(57)【要約】      （修正有）【課題】重質原油や蒸留残留物等の重質チャージを部分酸化することより合成ガスを製造する方法の冷却分離工程において、系が非常に安定して機能し、発泡の問題がほとんどなく、水位調整が困難でない重質チャージから合成ガスを製造する方法を提供する。【解決手段】蒸気の存在下、１０００℃を超える温度で、かつ好ましくは２０気圧以上の圧力下、酸素または酸素高含有空気を用いて重質チャージを部分的に酸化し、次に、得られた合成ガス１に水２を直接注入することにより合成ガスを冷却し、続いて、アダクション管ＴＡとアダクション管の周囲に設けられた両端が開いた同心管ＴＣとの間に形成された環を通って、冷却されたガス４および水３を分離する工程を含み、前記アダクション管の下端と前記開放同心管の下端との間の距離（Ｌ）が、そのアダクションパイプの下端の直径（Ｄ）のｘ倍以上（ｘは、ｘ＝０．０２６Ｆ＋０．１５に従い、ガス流量比（Ｆ）（ｋｇ／ｈ／ｃｍ２で表す）との関係で変化する）である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気の存在下、１０００℃を超える温度で、かつ好ましくは２０気圧以上の圧力下、酸素または酸素高含有空気を用いて重質チャージを部分的に酸化し、次に、得られた合成ガス自体に水を直接注入することにより該合成ガスを冷却し、続いて、アダクション管（該アダクション管の周囲には両端が開いた同心管が設けられてなり、そのアダクション管と該開放同心管との間に形成された環を通って、冷却されたガスおよび水が上昇できる）により水を分離する工程を含んでなる、重質チャージから合成ガスを製造する方法であって、前記アダクション管の下端と前記開放同心管の下端との間の距離（Ｌ）が、そのアダクション管の下端の直径（Ｄ）のｘ倍以上（ここで、ｘは、等式ｘ＝０．０２６Ｆ＋０．１５に従い、ガス流量比（Ｆ）（ｋｇ／ｈ／ｃｍ２で表す）との関係で変化する）である、ことを特徴とする、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、重質チャージ、特に重質原油、「オイルサンド」から得られるビチューメン、および蒸留残留物の部分的酸化により合成ガスを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
重質原油、「オイルサンド」から得られるビチューメン、および石油残留物は、実質的に二種類の方法、すなわち熱だけで中間的に合成ガスを形成する方法または水素化処理による方法、により高品位製品に転化することができる。
【０００３】
熱だけによる方法に関しては、重質チャージを、酸素や蒸気等の燃焼調整剤と共に高温（１０００℃を超える）に加熱することによって、合成ガスを製造する方法が既に知られている。
【０００４】
全ての反応が平衡に達するような高温においては、典型的には、得られるＨ２／ＣＯモル比は高ＣＯ濃度に維持され、ＣＯ２の生成は減る。ＣＯ２ガスは、化学用途に使用されるのであれ、適当な組み合わせサイクル機構で燃焼させて電気エネルギーを発生させるために使用されるのであれ、合成ガスを用いた何れの用途においても総炭素の燃焼生成物である。
【０００５】
非常に高温で生成される合成ガスは、含まれる熱を回収するため、そして、重質チャージ中に含まれる粒子状金属物質、硫化水素、およびその他の化合物の除去処理を可能にするため、冷却する必要がある。
【０００６】
このガスを適当な表面を用いて熱交換するか、または水を直接注入して冷却することにより、粒子状物質や煤煙（供給された重質チャージの不完全燃焼により形成される炭素粒子）を容易に分離することができる。
【０００７】
この分野では多くの特許があり、特に米国特許第２８２８３２６号、第３９８０９５０号、第４６０５４２３号、第４７０５５４２号、および第４７０４１３７号を挙げることができる。
【０００８】
これらの特許から、Ｈ２／ＣＯモル比を知りこのモル比をできるだけ一定に維持することが非常に重要であることが分かる。しかしながら、Ｈ２／ＣＯモル比は、約１未満の値を有するものの、この値が１より高い値に上昇する傾向にあり、その後のガスの使用に明らかな影響を及ぼすという深刻な問題を引き起こす。
【０００９】
米国特許第２８１８３２６号では、炭素燃料を酸素含有ガスを用いて部分的に酸化して合成ガスを製造する方法が記載されており、得られた合成ガスに水を直接注入することにより合成ガスを冷却し、続いてアダクション管（該アダクション管の周囲には両端が開いた同心管が設けられてなり、そのアダクション管と該開放同心管との間に形成された環を通って、冷却されたガスおよび水が上昇できる）により水を分離するものである。特に上記の特許では、遊離炭素および遊離炭化水素の形成が一般的に引き起される分解反応を阻止するため、２０００°Ｆを超える温度で排出された高温のガスを非常に短い時間（具体的には記載されていない）で６００°Ｆに冷却することを推奨している。
【００１０】
米国特許第４７０５５４２号は、操作速度２〜９ｍ／秒で、かつ接触時間０．１〜１秒間、好ましくは０．１〜０．５秒間での冷却を推奨している上記特許の開示の内容を含むものである。
【００１１】
上記２件の特許に記載されているものの、また、液体の水を加えることにより冷却し、その冷却を短時間で行うことが提案されてはいるが、これは本製法自体の正しい機能を保証するには不十分であることが分かる。
【００１２】
実際、上記の分解反応、とりわけ固体の炭素粒子が形成されてしまうという欠点もあるＢｏｕｄｕａｒｔ反応：
２ＣＯ←→Ｃ＋ＣＯ２        （ΔＨ°＝−１７３ｋＪ／モル）
に加えて、さらに水を添加することにより、水性ガス転化（ＷＧＳ）反応：
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ（ｇ）←→ＣＯ２＋Ｈ２    （ΔＨ°＝−４１．１１５ｋＪ／モル）
が起こり易くなることが知られている。
【００１３】
ＷＧＳ反応が十分に遅くなり、多くの選択が可能になる約９００℃の温度に到達するのに必要な時間は、特に重要である。
【００１４】
この反応は、熱力学的に温度が次第に低下するため、右に向かって進行する傾向にある。
【００１５】
このようにして得られたガスは、蓄熱量が小さく、水素含有量が高く、ＣＯ含有量が低く、かつ高ＣＯ２濃度である。
【００１６】
ガス組成を調整するための効果的な冷却が行われない場合、ガス化を少量の蒸気で行う必要がある。
【００１７】
このことにより種々の欠点がもたらされるが、特に、
・煤煙の形成、
・発熱ＷＧＳ反応および形成された煤煙（危険な廃物でもある）の放出の両方による熱容量の低下、
・浸食および／または腐食（その結果、より高価な材料を使用することになる）、
が重大な欠点となる。
【００１８】
これらの欠点はすべて、本製法の連続運転を妨げることになる。
【００１９】
しかしながら、水の直接注入によりガスを冷却して煤煙を除去するときに、下降ガス噴流が下部の液体中に入り込む場所で高温の気泡が形成されることに注意が必要であり、この気泡が液体中に十分に分散しないと装置の誤作動が起こる（発泡、不規則な水位、液体の水と共にガスが混入、水相中へのガスの混入）と考えられる。
【００２０】
【発明の概要】
上記の欠点を回避すると同時に、分離された水の全体が高乱流である条件の下で気泡が形成されるのを抑制するため、本発明者らは、アダクション管の下端と開放同心管の下端との距離を、アダクション管下端の直径とガス全体の流量比とに応じてある一定の値以上とすることのより、ガス噴流が開放同心管の下端を越えて液体中に入り込むのを防ぐことができることを見出した。
【００２１】
本発明の目的である、重質チャージから合成ガスを製造する方法は、蒸気の存在下、１０００℃を超える温度で、かつ好ましくは２０気圧以上の圧力下、酸素または酸素高含有空気を用いて前記重質チャージを部分的に酸化し、次に、得られた合成ガス自体に水を直接注入することにより該合成ガスを冷却し、続いて、アダクション管（該アダクション管の周囲には両端が開いた同心管が設けられてなり、そのアダクション管と該開放同心管との間に形成された環を通って、冷却されたガスおよび水が上昇できる）により水を分離する工程を含んでなる方法であって、前記アダクション管の下端と前記開放同心管の下端との間の距離（Ｌ）が、そのアダクションパイプの下端の直径（Ｄ）のｘ倍以上（ここで、ｘは、等式ｘ＝０．０２６Ｆ＋０．１５に従い、ガス流量比（Ｆ）（ｋｇ／ｈ／ｃｍ２で表す）との関係で変化する）である、ことを特徴とするものである。
【００２２】
処理される重質チャージは種々の原料から得ることができ、重質原油、蒸留残留物、接触処理から得られる重質油、例えば接触分解処理から得られる重質サイクル油、サーマルタール（例えばビスブレーキングまたは類似の高温製法から得られるもの）、オイルサンドから得られるビチューメン、各種の石炭、およびその他一般に当該分野で「黒油」と呼ばれる炭化水素系の高沸点チャージから選択することができる。
【００２３】
【発明の具体的説明】
本発明の好ましい実施態様を以下に、図面を参照しながら説明するが、これらによって本発明自体の範囲が制限されるものではない。
【００２４】
図１は、重質チャージの部分的酸化により得られる、炭素粒子含有合成ガス（１）自体に、水（２）を直接注入することにより該合成ガスを冷却し、続いて、適当な容器（Ｒ）中で、アダクション管（ＴＡ）（該アダクション管の周囲には両端が開いた同心管が設けられてなり、そのアダクション管と該開放同心管との間に形成された環を通って、冷却されたガスおよび水が上昇できる）により水を分離する場合を図式的に示したものである。
【００２５】
アダクション管の下端と開放同心管の下端との距離（Ｌ）は、該アダクション管下端の直径（Ｄ）のｘ倍以上である（ここで、ｘは、等式ｘ＝０．０２６Ｆ＋０．１５に従い、ガス全体の流量比（Ｆ）（ｋｇ／ｈ／ｃｍ２で表す）との関係で変化する）。
【００２６】
水は、炭素粒子と共に底部（３）を通って容器から除去されるのに対し、冷却された合成ガスは、側面（４）から排出される。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例を示すが、これらにより本発明の範囲が制限されるものではない。
【００２８】
例１
アスファルテン残留物からなる重質チャージを３０ｔ／ｈで供給し、１３５０℃かつ７２気圧で蒸気１９ｔ／ｈの存在下、３１ｔ／ｈの酸素で部分的酸化を行って合成ガス９６２００Ｎｍ３／ｈを得る。得られた合成ガス自体に水を直接注入して該合成ガスを冷却する。この水の注入により水は部分的に蒸発し、気相の流量が１１７５００Ｎｍ３／ｈに増加する。次に、図１に示す機構により液体の水を分離する。ここで、アダクション管下端の直径Ｄは０．８ｍである。
【００２９】
流量はＦ＝１８．７９ｋｇ／ｈ／ｃｍ２  であるので、ｘの値は０．６４であり、距離Ｌは０．５１ｍ以上でなければならない。
【００３０】
距離Ｌ＝０．５５ｍを選択すると、この系が非常に安定して機能し、発泡の問題はほとんどなく、同心管外側の液体中に気泡が形成されたり水位調整が困難であることはなく、アダクション管と同心管との間に形成された環の中を気相がほぼ全体的に上昇して、液相を含む容器には影響を及ぼさないことが確認される。
【００３１】
例２
アスファルテン残留物からなる重質チャージを３０ｔ／ｈで供給し、１３５０℃かつ７２気圧で蒸気１９ｔ／ｈの存在下、３１ｔ／ｈの酸素で部分的酸化を行って合成ガス９６２００Ｎｍ３／ｈを得る。得られた合成ガス自体に水を直接注入して該合成ガスを冷却する。この水の注入により水は部分的に蒸発し、気相の流量が１１７５００Ｎｍ３／ｈに増加する。次に、図１に示す機構により液体の水を分離する。ここで、アダクション管下端の直径Ｄは０．６ｍである。
【００３２】
流量はＦ＝３３．４０ｋｇ／ｈ／ｃｍ２  であるので、ｘの値は１．０２であり、距離Ｌは０．６１ｍ以上でなければならない。
【００３３】
距離Ｌ＝０．６５ｍを選択すると、この系が非常に安定して機能し、発泡の問題はほとんどなく、同心管外側の液体中に気泡が形成されたり水位調整が困難であることはなく、アダクション管と同心管との間に形成された環の中を気相がほぼ全体的に上昇して、液相を含む容器には影響を及ぼさないことが確認される。
【００３４】
例３（比較例）
アスファルテン残留物からなる重質チャージを３０ｔ／ｈで供給し、１３５０℃かつ７２気圧で蒸気１９ｔ／ｈの存在下、３１ｔ／ｈの酸素で部分的酸化を行って合成ガス９６２００Ｎｍ３／ｈを得る。得られた合成ガス自体に水を直接注入して該合成ガスを冷却する。この水の注入により水は部分的に蒸発し、気相の流量が１１７５００Ｎｍ３／ｈに増加する。次に、図１に示す機構により液体の水を分離する。ここで、アダクション管下端の直径Ｄは０．８ｍである。
【００３５】
距離Ｌ＝０．４５ｍでは、この系の機能が非常に不安定であり、大きな気泡の形態にある気相が存在し、この気泡が上昇して、アダクション管と同心管との間に形成された環の中ではなく同心管外側の液相中に入り込むため、容器中の水位の調整が困難であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、重質チャージの部分的酸化により得られる、炭素粒子含有合成ガス（１）自体に水（２）を直接注入することにより該ガスを冷却し、次に、適当な容器（Ｒ）中で、アダクション管（ＴＡ）（該アダクション管の周囲には両端が開いた同心管が設けられてなり、そのアダクション管と該開放同心管との間に形成された環を通って、冷却されたガスおよび水が上昇できる）により水を分離する場合を図式的に示したものである。
【図１】
2005002306.tif 000003