(57)【要約】【課題】水熱処理装置の摩耗や閉塞を低減し、安定した連続処理を可能とすることで、生成される合成原油（改質油）の品質を向上させることができる水熱処理装置及び水熱処理方法を提供する。【解決手段】本発明に係る水熱処理装置は、超臨界水を用いて重質油を水熱処理する水熱反応槽と、前記水熱処理後の反応混合物を気体と液体とに分離する気液分離器と、前記分離後の液体を常圧まで減圧する減圧モジュールとを備え、前記減圧モジュールが、直列に連結される複数の減圧弁又はオリフィスを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界水を用いて重質油を水熱処理する水熱反応槽と、
前記水熱処理後の反応混合物を気体と液体とに分離する気液分離器と、
前記分離後の液体を常圧まで減圧する減圧モジュールと
を備え、
前記減圧モジュールが、直列に連結される複数の減圧弁又はオリフィスを有する水熱処理装置。
【請求項２】
並列に連結される複数の前記減圧モジュールを有する減圧ユニットを備え、
前記減圧ユニットが、前記各減圧モジュールの摩耗の程度に応じて、前記複数の減圧モジュールの運転状態を切替可能な請求項１に記載の水熱処理装置。
【請求項３】
前記水熱処理前の重質油から固形物を分離する固液分離器を備える請求項１又は請求項２に記載の水熱処理装置。
【請求項４】
前記気液分離器が、前記水熱処理後の反応混合物から固体を分離する機能又は前記分離後の液体から固体を分離する機能をさらに有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水熱処理装置。
【請求項５】
前記水熱処理後の反応混合物と前記水熱反応槽に供給する水との熱交換を行う熱交換器を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水熱処理装置。
【請求項６】
緊急停止時の発火を防止する発火防止機構を備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水熱処理装置。
【請求項７】
超臨界水を用いて重質油を水熱処理する水熱処理工程と、
前記水熱処理後の反応混合物を気体と液体とに分離する気液分離工程と、
前記分離後の液体を常圧まで減圧する減圧工程と
を備え、
前記減圧工程が、直列に連結される複数の減圧弁又はオリフィスを有する減圧モジュールを用いて、前記分離後の液体を段階的に減圧することにより行われる水熱処理方法。
【請求項８】
前記減圧工程が、並列に連結される複数の前記減圧モジュールを有する減圧ユニットを用いて、前記各減圧モジュールの摩耗の程度に応じて、前記複数の減圧モジュールの運転状態を切り替えることにより行われる請求項７に記載の水熱処理方法。
【請求項９】
前記水熱処理前の重質油から固形物を分離する固液分離工程を備える請求項７又は請求項８に記載の水熱処理方法。
【請求項１０】
前記気液分離工程が、前記水熱処理後の反応混合物から固体を分離する処理又は前記分離後の液体から固体を分離する処理をさらに有する請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の水熱処理装置。
【請求項１１】
前記水熱処理後の反応混合物と前記水熱処理工程で用いる水との熱交換を行う熱交換工程を備える請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の水熱処理方法。
【請求項１２】
緊急停止時に、発火を防止する発火防止工程を備える請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の水熱処理方法。
【請求項１３】
運転停止時に、水を供給することにより処理系内を洗浄する洗浄工程を備える請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載の水熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水熱処理装置及び水熱処理方法に関し、特に、超臨界水を用いた水熱処理装置及びこれを用いた重質油の改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーの安定供給の一環として、オイルサンドの開発が進んでいる。オイルサンドとは、ビチュメンと呼ばれる極めて粘度の高い重質分を多く含む砂岩のことであり、地中深くで生成された原油が地表近くに上昇し集積した後に、水やバクテリアの生物分解により揮発性の軽質分を失い高粘度化したものと考えられている。
【０００３】
オイルサンドから原油を産出するには、採掘後のオイルサンドからまず重質油を回収する必要があり、その処理に多額の費用がかかる。また、回収した重質油は粘度や比重が高く、そのままではパイプラインによって輸送することができないため、重質の炭化水素を熱分解することで合成原油を精製する処理（改質処理）が必要となる。こういった理由から、２１世紀に入るまでオイルサンドの石油資源としての利用価値はあまり高くなかった。
【０００４】
しかし、２０００年代以降、エネルギーの安定供給のため多様性が求められるようになり、オイルサンドが石油資源の一つとして注目を集めるようになった。カナダ、ベネズエラでは大量のオイルサンドの存在が確認されており、特にカナダでは、アルバータ州の大規模なオイルサンド鉱床を中心に開発が進められている。現在、カナダで生産される原油の過半はオイルサンドから採取されたものである。
【０００５】
なお、重質油の定義は明確ではなく提唱者によっても異なるが、本明細書中では、重質油、ビチュメンをまとめて重質油と称する。
【０００６】
オイルサンドから重質油を回収する方法としては、通常の原油の回収方法と同様に、ＥＯＲ（増進回収：Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｏｉｌ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）が利用されている。ＥＯＲは、オイルサンド貯留層に熱エネルギーを投入する加熱法と、熱エネルギー以外のエネルギーを投入する非加熱法とに大別される。
【０００７】
加熱法の代表的なものは水蒸気圧入法である。水蒸気圧入法は、高圧蒸気によりビチュメンを流動化して重質油を回収するものである。非加熱法（Ｃｏｌｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎともいう）には、水攻法、炭酸ガス圧入法などがある。
【０００８】
なお、現在多くのオイルサンド鉱床では、非加熱法により重質油の回収を行っている。しかし、Ｃｏｌｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎだけでは高回収率を達成することが難しいため、通常、Ｃｏｌｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎの後に水蒸気圧入法を行うことも多い。一方、貯留層の深度が浅い等、Ｃｏｌｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎに適さないオイルサンド鉱床では、初期から水蒸気圧入法を採用している。このようなことから、今後は重質油の回収方法として、水蒸気圧入法が主流になっていくと考えられている。
【０００９】
回収された重質油に対しては、粘度を低下させる目的で、希釈剤（ナフサ）の添加や、水熱反応による改質処理等が行われる。
【００１０】
最近では、重質油の改質処理として、超臨界水を利用した水熱反応による方法が注目、検討され始めている。これは、オイルサンド産出量の急増に伴い、重質油を希釈するための希釈剤が不足しつつあることや、改質設備への投資の増加による負担等が懸念されるようになり、運転が容易で費用負担の低減が可能な、そして安全でＣＯ２排出量が少なく環境負荷の低減が可能な改質処理が望まれていることによる。
【００１１】
超臨界水とは、臨界点（３７４℃、２１８気圧）以上の温度、圧力条件下にある水のことであり、液体の溶媒効果と気体の拡散効果を併せ持つ反応性の高い流体である。超臨界水の流体中では、有機物の結合が分解されるため、有機物を低分子化することが可能となる。また、超臨界水の流体中に酸素が存在する場合は、有機物と酸素とが均一に混合するため、有機物の酸化反応が促進され、極めて高速にＣＯ２と水とに分解することが可能となる。
【００１２】
超臨界水を用いた重質油の改質処理において、超臨界水は溶媒として使用するため、処理後の合成原油（改質油）と相分離された水は再利用することができる。また、加熱、加圧手段は必須要素であるが、従来の改質装置より比較的シンプルな装置とすることができる。加えて、反応溶媒として水のみを利用しているため、改質処理自体の環境負荷も少ない。反応混合物の熱を回収して利用すれば、改質装置全体の必要エネルギーを少なくすることも可能である。近頃は、上記水蒸気圧入法と超臨界水を用いた改質処理とを組み合わせることにより、効率良く熱を使うことも検討されている。
【００１３】
上述のような超臨界水を利用した重質油の改質処理としては、例えば、特許文献１に、反応器の上部から鉛直下向きに重質油を供給し、下部から超臨界水を供給して反応器内部で接触させることにより、超臨界水に溶解した軽質油分と、これに溶解しない重質油分とを分離する方法が提案されている。
【００１４】
また、特許文献２に、超臨界水を利用して重質油を改質するにあたり、重質油の熱分解の進行度を制御することにより、例えば重質油分からのコークスの生成が抑えられる範囲で最大限熱分解を進行させたり、重質油分の動粘度が所望の範囲となるように熱分解を進行させたりするなど、最適な条件で改質装置を稼働させる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第４１７１０６２号公報
【特許文献２】特開２０１１−０８８９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、超臨界水を用いて改質処理を連続で行う場合、被処理流体（重質油）を加圧して反応槽に送液し、加熱して反応させた後、冷却、減圧して処理流体（改質油）を排出するということを繰り返し行ううちに、高圧ポンプや減圧機構の摩耗、超臨界水による材質の腐食、被処理流体や反応混合物中の固形物による閉塞等が改質装置に生じるといった問題がある。
【００１７】
また、オイルサンドは、砂岩の砂粒子の孔隙中に水とビチュメンとが含まれた構造になっているため、産出方法にもよるが、改質装置への砂粒子の混入を根本的に防ぐことは難しい。よって、超臨界水を用いてオイルサンドの重質油を連続処理する場合には、特に砂粒子による改質装置の摩耗や閉塞が問題となる。中でも改質装置の摩耗は、装置部材の交換コストの増大につながるだけでなく、反応制御の安定性が低下し緊急停止を引き起こすおそれがあるため、注意が必要となる。
【００１８】
さらに、改質処理中には、反応中間体や反応生成物が改質装置内に残留する可能性がある。このような反応中間体や反応生成物は、再重質油化した場合に汚れの原因となる。汚れは改質装置の閉塞や摩耗を引き起こし、また、生成される合成原油（改質油）に混入した場合にはその質を低下させてしまうといった問題がある。特に、改質装置内の過熱による緊急停止時には、系内が高温高圧となるため、反応媒体の水と反応中間体や反応生成物とが分離して系内に残留しやすくなる。また、改質装置の緊急停止は、発火等の事故につながるおそれもある。
【００１９】
オイルサンドから回収された重質油の超臨界水による改質処理は、未だ開発段階にある。超臨界水を利用した改質装置（水熱処理装置）は、反応槽の形式により、チューブ式とベッセル式の二つの方式に分かれるが、上記課題は共通である。
【００２０】
本発明は上述のような事情に基づいてなされたものであり、水熱処理装置の摩耗や閉塞を低減し、安定した連続処理を可能とすることで、生成される合成原油（改質油）の品質を向上させることができる水熱処理装置及び水熱処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、第一に本発明は、超臨界水を用いて重質油を水熱処理する水熱反応槽と、前記水熱処理後の反応混合物を気体と液体とに分離する気液分離器と、前記分離後の液体を常圧まで減圧する減圧モジュールとを備え、前記減圧モジュールが、直列に連結される複数の減圧弁又はオリフィスを有する水熱処理装置を提供する（発明１）。
【００２２】
かかる発明（発明１）によれば、直列に連結される複数の減圧弁又はオリフィスによって、気液分離後の液体を段階的に常圧まで減圧することができるので、減圧モジュールを構成する減圧弁やオリフィス等の摩耗や閉塞が軽減され、水熱処理装置の安定した連続処理が可能となり、もって生成される合成原油の品質を向上させることができる。
【００２３】
上記発明（発明１）においては、並列に連結される複数の前記減圧モジュールを有する減圧ユニットを備え、前記減圧ユニットが、前記各減圧モジュールの摩耗の程度に応じて、前記複数の減圧モジュールの運転状態を切替可能であることが好ましい（発明２）。
【００２４】
かかる発明（発明２）によれば、複数の減圧モジュールの運転状態を切り替えることで、使用する減圧モジュールを選択することができるので、摩耗により制御が不安定になった減圧モジュールがある場合でも、減圧ユニット全体の運転を停止せずに継続することができ、合成原油の生成効率が向上する。
【００２５】
上記発明（発明１，２）においては、前記水熱処理前の重質油から固形物を分離する固液分離器を備えることが好ましい（発明３）。
【００２６】
かかる発明（発明３）によれば、水熱反応槽へ供給する前に、重質油から砂粒子等の固形物をあらかじめ分離することができるので、水熱反応槽の摩耗や閉塞を軽減させることができる。
【００２７】
上記発明（発明１−３）においては、前記気液分離器が、前記水熱処理後の反応混合物から固体を分離する機能又は前記分離後の液体から固体を分離する機能をさらに有することが好ましい（発明４）。
【００２８】
かかる発明（発明４）によれば、減圧モジュールへ供給する前に、水熱処理後の反応混合物に含まれる固体、又は気液分離後の液体に含まれる固体を分離することができるので、後段の減圧モジュールの摩耗や閉塞を軽減させることができるとともに、生成する合成原油の品質をさらに向上させることができる。
【００２９】
上記発明（発明１−４）においては、前記水熱処理後の反応混合物と前記水熱反応槽に供給する水との熱交換を行う熱交換器を備えることが好ましい（発明５）。
【００３０】
かかる発明（発明５）によれば、水熱処理後の反応混合物から回収した熱エネルギーによって、水熱反応槽へ供給する水を加熱することができるので、水熱処理装置全体に必要なエネルギーを減少させることができ、処理コストの低減が可能となる。
【００３１】
上記発明（発明１−５）においては、緊急停止時の発火を防止する発火防止機構を備えることが好ましい（発明６）。
【００３２】
かかる発明（発明６）によれば、処理系内の過熱により水熱処理装置が緊急停止した場合の発火を防止することができるので、火災等の事故を防止することが可能となる。
【００３３】
第二に本発明は、超臨界水を用いて重質油を水熱処理する水熱処理工程と、前記水熱処理後の反応混合物を気体と液体とに分離する気液分離工程と、前記分離後の液体を常圧まで減圧する減圧工程とを備え、前記減圧工程が、直列に連結される複数の減圧弁又はオリフィスを有する減圧モジュールを用いて、前記分離後の液体を段階的に減圧することにより行われる水熱処理方法を提供する（発明７）。
【００３４】
かかる発明（発明７）によれば、減圧工程において、気液分離工程で分離後の液体を段階的に常圧まで減圧することができるので、減圧モジュールを構成する減圧弁やオリフィス等の摩耗や閉塞が軽減され、水熱処理装置の安定した連続処理が可能となり、もって生成される合成原油の品質を向上させることができる。
【００３５】
上記発明（発明７）においては、前記減圧工程が、並列に連結される複数の前記減圧モジュールを有する減圧ユニットを用いて、前記各減圧モジュールの摩耗の程度に応じて、前記複数の減圧モジュールの運転状態を切り替えることにより行われることが好ましい（発明８）。
【００３６】
かかる発明（発明８）によれば、複数の減圧モジュールの運転状態を切り替えることにより、使用する減圧モジュールを選択することができるので、摩耗により制御が不安定になった減圧モジュールがある場合でも、減圧ユニット全体の運転は停止させずに継続することができ、合成原油の生成効率が向上する。
【００３７】
上記発明（発明７，８）においては、前記水熱処理前の重質油から固形物を分離する固液分離工程を備えることが好ましい（発明９）。
【００３８】
かかる発明（発明９）によれば、水熱処理工程の前に、固液分離工程により重質油から砂粒子等の固形物をあらかじめ分離することができるので、後段の水熱処理工程をより効率的に行うことができる。
【００３９】
上記発明（発明７−９）においては、前記気液分離工程が、前記水熱処理後の反応混合物から固体を分離する処理又は前記分離後の液体から固体を分離する処理をさらに有することが好ましい（発明１０）。
【００４０】
かかる発明（発明１０）によれば、減圧工程の前に、水熱処理後の反応混合物に含まれる固体、又は気液分離後の液体に含まれる固体を分離することができるので、後段の減圧工程をより効率的に行うことができるとともに、生成する合成原油の品質をさらに向上させることができる。
【００４１】
上記発明（発明７−１０）においては、前記水熱処理後の反応混合物と前記水熱処理工程で用いる水との熱交換を行う熱交換工程を備えることが好ましい（発明１１）。
【００４２】
かかる発明（発明１１）によれば、水熱処理後の反応混合物から回収した熱エネルギーによって、水熱処理工程で用いる水を加熱することができるので、改質処理全体に必要なエネルギーを減少させることができ、コストの低減が可能となる。
【００４３】
上記発明（発明７−１１）においては、緊急停止時に、発火を防止する発火防止工程を備えることが好ましい（発明１２）。
【００４４】
かかる発明（発明１２）によれば、処理系内の過熱による緊急停止時の発火を防止することができるので、火災等の事故を防止することが可能となる。
【００４５】
上記発明（発明７−１２）においては、運転停止時に、水を供給することにより処理系内を洗浄する洗浄工程を備えることが好ましい（発明１３）。
【００４６】
かかる発明（発明１３）によれば、運転停止時に処理系内を水で洗浄することができるので、処理系内の摩耗や閉塞が軽減され、故障等を防ぐことが期待できる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の水熱処理装置及び水熱処理方法によれば、水熱処理装置の摩耗や閉塞を低減し、安定した連続処理を可能とすることで、生成される合成原油（改質油）の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る水熱処理装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の水熱処理装置及び水熱処理方法の実施の形態について、適宜図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであって、何ら本発明を限定するものではない。
【００５０】
［水熱処理装置］
図１は、本発明の一実施形態に係る水熱処理装置を示すブロック図である。図１に示す水熱処理装置１は、固液分離器２、水熱反応槽３、熱交換器４、気固液分離器５、気相用減圧モジュール６、減圧ユニット７、油水分離器８、緊急時受け槽９、発火防止機構１０を主に備える。
【００５１】
固液分離器２は、供給される重質油から砂粒子等の固形物を分離除去するものである。固液分離器２の分離手段は特に制限されないが、例えば、遠心分離、ろ過、沈降、圧搾等が適用でき、これらを組み合わせて用いてもよい。分離効率の観点からは、遠心分離によるものが好ましい。固液分離器２を用いることで、砂粒子等による水熱反応槽３の摩耗や閉塞が軽減され、水熱処理装置１全体の処理効率が向上する。
【００５２】
水熱反応槽３は、超臨界水を用いて重質油を水熱処理するものである。加圧された重質油は、水熱反応槽３内で超臨界水の作用によって共有結合が分解されることにより、低分子化、低粘度化される。水熱反応槽３の形式は特に制限されないが、例えば、チューブ式、ベッセル式等が使用でき、これらの方式を組み合わせて用いてもよい。
【００５３】
熱交換器４は、水熱反応槽３から排出された反応混合物と水熱反応槽３に供給される水との熱交換を行うものである。熱交換器４を用いることで、水熱反応槽３に供給される水を加熱することができると同時に、水熱反応槽３から排出された反応混合物を冷却することができるので、水熱処理装置１全体に必要なエネルギーを減少させることができる。
【００５４】
気固液分離器５は、本実施形態においては、熱交換器４を経て供給される反応混合物を、気相、液相、固相の３つの相に分離するものであるが、供給される反応混合物を気相と液相との２つの相に分離した後に、液相から固相をさらに分離するものであってもよい。固相の分離手段は特に制限されないが、例えば、重力による沈降分離や、気相を分離した後の液相に対するろ過分離等が適用できる。分離された気体及び液体は、供給ラインＬ７及び供給ラインＬ８から、それぞれ連続的に排出される。また、分離された固体は、気固液分離器５の底部に溜まり、水熱処理装置１の運転停止時に、バルブ等（図示しない）から外部へ排出される。気固液分離器５を用いることで、反応混合物に含まれる固体による減圧ユニット７等の摩耗や閉塞が軽減されるとともに、生成される合成原油の品質が向上する。
【００５５】
気相用減圧モジュール６は、気固液分離器５から排出された気体を、常圧まで減圧するものである。気相用減圧モジュール６の減圧手段は特に制限されないが、例えば、複数の減圧弁又はオリフィスを直列に連結した構成のものが適用できる。気相用減圧モジュール６を用いることで、水熱処理装置１内で生じた高圧の気体を、常圧まで減圧してから安全に排出することができる。
【００５６】
減圧ユニット７は、気固液分離器５から排出された液体を、常圧まで減圧するものである。本実施形態において、減圧ユニット７は、並列に連結される２つの液相用減圧モジュール７１、７２を有しており、各液相用減圧モジュールは、直列に連結される複数の減圧弁又はオリフィス（図示しない）を有している。
【００５７】
液相用減圧モジュール７１、７２は、それぞれが、直列に連結される複数の減圧弁又はオリフィスによって、高圧の液体を段階的に常圧まで減圧する機能を有する。このような構成の減圧モジュールを用いることで、減圧弁やオリフィス等の摩耗や閉塞が軽減され、水熱処理装置１全体の安定した連続処理が可能となる。なお、直列に連結される減圧弁又はオリフィスの数は、複数であれば特に制限はないが、３から５個であるのが好ましい。減圧弁又はオリフィスの数が２個以下では、減圧弁やオリフィス等の摩耗や閉塞を軽減する効果が十分でない一方、５個を超えると、高圧の液体を常圧まで減圧するのに時間を要するため好ましくない。
【００５８】
減圧ユニット７は、液相用減圧モジュール７１、７２のそれぞれの摩耗の程度に応じて、運転状態を切り替える機能を有する。このような構成の減圧ユニットを用いることで、摩耗により制御が不安定になった減圧モジュールがある場合でも、水熱処理装置１を停止させずに運転を継続させることが可能となる。
【００５９】
油水分離器８は、減圧ユニット７から排出された減圧後の液体を、改質油（合成原油）と排水とに分離するものである。油水分離器８によって分離された改質油は回収される。なお、分離された排水は再利用してもよい。
【００６０】
緊急時受け槽９は、処理系内の過熱により水熱処理装置１が緊急停止した場合に、水熱反応槽３内等に存在する高温高圧流体を、一時的に取り込み、収容するものである。緊急時受け槽９を備えることで、緊急停止時に処理系内から高温高圧流体を速やかに取り除くことができるので、反応媒体である水と反応中間体や反応生成物とが分離して残留することによる処理系内の閉塞や摩耗を防ぐことができる。
【００６１】
発火防止機構１０は、処理系内の過熱により水熱処理装置１が緊急停止した場合に、発火を防止するものである。発火防止機構１０の発火防止手段は特に制限されないが、例えば、処理系内に炭酸ガスや水等を供給するものが適用でき、これらを組み合わせて用いてもよい。発火防止機構１０を備えることで、火災等の事故防止だけでなく、有害物質の放出防止や、水熱反応槽３を始めとする処理系内の汚れ防止も期待できる。
【００６２】
［水熱処理方法］
次に、上述したような本実施形態の水熱処理装置を用いた重質油の水熱処理方法について説明する。
【００６３】
まず、オイルサンドから回収された重質油は、供給ラインＬ１から固液分離器２に供給される。固液分離器２に供給された重質油は、砂粒子等の固形物を分離除去される（固液分離工程）。固形物を分離除去された重質油は、供給ラインＬ３を経て、同ライン上に設けられる高圧ポンプＰ１により、水熱反応槽３に供給される。
【００６４】
一方、水熱反応槽３で使用される水は、供給ラインＬ２から熱交換器４に供給される。熱交換器４において、供給された水と後述する水熱反応槽３から排出された反応混合物との熱交換が行われる（熱交換工程）。熱交換工程により加熱された水は、供給ラインＬ４を経て、同ライン上に設けられる高圧ポンプＰ２により、水熱反応槽３に供給される。なお、重質油と水は、本実施例のようにそれぞれ独立して水熱反応槽３に供給してもよいし、あらかじめ混合した上で水熱反応槽３に供給してもよい。重質油と水との混合は、水熱反応槽３へのそれぞれの供給ライン（供給ラインＬ３とＬ４）を併合させることにより行ってもよいし、水熱反応槽３への重質油と水との供給を二重ノズルを用いることにより行ってもよい。
【００６５】
水熱反応槽３に供給された重質油と水に対して、外部から熱が供給され、水熱反応槽３内は臨界点以上の温度及び圧力となる。これにより超臨界水となった水の作用によって、重質油は分解され、低分子化、低粘度化した反応混合物となる（水熱処理工程）。水熱反応槽３から排出された反応混合物は、供給ラインＬ５を経て熱交換器４に供給され、水との熱交換により冷却される（熱交換工程）。冷却された反応混合物は、供給ラインＬ６を経て気固液分離器５に供給される。
【００６６】
気固液分離器５に供給された反応混合物は、気相、液相、固相の３つの相に分離される（気固液分離工程）。分離された気体は、供給ラインＬ７を経て気相用減圧モジュール６へ供給される。分離された液体は、供給ラインＬ８を経て減圧ユニット７へ供給される。分離された気体及び液体の排出は、いずれも連続的に行われる。また、分離された固体は、気固液分離器５の底部に溜まり、水熱処理装置１の運転停止時に、気固液分離器５の底部に設けられるバルブ等（図示しない）から外部へ排出される。
【００６７】
気相用減圧モジュール６に供給された気体は、常圧まで減圧された後、外部へ排出される。また、減圧ユニット７に供給された液体は、並列に連結される２つの液相用減圧モジュール７１、７２により段階的に常圧まで減圧される（減圧工程）。なお、減圧モジュールのいずれかが摩耗により制御が不安定になった場合は、減圧ユニット７の運転状態を切り替えることにより、水熱処理装置１を停止させずに運転を継続させることができる。減圧後の液体は、供給ラインＬ９を経て、油水分離器８へ供給される。
【００６８】
油水分離器８へ供給された減圧後の液体は、改質油（合成原油）と排水とに分離される。分離された改質油は合成原油として回収され、分離された排水は外部へ排出される。
【００６９】
処理系内の過熱により水熱処理装置１が緊急停止した場合には、水熱反応槽３内等に存在する高温高圧流体が、緊急時受け槽９に一時的に取り込まれて、収容される。また、この時、発火防止機構１０が作動する（発火防止工程）。発火防止機構１０により処理系内に炭酸ガスや水等が供給されることによって、火災等の事故が防止されるだけでなく、有害物質の放出も防止される。
【００７０】
水熱処理装置１の運転停止時には、水を供給することにより処理系内の洗浄が行われる（洗浄工程）。洗浄工程は、水のみを供給して水熱処理装置１を運転し、最終的に排出される水中の水質（例えば、ＴＯＣ、ＳＳ等）が一定常値となるまで継続する。なお、必要に応じて、水熱処理装置１を分解した上で、薬剤等により洗浄を行ってもよい。また、洗浄工程は、処理系内の汚れの程度を判定する汚れ判定工程を含んでいてもよい。汚れ判定工程により、処理系内の配管表面、配管内壁、配管中央部の温度の経時変化や圧力制御の弁の開度の経時変化などから汚れの程度を判定することができるので、必要な洗浄時間を計算することが可能となる。
【００７１】
以上、本発明について図面を参照にして説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更実施が可能である。
【００７２】
以上説明したように、本発明の水熱処理装置及び水熱処理方法によれば、水熱処理装置の摩耗や閉塞を低減し、安定した連続処理を可能とすることで、生成される合成原油（改質油）の品質を向上させることができるとともに、運転が容易でコストの低減及び環境負荷の低減が可能な改質処理を行うことができる。また、水熱処理装置の緊急停止時には、発火防止機構が作動することにより、火災等のリスクまたは事故を防ぐこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、オイルサンドから回収された重質油を効率的かつ安全に改質するための装置及び方法として有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１…水熱処理装置
２…固液分離器
３…水熱反応槽
４…熱交換器
５…気固液分離器
６…気相用減圧モジュール
７…減圧ユニット
７１，７２…液相用減圧モジュール
８…油水分離器
９…緊急時受け槽
１０…発火防止機構
Ｐ１，Ｐ２…高圧ポンプ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９…供給ライン
【図１】
2017125100.tif 000003