JP2002530473A - ガス化装置における媒の除去方法 - Google Patents

ガス化装置における媒の除去方法

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Abstract

(57)【要約】 部分酸化ガス化器（２）に発生する原料合成ガスは炭素媒を含有しており、該炭素媒は水で洗浄することにより合成ガスから除去されかつ回収される。洗浄水（４）はガス化器（２）の水洗浄急冷地帯で媒を多量に濃縮できる１つ又はそれ以上の高温表面活性剤（６）を含有する。炭素媒は吸収油の手段により洗浄水（４）から分離される。洗浄水（４）から炭素媒の分離は媒粒子に疎水性と親油性とを与える１つ又はそれ以上の表面活性剤（３２）の手段により向上する。回収された炭素媒は部分酸化反応中に炭素のエネルギー価値を回復させるためにガス化器（２）に再循環される。媒を再循環させる前に媒混合物から全ての水又は大部分の水を除去することによりガス化工程の全てのエネルギー効率は増大される。水から媒を分離することはガス化器（２）中の反応状態に依存して媒と水の再循環流を独立して調整できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は合成ガス、又はＨ２ と、ＣＯと、他のガス状物質とから成る合成ガ
ス混合物を製造するために炭化水素供給材料を部分酸化させる方法に関するもの
である。特に本発明は反応しない炭素の回収及び分散している再循環炭素媒を混
入する炭化水素供給材料をガス化装置、特に油供給ガス化装置中に導入させてガ
ス状物質を製造するために使用する反応器の温度調節に関するものである。
【０００２】 炭化水素供給材料から合成ガスを製造するには合成ガス発生器又はガス化器と
して周知である合成ガス反応器に酸素を添加することが必要である。その方法は
作動の経済性と反応器の耐火構成材料の制限とにより設定された許容範囲内に反
応器の温度を維持するためにＣＯ２ 、蒸気又は水のような調節器の添加をも必
要とする。
【０００３】 部分酸化ガス化方法に関する課題は原料合成ガス生成物中の媒の形状での反応
しないか又は変換されない炭素の存在である。媒を除去するために種々の技術が
使用でき、ほとんど一般的なものはスクルバーにおいて合成ガス生成物を水で洗
浄することにあり、該スクルバー中で、同伴炭素が洗浄水に転送され、洗浄され
て媒のない合成ガスが生成される。
【０００４】 媒含有水は水相から炭素を抽出するために石油ナフサを用いて更に処理され得
る。その後炭素は石油ナフサから重油で抽出され得る。重油はほぼ全ての炭素を
含有し、そして部分酸化反応器用の供給材料として使用でき、それにより炭素の
エネルギー価値を利用する。炭素用の抽出剤としてナフサに代えてベンゼンが使
用され得る。ベンゼンで炭素を水から分離した後、ベンゼンは取り除かれ、そし
て再使用のために回収される。
【０００５】 反応しないか又は変換されない炭素を除去するために使用される他の技術は洗
浄水を濾過し、そして更に処理するために炭素濾過ケーキを回収することにある
。
【０００６】 マックコーリスター氏の米国特許第３９７９１８８号明細書は反応器のガス状
排液から水一炭素スラリーを濃縮させる方法を開示しており、該方法は炭素を５
乃至７％まで段階的に洗浄し、濃縮スラリーを燃料油と混合させ、そして炭素／
油／水の混合物を一般的に使用されている過熱高圧蒸気調節器の代替物として蒸
発させることなく部分酸化反応器にもどすようにしてある。
【０００７】 マリオン氏の米国特許第４６９９６３１号明細書は約０．５５乃至４．０重量
％炭素媒のポンプ汲上げ可能な媒−水の分散液を生成させるために媒の水成分散
液を濃縮しかつガス供給材料に対して媒−水の分散液を部分酸化ガス化器に再循
環させる方法を開示している。
【０００８】 シェル インターナショナル リサーチ コーポレーション名義の英国特許第
１３２１０６９号明細書は補助剤として炭化水素油で媒粒子を凝集することによ
り炭素媒を除去することを開示している。媒粒子に疎水性と親水性を与える補助
物質を使用することも記載されている。凝集が行なわれた際に、凝集粒子は篩を
使用して物理的に除去され、残存する水分を除くために乾燥され、そして最後に
反応物質としてガス化器に再循環されるようにしてある。
【０００９】 チップマー氏の米国特許第４２８９６４７号明細書はガス化反応の排液ガスか
ら炭素を回収する方法を開示している。そのガスは不燃焼炭素と灰を分離するた
めに水で急冷される。その後洗浄水を澄んだ水と、炭素含有水と、灰泥とに分離
するために洗浄水のデカンテーションが行なわれる。炭素含有水はガス化反応に
おける灰油の変換を制御する蒸気を生成するために使用される。
【００１０】 部分酸化ガス化器は媒形成を最少にするために常に高転換率で作動する。媒懸
濁液の不安定と嵩粘度の増大のため、多量の媒形成は望しくない。多量の媒形成
は媒の熱価値が回収されない限り、低い冷ガス効率を意味する。
【００１１】 媒を洗浄するために使用できる水の量は熱均衡により決定されるように部分酸
化ガス化器中の調節器として作用するために必要な範囲に制限されている。媒の
発生量は炭素対酸素比により設定されている。従って水の量は過剰な媒の発生を
防止するために変えることができない。本発明の目的は媒を洗浄するために使用
される急冷水の量を変えることができるように水流と媒流とを分離することにあ
る。
【００１２】 本発明の他の目的は媒／水の混合物又は媒／油の混合物を低粘度に維持するこ
とにある。ガス化器は低い合成ガス変換率で運転でき、しかも媒／水の混合物又
は媒／油の混合物を低粘度に維持する。
【００１３】 部分酸化ガス化方法において、原料プロセスガスは約１７００°Ｆ乃至約３５
００°Ｆ、特に２０００°Ｆ乃至約２８００°Ｆの範囲の温度でかつ約２００ｐ
ｓｉａ乃至約２５００ｐｓｉａ、特に約７００ｐｓｉａ乃至約１５００ｐｓｉａ
の圧力でガス化器の反応地帯から出る。原供給材料中の炭素の量に基づいて０か
ら約２０重量％までの範囲で炭素粒子が存在する。
【００１４】 ロビン氏等の米国特許第４０２１３６６号明細書は急冷水中で炭素粒子の濃度
を０から２重量％、好ましくは１．５重量％以下の範囲に維持することが望まし
いことを開示している。
【００１５】 部分酸化ガス化器の反応地帯を出る熱原料排液合成ガス流はガス化器の反応地
帯に生じる炭素媒粒子を搬送する。熱原料排液合成ガス流はガス化器の反応地帯
の下側に配置させた急冷地帯又は急冷室中に導入される。そこに存在する急冷水
を通して多量の合成ガスをあわだてることにより生じる急冷地帯の乱流状態は合
成ガスから媒を洗浄する作用をなす。急冷室は多量の媒を水と混合させる。この
媒は急冷水を急冷地帯の急冷リングに再循環させることにより濃縮され得る。
【００１６】 部分酸化ガス化器に発生された原料合成ガスは炭素媒を含有し、炭素媒は水で
洗浄することにより合成ガスから除去されかつ回収される。洗浄水はガス化器の
水洗浄急冷地帯において媒を多量に濃縮することができる１つ又はそれ以上の高
温表面活性剤を含有している。炭素媒は吸収油の作用により洗浄水から分離され
る。洗浄水から炭素媒の分離は媒粒子に疎水性と親油性を与える１つ又はそれ以
上の表面活性剤により向上する。回収炭素媒は部分酸化反応中に炭素のエネルギ
ー価値を回復させるためにガス化器に再循環される。媒を再循環する前に媒混合
物から全ての水又は大部分の水を除去することによりガス化方法の全エネルギー
効率を増大させることができる。水から媒を分離することはガス化器中の反応状
態に依存して媒再循環流と水再循環流とを別個に独立して調整させることができ
る。
【００１７】 本発明によれば、アンモニウムリグノスルホン酸塩又は他の等価界面活性剤の
ような１つ又はそれ以上の界面活性剤の添加が安定懸濁液として水中で媒を濃縮
させることができる。該界面活性剤は全嵩粘度を減少させることにより混合物の
ポンプ汲上げをも向上させる。約３重量％又はそれ以上の媒の高濃度が水洗浄の
急冷地帯で達成できる。
【００１８】 合成ガス洗浄作用から回収された媒／水の混合物は吸収油と結合し、加熱され
、そして高圧分離器に向けられる。水は高圧分離器中で揮発されそして媒は油を
有する懸濁液を形成する。媒−油混合物は分離器から除去されそしてガス化器に
戻され、そこで燃料源として使用される。小量の軽油をも含有する揮発水は高圧
分離器から出てそして温度調節器として使用するためにガス化器にもどす。
【００１９】 ガス化器中で調節器として水が使用された時に、部分酸化がス化反応中に形成
された媒と水はガス化器に再循環される。これは媒をガス化器に再循環させるた
めに媒濾過器のケーキ排出の必要性と炭素抽出装置の必要性とを除去する。
【００２０】 本発明は媒と水をガス化器に対する油供給材料のスリップ流中に再循環させか
つその後水を高圧で蒸発させかつ除去することにより蒸気と水の温度調節器の利
益を結合することにある。
【００２１】 図１に関し、少量の同伴炭素媒と極めて少量の同伴鉱物灰とを含有する原料加
熱合成ガスがガス化器２の上部の反応地帯（図示せず）に発生される。その後、
その加熱合成ガスはガス化器２の底部の急冷地帯を通る。ここで、１つ又はそれ
以上の高温表面活性剤を含有する急冷水流４及び水性溶液６と接触する。原料合
成ガスの温度が降下し、そして炭素媒と鉱物灰の全てが合成ガスから除去される
。冷却されかつ洗浄された合成ガス８が本装置の外側に配置させた他の装置で更
に加工するために急冷地帯から出る。
【００２２】 急冷水流４は約０．１重量％から約１．５重量％までの媒を含有している。そ
れは冷却及び洗浄合成ガス８から下流の合成ガス洗浄装置で発生される。
【００２３】 水性溶液６は約３００°Ｆから約６００°Ｆまでの温度下において熱的に安定
するアンモニウムリグノスルホン酸塩又は等価表面活性剤のような１つ又はそれ
以上の高温表面活性剤を含有している。そのような表面活性剤は本発明の技術分
野において周知であり、例えば有機ホスファート、スルホン酸塩及びアミン表面
活性剤である。その表面活性剤は急冷室の底部において水中での媒の安定懸濁液
を形成させるために使用され、そこでは媒の濃度が約３．０重量％から約１５．
０％重量％の範囲内である。表面活性剤は全液体粘度をも減少させる。急冷室の
底部における活性化表面活性剤の濃度は約０．０１重量％から約０．３０重量％
まで変化する。
【００２４】 濃縮された媒−水の流れ１０はガス化器２の急冷地帯から出る。流れ１０から
小さいブロウダウン流１２が分離しそして本装置から出ていく。ブロウダウン流
１２の目的は塩及び浮遊する重金属のような鉱物灰の系を浄化することにある。
流れ１２は金属回収作用（図示せず）又は適用可能な環境規定によって適当な廃
棄物処理装置に送出させることができる。ブロウダウン流１２の質量の流量は媒
−水の流れ１０のものの約０．００５〜約０．０５０である。
【００２５】 残りの媒−水の流れ１４はポンプ１６に流通し、ポンプ１６においてその圧力
が高圧フラッシュ分離器４４に流入することができるように十分に増大される。
【００２６】 ポンプ１６を出る加圧された媒−水の流れ１８には本装置の外部から、通常で
は合成ガス洗浄装置（図示せず）のダウンストリームから供給される最適ブロウ
ダウン流２０が付加される。ブロウダウン流２０は高圧フラッシュ分離器４４で
フラッシュされる高濃度のアンモニア及びホルマートを含有する。アンモニア及
びホルマートはガス化器２の反応地帯に入り、そこでそれらは過酷な作動状態下
で分解する。高圧媒−水／ブロウダウン流２２を形成するためにブロウダウン流
２０を加圧された媒−水の流れ１８に結合させることにより、上述した合成ガス
洗浄装置用の排水ストリッピング水柱の必要性が除去される。
【００２７】 結合された高圧流２２はその後媒−油／水の流れ２６を形成するために、油−
媒再循環流２４と接触し、媒−油／水の流れ２６は高剪断運動混合器３６に入り
、該混合器３６においてそれは本装置の外部からの油スクルバー供給材料２８と
１つ又はそれ以上の表面活性剤の油性溶液３２と混合され、該表面活性剤は媒粒
子に疎水性と親油性を与える作用をなす。
【００２８】 油スクルバー供給材料２８は一般的に有効な燃料油にすることができるが、し
かし約３０〜５０ＡＰＩ比重度の範囲における中間留出燃料油が好ましい。油ス
クルバー供給材料２８の流量は高圧フラッシュ分離器４４の底部中で約５．０重
量％乃至約５０．０重量％の量の媒濃度を保持するために調整されている。
【００２９】 油性溶液３２の第２表面活性剤を利用する目的は媒粒子に疎水性と親油性を与
えることにある。これらの表面活性剤は本発明の技術分野において周知であり、
そしてカルボン酸塩、リン酸塩、スルホナート、硫酸塩、アルコール、グリコー
ル、アミン及び有機酸化物であり、好ましくはアルキレングリコールのポリマー
、アルキルエーテルアミン、及びオキシプロピレンジアミンである。表面活性剤
の濃度は運動混合器３６を出る全ての媒／油／水の混合物３８の約０．０１重量
％から約０．３０重量％まで変化する。
【００３０】 表面活性剤で実質的に処理された混合媒／油／水の流れ３８は熱交換器４０に
入り、そこで媒／油／水の流れ３８は高圧フラッシュ分離器４４に入る時に所望
のフラッシュ分離のために必要な状態における加熱媒／油／水の流れ４２として
出ていく。高圧フラッシュ分離器４４は約２００絶対ｐｓｉから約２５００絶対
ｐｓｉまで、好ましくは約７００絶対ｐｓｉから約１５００絶対ｐｓｉまで変化
する圧力で作動するガス化器２の作動圧力よりも高い約１００ｐｓｉ乃至約２０
０ｐｓｉで作動する。高圧フラッシュ分離器４４の作動温度は約４５０°Ｆから
約６５０°Ｆまでである。
【００３１】 蒸気流４６は高圧フラッシュ分離器４４から送出され、そして約０．１重量％
乃至約５．０重量％の少量の同伴気化油を含有する。蒸気流４６は部分酸化ガス
化器２中の温度を調整するための調節器として使用される。しかし温度調節器と
して使用するのに必要としない蒸気流４６の一部４８が分割され、そして廃熱及
び軽油回収装置５０に導入される。
【００３２】 調節器として使用される残りの蒸気流５２は熱交換器５４を流通し、そこで蒸
気流５２は飽和状態以上の約５０°Ｆ乃至約１５０°Ｆの温度に過熱され、そし
て過熱蒸気流５６として送出され、該過熱蒸気流５６はガス化器２に入り、ガス
化器２において温度調節器として使用される。蒸気の過熱は炭化水素燃料６６を
ガス化器２中に導入する作用をなす供給材料噴射ノズル（図示せず）の全ての運
転性能を改善する。
【００３３】 高圧フラッシュ分離器４４を出る濃縮された媒−油の混合物５８はほとんど水
分がなく、ポンプ６０を通過し、ポンプ６０においてその圧力がガス化器２の作
動圧力よりも高い約１００−２００ｐｓｉまで増加される。加圧されかつ濃縮さ
れた媒−油の混合物６２はポンプ６０を出て、そして流れ２４と６４とに分流さ
れる。流れ２４の流量は流れ３８において油対水の重量比を約０．３対１から約
３対０までそれぞれ維持するように調整されている。流れ６４の流量は高圧フラ
ッシュ分離器４４中のレベルにより制御され、そしてスクルバー油供給材料流２
８の流量とほぼ同じである。
【００３４】 加圧された濃縮媒−油の混合物６４は部分酸化ガス化器２に入り、ガス化器２
においてその混合物６４は反応物質として炭化水素燃料６６を補充する。流れ６
６対流れ６４の重量比はほぼ約０．０５対１から約０．３０対１まである。
【００３５】 濃縮された媒−油の混合物の残りの部分２４は高圧媒−油のブロウダウン流２
２と接触しかつ混合する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によりガス化装置における媒の除去方法の概略説明図である。
【符号の説明】
２ ガス化器 ４ 急冷水流 ６ 水性溶液 ８ 合成ガス １０ 媒−水の流れ １２ ブロウダウン流 １４ 媒−水の流れ １６，６０ ポンプ ２４ 油／媒再循環流 ２６ 媒／油／水の流れ ２８ 油スクルバー供給材料 ３２ 油性溶液 ３６ 混合器 ３８ 混合媒／油／水の流れ ４０，５４ 熱交換器 ４２ 加熱媒／油／水の流れ ４４ 高圧フラッシュ分離器 ４６，５２ 蒸気流 ５０ 軽油回収装置 ５６ 過熱蒸気流 ５８ 媒−油の混合物 ６４ 流れ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｊ 3/46 Ｃ１０Ｊ 3/46 Ｈ Ｊ 3/54 3/54 Ｈ Ｊ Ｃ１０Ｋ 1/10 Ｃ１０Ｋ 1/10 1/18 1/18 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4D032 DA01 4D076 AA16 AA24 BB18 DA02 EA14Z EA20Z FA02 FA12 HA20 JA02 JA03 JA04 4H060 AA01 BB01 BB23 CC05 FF04 FF18

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭化水素供給材料の部分酸化ガス化反応中に生じる原料合成
    ガスに付着する炭素媒を回収しかつ再使用する方法であって、 ａ）濃縮された炭素媒／水混合物を形成させるためかつ全嵩粘度を減少させる
    ことによりその混合物のポンプ汲み上げ作用を向上させるために第１表面活性剤
    の存在において水で洗浄させることにより原料合成ガスから炭素媒を除去し、 ｂ）媒粒子に疎水性と親油性を与えるためかつ炭素媒／油／水混合物を形成す
    るため第２表面活性剤の存在において吸収油に炭素媒／水混合物を接触させ、 ｃ）高圧フラッシュ分離作用の手段により炭素媒／油／水混合物を炭素媒／油
    混合物と媒なし気化水とに分離させ、 ｄ）温度調整器として作用させるために媒なし気化水の少なくとも一部分を部
    分酸化ガス化反応に再循環させ、 ｅ）炭素媒／油混合物を部分酸化ガス化反応に再循環させてそれを燃料として
    使用することを特徴とするガス化装置における媒の除去方法。
  2. 【請求項２】 第１表面活性剤が有機ホスファートと、スルホン酸塩と、ア
    ミンとからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記表面活性剤がアンモニウムリグノスルホン酸塩であるこ
    とを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 濃縮された炭素媒／水混合物が約３．０重量％乃至約１５．
    ０重量％の炭素媒を含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 吸収油が約３０〜５０ＡＰＩ比重度の範囲にある中間留出物
    であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 高圧フラッシュ分離作用から送出される炭素媒／油混合物中
    の媒濃度が約５．０重量％から約５０．０重量％まで変化することを特徴とする
    請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 高圧フラッシュ分離作用中の圧力が部分酸化ガス化反応の圧
    力よりも大きい約１００ｐｓｉから約２００ｐｓｉまでであることを特徴とする
    請求項１に記載の方法。
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