(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理設備において、
前記水素を前記不純物に接触させる反応塔と、
この反応塔で生成された生成物を、液体と気体とに分離する気液分離槽と、
この気液分離槽で分離された前記気体に吸収媒体を接触させて、前記気体の一部を前記吸収媒体に吸収させる吸収槽と、
この吸収槽から取り出された残りの前記気体のうちの少なくとも一部が供給され、この気体の中から水素を分離する水素分離装置と、
この水素分離装置で分離した前記水素を、前記重油に水素を混入させる工程まで導く管路と、
を有することを特徴とする水素化処理設備。
【請求項２】
重油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理設備において、
前記水素を前記不純物に接触させる反応塔と、
この反応塔で生成された生成物を、液体と気体とに分離する気液分離槽と、
この気液分離槽で分離された前記気体の一部が供給され、前記気体に吸収媒体を接触させて、前記気体の一部を前記吸収媒体に吸収させる吸収槽と、
前記気液分離槽で分離された前記気体の他の一部が供給され、当該気体の中から水素を分離する水素分離装置と、
この水素分離装置で分離した前記水素を、前記重油に水素を混入させる工程まで導く管路と、
を有することを特徴とする水素化処理設備。
【請求項３】
前記水素分離装置で分離した水素以外の気体の少なくとも一部を、前記重油に混入される水素を製造するための水素製造装置に導く管路を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の水素化処理設備。
【請求項４】
前記吸収槽で前記吸収媒体に吸収された前記気体を、前記吸収媒体から解放して回収する回収槽と、この回収槽で回収された前記気体から前記水素を回収する水素回収装置と、前記水素分離装置で水素を分離した気体の少なくとも一部を、前記水素回収装置に導く管路とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水素化処理設備。
【請求項５】
重油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理設備において、
前記水素を前記不純物に接触させる反応塔と、
この反応塔で生成された生成物を、液体と気体とに分離する気液分離槽と、
この気液分離槽で分離された前記気体の一部が供給され、前記気体に吸収媒体を接触させて、前記気体の一部を前記吸収媒体に吸収させる吸収槽と、
この吸収槽で前記吸収媒体に吸収された前記気体を、前記吸収媒体から解放して回収する回収槽と、
この回収槽で回収された前記気体から前記水素を回収する水素回収装置と、
前記気液分離槽で分離された前記気体の他の一部、又は、前記吸収槽から取り出された残りの前記気体のうちの少なくとも一部を前記水素回収装置まで導く管路と、
前記水素回収装置で回収された水素を、前記重油に水素を混入させる工程まで導く管路と、
を有することを特徴とする水素化処理設備。
【請求項６】
前記気液分離槽又は前記吸収槽と前記水素分離装置又は前記水素回収装置との間に、前記水素分離装置又は前記水素回収装置に供給される前記気体の量を調整する調整手段を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水素化処理設備。
【請求項７】
前記重油が、常圧蒸留残油，減圧留出油及び減圧残油のうちの一種類又は二種類以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水素化処理設備。
【請求項８】
前記気体には、水素の他に炭化水素ガスが含まれ、前記吸収媒体がナフサであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の水素化処理設備。
【請求項９】
前記気体をアミン溶液に接触させて前記気体の中から硫化水素を除去するアミン接触槽を設け、前記硫化水素を除去した前記気体を前記水素分離装置又は前記水素回収装置に供給することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の水素化処理設備。
【請求項１０】
前記水素分離装置が、水素分離膜を用いて水素の分離を行うものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の水素化処理設備。
【請求項１１】
重油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理方法において、
前記水素を前記不純物に接触させて生成された生成物から気体を分離し、この気体に吸収媒体を接触させて、前記気体の一部を前記吸収媒体に吸収させる吸収工程と、
この吸収工程で吸収されずに残った前記気体の少なくとも一部から水素を分離する水素分離工程と、
分離した前記水素を、前記重油に供給する供給工程と、
を有することを特徴とする水素化処理方法。
【請求項１２】
重油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理方法において、
前記水素を前記不純物に接触させて生成された生成物から気体を分離し、この気体の一部に吸収媒体を接触させて、前記気体の一部を前記吸収媒体に吸収させる吸収工程と、
前記気体の他の一部から水素を分離する水素分離工程と、
分離した前記水素を、前記重油に供給する供給工程と、
を有することを特徴とする水素化処理方法。
【請求項１３】
前記水素分離装置で分離した水素以外の気体の少なくとも一部を、前記重油に混入される水素を製造するための水素製造装置に供給することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の水素化処理方法。
【請求項１４】
前記吸収工程で前記吸収媒体に吸収された前記気体を前記吸収媒体から解放して回収する回収工程と、
この回収工程で回収された前記気体から水素を回収するとともに、前記水素分離工程で水素が分離された気体から水素を回収する水素回収工程と、
を有することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の水素化処理方法。
【請求項１５】
重油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理方法において、
前記水素を前記不純物に接触させて生成された生成物から気体を分離し、この気体の一部に吸収媒体を接触させて、前記気体の一部を前記吸収媒体に吸収させる吸収工程と、
この吸収工程で前記吸収媒体に吸収された前記気体を前記吸収媒体から解放して回収する回収工程と、
この回収工程で回収された前記気体から水素を回収するとともに、前記生成物から分離した気体の他の一部又は前記吸収工程で吸収されずに残った前記気体の一部から水素を回収する水素回収工程と、
回収した前記水素を、前記重油に供給する供給工程と、
を有することを特徴とする水素化処理方法。
【請求項１６】
前記水素分離工程又は前記水素回収工程に供給される前記気体の量を調整可能にし、水素化処理設備における水素供給系及び水素循環系のエネルギ消費が最小となるように、前記水素分離工程又は前記水素回収工程に供給される気体の量を調整することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載の水素化処理方法。
【請求項１７】
前記重油が、常圧蒸留残油，減圧留出油及び減圧残油のうちの一種類又は二種類以上であることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載の水素化処理方法。
【請求項１８】
前記気体をアミン溶液に接触させて前記気体の中から硫化水素を除去する工程を設け、前記硫化水素を除去した前記気体を前記水素分離工程又は前記水素回収工程に供給することを特徴とする請求項１１〜１７のいずれかに記載の水素化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、原料油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理設備及び水素化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原料油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理設備及び水素化処理方法として、例えば、重油から硫黄成分を除去する重油直接脱硫設備及び重油直接脱硫方法が知られている。
この重油直接脱硫設備及び方法の一例を、図５を参照しながら説明する。
この重油直接脱硫設備４において原料油である重油は、昇圧ポンプＰ１で昇圧された後に水素が混入され、加熱器１１で加熱されて、反応塔１２に送られる。
反応塔１２では、重油中の硫黄分が水素と反応して硫化水素に変換される。そして、反応塔１２から取り出された重油は気液分離槽１３に送られ、液体と気体とに分離される。分離された気体は、ナフサ吸収槽１４に送られ、分離された液体は、気液分離槽１３の底部から蒸留塔等に送られる。
【０００３】
ナフサ吸収槽１４に送られる気体には、硫化水素及びメタンガスを主体とした炭化水素ガス（これには、ブタン，プロパン，エタン等が含まれる。なお、メタンガスを主体とした前記の炭化水素ガスを、以下、「メタンガス等」と記載する）のほか、硫黄成分の除去に利用されずに残った余剰の水素が含まれている。ナフサ吸収槽１４では、吸収媒体であるナフサによって、主としてメタンガス等が前記気体から取り除かれ、ナフサ吸収槽１４から取り出される気体の水素純度が高められる。
【０００４】
ナフサ吸収槽１４から取り出された気体は、さらにアミン接触槽１５へ送られる。そして、このアミン接触槽１５で、気体中の硫化水素がアミン水溶液によって取り除かれる。また、残余の気体（少量のメタンガス等を含む水素）が、水素循環系に設けられた圧縮機Ｃ１で昇圧されて、水素供給系から供給された新たな水素とともに、重油に混入される。
一方、ナフサ吸収槽１４から取り出されたナフサは、回収槽１６に送られる。この回収槽１６では、ナフサの圧力を減圧することによって、ナフサに含まれている気体（メタンガス等及び水素を含む）をナフサから解放させ、回収する。
【０００５】
気体が解放されたナフサは、高圧多段ポンプからなる昇圧ポンプＰ２によって再び一定の圧力まで昇圧され、ナフサ吸収槽１４に戻される。また、ナフサから解放，回収されたメタンガス等と水素とを含む気体は水素回収装置１７に送られる。この水素回収装置１７では、例えば深冷分離法等によって、前記気体中から水素が回収される。回収された水素は、水素供給系に送られ、圧縮機Ｃ２で昇圧された後、重油に混入される。また、水素回収装置で水素が回収された後の残余のメタンガス等は、圧縮機Ｃ３で昇圧されて水素供給系の水素製造装置１８に送られ、水素製造の原料として利用される。
さらに、水素製造装置１８には、他の設備等から送られてきたメタンガス等の水素原料が、圧縮機Ｃ４によって昇圧されて供給される。
【０００６】
上記したような重油直接脱硫設備４は、気液分離槽１３で分離した気体の中から水素及びメタンガス等の水素原料を可能な限り回収して循環利用しているため、新たに供給する水素の量を少なくすることができ、コスト的に優れているという利点がある。
しかし、近年のさらなるコストダウンの要求や省エネ，ひいては環境保護の観点から、効率化のさらなる向上が望まれている。
【０００７】
また、反応塔１２で発生する気体の量は、反応塔１２内の触媒の寿命によって変化する。すなわち、触媒の使用初期においては、その活性が高いため反応温度が低く、気体の発生量も少ない。そして、触媒の寿命が進行するにしたがって反応温度が上昇し、気体の発生量が増加する。したがって、反応塔１２における気体の発生量の変化にともなって、ナフサ等の吸収媒体の供給量又は循環量を調整するのが好ましい。
【０００８】
図６は、図５の重油直接脱硫設備４において、触媒の寿命の進行の度合い（時間）とナフサの循環量との関係を模式的に示したグラフである。
なお、このグラフで示す例において、重油直接脱硫設備４は、吐出能力Ｍ１の昇圧ポンプＰ２を複数台有していて、ナフサの循環量の増加に応じて、昇圧ポンプＰ２を順次駆動させるものとする。
図６中符号Ｉで示す時間で、重油直接脱硫設備４の稼働を開始させるとともに、複数台の昇圧ポンプＰ２のうちの一台を駆動させて、ナフサの循環を開始させる。
【０００９】
図６のグラフに示すように、時間の経過（触媒の寿命の進行）に比例して、循環させるナフサの量を増加させるが、図中符号IIで示す時間に達したときに、循環させるナフサの量が昇圧ポンプＰ２の最大の吐出能力Ｍ１に達するため、このとき二台目の昇圧ポンプＰ２を駆動させて、二台の昇圧ポンプＰ２を使って吐出能力Ｍ２（Ｍ２＝Ｍ１×２）でナフサを循環させるようにする。
ところで、昇圧ポンプＰ２、特に、上記したような多段式の昇圧ポンプＰ２においては、循環させるナフサの量に応じて吐出能力を変化させることができず、一定の吐出能力Ｍ１，Ｍ２で昇圧ポンプＰ２を駆動させながら、バルブの操作でナフサ吸収槽１３に戻すナフサの量を調整しているのが現状である。
そのため、上記したような従来の重油直接脱硫設備４においては、図６のグラフ中斜線で示す分だけ、昇圧ポンプＰ２の駆動エネルギが無駄に消費されているという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、既存の設備を大幅に改変することなく、安価なコストで大きなコストダウン及び設備全体で大きな省エネ効果を得ることができ、かつ、効率良く水素を回収することができる水素化処理設備及び水素化処理方法の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を達成するための手段】
本発明の発明者は、吸収槽に吸収媒体を供給又は循環させる昇圧ポンプ等の駆動源のエネルギの消費量が、水素処理設備において大きなウェイトを占めている点に着目し、本発明に想到した。
すなわち、請求項１に記載の発明は、重油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理設備において、前記水素を前記不純物に接触させる反応塔と、この反応塔で生成された生成物を、液体と気体とに分離する気液分離槽と、この気液分離槽で分離された前記気体に吸収媒体を接触させて、前記気体の一部を前記吸収媒体に吸収させる吸収槽と、この吸収槽から取り出された残りの前記気体のうちの少なくとも一部が供給され、この気体の中から水素を分離する水素分離装置と、この水素分離装置で分離した前記水素を、前記重油に水素を混入させる工程まで導く管路とを有する構成としてある。
【００１２】
例えば、図５に示した従来の吸収槽においては、水素循環系に送る水素の純度が少なくとも一定の基準値以上に確保されている必要がある。そのため、この基準値を確保するために、吸収槽で可能な限り多くの不純物（メタンガス等）を除去する必要があるが、その分、多くの吸収媒体を吸収槽に供給又は循環させなければならず、昇圧ポンプ等の駆動源のエネルギの消費量も大きくなる。
【００１３】
そこで、請求項１に記載の発明のように構成すれば、吸収槽の気体の一部を水素分離装置に送って水素を分離させ、この純度の高い水素を水素供給系又は水素循環系に送って原料油混入用に利用することができるので、水素供給系又は水素循環系に送る水素の純度を一定の基準値以上に保ったままで、前記吸収槽における吸収媒体の供給量又は循環量を減ずることができ、前記吸収媒体を供給又は循環させるためのポンプ等の駆動源のエネルギ消費量を削減することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、重油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理設備において、前記水素を前記不純物に接触させる反応塔と、この反応塔で生成された生成物を、液体と気体とに分離する気液分離槽と、この気液分離槽で分離された前記気体の一部が供給され、前記気体に吸収媒体を吸収させて、前記気体の一部を前記吸収媒体に吸収させる吸収槽と、前記気液分離槽で分離された前記気体の他の一部が供給され、当該気体の中から水素を分離する水素分離装置と、この水素分離装置で分離した前記水素を、前記重油に水素を混入させる工程まで導く管路とを有する構成としてある。
【００１５】
この構成では、気液分離槽で分離された気体の一部を吸収槽に送るとともに、他の一部を直接水素分離装置に供給するようにしている。そのため、この請求項２に記載の発明によっても、前記吸収槽における吸収媒体の供給量又は循環量を減ずることができ、吸収媒体を供給又は循環させるためのエネルギの消費量を削減することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記水素分離装置で分離した水素以外の気体の少なくとも一部を、前記重油に混入される水素を製造するための水素製造装置に導く管路を設けた構成としてある。この構成によれば、水素分離装置で分離された水素以外の気体の中に、メタンガス等のような水素製造の原料となる成分を含む場合に、この気体を水素製造装置に供給することで、気液分離槽で分離された気体の有効利用を図ることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記吸収槽で前記吸収媒体に吸収された前記気体を、前記吸収媒体から解放して回収する回収槽と、この回収槽で回収された前記気体から前記水素を回収する水素回収装置と、前記水素分離装置で水素を分離した気体の少なくとも一部を、前記水素回収装置に導く管路とを有する構成としてある。
この構成によれば、前記回収槽で回収された気体の中から水素を回収することができるほか、水素分離装置で水素が分離された残余の気体中に、水素の一部が残存していても、水素回収装置で当該水素を回収することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、重油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理設備において、前記水素を前記不純物に接触させる反応塔と、この反応塔で生成された生成物を、液体と気体とに分離する気液分離槽と、この気液分離槽で分離された前記気体の一部が供給され、前記気体に吸収媒体を接触させて、前記気体の一部を前記吸収媒体に吸収させる吸収槽と、この吸収槽で前記吸収媒体に吸収された前記気体を、前記吸収媒体から解放して回収する回収槽と、この回収槽で回収された前記気体から前記水素を回収する水素回収装置と、前記気液分離槽で分離された前記気体の他の一部、又は、前記吸収槽から取り出された残りの前記気体のうちの少なくとも一部を前記水素回収装置まで導く管路と、前記水素回収装置で回収された水素を、前記重油に水素を混入させる工程まで導く管路とを有する。
【００１９】
この構成によれば、吸収槽又は気液分離槽から気体の一部を水素回収装置に送って水素を回収させ、回収された純度の高い水素を水素供給系又は水素循環系に送って原料油混入用に利用することができるので、前記吸収槽における吸収媒体の供給量又は循環量を減ずることができ、前記吸収媒体を供給又は循環させるためのエネルギの消費量を削減することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、前記気液分離槽又は前記吸収槽と前記水素分離装置又は前記水素回収装置との間に、前記水素分離装置又は前記水素回収装置に供給される前記気体の量を調整する調整手段を設けた構成としてある。
吸収槽で吸収する気体の量が減少すれば、吸収槽に吸収媒体を供給又は循環させるためのエネルギの消費量を削減することができるが、水素循環系又は水素供給系において圧縮機等の負荷が増し、これらの消費エネルギが増加することになる。
【００２１】
そこで、水素循環系及び水素供給系を含めた設備全体のエネルギ消費を考慮し、前記調整手段を適宜に操作して適切な量の気体を水素分離装置又は水素回収装置に供給するようにすることで、設備全体のエネルギ消費量を削減することができる。
また、この構成によれば、触媒の寿命の進行にともなう気体の発生量の変化に応じて、適当量の気体を前記水素分離装置又は前記水素回収装置に送るようにすることができ、吸収媒体の供給量又は循環量を容易に調整することが可能となって、無駄なエネルギの消費を抑制することができる。
【００２２】
本発明は、請求項７に記載するように、前記重油は、常圧蒸留残油，減圧留出油及び減圧残油のうちの一種類であってもよいし、これらのうちの二種類以上をブレンドしたものであってもよい。また、請求項８に記載するように、前記気体には、水素の他に炭化水素ガスが含まれ、前記吸収槽でナフサに前記気体を吸収させて前記炭化水素ガス等を取り除く構成としてもよい。例えば、重油直接脱硫設備においては、水素を用いて常圧蒸留残油である重油から硫黄成分を除去し、この際に生じるメタンガスを主体とする炭化水素ガスを、ナフサによって気体中から取り除き、水素の純度を向上させることができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、前記気体をアミン溶液に接触させて前記気体の中から硫化水素を除去するアミン接触槽を設け、前記硫化水素を除去した前記気体を前記水素分離装置又は前記水素回収装置に供給する構成としてある。
重油直接脱硫設備のような設備においては、発生した硫化水素を除去するためにアミン接触槽を設けている。そのため、このアミン接触槽で硫化水素を除去して水素純度を高めた気体を、水素分離装置に送るようにするとよい。
【００２４】
なお、水素分離装置としては、請求項１０に記載するように水素分離膜を用いて水素の分離を行うものであるのが好ましい。
このような膜分離式の水素分離装置は、電力等のエネルギの消費量が極めて小さく、省エネ上有利である。
【００２５】
上記構成の水素化処理設備によって、請求項１１〜１８に記載の処理方法の実施が可能になり、これによっても本発明の目的の達成が可能である。具体的には、重油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理方法において、前記水素を前記不純物に接触させて生成された生成物から気体を分離し、この気体に吸収媒体を接触させて、前記気体の一部を前記吸収媒体に吸収させる吸収工程と、この吸収工程で吸収されずに残った前記気体の少なくとも一部から水素を分離する水素分離工程と、分離した前記水素を、前記重油に供給する供給工程とを有する方法である。
【００２６】
また、重油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理方法において、前記水素を前記不純物に接触させて生成された生成物から気体を分離し、この気体の一部に吸収媒体を接触させて、前記気体の一部を前記吸収媒体に吸収させる吸収工程と、前記気体の他の一部から水素を分離する水素分離工程と、分離した前記水素を、前記重油に供給する供給工程とを有する方法である。さらに、前記水素分離装置で分離した水素以外の気体の少なくとも一部を、前記重油に混入される水素を製造するための水素製造装置に供給する方法である。
【００２７】
また、重油に水素を混入させて不純物を除去する水素化処理方法において、前記水素を前記不純物に接触させて生成された生成物から気体を分離し、この気体の一部に吸収媒体を接触させて、前記気体の一部を前記吸収媒体に吸収させる吸収工程と、この吸収工程で前記吸収媒体に吸収された前記気体を前記吸収媒体から解放して回収する回収工程と、この回収工程で回収された前記気体から水素を回収するとともに、前記生成物から分離した気体の他の一部又は前記吸収工程で吸収されずに残った前記気体の一部から水素を回収する水素回収工程と、回収した前記水素を、前記重油に供給する供給工程とを有する方法である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
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。
［第一の実施形態］
図１は、本発明の水素化処理設備及び水素化処理方法の第一の実施形態にかかり、水素化処理設備及びこの処理設備における処理の手順を説明するフロー図である。
なお、この実施形態の水素化処理設備及び方法は、重油から硫黄分を取り除く重油直接脱硫設備及び方法であるものとし、図５を参照しながら説明した従来の重油直接脱硫設備と同一部位には同一の符号を付して、当該部位の詳しい説明は省略する。
【００２９】
図１に示すように、この第一の実施形態の重油直接脱硫設備１には、気体中から水素を分離する水素分離装置２１が設けられている。そして、アミン接触槽１５から取り出された気体の一部が水素分離装置２１に送られ、他の一部が圧縮機Ｃ１に送られるようにしている。また、水素分離装置２１に送られる気体の量を調整することができるように、水素分離装置２１とアミン接触槽１５とを連結する管路の途中部位に、バルブＶ１を設けている。
【００３０】
水素分離装置２１で分離された水素は、水素供給系の圧縮機Ｃ２に送られて昇圧され、水素が分離された気体（メタンガス等及び分離されずに残った水素を含む）は、水素の原料として水素製造装置１８に送られる。
なお、気体中から水素を分離する水素分離装置２１としては、水素のみを透過させることのできる水素分離膜を用いた公知のものを利用するとよい。このような水素分離膜を用いた水素分離装置２１は、消費電力がきわめて小さく、エネルギ消費量削減の点で有利である。
【００３１】
また、図１中仮想線で示すように、水素分離装置２１で分離された気体の一部を水素回収装置１７に送るようにしてもよい。これにより、水素分離装置２１を通過した気体の中から、分離されずに残った残余の水素を回収して水素供給系に送り、重油混入用に再利用することができる。
【００３２】
この実施形態の重油直接脱硫設備１によれば、ナフサ吸収槽１４の気体の一部を水素分離装置２１に送って純度の高い水素を分離することができるので、ナフサ吸収槽１４で吸収するメタンガスの量を減らすことができ、昇圧ポンプによって循環させるナフサの量を減らすことができる。そのため、昇圧ポンプＰ２の駆動による電力等のエネルギ消費量を大幅に削減することができる。
【００３３】
［第二の実施形態］
図２は、本発明の水素化処理設備及び水素化処理方法の第二の実施形態にかかり、水素化処理設備及びこの処理設備における処理の手順を説明するフロー図である。
この実施形態の重油直接脱硫設備２では、気液分離槽１３で分離された気体の一部を、ナフサ吸収槽１４に送るとともに、他の一部を直接アミン接触槽１５に送るようにしている。そして、アミン接触槽１５から取り出された気体の一部を、水素分離装置２１に送るようにしている。
また、アミン接触槽１５と気液分離槽１３とを連結する管路の途中にバルブＶ２を設けて、アミン接触槽１５に送られる気体の量を調整できるようにしている。
【００３４】
また、この実施形態においても、先の実施形態と同様に、水素分離装置２１で水素を分離した残余の気体の一部を水素回収装置１７に送って、回収した水素を水素供給系に送るようにするとよい。
この実施形態の重油直接脱硫設備２によると、気液分離槽１３からナフサ吸収槽１４に送られる気体の量を減らすことができるので、循環させるナフサの量を減らすことができ、昇圧ポンプＰ２の駆動による電力等のエネルギ消費量を大幅に削減することができる。
【００３５】
［第三の実施形態］
図３は、本発明の水素化処理設備及び水素化処理方法の第三の実施形態にかかり、水素化処理設備及びこの処理設備における処理の手順を説明するフロー図である。
この実施形態の重油直接脱硫設備３では、ナフサ吸収槽１４の気体の一部をアミン接触槽１５に送り、アミン接触槽１５から取り出された気体の一部を、水素回収装置１７に供給するようにしている。また、水素回収装置１７とアミン接触槽１５とを連結する管路の途中に、水素回収装置１７に送る気体の量を調整するためのバルブＶ１を設けている。
【００３６】
すなわち、この実施形態では、第一及び第二の実施形態で説明した水素分離装置２１を設ける代わりに、水素回収装置１７とアミン接触槽１５とを管路で連結して、既存の水素回収装置１７でアミン接触槽１５から取り出された気体の中から水素を回収するようにしているわけである。
さらに、この第三の実施形態においては、図３中仮想線で示すように、アミン接触槽１５と気液分離槽１３とを連結する管路を設け、気液分離槽１３で分離された気体の一部を直接アミン接触槽１５に送るようにしてもよい。また、管路の途中にバルブＶ２を設けて、アミン接触槽１５に送られる気体の量を調整できるようするとよい。
【００３７】
この実施形態の重油直接脱硫設備３によっても、ナフサ吸収槽１４で吸収しなければならない気体の量を減らすことができ、昇圧ポンプＰ２の駆動による電力等のエネルギ消費量を削減することができる。
【００３８】
上記の第一，第二及び第三の実施形態では、バルブＶ１，Ｖ２を操作して、水素分離装置２１又は水素回収装置１７に送る気体の量を調整することができる。そして、水素分離装置２１又は水素回収装置１７に送る気体の量を増加させるほど、ナフサ吸収槽１４で吸収しなければならない気体の量を減少させることができ、昇圧ポンプＰ２等のエネルギ消費量を削減することができる。
しかし、この一方で、圧縮機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，水素回収装置１７等に送られる気体の量が増えて負荷が増し、これらのエネルギ消費量が増大することになる。
【００３９】
したがって、重油直接脱硫設備１，２，３の全体としてエネルギの消費量の削減を図るには、昇圧ポンプＰ２等のエネルギ消費量の削減分と圧縮機Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，水素回収装置１７等のエネルギ消費量の増大分とを勘案して、水素分離装置２１又は水素回収装置１７に送られる気体の量が適切な量になるように、バルブＶ１，Ｖ２を操作しなければならない。バルブＶ１，Ｖ２の操作量は、実験や計算等によって求めることができる。
【００４０】
［実施例］
本発明の発明者は、本発明の水素化処理設備及び水素化処理方法の効果を検証するため、第一の実施形態と同様の重油直接脱硫設備１を用いて検証を行った。
その結果を、図４を参照しながら説明する。
図４は、昇圧ポンプＰ２の駆動のタイミングと循環させるナフサの量及び水素分離装置２１に気体を供給するタイミングと気体の量の関係を示すグラフで、横軸が触媒の寿命の進行の度合い（時間）、左縦軸が水素分離装置への気体の供給量，右縦軸がナフサ循環量及び昇圧ポンプの吐出能力（括弧書き）である。
また、図中、実線が水素分離装置に送られる気体の量の変化を、点線が昇圧ポンプＰ２によるナフサの循環量の変化を示している。
【００４１】
この実施例では、実験期間を反応塔１２内の触媒の寿命に応じて初期，中期及び後期に分けた。そして、触媒の寿命の進行にともなう気体の発生量に応じて、水素分離装置２１に送る気体の量及び昇圧ポンプＰ２の駆動の制御を適宜に行って、重油に混入される水素の純度が常に８８％以上に保たれるようにした。
グラフ中のＩにおいて重油直接脱硫設備１の稼働が開始される。稼働開始後の初期の状態においては、反応塔１２内の触媒が新しく、発生する気体の量も少ないため、昇圧ポンプＰ２を駆動してナフサを循環させなくても、水素分離装置２１のみで重油に混入される水素の純度を８８％以上に保つことができた。なお、稼働開始時に水素分離装置２１に送る気体の量は、図４に示すように、Ｓ０である。
【００４２】
前記したように、反応塔１２内の触媒の寿命の進行にともなって、発生する気体の量も増加する。そこで、水素分離装置２１に送る気体の量も、前記気体の増加量に応じて増加させる。
この実施例では、水素分離装置２１に送る気体の量が水素分離装置２１の最大能力であるＳ２（Ｓ２＝４３０ＫＮｍ３／日，Ｎは常態を示す）に達したところ（図中の符号IIのところ）で、重油に混入される水素の純度を８８％以上に保つことができなくなったので、ナフサ循環用の昇圧ポンプＰ２（吐出能力Ｍ１）の駆動を開始させて、ナフサ吸収槽１４での気体の吸収を開始させた。また、これに伴い、水素分離装置２１に送る気体の量をＳ１＝２９０ＫＮｍ３／日のレベルまで下降させて、図４中斜線で示す昇圧ポンプＰ２のエネルギの無駄ができるだけ小さくなるようにした。
【００４３】
この後、反応塔１２における気体の発生量の増加に応じて、Ｓ１のレベルから、水素分離装置２１に送る気体の量を徐々に増加させた。図中符号IIIで示す位置で、再び水素分離装置２１の最大能力Ｓ２に達したが、反応塔１２における気体の発生量が増加し続けているため、バルブを操作してナフサの循環量を増加させ、不足分を補うようにした。
【００４４】
この実施例からわかるように、水素分離装置２１を有しない従来の重油直接脱硫設備４では、重油に混入される水素の純度を８８％以上に保つには、循環させるナフサの量はＬ２（Ｍ２）＝１１２００ｋｌ／日程度必要であったが、本発明の重油直接脱硫設備１では、これをＬ１＝４０００〜６０００ｋｌ／日程度にすることができ、かつ、昇圧ポンプＰ２の駆動によるエネルギの無駄（図４中斜線で示す部分）も半分以下に抑制することができた。
また、バルブＶ１及び／又はバルブＶ２を操作することによって、反応塔１２における気体の発生量の変化に応じて水素分離装置２１に送る気体の量を適切に変化させて、設備全体のエネルギ消費量が最小になるように調整することも容易である。
【００４５】
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、上記の実施形態では、重油から硫黄成分を取り除く重油直接脱硫設備を例に挙げて説明したが、本発明は、このような設備に限らず、他の水素化処理設備にも適用が可能である。
【００４６】
また、原料油としての重油は、常圧蒸留残油，減圧留出油及び減圧残油のうちのいずれか一種類であってもよいし、これらのうちの二種類以上を適宜にブレンドしたものであってもよい。
さらに、上記の実施形態では、水素分離装置２１又は水素回収装置１７から取り出された水素を、水素供給系に送るものとして説明したが、水素循環系の圧縮機Ｃ１で十分に加圧することができるのであれば、前記水素を水素循環系に送るようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成されているので、水素化処理設備の省エネを図り、稼働コストの削減を図ることができる。また、既存設備をほぼそのまま利用することができるので、安価なコストで実施が可能である。
さらに、反応塔内での触媒の寿命の変化にともなう気体の発生量に応じて、水素分離装置で処理する気体の量を調整することによって、吸収槽における吸収媒体の供給過剰や循環過剰によるエネルギの損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水素化処理設備及び水素化処理方法の第一の実施形態にかかり、水素化処理設備及びこの処理設備における処理の手順を説明するフロー図である。
【図２】本発明の水素化処理設備及び水素化処理方法の第二の実施形態にかかり、水素化処理設備及びこの処理設備における処理の手順を説明するフロー図である。
【図３】本発明の水素化処理設備及び水素化処理方法の第三の実施形態にかかり、水素化処理設備及びこの処理設備における処理の手順を説明するフロー図である。
【図４】昇圧ポンプの駆動のタイミングと循環させるナフサの量及び水素分離装置に気体を供給するタイミングと気体の量の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の従来例にかかり、重油直接脱硫設備の構成を説明するフロー図である。
【図６】図５の重油直接脱硫設備において、触媒の寿命の進行の度合い（時間）とナフサの循環量との関係を模式的に示したグラフである。
【符号の説明】
１〜４  重油直接脱硫設備（水素化処理設備）
１１  加熱器
１２  反応塔
１３  気液分離槽
１４  ナフサ吸収槽（吸収槽）
１５  アミン接触槽
１６  回収槽
１７  水素回収装置
１８  水素製造装置
２１  水素分離装置
Ｐ１，Ｐ２  昇圧ポンプ
Ｃ１〜Ｃ４  圧縮機
Ｖ１．Ｖ２  バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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