(57)【要約】【課題】改質装置の改質運転操作を停止した際に、容器内に生成された硬質のカーボンを効率良く除去できるようにする。【解決手段】高温・高圧条件での水と重油の混合流体を容器へ流入し、滞留させ、比重の重いタール分と、軽質な油に分離し、タールを容器下部より抜き出し、軽質油を容器上部から抜き出す方式の重油改質装置において、容器の周囲を加熱する加熱手段と、容器内に空気または酸素を含む気体を供給するノズルを設けた。改質運転において、タールが局所的に高温に晒される、或いは滞留時間が伸びる等の理由により生成したコークスを、容器周囲に設置した加熱器で加熱し、空気または酸素を含む気体を容器に供給する事により、緩慢に反応させて、気体として除去できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温、高圧条件での重油と水の混合流体が流入し滞留する容器を備え、前記容器内で前記重油から分離された重金属を含むタールを前記容器の下部より抜き出し、前記重油から分離された前記タール以外の相対的に軽質な油を前記容器の上部から抜き出すようにした重油改質装置において、前記容器の周囲を加熱する容器加熱手段と、前記容器内に空気または酸素を含む気体を供給するノズルを備えたことを特徴とする重油改質装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ノズルを前記タールが滞留する領域よりも上部に設けたことを特徴とする重油改質装置。
【請求項３】
請求項１において、前記ノズルを前記タールが滞留する領域よりも上部に設けるとともに、前記ノズルから蒸気が供給できるようにし、さらに前記蒸気の供給圧力を計測する手段を設けて、改質運転停止時には前記ノズルから空気または酸素を含む気体を供給し、改質装置運転中には前記ノズルから蒸気が供給できるようにしたことを特徴とする重油改質装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記ノズルから供給される空気または酸素を含む気体にコークス粉体を供給する手段を設けたことを特徴とする重油改質装置。
【請求項５】
請求項３において、前記ノズルから供給される蒸気にコークス粉体を供給する手段を設けたことを特徴とする重油改質装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記容器の下部から前記タールを抜き出す系統とは別のデコーキング用の系統を設けたことを特徴とする重油改質装置。
【請求項７】
高温、高圧条件での重油と水の混合流体を容器に流入し滞留させて、前記重油を、重金属を含むタールと前記タール以外の相対的に軽質な油に分離し、前記タールを前記容器の下部より抜き出し、前記軽質な油を前記容器の上部から抜き出すようにした重油改質方法において、改質運転停止時に空気または酸素を含む気体を前記容器に供給し、さらに前記容器の温度を４３０℃以下に制御するようにしたことを特徴とする重油改質装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重油を水と混合させ、重油から不純物を濃縮したタール分と前記タール以外の軽質分とに分離し、比重の重いタールを容器下部より抜き出し、比重の軽い軽質油を上部から抜き出す方式の重油改質装置とその運転方法に関する。特に、改質容器内に生成が懸念される重油のコークキング除去に適した改質装置構造とデコーキング運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重油の改質装置は、特許文献１に示されているように、重油と蒸気を容器内で混合して、水に溶解する軽質油分と、水に不溶なタール分とに分離する構造のものが一般的である。タールは密度が軽質油分よりも小さいために、容器下部に滞留し、バルブの開閉により容器外へ排出される。重油中に含有される重金属等の不純物は、タール中に元々多く含まれているために、タールが選択的に容器下部に滞留、排出されることにより、重油から不純物を除去でき、不純物を含まない軽質油分のみを分離できる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５３９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の重油改質では、容器内に軽質油分とタールを一定時間滞留させていた。しかし、タールが高温に一定時間以上晒された場合には、タールに含まれる分子量の大きな油成分が熱重合し、硬質のカーボンを生成する、所謂コークス化の問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、改質装置の改質運転操作を停止した際に、容器内に生成された硬質のカーボンを効率良く除去することができるようにした改質装置構造とデコーキング運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、高温、高圧条件での重油と水の混合流体が流入し滞留する容器を備え、前記容器内で前記重油から分離された重金属を含むタールを前記容器の下部より抜き出し、前記重油から分離された前記タール以外の相対的に軽質な油を前記容器の上部から抜き出すようにした重油改質装置において、前記容器の周囲を加熱する容器加熱手段と、前記容器内に空気または酸素を含む気体を供給するノズルを備えたことを特徴とする重油改質装置にある。
【０００７】
本発明において、前記ノズルは、タールが滞留する領域よりも上部に設ける事が好ましい。
【０００８】
また、本発明において、改質運転停止時には前記ノズルをタールが滞留する領域よりも上部に設けると供に、改質装置の運転中には前記ノズルから蒸気を供給できるようにし、且つ蒸気の供給圧力を計測する手段を設けることが好ましい。
【０００９】
また、本発明において、空気または酸素を含む気体、若しくは蒸気を容器に供給する際には、コークス粉を混ぜて供給することが好ましい。
【００１０】
また、本発明において、容器下部にタールを抜き出す系統とは別のデコーキング用の系統を設ける事は好ましい。
【００１１】
本発明は、高温、高圧条件での重油と水の混合流体を容器に流入し滞留させて、前記重油を、重金属を含むタールと前記タール以外の相対的に軽質な油に分離し、前記タールを前記容器の下部より抜き出し、前記軽質な油を前記容器の上部から抜き出すようにした重油改質方法において、改質運転停止時に空気または酸素を含む気体を前記容器に供給し、さらに前記容器の温度を４３０℃以下に制御するようにしたことを特徴とする重油改質装置の運転方法にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、改質運転において、タールが局所的に高温に晒される、滞留時間が伸びる等の理由により生成したコークスを、容器周囲に設置した加熱器で加熱し、空気または酸素を含む気体を容器に供給する事により、緩慢に反応させて、気体として除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の第一の実施例を示したものである。図１で、１は容器、２はタール到達位置、３はタールにより生成したコークス、４は空気または酸素を含む気体を供給するノズル、５は空気または酸素を含む気体、６はタールの抜き出し系統、７はタール抜き出しバルブ、８は加熱器、９は燃焼ガス、１１は改質油抜き出し系統、１２は二酸化炭素計、１３は水と重油混合流体の供給系統である。
【００１５】
図１において、改質装置の通常運転時は、高温・高圧条件での水と重油の混合流体は、水と重油混合流体の供給系統１３から容器１へ流入される。容器１内に流入する混合流体の温度、圧力条件を好ましくは亜〜超臨界条件近傍において制御することにより、水と軽質油の混合流体と前記混合流体よりも比重の重いタール分に分離できる。タールは比重差により、タール到達位置２の範囲で容器下部に滞留し、一定温度に晒される。温度が局所的に４５０℃を超える場合や、それよりも低い温度でも長時間滞留する場合には、タールは硬質のカーボン分からなるコークス３を容器１の下部に堆積する。
【００１６】
改質装置を停止後、容器１を周囲に設置した加熱器８により加熱する。加熱後、ノズル４から空気または酸素を含む気体５が供給される。空気または酸素を含む気体５が高温雰囲気でコークス３に接触すると、適切な温度と酸素濃度の条件下では、ごく緩慢にコークスを酸化する反応が生じる。緩慢な酸化反応の元では、所謂燃焼とは異なり、急速な温度上昇を避けることができ、容器１の構造体をなす金属材料の許容耐熱温度を十分に下回ることができる。
【００１７】
本実施例では、ノズル４は、特にタール到達位置２の直ぐ上部にとりつけられており、効果的に空気または酸素を含む気体５がコークス３に到達するように構成されている。コークス３と空気または酸素を含む気体５が反応することにより生じた燃焼ガス９は改質油抜き出し系統１１から、容器１外へ放出される。その際、燃焼ガス９中の二酸化炭素を改質油抜き出し系統１１の途中に設置された二酸化炭素計１２により計測する事により、容器１内にコークスが残存しているかを把握できる。すなわち、二酸化炭素が検知されない場合は、容器１内からコークス３が完全に除去されたものと判断できる。
【実施例２】
【００１８】
次に、本発明による重油改質装置デコーキングシステムの第二の実施例を図２及び図３によって説明する。なお、図１と同一部分には同一の符号を付した。図２で、１４は蒸気供給系統である。図２は、図１と同様に改質装置停止後のデコーキング状態を示す。
【００１９】
図２において、改質装置の通常運転時は、高温・高圧条件での水と重油の混合流体は、水と重油混合流体の供給系統１３から容器１へ流入される。容器１内に流入する混合流体の温度、圧力条件を好ましくは亜〜超臨界条件近傍において制御することにより、水と軽質油の混合流体と前記混合流体よりも比重の重いタール分に分離できる。タールは比重差により、タール到達位置２の範囲で容器下部に滞留し、一定温度に晒される。温度が局所的に４５０℃を超える場合や、それよりも低い温度でも長時間滞留する場合には、タールは硬質のカーボン分からなるコークス３を容器１の下部に堆積する。
【００２０】
改質装置を停止後、容器１を周囲に設置した加熱器８により加熱する。加熱後、ノズル４から空気または酸素を含む気体５が供給される。空気または酸素を含む気体５が高温雰囲気でコークス３に接触すると、適切な温度と酸素濃度の条件下では、ごく緩慢にコークスを酸化する反応が生じる。緩慢な酸化反応の元では、所謂燃焼とは異なり、急速な温度上昇を避けることができ、容器１の構造体をなす金属材料の許容耐熱温度を十分に下回ることができる。
【００２１】
本実施例では、ノズル４は、特にタール到達位置２の直ぐ上部にとりつけられており、効果的に空気または酸素を含む気体５がコークス３に到達するように構成されている。コークス３と空気または酸素を含む気体５が反応することにより生じた燃焼ガス９は改質油抜き出し系統１１から、容器１外へ放出される。その際、燃焼ガス９中の二酸化炭素を改質油抜き出し系統１１の途中に設置された二酸化炭素計１２により計測する事により、容器１内にコークスが残存しているかを把握できる。すなわち、二酸化炭素が検知されない場合は、容器１内からコークス３が完全に除去されたものと判断できる。
【００２２】
次いで図３は、図２に示す改質装置において、改質運転をしている場合を示す。図４で、１５は蒸気、１６は高温・高圧条件での水と重油の混合流体、１７は容器上部より流出する軽質油分、１８は容器内に滞留する軽質油分、１９は改質器下部に滞留したタール液層、２０は軽質油中を落下するタール液滴分、２１は圧力計である。
【００２３】
図３において、高温・高圧条件での水と重油の混合流体１６は、容器へ流入される。その際、比重の重い、前記水と重油の混合流体１６中のタール液滴分２０と軽質油分１８から重力他の作用により分離し、タール液滴分２０は容器下部に落下、滞留し、タール液層１９を形成する。軽質分１８は、容器上部から改質油抜き出し系統１１により流出する。前記運転中に、ノズル４からは蒸気１５が供給される。タール液層１９の液位が上昇した場合、蒸気１５の供給圧力が上昇する。その圧力変化を圧力計２１により、タールの液位変化を計測できる。
【００２４】
このように、ノズル４からの供給気体を空気または酸素を含む気体と蒸気に使い分ける事により、運転停止時はデコーキング用気体の供給ノズルとして、改質運転中はタール液位計測手段として使い分けることができる。
【００２５】
本発明の第二の実施例によれば、ノズルからの供給気体を空気または酸素を含む気体と蒸気に使い分ける事により、運転停止時はデコーキング用気体の供給ノズルとして、改質運転中はタール液位計測手段として使い分けることができる。
【実施例３】
【００２６】
次に、本発明における重油改質装置デコーキングシステムの第三の実施例を図４によって説明する。図１〜３と同一部分には同一の符号を付している。図４で、１０は高速ジェット、２７はコークス粉供給系統である。
【００２７】
図４において、改質装置の通常運転時は、高温・高圧条件での水と重油の混合流体は、水と重油混合流体の供給系統１３から容器１へ流入される。容器１内に流入する混合流体の温度、圧力条件を好ましくは亜〜超臨界条件近傍において制御することにより、水と軽質油の混合流体と前記混合流体よりも比重の重いタール分に分離できる。タールは比重差により、タール到達位置２の範囲で容器下部に滞留し、一定温度に晒される。温度が局所的に４５０℃を超える場合や、それよりも低い温度でも長時間滞留する場合には、タールは硬質のカーボン分からなるコークス３を容器１の下部に堆積する。
【００２８】
改質装置を停止後、容器１を周囲に設置した加熱器８により加熱する。加熱後、ノズル４から空気または酸素を含む高速ジェット１０がコークス粉と共に供給される。尚、高速ジェット１０の流速は３０ｍ／ｓ以上が望ましい。空気または酸素を含む気体５が高温雰囲気でコークス３に接触すると、適切な温度と酸素濃度の条件下では、ごく緩慢にコークスを酸化する反応が生じる。緩慢な酸化反応の元では、所謂燃焼とは異なり、急速な温度上昇を避けることができ、容器１の構造体をなす金属材料の許容耐熱温度を十分に下回ることができる。
【００２９】
本実施例では、ノズル４は、特にタール到達位置２の直ぐ上部にとりつけられており、効果的に空気または酸素を含む気体５がコークス３に到達するように構成されている。反応により、反応しきれないコークスも脆いカーボン粒子の集合体となり、高速の空気または酸素を含む気体５により、容易に粉砕されるようになる。更に高速の空気または酸素を含む気体５とともにコークス粉を供給することで、反応による除去と固体粒子による粉砕効果により、デコーキング効率を９０％以上に向上できる。
【００３０】
コークス３と空気または酸素を含む気体５が反応することにより生じた燃焼ガス９は改質油抜き出し系統１１から、容器１外へ放出される。その際、燃焼ガス９中の二酸化炭素を改質油抜き出し系統１１の途中に設置された二酸化炭素計１２により計測する事により、容器１内にコークスが残存しているかを把握できる。
【００３１】
また、燃焼ガス９中に含まれるコークス粉を採取し、コークス粉供給系統２７から再度供給することにより、コークス粉を容器内に残すこと無く、また新たにコークス粉を生成すること無く、機器信頼性が向上しデコーキングコストを低下できる。
【００３２】
更に、空気または酸素を含む気体５をノズル４から供給しコークス３を酸化反応させた後、ノズル４から蒸気等の不活性ガスをコークス粉とともに供給する場合においても、上記と同様の効果が達成できる。
【００３３】
本発明の第三の実施例によれば、反応による除去と高速気体、及び高速粉体の粉砕効果により、デコーキング効率を９０％以上に向上できる。
【実施例４】
【００３４】
次に、本発明における重油改質装置デコーキングシステムの第四の実施例を図５によって説明する。図１〜４と同一の部分には同一の符号を付している。図５で、２６はコークス抜き出し系統である。
【００３５】
図５において、改質装置の通常運転時は、高温・高圧条件での水と重油の混合流体は、水と重油混合流体の供給系統１３から容器１へ流入される。容器１内に流入する混合流体の温度、圧力条件を好ましくは亜〜超臨界条件近傍において制御することにより、水と軽質油の混合流体と前記混合流体よりも比重の重いタール分に分離できる。タールは比重差により、タール到達位置２の範囲で容器下部に滞留し、一定温度に晒される。温度が局所的に４５０℃を超える場合や、それよりも低い温度でも長時間滞留する場合には、タールは硬質のカーボン分からなるコークス３を容器１の下部に堆積する。
【００３６】
改質装置を停止後、容器１を周囲に設置した加熱器８により加熱する。加熱後、ノズル４から空気または酸素を含む高速ジェット１０が供給される。空気または酸素を含む気体５が高温雰囲気でコークス３に接触すると、適切な温度と酸素濃度の条件下では、ごく緩慢にコークスを酸化する反応が生じる。緩慢な酸化反応の元では、所謂燃焼とは異なり、急速な温度上昇を避けることができ、容器１の構造体をなす金属材料の許容耐熱温度を十分に下回ることができる。
【００３７】
本実施例では、ノズル４は、特にタール到達位置２の直ぐ上部にとりつけられており、効果的に空気または酸素を含む気体５がコークス３に到達するように構成されている。反応により、反応しきれないコークスも脆いカーボン粒子の集合体となり、高速の空気または酸素を含む気体５により、容易に粉砕されるようになる。反応により除去と高速気体の粉砕効果により、デコーキング効率を９０％程度に向上できる。
【００３８】
コークス３と空気または酸素を含む気体５が反応することにより生じた燃焼ガス９と粉砕されたコークスは、コークス抜き出し系統２６から、容器１外へ放出される。その際、燃焼ガス９中の二酸化炭素をコークス抜き出し系統２６の途中に設置された二酸化炭素計１２により計測する事により、容器１内にコークスが残存しているかを把握できる。すなわち、二酸化炭素が検知されない場合は、容器１内からコークス３が完全に除去されたものと判断できる。同時に、コークス専用のコークス抜き出し系統２６を設けることにより、粉砕したコークスが軽質油抜き出し系統１１を通過することがないため、改質油抜き出し系統１１をコークス粉等により閉塞させることがない。
【００３９】
本発明の第四の実施例によれば、容器の温度を４３０℃以下に制御する事で、コークスの急激な反応を抑制でき、急激なコークスの燃焼による容器へのダメージを防止できる。
【実施例５】
【００４０】
次に、本発明における重油改質装置デコーキングシステムの第五の実施例を図６によって説明する。図６は、容器１の温度とコークスのデコーキング効率の関係を示したものである。
【００４１】
図６より、容器１の温度を４３０℃以上に設定し、コークスを空気に晒すと、コークスは急激に反応し、１０００℃を超える燃焼状態となる。この場合、容器１の許容耐熱温度を遥かに超える結果となり、容器１の健全性に深刻なダメージを与える可能性がある。これより、容器の温度を４３０℃以下に制御する事で、コークスの急激な反応を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第一の実施例を示す改質装置概略図である。
【図２】本発明の第二の実施例におけるデコーキング運転状態の改質装置概略図である。
【図３】本発明の第二の実施例における改質運転状態の改質装置概略図である。
【図４】本発明の第三の実施例における改質装置概略図である。
【図５】本発明の第四の実施例における改質装置概略図である。
【図６】コークス反応率と容器加熱温度の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…容器、２…タール到達位置、３…コークス、４…ノズル、５…空気または酸素を含む気体、６…タール抜き出し系統、７…タール抜き出しバルブ、８…加熱器、９…燃焼ガス、１０…高速ジェット、１１…改質油抜き出し系統、１２…二酸化炭素計、１３…水と重油混合流体の供給系統、１４…蒸気供給系統、１５…蒸気、１６…高温・高圧条件での水と重油の混合流体、１７…容器上部より流出する軽質油分、１８…軽質油分、１９…タール液層、２０…タール液滴分、２１…圧力計、２６…コークス抜き出し系統、２７…コークス粉供給系統。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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