JPS604865B2 - オイルシエ−ルの乾留方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオイルシェールの乾留方法に関し、さらに詳し
くは移動する格子があり、その移動格子の上下には固定
された風箱を有し該風箱と移動格子の間は水封されてい
て風箱内のガスが外部に流出しない構造となっている装
置（以後移動格子式装置と呼ぶ）を使用してオイルシェ
ールを乾留する方法に関する。

サーキユラーグレート、ストレートグレートなどと呼ば
れる移動格子式装置を使用したオイルシェールの乾留方
法の手段は、かかる装置を使用した鉄鉱石の焼成及び冷
却方法として広く知られているように移動格子上に積載
されてかつ移動格子とともにほぼ水平に移動する固体粒
子層にほぼ直角にガス体を流して固体粒子を加熱または
冷却する手段が基本となっている。

この移動格子式装置を使用したオイルシェールの乾留方
法は、前記の如く乾留されるオイルシェールは移動格子
上に積載され、オイルシェール自体は固定層状で移動し
て乾留処理されるために、オイルシェールがその処理過
程で粉化しにくい特徴がある。周知の如く、オイルシェ
ールを乾留処理するとオイルシヱ・‐ル内に多数の亀裂
が発生するばかりでなく脆くなり、少しの衝撃で容易に
破砕されて粉状物を生成する性質がある。このため例え
ばオイルシェールの破砕物が頂部付近から供聯合され、
底部付近から取出される容器内に、オイルシヱール破砕
物の移動層を形成させ該移動層中をガス体を流通させる
装置（以後、移動式装置と呼ぶ）を使用してオイルシェ
ールを乾留処理するとオイルシェール層が移動する際、
オイルシェール粒子相互間の接触による衝撃及び摩擦で
オイルシェールの粒状物が多量生成される。このように
オイルシェールの粉状物が多量発生するとオイルシェー
ル層内のガス流通抵抗が増大し、送風動力が増大するば
かりでなく、オイルシェール層内におけるガスの偏流が
発生し、オイルシヱールの十分な乾留ができなくなり、
また乾留生成油にオイルシェールの粉状物が多量混入し
て乾留生成油の品質を低下させる結果となる。このため
、オイルシュールの乾留処理過程でオイルシェールの粉
状物の発生が極めて少ない移動格子式装置を使用したオ
イルシェールの乾留方法が優れた方法であると評価され
るゆえんである。

移動格子式装置を使用したオイルシェールの従来の乾留
方法は米国特許第３３２５３９５；４０５８９０５：４
０８２６４５号などで提案され、また文献一１〔オイル
シエール・データ・ブック（ＯｉｌＳｈａｌｅＤａねＢ
ｏｏｋ）：ユーエスデパートメント オプ コマース、
ナショナル テクニカルインフオメーシヨンサービス、
ピービー８０−１２５６３６（Ｕ．ＳＤｅｐａれｍｅｎ
ｔ ｏｆ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅ
ｃｈｎｉｃａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅ
、ＰＢ８０−１２５６３６）〕にサーキュラーグレート
乾留プロセス（ＣｉｒｃのａｒＣｒａＰＲｅｂｍｎｇＰ
ｒｏｃｅｓｓ）として紹介されている。この文献−１に
紹介されている系統図に基づき、従来の方法の概要とそ
の欠点を説明する。第１図に示す系統図は文献−１に紹
介されている直接加熱方式のサーキュラーグレート乾留
プロセス（ＣｉｒｃｕｌａｒＧｒａｔｅＲｅｔｏｒｔｉ
ｎｇＰｒｏｃｅｓｓ）であり、隔壁ａとｂで区分された
加熱乾留区間Ｗ、隔壁ｂとｃで区分された炭素回収区間
×、隔壁ｃとｄで区分された第１冷却区間Ｙ、および隔
壁ｄとｅで区分された第２冷却区間Ｚ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乾留、炭素回収及び冷却され
る。すなわち第１図において加熱乾留区間Ｗの左側でオ
イルシヱール供給装置（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を形成させ、該オイルシェール層は移動格子１の移
動に伴ってまず加熱乾留区間Ｗに入り、循環ガス中に含
有される乾留生成ガスを燃焼させて得られる熱ガス流に
さらされて加熱乾留された後、炭素回収区間×に移動す
る。

炭素回収区間×に移動したオイルシェール層は空気流に
さらされて乾留済みのシェールに残留する有機炭素を燃
焼し、その燃焼熱で得られる熱ガスでオイルシェール層
下部の未乾留オイルシェールの乾留が行われる。次にオ
イルシェール層は第１冷却区間Ｙに移動して循環ガス流
にさらされて冷却された後、第２次冷却区間Ｚに移動し
て空気流にさらされて冷却され、シェール層のもつ顕熱
が回収された後系外に排出される。加熱乾留区間Ｗおよ
び炭素回収区間Ｘを流出したガスは、該ガスに同伴され
て流出する乾留生成油及び乾留生成水を気液分離装置Ｓ
で分離された後、ブロワー３に吸引されて１部は製品ガ
スとして取り出され、他の一部は循環ガスとして第１冷
却区間Ｙに供給される。

第１冷却区間Ｙで予熱されたガスはブロワー４で加熱乾
留区間Ｗに供給され、第２冷却区間Ｚで予熱され、ブロ
ワー５で供給される空気と混合されてその循環ガス中に
含有される空気と混合されてその循環ガス中に含有され
る乾留生成ガスの１部を燃焼させて熱ガスとなし、オイ
ルシェールの加熱乾留に供される。第１図中Ｆは原料オ
イルシェール、Ｄは廃シヱールを表わし、Ａは空気、Ｂ
はバーナー、ＰＣは圧縮器及び冷却器、ＰＧは製品ガス
、ＤＯＷは乾留油及び乾留水を示す。この第１図の方法
は上述の如く循環ガス流中に空気を直接吹き込んで乾留
生成ガスの１部を燃焼させてオイルシェールの乾留に要
する熱ガスが特別な装置なしで得られる特徴があるが、
一方、得られる製品ガスの発熱量が極めて低いことと、
乾留後に残留する有機炭素の燃焼による回収率が低い欠
点がある。特に後者は次の点で問題になる。オイルシェ
ールは産地又は同一地方で産出する場合であっても採取
位置によってオイルシェール中に含有される有機炭素が
大幅に変動することはよく知られており事実発明者等が
測定したオイルシェールでも次のような変動があった。

（フィッシャーアッセィ（Ｆｉｓｃｈｅｒ母ｓａｙ）分
析による）有機炭素濃度：４．４〜２５．＄重量％ （原料オイルシェール基準） これらのオイルシェールを乾留後シェール中に残留する
有機炭素濃度を測定すると次のとおりである。

残留する有機炭素濃度：１．１〜１４．０重量％（原料
オイルシヱール基準）これより原料シェール中の有機炭
素に対する残蟹割合を算出すると有機炭素残留割合 ２
５〜８ａ重量％ となる。

このように乾留後のシェール中に残留する有機炭素割合
は変動はあるものの相当多いことが判明している。従っ
てこの残留有機炭素を燃焼させてその燃焼熱を回収する
ことは、乾留プロセスの熱効率を決める重要な因子とな
る。ところが先述の如き従来の乾留方法では、単に乾留
後のオイルシェールを空気流にさらして燃焼させようと
するものであり、通常他に特別な工夫はなされておらず
、又、移動格子式装置を使用する場合にはシェールの粒
径が１０〜１０仇舷程度と大きいことから、燃料速度が
比較的遅く十分な残留炭素の燃焼回収が困難である欠点
があった。そこで本発明者らは移動格子式装置を使った
乾留方法の利点を損なうことなく、前述の欠点を鱗消す
べく努力した結果、本発明に至ったものである。その骨
子は乾留後のオイルシェール破砕物層の上部に石炭破砕
物を供給し、該オイルシェールと石炭の破砕物からなる
層を形成後、酸素含有のガス流にさらして石炭とオイル
シヱールに残留する有機炭素の両者を燃焼させ、その燃
焼熱を回収する移動格子式装置を使った乾留方法を提案
するものである。

詳しくは移動格子に積載されたオイルシェールの破砕物
の層が、該オイルシヱール層中を流通する熱ガス流にさ
らされて加熱乾留される第１区間を通った後、そのオイ
ルシェール層中を流通する酸素含有のガス流にさらされ
る第２区間を通る工程を有する移動格子式装置を使用し
たオイルシェールの乾留方法において、第１区間を通っ
たオイルシェール破砕物の上部に石炭破砕物を供給し、
該オイルシェールと石炭の破砕物から成る層を形成後、
第２区間を通過させることにより、第２区間に於いて石
炭破砕物と乾留後のオイルシュールに残留する有機炭素
の両者を燃焼させ、その燃焼熱を該オイルシェール及び
石炭破砕物からなる層を通るガスの頭熱上昇分として回
収することを特徴とするオイルシェールの乾留方法を提
案するものである。

次に本発明の実施態様を明らかにするため第２図にもと
ずいて説明する。

第２図に示す系統図は直接加熱方式のサーキュラーグレ
ート乾留プロセス（Ｃｉｒｃｕ１ａｒＧｒａにＲａｐｒ
ｔｉ増Ｐｒｏｃｅｓｓ）に本発明を適用した場合であり
、隔壁ａとｂで区分された加熱乾留区間Ｗ、隔壁ｂとｃ
で区分され石炭が外部より供給される炭素回収区間Ｘ、
隔壁ｃとｄで区分された冷却区間Ｙを移動格子１に積載
されたオイルシヱール層２が移動しつつ各区間に供孫旨
されるガス流にさらされて乾留、炭素回収及び冷却がさ
れる。

すなわち第２図において加熱乾留区間Ｗの左側でオイル
シェール供給装置（図なし）を用いて移動格子１上にオ
イルシヱールの破砕物を積載してオイルシェール層２を
形成させ、該オイルシェール層２は移動格子１の移動に
伴ってまず加熱乾留区間Ｗに入り、循環ガス中に含有さ
れる乾留生成ガスを燃焼させて得られる熱ガス流にさら
されて加熱乾留された後、炭素回収区間×に移動する。

炭素回収区間Ｘの左側には石炭破砕物の供係官サイロＳ
Ｓが設けられており乾留の終了したオイルシェール層２
上部に石炭破砕物の層６を形成後、空気流にさらされて
石炭破砕物とオイルシェールに残留する有機炭素の両者
が燃焼される。この場合一般に石炭の方が容易に燃焼す
るため、これが火種となってオイルシェールに残留する
有機炭素の燃焼を助長し、乾留後のオイルシヱール中の
残留有機炭素回収率向上が計れるとともに石炭そのもの
の燃焼が新たに燃焼装置を追加することなく実現出来る
こととなる。文献−２〔マテイマテイカル モデリング
オフ モデイフアイドイン シツー アンドアバブグ
ランド オイル シヱール レトルテイング；ロウレン
スリイヴエモア ナシヨナル ラボラト１」 ユーシ
ーアールエル−５３１１９（ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａＩ
Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆＭｏｄｉｆｉｅｄ ｌｎ Ｓ
ｉｔｕａｎｄ Ａｂｏｖｅ亀ｏｕｎｄ Ｏｉｌ Ｓｈａ
ｌｅ Ｒｅｔｏれｉｎｇ；Ｌａｗｒｅｎｃｅ Ｌｉｖ
ｅｒｍｏｒｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ ＬａｂｏｒａＰ
ｒｙＵＣＲＬ−５３１１９）〕によればオイルシェール
中の有機炭素の燃焼は燃焼によって生成する灰層を拡散
する酸素の拡散速度律速であり、この場合、有効拡散係
数は温度が高いほど遠いとされている。

従って着火の比較的容易な石炭を火種とし、空気流を昇
温することは、酸素の有効拡散係数を増加させることか
ら、残留有機炭素の燃焼回収率をも向上させる効果を生
むこととなる。なお石炭は加熱されるとタールを留出す
るため、乾留ゾーンを通過後のオイルシェールに加える
ことが望ましいが、コークスは、タールを一旦蟹出した
ものであり、この場合は乾留ゾーン通過前のオイルシェ
ールに加えることも可能である。加熱乾留区間Ｗを流出
したガスは該ガスに同伴されて流出する乾留生成油及び
乾留生成水を気液分離装置Ｓで分離したのち、ブロワー
３に吸引されて一部は製品ガスとして取り出され、他の
一部は循環ガスとして、まず熱交換器日に供給される。

熱交換器日では炭素回収区間Ｘを流出した熱ガスと熱交
換し循環ガスが昇温された後再び加熱乾留区間Ｗに循環
される。炭素回収区間を流出したガスはブロワ−４によ
り系外へ排出される。加熱区間Ｗのガス側入口にとりつ
けられたバーナＢにて循環ガスの一部が燃焼され熱ガス
となり乾留用に供される。又、冷却区間Ｙには空気が供
給され、廃シェールの顕熱により昇温された後ブロワー
５により一部はラインｇにより炭素回収区間Ｘ、一部は
ラインｈにより加熱乾留区間Ｗに供給され、それぞれ石
炭と残留炭素燃焼用、循環ガスの燃焼用として使用され
る。残部は系外へ排出される。一方、気液分離装置Ｓで
分離された生成油と水は油水分離装置Ｅで油と水を分離
された後、油と水はそれぞれ系外へ排出される。

なお、第２図中Ｆは原料オイルシェール、Ｄは廃シェー
ル、ＦＣは石炭を表わしＡは空気、ＡＨは系外へ排出す
る熱空気、Ｆは有機炭素回収区間を流出した排ガス、Ｐ
Ｇは製品ガス、０は乾留油、Ｗは乾留水を示す。本実施
態様例のように炭素回収区間Ｘにて石炭とオイルシェー
ルに残留した有機炭素の燃焼熱を乾留用熱ガスを得るた
め有効に利用することは、熱効率向上の上で優れた方法
と言える。

次に本発明の作用効果を実施例により説明する。

実施例 第２図の態様により格子上に積載されたオイルシェール
層にラインｂより５００ｑｏの加熱空気を空塔速度ＩＮ
の／ｓｅｃで送り、炭素回収区間×を流出するガスの温
度を測定したところ７４５ｑｏであった。

又、冷却区間Ｙを通って排出される廃シェール中に残留
する有機炭素濃度は２．５重量％であった。比較例 実施例と同一の実施態様で、炭素回収区間Ｘ入口に石炭
破砕物の供給を停止し、他は実施例と同じ条件とし炭素
回収区間×を流出するガスの温度を測定したところ５２
０℃であった。

又、冷却区間Ｙを通って排出される廃シェール中に残留
する有機炭素濃度は４．１重量％であった。実施例と比
較例とから、炭素回収区間に石炭破砕物を供給すること
で、石炭とオイルシェール中の残留有機炭素の両者を燃
焼させる効果の得られることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は移動格子式装置を用いた従来のオイルシェール
の乾留方法の説明図、第２図は本発明の実施態様を示す
説明図である。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 移動格子に積載されたオイルシエールの破砕物の層
   が、該オイルシエール層中を流通する熱ガス流にさらさ
   れて加熱乾留される第１区間を通った後、そのオイルシ
   エール層中を流通する酸素含有のガス流にさらされる第
   ２区間を通る工程を有する移動格子式装置を使用したオ
   イルシエールの乾留方法において、第１区間を通ったオ
   イルシエール破砕物層の上部に石炭破砕物を供給し、該
   オイルシエールと石炭の破砕物からなる層を形成後第２
   区間を通過させることにより、第２区間に於いて石炭破
   砕物と乾留後のオイルシエールに残留する有機炭素の両
   者を燃焼させ、その燃焼熱を該オイルシエール及び石炭
   破砕物からなる層を通るガスの顕熱上昇分として回収す
   ることを特徴とするオイルシエールの乾留方法。