JPH08505313A - すす／灰の水スラリーの濾過および炭化水素供給原料の改良された部分酸化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、未燃焼炭素及び灰を含有するすすの水スラリーの形成下に、ガス化工程、廃熱回収工程および炭素除去工程を包含する、低品質炭化水素供給原料を用いる改良された部分酸化ガス化プロセスに関する。すすの水スラリーは濾過され、炭素及び灰の濾過ケークが形成され、該ケークが該プロセスから除去される。それによって、未燃焼炭素及び灰のリサイクルが回避される、直接的一過式部分酸化法が確立される。また、この方法は、未燃焼炭素０．５〜３％及び感知しうる量のＦｅ、Ｎｉ及びＶを含んだ灰０．１〜２％を含有するすす／灰スラリーの濾過を包含する。スラリーを８０℃以下の温度に冷却し、そして水分含量が８０重量％以下に減少するまで、炭素／灰粒子の収縮固体物に対して一定の圧力を維持する閉鎖された複数の可動ベルト間にスラリーを閉じ込めながら濾過する。濾過する前に、凝集剤が、１つがカチオン性凝集剤の形態で、他の１がアニオン性凝集剤の形態で、すすスラリーに添加される。後続の処理に適したフレーク状又は粒状の濾過ケークが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】すす／灰の水スラリーの濾過および炭化水素供給原料の改良された部分酸化法 本発明は、すす／灰の水スラリーの濾過に関する。このようなスラリーは重質 炭化水素供給原料を使用する化学的ガス化プロセス等の多くの化学プロセスにお いて得られる。より詳しくは、本発明はこのようなプロセスの炭素除去工程後に 生ずるすす／灰の水スラリーを濾別し、そして直接廃棄する、改良された部分酸 化ガス化法に関するものである。 炭化水素供給原料の部分酸化法は、１９５０年代に開発され、商業化されてい る。最良の公知方法は、例えばシェルガス化法及びテキサコガス化法は多くの商 業プラントで利用されている。 炭化水素供給原料を使用するこの種のガス化法は、通常、下記の主たる３つの 工程を包含する： − 酸素及びスチームの存在下に、供給原料を原料合成ガスへ転化するガス 化工程、 − 反応器を出る熱ガスから高圧スチームを発生させる廃熱回収工程、およ び − 反応器出口ガス中に含まれる残留炭素を多段水洗中に除去する炭素除去 工程。 これによって、ガス化器からの未燃焼炭素は、供給原料に依存して、炭素スラ リー、すすを含有する水性懸濁液及び十分量の灰を作り、該未燃焼炭素はさらに 処理及びリサイクルされねばならない。 かくして、このような方法の重大な欠点は、ある割合の供給原料はガス化され ずに、重質炭化水素供給原料からの感知しうる量の灰が混合されたすすの形態で 残ることである。 灰の回収は、典型的には下記の２つのいずれかで行われる。 １．炭素は、蒸留物または残留燃料油を使用して炭素粒子の凝集物を形成させ てペレット化することにより、回収される。ペレットは容易に水から分離され、 そして反応器へリサイクル及び／又は炭素油炉で燃焼される。 ２．一方、炭素スラリーを抽出器中でナフサと接触させ、ナフサすす凝集物を 形成させる。ついで、該凝集物はデカント又は篩分けされ、そして供給原料と共 にポンプ輸送可能な混合物へ変換され、そして反応器へリサイクルされる。 しかしながら、すすはひどく灰で汚染されるので、すす／灰混合物の廃棄は徐 々にガス化プロセスにおいて最も重大な問題となってきた。 魅力ある解決策として、すす／灰混合物を濾過により分離し、それを直接廃棄 する可能性が考慮されたが、大規模には適用できなかった。 特に、濾過は、吸着剤炭素、導電性炭素及びカーボンブラックのような特別の 用途のために、すすの回収に使用されている。しかしながら、これは大きなガス 化プラントにおける廃棄問題を解決することができない。 炭素分離工程からのすす／灰スラリーは通常０．５〜３％の未燃焼炭素及び０ ．１〜２％の灰を含有している。灰は感知しうる量のＮｉ、Ｆｅ及びＶを含有し ている。このようなスラリーを濾過することは非常に困難である。スラリーは水 を除去すると、徐々に石鹸のようなペーストとなり、これは通常の濾過手段では 取り扱いが非常に困難である。濾過ケークの最終水含有量はまだ８５％またはそ れ以上であり、このような濾過ケークのペースト稠度は後続の取り扱いを不適当 にする。 次いで行われる燃焼は過剰のケーキングを生じ、そしてすすの燃焼に必要な高 い燃焼温度は厳しい環境問題及び腐食問題を引き起こす。 これらの取り扱い上の問題を克服するために、スラリーに他の固体物を添加す ることが提案された。ドイツ特許公開第４００３２４０号公報によれば、すす水 物からより容易に除去することができる。その後、残留固体物を廃棄することが できるが、重金属及び他の汚染物には注意が払われておらず、廃棄の問題が解決 されていない。 本発明の主たる目的は、後続の取り扱い及び処理に適した濾過ケークを生ずる 、すす／灰の水スラリーの濾過方法を提供するものである。 本発明の他の目的は、濾過を行い、石鹸のようなペーストの代わりに、粒状物 又はフレークを形成するのに十分に減少された水含有量の濾過ケークを得ること にある。 後続の処理に適した濾過ケークを得るために、濾過方法を採用して、一過式（ once through）連続法の形式での改良された部分酸化ガス化プロセスを提供する ことも本発明の他の目的である。 本発明のさらに他の目的は、ガス化プロセス全体の効率を改良するために、灰 及び未燃焼炭素のリサイクルを行わない部分酸化法を提供することである。 本発明のこれらの及び他の目的は、濾過ケークが８０％以下、好ましくは７５ ％以下の水を含有し、そしてもはや石鹸状又はペースト状ではなく、容易に分離 され且つ後続の乾燥及び／又は燃焼プロセスでの取り扱いおよび輸送に適したフ レーク又は凝集物に変えられるまで、一定のライン圧力が加えられる複数の可動 フィルターベルト間にすす水スラリーを閉じ込めながら、８０℃以下の低温で濾 過を行うことにより解決される。 濾過効率をさらに改良するためには、すすスラリーを２つの異なる、１つはカ チオン性、もう１つはアニオン性の高分子電解質凝集剤と混合することである。 本発明のさらなる本質的特徴は請求の範囲に規定されており、また下記する本 発明の詳細な説明から明らかとなろう。 図１は濾過プロセスのフローシートを示す。 図２は種々のすすスラリー温度における濾過ケークの乾燥物含量を示すグラフ である。 実験室における初期の濾過試験により、濾過ケークの乾燥物含量が２０％又は それ以上に増加すると、後続の処理に適したフレーク又は凝集物が形成されるこ とが明らかとなった。しかしながら、通常の濾過における最適なパラメーターを 注意深く選択し、濾過助剤を使用し、且つフィルタープレスの速度を最適化して も、実際のプラントテストでは満足できる結果を与えなかった。水含量はまだ８ ５％以上であり、得られた濾過ケークは後続の処理には適したものではなかった 。 次に、濾過区域の前に冷却ユニットを付設し、且つ１つは陰負荷及び１つは陽 負荷した２種の高分子電解質凝集剤を使用して、新たな一連の試験を開始した。 すすスラリーを９５〜９０℃から６０℃、５０℃等へと冷却し、濾過ケークの乾 燥物含量を測定した。 この試験の結果を第１表に示す。 驚くべきことに、図２に示されているように、低い温度は濾過の効率を増大さ せることが分かった。他の濾過パラメーターが最適であっても、８０℃を越える スラリー温度においては、乾燥物含量が２０％以下であるときは、満足できる稠 度の濾過ケークを得ることは不可能である。 上記初期試験の結果を利用して、フルスケールの濾過方法が開発され、成功裏 にテストされた。図１のフローシートには、完全な連続ガス化プロセスが示され ており、重質残渣油はすす分離工程を有する慣用のガス化ユニット中で反応させ られる。 本発明の好ましい態様によれば、図１に示されているように、供給物１２はガ ス化ユニット１３で転化され、すす／灰を含有するガスはすす分離工程１で洗浄 される。ついで、粗ガス１１は精製される。すす分離工程１から生ずるすす／灰 の水スラリーはまず冷却器２を通過して約９５℃から２０〜６０℃の温度へ低下 され、すす貯蔵タンク３へ供給される。ついで、スラリーは５から凝集剤を加え るためにミキサー４を通過させる。陽荷電の高分子電解質（カチオン性：商品名 「Praestol 611BC」）および陰荷電の高分子電解質（アニオン性：商品名「Prae stol 2440」）の２種の凝集剤が使用された。これら電解質は白色のポリアクリ ルアミド粒状物の形態であった。これらの凝集剤は０．１〜０．３％水溶液とし てミキサー４中でスラリーに添加された。添加された全凝集剤は６０〜１００pp mに調節された。カチオン性高分子電解質とアニオン性高分子電解質の割合は１ ．５：１であった。 その後、スラリーは沈降槽６に導かれ、そこで沈降した固体物はその底部で除 去され、過剰の水は頂部から除去され、管１０を通ってすす分離工程１へ戻され た。 連続フィルターユニット７は沈殿又は沈降ユニット６の下流に設置された。し かしながら、沈殿工程は任意であり、スラリーをミキサー４からフィルターユニ ットへ供給することが可能である。 スラリーは可動フィルター７に閉じ込められている間に脱水されたが、該可動 フィルターは１つの水平可動フィルターバンドおよび２つの垂直移動フィルター バンドからなり、該フィルターバンドは濾過ケークの水含量が８０％未満に減少 するまで、一定の圧力を加えると共に該フィルターバンドをプレスするローラー により圧縮された。その後、濾過ケークは、約２mmの平均厚さを有する乾燥フレ ーク又はプレートの形状で、可動コンベアベルト上に投下され、燃焼ユニット８ へ供給された。生成物９はハンドリングでき、全く問題なく後続の処理を行うこ とができた。また、濾液は、連続的に実施される濾過ケークの洗浄に直ちに適し ており、そして濾過工程において好ましくない影響もなく、すす分離工程へ戻す ことができた。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１０月２０日 【補正内容】 補正書の翻訳文 請求の範囲 １．未燃焼炭素０．５〜３％及び感知しうる量のＦｅ、Ｎｉ及びVを含んだ灰 ０．１〜２％を含有する水性すす／灰スラリーを処理する方法において、該スラ リーを６０℃と２０℃との間の温度に冷却すること、および1種のカチオン性凝 集剤及び１種のアニオン性凝集剤の形態で、凝集剤を懸濁液に添加し、その際凝 集剤の全量は６０〜１００ppmであり、そして、水分含量が８０重量％以下に減 少されるまで、炭素／灰粒子の収縮固体物に対して一定の圧力を維持する、閉鎖 された複数の可動ベルト間にスラリーを閉じ込めている間に濾過して、後続の処 理に適したフレーク状又は粒状の濾過ケークを得ることを特徴とする方法。 ２．カチオン性高分子電解質とアニオン性高分子電解質とが約１．５：１の割 合で、凝集剤が添加される請求項１記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ１０Ｊ 3/02 Ｚ 6958−4Ｈ Ｃ１０Ｋ 1/02 7106−4Ｈ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．未燃焼炭素及び灰を含有するすすの水スラリーの形成下に、ガス化工程、 廃熱回収工程および炭素除去工程を包含する、低品質炭化水素供給原料を用いる 部分酸化ガス化法において、該すすの水スラリーを濾過して炭素及び灰の濾過ケ ークを形成させ、該ケークを除去し、それによって直接的一過式部分酸化法が確 立され且つ未燃焼炭素及び灰のリサイクルが回避されることを特徴とする改良さ れた部分酸化ガス化法。 ２．未燃焼炭素０．５〜３％及び感知しうる量のＦｅ、Ｎｉ及びＶを含んだ灰 ０．１〜２％を含有する、請求項１による炭素分離後に得られるような、すす／ 灰スラリーを濾過する方法において、スラリーを８０℃以下の温度に冷却するこ と、および１種のカチオン性凝集剤及び１種のアニオン性凝集剤の形態で、凝集 剤を懸濁液に添加し、水分含量が８０重量％以下に減少されるまで、炭素／灰粒 子の収縮固体物に対して一定の圧力を維持する、閉鎖された複数の可動ベルト間 にスラリーを閉じ込めている間に濾過して、後続の処理に適したフレーク状又は 粒状の濾過ケークを得ることを特徴とする濾過方法。 ３．スラリーが６０℃と２０℃の間の温度に冷却され、ついで水分含量が８０ 重量％以下に減少されるまで濾過される請求項２記載の方法。 ４．凝集剤が全量で６０〜１００ppm添加され、カチオン性高分子電解質とア ニオン性高分子電解質の割合が約１．５：１である請求項２記載の方法。