JPH0441712B2

JPH0441712B2 -

Info

Publication number: JPH0441712B2
Application number: JP62151032A
Authority: JP
Inventors: Rodorigesu Domingo; Reiritsuse Igunachio; Ribasu Herushirio; Jimene Iuraa; Kuintero Ririo; Sarazaaru Jose; Ribero Maiera; Guebara Emirio; Chirinosu Maria
Original assignee: Petroleos de Venezuela SA
Current assignee: Petroleos de Venezuela SA
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1987-06-17
Publication date: 1992-07-09
Also published as: GB2191783A; ES2006507A6; IT1211464B; IT8767523A0; FR2600074B1; GB2191783B; US4801304A; DE3720216A1; DK305187A; DK169746B1; GB8713969D0; DK305187D0; BE1001169A5; CA1339531C; NL8701412A; FR2600074A1; BR8703535A; JPS6354498A; DE3720216C2; JPH01115996A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、天然の液体燃料の産出方法に関し、
燃焼による硫黄酸化物の放出が実質的に減少する
ように、硫黄を多量に含む天然の燃料をエネルギ
ーに変換する方法に関する。（従来の技術）カナダ、ソビエト連邦、米国、中国及びベネゼ
ーラで発見される天然のビチユーメン（歴青質）
は、通常、粘度10000乃至200000、API重力10以
下の液体である。これらの天然のビチユーメン
は、一般に、機械的なポンピング、スチームイン
ジエクシヨンにより、あるいは採掘技術により産
出されている。これらの物質は、製造、輸送及び
取り扱いが困難なため、さらに多量の硫黄酸化物
を放出し不燃固体を含むという好ましくない燃焼
特性を有するため、燃料としてあまり広く使用さ
れていない。天然ビチユーメンは、上記の不利益
を克服するために必要なスチームインジエクシヨ
ン、ポンピング及び燃料ガス脱硫システムにコス
トがかかるので、商業ベースでは燃料としてあま
り使用されなかつた。（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記の天然のビチユーメンを天
然の燃料として使用することが期待されている。従つて、本発明は、天然のビチユーメンを乳濁
液中の油に形成することによつて、天然のビチユ
ーメンから天然の液体燃料を産出する方法を提供
することを目的とする。又、本発明は、燃焼工程
が最適な液体燃料として使用する乳濁液中の油を
提供することを目的とする。さらに、天然のビチ
ユメンの乳濁液中の油が効率よく燃焼して、不燃
粒状固体と硫黄酸化物の放出が少なくなるよう
に、乳濁液中の油の燃焼に最適な燃焼条件を提供
することを目的とする。（問題点を解決するための手段）本発明では、水と乳化剤の混合物を井戸に注入
して、乳濁液中にダウンホールオイルを形成す
る。マツカリフイーら（McAuliffe et al.）は、
米国特許3467195において、本発明の方法に使用
するのに適した乳濁液中にダウンホールオイルを
形成する方法を開示しており、この方法も本発明
に含まれる。井戸に注入される乳化剤中の水の量
は、水の含有量、粒径及びアルカリ金属の含有量
に関して特別な特性の乳濁液中の油を形成するよ
うに調整することが出来る。本発明によつて、乳
濁液中の油の燃焼特性を最適にするためには、ダ
ウンホールを形成した乳濁液中の油は、水の含有
量15乃至35容量％、粒径約10乃至60μｍ乃びアル
カリ金属含有量50ppm、好ましくは約50乃至
600ppmにすべきであることがわかつた。乳濁液
中の油の全重量に対して0.1乃至５重量％の乳化
剤が、乳濁液中の油に存在するのが好ましい。乳
濁液中のダウンホールオイルは、従来のダウンホ
ール深井戸ポンプによつてフローステーシヨンに
汲み上げられ、必要に応じてそこで脱気すること
が出来る。燃焼ステーシヨンでは、乳濁液中の油
を調節して、水の含有量、粒径及びアルカリ金属
が燃焼に最適になるようにする。調節後の乳濁液
中の油は、水の含有量15乃至35容量％、粒径約10
乃至60μｍ及びアルカリ金属含有量50乃至600μｍ
である。その後、燃焼温度20乃至80℃、好ましく
は20乃至60℃、蒸気／燃料比0.05乃至0.5、好ま
しくは0.05乃至0.4（wt／wt）、空気／燃料比0.05
乃至0.4、好ましくは0.05乃至0.3（wt／wt）、蒸気
圧２乃至６、好ましくは２乃至４（Bar）、空気圧
２乃至７、好ましくは２乃至４（Bar）の条件の
下で乳濁液を燃焼させる。本発明の方法によつて産出される乳濁液中の油
を、本発明によつて調節した操作条件の下で燃焼
させた場合、その燃焼効率99.9％であり、No.６燃
料油を燃焼させた場合に得られる粒状固体の含有
量及び硫黄酸化物の放出も少ないことがわかつ
た。（実施例）第１図を参照して本発明による方法を説明す
る。ダウンホール深井戸ポンプを有する深井戸１０
に水と乳化剤を供給し、乳濁液中に油を形成す
る。この乳濁液、ダウンホール深井戸ポンプによ
つて深井戸１０から汲み上げて、ライン１２を介
して脱気部１４に排出することが出来る。乳濁液
中の脱気した油は、その後タンカー、トラツク、
パイプライン等の輸送手段１８によつて輸送され
るまで、貯蔵部１６に貯蔵することが出来る。一
旦輸送された乳濁液中の油は、貯蔵部２０に貯蔵
することができ、又は、燃焼部２４内の燃焼前に
品質を検査する検査ゾーン２２に排出することが
出来る。本発明は、深井戸から取り出された天然の燃料
の製造及び燃料方法に関する。この方法を使用す
るのに適切な燃料は、一般にベネゼエラのオリノ
コベルト（Orinoco Belt）で発見される硫黄含
有量の多いビチユーメン重質油である。このビチ
ユーメン重質油の化学的及び物理的特性は、Ｃ：
78.2乃至85.5重量％、Ｈ：10.0乃至10.8重量％、
Ｏ：0.26乃至1.1重量％、Ｎ：0.50乃至0.66重量
％、Ｓ：3.68乃至4.02重量％、灰分0.05乃至0.33
重量％、バナジウム420乃至520ppm、ニツケル90
乃至120ppm、鉄10乃至60ppm、ナトリウム60乃
至120ppm、゜API重力1.0乃至12.0、122〓の粘度
1400乃至5100000（CST）、210〓の粘度70乃至
16000（CST）、LHV8500乃至10000（KCAL／
KG）、アスフアルテン9.0乃至15.0である。本発
明によれば、水と乳化剤の混合物は、深井戸中に
注入されて乳濁液中に油を形成する。この乳濁液
中の油は、ダウンホール深井戸ポンプによつて深
井戸から汲み上げることが出来る。本発明の重要
な特徴は、乳濁液中の油の輸送及び燃焼が最適に
行えることである。深井戸から汲み上げられた乳
濁液中の油は、水の含有量約15乃至35容量％、好
ましくは約20乃至30容量％、粒径約10乃至60μ
ｍ、好ましくは約40乃至60μｍ、アルカリ金属含
有量50ppm以上、好ましくは約50乃至600ppmで
あることを特徴とする。乳濁液中の油中のアルカ
リ金属の量は、乳濁液の燃焼中のガスの放出量に
かなり影響することがわかつた。水を注入してビチユーメンを産出する工程にお
いて、同時に地層水も産出される。オリノコベル
トの地層水についての分析結果を表１に示す。表１地層水の分析結果 Cl^-（mg／Ｌ） 23640 CO₃ ^＝（mg／Ｌ） 2.1 HCO₃ ^-（mg／Ｌ） 284 NO₃ ^-（mg／Ｌ） 10 SO₄ ^-（mg／Ｌ） −− Na⁺（mg／Ｌ） 14400 Ca⁺⁺（mg／Ｌ） 427 Mg⁺⁺（mg／Ｌ） 244 K⁺（mg／Ｌ） 462 KH₄ ⁺（mg／Ｌ） 32 Sio₂（mg／Ｌ） 64 PH 8.0 表１に示すように、地層水は、かなりの量のア
ルカリ金属（Na⁺及びK⁺）を、含む。乳化剤と
ともに注入される水のアルカリ金属含有量を調節
することによつて、産出される乳濁液中の油に上
述のような所望のアルカリ金属及び水が含まれる
ように保証することが出来る。上述したように、
注入される水には、乳化剤も含まれる。乳化剤
は、産出する地層水中の油の全重量に対して、約
0.1乃至5.0重量％、好ましくは0.1乃至1.0重量％
になるように加えられる。本発明によれば、乳化
剤は陰イオン表面活性剤、非イオン表面活性剤、
陽イオン表面活性剤、陰イオン表面活性剤と非イ
オン表面活性剤の混合物、及び陽イオン表面活性
剤と非イオン表面活性剤の混合物の中から選択す
ることが出来る。この方法に適した非イオン表面
活性剤は、エトキシル基を有するアルキルフエノ
ール（ethoxylated alkyl phenols）、エトキシル
基を有するアルコール（ethoxylated alcohols）、
エトキシル基を有するソルビタンエステル
（ethoxylated soritan esters）、及びこれらの混
合物から選択することが出来る。陽イオン表面活
性剤は、好ましくは脂肪ジアミンのヒドロクロリ
ド、イミダゾリン、エトキシアミン
（ethoxylated amine）、アミドアミン、第四アン
モニウム化合物及びこれらの混合物から選択する
ことができ、陰イオン表面活性剤は、好ましくは
長鎖カルボン酸、スルホン酸及びこれらの混合物
から選択することが出来る。表面活性剤は、２０
のエチレンオキシドでオキシアルキル化したノニ
ルフエノールのような新水性親油性バランスが13
以上の非イオン表面活性剤であることが好まし
い。陰イオン表面活性剤は、アルキルアリールス
ルホン酸塩、アルキルアリール硫酸塩又はこれら
の混合物であることが好ましい。深井戸に注入される水と乳化剤の混合物は、乳
濁中の油を安定化させる。注入された水は、ビチ
ユーメンとともに産出される地層水に依存する。
その塩の含有量も、処理及び燃焼に必要なビチユ
ーメン水比に依存し、結局乳化剤の種類及び量に
依存する。燃料が形成されて所望の処理及び燃焼
特性を与えるのはこの段階である。乳濁液が形成
されて井戸の外に汲み上げられると、粘性が低い
ため、ほとんど問題なく脱気することが出来る。
これは、ビチユーメンだけを脱気しなければなら
ない場合ではなく、ガスを分離する前に加熱する
必要がある。その後、乳濁液を貯蔵してフローステーシヨン
及びメインステーシヨンを通じて汲み上げること
が出来る。また、水の影響で金属壁が腐食するの
を避けるために、イミダゾリンのような添加物を
加えることが出来る。脱気後、パイプラインを通
じて汲み上げる前及びタンカーに積載する前等、
これらのいずれの段階においても、インライブレ
ンダーを備え付けて、適当な粒径分布を有する良
好な乳濁液を保証することが出来る。乳濁液中の油が一旦燃焼のために輸送される
と、乳濁燃料は、乳濁液中の油の水含有量、粒径
及びアルカリ金属含有量が最適になるように調節
される。その調節は、オンラインミキサー及びア
ルカリ金属レベルコントローラによつて行われ
る。オンラインミキサーは、乳濁液体燃料の平均
粒径を調節する。粒径分布は、天然の燃料の燃焼
特性、特に流量調節能力及び完全燃焼に非常に重
要な影響を与える。オンラインミキサーの直前及
び直後の粒径分布を第２図に示す。平均粒径は
65μｍから51μｍに減少しているのがわかる。粒
径分布は滑らかに、即ちベル型曲線になつてい
る。本発明によれば、乳濁液中の油の粒径は約10
乃至60μｍである。また、乳濁液中の油のアルカリ金属含有量は、
燃焼特性、特に硫黄酸化物の放出に大きな影響を
与えることがわかつた。ナトリウムがカリウムの
ようなアリカリ金属は、二酸化硫黄の放出を減少
させるのに十分な影響を与えることがわかつた。
アルカリ金属は天然の燃料中に存在する硫黄化合
物と反応して硫化ナトリウム、硫化カリウム等の
アルカリ金属の硫化物を生成すると考えられる。
燃焼中、これらの硫化物は酸化されて硫酸塩にな
り、その硫酸塩は燃焼灰分に固定されて、硫黄が
燃焼ガスの一部として大気に放出されるのを防止
することが出来る。上述したように、アルカリ金
属は、産出水に含まれるアルカリ金属が自然に混
合されて、天然の燃料乳濁液を産出する工程中
に、乳酸液に既に加えられている。乳濁燃焼中の
アルカリ金属の量が最適でないことがわかれば、
アルカリ金属レベルコントローラ中で、アルカリ
金属を加えることが出来る。これは、産出された
水、塩類の入つた水（saline water）、又はアル
カリ金属の合成水溶液を加えることによつて行う
ことが出来る。本発明によれば、乳濁液中の油
は、50ppm以上、好ましくは約50乃至600ppm、
理想的には50乃至300ppmのアルカリ金属を含む。乳濁液中の油を調節して燃焼の準備をする。燃
焼には、密閉式混合バーナー（internal mixing
burner）又はツインハイパーボリツクアトマイ
ザー（twin hyperbolic atomizer）のような従
来のオイルガンバーナーを使用することが出来
る。蒸気又は空気を使用するアトマイゼーシヨン
（atomization）は、燃料温度20乃至80℃、好ま
しくは20内至60℃、蒸気／燃料比0.05乃至0.5、
好ましくは0.05乃至0.4（wt／wt）、空気／燃料比
0.05乃至0.4、好ましくは0.05乃至0.3（wt／wt）、
蒸気圧1.5乃至６、好ましくは２乃至４（Bar）、
空気圧２乃至７、好ましくは２乃至４（Bar）の
操作条件下で行われる。これらの条件下で、火炎
安定性の良い優れたアトマイゼーシヨン及び効率
的な燃焼が達成出来る。本発明の利点は、以下の例によつてさらに明確
にされる。例オリノコビチユーメンと比較して乳濁液中の
油の燃焼特性におけるアリカリ金属レベルの作
用を説明するために、表の特性を有する２つ
の乳濁液を用意した。表にはオリノコビチユ
ーメンについても記載されている。アルカリ金
属はたナトリウムであつた。

【表】すべての燃料を表の操作条件で燃焼させた。

【表】各々の燃料に関するガスの放出及び燃焼効率を
表に示す。

【表】この結果は、オリノコビチユーメンよりも乳化
したオリノコの方が熱効率が増加する、即ち99.0
％に対して99.9％に増加することを示している。
さらに、乳化剤＃１と＃２の比較は、アルカリ金
属（ナトリウム）レベルの増加とともに硫黄酸化
物の放出及びSO₂及びSO₃が減少することを示し
ている。例様々な燃料の燃焼特性に対する操作条件の作
用を調べた。オリノコ原油と８つの乳濁液中の
油との比較を表に示す。

【表】オリノコビチユーメンと乳濁液＃３、＃６、
＃７及び＃10は、蒸気でアトマイゼーシヨンし
た。乳濁液＃４、＃５、＃８及び＃９は、空気で
アトマイゼーシヨンした。乳濁液＃３、＃４、
＃５及び＃６に使用したアルカリ金属はナトリウ
ムであり、乳濁液＃７、＃８、＃９及び＃10に使
用したアルカリ金属はカリウムであつた。その操
作条件を表に示す。

【表】

【表】燃焼効率及びガス放出を表XIIに示す。

【表】この結果は、アルカリ金属を含む乳濁液を燃焼
させた場合、硫黄酸化物が実質的に減少し、効率
が上がることを示している。さらに空気／燃料比
が小さくなればなるほど、硫黄酸化物の減少が顕
著になる。蒸気／燃料比についても同様である。
また、窒素酸化物の量は減少した。オリノコ原油
と比較すると、一般に、乳濁燃料を燃焼させる場
合の操作条件は厳しくなく、燃料のアトマイアゼ
ーシヨンの温度及び圧力はより低く、空気及び蒸
気のいずれも使用できて操作に柔軟性がある。硫
黄酸化物の放出を減少させることは、乳濁液中の
油を支持するアルカリの重要な特徴である。三酸
化硫黄の放出は、所謂コールドエンド偏食（cold
−endcorrosion）、即ちボイラー（エアヒータ及
び節約装置）の比較的冷たい部分への硫酸の凝縮
の原因となる。また、電気集塵装置及び他の固体
捕集装置中の灰分の酸度にも影響を与える。例例の油乳濁液＃３の硫黄放出をNo.６燃料油
と比較した。その結果を第３図及び第４図に示
す。この結果は、乳濁液中の油の硫黄酸化物放
出は、No.６燃料油と比較しても優れており、オ
リノコビチユーメンよりもはるかに優れてい
る。SO₂の放出は、No.６燃料油よりも33％減少
し、オリノコビチユーメンよりも66％減少して
いる。乳濁液＃３については、三酸化硫黄の放
出もNo.６燃料油（2.5％Ｓ）及びオイノコビ
チユーメンと比べて少なくなつている。これら
の減少量は、それぞれ17％及び50％である。（発明の効果）本発明によれば、天然のビチユーメンを乳濁液
中の油として形成することによつて、天然をビチ
ユーメンから天然の液体撚料に産出することが出
来る。また、本発明によれば、天然のビチユーメ
ンの乳濁液中の油を燃焼させる場合に、効率良く
燃焼するとともに、不燃粒状固体と硫黄酸化物の
放出が少なくなるように、最適な燃焼条件下で燃
焼させることが出来る。本発明の方法によつて産
出される乳濁液中の油を、本発明によつて調節し
た操作条件の下で燃焼させた場合、その燃焼効率
は99.9％にすることができ、No.６燃料油を燃焼さ
せた場合に得られる粒状固体の含有量及び硫黄酸
化物の放出も少なくすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を示すフロースキーム、
第２図は乳濁液中の油の粒径を示すグラフ、第３
図は本発明の乳濁液中の油とNo.６燃料油の二酸化
硫黄放出量の比較を示すグラフ、第４図は本発明
の乳濁液中の油とNo.６燃料油の三酸化硫黄放出量
の比較を示すグラフである。図中、１０……深井戸、１４……脱気部、１６
……貯蔵部、１８……輸送手段、２０……貯蔵
部、２２……検査ゾーン、２４……燃焼部であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１ビチユーメン原油から天然液体燃料を産出し
て燃焼させる方法であつて、前記原油から成る乳
濁液を形成させる工程と；前記乳濁液中の水の含
有量を15乃至35容量％及びアルカリ金属含有量を
少なくとも50ppmに調整する工程と；前記乳濁液としての原油を燃焼させる工程；とから成る方法。２水の含有量15乃至35容量％で、粒径が10乃至
60μｍでアルカリ金属含有量が50ppm以上の油が
乳濁液中で形成するように、前記水と乳化剤の混
合物を井戸中に注入する工程を含むことを特徴と
する請求項１に記載の方法。３前記乳濁液中の油を前記井戸からフローステ
ーシヨンに汲み上げ、前記フローステーシヨンか
ら燃焼ステーシヨンに輸送し、水の含有量、粒径
及びアルカリ金属含有量を燃焼に最適になるよう
に調整し、二酸化硫黄及び三酸化硫黄の放出量を
実質的にNo.６標準重油の放出量以下に減少させる
ように、前記乳濁液中の油を燃焼させることを特
徴とする請求項２に記載の方法。４前記アルカリ金属含有量が、50乃至600ppm
であることを特徴とする請求項３に記載の方法。５前記ビチユーメン原油が、Ｃの含有量78.2乃
至85.5重量％、Ｈの含有量10.0乃至10.8重量％、
Ｏの含有量0.26乃至1.1重量％、Ｎの含有量0.50乃
至0.66重量％、Ｓの含有量3.68乃至4.02重量％、
灰分の含有量0.05乃至0.33重量％、バナジウムの
含有量420乃至520ppm、ニツケルの含有量90乃至
120ppm、鉄の含有量10乃至60ppm、ナトリウム
の含有量60乃至200ppm、゜API重力1.0乃至12.0、
122〓の粘性1400乃至5100000（CST）、210〓の粘
性70乃至16000（CST）、LHV8500乃至10000
（KCAL／KG）、アスフアルテン含有量9.0乃至
15.0重量％であることを特徴とする請求項１に記
載の方法。６前記乳化剤が、陰イオン表面活性剤、非イオ
ン表面活性剤、陽イオン表面活性剤、及び陽イオ
ン表面活性剤と非イオン表面活性剤の混合物から
選択されることを特徴とする請求項２に記載の方
法。７前記非イオン表面活性剤が、エトキシレート
アルキルフエノール、エトキシレートアルコー
ル、エトキシレートソルビタンエステル、及びこ
れらの混合物から選択されることを特徴とする請
求項６に記載の方法。８前記陽イオン表面活性剤が、脂肪ジアミンの
ヒドロクロリド、イミダゾリン、エトキシレート
アミン、アミドアミン、第四アンモニウム化合
物、及びこれらの混合物であることを特徴とする
請求項６に記載の方法。９前記陰イオン表面活性剤が、長鎖カルボン
酸、スルホン酸及びこれらの混合物であることを
特徴とする請求項６に記載の方法。１０前記乳化剤が、親水性親油性バランス13以
上の表面イオン表面活性剤であることを特徴とす
る請求項２に記載の方法。１１前記非イオン表面活性剤が、２０のエチレ
ンオキシドでオキシアルキル化したノニルフエノ
ールであるとを特徴とする請求項１０に記載の方
法。１２前記陰イオン表面活性剤が、アルキラリル
スルホン酸塩、アラルキル硫酸塩、及びこれらの
混合物であることを特徴とする請求項９に記載の
方法。１３前記乳化剤が、乳濁液中の油の全容量に対
して約0.1乃至５重量％の量であることを特徴と
する請求項２に記載の方法。１４前記乳濁液中の油が20乃至30容量％の水、
アルカリ金属50乃至600ppmを含み、平均粒径40
乃至60μｍであることを特徴とする請求項１に記
載の方法。１５前記乳濁液中の油を燃料用に調節する前
に、脱気することを特徴とする請求項３に記載の
方法。１６前記乳濁液中の油を輸送する前に抗侵食性
添加物を加えることを特徴とする請求項３に記載
の方法。１７前記乳濁中の油を、水の含有量20乃至30容
量％、粒径約10乃至60μｍ、アルカリ金属含有量
約50乃至300ppmの油に調整する工程を含むこと
を特徴とする請求項３に記載の方法。１８調整された油及び乳濁液を、燃料温度20乃
至80℃、蒸気／燃料比（wt／wt）0.05乃至0.5、
空気／燃料比（wt／wt）0.05乃至0.4、蒸気圧２
乃至６バール、空気圧２乃至７バールの操作条件
の下で燃焼させることを特徴とする請求項３に記
載の方法。１９調整された油及び乳濁液を、燃焼温度20乃
至60℃、蒸気／燃料（wt／wt）0.05乃至0.4、空
気／燃料比（wt／wt）0.05乃至0.3、蒸気圧２乃
至４バール、空気圧２乃至４バールの操作条件の
下で燃焼させることを特徴とする請求項３に記載
の方法。２０燃焼による固体生成物中の硫黄燃料を化学
的に固定させることによつて、前記乳濁液中で最
適に調整された油の燃焼により二酸化硫黄及び三
酸化硫黄の放出を実質的に減少させることを特徴
とする請求項３に記載の方法。２１水の含有量が15乃至35容量％及びアルカリ
金属含有量を少なくとも50ppmに調整したことを
特徴とするビチユーメン原油から乳濁液中の油と
して精製した天然の液体燃料。