JPH0534721Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ この考案は、蒸留塔の運転状態に応じて、蒸留
塔から排出される高温の抜出流体と、蒸留塔に供
給される低温の被蒸留流体との間の熱交換を効率
良く行つて熱量原単位を下げ、運転コストの低下
を図ることのできる蒸留装置に関する。 ［従来の技術］ 近年、我が国の石油精製装置や石油化学装置の
能力は大幅に増加したものの、数次にわたる石油
危機を契機とする産業活動の停滞や産業用重油の
代替えエネルギーへの転換に伴つて、石油化学製
品の需要は大幅に減少し、従つて上記装置の稼働
率は大きく低下している。本来、上記装置の中心
的位置を占める蒸留装置は一般にエネルギー多消
費システムであるが、特に上記のように稼働率の
低下している状況においては、生産コストの低減
を図るためにシステム全体のエネルギーの有効利
用を図り、必要エネルギーを下げるべく、熱の回
収を工夫する必要がある。 例えば、原油の蒸留装置においては、被蒸留流
体である原油が、蒸留塔からの塔底油（残油）、
留出油分及び側線還流流体（以下、蒸留塔から抜
き出される塔底油（残油）、留出油分及び還流流
体等を抜出流体と称する。）によつて順次熱交換
器で予熱され、次いで必要により加熱炉において
所定温度まで昇温した後、蒸留塔に導入される。
従つて、上記予熱過程での熱交換器における熱回
収効率の良否は、製品の製造コストに大きな影響
を与えることになる。 この熱回収効率の向上を目的とした原油（石油
類）の蒸留装置が、特公昭57−49077号に示され
ている。これは、蒸留塔の抜出流体から熱を回収
し原油を予熱する多数の熱交換器を、各グループ
内の熱交換器に原油を分配して上記抜出流体との
熱交換を行つたときグループ内の各熱交換器から
出てくる原油の温度がほぼ同じになるように、か
つ熱交換した抜出流体が各熱交換器から出るその
温度をもほぼ同じになるように、しかも各グルー
プから出てきた各抜出流体の平均温度が相異なる
ように、グループ化した複数の熱交換器群が形成
されており、かつ原油を低温レベルの熱交換器群
から高温レベルの熱交換器群へと流通させて熱回
収を行う際、抜出流体のうちの蒸留塔塔頂部の還
流流体の一つを除く他の還流流体によつて蒸留塔
から除かれる還流熱量を一定化させつつ、還流流
体を除く抜出流体からの熱回収量が最大となるよ
うに、各熱交換器群内における各熱交換器へ流通
させる原油を分配する制御装置が設けられている
ものである。 また、特公昭57−49593号に開示された技術は、
複数段の熱交換器群と加熱炉とを備えた蒸留装置
において、熱交換器群の中間または熱交換器群へ
の導入前に分流した流体の一部を加熱炉の低温部
に供給することによつて、加熱炉の排ガス温度を
低下せしめ、加熱炉効率の向上や燃料の節減を可
能とするものである。 ［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のような従来技術において
は、前述した社会的背景等により蒸留装置の稼働
率を低下させる場合、処理量を減少させて連続運
転する方法または蒸留装置を間欠的に運転する方
法が採用されているが、いずれの場合にも次のよ
うな問題が生じる。 すなわち、減量運転を行うと、処理量が蒸留装
置の熱交換器の設計流量に対して大きく減少する
ので管側および胴側の流速が低下し、総括伝熱係
数が減少し、結果的に熱交換量が減少してしま
う。 さらに、運転時間の経過に伴つて系内の汚れが
伝熱管の内外面に付着して熱交換器の伝熱効率が
低下する上に、上記流速の低下とあいまつてその
汚れの付着速度が著しく増大させられ熱交換量の
低下が急速に進行する。従つて、伝熱管の内外面
の清掃を頻繁に行わなければならない。 一方、間欠的な運転を行う場合には、蒸留装置
の運転停止・再開の頻度が増え、これに伴つて作
業コストや燃料コストの増加による製造コストの
上昇につながると共に、装置の昇・降温による熱
疲労が大きくなり装置の耐用年数を低下させる。 また、上記の不都合を避けるために熱交換器ま
たは熱交換器群を複数系列設け、処理量に応じて
使用する系列の数を増減することが考えられる
が、その場合休止期間が前述の場合より長期とな
る。長期に休止させた系列の装置を再度立ち上げ
るには、生じたさび等を除去して制御弁、流量
計、フイルタ等の目詰まりを防止すると共に、ポ
ンプ等の回転機器の分解調整が必要となり、通常
の立ち上げ準備より期間と費用がかかり、結局コ
スト高となつてしまう。 ［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するこの考案の構成を、実施
例に対応する図を用いて説明する。 請求項１の考案は、蒸留塔２に供給される被蒸
留流体と該蒸留塔２または別の蒸留塔からの抜出
流体との間で熱交換を行う複数の熱交換器３Ａ，
３Ｂ，…または熱交換器群３０Ａ，３０Ｂ，…を
備えた蒸留装置において、少なくとも二つ以上の
上記熱交換器３Ａ，３Ｂまた熱交換器群３０Ａ，
３０Ｂに対して上記被蒸留流体または上記抜出流
体を並列に流通させる流通管９ａ，１０ａ又は９
ｂ，１０ｂと、上記二つ以上の熱交換器３Ａ，３
Ｂまたは熱交換器群３０Ａ，３０Ｂに対して上記
流体を直列に流通させるように上記流通管９ａ，
１０ａ又は９ｂ，１０ｂ間を連絡する連絡管１６
ａ又は１６ｂと、上記流通管９ａ，１０ａ又は９
ｂ，１０ｂと上記連絡管１６ａ又は１６ｂとにお
ける上記流体の流通停止制御と流量制御を行い上
記二つ以上の熱交換器３Ａ，３Ｂまたは熱交換群
３０Ａ，３０Ｂに対する上記流体の流通状態（直
列、並列又は折衷）を変更せしめる流量調節弁４
４ａ，４７ａ又は４４ｂ，４７ｂさらには５２
と、上記流通状態の変更によつて生じる圧力損失
の変化を調整し上記流体の上記蒸留塔に対しての
所定流量を確保する圧力損失調整弁５３若しくは
２５，２５ａ〜２５ｃ又は２９，２９ａ〜２９ｇ
とを設けた構成とした。 また、請求項２の考案は、蒸留塔２に供給され
る被蒸留流体と該蒸留塔２または別の蒸留塔から
の抜出流体との間で熱交換を行う複数の熱交換器
３Ａ，３Ｂ，…または熱交換器群３０Ａ，３０
Ｂ，…を備えた蒸留装置において、少なくとも二
つ以上の上記熱交換器３Ａ，３Ｂまたは熱交換器
群３０Ａ，３０Ｂに対して上記被蒸留流体および
上記抜出流体をそれぞれ個々に並列に流通させる
流通管９ａ，１０ａ，９ｂ，１０ｂと、上記二つ
以上の熱交換器３Ａ，３Ｂまたは熱交換器群３０
Ａ，３０Ｂに対して上記流体をそれぞれ個々に直
列に流通させるように上記流通管９ａ，１０ａ，
９ｂ，１０ｂ間を連絡する連絡管１６ａ，１６ｂ
と、上記流通管９ａ，１０ａ，９ｂ，１０ｂと上
記連絡管１６ａ，１６ｂとにおける上記流体の流
通停止制御を行い上記二つ以上の熱交換器３Ａ，
３Ｂまたは熱交換器群３０Ａ，３０Ｂに対する上
記流体の流通状態（直列、並列又は折衷）を変更
せしめる開閉弁１４ａ，１５ａ，１７ａ，１４
ｂ，１５ｂ，１７ｂさらには３２と、上記流通状
態の変更によつて生じる圧力損失の変化を調整し
上記流体の上記蒸留塔に対して所定流量を確保す
る圧力損失調整弁５３若しくは２５，２５ａ〜２
５ｃ又は２９，２９ａ〜２９ｇとを設けた構成と
した。 上記開閉弁を流量調整弁４４ａ，４７ａ，４４
ｂ，４７ｂさらには５２としてもよい。 〔作用〕 上記蒸留装置における複数の熱交換器または熱
交換器群に対して流量調節弁を操作することによ
り、被蒸留流体または抜出流体の上記複数の熱交
換器または熱交換器群に対する上記流体の流通状
態を状況に応じて直列、並列、または直列と並列
の中間の折衷等に変更し、必要に応じて流通管や
連絡管の開度を調節して熱交換器内の上記流体の
流速を変化される。すなわち、装置処理能力に見
合つた稼働においては、例えば上記流体を流通管
を介して上記複数の熱交換器または熱交換器群に
対して並列に流通させる。処理量が装置能力を下
回るような運転を行うときには、上記流体を連絡
管を使用して上記複数の熱交換器または熱交換器
群に対して直列または並列と直列の中間の折衷状
態の流通状態に変更することにより、熱交換器内
の上記流体の流速を通常の稼働のときの流速に近
づける。この流通状態の変更によつて生じる圧力
損失の変化は、圧力損失調整弁により調整せら
れ、上記流体の上記蒸留塔に対しての所定流量が
確保せられる。これにより、流速がほぼ設計流速
に近づくので、総括伝熱係数が確保され、十分な
熱交換量が得られると共に、伝熱管の汚れ速度も
低いレベルに抑えられる。 なお、上記蒸留装置は、通常の稼働のときも上
記複数の熱交換器または熱交換器群に対して並列
と直列の中間の折衷状態の流通状態にしておき、
処理量が装置能力を下回るような運転を行うとき
には、上記折衷状態の流通状態において並列に近
い状態から直列に近い状態に変更してもよく、
種々の運転方法が存在する。 被蒸留流体と抜出流体の両方の流通状態を、直
列、並列、及び折衷に変更できるので、直列−並
列、並列−並列といつたように合計９種の組合せ
が可能となり、運転状態に的確かつ幅広く対応し
てより効率的に熱交換を行うことができる。 ［実施例］ 以下、図面を参照して、この考案の実施例を説
明する。 第１〜５図は、この考案の第１実施例で原油の
蒸留に適用した例を示すものである。第１図はそ
の全体図を示すもので、タンク等の原油供給源
（被蒸留流体源）１から蒸留塔２に向けて供給ポ
ンプ５１、流量計６０、流量調整弁５３、後述す
る二つの熱交換器３Ａ，３Ｂを構成単位とする複
数のユニツト７（第１図中に破線で囲つて示す部
分で、特定のユニツトをさす場合は、被蒸留流体
の流れに沿つて左から、第１ユニツト７ａ、第２
ユニツト７ｂ…第10ユニツト７ｊと称する。）お
よび加熱炉５が、順次供給配管６ａに介装され、
さらに必要によつて上記複数のユニツト７を二分
する如く第５ユニツト７ｅと第６ユニツト７ｆの
間に一対の脱塩槽４Ａ，４Ｂが介装され、被蒸留
流体である原油を蒸留塔２に供給するようになつ
ている。 また、蒸留塔２からは沸点が異なる塔底油（残
油）、留出油分、側線還流流体等の各種抜出流体
を導出する複数の抜出配管６ｂが、ユニツト７
ａ，７ｂ…７ｊにそれぞれ接続されており、被蒸
留流体と抜出流体との間で熱交換が行われるよう
になつている。上記各ユニツト７は、供給配管６
ａに対して直列に接続されると共に、抜出配管６
ｂに対しては各抜出流体ごとに接続され、必要に
より一部の抜出配管６ｂにさらにユニツト７が介
装され、その抜出配管６ｂに対してはユニツト７
が直列になるように接続されている。 次に、上記ユニツト７について詳述する。 第２図ないし第５図に示すように、上記ユニツ
ト７は、一対の熱交換器３Ａ，３Ｂと、供給配管
６ａからの被蒸留流体流路と抜出配管６ｂからの
抜出流体流路とがそれぞれ上記熱交換器３Ａ，３
Ｂに対して直列・並列切換可能に施工された配管
設備と、によつて構成され被蒸留流体と抜出流体
とが上記熱交換器３Ａ，３Ｂを介して間接熱交換
するようになつている。 すなわち供給配管６ａは、第１流通管９ａと第
２流通管１０ａとに分岐し（分岐点８ａ）、この
第１流通管９ａは熱交換器３Ａに、また第２流通
管１０ａは熱交換器３Ｂにそれぞれ接続すると共
に、それぞれの熱交換器３Ａ，３Ｂから出た第１
流通管９ａと第２流通管１０ａは合流して（合流
点１３ａ）再び供給配管６ａとなつている。そし
て、上記第１流通管９ａにおける熱交換器３Ａと
合流点１３ａとの間に第１開閉弁１４ａが、ま
た、上記第２流通管１０ａにおける分岐点８ａと
熱交換器３Ｂとの間に第２開閉弁１５ａが、それ
ぞれ設けられている。さらに、上記供給配管６ａ
内を流れる被蒸留流体を熱交換器３Ａ，３Ｂに対
して直列に流通さる連絡管１６ａが途中に第３開
閉弁１７ａを有し、一端が第１流通管９ａにおけ
る熱交換器３Ａと第１開閉弁１４ａとの間に接続
され、他端が第２流通管１０ａにおける第２開閉
弁１５ａと熱交換器３Ｂの間に接続して配管され
ている。 同様に抜出配管６ｂも、第１流通管９ｂと第２
流通管１０ｂとに分岐し（分岐点８ｂ）、この第
１流通管９ｂは熱交換器３Ｂに、また第２流通管
１０ｂは熱交換器３Ａにそれぞれ接続すると共
に、各熱交換器３Ａ，３Ｂからの第１流通管９ｂ
と第２流通管１０ｂは合流して（合流点１３ｂ）
再び抜出配管６ｂとなつている。そして、上記第
１流通管９ｂにおける熱交換器３Ｂと合流点１３
ｂとの間に第１開閉弁１４ｂが、また、上記第２
流通管１０ｂにおける分岐点８ｂと熱交換器３Ａ
との間に第２開閉弁１５ｂが、それぞれ設けられ
ている。さらに、上記抜出配管６ｂ内を流れる抜
出流体を熱交換器３Ａ，３Ｂに対して直列に流通
させる連絡管１６ｂが途中に第３開閉弁１７ｂを
有し、一端が第１流通管９ｂにおける熱交換器３
Ｂと第１開閉弁１４ｂとの間に接続され、他端が
第２流通管１０ｂにおける第２開閉弁１５ｂと熱
交換器３Ａの間に接続して配管されている。 次に、この第１実施例における上記ユニツト７
どうしの接続構造について詳述する。 ユニツト７の被蒸留流体側の接続構造は、まず
原油供給源から蒸留塔２に向けてユニツト７が五
つ直列に接続され、その第５ユニツト７ｅの蒸留
塔２側に一対の脱塩槽４Ａ，４Ｂが接続されてい
る。この脱塩槽４Ａ，４Ｂとの接続は、次のよう
になつている。すなわち、熱交換器３Ｂからの第
２流通管１０ａに流通管１８の一端が接続され、
他端が脱塩槽４Ａに接続されており、また熱交換
器３Ａからの第１流通管９ａには開閉弁２１を有
する流通管１９の一端が接続され、他端が脱塩槽
４Ｂに接続されている。 そして、脱塩槽４Ａ，４Ｂから出た流通管１
８，１９は、ユニツト７における熱交換器３Ａ，
３Ｂに対する配管設備と同様に、合流して再び供
給配管６ａとなると共に、流通管１８における脱
塩槽４Ａと上記合流点との間に開閉弁２２が設け
られ、さらに、連絡管２０が途中に開閉弁２３を
有し、一端が上記流通管１８における脱塩槽４Ａ
と上記開閉弁２２との間に接続され、他端が上記
流通管１９における開閉弁２１と脱塩槽４Ｂの間
に接続配管されている。 この脱塩槽４Ａ，４Ｂの下流側には、さらに蒸
留塔２に向けてユニツト７が直列に五つ接続さ
れ、次いでその第１０ユニツト７ｊと蒸留塔２と
の間に加熱炉５が接続されている。すなわち、第
１０ユニツト７ｊからの供給配管６ａは、ヘツダ
管を介して複数（この第１実施例では３本）の伝
熱管２４ａ，２４ｂ，２ｃに分岐され、その各伝
熱管２４ａ，２４ｂ，２４ｃは加熱炉５内を経て
再びヘツダ管を介して合流し供給配管６ａとなつ
て蒸留塔２に接続している。上記ヘツダ管から分
岐された加熱炉５の流入側の各伝熱管２４ａ，２
４ｂ，２４ｃには、流量調整弁２５ａ，２５ｂ，
２５ｃ（第２図ないし第８図では「２５」で示さ
れている。）が介装されており、各伝熱管２４ａ，
２４ｂ，２４ｃに設けられた流量計（図示せず）
の流量信号に基づいて開度が調整され、各伝熱管
２４ａ，２４ｂ，２４ｃを流れる被蒸留流体の流
量が均一になる様になつている。 次に、ユニツト７の抜出流体側の接続構造につ
いて述べる。 上記蒸留塔２には、複数の抜出配管６ｂが設け
られており、塔上部から低沸点成分の抜出流体
が、塔底部から高沸点成分の抜出流体が各抜出配
管６ｂによつて導出されていて、順次下方に行く
ほど高温の抜出流体が抜き出されている。 この第１実施例では、第１図の蒸留塔２の塔上
部右側から塔底部にかけて順次、灯油の導出配管
２６ｂ、軽質軽油の導出配管２６ｈ、重質軽油の
導出配管２６ｉおよび塔底油の導出配管２６ｊ
が、留出油分を抜き出す抜出配管６ｂとして設け
られている。また蒸留塔２の塔上部左側には、蒸
留塔２から出て上記ユニツト７を経由しその抜出
流体の温度を低下させた後ふたたび蒸留塔２の導
出位置より上段の位置に戻る三つの還流配管２７
ａ，２７ｆ，２７ｇが抜出配管６ｂとして設けら
れている。（特定の抜出配管をさす場合には、導
出配管２６ｂ，２６ｈ，２６ｉ，２６ｊまたは還
流配管２７ａ，２７ｆ，２７ｇと称する。） これら留出油分、側線還流流体等の温度が異な
る抜出流体を導出する各抜出配管６ｂは、被蒸留
流体が温度の低い抜出流体から高温の抜出流体へ
と順次熱交換して加熱炉５に至るように各ユニツ
ト７に接続されている。 すなわち、蒸留塔２からの抜出流体のうち、一
番高温である塔底油の導出配管２６ｊは、途中で
ポンプ２８ｊが介装されて加熱炉５にもつとも近
い第10ユニツト７ｊに接続されている。次に高温
の重質軽油の導出配管２６ｉは途中でポンプ２８
ｉが介装されて第９ユニツト７ｉに接続され、軽
質軽油の導出配管２６ｈは途中でポンプ２８ｈが
介装されて第８ユニツト７ｈに接続されている。
そして、これら第10ユニツト７ｊ、第９ユニツト
７ｉおよび第８ユニツト７ｈからでた各導出配管
２６ｊ，２６ｉ，２６ｈはそれぞれ第５ユニツト
７ｅ、第４ユニツト７ｄ、第３ユニツト７ｃに接
続れている。さらに、この第５ユニツト７ｅ、第
４ユニツト７ｄ、第３ユニツト７ｃの各ユニツト
から出た導出配管２６ｊ，２６ｉ，２６ｈには、
それぞれ流量調整弁２９ｅ，２９ｄ，２９ｃが設
けられ、図示しない貯槽に接続されている。 比較的低温の灯油の導出配管２６ｂは、第２ユ
ニツト７ｂに接続されていると共に、この第２ユ
ニツト７ｂから出た導出配管２６ｂは流量調整弁
２９ｂが設けられて図示しない貯槽に接続されて
いる。また上記還流配管２７ｇ，２７ｆ，２７ａ
は、それぞれ途中でポンプ２８ｇ，２８ｆ，２８
ａが介装されて高温側から順に第７ユニツト７
ｇ、第６ユニツト７ｆ、第１ユニツト７ａの各ユ
ニツトに接続されていると共に、第７ユニツト７
ｇ、第６ユニツト７ｆ、第１ユニツト７ａの各ユ
ニツトから出た還流配管２７ｇ，２７ｆ，２７ａ
は、それぞれ途中で流量調整弁２９ｇ，２９ｆ，
２９ａが設けられて上記蒸留塔２に接続されてい
る。 上記の如く配管されたユニツト７の抜出流体の
熱交換器流入側の温度は、第10ユニツト７ｊが一
番高く、第１ユニツト７ａに向かうにしたがつて
順次低下するようになつている。 なお、上記の各流量調整弁２９ａ，２９ｂ，２
９ｃ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆ，２９ｇ（第２図
ないし第１１図で「２９」で示されている。）は、
それぞれの導出配管に取り付けられている流量計
（図示せず）に流量信号に基づいて所定の流量が
流れるように開度が自動調整されるものである。 次に、上記のように構成された第１実施例の蒸
留装置の作用について述べる。 第１図に示すように被蒸留流体である原油は、
供給ポンプ５１によつて、タンク等の原油供給源
１から流量計６０、流量調整弁５３を経て、蒸留
塔２の抜出流体を熱源とする熱交換器３Ａ，３Ｂ
を構成単位とする複数のユニツト７からなる熱回
収系で予熱され、また必要によりその熱回収系中
に設けられた脱塩槽４Ａ，４Ｂにより原油中の海
水が除去され、その後加熱炉５でさらに加熱され
蒸留塔２に導入される。 即ち、原油は第１ユニツト７ａ、第２ユニツト
７ｂ、第３ユニツト７ｃ、第４ユニツト７ｄ、第
５ユニツト７ｅ、一対の脱塩槽４Ａ，４Ｂ、第６
ユニツト７ｆ、第７ユニツト７ｇ，第８ユニツト
７ｈ、第９ユニツト７ｉ、第10ユニツト７ｊおよ
び加熱炉５を順次通り所定の温度に加熱されて蒸
留塔２に供給され、供給された原油は蒸留塔２で
各留出油分に蒸留される。蒸留塔２からの抜出流
体のうちで一番高温である塔底油は、導出配管２
６ｊを介してポンプ２８ｊにより加熱炉５に最も
近い第10ユニツト７ｊに導入され、さらにこの第
10ユニツト７ｊからでた塔底油が導出配管２６ｊ
を介して第５ユニツト７ｅに導入され、該塔底油
は原油を予熱して自身は冷却されれる。この第５
ユニツト７ｅから導出された塔底油は、必要によ
りさらに図示されていないエアフインクーラ等に
にり冷却されると共に、流量調整弁２９ｅを経
て、図示しない貯槽に貯蔵される。 同様に、塔底油よりは温度が低い重質軽油およ
び軽質軽油も、ぞれぞれ各導出配管２６ｉ，２６
ｈを介してポンプ２８ｉ，２８ｈにより、重質軽
油が順次第９ユニツト７ｉ、第４ユニツト７ｄに
導入され冷却されると共に、軽質軽油が順次第８
ユニツト７ｈ、第３ユニツト７ｃに導入されて冷
却され、その後各流量調整弁２９ｄ，２９ｃを経
て図示しない貯槽に貯蔵される。さらに低温の灯
油は、導出配管２６ｂを介してポンプ２８ｂによ
り第２ユニツト７ｂに導入されて冷却され、流量
調整弁２９ｂを経て図示しない貯槽に導入され
る。また各側線還流は、それぞれの温度に合わせ
高温側からそれぞれ各還流配管２７ｇ，２７ｆ，
２７ａを介してポンプ２８ｇ，２８ｆ，２８ａに
より第７ユニツト７ｇ、第６ユニツト７ｆ、第１
ユニツト７ａの各ユニツトに導入されて冷却され
ると共に、各ユニツトから出た側線還流はそれぞ
れ途中で流量調整弁２９ｇ，２９ｆ，２９ａを経
て上記蒸留塔２に還流される。 従つて原油は、第１ユニツト７ａ、第２ユニツ
ト７ｂ、…第10ユニツト７ｊと経るにしたがつて
順次高温の抜出流体と熱交換し予熱され熱回収が
行われるようになつている。なお、上記流量調整
弁５３は供給量を所定の値に制御し、流量調整弁
２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅは各留出油分の
抜出量を所定の値に制御し、流量調整弁２９ａ，
２９ｆ，２９ｇは還流熱量を所定の値に制御し、
それぞれ蒸留が円滑に行われるように制御してい
る。 かくの如き第１実施例の装置において、設計能
力に近い処理量で装置を稼働する場合は、第２図
に示すように、ユニツト７における二つの熱交換
器３Ａ，３Ｂに対して被蒸留流体（原油）と抜出
流体とがそれぞれ並列に流れるように各第１開閉
弁１４ａ，１４ｂと第２開閉弁１５ａ，１５ｂと
を開とし、各第３開閉弁１７ａ，１７ｂを閉とし
て、被蒸留流体、抜出流体ともに第１流通管９
ａ，９ｂと第２流通管１０ａ，１０ｂを流通させ
る。（第２〜１１図においては、便宜的に開状態
の開閉弁を白ぬきで、閉状態の開閉弁を黒く塗り
つぶして表示している。）これにより、各流体は
分岐点８ａ，８ｂで分流してそれぞれ熱交換器３
Ａ，３Ｂに流れ、各熱交換器３Ａ，３Ｂにおける
流速がほぼ設計どうりとなるので、総括伝熱係数
が低下することなく、十分な熱交換量が得られ、
伝熱管の汚れも早期に進行することがない。 一方、上記装置での処理を大幅に低下させる場
合、例えば処理量を設計量のほぼ半分以下にする
ような場合には、第３図に示すように、ユニツト
７における二つの熱交換器３Ａ，３Ｂに対して被
蒸留流体と抜出流体とがそれぞれ直列に流れるよ
うに各第１開閉弁１４ａ，１４ｂと第２開閉弁１
５ａ，１５ｂとを閉とし、各第３開閉弁１７ａ，
１７ｂを開として、被蒸留流体を第１流通管９
ａ、熱交換器３Ａ、連絡管１６ａ、熱交換器３Ｂ
および第２流通管１０ａに順次流通させると共
に、抜出流体を第１流通管９ｂ、熱交換器３Ｂ、
連絡管１６ｂ、熱交換器３Ａおよび、第２流通管
１０ｂに順次流通させる。これにより、各流体は
それぞれ全量が熱交換器３Ａ，３Ｂに流れ、各熱
交換器３Ａ，３Ｂにおける流速がほぼ設計流速に
近づくので、総括伝熱係数が確保され、十分な熱
交換量が得られると共に、伝熱管の汚れ速度も低
いレベルに抑えられる。 上記直列運転では、各熱交換器３Ａ，３Ｂを流
通する流量は、設計能力に近い処理量で装置を稼
働させる上記並列運転の場合とほぼ等しくなる
が、圧力損失は二つの熱交換器３Ａ，３Ｂを流通
させるため、上記並列運転に比較して増加する。
この並列運転から直列運転への流通状態の変更に
よつて生じる圧力損失の増加は、被蒸留流体側の
場合は流量調整弁５３または流量調整弁２５ａ，
２５ｂ，２５ｃが開方向に作動し、また抜出流体
側の場合は流量調整弁２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，
２９ｄ，２９ｅ，２９ｆ，２９ｇがそれぞれ開方
向に作動し、調整され蒸留塔２に対する所定の供
給量と抜出量とが確保される。また、上記運転変
更とは逆に上記直列運転から上記並列運転に変更
した場合には、流量調整弁５３または流量調整弁
２５ａ，２５ｂ，２５ｃが閉方向に作動し、また
流量調整弁２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２
９ｅ，２９ｆ，２９ｇがそれぞれ閉方向に作動し
て圧力を調整し蒸留塔２に対する所定の供給量と
抜出量とが確保される。従つて、流量調整弁の圧
力損失調整可能範囲であれば、その処理量の変更
は任意の範囲で行うことが出来る。 また、被蒸留流体である原油が脱塩槽４Ａ，４
Ｂを流通する流路は、必要に応じて熱交換器３
Ａ，３Ｂに対する流通と同様に、開閉弁２１，２
２，２３を操作することによつて直列または並列
にする。 なお、上記第１実施例では、塔底油、各留出油
分、側線還流流体の全ての抜出流体の熱回収の為
に、上記ユニツト７のみを多数設けた例を示した
が、例えば最も熱回収率の良い塔底油だけを熱回
収するために上記ユニツト７が一つからなる熱回
収系にしてもよいのは言うまでもない。 さらに、上記実施例の作用説明にあたつては、
被蒸留流体側と抜出流体側とが共に同じ並列運転
または直列運転となることで説明したが、被蒸留
流体側と抜出流体側とが互いに異なる流通状態を
取ることがある。 すなわち、第４図に示すようにユニツト７にお
ける二つの熱交換器３Ａ，３Ｂに対して被蒸留流
体が並列に流れるように第１開閉弁１４ａと第２
開閉弁１５ａとを開とし、第３開閉弁１７ａを閉
として、被蒸留流体を第１流通管９ａと第２流通
管１０ａとに流通させ、一方、抜出流体において
は、二つの熱交換器３Ａ，３Ｂに対して直列に流
れるように第１開閉弁１４ｂと第２開閉弁１５と
を閉とし、第３開閉弁１７ｂを開として、抜出流
体を第１流通管９ｂ、熱交換器３Ｂ、連絡管１６
ｂ、熱交換器３Ａ、第２流通管１０ｂと順次流通
させる場合と、第５図に示すようにユニツト７に
おける二つの熱交換器３Ａ，３Ｂに対して被蒸留
流体が直列に流れるように第１開閉弁１４ａと第
２開閉弁１５ａとを閉とし、第３開閉弁１７ａを
開として、被蒸留流体を第１流通管９ａ、熱交換
器３Ａ、連絡管１６ａ、熱交換器３Ｂ、第２流通
管１０ａとに順次流通させる一方、抜出流体にお
いては、二つの熱交換器３Ａ，３Ｂに対して並列
に流れるように第１開閉弁１４ｂと第２開閉弁１
５ｂとを開とし、第３開閉弁１７ｂを閉として、
抜出流体を第１流通管９ｂと第２流通管１０ｂを
流通させる場合とがある。 上記の如き被蒸留流体側と抜出流体側とが互い
に異なる流通状態を取るケースとしては、例えは
熱回収系による熱回収量が大きすぎ蒸留塔入熱量
が必要以上に大きくなり、塔頂還流や側線還流な
どの冷却の能力不足が生じる状態や更に第１実施
例のように加熱炉５がある装置ではその熱回収系
による熱回収量が大きすぎて加熱炉がMIN.
DUTY以下になり、安定した運転が出来ないと
言つた状態になつたときなどにおける回収熱量の
調整の場合、また原油の組成などが変わり或る留
分が少なく成つたり増加したりした場合等が挙げ
られる。第４図の場合は、ある抜出流体の流量が
熱交換器の設計流量に対して比較的少なく、被蒸
留流体の流量が熱交換器の設計流量と同等または
それ以上の場合に採用することにより、また第５
図の場合はその逆の場合に採用することにより、
それぞれ熱交換器内の適正な流速を得ることがで
きる。 なお、上記理由等により予め被蒸留流体側また
は抜出流体側のいずれかが並列運転または直列運
転への流通状態の変更がない場合は、該流体の熱
交換器への流通状態の変更を行う設備を省略した
ユニツト７からなる熱回収系にしてもよいのは言
うまでもない。 さらに、上記第１実施例において、例えば第１
開閉弁１４ａと第３開閉弁１７ａとを省略し第１
流通管９ａと連絡管１６ａとの接続部に三方弁を
設け弁の数を少なくするようにしてもよいのは言
うまでもない。また、被蒸留流体と抜出流体は、
同一の蒸留塔に係わるものに限定する必要はな
く、該流体が別々の蒸留塔のものであつてもよい
のは無論である。 第６図および第７図はこの考案の第２実施例で
あるユニツトを示すもので、第１実施例における
熱交換器３Ａ，３Ｂの替わりに、複数の熱交換器
３…が第１流通管９ａ、第２流通管１０ａにそれ
ぞれ直列に配列された熱交換器群３０Ａ，３０Ｂ
が採用されている。各熱交換器群３０Ａ，３０Ｂ
においては、抜出流体の第１流通管９ｂ、第２流
通管１０ｂそれぞれが、被蒸留流体側における下
流の熱交換器３から上流の熱交換器３に順次抜出
流体が流れるように接続されている。各熱交換器
群３０Ａ，３０Ｂをそれぞれ１つの熱交換器３
Ａ，３Ｂと見れば、その構成および作用共に上記
第１実施例と同様である。 この第２実施例において、第６図に示す並列運
転と第７図に示す直列運転との熱交換量の比較を
塔底油から熱回収する熱回収系で行つた場合のシ
ユミレーシヨンにより求めた。その結果を第１表
に示す。ただし、装置の設定能力は被蒸留流体が
700Kl／Ｈ、抜出流体である塔底油が320Kl／Ｈで
ある。

【表】 このように、この考案による蒸留装置によれ
ば、並列運転から直列運転に切換えることによ
り、処理量が装置能力の半分である場合でも熱交
換量を高い水準に保持することができ、並列のま
まの場合に比較して約17％向上させることができ
る。この17％の向上は、年間約1.25億円に相当す
るものである。 なお、このような熱交換器群３０Ａ，３０Ｂを
有するユニツト７を第１図に示す蒸留装置に採用
した場合、各ユニツト７の熱交換器群３０Ａ，３
０Ｂに含まれる熱交換器群３の数を、全部のユニ
ツト７において同じでなく、ユニツト７ごとに適
宜に変えてもよく、さらには他の実施例と組み合
わせてもよいのは言うまでもない。 第８図は、この考案の第３実施例を示すもの
で、第１実施例のユニツト７における第１開閉弁
１４ａ，１４ｂと第３開閉弁１７ａ，１７ｂとを
それぞれ流量調整可能な弁である流量調節弁４４
ａ，４４ｂ，４７ａ，４７ｂとしたものである。
この第３実施例においては、これら流量調節弁４
４ａ，４４ｂ，４７ａ，４７ｂを全閉または全開
とする開閉弁の如く使用すれば、上記第１実施例
と同様の使用状態とすることができるほか、この
流量調節弁４４ａ，４４ｂ，４７ａ，４７ａ，４
７ｂの開度を調整することによつて、上記並列運
転と直列運転の中間の折衷運転の流通状態を形成
することができる。 この折衷運転は、第８図の被蒸留流体側につい
て述べれば、第２開閉弁１５ａを閉とし、流量調
節弁４４ａおよび流量調節弁４７ａの開度を調整
し（半開とし）、被蒸留流体を第１流通管９ａか
ら熱交換器３Ａに流通させ、該熱交換器３Ａから
出た被蒸留流体の一部を第１流通管９ａの流量調
節弁４４ａを介して合流管１３ａに向け流通させ
ると共に他の残部を連絡管１６ａの流量調節弁４
７ａを介して熱交換器３Ｂに流通させ、再び合流
点１３ａで合流することにより行われる。つま
り、流体の一部は熱交換器３Ａのみを、残部は熱
交換器３Ａと熱交換器３Ｂの双方を直列に流れ
る。 この折衷運転は、処理量が比較的多く、並列運
転から直列運転にすると配管および熱交換器を含
めた圧力損失が大きくなり過ぎる場合などに、好
ましく採用され、大部分の流体に対しては複数の
熱交換器を直列に流通させ一部の流体をバイパス
するようにいるとよい。この場合、流量調節弁４
４ａと流量調節弁４７ａの開度が同じであると連
絡管１６ａを介して熱交換器３Ｂに流れる流量は
熱交換器３Ｂの圧力損失により非常に少なくなる
ので、流量調節弁４４ａの開度を流量調節弁４７
ａに比較して絞る必要がある。従つて、上記流量
調節弁の下流側に流量計を設け該流量調節弁を自
動制御するようにしてもよい。また、第８図に示
すように被蒸留流体側のみでなく、抜出流体側も
流量調節弁４４ｂ，４７ｂの開度を調整して同様
に折衷運転するのが望ましいが、状況に応じて抜
出流体側を単純な直列運転または並列運転として
もよい。 なお、第８図において直列運転や並列運転を行
わず上記折衷運転のみ行い、複数の熱交換器を直
列に流通させる流量とバイパスする流量の比を変
えるだけの流通状態の変更を行う場合には、第２
開閉弁１５ａ，１５ｂ、流量調節弁４７ａ，４７
ｂを省くことが出来る。 第９図は、この考案の第４実施例を示すもの
で、第１実施例（第１図）のユニツト７の第１流
通管９ａと第２流通管１０ａとが上流および下流
で合流せず、そのまま次のユニツト７の第１流通
管９ａと第２流通管１０ａに接続した如く配管さ
れ、その第１流通管９ａと第２流通管１０ａとの
間に連絡管３１が各ユニツト７の接合位置に設け
られ、この連絡管３１に開閉弁３２が設けられた
ものである。 この第４実施例においては、第９図に便宜的に
開状態の開閉弁を白ぬきで、閉状態の開閉弁を黒
く塗りつぶして表示している如く、上記連絡管３
１の開閉弁３２を開とすると共に、第１開閉弁１
４ａ、第２開閉弁１５ａおよび第３開閉弁１７ａ
の開閉を第３図と同様の状態にすることにより、
被蒸留流体が熱交換器３Ａ，３Ｂを直列に流通す
る。また、上記連絡管３１の開閉弁３２を閉とす
ると共に、第１開閉弁１４ａ、第２開閉弁１５ａ
および第３開閉弁１７ａの開閉を第２図と同様の
状態にすることにより、被蒸留流体が熱交換器３
Ａ，３Ｂに対して並列に流通する。 第１０図は、この考案の第５実施例を示すもの
で、第４実施例（第９図）の第１開閉弁１４ａ，
１４ｂおよび第３開閉弁１７ａ，１７ｂを流量調
整可能な流量調節弁４４ａ，４４ｂ，４７ａ，４
７ｂとし、これらの開度を調整して第３実施例
（第８図）と同様の効果を奏せしめるものである。 同様に、第１１図は、この考案の第６実施例を
示すもので、第４実施例（第９図）の被蒸留流体
側の開閉弁３２および第２開閉弁１５ａと抜出流
体側の第１開閉弁１４ｂおよび第３開閉弁１７ｂ
とを流量調整可能な流量調節弁５２，４５ａ，４
４ｂ，４７ｂとし、これらの開度を調整して第３
実施例（第８図）または第５実施例（第１０図）
と同様の効果を奏せしめるものである。 ［考案の効果］ 以上詳述したように、この考案は前記の構成と
されているので、処理量の増減に応じて複数の熱
交換器または複数の熱交換器群に対する流体の流
通状態を直列、並列また折衷等の運転に変更し、
更に、流体の流通状態を変更する開閉弁を流量調
節弁とした蒸留装置においてはその流量調節弁で
流体流量を変えることにより、処理量の変化にフ
レキシブルに対応して熱交換器中の流速を所定の
値に保持して熱交換効率を高め、燃料コストを低
下させることができると共に、熱交換器の伝熱管
に汚れが付着する速度も低いレベルに抑えられ、
汚れによる伝熱効率の低下を防止するという優れ
た効果が得られる。 また、被蒸留流体と抜出流体の両方の流通状態
を直列、並列、及び折衷に変更できる蒸留装置に
おいては、直列−並列、並列−並列など、９種の
組合せが可能となり、より一層熱交換効率を高め
るので運転状態に的確かつ幅広く対応してより効
率的に熱交換を行うことできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１実施例の蒸留装置の全
体図、第２図は同じく第１実施例のユニツト内の
熱交換器における並列運転の状態を示す説明図、
第３図は同じく直列運転の状態を示す説明図、第
４図は同じく被蒸留流体を並列運転に、抜出流体
を直列に運転した状態を示す説明図、第５図は同
じく被蒸留流体を直列運転に、抜出流体を並列運
転にした状態を示す説明図、第６図にこの考案の
第２実施例の並列運転の状態を示す説明図、第７
図は同じく直列運転の状態を示す説明図、第８図
はこの考案の第３実施例で直列運転と並列運転の
中間の折衷運転の状態を示す説明図、第９図はこ
の考案の第４実施例で直列運転の状態を示す説明
図、第１０図はこの考案の第５実施例で折衷運転
の状態を示す説明図、第１１図はこの考案の第６
実施例で折衷運転の状態を示す説明図である。 ２……蒸留塔、３Ａ，３Ｂ……熱交換器、９
ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ……流通管、１４ａ，
１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂ，３２
……開閉弁、４４ａ，４４ｂ，４７ａ，４７ｂ，
５２……流量調節弁、１６ａ，１６ｂ，３１……
連絡管、２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ……流量
調整弁（圧力損失調整弁）、２９，２９ａ〜２９
ｇ，５３……流量調整弁（圧力損失調整弁）、３
０Ａ，３０Ｂ……熱交換器群。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 蒸留塔に供給される被蒸留流体と蒸留塔から
   の抜出流体との間で熱交換を行う複数の熱交換
   器または熱交換器群を備えた蒸留装置におい
   て、少なくとも二つ以上の上記熱交換器または
   熱交換器群に対して上記被蒸留流体または上記
   抜出流体を並列に流通させる流通管と、上記二
   つ以上の熱交換器または熱交換器群に対して上
   記流体を直列に流通させるように上記流通管間
   を連絡する連絡管と、上記流通管と上記連絡管
   とにおける上記流体の流通停止制御と流量制御
   を行い上記二つ以上の熱交換器または熱交換器
   群に対する上記流体の流通状態を変更せしめる
   流量調節弁と、上記流通状態の変更によつて生
   じる圧力損失の変化を調整し上記流体の上記蒸
   留塔に対しての所定流量を確保する圧力損失調
   整弁とが設けられていることを特徴とする蒸留
   装置。 (2) 蒸留塔に供給される被蒸留流体と蒸留塔から
   の抜出流体との間で熱交換を行う複数の熱交換
   器または熱交換器群を備えた蒸留装置におい
   て、少なくとも二つ以上の上記熱交換器または
   熱交換器群に対して上記被蒸留流体および上記
   抜出流体をそれぞれ個々に並列に流通させる流
   通管と、上記二つ以上の熱交換器または熱交換
   器群に対して上記流体をそれぞれ個々に直列に
   流通させるように上記流通管間を連絡する連絡
   管と、上記流通管と上記連絡管とにおける上記
   流体の流通停止制御を行い上記二つ以上の熱交
   換器または熱交換器群に対する上記流体の流通
   状態を変更せしめる開閉弁と、上記流通状態の
   変更によつて生じる圧力損失の変化を調整し上
   記流体の上記蒸留塔に対しての所定流量を確保
   する圧力損失調整弁とが設けられていることを
   特徴とする蒸留装置。 (3) 上記開閉弁が、流量調節弁であることを特徴
   とする請求項２記載の蒸留装置。