JPS5817791B2 - アブラガスセイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、常圧接触式部分燃焼法によって油ガスを製造
する際、原料油ガスとガス化剤の混合器あるいは原料油
の蒸発器の直後に当該方法により製造したガスの一部を
リサイクルするもので、このリサイクルガスの効果によ
り改質炉に於ける原料油ガスの部分燃焼速度を速め、か
つ原料油ガスの分圧を下げカーボンの析出を極力抑える
と共に、改質炉入口の原料油ガスおよび空気、水蒸気等
のガス化剤の予熱温度が低下しても長期安定な４５チ前
後の低負荷運転を容易に可能ならしめることおよび改質
触媒の活性の低下に対してリサイクルガスの効果により
触媒を賦活し、触媒の寿命を長くすることを目的とする
油ガス製造方法に関するものである。

一般に、常圧接触式部分燃焼方法による油ガスの製造は
、内熱式と呼ばれる当該装置内で、原料油ガスの一部を
空気で燃焼させこの燃焼熱により原料油ガスの分解およ
び水蒸気との反応に必要な熱量とガス製造装置より失な
われる放熱損失を補い装置全体が熱的平衡を保ちながら
連続操業ができるように設計され運転されている。

そのため、原料油ガスおよびガス化剤左しての空気、水
蒸気は熱交換器等の熱回収装置により製造ガスの顕熱を
回収して部分燃焼反応が起り易い温度まで予熱され、熱
的平衡を保ち、連続操業を可能にしている。

ところが、ガス製造装置の原料処理量を下げて操業負荷
を小さくした場合は、装置よりの放熱損失はほとんど一
定であるのに対し改質触媒、例えばニッケルーマグネシ
ア系、ニッケルーアルミナ系、ニッケルーアルミナ−ド
ロマイト系触媒ナトの最適温度巾の制限により原料油ガ
スの部分燃焼量が制限され部分燃焼熱は操業負荷１００
係時（設計値）に比べ相対的に少くなり、回収用の熱量
も少なくなって原料油ガス及びガス化剤の予熱温度が低
くなる。

このため触媒層内で原料混合ガスが一部燃焼して予熱湿
度から反応温度まで昇温される速度よりも原料の通過速
度が速いだめに触媒の冷却速度の方が大＊く々す、入口
部分め燃焼反応帯が後退し改質反応帯が短かくなる。

いわゆる「吹き抜け」現象が起き、最終的には連続操業
ができなくなる。

また、低負荷操業になると改質触媒層内のガスの流れが
不均一となり、温度分布に乱れが生じ、カーボンの発生
ひいては触媒の崩壊が起り、長期連続操業が不可能とな
る。

一般にこの操業負荷は６０％前後が最低限とされている
ため、都市ガス事業に於ては、昼夜および季節（夏、冬
）による需要変動に対して操業負荷の変更のほかガス製
造装置の断続運転、予備の製造設備、あるいは必要以上
に大きなガスホルダーを設け、変動巾の吸収に対処して
いる現状である。

しかも連続操業を特徴としている当該装置の断続運転は
触媒の寿命が短かくなり、かつ作業管理が複雑となる。

これに対して本発明は、常圧部分燃焼式油ガス発生装置
において、石油系原料油（以下原料油と称す）を用い、
油ガスを製造するに際し、改質炉を経て製造された製造
ガスの一部（以下リサイクルガスと称す）を、原料油を
気化した原料油ガス（以下原料油ガスと称す）及びガス
化剤としての空気、水蒸気と混合した後、改質炉に返送
することを特徴とする常圧接触式部分燃焼法による油ガ
ス製造方法であって、常圧接触式部分燃焼方法に於て製
造する改質炉出の改質ガス、ＣＯ変成炉出のＣＯ変成ガ
ス、燃焼性を調整した製造ガスなど当該装置より発生し
たガスの一部をリサイクルして原料油ガスに添加し、リ
サイクルガス中の水素の効果により、原料油ガス、ガス
化剤、リサイクルガス、３者の混合ガス（以下原料混合
ガスと称す）の改質触媒層内での燃焼淳度を速くし、原
料混合ガスの予備温度が低くなっても改質触媒層で吹き
抜は現象を起さないようにすると共に原料混合ガス中の
原料油ガスの分圧をリサイクルガスにより小さくし水素
の効果も相伴なってカーボンの。

析出現象を抑制し、操業負荷の最低限界を４５係前後ま
で広げ長期安定な連続操業を可能にすることができる。

また接触式部分燃焼反応は、改質触媒の活性が低下した
場合も同様吹き抜は現象が起り、連続操業が不可能とな
るが、本発明のリサイクルガス方式を採用することによ
り、リサイクルガス中の水素は原料混合ガスを還元雰囲
気にもするため改質触媒を賦活させ、触媒の寿命を長く
させることができる。

また低負荷操業に於けるリサイクルガスは、リサイクル
ガス相当分のガス量の増加となり改質触媒内の不均一な
ガスの流れを防止し、触媒層の温度分布を均一にしカー
ボンの発生、触媒の崩壊等を抑制する効果もある。

このように、従来の方法に対し本発明のリサイクルガス
方式をガス製造装置に採用する場合は操業負荷の変動巾
の拡大が可能となるので予備の製造設備、ガスホルダー
等の設備費等が削減でき、非常に少ない設備費で同等の
油ガスが製造できること等、操業管理面、設備費、触媒
の経費等に於て本発明は非常に工業的に意義ある特徴を
有していることを見出した。

本発明の方法により、ＬＰＧを原料に用いて製造ガスの
一部リサイクル方式を９置に適用した場合について第８
図を参照して詳記すれば次の如くである。

先ず、操業負荷を示す原料ＬＰＧＳはプロセスＬＰＧａ
と増熱ＬＰＧｂに分けられ、プロセスＬＰＧａはリサイ
クルガスｈと蒸発器１２の直後で混合され原料ガスＣと
してＬＰＧ／ガス熱交換器５を通して予熱され、混合器
１に於て別系統で予熱されたプロセス空気ｉと混合され
原料混合ガスｄとして改質炉２に供給される。

この原料混合ガスｄはカーボン析出を防ぐことができ、
触媒にとって好ましい還元雰囲気をそなえていると共に
一般にガス事業法でガスの燃焼性を表わすのに用いられ
る燃焼速度（ＣＰ）は第１図に示す如く、リサイクルガ
ス比（全プロセスＬＰＧｃ’に対するリサイクルガスｈ
の比率）が大きくなるに従い効果的である。

ここで全プロセスＬ Ｐ Ｇ ｃ’はプロセスＬＰ、Ｇ
ａとリサイクルガスｈ中の増熱ＬＰＧの合計である。

さらに、この原料混合ガスｄの予熱温度は４４〜５０係
の低負荷操業の場合、３４０〜３６０℃位となり操業負
荷７０チ以北の時の４１５℃に比べ約５０℃低くなって
改質炉２へ送入されるが、上記の如く燃焼速度が速くな
るのと触媒層内での線速度が小さくなるので、このため
低負荷操業の最大の欠点である改質炉２の触媒層入口部
分に於ける吹き抜は現象はな〈実施例に示す如く良好な
温度分布を示して改質ガスｅとなって空気２次熱交換器
３を通り、ＣＯ変成炉４に於てＣＯ変成ガスｆとなった
後、熱交換器５，６、スクラバー７゜８を通り燃焼性調
整器１０に於て増熱ＬＰＧ蒸発器１３を経た増熱ＬＰＧ
ｂ、調整空気ｊにより燃焼性を調整した製造ガスｇとし
圧送機１１に於て昇圧し大部分のガスを都市ガスＧとし
て布中に送出して一部をリサイクルガスｈとして再循環
し、低負荷連続操業を可能ならしめている。

なお９は空気飽和塔である。

また、活性が低下した触媒は吹き抜は現象を起し連続操
業が不可能となるが、実施例に示す如くリサイクルガス
方式の採用により活性が低下した触媒でも触媒層入口部
分の湿度が上昇し吹き抜は現象がなく触媒の賦活が行な
われ、予熱温度が低くなる低負荷操業でも連続運転が可
能となり、公知の方法では使用に耐え難くなってきてい
た触媒が更に使用に耐え得ることが明らかとなり、触媒
の寿命がのびだ。

なお、一般によく使われるナフサを原料とした場合でも
炭素数、炭素と水素の比率（Ｃ／Ｈ）などＬＰＧの性状
と比較すると、ＬＰＧを原料とした場合と同様リサイク
ルガスの効果が期待できることは容易に類推できる。

次に本発明の方法による実施例を示す。

使用した原料ＬＰＧの性状の１例を示せば第１表の通り
である。

基礎試験装置に於て、正常な活性を示す触媒Ａと活性が
低下した触媒Ｂ各３１について前記原料ＬＰＧを従来の
常圧接触式部分燃焼法によりガス化した結果は第２表の
如くなった。

使用した触媒Ａ、Ｂは共にニッケルーマグネシア系触媒
（Ｎｉｐ、１１％含有）である。

活性の低下した触媒Ｂは触媒Ａに比べ改質ガス中の水素
が少なく、メタン、窒素が多く、発熱量も高くてＬＰＧ
の分解が悪く、また触媒下部（原料混合ガス入口側）の
温度が低く吹き抜は現象を示した。

上記触媒ＡおよびＢについて実装置（炉径２１２０ｍｍ
）に各３．５ｍ３充填し、ＬＰＧを従来の常圧接触式部
分燃焼法によりガス化した結果は第３表の如くなった。

実装置による操業であるため触媒Ａと触媒Ｂによるガス
化成績は同程度のＬＰＧの分解となっているが、触媒層
温度分布を示す第２図と第３図を比較すると第３図の触
媒Ｂは触媒層中心部の温度が低く明らかに吹き抜は現象
を示し、約１０目抜連続操業が不可能となった。

なお、温度記録計の改質炉内の高さは次の通りである。

温度記録計ＴＲ−１は炉底にあって、原料混合ガス予熱
湿度を示す。

湿度記録計ＴＲ−２は炉底より２４０ｍｍの高さにあっ
て、触媒層下部（原料混合ガス入口側）の温度を示す。

温度記録計ＴＲ−３は炉底より５４０朋の高さにあって
触媒層中部の湿度を示す。

温度記録計ＴＲ−４は炉底より７５０ｍｍの高さにあっ
て触媒層上部の温度を示す。

以下第４図〜第Ｔ図の温度計の位置も同じである。

次に本発明のリサイクルガス方式を採用して上記活性の
低下した触媒３．５ ｍ３を実装置に充填しＬＰＧガス
をガス化した結果は第４表の如くなった。

試験番号Ａ３〜Ａ６の触媒層湿度分布をそれぞれ第４図
〜第７図に示す。

活性が低下した触媒Ｂでも本発明のリサイクルガス方式
を採用することにより正常な触媒の場合と同等な第４表
に示すようなガス化成績、第４図〜第７図に示すような
湿度分布を示すため連続操業が可能となり、特に試験番
号Ａ６の如く４４係の低負荷に於て予熱温度が３４６℃
と低くなったにもかかわらず、リサイクルガスの効果に
より低負荷連続操業が可能となり触媒の活性が賦活し寿
命が伸びだ。

【図面の簡単な説明】

第１図はリサイクルガス比と燃焼速度（ｃ−ｐ）との関
係を示す。 第２図、第３図は実施例における試１験番号Ａ Ｉ 、
１６．２の触媒層温度分布を示す。 第４図〜第７図は実施例における試験番号屋３〜Ａ６の
触媒層温度分布をそれぞれ示す。 第８図は不法の実施例の油ガス製造工程図である。 １・・・原料混合器、２・・・改質炉、３・・・空気２
次熱交換器、４・・・ＣＯ変成炉、５・・・ＬＰＧ／ガ
ス熱交換器、６・・・空気１次熱交換器、７・・・１次
スクラバー、８・・・２次スクラバー、９・・・空気飽
和塔、１０・・・燃焼性調整器、１１・・・圧送器、１
２・・・プロセスＬＰＧ蒸発器、１３・・・増熱ＬＰＧ
蒸発器、Ｓ・・・原料ＬＰＧ、Ｇ・・・都市ガス、ａ・
・・プロセスＬＰＧ、ｂ・・・増熱ＬＰＧ、ｃ・・・原
料ガス（プロセスＬＰＧ＋リサイクルガス）、ｄ・・・
原料混合ガス、ｅ・・・改質ガス、ｆ・・・ＣＯ変成ガ
ス、ｇ・・・製造ガス、ｈ・・・リサイクルガス、ｉ・
・・プロセス空気、ｊ・・・調整空気。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 常圧部分燃焼式油ガス発生装置において、石油系原
   料油（以下原料油と称す）を用い、油ガスを製造するに
   際し、改質炉を経て製造された製造ガスの一部（以下リ
   サイクルガスと称す）を、原料油を気化した原料油ガス
   （以下原料油ガスと称す）及びガス化剤としての空気、
   水蒸気と混合した後、改質炉に返送することを特徴とす
   る常圧接触式部分燃焼法による油ガス製造方法。