JPH0421601B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はMckinney等に対する米国特許第
4061562号および第4097363号中に記載されるよう
な蓄熱式熱分解（TRC）装置の改良に関するも
のであり、それらの開示はここに参照して記述す
る。さらに特に本発明はTRC装置および方法に
おいて、固体加熱に対する改良した燃料ガス発生
系を与える。

［従来技術］ 本発明が関与する方法を第１図に例解する従来
の蓄熱式熱分解反応器（TRC）の環境中で具体
的に説明する。

第１図を参照すると、先行技術のTRC方法お
よび系であつて、熱分解原料油または残油は、蒸
留重質ガスを配合しまたは配合せずに、ライン各
１０を通つて入りそして水素はライン１２を経て
水素脱硫帯域１４に通る。水素硫化流出ガスはラ
イン１６を通りフラツシユ室１８に入りここから
水素および硫化水素とアンモニアを含む汚染ガス
（軽質ガス）はライン２０を通つて頭上で除去、
その間にフラツシユ液体はライン２２を通つて除
去する。フラツシユ液体は予熱器２４を通過し、
ライン２６を通つて入る希釈蒸気と混合しそして
次にライン３０を通つて熱分解反応器２８の底に
流れる。

熱い再生した固体の流れをライン３２を通して
装入しそして上昇管２８に入る前にライン３４を
通つて進入する水蒸気またはその他の流動化ガス
と混合する。油、水蒸気および熱固体は連行され
て上昇管２８を通つて上方に流れそして上昇管の
頂部で彎曲セグメント３６を通つて排出して流出
する流れから固体の遠心分離を誘発させる。固体
の大部分を含む流れは上昇排出部分３８を通過し
そして、もしも望むならば、固体分離−ストリツ
パー４２に進む前か後にライン４０を通つて進入
する仕上り固体と混合することができる。分解生
成物の大部分を含む別の流れは導管４４を通つて
軸方向に排出しそして固体分離器−ストリツパー
４８の前にライン４６を通つて進入する急冷流の
手段によつて冷却することができる。

ストリツパー水蒸気はライン５０および５２を
通つて固体分離器４２及び４８にそれぞれ装入す
る。生成物流は固体分離器４２および４８からラ
イン５４および５６を通つてそれぞれ除去しそし
てライン５８中で合体して二次急冷および生成物
回収装置（示されていない）に通す。コークスの
付着した固体はライン６０および６２を経て固体
分離器４２および４８からそれぞれ除去しそして
コークスバーナに通るライン６４中で合体させ
る。もしも望むならば、燃焼ガスを加熱固体から
ストリツプさせるためにストリツプ用水蒸気をラ
イン７０を経て添加する間にトーチ油をライン６
８を通してバーナー６６に加えることできる。空
気はライン６９を通つてバーナーに加えることが
できる。燃焼ガスは熱およびエネルギー回収系
（示されていない）に通すためにライン７２を通
つてバーナーから除き、一方では相対的にコーク
スを含まない再生した熱固体は上昇管２８に循環
させるためにライン３２を経てバーナーから除去
する。エチレンおよび分子水素を含む分解生成物
を生産するために、石油残油を水素の存在におい
て343乃至482℃の温度において接触的水素脱硫帯
域に通し、水素循環段階中に水素を油と化合させ
る。水素脱硫残油は熱源として作用する連行する
不活性熱固体および稀釈ガスと共に約705乃至
1372℃の温度において約0.05乃至２秒の滞留時間
で熱分解帯域を通過し、分解生成物およびエチレ
ンおよび水素を生成する。熱分解によるエチレン
の生成のためには水素原料、すなわち少なくとも
その90容量％が204乃至343℃の温度で沸騰する原
油の軽質ガス油を含む炭化水素原料は稀釈ガスお
よび連行される不活性加熱ガスと共に約705乃至
1372℃の温度で約0.05乃至２秒の滞留時間で熱分
解帯域を通過させる。油ガス対燃料油の重量比は
少なくとも0.3であるが、同時に分解の苛酷性は
前記供給油を基準にして少なくとも12重量％のメ
タン収率に対応する分解帯域を去るとき直ちに生
成物を705℃よりも低い温度で急冷すると重量基
準でエチレン収率はメタン収率よりも確実に多く
することができる。

［発明が解決しようとする課題］ このような先行技術のTRC系においては、粒
状固体に付着したコークスはガス化されて廃棄さ
れている。本発明は、このような廃棄されるコー
クスを有効に活用して全体の効率を高める方法を
提供することを目的とするものである。

また前記のようなTRC系においては、コーク
スの除去のために比較的大型のコークスバーナー
が必要とされる。本発明はコークスを有効に活用
し、しかも従来の装置に比較して比較的小型の装
置で処理することのできる方法を提供することを
目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、この目的は、分解帯域内の温
度が705乃至1372℃の範囲であり、そこで炭化水
素供給原料または水素脱硫残油が連行する不活性
固体および稀釈ガスと共に0.05乃至２秒の滞留時
間で分解帯域を通過するTRC法において、固体
上に付着されたコークスの除去工程が、 ａ 燃料、空気および水蒸気を燃焼容器に供給し
てH₂O対H₂のモル比が水素の存在において炭
素との反応によつて水蒸気を分解するのに必要
な比率以上である水蒸気を含む燃料ガスを発生
させ、 ｂ 水蒸気を含む燃料ガスを管状移送ラインに供
給し、 ｃ コークスが沈積されている粒状固体を管状移
送ラインに供給し、 ｄ 水蒸気を含む燃料ガスと粒状固体とを混合
し、 ｅ 管状移送ライン中で熱と水蒸気によつて粒状
固体に付着したコークスを燃料ガスに変換する
熱分解燃料ガス発生方法によつて達成される。

［発明の効果］ 本発明の熱分解燃料ガス発生方法によれば、
TRC法において固体上に付着されたコークスが
有効に除去されるだけではなく、その除去工程に
おいて除去されるコークスを利用して追加の燃料
ガスを生成することにより有効な燃料ガスを得る
ことができ、全体の装置の効率を高めることがで
きる。

さらに反応が管状移送ライン中で行われてるた
めにコークスの除去が迅速に行われると共に、コ
ークスの除去装置の大きさを著しく小さいものと
することができる。

［実施例］ 第２図は、本発明の１実施例の方法に使用する
TRC系を示しており、それにおいては第１図に
示した先行技術のTRC系におけるコークスバー
ナー６６の代りに本発明による装置が使用されて
いる。

TRC法の分解反応のための粒状固体および炭
化水素供給ガスはライン１１Ａおよび１２Ａを通
つて管状反応器１３Ａに進入する。管状反応器１
３Ａ中での熱分解による生成物は分離器１４Ａ中
で粒状固体から分離され、ライン１５Ａに送ら
れ、そこでライン１７Ａから注入される急冷物質
によつて冷却される。分離器１４Ａ中で生成物か
ら分離された粒状固体はライン１６Ａを通つて固
体ストリツパー２２Ａに送られる。ライン１５Ａ
に送られた生成物中に含まれている残留粒状固体
は第２の分離器１８Ａ中で急冷ガスから分離され
て固体ストリツパー２２Ａに送られる。粒状固体
を含まない生成ガスは第２の分離器１８Ａの上部
からライン１９Ａを通つて取出される。

固体ストリツパー２２Ａ中に供給された粒状固
体は管状反応器１３Ａ中での熱分解中に熱を供給
するためのものであるが、連続した分解工程のた
めに再使用する場合には粒状固体に付着されたコ
ークスを除去し、また必要な温度を与えることが
できるように再加熱して管状反応器１３Ａに戻さ
れなければならない。

粒状固体は再加熱する前にライン２３Ａを通つ
て固体ストリツパー２２Ａに供給される水蒸気に
よつてガスを除去されることが好ましい。固体ス
トリツパー２２Ａ中でガス不純物を除去された粒
状固体は約788℃の温度である。

本発明においては、燃焼容器３０Ａおよびそれ
に供給される燃料、空気（または酸素）および水
蒸気に対する予熱装置３２Ａ，３４Ａ，３６Ａが
設けられており、水蒸気を含む約1260℃の温度の
燃料ガスが生成される。

さらに、本発明においては、移送ライン４４Ａ
が設けられており、その中へ燃焼容器３０Ａで燃
焼して生成された燃料ガスおよび水蒸気と固体ス
トリツパー２２Ａ中でガス不純物を除去された粒
状固体とが供給されそこで混合され、粒状固体が
加熱され、同時に脱コークス処理が行われる。移
送ライン４４Ａは燃焼容器３０Ａから供給された
水蒸気との反応に対して充分な滞留時間を与える
ような長さを有しており、それによつて水素の存
在におけるコークスの炭素との反応により熱分解
してコークスを燃料ガスに変換し、粒状固体から
除去する。好ましい実施例では移送ライン４４Ａ
の長さは約33メートルである。必要ならばライン
２６Ａから搬送ガスとして空気を供給することも
できる。

1260℃の温度で燃焼容器３０Ａから供給された
燃料ガスは移送ライン４４Ａ中で約788℃の温度
で固体ストリツパー２２Ａから供給された粒状固
体と混合され、粒状固体と燃料ガスは急速に971
℃の平衡温度に達する。移送ライン４４Ａの通過
中に燃料ガスと水蒸気と粒状固体との混合物はコ
ークスが分解反応するのに必要な熱を与えられ
る。その結果、混合物は約17℃冷却されて約954
℃に冷却されて移送ライン４４Ａから送り出され
る。

この分解反応において燃焼容器３０Ａから供給
される燃料ガスと水蒸気との混合物はそのH₂O
対H₂のモル比率が、水素の存在において炭素と
反応して水蒸気が分解するのに必要な比率よりも
上になるように選定され、その場合にH₂O対H₂
のモル比率は等モル比以上である。このような比
率にすることにより粒状固体に付着されているコ
ークスは完全に熱分解反応により除去されて燃料
ガスに変換される。

サイクロン分離器のような分離器４６Ａが加熱
され脱コークスされた粒状固体を燃料ガスから分
離するために設けられ、この分離器４６Ａで分離
された粒状固体はライン４８Ａを通つて約954℃
の温度で熱固体容器２７Ａに戻され、再び管状反
応器１３Ａに供給される。一方分離された燃料ガ
スは約954℃の温度でライン５０Ａを通つて取出
され、利用される。

第３図に例示する本発明の別の方法の実施態様
においては、燃料と空気だけを燃焼容器３０Ａに
送り、約1260℃の温度で燃焼させて燃料ガスを与
える。1260℃の燃料ガスおよび約788℃の粒状固
体は移送ライン４４Ａ中で混合されて約808℃に
温度にされる。その後ライン５４Ａを通つて移送
ライン４４Ａに空気を送る。移送ライン４４Ａ中
の燃料ガスは燃焼して粒状固体の温度を約954℃
に上昇させる。その結果生じた煙道ガスは分離器
４６Ａ中で加熱されている粒状固体から分離して
ライン５２Ａを通つて排出される。加熱されてい
る粒状固体は系に戻されて反応熱を提供する。な
お図で３８Ａは燃料を、４０Ａは空気の供給をそ
れぞれ示す。

第３図に示した系および方法の一例は次の通り
である。：毎時3150Kgの燃料を予熱器３２Ａ中で
333℃に予熱し、556℃に加熱された13MM
SCFDの空気を燃焼容器３０Ａ中で1260℃に加熱
して15.6MM SCFDの燃料ガスを生成する。

15MM SCFDの1260℃の燃料ガスを移送ライ
ン４４Ａ中で固体ストリツパー２２Ａからの毎時
0.45MMKgのストリツプした粒状固体と混合す
る。粒状固体はその上に毎時720Kgの速度で沈積
した炭素を有する。合成した燃料ガス−粒状固体
混合物は約５ミリ秒以内に毎平方cm当り14.6Kgに
おいて805℃の平衡温度に達する。その後13MM
SCFDの空気を移送ライン４４Ａに送り、
15.6MM SCFDの燃料ガスを空気と共に燃焼して
粒状固体の温度を954℃に上昇させ、粒状固体に
沈積した炭素を毎時720Kg燃焼させる。

移送ライン４４Ａからの燃焼したガスは分離器
４６Ａ中で粒状固体から分離して煙道ガスとして
排出される。

以上本発明の好適な実施例について説明した
が、当業者は本発明の基本的概念に基づいて多く
の変形変更を想達できるであろう。したがつて本
発明の技術範囲は特許請求の範囲の記載によつて
のみ制限されるべきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術に従つたTRC系および工程
の略図である。第２図は本発明の燃料ガス発生系
および工程の略図である。第３図は別法の実施態
様を示しそこでは燃料ガスを燃やして煙道ガスと
し粒状固体に追加の熱を与える。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 分解帯域内の温度が705乃至1372℃の範囲で
   あり、そこで炭化水素供給原料または水素脱硫残
   油が連行する不活性固体および稀釈ガスと共に
   0.05乃至２秒の滞留時間で分解帯域を通過する
   TRC法において、 固体上に付着されたコークスの除去工程が、 ａ 燃料、空気および水蒸気を燃焼容器に供給し
   てH₂O対H₂のモル比が水素の存在において炭
   素との反応によつて水蒸気を分解するのに必要
   な比率以上である水蒸気を含む燃料ガスを発生
   させ、 ｂ 水蒸気を含む燃料ガスを管状移送ラインに供
   給し、 ｃ コークスが沈積されている粒状固体を管状移
   送ラインに供給し、 ｄ 水蒸気を含む燃料ガスと粒状固体とを混合
   し、 ｅ 管状移送ライン中で熱と水蒸気によつて粒状
   固体に付着したコークスを燃料ガスに変換する
   ことを特徴とする熱分解燃料ガス発生方法。 ２ 管状移送ラインを通る通路を粒状固体が約33
   メートル／秒の送度で水蒸気を含む燃料ガスと共
   に通過することによつて脱コークスされ、上記水
   蒸気による脱コークス反応が粒状固体と燃料ガス
   の温度を低下させる特許請求の範囲第１項記載の
   方法。