(57)【要約】【課題】コークス等の副産物の低減および軽質油の収率の向上を図ること。【解決手段】３８０℃以上でかつ２２ＭＰａ以上の高温高圧水雰囲気を維持し、当該高温高圧水雰囲気中に供給された重質油を軽質化する反応容器１を備え、反応容器１内における重質油が軽質油化される液化領域１ａの下流側に、下流側に延在する複数の流路２ａを構成し軽質油のガス化を抑制するニッケル系金属製の改質部材２を備えてなる。【選択図】　　　図１
2004083694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に供給された重質油を軽質化する反応容器を備え、
上記反応容器内における上記重質油が軽質油化される液化領域の下流側の位置に、下流側に延在する複数の流路を構成し上記軽質油のガス化を抑制するニッケル系金属からなる改質部材を備えてなることを特徴とする重質油の軽質化装置。
【請求項２】
上記改質部材は、上記流路を１ないし複数のチューブによって構成してなることを特徴とする請求項１に記載の重質油の軽質化装置。
【請求項３】
上記改質部材は、上記流路を１ないし複数の板状材によって構成してなることを特徴とする請求項１に記載の重質油の軽質化装置。
【請求項４】
上記改質部材は、上記流路を発泡金属部材によって構成してなることを特徴とする請求項１に記載の重質油の軽質化装置。
【請求項５】
反応容器内に重質油を供給して、当該重質油を軽質油化した後、上記軽質油をニッケル系金属によって壁面が形成された請求項１〜４のいずれかに記載の重質油の軽質化装置における複数の流路内に通すことによって、上記軽質油のガス化を抑制することを特徴とする重質油の軽質化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油精製設備において生じた減圧蒸留残渣等の重質油を軽質化する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
減圧蒸留残渣等の重質油は、改質精製によって軽質化することにより有効に利用することができることから、従来より水素化精製法、熱分解法、接触分解法、溶剤抽出法等の軽質化の技術が開発されてきた。しかし、これらの方法はいずれも、コークス等の副産物が多く生じ、軽質油の収率が低いという問題があった。
【０００３】
そこで、このような問題を解決するため、例えば特開平６−２７９７６３号公報で示されるような高温高圧の超臨界水を含む熱水による重質油の軽質化方法の開発がなされてきた。
この重質油の軽質化方法によれば、コークス等の副産物の低減を図ることができる利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記重質油の軽質化方法では、重質油がパラフィン、オレフィン、ナフテン、芳香族等の軽質油となる液化反応が効率的に行われるものの、当該軽質油がさらにメタン、エタン等のＣ価数が４以下の炭化水素となるガス化反応も効率的に行われてしまうため、ガスの収率が増加する反面、軽質油の収率が低下してしまうことになる。
この場合、ガス化への反応を抑制すべく反応条件（温度等）を制御することにより、軽質油の収率の低下を防止することが可能であるが、その場合には、複雑な反応条件の制御を行わなければならないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複雑な反応条件の制御を行うことなく、高温高圧水とニッケル系金属による軽質油の安定化作用により、コークス等の副産物の低減および軽質油の収率の向上を図ることのできる重質油の軽質化装置および軽質化方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の重質油の軽質化装置は、内部に供給された重質油を軽質化する反応容器を備え、上記反応容器内における上記重質油が軽質油化される液化領域の下流側の位置に、下流側に延在する複数の流路を構成し上記軽質油のガス化を抑制するニッケル系金属からなる改質部材を備えてなることを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の重質油の軽質化装置は、請求項１に記載の発明において、上記改質部材は、上記流路を１ないし複数のチューブによって構成してなることを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の重質油の軽質化装置は、請求項１に記載の発明において、上記改質部材は、上記流路を１ないし複数の板状材によって構成してなることを特徴としている。
【０００９】
請求項４に記載の重質油の軽質化装置は、請求項１に記載の発明において、上記改質部材は、上記流路を発泡金属部材によって構成してなることを特徴としている。
【００１０】
請求項５に記載の重質油の軽質化方法は、反応容器内に重質油を供給して、当該重質油を軽質油化した後、上記軽質油をニッケル系金属によって壁面が形成された請求項１〜４のいずれかに記載の重質油の軽質化装置における複数の流路内に通すことによって、上記軽質油のガス化を抑制することを特徴としている。
【００１１】
請求項１〜５に記載の発明においては、重質油を反応容器内における液化領域に投入すると、温度が３８０℃以上でかつ圧力が２２ＭＰａ以上の高温高圧水中で重質油が改質されて、パラフィン、オレフィン、ナフテン、芳香族等の軽質油となる液化反応が効率よく生じることになる。
ただし、液化領域においては、未分解の重質油が多少残るとともに、軽質油の一部が水素、メタン、エタン等のガスとなるガス化反応も生じることになる。
このため、上記軽質油は、上記未分解重質油やガス等とともに、下流側に移動することになる。
【００１２】
液化領域の下流側に移動してきた軽質油は、流路の壁面上のニッケル系金属および高温高圧水と相互作用（カルボニウムイオンと水分子との相互作用等）を生じて安定化され、ガス化が抑制された状態になる。
【００１３】
一方、液化領域から下流側に移動してきた小量の未分解重質油は、複数の流路を通過する間に、上記高温高圧水雰囲気のもとで軽質油となる反応が進行する。なお、ここで生成された軽質油についても、改質部材によってガス化が抑制されることになる。
【００１４】
以上のように、高温高圧水雰囲気中で改質することによって重質油の軽質油化の反応を効率よく行うことができることから、コークス等の副産物の低減を図ることができる。しかも、改質部材によって軽質油のガス化を抑制することができることから、ガソリン、灯油、軽油等として有効に利用し得る軽質油の収率の向上を図ることができる。
【００１５】
また、ニッケル系金属の表面には、高温高圧水が常時存在しているため、軽質油を常に安定状態に維持できるので、軽質油のガス化を抑制する上で極めて有利である。
なお、ここでいうニッケル系金属としては、Ｎｉ−Ｍｏ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ合金、ステンレス鋼、ハステロイ、インコネル等が挙げられる。
【００１６】
しかも、高温高圧水雰囲気中にニッケル系金属が存在する限り、当該ニッケル系金属による軽質油の安定化作用の効果が低下することがない。したがって、この作用の効果が低下することによる交換を考慮することなく、改質部材を長期にわたって使用し続けることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明においては、１ないし複数のチューブからなる改質部材によって複数の流路を構成しているので、これらの流路を反応容器内に容易に構成することができる。
例えば、１つのチューブを反応容器内に設けることにより、そのチューブの内壁面によって形成された流路と、チューブの外壁面と反応容器の内壁面とで形成された流路とからなる２つの流路を構成することができる。
また、例えばチューブを横に隣接させて複数設置することにより、各チューブの内壁面によって形成された流路と、隣接する各チューブの外壁面によって形成された流路と、周縁部に位置するチューブの外壁面と反応容器の内壁面とで形成された流路とからなる多数の流路を容易に構成することができる。このため、ニッケル系金属によって形成された流路の壁面の面積を容易に増大させることができる。しかも、ニッケル系金属と、高温高圧水や軽質油等との接触面積が増大するので、軽質油とニッケル系金属との接触の機会が増加することになる。よって、液化領域で生成された軽質油がガス化するのをより効率よく抑えることができる。
なお、各チューブを網目状のものや、パンチング等によって複数の貫通孔を有するもので構成することにより、ニッケル系金属の表面積をさらに増大させることができる。したがって、この場合には、軽質油のガス化の抑制をさらに効率よく行うことができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明においては、１ないし複数の板状材からなる改質部材によって複数の流路を構成しているので、これらの流路を反応容器内に容易に構成することができる。
例えば、１つの板状材を反応容器内に、その上下流方向に延在するように設けることにより、その板状材の両側に流路を構成することができる。
また、例えば板状材を格子状に複数設置することにより、各板状材の壁面によって形成された断面が四角形状の流路と、各板状材の壁面と反応容器の内壁面とで形成された流路とからなる多数の流路を容易に構成することができる。よって、上記のようにチューブを横に隣接させた場合と同様に、液化領域で生成された軽質油のガス化の抑制をより効率よく行うことができる。
しかも、反応容器の内周面に沿う部分にも各板状材の壁面と反応容器の内壁面とで囲まれた流路を確実に構成することができるので、反応容器内をニッケル系金属の露出する流路として有効に利用することができる。
なお、各板状材についても網目状のものや、パンチング等によって複数の貫通孔を有するもので構成することにより、ニッケル系金属の接触面積をさらに増大することができる。したがって、この場合にも、軽質油のガス化をより効率よく抑制することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明においては、発泡金属部材からなる改質部材によって流路を構成しているので、ニッケル系金属で形成された流路の壁面の面積の極めて大きなものを簡単かつ低コストで得ることができる。したがって、高温高圧水や軽質油が接触するニッケル系金属の表面積が極めて大きなものとなるので、軽質油のガス化をより効率よく抑制することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
（第１実施の形態）
この発明の第１実施の形態を図１を参照して説明する。
この第１実施の形態で示す重質油の軽質化装置は、３８０℃以上でかつ２２ＭＰａ以上の高温高圧水（この場合は超臨界水となる）雰囲気を維持し、当該高温高圧水雰囲気中に供給された重質油を軽質化する反応容器１と、この反応容器１内における上記重質油が軽質油化される液化領域１ａの下流側の位置に、ニッケル系金属によって壁面が形成されかつ下流側に延在する複数の流路２ａを構成すべく設置された改質部材２とを備えた構成になっている。改質部材２は、液化領域１ａで生成された軽質油がさらにガス化するのを抑制するようになっており、この実施の形態のでは第１の改質部材２１と、第２の改質部材２２とを備えた構成になっている。
【００２２】
反応容器１は、ステンレス鋼、インコネル、ハステロイ等の耐食性および耐熱性に優れたニッケル基合金（ニッケル系金属）によって形成されたものであり、容器部１１と蓋部１２とを備えた構成になっている。
【００２３】
容器部１１は、容器部筒部１３と、この容器部筒部１３の一端を閉塞する底部１４とを備え、その底部１４を下にし、容器部筒部１３の軸心を上下方向に向けて設置されるようになっている。
【００２４】
容器部１１内には、容器部筒部１３の上端から下端近傍に延在する仕切板１５が設けられている。仕切板１５は、ステンレス鋼、インコネル、ハステロイ等の耐食性および耐熱性に優れたニッケル基合金（ニッケル系金属）によって形成されたものであり、容器部１１内を左右方向に二等分して２つの半円柱状空間を構成するとともに、容器部１１内の下部に上記各半円柱状空間を連通する連通部１６を構成するようになっている。
【００２５】
そして、容器部１１内は、一方の半円柱状空間の上部が上述した液化領域１ａになっている。また、第１の改質部材２１は、一方の半円柱状空間における液化領域１ａの下流側の部分に設けられ、第２の改質部材２２は、他方の半円柱状空間に設けられている。すなわち、第１の改質部材２１は、容器部１１における液化領域１ａの下流側に位置し、第２の改質部材２２は、容器部１１内におけるさらに下流側に位置している。
【００２６】
第１および第２の各改質部材２１、２２は、いずれも横に隣接する複数のチューブ２ｂによって構成されている。各チューブ２ｂは、Ｎｉ−Ｍｏ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ合金、ステンレス鋼、ハステロイ、インコネル等のニッケル系金属によって円管状に形成されたものである。したがって、各チューブ２ｂの内外の壁面、反応容器１の内壁面、仕切板１５の壁面が上述した流路２ａの壁面を構成することになる。すなわち、各流路２ａには、ニッケル系金属が露出した状態になっている。また、各改質部材２１、２２の上流側および下流側の各端面も、ニッケル系金属が露出した状態になっている。
【００２７】
さらに、上述した一方および他方の各半円柱状空間や連通部１６も、ニッケル系金属が露出する壁面によって形成されている。
【００２８】
上記反応容器１内には、重質油および水が分散ノズル３１を介して噴出されるようになっている。
重質油は、ヒータ３２で加熱された後高圧ポンプ３３で加圧された高温高圧のものが分散ノズル３１から反応容器１内に噴出されるようになっている。
水は、高圧ポンプ３４によって加圧された後ヒータ３５によって加熱された高温高圧のものが上記高温高圧の重質油と合流して分散ノズル３１から反応容器１内に噴出されるようになっている。
【００２９】
分散ノズル３１は、一方の半円柱状空間における蓋部１２の下面部に設けられており、上記重質油および水を一方の半円柱状空間に均質に分散させながら下方に向けて噴出するようになっている。このため、一方の半円柱状空間の上部は、３８０℃以上でかつ２２ＭＰａ以上の高温高圧水雰囲気となるとともに、当該高温高圧水雰囲気中で重質油が軽質油化される液化領域１ａとなる。
【００３０】
また、上記液化領域１ａで生成された軽質油、当該液化領域１ａにおいて軽質油の一部がガス化したガス、当該液化領域１ａで軽質油化せずに残った小量の未分解重質油、水等は、液化領域１ａの下流側に設置された第１の改質部材２１を通り、さらに下流側の連通部１６および第２の改質部材２２を通って反応容器１の外に流出することになる。
【００３１】
反応容器１から流出した軽質油、ガス、未分解重質油、水等は、減圧弁４を介して大気圧まで減圧されてから、気液分離槽５に供給されるようになっている。気液分離槽５は、室温、大気圧状態に保持されており、これによって、水素や、メタン、エタン、プロパン、ブタンのＣ価数が４以下のガスを有効に分離して回収するようになっている。
【００３２】
一方、気液分離槽５に残った軽質油、未分解重質油、水等は、図示しない固体分離器に供給されることになる。固体分離器は、未分解重質油中に含まれるコークス等の固体成分を分離して除去するようになっている。
固体成分が除かれた後の軽質油、未分解重質油、水等は、図示しない蒸留装置に供給される。蒸留装置は、未分解重質油を残渣として除去するようになっている。なお、残渣として回収した未分解重質油は、再び反応容器１に投入して改質することが可能である。
【００３３】
また、蒸留装置で未分解重質油を取り除いた後の軽質油と水は、図示しない油水分離器に供給されることになる。油水分離器は、軽質油と水とを分離することによって、軽質油および水をそれぞれ回収するようになっている。
【００３４】
上記のように構成された重質油の軽質化装置においては、高温高圧の重質油および水を分散ノズル３１を介して反応容器１内に供給すると、その供給された一方の半円柱状空間の上部が３８０℃以上でかつ２２ＭＰａ以上の高温高圧水雰囲気の液化領域１ａになる。このため、反応容器１内に供給される重質油は、液化領域１ａにおいて連続的に改質されて、パラフィン、オレフィン、ナフテン、芳香族等の軽質油となる。
ただし、液化領域１ａにおいては、未分解の重質油がわずかに残るとともに、軽質油の一部が水素、メタン、エタン等のガスとなるガス化反応も生じることになる。
このため、上記軽質油は、上記未分解重質油やガスとともに、液化領域１ａの下流側のガス化領域に移動することになる。
【００３５】
一方、第１および第２の改質部材２１、２２、反応容器１、仕切板１５によって構成された各流路２ａや、チューブ２ｂの各端面等のニッケル系金属の表面において、液化領域１ａの下流側に移動してきた軽質油は、高温高圧水により安定化することになる。このため、軽質油のガス化の抑制を行うことができる。
【００３６】
また、ガス化領域に移動してきた小量の未分解重質油は、第１および第２の改質部材２１、２２等によって構成された複数の流路２ａを通過する間に、上記高温高圧水雰囲気によって軽質油となる反応が進行する。なお、ここで生成された軽質油についても、ガス化が抑制されることになる。
【００３７】
以上のように、液化領域１ａにおける高温高圧水雰囲気によって重質油の液化反応が効率よく行われることから、コークス等の副産物の低減を図ることができる。しかも、第１および第２の改質部材２１、２２等によって軽質油のガス化の抑制が行われることから、ガソリン、灯油、軽油等として有効に利用し得る軽質油の収率の向上を図ることができる。
【００３８】
また、ニッケル系金属の表面には、高温高圧水が常時存在しているため、軽質油を常に安定な状態とすることができ、かつ時間の経過とともに減少することもない。このため、軽質油の回収率を向上させる上で極めて有利である。
【００３９】
しかも、高温高圧水雰囲気中にニッケル系金属が存在する限り、上記安定化の作用が低下することがない。したがって、安定化作用の低下による交換を考慮することなく、第１および第２の改質部材２１、２２を長期にわたって使用し続けることができる利点がある。
【００４０】
また、横に隣接された複数のチューブ２ｂによって第１および第２の改質部材２１、２２を構成しているので、ニッケル系金属と、高温高圧水や軽質油等との接触面積を、例えば一方および他方の半円柱状空間を形成する壁面のみをニッケル系金属で形成した場合に比べて、５〜１００倍程度まで増加させることができる。
したがって、表面積の増加を図ることができるとともに、軽質油が接触する機会の増加を図ることができる。
【００４１】
（第２実施の形態）
次に、この発明の第２実施の形態を図２および図３を参照して説明する。ただし、第１実施の形態で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
この第２実施の形態が第１実施の形態と異なる点は、容器部１１内が仕切板１５で仕切られることなく円柱状の一つの空間によって形成され、液化領域１ａが反応容器１内の上部に位置し、改質部材２が液化領域１ａの下流側（下側）に配置されている点である。
【００４２】
改質部材２は、第１実施の形態で示す２箇所に分割配置されたものではなく、液化領域１ａの下流側の一箇所に配置されている。なお、改質部材２は、第１実施の形態と同様に横に隣接し上下方向に延在する複数のチューブ２ｂによって構成されている。すなわち、改質部材２の各流路２ａは下流側に延在している。
【００４３】
改質部材２を通過した軽質油、未分解重質油、水等は、反応容器１の底部１４から外に流出するようになっている。底部１４から流出後の軽質油、未分解重質油、水等は、図示を省略するが、第１実施の形態で示した装置と同様の装置によって処理されることになる。
また、分散ノズル３１は、蓋部１２の下面の中央部に設置されており、重質油および水を容器部１１内に均質に分散させながら下方に向けて噴出するようになっている。
さらに、分散ノズル３１に重質油および水を供給する装置については、図示を省略するが、第１実施の形態で示した装置と同様である。
【００４４】
上記のように構成された重質油の軽質化装置においては、反応容器１内の上部の全体が液化領域１ａとなるので、重質油を大量に軽質油化することができる。また、反応容器１内における液化領域１ａの下側全体が改質部材２の設置範囲となるので、より多くのチューブ２ｂを設置することができる。したがって、ニッケル系金属と、高温高圧水や軽質油との接触面積の向上を図ることができるので、軽質油のガス化をより効率よく抑制することができる。
【００４５】
（第３実施の形態）
次に、この発明の第３実施の形態を図４および図５を参照して説明する。ただし、第２実施の形態で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
この第３実施の形態が第２実施の形態と異なる点は、改質部材２が格子状に配置された複数の板状材２ｃによって構成されている点である。
【００４６】
板状材２ｃは、Ｎｉ−Ｍｏ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ合金、ステンレス鋼、ハステロイ、インコネル等のニッケル系金属によって平板状に形成されたものであり、互いに格子状に配置さて溶接されることによって、容器部１１内を上下方向に延在（液化領域１ａから下流側に延在）する複数の流路２ａを構成するようになっている。
また、各板状材２ｃは、その縁部が容器部筒部１３の内壁面に密着するように設けられている。
【００４７】
なお、上記各流路２ａは、その壁面が板状材２ｃのみによって形成された部分については断面が角型形状（正方形状、多角形状）に形成されており、その壁面が板状材２ｃおよび容器部筒部１３の内壁面によって形成された部分は、それぞれの板状材２ｃおよび容器部筒部１３の内壁面によって決まる格子状やその他の断面形状に形成されている。いずれにしても、液化領域１ａの下流側における反応容器１内の全断面積の範囲にニッケル系金属が露出する流路２ａが構成された状態になっている。
【００４８】
上記のように構成された重質油の軽質化装置においては、上記第２実施の形態と同様の作用効果を奏する。しかも、反応容器１の内壁面に沿う部分にも板状材２ｃによって流路２ａを確実に画成することができるので、ニッケル系金属の露出面積を増大させることができる。したがって、ニッケル系金属と、高温高圧水、軽質油との接触面積の増加を図ることができるので、軽質油のガス化をより効率よく抑制することができる。
【００４９】
また、改質部材２の外周に沿う各板状材２ｃの縁部が反応容器１における容器部筒部１３の内周面に密着するように構成されているので、次のような作用効果がある。すなわち、反応容器１の内周面と高温高圧水との接触が抑制されるので、反応容器１の内周面の腐食を抑制することができる。しかも、反応容器１内部と反応容器１の周面部との伝熱効率が向上するので、改質部材２を介して高温高圧水の加熱速度が向上するなどの効果がある。さらに、改質部材２は一体構造となっており、特別な固定をしていないので、改質部材２のメンテナンス（ハンドリング）性が向上する。
【００５０】
（第４実施の形態）
次に、この発明の第４実施の形態を図６および図７を参照して説明する。ただし、第２実施の形態で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
この第４実施の形態が第２実施の形態と異なる点は、改質部材２が発泡金属部材によって構成されている点である。
【００５１】
改質部材２は、Ｎｉ−Ｍｏ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ合金、ステンレス鋼、ハステロイ、インコネル等のニッケル系金属の粉末に発泡剤、界面活性剤等を加えて発泡させたものを、焼結させることにより、互いに連通する複数の発泡空孔からなる流路２ａを有する発泡金属部材によって形成されている。
この発泡金属部材の比表面積は、約１０〜１０００ｃｍ２　／ｇであり、流路２ａの平均孔径は、約０．０５〜１ｍｍである。
【００５２】
この改質部材２は、円筒形状に形成されたものであり、その外周面が反応容器１における容器部筒部１３の上部内周面に密接した状態に嵌合し、その上端面が蓋部１２の下面に密接した状態で、反応容器１内に設置されるようになっている。
【００５３】
また、改質部材２の内周面には、円管１７が密接に嵌合するようになっている。
円管１７は、Ｎｉ−Ｍｏ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ合金、ステンレス鋼、ハステロイ、インコネル等のニッケル系金属によって形成されたものであり、その上端が蓋部１２の下面に溶接され、その下端が改質部材２の下端近傍の位置まで延在している。
【００５４】
そして、円管１７内が液化領域１ａになっており、この液化領域１ａで生成された軽質油等が一旦、改質部材２の下方に移動した後、当該改質部材２内の流路２ａを通って、蓋部１２から反応容器１外に流出するようになっている。
すなわち、改質部材２は、液化領域１ａの下流側に位置し、その流路２ａは下流側に延在するように形成されている。
【００５５】
また、反応容器１内の下端部には、底部１４の中央部から水（Ｈ２　Ｏ）と酸素（Ｏ２　）が供給されるようになっている。このため、反応容器１内の下端部は、液化領域１ａで分解されずにわずかに残った未分解重質油が落下してきて、上記酸素と燃焼反応を起こす燃焼領域１ｂとなっている。
【００５６】
上記のように構成された重質油の軽質化装置においては、上記第２実施の形態と同様の作用効果を奏する。
ただし、軽質油やガス化したもの等は、液化領域１ａからほとんど下方に移動することなく改質部材２を通って反応容器１外に流出することになるが、液化領域１ａで分解されずに残った未分解重質油は、比重が大きいことから反応容器１内を下方に移動しながら軽質油化することになる。そして、ここで軽質油化したものも、改質部材２を通って反応容器１から流出することになる。
【００５７】
また、未分解重質油のまま燃焼領域１ｂまで降下したものは、その一部が酸素によって燃焼して二酸化炭素になるとともに、他の一部が燃焼時の熱によって改質されて軽質油化およびガス化することになる。そして、二酸化炭素や軽質油等は、改質部材２を通って反応容器１から流出することになる。
したがって、コークス等の副産物の発生が極めて少なくなる。
しかも、上記燃焼による熱は、反応容器１内を３８０℃以上の高温に維持するための熱源として有効に利用することができる。
【００５８】
一方、改質部材２は、その流路２ａが発泡空孔によって形成されていることから、比表面積が極めて大きなものとなる。したがって、軽質油のガス化を抑制する効果が極めて大きい。
しかも、発泡空孔による流路２ａは下流側に延在しながら、その方向が複雑に変化しているため、改質部材２内における流れは乱流状態になる。したがって、軽質油と水との混合性がよくなり、軽質油分子の周りを水分子がよく取り囲むことになるので、軽質油はさらに安定化されて分解されにくくなる。
【００５９】
また、未分解重質油が下方に落下してしまうことから、細く複雑な形状の流路２ａに未分解重質油が詰まることがない。
【００６０】
そしてさらに、改質部材２として発泡金属部材を用いることにより、外周部から高温高圧水を加熱するための伝熱効率が向上するので、伝熱速度が向上する効果がある。
【００６１】
なお、上記第１、第２、第３の各実施の形態で示したチューブ２ｂや板状材２ｃについては、網目状のものや、パンチング等によって複数の貫通孔を有するもので構成してもよい。この場合には、ニッケル系金属の表面積をさらに増大させることができるので、軽質油のガス化をより効率よく抑制することができる。
【００６２】
また、第１の実施の形態においては、一方の半円柱状空間や他方の半円柱状空間にそれぞれ１本のチューブ２ｂを設置することにより、各チューブ２ｂの内壁面によって形成される流路と、チューブ２ｂの外側の空間によって形成される流路とからなる２つの流路を、一方および他方の各半円柱状空間にそれぞれ構成するようにしてもよい。
同様にして、第２の実施の形態においては、反応容器１内に１本のチューブ２ｂを設置することによって、同反応容器１内に２つの流路を構成するようにしてもよい。
さらに、第３の実施の形態においては、１つの板状材２ｃを反応容器１内に、その上下流方向に延在するように設けて、当該反応容器１内を左右に仕切ることにより、その板状材２ｃの両側に画成されたそれぞれの流路からなる２つの流路を構成するようにしてもよい。
【００６３】
また、第４実施の形態で示した改質部材２については、６〜２００メッシュ程度の金属網を、当該改質部材２の外見形状と同一の円筒形状となるように集積させたもので構成してもよい。
【００６４】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００６５】
表１は、石油精製工程で生じた減圧蒸留残渣としての重質油を用い、軽質油の収率およびガスの収率を実験により求めた結果を示している。
１．実験条件
実験は、下記の条件で行った。
重質油：減圧蒸留残渣
反応容器１内に供給する重質油と水との比：重質油１に対して水４
反応容器１内温度：５１０℃
反応容器１内圧力：２５ＭＰａ
２．実験に供した重質油の軽質化装置
比較例−１：改質部材の無いもの（従来例に対応）
実施例−１：複数のチューブからなる改質部材を有するもの（第２実施の形態に対応）
実施例−２：格子状に構成した板状材からなる改質部材を有するもの（第３実施の形態に対応）
実施例−３：発泡金属部材からなる改質部材を有するもの（第４実施の形態に対応）
なお、上記チューブおよび板状材は、ニッケル系金属としてのインコネルを用い、発泡金属部材の主成分である粉末金属もインコネルを用いた。
さらに、反応容器およびその内部に設置した仕切板、円管等もインコネルで構成されている。
３．評価方法
反応容器から流出したガス、油、水について、その成分をガスクロマトグラフィー法、液体クロマトグラフィー法により分析した。油については、蒸留分別後、パラフィン、オレフィン、ナフテン、芳香族の軽質油成分の割合を測定した。表１には、メタン等のＣ価数が４以下のガスおよび上記軽質油の割合のみを記載してある。
４．実験結果
実験結果を表１に示す
【００６６】
【表１】
2004083694.tif 000003
【００６７】
５．考察
上記表１から、ニッケル系金属で構成された改質部材を設置することにより、軽質油の収率が向上し、ガスの収率が低下することが確認できた。
特に、パラフィンについては、改質部材を設けることによって、収率が約５０〜７８％向上することが確認できた。
また、ガスの収率は、約半分以下になった。これは、特にパラフィンの分解が抑制されたことによるものと推定できる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜５に記載の発明によれば、高温高圧水雰囲気中で改質することによって重質油の軽質油化の反応を効率よく行うことができることから、コークス等の副産物の低減を図ることができる。しかも、改質部材によって軽質油のガス化を抑制することができることから、ガソリン、灯油、軽油等として有効に利用し得る軽質油の収率の向上を図ることができる。
【００６９】
また、ニッケル系金属の表面には、高温高圧水が常時存在しているため、軽質油を常に安定状態に維持できるので、軽質油のガス化の抑制を行う上で極めて有利である。
【００７０】
しかも、ニッケル系金属の表面において高温高圧水自体が軽質油を安定化させるので、高温高圧水雰囲気中にニッケル系金属が存在する限り、軽質油の安定化作用が低下することがない。したがって、安定化の作用の低下による交換を考慮することなく、改質部材を長期にわたって使用し続けることができる。
【００７１】
請求項２に記載の発明によれば、１ないし複数のチューブからなる改質部材によって複数の流路を構成しているので、これらの流路を反応容器内に容易に構成することができる。
【００７２】
請求項３に記載の発明によれば、１ないし複数の板状材からなる改質部材によって複数の流路を構成しているので、これらの流路を反応容器内に容易に構成することができる。
【００７３】
請求項４に記載の発明においては、発泡金属部材からなる改質部材によって流路を構成しているので、ニッケル系金属で形成された流路の壁面の面積の極めて大きなものを簡単かつ低コストで得ることができる。したがって、高温高圧水や軽質油が接触するニッケル系金属の表面積が極めて大きなものとなるので、軽質油のガス化をより効率よく抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施の形態として示した重質油の軽質化装置の概略構成図である。
【図２】この発明の第２実施の形態として示した重質油の軽質化装置の概略構成図である。
【図３】同重質油の軽質化装置における反応容器の断面図である。
【図４】この発明の第３実施の形態として示した重質油の軽質化装置の概略構成図である。
【図５】同重質油の軽質化装置における反応容器の断面図である。
【図６】この発明の第４実施の形態として示した重質油の軽質化装置の概略構成図である。
【図７】同重質油の軽質化装置における反応容器の断面図である。
【符号の説明】
１　反応容器
１ａ　液化領域
２　改質部材
２ａ　流路
２ｂ　チューブ
２ｃ　板状材
【図１】
2004083694.tif 000004
【図２】
2004083694.tif 000005
【図３】
2004083694.tif 000006
【図４】
2004083694.tif 000007
【図５】
2004083694.tif 000008
【図６】
2004083694.tif 000009
【図７】
2004083694.tif 000010