JPH0453802B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 本発明は、合成ガスを製造するため液体炭化水
素燃料を一部酸化する方法に関するものである。
さらに詳しく述べると、本発明は、高濃度の金属
を含む重炭化水素の原料を部分的に酸化すること
によつて、H₂O／乾燥ガス分のモル比が高い合
成ガスと低い合成ガスとの清浄な生成合成ガスの
二つの流れを同時に製造するための方法に関する
ものである。 〔従来技術〕 真空残滓（vacunm resid）のように高濃度の
金属を含有する液状重炭化水素燃料を一部酸化す
ると、熱い未精製のガスの流れには、微粒状のカ
ーボンと灰分、すなわち、ニツケル、バナジウ
ム、鉄の化合物が含まれる。未精製のガス流を清
浄化して微粒状物質を取り除いた後に、ガス発生
装置中の微粒状のカーボンを処理することが経済
的に好ましい。しかしながら、高金属濃度の原料
をすすの100％リサイクルでガス化をする最近の
商業ペースでの実績によると、システム中のコン
ベクシヨン型ガス冷却装置は、目詰りによる作動
停止に直面することがあるという問題点が判明し
た。沈積物が、ガス冷却装置の管の入り口をふさ
いだり、ガス冷却装置の管の低温部分の下流にた
まつたりする問題点があつた。 部分酸化ガス発生装置の反応領域からの熱い未
精製の流出ガスの流れは、主にH₂、CO、CO₂、
H₂O及び他のガス成分と、取り込まれた少量の
微粒状物質、すなわち、微粒状カーボン及び灰分
とから成る。熱い未精製の流出ガスは冷却し、清
浄化して、合成ガスあるいは燃料ガスを得るよう
にしなければならない。合成ガスは、炭化水素や
酸素を有する有機化合物を合成したり、水素やア
ンモニアを製造するための供給ガス源として商業
的に重要である。 取り込まれた微粒状カーボンや灰分は、例えば
本出願人に譲渡されている米国特許第3232728に
記載されているように、水で冷却・洗浄すること
によつて未精製の流出ガスから取り除くことがで
きる。流出ガスをオイル−カーボンのスラリーに
よつて洗浄することが本出願人に譲渡されている
米国特許第3639261に記載されている。すすをカ
ーボン回収装置中でカーボン−水の分散液から回
収することが、本出願人へ譲渡されている米国特
許第2999741；2992906；3044179；4134740に記載
されている。本出願人へ譲渡の米国特許第
3980592及び4014786に、デカント工程の典型例が
記載されている。これら本出願人への譲渡米国特
許は、本明細書中に参照してある。 〔発明の概要〕 本発明は、上記した問題点や他の問題点の解決
を目的とするもので、本発明によると、H₂O／
乾燥ガス分のモル比が高いガスと低いガスとの二
つの清浄化合成ガス流を同時にかつ連続的に製造
するための部分酸化方法に用いられる原料は、高
濃度の金属を含む重炭化水素燃料と本方法中で回
収される金属含有の高いすすの全量を含む。 耐熱材で内張りしてある二つの自然流入・非触
媒型部分酸化ガス発生装置が用いられる。 第１のガス発生装置で作られた熱い未精製の合
成ガスの全量が消火タンク中で水により消火・冷
却され、同時に第２のガス発生装置で作られた熱
い未精製の合成ガスの全量が二つの熱い未精製合
成ガス流に分けられる。二分したガスの一方の流
れは、消火タンクで消火・冷却される。同時に、
もう一方の分割されたガスの流れは、コンベクシ
ヨン式のガス冷却装置中でその管が詰まることな
くボイラー給水と間接的に熱交換を行うことによ
つて冷却される。二つの消火・冷却されたガス流
を合流し、水で洗浄を行い微粒状物質すなわち微
粒状カーボン及び灰分を取り除き、H₂O／乾燥
ガス分のモル比の高い合成ガスの清浄化した産出
流を作り出す。同時に、ガス冷却装置から出た合
成ガスの流れは、また別に洗浄され、微粒物質を
取り除きH₂O／乾燥ガス分のモル比が低い合成
ガスの清浄化した産出流を作り出す。全ての消火
タンク及びガス洗浄装置からのカーボンと水と灰
分とからなる分散液の流れは、すす回収装置で処
理され、清澄化した水と灰分とを分離し、液状炭
化水素キヤリヤー又は水の中にすすを分散させた
分散液を作る。そして、この分散液の全量は液状
炭化水素燃料の供給の一部として第１のガス発生
装置の中に導入される。第２のガス発生装置に連
結されたコンベクシヨン型ガス冷却装置の目詰り
は、本工程中でカーボン全てをリサイクルさせた
場合でも、(1)分離された流れによりガス冷却装置
へいくガスの流れの中の灰分を少なくさせ、かつ
(2)すすをリサイクルさせる場合通常はリサイクル
されてしまう金属を取り除くことによつて第２の
ガス発生装置への供給ガス中の全金属量を減少さ
せることによつて回避される。 〔実施例〕 本発明は、添付図面を参照することによつてさ
らに良く理解されよう。図は、本工程の好ましい
実施例を模式的に表わしたものである。 本発明は、従来からの部分酸化ガス発生装置１
と２とが同時にかつ連続的に作動させている本発
明の一実施例を例示する添付図面を参照すること
によつて、より完全に理解できよう。 合成ガス発生装置１には、上述したように、ラ
イン４からの高濃度の金属化合物を含んだ液体重
炭化水素燃料と従来のすす回収装置６のライン５
からの液体キヤリヤー中に金属を含んだすすの分
散液とを含む燃料混合物を、ライン３から供給す
る。実際には、ライン４の液体重炭化水素燃料
は、ポンプ７によつて、ライン８、ヒータ９（取
付選択自由）及びライン１０と１１を通つてミキ
サー１４へ圧送され、このミキサーでライン５か
らのすすの分散液と混合される。ライン１０の炭
化水素燃料である原料の一部は、ライン５６、バ
ルブ５７及びライン５８によつてすす回収装置６
に送り、ライン５のすすの液体キヤリヤーの大半
を供給するようにすることが好ましい。ライン２
０の燃料混合物は、ライン９９からのスチームの
ような温度減速剤とライン３で混合される。 ライン３の燃料とスチームの混合物は、ガス発
生装置１の頂部に位置するバーナー１７の一つの
通路を通つてガス発生装置１の耐熱材１６で内張
りされた自然流入・非触媒型反応領域１５に導入
される。同時に、ライン１８からの未反応の酸素
を含んだガスの流れは、ライン１９を通つてバー
ナー１７の別の通路によりガス発生装置１の反応
領域１５に導入される。そして、ガス発生装置１
の反応領域で自然発火による燃料混合物の一部酸
化が生じ、反応しないで取り込まれた微粒状カー
ボンと灰分とを含んだ熱い未精製の合成ガス流が
作られる。通常の操作中は、熱い未精製の全合成
ガスの流れは、全て反応領域の下方に位置する消
火タンク内の水によつて消化・冷却・洗浄され
る。従つて、この好ましい実施態様では、耐熱材
で内張りした移送ライン２３内の流れ制御手段２
２を閉じるか、あるいは、流れ制御手段３９を閉
じるかによつて、反応領域１５からでる未精製の
合成ガスの全量を、耐熱材で内張りしたガス分流
室２４、耐熱材で裏内張りした通路１２、浸漬管
２５へと下方へ導びき、反応領域の下方に位置し
ている従来の型式の消火タンク２７の底部に入れ
られた消火水２６の中へと通す。流れ制御手段２
２は、盲フランジ板またはバルブで、ガス冷却装
置２９からの上流または下流のライン内に位置さ
れ、そこを通る分割された熱い未精製の合成ガス
の流れの流量を制御、すなわち、ガス通過の開
始・停止を行う。 微粒状カーボン及び灰分の大部分が取り除か
れ、一部清浄化され消火・冷却された合成ガスの
流れは、ライン４５により消火タンク２７を出
て、ライン５５からの一部清浄化され消火・冷却
された合成ガス流の第２の流れ（後述する）と混
合される。 混合されたガスは、ライン４６を通り、ライン
４７からの水でこのガスを洗浄し取り込まれてい
た残りのカーボン及び灰分を除くベンチユリ洗浄
装置４８に送られる。合成ガスと微粒状カーボ
ン、水および灰分からなる分散液との混合物はラ
イン５０を通つてガス洗浄・分離カラム４９に入
れられる。 1.0〜2.0の範囲、例えば1.5のH₂O／乾燥ガス分
のモル比の高い合成ガスの清浄化した産出流は、
分離カラム４９の頂部のライン５１によつてカラ
ムから出ていき、微粒状カーボン、水及び灰分か
らなる分散液は、底のライン５２、バルブ５３及
びライン５４を通つて出ていく。 消火タンク２７の底部の、カーボン、水及び灰
分からなる分散液は、ライン６０、バルブ６１及
びライン６２を通つてライン６３へと送られ、そ
こで、分離カラム４９、ライン５４と６４からの
微粒状カーボン、水及び灰分からなる分散液と混
合される。 通常の操業では、生産設備で意図している合成
ガスの総生産量の約45〜55体積％、例えば50体積
％がガス発生装置１で生産される。 ガス発生装置１の運転と同時に、ガス発生装置
２も作動され生産設備で意図している合成ガスの
総生産量の残りを産出する。ガス発生装置１と２
は、ほぼ同じ大きさで同じ速度で合成ガスを産出
することが好ましい。 耐熱材で内張りしたライン８６と８７内の流れ
制御手段８５を開くか、あるいはバルブ１０８の
ような流れ制御手段を開くと、ガス発生装置２の
耐熱材で内張りした反応領域８８で作られた熱い
未精製の合成ガスは、耐熱材で内張りしたガス分
流室８９で二つのガス流に分割される。 流れ制御手段８５は、盲フランジ板あるいはバ
ルブで、ガス冷却装置１０１から上流あるいは下
流にあるライン内に位置し、ガス流れの速度の制
御、すなわち、その中を通る分割された熱い未精
製合成ガスの通過の開始・停止を行う。ライン
４、ポンプ７、ライン８、取付け自由なヒーター
９、ライン１０と９０からの、高濃度の金属化合
物を含む重炭化水素燃料からなる原料は、ライン
９２からの蒸気のような温度緩和剤とライン９１
で混合される。 燃料とスチームの混合物は、バーナー１００の
一つの通路によりガス発生装置２の反応領域に導
入される。ガス発生装置１へ供給される反応物と
しての燃料とは異なり、ガス発生装置２へ供給さ
れる反応物の燃料にはライン５からの金属を含ん
だすすの分散液は混合されない。 未反応の酸素を含んだライン１８からのガスは
ライン９６を通つてバーナー１００によりガス発
生装置２の反応領域８８に導入される。 上述したように、通常の操作中では、ガス発生
装置２の反応領域８８からの未精製の流出合成ガ
ス流は、熱い未精製の合成ガスの二つの流れに分
割される。 この分割された二つの未精製合成ガス流は、同
じガスの比率で作り出すことができる。例えば、
分割した熱い未精製の合成ガスの第１の流れは、
生産設備の意図した合成ガスの総生産量の10〜40
体積％、例えば25体積％からなるようにし、耐熱
ライン８６−８７、流れ制御手段８５、及び、通
過の際ボイラー給水（BFW）と間接的に熱交換
が行なわれる従来のコンベクシヨン式ガス冷却装
置１０１を通すようにしてもよい。 ボイラー給水は、ライン１０２から入り、ライ
ン９７〜９８を通つて飽和あるいは過熱スチーム
として出ていく。 このスチームは、一方あるいは両方のガス発生
装置における温度減速剤として用いられる。又、
スチームの一部をライン１１０、バルブ１１１及
びライン１１２から本装置の他の場所で使用する
ために取り出してもよい。 ある程度冷却された合成ガスはライン１０３を
通つてガス冷却装置１０１を出て、ガス洗浄・分
離カラム１０４で洗浄される。このガスの流れ
は、ライン１０５から出てライン７８からの水に
よつてベンチユリー洗浄装置７６において洗浄さ
れ取り込まれていた微粒状カーボン灰分が取り除
かれる。合成ガスと水の混合物は、ライン１０６
を通つてカラム１０４に送られる。 微粒状カーボン、水及び灰分からなる分散液の
流れは、ライン１１５、バルブ１１６、ライン１
１７を通つてガス洗浄・分離装置１０４の去り、
後述するライン１２４からの微粒状カーボン、水
及び灰分とからなる分散液の流れとライン１１８
において混合される。さらに、ライン７０におい
てライン６３からの微粒状カーボン、水及び灰分
とからなる分散液の流れと混合される。消火タン
ク２７と７３の底部及びガス洗浄・分離カラム３
３，４９と１０４から、微粒状カーボン、水及び
灰分とからなる分散液を取り出すために従来のロ
ツク式ホツパー（図示せず）を用いることができ
る。 ライン７０の微粒状カーボン、水及び灰分から
なる分散液の流れは、すす回収装置６で処理され
る。 すす回収装置６は、ライン５のすすの分散液を
作り出すためのもので、微粒状カーボン、水及び
灰分の分散液から、清澄化した水と、灰分の部分
を分離するのに適したものなら従来の型式のどん
なものでもよい。 清澄化した水の流れは、ライン７２を通つて出
ていき、その一部は、ライン７４及び／またはラ
イン７５による消火タンク２７と７３のそれぞれ
に循環させてもよい。清澄化した水の残りは、そ
れぞれライン３６，４７及び７８によりベンチユ
リー洗浄装置３５，４８及び７６に循環させても
よい。液体炭化水素燃料、水及びそれらの混合物
からなるグループより選ばれた液体キヤリヤー中
にすすが分散している液は、前述のようにライン
５を通つてミキサー１４へ送られる。すすは、高
い濃度の金属を含んだ微粒状カーボンからなる。
金属および金属化合物の残部は、灰分の流れとし
てライン７１を通つて本装置外へ出る。 約0.05〜0.5の範囲、例えば約0.1のH₂O／乾燥
ガス分のモル比の小さい清浄化した産出合成ガス
の流れは、ライン１０７、バルブ１０８、ライン
１０９と４１を通つてカラム１０４を出る。 分割された熱い第２の未精製合成ガス流は、合
成ガス発生装置２の反応領域８８で生成された熱
い未精製の合成ガスの残部からなる。例えば、分
割された熱い第２の未精製合成ガス流は、生産設
備が意図した合成ガスの総生産量の約10〜40体積
％、例えば25体積％からなるようにしてもよい。
「生産設備が意図した合成ガスの総生産量」なる
語句は、H₂O／乾燥ガス分のモル比の高いもの
と低いものの合成ガスの二つの流れを含めて、本
装置が生産するように設計をされた産出ガスの総
体積を意味する。 分割された熱い第１と第２の未精製の合成ガス
の流れは同時に処理される。分割された第２の熱
い未精製の合成ガスの流れは、分流室８９、耐熱
材で内張りをした通路１３、浸漬脚部１２０を通
つて反応領域８８の下方に位置する従来型式の消
火タンク７３の底部に入れられた水１２１に送ら
れる。取り込まれた微粒状カーボン及び灰分は、
消火水の乱流による洗浄作用によつてガスの流れ
から取り除かれる。ライン５５と４５からの、消
火・冷却され洗浄された合成ガスの二つの流れ
は、ライン４６で一緒に混合され、さらに前に説
明した方法で洗浄され、H₂O／乾燥ガス分のモ
ル比の高い清浄化した産出合成ガスの流れをライ
ン５１に作り出す。消火タンク７３の底部の微粒
状カーボン、水及び灰分からなる分散液は、ライ
ン１２２、バルブ１２３及びライン１２４を通つ
て取り出され、前述のように、ライン１１７から
の微粒状カーボン、水及び灰分とからなる分散液
の流れとライン１１８で混合される。 消火タンク２７と７３のそれぞれの消火水２６
と１２１及び消化タンクを出ていく消火されたガ
スの流れは、約300〓〜600〓（148.9℃〜315.6
℃）、例えば400〓〜500〓（204.4℃〜260.0℃）
の範囲の温度にある。同様に、ライン５１内の合
成ガスの流れの温度は約300〓〜600〓（148.9℃
〜315.6℃）、例えば約400〓〜500〓（204.4℃〜
260.0℃）の範囲にある。 別の実施態様では、従来型式のガス冷却・洗浄
塔はガス発生装置１の下流に設けられている。こ
の構成により、ガス発生装置１と２の両方ではな
くどちらか一方を作動させて、熱い分割ガスの一
方の流れは消化タンク中で水によつて冷却し、熱
い分割ガスの他方の流れは、ガス冷却装置で冷却
される、熱い未精製の合成ガスの二つの分割した
流れを作り出すことができるので、本装置にはよ
り一層柔軟性がもたらされる。同時に、もう一方
のガス発生装置で生産される熱い未精製の合成ガ
スの流れの全量を消火タンクの水で消化・冷却を
する。さらに、本工程中で作られてすす回収装置
で分離された全てのすすは、通常熱い未精製の合
成ガスの全量の直接水中で消火・冷却されるガス
発生装置への供給混合物の一部として循環され
る。従つて、ガス発生装置２で製造される熱い未
精製の合成ガスの全量が消火タンク７３に直接送
られているこの第２の実施態様では、流れ制御手
段２２あるいは３９は開かれており、一方流れ制
御手段８５あるいは１０８は閉じられている。さ
らに、ライン３と９１の供給混合物の流れは、そ
れぞれガス発生装置２と１とに切り換えられる。
断熱ライン２３と２８内の熱い未精製の分割ガス
の流れは、従来のコンベクシヨン式ガス冷却装置
２９中でライン３０からのボイラー給水（BFW）
と間接的に熱交換されることによつて冷却され
る。飽和のあるいは過熱のスチームが生成され、
ライン３，２０，９１あるいは９６の反応物の供
給流の少なくとも一つと混合されるために、出口
ライン３１を通つて出ていく。ガス冷却装置２９
あるいは他の実施態様ではガス冷却装置１０１か
ら出るある程度冷却されたガスの流れの温度は、
約250〓〜750〓（121.1℃〜398.9℃）の範囲、例
えば350〓〜500〓（176.7℃〜260℃）の範囲とな
つている。ライン３２のある程度冷却された合成
ガスは、ガス洗浄・分離コラム３３で洗浄され、
ライン３４を通つてベンチユリー洗浄装置３５に
送られて、ライン３６からの水で洗浄し微粒状カ
ーボン及び灰分を取り除き、そしてライン３７を
通つてカラム３３に送られる。カラム３３あるい
は他の実施態様ではカラム１０４からでる合成ガ
スの流れの温度は、約200〓〜400〓（93.3℃〜
204.4℃）、例えば約250〓〜350〓（121.1℃〜
176.7℃）の範囲内にある。約0.05〜0.5の範囲内、
例えば約0.1のH₂O／乾燥ガス分のモル比の低い
清浄化した産出合成ガスの流れは、ライン３８、
バルブ３９及びライン４０と４１とにより容器３
３から取り出される。分割した合成ガス流から取
り込まれていた微粒状カーボン及び灰分を洗い出
して作られた分散水はライン４２、バルブ６６及
びライン６７によつて容器３３の底部から取り出
され、ライン７０においてライン５４，６４，６
３及び１１８からの微粒カーボン、水及び灰分と
からなる分散液の流れと混合される。 本装置の柔軟性は、好都合にも、次のようであ
る。たとえガス発生装置の一方あるいは連結され
ているガス冷却装置が何らかの理由で作動停止さ
れた場合でも、合成ガスの１つあるいは２つの流
れが連続的に生産される。例えば、両方の合成ガ
ス発生装置１と２は同じ大きさのものを用い、ガ
ス発生装置の一方が操業停止されねばならぬ場合
でも、停止させたガス発生装置を待機させておく
間に、操業している残つた方のガス発生装置で、
ガスの流れをコンベクシヨン型式のガス冷却装置
で冷却することなしに、生産設備が意図している
合成ガスの総生産量の約75体積％まで、例えば50
〜75体積％の量の一つのガスの流れをクエンチに
よつて生産することができる。あるいは、一方の
ガス発生装置を待機させておく間に、ガス冷却装
置設備の操業中のもう一方のガス発生装置で、生
産設備が意図している合成ガスの総生産量の約50
体積％まで、例えば、30〜50体積％の量の分割し
た一つのガスの流れをクエンチによつて生産する
ことができ、同時に、生産設備が意図している合
成ガスの総生産量の約25体積％まで、例えば約10
〜25体積％の量の第２の分割されたガスの流れを
限られた時間だけそれに連結したコンベクシヨン
型式のガス冷却装置内で冷却することができる。 取り込まれた微粒状カーボン及び灰分を含む熱
い未精製の合成ガスを生産するための部分酸化ガ
ス発生装置１は、例えば本出願人に譲渡されてい
る米国特許第2809104に示されているように、縦
型中空の自然流入・非触媒式で円筒形状をなし、
耐熱材で内張りされたスチール製加圧容器からな
る。代表的な消火ドラムが同様に上記特許に示さ
れる。 消火タンクとガス冷却装置を備え、合成ガスの
分割した流れを作り出すための部分酸化ガス発生
装置２が同一譲受人の米国特許第4141696に示さ
れている。供給物流をガス発生装置の反応領域に
導入するためには、例えば同一譲受人の米国特許
第2928460に示されているようなバーナーを用い
ることもできる。燃料中の炭素に対する未反応酸
素の原子比（Ｏ／Ｃ比）は、約0.6〜1.6、好まし
くは0.8〜1.4の範囲である。発熱反応である部分
酸化が、スチーム、水、CO₂、N₂、冷却・清浄
化した循環合成ガス及びそれらの混合物とからな
るグループから選ばれた温度減速剤の存在のもと
に生ずる。スチームあるいは水が温度減速剤とし
て用いられた場合には、反応領域中のH₂O／燃
料の重量比は約0.1〜５、好ましくは約0.2〜0.7の
範囲である。部分酸化反応は約1700〓〜3500〓
（926.7℃〜1926.7℃）、例えば、約2000〓〜2800
〓（1093.3℃〜1537.8℃）の範囲の自然発火温度
で、約５〜300気圧、例えば、15〜200気圧の範囲
の圧力のもとに、部分酸化ガス発生装置の反応領
域内で生じる。 部分酸化ガス発生装置の反応領域を直接出てい
く熱い未精製の流出ガスの流れの組成は、モル百
分率でほぼ次のようである。H₂：10〜70、CO：
15〜57、CO₂：0.1〜25、H₂O：0.1〜20、CH₄：
０〜60、H₂S：０〜２、COS：０〜0.1、N₂：０
〜60及びAr：０〜2.0。微粒カーボンは、（供給
混合物中の基準炭素量の）約0.2〜20重量％の範
囲で存在する。灰分は、ライン５からのすすの分
散液が（ライン９１におけるように）重炭化水素
燃料である原料と混合されない場合には（供給燃
料の全重量の）約0.05〜5.0重量％、例えば、0.1
〜1.0重量％の範囲で存在しており、（ライン３に
おけるように）ライン５からのすすの分散液が重
炭化水素燃料と混合される場合には、約0.2〜
20.0重量％の範囲で存在している。 水で消火・冷却及び／または洗浄して取り込ま
れていた微粒カーボン及び灰分を除去した後で、
脱水処理したものあるいは脱水処理を行なわない
ものの組成によつて、ガスの流れは、合成ガス、
還元ガスあるいは燃料ガスとして用いることがで
きる。 部分酸化ガス発生装置１と２での主要な供給燃
料として用いられている高濃度の金属を含んだ重
炭化水素燃料は、灰分が腐食性を有するので一般
には、燃料として多様な目的のために用いるには
満足なものではない。灰分の腐食性は、主に必然
的に含まれてくる金属化合物の酸化生成物による
ものである。本発明の方法では、これらの比較的
安価な燃料をここに合成ガス源として用いること
ができるので好ましい。これら液体重炭化水素の
燃料は、米国石油協会（API）での比重が10以下
で、初期沸点が400〓（204.4℃）以上のものであ
る。例えば、米国試験材料協会（ASTM）の標
準試験方法に従つて大気圧で測定をした場合、
400〓〜600〓（204.4℃〜315.6℃）、例えば、450
〓〜500〓（232.2℃〜260.0℃）の範囲である。
必然的に入つてくる金属化合物すなわち主にバナ
ジウム、ニツケル及び鉄及びもし存在しても極微
量のクロム及びモリブテン及び油に可溶な物質、
コロイド状に分散した金属化合物と有機金属の錯
体とがこれら液体重炭化水素燃料中に存在する。
金属及びその化合物は全量で（燃料の重量に対し
て）約10ppm〜5000ppm強、例えば約50〜
2000ppm、あるいは250ppm以上の範囲で含まれ
ている。上記金属成分の反応生成物は、流出ガス
流れの中に取り込まれて金属、酸化物及び硫化物
の灰微粒子の形でガス発生装置の反応領域を出
る。 灰分の一部、すなわち、（灰分の重量に対して）
約５〜75重量％が従来のすす回収装置６、例え
ば、沈積法によつて消火・冷却・洗浄水から分離
される。残りの灰分は、すすの分散液と一緒にガ
ス発生装置へ循環される。すすの分散液の液体キ
ヤリヤーは、水、液状炭化水素燃料及びそれらの
混合物のグループから選らばれる。固体成分の含
有量は、約0.1〜8.0重量％、例えば、約1.0〜6.0
重量％の範囲であり、カーボンと灰分との混合物
からなる。すすの約５〜50重量％は、金属、Ni、
Ｖ及びFeとそれらの反応生成物であり、残りが
カーボンである。 本発明の方法で使用するのに適した高濃度の金
属を含んだ液状の重炭化水素燃料は、石油の分
留・クラツキング方法の実施で得られる石油残
滓、石油留出物、還元原油、全原油、アスフアル
ト、コールタール、石炭由来の油、頁岩油、瀝青
砂岩油及びそれらの混合物からなるグループから
選らぶことができる。 固体状の炭素系燃料、例えば粒状カーボン、石
油コークス及びそれらの混合物を蒸発できるキヤ
リヤー、例えば水、液体炭化水素燃料及びそれら
の混合物中でポンプでくみ上げられるスラリーと
したものも、液体重炭化水素燃料の定義内に含め
る。 本発明の方法で用いられる未反応の酸素を含ん
だガスは、空気、酸素濃度の高い空気、すなわち
O₂が21モル％以上のもの、及び、ほぼ純粋な酸
素、すなわちO₂が95モル％以上のものからなる
グループから選らばれる。温度減速剤は、スチー
ム、水、CO₂濃度の高いガス、窒素及び循環させ
た合成ガスからなるグループから選らばれる。 実験例 下記実験例は、高濃度の金属を含む重炭化水素
燃料からなる原料を用い部分酸化を行う工程と、
下流のコンベクシヨン型式のガス冷却装置の管を
目詰させずに全部のすすを循環させることを連続
的に実施している方法に係る本発明の一つの好ま
しい実施態様を説明するものである。 好ましい動作モードについて説明をするが、本
実験例は、本発明の範囲を限定するものと解すべ
きではない。本方法は連続式であり、流れの速さ
は、各物質の全ての流れに対して時間単位で表わ
されている。 米国石油協会（API）での比重が2.0で重量パ
ーセントでの究極的分析（Vltimate Analysis）
でＣ：83.45、Ｈ：10.10、Ｎ：0.35、Ｓ：5.5、
Ｏ：0.6及びppmでＶ：594、Ni：98、Fe：64の
金属を含む真空残滓160408ポンドを、上記真空残
滓を含む液体キヤリヤー中に、金属に含んだすす
5.0重量％を含む液体分散液中に混入して循環さ
せた未反応のカーボン5530ポンドと混ぜ、次に、
574〓の温度で1165ポンド／平方インチ（psig）
の圧力のもとにガス冷却装置１０１からのスチー
ム××65981ポンドと混合する。混合物を560〓で
1120ポンド／平方インチ（psig）の圧力のもとに
バーナー１７の通路を通す。バーナーは、従来の
縦型の耐熱材で内張りした自然流入・非触媒式の
中空の合成ガス発生装置１の上端部に位置してい
る。 同時に、温度が300〓で圧力が1165ポンド／平
方インチ（psig）のほぼ純粋な酸素すなわち99.5
モル％のO₂の1774453ポンドの流れをバーナーの
別の通路を通して導入する。供給の流れは衝突し
て混合され、部分的な酸化及び他の関連した反応
がガス発生装置１の反応領域で起こる。熱い未精
製の合成ガスの8800000標準立方フイート（標準
立方フイートは60〓、14.7ポンド／平方インチ
（psig）で測定される）の流れが2596〓の温度で
1050ポンド／立方インチ（psig）の圧力でガス発
生装置の反応領域を出る。分流室２４の未精製合
成ガスの組成は、表１の第１欄に示してある。約
2822ポンドの未反応の微粒状カーボンと1413ポン
ドの灰分とが未精製の合成ガスの中に取り込まれ
る。「灰分」なる語句は、ガス発生装置へ供給さ
れた燃料に含まれていた金属化合物の全ての反応
生成物を含んでいる。 ライン２３の流れ制御手段、例えば２２あるい
は３９が閉じられていると、反応領域１６を出る
熱い未精製の合成ガスの流れの全量が、取り込ま
れている微粒状物質、すなわち生成される微粒状
カーボンと灰分とのほとんど全量をその中に保持
した状態で、消火タンク２７の消火水の中に導入
される。未精製の合成ガスの流れは、この消火水
で冷却・清浄化され、さらにベンチユリー洗浄装
置４８と洗浄・分離カラム４９において水で補足
的に洗浄されることによつて、H₂O／乾燥ガス
分が1.57と高いモル比の合成ガスの流れを作り出
す。ライン５１のこの産出合成ガスの流れは、
30450000標準立方フイートで、表１の第２欄に示
す組成を有する。 同時に、ライン４から供給され温度が574〓で
圧力が1165ポンド／立方インチ（psig）164304ポ
ンドの真空残滓の流れで、ガス冷却装置１０１か
らの63838ポンドのスチームが混合されたものを、
従来の縦型で耐熱材で内張りした自然流・非触媒
式の中空合成ガス発生装置２の上端部に位置する
バーナー１００の一つの通路を通す。ライン１８
から温度が300〓で圧力が1165ポンド／平方イン
チ（psig）のほぼ純粋な酸素、すなわち99.5モル
％のO₂の167612ポンドを含む供給流のバーナー
１００の別の通路から導びく。供給された流れ
は、ぶつかり合い混合されて、部分的な酸化反応
及び他の関連した反応が、ガス発生装置２の反応
領域で起こる。未精製の合成ガス8590000標準立
方フイート（SCF）（60〓で14.7ポンド／立方イ
ンチ（psig）で測定）の流れが、温度2504〓、圧
力が1050ポンド／平方インチ（psig）の状態でガ
ス発生装置２の反応領域を出る。分流室８９での
未精製合成ガスの組成は、表１の第３欄に示して
ある。約2706ポンドの未反応の微粒状カーボンと
165ポンドの灰分とが、三精製の合成ガスの流れ
の中に取り込まれてくる。 ライン８６の流れ制御手段、例えば、８５ある
いは１０８が開らかれ、反応領域８８を出てくる
未精製の合成ガス全量の流れは直ちにガス分流室
９８内で熱い二つの未精製ガスの流れに分割され
る。熱い第１の分割された未精製合成ガスの流れ
は、未精製合成ガス4290000標準立方フイートか
らなり、断熱通路８６，８７を通つてガス冷却装
置１０１で冷却される。第２の分割された流れ
は、熱い未精製の流出合成ガスの流れの残部から
なり、同時に浸漬脚部１２０を通つて消火タンク
７３内で消化・冷却される。二つの一連のガスの
実際の分割は各ラインの背圧バルブによつて制御
することができる。 ガス冷却装置１０１を出たある程度冷却された
分割された第１の合成ガスの流れは、水で洗浄さ
れて、H₂O／乾燥ガス分が0.093とモル比の低い
4300000標準立方フイートの清浄化した合成ガス
を産出する。ライン４１の産出合成ガスの流れ
は、表Ｉの第４欄に示す組成を有する。 微粒状物質の分散水は、消化タンク２７，７３
及びガス洗浄・分離塔３３，４９及び１０４から
取り出されて、従来のすす回収装置６で処理され
る。約697503ポンドの清澄化した水（ライン７
２）と、719ポンドの灰分（ライン７１）と、
140910ポンドのすす−真空残滓の分散液（ライン
５）とが得られる。この水は、消化タンク及び洗
浄装置に循環され、灰分は取り出して副生成物の
バナジウムとニツケルを分離するための金属回収
設備に送られ、またすす−真空残滓の分散液は、
前述したように、重炭化水素燃料と混合されて燃
料の一部としてガス発生装置１に循環される。

〔発明の効果〕

本発明によると、本工程で全てのカーボンを循
環させても、コンベクシヨン型式のガス冷却器に
連続的に入る未精製の分割されたガス流中の金属
含有量は、未だ使用されていない炭化水素燃料の
原料中の金属含有量に対応する値を超えない値に
抑えることができる。それによつて、金属沈積物
の堆積及び管の目詰りが防止できて、ガス冷却装
置の寿命を延ばすことができる。 本発明の装置は、柔軟性のある操作を可能と
し、装置のバツクアツプをすることができるので
好ましい。ガス冷却装置の一方やガス洗浄装置の
作動を、例えばメンテナンスのために、停止しな
ければならなくなつた場合でも、もう片一方の一
連の装置で生産設備が意図している合成ガスの総
生産量の相当量を継続して生産することができ
る。さらに、それぞれH₂O／乾燥ガスのモル比
が高いものと低いものの二つの産出合成ガスの流
れが、高濃度の金属含有量を有する安価な燃料か
ら同時に得られ、本発明装置で生じるすすの全部
を本装置でのコンベクシヨン型式のガス冷却装置
にほとんど目詰りを起こすことなく全体的に循環
できる。 本発明の方法を、明示かつ例示の目的のみのた
め、特定の組成を有する、重炭化水素及び合成ガ
スに言及して、一般的かつ例をもつて記載した。
しかしここに開示した本方法の種々の変形が、本
発明の精神からはずれることなくなし得ることは
明らかである。 また、本発明の好ましい実施態様を述べれば以
下の通りとなる。 (1) 第一及び第二の部分酸化ガス発生装置は、ほ
ぼ同一の大きさであり、生産設備の意図する合
成ガスの全生産量の約45〜55体積％は第一の部
分酸化ガス発生装置で生成され、生産設備の意
図する合成ガスの全生産量の残部は第二の部分
酸化ガス発生装置で生成される特許請求の範囲
第１項の部分酸化方法。 (2) 工程(4)で分割された第一の熱い未精製合成ガ
ス流は、生産設備の意図する合成ガスの全生産
量の約10〜40体積％を含み、第二のガス発生装
置で生産される分割された第二の熱い未精製合
成ガス流は、生産設備の意図する合成ガスの全
生産量の残部を含んでいる特許請求の範囲第２
項の部分酸化方法。 (3) 工程(5)からの合成ガスの清浄化産出流の
H₂O／乾燥ガス分のモル比が約0.05〜0.5の範
囲となつている特許請求の範囲第１項の部分酸
化方法。 (4) 工程(7)からの合成ガスの清浄化産出流の
H₂O／乾燥ガス分のモル比が約1.2〜1.8の範囲
となつている特許請求の範囲第１項の部分酸化
方法。 (5) 工程(5)でのコンベクシヨン式のガス冷却装置
で分割された第一の熱い合成ガス流と間接的に
熱交換を行なうボイラー給水を通す工程を含ん
でスチームを作り、該スチームを温度減速剤と
して第一及び／又は第二の部分酸化ガス発生装
置に導入する工程とを備えた特許請求の範囲第
１項の部分酸化方法。 (6) 原料としての高濃度の金属を含む重炭化水素
燃料は、石油の分留・クラツキング工程操作か
らの未精製の残滓、石油留出物、還元原油、全
原油、アスフアルト、コールタール、石油由来
オイル、頁岩油、瀝青砂岩オイル及びそれらの
混合物から成るグループから選ばれる特許請求
の範囲第１項の部分酸化方法。 (7) 原料としての重炭化水素は、例えば水、液体
炭化水素燃料及びそれらの混合物のような蒸発
され得る液体キヤリヤー中に微粒状カーボン、
石油コークス及びそれらの混合物をポンプで汲
み出しが可能な如くスリラーとしたものを含む
特許請求の範囲第１項の部分酸化方法。 (8) 温度減速剤は、スチーム、水、CO₂に富んだ
ガス、窒素及び循環合成ガスから成るグループ
から選らばれる特許請求の範囲第１項の酸化方
法。 (9) 未反応の酸素を含んだガスは、空気、酸素量
を増加させた空気、すなわちO₂を21モル％以
上含んだもの、及びほぼ純粋な酸素、すなわち
約95モル％以上の酸素から成るグループから選
らばれる特許請求の範囲第１項の部分酸化方
法。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の好ましい実施例を説明するため
の図である。 １，２……部分酸化ガス発生装置、２９，１０
１……ガス冷却装置、３３，４９，１０４……ガ
ス洗浄・分離カラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 次の工程を含む重炭化水素燃料の部分酸化方
   法： (1) H₂O、CH₄、H₂S、COS、H₂およびArのグ
   ループから選ばれた少くとも１つの物質、H₂、
   CO、CO₂、微粒状カーボン、および灰分を含
   む、熱い未精製の合成ガス流を生じるように、
   第一の自然流−非触媒型部分酸化ガス発生装置
   の反応領域において、温度減速剤の存在下で約
   1700〓から約3500〓（約926.7℃から約1926.7
   ℃）の範囲の温度にして約５気圧から約300気
   圧の範囲の圧力にて、未反応酸素を含むガス
   に、液体キヤリア中のすすを含む分散液に混合
   された高金属濃度の重炭化水素燃料を含む反応
   物たる燃料原料流を、反応させる工程、 (2) 工程(1)からの熱い未精製の合成ガス流の少く
   とも一部を水で消化・冷却・洗浄し、微粒状カ
   ーボン、水および灰分の分散液流から一部清浄
   化した合成ガスを分離する工程、 (3) H₂O、CH₄、H₂S、COS、H₂およびArのグ
   ループから選ばれた少くとも１つの物質、H₂、
   CO、CO₂、微粒状カーボン、および、灰分を
   含む、熱い未精製の合成ガス流を生じるよう
   に、第二の自然流、非触媒型部分酸化ガス発生
   装置の反応領域において、温度減速剤の存在下
   で約1700〓から約3500〓（約926.7℃から約
   1926.7℃）の範囲の温度にして約５気圧から約
   300気圧の範囲の圧力にて、未反応酸素を含む
   ガスに、高金属濃度の重炭化水素燃料を、工程
   (1)と同時に反応させる工程、 (4) 工程(3)からの熱い未精製の合成ガス流を第一
   及び第２の熱い分割した合成ガス流に分割する
   工程、 (5) 工程(4)からの分割された第一の熱い合成ガス
   流の全量をコンベクシヨン式のガス冷却装置で
   冷却し、ある程度冷却されたガス流を水で洗浄
   し、微粒状カーボン、水及び灰分の分散液流か
   ら、低い、H₂O／乾燥ガス・モル比をもつ合
   成ガスの清浄化産出流を分離する工程、 (6) 工程(4)からの分割された第二の熱い合成ガス
   流の全量を水で消化・冷却し洗浄を行い、微粒
   状カーボン、水及び灰分を含む分散流から一部
   清浄化した合成ガス流を分離する工程、 (7) 工程(2)と(6)からの一部清浄化した合成ガス流
   を混合し、混合流を水で洗浄し、微粒状カーボ
   ン、水及び灰分を含む分散液流から、高い、
   H₂O／乾燥ガスモル比をもつ合成ガスの清浄
   化産出流を分離する工程、 (8) 工程(2)、(5)、(6)及び(7)からの微粒状カーボ
   ン、水及び灰分を含む分散液流を混合し、すす
   回収領域で、清澄化水流、灰分の流れ、および
   液体キヤリヤー中にすすを含む分散液流とに分
   離する工程、および、 (9) 工程(8)からの液体キヤリヤー中にすすを含む
   分散液の全量を、原料としての新らしい高金属
   濃度の重炭化水素燃料と混合し、この混合物を
   工程(1)の第一の部分酸化ガス発生装置に反応物
   たる燃料原料流として導入する工程。 ２ 耐熱材内張りの反応領域を有し、この領域か
   ら熱い未精製流出ガス全量を、消化・冷却及び洗
   浄用水を有する消火タンクへと排出する少なくと
   も一つの自然流部分酸化ガス発生装置と、耐熱材
   内張りの反応領域および熱い未精製流出ガス流を
   二つの分離流に分けるガス分流手段をもつ少なく
   とも一つの自然流部分酸化ガス発生装置と、前記
   熱い未精製流出ガス流の一つの分離流を冷却する
   ため前記ガス分流手段に接続されたコンベクシヨ
   ン式ガス冷却装置と、前記コンベクシヨン式ガス
   冷却装置からある程度冷却されたガス流を受けて
   低いH₂O／乾燥ガス・モル比をもつガスの清浄
   化産出流を供給するガス洗浄及びガス−液体分離
   手段と、一方の前記ガス発生装置で生成された熱
   い未精製ガス流全量のそれに連結した前記消火タ
   ンクへの導入、および他方のガス発生装置で生成
   された前記分離流の一方のそれに連結した消火タ
   ンクへの導入を制御し、同時に分離流の他方を前
   記ガス冷却装置に導入する流れ制御手段と、各一
   連の前記消火タンクからのある程度清浄化され消
   火されたガス流の全量を受け、高いH₂O／乾燥
   ガス・モル比をもつガスの清浄化産出流と微粒状
   カーボン、水及び灰分の別の液体分散流れとを供
   給するガス洗浄・ガス−液体分離手段と、両方の
   一連の前記消火タンクおよび前記ガス洗浄・ガス
   −液体分離手段からの微粒状カーボン、水及び灰
   分の分散液の全量を受けて、灰分、清澄化水及び
   すすの分散液のそれぞれ別個の流れを生じるする
   回収装置と、その熱い未精製ガス流が全体的に消
   火される方の少なくとも一つの前記ガス発生装置
   に接続されており、すす分散液に混合される高濃
   度の金属化合物を含む重炭化水素燃料と、未反応
   の酸素を含むガスと、温度減速剤との混合物を含
   む反応物たる燃料供給流を導入するための管路手
   段と、および残余の方のガス発生装置に連結され
   ており、高濃度の金属化合物を含む重炭化水素燃
   料、未反応の酸素を含むガス及び温度減速剤との
   混合物とからなる反応物としての燃料の供給の流
   れを同時に導入するための管路手段を備えた重炭
   化水素燃料の部分酸化をする装置。