JPS605635B2 - 乾留生成ガスの触媒による燃焼方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオイルシェールの直接加熱式乾留方法に関し、
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（以後この装置を移動格子式装置と呼ぶ
）を使用し、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よりオイルシェールを乾留
する方法に関する。

サークユラーグレート、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、オイルシヱールがその処理過程
で粉化しない特徴がある。

周知の如く、オイルシェールを乾留処理するとオイルシ
ェー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頚部付近
から供給され、底部付近から敬出される容器内に、オイ
ルシェ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、移動層式装置と呼ぶ）を使
用してオイルシェ−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粉状物が多量生成さ
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、オイルシェールの十分な乾留ができ
なくなり、また乾留生成油には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著しく低下させる結
果となる。

このため、オイルシヱールの乾留処理過程でオイルシェ
ール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釆の乾留
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 ブツク：ユーエス ヂパートメント
オブ コマース、ナショナル テクニカルイソフオー
メーシヨン サービス、ピービー８０−１２５６３６（
Ｏｉｌ Ｓｈａｌｅ Ｄａｔａ Ｂｏｏｋ：Ｕ．ＳＤＥ
ＰＡＲＴＭＥＮＴ ＯＦ ＣＯＭＭＢＲＣＥ、Ｎａｔｉ
ｏｎａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｊｏ
ｎ Ｓｅｖｉｃｅ 、 ＰＢ８０ 一１２５６３６）〕
にサーキュラーグレート乾留プロセス（Ｃｉｒｃｕｌａ
ｒＧｒａにＲｅｔｏｍｎｇＰｒｏｃｅｓｓ）として紹介
されている。この文献一１に紹介れている系統図に基ず
き従来の方法の概要とその欠点を説明する。

第１図に示す系統図は直接加熱方式のサーキュフー グ
レート乾留プロセス（ＣｉｒｃｕｌａｒＧｒａｔｅＲｅ
ｔｏｒｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ）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Ｘ、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
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
らされて乾流済みのシヱールに残留する有機炭素を焼却
し、その燃焼室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−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
されされて冷却された後、第２冷却区間Ｚに移動して空
気流にさらされてさらに冷却され、シェール層の持つ顔
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×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
スとして取出され、他の１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で子熱これブロワ
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
は原料オイルシヱール、Ｄは廃シェールを表わし、Ａは
空気、Ｂはバーナ、ＰＣは圧縮機及び冷却器、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嬢吹込んで
乾留正成ガスの１部を燃焼させることによりオイルシェ
ールの乾留に要する熱ガスが得られる特徴があるが、一
方循環ガスの発熱量が極めて低いために（例えば２５０
〜５５皿ｃａｌ／Ｎで）その結果、乾留生成ガスを燃焼
させるべく特殊な低カロリーバーナーや肋燃剤などを用
いなくてはならないという欠点がある。一般に可燃ガス
燃焼を安定化させるためには、火炎温度を１０００ｑｏ
〜１５００ｑ０に保持する必要があり、この温度が得ら
れぬ場合は、燃焼は継続しない。本発明の目的は、前記
の従来の欠点をなくした移動格子式装置によるオイルシ
ェールの直接加熱式乾留方法を提供することにある。

発明者らは、発熱量が極めて低い前記循環ガス中の乾留
生成ガスを安定して燃焼させるべく鋭意研究した結果、
温度検知手段、酸素分供給手段及び触媒手段を用いて乾
留生成ガスを燃焼させることによりオイルシェール乾留
用の熱ガスを得る新しいオイルシェールの直接加熱式乾
留方法を発明するに至った。

すなわち、本発明の方法とは、発熱量が極めて低い循環
ガス中の乾留生成ガスを安定して燃焼させるために、循
環ガス供給ラインの途中に温度検知手段、酸素分供給手
段及び触媒手段を設け、該温度検知手段により、該触媒
手段を通過した熱ガスの温度を検知し、この検知温度に
基づいて必要とする熱ガス温度に保つための空気を該酸
素分供給手段により前記循環ガス供給ラインに供給し、
この空気混合循環ガスを該触媒手段により燃焼させて乾
留用熱ガスを得るオイルシェールの直接加熱式乾留方法
であり、該触媒手段としては通常の酸化触媒として使用
されているＡＩ２０３、Ｔｉ０２、Ｚｎ０２などの担体
にＰｔ、Ｐｄのような貴金属あるいはＣｒ２０３、Ｃ山
０、Ｍｎ０２などのベースメタルを組合せ担持したもの
が使用される。

以下、実施態様に基づき本発明の方法の詳細を説明する
。

第２図は本発明の方法をとりいれた直接加熱式オイルシ
ェール乾留方法の１実施態様を示す系統図である。

第２図において、原料オイルシェールＦはホッパー１に
供給され、移動層式装置２内のオイルシェール層ａの流
下にともなって、ホツパー１内のオイルシヱールは移動
層式装置２内に流下する。

オイルシェール層ａは移動層式装置２内を流下しつつ、
導管３から供給され、該層中を流通する熱ガス流にさら
され予熱、乾燥された後、移動格子式装置の原料供給区
間（１区間）の移動格子４上に供給され、オイルシェー
ル層ｂを形成させる。移動格子上に積載されたオイルシ
ェール層ｂは、次に移動格子式装置の加熱乾留区間であ
るロ区間に移動して熱ガス流にさらされて乾留された後
、酸素含有ガスが流通する炭素回収区間（ｍ区間）に移
動する。ｍ区間においてオイルシェール中に残留する有
機炭素を焼却されたオイルシェール層は、冷ガスが流通
する冷却区間（Ｗ区間）に移動して冷却され、そのオイ
ルシェール層の持つ頭熱が回収された後、さらに空気流
による冷却区間（Ｖ区間）において冷却された後、廃シ
ェールＤとして系外に排出される。

加熱乾留区間（ロ区間）の流出物は導管５から取出され
、必要なら冷却器６で冷却した後、気液分離装置７に供
聯合される。

気液分離装置７において、０区間で乾留された油及び少
量の水を分離されたガス・ブロワー８で冷却器９に送ら
れて冷却され該ガス中に含有する低沸点の油分が凝縮分
離された後、そのガスの１部は製品ガスＰＯとして導管
１０から系外に取出される。気液分離装置７及び冷却器
９で分離された油及び水は、油分分離装置１１に移送さ
れて油水分離された製品油ＰＯは導管１２から、少量の
乾留水Ｗは導管１３から系外に取出される。

ブロワー８で送られるガスの１部は導管１４からＷ区間
に供給されて加熱された後プロワー１５により導管１６
から移動格子式装置の加熱乾留区間であるロ区間に供給
される。

Ｄ区間に供給されるガス温度の調節のためには、導管１
６から供給されるガスを触媒装置１７の触媒により可燃
分を燃焼させて行い、その温度は４５０００〜８００ｏ
ｏ（好ましくは５００ｑ○〜７００℃）の範囲に保たれ
る。

触媒装置１７での燃焼に必要な空気は、Ｖ区間で子熱さ
れたブロワ−１８で導管１９から供給される加熱空気が
利用される。

該加熱空気量の調整のためには、触媒装置１７から出た
熱ガスの温度を温度検知器３１で検知し、この検知温度
に基づいて、必要とする熱ガス温度に保つよう調整器３
２が加熱空気流量の調整弁３０を制御する。この方法に
より、０区間に供給されるガス温度は必要とする温度に
安定して保持されると共に、バーナー燃焼のように助燃
勘もいちず低カロＩＪ‐の循環ガスが燃焼継続できるこ
とになる。このために０区間の加熱乾留区間が安定化さ
れることは、本発明の大きな利点である。ブロワー１８
で送られる空気の１部は移動格子式装置の炭素回収区間
（ｍ区間）に導管２０から供給されオイルシェール中残
留炭素の焼却に供される。ｍ区間を流出するガス温度は
移動格子式装置の構成材料、特に移動格子の材料の耐熱
強度によって調節されるべきであり、そのガス温度が高
い場合は導管２１から供給される排ガスによって材料の
許容温度以内のガス温度になるよう調節される。

移動層式装置２に供給されるガスは導管２２から供給さ
れるロ区間の流出ガスの１部及び／又はＷ区間の流出ガ
スの１部をバーナ２３で燃焼させて得られる燃焼排ガス
及びブロワー２４によって導管２５から供給されるオイ
ルシェール中残留有機炭素の燃焼排ガスが利用される。

またバーナ２３には導管２６から燃焼空気が供給される
。導管３から移動層式装置１２に供給されるガス温度は
、オイルシェール中の炭化水素化合物が実質的に分解を
開始する温度（約３５０ｑｏ）以下でかつ１５０ｑｏ以
上（好ましくは２００℃以上）とすべきであり、このガ
ス温度の調節はブロワー２７により導管２８から供給さ
れる移動層式装置の出口ガスの循環量で行う。

移動層式装置２に供給されるガス温度がオイルシェール
中の炭化水素化合物が実質的に分解する温度であると導
管２９から系外に取出される排ガス中に該炭化水素化合
物の分解生成ガス及び油が混入することにより、製品損
失につながるかあるいはその回収に特別な設備を要し、
好ましくない。

またそのガス温度が１５０午○以下の場合は移動層式装
置の目的であるオイルシェールの予熱、乾操が十分に達
成できない。移動層式装置２内において目的とする水分
除去を達成するためには、オイルシェールを１５０℃以
上、好ましくは２００℃以上のガス流中に所定時間滞留
させればよく、移動層式装置２への熱ガス流入口の上で
あり、かつそのガス流入口までのオイルシェール層ａの
流下所定時間が水分除去に要する時間となる位置の温度
が１５０℃以上、好ましくは２０ぴ○以上になるように
、導管３から供給されるガス量は調節される。

そのガス流量の調節はバーナ２３に導管２２から供給さ
れる燃料ガス量によって調節される。すなわち、バーナ
２３は従来の燃焼設備で公知の如く、燃料ガス量に応じ
て導管２６から供給される燃焼空気量が調節されるよう
になっており、かつ移動層式装置２に供Ｖ給されるガス
温度が一定になるよう導管２８からの循環ガス量が調節
されるようになっており、導管２２から供給される燃料
ガス量を調節すれば移動層式装置２への供聯合ガス量が
調節される結果となる。

【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
ルの直接加熱式乾留方法の説明図、第２図は、本発明の
実施態様の説明図である。 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ユールの破砕物の層
   が、循環ガス中に含有される乾留生成ガスを燃焼させて
   得られるところの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
   される区間及び／又はそのオイルシエール層中を流通す
   るガス流によって冷却される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直接加熱式乾
   留方法において、該循環ガス中の乾留生成ガスを触媒手
   段により燃焼させ、該触媒手段で得られた熱ガスの温度
   を温度検知手段で検知し、該検知温度に基づいて必要と
   する熱ガス温度に保つための空気を酸素分供給手段によ
   り該循環ガスに供給することを特徴とするオイルシエー
   ルの直接加熱式乾留方法。