JPS587483A

JPS587483A - オイルシエ−ル又はオイルサンドの熱分解方法及びその装置

Info

Publication number: JPS587483A
Application number: JP10425781A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Takeuchi; 善幸竹内; Tsumoru Nakamura; 中村　積
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1981-07-03
Publication date: 1983-01-17

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】本願発明は、流動層状態に保持された比較的大きい粒径
１例えば平均粒径０．１〜１０ｍｍ程度のオイルシェー
ル、タールサンド等の含油鉱物ヲ加熱ガスと接触させて
、３００〜９００’Ｃ程度の広い温度範囲の条件下で熱
分解することにより、効果的に熱分解生成油および熱分
解生成ガスを回収する方法とこの方法を実施するために
使用する装置の改良に関するものである。

本発明における含油鉱物としては１例えはオイルシェー
ル、タールサンド等があげられるが。

以下の説明において、オイルシェールを例にとって説明
する。

オイルシェールは、産地により熱分解特性が相違するが
、加熱により約３００’Ｃ位から熱分解生成油および熱
分解生成ガスを発生する。生成油量は、約４００〜５０
０’　Ｃ程度の範囲でピークを示し、また生成ガス量は
、約４５０〜５５０’Ｃ程度の範囲でピークを示す。一
方、オイルシェール中に含ま′える結晶水の分解は、約
２００〜３００’Ｃ程度の範囲でピークを示す。

原鉱石の鉱床、採掘方法、および貯蔵方法等により状態
が異なるが、原鉱石の付着水分は約３００’Ｃ程度から
蒸発を開始する。

従来提案されている固気流動層を利用した熱分解塔の下
部へ直接オイルシェールを供給する手段１例えば米国特
許Ａ３５０１３９４明細書に記載された方法では、これ
らの水分は、熱分解生成油と共に熱分解塔から抜き出し
、冷却される時にエマルジョン状態を形成し、生成油と
水分との分離を困難にさせる要因となる。

また、生成油あるいは生成ガスと水分とは、熱分解塔内
で下記のような二次反応を生起し。

生成油の品質、あるいは生成ガスの発熱量低下の要因と
なる。

Ｃｏ　　＋　　Ｈ２０−＞　　ＣＯ２＋　　Ｈ２ＣＨ４
＋　　Ｈ２０−＞　　ＧＯ＋　　５Ｈ２以上の点から、
予熱により生成する水分と。

熱分解により生成する油およびガスとを分離するために
、予熱と熱分解の２工程を分離した別の塔で行なうこと
により、前記の問題点を解消することができることに気
付いた。

予熱塔の温度範囲としては１５０〜３０００Ｃ程度が良
い。

本発明の類似手段としては、本発明者か先に提案したよ
うに、それぞ・れ独立した流動層を形成する予熱塔、乾
留塔、燃焼塔および冷却塔の間を含油鉱物を自重により
移動させながら効果的に予熱、乾留、燃焼および熱回収
する方法がある。

オイルシェールは、その産地により含有量が相当変動す
るが、一般にＭｇＣａ　（ＣＯ３）２、ＣａＣＯ３゜Ｎ
ａＨＣＯ３，ＮａＡｌ　（ＯＨ）２　Ｃ０３等の炭酸塩
を３−１９ｗｔ％程度含んでいる。これらは加熱により
、６００＠Ｃ程度以上の温度範囲でＣＯ２を放出して次
の熱分解反応を起こす。

ＭｇＣａ　　（ＣＯ３）２　　　　　　　→　　　Ｍｇ
Ｏ＋　　　ＣａＯ＋　　２ＣＯ２Ｃａ　ＣＯａ　　　→
　ＣａＯ＋　Ｃ０２ＣａＣ０３＋　　５ｉ０２　　　　
→　　　Ｃａ５ｉ０２　　＋　　　ＣＯ２ＮａＡｌ　　
（ＯＨ）２．Ｃ０ａ−＞　　−Ｎａｆ、０３＋’Ａｌｆ
ｆ３＋Ｈ２０＋’−ＣＯｓ２　　２　　　　２上記の反応は吸熱反応であるため、高温でこれらの反応
が起きると、有効な熱量がこの分解反応熱のために消費
さねてしまうことになる。

この脱灰酸に必要な熱量は、生成ガスと生成油の発熱量
の合計値と比較すると、炭酸塩の含有量が少ないオイル
シェールの場合には総発熱１の１％程度であるが、炭酸
塩の含有量が多い＼場合には総発熱量の約２０％程度にも達する。

従って、炭酸塩の含有量が多いオイルシエールを燃焼塔
内で燃焼させると１発生した熱量の大半がこの炭酸塩の
分解熱として消費され、効果的に熱回収することかでき
ない。

そこで、炭酸塩の含有量が多いオイルシェールの場合に
は、予熱塔、熱分解塔、お、よび冷却塔の３塔を使用す
る本願発明により、効果的にオイルシェールの熱分解を
行ない、生成油および生成ガスを回収することかできる
。

オイルシェールおよびタールサンドの熱分解方法として
、米国特許Ａ　３５０１３９４　（１９７０，０ｉｌＳ
ｈａｌｅ　ａｎｄ　Ｔａｒ　５ａｎｄ　Ｐ２８〜３０参
照）およびＡ　３７８４４６２　（１９７４，同Ｐ６６
〜６９参照）がある。

前者は、乾留塔と燃焼塔の２塔を組み合わせている。後
者は、乾留塔と燃焼塔の２塔を組み合わせ、燃焼塔で加
熱された固体を乾留塔の熱源として循環使用する方′法
である。

オイルシェールとタールサンドのうち、特にオイルシェ
ールは前記したように付着水分および結晶水を多量に含
んでおり、しかもその変動が激しい。したがって、予熱
・乾燥工程と熱分解（乾留）工程を同一の塔内で行なっ
た場合には、生成油と水分との混合ガスを冷却した場合
１：　、　ｘ　マルションを発生し、装置トラブルある
いは気液分離操作の複雑化をまねく。

また、オイルシェールは１００〜３００’Ｃの予熱・乾
燥工、程において水分が蒸発する際に固体粒子の亀裂を
発生゛し、更に小粒径の固体粒子に破砕される。その結
果、異径粒子の混合物となり、流動層の形成・保持が非
常に困難となる。

その結果、熱分解（乾留）工程の安定した運転操作を維
持することか難しくなる。

以上のような理由により、本願発明で提案するように、
予熱・乾留工程と熱分解（乾留）工程とを分離すること
により、安定した運転操作を保つことができ、しかも効
率良く１品質の高い生成油および生成ガスを回収するこ
とができる。

次に添付図面によって１本願発明の実旅態様の一例を説
明する。

第１図におし・て、■は予熱塔、２は熱分解塔。

３は冷却塔である。各基の間には、固体粒子が主として
自重により移動する下降管４および５が各々設けである
。

平均粒径０．１〜１０ｍｍ程度に調整されたオイルシェ
ールＡは、予熱塔１に設置された供給口６から予熱塔１
内に投入され、送入ロアから送入さねる予熱ガスにより
流動層状態に保たｔ・る。

この時、オイルシェールは予熱ガスにより予熱・乾燥さ
れ、蒸発し、た付着水分および分解した結晶水の一部は
、予熱ガスに同伴されて排出口８から予熱塔１の外へ排
出される。

一方、オイルシェールは、予熱塔１内で１５０〜３５０
°Ｃ程度に予熱さ誹れ、予熱塔１内の流４層上部から１
下降管４を沖じて主として自重により、熱分解炉２の底
部に移動する。

熱分解炉２内に移動した前記オイルシェールは、該熱分
解炉２の下部の送入口９が゛ら送入される加熱ガスによ
り１．流動層状態に保たれると同時に、３００〜９００
’　Ｃ程度に加熱されて熱分解反応を起こしなから、流
動層の上方へ゛移動する。

熱分解により生成した常温では液状の炭化水素ガス、水
素およびメタンに富む熱分解生成ガス（高カロリーガス
）は、加熱ガスと共に該熱分解炉２の上部の排出口１ｏ
がら排出され、熱交換器１１を経て更に生成油と高カロ
リーガスの冷却・分離装置１２へ送入され、約１ｏｏ〜
２００’　Ｃ程度に冷却された後、熱分解生成油Ｂと高
カロリーガスＣとに分離さ゛れる。

一方、熱分解炉２内で熱分解されたオイルシー−ルの粉
粒状固体は、該熱分解炉２内の流動層上部のＦ降管５を
通じて主として自重により。

冷却塔βの底部に移送され、冷却ガス送入口１３から送
入される冷却ガスにより流動層状態に保だねると同時に
′、固体の保有する顕熱を冷却ガスに伝達し、約４００
〜２００°Ｃ程度に冷却された後、排出口１５から廃棄
固体りとして排出される。

冷却ガスは、冷却塔３上部の排出口１４から排出される
。

冷却塔３下部の送入口１３から送入される冷却ガ、スは
、熱分解生成ガス（高カロリーガスＣ）が循環使用され
る。冷却塔３上部の排出口１４から排出された冷却ガス
は、オイルシェールの特性により相違するが、熱分解に
最適な温度までオイルシェールを加熱判るために必、要
とする温度、４００〜１０００°Ｃ程度の範囲内に燃焼
炉１７で加熱された後、熱分解炉２の下部の送入口９か
ら該熱分解炉２内へ送入される。

一方、予熱塔１の下部に送入される予熱ガスは、ブロワ
１６により吹込まれた空気Ｅを熱交換器１１により加熱
し、更に燃焼炉１７の下部にプロワ１８によ２送入され
た高カロリーガスＣを燃焼するための燃焼用空気として
使用することにより発生した該燃焼炉１７の燃焼排ガス
を使用する。

予熱塔１の上部排Ｗ口８から排出された予熱ガスは、多
量の水分を含゛んでおり、気液分離器１９で水分を排水
Ｇとして分離した後、プロワ２０を経て排ガスＦとして
排出される。

該気液分離機１９を出た排ガスは、ブロワ２０を経ずに
、予熱ガスとして。一部を循環使用する場合もある。

本実施例で示したように、熱分解生成ガスを冷却ガスお
よび熱分解炉２下部から送入する加熱ガスとして循環使
用し、予熱ガスと経路を区・別、した場合には、不燃性
ガスが混入しないため、高カロリーガスとなる。

また、予熱ガスの循環系内には、酸素を含むガスか混入
しないため、熱分解生成ガスおよび生成油の一部が燃焼
するようなことかなく、従って爆発等の災害を発生する
ことはない。

以−Ｅのように１本願発明では予熱塔と熱分解塔とを分
離するため、オイルシェールの付着水分あるいは結晶水
の含有量の変動に影響されることなく、熱分解塔を安定
して運転することができ、しかも効率的に排ガスの顕熱
を利用して、高収率で品質の良い熱分解生成油および生
成ガスを得ることかできる。

以−■二の実施例において、下降管４および５、送入ロ
ア、９および１３、排出口８，１０および１４等の形式
、レベルおよび数は任意であり、予熱塔１．熱分解塔２
．冷却塔３の形状についても、図の例によって拘束され
ることはない。

また１本実施例では、熱効率を良くするために熱分解塔
の熱分解生成ガスの循環使用、熱分解塔排出ガスの顕熱
回収をはかるガスフローにつし゛て示したが、予熱塔、
熱分解塔および冷却塔を並設し、オイルシェールの固体
粒子を実施−例で示す順序により移動する装置を使用す
れは、各塔下部に供給するガスを各々別のガスにした場
合についても、本願発明の思想を逸脱しないものである
。

オイルシェールの調整粒径については、シェールの粉砕
性、比重等により決められるものであり、流動層状態に
保持できる粒径であわば、前記の説・開側７で示した数
値に拘束されるものではない。

以上の説明では、オイルシェールヲ例にとって説明した
が、タールサンドに゛ついても、オイルシェールに比較
して強度が大きいため１本願発明の方法および装置を使
用して効果的に熱分解生成油および生成ガスを回収する
ことができる。

次に第１図に示したものと同様な構成の装置を用いた場
合の本願発明の一実施例において計測した数値を示す−
０原　料　：　米国産オイルシェール１００Ｋｇ／ｈ基準
、無機１ｉ８４．２１ｗｔ％、有機物質５．７６ｗｔ％
、平均粒径３．５ｍｍ水分１０．２２　ｗ　ｔ％（付着
水８．２６ｗｔ％）予熱塔温度　　１２２°Ｃ熱分解塔温度　　５１デＣ冷却塔温度　　１５５°Ｃ送入ガス量予　　熱　　塔　　　　３２．６　Ｎｍ　／ｈ熱分解塔
　３５．２　Ｎｍ３／ｈ　　、　　’冷　　却　　塔　
　　　３５．２　Ｎｍ３／ｈ熱分解生成油　　４．９３
　Ｋｇ　／ｈ熱分解生成ガズ（乾址基準’）　　７６８
　Ｎｌ　／ｈＨ）２５．７　、　　ＣＯ２，２２，９、
ＣＨイ　２１．２゜

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明の装置の一実施例を示すフローシー
トである。図中の主要な符号は次の通りである。１、予熱塔　　　　　　２．熱分解塔３、冷却塔　　　　　　４．下降管９、加熱ガス送入口　　１０乾留生成物排川・口１７、
燃焼炉　　　　　１８．ブロワ１９゜気液分離機　　　２０．ブロワ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　含油鉱物を熱分解して油及び高カロリーガス
を回収するに当り、まず粉粒状の含油鉱物を予゛熱ガス
により固気流動層状態を保つように流動せしめなから予
熱ガスの顕熱を前記含油鉱物に伝達することにより前記
含油鉱物の物性に応じて定めらねる１５０〜３５０°Ｃ
の範囲内における所定の温度まで予熱するとともに、該
含油鉱物の付着水及び結晶水を前記予熱ガス中に蒸発せ
しめて予熱・乾燥された含油鉱物を主としてその自重に
より次工程へ移送する予熱・乾燥工程と、前記含油鉱物
を加熱ガスにより流動させて固気流動層状態を保つよう
に流動せしめなから、前記加熱ガスの顕熱を前記含油鉱
物に伝達せしめることにより該含油鉱物をその物性に応
じて定められる３００〜９００’　Ｃの高温に加熱して
熱分解反応を起こさせて熱分解生成物を取り出しこれを
冷却・熱回収した後熱分解生成油及び熱分解生成ガスに
分離する一方、熱分解によって生成する粉粒状固体を主
としてその自重により次工程へ移送する熱分解工程と、
前記残留固体を冷却ガスにより固気流動層状態を保つよ
うに流動せしめながら残留固体の顕熱をｉＪ記冷却ガス
に伝達することにより該残留固体を冷却して温度の低下
した廃棄固体を主としてその自重により外部へ排出せし
める冷却工程と、からなることを特徴とするオイルシェ
ール又はオイルサンドの熱分解方法。
（２）　　内部に形成された内気流動層の中部に含油鉱
物供給口及び予熱・乾燥された含油鉱物取出口を、その
下部に予熱ガス送入口を、その上部に竺ガで出口を備え
た予熱塔と、内部に形成され外固気流動層の中部に予熱
・乾燥された含油鉱物供給口及び粉粒状固体取出口を、
その−Ｆ部に加熱ガス送入口を、その上部に熱分解生成
物排出口を備えた熱分解塔と、内部に形成された固気流
動層の中部に高温の粉粒状固体供給口及び冷却された廃
棄固体取出口を、その下部に冷均ガス送入口を、その上
部に冷却排ガス出口を備えた冷却塔とを並設せしめ、前
記予熱塔の含油鉱物取出口と前記熱分解塔の含油鉱物供
給口及び前記熱分解塔の粉粒状固体取出口と前記冷却塔
の粉粒状固体供給口をそれぞれ下降管を介して接続する
とともに、前記熱分解塔の熱分解生成物排出口に熱分解
生成油と熱分解生成ガスの冷却・分離装置を連接してな
ることを特徴とするオイルシェール又はオイルサンドの
熱分解装置。