JP4227752B2

JP4227752B2 - 原油タンク内のスラッジを除去し、除去したスラッジから油を回収する方法

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Publication number: JP4227752B2
Application number: JP2002042689A
Authority: JP
Inventors: ミョンジュンキム; デソクユン; チャンホチェー; ジュンテチェー; ゾンウォンクワック; ソンキルパク
Original assignee: SK Energy Co Ltd
Current assignee: SK Energy Co Ltd
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: US6673231B2; CN1230258C; KR100475172B1; EP1232804A3; MY136348A; EP1232804B1; CN1371765A; US20020153279A1; EP1232804A2; JP2002338969A; DE60229016D1; KR20020068133A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、精油工場における原油貯蔵時に原油タンク内に蓄積されるスラッジを除去し、除去したスラッジから油を回収する方法に関する。より詳しくは、本発明は、精油工場から得られる常圧残渣油（atmospheric residue）、減圧残渣油（vacuum residue）、減圧ガス油（vacuum gas oil）のような熱媒体油（thermal oil）を用いて原油貯蔵タンク内のスラッジを除去し、除去されたスラッジから無機成分を分離して様々な適用を有する油を回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原油（crude oil）とは、未処理又は未精製のまま地表面下から回収された油をいう。しかし、汚染物質が油貯蔵タンクの底に沈殿するという問題がある。汚染物質は、様々な原因に由来し、かつ、いくつかの汚染物質は原油自体に固有のものである。スラッジは、自然発生する固体物質のみならず、パイプ又はタンクの壁から生成される錆（rust）、及び比較的高分子量の炭化水素が比較的低分子量の炭化水素から分離されるときに形成され、貯蔵タンク底に沈む。このようなスラッジは、長鎖パラフィン、アスファルテン類(asphaltenes)、無機成分（inorganics）及び水からなる安定したエマルジョンの状態で存在する。
【０００３】
多くの国では、精油工場の原油貯蔵タンクは、タンクの漏穴（leaks）によるオイル漏れ（oil spill）の危険性のため、８〜１０年周期で定期検査を受けることが義務付けられている。この際、原油貯蔵タンクに蓄積されたスラッジを種々の方法により取り除く。しかし、そのような事前の定期検査にも拘わらず、オイル漏れ事故が発生した場合、原油貯蔵タンクを修繕する前にスラッジを取り除かなければならない。蓄積されたスラッジは貯蔵量も減少させる。さらに、スラッジが長期間除去されず、かつ原油排出口の高さまで蓄積された場合、スラッジがタンクから溢れて後続の工程に流入して、全体の工程に悪影響を及ぼす。特に、スラッジのレベルが原油排出口より高くなると、多量のスラッジが工程内に流入するため、原油注入ポンプ故障（charge pump trip）を生じさせる。また、スラッジの流入は、熱交換機の清掃周期の短縮、触媒の不活性化、触媒工程における頻繁なフィルタ稼動による処理量の損失をもたらす。このような理由により、すべての精油工場では、スラッジ処理のために多くの時間と費用を投資しているが、スラッジが蓄積されたタンクを開放した後、スラッジを除去する以外には方法がない。それゆえ、スラッジ除去工程（tank desludging process：ＴＤＳＰ）に対する様々な研究が行われている。
【０００４】
前記スラッジ処理技術は、タンクからスラッジを除去及び排出する技術と排出されたスラッジから油を分離及び回収する技術とに大別される。排出技術としては、人間又はブルトーザー（bulldozer）をタンク内に入れる方法（スーパーマックス：SuperMacs）、加熱管（heating tube）を設置し、又は蒸気を用いてスラッジを溶融する方法、及びタンクにノズルを設置して高圧の原油ストリーム（stream）を噴射することにより、スラッジを粉砕して排出する方法が挙げられる。
【０００５】
上述したスーパーマックス技術は、韓国内で主として用いられており、タンクを開放した後、タンク内に満ちている有害な炭化水素ガスを換気し、かつ、タンク内で作業者が真空ポンプ付ブルトーザーを稼動することによりスラッジを排出する方式である。排出されたスラッジを蒸気により溶融した後、遠心分離機で錆屑及び泥を除去し、回収した油を別のタンクに投入して戻す。しかし、そのとき、回収した油が再固形化されてスラッジが形成されるという悪循環を繰り返す。その上、前記工程は開放系で行われるため、大気汚染などの環境問題を引き起こし、かつ清掃時間（スラッジ８０〜１００トン／日）が長くなり、適用面で好ましくない。
【０００６】
カナダのステイシャ・ターミナルス（Statia Terminals）(Oil & Gas Journal, Feb.20, 1995)の場合、ガスヒーターを用い、タンクに加熱管を設置することによりスラッジを溶融するが、原油貯蔵地域へのガスヒーターの設置は複雑かつ危険であるため、ガスヒーターを精油工場に適用するのは困難である。
【０００７】
ノズルを用いて高圧下で原油ストリームの噴射によりスラッジを粉砕して排出する方法は、日本及び欧州諸国で用いられている。日本では、タンク屋根に数十個の噴射ノズルを設置し、高圧下で油を噴射してスラッジを粉砕する方式である、いわゆる原油洗浄（crude oil washing）が採用されている。欧州諸国では、タンクのマンホールに大型容量型（large positive displacement）高圧ポンプ及びノズルを設置してスラッジを粉砕する方法が広く用いられている。
【０００８】
この点に関して、米国特許第５，０７８，７９９号は、原油をタンクの上層領域から採取して、例えば、タンクの浮動屋根の上端部に位置する吸入ポンプ−加圧ポンプユニットを用いて上方に汲み上げた後、前記タンクの上端部から採取した、前記加圧した原油を、好ましくは回転する液化状態の槍（liquefaction lance）により沈澱したスラッジ付近の領域に再投入することを開示する。前記工程では、圧力が水力学的エネルギーに転換される。好ましくは、互いによどみ（eddies）又は流れ（vorteces）を形成するように配置された複数のそのような槍を用いて、タンク内に流れのパターンを形成し、それによってスラッジを液化させ、かつタンクから除去するために、液化されたスラッジはポンプ搬送可能な液体状態にする。さらに、米国特許第４，９４５，９３３号、第５，０１９，０１６号及び第５，４６０，３３１号は、複数の回転可能なノズルを設置してジェット流を形成できる原油循環器を用いて原油貯蔵タンク内に含まれるスラッジを分散するための装置を開示している。しかし、前記特許は、スラッジを分散した原油を工程に投入する場合、蒸留工程における付着物（fouling）が形成されるか、又はその他の工程に悪影響を及ぼすという欠点があり、ノズル及びポンプを設置するのに時間がかかり、かつそれらの設置も複雑である。
【０００９】
排出されたスラッジを廃棄する場合、このスラッジは悪性廃棄物に分類され、その結果、処理費用が高くなるため、前記スラッジは優先的に処理しなければければならない。それゆえ、スラッジから油を回収する方法は非常に重要である。排出されたスラッジから油を分離して回収する技術は、米国特許第４，９９０，２３７号に開示されるように、遠心分離機を用いた機械的分離方法のみならず、熱分離法、溶媒抽出法又は音波分離法なども用いられている。
【００１０】
さらに、米国特許第５，０８５，７１０号は、原油貯蔵タンクに沈殿したスラッジの炭化水素、水及び固体成分を分離し除去する方法であって、水溶液中に十分な量の非イオン性界面活性剤を投入してスラッジ層上に溶液層を形成する工程（前記非イオン性界面活性剤はＣ₈〜₁₂のアルキルフェノール−エチレンオキサイド付加化合物（adduct）を含み、前記非イオン性界面活性剤は、エマルジョンを形成しないで前記スラッジから炭化水素成分を分離するのに十分な量で存在する。）、炭化水素を抽出するために水層と混和しない希釈剤を添加する工程、及び前記原油貯蔵タンクから希釈剤層と水層とを別々に排出する工程を含む方法に言及している。しかし、前記特許は、環境保護に関して好ましくない化学物質を使用するという欠点を有する。
【００１１】
米国特許第６，０６９，００２号は、大量の水、窒素源、リン類及び微生物を原油貯蔵タンク内に投入し、スラッジ油を一部、炭化水素（量）にする工程、処理溶液を加熱する工程、前記スラッジを含有する原油貯蔵タンクの内容物を強く混合し攪拌する工程、微生物で前記スラッジを分解する工程、及び有用かつ加工可能な炭化水素液体として原油貯蔵タンクから炭化水素（量）を除去する工程を含む、炭化水素（量）を回収して原油貯蔵タンク内の前記スラッジ油から廃棄物を減少させるための生物系を使用する方法を開示する。
【００１２】
前記先行技術以外にも、スラッジの除去及びその処理のための様々な方法が提示されているが、除去効率、洗浄時間及び経済効率に関して不利である。したがって、関連技術の開発が今も継続的に行われている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明を導くために、本発明者らにより、従来技術が有する問題を避ける目的で、精油工場の蒸留塔から得られる常圧残渣油、減圧残渣油、減圧ガス油を熱媒体油として使用し、前記油の保有熱を用いるための集約的かつ綿密な調査が行われ、その結果、前記熱媒体油を用いて原油貯蔵タンク内のスラッジを短時間内に溶融し排出し、これを前記原油貯蔵タンク又は別途の分離タンク内で放置した後、前記スラッジから沈殿した無機成分が数十ｐｐｍのレベルまで除去され、そのため、油の回収は約９５％以上であり、それにより前記回収した油が船舶用燃料又は精油工場の改善工程（up-grading processes）用の原料として使用できることを見出した。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、密閉系下で原油タンクからスラッジを除去することにより大気汚染を最小化することのできる、スラッジを除去し、除去したスラッジから油を回収する方法を提供することにある。
【００１５】
本発明のもう一つの目的は、最少の初期投資費用で容易に稼動でき、原油貯蔵タンクの清掃時間を大幅に減少させ、かつ、スラッジを継続的に除去することができる、スラッジを除去し、除去したスラッジから油を回収する方法を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、原油蒸留工程から得られる高温の熱媒体をスラッジを除去するために使用して、工程の経済効率を高めることができる、スラッジを除去し、除去したスラッジから油を回収する方法を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の別の目的は、回収した油を船舶油又は重油の改善工程などの二次処理工程用の供給原料として供給する方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の具体的態様によれば、スラッジを除去し、除去したスラッジから油を回収する方法であって、（ａ）精油工程から得られる熱媒体油を、原油貯蔵タンク内に蓄積されるスラッジに対して３：１〜２０：１の体積比で投入する段階（前記熱媒体油は常圧残渣油、減圧残渣油及び減圧ガス油からなる群から選ばれる）、（ｂ）前記投入した熱媒体油及びスラッジを攪拌しながら又は攪拌しないで前記熱媒体油及びスラッジの混合物が均一な温度分布を有するまで前記スラッジを溶融する段階、（ｃ）前記熱媒体油及びスラッジの混合物を、前記貯蔵タンク又は前記貯蔵タンクと連結した別途の分離タンク内で放置することにより無機成分を沈殿させる段階、並びに（ｄ）前記熱媒体油及びスラッジの混合物から油を回収する段階を含む前記方法が提供される。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様は次の通りである。
（１）前記（ｂ）段階が５０〜１３０℃で行われる請求項１に記載の方法。
（２）前記（ｃ）段階が６０〜１３０℃で行われる請求項１又は２に記載の方法。
（３）前記（ａ）段階において、原油貯蔵タンクに投入される熱媒体油の温度が８０〜１３０℃である請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
（４）前記熱媒体油の沸点が２５０〜５８０℃である請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
（５）前記熱媒体油の比重が０．９〜１．０である請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
（６）一定の間隔で配置した複数の熱電対チップを含むスラッジレベル指示計を前記原油貯蔵タンク内に設置し、前記スラッジレベル指示計の下端チップの温度が上端チップと一致する時点が前記（ｂ）段階の終了時点と決定される請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
（７）前記回収された油を燃料油、船舶油又は二次処理工程用の供給原料として提供する段階をさらに含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
（８）前記分離タンクがストリッピングタンクである請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
（９）原油タンク内のスラッジを除去し、そこから油を回収する方法であって、（ａ）ポンプ及び熱交換機の稼動下で、熱媒体油貯蔵タンクからスラッジが蓄積された原油貯蔵タンクへ熱媒体油をスラッジに対して３：１〜２０：１の体積比で投入する段階（前記熱媒体油は、常圧残渣油、減圧残渣油、減圧ガス油からなる群より選ばれるものである）、
但し、前記熱媒体貯蔵タンク内に貯蔵された熱媒体油の温度が５０℃以上であるときは、前記ポンプ及び熱交換機の稼動下で、熱媒体油を前記原油貯蔵タンクへ直接投入するのに対し、熱媒体油の温度が５０℃未満であるときは、前記ポンプ及び熱交換機の稼動下で５０〜１３０℃の温度になるまで前記熱媒体油を分離タンクに循環させた後、前記原油貯蔵タンクへ投入する、
（ｂ）前記投入した熱媒体油を用いて攪拌しながら又は攪拌しないでスラッジを５０〜１３０℃で溶融させる段階、
但し、前記熱媒体油及びスラッジの混合物を前記原油貯蔵タンク内に投入した後、複数の熱電対チップを含有するスラッジレベル指示計の底部チップの温度が、上端部チップの温度と一致するまで溶融し、前記熱交換機の稼動下で前記温度範囲を維持するために前記熱媒体油及びスラッジの混合物を循環させる、
（ｃ）前記溶融された熱媒体油及びスラッジの混合物を、前記原料貯蔵タンクに連結された分離タンクへ投入する段階、
（ｄ）前記分離タンク内で前記熱媒体油及びスラッジの混合物を６０〜１３０°で放置することにより無機成分を沈殿させる段階、並びに
（ｅ）前記熱媒体油及びスラッジの混合物から油を回収する段階、
を含む前記方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の上記及び他の目的、特徴及び他の利点は、添付図面を参照する以後の詳細な説明からより明らかに理解できる。
図１は、本発明によるスラッジを除去し油を回収する方法の一具体例を示す概略工程図である。
図２は、本発明によるスラッジの除去工程のうち原油貯蔵タンク内のスラッジ量を表示するスラッジレベル指示計における熱電対チップの位置を示す線図である。
図３は、実施例２による分離タンク内における上層試料の時間に対する無機成分の内容物を示すグラフである。
図４は、実施例２による分離タンク内における中間層試料の時間に対する無機成分の内容物を示すグラフである。
図５は、実施例３による原油貯蔵タンク内におけるスラッジ除去工程のうち、時間に対するスラッジレベルの変化を示すグラフである。
図６は、実施例３における原油貯蔵タンク内における熱媒体油及びスラッジの混合物の時間に対する凝集相（bulk phase）及びスラッジレベルの温度変化を示すグラフである。
【００２１】
本発明において、スラッジを除去するために用いる熱媒体油は、安全な操作及び環境保護の観点から、高い沸点、高い引火点、及び低い蒸気圧を有することが好ましい。また、熱媒体油中に比較的少量のパラフィンを含むことが好ましい。そのような熱媒体油の具体例には、常圧残渣油、減圧残渣油、減圧ガス油が含まれ、それらの一般的な特性は下記の表１に示される。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１より、本発明に有用な熱媒体油は、沸点が約２５０〜５８０℃であり、比重がおよそ０．９０〜１．０である。
【００２４】
特に、スラッジの８５〜９７％を占める油が常圧残渣油よりも多くのパラフィンを含有しており、多少の軽量成分又は常圧残渣油と混合された油が回収される場合に、燃料油、船舶油又は改善工程用の供給原料として使用できるため、熱媒体油として常圧残渣油が好ましい。また、高い沸点を有する常圧残渣油は、安全性及び環境汚染の減少の観点から好ましく、かつ、回収される油と同様の利点を有している。原油の３０〜４０％を占める常圧残渣油は、十分供給され得、使用するそれらの貯蔵温度は約８０〜１３０℃であるため、常圧残渣油を熱源として直接用いる場合には加熱用の付帯施設がなくてもスラッジ除去工程を行うことができ、経済性を高めることができる。
【００２５】
ＬＣＯ（light cycle oil）、灯油（kerosene）、ＬＧＯ（light gas oil）などもスラッジ除去のための熱媒体として用いることができるが、上記油の価値は回収される油よりも高いため、経済的損失の原因となる。
【００２６】
一方、最適のスラッジ除去及び油回収工程のために、スラッジ分析と各工程の変数の決定を行わなければならない。
【００２７】
スラッジのサンプル分析及びスラッジ除去工程の稼動条件
最適な稼動方法を得るためには、回収可能な油の量及び無機成分の種類をスラッジ分析から知るため、原油貯蔵タンク内に蓄積したスラッジの組成及び特性の分析を先ず行うべきである。前記分析により、スラッジの水含有量、燃焼損失量（ignition loss）及び無機成分の含有量が決定される。
【００２８】
原油貯蔵タンクに蓄積されたスラッジの特性は、原油処理、掃除の周期などに依存する。水は５〜２８重量％であり、純粋スラッジの場合、アスファルテンの含有量及び無機成分の含有量は２〜３８重量％である。特に、主な無機成分は鉄（Ｆｅ）であり、タンクの腐食の程度は、タンク内におけるスラッジの蓄積期間に比例する。このようなスラッジ分析結果より、熱媒体油の必要量及び処理される無機成分の量を推定することができる。
【００２９】
スラッジ除去工程のための稼動条件を見出すために、スラッジの融点及び溶融熱、スラッジ中の油量、並びに回収される油の粘度及び流動点を分析する。さらに、安全な稼動条件下での蒸気圧におけるスラッジ中に残存する原油の影響を決定することが要求される。
【００３０】
常圧残渣油及びスラッジの分析された蒸留データ及び粘度は、下記の表２及び３に示される。用いた熱媒体油は、原油中に高い硫黄含有量をもつ常圧残渣油であり、かつ、スラッジは通常の原油貯蔵タンク内に蓄積されたスラッジである。
【００３１】
【表２】

【００３２】
【表３】

【００３３】
本発明のスラッジ除去工程では、処理するスラッジの特性又は用いる熱媒体油の特性に応じて、熱媒体油／スラッジの体積比を約３〜２０に調節する。例えば、上記表２及び３のデータを考慮し、常圧残渣油／スラッジの体積比は、約８が好ましい。
【００３４】
従来より原油貯蔵タンクは、原油精製工程では精油工程の一部ではないもの（off-site）とみなされている。一方、本発明は、上記原油貯蔵タンクを精油工程の一部（on-site）として考慮するだけではなく、前記タンク内に蓄積したスラッジを効果的に除去する方法も提供する。さらに、原油精製工程で蒸留塔から底分留として排出される、高温の熱媒体油をスラッジを除去するために用いることができ、かつ、前記高温の熱媒体油の保有熱を利用することにより、経済的利益が得られる。特に、本発明によるスラッジ除去工程は、密閉系（closed system）で稼動できるため、有機物質による大気汚染などの問題を防止することができる。
【００３５】
前述したように、スラッジ除去工程は、稼動条件がスラッジ分析及び工程の主要な変数により決定された後に行われる。
【００３６】
精油工場の蒸留工程から得られた熱媒体油を稼動温度５０〜１３０℃に予熱した後、スラッジが蓄積された原油貯蔵タンク内に投入する。通常、蒸留塔から排出される熱媒体油の温度は８０〜１３０℃であり、このような温度であれば、予熱工程を必要としない。この際、投入される熱媒体油の量は、外部温度及び回収される油の使用に依存する。換言すれば、回収された油の流動点は、外部温度により決定され、熱媒体油は、回収される油の使用に適した粘度条件を常に満たさなければならない。大気温度、配管温度及び使用又は処理すべき熱媒体油若しくはスラッジの特性によって異なるが、熱媒体油／スラッジの体積比は約３〜２０、好ましくは５〜１０に調節する。
【００３７】
前記熱媒体油の投入により、前記熱媒体油は、原油貯蔵タンク内で攪拌しながら又は攪拌しないでスラッジを溶融する。攪拌する場合、原油貯蔵タンクの壁に設置された混合機が沢山あり、かつそれらの種類及び形態は当該分野で知られている。但し、上記段階は、スラッジが急速に熱媒体油によって溶融されるので、攪拌することなく行われる。すなわち、予熱された大量の熱媒体油は、スラッジを溶融するのに十分な熱を供給できる。
【００３８】
熱媒体油によりスラッジが完全に除去されたか否かは、熱媒体油及びスラッジを含む混合物全体の一様な温度分布を示す時点を測定することにより確認できる。もし貯蔵タンク底にあるスラッジの温度が熱媒体油及びスラッジの凝縮混合物の上層部の温度と一致する場合には、スラッジが完全に溶融したと判断することができる。
【００３９】
現在のスラッジレベルを測定することによりスラッジ溶融工程を監視するために設計されたスラッジレベル指示計が、図２に示すように、原油貯蔵タンク内に設置される。
【００４０】
前記スラッジレベル指示計は、一定の間隔で配置された複数の熱電対チップを含んでいる。スラッジの熱伝導度は低いため、原油貯蔵タンク内に設置される熱電対のチップの温度は、主にスラッジの溶融熱によって影響される。したがって、原油貯蔵タンク内のある高さにおけるスラッジの温度が、前記スラッジレベル指示計の上端部の温度と一致する場合、同等の温度にあるスラッジの位置が現在のスラッジレベルである。これは、スラッジレベル指示計の底部チップの温度が上端部チップの温度と一致する場合、スラッジが完全に溶融したことを意味する。したがって、スラッジ除去工程の稼動終了時点を知ることができる。一方、スラッジ除去過程中には溶融消耗熱及び外部損失熱によって温度が低下する可能性があるため、スラッジ及び熱媒体の混合物を熱交換機が設置された循環ラインを介して循環させることにより、一定の温度範囲に維持できる。
【００４１】
スラッジ除去工程が終了した後、前記熱媒体油及びスラッジの混合物内に含有される無機成分（例えば、泥、錆屑などの無機質成分）を６０℃以上、好ましくは６０〜１３０℃で放置することにより、前記混合物から油（以下、回収油という）を分離する。６０℃以上の温度にするのは、温度が高くなるほど粘度が低くなるため、無機成分の除去性が向上するからである。必要に応じて分散剤などの化合物をさらに用いることもできる。
【００４２】
前記工程は、原油貯蔵タンク内で行うことができ、又は前記原油貯蔵タンクと連結された別途の分離タンク内で行うこともできる。
【００４３】
前記分離工程が原油貯蔵タンク内で行われる場合、攪拌を中止し、６０℃以上の温度を維持しながら、無機成分を原油貯蔵タンク底に沈殿させる。別途の分離タンクを使用しない場合、無機成分の分離効率が多少低下し、原油貯蔵タンクの使用に関して問題があるが、投資費用を節減できる。
【００４４】
前記熱媒体油及びスラッジの混合物から回収油及び無機成分を分離するための分離タンクを使用する場合、基本的な分離原理は前述の方法と同様である。
【００４５】
これに関しては、攪拌を中止した後、熱媒体油及びスラッジの混合物を別の供給ライン（out of service line）を介して前記原油貯蔵タンクから前記分離タンクに移送する。その際、前記分離タンクとしてストリッピングタンクを用いる場合には、追加の費用を必要としない。
【００４６】
但し、前記移送工程が終了した後には、前記原油貯蔵タンクを通常のタンク掃除工程による定期的な保守のために開放することができ、又は原油を補充することもできる。
【００４７】
分離タンク内に蓄積された無機成分は、タンクの溶融体積（fusing volume）に影響を与えない限り除去する必要はない。しかし、除去が必要な場合には、前記沈殿した無機成分を分離タンクを開放した状態で廃棄することにより手動で除去する。
【００４８】
このように回収油は、船舶油又は二次処理工程用の供給原料として使用できる。前記回収油は、熱媒体油よりも僅かにワックス成分を含んでいるだけで、前記の適用のために使用できる。
【００４９】
図１は、本発明のスラッジ除去及び油回収方法の一具体例を示す。
【００５０】
前記図面から分かるように、スラッジ除去及びオイル回収ラインは、熱媒体油貯蔵タンク１、原油貯蔵タンク２、分離タンク３、ポンプ４及び熱交換機５を含む。
【００５１】
通常、精油工程から得られる熱媒体油は、後処理工程によって８０〜１３０℃で熱媒体油貯蔵タンク１に貯蔵されるが、前記温度範囲よりも低い温度で貯蔵されることもできる。熱媒体油の温度が工程稼動温度（すなわち、５０〜１３０℃）の場合、前記熱媒体油は、ポンプ４及び熱交換器５の稼動下で原油貯蔵タンク２へ移送される。
【００５２】
熱交換機５は、熱媒体油の温度が５０℃未満である場合に、導入された蒸気から得た熱を熱媒体油に供給する。同時に、この熱交換機は、スラッジ除去中の溶融消耗熱及び損失熱を原因とする、熱媒体油及びスラッジを含有する混合物の温度低下を補う。
【００５３】
原油貯蔵タンク２へ投入される熱媒体油の温度が５０℃未満の場合、前記熱媒体油は、設置されたポンプ４及び熱交換機５によってスラッジ除去工程に必要とされる温度の５０〜１３０℃に達するまで分離タンク３に循環させる。前記循環工程において、バルブ７は閉じられており、熱媒体油は、内部ループライン１４及び１５を介して分離タンク３へ循環される。したがって、熱媒体油の温度が５０〜１３０℃に達した場合に、熱媒体油を、ポンプ４及び熱交換機５の稼動下、バルブ７を開いて原油貯蔵タンク２へ移送する。
【００５４】
その際、効率的なスラッジ除去のために熱媒体油の温度及び量は、パイプラインの熱損失に応じて決定することが好ましい。
【００５５】
原油貯蔵タンク２内の原油を、最外部ライン１８によりできるだけ完全に排出する。この際、残存原油量を安全のため最小化することが好ましい。その後、スラッジレベルにより蓄積量を測定し、図２に示すように、複数の熱電対チップを含むスラッジレベル指示計６を原油貯蔵タンク２内の所望の位置に設置する。
【００５６】
高温の熱媒体油が原油貯蔵タンク２に投入されるにつれて、スラッジ上層部から溶融が始まる。前述したように、前記スラッジ除去の間に溶融熱及び外部損失熱によってスラッジの温度が低下し、そのためスラッジの固形化が生じ得るため、熱媒体油及びスラッジを含む混合物を外部ループライン１７及び１４で循環させる一方、バルブの開閉調節によって前記ポンプ４及び熱交換機５を用いて一定の温度を維持する。
【００５７】
前記スラッジ除去の間、原油貯蔵タンク２内に設置したスラッジレベル指示計６の底部チップの温度が上端部チップの温度と一致する場合、溶融した熱媒体油及びスラッジの混合物をライン１７及び１５を介して分離タンク３へ移送する。
【００５８】
６０℃以上に維持された前記分離タンク内において、無機成分が沈殿し、前記回収油から分離される。沈殿に要する時間は、約８時間が好ましい。無機成分を除去した油をライン１１及び１６を経由してタンク１へ移送して戻し貯蔵する。これにより回収油は、船舶油又は二次処理工程用の供給原料として使用できる。
【００５９】
本発明は、以下に記載された実施例によりさらに理解することができるが、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
【００６０】
【実施例】
（実施例１）
タンク内におけるスラッジ溶融メカニズムを理解するために、室内試験を行った。先ず、３リットルのビーカーに１０ｃｍの高さになるようにスラッジを投入した後、その上に前記スラッジと同体積の常圧残渣油を充填した。この際、前記スラッジが表面に浮き上がる可能性があるので、前記スラッジを元の位置に固定するために重いチューブをビーカー内に入れた。
【００６１】
前記常圧残渣油を銅管製の熱交換機を用いて加熱し、熱源として恒温槽を用いて水を循環した。中央に攪拌器を設置し、２０ｒｐｍの低速で稼動した。この際、稼動温度は６５〜８０℃であった。多重チップを有する熱電対をビーカー内に設置してスラッジレベルの変化を観察した。
【００６２】
前記試験の結果、厚さ１０ｃｍのスラッジを溶融させるために約４時間がかかり、室内試験は実際の精油工程までスケールアップできることを確認した。
【００６３】
（実施例２）
分離タンクにおける無機成分の分離を監視するための試験を実施した。
３リットルのガラスデカンター（glass decanter）にスラッジ及び常圧残渣油（Ｂ−Ｃ，これは、原油貯蔵タンクにおいて高い硫黄含有量を有する常圧残渣油を表す）を１：４の体積比で混合し、攪拌しながら８０℃で溶融させた。８０℃に維持されたオープン内からサンプルを時間別に抽出し、ＩＣＰ（inductively coupled plasma）によって無機成分の含有量と燃焼損失量を測定した。
【００６４】
スラッジ中に含まれるバナジウムは、炭化水素と結合した状態で存在していたため、沈殿による分離には影響しなかった。沈殿により分離可能な無機成分は、前記原油貯蔵タンクの腐食による錆成分及び塩水に含まれる成分であった。このスラッジは、数千〜数万ｐｐｍの鉄を含有していた。
【００６５】
上層及び中間層における時間別の分離を図３及び図４に示す。前記上層及び中間層のサンプルの場合、数千〜数万ｐｐｍのＦｅ含有量が１時間以内に１００ｐｐに減少し、８時間後には一定水準である約４０ｐｐｍに達した。８０℃で腐食による錆などの無機成分が迅速に分離されることが分った。
【００６６】
燃焼損失量は９９．８％以上であり、これは無機成分が分離されたことを意味する。
【００６７】
（実施例３）
本発明の実効性を検証するために、本発明を実際の工程に適用した。試験は、投資の必要性及び技術の実効性を優先的に判断するために、熱交換機とポンプなしで熱源として８０℃の常圧残渣油だけを用いたワンスルー（One-Through）として行われた。使用した原油貯蔵タンクは、高い硫黄含有量を有する原油貯蔵用の１１９２４２．５ｍ³（７５０，０００ｂｂｌ）タンクであった。試験前の前記スラッジは、約２，５４０トン（約２５４３．８４ｍ³（１６，０００ｂｂｌ）、比重１と仮定する）の量で蓄積されていた。
【００６８】
前記試験の主な目的は、回収油の使用よりもスラッジ除去工程の実効性を検証することであったため、熱源として８０℃の常圧残渣油１３３５５．２ｍ³（８４，０００ｂｂｌ）を用いてスラッジレベルを観察した。その際、スラッジに対する常圧残渣油の体積比は、５．３：１であった。前記常圧残渣油は、既存のパイプラインを介して原油貯蔵タンクに投入された。
【００６９】
熱媒体油を投入する前に原油を排出し、スラッジ量を測定した後、図２に示されるようなスラッジレベル指示計を設置した。この図において、ＬＩＴはスラッジレベル指示計における熱電対チップの位置を示す。それぞれのチップは、スラッジが溶融された後の凝集相の温度を示す。すなわち、その位置がスラッジのレベルを示す。試験の結果から、前記スラッジレベル指示計がスラッジ除去工程を監視するのに好適であることが分かる。
【００７０】
前記試験の結果を図５及び図６に示す。図５では、それぞれの熱電対チップの温度変化が示されている。凝集相の温度が落ちる原因は、主にスラッジ溶融熱とタンク壁による熱損失であると解釈される。実際のスラッジ除去工程の場合、前記温度の低下は、別に設置される熱交換機から供給される熱によって補われ、かつ凝集相の温度は一定に維持される。前記試験の間、外部の温度は２０℃付近であった。図５に示される結果より、熱源として８０℃の常圧残渣油を約８４，０００ｂｂｌ用いても、スラッジ除去効率は８０％であり、本発明の工程が現場で適用できることが分かる。
【００７１】
図６は、原油貯蔵タンク内の凝集相及び常圧残渣油及びスラッジを含有する混合物のスラッジレベルの温度変化を示す。常圧残渣油を供給するのに８時間を必要とし、スラッジを溶融するのに１７時間を必要とした。
【００７２】
また、スラッジからの油の回収効率は９０％以上であり、かつ、従来の除去期間である２０〜２５日と比較して、本発明では１１９２４２．５ｍ³（７５０，０００ｂｂｌ）の原油貯蔵タンク内のスラッジがたったの２〜３日以内であることが分かる。
【００７３】
これまで本発明を例示的な方法で説明してきたが、本発明で使用される用語は、限定的というよりは説明のために用いられていることを理解すべきである。前記の示唆から本発明では、多くの修正や変形例が可能である。したがって、本発明は特許請求の範囲内で上述したもの以外の方法で実施できることを理解すべきである。
【００７４】
【発明の効果】
本発明のスラッジを除去し、除去したスラッジから油を回収する方法は、密閉系を用いるため大気汚染を最小限度に抑えることができ、最少の初期投資費用で容易に稼動でき、タンクの清掃時間を大幅に減少でき、かつ、スラッジを連続的に除去できるという利点を有する。精油工場から得られる高温の熱媒体をスラッジの除去に使用して工程の経済性を高めることができる。さらに回収された油を燃料油、船舶油、又は重油の改善工程などのような二次処理工程用の供給原料として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスラッジを除去し油を回収する方法の一具体例を示す概略工程図である。
【図２】本発明によるスラッジの除去工程のうち原油貯蔵タンク内のスラッジ量を表示するスラッジレベル指示計における熱電対チップの位置を示す線図である。
【図３】実施例２による分離タンク内における上層試料の時間に対する無機成分の内容物を示すグラフである。
【図４】実施例２による分離タンク内における中間層試料の時間に対する無機成分の内容物を示すグラフである。
【図５】実施例３による原油貯蔵タンク内におけるスラッジ除去工程のうち、時間に対するスラッジレベルの変化を示すグラフである。
【図６】実施例３における原油貯蔵タンク内における熱媒体油及びスラッジの混合物の時間に対する凝集相及びスラッジレベルの温度変化を示すグラフである。

Claims

スラッジを除去し、除去したスラッジから油を回収する方法であって、（ａ）精油工程から得られる熱媒体油を、原油貯蔵タンク内に蓄積されるスラッジに対して３：１〜２０：１の体積比で投入する段階（前記熱媒体油は常圧残渣油、減圧残渣油及び減圧ガス油からなる群から選ばれる）、（ｂ）前記投入した熱媒体油及びスラッジを攪拌しないで前記熱媒体油及びスラッジの混合物が均一な温度分布を有するまで前記スラッジを溶融する段階、（ｃ）前記熱媒体油及びスラッジの混合物を、前記貯蔵タンク又は前記貯蔵タンクと連結した別途の分離タンク内で放置することにより無機成分を沈殿させる段階、並びに（ｄ）前記熱媒体油及びスラッジの混合物から油を回収する段階、を含む前記方法。
前記（ｂ）段階が５０〜１３０℃で行われる請求項１に記載の方法。
前記（ｃ）段階が６０〜１３０℃で行われる請求項１又は２に記載の方法。
前記（ａ）段階において、原油貯蔵タンクに投入される熱媒体油の温度が８０〜１３０℃である請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
前記熱媒体油の沸点が２５０〜５８０℃である請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
前記熱媒体油の比重が０．９〜１．０である請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
一定の間隔に配置した複数の熱電対チップを含むスラッジレベル指示計を前記原油貯蔵タンク内に設置し、前記スラッジレベル指示計の底部チップの温度が上端部チップの温度と一致する時点が前記（ｂ）段階の終了時点と決定される請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
前記回収された油を燃料油、船舶油又は二次処理工程用の供給原料として提供する段階をさらに含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
前記分離タンクがストリッピングタンクである請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
原油タンク内のスラッジを除去し、除去したスラッジから油を回収する方法であって、（ａ）ポンプ及び熱交換機の稼動下で、熱媒体油貯蔵タンクからスラッジが蓄積された原油貯蔵タンクへ熱媒体油をスラッジに対して３：１〜２０：１の体積比で投入する段階（前記熱媒体油は、常圧残渣油、減圧残渣油、減圧ガス油からなる群より選ばれるものである）、但し、前記熱媒体貯蔵タンク内に貯蔵された熱媒体油の温度が５０℃以上であるときは、前記ポンプ及び熱交換機の稼動下で、熱媒体油を前記原油貯蔵タンクへ直接投入するのに対し、熱媒体油の温度が５０℃未満であるときは、前記ポンプ及び熱交換機の稼動下で５０〜１３０℃の温度になるまで前記熱媒体油を分離タンクに循環させた後、前記原油貯蔵タンクへ投入する、（ｂ）前記投入した熱媒体油を用いて攪拌しないでスラッジを５０〜１３０℃で溶融させる段階、但し、前記熱媒体油及びスラッジの混合物を前記原油貯蔵タンク内に投入した後、複数の熱電対チップを含むスラッジレベル指示計の底部チップの温度が、上端部チップの温度と一致するまで溶融し、前記熱交換機の稼動下で前記温度範囲を維持するために前記熱媒体油及びスラッジの混合物を循環させる、（ｃ）前記溶融された熱媒体油及びスラッジの混合物を、前記原料貯蔵タンクに連結された分離タンクへ投入する段階、（ｄ）前記分離タンク内で前記熱媒体油及びスラッジの混合物を６０〜１３０℃で放置することにより無機成分を沈殿させる段階、並びに（ｅ）前記熱媒体油及びスラッジの混合物から油を回収する段階、を含む前記方法。