JPS5847213B2 - 高圧下のスラリ−連続抜出し方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧容器内に収容された石炭液化油を低圧容
器へ抜出す方法の改良に関するものである。

石炭の直接水添液化反応においては、高圧下で固体粉末
を液体又はガスと反応させるため、未反応石炭、石炭中
の無機質、粉末触媒などを含有する高圧下の石炭液化油
が生成物として得られる。

このような高圧の石炭液化油は、後続の固液分離や輸送
に適するように低圧に減圧する必要があるが、石炭液化
油の場合、固体微粉末を含むことから、通常の液体の場
合とは異なり、種々の困難を伴う。

例えば、石炭を直接水添液化する場合、従来の方法では
、媒体油、生成油、未反応石炭、石炭無機質及び粉末触
媒を含む高圧の石炭液化油とガスとの混合物が得られ、
この混合物は高圧気液分離槽に導入され、ここでガスと
石炭液化油とが分離された後、高圧の石炭液化油は、圧
力調整弁によって降下されて低圧の石炭液化油とされる
。

このような従来法においては、圧力降下のために高圧の
石炭液化油が高速度で圧力調整弁を通過することから、
弁座や弁棒がその石炭液化油中の固体粉末によって著し
く損耗されるという問題が生じる。

このためこれらの弁座や弁棒は、タングステンカーバイ
ド、人工ルビー、人工サファイアなどの耐摩耗材を用い
て作成されているが、しかしながら、これらの耐摩耗材
を用いても充分な結果は得られず、それら部材の頻繁な
交換が必要であった。

このような部材の交換は、その交換に要する費用が高価
であることは勿論、その交換のために一時連続操作を中
断させる必要があるため、プロセスの経済性を著しく損
なう原因になっているっまた、従来の方法では、石炭液
化油中の固体粉末の沈降分離を防止するための攪拌に外
的機械力を要していることから、経済的にも不利である
し、また充分な攪拌効果が得られないという問題もあっ
た。

本発明者らは、従来の高圧の石炭液化油を低圧の石炭液
化油に変換する際に伴う前記問題を根本的に解決するた
めに鋭意研究を重ねた結果、高圧容器に収容された石炭
液化油中に、あらかじめ気泡を分散させたり、あるいは
もともと溶解しているガスにより、低圧にした場合にそ
の気泡の膨張や溶存ガスの気化によりガス圧を発生する
高圧の石炭液化油を形成し、そして、この高圧の石炭液
化油をいったん計量容器に導入収容させて、高圧容器と
の連通を断って密封した後、次にこの計量容器を低圧容
器に連通させるとともに、その際の圧力降下により石炭
液化油中に含まれていた気泡を膨張させたり、溶存ガス
を気化させることによって計量容器内にこれらのガス圧
を発生させ、そしてこの発生ガス圧によって計量容器内
の石炭液化油を低圧容器に移送させることによって、極
めて有利な高圧の石炭液化油の抜出しが達成されること
を見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明によれば、高圧容器に収容された石炭
液化油を低圧容器に抜出すに際し、気泡及び（又は）溶
存ガスを含む高圧下の石炭液化油を、いったん高圧容器
から計量容器に高圧のまま収容密封させた後、この高圧
下にある計量容器を低圧容器に連通させて計量容器内圧
を降下させるとともに、その圧力降下によって石炭液化
油中に含まれる気泡を膨張及び（又は）溶存ガスを気化
させ、この気泡の膨張及び（又は）溶存ガスの気化によ
り発生するガス圧によって計量容器内の石炭液化油を低
圧容器へ移送させることを特徴とする高圧下の石炭液化
油の抜出し方法が提供される。

なお、本発明においていう石炭液化油とは広く解釈され
、水素を使用して高圧下で石炭を処理した時に生成する
油で固形分を含む液体と定義される。

本発明においては、先ず、高圧容器内の石炭液化油中に
気泡を分散させるか及び（又は）ガス取分を溶解させる
。

この気泡の分散及び（又は）ガスの溶解は、石炭液化油
中に、水素や、窒素、空気、酸素、アンモニア、炭酸ガ
ス、硫化水素、低級炭化水素（メタン、エタン、プロパ
ン、メタンなど）、その他のガス状物をノズルを介して
噴出させることによって達成される。

また、高圧容器に石炭液化油を収容する際に、石炭液化
油にガスを混合し、これをノズルを介して高圧容器内に
導入することによっても達成される。

石炭液化油中に気泡及び（又は）溶存の形で含有させる
ガス量は、石炭液化油の性状、ガスの種類及び高圧容器
と低圧容器との間の圧力差などによって変るが、一般的
には、溶存ガス及び（又は）気泡ガスが計量容器内を満
たした場合、低圧容器以上の圧力に達すればよい。

石炭液化油中に気泡として分散するガスは、計量容器内
に石炭液化油を収容密封させた後、この計量容器を低圧
容器に連通して計量容器内圧を降下させた後、その圧力
降下に応じて体積膨張し、計量容器内の石炭液化油を低
圧容器に圧送するガス圧を発生し、また、石炭液化油中
に溶存するガスは、同様にこの圧力降下によって気化し
、計量容器内にガス圧を発生ず−る。

石炭を直接水添液化する場合、反応器からの液化生成物
は高圧気液分離槽に送られここで気液分離されるが、こ
の場合、分離された石炭液化油中には、すでに水素や、
液化反応で生成する低級炭化水素（ＣＨ４，Ｃ２Ｈ６，
Ｃ３Ｈ８，Ｃ４Ｈ１ｏなど）及び無機ガス（ＣＯ２，Ｃ
Ｏ，Ｈ２Ｓ 、ＮＨ３など）が多量に溶存しているため
、特別のガス導入操作は必要でなく、この石炭液化油は
そのまま次の計量容器に移送する石炭液化油として用い
ることができる。

もちろん、必要に応じ、この石炭液化油中には気泡形成
用のガスを噴出させることができる。

この場合、石炭液化油中に対するガスの噴出は、計量容
器中の石炭液化油を低圧容器へ抜出しく移送）させるた
めの推進力を高めるとともに、更にこの噴出力は石炭液
化油の攪拌力ともなり、石炭液化油からの固形分の沈降
を防止する。

従来の方法では、高圧気液分離槽内の石炭液化油からの
固形分の沈降防止のために、攪拌翼を回転させていたが
、本発明の場合、前記のように反応終了後のガスを高圧
気液分離槽内の石炭液化油中に噴出させることにより、
このような攪拌翼の使用は省略することができる。

次に、本発明においては、高圧容器内の石炭液化油は、
計量容器に密封収容させる。

この計量容器は、石炭液化油導入弁（バルブ）と石炭液
化油排出弁を備えた高圧密封容器からなり、導入弁は高
圧容器に連結し、排出弁は低圧容器に連結する。

高圧容器の石炭液化油をこの計量容器に移送密封収容さ
せるには、その排出弁を閉にし、導入弁を開にして一定
量の高圧の石炭液化油を収容させた後、導入弁を閉にす
る。

このようにして高圧の石炭液化油を計量容器内に収容封
入する時は、石炭液化油の量はその計量容器の体積によ
って決定され、導入弁の流量調節によって決定されるも
のではないことから、その弁口径は任意に大きく選定す
ることができ、その結果、この弁を通過する石炭液化油
の質量速度を低めることができ、必然的に弁の摩耗も少
なくてすむ。

更に、本発明により高圧の石炭液化油を計量容器に収容
させる場合、計量容器が密封性のものであることから、
その計量容器に導入される高圧の石炭液化油の流速は、
高圧の石炭液化油の導入量に応じて小さくなり、その結
果、前記した弁の摩耗はこの作用により一層少なくなる
。

次に、本発明において−は、前記のようにして計量容器
に収容密封された高圧の石炭液化油は、計量容器の排出
弁を開き、計量容器内を低圧容器と連通させる。

この操作により、計量容器の内圧は降下するが、その圧
力降下に応じて、石炭液化油中に含まれている気泡が膨
張及び（又は）溶存するガスが気化して、計量容器内に
はこれらのガス圧が新たに発生し、この自己発生圧によ
り計量容器内に収容された石炭液化油は低圧容器へ圧送
される。

この場合、低圧容器に連通ずる前の計量容器内に発生す
るガス圧は、高圧容器内の圧力と等しいが、低圧容器と
連通ずることによって内部圧は急速に低下する。

したがって、計量容器内の石炭液化油の大部分はこのよ
うな低められた圧力で低圧容器へ圧送されることから、
必然的にその排出弁の摩耗も少なくなる。

更に、このようにして計量容器内の石炭液化油を低圧容
器へ抜出す時は、計量容器内への石炭液化油の抜出しの
ための推進力となる気体を送込む必要がないため、計量
容器と低圧容器とを連結する配管内に液シールがあって
も、その石炭液化油の抜出しに何らの支障も生じない。

したがって本発明の場合、計量容器からの石炭液化油は
、低圧容器の上部空間に導入する必要はなく、容器内の
底部又は中部の石炭液化油相中に導入することができる
。

このことは、この際の石炭液化油の流出エネルギーを低
圧容器内石炭液化油の攪拌エネルギーとして利用し得る
結果となり、従来の場合とは異なり、低圧容器に対して
特別の攪拌機の設置を不要とするか、あるいは攪拌機を
設置する場合でも小型のもので済むという利点を与える
。

本発明によれば、前記したように、従来の方法とは異な
り、高圧容器内の石炭液化油を極めて円滑かつ安定して
低圧容器へ抜出しあるいは移送させることができ、しか
も本発明の場合に適用する弁は、流量を精密に調整する
ものではなく、単に石炭液化油の流れを開通及び遮断す
る機能を有すればよいことから、その設計は極めて簡単
である。

また、前記したように、この弁を通過する石炭液化油の
流速は従来の場合に比して著しく減少させることができ
るので、その摩耗も著しく軽減され、従来困難であった
プロセスの長期連続運転が可能になる。

本発明による石炭液化油の流量は、流量調節弁によらず
計量容器によって決定されるため、極めて安定な石炭液
化油の抜出しが達威される。

本発明の場合、多くの石炭液化油の流量を得るには、こ
の計量容器の複数を設置し、これらを同時又は交互、あ
るいは周期的に作動させればよい。

本発明の場合、容器内の石炭液化油の攪拌は、石炭液化
油又は石炭液化油／ガス混合物の運動エネルギーによっ
て達威し得るので、特別の攪拌装置は必要とされない。

すなわち、高圧容器内の石炭液化油の攪拌は、石炭液化
油中に気泡を分散又はガスを溶解させるためのガス状物
を噴出させることによって達成され、また低圧容器内の
石炭液化油は、石炭液化油中に計量容器からの石炭液化
油／ガス混合物を導入することによって達成することが
できる。

本発明は、石炭液化油の他、例えば、石炭精製等の重質
油、タールサンド及びオイルシェール等の分解精製等に
よって生成した固体粒子を含む生成油を高圧容器から低
圧容器へ抜出すために適用される。

本発明の場合、容器内圧によっては特に制限されないが
、一般的には、高圧容器の場合、容器内圧力は２〜１０
００１＜ｇ／ｃｒｉｔ、及び低圧容器の場合、１〜５０
０ ｋｇ／ｆｆｌの範囲である。

殊に、本発明は、高圧の石炭液化油の圧力を数百外の１
以下、特に１０〜１０００分の１程度にまで降下させる
のに好ましく適用される。

本発明は殊に、ガスと共存する高圧の石炭液化油の抜出
しに好適である。

このような場合には、石炭液化油中にガスを導入するた
めの特別の操作は要せず、このガス共存下の石炭液化油
をノズルを介して高圧容器に収容させればよい。

次に本発明を実施例について図面を参照して説明する。

この図において、４は石炭液化反応器、９は高圧気液分
離槽、２０，２３は計量容器、２８は低圧受槽である。

濃度約４０重量％の石炭液化油は高圧ポンプ１を介し、
及び水素ガスは水素圧縮器２及び予熱器３を介してそれ
ぞれ反応器４に導入され、ここで石炭液化油と水素とが
反応し、石炭の液化が行われる。

この場合、一般的反応条件は、塩度３５０〜５００°Ｃ
１圧力２０〜７００ゆ／ｃｗＬである。

この反応により生成した石炭液化生成油（以下単に石炭
液化油という）と未反応水素ガス及び削性ガスとの反応
混合物は、熱交換器５で熱回収された後、ライン６又は
ライン７を通して高圧気液分離槽９の石炭液化油相１１
の底部ノズルを介して導入される。

この場合、石炭液化油相１ｊの攪拌程度を調整するため
に、反応混合物の一部はライン８により高圧気液分離槽
９のガス相１０に導入されることもある。

次に、反応器４から抜出される反応混合物の組成の１例
を示すと、石炭液化油分は７０重量％及びガス分は３０
重量％であり、石炭液化油中の固形物濃度は２０重量％
である。

またこの石炭液化油中に含まれるガス分は全体で０．６
重量％であり、その中、気泡の形では０．５重量％及び
溶存ガスとしては０．１重量％含まれている。

また、この実施例では、高圧気液分離槽９の内圧は３０
０にν侃であり、一方低圧受槽２８の内圧は１ｋｇ／−
に設定した。

このような操作により、石炭液化油の攪拌を均一に行う
ことができ、その結果、（ａ）スラリーの沈降が防止さ
れ、石炭液化油抜出しに適した流動性が得られる。

（ｂ）石炭液化油相の温度分布が均一化される。

（ｃ）石炭液化油中に最も容易に気泡の形成分散が達成
されるなどの利点が得られる。

高圧気液分離槽９内の石炭液化油は、計量容器の導入バ
ルブ１９及び２０の開放に応じて（この場合排出バルブ
２１及び２４は閉の状態にある）、石炭液化油抜出管１
８及びバルブ１８′を介して計量容器内に装入される。

この石炭液化油装入後、導入バルブ１９及び２０は閉に
なり、そして排出バルブ２１及び２４が開放され、計量
容器内が低圧受槽２８に連通されると、これに応じて計
量容器内の石炭液化油は前記したように、その石炭液化
油に含まれるガスの膨張やガスの気化に生じるガス圧に
より、低圧受槽２８に圧送される。

この場合、前記したような組成の高圧（圧力３００ｋｙ
／ｃｗｔ ）石炭液化油を計量容から低圧受槽（圧力１
ｋｇ ／ｃｒｉＹ ）に移す時に発生するガス圧は、
最も高い時で６０ ｋｙ／ｃＩ？ＬＨ１ｆであり、高圧
気液分離槽の内圧３００ｋｇ／ｃｒｉＬを背圧として低
圧受槽に圧送する場合に比べて著しく減少されている。

なお１バルブ１８′は、緊急抜出し停止バルブであり、
圧力降下のためではない。

このバルブ１８′は、例えば、高圧気液分離槽９の液面
が異常に低下した場合や、反応器４及びその他の箇所が
異常圧力及び温度になった時に自動的に作動させるため
のもので、通常運転中は開になっている。

前記したような一連の操作は、先端にノズルを所有する
液圧検知管１２とガス圧検知管１３を備えた液面検知装
置１４と、計量容器系の導入バルブ１９．２２及び排出
バルブ２１．２４に電気的に接続し、また前記液面検知
装置１４に電気的に接続するシーケンサ−１５とからな
る液面制御機構によって自動的に行われる。

この場合、前記液面検知装置１４は、ダイヤフラム式差
圧受信器からなり、水素コンプレッサー２と水素循環コ
ンプレッサー１６の吐出側にあるライン１７を通り、液
圧検知管１２及び圧検知管１３の先端から各噴出する水
素ガスの差圧を検知し、これを電気信号に変換するもの
である。

この液面検知方式は、設備的に簡単であり、機能的にも
外乱に対して安定で、好ましいものであるが、この方式
以外にも、シール減法の差圧検知方式、ガンマ−線方式
、Ｘ線方式、超音波方式、静電容量方式、光電管方式、
浮子方式などの他の慣用の方式も適用可能である。

計量容器は、通常の小型の圧力容器に、導入バルブと排
出バルブを付設したものであり、図面においては、高圧
気液分離槽９と低圧受槽２８との間に２個配置した例が
示されている。

これらの計量容器は、１個又は２個以上配設することが
可能であり、そして、計量容器の各バルブの作動は、シ
ーケンサ−１５のプログラムにより任意に行われる。

例えば、図面に示された２個の計量容器において、これ
らの交互運転や同時運転、あるいまこれらの計量容器を
所定周期で運転することが可能であり、目的に最も適し
た計量容器の運転あるいは石炭液化油の抜出しを行うこ
とができる。

計量容器の内容積及び個数の選定は、石炭スラリーポン
プの吐出量に応じて適当に決められ、理論的には、１時
間当りの抜出回数と内容積との積を各計量容器について
算出し、その計算値の和が１時間当りの石炭スラリーポ
ンプの吐出量から算出した生成物量に等しくなればよい
。

しかしながら、実際上は、石炭液化反応器と高圧気液分
離槽の構造、高圧系内の許容圧力変化などによっである
種の制約が生じるため、計量容器に関する内容積、個数
、抜出しタイムスケジュールなどは、安定した石炭液化
油抜出しを遠戚し得るように、液化反応器の特性に合せ
て適当に決定される。

このような高圧気液分離槽と低圧受槽との間に計量容器
を配置して高圧の石炭液化油の抜出しを行うことによっ
て、（ａ）バルブの摩耗を回避することができる、（ｂ
）石炭液化油の性状に応じた安定な抜出しを遠戚するこ
とができる、（Ｃ）計量容器と低圧受槽との間の配管に
液シールがあってもそれによって石炭液化油の抜出しに
支障を受けることがないなどの利点が得られ、高圧の石
炭液化油の抜出しを長期間連続的にかつ安定して行うこ
とが可能になる。

計量容器２０．２３から抜出された石炭液化油と放出ガ
スとの混合物は、石炭液化油導入管２５゜２６により低
圧受槽２８の石炭液化油相内に導入され、この導入によ
って槽内の石炭液化油の攪拌が行われる。

石炭液化油をガス相内に導入する導入管２７は、導入管
２５．２６からの石炭液化油導入量を制御するために設
けられたものであり、必ずしも必要とはされない。

この低圧受槽に一時的に貯蔵された石炭液化油はライン
３２及びポンプ２９を経て石炭液化油精製系へ送られる
。

ライン３０は運転停止時にライン３２が石炭液化油によ
って閉塞されるのを防止するための予備配管であり、通
常運転中はポンプ２９の流量制御のために適用すること
もできる。

石炭液化油中から放出されたガスは、ライン３１よりガ
ス精製系に送られる。

前記したように、本発明の場合、低圧受槽に石炭液化油
を圧送するためのガス圧は、計量容器内で自己発生した
ものであり、外部から導入したガス圧によるものではな
いため、低圧受槽に対する石炭液化油の導入は、槽内石
炭液化油相の底部及び（又は）中部に導入することがで
き、極めて良好な石炭液化油攪拌を遠戚することができ
る。

したがって本発明の場合、石炭液化油攪拌に従来のよう
な攪拌翼を備えた特別の攪拌装置の使用は必要とされな
い。

本発明においては、前記したように、高圧容器圧力降下
部としての計量容器及び低圧容器は一体的に連結された
ものであり、このような石炭液化油抜出系により高圧容
器から低圧容器への極めて有利な石炭液化油抜出しが遠
戚される。

本発明は種々の応用が可能であり、例えば、前記石炭の
直接水添液化油石炭液化油の他、石炭抽出水添液化法や
石炭の乾留水添法、タールサンドビチュメン、オイルシ
ェール油なとの液相水添反応などにおいて生成する固形
物含有生成油抜出しにも適用される。

更に、本発明は、固形物含有石炭液化生成油の他、固形
物を含まない高圧液体の抜出しにも適用され、例えば、
重質油の水添脱硫装置からの高圧重質油の抜出しにも適
用される。

また、本発明は種々の変更が可能であり、例えば、図面
に示した装置系において、高圧気液分離槽９を介せずに
、反応器４から直接低圧受槽２８へ石炭液化油を抜出す
ことも可能であり、また高圧気液分離槽９で分離された
ガスを更に冷却し、凝縮した重質油を高圧系から低圧系
に抜出す場合にも適用可能である。

更に、計量容器２０．２３と低圧受槽２８との中間に動
力回収用のタービンを設置することにより、抜出石炭液
化油の運動エネルギーと抜出しガスの膨張エネルギーを
動力や電力として回収することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を実施する場合の装置系統図の１例を示す
ものである。 ４・・・反応器、９・・・高圧気液分離槽、２０．２３
・・・計量容器、１９．２２・・・流入バルブ、２１゜
２４・・・流出バルブ、２８・・・低圧受槽、１４・・
・液面検知装置、１５・・・シーケンサ−８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高圧容器Ｃζ収容された石炭液化油を低圧容器に抜
   出すに際し、気泡及び（又は）溶存ガスを含む高圧下の
   石炭液化油を、いったん高圧容器から計量容器に高圧の
   まま収容密封させた後、この高圧下にある計量容器を低
   圧容器に連通させて計量容器内圧を降下させるとともに
   、その圧力降下によって石炭液化油中に含まれる気泡を
   膨張及び（又は）溶存ガスを気化させ、この気泡の膨張
   及び（又は）溶存ガスの気化により発生するガス圧によ
   って計量容器内の石炭液化油を低圧容器へ移送させるこ
   とを特徴とする高圧下の石炭液化油の抜出し力先 ２ 計量容器内の石炭液化油を低圧容器へ移送させるに
   際し、該石炭液化油をガスとともに低圧容器の液相内に
   導入して、低圧容器内の石炭液化油を攪拌する特許請求
   の範囲第１項の方法。