JPH10158662A - 油から汚染要因物を除去する熱的装置及び方法 - Google Patents
油から汚染要因物を除去する熱的装置及び方法Info
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- JPH10158662A JPH10158662A JP30327897A JP30327897A JPH10158662A JP H10158662 A JPH10158662 A JP H10158662A JP 30327897 A JP30327897 A JP 30327897A JP 30327897 A JP30327897 A JP 30327897A JP H10158662 A JPH10158662 A JP H10158662A
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Abstract
因物を除去する。 【解決手段】 反応装置(1)は、加熱室(3)に納め
られた回転容器(30)を有する。回転容器の内側は、そ
の壁を通る熱伝導により間接的に加熱される。回転容器
は、非研摩性の粗粒状固体から成る恒久的な滞留状態の
装填物を収容している。回転容器内において、油は蒸発
させられて熱分解され、炭化水素蒸気が生じる。汚染要
因物、例えば金属やハロゲン化物は、コークスと会合状
態になる。粗粒状固体は、コークスを擦って微粉砕し、
それにより微粒子を生じさせる。微粒子は、粗粒状固体
から分離され、容器から除去される。炭化水素蒸気は、
微粒状固体から分離され、実質的に汚染要因物の無い生
成油を得るための蒸気凝縮システムに送られる。汚染要
因物の多い固形物は、収集されて処分される。
Description
発及び熱分解処理を施してコークスを形成することによ
って使用済みの油から汚染要因物を除去する方法に関す
る。汚染要因物は、コークスと一緒のままであり、コー
クスは油から分離できる。本発明は更に、本発明の方法
を実施する回転形間接加熱式レトルト又は反応装置に関
する。
みの汚染された油(これは、廃油と呼ばれることがあ
る)から油を再生する方法が知られている。
にシャートレフ氏に付与された米国特許第5,271,
808号に開示されている。この米国特許は、傾斜型ボ
イラーで廃油を加熱し、約650°F(343.3℃)
の温度で軽い炭化水素を蒸発させて追い出すような方法
を開示している。総量が元の油の約10%になる重い炭
化水素及び汚染要因物は、ボイラーの底にスラッジとし
て集積する。軽い炭化水素は、再生品としての油として
凝縮される。
れ自体が特別な処分を必要とする油状廃棄物を生じる。
ことができる他の方法は代表的には、廃油に熱分解処理
を施す段階を含む。
許第5,423,891号には、固形廃棄物をガス化す
る方法が開示されている。熱媒固形物(heat carrier s
olids:HCS)を先ず最初に加熱し、次にこれを回転キ
ルン形レトルトを通って炭化水素含有固形物と並流的に
供給する。固形廃棄物とHCSは互いに混ざって熱を伝
える。その結果得られる1200〜1500°F(64
9〜816℃)という温度は、廃棄物中の炭化水素を熱
分解するのに適している。結果的に得られる蒸気を抽出
して凝縮させる。レトルト固形物及びHCSをキルンか
ら排出してレトルト固形物の回収及びHCSの再加熱を
行う。
ステムでは、HCSは、材料取扱ループ中を連続的に循
環する。HCSは、粗粒状固体であり、この粗粒状固体
は、キルンの外部で加熱されてその熱をキルンに与え
る。ループ周りのHCSの運搬には相当な規模の材料取
扱設備を必要とする。
473,464号では、重質原油を取り扱う方法が開示
されている。炭素質固形物を微粉砕して原油と一緒に並
流状態で間接加熱式キルンに供給する。熱分解された炭
化水素の蒸気を凝縮する。コークス及び炭素質固形物を
スクリーン又は篩にかけ、粉砕し、そしてキルン外部で
再生処理する。固形物に対する熱損失は最小限に抑えら
れ、原油は固形物による温度低下のバランスを取るのに
十分に高い温度まで予熱される。
4,303,477号は、消耗性の微粉反応性固形物を
廃棄物に並流方式で添加して処理中に金属と硫黄汚染要
因物を結合させる。一般に粒度が1mm未満の反応性固形
物、例えば石灰と廃棄物を、回転間接燃焼式キルンを通
って進行しているときに熱分解させる。固形物は、キル
ンを一回パスし、反応性固形物は処理中に消費される。
状固体の再循環及び運搬にあたり、材料取扱い上、相当
の困難を伴うものがある。高温固形物を再循環させない
他の方式は、油状廃棄物の一部を受け付けず、或いは非
可逆的に触媒を消費する。
ら分離する簡単な方法が要望されている。本発明の目的
は、かかる方法を提供することにある。
染油供給物から油を再生する簡単な装置及び方法を提供
する。一般に、本発明の方法は、使用済み油を供給ライ
ンで回転式熱反応装置内に供給する段階を含み、かかる
熱反応装置内で油が熱分解されて炭化水素蒸気及びコー
クスが生じる。汚染要因物は、コークスと会合状態にな
る。蒸気及びコークス化固形物は、反応装置から除去さ
れる。蒸気を凝縮して汚染要因物の無い油生成物を得
て、汚染要因物に富むコークス化固形物を収集し、場合
によってはセメントキルンのための供給物として処分す
る。
転容器と、使用済み油を回転容器内に供給する手段と、
蒸気抽出管、固形物除去サイクロン及び蒸気凝縮装置か
ら成る油回収システムとを有する。
れてその内面は供給油を蒸発させて熱分解するほど十分
に高温になる。供給油は、回転容器の加熱室内に導入さ
れてこの中で蒸発して熱分解し、炭化水素蒸気及びコー
クスが生じる。金属及び他の汚染要因物は、コークスと
会合状態になる。粗粒状固体から成る装填物が、回転容
器の加熱室内に配置される。容器の回転中、粒状固体は
容器の内面を擦ってコークスを微粉砕してこれを微粒状
固体にする。微粒状固体は、供給油と一緒に導入される
固形物を含む場合がある。蒸気は、軸方向管を通して回
転容器の加熱室から抽出される。微粒状固体を回転容器
の加熱室内で粗粒状固体から分離し、好ましくは螺旋状
シュートを用いて回転容器から除去する。シュートは、
回転容器の周囲に設けられたスクリーン付きの入口から
回転容器の軸線のところに設けられた排出口まで螺旋状
になっている。シュートのスクリーンは、粗粒状固体を
遮って微粒状固体だけを集める。微粒状固体を回転容器
から運び出して処分する。また、微粒状固体を蒸気で洗
い分けするのが良い。蒸気と会合した微粒状固体を分離
する。次に、実質的に固形物が含有されていない蒸気を
凝縮して生成油を得る。汚染要因物に富んだ微粒状固体
を集めて処分する。
変換し、残りは実質的に汚染要因物の無い生成油として
回収される。
概略的に記載されている。使用済み汚染状態の油2を熱
処理するための反応装置1が示されている。反応装置1
は、ハウジング3aによって形成された加熱室3内に納
められている。熱を室3内で発生させて反応装置1を加
熱する。金属及び水と固形物のいずれか一方又は両方で
汚染された供給油2が、油成分からの汚染要因物の分離
のために反応装置1に送られる。反応装置1内では、供
給油は蒸発させられて熱分解され、炭化水素蒸気流4
(これは、水蒸気を含む場合がある)を生じさせ、コー
クス2が副産物として形成され、金属及び固体汚染要因
物は、コークス5と会合状態になり、コークス5は炭化
水素蒸気4から分離される。炭化水素蒸気4は室3を出
て、蒸気凝縮システム6に運ばれる。ここで、炭化水素
蒸気4は実質的に汚染要因物の無い生成油7として凝縮
され、この生成油7は製油所の供給原料に適している。
コークス5は反応装置の室3から取り出されて備蓄さ
れ、或いは燃料として使用される。
6は、コークスを含む微粒状固体11を高温反応域内の
蒸気4から取り出すためのサイクロン10を有してい
る。取り出された固体11は、処分のため排出される。
取り出された蒸気12は蒸気スクラバー塔(「スクラバ
ー」)13、急冷塔(「クエンチャー」)14、熱交換
器15などに進み、そして頭上ドラム16内へ進む。ス
クラバー13内では、クエンチャー14からの軽質油還
流17及び再循環されたスクラバー油18により、炭化
水素蒸気12の重い画分(フラクション)が凝縮し(ス
クラバー油18を形成し)、サイクロン10によって除
去されなかった固体を捕捉する。重質のスクラバー油1
8は、処理前に供給油2と混ぜ合わせることによって反
応装置に再循環される。スクラバー13からの未凝縮蒸
気19は急冷塔14に差し向けられ、ここで頭上ドラム
からの凝縮された軽油20及び再循環されたクエンチャ
ー油17は還流されて蒸気19の大部分が凝縮される。
クエンチャー油17は、供給油2を予熱するための熱交
換器21に通される。未凝縮蒸気22は、凝縮油20の
最も軽い画分及び非凝縮性排ガス23からの水の分離の
ために頭上ドラム16に差し向けられる。排ガス圧縮機
24は、蒸気4を反応装置1から引き出すために必要な
原動力を提供する。分離された水は水生成物25として
排出される。頭上ドラム油20及びクエンチャー油17
は、結合されて生成油7を形成する。
反応装置1は、第1の端部31及び第2の端部32を備
えた円筒形容器30を有する。筒体33,34が、円錐
形移行部分35,36で容器30に構造的に連結されて
おり、それぞれ第1の端部31及び第2の端部32から
軸方向に延びている。
されている。環状空間37が、室のハウジング3aと容
器30との間に形成されている。
が、環状空間37中を循環するよう加熱状態の燃焼ガス
39を吐出する。室3の頂部に設けられた煙突40が、
使用済み燃焼ガス39を排出する。
のハウジング3の側壁42に形成された回転シール41
を貫通している。ライダーリング43が、室ハウジング
の側壁室42の外部に位置決めされた筒体33,34に
円周方向に取り付けられている。ライダーリング及び容
器は、ローラ44で支持されている。
第2の端部32が、反応域50を形成する第1及び第2
のパネル45,46によってそれぞれ密封されている。
通って延びている。蒸気管53は、反応域50と凝縮シ
ステム6を連結している。供給油ライン51が第2の端
部パネル46を貫通している。ライン51は、供給油2
を反応域50中に分布状態で放出する。
ング又はフィン54の形態の内部熱伝達促進表面を有し
ている。
50には、非研磨性であって、容器30内に恒久的に滞
留する粗粒状固体が装填されている。粗粒状固体は、容
器の室50の底部に層又は床55を形成する。
を除去するためのシュート56が設けられている。シュ
ート56は、螺旋状の第2の部分58に連結された円周
方向に延びる第1の部分57を有している。シュート5
6は、微粒状固体を蒸気管53に搬送するための通路5
9を形成している。シュートは、第1の部分57から第
2の部分58へ回転方向とは逆方向に延びている。かく
して、微粒状固体は、シュート56の第1の部分57に
入り、容器30の回転につれて第2の部分58中を前進
する。
内側内周部にあたって位置し、約120°に亘って円周
方向に延びている。シュートの第1の部分57は、有利
には隣合うフィン54によって形成された側壁60及び
容器30の壁の外側の丸みで形成された底部を有してい
る。第1の部分57の内側の丸み又は頂部は、スクリー
ン61を備えている。スクリーンの目61は、粗い粒状
固体を通さないが、これよりも細かい粒状の固体を通す
ことができるほど小さい。
57の端部に連結されており、容器の周囲から容器の中
心線に向かって内方に螺旋状に延びる螺旋状管62を有
している。螺旋状管62は、約180°回転して固体を
蒸気管53の端部内に差し向ける。スクリューコンベヤ
63が、蒸気管53の底部に沿って位置していて、これ
を貫通して加熱室3の外部の箇所まで延びている。駆動
装置64が、スクリューコンベヤ63を回転させる。
容器30は、その軸線を中心として回転する。バーナー
の燃焼ガス39からの輻射熱及び伝導熱は、環状域37
及び容器30の壁を加熱する。回転シール41は、燃焼
空気の流れ(図示せず)によって冷却される。
反応域50に間接的に伝達される。熱が容器の壁及びフ
ィン54から粒状固体に伝達されてこれらの温度を約8
00〜1300°F(426.7〜704.4℃)に維
持し、この温度は、供給油を蒸発させて熱分解させるほ
ど十分に高い。代表的には、これに対応する加熱室の所
要温度範囲は、約1025〜1450°F(551.7
〜787.8℃)である。
30に供給する。もし水を反応域50に供給すると、水
は奔流して部分真空バランスを混乱させる場合がある。
熱交換器21による油2の予熱により、水は蒸発して水
蒸気となり、熱の保存に役立つ。供給油2中に存在する
少量の水(例えば、約1重量%未満)は、予熱を必要と
しない。
は、層又は床55を形成し、これにより、層の内容物は
容器の壁30及びフィン54と連続的に接触し、接触し
た表面が擦られる。粒状固体は、容器30に接触してい
るときに熱を吸収する。
器が層55の下で回転する直前にその円筒壁に接触する
よう差し向けられる。容器30の熱質量は、油を実質的
に瞬時に蒸発させて熱分解させるのに十分な加熱負荷を
提供する。炭化水素蒸気4が生じ、固体コークス副産物
5が容器30の円筒壁及びフィン54の表面上に生じ
る。
ークスと実質的に会合状態のままである。
るよう差し向けられ、この層は壁との熱伝導により熱分
解温度に保たれている。層55は、油を熱分解するため
の熱負荷を提供するのに必要である。容器30の壁は、
粒状固体の十分な温度を層55内に維持するために必要
に応じ第1の実施形態の場合よりも高い温度に維持され
る。
器の壁及びフィンを擦る。汚染用要因物に富んだコーク
ス及び固体(これらは、供給油と会合状態になっている
場合がある)は、擦られ、それによって微粒状固体に微
粉砕され、これら固体は壁及び粗粒状固体から離脱す
る。
れる。反応容器を出る蒸気の速度により、微粒状固体5
のうち幾分かは洗い分けられる。分離された微粒状固体
5は蒸気管50を出て、サイクロン10に通され、固体
5が蒸気流4から分離される。
に通され、その結果、液体生成物7及び非凝縮性排ガス
流23が生じる。液体生成物7は、製油所の供給原料と
して合格レベルであるほど十分に汚染要因物を含有して
いないものである。排ガス23を燃やすか、或いは加熱
室のバーナー38に燃料を供給するために再循環させて
もよい。
されている。
器30を、厚さが1/2インチのステンレス鋼で構成し
た。高さ4インチ、厚さ1/2インチの複数のフィン5
4を、8インチ間隔で取り付けた。2つの直径が4フィ
ートの筒体で、第1の端部31及び第2の端部32を形
成した。ライダーリング43を各円筒形端部に配置し、
移動ビーム上に取り付けられた中実ラバーローラで回転
自在に支持した。第1の端部筒体及びチェーン駆動装置
の最も外側に位置する端部に設けたスプロケットによ
り、容器を回転自在にした。
形セクションの第1の部分57及び直径が4インチの管
から成る螺旋状第2の部分58を有した。シュートは、
1回転のうち約330°を占めた。
ロン所在のノートン・ケミカル・プロセス・プロダクツ
・コーポレイションから入手できるデンストーン(Dens
tone)2000という商品名で入手できる不活性セラミ
ック製ボールを8500ポンド分装填した。図3で分か
るように、これにより、深い層を形成し、その弦は約1
20°であった。容器を3〜4rpmで回転させた。供
給油を回転中の層に沿って分布するよう差し向けた。
℃)に維持するために2つのバーナー38が約2百万BT
U/hrをもたらした。その結果得られる容器壁を通る熱伝
達により、セラミック製ボールの温度が約805°F
(429.4℃)に上昇した。
り185バレル、反応容器1内への放出に先立って48
0°Fに予熱した。油は、約0.6%の水を含んでい
た。反応装置を、水柱−1〜−2インチの僅かな真空状
態に維持した。
て32°API生成油を1日当たり175bbl生産し
た。生成油は、主としてクエンチャー油(95〜98
%)であり、頭上ドラムオイルからの寄与率は僅か(2
〜5%)であった。蒸気スクラバー底部油を反応装置1
に1日当たり約18.5bblで再循環させた(この実
験のための固形物画分は、約0.5%であり、他の実験
ではこれよりも高いことが見込まれる)。非凝縮性排ガ
スの総生産量は、1日当たり1912kgであった。さ
らに水を1日当たり147kg凝縮システムから分離し
て生じさせた。
445kgの速度で生産した。
除去されたことが確認された。これは、供給油のもとも
との量の5.4%の減少だけで達成され、供給油の劣化
がほとんどないことを立証している。その結果得られた
油は、僅かに軽い生成物であり、その重力は28°AP
Iから32°APIに減少した。また、全ハロゲン化物
量は80%減少した。より詳細な分析が表2に示されて
いる。
から生成油への金属の減少率は、(3808.8-6.2)/3808.8=
99.8% であると決定された。金属は実質的にコークスに
移動した。
=80%であることが判明した。セラミック製ボールは、コ
ークスの全てを反応装置容器壁から擦り落とすのに全く
成功しなかった。かくして、微細なコークスの大部分
は、螺旋形シュートではなくて、洗い分けによって得
た。シュートのスクリーンは、コークス堆積物によって
目詰り状態になった。
製ボールに代えて、直径が1〜2インチ、厚さが2分の
1インチの円筒形ばね鋼打抜き材又はチップから成る装
填物を用いた。また、図3に示すように、約3300ポ
ンドのチップが、約75°の層弦角を有する容器内にお
いて浅い層レベルを形成した。
差し向けた。油を蒸発させるための熱負荷は、鋼チップ
ではなくて壁それ自体によって得られた。かくして、壁
は、熱伝導によって多量の熱をチップに伝える必要はな
く、壁温度はそれに応じて低かった。
ているときにシュートのスクリーンの目詰りを防止する
と共にコークスを反応域から持続的に取り出すことがで
きるのに十分、コークスを容器壁から首尾よく擦り落と
した。
る両方の実験におけるプロセス温度条件の比較が次のよ
うに表3に示されている(なお、5°Fに丸めてい
る)。
を含有するコークスは連続的に除去される。
供給油の劣化は最小限に抑えられる。
ロンだけから成る材料取扱設備に関する要件は最小限で
ある。
置、加熱室及び炭化水素蒸気凝縮システムの流れ図であ
る。
及び支持装置の断面図である。
図であり、特に微粒状固体除去シュートを示す図であ
る。
り、微粒状固体除去シュート及びスクリューコンベヤを
示す図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 油から汚染要因物を除去する熱的方法で
あって、内部反応域を形成する円周方向壁と端壁を備え
た回転容器を準備し、反応域内の層を形成する非研摩性
の粗粒状固体から成る装填物を準備し、回転容器の外部
を加熱して回転容器の壁を通る熱伝導により反応域及び
粗粒状固体層を間接的に加熱し、回転容器の端壁のうち
一方を通って汚染油を供給して汚染油が反応域中へ放出
されるようにし、反応域内で汚染油を蒸発させると共に
熱分解して炭化水素蒸気及び析出コークスを生じさせ、
それにより汚染要因物の実質的に全てをコークスと会合
状態になるようにし、回転容器の壁を粗粒状固体層で擦
ってコークス付着物を除去すると共にコークスを微粉砕
して微粒状固体にし、微粒状固体を粗粒状固体層から分
離し、炭化水素蒸気及び微粒状固体を反応域から除去
し、微粒状固体及び炭化水素蒸気を別々に回収し、炭化
水素蒸気を凝縮して実質的に汚染要因物の無い生成油を
回収することを特徴とする熱的方法。 - 【請求項2】 炭化水素蒸気によるエラトリエーション
によって微粒状固体のうち幾分かを反応域から除去する
ことを特徴とする請求項1記載の熱的方法。 - 【請求項3】 微粒状固体を反応域から除去するため
に、微粒状固体を炭化水素蒸気で洗い分け、微粒状固体
を粗粒状固体層から機械的に分離して微粒状固体を反応
域から運び出すことを特徴とする請求項1記載の熱的方
法。 - 【請求項4】 供給油は、回転容器の円周方向壁に接触
するよう放出されることを特徴とする請求項3記載の熱
的方法。 - 【請求項5】 供給油は、粗粒状固体層に接触するよう
放出されることを特徴とする請求項3記載の熱的方法。 - 【請求項6】 供給油は、反応域内への放出に先立っ
て、水を蒸発させるのに十分な温度まで予熱されること
を特徴とする請求項3記載の熱的方法。 - 【請求項7】 粗粒状固体は、複数の鋼チップであるこ
とを特徴とする請求項4、5又は6記載の熱的方法。 - 【請求項8】 汚染要因物は、金属及び微粒状固体を含
むことを特徴とする請求項1記載の熱的方法。 - 【請求項9】 汚染要因物は、水を含むことを特徴とす
る請求項6記載の熱的方法。 - 【請求項10】 油から汚染要因物を除去する熱的装置
であって、内部反応域を形成する円周方向壁と端壁を備
えた回転容器と、反応域内の層を形成する非研摩性の粗
粒状固体から成る装填物と、回転容器の外部を加熱して
回転容器の壁を通る熱伝導により反応域及び粗粒状固体
層を間接的に加熱するための手段と、汚染油を反応域内
へ供給して汚染油が蒸発すると共に熱分解して炭化水素
蒸気を生じさせると共にコークスを析出させ、それによ
り汚染要因物の実質的に全てがコークスと会合状態にな
り、粗粒状固体層がコークス付着物を擦ってコークスを
微粉砕し、微粒状固体を生じさせるようにするための手
段と、炭化水素蒸気を反応域から除去する手段と、微粒
状固体を粗粒状固体層から分離して微粒状固体を炭化水
素蒸気から別個に取り出し、それにより汚染要因物に富
んだ固体生成物を生じさせるための手段と、炭化水素蒸
気を凝縮して実質的に汚染要因物の無い生成油を生じさ
せる凝縮手段とを有することを特徴とする装置。 - 【請求項11】 反応域を間接的に加熱する前記手段
は、回転容器を包囲する加熱室を形成すると共に回転容
器との間に環状空間を形成するハウジングと、熱を回転
容器に伝達するために燃焼ガスを環状空間中で循環させ
るバーナー手段と、燃焼ガスを加熱室から導き出す排気
煙突とから成ることを特徴とする請求項10記載の装
置。 - 【請求項12】 汚染油を反応域内へ供給する前記手段
は、回転容器の一方の端壁を貫通していて、汚染油を反
応域内に分配する手段が設けられた導管から成り、炭化
水素蒸気を反応域から除去する前記手段は、回転容器の
軸線に沿って延びていて、回転容器の一方の端壁を通っ
て突き出た蒸気管から成ることを特徴とする請求項11
記載の装置。 - 【請求項13】 蒸気管と直列に配置されていて、炭化
水素蒸気を同伴する微粒状固体を分離するサイクロンを
更に有することを特徴とする請求項12記載の装置。 - 【請求項14】 微粒状固体を粗粒状固体から分離して
反応域から除去する前記手段は、回転容器の壁の周囲に
隣接して配置されている固形物入口、回転容器の軸線に
隣接して配置されている固形物出口及びこれらの間に延
びる少なくとも2つの固形物運搬部分を有する導管を有
し、該導管の第1の運搬部分は、回転容器の周囲に隣接
して位置した第1及び第2の端部を有し、導管の内側丸
み部分には、粗粒状固体を通さず、微粒状固体だけを導
管内に導入するためにスクリーンが設けられており、導
管の第2の運搬部分は、第1の端部及び第2の端部を有
し、第1の端部は、第1の運搬部分の第2の端部に連結
され、第2の運搬部分は、その第2の端部のところで蒸
気管内に固形物を放出するよう半径方向内方へ螺旋状に
なっており、微粒状固体を粗粒状固体から分離して反応
域から除去する前記手段は、蒸気管と関連していて、微
粒状固体を反応域から運び出す手段を更に有することを
特徴とする請求項10記載の装置。 - 【請求項15】 蒸気管と関連していて、微粒状固体を
反応域から運び出す前記手段は、蒸気管の底部に沿って
延びるスクリューコンベヤと、加熱室の外部に配置され
た放出ホッパとから成ることを特徴とする請求項14記
載の装置。 - 【請求項16】 粗粒状固体層は、複数の鋼チップから
成ることを特徴とする請求項10記載の装置。
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