JP4741136B2 - 残油の穏やかなフラッシュ蒸留方法 - Google Patents
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- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原油、天然瀝青または油砂の処理からの残油の穏やかなフラッシュ蒸留方法であって、前記残油が混合機内で熱担体としての粒状高温コークス（熱担体コークス）と１：３〜１：３０の重量比で混合され、前記混合機内における前記混合処理によって前記熱担体コークスの細粒の表面に液体残留物膜がまず形成され、この残留物膜の一部分が前記混合機内で蒸発する方法に関するものである。形成されたガス及び蒸気が前記混合機から取り出される。
【０００２】
【従来の技術】
この様な方法は、同じ方向へ回転する噛み合いスクリューを有する一個または数個の混合機が使用されるドイツ連邦共和国特許公開明細書第１９７２４０７４号によって公知である。しかし、この方法では１２０秒超の固体の滞留時間を達成することが複雑であるかまたは困難であることが分かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の基礎となっている目的は、上記の公知の方法を発展させて、費用のかからない方法で可能な最良の品質の生産油の可能な限り高い収率を生じさせることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、混合機内で形成されたコークスと残油との混合物が次に接続されている攪拌タンク内へ導入され、この攪拌タンク内でその混合物が４５０〜６００℃好ましくは４８０〜５５０℃の温度で機械的に攪拌されながらゆっくりと下方へ移動し、乾燥しており流動可能なコークスがその攪拌タンクから取り出されるので、上記の目的が達成される。この流動可能なコークスは、大部分で液体残油がなく、従って良好な流動性を示す。
【０００５】
本発明による方法では、熱担体コークスの滞留時間は、一般に、混合機内では１〜１２０秒であり、攪拌タンク内では１〜３０分である。混合機としては、二つかそれよりも多い水平噛み合いスクリューを有する既に公知の混合機が使用されることが好都合である。この混合機は比較的短い長さに組み立てられることができるので、混合機内におけるガス及び蒸気の滞留時間も短くて一般に０．５〜５秒になる。
【０００６】
混合機からのまだ湿っており且つ粘着性のあるコークス含有固体は、次に接続されている攪拌タンク内に装填される。攪拌タンク内に装填される残油の混合機内における含有量は、混合機に供給された残油の量のまだ５〜９０重量％でたいていは１０〜７０重量％である。内部で固体が下方へ徐々に移動する攪拌タンクは、単一または数個の羽根車軸を有していてよい。徹底的な混合は解放されるガス及び蒸気の取り出しを促進し、これらのガス及び蒸気は、攪拌タンクから取り出されて、混合機から取り出されるガス及び蒸気と同様に凝縮器に供給される。
【０００７】
残油はコークス残留物を後に残す瀝青質の結合剤として振る舞い、固体粒子が凝塊して大きな塊を形成することが防止されなければならないので、攪拌タンク内での攪拌が必要である。形成された塊は攪拌機によって再び砕かれるので、熱担体の流動性が維持される。攪拌タンク内では長い滞留時間が容易に達成され得るが、水平噛み合いスクリューを備える同じ滞留時間の混合機は遥かに長い長さに組み立てられなければならず、このことは一方では機械的に困難であり他方では複雑で且つ費用がかかる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の方法の実施形態を、図面を参照して以下に説明する。図１の混合機１内では、高温の熱担体コークスが導管２を通して導入され、処理されるべき残油が導管３を通して導入される。熱担体コークスの温度は５００〜７００℃の範囲内であり、これらの熱担体コークス及び残油は３：１〜３０：１の重量比で混合機１に供給される。この実施形態では、混合機１は複数のそれ自体は公知の水平噛み合いスクリューを有している。混合機１中では、４５０〜６００℃でたいていは４８０〜５５０℃の範囲内の温度が得られる。形成されたガス及び蒸気は、０．５〜５秒の範囲内の短い滞留時間の後に排出導管５を通って混合機１から出て、凝縮器６内に導入される。この凝縮器から、ガスが導管７を通して別個に取り出され、生産原油が導管８を通して取り出され、この生産原油は図示されていない更なる処理装置に供給され得る。
【０００９】
混合機１を通過して出口導管１０に到達したコークス含有固体混合物は、導管３を通して供給された量の５〜９０重量％という残油の残留含有量をまだ有している。従って、その混合物はまだ湿っており且つ粘着性があり、そのため、導管１０内での堆積及び膠着を回避するために、機械的清浄装置１１（例えば、スクリュー、スクレーパー）が便法として使用されている。
【００１０】
攪拌タンク１２内では、固体と残油との混合物が下方へ移動しながら機械的に攪拌され、温度は４５０〜６００℃でたいていは４８０〜５５０℃の範囲内に維持される。攪拌タンク内における固体の滞留時間は、１〜３０分の範囲内にあり、少なくとも３分はあることが好ましい。従って、残油を油蒸気、ガス及びコークスに変換するために、攪拌タンク内で可能な限り低い温度を使用することも可能である。この実施形態では、形成されたガス及び蒸気は、導管１０を通って上方へ流れ、混合機１からのガス及び蒸気と共に排出導管５を通って凝縮器６に到達する。
【００１１】
破線１３で示されている様に、攪拌タンク１２の下部内に放散ガス（例えば、水蒸気、Ｃ4−炭化水素ガスまたは窒素）を導入することが得策かも知れない。
【００１２】
コークスが攪拌タンク１２の下部に到達した時には、このコークスは乾燥しており且つ流動可能である。このコークスは導管１４を通して取り出されて空気コンベア１５に供給される。予熱されていることが好ましい燃焼空気が導管１６を通してその空気コンベア内に導入され、追加の燃料を導入することも可能である。コンベア１５内では、その追加の燃料及び／またはそのコークスの一部が燃やされ、残りのコークスが加熱されて捕集容器１７内に導入される。排ガスは導管１８を通って捕集容器から出て、温度が５００〜７００℃の範囲内である高温コークスが容器１７の下部内に蓄積する。ここから、上述の方法で、この高温コークスが導管２を通して混合機１内に熱担体コークスとして供給される。
【００１３】
蒸留に供給される熱担体コークスの総量の１〜３０重量％の部分流が、導管４を通して混合機１の端部に供給され得る。この追加の熱担体コークスは、それから、攪拌タンク１２内に導入される固体混合物内で主に有効になる。コークスのこの第二の追加によって攪拌タンク内のコークスと残油との混合物が追加的に加熱されることができ、このことがコークスの表面における残油の変換を促進する。図１の表示と対照をなして、導管４を通して供給される熱担体コークスは排出導管５の垂直部内に導入されることもでき、この垂直部でその高温の熱担体コークスは付着物を除去してこの付着物を混合機１に再循環させる。余分なコークスはコークス巡回通り抜け導管２ａから取り出され得る。
【００１４】
図２、３の説明。実行された実験は、反応温度（Ｔ）の低下に伴って生産油の収率と生産油の品質との両方が向上していることを明らかにした。
【００１５】
図２では、コークス（Ｃ）、生産油（ＰＯ）及びＣ4までのガスの（重量％での）形成量がＹ軸上に表されている。価値のある範囲は生産油の範囲である。
【００１６】
図３では、Ｚ軸が、生産油中の種々の汚染物質つまり硫黄（Ｓ）、窒素（Ｎ）、Conradson残留物（ＣＣＲ）及びニッケルとバナジウムとの合計（Ｎｉ＋Ｖ）の、処理される残油中の最初の含有量に対する百分率（重量％）を示している。
【００１７】
低い反応温度では生産油の収率が相対的に高く生産油中の汚染物質の含有量が相対的に低い、ことが分かる。しかし、低い温度では固体の相対的に長い滞留時間が反応に必要であり、このことは経済的な方法では混合機１と攪拌タンク１２との組合せでのみ達成され得る。
【００１８】
【実施例】
図１に対応する装置内では、原油の蒸留で得られた１０ｔ／時の真空残留物が、３３０℃の温度で混合機１内に導入されて、５７０℃である８０ｔ／時の熱担体コークスと混合される。その真空残留物は、２０重量％のＣＣＲ、３重量％の硫黄、２００ｍｇ／ｋｇのバナジウム及び１００ｍｇ／ｋｇのニッケルを含有している。混合機内では、５００℃の反応温度が得られる。約３０秒後に、まだ油を含有している熱担体コークスが混合機から攪拌タンク１２内に落とされる。残油の残留含有量は、供給された残留物量のまだ２５重量％である。
【００１９】
乾燥コークス（１．２ｔ／時）並びに油蒸気及びガスを得るために、その後の５分以内で、混合物が攪拌タンク内で反応させられる。油蒸気とガスとの混合物は、導管１０、５を通して取り出されて、凝縮器６に供給される。図２、３に対応して、４重量％のＣＣＲ、２．１重量％のＳ、７ｍｇ／ｋｇのＶ及び３．５ｍｇ／ｋｇのＮｉ並びに５００ｋｇ／時のガス（Ｃ4-）を含有する８．３ｔ／時の生産油（Ｃ5+）が得られる。熱担体コークス（８０ｔ／時）とその表面に新たに形成されたコークスとが攪拌タンクから取り出され、これらは大部分で液体成分がなく従って乾燥しており且つ流動可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法の工程系統図である。
【図２】 収率を反応温度の関数として示すグラフである。
【図３】 生産油中の汚染物質を反応温度の関数として示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、原油、天然瀝青または油砂の処理からの残油の穏やかなフラッシュ蒸留方法であって、前記残油が混合機内で熱担体としての粒状高温コークス（熱担体コークス）と１：３〜１：３０の重量比で混合され、前記混合機内における前記混合処理によって前記熱担体コークスの細粒の表面に液体残留物膜がまず形成され、この残留物膜の一部分が前記混合機内で蒸発する方法に関するものである。形成されたガス及び蒸気が前記混合機から取り出される。
【０００２】
【従来の技術】
この様な方法は、同じ方向へ回転する噛み合いスクリューを有する一個または数個の混合機が使用されるドイツ連邦共和国特許公開明細書第１９７２４０７４号によって公知である。しかし、この方法では１２０秒超の固体の滞留時間を達成することが複雑であるかまたは困難であることが分かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の基礎となっている目的は、上記の公知の方法を発展させて、費用のかからない方法で可能な最良の品質の生産油の可能な限り高い収率を生じさせることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、混合機内で形成されたコークスと残油との混合物が次に接続されている攪拌タンク内へ導入され、この攪拌タンク内でその混合物が４５０〜６００℃好ましくは４８０〜５５０℃の温度で機械的に攪拌されながらゆっくりと下方へ移動し、乾燥しており流動可能なコークスがその攪拌タンクから取り出されるので、上記の目的が達成される。この流動可能なコークスは、大部分で液体残油がなく、従って良好な流動性を示す。
【０００５】
本発明による方法では、熱担体コークスの滞留時間は、一般に、混合機内では１〜１２０秒であり、攪拌タンク内では１〜３０分である。混合機としては、二つかそれよりも多い水平噛み合いスクリューを有する既に公知の混合機が使用されることが好都合である。この混合機は比較的短い長さに組み立てられることができるので、混合機内におけるガス及び蒸気の滞留時間も短くて一般に０．５〜５秒になる。
【０００６】
混合機からのまだ湿っており且つ粘着性のあるコークス含有固体は、次に接続されている攪拌タンク内に装填される。攪拌タンク内に装填される残油の混合機内における含有量は、混合機に供給された残油の量のまだ５〜９０重量％でたいていは１０〜７０重量％である。内部で固体が下方へ徐々に移動する攪拌タンクは、単一または数個の羽根車軸を有していてよい。徹底的な混合は解放されるガス及び蒸気の取り出しを促進し、これらのガス及び蒸気は、攪拌タンクから取り出されて、混合機から取り出されるガス及び蒸気と同様に凝縮器に供給される。
【０００７】
残油はコークス残留物を後に残す瀝青質の結合剤として振る舞い、固体粒子が凝塊して大きな塊を形成することが防止されなければならないので、攪拌タンク内での攪拌が必要である。形成された塊は攪拌機によって再び砕かれるので、熱担体の流動性が維持される。攪拌タンク内では長い滞留時間が容易に達成され得るが、水平噛み合いスクリューを備える同じ滞留時間の混合機は遥かに長い長さに組み立てられなければならず、このことは一方では機械的に困難であり他方では複雑で且つ費用がかかる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の方法の実施形態を、図面を参照して以下に説明する。図１の混合機１内では、高温の熱担体コークスが導管２を通して導入され、処理されるべき残油が導管３を通して導入される。熱担体コークスの温度は５００〜７００℃の範囲内であり、これらの熱担体コークス及び残油は３：１〜３０：１の重量比で混合機１に供給される。この実施形態では、混合機１は複数のそれ自体は公知の水平噛み合いスクリューを有している。混合機１中では、４５０〜６００℃でたいていは４８０〜５５０℃の範囲内の温度が得られる。形成されたガス及び蒸気は、０．５〜５秒の範囲内の短い滞留時間の後に排出導管５を通って混合機１から出て、凝縮器６内に導入される。この凝縮器から、ガスが導管７を通して別個に取り出され、生産原油が導管８を通して取り出され、この生産原油は図示されていない更なる処理装置に供給され得る。
【０００９】
混合機１を通過して出口導管１０に到達したコークス含有固体混合物は、導管３を通して供給された量の５〜９０重量％という残油の残留含有量をまだ有している。従って、その混合物はまだ湿っており且つ粘着性があり、そのため、導管１０内での堆積及び膠着を回避するために、機械的清浄装置１１（例えば、スクリュー、スクレーパー）が便法として使用されている。
【００１０】
攪拌タンク１２内では、固体と残油との混合物が下方へ移動しながら機械的に攪拌され、温度は４５０〜６００℃でたいていは４８０〜５５０℃の範囲内に維持される。攪拌タンク内における固体の滞留時間は、１〜３０分の範囲内にあり、少なくとも３分はあることが好ましい。従って、残油を油蒸気、ガス及びコークスに変換するために、攪拌タンク内で可能な限り低い温度を使用することも可能である。この実施形態では、形成されたガス及び蒸気は、導管１０を通って上方へ流れ、混合機１からのガス及び蒸気と共に排出導管５を通って凝縮器６に到達する。
【００１１】
破線１３で示されている様に、攪拌タンク１２の下部内に放散ガス（例えば、水蒸気、Ｃ4−炭化水素ガスまたは窒素）を導入することが得策かも知れない。
【００１２】
コークスが攪拌タンク１２の下部に到達した時には、このコークスは乾燥しており且つ流動可能である。このコークスは導管１４を通して取り出されて空気コンベア１５に供給される。予熱されていることが好ましい燃焼空気が導管１６を通してその空気コンベア内に導入され、追加の燃料を導入することも可能である。コンベア１５内では、その追加の燃料及び／またはそのコークスの一部が燃やされ、残りのコークスが加熱されて捕集容器１７内に導入される。排ガスは導管１８を通って捕集容器から出て、温度が５００〜７００℃の範囲内である高温コークスが容器１７の下部内に蓄積する。ここから、上述の方法で、この高温コークスが導管２を通して混合機１内に熱担体コークスとして供給される。
【００１３】
蒸留に供給される熱担体コークスの総量の１〜３０重量％の部分流が、導管４を通して混合機１の端部に供給され得る。この追加の熱担体コークスは、それから、攪拌タンク１２内に導入される固体混合物内で主に有効になる。コークスのこの第二の追加によって攪拌タンク内のコークスと残油との混合物が追加的に加熱されることができ、このことがコークスの表面における残油の変換を促進する。図１の表示と対照をなして、導管４を通して供給される熱担体コークスは排出導管５の垂直部内に導入されることもでき、この垂直部でその高温の熱担体コークスは付着物を除去してこの付着物を混合機１に再循環させる。余分なコークスはコークス巡回通り抜け導管２ａから取り出され得る。
【００１４】
図２、３の説明。実行された実験は、反応温度（Ｔ）の低下に伴って生産油の収率と生産油の品質との両方が向上していることを明らかにした。
【００１５】
図２では、コークス（Ｃ）、生産油（ＰＯ）及びＣ4までのガスの（重量％での）形成量がＹ軸上に表されている。価値のある範囲は生産油の範囲である。
【００１６】
図３では、Ｚ軸が、生産油中の種々の汚染物質つまり硫黄（Ｓ）、窒素（Ｎ）、Conradson残留物（ＣＣＲ）及びニッケルとバナジウムとの合計（Ｎｉ＋Ｖ）の、処理される残油中の最初の含有量に対する百分率（重量％）を示している。
【００１７】
低い反応温度では生産油の収率が相対的に高く生産油中の汚染物質の含有量が相対的に低い、ことが分かる。しかし、低い温度では固体の相対的に長い滞留時間が反応に必要であり、このことは経済的な方法では混合機１と攪拌タンク１２との組合せでのみ達成され得る。
【００１８】
【実施例】
図１に対応する装置内では、原油の蒸留で得られた１０ｔ／時の真空残留物が、３３０℃の温度で混合機１内に導入されて、５７０℃である８０ｔ／時の熱担体コークスと混合される。その真空残留物は、２０重量％のＣＣＲ、３重量％の硫黄、２００ｍｇ／ｋｇのバナジウム及び１００ｍｇ／ｋｇのニッケルを含有している。混合機内では、５００℃の反応温度が得られる。約３０秒後に、まだ油を含有している熱担体コークスが混合機から攪拌タンク１２内に落とされる。残油の残留含有量は、供給された残留物量のまだ２５重量％である。
【００１９】
乾燥コークス（１．２ｔ／時）並びに油蒸気及びガスを得るために、その後の５分以内で、混合物が攪拌タンク内で反応させられる。油蒸気とガスとの混合物は、導管１０、５を通して取り出されて、凝縮器６に供給される。図２、３に対応して、４重量％のＣＣＲ、２．１重量％のＳ、７ｍｇ／ｋｇのＶ及び３．５ｍｇ／ｋｇのＮｉ並びに５００ｋｇ／時のガス（Ｃ4-）を含有する８．３ｔ／時の生産油（Ｃ5+）が得られる。熱担体コークス（８０ｔ／時）とその表面に新たに形成されたコークスとが攪拌タンクから取り出され、これらは大部分で液体成分がなく従って乾燥しており且つ流動可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法の工程系統図である。
【図２】 収率を反応温度の関数として示すグラフである。
【図３】 生産油中の汚染物質を反応温度の関数として示すグラフである。
Claims (6)
- 原油、天然瀝青または油砂の処理からの残油の穏やかなフラッシュ蒸留方法であって、前記残油が混合機内で熱担体としての粒状高温コークス（熱担体コークス）と１：３〜１：３０の重量比で混合され、前記混合機内における前記混合処理によって前記熱担体コークスの細粒の表面に液体残留物膜がまず形成され、この残留物膜の一部分が前記混合機内で蒸発し、形成されたガス及び蒸気が前記混合機から取り出され、湿っており粘着性のあるコークスが前記混合機から取り出される方法において、
前記コークスと前記残油との混合物が次に接続されている攪拌タンク内へ導入され、この攪拌タンク内で前記混合物が４５０〜６００℃の温度で機械的に攪拌されながらゆっくりと下方へ移動し、乾燥しており流動可能なコークスが前記攪拌タンクから取り出されることを特徴とする方法。 - 前記温度が４８０〜５５０℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記混合機内における前記熱担体コークスの滞留時間が１〜１２０秒であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
- 前記攪拌タンク内における前記熱担体コークスの滞留時間が１〜３０分であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
- 新たな熱担体コークスが前記コークスを含有する前記混合物に追加され、この追加が行われた前記混合物が前記混合機内に装填された前記残油の量の５〜９０重量％である残留含有量の前記残油と共に前記攪拌タンク内に導入されることを特徴とする請求項１、２または３に記載の方法。
- 前記混合機と前記攪拌タンクとの間の通路が機械的清浄装置を有していることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
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