JP2009007479A - Method for modifying heavy fuel and modification apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ビチューメン等の重質燃料を改質する重質燃料の改質方法及びその改質装置に関するものである。 The present invention relates to a heavy fuel reforming method and reforming apparatus for reforming heavy fuel such as bitumen.
近年、ビチューメン、ペトロコーク、オイルサンド、オイルシェール等の重質燃料を改質し、改質燃料油及び燃料ガスとして回収することが考えられている。 In recent years, it has been considered to reform heavy fuel such as bitumen, petrocoke, oil sand, oil shale and the like and recover it as reformed fuel oil and fuel gas.
ビチューメンを改質する際には、熱分解装置のフールドコーカや、水素を付加し得るLCファイナを用いてビチューメンを低粘度化し、更に水素化処理装置を用いてビチューメンを改質及び脱硫処理している。 When reforming the bitumen, the viscosity of the bitumen is reduced using a heat coke coordinator or an LC finalizer that can add hydrogen, and the bitumen is reformed and desulfurized using a hydrotreating device. .
又、オイルサンドやオイルシェールを処理する際には、前処理段階として、掘削したオイルサンド等にスチームや温水を加えて軟質化し、分離器によりビチューメンを抽出する工程が必要となっている(非特許文献1、2等参照)。 In addition, when processing oil sand or oil shale, a process of extracting bitumen with a separator is required as a pre-treatment stage by adding steam or hot water to the drilled oil sand or the like (Non-Natural). (See Patent Documents 1 and 2).
ここで、ビチューメンを水素化処理するための水素は、天然ガスの水蒸気改質により生成され、オイルサンド等を軟質化するためのスチームや温水は、天然ガスを熱源として生成されている。
しかしながら、重質燃料を改質する際には、熱分解のコーキング処理等により低粘度化する工程や、水素化により軟質化及び脱硫する工程を組み合わせて処理されるため、全体の工程が非常に複雑になるという問題があった。又、重質燃料の改質における水素化処理の水素や、軟質化のためのスチームは、天然ガスを用いるため、コストがかさむと共に、天然ガスのインフラが整備できない地域では、オイルサンドの掘削やビチューメンの改質処理ができないという問題があった。 However, when reforming heavy fuels, the entire process is very difficult because it is processed by combining the steps of reducing viscosity by pyrolysis coking, etc. and softening and desulfurization by hydrogenation. There was a problem of becoming complicated. In addition, hydrogen for hydroprocessing in heavy fuel reforming and steam for softening use natural gas, which is costly and in areas where natural gas infrastructure cannot be established, drilling oil sand There was a problem that bitumen could not be reformed.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、全体の工程を簡素化すると共に、水素化やスチームの熱源のために天然ガスを用いることを不要にする重質燃料の改質方法及びその改質装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and reforms of heavy fuels that simplify the overall process and eliminate the need for using natural gas for hydrogenation and steam heat sources. It is an object to provide a method and a reformer thereof.
本発明は、重質燃料及びエアを流動層反応器に投入して流動層により重質燃料を改質し、改質時に生じたコーク及び/又はピッチを流動層反応器から取り出して燃焼器に導入し、コーク及び/又はピッチを燃焼してスチームを取り出し、該スチームを前記流動層反応器に供給して重質燃料の改質に利用し、改質時に生じた揮発油及び/又はガスから改質ビチューメンを取り出すことを特徴とする重質燃料の改質方法、にかかるものである。 The present invention introduces heavy fuel and air into a fluidized bed reactor, reforms the heavy fuel with the fluidized bed, takes out the coke and / or pitch generated during the reforming from the fluidized bed reactor and puts it in the combustor. Introducing, burning coke and / or pitch to remove steam, supplying the steam to the fluidized bed reactor and using it for heavy fuel reforming, from volatile oil and / or gas generated during reforming The present invention relates to a heavy fuel reforming method characterized by taking out reformed bitumen.
本発明の重質燃料の改質方法において、重質燃料の改質にスチームの顕熱を利用することが好ましい。 In the heavy fuel reforming method of the present invention, it is preferable to use sensible heat of steam for reforming the heavy fuel.
本発明の重質燃料の改質方法明において、脱硫剤を投入して重質燃料の脱硫を行うことが好ましい。 In the heavy fuel reforming method of the present invention, it is preferable to desulfurize the heavy fuel by introducing a desulfurizing agent.
本発明の重質燃料の改質方法において、改質時に生じた揮発油及び/又はガスから炭化水素類のオフガスを取出し、オフガスから水素化処理の水素を生成することが好ましい。 In the heavy fuel reforming method of the present invention, it is preferable to take off-gas of hydrocarbons from the volatile oil and / or gas generated during the reforming, and to generate hydrotreated hydrogen from the off-gas.
本発明の重質燃料の改質方法において、重質燃料が、ビチューメン、ペトロコーク、オイルサンド、オイルシェールであることが好ましい。 In the heavy fuel reforming method of the present invention, the heavy fuel is preferably bitumen, petrocoke, oil sand, or oil shale.
本発明は、重質燃料及びエアを投入して流動層により重質燃料を改質する流動層反応器と、該流動層反応器で改質により生じたコーク及び/又はピッチを移送流路を介して導入する燃焼器と、該燃焼器内でコーク及び/又はピッチを燃焼して取り出したスチームを前記流動層反応器に供給するスチーム供給流路と、前記流動層反応器で改質時に生じた揮発油及び/又はガスから改質ビチューメンを取り出す処理手段とを備えたことを特徴とする重質燃料の改質装置、にかかるものである。 The present invention relates to a fluidized bed reactor in which heavy fuel and air are introduced to reform the heavy fuel by a fluidized bed, and a coke and / or pitch generated by the reforming in the fluidized bed reactor through a transfer channel. Generated during the reforming in the fluidized bed reactor, a steam supply passage for supplying the fluidized bed reactor with steam extracted by burning the coke and / or pitch in the combustor. And a heavy fuel reforming apparatus comprising a processing means for extracting reformed bitumen from volatile oil and / or gas.
本発明の重質燃料の改質装置において、処理手段は、揮発油及び/又はガスを凝縮する凝縮器と、凝縮した揮発油及び/又はガスから改質ビチューメンを分離する分離器とを備えることが好ましい。 In the heavy fuel reforming apparatus of the present invention, the processing means includes a condenser for condensing the volatile oil and / or gas, and a separator for separating the reformed bitumen from the condensed volatile oil and / or gas. Is preferred.
本発明の重質燃料の改質装置において、流動層反応器に脱硫剤を投入する投入手段を備えることが好ましい。 In the heavy fuel reforming apparatus of the present invention, it is preferable to include charging means for charging a desulfurizing agent into the fluidized bed reactor.
このように、本発明によれば、流動層反応器内で重質燃料からコーク及び/又はピッチを生じ、コーク及び/又はピッチを流動層反応器から燃焼器に導入して燃焼し、燃焼により生じたスチームを流動層反応器に供給して重質燃料を改質し、改質時に生じた揮発油及び/又はガスから改質ビチューメンを取り出すので、重質燃料の改質で必要となるスチームを、重質燃料から生じたコーク及び/又はピッチの燃焼により発生させ、結果的に、重質燃料を改質する工程を簡素化することができる。又、重質燃料をスチームや温水により軟質化する前処理が必要な場合であっても、当該重質燃料を流動層反応器に直接投入して処理し得るので、スチームや温水を加えて軟質化する前処理する工程を不要にし、全体の工程を簡素化することができる。更に、重質燃料の改質で必要となるスチームを、天然ガスを用いることなく、コーク及び/又はピッチにより発生させるため、コストを低減すると共に、天然ガスのインフラが整備できない地域であっても重質燃料を改質することができる。 Thus, according to the present invention, coke and / or pitch is generated from heavy fuel in the fluidized bed reactor, and the coke and / or pitch is introduced from the fluidized bed reactor into the combustor and burned. The generated steam is supplied to the fluidized bed reactor to reform the heavy fuel, and the reformed bitumen is taken out from the volatile oil and / or gas generated at the time of reforming. Can be generated by combustion of coke and / or pitch generated from heavy fuel, and as a result, the process of reforming heavy fuel can be simplified. In addition, even when pretreatment for softening heavy fuel with steam or hot water is required, the heavy fuel can be processed by directly feeding it into the fluidized bed reactor. Therefore, it is possible to simplify the entire process by eliminating the need for a pre-processing step. Furthermore, since steam required for heavy fuel reforming is generated by coke and / or pitch without using natural gas, even in areas where natural gas infrastructure cannot be established while reducing costs. Heavy fuel can be reformed.
本発明において、脱硫剤を投入して重質燃料の脱硫を行うと、流動層反応器で重質燃料の改質と脱硫とを同時に行い得るので、脱硫のための別の工程を不要にし、全体の工程を簡素化することができる。 In the present invention, when desulfurization of heavy fuel is performed by introducing a desulfurizing agent, since reforming and desulfurization of heavy fuel can be performed simultaneously in a fluidized bed reactor, a separate process for desulfurization is unnecessary, The entire process can be simplified.
本発明において、改質時に生じた揮発油及び/又はガスから炭化水素類のオフガスを取出し、オフガスから水素化処理の水素を生成すると、重質燃料の水素化処理に必要な水素を、天然ガスを用いることなく発生させるので、コストを低減すると共に、天然ガスのインフラが整備できない地域であっても重質燃料を改質することができる。 In the present invention, when hydrocarbons off-gas is taken out of volatile oil and / or gas generated during reforming and hydrogen for hydrogenation treatment is generated from the off-gas, the hydrogen required for heavy fuel hydrotreatment is converted to natural gas. Therefore, heavy fuel can be reformed even in an area where natural gas infrastructure cannot be established.
本発明の重質燃料の改質方法及びその改質装置によれば、重質燃料を改質する工程を簡素化すると共に、水素化やスチームの熱源のための天然ガスを不要にすることができる等の優れた効果を奏し得る。 According to the heavy fuel reforming method and reformer of the present invention, it is possible to simplify the process of reforming the heavy fuel and eliminate the need for natural gas for the hydrogenation or steam heat source. It can produce excellent effects such as being able to.
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
図1は本発明の重質燃料の改質方法及びその改質装置を実施する形態例である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an embodiment in which the heavy fuel reforming method and reformer of the present invention are implemented.
重質燃料の改質装置は、砂等の流動媒体を加熱して300℃から900℃の気泡の流動層を生じる流動層反応器1が備えられており、流動層反応器1の中途部には、外部からビチューメン、ペトロコーク、オイルサンド、オイルシェール等の重質燃料や、CaOやCaCO3等の脱硫剤を投入し得るスクリューポンプ等の投入手段2が備えられている。流動層反応器1の底部には、風箱3を配置して流動用エア流路のエア管4が接続され、エア管4から供給されるエアを下部の風箱3から吹き出すようになっている。
The heavy fuel reforming apparatus includes a fluidized bed reactor 1 that heats a fluid medium such as sand to generate a fluidized bed of bubbles of 300 ° C. to 900 ° C. In the middle of the fluidized bed reactor 1. Is provided with a
又、流動層反応器1には、移送流路の移送管5を介して燃焼器6が備えられており、燃焼器6には、流動層反応器1から砂等の流動媒体が移送されるようになっている。燃焼器6の底部には、風箱7を配置してエア流路のエア管8が接続され、エア管8から供給されるエアを下部の風箱7から吹き出すようになっている。燃焼器6の上部には燃焼ガスを排出する排出流路の第一排出管9が備えられると共に、燃焼器6の中途位置には砂等の流動媒体を排出する排出流路の第二排出管10を備えられている。ここで第一排出管9には、排ガスをガス分と灰分とに分離するサイクロン11が配置されており、サイクロン11は、ガス分を分離してエア管4へ戻すと共に、残りの灰分を外部へ排出するようになっている。
Further, the fluidized bed reactor 1 is provided with a
更に、流動層反応器1の上部には、導出流路の導出管12を介して処理手段の凝縮器13が備えられており、凝縮器13の下部には連絡流路の連絡管14を介して処理手段の分離器15が備えられている。又、分離器15には、内部で分離したガス分を排気するガス排気流路のガス管16と、比重分の軽い分離液を送給する第一分離流路の第一送給管17と、比重分の重い分離液を送給する第二分離流路の第二送給管18とが備えられている。ここで、凝縮器13は、温度を下げてガス等を凝縮する構成を備えると共に、分離器15は、比重により分離する構成を備えている。
Furthermore, a
一方、流動層反応器1の風箱3には、ポンプ19から凝縮器13の熱交換部13a及び燃焼器6の熱交換部6aを介して延在するスチーム供給流路のスチーム配管20が接続されており、スチーム配管20は、ポンプ19の駆動により送給された水を、熱交換部13a,6aで加熱してスチームにし、流動層反応器1にスチームを供給するようになっている。
On the other hand, the
以下本発明を実施する形態例の作用を説明する。 The operation of the embodiment for carrying out the present invention will be described below.
本発明の重質燃料の改質方法において、重質燃料を改質する際には、最初に、ビチューメン、ペトロコーク、オイルサンド、オイルシェールの重質燃料を、投入手段2により流動層反応器1に投入すると共に、CaOやCaCO3等の脱硫剤を、投入手段2により流動層反応器1に投入する。
In the heavy fuel reforming method of the present invention, when reforming the heavy fuel, first, the heavy fuel such as bitumen, petrocoke, oil sand, and oil shale is supplied to the fluidized bed reactor 1 by the
ここで、流動層反応器1は、エア管4より風箱3を介してエア等が供給されると共に、スチーム配管20より風箱3を介してスチームが供給され、内部に、スチームの顕熱等により300〜900℃の気泡の流動層を形成している。又、流動層を形成する流動媒体は、ビチューメンやペトロコークに含まれる不純固形分や、オイルサンドやオイルシェールの砂分で構成されている。なお、流動媒体は、適宜、外部から砂を追加して調整するようにしても良い。
Here, the fluidized bed reactor 1 is supplied with air or the like from the air pipe 4 via the
次に、流動層反応器1の流動層内では、重質燃料を、スチーム、エア等により改質反応(吸熱反応)を介して改質すると共に、脱硫剤により脱硫反応を介して脱硫し、揮発油及び/又はガスを発生させると同時に、コーク及び/又はピッチを発生させる。ここで、重質燃料の改質は吸熱反応で行われており、重質燃料の軟質化は、改質剤及びエアの発熱やスチームの顕熱により生じている。 Next, in the fluidized bed of the fluidized bed reactor 1, the heavy fuel is reformed through a reforming reaction (endothermic reaction) with steam, air, etc., and desulfurized with a desulfurizing agent through a desulfurization reaction, Coke and / or pitch are generated at the same time as generating volatile oil and / or gas. Here, the reforming of the heavy fuel is performed by an endothermic reaction, and the softening of the heavy fuel is caused by heat generation of the reformer and air and sensible heat of steam.
続いて、流動層反応器1で発生したコーク及び/又はピッチを、流動層反応器1から、流動媒体に含まれた状態で移送管5より取り出し、燃焼器6に移送してエアと共に燃焼する。この時、スチーム配管20の水は、燃焼器6の熱交換部6aで加熱されてスチームとなり、改質剤及び顕熱(熱源)として流動層反応器1に供給され、改質反応(吸熱反応)に用いられる。又、燃焼器6で排出された排ガスのうちガス分は、エア管4に戻されて流動層反応器1の改質反応(吸熱反応)の熱源として利用される。ここで、重質燃料に含まれる硫黄分は、流動層反応器1で熱分解によりコーキングされ且つ脱硫剤により回収された後に、流動媒体と共にCaSとして燃焼器6に移送され、最終的に燃焼器6で酸化された後、砂の流動媒体と共にCaSO4として回収される。又、流動層反応器1から取り出される流動媒体は、定期的に取り出されるものであるが、適宜取り出すようにしても良い。
Subsequently, the coke and / or pitch generated in the fluidized bed reactor 1 is taken out of the fluidized bed reactor 1 from the transfer pipe 5 while being contained in the fluidized medium, transferred to the
同時に、流動層反応器1で発生した揮発油及び/又はガスを、流動層反応器1から導出管12を介して取り出し、凝縮器13に移送して凝縮する。続いて、凝縮器13で凝縮された揮発油等を、連絡管14を介して分離器15に送給し、炭化水素類のオフガス、改質ビチューメン、重質化したビチューメンに分離する。
At the same time, the volatile oil and / or gas generated in the fluidized bed reactor 1 is taken out from the fluidized bed reactor 1 through the
分離された改質ビチューメンは、第一送給管17を介して取り出され、改質燃料油等として利用先に供給されると共に、重質化したビチューメンは、第二送給管18を介して取り出され、更に適宜処理して利用先に供給される。又、オフガスは、分離器15からガス管16を介して排気され、他の反応等により水素が取り出され、重質燃料の水素化処理に適用される。ここで、水素化処理は、流動層反応器1で行うようにすることが好ましいが、他の工程で行うようにしても良い。
The separated reformed bitumen is taken out via the
而して、このような重質燃料の改質方法及びその改質装置によれば、流動層反応器1内で重質燃料からコーク及び/又はピッチを生じ、コーク及び/又はピッチを流動層反応器1から燃焼器6に導入して燃焼し、燃焼により生じたスチームを流動層反応器1に供給して重質燃料を改質し、改質時に生じた揮発油及び/又はガスから改質ビチューメンを取り出すので、重質燃料の改質で必要となるスチームを、重質燃料から生じたコーク及び/又はピッチの燃焼より発生させ、結果的に、重質燃料を改質する工程を簡素化することができる。
Thus, according to such a heavy fuel reforming method and reformer, coke and / or pitch is generated from the heavy fuel in the fluidized bed reactor 1, and the coke and / or pitch is converted into a fluidized bed. It is introduced from the reactor 1 into the
又、重質燃料をスチームや温水により軟質化する前処理が必要な場合であっても、当該重質燃料を流動層反応器1に直接投入して処理し得るので、スチームや温水を加えて軟質化する前処理する工程を不要にし、全体の工程を簡素化することができる。更に、重質燃料の改質で必要となるスチームを、天然ガスを用いることなく、コーク及び/又はピッチにより発生させるため、コストを低減すると共に、天然ガスのインフラが整備できない地域であっても重質燃料を改質することができる。 Even when pretreatment for softening heavy fuel with steam or hot water is necessary, the heavy fuel can be directly fed into the fluidized bed reactor 1 for treatment. It is possible to eliminate the pretreatment process for softening and simplify the entire process. Furthermore, since steam required for heavy fuel reforming is generated by coke and / or pitch without using natural gas, even in areas where natural gas infrastructure cannot be established while reducing costs. Heavy fuel can be reformed.
更に又、流動層反応器1に、スチーム等の改質剤や脱硫剤等を投入すると共に、気泡の流動層を用いて重質燃料を処理するので、重質燃料に対する軟質化、脱硫化、水素化の工程を1段の工程で実施することができる。 Furthermore, since a reforming agent such as steam, a desulfurizing agent, or the like is added to the fluidized bed reactor 1 and the heavy fuel is processed using the fluidized bed of bubbles, softening, desulfurization, The hydrogenation process can be carried out in a single stage.
実施の形態例において、重質燃料の改質にスチームの顕熱を利用すると、流動層反応器1の流動層を好適に形成するので、重質燃料を適切に改質することができる。 In the embodiment, when the sensible heat of steam is used for reforming the heavy fuel, the fluidized bed of the fluidized bed reactor 1 is suitably formed, so that the heavy fuel can be reformed appropriately.
実施の形態例において、投入手段2により脱硫剤を投入して重質燃料の脱硫を行うと、流動層反応器1で重質燃料の改質と脱硫とを同時に行い得るので、脱硫のための別の工程を不要にし、全体の工程を簡素化することができる。 In the embodiment, when desulfurization of heavy fuel is performed by introducing the desulfurizing agent by the charging means 2, the reforming and desulfurization of the heavy fuel can be performed simultaneously in the fluidized bed reactor 1, so that A separate process is unnecessary, and the entire process can be simplified.
実施の形態例において、改質時に生じた揮発油及び/又はガスから炭化水素類のオフガスを取出し、オフガスから水素化処理の水素を生成すると、重質燃料の水素化処理に必要な水素を、天然ガスを用いることなく発生させるので、コストを低減すると共に、天然ガスのインフラが整備できない地域であっても重質燃料を改質することができる。 In the embodiment, when hydrocarbons off-gas is taken out from the volatile oil and / or gas generated during reforming, and hydrogen is generated from the off-gas, hydrogen necessary for the heavy fuel hydro-treatment is obtained. Since it is generated without using natural gas, the cost can be reduced and heavy fuel can be reformed even in areas where natural gas infrastructure cannot be established.
実施の形態例において、重質燃料が、ビチューメン、ペトロコーク、オイルサンド、オイルシェールであると、流動層反応器1により軟質化、水素化、脱硫化の工程を1段の工程で容易に実施し得るので、全体の工程を極めて簡素化することができる。 In the embodiment, when the heavy fuel is bitumen, petrocoke, oil sand, or oil shale, the fluidized bed reactor 1 can easily perform the softening, hydrogenation, and desulfurization processes in a single stage. Thus, the entire process can be greatly simplified.
実施の形態例において、処理手段は、揮発油及び/又はガスを凝縮する凝縮器13と、凝縮器13で凝縮した揮発油及び/又はガスから改質ビチューメンを分離する分離器15とを備えると、流動層反応器1で生じた揮発油及び/又はガスを好適に処理して、オフガス、改質ビチューメン等を得るので、重質燃料を適切に改質することができる。
In the embodiment, the processing means includes a
尚、本発明の重質燃料の改質方法及びその改質装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、重質燃料は、ビチューメン、ペトロコーク、オイルサンド、オイルシェールに限定されるものでなく、重質な燃料ならば特に限定されるものではないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The heavy fuel reforming method and the reforming apparatus thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. Heavy fuel is limited to bitumen, petrocoke, oil sand, and oil shale. Of course, the fuel is not particularly limited as long as it is a heavy fuel, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 流動層反応器
2 投入手段
6 燃焼器
13 凝縮器
15 分離器
20 スチーム配管(スチーム供給流路)
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