JPS5943091A - オイルシエ−ルから油及びガスを回収する方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオイルシェールから油及びガスを回収する方法
とこの方法の発明の実施に使用する装置の構成に関する
。さらに詳しくは移動する格子があり、その移動格子の
上下には固定された風箱を有し、該風箱と移動格子の間
は水封されていて風箱内のガスが外部に流出しない構造
となっている装置（以後この装置を移動格子式装置と呼
ぶ）を使用し、該移動格子式装置内でオイルシェールを
乾燥・乾留した後、該オイルシエールを粉砕区間で粉砕
して粒径を調整した後、流動層状態を形成する複数個の
区間内で前記オイルシエールが保有する熱量を効率的に
回収することにより、オイルシェールから効率よく油を
回収する方法及び装置に関する。

本発明の目的は従来の欠点を一掃した移勲格子式装置、
粉砕装置および流動層装置を組み合わせた装置によるオ
イルシェールから油を回収する方法を提供することにあ
り、 （１）移動格子式装置内で乾留されたオイルシェールの
塊を破砕して粒径調整することにより、流動層式燃焼塔
内の運転操作を容易にすること、 （２）オイルシエールの固体粒子径を小さくすることに
より、流動層式燃焼塔内における燃焼を容易にし、同体
粒子内に残存する有効炭素質成分の回収効率を大きくす
ること、 （３）オイルシエール乾留プラントの熱効率を向上させ
ること、 （４）燃焼排ガスの廃熱など低品位の熱を利用して、高
発熱量の乾留生成ガスが製造できること、 （５）乾留区間内に燃焼排ガス等の酸素を含むガスを使
用しないため、高品質の乾留生成油および乾留生成ガス
が製造できること、 （６）必要最小限の大きさのオイルシェール乾留プラン
トでもって前記（１）（２）（３）（４）（５）項が達
成できること。すなわち経済的なオイルシエール乾留プ
ラントを提供することを目的とする。

移動格子式装置を使用するオイルシェールの乾留方法に
ついては特願昭５６ｒ−９０８２０号として、また流動
層を使用する含油鉱物の乾留方法および装置については
特願昭５６−９８４０２号としてすでに提案ずみであり
、さらにこれらの方法を組み合わせて効率よくオイルシ
ェールから油及びガスを回収する方法と装置を特願昭５
７−５８００２号として提案しているが、本発明はこの
油及びガス回収技術の改良を提案するものである。

オイルシェールは、産地により熱分解特性が相違する。

また、付着水分及び結晶水量についても、産地により相
当変化する（表１参照）。

また、同一産地の場合でも、地層の位置により３〜１０
ｗｔ．％の付着水分誉が変化する（表２参照）。従って
、付着水分あるいは結晶水の含有量が少ないオイルシェ
ールを乾留する場合には、特願昭５６−１１６３６１号
として提案した乾燥区間と乾留区間とに分ける技術を一
区間にまとめ、乾燥と乾留を該同一の区間内で生起させ
ることにより、オイルシェールから効率よく油を回収す
ることができる。

本発明は、この特願昭５６−１１６３６１号で提案した
発明を改良して、付着水分および結晶水の含有量が少な
いオイルシェールから油を回収する方法に適用する技術
に関する。

オイルシエールは、予熱乾留区間で、この付着水分およ
び結晶水が蒸発する際にオイルシエールの塊に亀裂を生
じ、異径の塊となる。オイルシエールは乾留により、初
期に含有していた炭化水素化合物の約半分を乾留生成油
および生成ガスとして放出するが、乾留後のオイルシエ
ール中には炭素質を主体とする有効成分が乾留前のの含
有量の約半分程度の残存する。そこで、この有効な炭素
質を回収する方法として、先の特願昭５６−９８４０２
号で提案したように酸素を含有するガスにより前記炭素
質を燃焼させることにより熱エネルギーとして回収する
方法がある。

この場合、オイルシェール固体粒子中の炭素質燃焼過程
は、固体粒子のまわりから徐々に内部の方へ反応が進行
する。この燃焼反応速度は、固体粒子表面では速いが、
反応が内部へ進行するに伴ない、酸素が固体粒子内部へ
拡散してゆく速度が遅くなるため、燃焼反応速度も遅く
なる。したがつて、固体粒子径が小さいほど前記の酸素
拡散速度が速いため、燃焼速度も速くなり、その結果炭
素質の熱エネルギー回収効率は大きくなる。すなわち、
文献（Ｒ．Ｇ．Ｍａｌｌｏｎｅｔｃ．Ｑｕａｒｔｅｒｌ
ｙｏｆｔｈｅｃｏｌｏｒａｄｏｓｃ門ｏ１ｏｆＭｉｎｅ
ｓ，７１（４）３０９（１９７６））によれば、７３ｍ
ｍの粒径のオイルシェール（コロラド産）を５３８℃に
おいて、酸素濃度０．１１４Ｋｇ／ｍのガスを供給して
燃焼させた場合、３０ｗｔ％の炭素を燃焼させるために
３時間もかかつている。これに対して、粒径を１０調程
度に減少させれば、燃焼時間は前記の条件の場合に程度
に減少する。

そのため、装置形状も小さくすることができる。

従って、燃焼工程の所要時間を短縮し、熱エネルギー回
収効率を上昇せしめる点では前記の特願昭５６−９８４
０２号の発明の方が好都合である。

ところが、予熱、乾留工程に供給する前の原料オイルシ
ェールを小粒径に破砕するためには、多くの所要動力が
いる。そこで、予熱、乾留工程内で亀裂を生じた塊をさ
らに小粒径に破砕すれば、その所要動力が少なくなる。

例えば、オイルシエール原料１００ψｍｍを１０ｍｍψ
の小粒径に粉砕する場合と、乾燥・乾留工程において５
０又は３０ｍｍまで破砕された粒子をさらに１０ｍｍψ
まで粉砕する場合についての仕事量を比較すると、前者
の仕事量に対し、後者の仕事量は約５０〜７０％に低減
できる（特願昭５６−１１６３６１号参照）。

したがって、本発明に示す方法および装置によれば、従
来の方法に対して仕事量を相当低減することができる。

しかも、予熱・乾留工程の所要時間や熱エネギー利用効
率は前記の特願昭５６−９８４０２号の発明を利用する
場合と余り変わらない。

そこで、本発明で提案するように、乾留工程を経た後に
オイルシエールの塊を粉砕工程に移送して粉砕し、粒径
を小さくすると共に粒径をほぼ均一に調整し、流動層を
利用する燃焼、冷却工程と組み合わせると両発明の利点
を兼ね備えた好ましい乾留法の得られる事が判明した。

一方、オイルシエールは、産地により含有する炭化水素
化合物の量が大きく変動し、また化学的性質も相違する
ため、乾留後の固体粒子中に含まれる炭素質の量につい
ても変動が大きい表，２参照従って、燃焼塔内で燃焼熱
として回収できる熱量の変動も大きい。そこで、乾留後
の残留炭素質の量が多くて燃焼熱量が大きい場合には、
燃焼塔から抜き出される固体粒子が保有する顕熱も非常
に大きくなるため、特願昭５７−５８００号で提案した
ように冷却塔を１塔だけ使用するよりも複数使用する方
が高級な熱エネルギーの回収を計ることができるという
知見を得て、本発明に到達したものである。

次に添付図により、本発明の実施態様の一例を説明する 第１図は、サーキュラーグレート又はストレートグレー
ト等と呼ばれる移動格子式装置、粉砕・整粒装置、流動
層式装置および加熱炉を組み合わせた本発明の一実施例
の系統図を示す。

隔壁ｘとｙで区分された乾留区間Ａを移動格子１に積載
されたオイルシエール層２が移動しつつ、各区間に供給
されるガス流にさらされて予熱・乾燥および乾留される
。

すなわち、第１図において予熱・乾留区間Ａの左側でオ
イルシエール供給装置（図示なし）を用いて移動格子１
上にオイルシエールの破砕物を積載してオイルシエール
層２を形成させ、該オイルシェール層２は、移動格子１
の移動に伴なってまず予熱・乾留区間Ａに入り、該予熱
乾留区間Ａで発生する乾留生成物を後述するようにして
冷却、分離して得た乾留生成ガスの一部を加熱炉Ｆで加
熱して得られライン１９より供給される加熱ガス流にさ
らされて乾留される。

予熱・乾留区間Ａをライン３を経て流出したガスは、乾
留生成物を同伴するため、オイルクエンチャーＪ、熱交
換器Ｋを経て気液分離装置Ｌで、生成ガスと生成油及び
水とに分離され、生成油及び水は更に気液分離装置Ｇで
水分を分離した後、分離水はライン５より系外へ排出さ
れる。一方、生成油はライン７を経てその一部をクエン
チャーＪの循環油として循環ポンプＭを経て循環使用し
、残りは製品油としてライン８より系外へ抜き出される
。また、気液分離装置Ｌで分離された生成ガスはブロワ
Ｎに吸引されて一部はライン９より１次冷却塔Ｅへ冷却
ガスとして供給し、一部はライン１０より加熱炉Ｆの燃
料ガスとして供給し、残りは製品ガスとしてライン１１
より系外へ抜き出される。

乾留区間Ａで乾留されたオイルシェール層２は、粉砕装
置Ｃ内へ供給され、次の燃焼塔Ｄ内で流動層を形成する
ために必要な粒径に粉砕された後、下降管Ｃ−１を経て
燃焼塔Ｄ内の中位下部に供給きれる。燃焼塔Ｄに倶給さ
れたオイルシェールの固体粒子は、燃焼塔Ｄ下部からラ
イン１５より送入される酸素を含むガスにより流動層状
態に保持されるとともに、固体粒子中の炭素質を主成分
とする可燃分を燃焼し、燃焼排ガスは燃焼塔Ｄ上部から
ライン１６を経て排出されて加熱炉Ｆの下部に送入され
る。

ライン１５より燃焼塔６に送入される酸素を含むガスは
、ライン１２よりブロアＰより吸引され、熱交換器Ｋで
予熱されライン１３を経て加熱炉Ｆで間接加熱されたガ
ス（ライン１４）が使用される。またその一部はライン
１５を経て加熱炉Ｆの燃焼用空気として利用してもよい
。

燃焼塔Ｄで可燃分を燃焼した後の固体粒子は、燃焼塔Ｄ
の中位上部に設けられた下降管Ｄ−１により、主として
自重により１次冷却塔Ｅの中位下部に移送され、該１次
冷却塔Ｅ下部からライン９を経て送入される冷却ガス（
こゝでは乾留生成ガスの一部）により流動層状態を形成
するとともに、固体粒子が保有する顕熱を冷却ガスに伝
達することによりより約２００〜３００℃程度に冷却さ
れた後、中位上部の排出口からラインＥ−１を経て主と
して自重により２次冷却塔Ｔの中位下部に移送され、２
次冷却塔Ｔの下部からライン２０を経て送入される該脚
ガス（ここでは加熱炉Ｆ排ガス）により流動層状態を形
成するとともに、固体粒子が保有する顕熱を冷却ガスに
伝達することにより約１００〜１５０℃程度に冷却され
た後、中位上部の排出口からラインＴ−１及びライン２
２を経て廃棄固体として系外へ排出される。

加熱炉Ｆでは、ライン１０より供給される乾留生成ガス
の一部を燃焼させて発生した熱量を１次冷却塔Ｅの上部
からライン１８を経て排出される排出ガスに伝達させ、
高温に加熱された１次冷却塔Ｅ排出ガスをライン１９よ
り前記予熱・乾留区間Ａの加熱ガスとして供給する。

加熱炉Ｆの燃焼ガスは、２次冷却塔Ｔの上部からライン
２３を経て排出される２次冷却ガスと混合され、熱交換
器Ｑでライン１３を流れる酸素を含むガスや予熱に、そ
の保有する顕熱を利用した後、ライン２０を経て一部を
２次冷却塔Ｔへ供給し、残りをライン２１を経て系外へ
排出される。

以上のように上記１次冷却塔Ｅの冷却ガス（予熱・乾留
区間Ａの加熱ガス）としては、乾留生成ガスの一部を循
環使用することが重要なのである。

本発明の方法及び装置によれば、上述のごとく、乾留区
間Ａの加熱ガスとして酸素を含まない乾留生成ガスを循
環使用するため、生成ガスおよび生成油の燃焼が起こら
ず、高品質の製品ガスおよび製品油を回収することがで
きる。

各区間における最適な温庫範囲はオイルシェールの物性
により異なるが、第１図の方法で示す乾留区間Ａは３０
０〜９００℃（好ましくは３５０〜７５０℃程度）、燃
焼塔Ｄは５００〜１１００℃（好ましくは７００〜９０
０℃）、１次冷却塔Ｅは２００〜３００℃程度、２次冷
却塔Ｔは１００〜２００℃程度、の温度範囲が好ましい
。

前記燃焼塔Ｄに送入される酸素を含むガスとしては、純
粋な酸素ガスでもよいが、一般には前述したように空気
が使用される。また、残留酸素を含む燃焼排ガスも循環
使用してもよい。

粉砕装置Ｃについては、第１図に示す実施例において移
動格子式装置と燃焼塔Ｄとに連接して示しているが、該
移動格子式装置あるいは燃装塔Ｄと分離した装置でもよ
い。これらの装置が連接している場合には固体粒子を高
温のまま処理できるので熱の放出がなく、熱効率が高い
装置となる。

一方、連接した構造の場合には、粉砕装置Ｃが高温に耐
えるものでなければならないが、分離した装置にすれば
、低温処理を可能となる。

該粉砕装置Ｃは、オイルシエールの塊を小粒径に粉砕す
るだけでねく、粉砕した固体粒子を次の燃焼塔Ｄ内で流
動層状態を形成するために必要な粒径範囲の固体粒子群
に分級する機能をも有するものが好ましい。

以上説明したように、本発明の方法及び装置は、オイル
シエール乾留の本来の目的である炭化水素化合物の乾留
にのみ間接加熱器で加勢されたガス、すなわち高品位の
熱が使用され、多量の有効な炭素質成分を含有する廃棄
固体からもさらに有効な熱量を短時間にしかも効率よく
回収することができ、本発明が優れたオイルシエールか
ら油を回収する方法及び装置であることは容易に理解で
きよう。

なお、以上や実施例を説明するために使用、した第１図
に示される装置形状、配管の接合位置等については、前
記図面に拘束されるものではなく、本発明や思想を逸脱
しないものであればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様の例を示す説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）オイルシエールを熱分解して油及び可燃ガスを回
   収するに当り、先ず水平面上に荒い粒子からなるオイル
   シエール粒塊の層を形成させ、該層を水平に連続移動さ
   せながら該層に非酸化性の高温加熱ガスを貫流させて、
   該粒塊を３００〜９００℃の高温に加熱して該粒塊中に
   含有される炭化水素化合物を乾留させ、乾留生成物を冷
   却、気液分離することによって油と可燃ガスを回収し、
   残留した粒径の相違する粒塊を流動層状態を保持せしめ
   るために必要な粒径の粉粒体に粉砕、調整した後、該粉
   粒体を続く燃焼工程に移送し酸素含有ガス流によって流
   動層を形成させて前記乾留工程において加熱分解し得な
   かった可燃物を燃焼させながらその熱を回収し、残留す
   る粉粒体を１次冷却工程に移送させて前記乾留工程で発
   生したガスを使用した冷却ガス流により流動層状態を形
   成させながら残留粉粒体の保有する顕熱を前記冷却ガス
   に伝達させて該粉粒体を１次冷却し、更に該粉粒体を２
   次冷却工程に移送させて２次冷却ガス流により流動層状
   態を形成させながら該粉粒体の保有する顕熱を２次冷却
   ガスに伝達させて冷却した後、冷却された廃棄固体を系
   外に排出せしめるとともに、１次、２次冷却工程の排出
   ガスからも熱を回収することを特徴とするオイルシエー
   ルから油及びガスを回収する方法。
2. （２）水平方向に設置されその面に沿って連続的に一方
   向に移動可能に構成された移動格子と該移動格子を横切
   る２つの隔壁で区分された風箱を備え、その上部に予熱
   、乾留ガス送入口を下部に乾留生成物出口を、又前記隔
   壁のうち移動方向を基準として上流側の隔壁の移動格子
   上部にオイルシエール供給口を、下流側め隔壁の移動格
   子上部には予熱、乾留された粒塊出口を備えてなる予熱
   ・乾留区間を有する移動格子式装置と、その一方に残留
   粒塊入口を他方に粉粒体出口を備えた粉砕装置と、その
   内部に形成された流動層の中位下部に開口する粉粒体入
   口を、該流動層の中位上部には残留粉粒体取出口を、下
   部に酸素を含むガス送入口を、上部には燃焼ガス排出口
   を備えてなる燃焼塔と、内部に形成された流動層の中位
   下部に高温の残留粉粒体入口を、流動層の中位上部に中
   温に冷却された残留粉粒体取出口を、下部に１次冷却ガ
   ス挿入口を、上部に１次冷却排ガス出口を備えてなる１
   次冷却塔、内部に形成された流動層の中位下部に中温の
   残留粉粒体入口を、流動層の中位上部に低温に冷却され
   た廃棄固体取出口を、下部に２次冷却ガス送入口を、上
   部に２次冷却排ガス出口を備えてなる２次冷却塔、その
   一方に乾留生成物入口を、他方に乾留生成ガス出口と乾
   留生成油出口を備えた冷却分離装置及び乾留生成ガスの
   一部を燃焼させ、かつ別の一部の乾留生成ガスを間接交
   換して加熱する加熱炉とを並設し、前記移動式格子装置
   の残留粒塊出口と粉砕装置の残留粒塊入口、粉砕装置の
   粉粒体出口と燃焼塔の粉粒体入口及び燃焼塔の残留粉粒
   体取出口と１次冷却塔の残留粉粒体入口、一次冷却塔の
   残留粉粒体出口と２次冷却塔の残留粉粒体入口とをそれ
   ぞれ下降覧を介して接続するとともに、前記予熱・乾留
   区間の乾留生成物出口を冷却、分離装置の乾留生成物入
   口に接続し、かつ前記加熱炉で加熱された乾留化成ガス
   を前記予熱・乾留区間の入口に接続し、前記乾留生成ガ
   スと乾留生成油の冷却分離装置の乾留生成ガス出口と１
   次冷却ガス送入口を接続し、１次冷却塔上部の冷却排ガ
   ス出口と加熱炉下部の乾留生成ガス間接加熱口とを接続
   してなることを特徴とするオイルシェールから油及びガ
   スを回収する装置。