(57)【要約】【課題】水分の凍結やガスハイドレートの生成による配管の閉塞を効果的に防止することができる炭化水素分離システムを提供する。【解決手段】少なくとも水と複数の炭化水素とが含まれる混合物を、質量がプロパン未満である低沸点成分と質量がプロパン以上である高沸点成分とに、沸点の差を利用して分離する蒸留装置５１と、前記低沸点成分に含まれる水分を除去する水分除去装置７とを少なくとも備える炭化水素分離システム１０とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水と複数の炭化水素とが含まれる混合物を、質量がプロパン未満である低沸点成分と質量がプロパン以上である高沸点成分とに、沸点の差を利用して分離する蒸留装置と、
前記低沸点成分に含まれる水分を除去する水分除去装置とを少なくとも備えることを特徴とする炭化水素分離システム。
【請求項２】
前記水分除去装置によって水分の除去された低沸点成分を冷却する冷却装置が備えられ、
前記冷却装置が、空冷式熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素分離システム。
【請求項３】
前記水分除去装置が、結晶性ゼオライトに水分を吸着させるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の炭化水素分離システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素分離システムに関し、特に、液化石油ガス（ＬＰＧ）の精製プロセスなどにおいて好適に用いられる炭化水素分離システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＰＧの精製プロセスなどにおいては、複数の炭化水素の含まれる混合物を、沸点の差を利用して分離する蒸留装置などにより、質量がプロパン未満である低沸点成分と質量がプロパン以上である高沸点成分とに分離することが行なわれている。図２は、従来のＬＰＧの精製プロセスの一例の一部を説明するための図である。図２において、符号５１はディエタナイザー（Ｄｅｅｔｈａｎｉｚｅｒ）（蒸留装置）、符号５２はコンデンサ（冷却装置）、符号５３はリフラックスドラム、符号５４はリフラックスポンプ、符号５５はリボイラ、符号５７は冷媒管、符号９は弁、符号８は制御手段を示している。
【０００３】
図２においては、ガス供給ライン６ａから供給されるエタン、メタン、プロパンなどの複数の炭化水素と水蒸気の含まれる混合ガスは、ディエタナイザー５１によって、質量がプロパン未満である低沸点成分と質量がプロパン以上である高沸点成分とに分離される。高沸点成分は、ディエタナイザー５１の底部から排出され、高沸点成分ライン５１ｂを介して回収される。また、低沸点成分は、ディエタナイザー５１の頂部から排出され、低沸点成分ライン５１ａによってコンデンサ５２に供給される。
【０００４】
コンデンサ５２に供給された低沸点成分は、所定の温度に冷やされて、低温低沸点成分ライン５２ａを介してリフラックスドラム５３に供給される。リフラックスドラム５３では、コンデンサ５２で冷却されることによって生成した凝縮水と、未凝縮分（ガス成分）とに分離される。凝縮水は、リフラックスドラム５３の底部から排出され、リフラックスポンプ５４によって圧送され、リフラックスライン５３ｂを介して所定の流量でディエタナイザー５１の頂部に戻される。また、ガス成分は、リフラックスドラム５３の頂部から排出され、ガス排出ライン５３ａ（図示する）を介して排出口６ｂより排出される。
【０００５】
しかしながら、図２に示す従来のＬＰＧの精製プロセスでは、水分の凍結やガス水和物（ガスハイドレート）の生成により、配管が閉塞されてしまう場合があり、問題となっていた。
水分の凍結やガスハイドレートの生成による配管の閉塞を防止する方法としては、例えば、ディエタナイザーなどの蒸留装置の上流側に脱水装置を配置する方法などがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１７５３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ディエタナイザーの上流側に脱水装置を配置した場合であっても、水分の凍結やガスハイドレートの生成により、配管が閉塞されてしまう場合があった。具体的には、例えば、図２に示す従来のＬＰＧの精製プロセスにおいて、脱水装置により脱水した混合ガスをガス供給ライン６ａから供給した場合であっても、コンデンサ５２で冷却された低温の低沸点成分が通過する低温低沸点成分ライン５２ａや、ガス排出ライン５３ａ内を流れるガス成分の圧力が低下する排出口６ｂ近傍などで、水分の凍結やガスハイドレートの生成による配管の閉塞が生じる場合があった。
【０００７】
また、従来のＬＰＧの精製プロセスでは、配管が閉塞すると、精製プロセスを一旦停止させて、配管の閉塞部分である低温低沸点成分ライン５２ａや排出口６ｂ近傍をヒータなどで暖めて、凍結した水分やガスハイドレートを除去する方法により対処していた。しかし、この対処方法では、精製プロセスを一旦停止させなければならないため、生産性が低下するという問題がある。
また、配管の閉塞が生じやすい低温低沸点成分ライン５２ａや排出口６ｂ近傍に、ヒータを設置して、常時、低温低沸点成分ライン５２ａや排出口６ｂ近傍を暖めることにより、水分の凍結やガスハイドレートの生成を防止する方法も考えられる。この方法では、精製プロセスを停止させるという問題は生じないが、排出口６ｂより排出されるガス成分の品質が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、水分の凍結やガスハイドレートの生成による配管の閉塞を効果的に防止することができる炭化水素分離システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意研究を重ね、蒸留装置において低沸点成分との共沸現象により低沸点成分に含有された水分が、配管の閉塞の原因となる水分の凍結やガスハイドレートの生成に寄与していることを見出した。そして、本発明者らは、配管の閉塞を防止するためには、蒸留装置よりも下流側に水分除去装置を配置して、蒸留装置において低沸点成分との共沸現象により低沸点成分に含有された水分を除去することが効果的であることを見出し、本発明を想到した。
【００１０】
すなわち、本発明の炭化水素分離システムは、少なくとも水と複数の炭化水素とが含まれる混合物を、質量がプロパン未満である低沸点成分と質量がプロパン以上である高沸点成分とに、沸点の差を利用して分離する蒸留装置と、前記低沸点成分に含まれる水分を除去する水分除去装置とを少なくとも備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の炭化水素分離システムにおいては、前記水分除去装置によって水分の除去された低沸点成分を冷却する冷却装置が備えられ、前記冷却装置が、空冷式熱交換器であるものとすることができる。
【００１２】
また、本発明の炭化水素分離システムにおいては、前記水分除去装置が、結晶性ゼオライトに水分を吸着させるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の炭化水素分離システムは、少なくとも水と複数の炭化水素とが含まれる混合物を、質量がプロパン未満である低沸点成分と質量がプロパン以上である高沸点成分とに、沸点の差を利用して分離する蒸留装置と、前記低沸点成分に含まれる水分を除去する水分除去装置とを少なくとも備えるものであるので、蒸留装置において低沸点成分との共沸現象により低沸点成分に含有された水分を、水分除去装置により除去することができ、水分の凍結やガスハイドレートの生成による配管の閉塞を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
「第１実施形態」
以下、図面を参照して、本発明に係る炭化水素分離システムの一実施形態について説明する。
図１は、本発明の炭化水素分離システムが用いられたＬＰＧの精製プロセスの一例の一部を説明するための図である。図１において、符号１０は、本発明の炭化水素分離システムを示している。炭化水素分離システム１０は、ディエタナイザー（Ｄｅｅｔｈａｎｉｚｅｒ）（蒸留装置）５１と、水分除去装置７と、フィルター５と、コンデンサ（冷却装置）５２と、リフラックスドラム５３と、リフラックスポンプ５４と、リボイラ５５と、冷媒管５７とを備えている。
【００１５】
ディエタナイザー５１は、ガス供給ライン６ａから供給されるエタン、メタン、プロパンなどの複数の炭化水素と水蒸気の含まれる混合ガス（混合物）を、質量がプロパン未満である低沸点成分と質量がプロパン以上である高沸点成分とに、沸点の差を利用して分離するものである。ディエタナイザー５１の底部に設けられたリボイラ５５は、ディエタナイザー５１の底部に貯まった液体をガス化させて再びディエタナイザー５１に供給するものである。
【００１６】
図１に示すように、水分除去装置７は、第１のデハイドレータ２と第２のデハイドレータ３とからなる。第１のデハイドレータ２および第２のデハイドレータ３は、円筒状の容器内に、水分を吸着させる乾燥剤が充填されてなるものである。乾燥剤としては、結晶性ゼオライトからなるモレキュラーシーブ（商品名）などを用いることができる。結晶性ゼオライトは、極性のないエタンやメタン中に含まれる水などの極性のあるものを選択的に吸着除去できるものであり、好ましい。
【００１７】
また、第１のデハイドレータ２および第２のデハイドレータ３は、弁７ｂを開閉させることによって両者を切り替えて交互に用いられるものである。そして、第１のデハイドレータ２と第２のデハイドレータ３のうち、いずれか一方のデハイドレータの乾燥剤に水分を吸着させている間に、他方のデハイドレータの乾燥剤を再生させる。したがって、水分除去装置７では、精製プロセスを一旦停止させることなく乾燥剤の再生を行なうことができ、長期にわたって連続して低沸点成分中の水分を吸着させることができる。
【００１８】
フィルター５は、水分除去装置７を通過した低沸点成分中に乾燥剤が混入した場合に、混入した乾燥剤を除去するためのものである。
【００１９】
コンデンサ５２は、ディエタナイザー５１によって分離された低沸点成分を冷却するものである。コンデンサ５２は、図１に示すように、低沸点成分を冷却するための冷媒が流される冷媒管５７を有している。
コンデンサ５２としては、例えば、チラーやエアフィンクーラなどを用いることができる。中でも、エアフィンクーラなどの空冷式熱交換器を用いた場合には、コンデンサ５２を通過した低沸点成分中の水分の凍結やガスハイドレートの生成を効果的に防止できるため好ましい。
【００２０】
リフラックスドラム５３は、低沸点成分がコンデンサ５２で冷却されることによって生成した凝縮水を、未凝縮分（ガス成分）と分離するためのものである。リフラックスポンプ５４は、リフラックスドラム５３の底部から排出された凝縮水を、所定の流量でディエタナイザー５１の頂部に圧送するためのものである。
【００２１】
図１においては、ガス供給ライン６ａから供給されるエタン、メタン、プロパンなどの複数の炭化水素と水蒸気の含まれる混合ガスは、ディエタナイザー５１によって、質量がプロパン未満である低沸点成分と質量がプロパン以上である高沸点成分とに分離される。ここで、混合ガス中に含まれていた水蒸気は、高沸点成分にだけでなく、ディエタナイザー５１内での低沸点成分との共沸現象により低沸点成分にも含有される。そして、分離された高沸点成分は、ディエタナイザー５１の底部から排出され、高沸点成分ライン５１ｂを介して回収される。また、低沸点成分は、ディエタナイザー５１の頂部から排出され、低沸点成分ライン５１ａによって水分除去装置７に供給される。
【００２２】
なお、ガス供給ライン６ａからディエタナイザー５１に供給される混合ガスは、予め脱水装置により脱水処理の施されたものであることが、水分の凍結やガスハイドレートの生成をより効果的に防止できるため好ましいが、脱水処理されたものでなくてもよい。
【００２３】
水分除去装置７に供給された低沸点成分は、第１のデハイドレータ２または第２のデハイドレータ３の容器内を通過することにより、容器内に充填された乾燥剤に水分が吸着されて乾燥される。乾燥された低沸点成分は、乾燥低沸点成分ライン７ａに配置されたフィルター５を通過して、低沸点成分中に混入している乾燥剤が除去された後、コンデンサ５２に供給される。
【００２４】
コンデンサ５２に供給された低沸点成分は、所定の温度に冷やされた後、低温低沸点成分ライン５２ａを介してリフラックスドラム５３に供給される。リフラックスドラム５３では、コンデンサ５２で冷却されることによって生成した凝縮水と、未凝縮分（ガス成分）とに分離される。凝縮水は、リフラックスドラム５３の底部から排出され、リフラックスポンプ５４によって圧送され、リフラックスライン５３ｂを介して所定の流量でディエタナイザー５１の頂部に戻される。また、ガス成分は、リフラックスドラム５３の頂部から排出され、ガス排出ライン５３ａを介して排出口６ｂより排出される。
【００２５】
なお、図１においては、弁９の開閉を、温度センサや流量センサ、圧力センサなどからの信号に基づいて制御手段８に制御させることにより、冷媒管５７、ガス排出ライン５３ａ、リフラックスライン５３ｂの流量が制御されている。
【００２６】
本実施形態の炭化水素分離システム１０は、少なくとも水と複数の炭化水素とが含まれる混合物を、質量がプロパン未満である低沸点成分と質量がプロパン以上である高沸点成分とに、沸点の差を利用して分離するディエタナイザー５１と、低沸点成分に含まれる水分を除去する水分除去装置７とを備えるものであるので、ディエタナイザー５１において低沸点成分との共沸現象により低沸点成分に含有された水分を、水分除去装置７によって除去することができ、水分の凍結やガスハイドレートの生成による配管の閉塞を効果的に防止することができる。
【００２７】
また、本実施形態の炭化水素分離システム１０において、水分除去装置７によって水分の除去された低沸点成分を冷却するコンデンサ５２が備えられ、コンデンサ５２が、空冷式熱交換器である場合には、コンデンサ５２を通過した低沸点成分中の水分の凍結やガスハイドレートの生成を効果的に防止しつつ、低沸点成分を冷却することができ、低沸点成分中から凝縮水を取り出すことができる。
【００２８】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態においては、水分除去装置７がディエタナイザー５１とコンデンサ５２との間に配置されていたが、水分除去装置７は低沸点成分に含まれる水分を除去するためにディエタナイザー５１よりも下流に設けられていればよく、水分除去装置７の配置は上述した例に限定されるものではない。例えば、水分除去装置７は、コンデンサ５２とリフラックスドラム５３との間に配置してもよいし、ガス排出ライン５３ａの排出口６ｂ近傍に配置されていてもよい。また、水分除去装置７の設置位置は、１箇所のみであってもよいし、２箇所以上であってもよく、ディエタナイザー５１とコンデンサ５２との間に代えて（もしくはそれに加えて）、コンデンサ５２とリフラックスドラム５３との間や排出口６ｂ近傍に設置してもよい。
【００２９】
また、上述した実施形態に示したように、水分除去装置７によって水分の除去された低沸点成分を冷却するコンデンサ５２が備えられている場合、低沸点成分中から凝縮水を取り出すことができ、排出口より排出されるガス成分の品質を向上させることができるため好ましいが、コンデンサは備えられていなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の炭化水素分離システムが用いられたＬＰＧの精製プロセスの一例の一部を説明するための図である。
【図２】図２は、従来のＬＰＧの精製プロセスの一例の一部を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
２…第１のデハイドレータ、３…第２のデハイドレータ、５…フィルター、６ａ…ガス供給ライン、６ｂ…排出口、７…水分除去装置、７ａ…乾燥低沸点成分ライン、７ｂ、９…弁、８…制御手段、５１…ディエタナイザー（蒸留装置）、５１ａ…低沸点成分ライン、５２…コンデンサ（冷却装置）、５２ａ…低温低沸点成分ライン、５３…リフラックスドラム、５３ａ…ガス排出ライン、５３ｂ…リフラックスライン、５４…リフラックスポンプ、５５…リボイラ、５７…冷媒管、１０…炭化水素分離システム。
【図１】
2009185089.tif 000003
【図２】
2009185089.tif 000004