(57)【要約】【課題】水素化処理工程における膨張エネルギーの回収方法の提供。【解決手段】反応セクションＲを通過させた後、水素Ｈと混合した炭化水素原料Ｃを、装置Ｄ内で膨張させる。気体容積率５％に達するまで単相タービンで膨張させ、次いで、ターボ型二相タービン内で膨張させる。【選択図】図２
2005054800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次のステップ：
ａ）液体容積率が９５％以上で圧力Ｐ１を有する流体を、単相タービンにより膨張させ、気体容積率が５％以下で圧力Ｐ２を有する流体を得るステップ、および
ｂ）気体容積率が５％以下で圧力Ｐ２を有する前記流体を、二相タービンにより膨張させ、圧力Ｐ３を有する流体を得るステップ
を有する水素化処理方法。
【請求項２】
二相タービンがターボ型タービンである、請求項１に記載の水素化処理方法。
【請求項３】
単相タービンおよび二相タービンが、単相デザインの少なくとも１つのインペラーと少なくとも１つのディストリビューター、および二相デザインの少なくとも１つのインペラーと少なくとも１つのディストリビューターを有する単一の装置を形成する、請求項２に記載の水素化処理方法。
【請求項４】
前記単相デザインおよび二相デザインのインペラーが同一のシャフトに取り付けられている、請求項３に記載の水素化処理方法。
【請求項５】
次のステップ：
ｃ）ステップａ）の前に、高圧流体の一部を取り出すステップ、および
ｄ）前記高圧流体の前記一部を第１の装置を使用して膨張させるステップを有する請求項１から４のいずれか一項に記載の水素化処理方法。
【請求項６】
次のステップ：
ｅ）ステップａ）の前に、前記高圧流体を第２の装置を使用して膨張させるステップを有する請求項１から５のいずれか一項に記載の水素化処理方法。
【請求項７】
次のステップ：
ｆ）ステップｂ）の後に、前記低圧流体を第３の装置を使用して膨張させるステップを有する請求項１から６のいずれか一項に記載の水素化処理方法。
【請求項８】
前記第１、第２、および第３の装置のうち１つが膨張弁である、請求項５から７のいずれか一項に記載の水素化処理方法。
【請求項９】
前記第１、第２、および第３の装置のうち１つがタービンである、請求項５から７のいずれか一項に記載の水素化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水素化処理分野に関する。本発明は水素化処理工程における二相タービンの使用を提案する。
【背景技術】
【０００２】
水素化処理工程は原油流出物を水素と組合せて処理するために、特に石油業界で使用されている。例えば、水素化分解は、重質炭化水素を軽質炭化水素へ変換することからなり、水素化精製は炭化水素原料に含まれる主に硫黄、窒素、および／または金属不純物を除去することからからなる。
【０００３】
一般的に、水素化処理法には、触媒反応装置、処理ユニットおよびタンクが含まれる。処理工程内のタンクの機能に応じて、タンクは高圧（約１０ＭＰａ）、低圧（約０．５〜１ＭＰａ）、高温（約２５０℃〜３００℃）、もしくは低温（約５０℃）になる可能性がある。高圧タンクを低圧タンクに繋ぐパイプには膨張弁が設けられている。この膨張弁により、パイプを通って移動する流体の圧力を低下させることができる。減圧は定エンタルピーで実施され、エネルギーの回収は行われていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、水素化処理工程において膨張エネルギーを回収することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概して、本発明は下記のステップ：
ａ）液体容積率が９５％以上で圧力がＰ１の流体を、単相タービンにより膨張させ、気体容積率５％以下で圧力Ｐ２の流体を得るステップと、
ｂ）気体容積率が５％以下および圧力Ｐ２の前記流体を二相タービンで膨張させ、圧力Ｐ３の流体を得るステップ、
を有する水素化処理法に関する
本発明によると、二相タービンはターボ型タービンとすることができる。
【０００６】
単相タービンおよび二相タービンは、単相デザインの少なくとも１つのインペラーと少なくとも１つのディストリビューター、および二相デザインの少なくとも１つのインペラーと少なくとも１つのディストリビューターを有する単一装置を形成することができる。単相デザインおよび二相デザインの流体装置（インペラー）は、同じシャフトへの取り付けが可能である。
【０００７】
本発明による水素化処理方法は、次のステップ：
ｃ）ステップａ）の前に、高圧流体の一部を取り出すステップと、
ｄ）前記高圧流体の前記一部を、第１の装置を使用して膨張させるステップを含むことができる。
【０００８】
本発明による水素化処理方法は、次のステップ：
ｅ）ステップａ）の前に、前記高圧流体を第２の装置を使用して膨張させるステップと、
ｆ）ステップｂ）の後に、前記低圧流体を第３の装置を使用して膨張させるステップを含むことができる。
【０００９】
本発明によると、第１、第２、第３の前記装置のうち１つは膨張弁またはタービンであってよい。
【００１０】
本発明の１つの利点は、水素化処理工程でエネルギーを回収できることである。タービンによる流体の膨張時にエネルギーが回収される。タービンシャフトもまた、ポンプまたは流体を圧縮するコンプレッサーのシャフトへ接続できる。タービンシャフトで回収されたエネルギーも電気エネルギーへの変換が可能である。
【００１１】
本発明の特徴と利点は、図面を参照しながら、非制限的な例示の実施形態についての下記説明を読むことにより、より明確に理解できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は水素化処理工程を概略的に示している。原料Ｃとしては、炭化水素、例えば真空下での留出液、変換工程からのディーゼル油、および／またはアスファルト除去後残渣が挙げられる。この原料Ｃは反応セクションＲ内へ押し出される。水素Ｈは水素化処理反応の実施に必要である。水素Ｈも反応セクションＲ内に導入できるように圧縮される。反応セクションＲは、高温（例えば３５０℃〜４５０℃）および高圧（例えば５ＭＰａ〜２０ＭＰａ）の１つあるいは複数（ここでは図示していない）の反応装置からなることもできる。反応セクションＲからの流出液は、液相と気相を分離するセパレータタンク１に送られる。その際の温度は反応セクションＲの温度よりもはるかに低い。セパレータ１から移動した気相は、コンプレッサーにより反応セクションＲに送られ、そこで確実に、十分な水素分圧を得る。タンク１中の液相は、一般的に５〜２０ＭＰａで泡立つ。この液相には、本質的に炭化水素、すなわち原料中の重質炭化水素、反応セクションＲ中の分解反応により産生されたより軽質の炭化水素、少量の溶存水素、反応セクションＲ中の脱硫反応に由来する硫化水素が含まれる。この液体はタンク１からパイプ２を経て装置Ｄに排出される。装置Ｄでは、反応生成物の分画のために低圧セクション６に移動する前に膨張させる。安定化させた生成物はパイプ２４を経て、例えば貯蔵区域に排出される。セクション６では、パイプ２１による可燃性ガス排出も可能とし、パイプ２２による液化石油ガス（プロパンおよびブタン）の排出、パイプ２３によるガソリンの排出もおそらく可能である。
【００１３】
最後に挙げた３種類の生成物は、一般的に硫化水素を含んでいる。セクション６は低温で（例えば、２０℃〜１００℃）圧力０．５〜１．５ＭＰａである。
【００１４】
図２および４に詳細を示す本発明は、装置Ｄ中での膨張で発生したエネルギーの回収を改善するために設計されている。
【００１５】
図２で、セパレータタンク１と低圧セクション６は図１中で説明した水素化処理工程を実施するための設備の要素である。設備のその他の要素は図示していない。
【００１６】
タンク１は高圧の流体を含んでいる。パイプ２はタンク１から単相タービン３に流体を運ぶ。パイプ２により運ばれた流体の液体容積率は９５％を超える。タービン３において、流体の気体容積率が５％に達するまで流体を膨張させる。気体容積率が５％を超えると、単相タービンはもはや劣化の危険性を抜きにして使用できない。タービン３で膨張させた後に得られた流体は二相タービン４に運ばれ、そこで低圧セクション６中の支配的な圧力にまで膨張させる。そのパイプ５はその流体をタービン４からセクション６に運ぶ。
【００１７】
本明細書において、単相タービンとは５％未満の気体容積率を有する流体を膨張させるために設計されたタービンをいう。単相タービン３はターボ型のタービンでもよく、例えば、フランシス型液圧装置を構成するディストリビューターとインペラーを備えた機械装置または容量測定タービンでよい。単相タービン（例えば、段階的タービン、すなわち、ディストリビューターとインペラーを数対有するタービン）の出口で、膨張した流体の気体容積率は５％未満でなければならない。気体容積が５％を超えるまでに流体が膨張している場合、単相タービンに損傷の危険性があるだけではなく、単相タービンの効率は劇的に低下する。気体容積率５％未満の流体を膨張させる場合、単相タービンの効率は５０％を超えている。
【００１８】
本明細書において、二相タービンは気体容積率が５％を超える流体を膨張させるために設計されたタービンをいう。二相タービン４は、インペラーとディストリビューターを有するターボ型タービンでもよい。例えば、次の特許、ＦＲ２，３３３，１３９、ＦＲ２，４７１，５４０１およびＦＲ２，６６５，２２４の１つに記載されているような装置である。気体容積率が５％を超える流体を膨張させる際、二相タービンはタービン劣化の危険性を伴わずに５０％を超える効率を有する。
【００１９】
次の実施例は図２を参照して記載した装置を使用して回収したエネルギーを示す。
【実施例１】
【００２０】
タンク１  １０ＭＰａ、５０℃
セクション６  １．２ＭＰａ
処理量  １７６ｔ／時間（すなわち、４４ｋｇ／秒）
流体の気体容積率が約５％に達するまでに、タービン３で１７０ｋＷが回収され、次いでタービン４で３００ｋＷが回収された。
【実施例２】
【００２１】
タンク１  １０．３ＭＰａ、２６０℃
セクション６  ０．６ＭＰａ
処理量  ２２９ｔ／時間（すなわち、５６ｋｇ／秒）
流体が気体容積率約５％に達するまでに、タービン３で２００ｋＷが回収され、次いでタービン４で６５０ｋＷが回収された。
【００２２】
図３および図４の参照番号は、図２の参照番号と一致しており、同一の要素を意味している。
【００２３】
図３に示す本発明による変形形態は、単相および二相タービンを結合して単一のタービン７とする設計である。タービン７は注入口に単相デザインのインペラーとディストリビューターを有し、流出口に二相デザインのインペラーとディストリビューターを有する１つのターボ型機械装置である。これらのインペラーとディストリビューターは同じハウジング中に収納される。この単相および二相インペラーは同じシャフトに取り付けることができる。タンク１から流入した膨張させる流体は、パイプ２によってタービン７に導入される。タービン７において、流体は先ず気体容積率が５％に達するまで単相デザインのインペラーとディストリビューター上で作用し、次にセクション６の圧力が得られるまで二相デザインのインペラーとディストリビューター上で作用する。タービン７の流出口で、流体はパイプ５によりセクション６に運ばれる。
【００２４】
図４に示した方法は、高圧タンク１から流入する流体のタービン８における膨張を試みている。膨張した流体は低圧セクション６に導入する。タービン８は、（図２の関連で記載したように）二相タービンが後に続く単相タービン、あるいは（図３の関連で記載したように）単相および二相の液圧装置を構成するインペラーとディストリビューターを有する単一の機械装置のいずれかで構成できる。第１の弁９はタービン８と平行に配置する。第２の弁１０はタービン８と直列に配置する。第２の弁１０はタービン８の上流もしくは下流に配置してよい。
【００２５】
弁１０は、非常に大きな圧力の放出のある場合、すなわちタンク１の圧力とセクション６の圧力差が大きい場合、タービン８での膨張を抑制するために使用される。タービン８は、高圧流体の圧力を放出して中程度の圧にまで低下させる。次に弁１０は、中程度の圧力の流体の圧力を放出してセクション６で支配的な低圧にまで低下させる。この中程度の圧力は、タンク１中の高圧とセクション６中の低圧の間の値である。
【００２６】
弁９はタービン８を循環する流体の流速を減少させるために使用される。タンク１から流入する流体には弁９で放出されるものもあり、タンク１から流入する流体の残りはタービン８により放出される。
【００２７】
弁９と１０はタービンで置きかえることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】水素化処理工程を概略的に示す図である。
【図２】本発明による方法を概略的に示す図である。
【図３】本発明による方法の変形例を示す図である。
【図４】本発明による方法の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  セパレータタンク
２  パイプ
３  単相タービン
４  二相タービン
５  パイプ
６  セクション
７、８  タービン
９  第１の弁
１０  第２の弁
２１〜２４  パイプ
Ｈ  水素
Ｃ  原料
Ｒ  反応セクション
Ｄ  装置
【図１】
2005054800.tif 000003
【図２】
2005054800.tif 000004
【図３】
2005054800.tif 000005
【図４】
2005054800.tif 000006