JPH0880434A - 酸化制御改良のための酸化剤注入 - Google Patents
酸化制御改良のための酸化剤注入Info
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- JPH0880434A JPH0880434A JP7228645A JP22864595A JPH0880434A JP H0880434 A JPH0880434 A JP H0880434A JP 7228645 A JP7228645 A JP 7228645A JP 22864595 A JP22864595 A JP 22864595A JP H0880434 A JPH0880434 A JP H0880434A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 予め決められた反応器の第一の部分では誘導
体化による選択的なスラグ除去を行い、一方予め決めら
れた反応器の第二の部分ではスラグの誘導体化の条件を
制限するようにして選択的スラグ除去操作を部分酸化反
応器中で行なう。 【解決手段】 選択的スラグ除去は、予め決められた反
応器の一方の部分から他方の部分へと変化する反応器中
の酸化制御により、達成することができる。このように
して、予め決められた一方の部分に存在するスラグを、
誘導体化せずに又はスラグの誘導体化をより制限した状
態にさらした反応器の他の部分に存在するスラグよりも
早い速度で誘導体化し流動化して反応器から取り除く。
体化による選択的なスラグ除去を行い、一方予め決めら
れた反応器の第二の部分ではスラグの誘導体化の条件を
制限するようにして選択的スラグ除去操作を部分酸化反
応器中で行なう。 【解決手段】 選択的スラグ除去は、予め決められた反
応器の一方の部分から他方の部分へと変化する反応器中
の酸化制御により、達成することができる。このように
して、予め決められた一方の部分に存在するスラグを、
誘導体化せずに又はスラグの誘導体化をより制限した状
態にさらした反応器の他の部分に存在するスラグよりも
早い速度で誘導体化し流動化して反応器から取り除く。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、部分酸化反応器の選択的
スラグ除去に関する。
スラグ除去に関する。
【０００２】
【従来の技術】石油、石炭及び他の有機天然資源は、
布、食品、自動車、ビル及び他の製品を含むほとんどの
製造品となる物質を作る供給原料の他、例えば輸送、熱
生成及び電力生成のための燃料を作るために使用され
る。資源の減少は、一般的に有機供給原料の利用の増大
をもたらした。特に米国では、その有機供給原料は、等
級が低く、重くしかも品質の悪い原油のような低純度資
源から得られる。これらの低純度供給原料は、利用可能
な性質を有する製品を作るために、精製、即ち比較的軽
い石油よりも等級を上げる必要がある。等級をあげる通
常の方法は、コーキングと呼ばれ、残油又は他の等級の
低い石油生成物から、価値のある炭化水素生成物を回収
する。コーキングは、コークスと呼ばれる炭素質副生成
物を生じる。重い原油から作られるコークス、残油及び
副生成物は、硫黄及び種々の金属（バナジウム、ニッケ
ル及び鉄）のような汚染物質を比較的多く含んでおり、
一般的には低純度である。
布、食品、自動車、ビル及び他の製品を含むほとんどの
製造品となる物質を作る供給原料の他、例えば輸送、熱
生成及び電力生成のための燃料を作るために使用され
る。資源の減少は、一般的に有機供給原料の利用の増大
をもたらした。特に米国では、その有機供給原料は、等
級が低く、重くしかも品質の悪い原油のような低純度資
源から得られる。これらの低純度供給原料は、利用可能
な性質を有する製品を作るために、精製、即ち比較的軽
い石油よりも等級を上げる必要がある。等級をあげる通
常の方法は、コーキングと呼ばれ、残油又は他の等級の
低い石油生成物から、価値のある炭化水素生成物を回収
する。コーキングは、コークスと呼ばれる炭素質副生成
物を生じる。重い原油から作られるコークス、残油及び
副生成物は、硫黄及び種々の金属（バナジウム、ニッケ
ル及び鉄）のような汚染物質を比較的多く含んでおり、
一般的には低純度である。
【０００３】電極を製造するのに利用できる高純度の等
級のコークスと違って、低純度のコークスは、汚染物質
のため利用価値がほとんどない。しかしながら、金属汚
染物質を含有する他の炭素質物質と同じように、低純度
コークスは合成ガス、又は単にシンガス（ｓｙｎｇａ
ｓ）と呼ばれる、水素ガスと一酸化炭素ガスの混合物を
生成する部分酸化反応に対する供給物質として利用する
ことができる。シンガスは、多数の有用な有機化合物を
製造するための供給原料であり、環境に悪影響を与えな
い方法で電力を生成する汚染のない燃料として利用する
ことができる。
級のコークスと違って、低純度のコークスは、汚染物質
のため利用価値がほとんどない。しかしながら、金属汚
染物質を含有する他の炭素質物質と同じように、低純度
コークスは合成ガス、又は単にシンガス（ｓｙｎｇａ
ｓ）と呼ばれる、水素ガスと一酸化炭素ガスの混合物を
生成する部分酸化反応に対する供給物質として利用する
ことができる。シンガスは、多数の有用な有機化合物を
製造するための供給原料であり、環境に悪影響を与えな
い方法で電力を生成する汚染のない燃料として利用する
ことができる。
【０００４】低純度コークス又は他の汚染物質の部分酸
化は、部分酸化反応器の内部表面に集積するスラグ副生
成物を生じる。スラグ堆積物は、効率的な部分酸化の妨
げとなり、部分酸化反応器からスラグを取り除く（スラ
グ除去と呼ばれる）ために、操業停止が必要な程度にま
で、反応器又は流出口に堆積する。
化は、部分酸化反応器の内部表面に集積するスラグ副生
成物を生じる。スラグ堆積物は、効率的な部分酸化の妨
げとなり、部分酸化反応器からスラグを取り除く（スラ
グ除去と呼ばれる）ために、操業停止が必要な程度にま
で、反応器又は流出口に堆積する。
【０００５】スラグが固まるのを防ぐ混練り（ｆｌｕｘ
ｉｎｇ）剤のような、又は反応器からスラグを運び去る
のを助ける洗浄剤のような、固体スラグ堆積を防ぐ物質
を添加することにより、スラグ堆積を避けることができ
る。これらの添加剤は、一般的には金属汚染物質と混合
することによりスラグ形成を防いだり、又は反応器中へ
の堆積能力を減じたりすることにより、スラグ堆積を防
ぐ。これらの添加物を使用することは、部分酸化反応の
固体副生成物の量の増加により、又バナジウムのような
利用価値のあるスラグ成分の濃度を薄くすることによる
副生成物の回収価値の低下により、欠点となる場合があ
る。また、これらの添加剤は、反応効率の低下のよう
に、逆に部分酸化反応に悪影響を与える場合がある。そ
のような添加物の利用については、例えば、米国特許第
４，９５２，３８０号及びその特許に列挙されている特
許に記載されている。
ｉｎｇ）剤のような、又は反応器からスラグを運び去る
のを助ける洗浄剤のような、固体スラグ堆積を防ぐ物質
を添加することにより、スラグ堆積を避けることができ
る。これらの添加剤は、一般的には金属汚染物質と混合
することによりスラグ形成を防いだり、又は反応器中へ
の堆積能力を減じたりすることにより、スラグ堆積を防
ぐ。これらの添加物を使用することは、部分酸化反応の
固体副生成物の量の増加により、又バナジウムのような
利用価値のあるスラグ成分の濃度を薄くすることによる
副生成物の回収価値の低下により、欠点となる場合があ
る。また、これらの添加剤は、反応効率の低下のよう
に、逆に部分酸化反応に悪影響を与える場合がある。そ
のような添加物の利用については、例えば、米国特許第
４，９５２，３８０号及びその特許に列挙されている特
許に記載されている。
【０００６】スラグ除去は、スラグ及び他の成分の性
質、又は部分酸化反応器の状態により制限を受ける。固
体スラグは融点が高いので、それが融解するまで単に加
熱することによって取り除くことはできない。なぜな
ら、反応器の材料は、一般的には、そのような高温に耐
えられないからである。低融点又は低昇華点を有する別
の形態に誘導できるスラグは、スラグ除去の対象にな
る。しかしながら、単にスラグを誘導体に変えたり、反
応器を加熱して液体状のスラグ誘導体を作るだけでは、
反応器の流出口で固化して流出口を塞ぎ、それにより機
械的手段によりスラグの除去を必要とするスラグ誘導体
を一般に生成する。もう一つ別の方法として、米国特許
第４，５２５，１７６号には、スラグ除去の制御をし、
反応器の流出口を塞ぐのを防ぐための可動式のバーナ装
置を使用するスラグ除去技術が記載されている。
質、又は部分酸化反応器の状態により制限を受ける。固
体スラグは融点が高いので、それが融解するまで単に加
熱することによって取り除くことはできない。なぜな
ら、反応器の材料は、一般的には、そのような高温に耐
えられないからである。低融点又は低昇華点を有する別
の形態に誘導できるスラグは、スラグ除去の対象にな
る。しかしながら、単にスラグを誘導体に変えたり、反
応器を加熱して液体状のスラグ誘導体を作るだけでは、
反応器の流出口で固化して流出口を塞ぎ、それにより機
械的手段によりスラグの除去を必要とするスラグ誘導体
を一般に生成する。もう一つ別の方法として、米国特許
第４，５２５，１７６号には、スラグ除去の制御をし、
反応器の流出口を塞ぐのを防ぐための可動式のバーナ装
置を使用するスラグ除去技術が記載されている。
【０００７】また、スラグ除去は、反応器に損傷を与え
る場合がある。反応容器の断熱に使用される耐火材は、
融解スラグにより、特に五価のバナジウム酸塩のような
スラグ誘導体により、腐蝕、侵食、破壊される場合があ
る。損傷した、又は耐火能力を失った耐火材は、交換す
る必要があり、反応器の操業停止が要求される。
る場合がある。反応容器の断熱に使用される耐火材は、
融解スラグにより、特に五価のバナジウム酸塩のような
スラグ誘導体により、腐蝕、侵食、破壊される場合があ
る。損傷した、又は耐火能力を失った耐火材は、交換す
る必要があり、反応器の操業停止が要求される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の諸問題を解決しようとするものである。
来技術の諸問題を解決しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、事前に決定し
た第二の反応器部分中でスラグ誘導体化状態を制御しな
がら、事前に決定した第一の反応器部分が誘導体化によ
り選択的にスラグ除去されるような部分酸化反応器中で
の選択的スラグ除去操作に関する。
た第二の反応器部分中でスラグ誘導体化状態を制御しな
がら、事前に決定した第一の反応器部分が誘導体化によ
り選択的にスラグ除去されるような部分酸化反応器中で
の選択的スラグ除去操作に関する。
【００１０】選択的スラグ除去は、事前に決定した一方
の反応器部分から他方の反応器部分へと変化する反応器
中の酸化状態を制御することにより達成される。こうし
て、事前に決定した一方の反応器部分に存在するスラグ
は、他方の反応器部分に存在するスラグよりも早い速度
で反応器から除去されるように誘導体化され、また流動
化される。他方の反応器部分に存在するスラグは、誘導
体化されず、誘導体化がより制限されたスラグ状態にさ
らされる。スラグ誘導体は、流動しない誘導体化されて
いないスラグ、又は酸化制御状態でスラグ誘導体よりも
物質流動速度の遅い、誘導体化がより制限されたスラグ
と区別することができる。このため、スラグ誘導体は、
低い流動化温度が得られるので選択的に取り除くことが
できる。
の反応器部分から他方の反応器部分へと変化する反応器
中の酸化状態を制御することにより達成される。こうし
て、事前に決定した一方の反応器部分に存在するスラグ
は、他方の反応器部分に存在するスラグよりも早い速度
で反応器から除去されるように誘導体化され、また流動
化される。他方の反応器部分に存在するスラグは、誘導
体化されず、誘導体化がより制限されたスラグ状態にさ
らされる。スラグ誘導体は、流動しない誘導体化されて
いないスラグ、又は酸化制御状態でスラグ誘導体よりも
物質流動速度の遅い、誘導体化がより制限されたスラグ
と区別することができる。このため、スラグ誘導体は、
低い流動化温度が得られるので選択的に取り除くことが
できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明を図面を参照して実施例を
説明する。図面は参考とするだけである。部分酸化反応
は、一般には、完全にではなく、部分的に物質を酸化す
るような条件下で有機化合物を酸素（Ｏ2 ）と反応させ
るものである。部分酸化は、水素（Ｈ2 ）及び一酸化炭
素（ＣＯ）の混合物であるシンガスを製造するのに利用
できる。
説明する。図面は参考とするだけである。部分酸化反応
は、一般には、完全にではなく、部分的に物質を酸化す
るような条件下で有機化合物を酸素（Ｏ2 ）と反応させ
るものである。部分酸化は、水素（Ｈ2 ）及び一酸化炭
素（ＣＯ）の混合物であるシンガスを製造するのに利用
できる。
【００１２】部分酸化用供給原料は、水素及び炭素を含
有する一種以上の物質である。一般的には、供給原料は
部分酸化反応に対して水素と炭素の発生源を供給する一
種以上の有機化合物である。一種以上の流体状の水素及
び炭素の化合物から成る組成物を意味する流体炭素質燃
料が、供給原料として利用できる。その流体は、気体、
液体又は流動化固体であってもよい。
有する一種以上の物質である。一般的には、供給原料は
部分酸化反応に対して水素と炭素の発生源を供給する一
種以上の有機化合物である。一種以上の流体状の水素及
び炭素の化合物から成る組成物を意味する流体炭素質燃
料が、供給原料として利用できる。その流体は、気体、
液体又は流動化固体であってもよい。
【００１３】場合により、他の物質をガス化供給原料又
はガス化処理に加えてもよい。既知のものも含めて適切
なものであればどんな添加物を加えてもよい。例えば、
混練り剤や洗浄剤、温度調節剤、安定剤、粘度減少剤、
パージング剤、不活性ガス又は他の有用物質が挙げられ
る。
はガス化処理に加えてもよい。既知のものも含めて適切
なものであればどんな添加物を加えてもよい。例えば、
混練り剤や洗浄剤、温度調節剤、安定剤、粘度減少剤、
パージング剤、不活性ガス又は他の有用物質が挙げられ
る。
【００１４】既知の反応器設計を含めて、効率的な反応
器設計であればいかなるものでも使用できる。典型的な
例としては、垂直円筒状の鋼鉄製圧力容器が利用でき
る。反応領域は、好ましくは、上部中央部に位置する流
入口及び底部軸方向に位置する流出口を有する、下方へ
流れる自由流れの耐火剤を並列させた室を含む。
器設計であればいかなるものでも使用できる。典型的な
例としては、垂直円筒状の鋼鉄製圧力容器が利用でき
る。反応領域は、好ましくは、上部中央部に位置する流
入口及び底部軸方向に位置する流出口を有する、下方へ
流れる自由流れの耐火剤を並列させた室を含む。
【００１５】部分酸化は、図１に示すような装置を使用
して行なうことができる。ここで部分酸化装置１は、耐
火材３及び４と並列した円筒形鋼鉄製圧力容器２からで
きている。底部の耐火材５は、傾斜して狭くなった流出
口６へつながっている。バーナー７は、反応器１の上部
の流入口８を通過する。また、反応器は、反応室の上
部、中部、底部の反応温度を監視するために、高温計及
び熱伝対（図示されてはいない）を備えている。部分酸
化のために、供給原料は、管路１０を介してバーナー７
中の内部環状流路１１へ供給される。遊離酸素含有ガス
は、管路１２及び１３を介してそれぞれ中央及び外側環
状流路１４及び１５へ供給される。部分酸化反応は、温
度約１２００℃〜約１５００℃及び圧力約１０気圧〜約
２００気圧で行なわれる。供給原料は、反応室１６中で
遊離酸素含有ガスと反応し、合成ガス及びスラグ（これ
は反応器１及び流出口６の内部表面１７上に堆積する）
を含む副生成物を作る。合成ガス及び流動性副生成物
は、流出口６を介して反応器から出て、さらに処理及び
回収のための冷却室又は冷却容器（図示されていない）
に入る。
して行なうことができる。ここで部分酸化装置１は、耐
火材３及び４と並列した円筒形鋼鉄製圧力容器２からで
きている。底部の耐火材５は、傾斜して狭くなった流出
口６へつながっている。バーナー７は、反応器１の上部
の流入口８を通過する。また、反応器は、反応室の上
部、中部、底部の反応温度を監視するために、高温計及
び熱伝対（図示されてはいない）を備えている。部分酸
化のために、供給原料は、管路１０を介してバーナー７
中の内部環状流路１１へ供給される。遊離酸素含有ガス
は、管路１２及び１３を介してそれぞれ中央及び外側環
状流路１４及び１５へ供給される。部分酸化反応は、温
度約１２００℃〜約１５００℃及び圧力約１０気圧〜約
２００気圧で行なわれる。供給原料は、反応室１６中で
遊離酸素含有ガスと反応し、合成ガス及びスラグ（これ
は反応器１及び流出口６の内部表面１７上に堆積する）
を含む副生成物を作る。合成ガス及び流動性副生成物
は、流出口６を介して反応器から出て、さらに処理及び
回収のための冷却室又は冷却容器（図示されていない）
に入る。
【００１６】反応器から出る生成物流は、非ガス状の副
生成物を含有しており、これらは、供給原料の組成に依
存して、量及び形状が変化する。非ガス状の副生成物
は、主に粒子で、一般的には炭素と無機の灰である。非
ガス状の副生成物の多くは、生成物流と共に移動して、
反応器から運び出される。非ガス状の副生成物のいくら
かは、反応器の内部表面と接触し、スラグとしてその表
面に付着する場合がある。スラグは、本質的には溶融無
機物、すなわち灰、供給原料中のスラグ堆積物質の副生
成物である。スラグは、すすのような炭素を含有する場
合がある。
生成物を含有しており、これらは、供給原料の組成に依
存して、量及び形状が変化する。非ガス状の副生成物
は、主に粒子で、一般的には炭素と無機の灰である。非
ガス状の副生成物の多くは、生成物流と共に移動して、
反応器から運び出される。非ガス状の副生成物のいくら
かは、反応器の内部表面と接触し、スラグとしてその表
面に付着する場合がある。スラグは、本質的には溶融無
機物、すなわち灰、供給原料中のスラグ堆積物質の副生
成物である。スラグは、すすのような炭素を含有する場
合がある。
【００１７】反応領域から出た生成物流は、一般的には
適当な温度まで冷却して、生成物流処理及び操作を助長
する。生成物流は、直接急冷したり、及び／又は間接的
に放射冷却又は対流冷却により、冷却できる。急冷によ
る直接冷却では、生成物ガスは好ましくは反応容器の下
部に直接位置する急冷容器中で、生成物流を通常急冷水
と言われる急冷容器中の水性液中を気泡として通過させ
ることにより、冷却する。間接的冷却では、生成物流は
反応領域を出て、水又は水蒸気を含む一連の連結した管
から成る熱交換表面を通過させるような放射冷却器又は
対流冷却器に入る。
適当な温度まで冷却して、生成物流処理及び操作を助長
する。生成物流は、直接急冷したり、及び／又は間接的
に放射冷却又は対流冷却により、冷却できる。急冷によ
る直接冷却では、生成物ガスは好ましくは反応容器の下
部に直接位置する急冷容器中で、生成物流を通常急冷水
と言われる急冷容器中の水性液中を気泡として通過させ
ることにより、冷却する。間接的冷却では、生成物流は
反応領域を出て、水又は水蒸気を含む一連の連結した管
から成る熱交換表面を通過させるような放射冷却器又は
対流冷却器に入る。
【００１８】スラグ組成は、供給原料中のスラグ堆積物
質のタイプ、反応条件及びスラグ堆積に影響を与える他
の要因に依存して変化する。典型的には、スラグはスラ
グ化元素から成る酸化物及び硫化物からできている。例
えば、低純度コークス又は残油から成るスラグは、珪灰
石、ゲーレン石及び灰長石のようなガラス及び結晶性構
造の如きシリカ質物質、一般に還元状態で産する三価の
三酸化二バナジウム（Ｖ2Ｏ3）のような酸化バナジウ
ム、式ＡＢ2Ｏ4（但し、Ａは鉄及びマンガン、Ｂはアル
ミニウム、バナジウム及びクロムである）で表わされる
組成を有するスピネル、鉄及び／又はニッケルの硫化
物、及び金属性鉄及びニッケルを通常含有する。反応器
の温度より低い融点を有するスラグは融解して反応器か
ら流出する。例えば、反応器の底部に位置する流出口か
ら融解スラグとして流出する。
質のタイプ、反応条件及びスラグ堆積に影響を与える他
の要因に依存して変化する。典型的には、スラグはスラ
グ化元素から成る酸化物及び硫化物からできている。例
えば、低純度コークス又は残油から成るスラグは、珪灰
石、ゲーレン石及び灰長石のようなガラス及び結晶性構
造の如きシリカ質物質、一般に還元状態で産する三価の
三酸化二バナジウム（Ｖ2Ｏ3）のような酸化バナジウ
ム、式ＡＢ2Ｏ4（但し、Ａは鉄及びマンガン、Ｂはアル
ミニウム、バナジウム及びクロムである）で表わされる
組成を有するスピネル、鉄及び／又はニッケルの硫化
物、及び金属性鉄及びニッケルを通常含有する。反応器
の温度より低い融点を有するスラグは融解して反応器か
ら流出する。例えば、反応器の底部に位置する流出口か
ら融解スラグとして流出する。
【００１９】反応器の温度より高い融点を有するスラグ
は、一般には反応器中で固体として、典型的には反応器
に沿って並べた耐火物の表面に堆積する。スラグ堆積物
は、反応が進行するにつれて増加する。スラグの集積速
度は、供給原料中のスラグ堆積金属の濃度、反応条件、
洗浄剤の使用、反応器の構成及び大きさ、又はスラグ集
積に影響を与える他の要因に依存して変化し得る。スラ
グの量は、スラグ除去が要求される程にまで堆積する。
スラグ除去は、いつでも行なえるにもかかわらず、典型
的には、部分酸化反応はシンガス生成が最大になるまで
できるだけ長く行なわれる。
は、一般には反応器中で固体として、典型的には反応器
に沿って並べた耐火物の表面に堆積する。スラグ堆積物
は、反応が進行するにつれて増加する。スラグの集積速
度は、供給原料中のスラグ堆積金属の濃度、反応条件、
洗浄剤の使用、反応器の構成及び大きさ、又はスラグ集
積に影響を与える他の要因に依存して変化し得る。スラ
グの量は、スラグ除去が要求される程にまで堆積する。
スラグ除去は、いつでも行なえるにもかかわらず、典型
的には、部分酸化反応はシンガス生成が最大になるまで
できるだけ長く行なわれる。
【００２０】スラグ除去が必要な場合、部分酸化反応
は、効率的ないずれの方法でも、典型的には供給原料の
追加を停止することにより停止される。スラグ除去の前
に、反応器中に残存する生成物ガスを取り除くことが望
ましいこともある。これは効果的ないずれの方法でも行
なえる。例えば、反応器を減圧するようにポンプで汲み
出したり、好ましくは、窒素又は蒸気のような不活性ガ
スで反応器を洗い流すようなパージングをしたりする。
スラグ除去は、いつでも行なえる。部分酸化反応に続く
いつの時点でもすぐに又はその後でもよい。例えば、ス
ラグ除去の前又は後で、反応器を検査、修理、手入れし
たり、又はバーナーの交換、スラグの前処理、反応温度
の調整、又は他のいかなる所望の行為などの他の操作を
行なったりできる。
は、効率的ないずれの方法でも、典型的には供給原料の
追加を停止することにより停止される。スラグ除去の前
に、反応器中に残存する生成物ガスを取り除くことが望
ましいこともある。これは効果的ないずれの方法でも行
なえる。例えば、反応器を減圧するようにポンプで汲み
出したり、好ましくは、窒素又は蒸気のような不活性ガ
スで反応器を洗い流すようなパージングをしたりする。
スラグ除去は、いつでも行なえる。部分酸化反応に続く
いつの時点でもすぐに又はその後でもよい。例えば、ス
ラグ除去の前又は後で、反応器を検査、修理、手入れし
たり、又はバーナーの交換、スラグの前処理、反応温度
の調整、又は他のいかなる所望の行為などの他の操作を
行なったりできる。
【００２１】スラグ除去は、少なくとも堆積したスラグ
の一部を誘導体に変えて、高融点を有する固体金属又は
固体化合物から低融点を有する融解型誘導体にすること
に基づいている。スラグ除去化のための誘導体化、即ち
発生する反応の種類は、スラグ組成に依存して変化す
る。スラグ除去過程は、スラグ成分の性質を利用する。
供給原料中のスラグ成分から形成されるスラグには、部
分酸化反応中にスラグ形成される条件が還元性の高い条
件のため、一般に金属又は金属化合物が還元状態で含有
されている。典型的なスラグ堆積物は、一つ以上の次の
成分、すなわち遷移金属、特にバナジウム、クロム、マ
ンガン、ニオブ、モリブデン、タンタル及びタングステ
ンのような第ＶＢ族、第ＶＩＢ族及び第ＶＩＩＢ族金属
の酸化物及び硫化物を、三酸化二バナジウム（Ｖ
2Ｏ3）、三酸化二クロム（Ｃｒ2Ｏ3）、酸化マンガン
（Ｍｎ3Ｏ4）、三酸化二タンタル（Ｔａ2Ｏ3）、二酸化
タングステン（ＷＯ2）又は二硫化タングステン（Ｗ
Ｓ2）及びそれらの類似物のような通常還元状態で一般
に二価、三価又は四価の状態で他の成分と共に含有す
る。
の一部を誘導体に変えて、高融点を有する固体金属又は
固体化合物から低融点を有する融解型誘導体にすること
に基づいている。スラグ除去化のための誘導体化、即ち
発生する反応の種類は、スラグ組成に依存して変化す
る。スラグ除去過程は、スラグ成分の性質を利用する。
供給原料中のスラグ成分から形成されるスラグには、部
分酸化反応中にスラグ形成される条件が還元性の高い条
件のため、一般に金属又は金属化合物が還元状態で含有
されている。典型的なスラグ堆積物は、一つ以上の次の
成分、すなわち遷移金属、特にバナジウム、クロム、マ
ンガン、ニオブ、モリブデン、タンタル及びタングステ
ンのような第ＶＢ族、第ＶＩＢ族及び第ＶＩＩＢ族金属
の酸化物及び硫化物を、三酸化二バナジウム（Ｖ
2Ｏ3）、三酸化二クロム（Ｃｒ2Ｏ3）、酸化マンガン
（Ｍｎ3Ｏ4）、三酸化二タンタル（Ｔａ2Ｏ3）、二酸化
タングステン（ＷＯ2）又は二硫化タングステン（Ｗ
Ｓ2）及びそれらの類似物のような通常還元状態で一般
に二価、三価又は四価の状態で他の成分と共に含有す
る。
【００２２】スラグは誘導体化され、つまりスラグは誘
導体化剤と化学反応して、スラグと誘導体化剤との反応
生成物であるスラグ誘導体を生成する。誘導体化剤は、
スラグと物理的に又は化学的に複合又は化合して反応器
から出るスラグを洗浄又は溶融する洗浄剤又は他の試剤
のような他のスラグ処理剤とは異なっている。誘導体化
剤は、スラグ要素と化学的に結合、すなわち反応して、
低い流動点を有する化学的誘導体を生成する。代表的な
スラグ及びそれらに対応するスラグ誘導体が融解温度と
一緒に表１に表す。
導体化剤と化学反応して、スラグと誘導体化剤との反応
生成物であるスラグ誘導体を生成する。誘導体化剤は、
スラグと物理的に又は化学的に複合又は化合して反応器
から出るスラグを洗浄又は溶融する洗浄剤又は他の試剤
のような他のスラグ処理剤とは異なっている。誘導体化
剤は、スラグ要素と化学的に結合、すなわち反応して、
低い流動点を有する化学的誘導体を生成する。代表的な
スラグ及びそれらに対応するスラグ誘導体が融解温度と
一緒に表１に表す。
【００２３】 表１ スラグ種及び融解温度 スラグ源 融解温度（℃） スラグ誘導体 融解温度（℃） Ｖ2Ｏ3 １９７０ Ｖ2Ｏ5 ６９０ Ｍｏ2Ｏ3 − ＭｏＯ3 ７９５ Ｃｒ2Ｏ3 ２２６６ Ｋ2ＣｒＯ4 ９６８ ＷＯ2 １５００−１８００ Ｎａ2ＷＯ4 ６９８ ＭｎＯ − ＭｎＣｌ2 ６５０ Ｐｄ １５５２ ＰｄＯ ８７０
【００２４】誘導体化剤は、スラグと反応して低融点の
スラグ誘導体を形成する物質であれば、どんなものでも
よい。一般的には、スラグが還元型で存在するので、誘
導体化剤は、スラグと反応してスラグ源よりも低い融点
を有するスラグ酸化体を生成する酸化剤である。一般的
に、スラグ酸化体は、スラグ源中の金属形態より酸化度
が高い金属酸化物である。誘導体化剤は、物質の組み合
わせから成り、例えば酸化剤とアルカリ金属又はそのハ
ロゲン化物の組み合わせであり、これらは共にスラグと
反応して低融点を有するスラグ誘導体を形成する。典型
的な誘導体化剤は、他のものも含めて、次の物質のうち
の一種又はそれらの混合物から成る。すなわち、部分酸
化反応に対して前述した遊離酸素含有ガス、又は二酸化
炭素のような遊離酸素含有ガスを提供できる物質の如き
酸化剤、ＨＣｌ及びＣｌ2 のような塩素、弗素又は臭素
を含有する反応性成分の如きハロゲン化剤、及びそれら
の類似物質である。誘導体化剤としては、酸素（Ｏ2 ）
が好ましい。
スラグ誘導体を形成する物質であれば、どんなものでも
よい。一般的には、スラグが還元型で存在するので、誘
導体化剤は、スラグと反応してスラグ源よりも低い融点
を有するスラグ酸化体を生成する酸化剤である。一般的
に、スラグ酸化体は、スラグ源中の金属形態より酸化度
が高い金属酸化物である。誘導体化剤は、物質の組み合
わせから成り、例えば酸化剤とアルカリ金属又はそのハ
ロゲン化物の組み合わせであり、これらは共にスラグと
反応して低融点を有するスラグ誘導体を形成する。典型
的な誘導体化剤は、他のものも含めて、次の物質のうち
の一種又はそれらの混合物から成る。すなわち、部分酸
化反応に対して前述した遊離酸素含有ガス、又は二酸化
炭素のような遊離酸素含有ガスを提供できる物質の如き
酸化剤、ＨＣｌ及びＣｌ2 のような塩素、弗素又は臭素
を含有する反応性成分の如きハロゲン化剤、及びそれら
の類似物質である。誘導体化剤としては、酸素（Ｏ2 ）
が好ましい。
【００２５】スラグ除去中の反応器の温度は、スラグ誘
導体が融解するように調節する。そのため、通常は反応
器の温度はスラグ誘導体の融点より上に保たれる。この
最小温度は、スラグ誘導体の特定タイプ、又はスラグ誘
導体の融解に影響する圧力やスラグ組成のような他の条
件に依存して変化し得る。通常、反応器の温度は約３０
０℃より上であり、好ましくは、約７００℃〜約１，６
００℃、また最も好ましくは約９００℃〜約１，５００
℃である。スラグ除去中の反応器の圧力は、前述したよ
うに部分酸化中加えられる圧力と同じか又は少ない、例
えば大気圧である。
導体が融解するように調節する。そのため、通常は反応
器の温度はスラグ誘導体の融点より上に保たれる。この
最小温度は、スラグ誘導体の特定タイプ、又はスラグ誘
導体の融解に影響する圧力やスラグ組成のような他の条
件に依存して変化し得る。通常、反応器の温度は約３０
０℃より上であり、好ましくは、約７００℃〜約１，６
００℃、また最も好ましくは約９００℃〜約１，５００
℃である。スラグ除去中の反応器の圧力は、前述したよ
うに部分酸化中加えられる圧力と同じか又は少ない、例
えば大気圧である。
【００２６】有効な方法であればいずれの方法でも反応
器に熱を加えることができる。通常、反応器中で燃料を
燃焼させて反応器内に熱を発生させることができる。も
う一つの方法は、外部で熱を発生させて、対流により、
又は燃焼生成物又は加熱した不活性ガスのような熱いガ
スを加えて直接又は間接的に反応器を加熱することがで
きる。一般的には、燃料及び酸化剤を添加して、熱は燃
焼、すなわち燃料を燃やして生成する。
器に熱を加えることができる。通常、反応器中で燃料を
燃焼させて反応器内に熱を発生させることができる。も
う一つの方法は、外部で熱を発生させて、対流により、
又は燃焼生成物又は加熱した不活性ガスのような熱いガ
スを加えて直接又は間接的に反応器を加熱することがで
きる。一般的には、燃料及び酸化剤を添加して、熱は燃
焼、すなわち燃料を燃やして生成する。
【００２７】誘導体化剤が酸化剤の時は、反応器中の誘
導体化剤の濃度は、燃料の燃焼に消費される以上の酸化
剤を添加することで得られる。それにより過剰の酸化剤
は、スラグ変換に利用できる。
導体化剤の濃度は、燃料の燃焼に消費される以上の酸化
剤を添加することで得られる。それにより過剰の酸化剤
は、スラグ変換に利用できる。
【００２８】スラグ除去中温度を調節するための燃料
は、燃焼により熱を生成してスラグ除去に必要な温度を
提供する効果的な物質であればいずれの物質でもよい。
代表的な燃料としては、他のものも含めて、次の中の一
つ又はそれらの混合物を挙げることができる。すなわち
部分酸化反応に対して前述したような流体炭化水素質燃
料又は固体炭素質物質、及びそれらの類似物質である。
好ましい燃料としてはメタン、プロパン、ナフサのよう
な軽い炭化水素、又はそれらの類似物質が挙げられる。
スラグ除去の条件が複雑になるのを避けるために、燃料
は、好ましくは、天然ガス、プロパン、メタン又はスラ
グ除去の妨げとならないガス状の生成物を生じる他の物
質のような清浄な燃焼物質がよい。
は、燃焼により熱を生成してスラグ除去に必要な温度を
提供する効果的な物質であればいずれの物質でもよい。
代表的な燃料としては、他のものも含めて、次の中の一
つ又はそれらの混合物を挙げることができる。すなわち
部分酸化反応に対して前述したような流体炭化水素質燃
料又は固体炭素質物質、及びそれらの類似物質である。
好ましい燃料としてはメタン、プロパン、ナフサのよう
な軽い炭化水素、又はそれらの類似物質が挙げられる。
スラグ除去の条件が複雑になるのを避けるために、燃料
は、好ましくは、天然ガス、プロパン、メタン又はスラ
グ除去の妨げとならないガス状の生成物を生じる他の物
質のような清浄な燃焼物質がよい。
【００２９】場合によっては、他の物質を含めて、スラ
グ除去中に反応器に供給してもよい。一つ以上の希釈
剤、洗浄剤、混練り剤、中和剤又は他の有用物質のよう
な、既知のものも含めて望ましい添加剤であればいずれ
のものでも利用してよい。典型的な希釈剤には、部分酸
化反応に対して前述したように温度調節剤がある。代表
的な洗浄剤又は混練り剤には、部分酸化反応に対して前
述したものがある。中和剤は、熱いシンガス及びスラグ
を急冷するために使用される急冷水のｐＨ即ち酸度を調
節するために加えることができ、急冷水が急冷室成分を
腐蝕するのを軽減し、スラグ除去中に添加される。典型
的な中和剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、アンモニア、
水酸化アンモニウム、またはそれらの類似物質のような
塩基が挙げられる。
グ除去中に反応器に供給してもよい。一つ以上の希釈
剤、洗浄剤、混練り剤、中和剤又は他の有用物質のよう
な、既知のものも含めて望ましい添加剤であればいずれ
のものでも利用してよい。典型的な希釈剤には、部分酸
化反応に対して前述したように温度調節剤がある。代表
的な洗浄剤又は混練り剤には、部分酸化反応に対して前
述したものがある。中和剤は、熱いシンガス及びスラグ
を急冷するために使用される急冷水のｐＨ即ち酸度を調
節するために加えることができ、急冷水が急冷室成分を
腐蝕するのを軽減し、スラグ除去中に添加される。典型
的な中和剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、アンモニア、
水酸化アンモニウム、またはそれらの類似物質のような
塩基が挙げられる。
【００３０】スラグ除去に影響を与える要因を適切に考
慮せずに、誘導体化剤を添加したり、反応器の温度を調
節しても、効率的なスラグ除去はできない。注意深い防
止をしなければ、溶融スラグは、スラグが反応器の流出
口を介して通過するよりも速く反応器の流出口に流れ込
み、流出口を満たしてしまう。流出口がスラグで満たさ
れた場合、流出口で熱を奪われて、スラグ誘導体も含め
てスラグは流出口で凝固し、そのため流出口を塞いでし
まう。一般に、流出口を塞ぐ固体スラグは、機械的手段
で取り除く必要があり、費用のかかる、完全な、長期化
する反応器稼動停止を引き起こす。
慮せずに、誘導体化剤を添加したり、反応器の温度を調
節しても、効率的なスラグ除去はできない。注意深い防
止をしなければ、溶融スラグは、スラグが反応器の流出
口を介して通過するよりも速く反応器の流出口に流れ込
み、流出口を満たしてしまう。流出口がスラグで満たさ
れた場合、流出口で熱を奪われて、スラグ誘導体も含め
てスラグは流出口で凝固し、そのため流出口を塞いでし
まう。一般に、流出口を塞ぐ固体スラグは、機械的手段
で取り除く必要があり、費用のかかる、完全な、長期化
する反応器稼動停止を引き起こす。
【００３１】反応器流出口における熱損失は、放射及び
反応室外の低温度との直接の接触により生じる。一般
に、反応器流出口は、急冷室又は放射冷却器のような冷
却室とつながっている。反応器流出口へ与えられる熱量
は、少なくともその熱損失と同じでなければならない。
さもなければ、流出口の温度は低下する。流出口の温度
がスラグ誘導体の融点よりも低いと、流出口のスラグは
凝固して流出口を塞ぐ。反応器流出口の温度は、溶融ス
ラグが流出口を通過し凝固しないように十分高くなけれ
ばならない。流出口の温度は、断熱手段、又は他の熱損
失減少手段のような効率的な手段であればいずれでも、
又流出口に連続的に熱いガスを流すようないかなる手段
によっても熱を適用することにより制御できる。
反応室外の低温度との直接の接触により生じる。一般
に、反応器流出口は、急冷室又は放射冷却器のような冷
却室とつながっている。反応器流出口へ与えられる熱量
は、少なくともその熱損失と同じでなければならない。
さもなければ、流出口の温度は低下する。流出口の温度
がスラグ誘導体の融点よりも低いと、流出口のスラグは
凝固して流出口を塞ぐ。反応器流出口の温度は、溶融ス
ラグが流出口を通過し凝固しないように十分高くなけれ
ばならない。流出口の温度は、断熱手段、又は他の熱損
失減少手段のような効率的な手段であればいずれでも、
又流出口に連続的に熱いガスを流すようないかなる手段
によっても熱を適用することにより制御できる。
【００３２】反応器中の誘導体化剤の量および温度は、
スラグ除去中注意深く制御される。反応器中の誘導体化
剤の量は、スラグを誘導体化し、流動化したスラグの量
を制御して、流出口がスラグで満たされないようにする
のに有効な量であればいかなる量であってもよい。流動
化剤の量は、誘導体化剤及びスラグの種類、温度、反応
器構成、流出口熱損失、又はスラグ除去の量及び速度に
影響する他の要因に依存して変化し得る。
スラグ除去中注意深く制御される。反応器中の誘導体化
剤の量は、スラグを誘導体化し、流動化したスラグの量
を制御して、流出口がスラグで満たされないようにする
のに有効な量であればいかなる量であってもよい。流動
化剤の量は、誘導体化剤及びスラグの種類、温度、反応
器構成、流出口熱損失、又はスラグ除去の量及び速度に
影響する他の要因に依存して変化し得る。
【００３３】誘導体化剤の濃度は、反応器中の流動性誘
導体化剤の分圧を用いて表わすことができる。通常、ス
ラグ誘導体を提供する誘導体化剤の分圧は温度に依存す
る。例えば、温度Ｔ（ケルビン温度）の関数として五酸
化二バナジウムを提供する酸素の最小分圧ＰO2（気圧）
は、式１で与えられる。
導体化剤の分圧を用いて表わすことができる。通常、ス
ラグ誘導体を提供する誘導体化剤の分圧は温度に依存す
る。例えば、温度Ｔ（ケルビン温度）の関数として五酸
化二バナジウムを提供する酸素の最小分圧ＰO2（気圧）
は、式１で与えられる。
【００３４】 ＬｏｇＰO2 ＝ −６６５８／Ｔ ＋ ２．８５９ 式１： 温度に対するO2分圧
【００３５】それ故、スラグを低温で誘導体化された状
態に保つには、誘導体化剤の濃度を低くする必要があ
る。誘導体化剤の分圧は、スラグ除去中に徐々に増加
し、最初約０気圧からスラグ除去の終わりでは何気圧に
も変化し得る。好ましくは最初約０気圧から最終３気圧
の範囲、最も好ましくは最初約０気圧から最終約０．５
気圧の範囲がよい。反応器中の誘導体化剤の濃度は、供
給される他の物質の量に依存して変化し得る。
態に保つには、誘導体化剤の濃度を低くする必要があ
る。誘導体化剤の分圧は、スラグ除去中に徐々に増加
し、最初約０気圧からスラグ除去の終わりでは何気圧に
も変化し得る。好ましくは最初約０気圧から最終３気圧
の範囲、最も好ましくは最初約０気圧から最終約０．５
気圧の範囲がよい。反応器中の誘導体化剤の濃度は、供
給される他の物質の量に依存して変化し得る。
【００３６】誘導体化剤及び燃料は、部分酸化反応で使
用したバーナーを介するような有効な手段であればいず
れの手段によっても、反応器に供給できる。部分酸化用
予備加熱バーナー、又はスラグ除去用特殊バーナーのよ
うなバーナーもプロセスバーナーの替わりに利用できる
が、好ましくは、部分酸化プロセスバーナーがスラグ除
去に使用される。プロセスバーナーは、部分酸化に続い
て窒素のような不活性ガスでパージングして、例えは水
を供給して洗浄できる。
用したバーナーを介するような有効な手段であればいず
れの手段によっても、反応器に供給できる。部分酸化用
予備加熱バーナー、又はスラグ除去用特殊バーナーのよ
うなバーナーもプロセスバーナーの替わりに利用できる
が、好ましくは、部分酸化プロセスバーナーがスラグ除
去に使用される。プロセスバーナーは、部分酸化に続い
て窒素のような不活性ガスでパージングして、例えは水
を供給して洗浄できる。
【００３７】必要な燃料の量は、スラグ組成及び堆積場
所の他、熱損失の量、反応器形状、温度及び圧力のよう
な稼動条件、供給物温度及び供給物組成に依存する。燃
料酸化剤の量は、燃料が完全燃焼するに要する化学量論
的量よりも少なくても、同じでも、又は多くてもよい。
酸化剤を誘導体化剤として使用する時は、酸化剤の量は
スラグ除去中に燃料を燃焼させるのに必要な量よりも多
くする。燃料を使用する時は、スラグ除去中の燃料に対
する酸化剤のモル量は、一般に、少なくともΘである。
Θとは、化学量論的燃焼に必要な酸化剤のモル量を意味
し、好ましくは約１．０００１×Θ〜約４０×Θ、最も
好ましくは約１．０１×Θ〜約４×Θである。
所の他、熱損失の量、反応器形状、温度及び圧力のよう
な稼動条件、供給物温度及び供給物組成に依存する。燃
料酸化剤の量は、燃料が完全燃焼するに要する化学量論
的量よりも少なくても、同じでも、又は多くてもよい。
酸化剤を誘導体化剤として使用する時は、酸化剤の量は
スラグ除去中に燃料を燃焼させるのに必要な量よりも多
くする。燃料を使用する時は、スラグ除去中の燃料に対
する酸化剤のモル量は、一般に、少なくともΘである。
Θとは、化学量論的燃焼に必要な酸化剤のモル量を意味
し、好ましくは約１．０００１×Θ〜約４０×Θ、最も
好ましくは約１．０１×Θ〜約４×Θである。
【００３８】Θに対する許容範囲は、酸化制御中の圧力
に依存する。圧力が大気圧の時は、Θは、約０．９〜
１．１の間で変化しなければならない。しかしながら、
圧力が約２０気圧の場合は、Θは約０．９〜１．００５
の間で変化しなければならない。燃料に十分な反応性が
ある場合、及び酸化剤注入部付近の火炎温度が耐火材に
損傷を与えない場合には、０．０程度の低いΘが使用で
きる。
に依存する。圧力が大気圧の時は、Θは、約０．９〜
１．１の間で変化しなければならない。しかしながら、
圧力が約２０気圧の場合は、Θは約０．９〜１．００５
の間で変化しなければならない。燃料に十分な反応性が
ある場合、及び酸化剤注入部付近の火炎温度が耐火材に
損傷を与えない場合には、０．０程度の低いΘが使用で
きる。
【００３９】スラグ除去中の温度は、反応器構成及びそ
の材質、スラグの堆積、ガス流速、又は温度変化に影響
する他の要因のような反応条件に依存して、反応器内で
変化させることができる。反応器中の温度は、反応室の
中央部よりも内部表面の方が低く、バーナー及び火炎か
ら離れるにつれて又は反応器流出口に近づくにつれて減
少する場合がある。内部表面における温度は、耐火材の
顕著な損失を生じる温度より低い方が好ましい。典型的
には、内部表面温度は、約１６００℃より低く、好まし
くは約６００℃〜約１，５００℃の間である。
の材質、スラグの堆積、ガス流速、又は温度変化に影響
する他の要因のような反応条件に依存して、反応器内で
変化させることができる。反応器中の温度は、反応室の
中央部よりも内部表面の方が低く、バーナー及び火炎か
ら離れるにつれて又は反応器流出口に近づくにつれて減
少する場合がある。内部表面における温度は、耐火材の
顕著な損失を生じる温度より低い方が好ましい。典型的
には、内部表面温度は、約１６００℃より低く、好まし
くは約６００℃〜約１，５００℃の間である。
【００４０】スラグ除去を制御する一つの方法は、温度
勾配を設けることである。これは、反応器内での温度範
囲を意味する。温度勾配の一つに、流出口で温度が低
く、流出口から離れるに従って温度が増加するものがあ
る。反応器の上部付近にバーナーを有し、反応器の底部
中央に流出口を有する垂直円筒形の反応器では、温度勾
配は軸方向、つまり反応器の軸に沿って配向する。その
ような反応器では、反応器中で、上部につれて、底部の
流出口から離れるにつれて、温度が上昇する。軸方向の
温度勾配は、式１の関係に従って、反応器中の分圧によ
り低い誘導体化剤濃度で低温でもスラグ誘導体形成を生
じて、スラグ除去を制御するという利点がある。スラグ
除去を誘導体化剤がほとんどないか又は全くない状態で
始めて、スラグ除去の間、徐々に誘導体化剤を増加させ
ることにより、流出口及びその付近に、スラグ誘導体を
最初に形成させ、徐々に反応器の高温部に向かって、流
出口から離れた所で形成させるようにできる。この技術
は、スラグ除去中スラグが流出口を塞ぐのを防ぐのに有
効である。
勾配を設けることである。これは、反応器内での温度範
囲を意味する。温度勾配の一つに、流出口で温度が低
く、流出口から離れるに従って温度が増加するものがあ
る。反応器の上部付近にバーナーを有し、反応器の底部
中央に流出口を有する垂直円筒形の反応器では、温度勾
配は軸方向、つまり反応器の軸に沿って配向する。その
ような反応器では、反応器中で、上部につれて、底部の
流出口から離れるにつれて、温度が上昇する。軸方向の
温度勾配は、式１の関係に従って、反応器中の分圧によ
り低い誘導体化剤濃度で低温でもスラグ誘導体形成を生
じて、スラグ除去を制御するという利点がある。スラグ
除去を誘導体化剤がほとんどないか又は全くない状態で
始めて、スラグ除去の間、徐々に誘導体化剤を増加させ
ることにより、流出口及びその付近に、スラグ誘導体を
最初に形成させ、徐々に反応器の高温部に向かって、流
出口から離れた所で形成させるようにできる。この技術
は、スラグ除去中スラグが流出口を塞ぐのを防ぐのに有
効である。
【００４１】スラグ除去法は、実質的にはスラグ堆積物
のすべての又はいかなる所望の部分も取り除くのに利用
できる。好ましくは、スラグを最大量取り除いてスラグ
回収率を最大にするのがよく、更にスラグ除去する前
に、それに続いてガス化処理の継続期間が必要である。
いくらかのガス化システムでは、反応器の壁に保護層又
はスラグの堆積を保持して、耐火剤の寿命を伸ばし、耐
熱剤として使用できるようにすることが望ましい場合が
ある。
のすべての又はいかなる所望の部分も取り除くのに利用
できる。好ましくは、スラグを最大量取り除いてスラグ
回収率を最大にするのがよく、更にスラグ除去する前
に、それに続いてガス化処理の継続期間が必要である。
いくらかのガス化システムでは、反応器の壁に保護層又
はスラグの堆積を保持して、耐火剤の寿命を伸ばし、耐
熱剤として使用できるようにすることが望ましい場合が
ある。
【００４２】反応器を出たスラグ誘導体は、それと一緒
に誘導体化されていないスラグを運ばれる場合があり、
一般には一緒に運ばれる。そのため、スラグ除去で回収
されるスラグ生成物は、もとのスラグと類似の組成を有
するが、その中でスラグ成分又はその関連物質のいくら
かは又はすべてが酸化状態のような誘導体状態にある。
一般的には、回収されたスラグは、前述のように、スラ
グ堆積物中に及び誘導体化されて、金属及び／又は金属
化合物を含有する。回収されたスラグには、通常、バナ
ジウム又は第ＶＢ族、第ＶＩＢ族及び第ＶＩＩＢ族金属
のような価値ある金属がかなりの濃度で含まれている。
それらの金属は、効率的であればいずれの手段によって
も精製及び回収できる。
に誘導体化されていないスラグを運ばれる場合があり、
一般には一緒に運ばれる。そのため、スラグ除去で回収
されるスラグ生成物は、もとのスラグと類似の組成を有
するが、その中でスラグ成分又はその関連物質のいくら
かは又はすべてが酸化状態のような誘導体状態にある。
一般的には、回収されたスラグは、前述のように、スラ
グ堆積物中に及び誘導体化されて、金属及び／又は金属
化合物を含有する。回収されたスラグには、通常、バナ
ジウム又は第ＶＢ族、第ＶＩＢ族及び第ＶＩＩＢ族金属
のような価値ある金属がかなりの濃度で含まれている。
それらの金属は、効率的であればいずれの手段によって
も精製及び回収できる。
【００４３】反応器を出たスラグは、効率的であればい
かなる手段によっても収集できる。スラグ除去は、スラ
グ堆積物が除去が必要な程度にまで再蓄積された時はい
つでも繰り返すことができる。
かなる手段によっても収集できる。スラグ除去は、スラ
グ堆積物が除去が必要な程度にまで再蓄積された時はい
つでも繰り返すことができる。
【００４４】例えば燃料供給を停止して、部分酸化反応
を止めた後、反応器は、通常、窒素でパージングして、
次に酸化剤を供給する。酸化剤の量は、約９００℃〜約
１２００℃の間の所望のスラグ除去温度に達するまでの
初期の段階では化学量論的値よりも少なくする。スラグ
除去は、反応器に過剰の遊離酸素含有ガスのような誘導
体化剤を添加することにより開始することができる。過
剰の酸素は、堆積したスラグと反応し、低融点を有する
スラグ誘導体を形成する。スラグは反応器表面を流れ下
り、続く処理及び回収のために反応器から流れ出る。
を止めた後、反応器は、通常、窒素でパージングして、
次に酸化剤を供給する。酸化剤の量は、約９００℃〜約
１２００℃の間の所望のスラグ除去温度に達するまでの
初期の段階では化学量論的値よりも少なくする。スラグ
除去は、反応器に過剰の遊離酸素含有ガスのような誘導
体化剤を添加することにより開始することができる。過
剰の酸素は、堆積したスラグと反応し、低融点を有する
スラグ誘導体を形成する。スラグは反応器表面を流れ下
り、続く処理及び回収のために反応器から流れ出る。
【００４５】スラグ誘導体は流動化し、反応器の下部喉
部及び流出口に向かって壁を流れ下りる。反応器喉部及
び反応器流出口は、熱損失を起こし、すなわち反応器中
のスラグ除去温度よりも低い温度で操作されるので、ス
ラグが凝固しこの領域に堆積し得る。そのため反応器流
出口で障害物となったり口を塞いだりする危険が増加す
る。堆積したスラグが速やかに取り除けない場合、酸化
制御を停止しなければならず、反応器を冷却して、例え
ば凝固したスラグを削り取ったり及び／又はドリルで処
理するなどの物理的手段でスラグを取り除かなければな
らない。
部及び流出口に向かって壁を流れ下りる。反応器喉部及
び反応器流出口は、熱損失を起こし、すなわち反応器中
のスラグ除去温度よりも低い温度で操作されるので、ス
ラグが凝固しこの領域に堆積し得る。そのため反応器流
出口で障害物となったり口を塞いだりする危険が増加す
る。堆積したスラグが速やかに取り除けない場合、酸化
制御を停止しなければならず、反応器を冷却して、例え
ば凝固したスラグを削り取ったり及び／又はドリルで処
理するなどの物理的手段でスラグを取り除かなければな
らない。
【００４６】反応器中に、例えば上部壁面又は底部喉部
に、粘着性スラグが不均一に分布することがしばしば起
こる。スラグの量及び分布は、酸化制御を開始する前に
反応器を点検できない場合、例えばガス化用バーナーが
酸化制御用バーナーとして使用される時、通常不明であ
る。酸化制御中、スラグの不均一な分布は、誘導体化さ
れた場合、反応器の上部壁面から喉部に向かってスラグ
が過剰に流れる結果となり、それにより喉部を塞いだり
障害物となったりする危険が生じる。
に、粘着性スラグが不均一に分布することがしばしば起
こる。スラグの量及び分布は、酸化制御を開始する前に
反応器を点検できない場合、例えばガス化用バーナーが
酸化制御用バーナーとして使用される時、通常不明であ
る。酸化制御中、スラグの不均一な分布は、誘導体化さ
れた場合、反応器の上部壁面から喉部に向かってスラグ
が過剰に流れる結果となり、それにより喉部を塞いだり
障害物となったりする危険が生じる。
【００４７】それ故、融解して流動する状態になるよう
に、選択的にかなりの程度までスラグの誘導体化が反応
器の予め決めた部分で生じるようにし、スラグの堆積に
よる障害や閉塞の最大の危険にさらされる反応器部分が
障害もなく自由に通過できることを確認できるような方
法で反応器の酸化制御を行なうことが重要である。
に、選択的にかなりの程度までスラグの誘導体化が反応
器の予め決めた部分で生じるようにし、スラグの堆積に
よる障害や閉塞の最大の危険にさらされる反応器部分が
障害もなく自由に通過できることを確認できるような方
法で反応器の酸化制御を行なうことが重要である。
【００４８】選択的スラグ除去は、例えば底部喉部のよ
うな好ましくないスラグの過剰堆積が存在する反応器中
の予め決められた部分で酸化制御状態を作り出すことに
より達成できる。こうして、喉部に堆積したスラグは、
反応器の他の部分と比べて早い速度で誘導体化できる。
反応器喉部又は流出口が実質的に障害を起こさない状態
に保たれる速度で、スラグは反応器から流出する。同時
に反応器の上部壁面は、状況に合わせて、底部喉部に比
べてスラグ誘導体化のもっと限られた又はまったくない
条件下で、選択的に誘導体化できる。それにより反応器
の上部壁面から反応器喉部又は流出口部分へ過剰のスラ
グが流れることにより引き起こされる閉塞又は障害が生
じないことが保証される。
うな好ましくないスラグの過剰堆積が存在する反応器中
の予め決められた部分で酸化制御状態を作り出すことに
より達成できる。こうして、喉部に堆積したスラグは、
反応器の他の部分と比べて早い速度で誘導体化できる。
反応器喉部又は流出口が実質的に障害を起こさない状態
に保たれる速度で、スラグは反応器から流出する。同時
に反応器の上部壁面は、状況に合わせて、底部喉部に比
べてスラグ誘導体化のもっと限られた又はまったくない
条件下で、選択的に誘導体化できる。それにより反応器
の上部壁面から反応器喉部又は流出口部分へ過剰のスラ
グが流れることにより引き起こされる閉塞又は障害が生
じないことが保証される。
【００４９】選択的に予め決められた反応器の位置又は
部分で誘導体化剤の添加を制御することにより異なった
速度で反応器のスラグを除去すると、酸化を介してスラ
グの誘導体化の割合を確実に高めることができる。その
ため、例えば反応器の底部喉部におけるスラグの物質流
動速度が増加し、喉部及び流出口部分でのスラグ堆積を
最小にできる。この方法で、反応器の上部壁面の大量の
スラグが、ゆっくりした物質流動速度で除去され、反応
器の底部喉部又は流出口での閉塞又は障害を最小にでき
る。
部分で誘導体化剤の添加を制御することにより異なった
速度で反応器のスラグを除去すると、酸化を介してスラ
グの誘導体化の割合を確実に高めることができる。その
ため、例えば反応器の底部喉部におけるスラグの物質流
動速度が増加し、喉部及び流出口部分でのスラグ堆積を
最小にできる。この方法で、反応器の上部壁面の大量の
スラグが、ゆっくりした物質流動速度で除去され、反応
器の底部喉部又は流出口での閉塞又は障害を最小にでき
る。
【００５０】誘導体化剤は、予め決められた反応器部分
に選択的に供給し、誘導体化領域又は誘導体化勾配を選
択的に生成することができる。これは、例えば、Ｌｅｉ
ｎｉｎｇｅｒ等に付与された米国特許第５，０００，５
８０号（引用により本特許に含まれるものとする）に開
示されているような部分酸化反応器の底部に位置する高
温計開口部のような開口部を介して、酸素を誘導体化剤
として反応器へ注入することにより達成できる。
に選択的に供給し、誘導体化領域又は誘導体化勾配を選
択的に生成することができる。これは、例えば、Ｌｅｉ
ｎｉｎｇｅｒ等に付与された米国特許第５，０００，５
８０号（引用により本特許に含まれるものとする）に開
示されているような部分酸化反応器の底部に位置する高
温計開口部のような開口部を介して、酸素を誘導体化剤
として反応器へ注入することにより達成できる。
【００５１】誘導体化剤注入部は、底部付近、すなわち
反応器の円錐形部分から数インチ上に位置し、酸素含有
ガス型誘導体化剤が循環して反応器の上部へ達するのを
防ぎ、また底部円錐形部分に堆積するスラグにより注入
部が塞がれるのを避けることができる。
反応器の円錐形部分から数インチ上に位置し、酸素含有
ガス型誘導体化剤が循環して反応器の上部へ達するのを
防ぎ、また底部円錐形部分に堆積するスラグにより注入
部が塞がれるのを避けることができる。
【００５２】そのような気体酸化剤型誘導体化剤を予め
決められた反応器の位置を流入口の位置とすることによ
り、予め決められた反応器の一方の部分のガス状誘導体
化剤の分圧を反応器の他方の部分の分圧よりも高くする
ことができる。それによりスラグの選択的誘導体化及び
流動化が行なえる。
決められた反応器の位置を流入口の位置とすることによ
り、予め決められた反応器の一方の部分のガス状誘導体
化剤の分圧を反応器の他方の部分の分圧よりも高くする
ことができる。それによりスラグの選択的誘導体化及び
流動化が行なえる。
【００５３】既に述べたように、反応器の上方即ち上流
方向には誘導体化がより制限された又は全くない状態を
保ちながら、反応器の下方即ち下流部分では誘導体化剤
を選択的に注入することにより、酸化勾配を設定するこ
とができる。また、これはスラグを誘導体化する前に予
め決められた反応器部分で誘導体化剤を消費する競争反
応を反応器中で起こさせ、予め決められたもう一方の反
応器部分では、誘導体化剤が利用できて誘導体化及び流
動化させることにより達成できる。競争反応を開始させ
て、誘導体化がより制限された又は全くない状態でスラ
グが存在することを確認することができる。
方向には誘導体化がより制限された又は全くない状態を
保ちながら、反応器の下方即ち下流部分では誘導体化剤
を選択的に注入することにより、酸化勾配を設定するこ
とができる。また、これはスラグを誘導体化する前に予
め決められた反応器部分で誘導体化剤を消費する競争反
応を反応器中で起こさせ、予め決められたもう一方の反
応器部分では、誘導体化剤が利用できて誘導体化及び流
動化させることにより達成できる。競争反応を開始させ
て、誘導体化がより制限された又は全くない状態でスラ
グが存在することを確認することができる。
【００５４】図３は、Ｖ2Ｏ3をＶ2Ｏ5へ変換するのに必
要な酸素分圧及び反応器が同時に二つの異なる様式で稼
動できるようにする温度パラメータを示す平衡状態にあ
る酸素分圧と温度の図である。
要な酸素分圧及び反応器が同時に二つの異なる様式で稼
動できるようにする温度パラメータを示す平衡状態にあ
る酸素分圧と温度の図である。
【００５５】本質においては、スラグ除去の間、反応器
喉部付近で誘導体化剤の濃度が増加するするように酸素
分圧勾配を与えることにより、反応器喉部付近のスラグ
が、反応器の残りの部分にあるスラグよりも高い流動性
を保つ。これにより反応器喉部においてスラグの流動速
度を速め、除去を可能にする。一方、それと同時に予め
決められた他の反応器部分においてはスラグ流動化を制
限する。喉部からスラグを迅速に取り除くことにより、
反応器のより効率的で効果的なスラグ除去が可能にな
る。
喉部付近で誘導体化剤の濃度が増加するするように酸素
分圧勾配を与えることにより、反応器喉部付近のスラグ
が、反応器の残りの部分にあるスラグよりも高い流動性
を保つ。これにより反応器喉部においてスラグの流動速
度を速め、除去を可能にする。一方、それと同時に予め
決められた他の反応器部分においてはスラグ流動化を制
限する。喉部からスラグを迅速に取り除くことにより、
反応器のより効率的で効果的なスラグ除去が可能にな
る。
【００５６】次に続く実施例中では、他に記載のない限
り、部及び百分率はすべて重量単位である。
り、部及び百分率はすべて重量単位である。
【００５７】
（実施例 １）スラグ除去時酸化剤の注入なし シンガス製造用石油コークス供給原料スラリーは、コー
クスを磁気分離器に通し金属物を取り除いた後、ハンマ
ミルに送ってコークスを粉砕することにより調製した。
粉砕したコークスは、ロッドミルに通して水と共にすり
つぶして水性スラリーを生成させた。規格ＡＳＴＭ−Ｄ
−３１７３、Ｄ−３１７４、Ｄ−３１７７−９、Ｄ−３
２８６、Ｄ−３６８２及びＤ−３６８３の手順に従って
測定した、コークススラリーの元素分析、灰含量及び総
発熱量（ＧＨＶ）は、以下の表２に与えられている。
クスを磁気分離器に通し金属物を取り除いた後、ハンマ
ミルに送ってコークスを粉砕することにより調製した。
粉砕したコークスは、ロッドミルに通して水と共にすり
つぶして水性スラリーを生成させた。規格ＡＳＴＭ−Ｄ
−３１７３、Ｄ−３１７４、Ｄ−３１７７−９、Ｄ−３
２８６、Ｄ−３６８２及びＤ−３６８３の手順に従って
測定した、コークススラリーの元素分析、灰含量及び総
発熱量（ＧＨＶ）は、以下の表２に与えられている。
【００５８】コークススラリーは、図１のような部分酸
化反応器に供給し、バーナーの内部環状流路を通した。
酸素９５体積％より多く有する遊離酸素ガス含有ガスを
バーナーの中央及び外部環状流路を介して供給した。
化反応器に供給し、バーナーの内部環状流路を通した。
酸素９５体積％より多く有する遊離酸素ガス含有ガスを
バーナーの中央及び外部環状流路を介して供給した。
【００５９】部分酸化反応は、米国特許第３，６２０，
６９８号（Ｓｃｈｌｉｎｇｅｒ）（この特許は、引用に
より本特許に含まれるものとする）に記載の手順と同じ
ような手順、それに記載されている手順及び図１に示さ
れるような装置を使用して実施した。反応器を予備加熱
した後、供給原料を反応器に仕込み、部分酸化反応を、
ガス流出口温度に基づいて温度約１，３７５℃〜約１，
４３０℃及び圧力約６００ｐｓｉｇ（約４ＭＰａ）で行
なった。
６９８号（Ｓｃｈｌｉｎｇｅｒ）（この特許は、引用に
より本特許に含まれるものとする）に記載の手順と同じ
ような手順、それに記載されている手順及び図１に示さ
れるような装置を使用して実施した。反応器を予備加熱
した後、供給原料を反応器に仕込み、部分酸化反応を、
ガス流出口温度に基づいて温度約１，３７５℃〜約１，
４３０℃及び圧力約６００ｐｓｉｇ（約４ＭＰａ）で行
なった。
【００６０】１０日後、供給原料及び酸素添加を中断し
て反応を停止させた。反応器は数時間冷却させて温度１
０００℃とした。部分酸化反応中、ガス化装置の壁面に
かなり一様に、しかも均一に、バナジウム含量の多いス
ラグ約２３００ｋｇが堆積した。プロセス注入器（図１
には示されていない）は、酸化制御バーナー（図１には
示されていない）と交換した。プロパン、空気及び窒素
を酸化制御バーナーを介して７０゜Ｆ（２１℃）で導入
し、４時間ガス化装置を予備加熱した。大気圧下で反応
器を稼働させた。流速は、表３に示すように調節した。
て反応を停止させた。反応器は数時間冷却させて温度１
０００℃とした。部分酸化反応中、ガス化装置の壁面に
かなり一様に、しかも均一に、バナジウム含量の多いス
ラグ約２３００ｋｇが堆積した。プロセス注入器（図１
には示されていない）は、酸化制御バーナー（図１には
示されていない）と交換した。プロパン、空気及び窒素
を酸化制御バーナーを介して７０゜Ｆ（２１℃）で導入
し、４時間ガス化装置を予備加熱した。大気圧下で反応
器を稼働させた。流速は、表３に示すように調節した。
【００６１】 表２ コークス及びコークス灰の分析 コークス分析（コークスに対する重量％で示す） 固体 ６１．８〜６７．５％ 炭素 ８６．９〜８７．９％ 水素 ３〜３．２％ 窒素 １．８〜２％ 硫黄 ４．５４〜４．６３％ 灰 ０．８３〜１．１３％ ＧＨＶ計算値 １４０９９〜１４２３５Ｂｔｕ／ｌｂ ３２７９４〜３３１１０ＫＪ／ｋｇ 灰分析（灰に対する重量％で示す） ナトリウム ５．７〜１１．９％ マグネシウム ０．２〜０．８％ アルミニウム １．１〜４．７％ 珪素 ２．６〜７．２％ カルシウム １．８〜５．６％ チタン ０．２〜０．４％ バナジウム １４．５〜２０．１％ クロム ０％ 鉄 １．３〜３．３％ ニッケル ２．８〜５．１％ ストロンチウム ０．０２〜０．０６％ モリブデン ０．１〜０．２％ バリウム ０．０３〜０．０４％ その他（主にＯ＆Ｓ） 残りの分
【００６２】 表３ ガスの流速 時間 プロパン 空気 窒素 反応器温度 酸素分圧 (hrs:min) *(Nm3/hr) (Nm3/hr) (Nm3/hr) (℃) (psia)** ０：００ ９０ ２０７０ ０ − ０．０ １：４５ ９０ ２３８０ ０ − ０．１７４ ３：００ ９０ ２８８５ ０ − ０．６３ ６：４５ ９１．５ ３０８０ ２５０ １２６０ ０．６４ *Nm3 ＝ 標準立方メートル **psia ＝ ポンド／絶対平方インチ（１ｐｓｉａ ＝ ６．９ｋＰａ）
【００６３】窒素気流は酸化制御バーナーを介して注入
した。およそ５時間で、実質的にすべてのスラグをガス
化装置の容器から取り除いた。スラグ除去中、鐘乳石ス
ラグの間欠的堆積が喉部で観測された。その堆積は、一
箇所で顕著であり、酸化制御スラグ除去手順の終了に悪
影響を与えた。
した。およそ５時間で、実質的にすべてのスラグをガス
化装置の容器から取り除いた。スラグ除去中、鐘乳石ス
ラグの間欠的堆積が喉部で観測された。その堆積は、一
箇所で顕著であり、酸化制御スラグ除去手順の終了に悪
影響を与えた。
【００６４】酸化制御を停止した後のスラグの分析で、
未酸化のバナジウムが存在することが分かった。その未
酸化のバナジウムは、酸化制御中融解したスラグの粘度
を増加させ、それが原因で喉部で鐘乳石の形成が促進さ
れたと考えられる。酸化剤の注入を行なわなかったの
で、スラグを取り除くことが大変困難であった。
未酸化のバナジウムが存在することが分かった。その未
酸化のバナジウムは、酸化制御中融解したスラグの粘度
を増加させ、それが原因で喉部で鐘乳石の形成が促進さ
れたと考えられる。酸化剤の注入を行なわなかったの
で、スラグを取り除くことが大変困難であった。
【００６５】（実施例 ２）スラグ除去時酸化剤を注入 プロパン、空気及び窒素を、実施例１のように、図１に
示される部分酸化反応器の酸化制御バーナー（図示され
ていない）に仕込んだ。但し、窒素添加の替わりに６3/
4時間、酸化剤注入部すなわちノズルを介して、７０゜Ｆ
（２１℃）で純粋の酸素２５０Ｎｍ３／ｈｒを注入し
た。
示される部分酸化反応器の酸化制御バーナー（図示され
ていない）に仕込んだ。但し、窒素添加の替わりに６3/
4時間、酸化剤注入部すなわちノズルを介して、７０゜Ｆ
（２１℃）で純粋の酸素２５０Ｎｍ３／ｈｒを注入し
た。
【００６６】喉部の酸素分圧は、１．７２ｐｓｉａ（１
１．８ｋＰａ）まで増加した。温度は大きく影響されな
かった。酸素分圧を高めると、喉部付近のスラグ中でＶ
2Ｏ3からＶ2Ｏ5への酸化速度は増加した。スラグの酸化
速度を増加させて、未酸化バナジウムの量を減少させ、
こうしてスラグの粘度を下げた。喉部流出口の鐘乳石の
形成は顕著ではなく、酸化制御は閉塞の危険もなく進行
した。
１．８ｋＰａ）まで増加した。温度は大きく影響されな
かった。酸素分圧を高めると、喉部付近のスラグ中でＶ
2Ｏ3からＶ2Ｏ5への酸化速度は増加した。スラグの酸化
速度を増加させて、未酸化バナジウムの量を減少させ、
こうしてスラグの粘度を下げた。喉部流出口の鐘乳石の
形成は顕著ではなく、酸化制御は閉塞の危険もなく進行
した。
【００６７】（実施例 ３）酸化剤注入 図１に示す部分酸化反応器中で部分酸化条件の下１００
％石油コークスのガス化を７日間行なった。図２に示す
ように、コークススラグの堆積が反応器壁面に形成され
た。天然ガス及び空気を、それぞれ６００標準立方フィ
ート／時間（“ＳＣＦＨ”、１７ｍ3／ｈ）及び５４３
０ＳＣＦＨ（１５４ｍ3／ｈ）の速度でプロセスバーナ
ー（図２には示されていない）を介して反応器に流入さ
せた。空気の流速は、天然ガスを完全燃焼させるに必要
な量より僅かに少な目にした。部分酸化反応器を１９０
ｐｓｉａ（１．３ＭＰａ）で稼動させた。反応器の熱損
失は、２５０，０００Ｂｔｕ／ｈｒ（７３３ｋＷ）であ
った。純粋な酸素を、１２５ＳＣＦＨ（３．５ｍ3／
ｈ）の速度で底部酸化剤注入部２６を介して７０゜Ｆ
（２１℃）で導入した。底部酸化剤注入部２６を介して
注入された酸素の量は、その注入部２６及び酸化剤注入
部２６の下にある未変換スラグ２７を通って流下する残
留ＣＯ及びＨ2の両方を変換するのに十分であった。酸
化剤注入部の上部及び下部のガス組成及び温度を表４に
示す。
％石油コークスのガス化を７日間行なった。図２に示す
ように、コークススラグの堆積が反応器壁面に形成され
た。天然ガス及び空気を、それぞれ６００標準立方フィ
ート／時間（“ＳＣＦＨ”、１７ｍ3／ｈ）及び５４３
０ＳＣＦＨ（１５４ｍ3／ｈ）の速度でプロセスバーナ
ー（図２には示されていない）を介して反応器に流入さ
せた。空気の流速は、天然ガスを完全燃焼させるに必要
な量より僅かに少な目にした。部分酸化反応器を１９０
ｐｓｉａ（１．３ＭＰａ）で稼動させた。反応器の熱損
失は、２５０，０００Ｂｔｕ／ｈｒ（７３３ｋＷ）であ
った。純粋な酸素を、１２５ＳＣＦＨ（３．５ｍ3／
ｈ）の速度で底部酸化剤注入部２６を介して７０゜Ｆ
（２１℃）で導入した。底部酸化剤注入部２６を介して
注入された酸素の量は、その注入部２６及び酸化剤注入
部２６の下にある未変換スラグ２７を通って流下する残
留ＣＯ及びＨ2の両方を変換するのに十分であった。酸
化剤注入部の上部及び下部のガス組成及び温度を表４に
示す。
【００６８】 表４ 酸化剤注入中のガス化装置状態 Ｏ2注入部の上部 Ｏ2注入部の下部 温度、゜Ｆ（℃） ２００６（１０９７） ２２００（１２０４） Ｏ2圧、psia(kPa) ０．０４（０．２８） ２（１３．８） ％ＣＯ １．４ ０ ％Ｈ2 ０．６ ０
【００６９】反応器の下部２８で酸化制御を３時間行な
った。その間、反応器喉部２５及び下部２８のスラグ２
７は完全に取り除かれた。反応器の上部２９のスラグ２
２は、温度が低い上、残留ＣＯ及びＨ2 が反応器の上部
２９に拡散する前に酸素をすべて消費してしまうので、
下部２８で行なわれる３時間に渡る酸化制御の間中、影
響を受けなかった。反応器の下部２８で３時間に渡る酸
化制御処理の後、追加の酸化剤をプロセスバーナー（図
示されていない）に注入した結果、反応器の上部２９の
酸素分圧が２ｐｓｉａ（１３．８ｋＰａ）まで増加し
た。初期にスラグ２７の選択的誘導体化を行なって、喉
部２５でそのスラグを除去したため、喉部２５が完全に
開口した状態で上部２９で酸化制御が進行した。
った。その間、反応器喉部２５及び下部２８のスラグ２
７は完全に取り除かれた。反応器の上部２９のスラグ２
２は、温度が低い上、残留ＣＯ及びＨ2 が反応器の上部
２９に拡散する前に酸素をすべて消費してしまうので、
下部２８で行なわれる３時間に渡る酸化制御の間中、影
響を受けなかった。反応器の下部２８で３時間に渡る酸
化制御処理の後、追加の酸化剤をプロセスバーナー（図
示されていない）に注入した結果、反応器の上部２９の
酸素分圧が２ｐｓｉａ（１３．８ｋＰａ）まで増加し
た。初期にスラグ２７の選択的誘導体化を行なって、喉
部２５でそのスラグを除去したため、喉部２５が完全に
開口した状態で上部２９で酸化制御が進行した。
【００７０】（実施例 ４）図２に示されたような反応
器２１中で、コークスのガス化を実施した。ガス化中及
び酸化制御を開始する直前、酸素：コークスの質量比は
減少し、未変換炭素の形成が増加した。この還元状態の
酸素：コークスでの稼動期間は、約１０分〜約１０時間
続け、望むなら、この期間を更に伸ばして続けることも
できた。酸素：コークス比の小さい状態での稼動期間
中、反応器２１の壁面上に堆積したスラグは、通常の稼
動中に堆積するスラグよりも多くの炭素が含まれてい
た。酸素：炭素の質量比が十分に小さい、例えば０．８
より小さいと、未変換炭素の生成によりスラグ２２の表
面上に炭素粒子の薄い層を形成するに十分だろう。スラ
グ２２上又はその中に形成された炭素は、酸化制御中に
酸素を消費し、そのため少量の酸素が上部２９に拡散し
た場合には、反応器の上部２９でのスラグ酸化速度を減
少させるだろう。
器２１中で、コークスのガス化を実施した。ガス化中及
び酸化制御を開始する直前、酸素：コークスの質量比は
減少し、未変換炭素の形成が増加した。この還元状態の
酸素：コークスでの稼動期間は、約１０分〜約１０時間
続け、望むなら、この期間を更に伸ばして続けることも
できた。酸素：コークス比の小さい状態での稼動期間
中、反応器２１の壁面上に堆積したスラグは、通常の稼
動中に堆積するスラグよりも多くの炭素が含まれてい
た。酸素：炭素の質量比が十分に小さい、例えば０．８
より小さいと、未変換炭素の生成によりスラグ２２の表
面上に炭素粒子の薄い層を形成するに十分だろう。スラ
グ２２上又はその中に形成された炭素は、酸化制御中に
酸素を消費し、そのため少量の酸素が上部２９に拡散し
た場合には、反応器の上部２９でのスラグ酸化速度を減
少させるだろう。
【００７１】このため、酸化制御の前にスラグの状態を
事前に調整しておくことにより、反応器の上部での酸化
制御は、抑制され、そして大量の酸素にさらされる底部
２８は、選択的にスラグ除去されるだろう。
事前に調整しておくことにより、反応器の上部での酸化
制御は、抑制され、そして大量の酸素にさらされる底部
２８は、選択的にスラグ除去されるだろう。
【００７２】（実施例 ５）図２に示すような部分酸化
反応器中２１でガス化を行なった。ガス化中、金属硫化
物を形成する鉄のような一つ以上の金属を燃料に添加し
た。これらの金属硫化物は、反応器壁面に堆積したスラ
グと混合し、酸化制御中に酸素を消費して酸化するだろ
う。金属硫化物の酸化は、反応器２１の上部２９のスラ
グ中のＶ2Ｏ3の酸化速度を減少させ、一方酸化剤注入部
２６を介して過剰の酸素にさらされる下部２８のスラグ
２７は早い速度で選択的に酸化された。こうして、燃料
に添加物を加えることにより、ガス化反応器全体に渡る
スラグは、分圧の低い酸素（例えば実施例３の反応器の
酸化剤注入部の上部に存在する酸素）にさらされた時、
耐酸化性を示した。
反応器中２１でガス化を行なった。ガス化中、金属硫化
物を形成する鉄のような一つ以上の金属を燃料に添加し
た。これらの金属硫化物は、反応器壁面に堆積したスラ
グと混合し、酸化制御中に酸素を消費して酸化するだろ
う。金属硫化物の酸化は、反応器２１の上部２９のスラ
グ中のＶ2Ｏ3の酸化速度を減少させ、一方酸化剤注入部
２６を介して過剰の酸素にさらされる下部２８のスラグ
２７は早い速度で選択的に酸化された。こうして、燃料
に添加物を加えることにより、ガス化反応器全体に渡る
スラグは、分圧の低い酸素（例えば実施例３の反応器の
酸化剤注入部の上部に存在する酸素）にさらされた時、
耐酸化性を示した。
【００７３】（実施例 ６）図２に略図で示した２０ト
ン／日（１８メートルトン／日）ガス化反応器２１に対
する酸化剤注入の良さが、図３に示されている。図３
は、式１： Ｌｏｇ ＰO2 ＝ −６６５８／Ｔ ＋ ２．８５９ から得られたデータをプロットしたものである。反応器
の内壁は、バナジウム含量の多いスラグ２２及び２７で
覆われた。反応器の熱損失は、２５０，０００Ｂｔｕ／
ｈｒ（７３３ｋＷ）であった。天然ガス７５０ＳＣＦＨ
（２１ｍ3／ｈ ）を、圧力２００ｐｓｉａ（１．４ＭＰ
ａ）で稼動されるガス化反応器２１の上部にある酸化制
御バーナー（図示されていない）を介して注入した。酸
化剤として利用する空気は、天然ガスと共に７２２５Ｓ
ＣＦＨ（２０５ｍ3／ｈ ）の速度で仕込んだ。過剰の酸
素は、天然ガスを消費した。ガス化反応器の上部２９の
温度の計算値は、２４７５゜Ｆ（１３５７℃）であり、
酸素分圧の計算値は、０．４４ｐｓｉａ（３ｋＰａ）で
あった。図３に示されているように、平衡状態曲線３２
の下側及び右側に位置する稼動点３１付近では、ガス化
装置の上部２９の Ｖ2Ｏ3 を酸化してスラグ２２を融解
するには酸素分圧が不十分であった。７０゜Ｆ（２１
℃）の空気を、図２に示されるような反応器２１の下部
２８に位置する酸化剤注入部２６を介して、１１０ＳＣ
ＦＨ（３．１ｍ3／ｈ ）の速度で注入した。反応器２１
の下部２８の酸素分圧は、１ｐｓｉａ（６．９ｋＰａ）
に増加し、温度は約２４２０゜Ｆ（１３２７℃）に減少
した。図３に示されるように、平衡状態曲線３２の上側
及び左側にある稼動点３０付近では、反応器２１の下部
２８のＶ2Ｏ3を酸化するのに十分な酸素分圧であり、そ
の結果生じたＶ2Ｏ5はその稼動温度で融解した。
ン／日（１８メートルトン／日）ガス化反応器２１に対
する酸化剤注入の良さが、図３に示されている。図３
は、式１： Ｌｏｇ ＰO2 ＝ −６６５８／Ｔ ＋ ２．８５９ から得られたデータをプロットしたものである。反応器
の内壁は、バナジウム含量の多いスラグ２２及び２７で
覆われた。反応器の熱損失は、２５０，０００Ｂｔｕ／
ｈｒ（７３３ｋＷ）であった。天然ガス７５０ＳＣＦＨ
（２１ｍ3／ｈ ）を、圧力２００ｐｓｉａ（１．４ＭＰ
ａ）で稼動されるガス化反応器２１の上部にある酸化制
御バーナー（図示されていない）を介して注入した。酸
化剤として利用する空気は、天然ガスと共に７２２５Ｓ
ＣＦＨ（２０５ｍ3／ｈ ）の速度で仕込んだ。過剰の酸
素は、天然ガスを消費した。ガス化反応器の上部２９の
温度の計算値は、２４７５゜Ｆ（１３５７℃）であり、
酸素分圧の計算値は、０．４４ｐｓｉａ（３ｋＰａ）で
あった。図３に示されているように、平衡状態曲線３２
の下側及び右側に位置する稼動点３１付近では、ガス化
装置の上部２９の Ｖ2Ｏ3 を酸化してスラグ２２を融解
するには酸素分圧が不十分であった。７０゜Ｆ（２１
℃）の空気を、図２に示されるような反応器２１の下部
２８に位置する酸化剤注入部２６を介して、１１０ＳＣ
ＦＨ（３．１ｍ3／ｈ ）の速度で注入した。反応器２１
の下部２８の酸素分圧は、１ｐｓｉａ（６．９ｋＰａ）
に増加し、温度は約２４２０゜Ｆ（１３２７℃）に減少
した。図３に示されるように、平衡状態曲線３２の上側
及び左側にある稼動点３０付近では、反応器２１の下部
２８のＶ2Ｏ3を酸化するのに十分な酸素分圧であり、そ
の結果生じたＶ2Ｏ5はその稼動温度で融解した。
【図１】 部分酸化反応器の断面図である。
【図２】 本発明に従った選択的誘導体化剤の取り込み
位置を示す反応器の断面図である。
位置を示す反応器の断面図である。
【図３】 Ｖ2Ｏ3をＶ2Ｏ5に変換するのに必要な最低酸
素分圧を示す。
素分圧を示す。
１ 部分酸化反応器、２ 円筒形鋼鉄性圧力容器、３、
４ 耐火材、５ 底部耐火材、６ 喉部流出口、７ バ
ーナー、８ 流入口、１０ 管路、１１ 内部環状路、
１２、１３ 管路、１４ 中央環状路、１５ 外部環状
路、１６ 反応室、１７ 内壁、２１ 部分酸化反応器
（ガス化反応器）、２２ スラグ、２５喉部、２６ 底
部酸化剤注入部、２７ 未変換スラグ、２８ 反応器下
部、２９反応器上部、３０ 平衡状態曲線の上側及び左
側の稼動点、３１ 平衡状態曲線の下側及び右側の稼動
点、３２ 平衡状態曲線。
４ 耐火材、５ 底部耐火材、６ 喉部流出口、７ バ
ーナー、８ 流入口、１０ 管路、１１ 内部環状路、
１２、１３ 管路、１４ 中央環状路、１５ 外部環状
路、１６ 反応室、１７ 内壁、２１ 部分酸化反応器
（ガス化反応器）、２２ スラグ、２５喉部、２６ 底
部酸化剤注入部、２７ 未変換スラグ、２８ 反応器下
部、２９反応器上部、３０ 平衡状態曲線の上側及び左
側の稼動点、３１ 平衡状態曲線の下側及び右側の稼動
点、３２ 平衡状態曲線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド・デューン・ブルッカー アメリカ合衆国 12533 ニューヨーク 州・ホープウエル ジャンクション・トレ イシ レイン・14 (72)発明者 ジェイムズ・サミュエル・ファルセッティ アメリカ合衆国 06812 コネチカット 州・ニュー フェアフィールド・ヴァレリ ー レイン・３ (72)発明者 ジェイムズ・ケネス・ヴォルフェンバーガ ー アメリカ合衆国 90503 カリフォルニア 州・トーランス・オーシャン アヴェニ ュ・21413
Claims (1)
- 【請求項１】 スラグ誘導体を融解してその反応器から
流出させるのに十分な温度でスラグを誘導体化するため
に誘導体化剤を供給する、酸化制御状態で部分酸化反応
器からスラグを取り除く方法において、予め決められた
反応器の第一の部分でスラグが選択的に誘導体化及び融
解を起こし、スラグを第一の流速で取り除くことがで
き、一方予め決められた反応器の第二の部分ではスラグ
の誘導体化及び融解を制限して、スラグを第二の流速で
流れるようにし、それによりその反応器からのスラグ除
去量を選択的に制御することを特徴とする、酸化制御状
態で部分酸化反応器からスラグを取り除く方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US290,218 | 1994-08-15 | ||
| US08/290,218 US5484554A (en) | 1993-01-15 | 1994-08-15 | Oxidant injection for improved controlled oxidation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0880434A true JPH0880434A (ja) | 1996-03-26 |
| JP3784432B2 JP3784432B2 (ja) | 2006-06-14 |
Family
ID=23115025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22864595A Expired - Fee Related JP3784432B2 (ja) | 1994-08-15 | 1995-08-15 | 酸化制御改良のための酸化剤注入 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5484554A (ja) |
| EP (1) | EP0697456B1 (ja) |
| JP (1) | JP3784432B2 (ja) |
| CA (1) | CA2154954C (ja) |
| DE (1) | DE69514292T2 (ja) |
| ES (1) | ES2141306T3 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US6241806B1 (en) | 1998-06-09 | 2001-06-05 | Marathon Ashland Petroleum, Llc | Recovering vanadium from petroleum coke as dust |
| US6231640B1 (en) | 1998-06-09 | 2001-05-15 | Marathon Ashland Petroleum Llc | Dissolving petroleum coke in molten iron to recover vanadium metal |
| US6284214B1 (en) | 1998-06-09 | 2001-09-04 | Marathon Ashland Petroleum Llc | Low or no slag molten metal processing of coke containing vanadium and sulfur |
| AU2002343725A1 (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-23 | Texaco Development Corporation | Expansion gap protection structure for a gasifier |
| US7141085B2 (en) * | 2002-01-23 | 2006-11-28 | Texaco Inc. | Refractory protected replaceable insert |
| AU2003202964B2 (en) * | 2002-03-18 | 2007-08-09 | Ge Energy (Usa) Llc | Protective cap for a thermocouple in a gasifier |
| CN100404652C (zh) * | 2006-10-25 | 2008-07-23 | 顾大地 | 用于煤、焦气化的分级式气化炉 |
| DE102007010776B4 (de) * | 2007-03-06 | 2008-11-13 | Gfe Metalle Und Materialien Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines schwermetallangereicherten, kohlenstoffarmen Konzentrats aus kohlenstoffreichen, schwermetallhaltigen Rückständen insbesondere der Erdölverarbeitung |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3620698A (en) | 1968-12-26 | 1971-11-16 | Texaco Inc | Hydrogen and carbon monoxide from slurries of solid carboniferous fuels |
| US4525176A (en) * | 1983-08-29 | 1985-06-25 | Texaco Inc. | Preheating and deslagging a gasifier |
| US4774021A (en) * | 1987-03-27 | 1988-09-27 | Texaco Inc. | Partial oxidation of sulfur-containing solid carbonaceous fuel |
| US4952380A (en) * | 1985-06-27 | 1990-08-28 | Texaco Inc. | Partial oxidation process |
| US5000580A (en) | 1989-08-18 | 1991-03-19 | Texaco Inc. | Apparatus and method for measuring temperatures inside process vessels containing a hostile environment |
| JPH075895B2 (ja) * | 1989-09-29 | 1995-01-25 | 宇部興産株式会社 | ガス化炉壁へのアッシュ分の付着防止法 |
| US4988368A (en) * | 1989-12-28 | 1991-01-29 | Shell Oil Company | Method for determination of slag tap blockage |
| US5112366A (en) * | 1990-12-17 | 1992-05-12 | Shell Oil Company | Slag deposition detection |
| US5338489A (en) * | 1993-01-15 | 1994-08-16 | Texaco Inc. | Deslagging gasifiers by controlled heat and derivatization |
-
1994
- 1994-08-15 US US08/290,218 patent/US5484554A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-06-28 CA CA002154954A patent/CA2154954C/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-08-04 EP EP95305532A patent/EP0697456B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-04 DE DE69514292T patent/DE69514292T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-04 ES ES95305532T patent/ES2141306T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-15 JP JP22864595A patent/JP3784432B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2154954A1 (en) | 1996-02-16 |
| DE69514292T2 (de) | 2000-10-05 |
| US5484554A (en) | 1996-01-16 |
| EP0697456B1 (en) | 2000-01-05 |
| EP0697456A1 (en) | 1996-02-21 |
| JP3784432B2 (ja) | 2006-06-14 |
| ES2141306T3 (es) | 2000-03-16 |
| DE69514292D1 (de) | 2000-02-10 |
| CA2154954C (en) | 2006-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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