JPS634598B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオイルシエ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つている装置（以後この装置
を移動格子式装置と呼ぶ）を使用してオイルシエ
ールを乾留処理し、油および高発熱量のガスを製
造する方法の改良に関する。

サークユラーグレード，ストレードグレードな
どと呼ばれる移動格子式装置を使用したオイルシ
エールの乾留方法の手段は、かかる装置を使用し
た鉄鉱石ペレツトの焼成方法として公知の如く、
移動格子上に積載され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
つている。

移動格子式装置を使用したオイルシエールの乾
留方法としては、従来米国特許第3325395号、同
第4058905号、同第4082645号などの方法が提案さ
れている。

米国特許第3325395号明細書では多くの方法が
提案されているが、そのうち本発明に関係する代
表的具体例を第１図及び第２図に示す。第１図の
方法は移動格子上に供給されたオイルシエール
は、まず第１区間において1400〓〜1700〓の高温
ガス体によつて加熱されてオイルシエールの１部
が乾留され第２区間に移動し、第２区間において
空気流と接触してさらに乾留された後、第３区間
へ移動する。第１区間、第２区間で乾留されたオ
イルシエールは廃シエールとして第３区間、第４
区間へと移動され、この両区間においてサイクロ
ン分離器を介して取出される第１区間の流出ガス
によつて冷却された後、さらに第５区間に移動
し、サイクロン分離器を介して取出される第２区
間の流出ガスによつて冷却された後、廃シエール
として系外に取出される。

また第３区間において廃シエールにより加熱さ
れたガス流中には系外から空気が吹込まれ、オイ
ルシエールの乾留時に生成して該ガス流中に含有
されている可燃性ガスの１部を燃焼させて該ガス
流をさらに昇温させた後第１区間へ循環させ、ま
た第４区間及び第５区間からの流出ガスは廃ガス
として系外へ放出する。

オイルシエールを乾留すると通常オイルシエー
ル中の炭化水素化合物の１部が熱分解して多量の
可燃性ガスが生成され、該ガスもエネルギー源と
して有効利用できるものであるが、第１図の方法
においては、この熱分解ガスの発熱量が低い、す
なわち純度の低い可燃性ガスしか回収できない。
この理由は、第１区間に吹込むガス流中に空気を
吹込んで熱分解生成ガスの１部を燃焼させること
から明らかである。すなわち熱分解ガス流中に空
気を吹込むことは空気中の窒素分を熱分解ガス流
中に混入させるばかりでなく、熱分解ガス流中の
炭素分の１部が燃焼して二酸化炭素を生成するこ
とからも明らかである。第２図の方法は次の工程
から構成されている。

(1) オイルシエールを移動格子上へ供給し (2) 第１区間へ移動格子を移動し (3) 熱ガスを第１区間中のオイルシエール層に通
し (4) 第２区間へ第１区間で予熱されたオイルシエ
ール層の移動格子を移動し (5) 約1400〓〜約1700〓の温度の熱ガスを第２区
間中のオイルシエール層に通してオイルシエー
ルを乾留し (6) 第２区間から集めた油含有ガスから油を分離
回収し (7) 第２区間で乾留された後の廃オイルシエール
層の移動格子を第３区間へ移動し (8) 第３区間で廃オイルシエール層が空気流にさ
らされ (9) 第３区間から流出した熱ガスを第１区間へ循
環し (10) 第４区間へ廃オイルシエール層の移動格子を
移動し (11) 第２区間からの油回収済みガスを第４区間中
の廃オイルシエール層中に通した後第２区間へ
循環し (12) 第５区間へ廃オイルシエール層の移動格子を
移動して第１区間からの冷ガスで冷却し (13) 第５区間をでた廃オイルシエール及びガス
は系外へ排出する、 以上の工程を骨子としている。

この第２図の方法の欠点は空気及びオイルシエ
ールの含有炭化水素化合物の１部が該空気で燃焼
生成した排ガスの混合ガスが流通する区間（第２
図中の第１区間、第３区間、第５区間）と、オイ
ルシエールからの熱分解生成ガスが流通する区間
（第２図中の第２区間、第４区間）とが接してい
る個所が多い事である。

周知のように移動格子式装置の各区間の仕切り
はオイルシエール層上の仕切板（例えば第２図中
の上部仕切り板）及び移動格子下部の仕切板（例
えば第２図中の下部仕切り板）のみによつて分割
されているのみであり、隣接する各区間のガス体
はオイルシエール層を通して隣接する区間に容易
に流入できる構造となつている。すなわち第２図
中の第２区間及び第４区間を流通するオイルシエ
ールの熱分解生成ガス流中に第１区間、第３区間
及び第５区間を流通する空気及び燃焼排ガスが混
入し、オイルシエールの熱分解生成ガスの製品品
質を低下させるばかりでなく、低温の熱分解生成
ガス流中に空気中の酸素などが所定量以上混入し
た場合は爆発性混合気を形成し、爆発などの事故
を誘発する結果となる。

逆に、第２図中の第１区間、第３区間及び第５
区間を流通するガス流中に第２区間及び第４区間
を流通するオイルシエールの熱分解生成ガスが混
入したとすると、ガス温の低い所、例えば第２図
中の第１区間及び第５区間において爆発性混合気
を形成する危険があることは容易に理解できよ
う。また爆発性混合気の形成にはいたらないとし
ても、第２図の方法においては第５区間に流出し
た熱分解生成ガスがそのまま放出されるものであ
り、エネルギーの有効利用上が好ましくない。

かかる不都合を解消するため、例えば米国特許
第4058905号で提案されている如く、移動格子装
置内の各区間のガスの入口圧力を等圧に制御し、
かつ各区間のガスの出口圧力を等圧に制御して、
各区間を均圧となし、隣接する各区間間のガスの
出入をなくする方法の適用が考えられるが、この
方法を適用しても隣接する各区間間のガスの出入
をなくする事は事実上不可能である。

その理由を第３図に基いて詳しく説明する。
今、隔壁で区分された酸素含有ガスが流通する
区間と可燃性ガスが流通する区間が隣接して設
けられ、区間及び区間の入口圧力が同じ圧力
Piで出口圧力も同じ圧力Poで操業され、またそ
の時の区間へのガス供給量がQ〓（Ｎm³／m²ｈ）
で区間へのガス供給量がQ〓（Ｎm³／m²ｈ）で操
業されている場合について考えてみる。このよう
に各区間の入口及び出口圧力がそれぞれ等圧で操
業されている場合でも、もし区間のオイルシエ
ール層内に通気抵抗の大きい部分Ａがあり、また
区間のオイルシエール層内に通気抵抗の小さい
部分Ｂが存在していたとするとＡ部からＢ部に向
けてガス流れQ_S（Ｎm³／m²ｈ）が発生する。この
ガス流れは、例えばオイルシエール層の層高ｈの
所についてみるとその位置における区間の圧力
P_Aと区間の圧力P_Bが等しくなるように発生す
る。

以上の説明からも容易に理解できるように区
間と区間の入口圧力及び出口圧力をそれぞれ等
圧に制御して各区間間のガスの出入をなくするた
めにはオイルシエール層高さ方向の区間及び
区間のそれぞれの圧力が等圧でなければならな
い。いいかえると各区間に供給されるガスとその
区間で発生するガスとがその区間のオイルシエー
ル層中を流通する時の圧力損失がオイルシエール
層中の高さ方向について区間、区間とも等し
くなければならない。

周知のように、固体粒子充填層の圧力損失は粒
子径、粒子の充填空隙率、層内のガス流速に大き
く依存し、また工業的実施規模の移動格子式乾留
装置のオイルシエール充填層高は約２ｍ程度あ
り、高さ方向の圧力損失を制御する事は事実上不
可能といつても過言ではない。高さ方向の圧損制
御が不可能な事は移動格子上のオイルシエール破
砕物層の粒子径分布及び充填空隙率分布を時間的
に一定に制御することが技術的に不可能であるこ
とからも容易に理解できよう。

このため、移動格子式装置を使用した高発熱量
のガスを得るオイルシエールの乾留方法は、従来
系内に空気を流入させない方法がとられていた。
この方法について米国特許3325395号で提案され
ている方法を例にして説明する。第２図において
第３区間へ吹込む空気のかわりに、第２区間から
の油回収済みのガスを第３区間に通し、第３区間
からでたガスの１部を第１区間へ、また残りの１
部を第２区間へ循還させる方法である。この方法
によれば発熱量の高いオイルシエールの熱分解生
成ガスが得られるが、かかる方法の最大の欠点は
オイルシエール乾留プロセスのエネルギー効率が
著しく低下する事である。オイルシエールを酸素
を共存させない条件下で乾留すると、乾留後の廃
シエール中に多量の炭素分が残留するが、もしオ
イルシエールの乾留後、その乾留済みの廃シエー
ルを空気などの酸素含有ガス流中にさらすことな
く系外に排出するとすれば、そのことは廃シエー
ル中に残留する炭素をそのまま捨てることとな
る。この残留炭素分も燃焼させてその燃焼熱を回
収すればエネルギー源として十分使用できるもの
であり、オイルシエール乾留プロセスのエネルギ
ー効率を向上させるためには乾留済みのシエール
中に酸素含有ガスを通して残留炭素分を焼却し、
その発生熱を有効に回収する必要がある。

米国特許第4082645号で提案されている方法も、
オイルシエールの熱分解生成ガスが流れる区間と
系内に空気または酸素を吹込む区間の圧力をほぼ
等圧に制御する方法であり、この方法によつても
発熱量の高いオイルシエールの熱分解生成ガスを
得ることが困難な事は前述の通りである。

以上説明した如く、従来提案されている移動格
子式装置を使用したオイルシエールの乾留方法で
はオイルシエールから経済的に油及び高発熱量の
ガスを製造することは不可能である。通常、オイ
ルシエールを乾留すると、そのオイルシエール中
に含有されている炭化水素化合物の約30〜40重量
％のガス状物が生成される。このように大量に生
成されるガスが、発熱量が低いこと、すなわち窒
素、炭酸ガスなどの不純物が多く含有されている
ことは、そのガス輸送費が高くなるばかりでな
く、このガスを燃料に使用する例えば発電プラン
などにおいて不経済となることは明白である。本
発明の目的とする所は酸素含有ガスが流通する区
間と可燃性ガスが流通する区間が隣接して設置さ
れる要素で構成される移動格子式装置使用のオイ
ルシエール乾留プロセスを用いて、従来不可能で
あつた高発熱量の乾留生成ガスを乾留油とともに
安全に製造できる新規な方法を提供する事にあ
る。

本発明の特徴は、可燃性ガスが流通する区間の
出口における可燃性ガス中の酸素及び／又は炭酸
ガス濃度を一定に制御して、該加燃性ガス中へ不
純物の混入を実質上防止して、可燃性ガスの発熱
量の低下を防止するとともに、爆発性混合気の形
成をたくみな方法で防止したことにある。

本発明は、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可燃
性ガスが流通する区間と、該区間に隣接して設け
られかつ酸素含有ガス及び／又は燃焼排ガスが供
給される区間とを移動す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、前記可燃性ガスが流通する区間から流出す
るガス中の酸素及び／又は炭酸ガスの濃度が常
に、該区間に流入する可燃性ガス中の酸素及び／
又は炭酸ガスの濃度以下になるように、該区間か
ら流出するガス中の酸素及び／又は炭酸ガスの濃
度を検出し、該濃度が該区間に流入する可燃性ガ
ス中の酸素及び／又は炭酸ガスの濃度より高いと
き、 (1) 前記可燃性ガスが流通する区間から流出する
ガスの流量を減少し及び／又は該区間に供給さ
れるガスの流量を増加し 及び／又は (2) 前記酸素含有ガスが流通する区間から流出す
るガスの流量を増加し及び／又は該区間に供給
されるガスの流量を減少する ことを特徴とする移動格子式装置によるオイルシ
エールの乾留方法、に関するものである。

また本発明の好ましい実施態様として次のよう
なものが挙げられる。

１ 酸素含有ガスが流通する区間の、可燃性ガス
が流通する区間に近接した個所に540℃以上の
温度領域を設ける上記の方法。

２ 可燃性ガスが流通する区間に加熱された高温
ガスを吹込むこと及び／又はバーナーを設ける
こと及び／又は電熱線などの発熱体を設ける、
上記１の方法。

３ 酸素含有ガスが流通する区間から流出するガ
ス中の酸素濃度を５容量％以下にする、上記の
方法。

４ 酸素含有ガスが流通する区間に供給される酸
素含有ガスの流量を制御すること、及び／又は
該区間に燃焼排ガスなどの不活性ガス及び／又
は可燃性ガスを吹込む、上記３記載の方法。

５ (1) 移動格子上に積載されたオイルシエール
の破砕物の層が、そのオイルシエール層中を
流通する可燃性ガスによつて加熱乾留される
第１区間を通ること、 (2) 次いで前記オイルシエール層が酸素含有ガ
スが供給される第２区間を通ること、 (3) 次いで前記オイルシエール層が該層中を流
通する可燃性ガスによつて冷却される第３区
間を通ること、 (4) 前記第１区間を流出した可燃性ガスの少な
くとも１部が、前記第３区間へ供給される可
燃性ガスとして使用されること、 (5) 前記第３区間を流出した可燃性ガスの少な
くとも１部が前記第１区間へ供給される可燃
性ガスとして使用されること、 (6) 前記第１区間へ供給される可燃性ガスは間
接加熱方式で加熱され、かつその加熱源の少
なくとも１部として前記第２区間を流出した
ガスが使用されること、 をオイルシエール乾留プロセスの構成要素の１部
として具備している、上記および上記１〜４の方
法。

６ (1) 移動格子上に積載されたオイルシエール
の破砕物の層が、そのオイルシエール層中を
流通する可燃性ガスによつて加熱される第１
区間を通ること、 (2) 次いで前記オイルシエール層が、酸素含有
ガス中に可燃性ガスが吹込まれたガスであり
かつ前記第１区間に供給される可燃性ガスの
温度より高い温度であるガスによつて加熱さ
れる第２区間を通ること、 (3) 次いで前記オイルシエール層が該層中を流
通する酸素含有ガスにさらされる第３区間を
通ること、 (4) 次いで前記オイルシエール層が該層中を流
通する可燃性ガスによつて冷却される第４区
間を通ること、 (5) 前記第１区間を流出した可燃性ガスの少な
くとも１部が前記第４区間へ供給される可燃
性ガスとして使用されること、 (6) 前記第４区間を流出した可燃性ガスの少な
くとも１部が前記第１区間に供給される可燃
性ガスとして使用されること、 (7) 前記第１区間へ供給される可燃性ガスは間
接加熱方式で加熱され、かつその加熱源の少
なくとも１部として前記第２区間及び第３区
間を流出したガスが使用されること、 をオイルシエール乾留プロセスの構成要素の１部
として具備している、上記および上記１〜４の方
法。

７ 第１区間に供給される可燃性ガスの温度が
400℃以上650℃以下の範囲にあり、第２区間に
供給されるガス温度が前記第１区間に供給され
る可燃性ガスの温度より高い、上記６の方法。

８ (1) 移動格子上に積載されたオイルシエール
の破砕物の層が蒸気状の乾留油を含有する可
燃性ガスによつて予熱され、またその蒸気状
の乾留油の少なくとも１部が前記オイルシエ
ール層中で凝縮する第１区間を通ること、 (2) 次いで前記オイルシエール層が、そのオイ
ルシエール層中を流通する可燃性ガスによつ
て加熱乾留される区間であり、その可燃性ガ
スの温度が前記第１区間に供給される可燃性
ガスの温度以上である第２区間を通ること、 (3) 次いで前記オイルシエール層が酸素含有ガ
スが供給される第３区間を通ること、 (4) 次いで前記オイルシエール層が該層中を流
通する可燃性ガスによつて冷却される第４区
間を通ること、 (5) 前記第４区間を流出した可燃性ガスの少な
くとも１部が前記第２区間に供給される可燃
性ガスとして使用されること、 (6) 前記第２区間を流出したガスの少なくとも
１部が、冷却されることなく前記第１区間に
供給されること、 (7) 前記第１区間及び／又は前記第２区間を流
出した可燃性ガスの少なくとも１部が前記第
４区間に供給される可燃性ガスとして使用さ
れること、 (8) 前記第２区間へ供給される可燃性ガスは間
接加熱方式で加熱され、かつその加熱源の少
なくとも１部として前記第３区間を流出した
ガスが使用されること、 をオイルシエール乾留プロセスの構成要素の１部
として具備している、上記および上記１〜４の方
法。

９ (1) 移動格子上に積載されたオイルシエール
の破砕物の層が蒸気状の乾留油と可燃性ガス
を含有する燃焼排ガスによつて予熱され、ま
たその蒸気状の乾留油の少なくとも１部が前
記オイルシエール層中で凝縮する第１区間を
通ること、 (2) 次いで前記オイルシエール層がその層中を
流通する可燃性ガスによつて加熱乾留される
第２区間を通ること、 (3) 次いで前記オイルシエール層が、酸素含有
ガス中に可燃性ガスが吹込まれたガスであり
かつ前記第２区間へ供給される可燃性ガスの
温度より高い温度であるガスによつて加熱乾
留される第３区間を通ること、 (4) 次いで前記オイルシエール層が、酸素含有
ガスが供給される第４区間を通ること、 (5) 次いで前記オイルシエール層が、該層中を
流通する可燃性ガスによつて冷却される第５
区間を通ること、 (6) 前記第２区間を流出したガスの少なくとも
１部が前記第５区間へ供給される可燃性ガス
として使用されること、 (7) 前記第５区間を流出したガスの少なくとも
１部が前記第２区間へ供給される可燃性ガス
として使用されること、 (8) 前記第４区間を流出したガスの少なくとも
１部が前記第３区間へ供給されるガスとして
使用されること、 (9) 前記第３区間を流出したガスの少なくとも
１部が冷却されることなく、前記第１区間へ
供給されるガスとして使用されること、 (10) 前記第２区間へ供給される可燃性ガスは間
接加熱方式で加熱され、かつその加熱源の少
なくとも１部として前記第１区間を流出した
ガスが使用されること、 をオイルシエール乾留プロセスの構成要素の１部
として具備している、上記および上記１〜４の方
法。

10 第２区間に供給される可燃性ガスの温度が
400℃以上650℃以下の範囲にあり、第３区間に
供給されるガスの温度が前記第２区間に供給さ
れる可燃性ガスの温度より高い、上記９の方
法。

次に本発明を添付の図面を用いて更に詳しく説
明する。

第４図は、移動格子式装置を使用したオイルシ
エールの乾留プロセスの構成要素として移動格子
式装置内に酸素含有ガスが流通する区間と可燃性
ガスが流通する区間が隣接して設置されている場
合の本発明の実施態様を説明するための系統図で
あり、図に従つて本発明の詳細を説明する。移動
格子式装置内に隔壁２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ、で
区画された酸素含有ガスの流通区間と隔壁３ａ，
３ｂ，４ａ，４ｂ，で区画された可燃性ガスの流
通する区間が隣接して設置されており、移動格子
１に積載されたオイルシエールの破砕物の層Ａは
酸素含有ガスの流通区間に進入し、流量制御装置
６で流量が調節され、導管５から供給される空
気、酸素などの酸素含有ガスと接触した後可燃性
ガスの流通区間に移動する。導管５から供給され
た酸素含有ガスはオイルシエール層Ａ内を流通し
て導管７から取出される。

可燃性ガスの流通区間に移動したオイルシエー
ル層Ａは流量制御装置９で流量が調節され、導管
８から供給される可燃性ガスと接触した後次の段
階に移送される。可燃性ガスの流通区間に供給さ
れた可燃性ガスはオイルシエール層Ａ内を流通し
た後導管１０から取出される。

この可燃性ガスの流通区間が例えば乾留済みの
廃シエールを冷却する区間であれば、導管１０か
ら取出された可燃性ガスは、移動格子内に別に設
けられた高温の可燃性ガスによるオイルシエール
の加熱乾留区間に循環され、その加熱乾留区間で
乾留生成された油および生成ガスとともに移動格
子装置外に取出される。この取出された可燃性ガ
スの１部が製品ガスとして回収される。

従つて、酸素含有ガスの流通区間から可燃性ガ
スの流通区間にガスが流入することがあれば、可
燃性ガス中に炭酸ガス及び窒素などの不純物が混
入し、製品ガスの発熱量を低下させる結果とな
る。製品ガスの発熱量を低下させない為には、酸
素含有ガスの流通区間から可燃性ガスの流通区間
へのガスの流入を防止すればよく、この目的を達
成するためには可燃性ガスの流通区間から流出す
る可燃性ガス中の酸素及び／又は炭酸ガスの濃度
が導管８から供給される可燃性ガス中の酸素及
び／又は炭酸ガスの濃度以下になるようにすれば
よい。

なぜなら、酸素及び炭酸ガスは可燃性ガスの流
通区間で発生するものではなく、可燃性ガスの流
通区間を流出する可燃性ガス中の酸素及び炭酸ガ
ス濃度が、導管８から供給される可燃性ガス中の
その濃度より高くなる要因は、酸素含有ガスの流
通区間を流通するガスが流入する事であり、逆に
可燃性ガスの流通区間を流出する可燃性ガス中の
酸素及び／又は炭酸ガス濃度を導管８から供給さ
れる可燃性ガス中のその濃度以下にする事は、酸
素含有ガスの流通区間から可燃性ガスの流通区間
へのガスの流入を防止した事を意味するからであ
る。

流量制御装置９を用いて一定量の可燃性ガスを
可燃性ガスの流通区間に投入し、該区間出口の可
燃性ガス中の酸素及び／又は炭酸ガス濃度を酸素
及び／又は炭酸ガスの濃度検出計１１で検出し、
別途、測定された供給可燃性ガス中の酸素及び／
又は炭酸ガスの濃度より濃度検出計１１で検出し
た濃度が高くなれば流量制御装置１２で導管１０
から抜き出される可燃ガスの流量を減少させ、さ
らに必要なら、流量制御装置１３で流量制御装置
９の流量設定値を上げて導管８からの可燃性ガス
供給量を増加させてもよく、また流量制御装置１
２で導管１０から抜き出される可燃性ガスの流量
を一定に制御しておいて流量制御装置９で導管８
から供給される可燃性ガスの流量を増加させても
よい。

また酸素含有ガスの流通区間から可燃性ガスの
流通区間へのガスの流入を防止する手段として第
４図中の破線の制御系または前記制御系と破線の
制御系を併用することも可能である。

すなわち、濃度検出計１１で検出した可燃性ガ
ス中の酸素及び／又は炭酸ガス濃度が、導管８か
ら供給される可燃性ガス中の酸素及び／又は炭酸
ガスの濃度より高ければ、流量制御装置１５で導
管７からの流量ガス量を増加させるとともに必要
なら流量制御装置１６で流量制御装置６の流量制
定値を下げて、導管５から供給される酸素含有ガ
スの供給量を減らしてもよく、流量制御装置１５
で導管７からの流出ガス量を一定にしておき、流
量制御装置６で導管５から供給される酸素含有ガ
スの供給量を減らしてもよい。また必要なら前述
の濃度検出計１１、流量制御装置１２，１３の制
御系を使用した制御を併せて行つて酸素含有ガス
の流通区間から可燃性ガス流通区間へのガスの流
入を防止する。

また濃度検出計１１の可燃性ガス中の酸素及
び／又は炭酸ガスの制御目標濃度を導管８から供
給される可燃性ガス中の酸素及び／又は炭酸ガス
の濃度より若干高めに設定すれば、酸素含有ガス
の流通区間から可燃性ガスの流通区間へ少量のガ
ス流入を許容させるだけで、可燃性ガスの発熱量
を実質的に低下させることもなく、ましてや可燃
性ガス流中に爆発性混合気を形成させることもな
い。

一方、可燃性ガスの流通区間から酸素含有ガス
の流通区間に可燃性ガスが流入すれば、導管７か
ら抜きだされるガスが爆発性混合気となる可能性
があるが、以下に述べる方法に従えばかかる懸念
は一掃される。

この方法は可燃性ガスの流通区間に近接した酸
素含有ガスの流通区間に可燃性ガスの自然発火す
る温度領域（540℃以上好ましくは600℃以上の温
度領域）を設けるか、酸素含有ガスの流通区間か
ら流出するガス中の酸素濃度を５容量％以下に制
御する方法である。

酸素含有ガスの流通区間に可燃性ガスの自然発
火温度領域があれば可燃性ガスはただちに燃焼し
て爆発性混合気を形成する事はなく、またガス中
の酸素濃度が５容量％以下となれば炭化水素系可
燃性ガスにおいてはもはや爆発性混合気とはなら
ない。

可燃性ガスの流通区間に近接した酸素含有ガス
の流通区間に可燃性ガスの自然発火温度領域を設
けるには、該近接区間のオイルシエール層の温度
が可燃性ガスの自然発火温度以上になるように移
動格子式乾留装置の操業条件を設定してもよく、
これが不可能な時は例えば点火バーナ１４を設け
てもよく、また点火バーナのかわりに外部で加熱
された高温ガスを吹込んでもよく、電熱線などの
発熱体を設けてもよい。

酸素含有ガスの流通区間から流出するガス中の
酸素濃度を５容量％以下にする方法は、該区間か
ら流出する酸素濃度を検出してその濃度が５容量
％以下になるように該区間に供給される酸素含有
ガスの流量を調節してもよく、該区間に燃焼排ガ
スなどの不活性ガス及び／又は可燃性ガスを吹込
んで調節してもよい。

第４図においては酸素含有ガスの流通区間の下
流に可燃性ガスの流通区間が設けられている場合
を例として図示したが、可燃性ガスの流通区間が
酸素含有ガスの流通区間の上流側にある場合でも
本発明の方法が適用でき、また酸素含有ガスの流
通区間の上流側と下流側に可燃性ガスの流通区間
が設けられている場合でも本発明の方法が適用で
きる事は同業者なら容易に理解できるものであ
る。

また、第４図においては、本発明の主旨が容易
に理解できるように流量制御装置９，１２，６及
び１５を移動格子式装置の入口又は出口に示した
が、これら流量制御装置と移動格子式装置の間に
熱交換器、分離器、タンク、送風機などのプロセ
ス構成機器が設定されていてもよく、これらの流
量制御装置はそれぞれ制御目標とするガスの流量
が制御できるようになつておればよいので第４図
の図示例によつて本発明の方法の範囲を限定する
ものではない。

以上、詳細に説明した本発明の方法を適用する
ことにより、移動格子式装置を使用してオイルシ
エールの乾留を行うに当つて、従来不可能であつ
た高発熱量の乾留生成ガスが容易かつ安全に製造
できることは当業者なら容易に理解できよう。

次に本発明の今１つの目的である経済的なオイ
ルシエール乾留方法の提供について、実施態様に
基き詳細に説明する。

第５図、第６図、第７図及び第８図は本発明の
具体的実施態様を説明するための系統図であり、
以下各図に基き順次説明する。

第５図は移動格子式装置内にオイルシエールを
可燃性ガスによつて加熱乾留する区間、酸素含
有ガスによつて乾留済みオイルシエール中に残留
する炭素分を焼却するための区間、可燃性ガス
によつてオイルシエールを冷却し、かつオイルシ
エールの廃熱を回収するための区間を設けてオ
イルシエールの乾留操作を行い、乾留油及び高発
熱量の乾留生成ガスを製造する場合の系統図であ
る。

第５図において移動格子１に積載されたオイル
シエールの破砕物の層２はまず区間に入り、導
管３から供給される高温の可燃性ガスによつて加
熱乾留された後区間に移動し、導管４から供給
される空気又は酸素などの酸素含有ガス流にさら
されオイルシエール中に残留する炭素分が焼却さ
れる。次にオイルシエール層は区間に移動し導
管５から供給される可燃性ガスによつて冷却され
た後廃シエールとして系外に排出される。

導管３から区間に供給された高温の可燃性ガ
スはオイルシエールから留出する乾留油、水およ
び水素を含む炭化水素化合物を主成分とする乾留
生成ガスとともに導管６からとりだされ、気液分
離器７に導入される。気液分離器７としてはサイ
クロンセパレータなどの従来公知の分離器が使用
できる。気液分離器７で分離された乾留油及び水
などの液状物は導管８から取出され、乾留油は製
品として回収される。一方ガスは送風機９で吸引
され導管１０から必要なら冷却器１１に送られ、
ガス中に残留する油及び水を凝縮除去する。導管
１０から送られる乾留生成ガスすなわち可燃性ガ
スの１部はオイルシエールを冷却するための可燃
性ガスとして導管５から移動格子式装置の区間
に供給され、またその１部は導管１２から製品ガ
スとして回収される。

区間に供給された可燃性ガスは廃シエールを
冷却し、すなわち廃シエールの顕熱を回収した
後、送風機１３で吸引され導管１４で間接加熱器
１５に供給される。間接加熱器１５で加熱された
可燃性ガスはオイルシエールを加熱乾留するため
の可燃性ガスとして移動格子式装置の区間に導
管３から供給される。

また導管４から供給された酸素含有ガスは区
間においてオイルシエール中の残留炭素分を焼却
して高温ガスとなり、送風機１８により分離器１
７を介して導管１６から吸引され導管１９から間
接加熱器１５に供給される。間接加熱器１５には
必要なら導管２０から乾留生成ガスの１部を供給
し、このガスを燃焼させて間接加熱器１５の加熱
熱源として使用する。間接加熱器１５としては従
来公知の加熱炉、多管式熱交換器及び熱風炉の様
な蓄熱式熱交換器が使用でき、導管１４から供給
される可燃性ガス中に導管１９から供給されるガ
スや、導管２０から供給される可燃性ガスの燃焼
排ガスなどが実質的に混入しない構造となつてい
る。

また、第４図を用いて詳細に説明した如く区
間及び区間を流出する可燃性ガス中の酸素及
び／又は炭酸ガスの濃度は一定に制御し、区間
を流通するガスが区間及び区間に流入するの
を防止する。区間に流入する可燃性ガスは区
間内において燃焼するか、必要なら間接加熱器１
５内で燃焼させその熱量は完全に回収される。以
上説明した如く、乾留済みオイルシエール中に残
留する炭素分は区間で燃焼させて回収し、廃シ
エールのもつ顕熱も区間で回収でき、オイルシ
エール乾留プラントのエネルギー交率が向上す
る。すなわちオイルシエールから経済的に乾留油
及び高発熱量の乾留生成ガスが得られる。

次に第６図の方法について説明する。

第６図は移動格子式装置内にオイルシエールを
可燃性ガスによつて加熱乾留する区間、酸素含
有ガス中に可燃性ガスを吹込んで燃焼させ区間
に供給される可燃性ガスの温度よりは高温に調節
されたガスによつてオイルシエールを加熱乾留す
る区間、酸素含有ガスによつて乾留済みオイル
シエール中に残留する炭素分を焼却するための
区間、可燃性ガスによつてオイルシエールを冷却
しかつオイルシエールの廃熱を回収するための
区間を設けてオイルシエールを乾留し、乾留油及
び高発熱量の乾留生成ガスを経済的に製造する方
法の系統図である。

第６図において移動格子１に積載されたオイル
シエールの破砕物の層２は、導管３から供給され
る可燃性ガスによつて加熱乾留された後、区間
に入り導管４から送られる酸素含有ガス中に導管
５から可燃性ガスを吹込んで燃焼させて高温度に
調節されたガスによつてさらに加熱乾留された後
区間に移動する。区間に移動したオイルシエ
ール層は導管６から供給される酸素含有ガスにさ
らされて乾留済みシエール中に残留する炭素分が
焼却され、次に区間に移動し導管７から供給さ
れる可燃性ガスで冷却された後廃シエールとして
系外に排出される。

区間から留出する油および水の混合した可燃
性ガスは、気液分離器８を介して送風機９に吸引
され、必要なら冷却器１０を通した後、１部は
区間に供給される可燃性ガスとして使用され、１
部は導管１１から製品ガスとして回収する。区
間を流出した可燃性ガスは送風機１２で吸引され
間接加熱器１３で加熱された後区間に循環され
る。区間を流出したガスは気液分離器１４を介
して送風機１５に吸引され、必要なら冷却器１６
で冷却された後間接加熱器１３に送られ可燃性ガ
スを加熱するための熱源として使用される。区
間を流出したガスは送風機１７で吸引され間接加
熱器１３に供給される。

間接加熱器１３には必要なら導管１８から可燃
性ガスを供給し、それを燃焼させて可燃性ガスを
加熱するための熱源として使用する。また第４図
を用いて詳細に説明した如く、区間及び区間
を流出する可燃性ガス中の酸素及び／又は炭酸ガ
スの濃度を一定に制御し他区間からのガス流入を
防止する。

第６図の方法においても第５図の方法と同じよ
うに経済的なオイルシエールの乾留ができ、かつ
高発熱量の可燃性ガスが回収できることは今まで
の説明で容易に理解できることであるが、第６図
の方法の今１つの特徴は、オイルシエールの加熱
乾留操作をそれぞれ異つた温度で行うことができ
るため、例えば米国コロラド地方産出のオイルシ
エールの如くオイルシエール中に熱分解性の例え
ばCaCo₃の如き炭酸塩を含有するオイルシエール
の乾留操作でも確実に高発熱量の乾留生成ガスが
回収できるとともに、オイルシエール中の油を確
実に乾留することができることである。熱分解性
の炭酸塩を含有するオイルシエールを乾留すると
約550℃から炭酸塩の熱分解が観察され、約650℃
以上になると炭酸塩の熱分解が急激に発生する。
すなわち、オイルシエールを加熱乾留するための
ガスの温度を650℃以上にするとオイルシエール
中の炭酸塩が熱分解して生成される炭酸ガスが相
当量ガス中に混入してくるため、たとえオイルシ
エールを加熱乾留するガスとして高発熱量の可燃
性ガスを使用したとしても、そのガス中に炭酸ガ
スが混入し、結果的に低発熱量のガスとなつてし
まう。一方、オイルシエールを加熱乾留するため
のガス温度を低くすることはオイルシエールの乾
留速度を著るしく低下させるものであり、オイル
シエールの十分な乾留が達成できないか、または
十分な乾留を行うとすると乾留装置が大きくなり
経済的なオイルシエールの乾留ができなくなる。
しかし第６図に示す本発明の方法を使用するとか
かる不都合が一掃される。

すなわち区間に供給する可燃性ガス温度を
650℃以下にして区間から流出する可燃性ガス
の発熱量を実質的に低下させないようにし、区
間に供給するガスは可燃性ガスを１部燃焼させて
得られる高温ガスとなしオイルシエールの乾留を
完遂する。

このように区間においてはオイルシエールの
乾留を完遂するのに、区間に供給するガスを高
温とするため、該区間では炭酸塩の熱分解が発生
し、該区間を流出するガス中には、その熱分解で
生成した炭酸ガスがオイルシエールの炭化水素化
合物の熱分解生成ガスとともに混入することとな
るが、該ガスは製品ガスに混入させることなく間
接加熱器１３の加熱熱源として利用されるため、
製品ガスの発熱量を低下させないことは勿論のこ
と、該区間で発生した炭化水素化合物の熱分解生
成ガスも間接加熱器１３の加熱源として有効利用
されるものである。

また区間に供給するガスは高発熱量の可燃性
ガスを使用してもよいが、炭酸塩の熱分解で生成
される炭酸ガスが混入すること、また可燃性ガス
を例えば加熱炉を使用してあまり高温に加熱する
と、その加熱過程で炭素分が加熱炉壁面に析出し
て問題を起すことがあり、好ましい方法ではな
い。

以上説明した如く、第６図の方法を使用する
と、たとえ熱分解性の炭酸塩を含有するオイルシ
エールからでも経済的に高発熱量の製品ガス及び
乾留油が製造できる。

第７図は第５図の方法を改善し、エネルギー効
率をさらに向上させるために改良された実施態様
を示す系統図であり、移動格子１に積載されたオ
イルシエールの破砕物の層２の導管３から供給さ
れる蒸気状の乾留油を含有する可燃性ガスによつ
て予熱される区間、導管４から供給される高温
の可燃性ガスによつて加熱乾留される区間、導
管５から供給される酸素含有ガス流にさらされ
て、乾留済みオイルシエール中に残留する炭素分
を焼却するための区間、導管６から供給される
可燃性ガスによつて廃シエールを冷却するための
区間を移動してオイルシエールを乾留する場合
の系統図である。

区間を流出した可燃性ガスは気液分離器７を
介して送風機８に吸引され、必要なら冷却機９を
通して該ガス中に残留する乾留油及び水を除去し
た後そのガスの１部は区間へ供給される可燃性
ガスとして使用し、残りは間接加熱器１１の燃料
及び／又は製品ガスとして導管１０から取出され
る。区間の底部は区間に隣接した比較的低温
のの１区間と、区間に隣接した比較的高温の
の２区間に分割されておりの１区間の流出ガ
スは気液分離器１２を介して送風機１３に吸引さ
れ、必要なら冷却器１４で冷却して該ガス中に蒸
気状で含有される乾留油及び水分を凝縮除去した
後、導管１６から間接加熱器１１の燃料及び／又
は製品ガスとして取出し、また必要なら導管１５
からその１部を取出し区間へ供給される可燃性
ガスとして使用される。また流出ガス温度が高
く、かつ蒸気状の乾留油を多く含有するの２区
間の流出物は、その流出物中に含有する液状の油
及び水を分離した後、冷却することなくそのまま
送風機１８で導管１３に供給しオイルシエールの
予熱に使用される。

区間を流出したガスは送風機１９によつて間
接加熱器１１の加熱源として使用される。区間
を流出した可燃性ガスは送風機２０で間接加熱器
１１に送られて加熱された後その１部は導管４か
ら区間に供給され、１部は導管３から区間に
供給され。また、第４図を用いて詳細に説明した
如く、の２区間、区間及び必要なら区間を
流出する可燃性ガス中の酸素及び／又は炭酸ガス
の濃度を一定に制御し、可燃性ガス中への不純ガ
スの混入を防止する。この方法の特徴の１つとし
て乾留油の蒸発潜熱が有効に使用されるため熱効
率が高いということがあげられる。

その理由について説明すると、今低温のオイル
シエール層が、オイルシエールの乾留温度以上の
高温ガスが下向きに流れている所に進入してきた
とすると、まずオイルシエール層上部のオイルシ
エールが加熱されていき、そのオイルシエールが
乾留温度に到達すると乾留が開始されガス状の乾
留生成物が供給ガスとともに下向きに流れてい
く。しかしオイルシエール層の底部にいくにした
がつて低温であるため、沸点の高い乾留生成物か
ら順にオイルシエール層内で凝縮する。すなわ
ち、乾留生成物の潜熱がオイルシエールの加熱に
使用されたことになる。また凝縮した乾留生成物
は下向きのガス流に同伴されて液状でオイルシエ
ール層を流出するためその潜熱はすべて有効に使
用されることとなるのがその理由である。しかし
乾留温度に到達するオイルシエール層は、その進
行方向に従つて底部に移つていき、底部付近のオ
イルシエールが乾留される時点においては乾留生
成物はオイルシエール層で凝縮することなくその
ままガス状で流出していく。この流出ガスから乾
留油を回収するためには別途、冷却器で冷却する
必要があり、その潜熱が有効利用できないことと
あわせて不経済である。オイルシエール層の流出
ガス中に含有される蒸気状の乾留油は前記の如く
その留出ガス温度が高くなるほど多くなる。

第７図についてみるとオイルシエールの乾留が
終了するの２区間を流出するガス中に蒸気状の
乾留油が多く含有されている。第７図の方法にお
いてはの２区間の流出物は気液分離器１７でそ
の流出物に含まれる液状物を分離した後そのまま
オイルシエールの予熱用ガスとして区間に供給
されるためオイルシエール乾留プロセスのエネル
ギー効率が１段と向上することはいうまでもな
い。

次に第８図の方法について説明する。

移動格子１に積載されたオイルシエールの破砕
物の層２は導管３から供給される蒸気状の乾留油
と可燃性ガスを含有する燃焼排ガスによつて予熱
される区間、導管４から供給される高温の可燃
性ガスによつて加熱乾留される区間、区間に
供給される可燃性ガスの温度より高温である導管
５からの燃焼排ガスによつて加熱乾留される区
間、導管６から供給される酸素含有ガスによつて
乾留済みオイルシエール中に残留する炭素分が焼
却される区間、導管７から供給される可燃性ガ
スによつてオイルシエールを冷却し、かつオイル
シエールの廃熱を回収する区間を移動してオイ
ルシエールが乾留される。

区間の流出ガスは気液分離器８を介して送風
機９に吸引され、必要なら冷却器１０を通した
後、間接加熱器１１の燃料として該加熱器に供給
される。区間を流出した可燃性ガスは気液分離
器１２を介して送風機１３に吸引され、必要なら
冷却器１４を通した後、そのガスの１部は廃シエ
ールを冷却するための可燃性ガスとして導管７か
ら区間に供給される。区間の流出物は気液分
離器１６でその流出物中に含有する液状物を分離
した後、冷却することなく送風機１７で導管３か
ら区間に吹込みオイルシエールの予熱を行う。
すなわち区間を流出する蒸気状の乾留油の潜熱
も区間でオイルシエールの予熱に使用され、ま
た区間で凝縮した乾留油は気液分離器８で分離
回収される。区間を流出した酸素含有ガスは送
風機１８を用いて導管５から区間に供給され
る。区間に供給される酸素含有ガス流中に導管
１９から可燃性ガスを吹込み、その可燃性ガスの
燃焼熱で区間に供給するガスの温度を調節す
る。区間を流出した可燃性ガスは送風機２０を
用いて間接加熱器１１を介して区間に循環され
る。また間接加熱器１１の燃料として、必要なら
導管２１から製品ガスの１部が供給される。第８
図の方法においても第４図を用いて詳細に説明し
た方法により、区間および区間を流出する可
燃性ガス中の酸素及び／又は炭酸ガス濃度が一定
になるようにし、可燃性ガス中に不純ガスが混入
しないようにする。

第８図の方法は、オイルシエールを乾留する
区間と区間の温度条件がそれぞれ別々に選定で
き、熱分解性炭酸塩を含有するオイルシエールか
らでも高発熱量の可燃性ガスが取得できるばかり
でなく乾留油の蒸発潜熱が有効利用されており、
高発熱量の製品ガス及び乾留油が経済的に製造で
きる方法である事は容易に理解できよう。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は移動格子式装置を用いるオイルシ
エールの乾留方法を示す図であり、第１，２，３
図は公知の従来法に関し、第４，５，６，７，８
図は本発明方法に関する図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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可燃性ガスが
   流通する区間と、該区間に隣接して設けられかつ
   酸素含有ガス及び／又は燃焼排ガスが供給される
   区間とを移動す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、前
   記可燃性ガスが流通する区間から流出するガス中
   の酸素及び／又は炭酸ガスの濃度が、常に、該区
   間に流入する可燃性ガス中の酸素及び／又は炭酸
   ガスの濃度以下になるように、該区間から流出す
   るガス中の酸素及び／又は炭酸ガスの濃度を検出
   し、該濃度が該区間に流入する可燃性ガス中の酸
   素及び／又は炭酸ガスの濃度より高いとき、 (1) 前記可燃性ガスが流通する区間から流出する
   ガスの流量を減少し及び／又は該区間に供給さ
   れるガスの流量を増加し 及び／又は (2) 前記酸素含有ガスが流通する区間から流出す
   るガスの流量を増加し及び／又は該区間に供給
   されるガスの流量を減少する ことを特徴とする移動格子式装置によるオイルシ
   エールの乾留方法。