JP6676364B2 - 蒸気インジェクション装置 - Google Patents

Description

本願は、原油の流動性を判定する流動性判定装置および原油に蒸気をインジェクションして原油の流動性を確保する蒸気インジェクション装置に関するものである。

例えば特許文献１に開示されているように、原油を精製する装置が知られている。この装置では、原油が原油配管を介して加熱炉に供給され加熱される。また、この装置では、原油配管にデコーキングガスとして蒸気（デコーキングガス）をインジェクションし、原油の流動性を確保するようにしている。

特開平１−３７４３５号公報

ところで、上述したような石油精製装置では、インジェクションされる蒸気の圧力や温度、流量は一定の設計値で運用され続けることが多い。そのため、原油の流動性は確保されているにも拘わらず、過剰な温度や流量の蒸気がインジェクションされることが起こり、省エネルギー性が損なわれていた。そこで、運転中の原油の流動性に応じてインジェクションする蒸気の温度や流量を調整することが考えられるが、原油の流動性を判定することが困難であった。

本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、原油の流動性を容易に判定することができる流動性判定装置を提供することにある。

本願の原油の流動性判定装置は、加熱炉に原油が供給される原油配管の振動値に基づいて、上記原油配管の原油の流動性を良否判定する判定部を備えているものである。

また、本願の蒸気インジェクション装置は、インジェクション管と、判定部と、制御部とを備えている。上記インジェクション管は、加熱炉に原油が供給される原油配管に蒸気が注入されるものである。上記判定部は、上記原油配管の振動値に基づいて、上記原油配管の原油の流動性を良否判定するものである。上記制御部は、上記判定部の良否判定に応じて、上記インジェクション管の蒸気の注入量を制御するものである。

以上のように、本願の流動性判定装置によれば、原油配管の振動値に基づいて原油の流動性の良否を判定することができる。例えば、原油配管の振動値が所定値よりも高い場合、原油の流動性は良好（高い）と判定され、原油配管の振動値が所定値以下である場合、原油の流動性は不良（低い）と判定される。原油の流れる速度が高くなる（即ち、流動性が良くなる）と原油配管の振動が大きくなるため、その原油配管の振動の大きさをもって原油の流動性の良否を判定することができる。

また、本願の蒸気インジェクション装置によれば、インジェクション管から原油配管に蒸気が注入されることで、原油配管の原油は昇温して流動性が高まる。そして、蒸気インジェクション装置では、上述した原油の流動性の良否判定に応じて、インジェクション管の蒸気の注入量（インジェクション量）を制御するようにしたため、蒸気の注入量を適切にすることができる。例えば、原油の流動性が不良であると判定されると、インジェクション管の蒸気の注入量が増加される。これにより、原油の流動性が高くなり、適切な流動性を確保することができる。また、原油の流動性が良好であると判定されると、その流動性が良好である範囲内で、インジェクション管の蒸気の注入量が減少される。これにより、原油の流動性を確保し得る範囲で蒸気の注入量を適切に抑えることができる。このことから、原油配管に蒸気が無駄に注入されることを防止できるので、省エネルギー性を向上させることができる。

図１は、実施形態に係る蒸気インジェクション装置の概略構成を示す配管系統図である。 図２は、制御装置の動作を示すフローチャートである。 図３は、制御装置の別の動作を示すフローチャートである。

以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

図１に示すように、本実施形態は、石油精製装置に用いられる原油に蒸気をインジェクション（注入）する蒸気インジェクション装置１０である。石油精製装置は、内部に加熱管３が設けられた加熱炉２を有し、加熱炉２の加熱管３に入口配管１と出口配管４が接続されている。石油精製装置では、原油が入口配管１を流れて加熱炉２の加熱管３に供給され加熱される。加熱された原油は、出口配管４に流出する。なお、入口配管１は、本願の請求項に係る原油配管に相当する。

蒸気インジェクション装置１０は、インジェクション管１１と、流量調整弁１２と、第１センサ１３および第２センサ１４と、制御装置１５とを備えている。蒸気インジェクション装置１０は、デコーキングガスとして蒸気を原油にインジェクションすることで、原油を昇温し原油の流動性を確保する。

インジェクション管１１は、流出端が入口配管１に接続され、その入口配管１に蒸気をインジェクションするものである。流量調整弁１２は、インジェクション管１１に設けられ、入口配管１への蒸気のインジェクション量（注入量）を調整するものである。

第１センサ１３は、インジェクション管１１において流量調整弁１２の下流側に設けられており、蒸気の温度および圧力を検出するものである。第２センサ１４は、入口配管１においてインジェクション管１１の接続部の下流側に設けられており、入口配管１の振動値および温度を検出するものである。

制御装置１５は、判定部１６と制御部１７とを有し、インジェクション管１１によるインジェクション動作を制御するものである。判定部１６は、入口配管１の振動値および温度に基づいて、入口配管１における原油の流動性を良否判定する。制御部１７は、判定部１６の良否判定に応じてインジェクション管１１の蒸気のインジェクション量を制御する。なお、本実施形態の制御装置１５は、本願の請求項に係る原油の流動性判定装置を構成している。

具体的に、制御装置１５の動作について図２を参照しながら説明する。先ず、判定部１６によって入口配管１における原油の流動性の良否判定が行われる（ステップＳＴ１）。判定部１６は、第２センサ１４によって検出された振動値および温度が送信され、その振動値および温度に基づいて原油の流動性の良否を判定する。例えば、入口配管１の振動値が所定振動値よりも高く、入口配管１の温度が所定温度よりも高い場合、入口配管１における原油の流動性は良好（高い）と判定される。また、入口配管１の振動値が所定振動値以下で、入口配管１の温度が所定温度以下である場合、原油の流動性は不良（低い）と判定される。原油の流速が高くなる（即ち、原油の流動性が良くなる）と入口配管１の振動が大きくなるため、その入口配管１の振動の大きさ（振動値）をもって原油の流動性の良否を判定することができる。また、原油の流速が低い（即ち、原油の流動性が低い）と入口配管１の温度が低下するため、その入口配管１の温度をもって原油の流動性の良否を判定することができる。

ステップＳＴ１で原油の流動性が良好（高い）と判定されると、制御部１７によってインジェクション管１１の蒸気のインジェクション量が減少される（ステップＳＴ２）。具体的に、制御部１７は、流量調整弁１２の開度を小さくすることにより、蒸気のインジェクション量を減少させる。入口配管１への蒸気のインジェクション量が減少すると、入口配管１における原油の温度が低下し原油の流動性が低下する。こうしてステップＳＴ２が行われると、ステップＳＴ１に戻り、再び原油の流動性が良否判定される。

また、ステップＳＴ１で原油の流動性が不良（低い）と判定されると、制御部１７によってインジェクション管１１の蒸気のインジェクション量が増加される（ステップＳＴ３）。具体的に、制御部１７は、流量調整弁１２の開度を大きくすることにより、蒸気のインジェクション量を増加させる。入口配管１への蒸気のインジェクション量が増加すると、入口配管１における原油の温度が上昇し原油の流動性が高くなる。こうしてステップＳＴ３が行われると、ステップＳＴ１に戻り、再び原油の流動性が良否判定される。

このように、本実施形態では、蒸気のインジェクション量（注入量）が減少または増加されると、原油の流動性が良否判定され、再びその良否判定に応じて蒸気のインジェクション量が増減される。つまり、原油の流動性の良否判定と、蒸気のインジェクション量の増減とが交互に繰り返される。こうすることにより、原油の流動性が不良である（低い）と、その流動性が良好になるまで蒸気のインジェクション量が増加される。また、原油の流動性が良好である（高い）と、その流動性が良好である範囲内で蒸気のインジェクション量が減少される。したがって、本実施形態では原油の流動性が適切に確保される。

以上のように、上記実施形態の蒸気インジェクション装置１０によれば、入口配管１の振動値および温度に基づいて原油の流動性の良否を判定することができる。そして、本願の蒸気インジェクション装置によれば、原油の流動性の良否判定に応じて、インジェクション管１１の蒸気のインジェクション量（注入量）を制御するようにしたため、蒸気のインジェクション量を適切にすることができる。つまり、原油の流動性が不良である場合、蒸気のインジェクション量を増加することで、適切な流動性を確保することができる。また、原油の流動性が良好である場合、その流動性を確保し得る範囲で蒸気のインジェクション量を抑えることができる。こうして、上記実施形態では蒸気のインジェクション量を最適化することができる。これにより、蒸気を無駄に使用しなくてすむので、省エネルギー性を向上させることができる。

なお、上記実施形態の蒸気インジェクション装置１０では、原油の流動性の良否判定に応じて、インジェクション管１１の蒸気の温度および圧力を制御するようにしてもよい。つまり、制御装置１５の制御部１７は、蒸気のインジェクション量に代えて、蒸気の温度および圧力を制御するようにしてもよい。

具体的には、図３に示すように、先ず、上述したステップＳＴ１と同様、入口配管１の振動値および温度に基づいて、原油の流動性が良否判定される（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４で原油の流動性が良好（高い）と判定されると、制御部１７によってインジェクション管１１の蒸気の温度および圧力を低下させる（ステップＳＴ５）。つまり、第１センサ１３によって検出された温度および圧力が低下するように、インジェクション管１１に供給される蒸気の温度および圧力を低下させる。入口配管１にインジェクションされる蒸気の温度および圧力が低下すると、入口配管１における原油の温度が低下し原油の流動性が低下する。こうしてステップＳＴ５が行われると、ステップＳＴ４に戻り、再び原油の流動性が良否判定される。

また、ステップＳＴ４で原油の流動性が不良（低い）と判定されると、制御部１７によってインジェクション管１１の蒸気の温度および圧力を上昇させる（ステップＳＴ６）。つまり、第１センサ１３によって検出された温度および圧力が上昇するように、インジェクション管１１に供給される蒸気の温度および圧力を上昇させる。入口配管１にインジェクションされる蒸気の温度および圧力が低下すると、入口配管１における原油の温度が上昇し原油の流動性が高くなる。こうしてステップＳＴ６が行われると、ステップＳＴ４に戻り、再び原油の流動性が良否判定される。

このように、蒸気の温度および圧力が変更されると、原油の流動性が良否判定され、再びその良否判定に応じて蒸気の温度および圧力が変更される。つまり、原油の流動性の良否判定と、蒸気の温度および圧力の変更とが交互に繰り返される。こうすることで、原油の流動性が不良である（低い）と、その流動性が良好になるまで蒸気の温度および圧力が上昇する。また、原油の流動性が良好である（高い）と、その流動性が良好である範囲内で蒸気の温度および圧力が低下する。したがって、原油の流動性を適切に確保することができ、蒸気の温度および圧力を最適化することができる。

また、上記実施形態の制御装置１５は、入口配管１の振動値のみに基づいて原油の流動性を良否判定するようにしてもよい。

また、上記実施形態の蒸気インジェクション装置１０は、原油の流動性の良否判定に応じて、蒸気の温度および圧力の一方を制御するようにしてもよいし、蒸気のインジェクション量、温度および圧力の全てを制御するようにしてもよい。

本願に開示の技術は、原油の流動性を判定する流動性判定装置および原油に蒸気をインジェクションする蒸気インジェクション装置について有用である。

１ 入口配管（原油配管）
２ 加熱炉
１０ 蒸気インジェクション装置
１１ インジェクション管
１６ 判定部
１７ 制御部

Claims (4)

1. 加熱炉に原油が供給される原油配管に蒸気が注入されるインジェクション管と、
   上記原油配管の振動値に基づいて、上記原油配管の原油の流動性を良否判定する判定部と、
   上記判定部によって原油の流動性が不良と判定されると、上記インジェクション管の蒸気の注入量を増加させ、上記判定部によって原油の流動性が良好と判定されると、上記インジェクション管の蒸気の注入量を減少させる制御部とを備え、
   上記判定部による原油の流動性の良否判定と、上記制御部による蒸気の注入量の増減とが交互に繰り返される
   ことを特徴とする蒸気インジェクション装置。
2. 請求項１に記載の蒸気インジェクション装置において、
   上記判定部は、上記原油配管の振動値および上記原油配管の温度に基づいて、上記原油配管の原油の流動性を良否判定する
   ことを特徴とする蒸気インジェクション装置。
3. 加熱炉に原油が供給される原油配管に蒸気が注入されるインジェクション管と、
   上記原油配管の振動値に基づいて、上記原油配管の原油の流動性を良否判定する判定部と、
   上記判定部によって原油の流動性が不良と判定されると、上記インジェクション管の蒸気の温度および圧力の少なくとも一方を上昇させ、上記判定部によって原油の流動性が良好と判定されると、上記インジェクション管の蒸気の温度および圧力の少なくとも一方を低下させる制御部とを備え、
   上記判定部による原油の流動性の良否判定と、上記制御部による蒸気の温度および圧力の変更とが交互に繰り返される
   ことを特徴とする蒸気インジェクション装置。
4. 請求項３に記載の蒸気インジェクション装置において、
   上記判定部は、上記原油配管の振動値および上記原油配管の温度に基づいて、上記原油配管の原油の流動性を良否判定する
   ことを特徴とする蒸気インジェクション装置。

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