JP2014527552A - ディレードコークス化ユニットからの粒子状コークスを用いた重質残油のガス化プロセス - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、出典明示により本明細書に取り込まれる、2011年7月27日提出の米国特許仮出願番号第61/512,083号の利益を請求する。
固形コークスをコークス化ユニットドラムから除去し、次いで所望される粒子径範囲内である粒子形態まで減らすように処理される。粉砕コークスには、単独で、あるいは残油、担体ガスまたは他の液体と共に、リアクターに導入される際に、極めて微細な粒子、すなわち、「ダスト」が含まれうる。ある実施態様において、粉砕コークスは、35メッシュのタイラーふるいを通過する。他の実施態様において、粉砕コークスは、70メッシュのタイラーふるいを通過する。
本発明の別の好ましい実施態様において、粉砕コークス粒子は、残油と共に、局所的なまたは関連する精製プロセスから膜リアクターに導入される。コークス粒子を、油と共に、均一な稠度および含有量の供給原料として導入されるように混合することが望ましい。前記供給原料混合物は、少なくとも2重量%の固形組成物を含有すべきである。この操作様式は、構成成分のより均一な燃焼または部分酸化、ならびに水で冷却されたリアクター壁との接触によって固体および液体スラグの形成を生じる灰分の発生を確実なものとする。比較的冷却された壁に接触する灰分から形成される液体スラグは、液体スラグの薄い膜として固体スラグ層を流れ落ち、ガス化ガスと共にガス化スペースを離れる。前記スラグは、リアクター壁と冷却回路との間を断熱する。
ディレードコークス化プロセスに由来するコークスは、コークス内に保持される反応生成物および硫黄毒性触媒物質の形で硫黄を含有しうる。この生成物をより望ましくないものとしうる硫黄および不純物の他の形態を含有するコークスは、あるプロセスにおける使用に適当であれば、特に、その灰分含有量がガス化リアクターの要件を満たすのに十分である場合、本発明のプロセスにおける使用に適した候補となる。
本発明のさらなる実施態様において、合成ガス生成ストリームは、回収される水素の体積を増加させるために、水性ガスシフト(WGS)反応の供給ストリームとして導入される。水性ガスシフト反応において、一酸化炭素は、高温で蒸気と反応し、必要に応じて、1つまたはそれ以上の触媒の存在下で反応して、発熱反応で二酸化炭素および水素を生成する。一酸化炭素および水素は、分離されて95〜99.5V%の水素を含有する比較的高い純度の生成ストリームを提供しうる。
本発明は、さらなる詳細について下記に、および添付した図面に記載され、同一および同様の構成成分は、同一の番号で記載される:
本発明のプロセスは、図2の略図でさらに記載され、図中、生コークス200は、コークス製造装置202で処理されて粒子コークス供給物210を供し、混合ゾーン230に導入される。液体残油炭化水素供給物220は、制御バルブ222の調節により供給源から通過し、混合ゾーン230に導入される。粉砕コークス粒子および液体炭化水素232の均一な混合物は、混合ゾーンから送り出され、酸素240および蒸気250の制御された量でガス化ゾーン260に導入される。部分酸化反応は、ガス化ゾーン260で進行し、生じた灰分構成成分は、膜壁リアクターの水冷却部分に接触して、その表面で固体および液体スラグを形成し、ガス化ゾーン260の底部で最終的に回収され、制御バルブ手段264により266で取り出される。ガス化ゾーンで生じた生の合成ガス262は、他の下流プロセスの使用に応じて3方向の制御バルブ268により取り出すことができる。
酸性ガス吸収セクション310において、酸性合成ガス300は、希薄アミン(lean amine)溶液348と向流で接触させることによって処理され、酸性ガスストリームに由来する硫化水素の大部分が吸収される。スイート合成ガス312は生成され、下流プロセスに送られ、飽和アミン322は、処理のために送り出される。
LPG吸収セクション320において、酸性LPG302は、希薄アミン溶液347と向流で接触させることによって処理され、LPGストリームに由来する硫化水素の大部分が吸収され、飽和アミンストリーム314として送り出される。
LPG洗浄装置330において、前処理したLPGストリーム324中に残存する硫化水素およびメルカプタンは、苛性ソーダによって除去される。硫化水素およびメルカプタンは、使用済み苛性ソーダ334によって保持される。スイートLPG332は、原油蒸留ユニット中の水素プラント333、LPG貯蔵室335および/または気化器337に送られうる。
除去セクション340において、豊富なまたは飽和したアミン314、322、334の希薄アミン347、348溶液への再生は、蒸気364および沸騰供給水366が供給されるリボイラー360で作り出された蒸気362を用いて除去塔で行われる。
リクレーマー350は、供給物344から蒸気としてMEA352を回収する。再生中に蓄積する重合生成物は、アミン溶液を分解する。これらの生成物は、リクレーマー350の底部に堆積され、蒸発したMEA352は、除去塔340に戻される。
新たなアミン混合/貯蔵セクション390において、アミン溶液を混合し、貯蔵し、および回収し、ならびに酸性ガス吸収装置310を補充するための設備が供される。
統合ディレードコークス化およびガス化プロセスおよび系のプロセス構成を図4に示す。アラビア重質原油から得られた減圧残油ストリーム401を、2重量%のアタパルジャイト(attapulgus)粘土と混合し、統合ディレードコークス化およびガス化ユニットで処理する。減圧残油の元素組成を表1に示す。
表1−供給原料の特性
表3.生成物の収率
Claims (19)
- a.ディレードコークス化プロセスに由来するコークスを粉砕して、所定の灰分含有量を有する炭化水素含有コークス粒子の自由流動物を生成し;
b.前記粉砕コークス粒子を動流体供給ストリームに導入し、加圧流動供給物を生成し;
c.炭化水素残油の供給ストリームを供し;
d.少なくとも2重量%の合わせた灰分含有量を有する流動コークス粒子および炭化水素残油供給ストリームを、所定量の酸素の存在中において冷却壁管状壁膜部分酸化ガス化リアクターの燃焼室に注入し;
e.900℃〜1700℃の範囲の温度および20〜100バールの圧力でガス化リアクターを操作し;
f.供給原料を部分酸化にかけて、水素、一酸化炭素およびスラグ物質を生成し;
g.前記水素および一酸化炭素を合成ガスの形態でリアクターから回収し;
h.高温の合成ガスを水冷却熱交換器に通して合成ガスを冷却し;続いて
i.前記熱交換器から高圧の蒸気を回収し、前記蒸気をタービンに導入して電気を生成すること
を特徴とする、ディレードコークス化プロセスに由来するコークスを用いた重質炭化水素残油供給ストリームのガス化プロセス。 - 前記コークス粒子の灰分含有量が、2重量%〜10重量%である、請求項1に記載のプロセス。
- 前記コークス粒子が、ガス状の供給ストリーム中で流体化されて、膜リアクターへの供給物を生じるものである、請求項1に記載のプロセス。
- ガス状の供給ストリームが、酸素を含有するものである、請求項3に記載のプロセス。
- ガス状の供給ストリームが、空気である、請求項4に記載のプロセス。
- コークス粒子および炭化水素残油の炭化水素含有量に基づいて、リアクターに導入されるコークス粒子および酸素の量を制御して、部分燃焼のための化学量論的平衡を供することが含まれる、請求項4に記載のプロセス。
- ガス化装置における酸素の炭素に対する比率が、重量比で0.5:1〜10:1である、請求項1に記載のプロセス。
- 酸素の炭素に対する比率が、重量比で約1:1〜2:1である、請求項8に記載のプロセス。
- 前記コークス粒子が、残油供給ストリームの少なくとも一部において流体化されて、膜リアクター用の供給原料を生成するものである、請求項1に記載のプロセス。
- 前記粉砕コークス粒子が、35タイラーメッシュサイズのふるいを通過するものである、請求項1に記載のプロセス。
- 前記コークス粒子が、残油と混合されて、均一で汲み上げ可能な分散物を形成するものである、請求項10に記載のプロセス。
- 蒸気を、供給原料中の炭素の重量比で0.1:1〜10:1の比率でリアクター燃焼室に導入することが含まれる、請求項1に記載のプロセス。
- 前記蒸気が、供給原料中の炭素の重量比で0.1:1〜2:1の比率で導入されるものである、請求項13に記載のプロセス。
- 前記蒸気が、供給原料中の炭素の重量比で0.4:1〜0.6:1の比率で導入されるものである、請求項14に記載のプロセス。
- 工程(h)からの冷却された合成ガスを水性ガスシフト反応にかけ、水素および二酸化炭素の混合ストリームを回収し、続いて水素の生成ストリームを回収することが含まれる、請求項1に記載のプロセス。
- 水性ガスシフト反応が、150℃〜400℃の範囲の温度および1〜60バールの圧力で行われるものである、請求項16に記載のプロセス。
- 水性ガスシフト反応が、150℃〜400℃の範囲の温度および1〜60バールの圧力で維持されるものである、請求項17に記載のプロセス。
- 水の一酸化炭素に対するモル比が、5:1である、請求項17に記載のプロセス。
- 水の一酸化炭素に対するモル比が、少なくとも3:1である、請求項17に記載のプロセス。
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