JPS5836034B2 - 重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方法 - Google Patents
重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方法Info
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- JPS5836034B2 JPS5836034B2 JP55182441A JP18244180A JPS5836034B2 JP S5836034 B2 JPS5836034 B2 JP S5836034B2 JP 55182441 A JP55182441 A JP 55182441A JP 18244180 A JP18244180 A JP 18244180A JP S5836034 B2 JPS5836034 B2 JP S5836034B2
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- C10G9/28—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid material
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は重質油を熱分解して軽質油及び分解ガスを製造
すると共に、該分解生戊物を利用して鉄鉱石を還元し、
還元鉄を製造する方法に関するものである。
すると共に、該分解生戊物を利用して鉄鉱石を還元し、
還元鉄を製造する方法に関するものである。
石油資源の枯渇化に伴ない、良質な軽質原油は次第に入
手難となり、中国原油を初めとする原油の重質化は時代
の趨勢であり、この重質油を熱分解してガソリン、軽油
等の軽質油を生産する技術はわが国望業の発展のため、
早急に確立すべき技術として各方面から重大な関心が寄
せられている。
手難となり、中国原油を初めとする原油の重質化は時代
の趨勢であり、この重質油を熱分解してガソリン、軽油
等の軽質油を生産する技術はわが国望業の発展のため、
早急に確立すべき技術として各方面から重大な関心が寄
せられている。
重質油を熱分解して軽質化する方法としては、流動状態
にあるシリカ、アルミナ等の触媒粒子の存在下に接触熱
分解する流動接触分解法（ＦＣ．Ｃ法）が古くから用い
られているが、このＦＣＣ法では重質油の熱分解時に副
生ずる炭素（コークス）が触媒粒子に沈積して活性を低
下するため、頻繁に触媒を再生する必要があり、また重
質油とは云っても通常ガス油のような留出油や限定され
た良質な残渣？叫こついてのみ適用可能であるという難
点がある。
にあるシリカ、アルミナ等の触媒粒子の存在下に接触熱
分解する流動接触分解法（ＦＣ．Ｃ法）が古くから用い
られているが、このＦＣＣ法では重質油の熱分解時に副
生ずる炭素（コークス）が触媒粒子に沈積して活性を低
下するため、頻繁に触媒を再生する必要があり、また重
質油とは云っても通常ガス油のような留出油や限定され
た良質な残渣？叫こついてのみ適用可能であるという難
点がある。
上記方法に関連し、上述した重質油の熱分解時における
副生コークスを製品として取り出すフィールドコーキン
グ法も広く行なわれている。
副生コークスを製品として取り出すフィールドコーキン
グ法も広く行なわれている。
この方法は流動状態にある粉体コークスを熱及び流動媒
体として重質油を熱分解するものであり、粉体コークス
は触媒としてでなく、単に熱及び流動媒体として用いる
ため副生コークスが沈積しても失活の問題はない。
体として重質油を熱分解するものであり、粉体コークス
は触媒としてでなく、単に熱及び流動媒体として用いる
ため副生コークスが沈積しても失活の問題はない。
従って、重質油の処理が容易である利点を有し、一般に
ＦＣＣ法の原料油製造に用いられている。
ＦＣＣ法の原料油製造に用いられている。
副生じたコークスはりアクターから抜き出され、その一
部は燃焼してリアクターに循環する粉体コークスの加熱
に用いると共に、残部は製品として抜き出す。
部は燃焼してリアクターに循環する粉体コークスの加熱
に用いると共に、残部は製品として抜き出す。
このフィールドコーキング法は重質油の処理法として対
比されるデイレードコーキング法に比べて完全な連続プ
ロセスである、分解生成物の収率が高いなどの利点を有
するものの、製品コークスが品質状、燃料用途以外の適
正がないという欠点がある。
比されるデイレードコーキング法に比べて完全な連続プ
ロセスである、分解生成物の収率が高いなどの利点を有
するものの、製品コークスが品質状、燃料用途以外の適
正がないという欠点がある。
一方、鉄鉱石を固体状態で直接還元剤と接触させ、一般
的に還元率８５％以上に還元して還元鉄を得、これを更
に電気炉により溶解、精練して鋼を製造する方法が開発
されている。
的に還元率８５％以上に還元して還元鉄を得、これを更
に電気炉により溶解、精練して鋼を製造する方法が開発
されている。
この方法は、一旦、高炉で過剰の炭素の入った銑鉄を得
、次いで転炉で過剰の炭素を随伴する珪素、燐などと共
に酸化除去して鋼を製造する、所謂高炉一転炉法に比べ
て、過剰な還元一酸化という原理上の無駄がないこと、
高炉用コークス原料の強粘結炭を必要としないなどの利
点を有するが、この方法が世界的に普及しない理由に、
還元剤としてのＨ２，Ｃｏが経済的に入手できる地域が
限られていることが挙げられている○ かくして、叙上のような時代の趨勢と、技術の現状に鑑
み、前述したＦＣＣ法ないしはフルードコーキング法等
の重質油の流動接触又は熱分解において副生ずる炭素（
コークス）を還元鉄製造の還元剤として有効に利用し、
合理的なプロセスをもって軽質油の採取と共に還元鉄を
得る方法が試みられているが、本出願人らもかかる状況
に対応し、かねてより研究を重ね、還元鉄製造法並びに
重質油の流動熱分解法の問題点を重質油の流動熱分解に
おいてシリカ、アルミナ触媒粒子や粉体コークスの代り
に鉄鉱石粒子を用いることにより解決すると共に、流動
層熱分解炉の熱源となる加熱された鉄鉱石粒子の合理的
な供給法を確立した。
、次いで転炉で過剰の炭素を随伴する珪素、燐などと共
に酸化除去して鋼を製造する、所謂高炉一転炉法に比べ
て、過剰な還元一酸化という原理上の無駄がないこと、
高炉用コークス原料の強粘結炭を必要としないなどの利
点を有するが、この方法が世界的に普及しない理由に、
還元剤としてのＨ２，Ｃｏが経済的に入手できる地域が
限られていることが挙げられている○ かくして、叙上のような時代の趨勢と、技術の現状に鑑
み、前述したＦＣＣ法ないしはフルードコーキング法等
の重質油の流動接触又は熱分解において副生ずる炭素（
コークス）を還元鉄製造の還元剤として有効に利用し、
合理的なプロセスをもって軽質油の採取と共に還元鉄を
得る方法が試みられているが、本出願人らもかかる状況
に対応し、かねてより研究を重ね、還元鉄製造法並びに
重質油の流動熱分解法の問題点を重質油の流動熱分解に
おいてシリカ、アルミナ触媒粒子や粉体コークスの代り
に鉄鉱石粒子を用いることにより解決すると共に、流動
層熱分解炉の熱源となる加熱された鉄鉱石粒子の合理的
な供給法を確立した。
即ちこの方法は鉄鉱石粒子を流動状態に保持した流動層
熱分解炉で重質油を熱分解して軽質油並びに分解ガスを
製造すると共に、副生炭素を前記鉄鉱石粒子に付着させ
、かくして得られた炭素付着鉄鉱石粒子を該流動層熱分
解炉から抜き出してこれを還元炉中で加熱することによ
り該鉄鉱石を還元して還元鉄を製造する方法において、
前記流動層熱分解炉とは別に設けた鉱石加熱器内で加熱
された鉄鉱石粒子を流動層熱分解炉に供給し、該流動層
熱分解炉から抜出された前記炭素付着鉄鉱石粒子の一部
を鉱石加熱器に帰還させて再加熱する一方、前記還元炉
から排出される高温排ガスを前記鉱石加熱器に供給して
鉄鉱石粒子の加熱に利用することを特徴とする、重質油
の熱分解と共に還元鉄を製造する方法である。
熱分解炉で重質油を熱分解して軽質油並びに分解ガスを
製造すると共に、副生炭素を前記鉄鉱石粒子に付着させ
、かくして得られた炭素付着鉄鉱石粒子を該流動層熱分
解炉から抜き出してこれを還元炉中で加熱することによ
り該鉄鉱石を還元して還元鉄を製造する方法において、
前記流動層熱分解炉とは別に設けた鉱石加熱器内で加熱
された鉄鉱石粒子を流動層熱分解炉に供給し、該流動層
熱分解炉から抜出された前記炭素付着鉄鉱石粒子の一部
を鉱石加熱器に帰還させて再加熱する一方、前記還元炉
から排出される高温排ガスを前記鉱石加熱器に供給して
鉄鉱石粒子の加熱に利用することを特徴とする、重質油
の熱分解と共に還元鉄を製造する方法である。
本発明は更に前記方法を発展させ、前記方法における還
元炉として流動層還元炉を用い、高温操作を可能とする
と共に、熱分解炉から排出される熱分解生成物より分解
ガスあるいは蒸留残渣油を分離して還元ガスに改質し、
還元剤の一部として有効に利用しようとするものである
。
元炉として流動層還元炉を用い、高温操作を可能とする
と共に、熱分解炉から排出される熱分解生成物より分解
ガスあるいは蒸留残渣油を分離して還元ガスに改質し、
還元剤の一部として有効に利用しようとするものである
。
流動層による還元鉄の製造自体は既に知られた方法であ
り、従来より２段連続流動層などを使用して金属鉄まで
の還元を行なう方法が提案されている。
り、従来より２段連続流動層などを使用して金属鉄まで
の還元を行なう方法が提案されている。
しかし、従来の流動層による還元においては使用される
鉱石のね度に制約があり、余り微細であるとガス流速が
制限され、生産性又は還元率に影響し、又、高温化する
ことにより反応速度が上り生産性が向上する利点はある
が、余り高温になると、還元された粒子相互が固着し合
い、粒子の運動状態は不良となり、そのまま続行すると
、ついには粒子層が連結体を形成し、シンタリング現象
を惹起し、操作不良となる。
鉱石のね度に制約があり、余り微細であるとガス流速が
制限され、生産性又は還元率に影響し、又、高温化する
ことにより反応速度が上り生産性が向上する利点はある
が、余り高温になると、還元された粒子相互が固着し合
い、粒子の運動状態は不良となり、そのまま続行すると
、ついには粒子層が連結体を形成し、シンタリング現象
を惹起し、操作不良となる。
従って、高温還元による流動層は先ずこのシンタリング
現象を解決しなければならない。
現象を解決しなければならない。
かかるシンタリング現象を回避する手段として鉱石粒子
をできるだけ粗粒にする方法、流動層を機械的に回転さ
せる方法、粉体コークスを混合させる方法などがあるが
、これらは倒れも一長ゴ短であり、充分な解決には至っ
ていない。
をできるだけ粗粒にする方法、流動層を機械的に回転さ
せる方法、粉体コークスを混合させる方法などがあるが
、これらは倒れも一長ゴ短であり、充分な解決には至っ
ていない。
また、特公昭４４−１４１６１号公報によればＭｇＯ，
ＣａＯなど高融点酸化物を浸漬法などにより０．１〜５
ｗｔ％添加し、鉱石表面を被覆することにより高温でも
シンタリングを抑え、流動還元が可能であると述べられ
ている。
ＣａＯなど高融点酸化物を浸漬法などにより０．１〜５
ｗｔ％添加し、鉱石表面を被覆することにより高温でも
シンタリングを抑え、流動還元が可能であると述べられ
ている。
しかし、この方法は被覆方法が複雑になり、処理価格が
犬となって余り工業的ではない。
犬となって余り工業的ではない。
かくして、本発明はかかる流動層還元における問題点を
解決し、シンタリング現象を抑止すると共に８００℃以
上１２００℃に至る高温度操作を可能とした還元鉄製造
方法を提供することを目的とするものであり、鉄鉱石粒
子表面に熱分解時に副生ずる炭素を付着させ、炭素付着
鉄鉱石粒子の状態で流動層還元を行なう点に独創性を有
している。
解決し、シンタリング現象を抑止すると共に８００℃以
上１２００℃に至る高温度操作を可能とした還元鉄製造
方法を提供することを目的とするものであり、鉄鉱石粒
子表面に熱分解時に副生ずる炭素を付着させ、炭素付着
鉄鉱石粒子の状態で流動層還元を行なう点に独創性を有
している。
即ち、本発明の特徴とするところは鉄鉱石粒子を流動状
態に保持した流動層熱分解炉で重質油を熱分解して軽質
油並びに分解ガスを製造すると共に、該分解生或物を利
用して鉄鉱石を還元し還元鉄を製造する方法において、
前記重質油の熱分解時に副生ずる炭素を鉄鉱石粒子に付
着させてこれを流動層熱分解炉から抜き出し、得られた
炭素付着鉄鉱石粒子を流動層還元炉に供給し、流動状態
で高温還元ガスと接触させて還元鉄を製造する一方、前
記流動層熱分解炉から排出される熱分解生成物より分解
ガス若しくは蒸留残渣油を分離してこれを改質炉にて水
素及び一酸化炭素を主成分とする還元ガスに改質し、前
記流動層還元炉に供給する方法である。
態に保持した流動層熱分解炉で重質油を熱分解して軽質
油並びに分解ガスを製造すると共に、該分解生或物を利
用して鉄鉱石を還元し還元鉄を製造する方法において、
前記重質油の熱分解時に副生ずる炭素を鉄鉱石粒子に付
着させてこれを流動層熱分解炉から抜き出し、得られた
炭素付着鉄鉱石粒子を流動層還元炉に供給し、流動状態
で高温還元ガスと接触させて還元鉄を製造する一方、前
記流動層熱分解炉から排出される熱分解生成物より分解
ガス若しくは蒸留残渣油を分離してこれを改質炉にて水
素及び一酸化炭素を主成分とする還元ガスに改質し、前
記流動層還元炉に供給する方法である。
以下、更に添付図面にもとすいて本発明方法の具体的な
実施態様を説明する。
実施態様を説明する。
図は本発明方法の一例を示すフローシートで、油槽１に
は、例えばコンラドソン炭素５〜３０％、比重０．９０
〜１．１０の減圧蒸留残渣油の如き重質油が貯蔵されて
おり、談重質油は、予熱炉２にて熱分解が起らない４０
０℃以下の温度に予熱されて、配管１４を経て縦長円筒
状の流動層熱分解炉５に供給され、配管２６から供給さ
れて炉内で流動状態にある鉄鉱石粒子により接触熱分解
され、供給重質油の７０〜９０％は分解生戒物として、
該熱分解炉５の頂部より配管１６を経て取り出され、公
知の精留分離系７に送給されて、分解ガス、ガソリン、
軽油及び重質残渣油の夫々の留分に分離されるようにな
っている。
は、例えばコンラドソン炭素５〜３０％、比重０．９０
〜１．１０の減圧蒸留残渣油の如き重質油が貯蔵されて
おり、談重質油は、予熱炉２にて熱分解が起らない４０
０℃以下の温度に予熱されて、配管１４を経て縦長円筒
状の流動層熱分解炉５に供給され、配管２６から供給さ
れて炉内で流動状態にある鉄鉱石粒子により接触熱分解
され、供給重質油の７０〜９０％は分解生戒物として、
該熱分解炉５の頂部より配管１６を経て取り出され、公
知の精留分離系７に送給されて、分解ガス、ガソリン、
軽油及び重質残渣油の夫々の留分に分離されるようにな
っている。
なお、前記熱分解炉５内で鉄鉱石粒子を流動化させるた
め、該炉５には配管３０からスチームが供給されており
、これら鉄鉱石粒子及びスチームは分解炉５内に４００
〜６３０℃の流動層を形成するのに必要な量及び温度に
制御されて供給される。
め、該炉５には配管３０からスチームが供給されており
、これら鉄鉱石粒子及びスチームは分解炉５内に４００
〜６３０℃の流動層を形成するのに必要な量及び温度に
制御されて供給される。
この場合、熱分解温度を６３０℃以上に上げて、この段
階で鉄鉱石を部分的に還元することも勿論可能であるが
、このように熱分解温度を上昇させるのは一般に熱的に
不利であるので好ましくは上記温度範囲が採用される。
階で鉄鉱石を部分的に還元することも勿論可能であるが
、このように熱分解温度を上昇させるのは一般に熱的に
不利であるので好ましくは上記温度範囲が採用される。
熱分解炉５内の空塔速度は原料粉鉱石の粒度に関係する
が、一般に３ ０ ｃｍ／ ｓｅｅ以下、炉内圧力は２
ｋｇ ／ｃｒｉＹ以下で操業され、前述の通り重質油の
約７０〜９０％は分解生戊物として炉頂より配管１６を
経て分離形に送出され、残りの約１０〜３０％は副生炭
素となり、鉄鉱石粒子に付着してこれと共に、配管１５
より次工程に排出される。
が、一般に３ ０ ｃｍ／ ｓｅｅ以下、炉内圧力は２
ｋｇ ／ｃｒｉＹ以下で操業され、前述の通り重質油の
約７０〜９０％は分解生戊物として炉頂より配管１６を
経て分離形に送出され、残りの約１０〜３０％は副生炭
素となり、鉄鉱石粒子に付着してこれと共に、配管１５
より次工程に排出される。
一方、前記流動層熱分解炉５に供給される鉄鉱石粒子は
、予め平均粒径１０〜２００μに粉砕されてホッパ−３
に貯蔵されており、配管１２からのスチームと共に、配
管１２を経て鉱石加熱器４に供給され、必要に応じて後
述する還元炉６から配管１７．２０を通って供給される
還元ガスの一部及び次に述べる流動層熱分解炉５からリ
サイクルされる炭素付着鉄鉱石粒子の付着炭素の一部を
、配管２５から導入される空気によって燃焼させること
によって鉄鉱石粒子を６００〜７００℃に加熱するよう
になっている。
、予め平均粒径１０〜２００μに粉砕されてホッパ−３
に貯蔵されており、配管１２からのスチームと共に、配
管１２を経て鉱石加熱器４に供給され、必要に応じて後
述する還元炉６から配管１７．２０を通って供給される
還元ガスの一部及び次に述べる流動層熱分解炉５からリ
サイクルされる炭素付着鉄鉱石粒子の付着炭素の一部を
、配管２５から導入される空気によって燃焼させること
によって鉄鉱石粒子を６００〜７００℃に加熱するよう
になっている。
加熱された鉄鉱石粒子は、配管１３を通って前記流動層
熱分解炉５に送給される。
熱分解炉５に送給される。
該熱分解炉５における分解反応は吸熱反応であるから、
該炉５には充分な熱量が供給されなければならず、また
、この熱量は主として鉄鉱石粒子によって炉内に搬入さ
れる熱量であるから、このため熱分解炉５より排出され
る副生炭素付着鉄鉱石粒子の一部、可及的９０％以上を
配管２６を通って鉱石加熱器４に帰還させて再加熱した
後、再び配管１３より熱分解炉５に供給する鉱石循環回
路を形威して、熱分解炉５への加熱鉄鉱石粒子供給量が
大きくなるように工夫されている。
該炉５には充分な熱量が供給されなければならず、また
、この熱量は主として鉄鉱石粒子によって炉内に搬入さ
れる熱量であるから、このため熱分解炉５より排出され
る副生炭素付着鉄鉱石粒子の一部、可及的９０％以上を
配管２６を通って鉱石加熱器４に帰還させて再加熱した
後、再び配管１３より熱分解炉５に供給する鉱石循環回
路を形威して、熱分解炉５への加熱鉄鉱石粒子供給量が
大きくなるように工夫されている。
なお、鉱石加熱器４としては、図示の如く熱分解炉５と
同様に流動層形式のものに限定されるのではなく、移動
層形式のものでも良く、その構造は任意であるが、連続
的に鉄鉱石粒子を加熱できるものでなければならない。
同様に流動層形式のものに限定されるのではなく、移動
層形式のものでも良く、その構造は任意であるが、連続
的に鉄鉱石粒子を加熱できるものでなければならない。
次に前記流動層熱分解炉５から排出される炭素付着鉄鉱
石粒子の大部分は前述の通り鉱石加熱器４に帰還し、再
加熱に付されるが、残部は配管１５を通って次工程であ
る還元炉６に送給される。
石粒子の大部分は前述の通り鉱石加熱器４に帰還し、再
加熱に付されるが、残部は配管１５を通って次工程であ
る還元炉６に送給される。
還元炉６は前記熱分解炉５と同じく流動層となっており
、流動状態において下部より吹き込まれる主として水素
及び一酸化炭素からなる高温還元ガスによって炭素付着
鉄鉱石粒子は次のように還元され、還元鉄として取り出
される。
、流動状態において下部より吹き込まれる主として水素
及び一酸化炭素からなる高温還元ガスによって炭素付着
鉄鉱石粒子は次のように還元され、還元鉄として取り出
される。
ここで本発明方法において特記すべきことは、前記高温
還元ガスが前記熱分解炉５から排出される熱分解生或物
より分解ガス若しくは蒸留残渣油を分離してこれを改質
炉８にて改質したガスであることである。
還元ガスが前記熱分解炉５から排出される熱分解生或物
より分解ガス若しくは蒸留残渣油を分離してこれを改質
炉８にて改質したガスであることである。
分解ガスを利用する場゛合について述べると、熱分解炉
５より排出された分解生或物から精留塔７にて分離され
た分離ガスは配管２１よりガス改質炉８に供給され、こ
こにおいて配管２９より供給されるスチームと反応して
水素及び一酸化炭素を主戒分とする還元ガスに改質され
、配管２２を通じて流動層還元炉に吹き込まれるが、流
動層還元のもつ利点を発揮し、しかも流動状態にある鉄
鉱石粒子はその表面が炭素により被覆されているため、
還元された鉄粒子同志の焼結が生じないので９００℃以
上の高温とすることが可能となり、鉄鉱石粒子表面を被
覆している炭素質が Ｆｅ２０３＋３Ｃ→２Ｆｅ＋３ＣＯ のように反応し還元に寄与する。
５より排出された分解生或物から精留塔７にて分離され
た分離ガスは配管２１よりガス改質炉８に供給され、こ
こにおいて配管２９より供給されるスチームと反応して
水素及び一酸化炭素を主戒分とする還元ガスに改質され
、配管２２を通じて流動層還元炉に吹き込まれるが、流
動層還元のもつ利点を発揮し、しかも流動状態にある鉄
鉱石粒子はその表面が炭素により被覆されているため、
還元された鉄粒子同志の焼結が生じないので９００℃以
上の高温とすることが可能となり、鉄鉱石粒子表面を被
覆している炭素質が Ｆｅ２０３＋３Ｃ→２Ｆｅ＋３ＣＯ のように反応し還元に寄与する。
なお、流動層還元炉６内の熱量としては、前記鉱石加熱
器４で加熱された鉄鉱石粒子及び高温の還元ガスである
から充分な熱量の搬入が可能であり、特に分解ガスの高
温と相俟って炉内は８００〜１２００℃の高温の還元性
雰囲気に保持され、鉄鉱石は付着炭素及び還元ガスで還
元されて鉄品位８５〜９５％程度の還元鉄となり、配管
２７より図示していないが適宜公知の工程に送られる。
器４で加熱された鉄鉱石粒子及び高温の還元ガスである
から充分な熱量の搬入が可能であり、特に分解ガスの高
温と相俟って炉内は８００〜１２００℃の高温の還元性
雰囲気に保持され、鉄鉱石は付着炭素及び還元ガスで還
元されて鉄品位８５〜９５％程度の還元鉄となり、配管
２７より図示していないが適宜公知の工程に送られる。
流動層還元炉６から排出される約８００〜９００℃の高
温排ガスは配管１７を通り冷却されて集塵機９一配管１
８一脱硫装置１〇一配管１９一炭酸ガス吸収器１１を経
て排ガス中に含まれるダスト、水分、硫黄化合物、炭酸
ガスを除去した後、前述の通り一部は必要に応じて鉱石
加熱器４に供給され、鉄鉱石粒子の加熱に利用されるが
、更に一部はガス改質炉８の出口で、配管２４を通って
該出口ガスと混合して流動層還元炉６に帰還し、該還元
炉内の還元ガスとして再利用される。
温排ガスは配管１７を通り冷却されて集塵機９一配管１
８一脱硫装置１〇一配管１９一炭酸ガス吸収器１１を経
て排ガス中に含まれるダスト、水分、硫黄化合物、炭酸
ガスを除去した後、前述の通り一部は必要に応じて鉱石
加熱器４に供給され、鉄鉱石粒子の加熱に利用されるが
、更に一部はガス改質炉８の出口で、配管２４を通って
該出口ガスと混合して流動層還元炉６に帰還し、該還元
炉内の還元ガスとして再利用される。
又、前記流動層還元炉６からの高温排ガスをダスト、水
分、及び硫黄化合物を除去しただけで配管２３よりガス
改質炉８に供給し、還元ガスとして利用することも１つ
の手段であり、更にこのダスト、水分、硫黄化合物を除
去したガスを、ガス改質炉８の出口ガスと混合し、流動
層還元炉６に帰還させることも充分考えられる手段であ
る。
分、及び硫黄化合物を除去しただけで配管２３よりガス
改質炉８に供給し、還元ガスとして利用することも１つ
の手段であり、更にこのダスト、水分、硫黄化合物を除
去したガスを、ガス改質炉８の出口ガスと混合し、流動
層還元炉６に帰還させることも充分考えられる手段であ
る。
即ち、重質油中に含有されていたＳ或分の一部が熱分解
時に鉄鉱石あるいは付着炭素分と結合することにより、
還元炉に供給された炭素付着鉄鉱石粒子中にはＳ化合物
が含有されているため、上記のプロセスにおいて特に流
動層還元炉６中では前記Ｆｅ２０３の還元反応のみなら
ず、この炭素付着鉄鉱石粒子中に含有されているＳ成分
がＨ２と反応してＨ２Ｓとなって所謂、水添脱硫反応が
生じている。
時に鉄鉱石あるいは付着炭素分と結合することにより、
還元炉に供給された炭素付着鉄鉱石粒子中にはＳ化合物
が含有されているため、上記のプロセスにおいて特に流
動層還元炉６中では前記Ｆｅ２０３の還元反応のみなら
ず、この炭素付着鉄鉱石粒子中に含有されているＳ成分
がＨ２と反応してＨ２Ｓとなって所謂、水添脱硫反応が
生じている。
従って、該還元炉６からの排ガス中には上記Ｈ２Ｓの他
、未反応のＨ２，ＣＯと共に還元反応の結果生成するＣ
Ｏ２及びＨ２０を含んでいる。
、未反応のＨ２，ＣＯと共に還元反応の結果生成するＣ
Ｏ２及びＨ２０を含んでいる。
このうち、未反応のＨ２，ＣＯの割合は約４０％である
から、このまま燃料として利用可能であり、鉱石加熱器
４に供給して熱焼させ、鉱石の加熱に利用することがで
きる。
から、このまま燃料として利用可能であり、鉱石加熱器
４に供給して熱焼させ、鉱石の加熱に利用することがで
きる。
又、この利用方法としては他に還元ガスとして再利用す
る方法があり、この場合には冷却して水分を凝縮させ、
集塵機９で除塵したガスを次の脱硫装置１０に供給して
Ｈ２Ｓを除去し、しかる後、 （１）Ｃ０２濃度が低いか、あるいは改質炉８から出る
還元ガスと混合してもその還元能指標である Ｒ二（ＣＯ＋Ｈ２）／（ＣＯ２＋Ｈ２０）で示されるＲ
値が１０以上になる場合には改質炉８からの出口ガスと
して還元炉６に供給する。
る方法があり、この場合には冷却して水分を凝縮させ、
集塵機９で除塵したガスを次の脱硫装置１０に供給して
Ｈ２Ｓを除去し、しかる後、 （１）Ｃ０２濃度が低いか、あるいは改質炉８から出る
還元ガスと混合してもその還元能指標である Ｒ二（ＣＯ＋Ｈ２）／（ＣＯ２＋Ｈ２０）で示されるＲ
値が１０以上になる場合には改質炉８からの出口ガスと
して還元炉６に供給する。
（２）ＣＯ２濃度が高く、改質炉ガスと混合すると前記
Ｒ値が１０以下となる場合には、予めＣＯ２吸収器１１
でＣＯ２を除去し、ＣＯ２濃度を低下した後、改質炉８
からの出口ガスと混合して還元炉６に供給する。
Ｒ値が１０以下となる場合には、予めＣＯ２吸収器１１
でＣＯ２を除去し、ＣＯ２濃度を低下した後、改質炉８
からの出口ガスと混合して還元炉６に供給する。
あるいは
（３）前記脱硫した後、精留塔７からの分解ガスと混合
して共に改質炉８に供給し、該分解ガスと反応させて改
質する。
して共に改質炉８に供給し、該分解ガスと反応させて改
質する。
この場合、ＣＯ２は改質炉中でＣＯに改質される。
などの方法である。
以上は還元ガス改質源として精留塔７頂部より排出され
る分解ガスを用いた例であるが、分解がスがプロセス熱
源その他の用途に振り向けられるときは、精留塔塔底よ
り排出される蒸留残渣油を熱分解して還元ガスを製造す
ることも可能である。
る分解ガスを用いた例であるが、分解がスがプロセス熱
源その他の用途に振り向けられるときは、精留塔塔底よ
り排出される蒸留残渣油を熱分解して還元ガスを製造す
ることも可能である。
この場合には、図中点線２８で示した如く、残渣油の一
部を改質炉８に導入し、これを熱分解してガス化させる
が、残渣油は一般に不飽和成分や芳香族成分を多く含有
しているから、高温のスチームあるいは空気（酸素）を
供給して残渣油を部分酸化してＨ２，ＣＯガスの生或を
行なう必要がある。
部を改質炉８に導入し、これを熱分解してガス化させる
が、残渣油は一般に不飽和成分や芳香族成分を多く含有
しているから、高温のスチームあるいは空気（酸素）を
供給して残渣油を部分酸化してＨ２，ＣＯガスの生或を
行なう必要がある。
この改質炉８で生成した高温還元ガスは、流動層還元炉
６に供給され、ここで鉄鉱石の還元と共に脱硫反応が行
なわれ、還元炉排ガスは集塵機９及び脱硫装置１０ある
いはＣＯ２吸収器１１に供給されて処理される点は、前
述の分解ガスを用いる場合と同様である。
６に供給され、ここで鉄鉱石の還元と共に脱硫反応が行
なわれ、還元炉排ガスは集塵機９及び脱硫装置１０ある
いはＣＯ２吸収器１１に供給されて処理される点は、前
述の分解ガスを用いる場合と同様である。
本発明のプロセスは以上の通りであるが、ここで本発明
方法の適用される原料重質油としては、熱分解工程にお
いて炭素の副生の抑制が本質的に必要がないところから
、フルードコーキング法に用いるような劣質の減圧蒸留
残油も使用可能であり、その他、重質油として溶剤脱れ
き抽出残油、熱分解残油、接触分解残油、重質ガス油、
減圧ガス油、その他フルードコーキング法並びにＦＣＣ
法で用いる原料油はすべて利用でき、更に石炭、オイル
サンド、頁岩等から得られる油状物質も同様に用いるこ
とができる。
方法の適用される原料重質油としては、熱分解工程にお
いて炭素の副生の抑制が本質的に必要がないところから
、フルードコーキング法に用いるような劣質の減圧蒸留
残油も使用可能であり、その他、重質油として溶剤脱れ
き抽出残油、熱分解残油、接触分解残油、重質ガス油、
減圧ガス油、その他フルードコーキング法並びにＦＣＣ
法で用いる原料油はすべて利用でき、更に石炭、オイル
サンド、頁岩等から得られる油状物質も同様に用いるこ
とができる。
また、本発明に用いる鉄鉱石としては、通常の製鉄原料
としての各種鉄鉱石が含まれ、構成鉱物で言えば磁鉄鉱
、赤鉄鉱、黄鉄鉱、磁硫鉄鉱、褐鉄鉱、菱鉄鉱等を例示
することができ、また他の分類によればＫｉｒｕｎａ型
、Ｔａｂｅｒｇ型、Ｍａｇｎｉ−ｔｎａｙａ型、Ｂｉｌ
ｂａｏ型、Ｌａｔｅｒｉｔｅ型、Ａｌｇｏｍａ型、Ｌａ
ｋｅ Ｓｕｐｅｒｉｏｒ型、Ｃｌｉｎｔｏｎ型、Ｍｉ
ｎｅｔｔｃｆｉ等を挙げることができ、何れのものを用
いても、成分的に多少変化はあるも本発明において用い
ることができることはいうまでもない。
としての各種鉄鉱石が含まれ、構成鉱物で言えば磁鉄鉱
、赤鉄鉱、黄鉄鉱、磁硫鉄鉱、褐鉄鉱、菱鉄鉱等を例示
することができ、また他の分類によればＫｉｒｕｎａ型
、Ｔａｂｅｒｇ型、Ｍａｇｎｉ−ｔｎａｙａ型、Ｂｉｌ
ｂａｏ型、Ｌａｔｅｒｉｔｅ型、Ａｌｇｏｍａ型、Ｌａ
ｋｅ Ｓｕｐｅｒｉｏｒ型、Ｃｌｉｎｔｏｎ型、Ｍｉ
ｎｅｔｔｃｆｉ等を挙げることができ、何れのものを用
いても、成分的に多少変化はあるも本発明において用い
ることができることはいうまでもない。
次に本発明方法の具体的実施の１例を示す。
実施例
ＴＦｅ（鉄分）６４．５７％、Ｆｅ００．１３％、Ｓｉ
ｎ２４．９８で残部がＦｅ２０３の組成からなり、その
６５％が−１０５μの粒度である鉄鉱石粒子を使用し、
大慶減圧残油を使用重質油として下記熱分解条件で流動
層熱分解を行った。
ｎ２４．９８で残部がＦｅ２０３の組成からなり、その
６５％が−１０５μの粒度である鉄鉱石粒子を使用し、
大慶減圧残油を使用重質油として下記熱分解条件で流動
層熱分解を行った。
反応温度 ５５０℃
残渣油供給量 ８ｌ／ｈ
鉄鉱石供給量 ３ ３ｋｇ／ｈ
この結果、得られた流動熱分解産物としての鉄鉱石粒子
断面は偏光顕微鏡で観察したところ鉱石粒子表面を明ら
かに炭素が被覆していた。
断面は偏光顕微鏡で観察したところ鉱石粒子表面を明ら
かに炭素が被覆していた。
次に上記炭素被覆鉄鉱石粒子と、一方、比較のため、被
覆前の鉄鉱石粒子とを取り、両者を夫々次の条件で還元
した。
覆前の鉄鉱石粒子とを取り、両者を夫々次の条件で還元
した。
還元ガス 組戒 Ｈ２ ７０％、ＣＯ
圧力 常 圧
量８Ｎｒｒｔ’／ｋｇ Ｆｅ
この結果、被覆前の鉄鉱石粒子の場合には８４０℃前後
よりシンタリングが起り、流動操作は不可能となったが
、本発明による炭素付着のものでは９ ７ ０ ０Ｃに
おいてもなおシンタリング現象は見られなかった。
よりシンタリングが起り、流動操作は不可能となったが
、本発明による炭素付着のものでは９ ７ ０ ０Ｃに
おいてもなおシンタリング現象は見られなかった。
しかも、得られた還元鉄の性状は次の如くであり、本発
明方法が優れた方法であることが立証された。
明方法が優れた方法であることが立証された。
還元鉄の性状
組或 ＴＦｅ（鉄分）
ＭＦｅ（金属鉄）
Ｃ
金属化率 ９２．５％
以上説明した通り、本発明方法は流動層による重質油の
熱分解と、それによって得られた副生炭素による鉄鉱石
の還元を流動層還元として合理的に結合せしめた方法で
あり、重質油と鉄鉱石をー３０％ ８８．１％ ８１．５％ ２．４％ 貫して大量に処理することができ、中間において付加価
値の低い副産物の生成を伴なわずに有用な軽質油留分な
いし分解ガスと還元鉄を高い効率で製造することができ
る外、かかる炭素付着粒子を流動層にて還元することに
より従来の流動還元のネックとされていた高温下でのシ
ンクリング現象を防止し、高温操作を可能ならしめ、高
温下における流動層還元の利点を享受し、反応速度の迅
速化と、これによる生産性の向上を促進し、ガス利用率
の向上、還元鉄粉の再酸化性の改良など種々の優れた効
果をもたらすことができる。
熱分解と、それによって得られた副生炭素による鉄鉱石
の還元を流動層還元として合理的に結合せしめた方法で
あり、重質油と鉄鉱石をー３０％ ８８．１％ ８１．５％ ２．４％ 貫して大量に処理することができ、中間において付加価
値の低い副産物の生成を伴なわずに有用な軽質油留分な
いし分解ガスと還元鉄を高い効率で製造することができ
る外、かかる炭素付着粒子を流動層にて還元することに
より従来の流動還元のネックとされていた高温下でのシ
ンクリング現象を防止し、高温操作を可能ならしめ、高
温下における流動層還元の利点を享受し、反応速度の迅
速化と、これによる生産性の向上を促進し、ガス利用率
の向上、還元鉄粉の再酸化性の改良など種々の優れた効
果をもたらすことができる。
しかも、本発明は系内において生ずる分解ガスあるいは
蒸留残渣油を改質して還元ガスとして利用することによ
り特別な還元剤を要せず省資源、省エネルギープロセス
となっており、現下の趨勢に即応し今後における実用化
が期待される方法である。
蒸留残渣油を改質して還元ガスとして利用することによ
り特別な還元剤を要せず省資源、省エネルギープロセス
となっており、現下の趨勢に即応し今後における実用化
が期待される方法である。
図は本発明方法の１例を示すフローシ一トである。
１・・・・・・油槽、２・・・・・・予熱炉、４・・・
・・・鉱石加熱器、５・・・・・・流動層熱分解炉、６
・・・・・・流動層還元炉、７・・・・・・精留分離系
、８・・・・・・改質炉、９・・・・・・集塵機、１０
・・・・・・脱硫装置、１１・・・・・・ＣＯ２吸収器
。
・・・鉱石加熱器、５・・・・・・流動層熱分解炉、６
・・・・・・流動層還元炉、７・・・・・・精留分離系
、８・・・・・・改質炉、９・・・・・・集塵機、１０
・・・・・・脱硫装置、１１・・・・・・ＣＯ２吸収器
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鉄鉱石粒子を流動状態に保持した流動層熱分解炉５
で重質油を熱分解して軽質油ならびに分解ガスを製造す
ると共に、該重質油の分解生成物を利用して鉄鉱石を還
元し、還元鉄を製造する方法において、前記重質油の熱
分解時に副生ずる炭素を鉄鉱石粒子に付着させて、これ
を熱分解炉５から抜き出し、得られた炭素付着鉄鉱石粒
子を流動層還元炉６に供給し、流動状態で高温還元ガス
と接触させて還元鉄を製造する一方、前記流動層熱分解
炉５から排出される熱分解生戒物より分解ガス若しくは
蒸留残渣油を分離して一酸化炭素を主或分とする還元ガ
スに改質し、前記流動層還元炉６に供給することを特徴
とする重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方法。 ２ 流動層熱分解炉５に供給する鉄鉱石粒子を鉱石加熱
器４で予め加熱すると共に、流動層熱分解炉５から抜き
出された炭素付着鉄鉱石の一部を前記鉱石加熱器４に帰
還させて再加熱する特許請求の範囲第１項記載の重質油
の熱分解と共に還元鉄を製造する方法。 ３ 鉄鉱石粒子に付着した炭素の一部を燃焼させて、該
鉄鉱石粒子の加熱に利用する特許請求の範囲第２項記載
の重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方法。 ４ 流動層還元炉６からの排出ガスの少くとも一部を鉱
石加熱器４に供給して熱焼させ、鉄鉱石粒子の加熱に利
用する特許請求の範囲第２項又は第３項記載の重質油の
熱分解と共に還元鉄を製造する方法。 ５ 流動層還元炉６からの排出ガスを、その中に含まれ
るダスト、水分、炭酸ガス及び硫黄化合物を除去した後
、少くともその一部を改質炉８の出口ガスと混合して流
動層還元炉６に帰還させる特許請求の範囲第１項乃至第
４項の何れか各項記載の重質油の熱分解と共に還元鉄を
製造する方法。 ６ 分解ガスを改質炉８に供給する方法において、流動
層還元炉６からの排出ガスを、その中に含まれるダスト
、水分及び硫黄化合物を除去した後、少くとも一部を前
記分解ガスと混合して改質炉８に供給する特許請求の範
囲第１項乃至第４項の何れか各項記載の重質油の熱分解
と共に還元鉄を製造する方法。 ７ 流動層還元炉６からの排出ガスを、その中に含まれ
るダスト、水分及び硫黄化合物を除去した後、少くとも
その一部を改質炉８の出口ガスと混合して流動層還元炉
６に帰還させる特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れ
か各項記載の重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方
法。 ８ 流動層還元炉６内で、８００〜１２００℃の温度で
還元操作を行なう特許請求の範囲第１項乃至第７項の何
れか各項記載の重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する
方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55182441A JPS5836034B2 (ja) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | 重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方法 |
| US06/329,033 US4420332A (en) | 1980-12-22 | 1981-12-09 | Process for the production of reduced iron and thermal cracking of heavy oils |
| CA000392341A CA1164388A (en) | 1980-12-22 | 1981-12-15 | Process for the production of reduced iron and thermal cracking of heavy oils |
| EP81110560A EP0054926B1 (en) | 1980-12-22 | 1981-12-18 | A process for the production of reduced iron and thermal cracking of heavy oils |
| DE8181110560T DE3171626D1 (en) | 1980-12-22 | 1981-12-18 | A process for the production of reduced iron and thermal cracking of heavy oils |
| BR8108297A BR8108297A (pt) | 1980-12-22 | 1981-12-21 | Processo para realizar concomitantemente a producao de ferro reduzido e o craqueamento termico de oleo pesado |
| ES508223A ES8302786A1 (es) | 1980-12-22 | 1981-12-21 | Procedimiento para poner en practica concurrentemente la produccion de hierro reducido y fraccionamiento termico de un aceite pesado. |
| MX19081082A MX157385A (es) | 1980-12-22 | 1982-01-04 | Metodo mejorado para la produccion de hierro metalico a partir de un mineral fino de hierro y un aceite pesado,que reaccionan dentro de un reactor de lecho fluidizado y de elevada temperatura |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55182441A JPS5836034B2 (ja) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | 重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57105483A JPS57105483A (en) | 1982-06-30 |
| JPS5836034B2 true JPS5836034B2 (ja) | 1983-08-06 |
Family
ID=16118315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55182441A Expired JPS5836034B2 (ja) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | 重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4420332A (ja) |
| JP (1) | JPS5836034B2 (ja) |
Families Citing this family (42)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5832690A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-02-25 | Res Assoc Residual Oil Process<Rarop> | 重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方法 |
| JPS6084391A (ja) * | 1983-10-17 | 1985-05-13 | Res Assoc Residual Oil Process<Rarop> | 重質油の流動接触分解と水素の製造方法 |
| JPS6169910A (ja) * | 1984-09-12 | 1986-04-10 | Kobe Steel Ltd | 鉄鉱石の流動層還元方法 |
| US4755280A (en) * | 1985-07-31 | 1988-07-05 | Exxon Research And Engineering Company | Process for improving the color and oxidation stability of hydrocarbon streams containing multi-ring aromatic and hydroaromatic hydrocarbons |
| US5078788A (en) * | 1989-12-22 | 1992-01-07 | C.V.G. Siderurgica Del Orinoco, C.A. | Method for the direct reduction of iron |
| US5869018A (en) | 1994-01-14 | 1999-02-09 | Iron Carbide Holdings, Ltd. | Two step process for the production of iron carbide from iron oxide |
| US5690717A (en) * | 1995-03-29 | 1997-11-25 | Iron Carbide Holdings, Ltd. | Iron carbide process |
| US5804156A (en) * | 1996-07-19 | 1998-09-08 | Iron Carbide Holdings, Ltd. | Iron carbide process |
| KR100276339B1 (ko) * | 1996-12-23 | 2000-12-15 | 이구택 | 엑스자형 순환관을 갖는 분철광석의 3단 유동층로식 환원장치 |
| AU750751B2 (en) | 1998-03-31 | 2002-07-25 | Iron Carbide Holdings, Ltd | Process for the production of iron carbide from iron oxide using external sources of carbon monoxide |
| RU2132356C1 (ru) * | 1998-07-07 | 1999-06-27 | Институт химии и химической технологии СО РАН | Способ термокаталитической переработки высококипящих углеводородных фракций |
| RU2142495C1 (ru) * | 1999-01-12 | 1999-12-10 | Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова | Способ получения низших олефинов |
| US7070758B2 (en) * | 2000-07-05 | 2006-07-04 | Peterson Oren V | Process and apparatus for generating hydrogen from oil shale |
| EP1973992A4 (en) * | 2006-01-12 | 2012-04-04 | Univ Ohio State | SYSTEMS AND METHOD FOR CONVERTING FUEL |
| US9358502B2 (en) | 2007-08-31 | 2016-06-07 | Cristal Usa Inc. | Photocatalytic coating |
| TWI567184B (zh) | 2008-09-26 | 2017-01-21 | 美國州立俄亥俄大學 | 製備陶瓷複合粒子之方法 |
| WO2011031752A2 (en) | 2009-09-08 | 2011-03-17 | The Ohio State University Research Foundation | Synthetic fuels and chemicals production with in-situ co2 capture |
| US9371227B2 (en) | 2009-09-08 | 2016-06-21 | Ohio State Innovation Foundation | Integration of reforming/water splitting and electrochemical systems for power generation with integrated carbon capture |
| CN103354763B (zh) | 2010-11-08 | 2016-01-13 | 俄亥俄州立大学 | 具有反应器之间的气体密封和移动床下导管的循环流化床 |
| WO2012155059A1 (en) | 2011-05-11 | 2012-11-15 | The Ohio State University | Oxygen carrying materials |
| US9903584B2 (en) | 2011-05-11 | 2018-02-27 | Ohio State Innovation Foundation | Systems for converting fuel |
| US8940075B2 (en) * | 2012-04-04 | 2015-01-27 | Taiwan Powder Technologies Co., Ltd. | Method for fabricating fine reduced iron powders |
| CA3148322A1 (en) | 2013-02-05 | 2014-08-14 | Ohio State Innovation Foundation | Methods for converting fuel into syngas |
| US9616403B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-04-11 | Ohio State Innovation Foundation | Systems and methods for converting carbonaceous fuels |
| CN103695588B (zh) * | 2013-12-31 | 2015-04-01 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种流化床还原粉状铁矿石的系统和方法 |
| WO2015131117A1 (en) | 2014-02-27 | 2015-09-03 | Ohio State Innovation Foundation | Systems and methods for partial or complete oxidation of fuels |
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