵抗動力回収タービンを通じてガス流の一部分を方向付けることと、動力回収タービンから抜け出すガスが依然として気相をなすように、ガス流の圧力及び温度を制御することと、を含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、流量は、１つ以上の動力回収タービンの速度又はシャフトトルクのうちの１つ以上を変化させることによって、測定され得るか、又は制御され得るか、あるいは測定されかつ制御され得る。
【００１３】
いくつかの実施形態では、流量は、１０％未満、又は５％未満、又は１％未満で変動する。典型的には、ガスの流量は一定のままである。いくつかのプロセスでは、プロセスの条件の変更、例えば、反応器内の触媒不活性化、又はプロセス機器のファウリングは経時的に、所望のガス流の漸進的な変化を引き起こし得る。更に、温度、圧力、又はレベルなど、多くの制御されるプロセス変数が、流量によって間接的に制御されて、流動は、気候、材質、又は機器性能の変動サイクルに合わせて調整するために、定期的に変化されることになる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、動力回収タービンは、プロセス内の制御弁に取って代わるものである。他の実施形態では、動力回収タービンは制御弁と共に使用され、ガスの第２の部分は制御弁を通じて方向付けられる。いくつかの実施形態では、動力回収タービンを通じて方向付けられるガスの部分は、制御弁を通じて方向付けられるガスの第２の部分よりも多い。
【００１５】
いくつかの実施形態では、本プロセスは、複数の減圧装置から情報を受信することであって、それら複数の減圧装置は、１つ以上の動力回収タービン、又は制御弁、あるいはそれら両方を備える、ことと、減圧装置の各々に対して電力損失値又は電力生成値を決定することと、減圧装置の各々からの電力損失値又は電力生成値に基づいて総電力損失値又は総電力生成値を決定することと、少なくとも１つの表示画面上に総電力損失値又は総電力生成値を表示することと、を含む。
【００１６】
いくつかの実施形態では、本方法は、総電力損失値又は総電力生成値に基づいて、処理ユニット内の少なくとも１つのプロセスパラメータを調整することを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセスパラメータが調整された後、減圧装置の各々に対して最新の電力損失値又は最新の電力生成値が決定され、最新の総電力損失値又は最新の総電力生成値が、減圧装置の各々からの最新の電力損失値又は最新の電力生成値に基づいて、処理ユニットに対して決定され、最新の総電力損失値又は最新の総電力生成値が、少なくとも１つの表示画面上に表示される。いくつかの実施形態では、処理ユニットの外側の条件に関連付けられる情報が受信され、総電力損失値又は総電力生成値は、その処理ユニットの外側の条件に関連付けられる情報に部分的に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、処理ユニットのスループットに関連付けられる情報が受信され、総電力損失値又は総電力生成値は、その処理ユニットのスループットに関連付けられる情報に部分的に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、処理ユニットのスループットは、総電力損失値又は総電力生成値に基づいて処理ユニットの一部分の少なくとも１つのプロセスパラメータを調整する間も維持される。
【００１７】
いくつかの実施形態では、処理ユニット内のガス流の温度及び圧力に関する情報が受信され、処理ユニットの少なくとも１つのプロセスパラメータは、ガスが動力回収タービンを通じて依然として気相をなすように調整される。いくつかの実施形態では、ガス流の温度、圧力、及び流量のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つのディスプレイストリーム上に表示される。
【００１８】
いくつかの実施形態では、処理ユニット内のガス流の流量を制御し、そのガス流からエネルギーを回収するためのプロセスは、ガス流の流量を制御し、そのガス流から電力を生成するために、１つ以上の可変抵抗動力回収タービンを通じてガス流の一部分を方向付けることと、動力回収タービンから抜け出すガスが依然として気相をなすように、ガス流の圧力及び温度を制御することと、１つ以上の動力回収タービンの速度又はシャフトトルクのうちの１つ以上を変化させることによって、流量を測定するか、又は流量を制御するか、あるいは流量を測定しかつ制御することと、を含む。
【００１９】
いくつかの実施形態では、流量は、１０％未満、又は５％未満、又は１％未満で変動する。典型的には、ガスの流量は一定のままである。いくつかのプロセスでは、経時的な触媒不活性化は、ガス流動の変動において徐々に増加させ得る。
【００２０】
いくつかの実施形態では、動力回収タービンは、プロセス内の制御弁に取って代わるものである。他の実施形態では、動力回収タービンは制御弁と共に使用され、ガスの第２の部分は制御弁を通じて方向付けられる。いくつかの実施形態では、動力回収タービンを通じて方向付けられるガスの部分は、制御弁を通じて方向付けられるガスの第２の部分よりも多い。
【００２１】
いくつかの実施形態では、本プロセスは、複数の減圧装置から情報を受信することであって、それら複数の減圧装置は、１つ以上の動力回収タービン、又は制御弁、あるいはそれら両方を備える、ことと、減圧装置の各々に対して電力損失値又は電力生成値を決定することと、減圧装置の各々からの電力損失値又は電力生成値に基づいて総電力損失値又は総電力生成値を決定することと、少なくとも１つの表示画面上に総電力損失値又は総電力生成値を表示することと、を含む。
【００２２】
いくつかの実施形態では、本方法は、総電力損失値又は総電力生成値に基づいて、処理ユニット内の少なくとも１つのプロセスパラメータを調整することを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセスパラメータが調整された後、減圧装置の各々に対して最新の電力損失値又は最新の電力生成値が決定され、最新の総電力損失値又は最新の総電力生成値が、減圧装置の各々からの最新の電力損失値又は最新の電力生成値に基づいて、処理ユニットに対して決定され、最新の総電力損失値又は最新の総電力生成値が、少なくとも１つの表示画面上に表示される。いくつかの実施形態では、処理ユニットの外側の条件に関連付けられる情報が受信され、総電力損失値又は総電力生成値は、その処理ユニットの外側の条件に関連付けられる情報に部分的に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、処理ユニットのスループットに関連付けられる情報が受信され、総電力損失値又は総電力生成値は、その処理ユニットのスループットに関連付けられる情報に部分的に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、処理ユニットのスループットは、総電力損失値又は総電力生成値に基づいて処理ユニットの一部分の少なくとも１つのプロセスパラメータを調整する間も維持される。
【００２３】
いくつかの実施形態では、処理ユニット内のガス流の温度及び圧力に関する情報が受信され、処理ユニットの少なくとも１つのプロセスパラメータは、ガスが動力回収タービンを通じて依然として気相をなすように調整される。いくつかの実施形態では、ガス流の温度、圧力、及び流量のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つのディスプレイストリーム上に表示される。
【００２４】
いくつかの実施形態では、処理ユニット内のガス流の流量を制御し、そのガス流からエネルギーを回収するためのプロセスは、ガス流の流量を制御し、そのガス流から電力を生成するために、１つ以上の可変抵抗動力回収タービンを通じてガス流の一部分を方向付けることと、動力回収タービンから抜け出すガスが依然として気相をなすように、ガス流の圧力及び温度を制御することと、複数の減圧装置から情報を受信することであって、それら複数の減圧装置は、１つ以上の動力回収タービン、制御弁、又はそれら両方を備える、ことと、減圧装置の各々に対して電力損失値又は電力生成値を決定することと、減圧装置の各々からの電力損失値又は電力生成値に基づいて総電力損失値又は総電力生成値を決定することと、少なくとも１つの表示画面上に総電力損失値又は総電力生成値を表示することと、を含む。
【００２５】
いくつかの実施形態では、流量は、１つ以上の動力回収タービンの速度又はシャフトトルクのうちの１つ以上を変化させることによって、測定され得るか、又は制御され得るか、あるいは測定されかつ制御され得る。
【００２６】
いくつかの実施形態では、流量は、１０％未満、又は５％未満、又は１％未満で変動する。典型的には、ガスの流量は一定のままである。いくつかのプロセスでは、プロセスの条件の変更、例えば、反応器内の触媒不活性化、又はプロセス機器のファウリングは経時的に、所望のガス流の漸進的な変化を引き起こし得る。更に、温度、圧力、又はレベルなど、多くの制御されるプロセス変数が、流量によって間接的に制御されて、流動は、気候、材質、又は機器性能の変動サイクルに合わせて調整するために、定期的に変化されることになる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、動力回収タービンは、プロセス内の制御弁に取って代わるものである。他の実施形態では、動力回収タービンは制御弁と共に使用され、ガスの第２の部分は制御弁を通じて方向付けられる。いくつかの実施形態では、動力回収タービンを通じて方向付けられるガスの部分は、制御弁を通じて方向付けられるガスの第２の部分よりも多い。
【００２８】
いくつかの実施形態では、本方法は、総電力損失値又は総電力生成値に基づいて、処理ユニット内の少なくとも１つのプロセスパラメータを調整することを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセスパラメータが調整された後減圧装置の各々に対して最新の電力損失値又は最新の電力生成値が決定され、最新の総電力損失値又は最新の総電力生成値が、減圧装置の各々からの最新の電力損失値又は最新の電力生成値に基づいて、処理ユニットに対して決定され、最新の総電力損失値又は最新の総電力生成値が、少なくとも１つの表示画面上に表示される。いくつかの実施形態では、処理ユニットの外側の条件に関連付けられる情報が受信され、総電力損失値又は総電力生成値は、その処理ユニットの外側の条件に関連付けられる情報に部分的に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、処理ユニットのスループットに関連付けられる情報が受信され、総電力損失値又は総電力生成値は、その処理ユニットのスループットに関連付けられる情報に部分的に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、処理ユニットのスループットは、総電力損失値又は総電力生成値に基づいて処理ユニットの一部分の少なくとも１つのプロセスパラメータを調整する間も維持される。
【００２９】
いくつかの実施形態では、処理ユニット内のガス流の温度及び圧力に関する情報が受信され、処理ユニットの少なくとも１つのプロセスパラメータは、ガスが動力回収タービンを通じて依然として気相をなすように調整される。いくつかの実施形態では、ガス流の温度、圧力、及び流量のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つのディスプレイストリーム上に表示される。
【００３０】
以下の説明は、いくつかの異なる水素処理ユニットにおける本発明の使用を例示するものであるが、水素処理プロセスにおける使用に限定されない。多種多様な他のプロセスにおいても使用され得ることが、当業者には容易に認識されよう。
【００３１】
図１は、水素処理ユニット内の水素流上に制御弁を有するラインに可変抵抗動力回収タービンが追加されたプロセス１００の一実施形態を示す。水素流１０５は圧縮機１１０で圧縮される。圧縮された水素流１１５は、第１の水素流１２０と第２の水素流１２５との２つの部分に分割される。第１の水素流１２０は、炭化水素供給ストリーム１３０と組み合わされ、温度を上昇させるために熱交換器３３５を通じて送給される。部分的に加熱された供給ストリーム１４０は加熱炉１４５に送給されて、加熱炉１４５を抜け出す加熱された供給ストリーム１５０の温度を水素処理反応ゾーン１５５の所望の入口温度へと上昇させる。
【００３２】
第２の水素流１２５は、動力回収タービン１９０に送給されて動力を生成し、第２の水素流１２５の圧力を低下させる。第２の水素流１２５の圧力及び温度は、水素が動力回収タービン１９０から抜け出すときに依然として気相をなすように制御される。図示されるように、第２の水素流１２５の流量の制御は、動力回収タービン１９０、制御弁２２０、２２５、２３０、２３５、又はそれらの両方によって実施され得る。水素ガスの流量は、動力回収タービン１９０の速度又はシャフトトルクを変化させることによって測定及び制御され得る。
【００３３】
動力回収タービン１９０からの減圧された水素流１９５は、水素クエンチ流２００、２０５、２１０、２１５の４つの部分に分割される。水素クエンチ流２００、２０５、２１０、２１５の各々は、関連付けられた制御弁２２０、２２５、２３０、２３５を有し、これらの制御弁は、動力回収タービン１９０に加えてあるいはそれに代わって、水素処理床に進入する水素の流動を制御するために使用され得る。
【００３４】
図示されるように、水素処理反応ゾーン１５５は、５つの水素処理床１６０、１６５、１７０、１７５、及び１８０を有している。水素及び水素処理される炭化水素供給を含有する加熱された供給ストリーム１５０は、第１の水素処理床１６０に進入し、そこで水素処理される。第１の水素処理床１６０からの流出液は、第１の水素クエンチ流２００と混合されて、第１のクエンチされた水素処理流２４０を形成する。
【００３５】
第１のクエンチされた水素処理流２４０は、第２の水素処理床１６５に送給され、ここで更に水素処理される。第２の水素処理床１６５からの流出液は、第２の水素クエンチ流２０５と混合されて、第２のクエンチされた水素処理流２４５を形成する。
【００３６】
第２のクエンチされた水素処理流２４５は、第３の水素処理床１７０に送給され、ここで更に水素処理される。第３の水素処理床１７０からの流出液は、第３の水素クエンチ流２１０と混合されて、第３のクエンチされた水素処理流２５０を形成する。
【００３７】
第３のクエンチされた水素処理流２５０は、第４の水素処理床１７５に送給され、ここで更に水素処理される。第４の水素処理床１７５からの流出液は、第４の水素クエンチ流２１５と混合されて、第４のクエンチされた水素処理流２５５を形成する。
【００３８】
第４のクエンチされた水素処理流２５５は、第５の水素処理床１８０に送給され、ここで更に水素処理される。第５の水素処理床１８０からの流出液２６０は、熱交換、気液フラッシュ分離、アミン処理、蒸留、及び再圧縮などの様々な処理ゾーンに送給され得る。
【００３９】
図２は、水素ガスの流量を制御するために制御弁と並行した動力回収タービンの組み合わせが使用されるプロセス３００の別の実施形態を示す。水素流３０５は圧縮機３１０で圧縮される。圧縮された水素流３１５は、第１の部分と第２の部分、すなわち、水素流３２０と第２の水素流３２５とに分割される。第１の水素流３２０は、炭化水素供給ストリーム３３０と混合され、温度を上昇させるために熱交換器１３５を通じて送給される。部分的に加熱された供給ストリーム３４０は加熱炉３４５に送給されて、加熱炉３４５を抜け出す供給ストリーム３５０の温度を水素処理反応ゾーン３５５の所望の入口温度へと上昇させる。
【００４０】
第２の水素流３２５は、４つの水素クエンチ流３９０、３９５、４００、４０５に分割される。水素クエンチ流３９０、３９５、４００、４０５の各々は、動力を生成し水素処理床に進入する水素の流動を制御するための動力回収タービン４１０、４１５、４２０、４２５を有するだけでなく、水素処理床に進入する水素の流動を制御するか、あるいは動力回収タービンが故障した場合に水素クエンチ流を完全に制御するための制御弁４３０、４３５、４４０、４４５をも有している。
【００４１】
水素クエンチ流３９０、３９５、４００、４０５は、動力回収タービン４１０、４１５、４２０、４２５、制御弁４３０、４３５、４４０、４４５のいずれか、又はそれら両方を通じて方向付けられ得る。例えば、第１の水素クエンチ流３９０の第１の分量は、動力回収タービン４１０に方向付けられてよく、第２の分量は制御弁４３０に方向付けられてよい。第１の分量は０％〜１００％で変動し得、第２の分量は、第１の分量に対しては１００％〜０％又は１０％〜１００％、第２の分量に対しては９０％〜０％、あるいは第１の分量に対しては２０％〜１００％、第２の分量に対しては８０％〜０％、あるいは第１の分量に対しては３０％〜１００％、第２の分量に対しては７０％〜０％、あるいは第１の分量に対しては４０％〜１００％、第２の分量に対しては６０％〜０％、あるいは第１の分量に対しては５０％〜１００％、第２の分量に対しては５０％〜０％、あるいは第１の分量に対しては６０％〜１００％、第２の分量に対しては４０％〜０％、あるいは第１の分量に対しては７０％〜１００％、第２の分量に対しては３０％〜０％、あるいは第１の分量に対しては７５％〜１００％、第２の分量に対しては２５％〜０％、あるいは第１の分量に対しては８０％〜１００％、第２の分量に対しては２０％〜０％、あるいは第１の分量に対しては９０％〜１００％、第２の分量に対しては１０％〜０％の範囲で変動し得る。動力回収タービンに送られる第１の分量は、典型的には、制御弁に送られる第２の分量よりも多い。したがって、水素クエンチ流３９０、３９５、４００、４０５の流動は、動力回収タービン４１０、４１５、４２０、４２５、制御弁４３０、４３５、４４０、４４５、又はそれら両方によって制御され得、優れたプロセス柔軟性が得られる。この構成により、タービンを通る流動があるレベルに設定され、制御が実際には平行なトリム制御弁を用いて行われる場合には、流動を制御しない定電力タービンが可能となる。代替的に、流量制御タービンが全ての流動を引き受け、並列する制御弁は単に、タービンを回避することが必要となるタービン誤動作の際に制御を引き受けるように待機モードに留まってもよい。制御弁が既に定位置にあり、それらの追加が設置コストをほとんど伴わないため、この配置は、既存のプラントの再設計に見られる可能性が高い。
【００４２】
図示されるように、水素処理反応ゾーン３５５は、５つの水素処理床３６０、３６５、３７０、３７５、及び３８０を有している。水素及び水素処理される炭化水素供給を含有する供給ストリーム３５０は、第１の水素処理床３６０に進入し、そこで水素処理される。第１の水素処理床３６０からの流出液は、第１の水素クエンチ流３９０と混合されて、第１のクエンチされた水素処理流４５０を形成する。
【００４３】
第１のクエンチされた水素処理流４５０は、第２の水素処理床３６５に送給され、ここで更に水素処理される。第２の水素処理床３６５からの流出液は、第２の水素クエンチ流３９５と混合されて、第２のクエンチされた水素処理流４５５を形成する。
【００４４】
第２のクエンチされた水素処理流４５５は、第３の水素処理床３７０に送給され、ここで更に水素処理される。第３の水素処理床３７０からの流出液は、第３の水素クエンチ流４００と混合されて、第３のクエンチされた水素処理流４６０を形成する。
【００４５】
第３のクエンチされた水素処理流４６０は、第４の水素処理床３７５に送給され、ここで更に水素処理される。第４の水素処理床３７５からの流出液は、第４の水素クエンチ流４０５と混合されて、第４のクエンチされた水素処理流４６５を形成する。
【００４６】
第４のクエンチされた水素処理流４６５は、第５の水素処理床３８０に送給され、ここで更に水素処理される。第５の水素処理床３８０からの流出液４７０は、上述したように、様々な処理ゾーンに送給され得る。
【００４７】
図３のプロセスは、制御弁４３０、４３５、４４０、４４５が存在しないことを除いて、図２のプロセスと同様である。この構成では、第２の水素流１２５の流量は、動力回収タービン４１０、４１５、４２０、４２５によって制御される。この構成は、既存のプラントの再設計よりも新しいプラント設計に見られる可能性が高い。
【００４８】
本発明の装置及びプロセスは、水素処理反応ゾーンで利用されるものとして企図されている。既知のように、そのような水素処理反応ゾーンは、制御センタ内のコンピュータに存在するプロセス制御システムを利用する。
【００４９】
本明細書に開示される実施形態に関連して説明されるプロセス制御システムは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）若しくは他のプログラム可能な論理デバイス、ディスクリートゲート若しくはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェア構成要素、又は本明細書に記載される機能を実行するように設計されたそれらの任意の組み合わせを備えたコンピュータ上で実装又は実施され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよく、あるいはプロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又はステートマシンであってもよい。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、２つ以上のマイクロプロセッサ、又は前述の任意のその他の組み合わせなどの組み合わせであってもよい。
【００５０】
プロセス制御システムに関連付けられたプロセスの工程は、ハードウェアに直接収容されたアルゴリズムとして、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールとして、あるいはそれら２つの組み合わせとして具現化され得る。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、又は当該技術分野において既知の任意のその他の形態の記憶媒体内に存在し得る。例示的な記憶媒体はプロセッサと通信しており、したがって、プロセッサは、その記憶媒体から情報を読み取り、またその記憶媒体に情報を書き込む。これは、プロセッサに一体化されているか又はプロセッサと一体である記憶媒体を含む。プロセッサ及び記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に存在してよい。ＡＳＩＣは、ユーザ端末に存在してよい。代替的に、プロセッサ及び記憶媒体は、ユーザ端末内のディスクリート構成要素として存在してもよい。これらの装置は、単に、コンピュータ可読記憶媒体の例示的かつ非限定的な例とすることを意図したものである。プロセッサ及び記憶媒体又はメモリはまた、典型的には、入力チャネル、制御ロジックのプロセッサ、制御システム内の出力チャネル、及び制御センタ内のオペレータステーションの間など、異なる構成要素、コンピュータプロセッサなどの間の有線又は無線通信を可能にするハードウェア（例えば、ポート、インターフェース、アンテナ、増幅器、信号プロセッサなど）と通信している。
【００５１】
コンピュータ及びプロセッサに対して通信しているとは、情報又はデータを送信及び受信する能力を指す。データ又は情報の送信は、（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈによる）無線送信又は（例えば、イーサネットＲＪ４５ケーブル又はＵＳＢケーブルを使用する）有線送信であり得る。無線送信の場合、無線送受信機（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ送受信機）は、各プロセッサ又はコンピュータと通信している。送信は、コンピュータの要求を受けて、コンピュータからの要求に応じて、あるいは他の方式で自動的に実施され得る。データは、任意の組み合わせでプッシュ、プル、フェッチなどされてよく、あるいは任意の他の方式で送信及び受信されてもよい。
【００５２】
したがって、本発明によれば、プロセス制御システムは、動力回収タービン１９０又は４１０、４１５、４２０、４２５によって生成された電気の量に関する情報を動力回収タービン１９０又は４１０、４１５、４２０、４２５から受信することが企図される。動力回収タービン１９０又は４１０、４１５、４２０、４２５は、生成した電気の量を（プロセッサを介して）決定することが企図される。代替的に、情報を受信するプロセス制御システムが、動力回収タービン１９０又は４１０、４１５、４２０、４２５によって生成された電気の量を決定する。いずれの構成においても、動力回収タービン１９０又は４１０、４１５、４２０、４２５によって生成された電気の量は、制御センタ内のコンピュータと関連付けられる少なくとも１つの表示画面上に表示される。水素処理反応ゾーンが複数の動力回収タービン４１０、４１５、４２０、４２５を備える場合、プロセス制御システムは、動力回収タービン４１０、４１５、４２０、４２５の各々によって生成された電気の量に関連付けられる情報を受信することが更に企図される。プロセス制御システムは、動力回収タービン４１０、４１５、４２０、４２５の各々に関連付けられる情報に基づいて、生成された総電力を決定し、表示画面上にその生成された総電力を表示する。生成された総電力は、個々の動力回収タービン１９０又は４１０、４１５、４２０、４２５によって生成された電力の量の代わりに表示されても、それと共に表示されてもよい。
【００５３】
上述のように、動力回収タービン１９０又は４１０、４１５、４２０、４２５によって回収される電気エネルギーは、多くの場合、水素処理反応ゾーン内でストリームに加えられたエネルギーをストリームから除去する結果として得られるものである。したがって、本発明によるプロセスは、ストリーム（steam）に加えられるエネルギーを低下させるために、調整される処理反応ゾーンに関連付けられる様々なプロセス条件を提供することが想到される。水素圧縮区域を出る水素は、ある圧力に圧縮され、それにより、流動は、床間の各水素流に加えて、より高圧の反応器複合型の供給熱交換器及び供給炉及び第１の反応床に対して制御され得る。床間のタービン動力回収は、動力回収タービンから回収されたエネルギーが、経験的に決定された経済的に最適な量よりも高く設定されているときに、流動制御を依然として維持しながら、圧縮機出口圧力を減少させる機会を合図し得る。このようにして、タービンは、タービン内で回収するよりも多くのエネルギーを節約する機会を合図し得るが、代わりに、そのエネルギーの一部分を最初にシステムに加えることはない。
【００５４】
電気は、典型的に水素処理反応ゾーン全体に加えられるエネルギーを表すので、プロセス制御システムは、水素処理反応ゾーンのスループットに関連付けられる情報を受信し、そのタービンの目標電力生成値を決定することが想到される。目標電力生成値の決定は、電気が所定のレベル又はその付近にあるときに行われることができる。換言すれば、発生された電気の量が所定のレベルを満たすか又は超える場合、プロセス制御システムは、１つ以上の処理条件を決定して、目標電力生成値に達するまで、生成される電気の量を調整及び低下させることができる。
【００５５】
したがって、プロセス制御システムは、水素処理反応ゾーンに関連付けられる様々なプロセス条件に対する１つ以上の変更を分析して、水素処理反応ゾーンの動力回収タービンによって回収されるエネルギーの量を低下させる。好ましくは、処理条件は、水素処理ゾーンのスループットを調整することなく調整される。これにより、水素処理反応ゾーンは、同じスループットに関連付けられる稼働コストをより低くしながらも、同じスループットを有することが可能となる。プロセス制御ソフトウェアは、表示画面上に、目標電力生成値と生成された総電力との間の差を計算し表示し得る。
【００５６】
例えば、プロセス制御ソフトウェアは、生成された総電力が所定のレベルを超えることを認識し得る。したがって、プロセス制御ソフトウェアは、目標電力生成値を決定し得る。通常は水素処理反応ゾーンに関連付けられる他のセンサ及びデータ収集装置から受信された他のデータ及び情報に基づいて、プロセス制御ソフトウェアは、加熱器内で消費される燃料の量が減少され得ると判定し得る。水素処理反応ゾーンのスループットを維持しながら、加熱器内で消費される燃料の量が減少される。これは、動力回収タービンによって生成される電力を低下させ得るが、より低い燃料消費量は、同じスループットに対する稼働コストをより低くする。また、圧力又は流動が低減されることは水素圧縮機のスループットに最適であるということも判断され得る。このようにして、圧縮機ドライバへのストリーム（steam）又は電気が減少され得る。
【００５７】
したがって、本発明では、通常は損失されるエネルギーが水素処理反応ゾーン内の他所で使用される形態へと変換されるだけでなく、水素処理反応ゾーンには、水素処理反応ゾーン全体に関連付けられるエネルギー入力を低減し、よりエネルギー効率的なプロセスを利用することによって利益を増加させる機会が提供される。
【００５８】
弁、ポンプ、フィルタ、冷却器などの様々な他の構成要素は、それらの詳細が当業者には周知であり、またそれらの説明が、本発明の実施形態の実践又は理解に必須ではないと考えられているため、図面には示されていないことが、当業者には認識及び理解されるべきである。
【００５９】
本発明の前述の詳細な説明で、少なくとも１つの例示的な実施形態が提示されてきたが、膨大な数の変更例が存在することを理解されたい。例示的な実施形態又は複数の例示的な実施形態は、あくまで例であり、いかなるようにも本発明の範囲、適用性、又は構成を制限することを意図しないことも理解されるべきである。むしろ、前述の詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を実現するための便利な指針を当業者に提供するものであり、添付の特許請求の範囲及びそれらの法的均等物に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態で説明される要素の機能及び配置において様々な変更がなされ得ることが理解される。
【００６０】
特定の実施形態
以下を特定の実施形態と併せて説明するが、この説明は、前述の説明及び添付の特許請求の範囲を例示するものであり、限定するものではないことが理解されるであろう。
【００６１】
本発明の第１の実施形態は、処理ユニット内のガス流の流量を制御し、そのガス流からエネルギーを回収するためのプロセスであって、ガス流の流量を制御し、そのガス流から動力を生成するために、１つ以上の可変抵抗動力回収タービンを通じてガス流の少なくとも一部分を方向付けることと、動力回収タービンから抜け出すガスが依然として気相をなすように、ガス流の圧力及び温度を制御することと、を含むプロセスである。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、流量は、１つ以上の動力回収タービンの速度又はシャフトトルクのうちの１つ以上を変化させることによって、測定されるか、又は制御されるか、あるいは測定されかつ制御される。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、流量は１０％未満で変動する。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、動力回収タービンはプロセス内の制御弁に取って代わるものである。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、動力回収タービンは制御弁と共に使用され、また本実施形態は、制御弁を通じてガス流の第２の部分を方向付けることを更に含む。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、回収された動力は、少なくとも１つの表示画面上に表示される。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、動力回収タービンを通じて方向付けられるガス流の部分は、制御弁を通じて方向付けられるガス流の第２の部分よりも多い。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、複数の減圧装置から情報を受信することであって、複数の減圧装置は、１つ以上の動力回収タービン、制御弁、又はそれら両方を備える、ことと、減圧装置の各々に対して電力損失値又は電力生成値を決定することと、減圧装置の各々からの電力損失値又は電力生成値に基づいて総電力損失値又は総電力生成値を決定することと、少なくとも１つの表示画面上に総電力損失値又は総電力生成値を表示することと、を更に含む。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、総電力損失値又は総電力生成値に基づいて、処理ユニット内の少なくとも１つのプロセスパラメータを調整することを更に含む。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、少なくとも１つのプロセスパラメータが調整された後に、減圧装置の各々に対して最新の電力損失値又は最新の電力生成値を決定することと、減圧装置の各々からの最新の電力損失値又は最新の電力生成値に基づいて、処理ユニットの最新の総電力損失値又は最新の総電力生成値を決定することと、少なくとも１つの表示画面上に最新の総電力損失値又は最新の総電力生成値を表示することと、を更に含む。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、処理ユニットの外側の条件に関連付けられる情報を受信することであって、総電力損失値の目標又は総電力生成値の目標は、処理ユニットの外側の条件に関連付けられる情報に部分的に基づいて決定される、ことを更に含む。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、処理ユニットのスループットに関連付けられる情報を受信することであって、総電力損失値又は総電力生成値は、処理ユニットのスループットに関連付けられる情報に部分的に基づいて決定される、ことを更に含む。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、総電力損失値又は総電力生成値に基づいて処理ユニットの少なくとも１つのプロセスパラメータを調整する間も、処理ユニットのスループットを維持することを更に含む。
【００６２】
本発明の第２の実施形態は、処理ユニット内のガス流の流量を制御し、そのガス流からエネルギーを回収するためのプロセスであって、ガス流の流量を制御し、そのガス流から動力を生成するために、１つ以上の可変抵抗動力回収タービンを通じてガス流の少なくとも一部分を方向付けることと、動力回収タービンから抜け出すガスが依然として気相をなすように、ガス流の圧力及び温度を制御することと、１つ以上の動力回収タービンの速度又はシャフトトルクの１つ以上を変化させることによって、流量を制御するか、又は流量を制御するか、あるいは流量を測定しかつ制御することと、を含む。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、流量は１０％未満で変動する。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、動力回収タービンはプロセス内の制御弁に取って代わるものである。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、動力回収タービンは制御弁と共に使用され、また本実施形態は、制御弁を通じてガスの第２の部分を方向付けることを更に含む。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、動力回収タービンを通じて方向付けられるガス流の部分は、制御弁を通じて方向付けられるガス流の第２の部分よりも多い。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、複数の減圧装置から情報を受信することであって、複数の減圧装置は、１つ以上の動力回収タービン、制御弁、又はそれら両方を備える、ことと、減圧装置の各々に対して電力損失値又は電力生成値を決定することと、減圧装置の各々からの電力損失値又は電力生成値に基づいて総電力損失値又は総電力生成値を決定することと、少なくとも１つの表示画面上に総電力損失値又は総電力生成値を表示することと、を更に含む。
【００６３】
本発明の第３の実施形態は、処理ユニット内のガス流の流量を制御し、そのガス流からエネルギーを回収するためのプロセスであって、ガス流の流量を制御し、そのガス流から動力を生成するために、１つ以上の可変抵抗動力回収タービンを通じてガス流の少なくとも一部分を方向付けることと、動力回収タービンから抜け出すガスが依然として気相をなすように、ガス流の圧力及び温度を制御することと、複数の減圧装置から情報を受信することであって、複数の減圧装置は、１つ以上の動力回収タービン、制御弁、又はそれら両方を備える、ことと、減圧装置の各々に対して電力損失値又は電力生成値を決定することと、減圧装置の各々からの電力損失値又は電力生成値に基づいて総電力損失値又は総電力生成値を決定することと、少なくとも１つの表示画面上に総電力損失値又は総電力生成値を表示することと、を含む。本発明のある実施形態は、本項の先の実施形態から本項の第３の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、流量は、１つ以上の動力回収タービンの速度又はシャフトトルクのうちの１つ以上を変化させることによって、測定されるか、又は制御されるか、あるいは測定されかつ制御される。
【００６４】
更に説明することなく、前述の説明を用いて、当業者は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明を最大限に利用し、本発明の本質的な特性を容易に確認でき、本発明の様々な変更及び修正を行い、様々な使用及び条件に適合させることができると考えられる。したがって、先行する好ましい特定の実施形態は、単なる例示として解釈されるべきであり、いかなるようにも本開示の残りを限定するものではなく、添付の特許請求の範囲内に含まれる様々な修正及び同等の構成を網羅することを意図するものである。
【００６５】
上記では、全ての温度は摂氏度で記載され、全ての部及び百分率は、別途記載のない限り、重量基準である。
【図１】
2021515866.tif 000003
【図２】
2021515866.tif 000004
【図３】
2021515866.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月29日(2020.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ユニット内のガス流の流量を制御し、前記ガス流からエネルギーを回収するためのプロセスであって、
前記ガス流（３９０）の前記流量を制御し、前記ガス流から電力を生成するために、１つ以上の可変抵抗動力回収タービン（４１０）を通じて前記ガス流（３９０）の少なくとも一部分を方向付けることと、
前記動力回収タービン（４１０）から抜け出す前記ガスが依然として気相をなすように、前記ガス流（３９０）の圧力及び温度を制御することと、を含む、プロセス。
【請求項２】
前記流量は、前記１つ以上の動力回収タービン（４１０）の速度又はシャフトトルクのうちの１つ以上を変化させることによって、測定されるか、又は制御されるか、あるいは測定されかつ制御される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
複数の減圧装置から情報を受信することであって、前記複数の減圧装置は、前記１つ以上の動力回収タービン（４１０）、制御弁（４３０）、又はそれら両方を備える、ことと、
前記減圧装置の各々に対して電力損失値又は電力生成値を決定することと、
前記減圧装置の各々からの前記電力損失値又は前記電力生成値に基づいて総電力損失値又は総電力生成値を決定することと、
少なくとも１つの表示画面上に前記総電力損失値又は前記総電力生成値を表示することと、を更に含む、請求項２に記載のプロセス。
【国際調査報告】
2021515866.tif 000006