JPH048478B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、石炭あるいは炭化水素類の部分酸化
あるいは通常の燃焼の際に発生するガスを水洗す
ることにより生成する高温のアツシユスラリーか
ら熱エネルギーを回収する方法に関するものであ
る。 ［発明の背景］ アンモニア合成あるいはメタノール合成などに
用いられる水素および一酸化炭素などを含む水性
ガスは通常、原油、重油、残渣油、石油ピツチ、
ナフサ、石油コークスなどの炭化水素類あるいは
石炭を、常圧〜100気圧の条件下で純酸素または
空気等の酸素含有気体を用いて部分酸化（ガス
化）することにより製造されている。この水性ガ
スは500〜1500℃の高温ガスであり、部分酸化の
際に発生する未燃焼カーボン並びに原料中に含有
される灰分などが固形物として含まれている。従
つて、このような固形物を水性ガスから除去する
ことが必要となる。このため、水性ガスはその発
生の後に一旦水で洗浄されて、その後の使用に供
されている。この洗浄に用いられた水には、水性
ガス中に含まれていた未燃焼カーボンおよび灰分
などの固形物が移行してスラリー（通常アツシユ
スラリーと呼ばれる）となる。 水性ガスが高温であるところから、その洗浄に
より生成したアツシユスラリーもまた100〜300℃
程度と高温となり、また高圧になる。このため、
アツシユスラリーを熱交換器に導入し、その熱交
換器を利用して水などの冷却用媒体により、アツ
シユスラリーに含まれている熱エネルギーを回収
することが行なわれている。 しかしながら、高温アツシユスラリー中には上
述のように固形物が存在する他、金属、重金属な
どの灰分の一部が各種の化合物を形成して溶解し
ており、熱交換手段として例えば多管円筒型熱交
換器を使用した場合には、この熱交換器の内部に
上記の化合物が析出することがある。さらに、ス
ラリー中に含まれる固形物が管の内部に付着する
ことがある。このように管内部に析出した化合物
および付着した固形物は、熱交換器の熱交換効率
の低下を引き起こす要因となる。さらに、最終的
には熱交換器が、上記の析出化合物および固形物
により閉塞することがあるとの問題がある。 こうした傾向は、原料の炭化水素類あるいは石
炭が低品質になればなる程大きくなる。特に石炭
を部分酸化して得られた水性ガスの洗浄により生
成する高温アツシユスラリーから熱を回収する場
合には、熱交換器の閉塞が発生し易い。 なお、このような問題は、部分酸化の場合に限
らず、ボイラーなどでの石炭あるいは炭化水素類
の通常の燃焼により発生する燃焼ガスを水洗する
ことにより生成する高温アツシユスラリーを冷却
する場合も生ずる問題でもある。 ［発明の目的］ 本発明は、熱交換手段の閉塞の発生あるいは熱
交換効率の低下といつたトラブルの発生が低減さ
れ、有効に、かつ長時間安定した熱の回収を行な
うことができる高温アツシユスラリーからの熱の
回収方法を提供することを目的とする。 ［発明の要旨］ 本発明は、石炭あるいは炭化水素類の酸化によ
り得られる未燃焼カーボンや灰分などの固形物を
含有するガスの水洗によつて生成した100℃以上
の温度の高温アツシユスラリーを、フラツシユ装
置に導入してフラツシユさせることにより該スラ
リー中に含有される水の少なくとも一部を蒸発さ
せ、発生した水蒸気を熱交換手段に導入し、該熱
交換手段に導入された冷却用液体との熱交換によ
り該水蒸気の有する熱を回収し、更に、上記フラ
ツシユ装置でフラツシユさせた残りのアツシユス
ラリーを該フラツシユ装置から排出させ、次のフ
ラツシユ装置に導入してフラツシユさせて、該ス
ラリー中に残存する水の少なくとも一部を蒸発さ
せて発生した水蒸気を熱交換手段に導入し、該熱
交換手段に導入された冷却用液体との熱交換によ
り該水蒸気の有する熱を更に回収することを特徴
とするアツシユスラリーからの熱の回収方法にあ
る。 ［発明の効果］ 本発明の高温アツシユスラリーからの熱の回収
方法は、熱交換手段に高温アツシユスラリーを直
接導入せずに、高温アツシユスラリーを一旦フラ
ツシユ装置内に導入して、その装置内でフラツシ
ユさせることにより発生した水蒸気を熱交換器に
導入するので、高温アツシユスラリー中の固形物
および含有されている化合物（溶解不純物）が熱
交換手段の管中に導入されることがない。従つ
て、固形物あるいは上記の化合物の析出・付着等
による熱交換率の低下あるいは熱交換器の閉塞と
いつたトラブルが発生することがなく、長期間に
わたり、効率よく高温アツシユスラリーから熱を
回収することができる。そして、このような方法
を採ることによつて熱の回収効率の低下は見られ
ない。 ［発明の詳細な記述］ 本発明は、基本的には、高温アツシユスラリー
を直接熱交換手段に導入するのではなく、このス
ラリーをフラツシユさせることによりスラリーに
含まれる水を蒸発させて高温水蒸気とし、この高
温水蒸気を熱交換手段に導入して熱交換を行なつ
て熱を回収することそしてこのような高温のアツ
シユスラリーのフラツシユと、フラツシユにより
生成した高温水蒸気からの熱交換を利用する熱の
回収操作を少なくとも二段階行なうことを特徴と
する。 本発明の熱の回収方法における熱の回収対象で
ある高温アツシユスラリーは、石炭あるいは炭化
水素類の燃焼の際、あるいはこれらの部分酸化の
際などに発生するガスである。このようなガスの
具体的な例としては、原油、重油、残渣油、石油
ピツチおよび石油コークスなどの炭化水素類並び
に石炭の部分酸化により製造される水性ガス、さ
らには、上記の炭化水素類あるいは石炭をボイラ
ーなどで燃焼する際に発生する燃焼ガスなどを挙
げることができる。上記の部分酸化の例としては
テキサコ法などがある。 特に本発明は、石炭を使用する場合のような、
従来の方法では熱交換手段が閉塞しやすい原料の
部分酸化により生成した水性ガスを水洗して得ら
れる高温アツシユスラリーからの熱の回収に有利
に利用することができる。 以下、本発明を添付した図面に沿つて説明す
る。 第１図は、石炭の部分酸化プロセスにおいて発
生した高温アツシユスラリーからの熱の回収方法
を実施する工程の好適な例を示すフローシートで
ある。 第１図において、石炭の部分酸化により発生し
た水性ガスは導管１から洗浄装置Ａに導入され、
この洗浄装置Ａにて導管２により導入された水で
洗浄された後、導管３によつて次の工程に送られ
る。 洗浄装置Ａでガスを水で洗浄することにより、
ガス中に含まれている未燃焼カーボンなどの固形
物は洗浄水に分散され、またイオウ、金属および
重金属などの灰成分は、各種化合物の形で洗浄水
に溶解もしくは分散される。生成した高温アツシ
ユスラリーは、導管４を通つて第一フラツシユ装
置Ｂに送られる。 高温アツシユスラリーの温度は、通常100〜300
℃の範囲内にある。 第一フラツシユ装置Ｂ内にて高温アツシユスラ
リーはフラツシユされ、高温アツシユスラリー中
に含まれる水の少なくとも一部は水蒸気に変換さ
れる。通常、フラツシユは減圧することにより行
なわれる。この第一フラツシユ装置Ｂの圧力は、
通常フラツシユする水蒸気量およびその温度が最
も熱回収に有利になるように適宜選定することが
できる。 本発明において、フラツシユ装置としては、高
温アツシユスラリーをフラツシユさせることがで
きるものであれば、形状、形式などに特に制限は
なく、例えば堅型あるるいは横型の円筒構造を有
し、内部にスチームフラツシユ帯、気液分離帯お
よびスラリー対流帯を有する構造のものを挙げる
ことができる。 フラツシユにより発生した高温の水蒸気は、導
管６により熱交換手段Ｄに送られる。 熱交換手段Ｄには別に冷却用液体が導入されて
おり、熱交換手段Ｄに導入された高温水蒸気とこ
の冷却用液体との熱交換により水蒸気の有する熱
エネルギーの少なくとも一部を回収する。冷却用
液体としては、例えば、通常の冷媒、他の工程な
どで使用する水などの液体、ボイラーなどに供給
される水など任意の水を用いることができる。こ
の外に、熱交換手段Ｄの代わりに膨張タービンを
備えることにより高温水蒸気の有する熱エネルギ
ーを動力エネルギーとして回収することもでき
る。しかし、一般には、後述のように洗浄装置Ａ
におけるガスの洗浄に使用する水を用いる。 このようにして第一フラツシユ装置Ｂでフラツ
シユさせることにより水の少なくとも一部が蒸発
して除去された高温アツシユスラリーを直接固液
分離装置Ｍに導入することも可能であるが、添付
第１図のように、この高温アツシユスラリーを第
二フラツシユ装置Ｃに導入して再度フラツシユさ
せた後、固液分離装置Ｍに導入することが、処理
対象のアツシユスラリーの温度を考慮すると、実
用上では必要であり、さらには、もつと多段階に
フラツシユさせることも可能である。このように
多段でフラツシユさせることによりさらに効率よ
く熱を回収できる。 以下、二段フラツシユの例について説明する。 すなわち、第一フラツシユ装置Ｂから導管５に
より第二フラツシユ装置Ｃに導入さされたアツシ
ユスラリーを再びフラツシユさせてアツシユスラ
リー中に残存する水の少なくとも一部を蒸発させ
る。 第二フラツシユ装置の圧力は、フラツシユする
水蒸気量および温度が熱回収に好適なように選定
される。ただし、第一フラツシユ装置よりも低圧
にしかできず、しかも水蒸気量も第一フラツシユ
装置の温度に大きく影響されるので、通常は第一
フラツシユ装置の温度等も考慮して総合的に選定
される。 第二フラツシユ装置で生成した水蒸気は、導管
７により熱交換手段Ｆに送られる。 本発明において、第二フラツシユ装置として
は、前記と同様のものを使用することができる。 一方、第二フラツシユ装置から排出されたアツ
シユスラリーは、スラリーポンプ２０などにより
導管８を通つて固液分離装置Ｍに導入される。 固液分離装置Ｍに導入されたアツシユスラリー
は、ここで固形物と水とに分離され、固形物は導
管９から排出され、分離された水は導管１０を通
つて熱交換手段Ｄに送られる。 熱交換手段Ｄには、前述のように第一フラツシ
ユ装置で発生した水蒸気が導入されており、上記
固液分離装置Ｍで分離された水を冷却手段Ｄに導
入して第一フラツシユ装置から導入された水蒸気
と熱交換を行なわせることにより、この水蒸気の
有する熱エネルギーの少なくとも一部を回収す
る。すなわち、固液分離装置Ｍで分離された水が
加熱されると共に第一フラツシユ装置から送られ
てきた水蒸気は冷却される。熱交換手段Ｄでの熱
交換により、水の温度は通常100〜200℃になる。
加熱された水は、導管２を通つて洗浄装置Ａに送
られ、再びガスの洗浄に使用される。 他方、熱交換手段Ｄで冷却された水蒸気は導管
１１を通つて気液分離手段Ｊに送られ、水蒸気と
凝縮した水とに分離される。分離された水蒸気は
導管１２を通つて熱交換手段Ｅに送られ、冷却用
液体との間で熱交換が行なわれる。そして、熱交
換手段Ｅで常温まで冷却された水蒸気は、導管１
３を通つて気液分離装置Ｋに送られて水が分離さ
れ、水蒸気は導管１４から排出される。 前述のように第二フラツシユ装置で発生し熱交
換手段Ｆに送られた水蒸気は、ここで冷却用液体
との間で熱交換を行なうことにより冷却され、導
管１５を通つて気液分離装置Ｌに導入される。こ
こで水蒸気と凝縮した水とが分離され、水蒸気は
導管１６から排出される。 気液分離装置Ｊ，ＫおよびＬで分離された水は
それぞれ導管１７，１８および１９により固液分
離装置Ｍに導入される。 熱交換手段ＥおよびＦで用いる冷却用液体とし
ては任意のものを利用できる。冷却用液体の例と
しては、通常の冷媒、他の工程で用いる水などの
液体、ボイラー給水用の水などを挙げることがで
きる。 本発明の熱の回収方法は、フラツシユ装置とし
て第一フラツシユ装置を単独で使用するものであ
つても良いことは前述の通りであり、さらに第
三、第四……のフラツシユ装置を同様に配置する
こともできる。また、熱交換手段として、熱交換
手段Ｄ，ＥおよびＦ、気液分離装置として、気液
分離装置Ｊ，ＫおよびＬを備えた場合を示した
が、さらに熱交換手段および気液分離装置を配置
することができる。 そして、例えば導管の任意の位置に配置したバ
ルブなどを調節することにより排出される水蒸気
の量および圧力などを制御することができる。 なお、本発明において、固液分離装置、熱交換
手段および気液分離装置としては、通常使用され
ているものを用いることができる。例えば、熱交
換手段としては、多管円筒形熱交換器などを使用
することができる。 次に本発明の実施例を示す。 実施例 １ 洗浄装置、二基のフラツシユ装置、固液分離装
置、三基の多管円筒形熱交換器、三基の気液分離
装置を第１図に示すように配置して高温アツシユ
スラリーからの熱の回収を行なつた。 すなわち、石炭の部分酸化により生成した水性
ガスを洗浄装置Ａで水洗することにより生成した
高温アツシユスラリーを、減圧下に第一フラツシ
ユ装置Ｂに導入してフラツシユさせ、発生した水
蒸気を多管円筒型熱交換器Ｄに導入した。 多管円筒型熱交換器Ｄには、固液分離装置Ｍで
高温アツシユスラリーから分離され循環して使用
されている水が導入されている。多管円筒型熱交
換器Ｄに導入した水蒸気をこの循環水を用いて冷
却し、水蒸気の熱を利用して循環水を加熱した。
加熱された循環水を洗浄装置Ａに導入した。 多管円筒型熱交換器Ｄから冷却された水蒸気を
排出させ、気液分離装置Ｊに導入し、凝縮した水
を分離し、さらに水蒸気を多管円筒型熱交換器Ｅ
に導入し、他の工程で使用する水との間で熱交換
を行なつたのち気液分離装置Ｆに導入した。凝縮
した水を分離した後、水蒸気を排出させた。 一方、第一フラツシユ装置でフラツシユさせた
後の高温アツシユスラリーを第二フラツシユ装置
に導入して減圧下にフラツシユさせた。発生した
水蒸気を多管円筒型熱交換器Ｆに導入して、他の
工程で使用する水との間で熱交換を行なつた後、
気液分離装置Ｌに導入して気液分離を行ない、水
蒸気を排出した。 第二フラツシユ装置から残存する高温アツシユ
スラリーを排出させて、スラリーポンプで固液分
離装置Ｍに送り、この高温アツシユスラリーを水
と固形物とに分離し、分離した水を上述のように
多管円筒型熱交換器Ｄに導入した。 なお、気液分離装置Ｊ，ＫおよびＬで分離され
た水を固液分離装置Ｍに導入した。 第１表に第１図において〜で示した位置
における流体（水、水蒸気あるいは高温アツシユ
スラリー）の圧力、温度および組成を示す。 多管円筒型交換器Ｄ，ＥおよびＦに導入した水
蒸気は、実質的に固形物あるいはアツシユスラリ
ー中の溶解不純物を含有していないので、多管円
筒型熱交換器の管の内壁に未燃焼カーボンなどの
固形物あるいは溶解不純物などの付着は全く見ら
れなかつつた。従つて、多管円筒型熱交換器の閉
塞等のトラブルの発生もなかつた。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の高温アツシユスラリーから
の熱の回収方法を実施する工程の好適な例を示す
フローシートである。 Ａ：洗浄装置、Ｂ：第一フラツシユ装置、Ｃ：
第二フラツシユ装置、Ｄ：第一熱交換手段、Ｅ：
第二熱交換手段、Ｆ：第三熱交換手段、Ｊ：第一
気液分離装置、Ｋ：第二気液分離装置、Ｌ：第三
気液分離装置、Ｍ：固液分離装置、１〜１９：導
管、２０：スラリーポンプ、〜：サンプル
採取位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭あるいは炭化水素類の酸化により得られ
   る固形物を含有するガスの水洗によつて生成した
   100℃以上の温度の高温アツシユスラリーを、フ
   ラツシユ装置に導入してフラツシユさせることに
   より該スラリー中に含有される水の少なくとも一
   部を蒸発させ、発生した水蒸気を熱交換手段に導
   入し、該熱交換手段に導入された冷却用液体との
   熱交換により該水蒸気の有する熱を回収し、更
   に、上記フラツシユ装置でフラツシユさせた残り
   のアツシユスラリーを該フラツシユ装置から排出
   させ、次のフラツシユ装置に導入してフラツシユ
   させて、該スラリー中に残存する水の少なくとも
   一部を蒸発させて発生した水蒸気を熱交換手段に
   導入し、該熱交換手段に導入された冷却用液体と
   の熱交換により該水蒸気の有する熱を更に回収す
   ることを特徴とするアツシユスラリーからの熱の
   回収方法。 ２ 最初のフラツシユ装置に導入されるアツシユ
   スラリーの温度が100〜300℃の範囲内にある特許
   請求の範囲第１項記載のアツシユスラリーからの
   熱の回収方法。