JPS6081001A - 重炭化水素燃料の部分酸化方法及び装置 - 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】 〔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って、Ｈ
２０／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（ｖａａｕｎｍ　ｒｅｓｉｄ）のように高＆Ｉ
＆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、ニッケル、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
濃度の原料をずすの１００％リサイクルでガス化をする
最近の商業ヘースでの実績によると、システム中のコン
ベクショ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クロをふさいだり、ガ
ス冷却装置の管の低温部分の下流にたまったりする問題
点があった。

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け、例えば本出願人
に譲渡されている米国特許第３．２３２．７２８に記載
されているように、水で冷却・洗浄することによって未
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っ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３．６３９．２６１
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
２．９９９．７４１　：２．９９２．９０６　：３．０
４４．１７９　：　４．１３４．７４０　に記載されて
いる。本出願人へ譲渡の米国特許第３．９８０．５９２
及び４．０１４゜７８６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
明細省中に参照しである。

〔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、ＨｚＯ／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を
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
。

耐熱材で内張りしで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。配分
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
ベクショ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って冷
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
分を取シ除き、Ｈ，０／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Ｈ寞０　／乾燥ガス弁のモル比が低い
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、液状炭化水素キャリヤー又は
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ョ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、（す分離さ牡た流れによシ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
取り除くことによって第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って回避される。

〔実施　例〕

本発明は、添付図面を参照することによってさらに良く
理解されよう。図は、木ニーの好ましい実施例を模式的
に宍わしたものである。

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って、よシ完全に
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からの液体キャリヤー
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かも供給する。実際には、ライン４の液体重炭
化水素燃料は、ポンプＴによって、ライン８、ヒータ９
（取付選択自由）及びライン１０と１１を通ってミキサ
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、パルプ５Ｔ及びライン５
８によってすす回収装置６に送り、ライン５のすすの液
体キャ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２０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ＩＴの一つの通路を通ってガ
ス発生装置１の耐熱材１６で内張フされた自然流入・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
を通ってバーナーＩＴの別の通路にょクガス発生装置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って消火・冷
却・洗浄される。

従って、この好ましい実施態様では、耐熱材で内張シし
た移送ライン２３内の流れ制御手段２２を閉じるか、あ
るいは、流れ制御手段３９を閉じるかによって、反応領
域１５が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１
２．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２Ｔの底部に入ｔら
れた消火水２６の中へと通す。流れ制御手段２２Ｌ１盲
フランジ板またはパルプで、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４
５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フのカーボ
ン及び灰分を除くベンチュリ洗浄装置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
通ってガス洗浄・分離カラム４９に入れられる。

１．０〜２．０の範四、例えば１．５のＨ２０／乾燥ガ
ス分のモル此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によってカラムから出
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、パルプ５３及びライン５４を通って
出ていく。

消火タンク２Ｔの底部の、カーボン、水及び灰分からな
る分散液紙、ライン６０、パルプ６１及びライン６２′
を通ってライン６３へと送られ、そこで、分離カラム４
９、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体積チ、例えば５０体積チがガス
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Ｒ１と２は、はぼ同じ大きさで
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８Ｔ内の流れ制御手段
８５を開くか、あるいはパルプ１０Ｂ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８Ｂで作られた熱い未精製の合成ガスは、耐熱材
で内張シしたガス分流室８９で二つのガス流に分割され
る。

流れ制御手段８５Ｊ−ｔ、盲７２ンジ板あるいはパルプ
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
は自由なヒーター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１ＤＯ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シ
、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９
６を通ってバーナー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、通常の操業中では、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体積チ、例えば２５体体
積小らなるようにし、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
接的に熱父換が行なわｎる従来のコンベクション式ガス
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から入フ、ライン９７〜
９８を通っ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０又、スチームの一部
をライン１１０、パルプ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。

める程度冷却された合成ガスはライン１０３　を通って
ガス冷却装置１０１　を出て、ガス洗浄・分離カラム１
０４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１Ｂからの水によってベンチュリー洗浄装
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を通ってカラム１０４に送られる。

微粒状カーボン２水及び灰分からなる分散液の流れは、
ライン１１５．パルプ１１６．ライ／１１Ｔを通ってガ
ス洗浄・分離装［１１０４ｋ去り、後述するライン１２
４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、２
インγ０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２Ｔと１３の底部及びガス洗浄・分離カラム３３，
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ック式ホッハ−（
図示せず）を用いることができる。

ラインＴＯ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。

清澄化した水の渡れは、ライン１２全通って出ていき、
その一部は、ラインγ４及び／またはライン７５により
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、そレソレライン３６．４７及び
Ｔ８によりベンチュリー洗浄装置３５．４８及び１６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シ選ばれ次液体キャリヤー甲
にすすが分散している液は、前述のようにライン５を通
ってミキサー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を通って本装置外へ出る。

約０．０５〜０．５　の範囲、例えば約０．１のＨ！０
／乾燥ガス分のモル化の小さい清浄化した産出合成ガス
の流れは、ライン１０Ｔ、バルブ１０８．ライン１０９
　と４１を通ってカラム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！した熱い未精製の合
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ｌＯ〜４０体積悌、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−１々る語句は、Ｈ２Ｏ／乾燥ガス分のモル化
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カスの総体
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ｔ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Ｔ３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
灰分け、消火水の乱流による洗浄作用によってガスの流
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カスの二つの流れは、ライン４
６で一緒に混合され、さらに前に説明した方法で洗浄さ
れ、Ｈ＊０／乾燥ガス分のモル化の高い清浄化した産出
合成カスの流れをライン５１に作り出す。消火タンク７
３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
って取シ出され、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
及び消火タンクを出ていく消化されたガスの流れは、約
３００７〜６００？　（１４８，９℃〜３１５．６℃）
、例えば４００７〜５００″Ｆ　（２０４，４℃〜２６
０．０℃）の範囲の温度にるる。同様に、ライン５１内
の合成ガスの流れの温度は約３００　’Ｆ〜６００’Ｆ
　（１４８，９℃〜３１５．６℃）２例えば約４００Ｔ
〜５００″Ｆ　（２０４，４℃〜２６０．０℃）の範囲
にるる。

別の実施態様では、従来型式のガス冷却・況浄塔はガス
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
きせて、熱い分割カスの一方の流れは消火タンク中て水
によって冷却し、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、熱い未精製の合成カスの二つの分
割した流れを作シ出すことができるので、本装置にはよ
シ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ｎ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が直接水中で消火・
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。

従って、ガス発生装置２で製造される熱い未ｆ′ｆｆｇ
の合成ガスの全量が消火タンクＴ３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３
９は開かれており、一方流れ制御手段８５あるいは１０
８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、それぞれカス発生装置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、従来のコンベクション式ガス冷却装置２
９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って冷却される。飽和のめる
いは過熱のスチームが生成され、ライン３．２０．９す
るるいは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／３１を通って出ていく。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１
０１から出るるる程度冷却されたガスの流れの温度は、
約２５０Ｔ〜７５０下（１２１，１℃〜　３９８．９℃
）の範囲、例えば３５０Ｔ〜５００下（１７６，７℃〜
２６０℃）の範囲となっている。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を通ってベンチュリー洗浄装置３５
に送られて、ライン３６からの水で洗浄し微粒状カーボ
ン及び灰分を取シ除き、そしてライン３７全通ってカラ
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２
００Ｔ〜４００”Ｆ（９３，３℃〜２０４．４℃）、例
えば約２５０７〜３５０’Ｆ（１２１，１℃〜１７６．
７℃）の範囲内にめる。約０．０５〜０．５の範囲内、
例えば約Ｏ１のＩＪ２０／乾燥ガス分のモル此の低い清
浄化した産出合成ガスの流れは、ライン３８．バルブ３
９及びライン４０と４１とによシ容器３３から取シ出さ
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によりて容器３３の底
部から取り出され、ライン７０においてライン５４，６
４．６３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、次のようでろる。たと
えガス発生装置の一方め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つめるいは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、操業している残った方のガス発生装置で、ガスの
流れをコンベクション型式のガス冷却装置で冷却するこ
となしに、生産設備で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体積チの量の一
つのガスの流れをクエンチによって生産することができ
る。るるいは、一方のガス発生装置全待機させておく間
に、カス冷却装置装備の操業中のもう一方のノｊ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体積饅の活の分
割した一つのガスの流れをクエンチによって生産するこ
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体積チまで、例えば約１０〜２５体積
チの量の第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ョ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２，８０
９，１０４に示されているように、縦型中空の自然宛人
・非触媒式で円筒形状をなし、耐熱材で内張すされたス
チール製加圧容器からなる。代表的な消火ドラムか同様
に上記％許に示されている。

消火タンクとガス冷却装置も：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カス発生装置２が同一
譲受人の米国特許第４，１４１，６９６　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２，９２８，４６
０　に示されてい本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（０／Ｃ
比）は、約０．６〜１６、好ましくは０８〜１４の範囲
である。発熱反応でるる部分酸化が、スチーム、水、Ｃ
Ｏ２゜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間減速剤
として用いられた場合には、反応領域中のＨ２０／燃料
の重量比は約０，１〜５、好ましくは約０．２〜０．７
の範囲でるる。部分酸化反応は約１７００°Ｆ〜３５０
０　？　（９２６，７℃〜１９２６．７℃）、例えば、
約２０００Ｔ〜２８００下（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用ていく熱い未
精製の流出ガスの流れの組成は、モル百分率でほぼ次の
ようでめる。Ｈ２：１０〜７０゜Ｃｏ　：　１５〜５７
　、　ＣＯ２：　０．１〜２５　＋　ＨｔＯ：０．１〜
２０　、　ＣＨ４：　０〜６０．ＩｈＳ：０〜２゜ＣＯ
８：　０〜０．１　、　Ｎ、　：　０〜６０及びＡｒ　
：　Ｏ〜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
。

灰分け、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）重炭化水素燃料でる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
０．２〜２００重］゛う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全除去した後で、脱水処理したも
の８るい（は脱水処理を行なわないものの組成によって
、カスの流れは、合成カス。

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に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、王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社
、米国石油協会（ＡＰＩ）での比重がｌθ以下で、初期
沸点が４００７（２０４，４℃）以上のものでるる。例
えば、米国試験材料協会（ＡＳＴＭ）の標準試験方法に
従って大気圧で測定をした場合、４００Ｔ〜　６００下
　（２０４，４℃〜３１５．６℃）、　例えば４５０Ｔ
〜５００下（２３２，２℃〜　２６０．０℃）の範囲で
ある。必然的に入ってくる金属化合物すなわち王にバナ
ジウム、ニッケル及び鉄及びもし存在しても極微量のク
ロム及びモリブデ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状炭
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　〜　５０００ｐ
ｐｍ強、例えば約５０〜２０００ｐｐｍ　、ｈるいは２
５０ｐｐｍ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、流出ガスの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＠６、例えば、沈積法に
よって消火Φ冷却・洗浄水から分離される。残りの灰分
れ、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ャリヤーは、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ｏ、　ｉ　〜ｓ、　ｏ重ｊｉｃ％、
例えば、約１．０〜６．０重量係の範囲でめり、カーボ
ンと灰分との混合物からなる。すすの約５〜ｂＯ重量％
は、金属、Ｎｉ、Ｖ及びＦｅ　とそれｉの反応生成物賢
り、残りがカーボンでるる。

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φクラッキング
方法の笑施で得られる原油残滓。

石油留出物、還元原油、全原油、アスファルト。

コールタール、石炭由来の油１頁岩油、ａ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かでき
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ャリヤー、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０宏が２１モル
チ以上のもの、及び、はぼ純粋な酸素、すなわちｏ２が
９５モルチ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、Ｃｏｔ濃度の高いガス
、窒素及び循環させた合成カ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
ショ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める
。

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２０で重量パーセン
トでの究極的分析（Ｖｌｔｉｍａｔｅ　Ａｎａｌｙｓｌ
ｇ）　でＣ：８３．４５．Ｈ：１０．１０．Ｎ：０．３
５゜Ｓ：５．５．Ｏ：０．６　及びｐｐｍでＶ　：　５
９４　。

Ｎｆ　：　９８　、Ｆｅ　：　６４　の金属を含む真空
残滓１６０４０８　ボンドを、上記真空残滓を含む液体
キャリヤー中に、金属を含んだすす５．０’ｔＪｉ’！
：％金倉む液体分散液中に混入しで循環させた未反応の
カーボン５５３０ボンドと混ぜ、次に、５７４下の温度
で１１６５ボンド／平方インチ（ｐｓｉｇ）の圧力のも
とにガス冷却装［１０１かものスチーム××６５．９８
１ボンドと混合する。混合物１５６０？で１１２０ポン
ド／平方インチ（ｐｇｉｇ）　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
内張すした自然流入・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下で圧力が１１６５ボンド／平方
インチ（ｐｓｉｇ）のほぼ純粋な酸素すなわち９９．５
モルチの０２の１７４，４５３ボ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。

熱い未精製の合成カスのｓ、ｓ　ｏ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏ標
準立方フィート（標準立方フィートは６０下、１４．７
ボンド／平方インチ（ｐｓｉｇ）で測定される）の流れ
が２５９６”Ｆ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の第ト欄
に示しである。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Ｖｉ３９
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、さらにベンチュリー洗浄
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って、Ｈ２０／乾燥ガス分が１５７
　と高いモル比の合成ガスの流れ全作り出す。ライン５
１のこの産出合成ガスの流れは、３０．４５０，０００
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°Ｆで圧力
が１１６５ボンド／立方インチ（ｐｇｉｇ）１６４．３
０４　ポンドの真空残滓の流れで、カス冷却装置１０１
　からの６３，８３８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シした自然流・非触媒
式の中空合成カス発生装置２の上端部に位置するバーナ
ー１０口の一つの通路全通す。ライン１８から温度が３
００下で圧力が１．１６５ボンド／平方インチ（１）８
　ｉｇ）のほぼ純粋な酸素、すなわち９９，５モル頭の
０２の１６７，６１２ボンドを含む供給流全バーナー１
０口の別の通路から導び〈。供給された流れは、ぶつ〃
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８，５９０，０００標準立方フイート（ＳＣＦ
）（６０’Ｆで１４．７ボンド／平方インチ（ｐｓｉｇ
）　で測定）の流れが、温度２，５０４下、圧力が１，
０５０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欄に示しである。約２，７
０６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、未精製の合成カ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りるいは１０
８　が開らか九、反応領域８８を出でくる未精製の合成
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′ＩＬは、未精製合成ガス４，２９
０，０００標準立方フイートからなｐ１断熱通路８６．
８７を通ってガス冷却装置１０１　で冷却される。第２
の分割さ１ＬＩｔ流れは、熱い未精製の流出合成カスの
流れの残部〃）らなシ、同時に浸漬脚部１２０を通って
消火タンクＴ３内で消火・冷却される。二一ノの一連の
ガスの笑際の分割は各ラインの背圧パルプによって制御
することができる。

ガス冷却装置１０１　を出たるる＆糺冷却された分割さ
れた第１の合成カスの流ｉ１．は、水で抗伊宴れて、Ｉ
（□０／乾燥ガス分が０．０９３　とモル比の低い４，
３００，０００標準立方フイートの清ｆ！を化しん一合
成ガス全産出する。ライン４１の産出合成ガスの流れは
、表１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１０４７１１＝ら取り出さ
れて、従来のすす回収装置６で処理される。約６９７，
５０３ボンドの清澄化した水（ライン７２）と、７１９
ボンドの灰分（ライン７１）と、１４０．９１０ボンド
のすす一真空残滓の分散液（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ッケル會分離する
ための金員回収設備に送られ、またずす−真空残滓の分
散液し１２、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カス発生装置１に循環される。

表　１ ガスの組成 欄の番号　ｌ　２　３　４ 図面参照番号　２４　５１　８９　４１組成：モルチ ｃｏ　４４．８７　１９．２９４４．２５　４４．３４
Ｈｔ　３９．５’ｌ　１６゜９９４０．２３　４０．３
１Ｃ（ｈ４．３３１，８６４．コ’１４．２２Ｈ＊０　
９．５１　６１．１０　９．５３　９．７１ＣＨ４０，
３６０，１５０，３６０，３６Ａ　ｒ　Ｏ，１２０，０
５０，１２０，１２Ｎ２　００９　０．０４　０．０９
　０．０９Ｈ２Ｓ　１．１５　０．５０　１１５　１．
４５ＣＯＳ　Ｏ，０６０，０３０，Ｕ　６　０．０６金
属及び金属３４７０　−　４２０　−化合物（ＰＰＭ） 〔発明の効果」 本発明によると、本工程で全てのカーボンケ循環させて
も、コンベクション型式のカ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。それによって
、金属沈積物の堆積及び管の目詰りか防止できて、カス
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
パンクアップをすることができるので好ましい。ガス冷
却装置の一方やカス洗浄装置の作動を、例えばメンテナ
ンスのために、停止しなけれげならなくなった場合でも
、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Ｈ２０／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
ョン型式のカス冷却装置にＩよとんど目詰ｉ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、脣定
の組成を有する、重炭化水素及び合成ガスに言及して、
一般的かつ例をもって記載した。

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るる
。

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−及び第二の部分酸化カス発生装置は、はぼ同
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体積チ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カスの全生産量の約ｌ
θ〜４０体積％全含み、第二のカ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カス流は、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
請求の穐（１１１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Ｉ■
ｚ　Ｑ／乾燥ガス分のモル比が約０．０５〜ｏ５の範囲
となっ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）Ｉ
２゜／乾燥カス分のモル比が約１．２〜１．８のＷα囲
となっている特許請求の範囲第１項の部分酸化力法。

（５）工程（５）でのコンベクション式のカス冷却装置
で分割された第一の熱い合成カス流と間接的に熱交換７
行々うボイラー給水を通す工程を含んでスチームを作シ
、該スチームを温度減速剤として第−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全備えた特許請
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・クラッ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、アスファルト、
コールタール、石炭由来オイノペ頁岩油、ｔｌを砂岩オ
イル及びそれらの混合物力・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、例えは水、液体炭化
水素燃料及びそれらの混合物のような蒸兄させ得る液体
キャ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、Ｃ０２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）未反応の酸素金倉んだガスは、空気、酸素量を増
加させた空気、す力わち０ｚｔ＝２１モルチ以上含んだ
もの、及びほぼ純粋な酸素、すなわち約９５モルチ以上
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ケ説明１゛るための図で
るる。 １．２・・・・部分酸化ガス発生装置、２９゜１０１　
・・・・　ガス冷却装置、３３，４９゜１０４　・・・
・　ガス洗浄・分離カラム。 特許出願人　テキサコ・デベロップメント自コーポレー
ション代理人　山川政情（は刀・１名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）次の工程を含む重炭化水素燃料の部分酸化方法：
   １）　Ｈｚ０　、　ＣＨ４、Ｈａｓ　、　ＣＯ８、Ｈｚ
   およびＡｒ　のグループから選ばれた少くとも１つの物
   質、Ｈｓ＋、Ｃｏ、ＣＯｘ、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−非触媒屋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１７００７から約３
   ５００？（約９２６．７℃から約１９２６．７℃）の範
   囲の温度にしＣ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、液体キャリア中のすす
   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）ＨｍＯ，ＣＨａ　、ＨｚＳ　、ＣＯ８、Ｈｚ　およ
   び居のグループから選ばれた少くとも１つの物質、Ｈｚ
   　、Ｃ０１ＣＯｘ　、微粒袂カーボン、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１７００７から約３５０
   ０７　（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−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ョ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、ＨｘＯ／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、水及び灰盆を含む分散液流から、高
   い、Ｈ２０／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：＆
   　＆　Ｌ　、すす回収領域で、清澄化水流、灰分の流れ
   、および液体キャ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）からの液体キャ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. （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、消火・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ョン
   式ガス冷却装置と、前記コンベクション式ガス冷却装置
   からある程度冷却されたガス流を受けて低いＨ！０／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Ｈ＊０／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す回収装置と、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シ
   、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−えた重炭化水素燃料の部分酸化をする装置
   。