(57)【要約】【課題】石油残渣と重油を効率的かつ安全に混合し溶融させることが可能な石油残渣の燃料供給装置及び方法を提供することを目的とする。【解決手段】石油残渣の燃料供給装置１は、固形化した石油残渣と重油とを混合する混合タンク２と、石油残渣の軟化温度以上、かつ、重油の揮発許容温度以下で、混合タンク２内の石油残渣と重油を加熱する加熱ヒータ３と、混合タンク２において生成された混合油をボイラ１０の火炉に搬送する輸送ポンプ４及び輸送管８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形化した石油残渣と重油とを混合する混合部と、
前記石油残渣の軟化温度以上、かつ、前記重油の揮発許容温度以下で、前記混合部内の前記石油残渣と前記重油を加熱する加熱部と、
前記混合部において生成された混合油を火炉に搬送する搬送部と、
を備える石油残渣の燃料供給装置。
【請求項２】
前記重油の前記揮発許容温度は、前記重油を常温から温度上昇させることによって、常温時の前記重油の全重量のうち０％超２０％以下の範囲内の重量が低下するときの温度である請求項１に記載の石油残渣の燃料供給装置。
【請求項３】
固形化した石油残渣と重油とを混合するステップと、
前記石油残渣の軟化温度以上、かつ、前記重油の揮発許容温度以下で、混合されている前記石油残渣と前記重油を加熱するステップと、
混合及び加熱によって生成された混合油を火炉に搬送するステップと、
を有する石油残渣の燃料供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油精製プロセスで副生される石油残渣をボイラ等の燃料として供給する石油残渣の燃料供給装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石油精製プロセスにおいて、重質油を削減し、軽質化した石油製品の増量を図るため、溶剤脱れき（ＳＤＡ：Solvent De-Asphalting）装置などの残油分解装置がプラントに設置される場合がある。ＳＤＡ装置は、重質油から軽質留分を最大限抽出する。その結果、ＳＤＡ装置では、高粘度の石油残渣（「ＳＤＡピッチ」とも呼ばれる。）が副生される。そこで、ＳＤＡピッチの有効利用を図るため、ＳＤＡピッチが、例えばボイラの燃料として適用される場合がある。
【０００３】
石油残渣をボイラに供給する技術として、特許文献１には、石油残渣を液化天然ガスと接触させ、冷却・固化させて、固形燃料を得て、この固形燃料を微粉砕して火炉に供給する技術が開示されている。また、特許文献２には、石油残渣を重油と混合させ、溶解して流体化した混合油を火炉に搬送する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０００５４号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２では、石油残渣は、混合タンクで重油と混合されながら加熱される。そして、特許文献２の段落［００３１］には、加熱ヒータによって混合タンクを加熱する際、固形化した石油残渣が溶融を開始する５０℃以上にすることが望ましいと記載されているが、加熱温度条件の上限については示唆されていない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、石油残渣と重油を効率的かつ安全に混合し溶融させることが可能な石油残渣の燃料供給装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の石油残渣の燃料供給装置及び方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る石油残渣の燃料供給装置は、固形化した石油残渣と重油とを混合する混合部と、前記石油残渣の軟化温度以上、かつ、前記重油の揮発許容温度以下で、前記混合部内の前記石油残渣と前記重油を加熱する加熱部と、前記混合部において生成された混合油を火炉に搬送する搬送部とを備える。
【０００８】
この構成によれば、石油残渣と重油を混合する際、石油残渣の軟化温度以上であるから、石油残渣の粘性が小さくなっており、石油残渣は重油と混合し易い。また、石油残渣と重油を混合する際、重油の揮発許容温度以下であるから、重油の揮発量を少なく抑えることができる。
ここで、石油残渣は、例えばＳＤＡピッチであり、溶剤脱れき（ＳＤＡ：Solvent De-Asphalting）装置などの残油分解装置で副生される残渣物である。石油残渣は、粘度が高く、常温時に固形化している。
石油残渣の軟化温度は、石油残渣を加熱していくときに、固形化した石油残渣の表面が軟化し始める温度である。重油の揮発許容温度は、常温から温度上昇させることによって揮発する重油の量によって決定される温度である。
【０００９】
上記発明において、前記重油の前記揮発許容温度は、前記重油を常温から温度上昇させることによって、常温時の前記重油の全重量のうち０％超２０％以下の範囲内の重量が低下するときの温度でもよい。
【００１０】
この構成によれば、混合時に揮発許容温度に到達した場合でも、常温時の重油の全重量のうち０％超２０％以下の範囲内の重量だけが低下するため、重油の揮発量を少なく抑えられる。
【００１１】
また、本発明に係る石油残渣の燃料供給方法は、固形化した石油残渣と重油とを混合するステップと、前記石油残渣の軟化温度以上、かつ、前記重油の揮発許容温度以下で、混合されている前記石油残渣と前記重油を加熱するステップと、混合及び加熱によって生成された混合油を火炉に搬送するステップとを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、石油残渣と重油を効率的かつ安全に混合し溶融させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料供給装置を示す概略構成図である。
【図２】重油の重量と温度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施形態に係る石油残渣の燃料供給装置１は、図１に示すように、混合タンク２と、加熱ヒータ３と、輸送ポンプ４と、油加熱器５などを備える。燃料供給装置１は、石油残渣と重油を混合し、溶融した混合油を生成した後、流動化された混合油を例えばボイラ１０へ供給する。
石油残渣は、例えば、溶剤脱れき（ＳＤＡ：Solvent De-Asphalting）装置などの残油分解装置で副生されるＳＤＡピッチである。ＳＤＡピッチは、粘度が高く、常温時に固形化している。
【００１５】
混合タンク２は、石油残渣と重油が内部に投入される。混合タンク２の内部には、攪拌翼７が設置されている。また、加熱ヒータ３の周囲、例えば、図１に示すように、加熱ヒータ３の下部に加熱ヒータ３が設けられる。混合タンク２に投入された石油残渣と重油は、攪拌翼７によって混合されながら、加熱ヒータ３によって加熱される。
石油残渣と重油が混合されながら加熱されることによって、石油残渣が溶融し、流動化した混合油が生成される。
【００１６】
なお、石油残渣又は重油の加熱は、混合タンク２の内部で両者を混合してから加熱してもよいし、混合タンク２で石油残渣だけを加熱した後に重油と混合してもよい。または、石油残渣を混合タンク２の外部で事前に加熱してから、石油残渣を混合タンク２に投入してもよい。あるいは、混合タンク２で重油だけを加熱した後に石油残渣を混合タンク２に投入してもよい。
【００１７】
輸送ポンプ４は、混合タンク２で生成された混合油をボイラ１０へ供給する。輸送管８は、混合タンク２とボイラ１０とを結び、混合油が通過する。輸送管８には、輸送ポンプ４や油加熱器５が設けられる。油加熱器５は、輸送管８内を流れる混合油を所定の燃焼粘度範囲まで加熱する。
【００１８】
ボイラ１０は、複数のバーナ１１が設置されており、輸送管８を介して混合タンク２から供給された混合油が火炉で燃焼される。ボイラ１０の水管は、一端から水が供給され、水管が混合油の燃焼熱によって加熱されることによって、水管の他端から蒸気が発生する。
【００１９】
混合タンク２に投入される重油は、石油残渣を溶融するための粘度調整剤として作用する。重油は、固形化された石油残渣よりも軽質であって、石油残渣と親和性の高いものが適している。
【００２０】
次に、石油残渣と重油を混合する際の温度について説明する。
石油残渣と重油の混合時の温度は、石油残渣の軟化温度以上、かつ、重油の揮発許容温度以下に調整される。
【００２１】
ここで、石油残渣の軟化温度は、石油残渣を加熱していくときに、固形化した石油残渣の表面が軟化し始める温度である。軟化温度以上に石油残渣を加熱すると、軟化した石油残渣は変形を開始する。また、軟化温度よりも低い温度では、石油残渣の表面は固形化している。なお、石油残渣に含まれる成分の違いによって、石油残渣の軟化温度は石油残渣ごとに異なる。
【００２２】
重油の揮発許容温度は、常温から温度上昇させることによって揮発する重油の揮発許容量によって決定される温度である。例えば、重油の揮発許容温度は、常温から温度上昇させることによって、常温時の重油の全重量のうち０％超２０％以下の範囲内の重量が低下するときの温度である。このとき、揮発許容温度で重油が維持されると、重油中の軽質留分は、常温時の重油の全重量のうち０％超２０％以下の範囲内の重量分が揮発することになる。例えば、重油の揮発許容温度を、常温時の重油の全重量のうち３％の重量が低下するときの温度に決定した場合、揮発許容温度で重油が維持されると、重油中の軽質留分は、常温時の重油の全重量のうち３％の重量分が揮発する。
重油の揮発許容温度以上に重油を加熱すると、更に多くの軽質留分が重油から揮発する。その結果、混合油の粘度上昇や混合油の発熱量低下が生じる。また、揮発ガスの流出や拡散が広範囲になる。そのため、重油の揮発許容量は、０％超２０％以下程度が適切となる。
【００２３】
重油の揮発許容温度は、例えば、重油の温度上昇に伴う揮発量が、比較的低温時には平坦であり、ある温度を境に揮発量が増加する場合では、揮発量が増加を開始する温度とする。
【００２４】
または、重油の揮発許容温度は、例えば、図２に示すように、重油の温度上昇に伴う揮発量が、比較的低温時にも、なだらかに増加する場合（すなわち、重油の重量がなだらかに減少する場合）などでは、重油の揮発許容量によって決定されてもよい。重油の揮発許容量は、石油残渣と重油を混合する場合において許容できる重油の揮発量をいう。図２は、ある重油を加熱したときの重油の重量変化を示すグラフである。重油の重量は、熱天秤によって測定された。図２では、石油残渣の軟化温度が１５０℃であって、重油の揮発許容温度が２００℃である場合の石油残渣と重油の混合時の温度範囲を例示している。
重油の揮発許容量は、例えば、混合油の粘度の上昇の程度や変化率、混合油の発熱量の低下の程度や変化率、又は揮発する軽質留分の体積の大小や変化率などによって決定される。
【００２５】
上述したとおり、石油残渣と重油を混合する際の温度は、石油残渣の軟化温度以上であるから、石油残渣の粘性が小さくなっており、石油残渣は重油と混合し易い。また、石油残渣と重油を混合する際の温度は、重油の揮発許容温度以下であるから、重油の揮発量を少なく抑えることができる。重油は、軽質留分の揮発量の増加に応じて、粘度が上昇する傾向にあるところ、重油の揮発量を少なく抑えることによって、混合油の粘度上昇を低減できる。例えば、石油残渣の動粘度を、配管による輸送やボイラでのバーナ噴霧に適した値まで低下させられる。
【００２６】
また、軽質留分が重油から揮発すると、重油の全体量が減少するため、生成される混合油の量も減少し、混合油の発熱量が低下するが、重油の揮発量を少なく抑えることによって、混合油の発熱量低下を低減できる。さらに、重油の揮発量を少なく抑えることによって、揮発ガスの流出や拡散を抑制できる。
【００２７】
次に、石油残渣の燃料供給装置１の動作について説明する。
まず、石油残渣と重油が混合タンク２に投入される。混合タンク２内部の石油残渣と重油は、攪拌翼７によって混合されながら、加熱ヒータ３によって加熱される。その結果、石油残渣が溶融し、流動化した混合油が生成される。混合タンク２で生成された混合油は、輸送ポンプ４によって、輸送管８を介してボイラ１０へ供給される。また、混合油は、輸送管８に設けられた油加熱器５で所定の燃焼粘度範囲まで加熱される。
そして、ボイラ１０へ供給された混合油は、バーナ１１から火炉へ導入され、火炉で燃焼される。
【００２８】
石油残渣は、石油精製設備で取り出され、固形化した状態で搬送可能である。そして、固形化した石油残渣は、石油供給装置１によって流動化できる。したがって、ボイラ１０の近傍に燃料供給装置１を設置すれば、液状の石油残渣を石油精製設備から供給する場合に比べて、石油残渣を供給するのに必要なボイラ１０までの輸送管の距離を短縮し、石油残渣のハンドリングの容易化を図ることができる。また、本実施形態の燃料供給装置１によれば、特許文献１の技術に比べて、装置全体の大型化や複雑化を回避できる。
【００２９】
なお、混合タンク２の上流側にミル（図示せず。）を設置して、石油残渣がミルによって粉砕されてから混合タンク２に投入されてもよい。粉砕によって、石油残渣の粒径が小さくなることで、石油残渣と重油の混合時間の短縮化や、混合タンク２の小型化を図ることができる。
【００３０】
また、上述した実施形態では、混合タンク２で石油残渣と重油を混合する場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、混合タンク２を設置することなく、配管内で石油残渣と重油が混合されるようにしてもよい。このとき、配管が混合部に相当する。そして、配管が加熱ヒータ３によって加熱されることによって、配管内部で石油残渣が溶融し、流動化した混合油が生成される。そして、配管で生成された混合油は、油加熱部５を介して、ボイラ１０へ供給される。この場合、石油残渣はミルで予め粉砕されていることが望ましい。
この変形例では、混合タンクが不要となり、混合部の簡素化や設備コストの低減化を図ることができる。
【００３１】
以上、本実施形態や変形例によれば、石油残渣と重油の混合時の温度が、石油残渣の軟化温度以上、かつ、重油の揮発許容温度以下に調整される。その結果、石油残渣と重油を混合する際の温度が、石油残渣の軟化温度以上であるから、石油残渣の粘性が小さくなっており、石油残渣は重油と混合し易い。また、石油残渣と重油を混合する際の温度が、重油の揮発許容温度以下であるから、重油の揮発量を少なく抑えることができ、混合油の粘度上昇や発熱量の低下を低減しつつ、揮発ガスの流出や拡散を抑制できる。
【００３２】
本発明は、石油残渣と重油を混合して溶解させる場合、重油の揮発量を減少させることによって、混合油の粘度上昇や発熱量の低下を低減しつつ、揮発ガスの流出や拡散を抑制できることに着目し、加熱時の温度は、揮発許容温度以下に抑えることが望ましいという知見が得られたことによるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１  燃料供給装置
２  混合タンク（混合部）
３  加熱ヒータ（加熱部）
４  輸送ポンプ（搬送部）
５  油加熱器
７  攪拌翼
８  輸送管（搬送部）
１０  ボイラ
１１  バーナ
【図１】
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【図２】
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