電子書籍 石油精製装置の基礎知識－ガス分留装置（五）

Thread Content

この投稿は最終的にLQ198619によって2017年5月22日17時23分に編集されました。第5章 ガス分留装置の基礎知識講座　一、装置の概要 石油化学の発展に伴い、製油所で得られる液化ガスの総合的な利用がますます重視されるようになっています。その中でもアクリレン、プロパン、イソブテン、ブタジエンといった成分は、高付加価値のある化学製品を製造するための原料として利用されています。 ガス処理装置の製油所における役割は、触媒装置から出た液化ガスを脱硫し、精留することでドライガス、プロピレン、プロパン、混合C4などの製品を分離することです。 気分装置は脱硫とガス分留の2つの部分で構成されている。l 硫除去：触媒反応によって生成した液体炭化水素中の無機硫黄（H2S）および有機硫黄（硫黄アルコール）を除去し、精製後の液体炭化水素の硫黄含有量を規格内にすること。l ガス分留：脱硫処理済みの液体炭化水素を原料とし、蒸留によってプロパン、プロピレン、混合炭素数4成分などのフラクションに分離する。二、ガス分離装置の原料と製品
ガス分離装置は、製品や生産能力、工程上の要求に応じて、また下流のMTBE装置やポリプロピレン装置の生産要求を満たすために、一般的に投資コストや運用コストが低い三塔式プロセスを採用し、高純度のプロピレン、プロパン、混合C4などを生産する。 気相装置の原料：触媒分解による液状炭化水素。 ガス分離装置の製品：l 純度99.6％のプロピレン l 混合C4 l プロパン l ドライガス
三、ガス分留装置の基本原理
ガス分離装置における脱硫は、液化ガス用の触媒装置における脱硫と同じであるため、硫黄化合物が石油精製および製品に与える影響については説明しない。
加工・貯蔵過程における設備への腐食、油品の貯蔵安定性への影響による油品の変質、後続の加工への影響。
ガス分留の原理：l ガス分留装置とは、液化ガスを原料とし、分留によって高純度のプロピレン、プロパン、および混合C4分留物を生産するプロセスである。気体の分留においては、各塔で精留の原理が用いられる。一定の温度・圧力条件下で、分離される各成分が異なる揮発性を持っていること、つまり同じ圧力下で各成分が異なる沸点を持つことを利用する。もし分離すべき各成分が同じ圧力下で沸点が同じか近い場合、通常の精留法ではそれらを分離することはできない。精留過程の本質とは、不均衡な気液二相が塔内で何度も逆方向に接触し、何度も部分的に気化したり凝縮したりすることで、熱移動と物質移動を行い、気相中の軽成分の濃度を高め、液相中の重成分の濃度を高めることによって、混合物を十分に分離することである。ガス分留プロセスにおける最も基本的な装置は、精留塔、凝縮冷却器、および再沸騰器から構成されている。塔内に塔板が設置されている。供給板より上が精留段であり、その精留プロセスには以下のような基本的な条件が必要である：a. 分離される物質の相対揮発度が1ではないこと。b. 気相と液相は同時に存在し、互いに逆方向に流れ合って接触しなければならない。c. 相互に接している二つの相には不均衡があり、すなわち温度差と濃度差が存在する。d. 一定数の塔板を有する。ガス分留における最も基本的な装置は、精留塔、凝縮冷却器、および再沸騰器から構成されている。塔内には塔板が設置されており、供給板より上の部分が精留段、供給板より下の部分が抽出段となり、塔内で精留プロセスが行われる。原料が供給板に入ると、その気相および液相は供給板の温度・圧力のもとで塔内の気相・液相とそれぞれ混合され、気相は精留段に上昇し、液相は抽出段に流れていく。塔板による蒸留作用により、塔の高さに沿って上に行くほど、軽成分の濃度は上昇し、温度は低下する；タワーの高さに沿って下に行くほど、重成分の濃度は上昇し、温度も上昇する。塔頂の留出物は塔頂凝縮冷却器で凝縮冷却され、その一部が塔頂製品として抽出され、残りの一部は塔頂に戻されて塔頂還流となる。塔底は再沸器からの熱によって加熱され、塔底物中に含まれる軽質成分の一部が蒸発して塔内の蒸気となる。塔底（または再沸器）の液相から一部を抽出して塔内に戻し、残りを製品とする。四、ガス分留の基本プロセス図
五、ガス分留装置の典型的な工程フロー

脱プロパン塔システム：
1. 自触媒分解装置から供給される液化石油ガス原料が、本装置の原料バッファタンクに入ります。その後、脱プロパン塔用の給料ポンプによって送られ、給料加熱器で120℃の循環温水と熱交換されて80℃になった後、脱プロパン塔内でC3およびC4成分が分離されます。塔頂のC3ガスは脱プロパン塔の凝縮器で凝縮された後、脱プロパン塔のリターンタンクに送られる。液体の一部は脱プロパン塔のリフラックスポンプによって戻され、もう一部は脱エタン塔のフィードポンプによって脱エタン塔に送られ、同塔の原料として使用される。塔底で混合されたC4液体が自然に流れ出し、塔底冷却器で40℃まで冷却された後、MTBE装置の原料として同装置に送られる。塔の底部にはプロパン除去用の再沸器が設置されており、この再沸器では120℃の循環温水が加熱媒体として使用される（また、触媒分解装置の分留塔頂からの循環油を熱源として使用することもでき、この熱源は循環利用される）。これにより塔の底部の温度が110℃に保たれ、再沸液は塔の底部から再沸器に入り、一部が気化した後、再びプロパン除去装置の底部空間に戻る。脱エタン塔システム：l 脱エタン塔のフィードポンプから供給されるフィードは、フィードヒーターで65℃まで加熱された後、脱エタン塔に入り、C2以下の成分を除去する。塔頂のガスは脱エタン塔の塔頂凝縮器で凝縮された後、脱エタン塔のリフラックスタンクに送られる。タンク頂部に残る少量のエタンガスは圧力制御バルブを通じて工場の燃料ガス管網に排出される；液体は全還流として、脱水エタン還流ポンプによって塔頂に戻される。塔底液はアクリルン塔の原料として、自圧で直接アクリルン塔に送られる。塔の底部には脱エタン再沸器が設置されており、この再沸器は80℃の循環温水を加熱媒体として使用し、塔の底部の温度を60℃に保っている。再沸液は塔の底部から再沸器に入り、一部が気化した後、脱プロパン部の空間に戻る。アクリレン塔システム：自脱エタン塔の低自圧からの原料をアクリレン塔に送り、アクリレンとプロパンを分離する。アクリロニトリル塔の塔頂ガスは、塔頂凝縮器で凝縮された後、塔頂還流タンクに送られる。液体は塔頂還流ポンプによって抽出され、その一部は還流液として塔頂に戻され、もう一部はアクリロニトリル冷却器で冷却された後、アクリロニトリル製品として出荷される；タワー底部のプロパンは製品としてプロパン冷却器で冷却された後、プロパン送出口ポンプによって装置外に送り出される。塔の底部には脱エタン再沸器が設置されており、この再沸器は80℃の循環温水を加熱媒体として使用し、塔の底部の温度を55℃に保っている。再沸液は塔の底部から再沸器に入り、一部が気化した後、脱プロパン部の空間に戻る。アクリレン塔はアクリレンとプロパンを分離するためのもので、アクリレンとプロパンの相対揮発度は非常に近いため、分離には多くの塔板が必要となります。また、重合用アクリレンの純度は99.6％が求められます。純度99.6％のプロピレンを単塔で分離するには約200枚の塔板が必要で、塔の高さは約130メートルになり、これは明らかに非合理的です。塔の高さを低減するために、二重塔方式が採用されます。