JP2640979B2 - 液体もしくは固体および／または気体の炭火水素含有燃料の部分酸化方法 - Google Patents

液体もしくは固体および／または気体の炭火水素含有燃料の部分酸化方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体もくは固体および／または気体の炭化
水素含有燃料を多オリフィスバーターにより部分酸化す
るための方法に関するものである。
特に本発明は、酸素含有ガス、液体もしくは固体の炭
化水素含有燃料および／または炭化水素ガスを４個の環
状通路もしくは流路と１個の中心通路もしくは流路とよ
りなる同心配置を備えた多オリフィスバーナーを介して
気化帯域に供給すると共に、合成ガスを含有するガス流
を適する条件下で自熱的に発生させることからなる。液
体もしくは固体および／または気体の炭化水素含有燃料
の部分酸化方法に関するものである。
〔従来の技術〕
酸素含有ガスは一般に空気もしくは純酸素またはその
混合物である。気化帯域における温度を調節するには、
調節ガス（たとえば水蒸気もしくは二酸化炭素）を前記
帯域に供給することができる。
合成ガスは一酸化炭素と水素とからなるガスであっ
て、たとえば単味の中カロリー値燃料ガスまたはメタノ
ール、アンモニアもしくは炭化水素の合成用供給原料と
して使用され、その合成により気体炭化水素および液体
炭化水素、たとえばガソリン、中間留分、潤滑油および
ワックスを生成する。
本明細書において、気体炭化水素および液体炭化水素
という用語は、気化器の供給圧力および温度にてそれぞ
れ気体および液体である炭化水素を意味すべく使用され
る。
合成ガスを製造するための公知方法は、たとえば石
油、木炭もしくは石油コークスのような粒状固体燃料を
1000〜1800℃の範囲の温度かつ0.1〜5MPaの範囲の圧力
にて反応容器内で酸素含有ガスを用いて部分酸化させる
ことからなり、この場合粒状固体燃料はたとえば不活性
ガスもしくは合成ガスのようなガスにおける粒状固体燃
料の分散物として或いはたとえば残油もくは水のような
液体における粒状固体燃料の分散物として反応容器中に
導入される。
さらに、合成ガスはたとえばアルコールもしくは液体
炭化水素（特に残油）のような液体燃料を部分酸化して
製造することもできる。液体燃料は1000〜1800℃の範囲
の温度かつ0.1〜8Mpaの範囲の圧力にて反応容器内で酸
素含有ガスを用いて部分酸化され、この場合反応容器中
への液体燃料の流動は酸素含有ガスの使用によって崩壊
される。
さらに合成ガスは、たとえば気体炭化水素（特に石油
ガスもしくは天然ガス）のようなガス燃料を反応容器内
で1000〜1800℃の範囲の温取かつ0.1〜/6MPaの範囲の圧
力にて酸素含有ガスを用いることにより部分酸化して製
造することもできる。
本明細書中において、酸素含有ガスという用語は空
気、水蒸気もしくは酸素を意味すべく使用され、かつ残
油という用語はたとえば原油、タールサンド、シェール
油もしくは石炭抽出物に対するたとえば蒸留ましくは抽
出のような分離法を行なった後に残留する残留生成物を
意味すべく使用される。
合成ガスは原油精製所にて或いはその近くで製造され
る。何故なら、製造された合成ガスは、直接に中間留
分、アンモニア、メタノールなどを製造するための供給
原料として或いは精製所の炉を加熱したりガスタービン
を燃焼して電気および熱をより効率的に発生させるため
の燃料ガスとして使用しうるからである。さらに、精製
所の廃棄物を使用することもできる。
合成ガスとガス燃料の部分酸化によ製造される場合
は、精製ガスまたは合成工程の副産物として生ずる気体
炭化水素を使用することができる。合成ガスを液体燃料
の部分酸化により製造する場合は、残油および酸化剤を
用いて反応容器中への残油の流動を破壊することができ
る。合成ガスを粒状固体燃料の部分酸化により製造する
場合はガス中、残油中または水に分散させた粒状炭素質
材料を使用することができる。しかしながら、ポンプ輸
送しうるスラリーを得るには、制限量の粒状炭素質材料
しか液体と混合することができない。
しかしながら、合成ガスを製造するための上記方法は
多くの操作融通性を与えない。何故なら、ポンプ輸送し
うるスラリーを得るには、極く限られた量の粒状炭素質
材料しか液体に分散させえないからである。さらに、合
成ガスのH2/CO比は、調節ガスの量を変化させなければ
極く僅かしか変化することができない。
さらに、互いに分離して反応容器中へ粒状固体燃料、
液状燃料および気体燃料よりなる群から選択される少な
くとも２種の異なる燃料を導入すると共に、これら燃料
を酸素含有ガスの使用により反応容器内で部分酸化させ
ることにより、合成ガスを製造することも既に知られて
いる。
特に本発明は、（重質）残留供給原料および炭化水素
ガス（たとえばメタン）が燃料として使用するのに適
し、かつ液体（もしくは固体）および／または気体の炭
化水素を任意の比で給しうる上記したような同時気化方
法に関するものである。この方法において、特定の2/CO
比を合成ガスで達成するには、より少ない調節剤および
酸化剤しか必要とされない。
優秀な気化方法を得るには、液体の微細な噴霧および
燃料と酸素含有ガスと調節剤との良好かつ急速な接触も
しくは混合を確保する必要がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、現場での液体の微細な噴霧が得られ
或いは固体の急速分散が得られるような液体もしくは固
体および／または気体の炭化水素含有燃料の部分酸化方
法を提供することにある。
本発明の他の課題は、酸素と燃料との調節剤との良好
かつ急速な混合もしくは接触が得られかつ事前着火もし
くは火炎フラッシュバックが防止されるような、液体も
しくは固体および／または気体の炭化水素含有燃料の部
分酸化方法を提供することにある。
さらに本発明の課題は、経済的な工程条件（たとえば
調節ガス供給量の減少および炭素と煤との発生減少）が
充分長いバーター寿命と共に達成されるような気化方法
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
したがって本発明は、酸素含有ガスと炭化水素含有燃
料とを４個の同心環状通路もしくは流路と１個の中心通
路もしくは流路とよりなる同心バーナー配置を介して気
化帯域に供給し、かつ合成ガスを含有するガス流を通す
る条件下で自熱的に発生させる工程からなり、さらに酸
素含有ガスを前記同心配置の第１および第３流路を介し
て50〜150m/secの比較的高速度で供給し、炭化水素含有
ガスおよび／または調節剤を中心流路とこの中心流路を
包囲する第４同心流路とを介して５〜84m/secの中速度
で供給し、液体もしくは固体の炭化水素含有燃料を第１
同心流路を包囲する第２同心流路を介して０〜15m/sec
の比較的低速度で供給することを特徴とする液体もしく
は固体および／または気体の炭化水素含有燃料の部分酸
化方法を提供する。
本発明の有利な実施態様において、各速度は気化帯域
中への各流路の出口にて測定される。速度の測定はこの
目的に適する任意の方法で行なうことができ、ここに詳
細には説明しない。
極く少量の炭化水素含有ガス供給に関する本発明の他
の有利な実施態様においては、中心流路もしくは通路を
介して供給される炭化水素含有ガスおよび／または調節
ガスの代りに、同速度にて酸化剤を使用する。
本発明のさらに他の有利な実施態様において、調節剤
は水蒸気または二酸化炭素である。
さらに本発明の他の有利な実施態様において、気化工
程は0.1〜12MPaの圧力で行なわれる。
酸素と燃料と調節剤とを気化帯域に供給するための環
状同心流路の配置を備えた多オリフィスバーナーはそれ
自体公知であり、したがって詳細には説明しない。
一般に、この種のバーナーは内部冷却流体通路を有す
る中空壁部を備える。しかしながら、バーナーは、たと
えば適当なセラミックもしくは耐火材ライニングを設け
ることもでき、これをバーナー前壁部の外表面に施こし
たり或いはそれに近接した手段により懸垂して、バーナ
ーの操作中またはバーナーの始動／停止の際の熱負荷に
耐えることができる。
本発明によれば、酸素と燃料とは良好な噴霧と混合と
を得るための特定速度にて各流路を介し、気化帯域に供
給される。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明をさらに説明する。
実施例 次の条件下で試験を行なった。
バーナー仕様 中心流路の直径 ： 5 2mm 第１同心環状流路スロット幅 ： 4.3mm 第２ 〃 ： 3.0mm 第３ 〃 ： 3.5mm 第４ 〃 ： 5.7mm バーナーに供給する残留供給原料の明細 C/H比:1.41モル／モル 密 度:1000kg/m3 粘 度:0.1kg/（m.s） 表面張力:0.03kg/s2 バーナーに供給される炭化水素含有ガスの明細 組 成:50v％CH4 50v％C2H6 温 度:250℃ バーナーに供給される酸化剤の明細 組 成:99v％O2 v％N2−Ar 温 度:250℃ バーナーに供給される調節剤の明細 組 成:100v％水蒸気 温 度:250℃ 本発明の有利な実施例においては、煤または他の炭素
質材料を燃料ガス流によって気化帯域に移動させること
が了解されよう。
或いは、多オリフィスバーナーの同心環状流路を用い
て有利に気化工程からの（濃厚）水／煤スラリーを供給
したり、或いは極めて分解困難となりうるたとえばジオ
キシのような毒物が添加されたまたは添加されてない使
用済み溶剤などの他の廃液流を供給することもできる。
以上の説明から、当業者には本発明の多くの改変が明
らかであろう。これらの改変も本発明の範囲内である。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】酸素含有ガスと炭化水素含有燃料とを４個
    の同心環状通路もしくは流路と１個の中心通路もしくは
    流路とよりなる同心バーナー配置を介して気化帯域に供
    給し、かつ合成ガスを含有するガス流を通する条件下で
    自熱的に発生させる工程からなり、さらに酸素含有ガス
    を前記同心配置の第１および第３流路を介して50〜150m
    /secの比較的高速度で供給し、炭化水素含有ガスおよび
    ／または調節剤を中心流路とこの中心流路を包囲する第
    ４同心流路とを介して５〜84m/secの中速度で供給し、
    液体もしくは固体の炭化水素含有燃料を第１同心流路を
    包囲する第２同心流路を介して０〜15m/secの比較的低
    速度で供給することを特徴とする液体もしくは固体およ
    び／または気体の炭化水素含有燃料の部分酸化方法。
  2. 【請求項２】各速度を、気体帯域中への各同心流路の出
    口で測定することを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】調節剤が水蒸気または二酸化炭素であるこ
    とを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】0.1〜12Mpaの圧力で行なうことを特徴とす
    る請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 【請求項５】全物質流に対し50±30重量％の酸素含有ガ
    スを第１同心流路を介して供給する一方、残余の物質流
    を第３同心流路に供給することを特徴とする請求項１〜
    ４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 【請求項６】全物質流の60±30重量％の炭化水素含有ガ
    スおよび／または調節剤を中心流路を介して供給する一
    方、残余の物質流を第４流路に供給することを特徴とす
    る請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】酸素含有ガスを中心流路を介して５〜84m/
    secの中速度で供給することを特徴とする請求項１〜６
    のいずれか一項に記載の方法。
  8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法
    により得られる合成ガス。
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