JPS5819385A - オイルシエ−ルから油及びガスを回収する方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオイルシェールから油及びガスを回収する方法
とこの方法の発ＩＲＯ奥論Ｋｌ用する装置の構成に関す
る。さらに詳しくは移動する格子があり、その移動格子
の土下には固定濱れえ風箱を有し、該風箱と移動格子の
間は水ｔＩｔされていて風箱内のガスが外ＩＩＩ＃ｌｃ
流出しない構造となっている装置（以後との装置を移動
格子式装置と呼ぶ）を使用し、該移動格子式装置内が一
区間又は二区間に区分されており、該移動格子式装置内
でオイルシェールを乾燥・乾留した後、該オイルシェー
ルを粉砕区間で粉砕して粒径を調整した徒、流動層状態
を形成する複数個の区間内で前記オイルシェールが保有
する熱量を効率的に回収することにより、オイルシェー
ルから効率よ〈油を回収する方法及び装置に関する。

本発明の目的は従来の欠点を一掃した移動格子式装置、
粉砕装置および流動層装置を組み合わせた装置による・
オイルシェールから油を回収する方法を提供することに
あシ、 （１）　　原料オイルシェール中の水分嬢度が変動して
も移動格子式装置の操業条件を変えることなくオイルシ
ェールの乾留が達成されること、（２）　　移動格子式
装置内で乾留でれたオイルシェールの塊を破砕して粒径
調整するととにより、流動層式燃ｆＩＩｉ塔内の運転操
作を容易にすること、 （３）　　オイルシェールの固体粒子径を小さくすると
とｋより、流動層式燃焼塔内における燃焼を容易にし、
固体粒子内に残存する有効炭嵩質威分の回収゛効率を大
きくすること、（４）　　オイルシェール乾留プラント
の熱効率を向上させること、 優）　燃焼排ガスの廃熱など低品位の熱を利用して、高
発熱量の乾留生成ガスが製造できること、 （＠　乾留区間内ＫＩＢ焼排ガス等の酸素を含むガスを
使用しないため、高品質の乾留生成油シよび乾留生成ガ
スが製造できること、 （η　必要最小限の大きさのオイルシェール乾奮プラン
トでもって前記（１）　（２）　（３）　（す（５）（
６）項が達成できるとと。すなわち経済的なオイルシェ
ール乾冑プラントを提供することを目的とする。

移動格子式装置を使用するオイルシェールの乾留方法に
ついては特願昭５６−　、？　０８２０号として、また
流動層を使用する含油鉱物の乾冑方法および装置につい
ては昭和５６年６月２６日付轡許出原（発明の名称；含
油鉱物の乾留方法およびその装置）ですでＫＩＩ案ずみ
であるが、零発ＷｉＩＦｉこれらの方法を履み合わせる
ととによりさらに効率よくオイルシェールを乾留する技
術の改東を提案するものである。

オイルシェールは、意地によシ熱分解特性が相違するが
、付着水分を３〜１０　ｖｔ９１１１ｔ度、結晶水を１
〜４　ｖｔ−震度含有する。オイルシェールを予熱・乾
燥してこの付着水分および結晶水を８発させる際にオイ
ルシェールのＪＩＫ亀１１生じ、異僅のＩＩ＆となる。

オイルシェールは乾留によシ、Ｉ！Ｆｓに含有していた
炭化水素化合物の約半分を乾留生成油および生成ガスと
して麓出するが、乾ｌ１１１Ｏオイルシェール申には炭
素質を主体とする有効酸分が乾奮曽の含有量Ｃ）＠半分
１度も漬専する。そこで、この有効な炭素質をＨ賦する
方法として、先の特許出履で提案したように酸素を含有
するガスにより曽記炭素貿を燃鰺させることによ）ｊａ
ｉｌエネルギーとして翻釈する方法がある。

この場合、オイルシェール固体粒子中の炭素質燃焼過程
は、囲体粒子のオわりから徐々に内部の方へ反応が゛進
行する。この燃焼反応速度は、固体粒子表向では速いが
、反応が内部へ進行するに伴ない、酸素が固体粒子内部
へ拡散してゆく速度が遅くなるため、燃焼反応速度も遅
くなる。したがって、固体粒子径が小さいほど前記の酸
素拡散速＊−ｅｘ速いため、燃焼速度も速くなシ、その
結果炭素質の熱エネルギー回収効率は大きくなる。すな
わち、文献（ＰＬ　Ｇ、　Ｍａｌｌｏｎ　ａｔｅ、。

Ｑｕａｒｔｅｒｌｙ　ｏｆ　ｔｈ＠ｃｏｌｏｒａｃｌｏ
　５ｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｉｎ・４７１　（４）　３０
？　（１９７４）　）　Ｋよれば、７５箇の粒径Ｏオイ
ルシェール（コロラド意）を５３８℃ＫＴｈいて、駿索
員度ｏ、　１１４　Ｋｇ／ｗｌのガスを供給して燃焼さ
せた場合、３０ｖｔｌｌＧＯ炭素を燃焼させるために３
時間もかかつている。これに対して、粒径を１Ｏ−１ｉ
度に減少させれば、燃焼時間は前記の条件の場合に程度
に減少する。そのため、装置形状も小さくすることがで
きる。

従って、燃焼工程の所要時間を短縮し、熱エネルギー回
収効率を上昇せしめる点で社前記の昭和５６年６月２６
日付特許出願の発明の方が好都合である。

ところが、予熱、乾燥工１１に供給する前の原料オイル
シェールを小粒径に破砕するためには、多くの所要動力
がいる。そして、予熱、乾燥ならびに乾留工程内で亀裂
を生じた塊をさらに小粒径に破砕すれば、その所要動力
が少なくなる。

移動格子式装置に供給するオイルシェール原料の塊寸法
は、大粒径のもので１００−一１度が使用される。一方
、流動層を形成させるための粒子長としては一般ＫＯ，
１〜１（＋−１１１度のものが使用される。また、オイ
ルシェールは乾燥・乾留工ｌｌにおいて一部が破砕され
て粒径が小さくがる。

そこで、オイルシェール原料１００−一を１０■すの小
粒径に粉砕する場合と、乾燥・乾留工程において５０又
は３０ｍφ着で破砕された粒子をさらに１０■−まで粉
砕する場合についてその仕事量を比較すると次のように
なる。

ここで、仕事量ＷＫ関する式としてに１ｃｋの式（化学
工学便覧、丸善（株）、１２７１　ｒ１９７８））を使
用した。

Ｗ寓ｋｌｏｇ　（ＤＩへ） ここで、Ｗ：仕事量［”　ｋｖｈｒ／ｌ　］ｋ：定　数
［ｈｖｈｒ／ｚ　］ Ｄ１＊　ＤＩ　”粒径〔−〕、 この表にみられるように、オイルシェール原料の塊１０
０φ箇を１０φ−に粉砕する仕事量Ｗ（Ｉａｌ）Ｋ対し
て、乾燥・乾留工程で破砕されたオイルシェールの塊を
１０す−に粉砕する仕事量（Ｎａ２又はＮ１１３）は約
５０〜７０チになる。

したがって、本発明に示す方法および装置によれば、従
来の方法に対して仕事量を相当低減することができる。

しかも、予熱・乾燥並びに乾留工程の所要時間中熱エネ
ルギー利用効率は前記の昭和５６年６月２６日付善許出
願の発明を利用する場合と余り変らない。

そこで、本発明で提案するように、乾留工程を経たｌＩ
ｋオイルシェールの塊を粉砕工＠忙移送して粉砕し、粒
径を小さくすると共に粒径をは埋均−に調整し、流動層
を利用する燃焼、冷却工程と履み合わせると両脅明の利
点を兼ね備えた好ましい乾會法の得られる事が判明した
。

粉砕粒径は、オイルシェールの物性によシ異なるが、０
．１〜１０■椙度の範囲内のものが流動層状態を形成す
る上で好オしい。

次に添付図によシ、本発明の実ｉ＊ｍｓの一例を説明す
る。

ＪＩＩＮＩＩ祉、サーｄＰ瓢う−グレート又はストレー
トグレート等と呼ばれる移動格子武装量、粉砕・整粒装
置、流動層式装置および加熱炉を組み合わせた本発明の
一実施例の系統図を示す。

隔壁Ｉとｙで区分された乾燥区間Ａ１隔壁ｙと２で区分
された乾留区間Ｂを移動格子１に積載されたオイルシェ
ール層２が移動しつつ、各区間に供給されるガス流にさ
らされて予熱・乾燥および乾留される。

すなわち、第１図において乾燥区間Ａの左側でオイルシ
ェール供給装置（図示なし）を用いて移動格子１上にオ
イルシェールの破砕物を積載してオイルシェール層２全
形威させ、鍍オイルシェール層社移動格子１０移動に伴
なってまず乾燥区間Ａに入υ、乾留区間Ｂで発生する乾
留生成ガスの一部を加熱炉？で燃焼させて得られライン
１７よシ供給される熱ガスＲｔＩＣさらされて、オイル
クエンチャの付着水分および結晶水の一部を蒸発乾燥さ
せる。

乾燥されえオイルシェール層２は、乾１１区ＩＩＢに移
動し、乾留区間Ｂで発生する乾留生成物を冷却、分離し
て得た乾留生成ガスの一部を加熱ＦＦで加熱して得られ
ライン１？よシ供給される加熱ガス流にさらされて乾留
される。

乾燥区間Ａをライン３を経て流出し九ガスは多量の水分
を含むため、気液分離装置Ｇで水分を分離診去した後ガ
スはプロアＥを経てライン４より、また分離水はライン
Ｓよシ系外へ排出される。

乾留区間Ｂをライン６を経て流出したガスは、乾留生成
物を同伴するため、オイルクエンチャ−ＪＳ熱交換ＩＩ
ＩＫを経て気液分離装置りで、生成ガスと生成油とに分
離され、生成油はライン７を経てその一部をクエンチャ
−ＪＯ＠＠油として循環ポンプＶを経て循環使用し、彌
）は腰晶油としてライン８よシ系外へ抜き出される。

−男気液分離装置りで分離された生成ガスはブロワＭに
款引されて一部はラインやよ）冷却塔冨へ冷却ガスとし
て供給し、また一部はライン１０よシ加ｍ炉？の燃料ガ
スとして供給し、残ヤは製品ガスとしてライン１１よ〕
系外へ被き出される。

乾留区間Ｂで乾留されたオイルシェール層２は、粉砕装
置Ｃ内へ供給され、次の燃焼塔り内で流動層を形成する
ために必要な粒径に粉砕された螢、下降１ｃ−１を経て
燃焼塔り内の中位下部に供給される。燃焼塔りに供給さ
れたオイルシェールの固体粒子は、燃焼ｊｆＤＴ部から
ライン１５よシ送入される酸素を含むガスによル流動層
状簾に保持されるとともに、固体粒子中の炭素質金主成
募とする可燃分を燃焼し、燃鉤排ガスは燃焼塔土部から
２イン１６を経て排出されて加熱炉？の下＠Ｉｃ送入さ
れる。

ライン１５よシ燃焼塔ＤＫ送入書れる酸素を含むガスは
、ライン１２よりプロアＰよシ歎引され、熱交換器にで
予熱されライン１５を経て加熱炉？で間接加熱されたガ
ス（ツイン１４）が使用される。首たその一部はライン
イダを経て加熱炉Ｆの燃焼用空気としてｆＩＭして吃よ
い。

燃焼塔りで可燃分をＩａ焼した螢の何体粒子は、燃焼塔
〇の中位上部１１Ｃ＠けられた下降管Ｄ−１により、主
として自重によル冷却塔Ｅの中位下郁に移送され、冷却
塔Ｅ下部からラインｔを経て送入される冷却ガス（こ＼
では乾留生成ガスの−ＩＩ）　Ｋよシ流動層状態を形成
するとともに、一体粒子が保有する顕熱を冷却ガスＫｆ
Ｒ達する仁とくよ〉約１００〜１５０℃椙度に冷却され
た後、中位上部の排出口からラインに−１を経て廃棄同
体として系外へ排出される。

加熱ＦＦでは、ライン１０より供給される乾留生成ガス
の一部を燃焼させて発生した熱量を、冷却塔１の上部か
らライン１８を経て排出される排出ガスに伝遺さ、せ、
高温に加熱された冷却塔排出ガスをライン１９よ）曽記
乾冑区聞Ｂの加熱ガスとして供給する。このように腋冷
却ガス（乾留区１１ｍの加熱ガス）としては、乾留生成
ガスの一部をＷ＊使用することが］１ｌｔＬい。

この方法は前述のごとく、乾留区間Ｂの加熱ガスとして
酸素を會ｆない乾留生成ガスを循環使用する丸め、生成
ガスおよび生成油Ｏ燃鉤が起ζらない丸め、高晶質の製
品ガスおよび腰品油をｌＩ釈することができる。

各区間における最適な温度範Ｉ！ＩＦｉオイルシェール
の物性により異なるが、第１図の方法で示す乾燥区間Ａ
は約１００〜３５０℃（好ましくは１００〜１５０℃１
１度）、乾留区間Ｂ紘ｓｏｎ〜９００℃（好ましくＦ１
５５０〜７５０’Ｃ１１度）、燃焼塔りは５００〜１１
００℃（好ましくは７００〜９００℃）、冷却４罵は１
００〜２００℃程度、０ｉｌｔＩ［Ｂが好ましい。

前記燃焼塔りに送入される酸素を含むガスとしては、純
粋な酸素ガスでもよいが、一般には前述したように９気
が使用される。また、残奮駿素を含む燃焼排ガスも循環
使用してもよい。

粉砕装置Ｃについては、第１図に示す実施例において移
動格子式装置と燃焼塔りとに連接して示しているが、該
移動格子式装置あるいは燃ｉｌｌ！４Ｄと分離した装置
で４よい。これらの装置が連接している場合には固体粒
子を高温の一１１処履できるので熱の放出がなく、熱効
率が高い装置となる。

一方、連接し九構造の場合には、粉砕装置Ｃが高温に耐
えるものでなければならないが、分離した装置にすれば
、低温処理が可能となる。

誼粉砕装雪Ｃは、オイルシェールの塊を小粒ａに粉砕す
るだけでなく、粉砕した固体粒子を次の燃１１１＄Ｄ内
で流動層状−を形成するために必要な粒径Ｓ＊の一体粒
子群に分級する機能をも有するものが好ましい。

以上、説明したように１本発明の方法は、オイルシェー
ル乾冑の本来の目的である炭化水素化合物の乾留にのみ
間接加熱器で加熱されたガス、すなわち高品位の熱が使
用され、付着水分量が惨い場合に多量の熱を要するオイ
ルシェールの予熱乾燥には、燃焼排ガス等の低品位の熱
が利用されておシ、多量の有効な炭素質成分を含有する
廃棄同体からもさらに有効な熱量を煙時ＭＫＬかも効率
よく回収することができ、本実ＷＲが優れたオイルシェ
ールから油を１収する方法であることは容易に理解でき
よう。

以上の実施例を説明するために使用した第１図、に示さ
れる装ｆ廖状、配管の接合位置等については、曽記図１
ｉｄ拘束されるものではなく、本発明の思想を逸脱しな
いものであればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様の例を示す説明図である。 復代理人　内　１）　　　明 復代理人　歌　願　亮　− 第１頁の続き ０発　明　者　大多和公昭 広島市西区観音新町四丁目６番 ２２号三菱重工業株式会社広島造 船所内 ０発　明　者　荒井敬三 広島市西区観音新町四丁目６番 ２２号三菱重工業株式会社広島造 船所内 昭和５６年　８　月−８日 特許庁長官　島田春樹　殿 １、事件の表示 昭和５６′年特許願第１１６３６１号 事袢との関係　　特許出願人 住　所　　　東京都千代田区丸の内二丁目５番１号４、
代理人 住　所　東京都港区虎ノ門−丁目２４＠１１号ｌ補正の
対象 ＜ｄ［ＩＩｏ　ｒ　４１ｆ？ｌＪ求ｏ１［！［Ｊ　０１
［（２）明細書Ｏｒ発明の詳細な説−ＪＯ項＆補正Ｏ内
容 〔）　明細書第１頁の％許請求０ＩＩＩ！へを別１ｍ！
（）如く補正する。 （２）明細書第！頁７行目Ｏｒセして」を「これに対し
て」と訂正する。 特許請求の範囲 （１）　　オイルシェールを熱分解して油及び可燃ガス
を回収するに当り、先ず水平面上に荒い粒子からなるオ
イルシェール粒塊の層を形成すせ、該層を水平に連続移
動させながら第一区劃において該層中に予熱乾燥ガスを
貫流させて、前記粒塊を１００〜５５０℃で該粒塊中に
含有する炭化水素化合物の実質的な乾留が生じない範囲
の温度で予熱、乾燥し次いで該層を乾留を行う第二区劃
に移動させ、こ−で非酸化性の高温加熱ガスを貫流させ
て前記第一区劃において予熱、乾燥された粒塊中に含有
される炭化水素化合物を乾留させ、乾留生成物を冷却、
気液分離することによって油と可燃ガスを回収し、残留
した粒径の相違する粒塊を流動層状態を保持せしめるた
めに必要な粒径の粉粒体に粉砕、調整した後、該粉粒体
を続く燃焼工程に移送し酸素含有ガス流によって流動層
を形成させて前記乾留工程において加熱分解し得なかっ
た可燃物を燃焼させながらその熱を回収し、更に残留す
る粉粒体を最後の冷却工程に移送させて冷却ガス流によ
り流動層状態を形成させながら残留粉粒体の保有する顕
熱を前記冷却ガスに伝達させて冷却された廃棄固体を系
外に排出せしめるとともに冷却工程の排出ガスからも熱
を回収するコトを特徴とするオイルシェールから油及び
ガスを回収する方法。 （２）　　水平方向に設置されその面に沿って連続的に
一方向に移動可能に構成された移動格子と該移動格子を
横切る２つの隔壁で区分された風箱を備え、その一方に
予熱、乾燥ガス送入口を他方に乾燥排ガス出口を、又前
記隔壁のうち移動方向を基準として上流側の隔壁ａの移
動格子上部にオイルシェール供給口を、下流側の隔壁す
の移動格子上部には予熱、乾燥された粒塊出口を備えて
なる乾燥区間Ａと、前記隔壁すと更にその下流側の隔壁
Ｃで区分された風箱を備えその一方に加熱ガス送入口を
他方に乾留生成物出口を、又前記隔壁Ｃの移動格子上部
に残留粒塊出口を備えてなる乾留区間Ｂを有する移動格
子式装置と、その一方に残留粒塊入口を他方に粉粒体出
口を備えた粉砕装置と、その内部に形成された流動層の
中位下部に開口する粉粒体入口を、該流動層の中位上部
には残留粉粒体取出口を、下部に酸素を含むガス送入口
を、上部には燃焼ガス排出口を備えてなる燃焼塔と、内
部に形成された流動層の中位下部に高温の残留粉粒体入
口を、流動層の中位上部に冷却された廃棄固体取出口を
、下部に冷却ガス送入口を、上部に冷却排ガス出口を備
えてなる冷却塔、その一方に乾留生成物入口を、他方に
乾留生成ガス出口と乾留生成油出口を備えた冷却分離装
置及び乾留生成ガスの一部を燃焼させ、かつ別の一部の
乾留ガスを間接熱交換して加熱する加熱炉とを並設し、
前記移動式格子装置の残留粒塊出口と粉砕装置の残留粒
塊入口、粉砕装置の粉粒体出口と燃焼塔の粉粒体入口及
び燃焼塔の残留粉粒体取出口と冷却塔の残留粉粒体入口
とをそれぞれ下降管を介して接続するとともに、前記乾
留区間Ｂの乾留生成物出口を冷却、分離装置の乾留生成
物入口に接続し、かつ前記加熱炉で加熱された乾留生成
ガスを前記乾留区間Ｂの入口に、また該加熱炉の燃焼排
ガスを前記乾燥区間Ａの入口に接続してなることを特徴
とするオイルシェールから油及びガスを回収する装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　オイルシェールを熱分解して油及び可燃ガス
   を回収するに轟シ、先ず水平麿上に荒い粒子からなるオ
   イルシェール粒塊の層を形成させ、該層を水平和連続移
   動させながら第一区劃において該層中に予熱乾燥ガスを
   貫流させて、前記粒塊を１００〜３５０℃で皺粒塊中に
   含有する炭化水素化合物の夾質的な乾燥が生じない範囲
   の温度で予熱、乾燥し次いで該層を乾留を行う第二区Ｉ
   ＩＫ移動させ、と＼で非酸化性の高温加熱ガスを貫流さ
   せて前記第−区＠において予熱、乾燥された粒塊中に含
   有される炭化水素化合物を乾留させ、乾留生成物を冷却
   、気液分離することによって油と可燃ガスを１釈し、残
   青し九粒径の相違する粒塊を流動層状態を保持せしめる
   ために必要な粒径の粉粒体に粉砕、調整した後、該粉粒
   体を続く燃焼工程に移送し酸素含有ガス流によって流動
   層を形成させて前記乾留Ｔ′８において加熱弁清し得な
   −かった可燃物を燃焼させながらその熱を回収し、更に
   残留する粉粒体を最後の冷却工程に移送させて冷却ガス
   ｆｉＫより流動層状態を形成させながら残音粉粒体の保
   有する顕熱を前記冷却ガスに伝達させて冷却された廃棄
   固体を系外に排出せしめるとともに冷却工程の排出ガス
   からも熱を回収することを特徴とするオイルシェールか
   ら油及びガスを回収する方法。
2. （２）　　水平方向に設電されそのｆｌｆｉに沿って連
   続的に一方向に移動可能に構成された移動格子と該移動
   格子を横切る２つの隔壁で区分された風箱を備え、その
   一方に予熱、乾燥ガス送入口を他方に乾燥排ガス出口を
   、又前記隔壁のうち移動方向を基準としてよ流側の隔壁
   ａの移動格子上部にオイルシェール供給口を、下流側の
   隔壁すの移動格子上部には予熱、乾燥され九粒塊出口を
   備えてなる乾燥区８人と、前記隔１１ｂと更にその下流
   側の隔ｉ〜区分され大風翰を備えその−１に加熱ガス送
   入口を他方に乾留半放物出口を、又前記隔壁ＣＣｔ移動
   格子上１１５ｋｌｌ留粒塊出口を備えてなる乾留区間Ｂ
   を有する移動格子式装置と、その一方に残留粒塊入口を
   他方に粉粒体出口を倫えた粉砕装置と、その内部に形成
   された流動層の中位下部に開口する＊＊体入口を、皺流
   動層の中位上部にＦｉ残＊糧粒体取出口を、１部に酸素
   を含むガス送入口を、上部には燃焼ガス排出口を備えて
   なる燃焼塔と、内ＩＩＫ形成され九流動層の中位下部に
   高温の残留粉粒体入口を、流動層の中位上Ｉ！に冷却さ
   れた馬秦一体ＩＲ出口を、下部に冷却ガス送入口を、上
   部に冷却排ガス出口を備えてなる冷却塔、その一方に乾
   冑生威物入口を、他方に乾留生成ガス出口と乾留生成ガ
   ス出口を備えた冷却分離装置及び乾質生威ガスの一部を
   燃焼させ、かつ角〇一部の乾留ガスを間接熱交換してＩ
   ＩＡ熱する加熱炉とを並設し、前記移動式格子装置ｏｎ
   留粒塊出口と粉砕装置の残留粒塊入口、粉砕装置の粉粒
   体出口と燃焼塔の粉粒体入口及び燃焼塔の残留゛粉粒体
   堆出口と冷却塔の残留粉粒体入口とをそれぞれ下降管を
   介して警絖するとともに、前記乾留区間Ｂの乾留生成物
   出口を冷却、分離装置の乾留生成物人口Ｅｌｌ続し、か
   つ前記加熱炉で加熱された乾留生成ガスを前記乾留区間
   Ｂの入口に１また該加熱炉の燃焼排ガスを前記乾燥区Ｈ
   人の入口に螢膨してなることを特徴とするオイルシェー
   ルから油及びガスを回収する装置。