JPH08502205A - 特に炭化水素化合物の選択的および／または非選択的の蒸発および／または分解の方法と、該方法を実施する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、液体の形状の特に炭化水素化合物の選択的および／または非選択的の蒸発および／または分解のための方法および装置に関し、このとき、該液体は、人工的な重力場に置かれ、またこのとき、エネルギの機械的な供給は、該人工的な重力場の液体に与えられる。該装置は、該液体（６）がその中に導入される処理チャンバ（１）を備えている。該処理チャンバ（１）は、該チャンバ内の液体（６）に人工的な重力場を与えるように回転可能に装着（２）され、該液体（６）が該重力場に配置される際に該液体（６）にエネルギを機械的に供給する装置（５）は、該処理チャンバ（１）内に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 特に炭化水素化合物の選択的および／または非選択的の蒸発および／または 分解の方法と、該方法を実施する装置 本発明は、特に液体の形状の炭化水素化合物の選択的および／または非選択的 の蒸発および／または分解の方法に関する。 また、本発明は、液体が導入される処理チャンバを備え、このとき、該液体に エネルギを供給する装置が設けられ、特に液体の形状の炭化水素化合物の選択的 および／または非選択的の蒸発および／または分解を実施する装置に関する。 本発明によると、人工的な重力場に液体を置き、人工的な重力場の液体にエネ ルギの機械的な供給を与えることが提案される。 本発明によると、該新規な装置に関連して、処理チャンバがその中の液体に対 して人工的な重力場を設けるように回転可能に装着され、重力場に配置される際 の液体にエネルギを機械的に供給するように装置が処理チャンバ内に設けられる ことが提案される。 従って、本発明は、人工的な重力場へ液体をもたらすことによって液体にエネ ルギを機械的に供給する方法に関する。該工程は、例えば石油および水のような 液体化合物の部分的な蒸発を達成し、これを越えて、高い圧力および温度におけ る所謂分留で他の態様になされる分子化合物の分解のための従来未知の方法を得 ることが可能である程強烈でもよい。更に、該方法は、例えば石油が一層軽い炭 化水素化合物で構成されるように石油中の炭素および水素のような特定の分子の 融合の達成を可能にする。 例えば石油および水の相互の混合物中の種々な物質を分離する総ての周知の技 法は、該物質の異なる代表的な特性を利用することを探求する。砂利採取場では 、砂および石の分離は、単にそれ等の間の寸法差を利用することによってなされ る。例えば種々な型式の遠心分離機において使用される物質間の最も支配的な差 異は、物質間の比重における差異である。しかしながら、これ等の比重の差異は 、非常に小さくあり得る。例えば石油と、水とでは、比重の割合は、０．９：１ である。 これは、該化合物の分離を潜在的に非常に困難にする。特に、少量の分散する石 油では、遠心分離機によって水から石油を分離することは、屡々極めて困難であ る。 従って、重大な汚染の問題を特に示す石油および水の混合物の分離を容易にす るためには、比重よりも一層明確である該物質の物理的特性が存在すれば、該分 離は、一層容易である。他の液体物質、特に石油に混合される水に関しては、一 層大きい差異を与える幾つかの物理的な条件が存在するが、これ等の総ては、分 離仕事に使用するのに一層困難である。該物理的特性は、種々な物質に対して、 熱および電気の伝導度と、熱容量と、比熱と、最小ではない蒸発熱とである。例 えば、該物理的特性に対する次の表を設けることが可能である。 水 石油 比 重 kg／m³ １．００ ０．９０ 熱 伝 導 係 数 W／m ℃： ０．７０ ０．１７ 平均比熱 kJ／kg℃： ４．２２ ２．７５ 蒸 発 熱 kJ／kg： ２，２５７ ２７５ 蒸発温度 ℃： １００ １５０−５００ ここに明確なものは、蒸発熱の差異であり、本発明において利用するように探 求するものは、主としてこの差異である。石油および水の２つの等しく大きいユ ニットＶが考察されて、正確に同一の動力Ｐをこれ等に供給すれば、同一の最初 の温度ｔ＝２０℃による次の観察によって石油の体積Ｖが最初に蒸発する。 水の蒸発のエネルギの量は、 Ｑ_v＝Ｖ・[(１００−２０）・４．２＋２２５７]＝２．５９３ＶｋＪである。 石油に対して（１５０＋５００）／２＝３２５℃の平均蒸発温度で計算すると き、これは、 Ｑ₂＝Ｖ［３２５−２０］・２．７５＋２７５］＝１．１１４ＶｋＪである。 これは、２．５９３／１．１１４＝２．３３倍の一層多いエネルギが石油と同 一の量の水を蒸発するのに必要であり、従って、石油が水よりも２．３３倍早く 蒸発することを示す。 石油に対して示される蒸発温度は、代表的な未精製原油に対する範囲である。 石油が精製されれば、即ち、一層軽い油留分に分留されれば、蒸発は、一層容易 である。同一のことは、石油に最高の可能な程度まで、また水に最低の可能な程 度まで、エネルギの供給を集中した場合である。 本発明は、蒸発温度の低下を達成するために石油の分解と共にこれ等の総ての 物理的特性を使用することを意図する。これは、このとき石油／水に凝集する液 体混合物を回転する容器（ドラム）内に設置し、これにより、遠心力が壁に向っ て混合物を投げ付けて、ｇ＝ｖ²／ｒ＝ｍ／ｓ²によって示されるｇ力を混合物に 供給することによって実施され、ここに、ｖ＝周速で、ｒは、容器の半径である 。回転する液体リング内への下方のロッドの挿入の際、流体力学のエネルギ伝達 が行われる。液体中に挿入されるロッドの面積がＡで、液体の平均比重がμであ れば、動力伝達は、Ｐ＝Ａ・ｖ・μ・ｖ・ｖ＝Ａμｖ³ワットとして表わされる 。これは、エネルギの伝達が周速の３乗によって増大することを意味する。回転 ｎ／分に調整される該表示は、Ｐ＝Ａμ（π２ｒｎ／６０）³ワットである。 質量が遠心分離機におけると同様な重力にそれをさらす回転装置内に置かれる ため、石油と水との間の比重の差は、水が容器の壁に向って最も遠く外方へ移動 されて、石油が中心に向って、即ち、内側液面に向って移動することによっても 明示される。これは、実質的に接触するのは石油のみであるように液体内に下方 へ遠くロッドの挿入の際、エネルギ伝達の大部分が最初に蒸発するのを石油に可 能にするように、該場所で行われることを意味する。 該装置内に確立可能な強い重力場により、単位表面当り例外的に高い特定のエ ネルギ供給を与えることが可能である。特定の周速範囲に亘り、蒸発に加えて、 純粋の熱分解によるよりも５０％まで低い温度において一層軽い留分への炭化水 素の分解も生じることが試験において示された。これは、分子を振動させる熱的 刺激に加えて、液体に挿入されるロッドの作用による液体の機械的な仕事によっ て生じる振動も与えられることによって説明される。従来明示されなかったこの 現象は、以下、熱機械的分解と呼ばれる。 その他の点では、この現象は、石油製品の炭化水素の分解に対して本発明を有 用にし、従って、該方法は、石油または石油精製装置からの石油残渣の直接の精 製および／または予処理を容易にする。同時に、一層軽い化合物において一般式 ＣⁿＨ_n＋２−ｚを有する種々な炭化水素化合物を分解することが可能であり、炭 素に反応して上述の化合物を形成するように処理チャンバ内に水素を導入するこ とにより、通常の状態の下でコークスを形成する石油中の炭素化合物から一層軽 い化合物を形成することも可能である。 石油精製装置では、原油は、代表的に、エネルギ源としてガスを使用して炭化 水素ガスを形成するように加熱され、幾つかの軽い留分が石油から除去される蒸 留塔において蒸留される。原油の約２５％を構成する一層重い留分は、蒸留塔の 下端において抽出される。原油が少量の窒素、硫黄、重金属および蝋を有する経 由であれば、蒸留残渣は、所謂分留装置において更に処理されてもよい。これは 、代表的に石油１５０，０００バレル／日の容量を有する精製装置に対して巨大 なユニットであり、約４０億ノルウェークローネの費用を要する。分留装置では 、種々な触媒と一緒の残渣は、変化する圧力と、約５５０℃の温度とにさらされ る。次に、分解された残渣は、エネルギ源としてガスを使用して蒸発され、個々 の留分が最初の蒸留塔におけるように除去される新しい蒸留塔へ導入される。 原油が重質であれば、即ち、前述の汚染物の元素を含めば、残渣は、分留装置 に送入される前に予処理されねばならない。該予処理は、就中、一層軽い化合物 を形成するように、また他の態様で出来るだけ多くの汚染物を除去するのに成功 するように、水素を添加することによって残渣に水素を化合させることから成っ ている。同一の精製装置に対して、該ユニットは、代表的に２０億ノルウェーク ローネの費用を要する。 本発明の工程により、残渣の予処理および直接分留ユニットとしての双方に対 して該装置を使用することが可能である。該工程における石油が分解された石油 ガスとして出るため、該ガスの流れは、蒸留塔または凝縮器へ直接導入可能であ り、該凝縮器では、該ガスは、液体に凝縮される。従って、該工程は、残渣の上 述の分留装置および予処理装置に置き換わる。 該工程は、下記の図面において一層詳細に表示される。 第１図は、該工程の概略の表示である。１は、軸受２に装架され回転エネルギ 源３によって駆動される回転ドラムである。ドラム１内には、その一端において 強固に固定される管状軸４が配置される。ドラム内に突出す端部上には、巾ｂを 有しドラム内の液体６内に下方へ距離ｎを延びる複数の腕５が配置される。ガス 管１０の結合のための孔９を有し回転するパッキン箱８は、ドラムの壁７に対し て配置される。また、管状軸４内には、液体６内に下方へ通過する第２管１１が 設けられる。該管のこの端部には、ドラム内の液体のレベルがベンドまで上昇す れば液体が遠心力によってドラムから排出されるのを保証するように、ドラムの 回転の方向に対するその開口部を有する９０゜ベンド１２が設けられる。換言す れば、該管は、工程から排出されるべき液体のための排出管およびレベル調節器 として作用する。 処理されるべき供給液体は、タンク１３からポンプ１４によって管１５を経て 管状軸４内に導かれる。処理チャンバ内で蒸発する気体は、異なる石油留分の分 離のための通常の蒸留塔でもよい凝縮器１０へ管を経て送給される。凝縮液は、 管１６から排出される。凝縮熱は、水で冷却される熱交換器１７によって該系統 から除去される。 第２図、第３図は、工程の実際的な実施例の部分的に切断される立面図と、上 側平面図とである。機械類は、滑り板（スキッド）１８によって装架される。容 器（ドラム）１９は、ドラムの駆動端部の回転するパッキン箱２１と、他の端部 のパッキン箱２２とを介して２つの軸受箱２０に装架される。該ドラムは、幾つ かの態様に配置可能な歯車伝動装置２４によりモーター２３によって駆動される 。中心管状軸２５には、液体２７中に下方へ突出す一列の腕２６が配置される。 また、中心管状軸には、レベル調節管２８と、ドラムの端部板３０に向って導く 別個の送入管２９とが設けられる。送給液は、ポンプ３１によって送入される。 この配置により、蒸気および気体は、中心管状軸内にその孔３２を経て導かれ、 更に凝縮器３３内に送られる。凝縮液は、循環ポンプ３５の扶助によって管３４ から抽出され、凝縮熱は、ポンプ３７によって供給される水で冷却される熱交換 器３６によって除去される。該工程は、制御盤３８内に位置する関連する電子装 置によって他の態様に調節される。 第４図、第５図、第６図は、蒸発によって除去不能の固体を含有する流体を処 理するユニットの他の実際的な実施例の上側平面図と、２つの側面図（概略の） とである。該固体は、触媒からの残渣と、その他の鉱物の汚染物とでもよい。こ こに、ドラム３９は、駆動端部において軸受４０に装着され、Ｖベルトプーリー ４２およびＶベルト４４を介してモーター４１によって駆動される。その腕４６ を有する中心管状軸４５は、ポンプで送入されるべき液体を収容するホッパー４ ７へ取付けられる。この液体は、スプロケットホイール装置４９を介してモータ ー４８により中心管状軸４５内に配置されるねじ機構によってドラム３９内に送 給される。ドラム３９の出口には、中心管状軸へ泡キャップ５２によって取付け られるハウジング５１内に突出す一列のブレード５０が設けられる。更に、ハウ ジング５１には、気密パッキング箱装置５３が設けられる。蒸気および気体は、 孔５４を経てドラムを去り、管を通って凝縮器５５へ送られる。凝縮液は、循環 ポンプ５７の扶助によって管５８を経て抽出される。凝縮熱は、ポンプ６０によ って供給される水で冷却される熱交換器５９によって除去される。ドラム内の液 体中に集積する固体は、液体の連続的な送入の結果として端縁６１を越えて送ら れ、ブレード５０によってハウジング５１に向って投げ付けられ、更に、モータ ー６３によって駆動され回転するゲート６２を経て投げ出される。総ての構成要 素は、図示されない制御盤と共に機械滑り板６４に装架される。 該工程を試験するため、約５０ｋＷの小さい試験的な見本が構成された。これ は、ロシア国でフシー(fushi)と呼ばれるエストニア国のオイルシエール製品か らの残渣物質で試験された。これは、未精製シェール油と、水、フェノールおよ びその他の汚染物と共に微細に分割された鉱物とから成っている。該油が約６５ ０℃の最終沸騰点を有する事実にも拘わらず、約５００℃への最終沸騰点の低下 と共に２５０℃において該油の回収を達成することが可能であった。該結果に対 する解析的な試料は、次の表で与えられる。 オイルシェールおよびフシー 符号１ オイルシェール 符号８ 一次オイルフシー 符号１１ 二次オイルシェール 符 号 １ ８ １１ べンゾ（ア）ピレン ppm 38 1.4 フェノール ppm 42／126 33 210／56 オイル／水 オイル／水 レソルシノール油 ppm 1230／180 21 22／83 ｍ−およびｐ−クレゾール ppm ＜10 26 105／4.9 蒸留 ℃ ＩＰ（最初の沸騰点） 151 196 150 ２０％ 320 272 258 ５０ 400 310 297 ８０ 492 385 360 ＦＰ（最終の沸騰点） 548 498 500 工程の温度 約 250℃． 本発明は、処理チャンバが人工的な重力場を確立するためにその中心軸線のま わりの回転にもたらされる装置として上記で述べられる。本発明は、この構造の 実施例に制限されない。肝要な特徴は、液体がエネルギを機械的に供給される人 工的な重力場が確立可能なことである。この点では、投げ付け装置は、適切な代 りのものでもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ１０Ｇ 9/00 6958−4Ｈ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 液体が人工的な重力場に置かれて機械的な装置によって作られるエネル ギを供給され、液体の形状の特に炭化水素化合物の選択的および／または非選択 的の蒸発および／または分解の方法において，前記液体へのエネルギの前記機械 的な供給が、前記人工的な重力によって影響を受ける該液体（１６）に直接に接 触するように機械的な要素（１５）をもたらすことによって実施され，該液体お よび前記機械的な装置が、相互に対して移動させられることを特徴とする方法。 ２． 請求の範囲第１項に記載の方法において，水素またはその他の反応的な ガスが、生じる圧力および温度の条件において前記工程で他の分子に反応して新 しい化学的な化合物を形成するように、該工程に供給されることを特徴とする方 法。 ３． 請求の範囲第１項または第２項に記載の方法において，前記エネルギが 、ロッドまたはバーの形状またはその他の幾何学的な形状を有する要素（５）を 前記液体中にもたらすことによって供給されることを特徴とする方法。 ４． 液体（６）がその中に導入される処理チャンバ（１）を備え，該処理チ ャンバ（１）が、該チャンバ内の該液体（６）に人工的な重力場を与えるために 回転可能に装着（２）され，更に、該チャンバ内の液体に供給されるべきエネル ギを与える機械的な装置を備え，液体の形状の特に炭化水素化合物の選択的およ び／または非選択的の蒸発および／または分解を実施する装置において，前記機 械的な装置（５）が、前記回転可能な処理チャンバ（１）内に配置され、前記人 工的な重力場に置かれる際の前記液体（６）にエネルギの直接の機械的な供給の ために位置決めされて成形されることを特徴とする装置。 ５． 請求の範囲第４項に記載の装置において，前記処理チャンバ（１）が、 その中心軸線のまわりに回転可能に装着（２）されることを特徴とする装置。 ６． 請求の範囲第４項または第５項に記載の装置において，エネルギを機械 的に供給する前記装置が、ロッドまたはバーの形状の要素（５）を含むことを特 徴とする装置。 ７． 請求の範囲第６項に記載の装置において，前記ロッドまたはバーの形状 の要素（５）が、前記人工的な重力場を生じる要素に対して不動に維持され前記 処理チャンバ（１）内に中心に設置される管状軸（４）および／または他の錨着 用本体に装着されることを特徴とする装置。 ８． 請求の範囲第４項から第７項のいづれか１つの項に記載の装置において ，前記処理チャンバ（３９）が、前記液体中に集積する固体に対する端末溢流端 縁（６１）を形成され，該溢流端縁が、該チャンバへ結合される静止ハウジング （５１）に関連して配置され，該チャンバの端部が、該溢流端縁に対して半径方 向および軸方向に外側の周辺ブレード（５０）によって該ハウジング内に突出す （第５図）ことを特徴とする装置。