JPH0236640B2 - Kotaipitsuchi*mizusurariinoseizohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は固体ピツチ／水スラリーの製造方法に
関するものである。 最近、軽質油の需要は増大しているのに対し、
供給される原油の方はより重質なものに移行し、
しかもその一部は石炭によつて代替されるように
なつている。このような社会的背景から、石油精
製工場においては、重質原油や重質残油を、溶剤
脱歴、熱分解、接触分解等により軽質化する各種
の設備が設置されるようになつてきている。この
ような軽質化用の設備において副生するピツチ
（又はピツチ状物）は、非常に重質で、融点が高
いために、直接燃焼しようとすると、その配管で
の輸送やノズルからの噴霧に著しい困難が伴い、
そのままの形で燃料として利用することも極めて
固困難である。しかしながら、ピツチは石炭に比
べて灰分が微量で、高位発熱量は約8500Kcal／
Kgと大きく、燃料として有利な特性を備えている
ため、従来の燃焼設備に対する供給燃料として利
用し得れば非常に有利であることは明らかであ
る。 このようなことから、固体ピツチを微粉砕し、
水中で分散させて、固体ピツチ／水スラリーの形
で用いることが検討されている。このような固体
ピツチ／水スラリーは、固体ピツチとは異なり、
輸送や貯蔵等のハンドリングが容易である上、バ
ーナ用燃料として用いることができるという利点
を備えている。しかしながら、このような固体ピ
ツチ／水スラリーを工業的に生産するためには、
一般に、固体ピツチを冷却固化する工程、固体ピ
ツチを固体輸送及び貯蔵の可能な粒度に粗粉砕す
る工程、これらの粗粉砕ピツチをベルトコンベ
ア、サイロ等を設備を用いて輸送、貯蔵する工
程、粗粉砕ピツチを湿式微粉砕する工程、あるい
は乾式微粉砕して水と混合する工程等が必要とな
る。 一方、ピツチ製造工程から得られる加熱溶融状
態のピツチを原料として、直接固体ピツチ／水ス
ラリーが製造できれば、前記固体ピツチ／水スラ
リーの製造工程における、固体ピツチの段階的粉
砕工程を含む固体ハンドリングに関する部分を一
切省くことができ、固体ピツチ／水スラリーの製
造方法として極めて有利である。 そこで、本発明者らは、ピツチ製造工程から得
られる加熱溶融ピツチを原料とし、これから直接
固体ピツチ／水スラリーを製造し得る方法を開発
すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に到つた。 即ち、本発明によれば、加熱溶融された流動性
を有するピツチを、分散媒としての水の存在下、
機械力を加えることにより溶融状態で粗粒子状に
細分割して冷却固化させると共に、得られた粗粒
子状ピツチスラリーから水を分離し、この分離水
を冷却し、前記分散媒の一部として循環使用し、
かつ得られた粗粒子状ピツチを、分散媒としての
水の存在下、必要に応じて分散剤の存在下、さら
に微粉砕化させ、固体ピツチ／水スラリーを生成
させることを特徴とする固体ピツチ／水スラリー
の製造方法が提供される。 本発明におけるピツチとしては、(a)原油減圧蒸
留残渣油等の重質油を、プロパン、ブタン等の溶
剤で油分を抽出処理する際に得られる抽出残渣
（溶剤脱歴アスフアルト、あるいはSDAアスフア
ルト等と呼ばれる）、(b)重質油を熱分解して軽質
油を製造する際に得られる副生残渣、(c)石油留分
を接触分解（一般にFCC法と呼ばれる）して得
られる副生残渣、(d)重質油をスチーム熱処理して
軽質油を製造する際に得られる副生残渣等の石油
系ピツチの他、(e)液化石炭の蒸留残渣やコールタ
ールピツチ等の石炭系ピツチも適用され、さらに
前記ピツチを水素化や熱処理して得られる変性ピ
ツチも適用される。本発明において用いるピツチ
は、強常50℃以上、好ましくは60℃以上の軟化点
を有する。 本発明の固体ピツチ／水スラリーの製造方法
は、(i)分散媒（このものは、冷却媒体として作用
する）としての水の存在下、機械力を加えること
により溶融ピツチをそのまま粒子状に細分割させ
て冷却固化する工程（粗粒子状ピツチスラリー製
造工程）と、(ii)この冷却固化工程で得られた粗粒
子状ピツチから水を分離し、この分離水を冷却
し、前記冷却固化工程に循環使用する工程（分離
水冷却循環工程）と、(iii)この粗粒子状ピツチを分
散媒としての水の存在下、さらに機械力を加える
ことにより微粉砕化する工程（微粒子状ピツチス
ラリー製造工程）を含む。加熱溶融した流動性に
富むピツチを水中に導入すると、ピツチは直ぐに
は固化せず、ある時間の間、その流動状態を保つ
が、本発明においては、この流動状態のピツチに
対し、これを剪断するような機械力を加える。こ
のような機械力を加えられた流動状態のピツチ
は、細分割されて、表面を冷却されながら水中へ
分散して行き、最終的には冷却固化された固体粗
粒子となる。この場合のピツチの粗粒子化は、塊
状ピツチを粗粉砕化する場合とは異なり、固体状
ではなく、流体状で行われることから、極めて容
易であり、しかも、その粗粒子化された粒子の寸
法は均一化されている。この粒子平均寸法は、加
える機械力によつて異なり、強い機械力を加える
程より細かな粒子となるが、一般的には直径約１
〜40mm、好ましくは２〜10mm、更に好ましくは３
〜５mmの範囲にするのがよい。本発明において
は、前記のようにして溶融状態で細分割され、冷
却固化された粗粒状ピツチから、分散媒としての
水を分離し、この分離水を冷却し、前記溶融ピツ
チの冷却固化工程に循環する。この循環水は、冷
却固化工程においては、溶融ピツチの冷却媒体の
一部として再使用されるもので、この循環水の使
用により、新しい供給水の使用量を製品として所
望されるピツチスラリー濃度に応じた割合量に設
定することができる。 本発明においては、冷却工程で得られた粗粒子
状ピツチは、分散媒としての水の存在下、さらに
微粉砕化されるが、この場合の微粉砕化は、微粉
砕化すべきピツチが既に相当細かい粒子となつて
いると共に、その粒子径が均一化されているため
に、極めて効率よく行うことができる。この微粉
砕化により、最大粒子直径350μm以下、好ましく
は150μm以下のピツチ微粉砕を含む固体ピツチ／
水スラリーが得られる。 本発明においては、前記した(i)溶融ピツチを細
分割化、冷却及び固化する工程と(iii)粗粒子状ピツ
チの微粉砕化工程とは一般にはそれぞれ別の装置
において実施される。即ち、溶融ピツチの細分割
化、冷却及び固化する工程（粗粒子状ピツチ製造
工程）に用いられる装置としては、溶融ピツチホ
ツパー、溶融ピツチ細分割機（撹拌羽根等）、溶
融ピツチ冷却槽、粒子状ピツチ沈降槽等を含むも
のが一般的に使用され、一方、粗粒子状ピツチの
微粉砕化工程に用いられる装置としては、例え
ば、連続式ボールミル、振動ミル、タワーミル、
サンドミル、エツジランナー、マサツ円板ミル、
石うす式コロイドミル、歯付コロイドミル等が用
いられ、剪断力、衝撃力、マサツ力、圧縮力等の
機械力を与えるものであれば任意である。もちろ
ん、場合によつては、前記工程(i)と工程(iii)とは、
同一の装置内で行うことも可能である。 本発明において用いる加熱溶融ピツチは、通
常、水の沸点以上の温度に加熱されるが、液体輸
送が容易な流動性を得るために十分な高温度に保
持するのがよく、ピツチ軟化温度より50℃以上、
好ましくは100〜200℃程度高い温度に保持するの
が好ましい。本発明の方法は、回分式又は連続式
のいずれの方式でも実施可能であるが、通常は連
続式で実施される。連続式で行う場合、前記した
粗粒子状ピツチ製造装置を第１段で用い、この装
置に対し、溶融ピツチと分散剤兼冷却媒体として
の水を導入し、前記のようにして溶融ピツチの細
分割、冷却及び固化を行つて、粗粒子状の固体ピ
ツチ／水スラリーを生成させる。この場合、循環
水を用いないと、生成する粗粒子状ピツチスラリ
ー中のピツチ濃度は、供給する溶融ピツチ温度及
び量と分散媒として供給される水の温度及び量で
制約される。即ち、生成される粗粒子状ピツチス
ラリー温度は、水の沸騰を回避するために、通
常、水の沸点以下の温度（100℃以下）に設定さ
れるので、装置に供給されるピツチと水の割合
は、それらの温度によつて決まる。例えば、比熱
0.6Kcal／Kg・℃、温度20℃の水を供給原料とし
て用いた場合、供給する溶融ピツチと水との重量
比が35／65を越えると、形成されるピツチスラリ
ーの温度が100℃を越えるようになるので、ピツ
チスラリー中のピツチ濃度は、必然的にこの重量
比より小さな値に制限される。 前記のようにして粗粒子状ピツチスラリーを得
る場合、生成されるスラリー中のピツチ濃度は、
供給するピツチ温度と冷却用媒体として供給する
水の温度によつて決まるので、ある一定濃度のピ
ツチスラリーしか得ることができない。もちろ
ん、加圧型の製造装置を用いれば、さらに高濃度
のピツチスラリーを得ることができるが、このよ
うな方法は、工業的に見た場合好ましい方法とい
うことはできない。従つて、高濃度の粗粒子状ピ
ツチスラリーを得るにはある種の工夫が必要とさ
れるが、本発明の場合、粗粒子状ピツチ製造装置
において得られる生成ピツチスラリーから水を分
離し、この分離水を冷却し、冷却用媒体の少なく
とも一部として循環使用する。このようにして、
循環水を用いる時には、その循環水の持つ冷却能
力に応じた分だけ溶融ピツチの供給割合を増大さ
せ、新しい供給水量を減少させることができる。
従つて、循環水の量及び温度を調節することによ
り、所望する高濃度の粗粒子状ピツチスラリーを
生成させることができる。 前記の粗粒子状ピツチスラリーからの水の分離
は、従来公知の種々の固液分離方法により行うこ
とができ、例えば、沈降法、濾過法、遠心法等が
採用され、この粗粒子状ピツチスラリーからの水
の分離工程は、粗粒子状ピツチスラリーの製造装
置内で行うこともできるし、また、その製造装置
からいつたん外部へ取出して別の装置を用いて行
うこともできる。この粗粒子状ピツチスラリーか
らの水の分離は、前記したように新しい供給水の
使用量を減少又は省略化し得る他、高濃度の粗粒
子状ピツチスラリーを製造し得るという利点を有
する。本発明の場合、水を分離した後に得られる
粗粒子状ピツチは、その水の分離程度とも関係す
るが、一般には、濃度40〜75重量％、好ましくは
65〜75重量％の高濃度ピツチスラリーを形成す
る。また、高濃度ピツチスラリーの温度は、通
常、30〜80℃、好ましくは40〜60℃程度である。 粗粒子状ピツチスラリーから分離された水は、
前記のように、適当温度に冷却されて、溶融ピツ
チに対する冷却用媒体として循環使用されるが、
この場合の冷却温度は、その循環水の割合にもよ
るが、一般には、45℃以下、通常20〜30℃程度の
循環水が得られるようにすれば十分である。循環
水量を多くすればその循環水の温度は高く設定で
きる。 本発明においては、粗粒子状ピツチスラリーか
ら循環用水が分離された後の高濃度の粗粒子状ピ
ツチスラリーは、分散媒としての水の存在下、通
常の方法により湿式微粉砕される。この微粉砕化
においては、生成ピツチスラリーの低粘度化やピ
ツチ粒子の沈降性緩和等の目的のために、界面活
性剤やその他の従来公知の分散剤を適宜併用する
こともできる。分散剤のスラリー中濃度は、通
常、ピツチ100重量部に対し0.1〜２重量部、好ま
しくは0.2〜１重量部程度であり、その最適量は
分散剤の種類によつて適宜選定する。さらに、本
発明で得られる微粒子状ピツチスラリーに対して
は、その使用目的に応じて種々の補助添加剤を加
えることができ、例えば、燃料として用いる場合
には、燃焼助剤、燃焼ガスの脱硫、脱硝酸、灰分
改質剤等を加えることができ、また各種反応装置
へ供給する反応原料として用いる場合、反応助
剤、触媒等を添加することができる。 本発明において、用いる加熱溶融ピツチとして
は、ピツチ製造装置又は、石油精製装置等から抜
出される溶融状態のピツチをそのまま利用するの
が好ましいが、もちろん、固体ピツチを加熱溶融
して用いることができる。また、本発明で製品と
して得られる微粒子状ピツチスラリー中のピツチ
濃度は特に制約されないが、経済性の上では、高
濃度スラリーとして用いるのが有利であり、通
常、ピツチ濃度50重量％以上、好ましくは、70〜
80重量％のスラリーとするのがよい。 次に本発明を図面により詳細に説明する。図面
は本発明の方法を実施する場合の装置系統図を示
す。 この図において、粗粒子状ピツチスラリー製造
装置１は、ピツチホツパー２、ピツチ冷却槽３及
びピツチ沈降槽４からなり、ピツチホツパーとピ
ツチ冷却槽との間には連結部５が配設され、この
連結部５のピツチホツパー底部付近には、タービ
ン撹拌羽根（溶融ピツチ細分割器）６が配設さ
れ、この撹拌羽根６はモータ７により駆動され
る。ピツチ冷却槽３は、その内部にジヤマ板８が
配置され、その底部においてピツチ沈降槽４に連
結する。また、ピツチホツパー１とピツチ沈降槽
との間には、ポンプ１１及び冷却器１２を含む分
離水循環ライン１０が配設される。 ピツチ沈降槽４の底部には、粗粒子状ピツチス
ラリーを排出するためのスクリユーフイーダ２０
が連結部２１を介して設けられ、このスクリユー
フイーダ２０には、その駆動用モータ２２が連結
される。スクリユーフイーダ２０は、ライン２
３，２４を介して湿式微粉砕機２５の入口部２６
に連結し、この湿式微粉砕機２５の出口部２７に
は流量計２９を含むライン２８が連結し、そして
ライン２８には流量計３１を含むピツチスラリー
循環ライン３０と、ピツチスラリー排出ライン３
２が連結され、この排出ライン３２にはピツチ濃
度計３３が連結される。 前記のような装置系を用いて本発明法を実施す
るには、ラインＰから溶融ピツチ及びラインＷか
ら供給水をそれぞれピツチポツパー１に供給し、
さらに、このピツチホツパー１には、分離水循環
ライン１０によつて循環される循環水をライン１
４を介して導入する。このようにして供給された
溶融ピツチは、ピツチホツパー１内で表面のみ固
化し、内部は未固化状で冷却用水と共にピツチホ
ツパー１から連結部５を介し、ピツチ冷却槽３に
移送されるが、その移送に際し、撹拌羽根６の剪
断力により細分割され、表面のみが固化したピツ
チの粗粒子が形成される。 この粗粒子状の表面部のみが固化したピツチ
は、冷却用媒体としての水中に分散されたスラリ
ー状態でピツチ冷却槽３を降下し、その間に全体
的に冷却固化され、ピツチ冷却槽３の底部から、
粗粒子状ピツチスラリーとしてピツチ沈降槽４に
送られる。このピツチ沈降槽４においては、粗粒
子状ピツチは比重が大きく（約1.25程度）、沈降
性の良いことから、容易に沈降し、水と粗粒子状
ピツチの分離が行われる。粗粒子状ピツチから分
離された分離水は、ピツチ沈降槽の上部の排水口
９からポンプ１１及び冷却器１２を介してライン
１４を通つて、循環水としてピツチホツパー２に
循環される。 ピツチ沈降槽４において沈降分離された粗粒子
状ピツチは、高濃度スラリーの形で、ピツチ沈降
槽の底部から連結部２１を介し、スクリユーフイ
ーダ２０に送られ、このスクリユーフイーダ２０
の作用によつて、ライン２３，２４を通つて湿式
微粉砕機２５にその入口部２６から導入される。 湿式微粉砕機２５において微粉砕化されたピツ
チは、高濃度の微粒子状ピツチスラリーとして出
口部２７から抜出され、流量計２９及びライン２
８を通り、その一部は、流量計３１及びライン３
０及び２４を通つて湿式微粉砕機２５に循環さ
れ、一方、残部はライン３２から製品スラリーと
して回収される。流量計３１及びライン３０，２
４を通つて湿式微粉砕機に循環される微粉砕状ピ
ツチスラリーは、ライン２３から湿式微粉砕機２
５に供給される高濃度の粗粒子状ピツチスラリー
の割合を下げ、湿式微粉砕機２５の安定運転を確
保させる役割を果す。即ち、スクリユーフイーダ
２０から押出された高濃度の粗粒子状ピツチスラ
リーのみを湿式微粉砕機２５に供給して微粉砕す
る時は、その砕料濃度が高すぎるため、湿式微粉
砕機の安定運転に支障が起りやすいが、前記のよ
うに、粗粒子状ピツチスラリーに微粒子状ピツチ
スラリーを混合して湿式微粉砕機に送る時には、
このような支障はなくなる。 以上のように、本発明は、粗粒子状ピツチを製
造する第１工程と、この粗粒子状ピツチを微粒子
化する第２工程を含むものであるが、原料ピツチ
として溶融ピツチを用いたことにより、第１工程
の粗粒子状ピツチの製造は格別の機械エネルギー
を要することなく容易に行うことができ、しかも
溶融ピツチの冷却に循環水を使用したことによ
り、第１工程において新しく供給する水の量は、
最終製品として所望されるピツチスラリー濃度に
応じた割合量であり、第２工程においては、スラ
リー濃度の調整は特に必要とされない。その上、
本発明は、全体の工程を流通方式で実施し得るこ
とから、極めて効率的であり、その産業的意義は
大きい。 次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明す
る。 実施例 図面に示した装置を用いて高濃度微粒状子ピツ
チスラリーを連続的に製造した。 この場合、原料ピツチとしては、原油の減圧蒸
留残渣の熱分解によつて製造される軟化温度180
℃を有し、350℃における粘度約2000センチポイ
ズを有するピツチを使用した。このピツチは、
320℃に加熱溶融して供給した。 次に、定常運転における装置系の主要個所の操
作条件を示す。 (1) ピツチホツパー（直径500mm、高さ400mm） (i) 供給ピツチ：温度320℃、供給量500Kg／hr (ii) 供給水：温度30℃、供給量215Kg／hr (iii) 循環水：温度30℃、供給量10000Kg／hr (2) ピツチ冷却槽（直径700mm、高さ1300mm） (i) 入口部：ピツチ粒子温度320℃、水温30℃ (ii) 出口部：ピツチ粒子温度60℃、水温38℃ (iii) ピツチ粒子滞留時間：約180秒 (3) ピツチ沈降槽（縦1000mm、横1000mm、高さ
600mm） (i) 分離水温：38℃ (ii) 沈降ピツチ粗粒子：直径約10mm (4) ライン２３ (i) 粗粒子状ピツチスラリー (a) 濃度：69.5重量％ (b) 通過量：715Kg／hr (5) ライン３０ (i) 微粒子状ピツチスラリー (a) 濃度：69.5重量％ (b) 通過量：1000Kg／hr (6) ライン２８ (i) 微粉砕状ピツチスラリー (a)濃度：69.5重量％ (b) 通過量：1715Kg／hr (7) ライン３２ (i) 微粒子状ピツチスラリー（製品スラリー） (a) 濃度：69.5重量％ (b) 密度：1.18ｇ／c.c.（25℃） (c) 粘度：100cp（25℃） (d) ピツチ微粒子粘度：メツシユ通過量重量
％ (e) 通過量：715Kg／hr

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法を実施するための装置系統
図を示す。 １…粗粒子状ピツチスラリー製造装置、２…ピ
ツチホツパー、３…ピツチ冷却槽、４…ピツチ沈
降槽、６…撹拌羽根、１０…分離水循環ライン、
２０…スクリユーフイーダ、２５…湿式微粉砕
機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加熱溶融された流動性を有するピツチを、分
   散媒として水の存在下、機械力を加えることによ
   り溶融状態で粗粒子状に細分割して冷却固化させ
   ると共に、得られた粗粒子状ピツチスラリーから
   水を分離し、この分離水を冷却し、前記分散媒と
   して循環使用し、かつ得られた粗粒子状ピツチ
   を、分散媒としての水の存在下、必要に応じて分
   散剤の存在下、さらに微粉砕化させ、固体ピツ
   チ／水スラリーを生成させることを特徴とする固
   体ピツチ／水スラリーの製造方法。