JP7596352B2 - Method for providing on-board generated electricity to a land-based power grid - Patents.com - Google Patents
Method for providing on-board generated electricity to a land-based power grid - Patents.com Download PDFInfo
- Publication number
- JP7596352B2 JP7596352B2 JP2022193092A JP2022193092A JP7596352B2 JP 7596352 B2 JP7596352 B2 JP 7596352B2 JP 2022193092 A JP2022193092 A JP 2022193092A JP 2022193092 A JP2022193092 A JP 2022193092A JP 7596352 B2 JP7596352 B2 JP 7596352B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- sulfur
- boiling point
- ship
- oil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
本発明は、原油、精製残油および他の汚染液体供給物から硫黄含有量が非常に低い燃料を製造する方法及び装置に関する。本発明により製造される硫黄含有量が非常に低い燃料は、大型海上輸送船舶の船上に対して、および陸上の大型陸上燃焼ガスタービンに対して、特に費用対効果が高い。 The present invention relates to a method and apparatus for producing very low sulfur fuels from crude oil, refinery residuals and other contaminated liquid feeds. The very low sulfur fuels produced by the present invention are particularly cost effective for use on board large ocean-going vessels and for large land-based combustion gas turbines on land.
本発明は、長く知られているがこれまでに未解決の大きな環境問題である、「外洋上」の船舶が安価な低等級重質バンカー油およびその他の硫黄、窒素および金属を多く含む重質残渣を燃やす場合に、硫黄、窒素および金属の酸化物が自然環境中に運ばれるということを標的としている。そのような排出は、世界的規模であり、国の地理的境界とは無関係に広がる。 The present invention targets a long-known but heretofore unsolved major environmental problem: the delivery of sulfur, nitrogen and metal oxides into the natural environment when "off the high seas" ships burn cheap low-grade heavy bunker oil and other heavy residuals high in sulfur, nitrogen and metals. Such emissions are global in scale and extend regardless of national geographic boundaries.
様々な第三者の報告によると、このような水上輸送のための重質燃料を海上で燃焼することによって生じる特定の地球規模の排出は、全世界の陸上でガソリンを燃焼する全車両および全ディーゼル車両を合わせたよりもさらに何倍も高い。そのような海上での燃焼は、SOx、NOx、CO2、煤煙および有害な金属を排出する。陸上車両には、自動車、トラックなどが含まれ、その多くは、現在、硫黄含有量が非常に低い、義務化された「ハイウェイ燃料」を使用している。したがって、そのような大型船による輸送が「1マイルあたりの積載量」および燃料消費基準に基づいて効率的であっても、実際には、そのような船舶は大量の排出を発生する。 According to various third party reports, the specific global emissions resulting from the burning of heavy fuels for such waterborne transport at sea are many times higher than all of the world's land-based gasoline-burning and diesel-burning vehicles combined. Such burning at sea emits SOx, NOx, CO2 , soot and harmful metals. Land vehicles include cars, trucks, etc., many of which now use mandated "highway fuels" that have very low sulfur content. Thus, even if such large vessels are efficient based on "loads per mile" and fuel consumption standards, in practice, such vessels generate large amounts of emissions.
船舶に、より清浄な燃焼船舶用燃料の使用を命じる特定の重要な規制の導入は、そのような燃料が使用可能な量で十分に提供されることを条件としている。技術的にも経済的にも可能でも実用的でもないことを命じないためには、解決策がなお必要である。 The introduction of certain significant regulations mandating the use of cleaner burning marine fuels on ships is conditional on such fuels being provided in sufficient and usable quantities. A solution is still needed to avoid mandating things that are neither technically nor economically possible nor practical.
例えば、国連の一部門である、国際海事機関(IMO)は、国際海運に関する規則を発行している。IMOは、技術的な制約を認識しつつも、海洋燃料の硫黄制限をより厳しくすることによって排出量の削減を図ってきた。IMOは、2011年以降に外洋上(例えば、米国、欧州及びその他の海岸から200海里を含む排出規制海域(ECA)外での燃焼)で燃焼された船舶用燃料は、3.50%m/mを超えない硫黄量でなければならないということを燃料に要求している。2015年には、IMOは規則を改正し、ECA内の商業船舶に対して、船舶用燃料の硫黄含有量を、一般に0.1%未満に制限した。 For example, the International Maritime Organization (IMO), a division of the United Nations, issues regulations for international shipping. While recognizing technical constraints, the IMO has sought to reduce emissions by imposing stricter sulfur limits on marine fuels. The IMO requires that marine fuels burned on the high seas (e.g., outside Emission Control Areas (ECAs), which include the United States, Europe, and other areas 200 nautical miles from the coast) after 2011 must have a sulfur content not exceeding 3.50% m/m. In 2015, the IMO revised its regulations to generally limit the sulfur content of marine fuels to less than 0.1% for commercial ships within ECAs.
しかしながらIMOは、2020年以降について、外洋での硫黄制限を再び大幅に下げ、0.50%m/mとした。だがIMOは、2020年におけるこのような積極的な削減は、「2018年までに完了予定の、必要とされる燃料油の入手可能性についてのレビューの結果」次第であるとし、要求される燃料が入手できない場合、そのような削減を2025年に延期する可能性を示唆している。海洋産業における大気汚染の規制については、海洋汚染防止条約(MARPOL)、附属書VIを参照のこと。 However, the IMO has again significantly lowered the open sea sulphur limit to 0.50% m/m for 2020 and beyond. However, the IMO has stated that such an aggressive reduction in 2020 is contingent on "the outcome of the review of the availability of the required fuel oil, due to be completed by 2018", suggesting that such reductions may be postponed to 2025 if the required fuel is not available. For the regulation of air pollution in the maritime industry, see the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships (MARPOL), Annex VI.
したがって、低硫黄船舶用燃料の供給可能性の欠如およびそのような供給を達成するための技術の欠如に関して、問題が生じる現実的かつ重大な可能性がある。例えば、2015年の業界刊行物には、「排出規制海域に求められる[2014年の]レベル未満に燃料中に許容される硫黄含有量を減らす計画が立てられている……が、これは、現在の技術では、多くの海運会社にとって費用が法外になってしまうため、長年を要する」と述べられている。そのような刊行物は、さらに、「余分なコストと機械的な問題の可能性があるため、これらの規制は継続的に再評価され、履行には段階的なアプローチが採用され」、これは、「多くの船舶用エンジンは、重質燃料油よりもはるかに希薄であり重質燃料油の潤滑特性を有していない低硫黄軽油を扱うようには設計されていないからである。各社は、燃料を冷却してその粘度を上げる、追加の潤滑剤をエンジンの特定部分に注入するなど、様々な回避策を講じ、うまくいくように努めている」と述べている(非特許文献1)。 Thus, there is a real and significant potential for problems to arise with regard to the lack of availability of low-sulfur marine fuels and the lack of technology to achieve such availability. For example, a 2015 industry publication stated that "plans are being made to reduce the sulfur content permitted in fuels below the [2014] levels required for emission control areas... but this will take many years as current technology would make it cost-prohibitive for many shipping companies." The publication further stated that "because of the extra costs and possible mechanical problems, these regulations are being continually reevaluated and a phased approach to implementation is being taken" because "many marine engines are not designed to handle low-sulfur diesel, which is much thinner than heavy fuel oil and does not have the lubricating properties of heavy fuel oil. Companies are trying to make it work with various workarounds, such as cooling the fuel to increase its viscosity or injecting additional lubricants into certain parts of the engine" (Non-Patent Document 1).
他の例としては、2015年に、IMO規制により、指定されたECA内の商用船舶に関して、船舶用燃料の硫黄含有量が最大0.1%硫黄に下げられたことがある。ECAに入る前に、船舶は、外洋で燃焼された、硫黄が多いが安価な高硫黄重質バンカー燃料油から、ハイウェイディーゼル燃料に似た、高価な低硫黄燃料に変更しなければならない。2015年1月1日以降、ECA内での燃料硫黄を1.00%m/m(2010年7月1日以降)から0.10%m/mに下げたことにより、市場の供給と価格設定の課題が引き起こされた。IMO関係の規制遵守のための海洋用燃料の製造と供給は、ハイウェイおよび他の陸上用ディーゼル用途のための蒸留燃料需要と競合し、利用可能な好ましい供給原料流、および既存の精製装置や供給物供給網を、ディーゼルや他の低硫黄留出物のハイウェイ利用から離れさせてしまう。また、船上では他の技術的問題も発生する。 As another example, in 2015, IMO regulations lowered the sulfur content of marine fuels to a maximum of 0.1% sulfur for commercial ships within designated ECAs. Before entering an ECA, ships must change from the high-sulfur heavy bunker fuel oil burned in the open seas, which is high in sulfur but inexpensive, to more expensive low-sulfur fuels similar to highway diesel fuel. The reduction in fuel sulfur from 1.00% m/m (since July 1, 2010) to 0.10% m/m within ECAs since January 1, 2015 has created market supply and pricing challenges. The production and supply of marine fuels for IMO-related compliance competes with distillate fuel demand for highway and other land-based diesel applications, shifting available preferred feed streams, and existing refineries and feed supply networks, away from highway uses of diesel and other low-sulfur distillates. Other technical issues arise on board.
ECA内での硫黄含有量の2015年のIMO低減に関して、米国沿岸警備隊は、「より高い硫黄含有燃料を使用する船舶は、新しい規制を満たすために超低硫黄(ULS)燃料油に変更しなければならない」と警告を発している。船舶は、本国行きおよび外国行き航行中、ドックにおいて、およびECA内で常時、ULS燃料油を使用しなければならないため、高硫黄含有燃料油を使用する船舶では、ECAに入る前に残留燃料と蒸留燃料を切り替えるための切り替え手順を開発し実行する必要がある。沿岸警備隊はさらに、「船級協会、保険会社、エンジンメーカーおよび業界団体により作成された文書にて言及されている超低硫黄燃料油および燃料油の切り替えの使用に関連して、他の重要な技術的課題がたくさんある」こと、および「ULS燃料油の単位体積あたりのエネルギー含有量は、既存のスロットル設定が所望のプロペラシャフトRPMまたは発電機負荷を与えないなど、残留燃料と異なる可能性がある」ことを警告している(非特許文献2)。 Regarding the 2015 IMO reduction in sulfur content in ECAs, the U.S. Coast Guard has warned that "vessels using higher sulfur content fuels must change to ultra-low sulfur (ULS) fuel oil to meet the new regulations." Because vessels must use ULS fuel oil during homebound and outbound voyages, at dock, and at all times within ECAs, vessels using high sulfur content fuel oil must develop and implement changeover procedures to switch between residual and distillate fuels before entering ECAs. The Coast Guard further warns that "there are a number of other significant technical challenges associated with the use of ultra-low sulfur fuel oil and fuel oil changeover that are mentioned in documents prepared by classification societies, insurance companies, engine manufacturers, and industry associations," and that "the energy content per unit volume of ULS fuel oil may differ from that of residual fuel, such that existing throttle settings may not provide the desired propeller shaft RPM or generator load" (Non-Patent Document 2).
厳然たる現実としていえるのは、精製所は費用がかかるものであり、たとえ燃料製品や製造装置の比較的軽微に思える変更や単位操作の追加であっても、大幅な設備投資が必要になる、ということである。2003年時には、欧州における精製所の評価研究が、船舶用燃料の汚染物質を下げる必要性、ならびにそのような燃料の必要量を生産するにあたっての必要条件および能力を見据えて実施された。例えば、非特許文献3を参照されたい。 The hard reality is that refineries are expensive and even seemingly minor changes to fuel products or manufacturing equipment or the addition of unit operations require significant capital investments. In 2003, a refinery evaluation study in Europe was conducted looking at the need to reduce pollutants in marine fuels, and the requirements and capabilities to produce the required quantities of such fuels. See, for example, "European refinery evaluation study: a review of marine fuels and their potential applications," Marine Fuel and Marine Products, vol. 14, no. 1, pp. 111-115, 2003.
このような報告書は、多くの国で適切な船舶用燃料の必要量を産生しようとする際にコストが上昇することや精製所利用効率が低下することに加え、場合によっては主要な港の近くにそのような船舶用燃料を現地製造および供給する地元の基本施設がないこと、ならびにそのような燃料を作るための技術と装置がないことなどといった大きな課題を提起した。 These reports have highlighted significant challenges in many countries, including rising costs and declining refinery utilisation in producing the required quantities of suitable marine fuels, as well as in some cases the lack of local infrastructure near major ports to manufacture and supply such marine fuels locally, and the lack of technology and equipment to make such fuels.
引用された報告書は、3つの選択肢のみを見出した。「再配合オプション」(重質燃料油を低硫黄燃料に配合する)は、低硫黄バンカーを製造する最も低コストの選択肢として検討されたが、大きなコストはかからないながら最小量の材料しか処理できないため、適切ではなかった。この選択肢は、欧州の精製所で現在生産されている重質燃料の異なるカテゴリーの再配合のための物流に関して比較的低コストであったが、量の面で失敗した。 The cited report found only three options. The "re-blending option" (blending heavy fuel oil into low-sulphur fuel) was considered as the lowest-cost option to produce low-sulphur bunkers, but was not suitable as it would only process the smallest amount of material without incurring significant costs. This option was relatively low-cost in terms of logistics for the reformulation of different categories of heavy fuels currently produced in European refineries, but failed in terms of volumes.
よりコストが増加する第2の選択肢は、1.8%の硫黄を含むことが報告されているアラビアン・ライトなどの高硫黄含有原油を、低硫黄原油、例えば、0.14重量%の硫黄を含むことが報告されているボニー・ライトのようなアフリカ原油で置き換えることによる、低硫黄原油の加工である。この選択肢によって発生する海上バンカーの推定増分費用は、報告書に記載された理由により、過剰な負担とみなされた。 The second, more costly option would be to process low-sulfur crude oil by replacing high-sulfur crude oil, such as Arabian Light, which is reported to contain 1.8% sulfur, with a low-sulfur crude oil, for example an African crude oil, such as Bonny Light, which is reported to contain 0.14% sulfur by weight. The estimated incremental costs of offshore bunkering incurred by this option were deemed excessive for reasons stated in the report.
この古い報告は、最後に、減圧残渣脱硫(VRDS)を用いる、低硫黄船舶等級燃料の生産のための第3の最も高価な選択肢を示している。該報告書の結論づけるところによれば、「しかし、ガソリンまたはディーゼルに必要な脱硫の程度とは対照的に、バレルの底部の水素化処理(残油脱硫)は、残油からより軽質の製品への何かしらの変換と組み合わせられているのでもない限り、その処理は精製者が現在実施しようと考えているプロセスそのものではないのだ、と気づくことが重要である。それにもかかわらず、VRDSが減圧残留物を脱硫するという唯一の目的のために追求されたならば、この選択肢のコストは」第2の選択肢の約2倍であり、従ってなおのこと受け入れられない。 Finally, the older report presents the third and most expensive option for producing low-sulfur marine grade fuels, using vacuum residue desulfurization (VRDS). The report concludes: "However, it is important to note that, in contrast to the degree of desulfurization required for gasoline or diesel, bottom-of-the-barrel hydrotreating (residual desulfurization) is not a process that refiners are currently considering implementing unless it is combined with some conversion of the residual to lighter products. Nevertheless, if VRDS were pursued for the sole purpose of desulfurizing the vacuum residue, the cost of this option would be about twice that of the second option, making it even less acceptable."
先行技術によりIMOの要求を満たすために、操船者は、海洋で使用するための高硫黄含有燃料油とECA内で使用する低硫黄含有量の両方を積み込むことができるが、この選択は、エンジンの技術、潤滑性、ならびに最適な操作および燃料切り替え機構のための異なる燃料の噴射システムについて生じ得る必要性に関して、問題に直面する可能性がある。操船者は、最高の性能レベルを維持するために、比較的大きく、高価で複雑な燃焼後排煙処理装置を追加することができる。場合によっては、液化天然ガス(LNG)を船舶用燃料として使用することが考えられる。その場合、例えば、LNGの運送業者は、燃料として「蒸発ガス」を使用することを選ぶことができるが、このLNGエンジン構想を全ての貨物船に拡大するには、非常に高価なLNG給油所が普及していることが必要であり、地方の天然ガス生産用供給施設や液化施設を持っていない地方での港湾には追加のコストが掛かることになる。しかし、全ての場合において、液体の代わりにLNGを使用すると、燃料補給もしくは不完全燃焼中の換気による漏れ、または操縦およびメンテナンス中におけるメタン放出という現実的なリスクが生じる。このようなメタン放出は、メタンは環境への温室効果ガスとして二酸化硫黄の何倍もの影響を及ぼすと一部で考えられているため、懸念材料である。同様の観点から、海洋用途における排出削減は、船舶輸送中に、またはガス供給ドッキングステーションを備えた港に寄港中に、天然ガスを燃焼することによって達成できると主張する者もいる。しかし、1つの技術的見地からすれば、天然ガスはメタン漏れ問題を抱えており、また天然ガスの燃焼はCO2排出を減らすものの、これはCO2の放出が少ないからではなく、LNGと比較した場合、天然ガスの使用はLNGを液化する工程で発生するCO2排出を回避し、寄港中の船舶に供給する発電所を点火するための石炭の回収や交換の際のCO2を削減するからである。船舶用燃料としてLNGまたは天然ガスを液体に置き換えることを推進する開発活動は考慮すべきだが、世界的なガスインフラが欠如し、新たな給油インフラを必要とされる場合には、実用的な費用対効果の高い海洋ソリューションを提供するものではない。ガス供給インフラは、現地でガスの生産供給が行われていない国の港湾では、厳しい設備および資本投資となる。 To meet the IMO requirements, the prior art allows ship operators to load both high sulfur content fuel oil for marine use and low sulfur content for use in ECAs, but this choice can face problems with respect to engine technology, lubricity, and possible needs for different fuel injection systems for optimal operation and fuel switching mechanisms. Ship operators can add relatively large, expensive and complex post-combustion flue gas treatment equipment to maintain the highest performance levels. In some cases, the use of liquefied natural gas (LNG) as ship fuel is considered. In that case, for example, LNG carriers can choose to use "vapor gas" as fuel, but extending this LNG engine concept to all cargo ships would require widespread use of very expensive LNG fueling stations and would impose additional costs on ports in regions that do not have local natural gas production supply or liquefaction facilities. However, in all cases, the use of LNG instead of liquids creates real risks of leaks due to ventilation during bunkering or incomplete combustion, or methane emissions during operation and maintenance. Such methane emissions are a concern because methane is considered by some to have many times the greenhouse gas impact on the environment as sulfur dioxide. In a similar vein, some argue that emissions reductions in marine applications can be achieved by burning natural gas during ship transit or while in port with gas supply docking stations. However, from a technical standpoint, natural gas has methane leakage issues, and while burning natural gas reduces CO2 emissions, this is not because it emits less CO2 , but because, compared to LNG, the use of natural gas avoids the CO2 emissions generated during the process of liquefying LNG and reduces the CO2 emissions during the recovery and replacement of coal to fire the power plants that supply ships in port. Development activities promoting the replacement of LNG or natural gas with liquids as marine fuels should be considered, but do not provide a practical cost-effective marine solution in the absence of a global gas infrastructure and the need for new refueling infrastructure. Gas supply infrastructure represents a severe equipment and capital investment in ports in countries without local gas production supply.
Lengletによる特許文献8(2009)は、2つの非アスファルテン油を製造するための原油の予備生成方法及びアスファルテン油の予備蒸留、減圧蒸留、溶媒脱アスファルト化、水素化処理、水素化分解及び残留物水素化変換を有する複数の生成物の作製について記載している。非特許文献4には、水素添加により硫黄を除去し、高活性Ni/Mo触媒の使用により硫黄を8ppm未満にした製造物を製造するためのユニット設計、触媒の選択、水素消費及び他の稼働条件が記載されている。非特許文献5の6頁、高度精製技術、Catalagramの特定版発行No.113/2013もまた、高活性CoMo触媒を使用して立体障害のない硫黄を、高活性NiMo触媒により残存する立体障害硫黄を除去して10ppmまでとする水素化処理を記載している。 US Patent No. 8,2009, by Lenglet, describes a method for pre-purifying crude oil to produce two non-asphaltene oils and the production of multiple products with pre-distillation, vacuum distillation, solvent deasphalting, hydrotreating, hydrocracking and residue hydroconversion of asphaltene oils. Non-Patent Document 4 describes the unit design, catalyst selection, hydrogen consumption and other operating conditions for removing sulfur by hydrogenation and producing a product with less than 8 ppm sulfur by using a highly active Ni/Mo catalyst. Non-Patent Document 5, page 6, Advanced Refining Technology, Catalagram Special Edition Publication No. 113/2013 also describes hydrotreating to remove unhindered sulfur using a highly active CoMo catalyst and the remaining sterically hindered sulfur to 10 ppm by using a highly active NiMo catalyst.
しかし、効果的な燃料生産技術には、低コストで大量の超低硫黄船舶用燃料の供給不足を引き起こすという空隙が長らく存在してきた。この空隙を埋める必要性が残っている。 However, a gap has long existed in effective fuel production technologies creating a supply shortage of low-cost, high-volume ultra-low sulfur marine fuels. There remains a need to fill this gap.
国際エネルギー機関(EIA)の石油産業および市場部門は、燃料の製造に使用される工程および装置の構成を記述し、従来の精製所の構成、製品及びマージンを記述する公的文書を発行している。本明細書で使用されている用語は、別途定義または明示的に変更されていない限り、非特許文献4に指定された意味を有し、全ての目的のために本明細書に組み込まれる。EIAの諸出版物は、原油を処理し、原油供給原料の各バレルを異なる用途または下流の処理のために複数の生成物に分割するための構成を定義し、論じている。 The International Energy Agency (EIA) Petroleum Industry and Markets Division publishes public documents describing the process and equipment configurations used to produce fuels and describing conventional refinery configurations, products, and margins. Terms used herein have the meanings assigned to them in the International Energy Agency's Petroleum Industry and Markets Division, unless otherwise defined or expressly modified, and are incorporated herein for all purposes. EIA publications define and discuss configurations for processing crude oil and splitting each barrel of crude oil feedstock into multiple products for different uses or downstream processing.
従来の精製所の開発や成長の遺伝学は、社会の製品需要の進化に基づいたいくぶん根源的なものであり、照明のための基本的な灯油等級の留出物から、自動車用のガソリンおよびディーゼル、次いで航空等級燃料、さらに多くの下流化学製品用途のための原料などの複数の製品へと進展した。精製所の技術開発は全て、様々な最終用途向けの複数の製品の生産を保ちながら、典型的には、特定の市場区分に対して原油の各バレルから得られる所与の分割量を最大にするか、または下流の化学製品に対する精製所の様々な流れを適応させるかのいずれかに適応するように導かれ、段階的に進化したように見える。 The genetics of traditional refinery development and growth have been somewhat primordial, based on the evolution of society's product needs, progressing from a basic kerosene grade distillate for lighting, to multiple products such as gasoline and diesel for automobiles, then aviation grade fuels, and then feedstocks for many downstream chemical applications. All refinery technological developments, while retaining the production of multiple products for various end uses, typically appear to have evolved in stages, guided to adapt to either maximizing a given fraction obtained from each barrel of crude oil for a particular market segment, or to accommodate the various refinery streams for downstream chemical products.
このように、常圧原油および/または減圧蒸留ユニット、溶剤分離、水素化処理、ガス化および多くの他の単位操作を使用する先行技術の精製所設計では、原油供給原料の各バレルを、異なる用途または下流処理ごとにそれぞれ異なる仕様の複数の製品に分割する。 Thus, prior art refinery designs that use atmospheric crude and/or vacuum distillation units, solvent separation, hydrotreating, gasification and many other unit operations split each barrel of crude oil feedstock into multiple products with different specifications, each for a different use or downstream processing.
従来の精製においては、供給原料を異なるユニット流出物に分離し、次いで、その流出物の全てを再度組み合わせるというのは、直観に反することである。例えば、上記のEIAの参照文献は、従来のまたは典型的な常圧原油蒸留、減圧蒸留、燃料溶剤脱アスファルト化、接触水素化処理および統合型ガス化複合サイクル技術を定義、説明しているが、原油供給原料の実質的に全てを単一の液体燃料を作製するために変換する工程の構成については説明していない。 In conventional refining, it is counterintuitive to separate a feedstock into different unit effluents and then recombine all of the effluents. For example, the EIA references above define and describe conventional or typical atmospheric crude distillation, vacuum distillation, fuel solvent deasphalting, catalytic hydrotreating, and integrated gasification combined cycle technologies, but do not describe the process configurations that convert substantially all of a crude oil feedstock to make a single liquid fuel.
従来の精製工程の範囲内には、「アップグレーディング」、「トッピング」または「水素化スキミング」設備がある。原油のアップグレーダーについて、第一の目的は、通例、非常に重く、粘性が高いまたは固形分を混入した物質を、軽量で流動性のある物質を処理して燃料製品、化学製品原料および/または石油コークスの全ての範囲を作る既存の従来の精製所で再処理できるように、変換することである。アップグレーダーは、ただ、それぞれの下流の製品仕様を満たす目的で硫黄を処理するため個別に設計されている従来の精製所への供給のために、より重質の原油をより軽質の原油に変換するだけであり、硫黄の低減または金属の除去は、アップグレーダーの主な目的ではない。目標は、典型的なより低密度の原油原料に比較して、非常に高い密度を有する原料を改質することである。より重質の材料は供給された物質から排除または分離され、その結果生じる改質された製品材料の密度は、既存の従来の製油設備構成によって処理された原油の密度に近づく。トッピングまたは「ミニ」精製所に関しては、しばしば遠隔地または原油源の機に乗じた場所に位置する。トッピング精製所は、典型的には、いくつかの限られたケースでは、ガソリンのオクタン増強のためのナフサ改質および種々の生成物を生成するための複数の留出物の水素化処理を除いて、その後の処理を行うことなくまたは最小限の処理で、ガソリン生産ではなくナフサを標的とする原油供給原料の各バレルを複数の直留留分に分割する。典型的なトッピング精製所の目的は、ガソリン、灯油、ディーゼルおよび燃料油のような広範囲の直接使用可能な燃料を、現地市場での消費のために作ることである。一部の望ましくない形でトッピングが実施され、またそのトッピング製品が使用された場合、または残留物に適切に対処できなかった場合には、環境への有害な排出が減少するどころか増加してしまう。水素化スキミング精製所では、原油をトッピング精製所のように複数の製品に変換するが、しかし典型的には、ディーゼル製造において水素化処理装置により消費される水素をも生成する改質装置への重質ナフサの添加量を制限する。水素化スキマーは、トッピング精製所のように、たった一つの製品ではなく、典型的には、広範囲のガソリン、灯油、ディーゼルおよび燃料油を現地での消費用に作る。 Within the range of conventional refining processes are "upgrading", "topping" or "hydroskimming" facilities. For crude oil upgraders, the primary objective is typically to convert very heavy, viscous or solids-laden material to a lighter, flowable material that can be reprocessed in existing conventional refineries that process the lighter, flowable material to make a full range of fuel products, chemical feedstocks and/or petroleum coke. The upgrader simply converts heavier crude oil to lighter crude oil for feed to conventional refineries that are specifically designed to process sulfur to meet the respective downstream product specifications; sulfur reduction or metals removal is not the primary objective of the upgrader. The goal is to upgrade a feedstock that has a very high density compared to the typical lower density crude feedstock. The heavier material is rejected or separated from the feed material and the resulting density of the upgraded product material approaches that of the crude oil processed by the existing conventional refinery configuration. As for topping or "mini" refineries, they are often located in remote or opportunistic locations of the crude oil source. Topping refineries typically split each barrel of crude oil feedstock into multiple straight run fractions targeting naphtha rather than gasoline production with no or minimal subsequent processing, except in some limited cases naphtha reforming for gasoline octane enhancement and hydrotreating multiple distillates to produce various products. The objective of a typical topping refinery is to produce a wide range of directly usable fuels such as gasoline, kerosene, diesel, and fuel oil for consumption in the local market. Some undesirable topping practices and uses of the topping products or failure to properly address residuals can increase rather than reduce harmful emissions to the environment. Hydroskimming refineries convert crude oil into multiple products like topping refineries, but typically limit the amount of heavy naphtha added to the reformer, which also produces hydrogen consumed by the hydrotreater in diesel production. Hydro skimmers typically produce a wide range of gasoline, kerosene, diesel and fuel oil for local consumption, rather than just one product, as topping refineries do.
独立した直列または並列の水素化処理反応器ゾーンまたは統合した水素化処理反応器ゾーンを有することを含む、水素化処理を適合させる様々な態様は、当該技術分野において公知である。Cashらの特許文献1およびその中で引用されている参考文献には、異なる供給物の統合型水素化処理を開示しており、その際、別々の水素化処理ゾーンからの水素含有および液体含有流れは、開示されている方法により分配または組み合わされる。重質残渣流内のピッチから脱アスファルト化油を抽出し、脱アスファルト化油を水素化処理の原料として使用するための溶剤分離の使用の様々な態様は、複数の製品流れを生成するために使用される場合において、当該技術分野で公知である。例えば、Brierleyらの特許文献2は、プロパン、ブタン、ペンタンおよびヘプタンを含むヘプタンまでのパラフィン系溶剤などの液体溶剤への溶解性に基づく供給物の分離によるクラッキングまたは分解を伴わない、脱アスファルト化油の製造のための溶剤脱アスファルト化について記載している。残留するピッチは、金属および硫黄を高含有量で含んでいる。脱アスファルト化油は、ナフサ、灯油、ディーゼルおよび残留物質を含むいくつかの生成物の製造に関する参考文献に記載されているように、硫黄、窒素、コンカーボンおよび金属を除去するために水素化処理することができる。 Various aspects of adapting hydroprocessing are known in the art, including having separate series or parallel hydroprocessing reactor zones or integrated hydroprocessing reactor zones. U.S. Patent No. 6,233,933 to Cash et al. and references cited therein disclose integrated hydroprocessing of different feeds, where hydrogen-containing and liquid-containing streams from separate hydroprocessing zones are distributed or combined by the disclosed method. Various aspects of the use of solvent separation to extract deasphalted oil from pitch in heavy residual streams and use the deasphalted oil as a feedstock for hydroprocessing are known in the art when used to produce multiple product streams. For example, U.S. Patent No. 6,233,933 to Brierley et al. describes solvent deasphalting for the production of deasphalted oil without cracking or decomposition by separation of the feed based on solubility in liquid solvents such as paraffinic solvents up to heptane, including propane, butane, pentane and heptane. The remaining pitch contains high metal and sulfur contents. The deasphalted oil can be hydrotreated to remove sulfur, nitrogen, carbon and metals as described in the references for the production of several products including naphtha, kerosene, diesel and residual materials.
世界的な市場では、外洋上または天然ガス資源をほとんどもしくは全く持たず、発電効率の低い高硫黄燃料油もしくは未精製原油を用いている陸上の場所での地球環境問題に対処するために、硫黄および窒素量が少なく、本質的に金属汚染物質を含まない大量の燃料が利用可能である必要がある。 The global market requires the availability of large quantities of fuels that are low in sulfur and nitrogen and essentially free of metal contaminants to address global environmental concerns on the high seas and on land locations that have little or no natural gas resources and use high sulfur fuel oil or unrefined crude oil for power generation with low efficiency.
燃料生産者は、複数の製品スレートを製造する従来の精製用に開発されたものとは異なる設計を必要とする。コストを低く抑えるために、設計は、資本投資を抑える方法で、費用対効果が高く、熱効率の良い方法で大量の清浄な燃料を製造するために必要な装置のみを装備するようにしなければならない。上記設計は、船舶用燃料用の原油の各バレルの比較的少量の留分を抽出してバレルの大部分を他の用途に使用するのではなく、主に船舶用燃料を製造することを目標とすべきである。 Fuel producers require different designs than those developed for traditional refineries that produce multiple product slates. To keep costs low, designs must be equipped with only the equipment necessary to produce large quantities of clean fuel in a cost-effective, thermally efficient manner, in a way that limits capital investment. Such designs should be targeted primarily at producing marine fuel, rather than extracting a relatively small fraction of each barrel of crude oil for marine fuel and using the majority of the barrel for other uses.
世界が必要とするのは、海洋用途のため、経済的な方法により、(英熱量(BTU)のような短い形式で表現されたエネルギーの無駄を回避するための効率的な形で)大量の比較的清浄な液体燃料を作る方法に関する技術的問題の解決策を提供する「ゲームチェンジャー」的新規プロセスである。このようなプロセスは、LNGのための新しい基本的施設を作る代わりに世界中に広がっている既存の液状船舶用燃料給油所(例えば高硫黄燃料油(HSFO)を供給するもの)を燃料の配給に使用できるので、必要な施設とそれに伴う資本および運用コストが最小限に抑えられることとなる。このようないかなる新しいプロセスも、液体BTUを、主に自動車やトラック用に製造された超低硫黄ディーゼル(ULSD)と比べて費用対効果的に優れた形で作成することを支持する方向性とする必要がある。このような利用可能なディーゼルは広く入手可能であるが、コストの問題、およびULSDが多くの既存の船舶用ディーゼルエンジンに使用される場合に生じる潤滑性の問題ゆえに、大型の海上輸送キャリアによって海上で広く使用されていない。 What the world needs is a "game-changing" new process that provides a solution to the technical problem of how to make large quantities of relatively clean liquid fuel (in an efficient form to avoid wasting energy expressed in short forms such as British Thermal Units (BTUs)) in an economical way for marine applications. Such a process would allow existing liquid marine fueling stations (e.g., those serving high sulfur fuel oil (HSFO)) spread around the world to be used for fuel distribution instead of building new infrastructure for LNG, thus minimizing the facilities required and the associated capital and operating costs. Any such new process would need to be directed in favor of making liquid BTU in a cost-effective manner that is superior to ultra-low sulfur diesel (ULSD) produced primarily for cars and trucks. Although such usable diesel is widely available, it is not widely used at sea by large ocean carriers due to cost issues and lubricity issues that arise when ULSD is used in many existing marine diesel engines.
本発明は、非常に低い硫黄、窒素および実質的に金属を含まない燃料を大量に、低コストで供給することを可能にし、効果的な燃料の製造技術における空隙を埋めるものである。該燃料は、発電用の燃焼ガスタービンなどの大規模な陸上用途はもちろん、海洋用途にも特に有用である。本明細書及び特許請求の範囲で使用される「本質的に金属を含まない」または「ゼロ金属」という用語は、ゼロ(零)から100重量ppb(十億分率)未満の範囲の金属含有量または従来のオンライン計器によって確実に測定することが困難なほど低い含有量を意味する。 The present invention fills a gap in the technology for producing effective fuels by enabling the provision of large volumes of very low sulfur, nitrogen and substantially metal-free fuels at low cost. The fuels are particularly useful in marine applications as well as large-scale land-based applications such as combustion gas turbines for power generation. As used herein and in the claims, the term "essentially metal-free" or "zero metals" refers to a metal content ranging from zero to less than 100 parts per billion by weight or a content so low that it is difficult to measure reliably by conventional online instrumentation.
従来の精製では、原油供給原料を多くの部分に取り出し、各部分は下流の別々の市場経路に送られる。これに対し、本発明者らは、変換と捕捉のためのプロセスユーティリティーと流れを提供する原油部分を除いて、汚染物質である硫黄、窒素および有害金属を捕捉しつつ、原油供給原料の各バレルの最大量を単一の超清浄な燃料に変換できることを見出した。本発明は、原油供給原料を、汚染物質の捕捉および制御に必要な最小限の数の部分のみとして取り出し、次いで、その部分を再組み立てして1つの燃料製品を形成する。 In conventional refining, a crude oil feedstock is broken down into many parts, with each part being sent downstream to a separate market channel. In contrast, the inventors have discovered that the maximum amount of each barrel of crude oil feedstock can be converted into a single ultra-clean fuel while capturing the contaminants sulfur, nitrogen and harmful metals, except for the crude oil part that provides the process utilities and streams for conversion and capture. The present invention breaks down the crude oil feedstock into only the minimum number of parts necessary to capture and control the contaminants, and then reassembles the parts to form a single fuel product.
従って、本発明は、ガソリン、ディーゼル、燃料油、または下流における化学製品製造もしくは用途のための供給原料などの複数の市場に対応するために原油供給原料の各バレルを分割する従来の精製とは異なるものであり、本発明の方法は、主たる清浄な燃料製品を製造することを目的としている。本発明は、未精製および残留油のための低コストの研磨システムを提供し、このシステムは、商用輸送船や発電所燃焼システムに使用される高硫黄バンカー燃料や他の重質残渣に取って代わる商業的規模の大量の清浄な燃料を作製するために必要である。本発明は、このような燃料ならびに該燃料を作製する方法および装置を提供し、費用効率の良い方法で硫黄を削減する。 Thus, the present invention differs from conventional refining, where each barrel of crude oil feedstock is split to serve multiple markets, such as gasoline, diesel, fuel oil, or feedstock for downstream chemical production or applications, in that the method of the present invention is directed to producing a primary clean fuel product. The present invention provides a low-cost polishing system for unrefined and residual oils that is needed to produce large commercial quantities of clean fuels to replace high sulfur bunker fuels and other heavy residuals used in commercial shipping and power plant combustion systems. The present invention provides such fuels and methods and apparatus for making the fuels to reduce sulfur in a cost-effective manner.
これらの新規プロセスは、驚くほど効果的な方法で最終製品硫黄含有量を目標硫黄レベル以下に制御しつつ、直観に反するステップを使用して、製造コストを下げる。本発明は、燃料製造中に汚染硫黄、窒素および有害金属を同時に捕捉しつつ、原油供給物の各バレルの最大量を単一の超清浄燃料に変換する新規方法を提供する。 These new processes use counterintuitive steps to lower production costs while controlling the final product sulfur content below target sulfur levels in a surprisingly effective manner. The present invention provides a new way to convert the maximum amount of each barrel of crude oil feed into a single ultra-clean fuel while simultaneously capturing polluting sulfur, nitrogen and harmful metals during fuel production.
本発明の多くの変形例では、供給物の各バレルの本質的に全てであって、特定の変形例では90容量%以上として特徴付けられる量が、単一燃料に変換され、そのような変形例では、原油の各バレルの約10%未満である最小量のみが、汚染物質の変換および捕捉のためのプロセスユーティリティーおよび流れのために消費される。本発明のプロセスは、水素バランス、アスファルトやコークスおよび他の残留生成物の現地での需要、全体的な生産経済性、ならびに代替低コストプロセス燃料および電力の現地における入手可能性などといったその他の操作上の考慮を目的として、燃料製造に割り当てられた供給原料の割合ならびに汚染物質の変換と捕捉のためのプロセスユーティリティーおよび流れのために割り当てられた供給原料の調整を可能にする。変形例では、原油供給物の各バレルの少なくとも70容量%が液体留分に変換され、その後の処理を受けたとき、または未処理であるが配合されたときに、複数の炭化水素生成物ではなく、目標硫黄含有量を超えない硫黄含有量を有する実質的に1つの液体燃料生成物を形成し、上記原油供給物の各バレルの残りの部分は、残留物または他の蒸気または生成物中に存在する。 In many variations of the present invention, essentially all of each barrel of feed, characterized in certain variations as 90% by volume or more, is converted to a single fuel, and in such variations, only a minimum amount, less than about 10% of each barrel of crude oil, is consumed for process utilities and streams for pollutant conversion and capture. The process of the present invention allows for adjustments in the proportion of feedstock allocated to fuel production and the proportion of feedstock allocated to process utilities and streams for pollutant conversion and capture for purposes of hydrogen balance, local demand for asphalt, coke and other residual products, overall production economics, and other operational considerations such as the local availability of alternative low-cost process fuels and power. In variations, at least 70% by volume of each barrel of crude oil feed is converted to liquid fractions that, when subjected to further processing or when blended unprocessed, form substantially one liquid fuel product having a sulfur content not exceeding a target sulfur content rather than multiple hydrocarbon products, with the remaining portion of each barrel of the crude oil feed being present in the residue or other vapors or products.
原油供給物を多数の部分に分けて取り出し、別々の市場経路に送る従来の精製とは異なり、本発明は、原油供給物を汚染物質の捕捉および制御に必要な最小数の部分に分けて取り出し、次いで、取り出した部分を再組立てして硫黄および窒素量が非常に少なく、本質的に金属を含まない1つの燃料製品を形成する。本発明の方法および装置構成は、大規模な海上および陸上用タービン用途における規制遵守に必要な低硫黄燃料を大量に、低コストかつ効率的に製造することを可能にする。これらの新規な燃料配備は、代わりの従来の原油精製に比べて実質的に低い資本コストおよび稼働コストを有し、それにより極めて費用効率のよい方法で、非常に低い硫黄および窒素量を有し、本質的に金属を含まない燃料を大量生産できる。これらの新規プロセスは、油田から船舶エンジンまたは陸上の発電所へのエネルギーの供給連鎖を単純化する、非常に費用対効果の高い手段を可能にする。 Unlike conventional refining, where a crude oil feed is separated into multiple portions and sent to separate market channels, the present invention separates the crude oil feed into the minimum number of portions necessary to capture and control contaminants, and then reassembles the portions to form a single fuel product with very low sulfur and nitrogen content and essentially no metals. The method and apparatus configuration of the present invention allows for the low sulfur fuel required for regulatory compliance in large scale offshore and onshore turbine applications to be produced in large quantities, at low cost and efficiently. These novel fuel deployments have substantially lower capital and operating costs than alternative conventional crude oil refineries, thereby allowing for the mass production of very low sulfur and nitrogen content and essentially no metals content fuel in an extremely cost-effective manner. These novel processes allow for a very cost-effective means of simplifying the energy supply chain from the oil field to the marine engines or onshore power plants.
海運業界に対して、本発明の新規構成は、世界的な海洋硫黄低減目標を達成するために必要な量の低コストの低硫黄船舶用燃料を提供する。本発明の新規な燃料製造方法および装置配置は、従来の原油精製よりも実質的に低い資本コストおよび稼働コストを有し、それにより、硫黄量が非常に低く、本質的に金属を含まず、窒素量が非常に低い大量の船舶用燃料を極めて費用対効果が高い方法で作製する。 For the shipping industry, the novel configuration of the present invention provides low-cost, low-sulfur marine fuel in the quantities necessary to meet global marine sulfur reduction goals. The novel fuel production method and arrangement of the present invention has substantially lower capital and operating costs than conventional crude oil refining, thereby producing large volumes of marine fuel that are very low in sulfur, essentially metal-free, and very low in nitrogen in an extremely cost-effective manner.
本発明の燃料は、硫黄および金属が多い低等級の重質バンカー油に取って代わり、SOx、NOx、CO2、煤煙および有害な金属の外洋への排出を大幅に削減する。バンカー油の燃焼に際して環境に運ばれる硫黄および金属の代わりに、本発明の実施においては、硫黄、窒素および金属は、環境に優しい方法で、燃焼製造中に捕捉、除去される。いくつかの実施形態においては、本発明は、ディーゼルよりも低いコストで特定の低硫黄代替燃料を提供するが、これらの燃料は、船舶エンジンの過度の摩耗を回避するのに十分な潤滑性を有し、これらの新規な燃料は、他の代替燃料に比べて、燃料を加熱して流動性を持たせることなく既存のバンカーリング燃料インフラを使用することができるので、陸上または船上のタンク内の燃料を加熱するために消費されるエネルギーを削減することができる。 The fuel of the present invention replaces low grade heavy bunker oils that are high in sulfur and metals, significantly reducing the emissions of SOx, NOx, CO2 , soot and harmful metals into the open sea. Instead of sulfur and metals being carried to the environment during the combustion of bunker oil, in the practice of the present invention, sulfur, nitrogen and metals are captured and removed during combustion production in an environmentally friendly manner. In some embodiments, the present invention provides certain low sulfur alternative fuels at a lower cost than diesel, but which have sufficient lubricity to avoid excessive wear on marine engines, and these new fuels can use existing bunkering fuel infrastructure without heating the fuel to make it flowable, reducing the energy consumed to heat the fuel in tanks onshore or on board ships, compared to other alternative fuels.
1つの変形例では、本発明の燃料はまた、例えば電力および脱塩水を生成するもののような単一サイクルまたは複合サイクル発電所などの設備に配置された大規模な陸上用燃焼タービンにおいて、原油または重質残渣を燃焼することに対する代替物を提供する。本発明の燃料を燃焼するタービンは、NOx、SOx、CO2、煤煙、有害金属および他の燃焼副生成物のタービン排ガス排出量が著しく少なく、供給源次第では、汚染された重質原油または精製残油を燃焼するとき、高温ゾーンの腐食または灰形成条件下での汚染も少ない。 In one variation, the fuels of the invention also provide an alternative to burning crude oil or heavy residuals in large land-based combustion turbines located in facilities such as single-cycle or combined-cycle power plants, such as those producing electricity and desalinated water. Turbines burning the fuels of the invention have significantly lower turbine exhaust emissions of NOx, SOx, CO2 , soot, toxic metals and other combustion by-products, and, depending on the source, less pollution under hot zone corrosive or ash-forming conditions when burning contaminated heavy crude oil or refinery residuals.
本発明は、複合炭化水素供給材料の、船舶用エンジン、燃焼ガスタービンまたは燃焼式ヒーターなどの燃焼用途に使用するための単一燃料製品への集中した変換に関する。本発明の基本的な実施形態では、原油が前から入り、低硫黄レベルに制御され、窒素を低減され、金属を除かれた単一の超清浄な製品燃料が戻ってくる。変形例では、蒸留のための供給物は、1つもしくは複数の高硫黄燃料油または他のより重質の残油と組み合わせられた1つまたは複数の原油であって、減圧蒸留、溶剤分離、水素化処理もしくはガス化などの1つまたは複数の他の単位操作への流れ供給物の一部として、ライトタイトオイルまたは高硫黄燃料油、またはその両者をさらに付加した、原油であることができる。 The present invention relates to the centralized conversion of complex hydrocarbon feedstocks into a single fuel product for use in combustion applications such as marine engines, combustion gas turbines or fired heaters. In a basic embodiment of the invention, crude oil enters up front and returns a single ultra-clean product fuel with controlled low sulfur levels, reduced nitrogen and metals removed. In a variant, the feed for distillation can be one or more crude oils combined with one or more high sulfur fuel oils or other heavier residual oils, with further addition of light tight oil or high sulfur fuel oil, or both, as part of the stream feed to one or more other unit operations such as vacuum distillation, solvent separation, hydrotreating or gasification.
当技術分野における他の用途では、「高硫黄燃料油」または「HSFO」という用語は、様々な技術記事、特許および法令において、異なる、しばしば類似性のない、矛盾した、および混乱を呼ぶ意味が割り当てられており、その一部は時間と共に変化する。本明細書および特許請求の範囲で使用される「高硫黄燃料油」または「HSFO」は、0.50%m/m(0.5重量%)を超える硫黄含有量を有する燃料として使用される任意の物質を意味する。本明細書で使用される「重油」、「重質残渣油」、「残渣」、「残留物」または「他のより重質の油」という用語は、硫黄含有量が0.50%m/m(0.5重量%)を超える石油由来炭化水素系物質を含む。「高硫黄」という用語は、目標硫黄含有量制限または該当する場合は法定硫黄制限のいずれか低い方を上回る値を意味する。 In other applications in the art, the term "high sulfur fuel oil" or "HSFO" has been assigned different, often dissimilar, contradictory, and confusing meanings in various technical articles, patents, and statutes, some of which have changed over time. As used herein and in the claims, "high sulfur fuel oil" or "HSFO" means any material used as a fuel having a sulfur content greater than 0.50% m/m (0.5% by weight). As used herein, the terms "heavy oil," "heavy residual oil," "resid," "residual," or "other heavier oils" include petroleum-derived hydrocarbon-based materials having a sulfur content greater than 0.50% m/m (0.5% by weight). The term "high sulfur" means above the target sulfur content limit or, where applicable, the statutory sulfur limit, whichever is lower.
好ましい実施形態では、最終製品燃料の硫黄含有量は、異なる硫黄含有量を有する流れの組み合わせによって制御される。変形例では、このような組み合わされた各流れは、単位操作条件および流速を調整することによって、非常に低い硫黄量の流れの添加量もしくは除去量を削減することによって、または異なる硫黄含有量の供給物を配合することによって、暫定的な目標硫黄含有量に形成される。本発明の変形例は、必要に応じて、選択された原油に、(i)他の原油、(ii)バンカー燃料、(iii)高硫黄燃料油もしくは他の留出物、または(iv)他の供給源からの他の高硫黄もしくは金属汚染残留物、の1つまたは複数を供給することによって、製品硫黄レベルを制御することを含む。本明細書及び特許請求の範囲で使用される「本質的に金属を含まない」または「ゼロ金属」という用語は、ゼロ(零)から100重量ppb(十億分率)未満の金属含有量または従来のオンライン計器によって確実に測定することが困難なほど低い含有量を意味する。 In a preferred embodiment, the sulfur content of the final product fuel is controlled by combining streams having different sulfur contents. In a variant, each such combined stream is made to an interim target sulfur content by adjusting unit operation conditions and flow rates, by reducing the addition or removal of very low sulfur streams, or by blending feeds of different sulfur contents. Variations of the invention include controlling product sulfur levels by feeding the selected crude oil, as needed, with one or more of: (i) other crude oils, (ii) bunker fuels, (iii) high sulfur fuel oils or other distillates, or (iv) other high sulfur or metal-contaminated residuals from other sources. As used herein and in the claims, the term "essentially metal-free" or "zero metals" means a metal content of zero to less than 100 parts per billion by weight or a content so low that it is difficult to measure reliably by conventional online instrumentation.
本発明者らは、異なる原油供給原料の硫黄含有量分布に対処することにより、低硫黄燃料の製造を最適化できることを発見した。 The inventors have discovered that by addressing the sulfur content distribution of different crude oil feedstocks, production of low sulfur fuels can be optimized.
本発明者らは、(i)比較的少量の硫黄のみが塩基性のH2SまたはRSHチオール型の塩基性形態で特定の留分に存在する場合、および(ii)硫黄の比較的大部分がより複雑な有機的構造形態で存在する場合、に対処することができ、その時、硫黄含有量が、より低い留分レベルに比較してより急速に、場合によっては指数関数的に増加し始めるような、より上位またはより高いレベルにおける予測された区切り点留分に基づいて、プロセス流量および稼働条件を調整することができる。 The inventors are able to address the cases where (i) only a relatively small amount of sulfur is present in a particular fraction in basic H2S or RSH thiol-type basic forms, and (ii) a relatively large proportion of the sulfur is present in more complex organic structural forms, and can then adjust process flow rates and operating conditions based on predicted breakpoint fractions at upper or higher levels where the sulfur content begins to increase more rapidly, possibly exponentially, compared to lower fraction levels.
本発明者らは、特定の流れのバイパス処理を可能にしてそのバイパスを最大化し、塩基性の複雑さの低い硫黄形態を含有する流れの処理を回避または低減して、より複雑な形態を含有する流れを異なる方法で処理することができるようにするために、プロセスおよび装置構成を配置することが可能であることを見出した。これは、特定の流れを水素化脱硫から選択的に排除し、他の流れについては、異なる水素化処理装置に同じものを供給して異なる水素化処理ユニット条件を調整する、または溶剤および/もしくは反応性化学物質ベースの処理による除去の調整をすることができる。その際、1つまたは複数の除去ユニット内の複数の溶剤または他の除去剤により処理し、各ユニット内の除去剤のそれぞれの比は、複雑さが低いまたは高い硫黄含有分子を選択的に除去するために各ユニットへの硫黄分布に基づいて調整することを含み得る。 The inventors have found that process and equipment configurations can be arranged to allow for and maximize bypass of certain streams, avoid or reduce processing of streams containing basic, less complex sulfur forms, and process streams containing more complex forms differently. This can include selectively rejecting certain streams from hydrodesulfurization and feeding the same to different hydrotreaters to tailor different hydrotreating unit conditions for other streams, or tailoring removal by solvent and/or reactive chemical based treatments, including treating with multiple solvents or other stripping agents in one or more stripping units, with the respective ratios of stripping agents in each unit being tailored based on the sulfur distribution to each unit to selectively remove low or high complexity sulfur containing molecules.
「灯油」および「軽質留出物」という用語は、多くの場合、異なる参考文献間において、同一の、重複する、あるいは異なる意味で使用されるものの、一様に温度範囲(例えば、190℃~250℃または180℃~230℃)による常圧蒸留塔の留分境界点のみに基づいて定義されており、硫黄含有量に基づいて定義されるものではない。代わりに、便宜的な硫黄含有量測定は、従来の精製所からの各製品の仕様によって決まる留分境界点温度範囲に基づいて行われ、報告される。発明者らは、これは最善とはいえないことを見出した。 The terms "kerosene" and "light distillate", although often used with the same, overlapping, or different meanings in different references, are uniformly defined solely based on atmospheric column cut-off points by temperature range (e.g., 190°C-250°C or 180°C-230°C) and not based on sulfur content. Instead, conventional sulfur content measurements are made and reported based on cut-off point temperature ranges dictated by the specifications for each product from conventional refineries. The inventors have found this to be suboptimal.
本発明者らは、原油蒸留塔の稼働の基本的な方法を変更すれば、低硫黄燃焼製造のコスト削減を最適化できることを発見した。本発明者らは、特定の留出物取り出しを、灯油、ジェット燃料、ディーゼルなどの下流における昔からの使用のための標準製品温度範囲の仕様ではなく、蒸留塔への原油供給原料または供給混合物の硫黄含有量の分析を省みつつ、副流の硫黄含有量を踏まえて行うべきであることを見出した。 The inventors have discovered that a change in the fundamental way crude distillation towers are operated can optimize the cost savings of low sulfur combustion production. The inventors have discovered that specific distillate takeoffs should be based on the sulfur content of the side streams, without analysis of the sulfur content of the crude feedstock or feed mixture to the tower, rather than on standard product temperature range specifications for traditional downstream uses such as kerosene, jet fuel, diesel, etc.
本発明者らは、いかに「区切り点」を定義するかを発見したが、区切り点とは、取り出し製品における単位体積の変化あたりの硫黄含有量の変化(グラフの傾き)がもはや実質的に平坦ではない点に言及するものであり、代わって区切り点では、取り出し量がわずかに増加するにつれて、硫黄含有量は、単位体積あたりのグラフの傾きが大きく変化し始めるなどのように、急速にまたは指数関数的に増加し始める。また、区切り点以降では、原油供給原料の種類に応じて、典型的には、硫黄含有化合物の種類と組成、ならびに複雑さが変化する。区切り点は、脱硫を最小限化または排除し得る、脱硫を必要とする流れまたは流れの部分の分離からの指標である。 The inventors have discovered how to define a "breakpoint" that refers to the point at which the change in sulfur content (slope) per unit volume change in the withdrawn product is no longer substantially flat, but instead begins to increase rapidly or exponentially, such that as the withdrawal volume increases slightly, the sulfur content begins to change significantly per unit volume. Also, the type and composition of sulfur-containing compounds, as well as their complexity, typically change from the breakpoint onward, depending on the type of crude feedstock. The breakpoint is an indication from the separation of the stream or portion of the stream requiring desulfurization that desulfurization may be minimized or eliminated.
本発明者らは、区切り点以下の硫黄含有量を有する物質の最大量を直接取り出しおよび集積し、下流での硫黄の削減又は除去のための処理のコストを回避または低減するように、区切り点以下の取り出し物の硫黄含有量を有する全液体の製造量を最大にするならば、低硫黄燃料の資本コストおよび製造コストを最小化できることを見出した。 The inventors have found that capital and production costs of low sulfur fuels can be minimized if the maximum amount of material having a sulfur content below the breakpoint is directly removed and accumulated, and the production of total liquids having a sulfur content below the breakpoint is maximized so as to avoid or reduce the cost of downstream processing to reduce or remove sulfur.
本発明者らは、比較的大量の区切り点以下のこのような物質は、および特定の原油においては区切り点より上の狭い特定のゾーン内の部分は、既に硫黄除去の処理がなされた他の取り出し物と組み合わされた場合、硫黄除去のための処理またはその後の重要な処理を必要としないことを発見した。本発明者らは、主に供給物または塔の温度プロファイルの上昇により常圧蒸留条件を推し進めるだけでなく、還流の削減もしくは排除、または原油供給速度の低下、または取り出し量を区切り点近辺まで最大化するように供給原油を混合もしくは希釈により原油炭化水素もしくは硫黄の組成を変更することによって、このような未処理物質の製造を最大限にし、流れ全体の脱硫または他の処理操作のコストを低減する。区切り点は、標準的な業界分類または取り出しの温度範囲を設定する規制の見地から定義されるものではない。 The inventors have discovered that the relatively large amounts of such material below the breakpoint, and in certain crudes within a narrow specific zone above the breakpoint, when combined with other takes that have already been treated for sulfur removal, do not require treatment or significant subsequent processing for sulfur removal. The inventors maximize the production of such untreated material and reduce the cost of desulfurization or other processing operations throughout the stream by driving atmospheric distillation conditions primarily through increasing the feed or column temperature profile, but also by modifying the crude hydrocarbon or sulfur composition by reducing or eliminating reflux, or reducing the crude feed rate, or blending or diluting the feed crude to maximize takeoffs up to near the breakpoint. The breakpoint is not defined in terms of standard industry classifications or regulations that set temperature ranges for takeoffs.
本明細書及び特許請求の範囲において、本発明者らは、「区切り点」を、原油の分析または他の測定方法に関連して、x軸に原油の質量%または体積を、y軸に硫黄含有量をプロットした場合、単位体積あたりのグラフの傾きの大きな変化という意味において、硫黄含有量が水平またはそれに近い位置から急激にまたは指数関数的に増加し始める点であると定義する。x軸方向の差分は留分の単位体積の変化であり、y軸方向の差分は硫黄含有量の単位体積あたりの変化であり、勾配はグラフの傾きである。このようなグラフの傾きの勾配は、ゼロ(零)または水平に近い値から、急激に0.2を超えて動き、そして急速に1を超えて、いくぶん指数関数的な硫黄含有量の増加に向かって動くものであり、区切り点は、蒸留塔への原油または他の供給原料に基づいて変化する。したがって、「区切り点取り出し」または「硫黄区切り点取り出し」は、ナフサの範囲の終点、例えば安定化されていない自然のままの直留ナフサの範囲の終点を超えものの上記のように単位体積あたりのグラフの傾きの変化が大きく硫黄含有量が急激にまたは指数関数的に増加し始める点である区切り点以下で沸騰する炭化水素含有液体への分割を決定する手段を提供する。 In this specification and claims, we define a "breakpoint" in the context of a crude oil analysis or other measurement method as a point at which the sulfur content begins to increase abruptly or exponentially from a horizontal or near-horizontal position in the sense of a large change in the slope of the graph per unit volume when the crude oil mass percent or volume is plotted on the x-axis against the sulfur content on the y-axis. The difference along the x-axis is the change in unit volume of the fraction, the difference along the y-axis is the change in sulfur content per unit volume, and the slope is the slope of the graph. The slope of the slope of such a graph moves from zero or near-horizontal to abruptly above 0.2 and then rapidly above 1 toward a somewhat exponential increase in sulfur content, and the breakpoint varies based on the crude oil or other feed to the distillation column. Thus, "breakpoint take" or "sulfur breakpoint take" provides a means of determining the fractionation into hydrocarbon-containing liquids boiling below the breakpoint beyond the end of the naphtha range, e.g., the end of the range for unstabilized, pristine, straight-run naphtha, but at the point where the slope of the graph per unit volume changes significantly and the sulfur content begins to increase rapidly or exponentially, as described above.
発明者は、本明細書及び特許請求の範囲において、基底「区切り点取り出し」または基底「硫黄区切り点取り出し」を、留分の硫黄含有量に関して、安定化されていない自然のままの直留ナフサの範囲の終点超かつ区切り点以下で沸騰する炭化水素含有液体を意味するものと定義するが、その際、燃料製品流れが区切り点以下の全ての未処理流れの組み合わせおよび該組み合わせに添加するために選択された区切り点取り出し超の全ての流れから形成されるように、該区切り点が選択される場合は、その組み合わせ燃料の実際の硫黄含有量は、目標硫黄含有量を超えない。変形例では、目標硫黄含有量が硫黄区切り点であるか、または硫黄区切り点より高いもしくは低い場合に従って燃料を製造することができ、燃料を生成する流れの組み合わせは、燃料の実際の硫黄含有量が硫黄目標を超えないように、区切り点を基準にして効率的に作られる。 The inventors define herein and in the claims to mean a base "breakpoint take" or base "sulfur breakpoint take" to mean a hydrocarbon-containing liquid boiling above the end of the range of unstabilized, natural, straight-run naphtha and below a breakpoint with respect to the sulfur content of the cut, where the breakpoint is selected such that a fuel product stream is formed from the combination of all raw streams below the breakpoint and all streams above the breakpoint take selected for addition to the combination, such that the actual sulfur content of the combined fuel does not exceed the target sulfur content. In the alternative, the fuel can be produced according to where the target sulfur content is the sulfur breakpoint or is higher or lower than the sulfur breakpoint, and the combination of streams that produce the fuel is effectively made relative to the breakpoint such that the actual sulfur content of the fuel does not exceed the sulfur target.
多くの原油に対して、常圧蒸留塔のための硫黄区切り点取り出し物は、180℃または190℃(または他の灯油範囲開始点)で沸騰を始めるものなどといった(当技術分野で様々な方法で定義されている)灯油範囲の物質の大部分を含み、簡略化のために、より低いまたはより高い温度範囲物質を含むことができる。しかし、灯油範囲の物質の温度や歴史的な定義ではなく、硫黄含有量が、硫黄区切り点範囲の終点の決定要因である。燃料は、目標硫黄含有量が硫黄区切り点である場合に従って形成することができ、燃料を形成する流れの組み合わせは、燃料の実際の硫黄含有量が硫黄目標を超えないように作られる。 For many crudes, the sulfur breakpoint take for the atmospheric distillation tower will contain most of the kerosene range material (as defined in various ways in the art), such as that beginning to boil at 180°C or 190°C (or other kerosene range start), and for simplicity may include lower or higher temperature range material. However, sulfur content, not temperature or historical definitions of kerosene range material, is the determining factor for the end of the sulfur breakpoint range. Fuels can be formed according to where the target sulfur content is the sulfur breakpoint, and the combination of streams forming the fuel is made such that the actual sulfur content of the fuel does not exceed the sulfur target.
一実施形態では、原油供給原料を流れに分離し、そのような分離流れの1つまたは複数の液体の一部分を処理し、他の部分は未処理とされる。次いで、処理および未処理の液体流れの大部分が再度組み合わされて、実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量以下である液体燃料を形成する。工程ステップは、(a)原油を1つまたは複数の蒸留および溶剤分離ステップにより、軽質オーバーヘッド蒸留ガス、溶剤分離に使用した1つまたは複数の溶剤に不溶の金属リッチ残留物、硫黄を含むガス、および硫黄区切り点より高い液体留分および区切り点以下の液体留分、に分離すること、(b)硫黄区切り点以下の液体留分や不溶性の残留物ではなく、硫黄区切り点より高い液体留分を、1つまたは複数の水素化処理ステップにより処理して、他の部分は未処理のままにしつつ、硫黄含有量が低減された1つまたは複数の水素化処理流れを形成すること、ならびに(c)上記水素化処理流れ区切り点以下の液体留分と組み合わせ、硫黄区切り点以下の実際の硫黄含有量を目標硫黄含有量として有する上記の液体燃料を形成すること、を含む。 In one embodiment, a crude oil feedstock is separated into streams, one or more liquid portions of such separated streams are treated and other portions are left untreated. The majority of the treated and untreated liquid streams are then recombined to form a liquid fuel having an actual sulfur content equal to or less than a target sulfur content. The process steps include (a) separating the crude oil into a light overhead distillation gas, a metal-rich residue insoluble in one or more solvents used in the solvent separation, a gas containing sulfur, and a liquid fraction above and below the sulfur breakpoint by one or more distillation and solvent separation steps, (b) treating the liquid fraction above the sulfur breakpoint, but not the liquid fraction below the sulfur breakpoint or the insoluble residue, by one or more hydrotreating steps to form one or more hydrotreated streams having reduced sulfur content while leaving other portions untreated, and (c) combining the hydrotreated stream with the liquid fraction below the breakpoint to form the liquid fuel having a target sulfur content equal to or less than the actual sulfur content of the sulfur breakpoint.
さらに別の実施形態では、本発明は、本発明に従って製造された燃料を使用することにより、外洋、ECA内、または港湾での船舶によるIMO仕様を超える排出を低減する方法を提供する。該燃料は、海上、ECA内、または港湾のいずれにある場合においても、船舶による燃料の使用場所において適用され得るIMO仕様の最大量よりも低く調整された硫黄含有量を有する。このようにして、船舶はIMOの要件および一般の期待を上回ることができる。 In yet another embodiment, the present invention provides a method for reducing emissions exceeding IMO specifications by ships at sea, in an ECA, or in port by using fuel produced according to the present invention, the fuel having a regulated sulfur content lower than the maximum IMO specification that may apply where the fuel is used by the ship, whether at sea, in an ECA, or in port. In this way, the ship can exceed IMO requirements and public expectations.
他の実施形態では、本発明は、例えば海洋または港湾燃料コストを相殺するために、港湾で本発明の燃料を使用して生成した電気を陸上の配電網に販売する、船舶のための方法を提供する。 In another embodiment, the present invention provides a method for a marine vessel to sell electricity generated using the fuel of the present invention at port to an onshore power grid, for example to offset marine or port fuel costs.
本発明者らは、適切な方法で引火点を考慮し調整しながら、硫黄および金属の制限に関するIMOの期待を大きく上回る、低コストの超清浄船舶用燃料を製造できることを見出した。 The inventors have discovered that it is possible to produce a low-cost, ultra-clean marine fuel that significantly exceeds IMO expectations regarding sulfur and metal limits, while taking into account and adjusting the flash point in an appropriate manner.
かくして本発明者らは、(i)軽微な引火点の変更を、(ii)特に巨大貨物船による大量の燃料消費に関連した、大規模な環境的利益(莫大なSOxおよびNOxの削減および有害金属の本質的な排除)と交換する技術的方法を発見した。今までに、そのような発見は誰もなしえなかった。 The inventors have thus discovered a technical method to trade (i) a minor flash point modification for (ii) a large environmental benefit (enormous SOx and NOx reduction and essentially elimination of toxic metals), especially related to the large fuel consumption by large cargo ships. No one has been able to make such a discovery before.
海洋における安全のための国際条約(SOLAS)は、燃料の引火点、および貨物船上で許容される使用を概説している。「多くの人々にとって、SOLAS条約で提示された一般運航における燃料の最低引火点60℃は、海洋法の根底のひとつに見えるかもしれないが、これは1981年の改正で初めて導入されたものである。最初の3つのSOLAS条約(1914年、1929年および1948年)は、石油燃料の引火点に制限を設けておらず、1960年条約でさえ、内燃機関が使用する燃料が43℃以上の引火点を有することを「新型」旅客船に要求しただけである。なおこの条項は、現在の1974年条約に、元々採用されたとおり本質上引き継がれた」、以上、非特許文献5からの引用である。 The International Convention for Safety at Sea (SOLAS) outlines fuel flash points and their permissible use on cargo ships. "To many, the minimum fuel flash point of 60°C for general service in the SOLAS Convention may seem like a cornerstone of maritime law, but it was only introduced in the 1981 amendments. The first three SOLAS Conventions (1914, 1929, and 1948) placed no limit on the flash point of petroleum fuels, and even the 1960 Convention only required "modern" passenger ships to have fuels for use by internal combustion engines with a flash point of at least 43°C. This provision has been carried over to the current 1974 Convention essentially as originally adopted," quoted from Non-Patent Document 5.
Wrightらは、引火点は、現実の値ではなく、経験的なものであって、「引火点の値は、決して「安全」/「安全でない」の境界線ではなく、また過去においてそのような境界線であったこともない」と述べている。その結果、石油産業の当初から、貯蔵および使用に関し、より一層の管理と注意が求められる製品を識別する手段として、いくぶんの誤りを伴って、引火点が使用されてきた。実際には、海洋用途では、石油燃料の火災は、気化発火によるというよりは、漏れまたはパイプの破損により燃料が自然発火温度より高い表面に接触することによる発火により発生している。それにもかかわらず、引火点は、たとえ、時にはいくぶん恣意的に設定された制限値に対してではあるものの、あるいは経験的値であるという事実を考慮しつつ、当初から石油安全法の安全パラメーターとして使用されてきた。 Wright et al. state that flash points are empirical, not real values, and that "flash point values are not, and have never been, the dividing line between 'safe' and 'unsafe'." As a result, from the beginning of the oil industry, flash points have been used, somewhat erroneously, as a means of identifying products that require greater care and attention in storage and use. In fact, in marine applications, petroleum fuel fires occur not so much as from vapor ignition, but from leaks or broken pipes that cause the fuel to ignite when it comes into contact with a surface above its autoignition temperature. Nevertheless, flash points have been used as safety parameters in the Oil Safety Act from the beginning, even if against sometimes somewhat arbitrarily set limits, or taking into account the fact that they are empirical values.
SOLASは貨物船に対する例外を作成している。SOLASは、引火点が60℃未満の油燃料を使用してはならないと規定しているが、例外として「貨物船では、[SOLAS]2.1章で明示された引火点(例えば、60℃)よりも低い引火点を有する、例えば原油などといった燃料の使用が、そのような燃料がいかなる機関室にも貯蔵されないこと、および当局の承認を条件として許容され得る」。一部の国では引火点基準がなく、また他の国では海洋用途においては比較的低い引火点を許容していることにも留意されたい。 SOLAS makes an exception for cargo ships. SOLAS specifies that oil fuels with a flash point below 60°C must not be used, but with the exception that "cargo ships may be permitted to use fuels, e.g. crude oil, having a flash point lower than that specified in [SOLAS] Chapter 2.1 (e.g. 60°C), provided that such fuels are not stored in any machinery space and subject to the approval of the authorities." Note that some countries have no flash point standards and others allow relatively low flash points for marine applications.
燃料引火点は、必要に応じて、処理を行って調整することができる。本明細書及び特許請求の範囲で使用される「引火点処理」という用語は、材料と組み合わせたときに引火点を引き上げる組成物を意味する。一変形例では、引火点処理は、蒸気発火のリスクを下げるために添加された材料の蒸気圧を下げる。一変形例では、引火点調整剤は、60℃以上の引火点を有する固体または液体添加剤であり、それを低引火点燃料に添加して燃料の引火点を上昇させる。これらは、様々な種類の微粒子と油を含むことができる。例えば、炭素系燃料を処理するための高引火点添加剤が開示されている。例えば、Hughesらの特許文献3は、200℃以上の引火点を有するパラフィン系基油およびその混合物または組み合わせからなる群から選択される「高引火点希釈剤」を記載しており、具体的には、インディアナ州インディアナポリスのCalumet Lubricants社から入手可能なCalpar100(FP210℃)、Calpar325(FP240℃)およびCalparP950(FP257℃)および200℃以上の引火点を有するパラフィン系基油およびその混合物または組み合わせを例示している。 Fuel flash points can be adjusted, if necessary, by treatment. The term "flash point treatment" as used herein and in the claims means a composition that, when combined with a material, raises the flash point. In one variation, the flash point treatment lowers the vapor pressure of the added material to lower the risk of vapor ignition. In one variation, flash point modifiers are solid or liquid additives with a flash point of 60° C. or higher that are added to low flash point fuels to raise the flash point of the fuel. These can include various types of particulates and oils. For example, high flash point additives for treating carbon-based fuels have been disclosed. For example, U.S. Patent No. 5,333,393 to Hughes et al. describes a "high flash point diluent" selected from the group consisting of paraffinic base oils having a flash point of 200° C. or more and mixtures or combinations thereof, and specifically exemplifies Calpar 100 (FP 210° C.), Calpar 325 (FP 240° C.) and Calpar P 950 (FP 257° C.) available from Calumet Lubricants, Inc., Indianapolis, Indiana, and paraffinic base oils having a flash point of 200° C. or more and mixtures or combinations thereof.
本発明者らは、(i)軽微な引火点の変更を、(ii)特に巨大貨物船による大量の燃料消費に関連した、大規模な環境的利益(莫大なSOxおよびNOxの削減および有害金属の本質的な排除)と交換する技術的方法を発見した。今までに、そのような発見は誰もなしえなかった。 The inventors have discovered a technical method to trade (i) a minor flash point modification for (ii) a large environmental benefit (enormous SOx and NOx reduction and essentially elimination of toxic metals), especially related to the large fuel consumption by large cargo ships. No one has been able to make such a discovery before.
本発明の一実施形態では、炭化水素供給物の、硫黄および金属を有する原油である少なくとも一部分を、単一の液体製品に変換するための方法は、(i)該供給物を1つまたは複数の蒸留および溶剤分離ステップにより、(脱ブタン塔システムが特定の現地事情により、あるいは他の状況では排除されるべきコストにおいて好ましかろうとも、EIAの定義どおりまたはそれ以上の、常圧蒸留条件で凝縮しない蒸留ガスのみを含む)軽質オーバーヘッド蒸留ガス、溶剤分離に使用した1つまたは複数の溶剤に不溶の金属リッチ残留物、硫黄を含むガス、ならびに(蒸留範囲内にあるものとして処理されるいくつかの供給物のために灯油範囲の物質の少なくとも一部を有する)留出物および減圧軽油範囲の炭化水素を有する、硫黄を含む液体留分に分離すること、(ii)硫黄区切り点以下での取り出し液体留分ではなく(および好ましくは溶剤分離に使用された溶剤に不溶性のいかなる留分の部分でもなく)、硫黄区切り点より高い選択された取り出し液体留分(なお、好ましくは可溶解性液体留分のみが水素化処理のために選択される)を、1つまたは複数の水素化処理ステップにより水素化処理して、硫黄含有量が低減された1つまたは複数の水素化処理流れを形成すること、ならびに(iii)上記未処理留分を上記処理流れと組み合わせて、実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量以下である燃料を形成すること、を含む。本明細書で使用される場合、「ステップ」または「ゾーン」という用語は、装置構成および/もしくは単位操作またはサブゾーンの1つもしくは複数の区分を有する1つもしくは複数の処理操作を有する単位操作もしくは領域を指すことができる。装置品目は、1つ以上のタンク、容器、蒸留塔、分離器、反応器または反応器容器、ヒーター、交換器、ストリッパー、パイプ、ポンプ、コンプレッサーおよびコントローラーを有することができる。本発明の好ましい変形例では、上記供給物の実質的に全ての炭化水素組成物が留分に分離されるが、次いで、再度組み合わされて1つの液体燃料製品である燃料を形成する。該燃料は、元の供給物である液化石油ガスからの範囲の炭化水素を含む単一の液体燃料製品であり、または1つの変形例では、ナフサから水素化処理された脱アスファルト化油までを含み、複数の炭化水素製品を形成することはないが、(i)留出物の軽質オーバーヘッドガス内、(ii)上記残留物不溶物内、および(iii)硫黄または金属回収用流れ内、の炭化水素を含む炭化水素組成物は除かれる。そのような範囲は、C3またはC5からC20以上の原油由来の炭化水素の実質的に全範囲であり、上記炭化水素は、上記燃料に組み合わされた未処理流れ内の任意の留分の最低沸点である初留点を有し、上記燃料に組み合わされた処理流れの最高沸点である最高沸点を有する。本明細書及び特許請求の範囲で使用される「未処理」という用語は、硫黄、窒素または金属を低減または除去するための水素化処理を受けていないことを意味する。一変形例では、このような燃料は実質的に、C3もしくはC5からC20以上の原油由来の炭化水素の範囲か、または約35℃~約315℃以上の範囲内に初留点を有する原油由来の炭化水素の範囲、好ましくは脱アスファルト化油の最後および脱アスファルト化残留物の開始の初留点までの範囲、を有するものを含むものを含んでおり、これらは溶剤分離のために選択された溶剤に溶解しない。さらにより好ましい変形例では、本発明の燃料は、常圧蒸留からの上記未処理液体留分の最低沸点部分から溶剤分離からの水素化処理可溶物の最高沸騰部分までの範囲の炭化水素の組み合わせを含む。したがって、本発明の好ましい燃料は、選択された部分範囲に分けて取り出され、そのような炭化水素の最大範囲の有意義な含有量を持たない、従来のガソリン、ディーゼル、灯油および燃料油とは正反対である。したがって、本発明の一実施形態は、原油を加工する単一の製品として得られる燃料であり、前記燃料は、0.5重量%以下、好ましくは0.1重量%以下の実際の硫黄含有量を有し、C3またはC5からC20以上の原油由来の炭化水素の実質的に全範囲を有する。上記炭化水素は、常圧蒸留条件で上記原油の任意の留分の最低沸点である初留点を有し、溶剤分離に好適な溶剤に不溶である上記原油の残留部分の終点である最高沸点を有する。変形例では、そのような燃料は、C3またはC5からC20以上の原油由来の炭化水素の実質的に全範囲を含み、上記炭化水素は、上記燃料中に組み合わされた未処理流れ内の任意の留分の最低沸点である初留点および上記燃料中に組み合わされた処理流れの最高沸点である終点を有する。1つの変形例では、原油を軽質オーバーヘッド蒸留ガス、溶剤分離に使用した1つまたは複数の溶剤に不溶の金属リッチ残留物、硫黄を含むガス(硫黄を含有するパージガスを含む)、および硫黄を含む液体留分に分離すし、該液体留分は、(i)硫黄区切り点以下の液体留分、および(ii)硫黄区切り点を超える液体留分を有し、両者は溶剤分離に使用された溶剤に可溶又は不溶であり、(b)硫黄区切り点以下の液体留分または不溶性留分ではなく、硫黄区切り点を超える可溶性液体留分を、1つまたは複数の水素化処理ステップにより水素化処理して、低減された硫黄含有量を有する1つまたは複数の処理された流れを形成し、(c)上記未処理留分を上記処理流れと組み合わせて、実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量以下である燃料を形成する。 In one embodiment of the present invention, a method for converting at least a portion of a hydrocarbon feed that is a sulfur- and metal-bearing crude oil into a single liquid product comprises (i) subjecting the feed to one or more distillation and solvent separation steps to remove light overhead distillation gases (including only distillation gases that are not condensable at atmospheric distillation conditions as defined by the EIA or higher, even if a debutanizer system is preferred due to specific local circumstances or at cost to be eliminated in other circumstances), metal-rich residues that are insoluble in one or more solvents used in the solvent separation, sulfur-containing gases, and (for some feeds that are treated as being in the distillation range, at least a portion of the kerosene range materials) (ii) hydrotreating a selected taken liquid fraction above the sulfur breakpoint (and preferably only soluble liquid fractions are selected for hydrotreating) but not the taken liquid fraction below the sulfur breakpoint (and preferably not any portion of the fraction that is insoluble in the solvent used for solvent separation) through one or more hydrotreating steps to form one or more hydrotreated streams having reduced sulfur content, and (iii) combining the untreated fractions with the treated streams to form a fuel having an actual sulfur content equal to or less than a target sulfur content. As used herein, the term "step" or "zone" can refer to a unit operation or area having one or more processing operations having one or more sections of equipment configurations and/or unit operations or subzones. Equipment items can have one or more tanks, vessels, distillation columns, separators, reactors or reactor vessels, heaters, exchangers, strippers, pipes, pumps, compressors, and controllers. In a preferred variation of the invention, substantially all of the hydrocarbon compositions of the feed are separated into fractions, which are then recombined to form a single liquid fuel product, the fuel, which is a single liquid fuel product that includes hydrocarbons ranging from the original feed liquefied petroleum gas, or in one variation, from naphtha to hydrotreated deasphalted oil, without forming multiple hydrocarbon products, but excluding hydrocarbon compositions including those in (i) the light overhead gas of the distillate, (ii) in the residue insolubles, and (iii) in the sulfur or metal recovery streams. Such ranges are substantially the entire range of hydrocarbons from C3 or C5 to C20 and above crude oil, with an initial boiling point that is the lowest boiling point of any fraction in the untreated stream combined with the fuel, and a maximum boiling point that is the highest boiling point of the treated stream combined with the fuel. The term "untreated" as used in this specification and claims means that it has not been subjected to hydrotreatment to reduce or remove sulfur, nitrogen, or metals. In one variation, such fuels include those having substantially the range of hydrocarbons derived from C3 or C5 to C20 or higher crude oil or from crude oil having an initial boiling point within the range of about 35° C. to about 315° C. or higher, preferably from the end of the deasphalted oil and the beginning of the deasphalted residue, which are not soluble in the solvent selected for solvent separation. In an even more preferred variation, the fuel of the present invention comprises a combination of hydrocarbons ranging from the lowest boiling portion of the untreated liquid fraction from atmospheric distillation to the highest boiling portion of the hydrotreating solubles from the solvent separation. Thus, the preferred fuel of the present invention is the opposite of conventional gasoline, diesel, kerosene and fuel oil, which are taken out in selected subranges and do not have a significant content of the full range of such hydrocarbons. Thus, one embodiment of the present invention is a fuel obtained as a single product of processing crude oil, said fuel having substantially the full range of hydrocarbons derived from C3 or C5 to C20 or higher crude oil, with an actual sulfur content of 0.5% by weight or less, preferably 0.1% by weight or less. The hydrocarbons have an initial boiling point that is the lowest boiling point of any fraction of the crude oil under atmospheric distillation conditions, and a maximum boiling point that is the end point of the remaining portion of the crude oil that is insoluble in a solvent suitable for solvent separation. In a variant, such fuels comprise substantially the full range of hydrocarbons derived from crude oil from C3 or C5 through C20 and above, the hydrocarbons having an initial boiling point that is the lowest boiling point of any fraction in the unprocessed stream combined in the fuel, and an end point that is the highest boiling point of the processed stream combined in the fuel. In one variation, the crude oil is separated into a light overhead distillation gas, a metal-rich residue insoluble in one or more solvents used in the solvent separation, a sulfur-containing gas (including a sulfur-containing purge gas), and a sulfur-containing liquid fraction, the liquid fraction having (i) a liquid fraction below the sulfur breakpoint, and (ii) a liquid fraction above the sulfur breakpoint, both of which are soluble or insoluble in the solvent used in the solvent separation; (b) the soluble liquid fraction above the sulfur breakpoint, but not the liquid fraction below the sulfur breakpoint or the insoluble fraction, is hydrotreated in one or more hydrotreating steps to form one or more treated streams having reduced sulfur content; and (c) the untreated fractions are combined with the treated streams to form a fuel having an actual sulfur content equal to or less than a target sulfur content.
変形例では、そのような残留物は、電力生産、ならびに水素化処理および除去されるガス化炉固体中の金属の少なくとも一部を捕捉するための水素の少なくとも一部の生成に使用するため、1つまたは複数のガス化炉で燃焼されるか、または該残留物は、発電および水素化処理の水素を供給するための補助水素発生単位操作に使用するため、排煙ガス硫黄および金属を捕捉する1つまたは複数のボイラーで燃焼される。好ましくは、硫黄を含む全てのガスは、1つまたは複数の共通硫黄回収ユニットに送られる。 In a variant, such residues are combusted in one or more gasifiers for use in power production and to generate at least a portion of the hydrogen for hydrotreating and capturing at least a portion of the metals in the removed gasifier solids, or the residues are combusted in one or more boilers to capture flue gas sulfur and metals for use in auxiliary hydrogen generation unit operations to provide hydrogen for power generation and hydrotreating. Preferably, all sulfur-containing gases are sent to one or more common sulfur recovery units.
本発明を実施することにより、上記燃料の実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量制限仕様を満たすように調整することができ、例えば、燃料を形成する組み合わせに対する未処理および処理流れの連続流の量を調整することにより、船舶用燃料のIMO仕様または燃焼ガスタービンの硫黄制限を満たすことができる。例えば、燃料の目標硫黄含有量を、ECA内または外での、1つまたは複数の目標IMO仕様、例えば、3.5重量%、0.5重量%、0.1重量%または他のIMO仕様から選択される仕様を満たすように調整することができる。本発明の方法に従って製造された燃料は、船舶用エンジン、燃焼ガスタービン、ボイラーなどの燃焼式ヒーター、および他の用途に有用である。 By practicing the present invention, the actual sulfur content of the fuel can be adjusted to meet target sulfur content limit specifications, e.g., to meet IMO specifications for marine fuels or sulfur limits for combustion gas turbines, by adjusting the amounts of the continuous streams of untreated and treated streams to the combination that forms the fuel. For example, the target sulfur content of the fuel can be adjusted to meet one or more target IMO specifications, e.g., 3.5 wt%, 0.5 wt%, 0.1 wt%, or other IMO specifications, within or outside the ECA. Fuels produced according to the methods of the present invention are useful in marine engines, combustion gas turbines, fired heaters such as boilers, and other applications.
1つの変形例では、上記水素化処理された流れの少なくとも1つは、10重量ppm以下の硫黄を有する超低硫黄流れであり、上記組み合わせに対する該流れの量を増加または低減させることにより、実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量以下である燃料の形成を調整するために用いられる。他の変形例では、上記水素化処理された流れの少なくとも1つは10重量ppm以下の硫黄を有する超低硫黄流れであり、上記未処理留分が目標硫黄含有量を超える硫黄含有量を有し、該未処理留分をトリム制御として使用され、上記組み合わせに対するそのような未処理留分の量の削減または増加により、実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量以下である燃料を形成する。さらに他の変形例では、原油供給物を、複数の炭化水素製品ではなく、実質的に1つの液体燃料製品に変換する場合、10重量ppm未満の硫黄含有量を有する低減硫黄流れである第1の水素化処理流れを作製し、硫黄含有量が0.12~0.18重量%の範囲である低減硫黄流れを有する第2の水素化処理燃料留分を作製し、未処理留分は、区切り点硫黄以下であるまたは区切り点硫黄を超える、かつ目標硫黄含有量を超える硫黄含有量を有し、上記第1水素化処理流れまたは第2水素化処理流れまたはその両者は、上記組み合わせに対するそのような流れの量の増加または低減により、トリム制御として使用され、実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量以下である燃料を形成する。 In one variation, at least one of the hydrotreated streams is an ultra-low sulfur stream having 10 ppm sulfur or less by weight, and increasing or decreasing the amount of said stream relative to the combination is used to adjust the formation of a fuel having an actual sulfur content equal to or less than the target sulfur content. In another variation, at least one of the hydrotreated streams is an ultra-low sulfur stream having 10 ppm sulfur or less by weight, and the untreated fraction has a sulfur content greater than the target sulfur content, and the untreated fraction is used as a trim control, and decreasing or increasing the amount of such untreated fraction relative to the combination to form a fuel having an actual sulfur content equal to or less than the target sulfur content. In yet another variation, when converting a crude oil feed to substantially one liquid fuel product rather than multiple hydrocarbon products, a first hydrotreated stream is produced that is a reduced sulfur stream having a sulfur content of less than 10 ppm by weight, a second hydrotreated fuel fraction is produced that has a reduced sulfur stream with a sulfur content in the range of 0.12 to 0.18 wt%, and an untreated fraction has a sulfur content below or above the breakpoint sulfur and above the target sulfur content, and the first hydrotreated stream or the second hydrotreated stream or both are used as trim controls by increasing or decreasing the amount of such streams relative to the combination to form a fuel with an actual sulfur content below the target sulfur content.
さらにより好ましい実施形態では、1つもしくは複数の原油、残留油および他の供給物の硫黄含有量が選択されるか、または加工条件が調整されて、上記原油供給物の各バレルの少なくとも70容量%が液体留分に変換され、次いで処理されるかまたは未処理だが組み合わされる場合、複数の炭化水素製品ではなく、目標硫黄含有量以下である硫黄含有量を有する燃料を形成し、そして、上記原油供給物の各バレルの30%以下は、燃料以外のものへと向けられる。本発明の好ましい変形例では、供給物の組成、水素バランス、プロセス経済性および他の因子に加え、プロセス操作条件および流速の調整に応じて、炭化水素系供給物の各バレルのうち、少なくとも各バレル供給物の80容量%、より好ましくは約90%以上が、複数の炭化水素製品ではなく、非常に低い硫黄を有する流れを除く、1つの液体燃料製品に変換される。該非常に低い硫黄を有する流れは、トリム流を増加または低減して、最終燃料製品の硫黄含有量が目標硫黄含有量を超えないレベルに制御するためのトリムとして使用される。トリム流の過剰量は、物質バランスおよび在庫管理の目的で個別に転送することができる。本発明のそのような好ましい変形例では、上記原油供給物の各バレルの約10~30容量%以下が、溶剤抽出による常圧および減圧蒸留後の金属リッチ残留物中に捕捉される。 In an even more preferred embodiment, the sulfur content of one or more crude oils, residual oils and other feeds is selected or process conditions are adjusted so that at least 70% by volume of each barrel of the crude oil feed is converted into liquid fractions and then processed or unprocessed but combined to form a fuel having a sulfur content equal to or less than the target sulfur content, rather than a plurality of hydrocarbon products, and 30% or less of each barrel of the crude oil feed is directed to something other than fuel. In a preferred variation of the invention, depending on the feed composition, hydrogen balance, process economics and other factors, as well as adjustments to process operating conditions and flow rates, at least 80% by volume of each barrel of the hydrocarbonaceous feed, more preferably about 90% or more of each barrel of the feed, is converted into a liquid fuel product rather than a plurality of hydrocarbon products, except for a stream with very low sulfur. The stream with very low sulfur is used as a trim to increase or decrease the trim stream to control the sulfur content of the final fuel product to a level not exceeding the target sulfur content. The excess of the trim stream can be transferred separately for mass balance and inventory purposes. In such a preferred variation of the invention, no more than about 10-30% by volume of each barrel of the crude oil feed is captured in the metal-rich residue after atmospheric and vacuum distillation by solvent extraction.
他の変形例では、上記燃料を形成するために、全ての処理留分および未処理留分を組み合わせる前またはその間に、目標硫黄含有量よりも高い硫黄含有量を有する高硫黄燃料油を単独またはライトタイトオイルと共に添加する。上記高硫黄燃料油を上述の蒸留ステップ、溶剤分離ステップまたは水素化処理ステップの1つまたは複数に供給することができる。一好ましい実施形態では、超低硫黄流れは、10重量ppm以下の範囲の硫黄を有し、未処理留分は、目標硫黄含有量を超える硫黄含有量を有し、該未処理留分は、実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量以下である製品燃料を形成するため、該組み合わせに対する該未処理留分の量を増加または低減させて調整するために用いられる。 In another variation, a high sulfur fuel oil having a sulfur content higher than the target sulfur content is added, alone or with the light tight oil, before or during the combination of all the treated and untreated fractions to form the fuel. The high sulfur fuel oil can be fed to one or more of the distillation, solvent separation or hydrotreating steps described above. In one preferred embodiment, the ultra-low sulfur stream has sulfur in the range of 10 ppm by weight or less, and the untreated fraction has a sulfur content above the target sulfur content, and the untreated fraction is used to adjust the amount of the untreated fraction to the combination up or down to form a product fuel with an actual sulfur content equal to or less than the target sulfur content.
本発明の方法の実施のための装置は、その設備面積を、典型的な下流処理ユニットを有する従来の精製所の装置設置面積の20%~30%の範囲に低減することができる。したがって、処理される供給物の1バレルあたりの資本コストが実質的に削減される。例えば、本発明の1つの特定の実施形態では、硫黄および金属を捕捉するために必要な補助装置と共に、常圧蒸留、減圧蒸留、溶剤分離、水素化処理およびガス化のうちの1つまたは複数のみを用い、硫黄および金属を捕捉するために必要な補助装置を用いるガス化を除いて、水素化処理の下流では炭化水素処理操作を有しない。 The equipment for carrying out the method of the present invention can reduce its facility footprint to within the range of 20% to 30% of the equipment footprint of a conventional refinery with a typical downstream processing unit. Thus, the capital cost per barrel of feed processed is substantially reduced. For example, one particular embodiment of the present invention uses only one or more of atmospheric distillation, vacuum distillation, solvent separation, hydrotreating and gasification with the auxiliary equipment required to capture sulfur and metals, and has no hydrocarbon processing operations downstream of hydrotreating, except for gasification with the auxiliary equipment required to capture sulfur and metals.
本発明のプロセス構成の変形例は、統合された金属および硫黄捕捉手段を提供しながら、水素、蒸気および燃料ガスに加えて電力に必要な工程を供給する設備の島状構造(ユーティリティーアイランド)の効果的な統合により、高効率、低コストの稼働を提供する。ユーティリティーアイランドは、金属汚染物質を潜在的な空気排出源の構成要素として捕捉および排除するために重金属リッチ残留物を処理する、好ましくは統合された、したがってより低い資本コストでの、硫黄捕捉、処理、および除去のための、潜在的排出源としての全ての源からのサワーガスおよび酸性ガスオフガス処理を用いる、1つまたは複数のガス化システムを有する。本発明の島構成は、プロセス要求を満たすために、水素化処理ステップ用の水素、ならびに電気プロセス用および普通は廃棄流れとなる特定の流れを利用する高効率の複合サイクル発電手段を介する電気プロセス用の蒸気および燃料ガス、を作製する。 The process configuration variants of the present invention provide high efficiency, low cost operation through the effective integration of utility islands that provide the process needs for hydrogen, steam and fuel gas as well as electricity while providing integrated metal and sulfur capture means. The utility island has one or more gasification systems with sour gas and acid gas off-gas processing from all sources as potential emission sources, preferably integrated and therefore lower capital cost sulfur capture, treatment and removal, processing heavy metal rich residues to capture and eliminate metal contaminants as potential air emission components. The island configuration of the present invention produces hydrogen for hydroprocessing steps, and steam and fuel gas for the electrical process and via a highly efficient combined cycle power generation means that utilizes certain streams that would normally be waste streams to meet process demands.
本発明の本実施形態の一変形例は、ライトタイトオイルが、炭化水素処理および対応する水素生成のための処理バランスを提供するのに十分なより重質の炭化水素を底部留分および残渣内に含有していない場合を扱い、そのような軽質原油を水素化処理して硫黄および金属を低下させ汚染除去することを可能にする。この方法は、該軽質原油を、他の供給物と別々にまたは混合して、常圧蒸留、減圧蒸留または溶剤分離処理へと導かれる全てのより重質の供給物のいずれかまたは全てに添加するステップを有する。 One variation of this embodiment of the invention addresses the case where the light tight oil does not contain sufficient heavier hydrocarbons in the bottoms and residue to provide a processing balance for hydrocarbon processing and corresponding hydrogen production, allowing such light crude oil to be hydrotreated to reduce and decontaminate sulfur and metals. The method includes adding the light crude oil, either separately or mixed with other feeds, to any or all of the heavier feeds that are directed to atmospheric distillation, vacuum distillation or solvent separation processing.
一変形例では、常圧蒸留の下流での減圧蒸留、溶剤分離、水素化処理およびガス化操作のための装置の設計は、高硫黄燃料油または前記操作のバッテリーリミット外の別の供給源からの追加の重質残渣を処理するための追加または予備の能力を有するような大きさとし、実際の硫黄含有量が目標燃料硫黄含有量制限レベル以下である燃料を形成し、追加の重質残渣からの硫黄および金属の少なくとも一部を捕捉する。 In one variation, the design of the equipment for vacuum distillation, solvent separation, hydrotreating and gasification operations downstream of atmospheric distillation is sized to have additional or reserve capacity to process additional heavy residues from high sulfur fuel oil or another source outside the battery limits of said operations, forming a fuel having an actual sulfur content at or below the target fuel sulfur content limit level, and capturing at least a portion of the sulfur and metals from the additional heavy residues.
他の実施形態では、本発明は、船舶が港内に停泊している間に本発明の燃料を使用して電力を生成し、地方での排出を低減するのに加え、陸上の配電網に販売する方法を提供する。一変形例では、本発明は、港およびその近辺での排出を低減する技術的方法を提供し、該方法は、(a)港の地点またはその近辺で配電網に通常供給される電力を生成する陸上発電設備により生じるキロワット時(KWH)あたりの硫黄または金属の排出量(例えば、港において船舶がそのような配電網に接続された場合の現地電力供給の使用に関連する排出を含む)を確認する技術的分析、および(b)(a)の地点の港にいるときに同じ船舶の船上で生成された電力により生じるKWHあたりの硫黄または金属の排出量を確認する技術的分析を含み、(a)と(b)を比較して、(b)発電のために船舶により発生した排出が、(a)の現地の発電源よりも低い場合は、船内での排出を削減し、船上での発電の全てまたは一部を配電網に提供する。本実施形態は、現地で供給される電力が特定の種類の石炭燃焼源からのものである場合、または、より低い排出の選択肢が現地の発電では利用できず、重質原油もしくは残留油を燃焼して発電に使用している場合、環境排出を低減するのに特に有用であり得る。相殺がなければ、船舶による現地の配電網へのそのような提供は、船舶発電電力のKWHコストが現地配電網電力のKWHコストを上回っている場合、または船舶による現地の配電網へのそのような提供が、低排出発電によって支払われる補助金などの排出削減控除による相殺など、他の形で船舶に利益をもたらすことがない場合には、港湾使用料の相殺がある場合を除いて、なされないであろう。 In another embodiment, the invention provides a method for generating electricity using the fuel of the invention while the ship is in port and selling it to the onshore grid in addition to reducing local emissions. In one variation, the invention provides a technical method for reducing emissions at port and its vicinity, the method comprising: (a) a technical analysis ascertaining sulfur or metal emissions per kilowatt hour (KWH) generated by onshore generating equipment that generates electricity normally supplied to the grid at or near the port location (including, for example, emissions associated with the use of local electricity supplies when the ship is connected to such grid at the port); and (b) a technical analysis ascertaining sulfur or metal emissions per KWH generated by electricity generated on board the same ship when in port at the location of (a); comparing (a) with (b), if the emissions generated by the ship for electricity generation in (b) are lower than the local generating sources in (a), reducing the onboard emissions and providing all or a portion of the onboard electricity generation to the grid. This embodiment may be particularly useful in reducing environmental emissions when the electricity provided locally is from certain types of coal combustion sources, or when lower emission options are not available for local generation and heavy crude or residual oil is burned to generate electricity. Without offsets, such contributions by the vessel to the local grid would not be made except with port charge offsets when the KWH cost of the vessel generated electricity exceeds the KWH cost of the local grid electricity, or when such contributions by the vessel to the local grid would not otherwise benefit the vessel, such as offsets from emission reduction credits such as subsidies paid for low emission generation.
船舶による現地配電網への提供が有益であれば、船舶は、本発明の燃料を使用して港に停泊している間に船上で発電した電力の全てまたは一部を陸上の配電網へ提供することにより生み出される収益により、海上で発生した燃料コストを相殺または削減できる。港における停泊中の配電網への提供により発生する上記収益は、港湾での停泊期間によっては、海上航行の燃料コストを、これらの新規燃料による実際の海上航行燃料コストが海上航行のための高硫黄燃料油のコストよりも低くなるような水準まで、相殺することができる。 If contribution to the local electricity grid by the vessel is beneficial, the vessel can offset or reduce fuel costs incurred at sea by revenues generated by providing all or part of the electricity generated on board the vessel to the onshore electricity grid while in port using the fuels of the present invention. The revenues generated by providing to the electricity grid while in port can offset fuel costs for marine operations to a level such that the actual marine fuel costs with these new fuels are lower than the costs of high sulfur fuel oil for marine operations, depending on the duration of the port stay.
図1は、区切り点範囲を示す様々な実際および仮定の原油の硫黄含有量の模式的なプロットである。例示的な原油硫黄プロファイル4、5、6は、非特許文献6から抽出された実際のデータの中心点に基づいてプロットされている。仮定の原油硫黄プロファイル1、2、3は、その一部を、非特許文献7を含む種々の供給源から採られた実際のデータから得ている。 Figure 1 is a schematic plot of the sulfur content of various actual and hypothetical crude oils showing breakpoint ranges. Exemplary crude oil sulfur profiles 4, 5, and 6 are plotted based on the center points of actual data extracted from "Sulfur Content of Crude Oils," Journal of Chemical Engineering, Vol. 6, No. 1, pp. 1171-1175, 2002. Hypothetical crude oil sulfur profiles 1, 2, and 3 are derived in part from actual data taken from various sources, including "Sulfur Content of Crude Oils," Journal of Chemical Engineering, Vol. 6, No. 1, pp. 1171-1175, 2002.
図1は、本発明のプロセス構成のための異なる原油に対する「区切り点」の定義を示唆する方法を示す。図1は、区切り点を例示しており、区切り点とは、取り出し製品の単位体積の変化あたりの硫黄含有量の変化(グラフの傾き)がもはや実質的に水平または平坦ではない点であって、代わって区切り点では、取り出し量がわずかに増加するにつれ、硫黄含有量が急速にまたは指数関数的に増加し始め、単位体積あたりのグラフの傾きに大きな変化をもたらす。また、区切り点以降では、原油供給原料の種類に応じて、硫黄含有化合物、種類と組成、ならびに複雑さが変化する。区切り点は、運転効率のために、費用のかかる集中的な水素化処理をどのように迂回するのが最適かを判断することを可能にし、それでいて目標硫黄含有量制限仕様に適合する燃料を作製することを可能にする。すなわち、区切り点は、硫黄含有量を減少させるためのさらに下流の処理から遠ざかるまたは低減される、例えば水素化処理から遠ざかる方向に導かれる、常圧原油塔留分の最大硫黄含有量であることができる。区切り点より上の留分は、硫黄含有量低減のための下流の処理に導かれ、一方区切り点以下の留分は処理されず、実質的な操作の節約につながる。従来の精製では、取り出しは、硫黄含有量ではなく、温度範囲によって固定されている。目標硫黄含有量は、最終用途要件の一例として、区切り点の選択を決定することができる。区切り点の設定が高すぎると、過剰なより高い硫黄量の未処理流れは、より低い硫黄量の水素化処理された流れが増えてしまうため、容易に相殺することができない。 FIG. 1 illustrates how to define "breakpoints" for different crudes for the process configuration of the present invention. FIG. 1 illustrates breakpoints, which are points where the change in sulfur content (slope of the graph) per unit volume change of the withdrawn product is no longer substantially horizontal or flat, but instead where the sulfur content begins to increase rapidly or exponentially with small increases in withdrawal volume, resulting in a large change in the slope of the graph per unit volume. Also, from the breakpoint onwards, the sulfur-containing compounds, type and composition, as well as the complexity, change depending on the type of crude feedstock. The breakpoints allow for determining how best to bypass costly intensive hydroprocessing for operational efficiency, while still producing a fuel that meets the target sulfur content limit specification. That is, the breakpoint can be the maximum sulfur content of the atmospheric crude tower fraction that is directed away or reduced from further downstream processing to reduce the sulfur content, e.g., away from hydroprocessing. The fraction above the breakpoint is directed to downstream processing for sulfur content reduction, while the fraction below the breakpoint is not processed, resulting in substantial operational savings. In conventional refining, the takeoff is fixed by the temperature range, not the sulfur content. The target sulfur content, as an example of end-use requirements, can determine the choice of breakpoint. If the breakpoint is set too high, the excess higher sulfur untreated stream cannot be easily offset by the increased amount of lower sulfur hydrotreated stream.
図2は、本発明の他の実施形態の概要を示し、燃料として使用するのに適した単一の液体製品の製造のためのプロセス構成の主要な構成要素を簡略化した形で示している。図2は、常圧および減圧蒸留、溶剤分離、水素化処理ならびにガス化を統合して単一の低硫黄、本質的に金属を含まない燃料製品を製造する方法を示す。 Figure 2 provides an overview of another embodiment of the present invention, showing in simplified form the major components of a process configuration for the production of a single liquid product suitable for use as a fuel. Figure 2 shows how atmospheric and vacuum distillation, solvent separation, hydroprocessing and gasification are integrated to produce a single low sulfur, essentially metal-free fuel product.
硫黄、窒素および金属を含む汚染原油の流れは、原油にとって好ましい脱塩などの前処理後、ライン2を経て、本プロセスに入る。本実施例では、原油供給原料2は、単一の原油、1つもしくは複数の原油の配合物、または原油と高硫黄燃料油などの残留油との配合物であることができる。供給原料2は、常圧蒸留塔100に導かれ、そこで供給原料は軽質オーバーヘッドガス4と複数の取り出し物とに分離される。軽質オーバーヘッドガス4は、プロセス燃料として有用な非凝縮蒸留ガス6を含むか、または他の用途のために捕捉される。1つの好ましい変形例では、このようなオーバーヘッドガス4に関する安定化システムに関連する資本の支出は回避される。しかし、現地のニーズに応じて、例えば、特別な船舶用燃料最大H2S仕様など、安定化システムを含むことができる。図2に示す実施形態では、複数の取り出し物には、以下の範囲内で1つまたは複数の流れ、すなわち(1)ライン4を介したライン16の安定化されていない自然のままの直留ナフサ、(2)ライン18の硫黄区切り点取り出し、(3)ライン24の軽質留出物、(4)ライン26の中間留出物、(5)ライン28の第1重質留出物、および(6)ライン30の常圧残留物、が含まれる。 A stream of contaminated crude oil containing sulfur, nitrogen and metals enters the process via line 2 after pretreatment, such as desalting, which is preferred for the crude oil. In this example, the crude oil feedstock 2 can be a single crude oil, a blend of one or more crude oils, or a blend of crude oil and residual oil, such as high sulfur fuel oil. The feedstock 2 is directed to an atmospheric distillation column 100, where the feedstock is separated into light overhead gas 4 and multiple takeoffs. The light overhead gas 4 includes non-condensable distillate gases 6 useful as process fuel or are captured for other uses. In one preferred variation, the capital expenditure associated with a stabilization system for such overhead gas 4 is avoided. However, stabilization systems can be included depending on local needs, such as for special marine fuel maximum H2S specifications. In the embodiment shown in FIG. 2, the multiple takeoffs include one or more streams within the following ranges: (1) an unstabilized straight-run naphtha in line 16 via line 4; (2) a sulfur breakpoint takeoff in line 18; (3) a light distillate in line 24; (4) a middle distillate in line 26; (5) a first heavy distillate in line 28; and (6) an atmospheric residue in line 30.
当技術分野の様々な用途では、異なる意味が、世界の異なる地域における同じまたは類似の取り出し物に割り当てられており、その意味は、異なっていたり、重複していたり、矛盾していたり、混乱を招いたりすることが多い。本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、以下の意味に用いられる。すなわち、(a)「ナフサ」とは、プロパンのように最低3つの炭素C3を有するものから約175℃(約華氏350度)の初留点(IBP)を有するものまでの範囲にあり、メタン以下などといった低沸点化合物を除く、炭素含有組成物を意味する。(b)「安定化ナフサ」は、燃料ブレンド基材として使用されるナフサまたは他のナフサ範囲物質に関する限り、ブタンまたはプロパン以下の低沸点化合物がほぼ完全にナフサまたは燃料から除去されていることを意味し、例えば、従来の精製所では、ナフサ脱ブタン蒸留塔からの底流が安定化ナフサである。(c)「不安定化ナフサ」は、C4以下の軽質成分が除去されていないナフサを意味し、例えば、従来の精製所では、ナフサ脱ブタン塔への供給原料流れが不安定化ナフサである。(d)「安定化されていない自然のままの直留ナフサ」は、プロパンのように最低3つの炭素C3を有するものから約175℃(約華氏350度)の初留点(IBP)を有するものまでの範囲にあり、メタン以下などといった低沸点化合物を除き、常圧蒸留オーバーヘッド蒸留ガスが含まれてもよく、常圧蒸留から回収された炭素含有組成物を意味する。(e)「自然のままのナフサ」は、水素化処理において、蒸留塔または他の分離器から回収された水素化処理装置流出物の安定化されていない軽質留分を意味し、操作上で考えると、留出部範囲、重油範囲、またはその他の分離器への供給物のナフサ部よりも重質の物質などの分離器底部またはその近辺の1つまたは複数の重質留分を回収する水素化処理ゾーンの一部であって、安定化されていないものである。(f)「区切り点取り出し物」は、本明細書において既に定義され、その例を図1に示している。(g)本明細書中での「区切り点取り出しより上の軽質留出物」または「軽質留出物」は、区切り点取り出し物の最大硫黄含有量より高い初期硫黄含有量を有する留分であり、それに対応して、区切り点取り出し物の最高終点よりも高い沸点(IBP)を有する。(h)「中間留出物」は、好ましい蒸留塔設計に基づく取り出し物として分離された、軽質留出物および重質留出物の間の留分を意味し、例えば、中間留出取り出し物は排除され、軽質留出物または重質留種物のいずれかと組み合わせられ得る。(i)「第1重質留出物」は、常圧蒸留ユニットの最重質留分を意味し、その硫黄含有量および沸点範囲は、蒸留ユニット供給原料の硫黄組成、原油塔稼働の過酷さおよび下流水素化処理条件などといった1つまたは複数の稼働条件により決定される。(j)「第1重質留出物」は、常圧蒸留ユニットの最重質留分を意味し、蒸留ユニット供給原料の硫黄組成および硫黄区切り点取り出しに関連し、原油塔稼働の過酷さ、下流留出物の水素化処理条件の過酷さなどといった1つまたは複数の稼働因子を参照して決定される硫黄含有量および沸点範囲を有する。(k)「第2重質留出物」は、減圧蒸留塔の最軽質留分を意味し、蒸留ユニット供給原料の硫黄組成および硫黄区切り点取り出しに関連し、原油塔稼働の過酷さ、下流留出物の水素化処理条件の過酷さなどといった1つまたは複数の稼働因子を参照して決定される硫黄含有量および沸点範囲を有する。(j)「常圧残留物」、「減圧残留物」、「軽質減圧軽油」および「重質減圧軽油」を含む「減圧軽油」、「溶剤分離」、「水素化処理」、その他の用語、およびこれら用語の変形は、原油を処理する技術の当業者に公知である。 In various applications in the art, different meanings are assigned to the same or similar takeoffs in different parts of the world, and the meanings are often different, overlapping, contradictory, and confusing. As used in this specification and claims, the following meanings are used: (a) "naphtha" means a carbon-containing composition ranging from those having a minimum of three carbons C3, such as propane, to those having an initial boiling point (IBP) of about 175°C (about 350°F), excluding low boiling compounds such as methane and below. (b) "stabilized naphtha" means, insofar as naphtha or other naphtha range materials used as fuel blend stocks are concerned, that low boiling compounds below butane or propane have been almost completely removed from the naphtha or fuel, e.g., in a conventional refinery, the bottom stream from the naphtha debutanizer is stabilized naphtha. (c) "Unstabilized naphtha" means naphtha from which the lighter components C4 and below have not been removed; for example, in a conventional refinery, the feed stream to the naphtha debutanizer is unstabilized naphtha. (d) "Unstabilized pristine straight-run naphtha" means carbon-containing compositions recovered from atmospheric distillation ranging from those having a minimum of three carbons C3, such as propane, to those having an initial boiling point (IBP) of about 175° C. (about 350° F.), excluding low boiling compounds such as methane and below, and which may include atmospheric distillation overhead gases. (e) "Pristine naphtha" means the unstabilized light fraction of the hydrotreater effluent recovered from a distillation column or other separator in hydroprocessing, which is operationally considered to be part of a hydroprocessing zone that recovers one or more heavy fractions at or near the separator bottoms, such as the distillate range, heavy oil range, or materials heavier than the naphtha portion of the feed to the other separator, and which is not stabilized. (f) "Breakpoint take" has been previously defined herein, and an example is shown in FIG. 1. (g) "Light distillate above the breakpoint take" or "light distillate" herein is a cut having an initial sulfur content higher than the maximum sulfur content of the breakpoint take, and correspondingly a higher boiling point (IBP) than the maximum end of the breakpoint take. (h) "Middle distillate" means a cut between the light and heavy distillates separated as a take based on the preferred distillation column design, e.g., the middle take may be rejected and combined with either the light or heavy cut. (i) "First heavy distillate" means the heaviest cut of the atmospheric distillation unit, whose sulfur content and boiling range are determined by one or more operating conditions, such as the sulfur composition of the distillation unit feed, the severity of the crude tower operation, and downstream hydroprocessing conditions. (j) "First heavy distillate" means the heaviest fraction of an atmospheric distillation unit, having a sulfur content and boiling range related to the sulfur composition of the distillation unit feed and the sulfur breakpoint takeoff, and determined with reference to one or more operational factors, such as the severity of the crude tower operation, the severity of the hydrotreating conditions of the downstream distillate, and the like. (k) "Second heavy distillate" means the lightest fraction of a vacuum distillation tower, having a sulfur content and boiling range related to the sulfur composition of the distillation unit feed and the sulfur breakpoint takeoff, and determined with reference to one or more operational factors, such as the severity of the crude tower operation, the severity of the hydrotreating conditions of the downstream distillate, and the like. (j) "Vacuum gas oil", including "atmospheric residue", "vacuum residue", "light vacuum gas oil" and "heavy vacuum gas oil", "solvent separation", "hydrotreating", and other terms, and variations of these terms, are known to those skilled in the art of processing crude oil.
好ましくは、(1)ライン4を介したライン16の安定化されていない自然のままの直留ナフサ、および(2)ライン18の硫黄区切り点取り出し、の流れの組み合わせは、0.06重量%~0.08重量%未満の範囲の硫黄を含有し、ライン600の燃料の組み合わせの目標硫黄含有量が0.1重量%以下であるならば、処理流れ70の硫黄含有量は10重量ppm未満であり、その際、蒸気10および70の流速は、合わせて、燃料組み合わせ600が目標硫黄含有量を超えないように調整される。 Preferably, the combination of the streams (1) unstabilized straight run naphtha in line 16 via line 4, and (2) the sulfur breakpoint takeoff in line 18 contain sulfur in the range of 0.06 wt.% to less than 0.08 wt.%, and the sulfur content of the process stream 70 is less than 10 ppm by weight if the target sulfur content of the fuel combination in line 600 is 0.1 wt.% or less, and the flow rates of steam 10 and 70, taken together, are adjusted so that the fuel combination 600 does not exceed the target sulfur content.
図2において、常圧残留物は、ライン30を介して減圧蒸留塔200に供給され、(1)ライン32の第2重質留出物、(2)ライン36の軽質減圧軽油、(3)ライン38の重質減圧軽油、および(4)ライン50の減圧残留物が作製される。減圧残留物は、ライン50を介して溶剤分離300に導かれ、(1)ライン80の脱アスファルト化油およびライン90の金属リッチ重質残渣であるピッチが作製される。 In FIG. 2, the atmospheric residue is fed to a vacuum distillation tower 200 via line 30 to produce (1) a second heavy distillate via line 32, (2) a light vacuum gas oil via line 36, (3) a heavy vacuum gas oil via line 38, and (4) a vacuum residue via line 50. The vacuum residue is led to a solvent separation 300 via line 50 to produce (1) a deasphalted oil via line 80 and pitch, which is a metal-rich heavy residue via line 90.
図2は、2つの水素化処理ゾーン、すなわち留出物水素化処理ゾーン430および重油水素化処理ゾーン460、を含む統合型水素化処理システム400を示す。統合された水素処理システムは、当技術分野において公知であり、この用途に好ましい。しかし、ゾーン430とゾーン460の両方における水素化脱硫および水素化脱金属には、約117~138バール(1700~2000psi)の範囲内の比較的低圧力の穏やかな水素化処理条件で十分である。 Figure 2 shows an integrated hydroprocessing system 400 that includes two hydroprocessing zones: a distillate hydroprocessing zone 430 and a heavy oil hydroprocessing zone 460. Integrated hydroprocessing systems are known in the art and are preferred for this application. However, mild hydroprocessing conditions at relatively low pressures in the range of about 117-138 bar (1700-2000 psi) are sufficient for hydrodesulfurization and hydrodemetalization in both zones 430 and 460.
軽質留出物24、中間留出物26、第1重質留出物28および第2重質留出物32は、好ましくは、統合型水素化処理システム400に供給され、触媒の存在下、水素化処理条件のもと水素処理され、ライン60に留出物水素化処理ゾーン430流出物流れを形成する。このような水素化処理装置流出物60は、以下の範囲内の物質、すなわち(1)予想される沸点範囲がC5(炭素数5の組成物)より上~約175℃(約摂氏350度)である、自然のままのナフサ、および(2)好ましくは、10重量ppm未満の硫黄含有量を有し、軽質留出物24、中間留出物26、第1重質留出物28および第2重質留出物32を有する処理蒸留蒸気の組み合わせから形成される低減硫黄流れである、超低硫黄ディーゼルを含む。ゾーン430内の水素化処理の副生成物は、その少なくとも一部は、硫黄除去処理され、留出物水素化処理ゾーン430もしくは重油水素化処理ゾーン460、またはその両者に加える水素として再利用される、硫化水素、水素リッチオフガスなど硫黄を含有するガス、および典型的には少量の液化石油ガスを含んでもよいことは、水素化処理技術分野における当業者に公知である。 The light distillate 24, the middle distillate 26, the first heavy distillate 28 and the second heavy distillate 32 are preferably fed to an integrated hydrotreating system 400 and hydrotreated under hydrotreating conditions in the presence of a catalyst to form a distillate hydrotreating zone 430 effluent stream in line 60. Such hydrotreater effluent 60 includes materials within the following ranges: (1) pristine naphtha having an expected boiling range from above C5 (carbon number 5 composition) to about 175° C. (about 350° C.); and (2) ultra-low sulfur diesel, which is a reduced sulfur stream formed from a combination of treated distillation steam having a sulfur content of less than 10 ppm by weight and having the light distillate 24, the middle distillate 26, the first heavy distillate 28 and the second heavy distillate 32. It is known to those skilled in the hydroprocessing art that the by-products of hydroprocessing in zone 430 may include hydrogen sulfide, sulfur-containing gases such as hydrogen-rich off-gas, and typically small amounts of liquefied petroleum gas, at least a portion of which is treated to remove sulfur and recycled as hydrogen for addition to distillate hydroprocessing zone 430 or heavy oil hydroprocessing zone 460, or both.
軽質減圧軽油36、重質減圧軽油38および脱アスファルト化油80もまた、好ましくは、統合型水素化処理システム400に供給され、触媒の存在下、水素化処理条件のもと水素処理され、重質減圧軽油水素化処理ゾーン460流出物流れ70を形成する。そのような水素化処理装置流出物は、以下、(1)予想される沸点範囲がC5(炭素数5の組成物)より上~約175℃(約摂氏350度)である、自然のままのナフサ、および(2)好ましくは、10重量ppm未満の硫黄含有量を有し、軽質減圧軽油36、重質減圧軽油38および脱アスファルト化油80を有する処理蒸留蒸気の組み合わせの第1部分から形成される、重油水素化処理ゾーン第1低減硫黄流れである、超低硫黄ディーゼル、(3)好ましくは、0.12~0.18重量%の範囲の硫黄含有量を有し、軽質減圧軽油36、重質減圧軽油38および脱アスファルト化油80を有する処理蒸留蒸気の組み合わせの第2部分から形成される、第2低減硫黄流れ、の範囲内の物質を有する。ゾーン460内の水素化処理の副生成物は、その少なくとも一部は、硫黄除去処理され、留出物水素化処理ゾーン430もしくは重油水素化処理ゾーン460、またはその両者に添加する水素として再利用される、硫化水素、水素リッチオフガスなど硫黄ガスを含有するガス、および典型的には少量の液化石油ガスを含んでもよいことは、水素化処理技術分野における当業者に公知である。 The light vacuum gas oil 36, the heavy vacuum gas oil 38 and the deasphalted oil 80 are also preferably fed to the integrated hydrotreating system 400 and hydrotreated under hydrotreating conditions in the presence of a catalyst to form the heavy vacuum gas oil hydrotreating zone 460 effluent stream 70. Such hydrotreater effluents have materials within the following ranges: (1) pristine naphtha with an expected boiling range from above C5 (carbon number 5 composition) to about 175° C. (about 350 degrees Celsius); and (2) ultra low sulfur diesel, a heavy oil hydrotreater zone first reduced sulfur stream, preferably having a sulfur content of less than 10 ppm by weight and formed from a first portion of the combined treated distillate steam having light vacuum gas oil 36, heavy vacuum gas oil 38 and deasphalted oil 80; and (3) a second reduced sulfur stream, preferably having a sulfur content in the range of 0.12 to 0.18 weight percent and formed from a second portion of the combined treated distillate steam having light vacuum gas oil 36, heavy vacuum gas oil 38 and deasphalted oil 80. It is known to those skilled in the hydroprocessing art that the by-products of hydroprocessing in zone 460 may include hydrogen sulfide, sulfur-containing gases such as hydrogen-rich off-gas, and typically small amounts of liquefied petroleum gas, at least a portion of which is treated to remove sulfur and recycled as hydrogen for addition to the distillate hydroprocessing zone 430 or the heavy oil hydroprocessing zone 460, or both.
ライン60およびライン70を介して未処理流れ10および1つまたは複数の水素化処理液体流れが組み合わされて、低硫黄で実質的に金属を含まない燃料製品をライン600に形成する。ここで、「組み合わせる」とは、ライン中の流れ混合、配合、または他の密接な組み合わせにより形成されることを意味する。一変形例では、ライン4および16を介する安定化されていない自然のままの直留ナフサとライン18を介する硫黄区切り点取り出しとを、100内で追加の処理なしで組み合わせ、次いで、自然のままのナフサおよび超低硫黄ディーゼルを含む、留出物水素化処理ゾーン430からの1つまたは複数の流出物、ならびに自然のままのナフサ、超低硫黄ディーゼルならびに重油水素化処理ゾーン460で形成される第2低減硫黄流れを有する、重油水素化処理ゾーン460からの1つまたは複数の流出物を組み合わせることによって600に燃料組み合わせを形成する。他の変形例では、水素化処理ゾーン400により、ゾーン430および460の流出物を組み合わせて、そのようなゾーン内でライン60とライン70とが組み合わされたかのように(図示せず)単一の流れを形成しそのような変形例は、水素化処理装置430および460の流出物を分離することが好ましくない場合に、有用である。好ましくは、減圧軽油水素化処理部分460は、オーバーヘッドシステムフローおよびボトムシステムフローを有し、そのフローの一部は、ディーゼル沸点範囲物質である。これは、ゾーン430または460によって組み合わせ600に提供される組み合わせたディーゼルと比較して相対的に少量でよく、組み合わせたディーゼル側水素化処理部分430はまた、ブロック600に導かれるかまたはトリムもしくは他の目的に使用される低硫黄ディーゼルを含むオーバーヘッドシステムフローおよびボトムシステムフロー単独として、またはその一部としての、自然のままのナフサ副流を有する。 The untreated stream 10 and one or more hydrotreated liquid streams are combined via lines 60 and 70 to form a low sulfur, substantially metal-free fuel product in line 600. Here, "combining" means forming by mixing, blending, or other intimate combination of the streams in the lines. In one variation, the unstabilized virgin straight run naphtha via lines 4 and 16 and the sulfur breakpoint takeoff via line 18 are combined without additional processing in 100, and then a fuel combination is formed in 600 by combining one or more effluents from the distillate hydroprocessing zone 430, including virgin naphtha and ultra-low sulfur diesel, and one or more effluents from the heavy oil hydroprocessing zone 460, with the virgin naphtha, ultra-low sulfur diesel, and a second reduced sulfur stream formed in the heavy oil hydroprocessing zone 460. In another variation, hydroprocessing zone 400 combines the effluents of zones 430 and 460 to form a single stream as if lines 60 and 70 were combined in such zone (not shown), and such variation is useful when it is not desirable to separate the effluents of hydrotreaters 430 and 460. Preferably, vacuum gas oil hydroprocessing section 460 has an overhead system flow and a bottoms system flow, a portion of which is diesel boiling range material. This may be relatively small compared to the combined diesel provided to combination 600 by zones 430 or 460, and the combined diesel side hydroprocessing section 430 also has a pristine naphtha side stream, either alone or as part of the overhead system flow and bottoms system flow, which includes low sulfur diesel that is directed to block 600 or used for trim or other purposes.
アスファルトおよび金属リッチ重質残渣を含む脱アスファルト器300底部重質残渣90は、蒸気および酸素、および任意の炭素含有スラリークエンチの存在下、重質残渣90の部分酸化をするための1つまたは複数のガス化炉を含む統合型ガス化複合サイクルシステム500に供給され、合成ガスをであって、少なくともその一部はライン502を介して留出物水素化処理装置430および重油水素化処理装置460を含む水素化処理システム400に送られて使用される水素に変換され、またプロセス用途および他の用途のための504内での発電のためガス化システム500内の複合サイクル発電ユニットのガスタービンを燃焼させる合成ガスである、合成ガスを形成し、高温タービンガスと、高温ガスタービンガスから熱を回収するための熱回収発生器をさらに有し、蒸気を生成し、追加的な発電のために504を介して送られ、蒸気タービンを駆動して発電する。各ガス化炉は、金属リッチ煤煙も産生する。煤煙は粒状固体の形状であってよく、原油および/または重質供給原料由来の金属汚染物質を含み、該固体は、各ガス化炉からライン506を経て金属除去に供給される。支持システムは、1つまたは複数のガス処理ユニットを含み、全ての単位操作からの硫黄含有ガス流れの全てが、サワーガスまたは酸性ガスであるかどうかにかかわらず、508を介して硫黄除去のために上記ガス処理ユニットに供給される。好ましくは、このような硫黄除去システムは、ガス化システムがその一部であるところのユーティリティーアイランドの一部である。より好ましくは、1つまたは複数の硫黄含有ガス流れは、全体的な硫黄除去の一部として業務用硫黄酸産生に向けられる。ガス化システム500は、典型的には、ガス化システム内で生成された原料合成ガスの少なくとも一部から必要な水素を生成するために容量および構成が最適化された酸性ガス除去ユニットおよびサワーCOシフトシステムを含む。 The deasphalter 300 bottoms heavy residue 90, containing asphalt and metal-rich heavy residue, is fed to an integrated gasification combined cycle system 500, which includes one or more gasifiers for partial oxidation of the heavy residue 90 in the presence of steam and oxygen, and an optional carbon-containing slurry quench, to form a synthesis gas, at least a portion of which is sent via line 502 to the hydrotreating system 400, including the distillate hydrotreater 430 and the heavy oil hydrotreater 460, to be converted into hydrogen for use in 504 to generate electricity for process and other uses, and further includes a heat recovery generator for recovering heat from the hot turbine gas and the hot gas turbine gas, which produces steam, which is sent via 504 for additional electricity generation, to drive a steam turbine to generate electricity. Each gasifier also produces metal-rich soot. The soot may be in the form of particulate solids, including metal contaminants from crude oil and/or heavy feedstocks, which are fed from each gasifier via line 506 for metal removal. The support system includes one or more gas processing units to which all of the sulfur-containing gas streams from all unit operations, whether sour gas or acid gas, are fed for sulfur removal via 508. Preferably, such sulfur removal systems are part of the utility island of which the gasification system is a part. More preferably, one or more sulfur-containing gas streams are directed to commercial sulfur acid production as part of the overall sulfur removal. The gasification system 500 typically includes an acid gas removal unit and a sour CO shift system optimized in capacity and configuration to produce the required hydrogen from at least a portion of the raw syngas produced in the gasification system.
図2に示す統合型水素化処理システム400の変形例では、ガス化システム500からの補給用水素含有ガス502は、水素化処理に必要な量で、水素化処理ブロック400内の内部再利用水素と共に、所望レベルの脱硫および脱金属化を達成するために選択された触媒および当該技術分野で知られている他の条件に基づいて調整された、効果的な水素化処理操作温度、圧力、空間速度および圧力になるまで圧縮、加熱される。このように調製された水素502は(再利用水素と共に)最初に高圧ゾーンである重油水素化処理ゾーン460に配置される。水素化処理液体および水素含有ガスを有する重油水素化処理ゾーン460の流出物は、高圧分離器(図示せず)で分離され、その際、それらの液体は、ゾーン460内で集積され、水素を含有する液体は回収され、ライン410を通り、留出物水素化処理装置430に送られて、低圧力ゾーンでの水素化処理に使用される。水素化処理ゾーン430からのサワーおよび酸性ガスを有する水素化処理された液体およびパージガスは、ライン412を通過して、重油水素化処理ゾーン460に入り、そこで実質的に混合される。両方のゾーン430および460の水素化処理された処理液430および460は、ライン60および70を介して分離され、プロセスの硫黄および他の物質バランスの必要性に応じて、別々に組み合わせ燃料600へ投入されるか、組み合わせゾーン600の硫黄レベルを制御するためのトリムとして添加されるか、または取り出され得る(図示せず)。図示した統合型水素化処理の変形例では、両ゾーン430および460のパージガス420は、ライン420を介して、硫黄回収システムおよび任意でガス化またはボイラーを有するユーティリティーアイランド500に向けられる。図2には示されていないが、様々な補助的な高、中および低圧力気液分離器、流れヒーター、ガス再利用およびパージライン、ガスまたは軽質分と液体を分離するための還流ドラム、コンプレッサー、冷却システム、および他の補助的なアプリケーションは、水素化処理技術分野の当業者に公知である。また、共通のユーティリティーアイランド内ではなく、水素化処理ゾーン内に位置する場合には、水素化処理ゾーン400内に、サワーガスまたは酸性ガス処理のための様々なアミンまたは他の硫黄回収剤吸収剤および剥離システムが含まれてもよい。 In the variation of the integrated hydrotreating system 400 shown in FIG. 2, the make-up hydrogen-containing gas 502 from the gasification system 500 is compressed and heated in the amount required for hydrotreating together with the internal recycle hydrogen in the hydrotreating block 400 to the effective hydrotreating operating temperature, pressure, space velocity and pressure adjusted based on the catalyst selected and other conditions known in the art to achieve the desired level of desulfurization and demetalization. The hydrogen 502 thus prepared (along with the recycle hydrogen) is initially placed in the high pressure zone, the heavy oil hydrotreating zone 460. The effluent of the heavy oil hydrotreating zone 460 with hydrotreating liquid and hydrogen-containing gas is separated in a high pressure separator (not shown), whereupon the liquids are collected in the zone 460 and the hydrogen-containing liquid is recovered and sent through line 410 to the distillate hydrotreater 430 for hydrotreating in the low pressure zone. The hydrotreated liquid with sour and acid gases and purge gas from hydroprocessing zone 430 pass through line 412 into heavy oil hydroprocessing zone 460 where they are substantially mixed. The hydrotreated liquids 430 and 460 of both zones 430 and 460 are separated via lines 60 and 70 and may be separately injected into combined fuel 600, added as a trim to control the sulfur level of combined zone 600, or withdrawn (not shown), depending on the sulfur and other mass balance needs of the process. In the illustrated integrated hydroprocessing variation, the purge gas 420 of both zones 430 and 460 is directed via line 420 to a utility island 500 having a sulfur recovery system and optionally a gasification or boiler. Although not shown in FIG. 2, various auxiliary high, medium and low pressure gas-liquid separators, flow heaters, gas recycle and purge lines, reflux drums for separating gas or lights and liquids, compressors, refrigeration systems, and other auxiliary applications are known to those skilled in the hydroprocessing art. Also, various amine or other sulfur recovery agent absorbents and stripping systems for sour gas or acid gas processing may be included in the hydroprocessing zone 400 if located within the hydroprocessing zone rather than within a common utility island.
水素化処理触媒の選択および水素化処理ゾーン400のプロセス条件の調整のためのパラメーターは、石油精製産業に従事する当業者の技術範囲内にあり、本発明の水素化処理区分の実施についての追加の説明を必要としない。留出物水素化処理装置430および重油水素化処理装置460の反応ゾーンでは、使用される水素化処理触媒は、水素含有量を増加させ、ならびに/または硫黄、窒素、酸素、リンおよび金属へテロ原子汚染物質を除去するための炭化水素供給物の水素添加を触媒するのに有用な、任意の触媒組成物を含む。使用される特定の触媒の種類および様々な層構成ならびに選択される水素化処理条件は、それぞれのユニットにより処理される各供給原料の炭化水素製品組成物、ならびに硫黄および金属含有量および重質炭素残留物、ならびに各ゾーンからの生成物流れ中の望ましい低減硫黄および金属含有量に依存する。そのような触媒は、炭化水素原料油の水素化処理に有用な任意の触媒から選択できるが、操作条件は、本発明の好ましい実施形態の実施においては、環飽和または水素化変換を回避または最小化するように調整される。参照により本明細書に組み込まれる、Baldassariらによる特許文献4は、様々な好適な水素化処理触媒に加え、様々な統合型水素化処理装置を含む好適な水素化処理工程を説明している。Baldassariらはさらに、蒸留および重油水素化処理のための様々な触媒組成物および条件範囲を要約し、水素化分解および残留物水素化変換のための条件を識別している。これらの全ては、水素化処理の技術分野の当業者に公知である。非特許文献8には、水素添加により硫黄を除去し、高活性Ni/Mo触媒の使用により硫黄を8ppm未満にした製品を製造するためのユニット設計、触媒の選択、水素消費および他の稼働条件が記載されている。Shifletらによる非特許文献9にもまた、立体障害のない硫黄を除去するための高活性CoMo触媒、および残存する立体障害硫黄を除去するための高活性NiMo触媒を用いて10ppm以下までとする水素化処理が記載されている。 The selection of hydrotreating catalysts and the parameters for adjusting the process conditions of the hydrotreating zone 400 are within the skill of those skilled in the art of the petroleum refining industry and do not require further explanation for the practice of the hydrotreating section of the present invention. In the reaction zones of the distillate hydrotreater 430 and the heavy oil hydrotreater 460, the hydrotreating catalysts used include any catalyst composition useful for catalyzing the hydrogenation of hydrocarbon feeds to increase the hydrogen content and/or remove sulfur, nitrogen, oxygen, phosphorus and metal heteroatom contaminants. The specific catalyst types and various layer configurations used and the hydrotreating conditions selected depend on the hydrocarbon product composition, as well as the sulfur and metal content and heavy carbon residues of each feedstock processed by the respective units, and the desired reduced sulfur and metal content in the product streams from each zone. Such catalysts can be selected from any catalysts useful for hydrotreating hydrocarbon feedstocks, but the operating conditions are adjusted to avoid or minimize ring saturation or hydroconversion in the practice of preferred embodiments of the present invention. US Patent No. 5,399,433 by Baldassari et al., incorporated herein by reference, describes suitable hydrotreating processes including various integrated hydrotreaters as well as various suitable hydrotreating catalysts. Baldassari et al. further summarize various catalyst compositions and condition ranges for distillation and heavy oil hydrotreating, and identify conditions for hydrocracking and residue hydroconversion, all of which are known to those skilled in the art of hydrotreating. US Patent No. 5,399,433 by Baldassari et al., describes unit designs, catalyst selections, hydrogen consumption, and other operating conditions for removing sulfur by hydrogenation and producing products with less than 8 ppm sulfur by using a highly active Ni/Mo catalyst. US Patent No. 5,399,433 by Shiflet et al. also describes hydrotreating to 10 ppm or less using a highly active CoMo catalyst to remove unhindered sulfur, and a highly active NiMo catalyst to remove residual sterically hindered sulfur.
図2に示す他の変形例では、供給原料2の硫黄含有量は、硫黄プロファイルの指数関数的な区切り点および上昇率を示す分析により測定される。例えば、0.06~0.08重量%(または、未処理および水素化処理蒸気の相対的流速およびそれぞれの硫黄含有量を踏まえ、該量よりも高い)範囲の硫黄含有量の区切り点およびそのようなプロファイルを使用して、安定化されていない自然のままの直留ナフサ16および硫黄区切り点取り出し18の利用可能な量を最大化するように常圧蒸留100の調整を制御し、その際、直留ナフサ16および硫黄区切り点取り出し18は、流動混合または配合により組み合わされて流れ、処理なしでも製品集積ゾーン600で入手可能であり、必要であれば、(1)留出物水素化処理ゾーン430への軽質留出物24、中間留出物26、第1重質留出物28もしくは第2重質留出物32の流れの量、または(2)重油水素化処理装置460への軽質減圧軽油36、重質減圧軽油38もしくは脱アスファルト化油80の流れの量が測定または低減され、これらの流れは、実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量制限以下である燃料製品600を形成するため、増加または低減された量で水素化処理に導かれる。さらに他の変形例では、分析は、未処理の安定化されていない自然のままの直留ナフサ16および未処理の硫黄区切り点取り出し18以外の流れの最大量を制御して、水素化処理に向かう流れの量を決定し、実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量制限以下である燃料600を形成するために使用することができる。すなわち、任意の(1)留出物水素化処理ゾーン430への軽質留出物24、中間留出物26、第1重質留出物28もしくは第2重質留出物32の流れの量、または(2)重油水素化処理装置460への軽質減圧軽油36、重質減圧軽油38もしくは脱アスファルト化油80の流れの量、である水素化処理400への様々な流量を、600で未処理流れ10と混合される水素化処理ゾーン400の流出物60もしくは70またはその両者の硫黄含有量を調整するように、増加または低減することができる。 In another variation shown in FIG. 2, the sulfur content of the feedstock 2 is measured by analysis showing an exponential breakpoint and rate of rise of the sulfur profile. For example, a breakpoint of sulfur content in the range of 0.06-0.08 wt.% (or higher, given the relative flow rates of the untreated and hydrotreated steam and their respective sulfur contents) and such a profile may be used to control the adjustment of atmospheric distillation 100 to maximize the available amount of unstabilized raw straight run naphtha 16 and sulfur breakpoint take 18, where the straight run naphtha 16 and sulfur breakpoint take 18 are combined and flowed together by fluid mixing or blending to produce a product without treatment. The amounts of (1) the light distillate 24, middle distillate 26, first heavy distillate 28 or second heavy distillate 32 streams to the distillate hydrotreating zone 430 or (2) the light vacuum gas oil 36, heavy vacuum gas oil 38 or deasphalted oil 80 streams to the heavy oil hydrotreater 460 available in the product accumulation zone 600, if necessary, are measured or reduced, and these streams are directed to hydrotreating in increased or reduced amounts to form a fuel product 600 whose actual sulfur content is at or below the target sulfur content limit. In yet another variation, the analysis can be used to control the maximum amount of streams other than the raw unstabilized straight run naphtha 16 and the raw sulfur breakpoint take 18 to determine the amount of streams directed to hydrotreating to form a fuel 600 whose actual sulfur content is at or below the target sulfur content limit. That is, the various flow rates to hydroprocessing 400, either (1) the amount of light distillate 24, middle distillate 26, first heavy distillate 28 or second heavy distillate 32 stream to distillate hydroprocessing zone 430, or (2) the amount of light vacuum gas oil 36, heavy vacuum gas oil 38 or deasphalted oil 80 stream to heavy oil hydrotreater 460, can be increased or decreased to adjust the sulfur content of the effluent 60 or 70 of hydroprocessing zone 400, or both, that are mixed with the untreated stream 10 at 600.
一変形例では、実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量制限以下である燃料製品600を、実際の最終製品600の硫黄レベルを調整することにより形成する。調整は、組み合わせゾーン600への、(a)硫黄除去の処理がされていないため硫黄を含有していても良い、安定化されていない自然のままの直留ナフサ16もしくは硫黄区切り点取り出し18、または(b)処理された軽質留出物24、中間留出物26、第1重質留出物28、第2重質留出物32などの留出物水素化処理装置430に出入りする流れ、または(c)処理された軽質減圧軽油36、重質減圧軽油38、脱アスファルト化油80などの重油水素化処理装置に出入りする流れ、の1つまたは複数の量を増加または低減することにより行われる。ここで、そのような調整は、各流れ60または70の、組み合わせ600への、硫黄含有量に対する相対的な寄与度の測定に基づいている。 In one variation, a fuel product 600 with an actual sulfur content at or below the target sulfur content limit is formed by adjusting the sulfur level of the actual final product 600 by increasing or decreasing the amount of one or more of: (a) unstabilized, natural straight run naphtha 16 or sulfur breakpoint take 18, which may contain sulfur because it has not been treated for sulfur removal, or (b) streams to or from a distillate hydrotreater 430, such as the processed light distillate 24, middle distillate 26, first heavy distillate 28, second heavy distillate 32, or (c) streams to or from a heavy oil hydrotreater, such as the processed light vacuum gas oil 36, heavy vacuum gas oil 38, deasphalted oil 80, to or from the combined zone 600, where such adjustment is based on a measurement of the relative contribution of each stream 60 or 70 to the sulfur content of the combined 600.
一実施形態では、燃料600向けに低金属含有量および目標硫黄含有量制限レベル未満の硫黄含有量を有するライトタイトオイルもしくは凝縮物、または非随伴ガスおよびシェールガス製造用凝集物などのライトタイトオイルの組み合わせなどは、以下、すなわち(a)常圧蒸留100もしくは減圧蒸留200、溶剤分離300への供給原料、留出物水素化処理装置430への軽質留出物24、中間留出物26、第1重質留出物28もしくは第2重質留出物32のいずれかの供給原料、もしくは重油水素化処理装置460への軽質減圧軽油36、重質減圧軽油38もしくは脱アスファルト化油80のいずれかの供給原料、(b)追加の処理を行うことなしに、安定化されていない自然のままの直留ナフサ16および硫黄区切り点取り出し18から形成された流れ10、(c)自然のままのナフサおよび超低硫黄ディーゼルを含む留出物水素化処理装置により形成される流れ、(d)自然のままのナフサ、超低硫黄ディーゼルおよび第2低減硫黄流れを含む重油水素化処理装置により形成される流れ、(e)最終製品燃料600に導かれる、結合された水素化処理ユニット400の組み合わせ流出物70、または(f)最終製品燃料を形成するために添加される、そのような燃料を生産する設備の囲いの内部または外部で添加される別の燃料、の1つまたは複数と組み合わせる。 In one embodiment, a light tight oil or condensate having low metal content and sulfur content below the target sulfur content limit level for fuel 600, or a combination of light tight oils such as condensates for non-associated gas and shale gas production, is used for the following: (a) as a feedstock for atmospheric distillation 100 or vacuum distillation 200, solvent separation 300, as a feedstock for any of light distillate 24, middle distillate 26, first heavy distillate 28 or second heavy distillate 32 to distillate hydrotreater 430, or as a feedstock for any of light vacuum gas oil 36, heavy vacuum gas oil 38 or deasphalted oil 80 to heavy oil hydrotreater 460, (b) as a feedstock for further processing; (c) a stream formed from the unstabilized straight run naphtha 16 and sulfur breakpoint takeoff 18 without further processing; (d) a stream formed from the distillate hydrotreater including the raw naphtha and ultra-low sulfur diesel; (e) a combined effluent 70 of the combined hydrotreating unit 400 that is directed to the final product fuel 600; or (f) another fuel that is added to form the final product fuel, either inside or outside the enclosure of the facility that produces such fuel.
図2に示す一変形例では、燃料製品600の硫黄含有量は、(a)組み合わせ600に、ライン10を介して、安定化されていない自然のままの直留ナフサ16および硫黄区切り点取り出し18を、そのような流れに追加の処理を加えることなく、供給すること、次いで、(b)実際の製品の硫黄レベル600を、(1)留出物水素化処理ゾーン430への軽質留出物24、中間留出物26、第1重質留出物28もしくは第2重質留出物32の流れ、(2)重油水素化処理装置460への軽質減圧軽油36、重質減圧軽油38もしくは脱アスファルト化油80の流れの1つもしくは複数の組み合わせへの量を増加もしくは低減して調整すること、(c)次いで、何らかの理由で実際の製品600の硫黄含有量を目標硫黄レベルまで上昇させる必要があるならば、組み合わせへの(1)ライン60を介する、軽質留出物24、中間留出物26、第1重質留出物28もしくは第2重質留出物32から形成された、留出物水素化処理ゾーン430からの流れ、(2)ライン70を介する、軽質減圧軽油36、重質減圧軽油38および脱アスファルト化油80から形成された、重油水素化処理ゾーン460からの流れ、の1つもしくは複数の量を減らすこと、または(d)何らかの理由で実際の製品600の硫黄含有量を目標硫黄レベルまで低減させる必要があるならば、組み合わせへの(1)ライン60を介する、留出物水素化処理ゾーン430からの上記流れ、(2)ライン70を介する、重油水素化処理ゾーン460からの上記流れ、の1つもしくは複数の量を増加すること、によって目標硫黄含有量制限レベル以下に制御される。このような促進により、例えば、海上および陸上用ガスタービンのための500重量ppm未満の硫黄燃料を目標とした燃料供給や、異なる目標硫黄含有量を必要とする異なる場所での同じ用途のための様々な範囲など、複数の硫黄等級を効率的に製造することができる。 In one variation shown in FIG. 2, the sulfur content of the fuel product 600 is adjusted by (a) feeding the combination 600 with unstabilized, natural straight run naphtha 16 and sulfur breakpoint takeoff 18 via line 10 without additional processing of such streams, and then (b) adjusting the actual product sulfur level 600 by increasing or decreasing the amount of one or more combinations of (1) the light distillate 24, middle distillate 26, first heavy distillate 28, or second heavy distillate 32 streams to the distillate hydrotreating zone 430, (2) the light vacuum gas oil 36, heavy vacuum gas oil 38, or deasphalted oil 80 streams to the heavy oil hydrotreater 460, and (c) if for any reason the sulfur content of the actual product 600 needs to be increased to the target sulfur level, the combination The sulfur content of the actual product 600 is controlled below the target sulfur content limit level by decreasing the amount of one or more of the following to the combination: (1) the stream from the distillate hydrotreating zone 430, via line 60, formed from the light distillate 24, the middle distillate 26, the first heavy distillate 28, or the second heavy distillate 32; (2) the stream from the heavy oil hydrotreating zone 460, via line 70, formed from the light vacuum gas oil 36, the heavy vacuum gas oil 38, and the deasphalted oil 80; or (d) if for any reason it is necessary to reduce the sulfur content of the actual product 600 to the target sulfur level, by increasing the amount of one or more of the following to the combination: (1) the stream from the distillate hydrotreating zone 430, via line 60; or (2) the stream from the heavy oil hydrotreating zone 460, via line 70. Such facilitation allows for the efficient production of multiple sulfur grades, such as fuel supplies targeted at less than 500 ppm sulfur fuel by weight for offshore and onshore gas turbines, and various ranges for the same application in different locations requiring different target sulfur content.
組み合わせ600における最終燃料の目標硫黄含有量制限レベルよりも高い硫黄含有量を有する高硫黄燃料油の使用の変形例では、高硫黄燃料油は、1つまたは複数の様々な供給原料の一部として、それぞれの単位操作の1つまたは複数へ供給される。高硫黄燃料油は、(a)常圧蒸留100への供給ライン2もしくは減圧蒸留200へのライン30へ、または(b)溶剤分離300へのライン50へ、または(c)別々に、もしくは上記留出物水素化処理装置430への軽質留出物24、中間留出物26、第1重質留出物26もしくは第2重質留出物32供給原料の1つもしくは複数と組み合わせて、留出物水素化処理装置430へのライン20へ、または(d)別々に、もしくは軽質減圧軽油36、重質減圧軽油38および脱アスファルト化油80の1つもしくは複数と組み合わせて、重油水素化処理装置460へのライン40へ添加して、実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量制限以下である燃料組み合わせ600を形成することができる。高硫黄燃料油の供給原料としての使用およびその供給点の選択に関するこれらの変形例の1つまたは複数の実施において、その硫黄含有量、アスファルテン含有量などといった高硫黄燃料油の供給の性質および共処理された原油または他の供給原料との適合性に関する他の因子、容器スペースおよびエネルギー消費、アスファルテン含有量、未溶解成分の含有量、ガム形成、ならびに他の効率の問題が考慮されることは、精製技術分野の当業者に公知である。 In a variation of the use of high sulfur fuel oil having a sulfur content higher than the target sulfur content limit level of the final fuel in combination 600, the high sulfur fuel oil is supplied as part of one or more of the various feedstocks to one or more of the respective unit operations. The high sulfur fuel oil can be added (a) to the feed line 2 to atmospheric distillation 100 or to line 30 to vacuum distillation 200, or (b) to line 50 to solvent separation 300, or (c) to line 20 to distillate hydrotreater 430, either separately or in combination with one or more of the light distillate 24, middle distillate 26, first heavy distillate 26 or second heavy distillate 32 feeds to said distillate hydrotreater 430, or (d) to line 40 to heavy oil hydrotreater 460, either separately or in combination with one or more of light vacuum gas oil 36, heavy vacuum gas oil 38 and deasphalted oil 80 to form a fuel combination 600 whose actual sulfur content is at or below the target sulfur content limit. It is known to those skilled in the refining art that in implementing one or more of these variations regarding the use of high sulfur fuel oil as a feedstock and the selection of its feed point, consideration is given to the nature of the high sulfur fuel oil feed, such as its sulfur content, asphaltene content, and other factors related to compatibility with co-processed crude oil or other feedstocks, vessel space and energy consumption, asphaltene content, content of undissolved components, gum formation, and other efficiency issues.
他の変形例では、組み合わせ600ゾーンの清浄な燃料は、燃料600の実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量制限以下となるように、目標硫黄含有量制限レベルよりも高い硫黄含有量を有することができる高硫黄燃料油を、(a)高硫黄燃料油の硫黄含有量によっては追加の処理が加えられることのない、安定化されていない自然のままの直留ナフサ16および硫黄区切り点取り出し18から形成される流れ10、または(b)自然のままのナフサおよび超低硫黄ディーゼル範囲物質を含む留出物水素化処理装置430により形成される流れ60、または(c)自然のままのナフサ、超低硫黄ディーゼルおよび第2低減硫黄流れを含む重油水素化処理装置460から形成される流れ70もしくは水素化処理ゾーン400からの組み合わせ流出物70、の1つまたは複数に添加することにより形成される。 In another variation, the clean fuel of the combination 600 zone is formed by adding a high sulfur fuel oil, which may have a sulfur content higher than the target sulfur content limit level, to one or more of (a) stream 10 formed from unstabilized virgin straight run naphtha 16 and sulfur breakpoint take 18, which are not further processed due to the sulfur content of the high sulfur fuel oil, or (b) stream 60 formed by distillate hydrotreater 430, which includes virgin naphtha and ultra-low sulfur diesel range material, or (c) stream 70 formed from heavy oil hydrotreater 460, which includes virgin naphtha, ultra-low sulfur diesel and a second reduced sulfur stream, or the combined effluent 70 from hydrotreating zone 400, which includes virgin naphtha, ultra-low sulfur diesel and a second reduced sulfur stream, such that the actual sulfur content of fuel 600 is at or below the target sulfur content limit.
燃料組成物600の作製に高硫黄燃料油を使用する好ましい一変形例では、そのような高硫黄燃料油の硫黄含有量を測定し、次いで高硫黄燃料油を、供給原料50の一部として溶剤分離ユニットに供給し、脱アスファルト化油流れ80の一部を形成するか、または供給原料20の一部として軽質留出物24、中間留出物26、第1重質留出物26もしくは第2重質留出物32の1つもしくは複数の蒸留流れと組み合わせられて、留出物水素化処理装置430に供給されるか、または軽質減圧軽油36、重質減圧軽油38および脱アスファルト化油80の重油流れの1つもしくは複数、もしくは蒸留流れと重油流れの両者と組み合わせられて、高硫黄燃料油の硫黄含有量次第で、留出物水素化処理装置430もしくは重油水素化処理装置460、もしくは両者への供給原料の一部を形成し、ゾーン430もしくは460の水素化処理条件の調整を最適化し、または両ゾーンを調整して実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量制限以下である燃料を形成する。 In one preferred variation in which high sulfur fuel oil is used to make the fuel composition 600, the sulfur content of such high sulfur fuel oil is measured and then the high sulfur fuel oil is fed as part of the feedstock 50 to a solvent separation unit to form part of the deasphalted oil stream 80, or is combined with one or more distillate streams of the light distillate 24, the middle distillate 26, the first heavy distillate 26 or the second heavy distillate 32 as part of the feedstock 20 and fed to the distillate hydrotreater 430, or or combined with one or more of the light vacuum gas oil 36, heavy vacuum gas oil 38, and deasphalted oil 80 heavy oil streams, or both the distillate and heavy oil streams, depending on the sulfur content of the high sulfur fuel oil, to form part of the feed to the distillate hydrotreater 430 or the heavy oil hydrotreater 460, or both, optimizing adjustment of the hydrotreating conditions in zone 430 or 460, or adjusting both zones to form a fuel with an actual sulfur content below the target sulfur content limit.
本発明の他の実施形態では、その仕様が硫黄含有量制限以下の清浄な燃料は、典型的には常圧残留物またはより重質であり、高硫黄燃料油の仕様外または標準的な規格内にある密度または硫黄または金属含有量を有してもよい高硫黄燃料油を含む、重質残渣油の使用によって形成することができる。市場における考慮事項により、このような重質残渣油は、燃料プラントのバッテリーリミット内とは異なる供給源から入手可能であることが多い。燃料600の目標硫黄含有量制限レベルよりも高い硫黄含有量を有する重質残渣は、以下、すなわち(a)減圧蒸留塔200であって、別々にもしくはライン30を介して常圧残留物と組み合わせて蒸留塔200に供給し、第2重質留出物32、軽質減圧軽油36、重質減圧軽油もしくは減圧残留物50のいずれかもしくは全ての少なくとも一部を作製する常圧蒸留塔200、または(b)溶剤分離300であって、別々にもしくはライン50を介して溶剤分離300への減圧残留物供給物と組み合わせられて、脱アスファルト化油80の少なくとも一部、もしくはガス化、硫黄回収および他の補助的な処理のためにガス化システム500へと通過する金属リッチ重質残渣を有するピッチ90を形成する溶剤分離300、の1つまたは複数に供給される。このような重質残渣油はまた、ユーティリティーアイランド500への供給物としてライン90を介してピッチと組み合わせられてもよい。変形例では、本発明の燃料600の硫黄含有量を調整するトリムのための処理をしないで、比較的高硫黄含有量(0.5重量%を超える)または高金属含有量を有する未処理の高硫黄燃料油を使用する場合、そのような使用は、組み合わせ600が目標硫黄含有量制限を超えないことを確実にするための処理をしないで使用される場合、比較的小さな調整量とする。 In another embodiment of the invention, clean fuels whose specifications are below the sulfur content limit can be formed by the use of heavy residual oils, including typically atmospheric residuals or high sulfur fuel oils that are heavier and may have a density or sulfur or metal content outside the specifications or within the standard specifications for high sulfur fuel oil. Due to market considerations, such heavy residual oils are often available from sources other than within the battery limits of the fuel plant. The heavy residue having a sulfur content higher than the target sulfur content limit level for fuel 600 is fed to one or more of the following: (a) a vacuum distillation column 200, either separately or in combination with the atmospheric residue via line 30, which feeds the distillation column 200 to produce at least a portion of any or all of a second heavy distillate 32, a light vacuum gas oil 36, a heavy vacuum gas oil, or a vacuum residue 50; or (b) a solvent separation 300, either separately or in combination with the vacuum residue feed to the solvent separation 300 via line 50 to form at least a portion of the deasphalted oil 80, or a pitch 90 having a heavy metals-rich residue which is passed to a gasification system 500 for gasification, sulfur recovery, and other auxiliary processing. Such heavy residue may also be combined with the pitch via line 90 as a feed to a utility island 500. Alternatively, if untreated high sulfur fuel oils having relatively high sulfur content (greater than 0.5 wt%) or high metal content are used without treatment to trim the sulfur content of the fuel 600 of the present invention, such use would require a relatively small amount of adjustment when used without treatment to ensure that the combination 600 does not exceed the target sulfur content limit.
様々な中間的な個々の生成物を示す図2のフローシートは、描かれた各単位操作の流出物における主要な生成物および副生成物の説明および理解のためのものである。各単位操作による分離または処理の選択された変化は、選択された原油および供給原料、ならびに目標硫黄仕様以下の燃料を製造するために製造された中間生成物の最適化に依存する。例えば、ゾーン430内で生成された超低ディーゼルが濾過されず、全ての水素化処理された物質が図2に示すようにライン70内で組み合わせられる場合には、共通の気液分離器(図示せず)の使用によって、水素化処理装置430および460からの流出物60および70の両方を水素化処理ゾーン400内で組み合わせることができ、ガスのみが除去される。あるいは、最終的な組み合わせゾーン600の燃料の硫黄含有量のトリム制御または他の理由のための自然のままのナフサまたは超低硫黄ディーゼルの一部の分離または削除がプロセス目的である場合、水素化処理装置430および460からの流出物60および70は、自然のままのナフサまたは超低硫黄ディーゼルの留分を除去することができるよう、別々にまたは組み合わせて、ストリッパーまたは蒸留塔に送られてもよい。 The flowsheet of FIG. 2 showing the various intermediate individual products is for the explanation and understanding of the major products and by-products in the effluent of each depicted unit operation. The selected variation of separation or processing by each unit operation depends on the selected crude oil and feedstock, and the optimization of the intermediate products produced to produce fuels below the target sulfur specification. For example, if the ultra-low diesel produced in zone 430 is not filtered and all hydrotreated materials are combined in line 70 as shown in FIG. 2, both effluents 60 and 70 from hydrotreaters 430 and 460 can be combined in hydrotreater zone 400 by using a common gas-liquid separator (not shown) and only gases are removed. Alternatively, if the process objective is the separation or removal of a portion of the raw naphtha or ultra-low sulfur diesel for trim control of the sulfur content of the final combined zone 600 fuel or for other reasons, the effluents 60 and 70 from hydrotreaters 430 and 460 can be sent to a stripper or distillation tower, either separately or combined, to remove the raw naphtha or ultra-low sulfur diesel fraction.
本発明の様々な実施形態を説明したが、それらは例示に過ぎず限定的なものではないことを理解すべきである。例えば、燃料の引火点が考慮されていない場合、低い金属含有量および目標硫黄含有量未満の硫黄含有量を有する未処理のライトタイトオイルもしくは凝縮物、または未処理のライトタイトオイルもしくは凝縮物の組み合わせは、上記未処理の留分と上記処理流れとの組み合わせの一部として添加され、実際の硫黄含有量が目標硫黄含有量以下である燃料を形成する。本明細書で使用される「ライトタイトオイル」または「LTO」という用語は、(i)0.1重量%~0.2重量%の範囲の硫黄含有量、および(ii)API(度)で38~57度の範囲の密度、および(iii)供給源に基づく幅広い炭化水素範囲、を有する源泉凝縮物またはシェールガス凝縮物を意味する。LTOは、典型的には、全量に対する重量%として、(a)5~20重量%の液化石油ガス範囲、(b)10~35重量%のナフサ、(c)15~30重量%の灯油、(d)15~25重量%のディーゼル、(e)減圧軽油、および(f)ゼロ(0%)~10重量%の重質残渣の、互いに重なり合う、予想される留出物取り出しの留分範囲を有する。 While various embodiments of the present invention have been described, it should be understood that they are illustrative and not limiting. For example, if the flash point of the fuel is not considered, an untreated light tight oil or condensate, or a combination of untreated light tight oil or condensate having a low metal content and a sulfur content below the target sulfur content, is added as part of the combination of the untreated fraction and the treated stream to form a fuel with an actual sulfur content below the target sulfur content. As used herein, the term "light tight oil" or "LTO" refers to a wellhead condensate or shale gas condensate having (i) a sulfur content in the range of 0.1% to 0.2% by weight, and (ii) a density in the range of 38 to 57 degrees API, and (iii) a wide range of hydrocarbons based on the source. LTO typically has overlapping ranges of expected distillate takeoffs, expressed as a percentage by weight of the total: (a) 5-20 wt.% liquefied petroleum gas range, (b) 10-35 wt.% naphtha, (c) 15-30 wt.% kerosene, (d) 15-25 wt.% diesel, (e) vacuum gas oil, and (f) zero (0%) to 10 wt.% heavy residue.
一変形例では、本発明は、(i)例えば、利用可能な油が本発明の燃焼製造プラントのバッテリーリミット外の生産地をもつ場合、未処理のライトタイトオイルもしくは凝縮物の品質を有する原油、またはライトタイトオイルもしくは凝縮物の組み合わせと、(ii)1つまたは複数の他の原油供給原料との、本発明の方法による共処理を行い、低金属含有量と目標硫黄含有量未満の硫黄含有量を有する低コスト燃料を作製する。このようなライトタイト原油は、底部留分に十分な重質炭化水素を含有していない可能性が高く(例えば、0%または非常に低い重質残渣)、残渣の範囲は、脱硫または他の水素化処理のための処理バランスを提供しておらず、対応する残渣も、そのようなライトタイト原油を費用対効果のある方法で水素化し、硫黄および金属を削減して汚染除去するか、または十分な潤滑性を与え、一定の種類のエンジンでの使用を支えるための水素生成のプロセスを支えるに十分でない。 In one variation, the present invention involves co-processing (i) crude oil having unprocessed light tight oil or condensate quality, or a combination of light tight oil or condensate, for example when the available oil has a production location outside the battery limits of the combustion production plant of the present invention, with (ii) one or more other crude oil feedstocks, by the method of the present invention, to produce a low-cost fuel having a low metal content and a sulfur content below the target sulfur content. Such light tight crude oils likely do not contain sufficient heavy hydrocarbons in the bottoms fraction (e.g., 0% or very low heavy residue), the extent of the residue does not provide a processing balance for desulfurization or other hydroprocessing, and the corresponding residue is not sufficient to cost-effectively hydroprocess such light tight crude oil to reduce and decontaminate sulfur and metals, or provide sufficient lubricity to support the process of hydrogen production to support use in certain types of engines.
本発明の新規燃料の実施形態は、国際標準化機構(ISO)によって発行されたISO8217規格を参照することにより、より良く理解される。ISO8217には、船上での消費のための一連の海洋残留燃料のカテゴリーと詳しい仕様が記載されている。これらの仕様は、それらの開発の基礎として、原油供給、精製方法、および他の条件が様々に変動することを認識している。このような仕様は、硫黄含有量のなどといった特性に対する様々な国際的要件が考慮されていることを示唆している。現時点で最も厳しいISO8217は、RMA10であり、明細書と請求項の解釈はこれに基づくべきである。本発明の新規燃料の模擬組成物(原油を留分に分割し、その留分の一部を水素化処理し、溶剤分離中に溶剤ではない残留物を除去し、次いで未処理および処理区分を再構成するするシミュレーションモデルにより作製される)に基づけば、これらの新規燃料は、引火点を除いて全てのISO RMA10仕様に適合および/または超えており、引火点については貨物船に対する引火点要件のSOLAS例外に該当し、該燃料は、これらの新規燃料を上記の残渣からなる船舶用燃料と区別する新規の特徴および改善を有することを、本発明者らは主張する。 The novel fuel embodiments of the present invention are better understood by reference to the ISO 8217 standard published by the International Organization for Standardization (ISO). ISO 8217 describes a range of marine residual fuel categories and detailed specifications for consumption on board ships. These specifications recognize, as the basis for their development, the wide variations in crude oil supply, refining methods, and other conditions. Such specifications imply that various international requirements for properties such as sulfur content have been taken into account. The most stringent ISO 8217 to date is RMA 10, and interpretation of the specification and claims should be based on this. Based on simulated compositions of the new fuels of the present invention (created by a simulation model of splitting crude oil into fractions, hydrotreating some of the fractions, removing non-solvent residues during solvent separation, and then reconstituting the untreated and treated fractions), the inventors assert that these new fuels meet and/or exceed all ISO RMA 10 specifications except for flash point, which falls within the SOLAS exception to the flash point requirement for cargo ships, and that the fuels have novel characteristics and improvements that distinguish them from marine fuels made from the above residues.
一変形例では、本発明者らは、引火点を除いて、全てのISO RMA10(ISO2817-10)の仕様に適合または超えており、以下の特筆すべき特徴、すなわち(a)0.50%m/m(重量%)以下、好ましくは、0.05~0.20m/m(重量%)の範囲の硫黄、(b)5.0mg/Kg(重量ppm)以下、好ましくは、1.0mg/Kg(1.0重量ppm)以下、例えば、0.2mg/Kg(0.2重量ppm)の金属、および(c)60℃以下の引火点、および他のISO RMA10仕様より優れた特徴、のいずれかまたは全てを有する改良された燃料を提供する。変形例では、これら新規の燃料はさらに、以下のような特筆すべき特徴、すなわち(a)10cSt以下の粘度、(b)0(零)℃以下の流動点、(c)820~880Kg/m3の範囲内の密度、(d)800以下のCCAI、(e)20mg/Kg以下、好ましくは、10mg/Kg以下のナトリウム、の1つまたは複数を有する。上記の全ては、ISO2817-10により規定されている試験または計算方法により測定される。このような燃料は、ナフサの初留点およびヘプタンなどの溶剤分離に好適な溶剤に可溶な成分の中で一番高い沸点を有する成分の最高沸点を有する一連の炭化水素を含む。金属は、供給原料の組成および稼働条件の調整に依存して、100重量ppbまで低減できる。 In one variation, the inventors provide an improved fuel which meets or exceeds all ISO RMA 10 (ISO 2817-10) specifications except for flash point, and has any or all of the following notable characteristics: (a) sulfur not exceeding 0.50% m/m (wt%), preferably in the range of 0.05 to 0.20 m/m (wt%); (b) metals not exceeding 5.0 mg/Kg (ppm by weight), preferably not exceeding 1.0 mg/Kg (1.0 ppm by weight), e.g., 0.2 mg/Kg (0.2 ppm by weight); and (c) a flash point of 60° C. or less, and other characteristics superior to the ISO RMA 10 specifications. In a variant, these new fuels have one or more of the following notable characteristics: (a) viscosity of 10 cSt or less, (b) pour point of 0°C or less, (c) density in the range of 820-880 Kg/ m3 , (d) CCAI of 800 or less, and (e) sodium of 20 mg/Kg or less, preferably 10 mg/Kg or less, all as measured by the test or calculation methods specified by ISO 2817-10. Such fuels include a range of hydrocarbons with an initial boiling point of naphtha and a maximum boiling point of the highest boiling point soluble in a solvent suitable for solvent separation, such as heptane. Metals can be reduced to 100 ppb by weight depending on the feed composition and adjustment of operating conditions.
本発明者らは、貨物船に対する引火点要件のSOLAS例外に該当する硫黄および金属量が極めて低い燃料を低コストで生産できることを発見した。他の用途のために引火点処理が必要な場合、60℃以上の引火点を有するため、またはそのような要求のための引火点処理は、当該技術分野で公知である。 The inventors have discovered that fuels can be produced at low cost that have extremely low sulfur and metals that fall within the SOLAS exception to the flash point requirements for cargo ships. If flash point treatment is required for other applications, flash point treatments to have a flash point of 60°C or greater or for such requirements are known in the art.
本発明の低粘度、低流動点燃料を船舶用エンジンに使用することで、通常の残留油の加熱に関連して必要とされるエネルギー消費を回避または低減し、港内における給油所または海上での圧送および取り扱いを可能にする。重質残渣油は濃く、その比較的高い流動点と高い粘度のために、その貯蔵、圧送、および船舶用エンジンへの供給の全てにおいて、加熱し高温に保たれる必要があり、そのような加熱はエネルギーを消費する。 The use of the low viscosity, low pour point fuels of the present invention in marine engines avoids or reduces the energy consumption required associated with heating conventional residual oils, allowing them to be pumped and handled at fueling stations in port or at sea. Heavy residual oils are thick and, due to their relatively high pour point and high viscosity, must be heated and kept at high temperatures during storage, pumping, and delivery to marine engines, all of which consumes energy.
以下の表1は、本発明の燃料の2つの変形例、すなわち0.1重量%の極めて低い硫黄含有量のものと、さらに低減されたレベル0.05重量%のものとを示し、ISO RMA10と比較した硫黄を以下の表1に示す。 Table 1 below shows two variants of the fuel of the present invention, one with a very low sulfur content of 0.1% by weight and one with an even lower level of 0.05% by weight, with sulfur compared to ISO RMA 10 as shown in Table 1 below.
表1に示す特性を有するこのような本発明の燃料は、C3またはC5からC20以上の原油由来の炭化水素の実質的に全範囲を有する点でさらに識別され、上記炭化水素の有する初留点は、常圧蒸留条件下での上記原油の任意の留分の沸点の内、最低のものであり、最高沸点は、溶剤分離に好適な溶剤に溶解しない、上記原油の残留部分の終点である。これに対し、残渣は、減圧蒸留残渣、溶剤脱アスファルト化残留物、他のコーカーなどがそのような広範囲の炭化水素を含有しておらず、非常に重質な物質のみに限定される。 Such fuels of the present invention having the properties shown in Table 1 are further distinguished in that they contain substantially the entire range of hydrocarbons from C3 or C5 to C20 and above crude oil, with the initial boiling point being the lowest of the boiling points of any fraction of said crude oil under atmospheric distillation conditions, and the highest boiling point being the end point of the remaining portion of said crude oil that is not soluble in a solvent suitable for solvent separation. In contrast, the residue is limited to only very heavy materials, as vacuum distillation residues, solvent deasphalting residues, other cokers, etc. do not contain such a wide range of hydrocarbons.
本明細書及び特許請求の範囲の開示から、本発明は、現在の海洋レシプロエンジンとの適合性の基準を満たすか超えるだけでなく、海洋用途に使用可能な高度な燃焼ガスタービンへの適合性も有する、超清浄燃料の製造を可能にする。そのような高度タービンエンジンは、現在入手可能であるが、典型的には陸上用である。これらの高度なタービンエンジンは、一旦船上で起動させると、航海中に本発明の燃料を燃焼させることによって、腐食または灰の形成を少なくしつつ、大きな効率上の利点を有することができる。また、港で利用可能な燃料経済に応じて、船舶は、これらの新規燃料を港で燃焼させ、発電してその電力を現地の電力網に送って収益を上げることによって、効率上の利点を獲得することができる。このような港湾発電による収益は、海上燃料費を相殺し、船舶への海上燃料費の実際の合計を高硫黄燃料油未満に下げることができ、したがって、本発明の低硫黄燃料がより高価な航海燃料である場合においても、その使用費用を相殺することとなる。最大の利益は、環境に対するものであり、特定の規範事例の比較においては、SOxおよびNOxの排出量を95%以上削減することが可能であり、航海中の有害金属の排出を潜在的には99%以上(ほぼ100%)削減することができる。さらに、環境は、CO2削減から二通りの利益、すなわち(i)船上の高度ガスタービンエンジンの効率性、および(ii)港湾での発電の効率性、を得、石炭、原油、残留油またはある種の他の燃料の非効率的な燃焼が取って代わられる。 From the disclosure herein and in the claims, the present invention allows for the production of ultra-clean fuels that not only meet or exceed standards for compatibility with current marine reciprocating engines, but are also compatible with advanced combustion gas turbines that can be used in marine applications. Such advanced turbine engines are currently available, but are typically land-based. Once started on board, these advanced turbine engines can have significant efficiency benefits by burning the fuels of the present invention while at sea, with less corrosion or ash formation. Also, depending on the fuel economy available at port, ships can obtain efficiency benefits by burning these novel fuels at port, generating electricity and sending that electricity to the local power grid for revenue generation. Such port generation revenues can offset marine fuel costs, lowering the actual total marine fuel cost to the ship below high sulfur fuel oil, thus offsetting the cost of using the low sulfur fuel of the present invention, even when it is a more expensive voyage fuel. The greatest benefit is to the environment, where in certain reference case comparisons, SOx and NOx emissions can be reduced by over 95%, and emissions of toxic metals during the voyage can potentially be reduced by over 99% (almost 100%). Furthermore, the environment benefits two-fold from the CO2 reduction: (i) the efficiency of advanced gas turbine engines on board, and (ii) the efficiency of power generation at port, replacing the inefficient burning of coal, crude oil, residual oil, or certain other fuels.
このように、本発明は、硫黄および他の汚染物質のレベルが低減された燃料の製造およびそのような燃料の使用に広く適用される。特定の特徴は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく変更され得る。したがって、本発明は、説明された特定の実施形態または実施例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲または特許請求の範囲と実質的に同等のものに限定される。 Thus, the present invention has broad application to the production of fuels having reduced levels of sulfur and other contaminants and the use of such fuels. Specific features may be modified without departing from the spirit or scope of the present invention. Accordingly, the present invention is not limited to the specific embodiments or examples described, but rather to the appended claims or substantial equivalents thereof.
Claims (6)
前記燃料は、0.50%m/m(重量%)以下の実際の硫黄含有量を有し、かつC3から又はC5からC20超までの原油由来の一連の炭化水素を含み、
前記炭化水素は、最低沸点及び最高沸点を有し、当該最低沸点は、前記燃料に組み合わされ、触媒の存在下での水素により処理のされていない、C3から又はC5からC20超までの原油由来の炭化水素の留分の最低沸点であり、前記最高沸点は、溶媒分離に適した溶剤に可溶であり、C3から又はC5からC20超までの原油由来の炭化水素の成分の最高沸点であり、
前記溶剤は、プロパン又はブタン、ペンタン、ヘプタンを含むパラフィン系溶剤から選択され、
前記成分の最高沸点は、触媒の存在下での水素による処理のされていないものであるか、又は触媒の存在下で水素により処理され、前記燃料に組み合わされたものであり、
前記燃料は、引火点を除いて、全てのISORMA10(ISO8217-10)の仕様に適合するか又は前記仕様より優れている燃料であって、前記引火点は60℃未満である、ことを特徴とする方法。 1. A method for providing all or a portion of a ship's electrical power generated by burning fuel to a land-based electrical grid while the ship is at port, comprising:
The fuel has an actual sulfur content of 0.50% m/m (wt%) or less and comprises a range of hydrocarbons derived from crude oil from C3 or C5 to greater than C20;
The hydrocarbons have a minimum boiling point and a maximum boiling point, the minimum boiling point being the minimum boiling point of a fraction of crude oil-derived hydrocarbons from C3 or C5 to over C20 that have been combined with the fuel and have not been treated with hydrogen in the presence of a catalyst, and the maximum boiling point being the maximum boiling point of a fraction of crude oil-derived hydrocarbons from C3 or C5 to over C20 that are soluble in a solvent suitable for solvent separation;
the solvent is selected from paraffinic solvents including propane or butane, pentane, heptane;
the maximum boiling point of said component is either not treated with hydrogen in the presence of a catalyst or has been treated with hydrogen in the presence of a catalyst and combined with said fuel;
The method of any one of claims 1 to 5, wherein the fuel meets or exceeds all ISORMA 10 (ISO 8217-10) specifications except for flash point, which is less than 60°C.
前記船の燃料は、請求項1に記載された燃料であって、前記燃料は、0.50%m/m(重量%)以下の実際の硫黄含有量を有し、かつC3から又はC5からC20超までの原油由来の一連の炭化水素を含み、
前記炭化水素は、最低沸点及び最高沸点を有し、当該最低沸点は、前記燃料に組み合わされ、触媒の存在下での水素により処理のされていない、C3から又はC5からC20超までの原油由来の炭化水素留分の最低沸点であり、前記最高沸点は、溶媒分離に適した溶剤に可溶であり、C3から又はC5からC20超までの原油由来の炭化水素の成分の最高沸点であり、
前記溶剤は、プロパン又はブタン、ペンタン、ヘプタンを含むパラフィン系溶剤から選択され、
前記成分の最高沸点は、触媒の存在下での水素による処理のされていないものであるか、又は触媒の存在下で水素により処理され、前記燃料に組み合わされたものであり、
前記燃料は、引火点を除いて、全てのISORMA10(ISO8217-10)の仕様に適合するか又は前記仕様より優れている燃料であって、前記引火点は60℃未満であり、
前記方法は、陸上の発電設備によって生成された電力のキロワット時(kWh)のコストと、港に一時停泊中に前記船の燃料を燃焼させることによって船で生成された電力のキロワット時(kWh)のコストと、を分析することを含み、
(i)港の配電網に対する陸上の発電設備のコストであって、
(a)前記船が前記配電網から電力を受けるか、又は、
(b)前記船が前記配電網に電力を送る、
場合のコスト、及び、
(ii)前記船が港に一時停泊中のコストであって、
(a)前記船が前記配電網から電力を受けるか、又は、
(b)前記船が前記配電網に電力を送る、
場合のコストについて、
(iii)前記(i)(a)+前記(ii)(a)のコストが、前記(i)(b)+前記(ii)(b)のコストより高い場合、港に一時停泊中の前記船を前記配電網に接続し、前記船の発電設備を制御して、前記船の補償のために前記配電網に電力を送る、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 1. A method for providing all or a portion of a ship's electrical power generated by burning fuel from the ship to a land-based electrical grid while the ship is temporarily anchored in port, comprising:
The ship fuel is the fuel described in claim 1, wherein the fuel has an actual sulfur content of 0.50% m/m (wt%) or less and comprises a range of hydrocarbons derived from crude oil from C3 or from C5 to above C20,
The hydrocarbons have a minimum boiling point and a maximum boiling point, the minimum boiling point being the minimum boiling point of a C3 or C5 to over C20 crude oil derived hydrocarbon fraction that is combined with the fuel and has not been treated with hydrogen in the presence of a catalyst, and the maximum boiling point being the maximum boiling point of a C3 or C5 to over C20 crude oil derived hydrocarbon fraction that is soluble in a solvent suitable for solvent separation;
the solvent is selected from paraffinic solvents including propane or butane, pentane, heptane;
the maximum boiling point of said component is either not treated with hydrogen in the presence of a catalyst or has been treated with hydrogen in the presence of a catalyst and combined with said fuel;
the fuel meets or exceeds all ISORMA 10 (ISO 8217-10) specifications except for flash point, which is less than 60° C.;
The method includes analyzing the cost of a kilowatt hour (kWh) of electricity generated by a land-based generating facility and the cost of a kilowatt hour (kWh) of electricity generated on the ship by burning fuel on the ship while in port;
(i) The cost of onshore generating equipment to the port's electricity grid,
(a) the ship receives power from the grid; or
(b) the vessel delivering power to the power grid;
The cost of the case, and
(ii) the cost of the ship being temporarily anchored in port,
(a) the ship receives power from the grid; or
(b) the vessel delivering power to the power grid;
Regarding the cost in the case
2. The method of claim 1, further comprising: (iii) connecting the ship temporarily anchored at the port to the power grid and controlling a power generating facility of the ship to send electricity to the power grid for compensation of the ship if the cost of (i)(a)+(ii)(a) is higher than the cost of (i)(b)+(ii)(b).
前記炭化水素は、最低沸点及び最高沸点を有し、当該最低沸点は、前記燃料に組み合わされ、触媒の存在下での水素により処理のされていない、C3から又はC5からC20超までの原油由来の炭化水素の留分の最低沸点であり、前記最高沸点は、溶媒分離に適した溶剤に可溶であり、C3から又はC5からC20超までの原油由来の炭化水素の成分の最高沸点であり、
前記溶剤は、プロパン又はブタン、ペンタン、ヘプタンを含むパラフィン系溶剤から選択され、触媒の存在下で水素により処理され、前記燃料と組み合わされ、
前記燃料は、引火点を除いて、全てのISORMA10(ISO8217-10)の仕様に適合するか又は前記仕様より優れている燃料であって、前記引火点は60℃未満である、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 2. A variation of the fuel of claim 1, wherein the ship fuel is produced by processing crude oil, the fuel having an actual sulfur content of 0.50% m/m (wt%) or less and comprising a range of hydrocarbons derived from crude oil from C3 or C5 to above C20;
The hydrocarbons have a minimum boiling point and a maximum boiling point, the minimum boiling point being the minimum boiling point of a fraction of crude oil-derived hydrocarbons from C3 or C5 to over C20 that have been combined with the fuel and have not been treated with hydrogen in the presence of a catalyst, and the maximum boiling point being the maximum boiling point of a fraction of crude oil-derived hydrocarbons from C3 or C5 to over C20 that are soluble in a solvent suitable for solvent separation;
the solvent is selected from the group consisting of propane or paraffinic solvents including butane, pentane, and heptane, treated with hydrogen in the presence of a catalyst and combined with the fuel;
2. The method of claim 1, wherein the fuel meets or exceeds all ISO RMA 10 (ISO 8217-10) specifications except for flash point, which is less than 60°C.
(a)10cSt以下の粘度、
(b)0(零)℃以下の流動点、
(c)15℃で820Kg/m3~880Kg/m3の密度、
(d)800以下のCCAI、
(e)10mg/Kg以下のナトリウム、0.2mg/Kg以下のバナジウム及び0.2mg/Kg以下のケイ素とアルミニウムとの組み合わせ、
である特徴うち、一つ又は複数の特徴をさらに有する、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 The fuel of the ship is
(a) a viscosity of 10 cSt or less;
(b) a pour point of 0 (zero) ° C. or less;
(c) a density of 820 kg/m 3 to 880 kg/m 3 at 15° C.;
(d) a CCAI of 800 or less;
(e) less than 10 mg/Kg sodium, less than 0.2 mg/Kg vanadium, and less than 0.2 mg/Kg of a combination of silicon and aluminum;
2. The method of claim 1 further comprising one or more of the following features:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022193092A JP7596352B2 (en) | 2020-04-01 | 2022-12-01 | Method for providing on-board generated electricity to a land-based power grid - Patents.com |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020065478A JP2020122150A (en) | 2016-10-18 | 2020-04-01 | Method of reducing sulfur-containing emissions from ships |
| JP2022193092A JP7596352B2 (en) | 2020-04-01 | 2022-12-01 | Method for providing on-board generated electricity to a land-based power grid - Patents.com |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020065478A Division JP2020122150A (en) | 2016-10-18 | 2020-04-01 | Method of reducing sulfur-containing emissions from ships |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023026441A JP2023026441A (en) | 2023-02-24 |
| JP7596352B2 true JP7596352B2 (en) | 2024-12-09 |
Family
ID=71992264
Family Applications (5)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020065478A Pending JP2020122150A (en) | 2016-10-18 | 2020-04-01 | Method of reducing sulfur-containing emissions from ships |
| JP2021092939A Active JP7175349B2 (en) | 2020-04-01 | 2021-06-02 | Method for reducing sulfur-containing emissions from ships |
| JP2021092940A Pending JP2021138964A (en) | 2020-04-01 | 2021-06-02 | How to reduce sulfur-containing emissions from ships |
| JP2022193092A Active JP7596352B2 (en) | 2020-04-01 | 2022-12-01 | Method for providing on-board generated electricity to a land-based power grid - Patents.com |
| JP2022193091A Pending JP2023036610A (en) | 2020-04-01 | 2022-12-01 | Method for providing electricity generated onboard to land power grid |
Family Applications Before (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020065478A Pending JP2020122150A (en) | 2016-10-18 | 2020-04-01 | Method of reducing sulfur-containing emissions from ships |
| JP2021092939A Active JP7175349B2 (en) | 2020-04-01 | 2021-06-02 | Method for reducing sulfur-containing emissions from ships |
| JP2021092940A Pending JP2021138964A (en) | 2020-04-01 | 2021-06-02 | How to reduce sulfur-containing emissions from ships |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022193091A Pending JP2023036610A (en) | 2020-04-01 | 2022-12-01 | Method for providing electricity generated onboard to land power grid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (5) | JP2020122150A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10655074B2 (en) | 2017-02-12 | 2020-05-19 | Mag{hacek over (e)}m{hacek over (a)} Technology LLC | Multi-stage process and device for reducing environmental contaminates in heavy marine fuel oil |
| KR20230072476A (en) * | 2020-09-25 | 2023-05-24 | 블룸 에너지 코퍼레이션 | Use of Hydrogen and Liquid Natural Gas Hybrid Fuels in Marine Applications to Reduce Carbon Footprint |
| CN113740197B (en) * | 2021-06-29 | 2025-02-14 | 西安热工研究院有限公司 | A demister performance evaluation system and method for a flue gas seawater desulfurization device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002537752A (en) | 1999-02-16 | 2002-11-05 | エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー | System and method for utilizing surplus power from marine transport vessels |
| JP2007262156A (en) | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Nippon Oil Corp | Cryogenic fuel composition |
| US20090308788A1 (en) | 2005-04-28 | 2009-12-17 | Eric Lenglet | PROCESS FOR PRE-REFINING CRUDE OIL FOR THE PRODUCTION OF AT LEAST TWO NON-ASPHALTENIC OILS Pa, Pb, AND AN ASPHALTENIC OIL Pc |
| JP2013180617A (en) | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ship equipped with power plant |
| WO2016089590A1 (en) | 2014-12-04 | 2016-06-09 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Low sulfur marine bunker fuels and methods of making same |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5529907U (en) * | 1978-08-11 | 1980-02-27 | ||
| JPH10168464A (en) * | 1996-12-09 | 1998-06-23 | Izumi Funakoshi | Production of diesel fuel oil and diesel fuel oil |
| JP3866380B2 (en) * | 1997-06-30 | 2007-01-10 | 出光興産株式会社 | Diesel fuel oil composition |
| KR100800286B1 (en) * | 2000-11-30 | 2008-02-04 | 닛끼 가부시끼가이샤 | Oil refining method |
| JP4753843B2 (en) | 2006-11-21 | 2011-08-24 | 中国電力株式会社 | Ship |
| JP5164042B2 (en) | 2008-11-13 | 2013-03-13 | 西芝電機株式会社 | Ship energy system |
| RU2517186C2 (en) * | 2009-12-11 | 2014-05-27 | Юоп Ллк | Procedure and device for production of hydrocarbon fuel and its composition |
| JP5819753B2 (en) | 2012-03-06 | 2015-11-24 | 三井造船株式会社 | Electric propulsion ship |
| US9089806B2 (en) | 2012-10-01 | 2015-07-28 | Advanced Cleanup Technologies, Inc. | Exhaust gas diverter and collection system for ocean going vessels |
| TW201516138A (en) * | 2013-09-20 | 2015-05-01 | IFP Energies Nouvelles | Process for producing marine fuels with low sulphur content from a hydrocarbon-containing cut originating from catalytic cracking of the HCO or slurry type, and employing a hydrotreating stage |
-
2020
- 2020-04-01 JP JP2020065478A patent/JP2020122150A/en active Pending
-
2021
- 2021-06-02 JP JP2021092939A patent/JP7175349B2/en active Active
- 2021-06-02 JP JP2021092940A patent/JP2021138964A/en active Pending
-
2022
- 2022-12-01 JP JP2022193092A patent/JP7596352B2/en active Active
- 2022-12-01 JP JP2022193091A patent/JP2023036610A/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002537752A (en) | 1999-02-16 | 2002-11-05 | エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー | System and method for utilizing surplus power from marine transport vessels |
| US20090308788A1 (en) | 2005-04-28 | 2009-12-17 | Eric Lenglet | PROCESS FOR PRE-REFINING CRUDE OIL FOR THE PRODUCTION OF AT LEAST TWO NON-ASPHALTENIC OILS Pa, Pb, AND AN ASPHALTENIC OIL Pc |
| JP2007262156A (en) | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Nippon Oil Corp | Cryogenic fuel composition |
| JP2013180617A (en) | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ship equipped with power plant |
| WO2016089590A1 (en) | 2014-12-04 | 2016-06-09 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Low sulfur marine bunker fuels and methods of making same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7175349B2 (en) | 2022-11-18 |
| JP2020122150A (en) | 2020-08-13 |
| JP2023026441A (en) | 2023-02-24 |
| JP2021138367A (en) | 2021-09-16 |
| JP2023036610A (en) | 2023-03-14 |
| JP2021138964A (en) | 2021-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11613712B2 (en) | Environment-friendly marine fuel | |
| JP7596352B2 (en) | Method for providing on-board generated electricity to a land-based power grid - Patents.com | |
| HK40064547A (en) | Method to reduce sulphur emissions in a port and method to offset or reduce fuel costs | |
| HK40062723A (en) | A fuel and technical process for reducing emissions | |
| SG10202110175TA (en) | Environment-friendly marine fuel | |
| HK40005555A (en) | Environment-friendly marine fuel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221220 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240227 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20240522 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240722 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241105 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241127 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7596352 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |