專利名稱：碳氫化合物資源的再循環(huán)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及下述技術(shù)，該技術(shù)用于通過常壓蒸餾殘渣、減壓蒸餾殘渣等石油煉制或煤轉(zhuǎn)化成油工業(yè)中所生產(chǎn)的重質(zhì)類物質(zhì)的改質(zhì)或天然重質(zhì)油等的改質(zhì)、以及使廢塑料等石油類產(chǎn)品轉(zhuǎn)換成其本來的原料，從而提高循環(huán)率，在各生產(chǎn)現(xiàn)場中提高經(jīng)濟效益。
本發(fā)明還涉及下述高溫高壓水氣氛條件下的反應處理裝置，該裝置用于通過使煤碳、石油、天然焦油等化石燃料、廢塑料、下水道污泥等有機廢棄物、生物質(zhì)等可再生的再循環(huán)資源等在高溫高壓水氣氛條件下反應，來從這些資源進行能源回收或者將其改質(zhì)為輕質(zhì)燃料。
本發(fā)明還涉及下述碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法及改質(zhì)裝置，該方法和裝置用于對石油煉制設(shè)備中的常壓殘渣、減壓殘渣、天然重質(zhì)油、難分解性廢棄物等碳氫化合物類重質(zhì)原料進行改質(zhì)，從而獲得更輕質(zhì)的原料。
本發(fā)明還涉及用于從碳氫化合物資源及碳氫化合物類廢棄物等各種碳氫化合物類原料中獲得有用氫氣的碳氫化合物類原料的氣化方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，由于對環(huán)境的影響大等原因，對石油產(chǎn)品中被稱為“黑色物質(zhì)”的重油類的需求處于減小趨勢，結(jié)果，作為煉油煉制副產(chǎn)物而獲得的減壓蒸餾殘渣等重質(zhì)油有蓄積的趨勢。
此外，作為原油的性狀，有進行重質(zhì)化的傾向，在今后的石油煉制中，與粗汽油、汽油、煤油、輕油等產(chǎn)品收獲率相比，重質(zhì)油的制造比例增加，重質(zhì)油蓄積的問題變得越來越大。
而且，關(guān)于重質(zhì)油的處理工藝，盡管以前就有尤利卡(EUREKA)工藝、HSC(高速通道)工藝等，但是，均通過熱分解從重質(zhì)油回收一部分輕質(zhì)成分，因而依然產(chǎn)生反應殘油等，需要考慮上述利用環(huán)境的變化來尋找其利用方法。
作為該重質(zhì)油的處理方法，雖然氣化技術(shù)有所抬頭，但是由于受到金屬雜質(zhì)的影響、以及氣體中硫化物的形態(tài)等比較復雜，所以，處理設(shè)備變得復雜，還留有經(jīng)濟效益的課題。
此外，在石油煉制中，還存在著提高從原油獲得產(chǎn)品油的收獲率的課題。
而且，在包含超臨界水的高溫高壓水條件下的熱分解中，能夠從重質(zhì)油轉(zhuǎn)換成良質(zhì)油，又，在包含超臨界水的高溫高壓水中的氣化中，能夠有效地使重質(zhì)油及固體殘渣等氣化。伴隨氣化所產(chǎn)生的硫化合物的形態(tài)也得到簡化。能夠容易地進行氣體處理。
另一方面，在石油煉制工業(yè)中，對石油產(chǎn)品的廢塑料進行再循環(huán)、對節(jié)省能源和減輕環(huán)境負擔的必要性正在提高。
而且，上述各種需求在提高其他原料的煤碳液化等方面也在逐漸高漲。
又，作為上述這種高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置，公知的有，例如特開平7-313987號公報、特開2000-239672號公報、特開2001-232381號公報中所公開的裝置。這些高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置，由相互連通的外殼體和內(nèi)殼體的雙重殼體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，利用噴嘴向內(nèi)殼體供給原料和氧化劑。而且，通過使上述原料和氧化劑在內(nèi)殼體內(nèi)的高溫高壓水氣氛條件下進行反應，將原料進行分解并轉(zhuǎn)換成CO2等無害氣體或生成輕質(zhì)碳氫化合物等。此外，通過將有助于反應的流體、例如水、氧化劑、被處理液等以實質(zhì)相同于內(nèi)殼體內(nèi)的壓力進行加壓并送入到外殼體與內(nèi)殼體之間，從而從外側(cè)支持內(nèi)殼體。該加壓流體穿過外殼體與內(nèi)殼體的連通口進入內(nèi)殼體內(nèi)部的反應區(qū)，內(nèi)殼體不承受壓力地起劃分反應區(qū)的隔壁的功能。
即，內(nèi)殼體內(nèi)由于原料和氧化劑的反應等形成了高溫高壓，為了使內(nèi)殼體本身耐此高壓，需要以相當壁厚的厚的結(jié)構(gòu)來構(gòu)成該內(nèi)殼體。
但是，內(nèi)殼體在其內(nèi)部變成374℃以上、優(yōu)選在550℃以上的高溫時，產(chǎn)生鹵化合物(例如，鹽酸(HCL))等，所以，需要用具有耐熱性、耐腐蝕性等的金屬材料來形成。不過，由于這種金屬材料一般價格高昂，僅增加壁厚以能夠耐高壓就導致產(chǎn)生制造成本的問題。
因此，通過連通外殼體和內(nèi)殼體、并利用上述加壓流體支持內(nèi)殼體的外側(cè)，從而使該內(nèi)殼體的內(nèi)外平衡為相同壓力，這樣，即使以壁厚薄的結(jié)構(gòu)來構(gòu)成內(nèi)殼體，也能夠使其充分耐壓，并實現(xiàn)成本的降低。另外，由于外殼體不象內(nèi)殼體那樣直接接觸高溫反應氣體等，所以，可以采用通常的鋼鐵材料，因此，即使以壁厚厚的結(jié)構(gòu)來構(gòu)成，也能夠?qū)⒊杀镜脑黾右种圃谳^低水平。
此外，在上述現(xiàn)有技術(shù)例中，通過研究改進內(nèi)殼體的結(jié)構(gòu)，能夠利用反應的放熱對在外殼體和內(nèi)殼體之間流動的加壓流體進行預熱，能夠提高裝置的熱效率。
但是，通過特開2001-232382號公報得知，在上述那樣的反應裝置中，因外殼體與內(nèi)殼體相互連通，在例如緊急停止時，內(nèi)殼體中所產(chǎn)生的鹵化合物等流出到內(nèi)殼體與外殼體之間，從而該外殼體受到腐蝕。在該公報中，通過使外殼體與內(nèi)殼體相互不連通地進行遮擋來防止外殼體的腐蝕。此外，送入到外殼體與內(nèi)殼體之間的加壓流體被排出到裝置外而不進入內(nèi)殼體中。
而且，例如在石油煉制設(shè)備中，通過利用常壓蒸餾或減壓蒸餾來分餾原油，獲得天然氣、粗汽油、煤油、輕油等的同時，還產(chǎn)生附加價值低、需求在減小的減壓殘渣的重質(zhì)原料的副產(chǎn)品。
作為對上述重質(zhì)原料進行改質(zhì)、并回收輕質(zhì)油的方法，有加氫分解、加氫煉制、熱分解等各種方法。
上述加氫分解或加氫煉制通過在有高溫高壓的催化劑存在的條件下，大量地供給高價氫使其反應，從而對重質(zhì)原料進行改質(zhì)。因此，具有大量消費高價氫的缺點的同時，還需要制造該氫的設(shè)備、及循環(huán)設(shè)備等。所以，成本方面是一個大的課題。
此外，作為上述熱分解，盡管有尤利卡工藝、HSC工藝等，但是，存在通過改質(zhì)所獲得的輕質(zhì)化的原料收獲率低的問題。而且，由于在進行輕質(zhì)化之后，硫成分依然以較高濃度殘存，所以，為了實際進行使用還需要進一步脫硫煉制。因此，成本方面也是比較大的問題。
另外，在不對重質(zhì)原料進行改質(zhì)而直接使用時，有下述問題。例如，通過對常壓殘渣進行減壓蒸餾，而獲得重油、瀝青之類的重質(zhì)原料，但是前者的重油由于以高濃度殘留有硫，所以，處于從環(huán)境角度出發(fā)其需求受到限制的境況，后者的瀝青其進一步用途受到限制，而且，由于需求的變動大，所以，不能穩(wěn)定地進行消費，存貯量有增加的趨勢。
而且，伴隨著所產(chǎn)出的原油的重質(zhì)化，輕油及煤油等中間餾分在近期內(nèi)有可能減少，而常壓殘渣及減壓殘渣的重質(zhì)原料增加。
因此，緊急任務是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的重質(zhì)原料的改質(zhì)方法中的主要的成本方面的問題、以及開發(fā)最大限度地利用重質(zhì)原料的技術(shù)。而且，從最近的環(huán)保角度出發(fā)，的確對輕油、煤油等得到輕質(zhì)化的原料進行脫芳香族、脫雜(脫硫、脫氮、脫金屬等)的要求較高。因此，希望開發(fā)出超深度脫硫等進一步高度的脫硫技術(shù)。
而且，以前，廢塑料等碳氫化合物類的廢棄物通過掩埋進行處理，但是，由于產(chǎn)生掩埋地的枯竭及環(huán)境破壞等問題，現(xiàn)在一般進行焚燒處理。而且，對于上述碳氫化合物類廢棄物中的含有較多水分的有機污泥那樣的廢棄物，發(fā)熱量低，利用現(xiàn)有技術(shù)的焚燒技術(shù)來直接燃燒比較困難，所以采用下述對策，或在水泥窯中作為輔助燃料使用，或者與廢塑料等發(fā)熱量高的廢棄物混合進行燃燒處理等。
另一方面，從近年來環(huán)保及節(jié)省資源高漲的角度出發(fā)，對這種碳氫化合物類廢棄物也提出了再次形成資源轉(zhuǎn)化為另外可再利用的物質(zhì)的要求。
因此，通過對煤碳及重質(zhì)油等碳氫化合物資源適用具有實績的多少提高壓力的射流床型氣化等各種氣化技術(shù)來進行實用化已經(jīng)得到部分嘗試。
上述現(xiàn)有技術(shù)的射流床型氣化方法通過向煤碳、重質(zhì)油等碳氫化合物類原料供給氧，并使之在高溫氣氛條件下產(chǎn)生熱分解反應及氣化反應，其中高溫氣氛通過使煤碳在1000℃～1800℃的高溫下局部燃燒而產(chǎn)生，從而生成以氫(H2)及一氧化碳(CO)氣為主要成分的氣體。
但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)的氣化方法中，為了提高氣體轉(zhuǎn)化效率，需要極高的溫度，因此，由于生成氣體的顯熱損失及爐熱損失變大，所以存在氣化性能差的問題。
而且，根據(jù)在這種高溫氣氛條件下進行熱分解反應及氣化反應的氣化方法，盡管能夠適用于上述的廢塑料等高熱量的原料，但是高效地實現(xiàn)有機污泥等低熱量的碳氫化合物類廢棄物的循環(huán)化比較困難。
由上所述，人們強烈地希望確立對上述碳氫化合物資源及碳氫化合物類廢棄物等各種碳氫化合物類原料有效地進行氣化而回收有用物質(zhì)的氣化方法。

發(fā)明內(nèi)容
<發(fā)明目的>
對照上述情況，本發(fā)明的目的是解決下述課題，對資源的擴大使用作出貢獻。
本發(fā)明的第1目的是提供不使用催化劑、且不用從外部供給氫地有效地使熱分解進行、并提高油成分及熱分解氣體的收獲率的方法和裝置。
本發(fā)明的再一目的是提供可通過使伴隨熱分解所產(chǎn)生的殘渣成分氣化形成可燃氣體來進行原料的完全利用的方法和裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供使原料中所含有的金屬雜質(zhì)作為固體單獨分離出來的方法，并提供能夠提高作為資源的可利用性的新方法和裝置。
而且，例如在上述特開2001-232382號公報的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置中，如果直接從裝置中排出支持用的加壓流體，則浪費了為加壓而消耗的動力及該流體從內(nèi)殼體所吸收的熱量，從而從工業(yè)化的立場看，成為較大的負面因素。此外，在上述特開平7-313987號公報、特開2000-239672號公報、特開2001-232381號公報那樣的反應處理裝置中，除了不防止裝置緊急停止時所導致的外殼體的腐蝕外，在裝置大型化時，反應器內(nèi)的發(fā)熱量變大，從材料的安全及能源的有效利用角度出發(fā)，導入強制去除該熱量的方法、以及將該熱量作為有效能源進行回收變得比較重要。但是，使內(nèi)殼體具有這些全部功能，則內(nèi)殼體的設(shè)計比較困難，隨著結(jié)構(gòu)的復雜化，制造成本也升高。
本發(fā)明是鑒于上述情況作出的，課題在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)降低能源消耗量的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置。
而且，本發(fā)明是鑒于上述情況作出的，目的在于提供一種碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法及改質(zhì)裝置，該方法及裝置能夠以較低成本進行重質(zhì)原料的輕質(zhì)化，并且也能夠以較低成本進行高效率脫硫。
而且，本發(fā)明是鑒于這些情況作出的，目的在于提供一種碳氫化合物類原料的氣化方法，該方法在比以前低的溫度條件下，將各種碳氫化合物類原料有效地進行氣化，從而能夠回收有用物質(zhì)。
<發(fā)明的構(gòu)成>
本發(fā)明是一種熱分解·氣化反應裝置，其特征是，具有反應容器，該反應容器使熱分解·氣化反應進行并具備燃燒、氣化、熱分解的各部位，在上述反應容器中配置有多種原料、流體供給噴嘴機構(gòu)。
而且，在上述結(jié)構(gòu)的該熱分解·氣化反應裝置中，上述多種原料、流體供給噴嘴機構(gòu)具有第1供給噴嘴、第2供給噴嘴和供給原料的第3供給噴嘴中的至少2個供給噴嘴，其中，第1供給噴嘴從上述反應容器下部供給低發(fā)熱量的原料或者調(diào)整為低發(fā)熱量的原料、水、氧化劑并朝向上部方向，第2供給噴嘴用于從上述反應容器中部位置通過熱分解生成油和形成向下部流下的殘渣并朝向下部方向，第3供給噴嘴使從上述反應容器上部位置進行熱分解并朝向上部方向。
并且，方案2所述的熱分解·氣化反應裝置的特征在于，具有從上述反應容器上部位置進行熱分解的原料與從下部升上來的高溫生成氣體的多級接觸機構(gòu)，并具有朝向下部方向的水噴霧噴嘴，該噴嘴從該多級接觸機構(gòu)的上部供給水，并且能夠在上述多級接觸機構(gòu)上施加任意溫度梯度。
此外，上述反應容器可以是多重管構(gòu)造。
而且一種熱分解·氣化反應裝置能夠在用來保持高壓的壓力容器和進行熱分解·氣化的反應部之間、分別獨立地對熱分解·氣化原料進行預熱，而且具有使在上述反應部內(nèi)的氣化部產(chǎn)生部分燃燒的部分燃燒部，進而具有熱分解部，該熱分解部向部分燃燒后的高溫氣體中供給原料并使之產(chǎn)生熱分解，而生成分解油和分解氣體。
此外，一種重質(zhì)油的熱分解及氣化反應裝置，包括下述裝置而成熱分解·氣化反應裝置，該裝置具有反應容器，該反應容器使熱分解·氣化反應進行并且具備燃燒、氣化、熱分解各部位，并在上述反應容器中配置多種原料、流體供給噴嘴機構(gòu)；從熱分解及氣化后的生成物中除去固體成分的第1分離器；從分離后的生成流體回收熱量的熱交換器；除去利用熱回收后的生成流體的冷卻·減壓而形成的重質(zhì)油及水分的第2分離器；從除去重質(zhì)油及水分后的生成流體分離回收輕質(zhì)油、輕質(zhì)氣體的多級蒸餾塔。
方案5所述的熱分解·氣化反應裝置中，上述反應容器被分割成上述部分燃燒部和上述熱分解部，并且，上述部分燃燒部和上述熱分解部經(jīng)由頸部連通，這樣，上述部分燃燒部中所生成的高壓氣體流體經(jīng)過上述頸部的流路成為被整流的氣體流體，而向下部方向流動。
此外，一種熱分解氣化方法的特征在于，在氧化燃燒部中，用氧化劑將從下部所供給的碳氫化合物原料進行氧化并使之生成含有二氧化碳和剩余的氧化劑的混合氣體，而且產(chǎn)生反應熱，在上述熱分解部中，使從上部所供給的碳氫化合物原料在下方進行熱分解，并使之生成油、分解氣體及固體殘渣，在上述氣體反應部中，對從上述熱分解部流下的上述殘渣通過上述反應熱進行加熱并保持，并使之與在上述氧化反應部中所生成的上述二氧化碳、剩余氧化劑及高溫高壓水進行反應，使之生成含有一氧化碳和氫的混合氣體，從而進行包括低等級、高等級的全部原料的處理。
根據(jù)本發(fā)明的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置，其特征在于，其通過在壓力容器的內(nèi)側(cè)配置反應容器的雙重容器構(gòu)造的裝置構(gòu)成，在上述反應容器中設(shè)有向該反應容器內(nèi)供給含有有機物的原料的原料供給機構(gòu)、向該反應容器內(nèi)供給氧化劑的氧化劑供給機構(gòu)和向該反應容器內(nèi)供給水的水供給機構(gòu)；在上述壓力容器和上述反應容器之間設(shè)有熱交換機構(gòu)，該熱交換機構(gòu)導入在該反應容器內(nèi)通過上述原料和上述氧化劑在水氣氛條件下進行反應而生成的高溫高壓生成物；在上述壓力容器中，設(shè)有與向該壓力容器和上述反應容器之間供給水的水供給管路連通的水導入口，而且，設(shè)有用于插通與上述熱交換機構(gòu)連通的上述生成物的排出管路的插通口；在上述水供給機構(gòu)中，設(shè)有向上述反應容器內(nèi)供給上述水的流路，該水經(jīng)由上述水導入口被導入到上述壓力容器和上述反應容器之間，并通過上述熱交換機構(gòu)升溫。
另外，原料供給機構(gòu)、氧化劑供給機構(gòu)和水供給機構(gòu)可以以一個整體的機構(gòu)來構(gòu)成，也可以以分別單獨地配置在各自位置上的機構(gòu)來構(gòu)成，而且還可以以任意彼此具有共用的流路的機構(gòu)來構(gòu)成。
此外，上述高溫高壓水氣氛條件下的反應處理裝置的特征在于，其通過在壓力容器的內(nèi)側(cè)配置反應容器的雙重容器構(gòu)造的裝置構(gòu)成，在上述反應容器中設(shè)有向該反應容器內(nèi)供給含有有機物的原料的原料供給機構(gòu)、向該反應容器內(nèi)供給氧化劑的氧化劑供給機構(gòu)和向該反應容器內(nèi)供給水的水供給機構(gòu)；在上述壓力容器和上述反應容器之間設(shè)有熱交換機構(gòu)，該熱交換機構(gòu)具有傳熱管，該傳熱管導入在該反應容器內(nèi)通過上述原料和上述氧化劑在水氣氛條件下進行反應而生成的高溫高壓生成物；在上述壓力容器中，設(shè)有與向該壓力容器和上述反應容器之間供給水的水供給管路連通的水導入口，而且，設(shè)有用于插通與上述傳熱管連通的上述生成物的排出管路的插通口；在上述熱交換機構(gòu)中，設(shè)有熱交換容器，該容器包圍上述傳熱管中的導入上述生成物一側(cè)的部分的周圍；在該熱交換容器上，連結(jié)有向該熱交換容器內(nèi)供給水的第2水供給管路，并且，連結(jié)有導入流路，該流路向上述水供給機構(gòu)導入在該熱交換容器中通過上述傳熱管升溫的水。
此外，上述高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置的特征在于，設(shè)有僅允許上述水流向上述水供給機構(gòu)內(nèi)的逆流防止機構(gòu)。
而且，本發(fā)明的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置的特征在于，上述雙重容器結(jié)構(gòu)通過將構(gòu)成上述壓力容器的外周部的外筒部和構(gòu)成上述反應容器的外周部的內(nèi)筒部配置成雙重筒狀而構(gòu)成，在上述外筒部和內(nèi)筒部之間設(shè)有筒狀分隔板，該分隔板于上述熱交換機構(gòu)的外側(cè)配置成與上述外筒部及內(nèi)筒部構(gòu)成多重筒；在上述分隔板上，于軸向的一端部設(shè)有開口部。
此外，上述高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置的特征在于，設(shè)有多個上述分隔板；上述各分隔板，于軸向一端部具有開口部的分隔板和于軸向另一端部具有開口部的分隔板沿徑向交替地配置。
此外，上述高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置的特征在于，設(shè)有壓力調(diào)整機構(gòu)，該機構(gòu)調(diào)整上述壓力容器和上述反應容器之間的上述水的壓力。
本發(fā)明中，通過分別從原料供給機構(gòu)、氧化劑供給機構(gòu)和水供給機構(gòu)向反應容器內(nèi)供給原料、氧化劑和水，從而原料和氧化劑在反應容器內(nèi)的水氣氛下產(chǎn)生伴隨發(fā)熱的氣化反應等化學反應。此時，反應容器內(nèi)的水通過上述化學反應變成高溫高壓。
即，水在反應容器內(nèi)變成300℃～1200℃、7～35MPa(優(yōu)選為22.4～35MPa)的亞臨界或超臨界水的狀態(tài)。在該亞臨界或超臨界水條件下，通過適當?shù)馗淖冊?、氧化劑和水的比例，從而原料或者與氧化劑反射反應、或者與水發(fā)生反應，從而分解原料并轉(zhuǎn)換成CO2等無害氣體，或者可獲得以氫、甲烷、二氧化碳等為主要成分的高溫高壓生成物等。
該生成物從熱交換機構(gòu)通過排出管路被排出到壓力容器外面，并在冷卻等處理之后進行回收。
而經(jīng)由水導入口從水供給管路被導入到壓力容器和反應容器之間、并通過熱交換機構(gòu)受熱而升溫的水經(jīng)過水供給機構(gòu)的流路向反應容器內(nèi)噴出。熱交換機構(gòu)通過使熱量從經(jīng)過內(nèi)部的高溫生成物移動到水中，而使水的溫度升高，并使生成物的溫度下降。溫度下降后的生成物經(jīng)過排出管路被送到壓力容器之外。
此外，通過將壓力容器與反應容器之間的水的壓力保持成與反應容器內(nèi)的壓力相同的程度，能夠使反應容器的內(nèi)外壓力平衡成大致相同的壓力。而且，供給到壓力容器與反應容器之間的水通過熱交換機構(gòu)被加熱，直到亞臨界水或超臨界水的狀態(tài)，從而作為具有壓縮性的平衡流體作用。
因此，能夠?qū)崿F(xiàn)因反應容器的薄壁化而帶來的成本的降低。
而且，供給到壓力容器與反應容器之間的水被供給到反應容器內(nèi)，而不直接排出到外部，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)能源消耗量的降低。
而且，由于可利用經(jīng)過熱交換機構(gòu)的生成物的熱量使水溫度升高，并可利用水使該生成物的溫度下降，所以，能夠降低水升溫及生成物降溫所需要的能源。
而且，由于不需要使反應容器的壁面作為熱傳遞面起作用，所以，能夠在反應容器的內(nèi)壁面上設(shè)置例如氧化鋁等氧化物、氮化硅等氮化物、碳化硅等碳化物等具有耐熱性等的絕熱部件。此時，能夠使反應容器內(nèi)外的壓力平衡成大致均等，即使在反應容器內(nèi)的壓力變化時，由于該反應容器的壁面幾乎不產(chǎn)生彈性變形，所以，即使利用由比上述反應容器脆的材料構(gòu)成的上述絕熱部件，也能夠防止在該絕熱部件中產(chǎn)生龜裂。因此，能夠提高絕熱部件的耐久性。
本發(fā)明中，在從第2水供給管路向熱交換容器所供給的水由該熱交換容器內(nèi)的傳熱管加熱后，從水供給機構(gòu)向反應容器內(nèi)噴出。
因此，可有效地使供給到反應容器中的水升溫。
此外，供給到壓力容器和反應容器之間的水可利用沒有被熱交換容器所覆蓋的傳熱管被加熱到亞臨界水或超臨界水的狀態(tài)，而可作為具有壓縮性的平衡流體作用。
而且，本發(fā)明中，由于設(shè)有僅允許水流向水供給機構(gòu)的逆流防止機構(gòu)，所以，在例如緊急停止時，反應容器內(nèi)所產(chǎn)生的腐蝕性流體不會逆流到水供給機構(gòu)的流路中。因此，能夠防止腐蝕性流體流出到例如壓力容器和反應容器之間而浸蝕該壓力容器的內(nèi)表面。
而且，本發(fā)明中，由于在外筒部和內(nèi)筒部之間的熱交換機構(gòu)的外側(cè)設(shè)有筒狀分隔板，以與外筒部及內(nèi)筒部構(gòu)成多重筒，所以，可使從水導入口流入的水首先通過外筒部和分隔板之間并流到軸向的一端側(cè)后，利用熱交換機構(gòu)來升溫。因此，沿著壓力容器的內(nèi)周面的部分成為由一種絕熱層構(gòu)成的狀態(tài)，所以，可以薄化設(shè)置在外筒部上的絕熱部件，或者不需要該絕熱部件。
此外，可由分隔板遮擋從熱交換機構(gòu)所發(fā)出的散射熱，從這個觀點來看，也能夠抑制上述外筒部的溫度上升。而且，在分隔板因散射熱變熱時，由于該熱容易傳遞給水，所以，水的升溫效率增加。
而且，本發(fā)明中，由于沿徑向交替地配置了在軸向的一端部具有開口部的分隔板和在軸向的另一端部具有開口部的分隔板，所以，能夠使從水導入口流入的水沿著外筒部的內(nèi)面移動到軸向的一端側(cè)以后，使之在下一個分隔板和分隔板之間向軸向的另一端側(cè)移動。即，由于能夠沿著外筒部構(gòu)成好幾層水的移動層，所以，能夠使該部分的絕熱能力進一步提高。
而且，本發(fā)明中，由于設(shè)有調(diào)整壓力容器和反應容器之間的水的壓力的壓力調(diào)整機構(gòu)，所以能夠按照該壓力調(diào)整機構(gòu)的設(shè)定壓力來控制水的壓力。而且，可通過測量反應容器內(nèi)的壓力、及壓力容器與反應容器之間的水的壓力，并反饋控制壓力調(diào)整機構(gòu)以使該壓力容器和反應容器之間的水的壓力與反應容器內(nèi)的壓力近似，從而使反應容器內(nèi)外的壓力平衡成始終大致均等。
而且，為了解決上述本發(fā)明的課題，本發(fā)明的碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法的特征在于，將碳氫化合物類重質(zhì)原料和改質(zhì)介質(zhì)的混合物供給到高溫高壓改質(zhì)介質(zhì)氣氛下的反應爐內(nèi)，并且，通過將上述混合物的一部分作為燃燒原料供給到上述反應爐內(nèi)，并使之燃燒，從而在該反應爐內(nèi)形成較高溫的部分燃燒區(qū)域，并且，將該反應爐內(nèi)維持成高溫高壓的改質(zhì)介質(zhì)氣氛，利用上述部分燃燒區(qū)域中所產(chǎn)生的反應活性氫通過氫解作用對上述重質(zhì)原料進行改質(zhì)，而且，將該重質(zhì)原料在改質(zhì)介質(zhì)氣氛下通過熱分解進行改質(zhì)。
此外，本發(fā)明的碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法的特征在于，將碳氫化合物類重質(zhì)原料和改質(zhì)介質(zhì)的混合物供給到高溫高壓改質(zhì)介質(zhì)氣氛下的反應爐內(nèi)，并且，通過將上述混合物的一部分作為燃燒原料供給到上述反應爐內(nèi)，并使之燃燒，從而在該反應爐內(nèi)形成較高溫的部分燃燒區(qū)域，并且，將該反應爐內(nèi)維持成高溫高壓的改質(zhì)介質(zhì)氣氛，利用上述部分燃燒區(qū)域中所產(chǎn)生的反應活性氫通過氫解作用對上述重質(zhì)原料進行改質(zhì)，而且，將該重質(zhì)原料在改質(zhì)介質(zhì)氣氛下通過熱分解進行改質(zhì)，之后，通過蒸餾處理來分餾上述已改質(zhì)的原料，將上述分餾結(jié)果所產(chǎn)生的殘渣作為上述燃燒原料的一部分供給到上述反應爐內(nèi)。
此外，上述碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法的特征在于，利用部分燃燒區(qū)域中所產(chǎn)生的反應活性氫通過氫解作用對上述重質(zhì)原料進行改質(zhì)，而且，將該重質(zhì)原料在改質(zhì)介質(zhì)氣氛下通過熱分解進行改質(zhì)，之后，從混有該已改質(zhì)的原料和改質(zhì)介質(zhì)的氣體成分中分離固體成分。
而且，上述碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法的特征在于，采用水作為上述改質(zhì)介質(zhì)；通過上述燃燒原料的燃燒使上述反應爐內(nèi)的壓力為7～35MPa(優(yōu)選為22～35MPa)，并且，將上述部分燃燒區(qū)域的溫度調(diào)整為600℃～1000℃，將上述反應爐內(nèi)的上述部分燃燒區(qū)域以外的區(qū)域的溫度調(diào)整為380℃～900℃。
而且，本發(fā)明的碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)裝置的特征在于，包括混合碳氫化合物類重質(zhì)原料和改質(zhì)介質(zhì)的混合器和反應爐；該反應爐在高溫高壓改質(zhì)介質(zhì)氣氛下接受上述混合器中所混合的混合物，通過接受上述混合物的一部分作為燃燒原料并使之燃燒，來將內(nèi)部維持成高溫高壓改質(zhì)介質(zhì)氣氛，并且，在該內(nèi)部形成較高溫的部分燃燒區(qū)域，利用該部分燃燒區(qū)域中所產(chǎn)生的反應活性氫通過氫解作用對該重質(zhì)原料進行改質(zhì)，而且，將該重質(zhì)原料在改質(zhì)介質(zhì)氣氛下通過熱分解進行改質(zhì)。
此外，本發(fā)明的碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)裝置的特征在于，具備通過蒸餾處理對在上述反應爐中已改質(zhì)的原料進行分餾的蒸餾塔；并構(gòu)成為，將在上述蒸餾塔中進行分餾結(jié)果所產(chǎn)生的殘渣作為上述燃燒原料的一部分供給到上述反應爐內(nèi)。
而且，本發(fā)明中，通過將重質(zhì)原料和改質(zhì)介質(zhì)的混合物供給到高溫高壓反應爐內(nèi)，來加熱重質(zhì)原料及改質(zhì)介質(zhì)，而使其膨脹。
另一方面，通過將混合物的一部分作為燃燒原料進行供給并使之燃燒，能夠?qū)⒎磻獱t內(nèi)維持成高溫高壓狀態(tài)，而且能夠在該反應爐內(nèi)的一部分上形成高溫的部分燃燒區(qū)域。
而且，在部分燃燒區(qū)域中，通過使重質(zhì)原料產(chǎn)生部分燃燒來產(chǎn)生反應活性的氫。而且，通過該活性氫與重質(zhì)原料接觸，能夠?qū)⒃撝刭|(zhì)原料中所含有的用通常的氫所不能分解的硫的芳香環(huán)混合物的噻吩類硫、例如二苯并噻吩(以下成為“DBT”)、二甲基二苯并噻吩(以下成為“DMDBT”)等轉(zhuǎn)換成硫化氫(H2S)。即，能夠不從外部供給氫或使用催化劑地以低成本進行伴隨高效率脫硫的改質(zhì)。
此外，在采用例如水作為改質(zhì)介質(zhì)時，重質(zhì)原料通過高溫高壓條件下的下述式(1)、式(2)的反應被輕質(zhì)化，而且通過水所形成的籠效應來抑制生成物的再聚合。
......(1)......(2)因此，能夠不從外部供給氫或使用催化劑地以低成本有效地進行重質(zhì)原料的輕質(zhì)化。
本發(fā)明中，由于將通過改質(zhì)后分餾所產(chǎn)生的殘渣作為燃燒原料進行使用，所以，也可以有效地使用這種殘渣。而且，即使該殘渣中大量地含有上述DBT，也可以通過部分燃燒實現(xiàn)分解·脫硫，所以硫成分不會再殘留在殘渣中形成固體。
而且，本發(fā)明中，由于改質(zhì)后的得到輕質(zhì)化的原料及改質(zhì)介質(zhì)變成了高溫高壓氣體狀，所以，可通過過濾器或旋風分離器等容易地將該氣體成分中所含有的固體成分進行分離取出。而且，從固體成分中含有重質(zhì)原料中所含有的金屬及礦物質(zhì)等成分的觀點出發(fā)，可以有效地對該金屬等資源進行回收。
而且，本發(fā)明中，采用水作為改質(zhì)介質(zhì)，在反應爐內(nèi)形成水的臨界溫度374℃以上的溫度條件，所以，即使壓力為7～35MPa(優(yōu)選為22～35MPa)，水也是低密度的流體狀態(tài)。而且，由于部分燃燒區(qū)域溫度為600℃～1000℃，所以，在該部分燃燒區(qū)域中產(chǎn)生活性氫。因此，可通過該活性氫對重質(zhì)原料中難分解性的硫化物進行充分地分解。
此外，由于部分燃燒區(qū)域以外的區(qū)域的溫度設(shè)定成380℃～900℃，所以，能夠在該區(qū)域中通過使之產(chǎn)生上述式(1)、式(2)的反應，從而進行重質(zhì)原料的輕質(zhì)化。當然，在部分燃燒區(qū)域中也進行重質(zhì)原料的輕質(zhì)化。
此外，本發(fā)明的碳氫化合物類原料的氣化方法的特征在于，從內(nèi)部由22MPa以上的高溫高壓水所充滿的氣化反應器的下部供給碳氫化合物類原料和為完全氧化該碳氫化合物類原料所必要的量以上的氧化劑，并且，從該氣化反應器的上部供給碳氫化合物類原料，從而，從上述氣化反應器的下方向上方依次形成氧化反應部、氣化反應部、熱分解部及變換反應促進部；在上述氧化反應部中，通過上述氧化劑來氧化從下部所供給的上述碳氫化合物類原料，并使之生成含有二氧化碳和剩余氧化劑的混合氣體，并使之產(chǎn)生反應熱；在上述熱分解部中，利用在下方所產(chǎn)生的熱量對從上部所供給的上述碳氫化合物類原料進行熱分解，從而使之生成以氫為主要成分的分解氣體和以碳為主要成分的殘渣；在上述氣化反應部中，使從上述熱分解部流下的上述殘渣在施加了上述反應熱的溫度氣氛條件下與上述氧化反應部中所生成的上述二氧化碳、剩余氧化劑及高溫高壓水反應，并使之生成含有一氧化碳和氫的混合氣體；在上述變換反應促進部中，通過高溫高壓水使上述一氧化碳發(fā)生水煤氣變換反應而轉(zhuǎn)換成氫和二氧化碳，并從上述氣化反應器中取出。
此時，可以從該氣化反應器的下部供給比從上述氣化反應器上部所供給的上述碳氫化合物類原料發(fā)熱量低或調(diào)整成發(fā)熱量低的碳氫化合物類原料。
而且，本發(fā)明中，相對于為完全氧化從上部熱分解部所流下的殘渣及從下部所供給的上述碳氫化合物類原料的全部量所必要的氧的量，上述氧化劑的供給比例的范圍可以是0.5～1.5。
而且，本發(fā)明中，可以使上述氧化反應部的溫度范圍為400℃～1000℃、使上述氣化反應部的溫度范圍為600℃～1000℃、并使上述熱分解部的溫度范圍為600℃～800℃。


圖1是表示向石油煉制導入超臨界技術(shù)的概念的圖；
圖2是向石油煉制導入超臨界技術(shù)的工藝及系統(tǒng)的概念圖，而且是表示熱分解·氣化技術(shù)系統(tǒng)的圖；圖3A、圖3B、圖3C是表示也可以利用低熱量原料的氣體及油的制造裝置的概念圖，圖3A是表示制造氣體、圖3B和圖3C是表示制造氣體+油的圖；圖4和圖5是表示也可利用低熱量原料的氣體及油的制造裝置的概要、和設(shè)置在內(nèi)部的多級接觸裝置的構(gòu)成例的圖，均是氣體和油并列產(chǎn)生型裝置；圖6A和圖6B是表示較高熱量原料的氣體和油的制造方法及裝置的說明圖，圖6A表示制造氣體，圖6B表示制造氣體+油；圖7是表示圖6B所示的氣體和油并列產(chǎn)生型結(jié)構(gòu)裝置的說明圖；圖8A、圖8B和圖8C是詳細表示圖7所示的高溫部分燃燒部的結(jié)構(gòu)的說明圖；圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置的一個優(yōu)選實施例中的構(gòu)成的說明圖；圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置的其他實施例中的構(gòu)成的說明圖；圖11是表示根據(jù)本發(fā)明的碳氫化合物類重質(zhì)原料改質(zhì)裝置的一個優(yōu)選實施例中的構(gòu)成的概略構(gòu)成圖；圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的碳氫化合物類重質(zhì)原料改質(zhì)裝置的其他實施例中的構(gòu)成的概略構(gòu)成圖；圖13是表示用于實施例4、5、6和比較例4的實驗的改質(zhì)裝置的概略構(gòu)成圖；圖14是表示該實施例4、5、6的實驗結(jié)果的曲線；圖15是表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的氣化反應器的概略構(gòu)成圖；圖16是表示用于在本發(fā)明的一個實施形式中所采用的氣化系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖；圖17是表示圖16的氣化系統(tǒng)的變形例的概略構(gòu)成圖；圖18是表示圖16的氣化系統(tǒng)的其他變形例的概略構(gòu)成圖；具體實施形式圖1表示向石油煉制中導入含有超臨界水的高溫高壓水技術(shù)的概念，其中，利用該圖所示的方法，通過使來自于石油煉制的殘油及廢塑料經(jīng)由采用了高溫高壓水的熱分解和氣化的2階段處理，來回收優(yōu)質(zhì)油及液化石油氣(LPG)，并且使在該熱分解過程中所生成的熱分解殘油在高溫高壓水中氣化，作為氫、可燃氣體、二氧化碳進行回收。
即，在圖1中，在從原油回收有用的輕質(zhì)餾分的減壓蒸餾后，獲得重質(zhì)油，將該重質(zhì)油稱為減壓蒸餾殘渣或殘油，但是，通過該熱分解，首先獲得輕質(zhì)油成分(粗汽油、煤油輕油成分)和輕質(zhì)氣體(LPG)等。盡管將該油成分和輕質(zhì)氣體進行回收后，其余是較重質(zhì)的油或固體狀的殘渣，但是通過高溫高壓水中的氣化轉(zhuǎn)化成氫、甲烷(可燃氣體)、CO2。通過該熱分解及氣化，輕質(zhì)油及輕質(zhì)氣體有助于提高石油產(chǎn)品的收獲率，而且通過氣化所獲得的氫可作為石油煉制中的加氫煉制·加氫分解的氫加以利用。
此外，作為副產(chǎn)品生成的CO2也可以作為石油產(chǎn)品的一種商品，而且，以前一直作為重質(zhì)油中的雜質(zhì)進行處理的氣化殘渣中所濃縮的金屬類(Ni、V)可以作為資源進行處理。
圖2是表示用于獲得向石油煉制導入含有超臨界水的高溫高壓水技術(shù)的工藝的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的概念圖。該圖中，裝置包括高壓泵1、管路混合器2、反應爐3、固體分離器4、熱交換器5、水分離器9、減壓閥6、及所生成的油的蒸餾裝置7。
上述反應爐3由使原料的一部分與氧化劑反應的部分燃燒部3b、和接受該部分燃燒部的熱量使原料的大部分經(jīng)受熱分解的熱分解部3a形成。
如圖所示，首先通過高壓泵1將原料向管路混合器2供給。同時，用高壓泵8向該管路混合器供給水，不過，該水在工藝的后半工序中與其本身進行熱交換，被預熱，從而形成高溫高壓水，從管路混合器2出來的原料-水混合流體，一部分通過流量調(diào)節(jié)閥2c向反應器下部(部分燃燒部3b)供給，大部分向反應器上部(熱分解部3a)供給。使供給到反應器下部中的原料利用同樣從下部所供給的氧化劑進行部分燃燒，并使之利用該熱量在反應器內(nèi)上部連續(xù)地進行氣化、熱分解。在熱分解部3a中，原料被供給到在下部變成高溫的流體中，并進行混合，整體下降到適合熱分解的溫度。利用該溫度使從上部所供給的原料受熱分解并生成輕質(zhì)油和輕質(zhì)氣體。
由于熱分解后的生成物中生成少許含有生成輕質(zhì)物和金屬的碳類固體的殘渣，所以利用固體分離器4分離固體，并利用熱交換器5進行冷卻后，調(diào)節(jié)壓力和溫度，將未反應的重質(zhì)成分和大部分水通過水分離器9進行分離之后，送入蒸餾塔7中，并通過冷卻機構(gòu)72、及分離槽73分離輕質(zhì)油和氣體。
經(jīng)過蒸餾塔7的分解殘重油盡管是含有硫及金屬的熱量高的原料，但是，由于不優(yōu)選進行再循環(huán)生成輕質(zhì)化油，所以作為反應爐3的部分燃燒側(cè)3b的原料進行再循環(huán)，使之燃燒作為熱源加以利用。
圖3A、圖3B、圖3C是表示也可以利用低熱量原料的氣體及油的制造裝置的概念圖。盡管圖中的制造裝置的反應容器本身為雙重管構(gòu)造，但是，如后所述，并不限于此。
圖3A中，在氣化反應器20的底部上，連接著提供進行了預處理的原料的下部原料供給管路15和提供空氣、純氧或過氧化氫等氧化劑的氧化劑供給管路16。而且，在氣化反應器20的上部，連接向上述氣化反應器20內(nèi)供給進行了預處理的原料的上部原料供給管路17，并且在頂部連接排出管路18，該管路用來排出因原料在內(nèi)部氣化而生成的氣體及高溫高壓水，該排出管路18被導向氣液分離裝置(未圖示)，該氣液分離裝置從氣化反應器20排出的氣體中分離水。
然后，圖3B中，該裝置通過從不同的位置向經(jīng)過氧化反應部、氣化反應部的高溫氣體流體提供2種熱分解特性不同的原料，來獲得輕質(zhì)油和輕質(zhì)氣體。其中，由于熱分解區(qū)域(1)與來自于氣化反應部的高溫氣體接觸，從而通過熱分解而生成輕質(zhì)氣體的比例增加并且脫硫作用大，所以優(yōu)選為重質(zhì)類且硫濃度高的原料(減壓蒸餾殘渣、天然重質(zhì)油等)。在該區(qū)域中，除了熱分解，還能夠期待獲得利用氣化部分所生成的氫而進行的加氫分解作用效果。另一方面，在熱分解區(qū)域(2)中，由于流入在上述熱分解區(qū)域(1)中已降低溫度的流體，所以能夠期待較溫和的熱分解，除了上述重質(zhì)類原料，可向其提供比較容易分解的原料(例如，常壓蒸餾殘渣、頁巖油等)。
而且，盡管圖3C的情況與圖3A大致相同，但在該結(jié)構(gòu)時，其構(gòu)造為，通過向經(jīng)過氧化反應部、氣化反應部的高溫氣體流體供給一種熱分解原料，來獲得輕質(zhì)油和輕質(zhì)氣體。
圖4和圖5是表示也可以利用低熱量原料的氣體及油制造裝置的示意圖，均是氣體及油的兼產(chǎn)型裝置。
圖4中，包括供給原料等的熱交換器40、提供原料、氧化劑、水等的供給噴嘴41、42、44、反應容器45，并且具有用來維持反應容器45內(nèi)的高壓的壓力容器46。由于利用熱交換器來回收從反應容器45所散射的熱量，并使之在反應容器內(nèi)再循環(huán)，所以，壓力容器46在200～400℃的溫度中僅能保持高壓即可，所以能夠以比較簡單的結(jié)構(gòu)來構(gòu)成。
圖5是圖4的結(jié)構(gòu)的變形例。即，通過在圖4的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置多級接觸裝置60，并如圖所示，使能夠從該裝置的上部對水進行噴霧，從而使在多級接觸裝置內(nèi)形成控制溫度分布的區(qū)域，在該裝置內(nèi)進行熱分解。由于與來自于下部的生成氣體流體的接觸變得良好，而且從該多級接觸型裝置的上部所供給的原料通過在該裝置內(nèi)流下，而漸漸得到熱分解，熱分解中的輕質(zhì)油在上方伴隨著來自于下部的生成氣體而流出，所以，能夠獲得良質(zhì)的熱分解輕質(zhì)油。
該圖右側(cè)所示，上述多級接觸裝置60通過采用交錯階差型結(jié)構(gòu)60a或格子狀型結(jié)構(gòu)60b等構(gòu)造，能夠增加在內(nèi)部的滯留時間和混合性。
圖6A和圖6B是表示用熱量較高的原料來制造氣體及油的方法和裝置的示意圖。
圖6A中，氣化反應器20具有氧化劑供給管路16、原料+水供給管路19、生成氣體排出管路18，在內(nèi)部從上部開始具備部分燃燒部30、氣化部11、氣體變換反應部13。該構(gòu)成是僅制造氣體時的構(gòu)造例。
圖6B中，氣化反應器20具有氧化劑供給管路16、原料+水供給管路19、原料+水供給管路21及生成氣體排出管路18，在內(nèi)部從上部開始形成部分燃燒部30、熱分解部12。該構(gòu)成是制造氣體和油兩者時的構(gòu)造例。該構(gòu)成中，在部分燃燒部30中，使原料和氧化劑在從部分燃燒到接近大致完全燃燒的狀態(tài)的條件范圍內(nèi)，使原料氣化，并使之變成高溫氣體流體。該熱量的一部分預熱向該部分提供的原料和水。
將高溫氣體流體導入熱分解部12中，并在此供給熱分解原料，將高溫氣體流體和熱分解原料進行混合，從而將溫度為1000～600℃的高溫氣體流體急速地冷卻到650～400℃。而在該過程中，在外側(cè)壓力容器和內(nèi)側(cè)反應容器之間由熱交換所預熱的熱分解原料急速地升溫到上述650～400℃。該預熱部分中，熱分解原料開始分解，生成輕質(zhì)油、輕質(zhì)氣體，并變成與此相伴隨的重質(zhì)油。
此外，在該熱分解部區(qū)域中，部分燃燒部30中所產(chǎn)生的CO氣體與高溫高壓水反應，產(chǎn)生變換反應，進行(CO+H2O＞CO2+H2)向氫氣的轉(zhuǎn)換。利用該反應所生成的氫氣作為氫解作用，部分地有助于提高分解比例。
圖6A和圖6B示意性地示出了用熱量較高的原料制造氣體及油的概念，作為用于實現(xiàn)該概念的裝置構(gòu)成例示于圖7中。該結(jié)構(gòu)能夠以供給原料等的熱交換器、供給噴嘴、反應容器45和包含這些的壓力容器46所形成的簡單構(gòu)成來構(gòu)成裝置。
反應容器45分割成部分燃燒用容器、即圖示的部分燃燒部30和作為熱分解用的容器的熱分解部12，兩者通過縮徑部47相互連結(jié)，這樣，部分燃燒部中所生成的高溫氣體流體通過具有作為上述縮徑部47的縮徑的流路而變成進行了整流的氣體流體，并向下部方向流入。此外，部分燃燒部容器30具有能夠從外部流入氣體或水的構(gòu)造，從而抑制高溫部分燃燒所伴隨的容器的過熱。
熱分解部12中，在與被整流的高溫氣體流體不直接接觸的位置上，設(shè)置熱分解原料供給用噴嘴51。利用該噴嘴51所形成的噴霧，將高溫氣體流體急速冷卻到650～400℃。熱分解原料利用該熱量開始分解，在混合流體中變成輕質(zhì)油和輕質(zhì)氣體及分解殘渣?？善诖?，在該區(qū)域中利用高溫氣體中的氫、及熱分解部12中由CO氣體的變換反應而生成的氫來促進原料的分解。
從熱分解反應器45排出的生成物包括部分燃燒所生成的氣體(H2、CO、CH4、CO2)、熱分解所形成的輕質(zhì)油、輕質(zhì)氣體(H2、CH4、C2、C3、C4)及分解殘油。
這些生成物，利用與后述圖12所述的系統(tǒng)相同的熱分解·氣化系統(tǒng)的后處理來分離成生成物(生成油、生成氣體)和分解殘油，分解殘油作為部分燃燒的原料進行再循環(huán)。另外，圖7中，標記52是配置在與熱分解原料供給噴嘴51相對稱的位置上的水·熱分解原料供給噴嘴，標記53是部分燃燒氣化用的噴嘴。
圖8A、圖8B和圖8C表示部分燃燒部30的構(gòu)造。圖中，由于部分燃燒部30變成600～1000℃的高溫，所以，使反應容器45的部分內(nèi)部形成層狀構(gòu)造，通過從外部供給該層間氣體或水來進行冷卻。盡管圖示例中形成層狀構(gòu)造，但并不限于此。此外，圖8C意在通過將從外部供給的氣體或水流量劃分成多個(例如，如圖所示劃分成4個)來進行控制，增加從溫度高的上側(cè)的供給。利用這樣的劃分供給，能夠任意地控制部分燃燒部30的溫度。圖中，標記53分別是逆流防止閥。
<具體實驗例>
將在上述構(gòu)成中的具體實驗結(jié)果示于以下。
(1)480℃熱分解+氣化在480℃下，于超臨界水中對重質(zhì)油進行熱分解，并回收輕質(zhì)油及輕質(zhì)氣體，而且通過使生成的殘渣氣化，來獲得下述結(jié)果。
(熱分解)溫度480℃壓力25Mpa原料1000g(減壓蒸餾殘渣)生成物輕質(zhì)氣體 150g(H2、CH4、CO2、H2S、C2、C3、C4)輕質(zhì)油 330g(粗汽油、煤油、相當于輕油的餾分)重質(zhì)油 340g殘渣 180g(氣化)將上述熱分解中所獲得的生成物中的重質(zhì)油(340g)、殘渣(180g)及輕質(zhì)油中的相當于輕油的餾分(130g)作為氣化的原料，獲得以下結(jié)果。
溫度約950℃壓力25Mpa原料650g氧470g生成物H275gCH4134gCO418gCO21007g
H2S40g反應殘余物微量由上述的熱分解及氣化結(jié)果確認，將重質(zhì)油轉(zhuǎn)換成輕質(zhì)油、輕質(zhì)氣體。
(2)550℃熱分解+氣化在550℃下，于超臨界水中對重質(zhì)油進行熱分解，并回收輕質(zhì)油及輕質(zhì)氣體，而且通過使生成的殘渣氣化，來獲得下述結(jié)果。
(熱分解)溫度550℃壓力25Mpa原料1000g(減壓蒸餾殘渣)生成物輕質(zhì)氣體 180g(H2、CH4、CO2、H2S、C2、AC3、C4)輕質(zhì)油 400g(粗汽油、煤油、相當于輕油的餾分)重質(zhì)油 240g殘渣 180g(氣化)將上述熱分解中所獲得的生成物中的重質(zhì)油(340g)、殘渣(180g)及輕質(zhì)油中的相當于輕油的餾分(130g)作為氣化的原料，獲得以下結(jié)果。
溫度約950℃壓力25Mpa原料550g氧440g生成物H263gCH4102gCO340gCO2887gH2S35g反應殘余物微量接著參照附圖對涉及根據(jù)本發(fā)明的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置的實施例進行說明。
(第1實施形式)首先，參照圖9對根據(jù)本發(fā)明的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置的第1實施例進行說明。
該實施例所示的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置如圖9所示，其利用壓力容器101和配置在該壓力容器101內(nèi)側(cè)的反應容器102由雙重容器構(gòu)造構(gòu)成。
壓力容器101由圓筒狀的外筒部111、配置成封閉其軸向的一個端部的底板部112和配置成封閉其軸向的另一個端部的頂板部113構(gòu)成，至少單方頂板部113能夠相對于外筒部111拆卸。該壓力容器101由壁厚厚的構(gòu)造用鋼等構(gòu)成，從而在足夠安全的容許應力下保持內(nèi)部所產(chǎn)生的高壓。
反應容器102由圓筒狀的內(nèi)筒部121、配置成封閉其軸向的一個端部的底部122和配置成封閉其軸向的另一個端部的頂板部123構(gòu)成，至少單方頂板部123能夠相對于內(nèi)筒部121拆卸。該反應容器102由于其內(nèi)部的氣氛溫度變成300～1200℃左右的高溫，并且生成鹵化物等腐蝕性反應氣體，所以由兼具耐熱性、耐腐蝕性等的金屬材料構(gòu)成。而且，該反應容器102，其內(nèi)部因反應變成高壓，但是通過兼用作后述的平衡流體的水，而保持內(nèi)外壓力大致相等，所以與壓力容器101相比，采用壁厚足夠薄的材料構(gòu)成。
而且，壓力容器101和反應容器102配置成其外筒部111和內(nèi)筒部121構(gòu)成同軸狀的雙重筒，軸向的一端及另一端以向下及向上的狀態(tài)進行設(shè)置。
此外，反應容器102中，于其內(nèi)部突出地設(shè)置噴嘴103的前端部。該噴嘴103設(shè)置成垂直地貫通壓力容器101和反應容器102的各自頂板部113、123的中央部。該噴嘴103兼作為向反應容器102內(nèi)噴出(供給)水的水供給噴嘴(水供給機構(gòu))。即，水通過逆流防止閥(逆流防止機構(gòu))134流入噴嘴103的流路中，并向反應容器102內(nèi)噴出。另外，逆流防止閥134設(shè)置在導入管135上，該導入管向噴嘴103導入壓力容器101和反應容器102之間的水。
而且，如果原料是液體狀的物質(zhì)，則噴嘴103將原料和水形成噴霧狀并與氧化劑一起向反應容器102內(nèi)噴出。即，噴嘴103兼做向反應容器102內(nèi)供給原料的原料供給噴嘴(原料供給機構(gòu))、以及向反應容器102內(nèi)供給氧化劑的氧化劑供給噴嘴(氧化劑供給機構(gòu))。
作為上述原料，是作為化工石油燃料的煤碳、石油、天然焦油、及作為有機廢棄物的廢塑料、下水道污泥、生物質(zhì)等。此外，作為氧化劑的流體，也可以通過噴嘴103向反應容器102內(nèi)供給例如氧及富含氧的空氣、或者H2O2等。
而且，原料和氧化劑通過在水氣氛下產(chǎn)生伴隨發(fā)熱的化學反應，來使反應容器102中的水變成高溫高壓狀態(tài)。
即，水在反應容器102中因上述化學反應形成300～1200℃、7～35MPa(優(yōu)選地22.4～35MPa)的亞臨界或超臨界水的狀態(tài)。而且，在該亞臨界或超臨界水條件下，連續(xù)地供給上述原料和氧化劑，使反應繼續(xù)，來維持其高溫高壓狀態(tài)，并且利用原料、氧化劑、水等的反應，將原料進行分解，或者轉(zhuǎn)換成CO2等無害氣體，或者能夠獲得以氫、甲烷、二氧化碳等為主要成分的高溫高壓生成氣體(生成物)等。
該生成氣體通過設(shè)于反應容器102中的內(nèi)筒部121的下部的生成氣體流出口124而流入熱交換器(熱交換機構(gòu))104中。
此外，通過供給管122a向底部122中供給殘渣提取用水，并且殘渣提取用水通過排出管122b從底部122被提取。而且，反應容器102內(nèi)的殘渣提取用水的水面位置通過下述方式保持在一定位置上，即，利用液面?zhèn)鞲衅?22c來檢測該水面位置，基于該檢測數(shù)據(jù)來控制設(shè)于排出管122b上的流量控制閥(流量控制機構(gòu))122d，從而控制從流量控制閥122d所排出的殘渣提取用水的量。
上述生成氣體流出口124設(shè)于上述殘渣提取用水的水面的上方位置上。而且，在內(nèi)筒部121中設(shè)置用來防止生成氣體以外的固形物等進入生成氣體流出口124中的罩125。罩125通過覆蓋在生成氣體流出口124的上方及側(cè)部，來僅將生成氣體從下側(cè)向生成氣體流出口124引導。
熱交換器104將導熱管141卷成螺旋狀而形成為圓筒狀，位于外筒部111和內(nèi)筒部121之間，并與這些外筒部111及內(nèi)筒部121同軸狀地設(shè)置。而且，熱交換器104配置在靠近內(nèi)筒部121的位置上，導熱管141的一端部與上述生成氣體流出口124連接，該導熱管141的另一端部連接在生成氣體排出管路105上。
另外，作為熱交換器104，除了上述螺旋狀結(jié)構(gòu)之外，也可以由多管式或多重圓筒式結(jié)構(gòu)構(gòu)成。即，只要能夠收納在外筒部111和內(nèi)筒部121之間的空間中，熱交換器104的形狀可以為任意形狀。
此外，配置熱交換器104的位置只要在外筒部111和內(nèi)筒部121之間，哪里都可以。即，熱交換器104也可以不象上述那樣與外筒部111和內(nèi)筒部121同軸狀地配置。但是，優(yōu)選為同軸狀地配置。
此外，在壓力容器101中，于其外筒部111的下端部上設(shè)有水導入口114，并且設(shè)有插通生成氣體排出管路105的插通口117。水導入口114連接到水供給管路106上，該水是壓力平衡用水，并且用于提供給反應容器102。在該水供給管路106中設(shè)有流量控制閥(流量控制機構(gòu))161，該閥控制供向壓力容器101和反應容器102之間的水的流量。
而且，在外筒部111和內(nèi)筒部121之間，沿半徑方向隔開規(guī)定的間隔設(shè)置2個圓筒狀的分隔板115、116，該分隔板配置在熱交換器104的外側(cè)以與這些熱交換器104、外筒部111、內(nèi)筒部121構(gòu)成多重筒。位于外側(cè)的分隔板115的構(gòu)成為，下端部(一個端部)通過焊接等緊密地固定在壓力容器101的底板部112上，并在上端部(另一端部)設(shè)置開口部115a。該開口部115a由分隔板115的上端和頂板部113之間的間隙形成。
而且，內(nèi)側(cè)分隔板116的構(gòu)成為，上端部(另一端部)通過焊接等緊密地固定在壓力容器101的頂板部113上，并在下端部(一個端部)設(shè)置開口部116a。該開口部116a由分隔板116的下端和底板部112之間的間隙形成。即，交替地配置上端部具有開口部115a的分隔板115和下端部具有開口部116a的分隔板116。
另外，作為分隔板，盡管可構(gòu)成為象上述分隔板115、116那樣設(shè)置2個，但也可以完全不設(shè)置。但是，優(yōu)選地設(shè)置1個以上的分隔板。而且，在設(shè)置1個以上的分隔板時，位于最內(nèi)側(cè)(靠近熱交換器104)的分隔板的開口部優(yōu)選地位于下端部。即，設(shè)置1個以上的奇數(shù)個分隔板時，應該將水導入口114的位置配置在外筒部111的上端部，并將最內(nèi)側(cè)的分隔板的開口部配置在下端部，設(shè)置2個以上的偶數(shù)個時，如圖9所示，應該將水導入口114配置在外筒部111的下端部，并將最內(nèi)側(cè)的分隔板的開口部配置在下端部。
通過這樣將最內(nèi)側(cè)的分隔板116的開口部116a配置在下端部，從而向熱交換器104的下側(cè)供給水，利用通過該熱交換器104的加熱而形成的上升流，能夠有效地向上部逆流防止閥134供給水。
上述逆流防止閥134僅允許水從壓力容器101和反應容器102之間向噴嘴103內(nèi)方向流入，并防止水向與該方向相反的方向流動。此外，壓力容器101和反應容器102僅在逆流防止閥134及噴嘴103的管路中的上述一個方向連通，在其它部分中形成完全截斷的狀態(tài)。
在上述那樣構(gòu)成的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置中，通過從噴嘴103向反應容器102內(nèi)分別供給原料、氧化劑和水，來引起原料和氧化劑在水氣氛條件下產(chǎn)生伴隨發(fā)熱的化學反應。此時，在反應容器102內(nèi)，因化學反應變成高溫高壓。
即，水在300～1200℃下、7～35MPa(優(yōu)選地22.4～35MPa)的高溫高壓狀態(tài)中，變成亞臨界或超臨界水的狀態(tài)。在該亞臨界或超臨界水條件下，含有有機物的原料被氧化劑中的氧氧化而產(chǎn)生熱量，從而從上述原料、水、氧化劑等生成以氫、甲烷、二氧化碳等為主要成分的高溫高壓氣體。
該生成氣體向下方移動后，經(jīng)由生成氣體流出口124被供給熱交換器104，進而經(jīng)由生成氣體排出管路105被排出到壓力容器101外，被冷卻到規(guī)定的溫度后，作為氫、甲烷、二氧化碳等進行分離回收。
另一方面，從水供給管路106經(jīng)由流量控制閥161被設(shè)定成規(guī)定的壓力的水經(jīng)由水導入口114被供給到壓力容器101和反應容器102之間。流入到壓力容器101內(nèi)的水在通過分隔板115、116等的間隔之后，沿著熱交換器104上升。而且，水在從通過熱交換器104內(nèi)的高溫生成氣體受熱而升溫后，經(jīng)由逆流防止閥134、噴嘴103被供給到反應容器102內(nèi)。
而由壓力容器101和反應容器102之間的水奪走熱而溫度降低的生成氣體經(jīng)由生成氣體排出管路105被排出到壓力容器101的外側(cè)。
此外，壓力容器101和反應容器102之間的水的壓力是逆流防止閥134、導入管135和噴嘴103等的壓力損失與反應容器102內(nèi)的壓力之和。不過，逆流防止閥134、導入管135及噴嘴103等的壓力損失與反應容器102內(nèi)的壓力相比非常小，所以，盡管壓力容器101和反應容器102之間的水的壓力稍高于反應容器102內(nèi)的壓力，但大致相等。因此，即使反應容器102內(nèi)的壓力如上所述達到7～35Mpa的高壓，也能夠使因該壓力而產(chǎn)生的反應容器102的應力大致為零。即，供給到壓力容器101和反應容器102之間的水由熱交換器104加熱到亞臨界水或超臨界水的狀態(tài)，從而作為具有壓縮性的平衡流體起作用。
因此，能夠?qū)崿F(xiàn)反應容器102的薄壁化所形成的成本降低。
而且，供給到壓力容器101和反應容器102之間的水被供給到反應容器102內(nèi)，而不直接排出到外部，所以能夠降低能源消耗量。
而且，由于可根據(jù)反應容器102內(nèi)的壓力變化而使反應容器102的外側(cè)的壓力變化成與所述變化后的壓力相等的壓力，所以，能夠可靠地防止過大的應力作用在反應容器102上。即，能夠提高反應容器102的耐久性。
而且，由于噴出到反應容器102內(nèi)的水可利用生成氣體的熱量進行升溫，并且生成氣體可利用水進行冷卻，所以能夠降低用于使水升溫的能源及為冷卻生成氣體而所需要的能源。
而且，通過設(shè)置熱交換器104，不必使反應容器102中的內(nèi)筒部121及頂板部123等壁面作為熱傳遞面起作用，所以，能夠沿著反應容器的內(nèi)壁面設(shè)置氧化鋁等氧化物、氮化硅等氮化物、碳化硅等碳化物等具有耐熱性的絕熱部件。因此，能夠提高反應容器102的耐久性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)因保溫性提高而形成的熱效率的提高。此外，盡管反應容器102內(nèi)的溫度隨著從伴隨燃燒的最上位置向下方而下降，但是，可利用上述絕熱部件的保溫效果來緩和該下降的比例。因此，由于能夠促進氣化反應，所以能夠提高生成氣體的收獲率。
此外，由于能夠控制成反應容器102內(nèi)外的壓力大致相等、索性說能夠控制成反應容器102的外部壓力稍高的狀態(tài)，所以能夠?qū)⒎磻萜?02的應變變化抑制在大約為零的水平。因此，能夠防止在作為比反應容器102脆的材料的上述絕熱部件中因拉伸應力產(chǎn)生龜裂。因此，能夠提高絕熱部件的耐久性。
而且，由于不必使反應容器102的壁面作為熱傳遞面起作用，所以，與需要該熱傳遞面的現(xiàn)有技術(shù)的裝置相比，能夠縮短反應容器102的軸向長度。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本的降低，并能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體的小型化。
此外，即使在反應容器102的內(nèi)壁面上不設(shè)置絕熱部件時，由于該反應容器102的周圍形成被高溫生成氣體所通過的熱交換器104所包圍的狀態(tài)，所以，能夠緩和反應容器102內(nèi)的溫度隨著向下方而下降的比例。即，由于能夠?qū)⒎磻萜?02內(nèi)的溫度高溫地保持到下側(cè)位置，所以能夠促進氣化反應，因而能夠提高生成氣體的收獲率。
而且，還可以構(gòu)成為，絕熱部件不設(shè)置在反應容器102的內(nèi)壁面上而設(shè)置在分隔板115、116的壁面上。此時的絕熱部件可以比設(shè)置在上述反應容器102的內(nèi)壁面上的材料的耐熱性低。而且，該絕熱部件優(yōu)選地設(shè)置在最內(nèi)側(cè)的分隔板116的內(nèi)壁面上。此時，由于能夠利用絕熱部件包圍熱交換器104的周圍，所以，能夠進一步提高反應容器102的保溫效果。因此，能夠提高生成氣體的收獲率。
此外，由于設(shè)有僅允許水向噴嘴103內(nèi)流動的逆流防止閥134，所以，即使在緊急停止時，也能夠防止反應容器102內(nèi)的腐蝕性流體經(jīng)由噴嘴103向壓力容器101內(nèi)逆流。因此，能夠可靠地防止壓力容器101的內(nèi)表面被反應容器102內(nèi)的腐蝕性流體腐蝕。
另一方面，由于在外筒部111和內(nèi)筒部121之間的熱交換器104的外側(cè)設(shè)有分隔板115、116，所以，從水導入口114流入的水首先通過外筒部111和分隔板115之間，并從下向上移動，進而在分隔板115、116之間從上向下移動。因此，由于沿著壓力容器101的內(nèi)周面的部分成為由一種絕熱層構(gòu)成的狀態(tài)，所以能夠薄化設(shè)置在外筒部111的外周圍的絕熱部件，或者不再需要該絕熱部件。特別是，可通過增加分隔板115、116的數(shù)量，來提高絕熱效果。
此外，由于可利用分隔板115、116來遮擋從熱交換器104所發(fā)出的輻射熱，所以，從這個觀點來看，也能夠抑制外筒部111的溫度上升。而且，分隔板由于輻射熱變熱時，該熱量經(jīng)由該分隔板傳遞給水，所以，可更有效地使水的溫度上升。
而且，在上述高溫高壓水條件下反應的原料中的作為固形成分等殘渣而留下的物質(zhì)下落到儲存在底部122中的殘渣提取用水的水中，與該殘渣提取用水一起經(jīng)由排出管122b和流量控制閥122d排出到反應容器102及壓力容器101的外側(cè)，從而進行回收。另外，也可以將此處所回收的殘渣再次作為原料投入到反應容器102內(nèi)，并且還可以構(gòu)成為，將分離殘渣后的水作為殘渣提取用水向上述底部122中供給。
另外，盡管示出了作為兼具原料供給噴嘴、水供給噴嘴、氧化劑供給噴嘴的結(jié)構(gòu)的噴嘴103，但是這些原料供給噴嘴、水供給噴嘴、及氧化劑供給噴嘴也可以分別單獨構(gòu)成。
(第2實施形式)接著，參照附圖10對本發(fā)明的第2實施形式進行說明。不過，對與圖9所示的第1實施形式的構(gòu)成要素相同的要素賦予相同的符號，并簡化其說明。
該第2實施形式所示的熱交換器104由具有第1熱交換器410和第2熱交換器420的裝置構(gòu)成。
第1熱交換器410與生成氣體流出口124連接，并且由具有傳熱管141和熱交換容器411的裝置構(gòu)成，其中，傳熱管配置在內(nèi)筒部121周圍，熱交換容器411與內(nèi)筒部121一起將該傳熱管141保持成封閉的狀態(tài)。熱交換容器411由不銹鋼等薄壁的具有耐腐蝕性的金屬構(gòu)成，并且通過與內(nèi)筒部121的外周壁一起包圍傳熱管141的周圍，從而使其內(nèi)部相對于壓力容器101和反應容器102之間的空間成為完全隔絕的狀態(tài)。
不過，只要熱交換容器411是形成為使傳熱管141周圍的空間與壓力容器101和反應容器102之間的空間完全隔絕的狀態(tài)的裝置，則該裝置可以是任何形式。因此，例如可以將傳熱管141的周圍配置成雙重管狀。即，可以由隔開規(guī)定間隔地包圍傳熱管141的周圍的外管來構(gòu)成熱交換容器411。
第2熱交換器420位于第1熱交換器410的上方，并且由具有配置在內(nèi)筒部121周圍的傳熱管142的裝置構(gòu)成。該傳熱管142由與上述傳熱管141相同的材料構(gòu)成。該傳熱管142的流入口通過連結(jié)配管143連結(jié)到傳熱管141的流出口上。而且，傳熱管142的流出口與生成氣體排出管路105連接。另外，傳熱管141與傳熱管142可以以一根管構(gòu)成。
此外，在熱交換容器411的下部(傳熱管141的流入口一側(cè)的端部)連接有第2水供給管路107，在熱交換容器411的上部(傳熱管141的流出口一側(cè)的端部)連接有導入管(導入流路)135。在第2水供給管路107上，于壓力容器101的外側(cè)位置，設(shè)有流量控制閥(流量控制機構(gòu))171。而且，在頂板部113中的分隔板116的內(nèi)側(cè)，連接有水排出管路108，并且在該水排出管路108上設(shè)有壓力控制閥(壓力控制機構(gòu))181。
在上述構(gòu)成的高溫高壓水氣氛條件下的反應處理裝置中，從第2水供給管路107供給的水受到生成氣體流出口102附近的高溫傳熱管141的熱量的作用，而升溫地向上方移動，并經(jīng)由導入管135、逆流防止閥134和噴嘴103被供給到反應容器102內(nèi)。因此，能夠有效地使供給到反應容器102中的水升溫。
另一方面，由傳熱管141奪走熱量的生成氣體經(jīng)由連結(jié)配管143流入傳熱管142中，在這里與壓力容器101和反應容器102之間的水進行熱交換，并下降到規(guī)定的溫度之后，經(jīng)由生成氣體排出管路105被排出到壓力容器101之外。
此外，壓力容器101和反應容器102之間的水因傳熱管142而升溫，成為亞臨界水或超臨界水的狀態(tài)，并作為自動控制反應容器102內(nèi)的壓力的壓力平衡流體起作用。而且，由于在作為該水的排水管的水排出管路108上設(shè)有壓力控制閥181，所以可通過測量反應容器102內(nèi)的壓力、以及壓力容器101和反應容器102之間的水的壓力，并通過反饋控制壓力控制閥181以使該水的壓力接近反應容器102內(nèi)的壓力，從而使反應容器102的內(nèi)外壓力始終大致均等地平衡。
而且，供給到壓力容器101和反應容器102之間的水的流量可通過下述方式來控制成最適宜的量，以用壓力控制閥181控制壓力，即，通過測量壓力容器101內(nèi)的溫度、以及傳熱管142的流出口部分中的生成氣體的溫度，并反饋控制流量控制閥(流量控制機構(gòu))161以使各溫度接近規(guī)定的溫度。
此外，熱交換容器411內(nèi)的水的壓力是反應容器102內(nèi)的壓力與導入管135、逆流防止閥134及噴嘴103等的壓力損失之和。但是，導入管135、逆流防止閥134及噴嘴103等的壓力損失與反應容器102內(nèi)的壓力相比非常小，所以，熱交換容器411內(nèi)的壓力與反應容器102內(nèi)的壓力大致相等。因此，熱交換容器411內(nèi)的壓力與壓力容器101和反應容器102之間的壓力大致相等。
以上，與第1實施形式相比，能夠嚴格地管理壓力容器101內(nèi)的溫度、及壓力容器101與反應容器102之間的壓力，并且還能夠?qū)⑸蓺怏w的排出溫度更正確地控制成其目標溫度。
其余，與實施形式1發(fā)揮同樣的作用效果。
另外，在上述第2實施形式的情況下，即使不設(shè)置逆流防止閥134，由于反應容器102內(nèi)所產(chǎn)生的腐蝕性流體(鹽酸等)只能進入熱交換容器411內(nèi)，所以，也不會腐蝕壓力容器101。因此，可去掉逆流防止閥134。
而且，萬一腐蝕性流體從壓力容器101和反應容器102之間漏出時，由于設(shè)置有分隔板115、116，通過連續(xù)從水供給管路106供給水，可防止對壓力容器101的腐蝕。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過將壓力容器與反應容器之間的水的壓力保持成與反應容器內(nèi)的壓力大致相同的程度，能夠使反應容器的內(nèi)外壓力平衡成大致相同壓力。而且，供給到壓力容器與反應容器之間的水利用熱交換機構(gòu)被加熱到亞臨界水或超臨界水的狀態(tài)，并作為具有壓縮性的平衡流體起作用。
因此，能夠?qū)崿F(xiàn)反應容器的薄壁化而形成的成本降低。
此外，由于供給到壓力容器與反應容器之間的水被供給到反應容器內(nèi)，而不直接排出到外部，所以能夠降低能源消耗。
此外，可利用通過熱交換機構(gòu)的生成物的熱量使水的溫度上升，并且能夠利用水使該生成物的溫度降低，所以，能夠降低水升溫及生成物降溫所需要的能源。
而且，由于不需要使反應容器的壁面作為熱傳遞面起作用，所以，能夠在反應容器的內(nèi)壁面上設(shè)置例如氧化鋁等氧化物、氮化硅等氮化物、碳化硅等碳化物等具有耐熱性的絕熱部件。此時，能夠使反應容器內(nèi)外的壓力平衡成大致均等，即使在反應容器內(nèi)的壓力變化時，由于該反應容器的壁面幾乎不產(chǎn)生彈性變形，所以，即使利用由比上述反應容器脆的材料構(gòu)成的上述絕熱部件，也能夠防止在該絕熱部件中產(chǎn)生龜裂。因此，能夠提高絕熱部件的耐久性。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由于從第2供水管路供給到熱交換容器中的水在由該熱交換容器內(nèi)的傳熱管加熱后，從水供給機構(gòu)向反應容器內(nèi)噴出，所以，能夠有效地使供給到反應容器中的水升溫。
此外，供給到壓力容器和反應容器之間的水可利用沒有被熱交換容器所覆蓋的傳熱管被加熱到亞臨界水或超臨界水的狀態(tài)，而可作為具有壓縮性的平衡流體起作用。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由于設(shè)有僅允許水流向水供給機構(gòu)的逆流防止機構(gòu)，所以，在例如緊急停止時，反應容器內(nèi)所產(chǎn)生的腐蝕性流體不會逆流到水供給機構(gòu)的流路中。因此，能夠防止腐蝕性流體流出到例如壓力容器和反應容器之間而浸蝕該壓力容器的內(nèi)面。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由于在外筒部和內(nèi)筒部之間的熱交換機構(gòu)的外側(cè)設(shè)有筒狀分隔板，以與外筒部及內(nèi)筒部構(gòu)成多重筒，所以，可使從水導入口流入的水首先通過外筒部和分隔板之間并流到軸向的一端側(cè)后，利用熱交換機構(gòu)升溫。因此，沿著壓力容器的內(nèi)周面的部分成為由一種絕熱層構(gòu)成的狀態(tài)，所以，可以薄化設(shè)置在外筒部上的絕熱部件，或者不需要該絕熱部件。
此外，可由分隔板遮擋從熱交換機構(gòu)所發(fā)出的輻射熱，從這個觀點來看，也能夠抑制上述外筒部的溫度上升。而且，在分隔板因輻射熱變熱時，由于該熱容易傳遞給水，所以，水的升溫效率增加。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由于沿徑向交替地配置于軸向的一端部具有開口部的分隔板和于軸向的另一端部具有開口部的分隔板，所以，能夠使從水導入口流入的水沿著外筒部的內(nèi)面移動到軸向的一端側(cè)以后，使之在下一個分隔板和分隔板之間向軸向的另一端側(cè)移動。即，由于能夠沿著外筒部構(gòu)成好幾層水的移動層，所以，能夠使該部分的絕熱能力進一步提高。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由于設(shè)有調(diào)整壓力容器和反應容器之間的水的壓力的壓力調(diào)整機構(gòu)，所以能夠按照該壓力調(diào)整機構(gòu)的設(shè)定壓力來控制水的壓力。而且，可通過測量反應容器內(nèi)的壓力、及壓力容器與反應容器之間的水的壓力，并反饋控制壓力調(diào)整機構(gòu)以使該壓力容器和反應容器之間的水的壓力與反應容器內(nèi)的壓力近似，從而使反應容器內(nèi)外的壓力平衡成始終大致均等。
接著，對作為本發(fā)明的碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法和改質(zhì)裝置的實施例進行說明。
(第3實施形式)圖11使作為實施碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法的本發(fā)明的第3實施形式而示的改質(zhì)裝置。該改質(zhì)裝置包括原料供給泵201、管路混合器(攪拌器)202、反應爐203、固體分離器204、熱交換器205、減壓閥206、改質(zhì)的油的蒸餾分離裝置207和水供給泵208等。
在石油煉制設(shè)備的情況下，原料供給泵201在高壓下向管路混合器202供給作為對原油進行常壓蒸餾或減壓蒸餾而分餾后的常壓殘渣或減壓殘渣的重油或瀝青等重質(zhì)油(重質(zhì)原料)。另一方面，水供給泵208在高壓下經(jīng)由熱交換器205向管路混合器202供給液體水。
管路混合器202混合重質(zhì)油和水。而且，由管路混合器202混合的重質(zhì)油和水的混合物通過原料供給泵201及水供給泵208的壓力經(jīng)由第1管路202a，供給到反應爐203的上部，該部分是除了反應爐203內(nèi)的部分燃燒區(qū)域203b的熱分解區(qū)域203a，并且，經(jīng)由第2管路202b供給到反應爐203的下部，該部分是反應爐203內(nèi)的部分燃燒區(qū)域203b。而且，在第2管路202b中設(shè)有用來控制向部分燃燒區(qū)域203b供給上述混合物的量的流量控制閥202c。另外，混合物作為發(fā)熱原料向部分燃燒區(qū)域203b供給。
反應爐203由雙重容器構(gòu)成，該雙重容器由覆蓋外側(cè)的豎長的壓力容器231和設(shè)于該壓力容器231內(nèi)側(cè)的同樣豎長的反應容器232形成。
反應容器232其內(nèi)部整體是熱分解區(qū)域203a，上述部分燃燒區(qū)域203b位于反應容器232的下端部。即，反應容器232內(nèi)的一部分、即、熱分解區(qū)域203a的一部分為部分燃燒區(qū)域203b。
此外，經(jīng)由流量控制閥203c向部分燃燒區(qū)域203b供給氧(氧化劑)。
固體分離器204將從反應爐203的上端部經(jīng)由排出管路203d排出的改質(zhì)后的油(改質(zhì)后的原料)中所含有的固體成分通過過濾器(未圖示)進行分離去除。即，由于液體狀的油及水在反應爐203內(nèi)變成氣體狀，所以，可利用過濾器去除該氣體中所含有的固體成分。而且，由于固體成分中含有重質(zhì)油中所含有的金屬及礦物質(zhì)等成分，例如，釩(V)、鎳(Ni)等，所以，可以回收該金屬等資源加以有效利用。
熱交換器205通過高溫氣體使從水供給泵208供給的例如常溫的水升溫到200℃～300℃，其中，高溫氣體以從固體分離器204所供給的改質(zhì)后的油及水作為主要成分。
減壓閥206將以改質(zhì)后的油及水作為主要成分的高溫高壓物質(zhì)進行減壓，并供給到蒸餾分離裝置207的蒸餾塔271中。
蒸餾分離裝置207包括蒸餾塔271、冷卻機構(gòu)272和分離罐273。蒸餾塔271中，沸點低的油及水氣化向上方移動，由冷卻機構(gòu)272冷卻，并被送入分離罐273中。被改質(zhì)的油在分離罐273內(nèi)，作為CH4、C2H6、C3H8、C4H10、H2S等氣體及輕質(zhì)油進行回收。此外，水分在分離罐273內(nèi)通過與輕質(zhì)油的分離作用進行回收。
此外，在蒸餾塔271中，沸點高的殘渣滯留在下方。該殘渣由未圖示的高壓泵押送，并經(jīng)由流量控制閥202d被供給到反應爐203的部分燃燒區(qū)域203b中。
接著，對采用上述改質(zhì)裝置的碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法進行說明。首先，利用氮將反應爐203內(nèi)加熱到約300℃，之后，采用甲醇等內(nèi)部加熱用燃料和氧化劑(氧)將反應爐203內(nèi)加熱到1000℃左右。然后，從第1管路202a及第2管路202b向反應容器232內(nèi)供給重質(zhì)油和水的混合物。于是，作為燃燒原料所供給的混合物中的重質(zhì)油與氧反應開始燃燒。這樣，能夠?qū)⒎磻萜?32內(nèi)維持成高溫高壓的熱分解區(qū)域203a的狀態(tài)，并且在該反應容器232內(nèi)的下部，形成更高溫度的部分燃燒區(qū)域203b。
而且，通過調(diào)整從原料供給泵201所供給的重質(zhì)油的量、從流量控制閥202c向部分燃燒區(qū)域203b所供給的混合物的量、從流量控制閥202d供給部分燃燒區(qū)域203b的殘渣的量、從流量控制閥203c向部分燃燒區(qū)域203b所供給的氧的量以及從水供給泵208所供給的水的量等，來進行正常運轉(zhuǎn)。壓力為22～35Mpa，將部分燃燒區(qū)域203b的溫度調(diào)整為600℃～1000℃中的規(guī)定的溫度范圍，并將部分燃燒區(qū)域203b以外的熱分解區(qū)域203a的溫度調(diào)整為380℃～900℃中的規(guī)定的溫度范圍，并且維持該狀態(tài)。
而且，由反應爐203所改質(zhì)的原料連續(xù)地從排出管路203d排出，并依次供給到固體分離器204、熱交換器205、減壓閥206、蒸餾分離裝置207，從而作為氣體及輕質(zhì)油進行回收。此外，殘留在蒸餾塔271中的殘渣經(jīng)由流量控制閥202d、第2管路202b等再次被供給到反應爐203內(nèi)的部分燃燒區(qū)域203b中。
根據(jù)上述那樣構(gòu)成的改質(zhì)裝置和改質(zhì)方法，在部分燃燒區(qū)域203b中，可通過重質(zhì)油的部分燃燒產(chǎn)生活性氫。因此，通過該活性氫與重質(zhì)油接觸，可使利用該重質(zhì)油中所含有的通常的氫所不能分解的噻吩類硫化物、例如、DBT(二苯并噻吩)轉(zhuǎn)化成硫化氫。即，可不必從外部供給氫或使用催化劑等而以低成本并有效地進行改質(zhì)，并伴隨有效的脫硫。
此外，重質(zhì)油在22MPa以上且380℃以上的水氣氛條件下，通過上述式(1)、式(2)的反應被輕質(zhì)化。因此，可不必從外部供給氫或使用催化劑等而以低成本并有效地進行重質(zhì)油的輕質(zhì)化。
在反應爐203中熱分解以后，含有金屬的碳類固體成分剩得很少，該固體成分可在固體分離器204中分離并排出到系統(tǒng)之外。而且，留在蒸餾塔271中的殘渣由于是含有較多硫的物質(zhì)，所以，盡管不優(yōu)選用于生成輕質(zhì)化油，但由于熱量高，所以可作為燃燒原料供給反應爐3的部分燃燒區(qū)域203b。此時，可分解殘渣中的難分解性硫化物，而不會對得到了輕質(zhì)化的油產(chǎn)生不好影響。
另外，供給到反應爐203中的水被加熱到380℃以上，由于水的臨界溫度為374℃以上，所以，即使反應爐203內(nèi)的壓力變成22～35MPa，也不會液化。而且，由于部分燃燒區(qū)域的溫度為600℃～1000℃，所以在該區(qū)域中產(chǎn)生活性氫。而且，從表4及圖14的實驗結(jié)果可知，如果反應爐203內(nèi)的部分燃燒區(qū)域203b的溫度為640℃以上，則能夠分解DBT的約81％以上，而如果為780℃以上，則能夠分解DBT的約99％以上。
而且，如果部分燃燒區(qū)域203b的溫度變高，則從上側(cè)所供給的重質(zhì)油的反應溫度也變高，并進行輕質(zhì)化，在重質(zhì)油的轉(zhuǎn)換收獲率中，輕質(zhì)氣體有變多的傾向。此外，也促進了上述的脫硫。而如果部分燃燒區(qū)域203b的溫度變低，則重質(zhì)油的轉(zhuǎn)換收獲率中，輕質(zhì)油有變多的傾向。此時，盡管輕質(zhì)油中的脫硫下降，但是與不產(chǎn)生部分燃燒區(qū)域203b的而僅僅是高溫高壓水中的熱分解時的狀態(tài)相比，脫硫率多少高些。
而且，由于高溫高壓水還有均勻地溶解重質(zhì)油的效果，所以，與現(xiàn)有技術(shù)的熱分解中產(chǎn)生大量的焦碳相對，在本方法及裝置中，可抑制伴隨熱分解反應產(chǎn)生焦碳，并有助于提高輕質(zhì)油的收獲率。
(第4實施形式)接著，參照圖12對本發(fā)明的第4實施形式進行說明。但是，對與第3實施形式所示的構(gòu)成要素相同的要素賦予相同的標記，并簡化其說明。該第4實施形式與第3實施形式不同的點在于，具有第2原料供給泵211和二次熱分解爐209。
與上述重質(zhì)油不同的第2重質(zhì)油(重質(zhì)原料)從第2原料供給泵211向反應爐203的出口側(cè)的排出管路203d供給。
第2重質(zhì)油是比上述重質(zhì)油輕質(zhì)且硫等含量較少的重質(zhì)油，是可通過不伴隨部分燃燒的熱分解進行輕質(zhì)化等改質(zhì)的油。該第2重質(zhì)油將從反應爐203中排出的熱分解后的已經(jīng)輕質(zhì)化的油等的溫度降低規(guī)定量，并且被供給到二次熱分解爐209中。
二次熱分解爐209利用反應爐203中產(chǎn)生的熱量及剩余的活性氫等主要進行將第2重質(zhì)油進行熱分解而輕質(zhì)化等的改質(zhì)。此外，在二次熱分解爐209中，優(yōu)選為使內(nèi)部的溫度為380℃～550℃，并優(yōu)選為使第2重質(zhì)油的滯留時間為5～60分鐘左右。
根據(jù)上述構(gòu)成的改質(zhì)裝置，能夠不降低重質(zhì)油處理量地對與該重質(zhì)油不同的第2重質(zhì)油進行改質(zhì)處理。而且，由于利用反應爐203的剩余熱量作為熱分解所需要的熱能源，所以能夠抑制改質(zhì)處理成本上升。
接著，對本發(fā)明的具體實施例進行說明。
表1表示通過實驗利用作為石油煉制工藝中所生成的減壓殘渣的重質(zhì)油來求得的輕質(zhì)油收獲率、殘渣產(chǎn)生量(由固體分離器204所分離的固體成分的量)的結(jié)果。
表1中，實施例1、2是不進行部分燃燒、并且在熱分解區(qū)域203a為480℃、650℃、反應爐203內(nèi)的壓力為25MPa的高溫高壓水條件下進行的熱分解重質(zhì)油的實驗。此外，比較例1是不供給水地將重質(zhì)油進行熱分解(氣相熱分解)的實驗。
由表1可以確認，本發(fā)明的實施例1、2的采用了高溫高壓水的實驗與比較例1的氣相熱分解的實驗相比，從重質(zhì)油向輕質(zhì)油的轉(zhuǎn)換良好且收獲率高，而且殘渣的產(chǎn)生非常少。
表1


表2是表示將作為石油煉制工藝中所生成的減壓殘渣的重質(zhì)油以通過實施例3、比較例2、3的方式，對輕質(zhì)油的收獲率、硫的殘余量、殘油產(chǎn)生率進行比較的實驗結(jié)果。另外，此處所說的殘油指減壓蒸餾殘渣油。
實施例3是不進行部分燃燒，并且在熱分解區(qū)域203a為550℃、反應爐203內(nèi)的壓力為25MPa的高溫高壓水條件下進行的熱分解重質(zhì)油的實驗。
此外，比較例2是采用已有的熱分解工藝的尤利卡(EUREKA)工藝對重質(zhì)油進行熱分解的他人文獻的引用數(shù)據(jù)，比較例3是同樣采用已有的熱分解工藝的HSC(高速通道)工藝對重質(zhì)油進行熱分解的他人文獻的引用數(shù)據(jù)。
另外，表2中，V表示釩，ND是表示檢測下限值以下的值。
由表2可以確認，本發(fā)明的實施例3與比較例2、3相比，在輕質(zhì)油的收獲率、硫去除能力、雜質(zhì)的去除能力(例如，氮減少)、減少殘油的能力方面優(yōu)良。
表2


如果也包括表1、表2的生成物進行顯示，則上述實施例1、2、3中所獲得的生成物由氣體、生成油(輕質(zhì)油)、生成重質(zhì)油、殘渣等構(gòu)成，通過分析確認到這些物質(zhì)進一步由具有表3所示特性的生成物形成。即，由表3可確認，上述實施例1、2、3中所獲得的生成物是與氣體及生成油一起作為產(chǎn)品可有效進行利用的產(chǎn)品。
表3


表4是針對重質(zhì)油中所含有的硫的形式中分解性最難的噻吩類硫化物而對通過采用本發(fā)明的部分燃燒方式時的分解性進行實驗的結(jié)果。
表2中的實施例3中，殘留的0.1％的硫是噻吩類硫化物，如果該硫化物能夠分解，則可以說重質(zhì)油中的硫化物可大致完全分解并進行脫硫。
實驗是通過圖13所示的裝置并在實施例4、5、6及比較例4的各條件下分開進行的。另外，關(guān)于圖13所示的實驗裝置，對與圖11所示的構(gòu)成要素相同的要素賦予相同標記并省略其說明。
向部分燃燒區(qū)域203b中，供給甲醇和水的混合物作為燃燒原料，并且供給過氧化氫作為氧化劑。
此外，向部分燃燒區(qū)域203b的上側(cè)熱分解區(qū)域203a中供給作為噻吩類硫化物之一的DBT溶液和甲醇和水的混合物。
實施例4的條件為，部分燃燒區(qū)域203b為560℃、部分燃燒區(qū)域203b以外的熱分解區(qū)域203a為510℃、反應容器232內(nèi)的壓力為25MPa。
實施例5的條件為，部分燃燒區(qū)域203b為640℃、部分燃燒區(qū)域203b以外的熱分解區(qū)域203a為590℃、反應容器232內(nèi)的壓力為25MPa。
實施例6的條件為，部分燃燒區(qū)域203b為780℃、部分燃燒區(qū)域203b以外的熱分解區(qū)域203a為720℃、反應容器232內(nèi)的壓力為25MPa。
比較例4的條件為，沒有部分燃燒，并且熱分解區(qū)域203a為640℃、反應容器232內(nèi)的壓力為25MPa。
由表4及圖14確認到，通過使部分燃燒區(qū)域203b的溫度上升，而提高分解噻吩類硫化物、即分解DBT的比例，在640℃以上能夠分解81％以上，在780℃以上能夠分解99％以上。因此，作為部分燃燒區(qū)域203b的溫度，優(yōu)選地調(diào)整為600℃以上，進一步優(yōu)選地調(diào)整為640℃或780℃以上。但是，考慮到反應爐203的耐熱性等時，部分燃燒區(qū)域203b的溫度優(yōu)選地調(diào)整為1000℃以下。
而且，部分燃燒區(qū)域203b以外的熱分解區(qū)域203a的溫度優(yōu)選地調(diào)整為380℃以上，進而優(yōu)選地調(diào)整為450℃以上。但是，即使使部分燃燒區(qū)域203b的溫度很高，所轉(zhuǎn)換的產(chǎn)品也沒有變化，所以，作為該部分燃燒區(qū)域203b的溫度，如上所述，優(yōu)選為1000℃以下，因而，熱分解區(qū)域203a的溫度也優(yōu)選地調(diào)整為900℃以下。
另外，在上述反應爐203內(nèi)，能夠分解DBT的被認為是通過部分燃燒所產(chǎn)生的活性氫及超臨界水場中的CO(一氧化碳)等所進行的。即，可推斷活性氫及超臨界水場中的CO等通過與DBT溶液接觸，在短時間內(nèi)有效地進行脫硫反應。另外，所謂的超臨界水場是指在溫度為380℃～1000℃、且壓力為7～35MPa(優(yōu)選為22.4～35MPa)的高溫高壓水氣氛條件下的場。
表4


另外，上述第1及第2實施形式中，盡管示出了將部分燃燒區(qū)域203b設(shè)置在反應容器232中的下部的例子，但是也可以構(gòu)成為，將部分燃燒區(qū)域203b設(shè)置在反應容器232的上部或其它位置上。
此外，盡管示出了以重質(zhì)油作為重質(zhì)原料進行分解的例子，但是，也可以對難分解性廢棄物等碳氫化合物類的重質(zhì)原料進行分解。
而且，盡管示出了采用水作為改質(zhì)介質(zhì)的例子，但是，作為該改質(zhì)介質(zhì)，也可以采用例如添加了水的CO2(二氧化碳)。此時，也可以通過上述式(1)、(2)的反應來實現(xiàn)輕質(zhì)化。
此外，從通過部分燃燒可以產(chǎn)生活性氫及CO出發(fā)，對DBT也可以可靠地進行分解。
而且，在使用添加了水的CO2作為改質(zhì)介質(zhì)時，優(yōu)選地進行下述調(diào)整
使反應爐203內(nèi)的壓力為7.5～35MPa、使部分燃燒區(qū)域203b的溫度為600℃～1000℃、使部分燃燒區(qū)域203b以外的熱分解區(qū)域203a的溫度為380℃～900℃。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于可通過使重質(zhì)原料進行部分燃燒來產(chǎn)生反應活性的氫，所以，能夠分解該重質(zhì)原料中所含有的DBT。因此，不必從外部供給氫或使用催化劑等而以低成本有效地進行伴隨高效率脫硫的改質(zhì)。
而且，在反應爐內(nèi)，利用不必從外部供給氫或使用催化劑等而以低成本有效地進行重質(zhì)原料的輕質(zhì)化。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由于將通過改質(zhì)后分餾所產(chǎn)生的殘渣作為燃燒原料來使用，所以，也可以有效地使用該殘渣。而且，即使在該殘渣中含有大量的上述DBT，也可以通過部分燃燒時所產(chǎn)生的活性氫實現(xiàn)高效率脫硫。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由于改質(zhì)后的其得到輕質(zhì)化的原料及改質(zhì)介質(zhì)變成了高溫高壓氣體狀，所以，可通過過濾器或旋風分離器等容易地將該氣體成分中所含有的固體成分進行分離取出。而且，從固體成分中含有重質(zhì)原料中所含有的金屬及礦物質(zhì)等成分的觀點出發(fā)，可以有效地對該金屬等資源進行回收。
而且，根據(jù)本發(fā)明，從部分燃燒區(qū)域溫度為600℃～1000℃的觀點出發(fā)，在該部分燃燒區(qū)域中能夠產(chǎn)生活性氫。因此，可對重質(zhì)原料中的DBT進行充分地分解。
此外，由于部分燃燒區(qū)域以外的區(qū)域的溫度設(shè)定成380℃～900℃，所以能夠在該區(qū)域中進行重質(zhì)原料的輕質(zhì)化。當然，在該部分燃燒區(qū)域中也進行重質(zhì)原料的輕質(zhì)化，并且，在部分燃燒區(qū)域以外的區(qū)域中與通過活性氫進行脫硫。
接著，參照附圖的圖15～圖18對本發(fā)明的碳氫化合物類原料的氣化方法進行說明。
首先，圖15及圖16表示用于實施本發(fā)明的一個實施形式的碳氫化合物類原料的氣化系統(tǒng)，如圖16所示，該氣化系統(tǒng)的大致構(gòu)成包括對應該處理的廢塑料或有機污泥等碳氫化合物類原料(以下簡稱為原料)進行預處理的預處理設(shè)備301a、301b，內(nèi)部充滿22MPa以上的超臨界水或高溫高壓水并對預處理過的原料進行氣化的氣化反應器302，從該氣化反應器302排出的氣體中分離水的氣液分離裝置303，和將由該氣液分離裝置303所分離的水進行再循環(huán)處理的水處理設(shè)備304。另外，在根據(jù)原料的種類而在從氣化反應器302排出的氣體中不含有雜質(zhì)時，不一定必須設(shè)置上述水處理設(shè)備304。
這里，預處理設(shè)備301a、301b分別對從氣化反應器302的上部所供給的原料及從下部所供給的原料進行各自所適應的預處理，并根據(jù)該原料的種類來選擇粉碎裝置、脫灰裝置、除鹽裝置、制漿裝置等。
而且，如圖15所示，在氣化反應器302的底部，連接有供給由預處理設(shè)備301b進行了預處理的原料的下部原料供給管路305和供給空氣、純氧或過氧化氫等氧化劑的氧化劑供給管路306。
此外，在氣化反應器302的上部，連接有上部原料供給管路307，該上部原料供給管路307向該氣化反應器302內(nèi)供給由預處理設(shè)備301a進行了預處理的原料，并且在頂部連接有排出管路308，該排出管路用于排出通過在內(nèi)部將原料進行氣化而生成的氣體及高溫高壓水，且該排出管路308被導向上述氣液分離裝置303。
接著，對采用上述結(jié)構(gòu)所形成的氣化系統(tǒng)的本發(fā)明的氣化方法的一個實施形式進行說明。
首先，經(jīng)由下部原料供給管路305，從由例如壓力為25MPa的超臨界水所充滿的氣化反應器302的底部供給預處理后的原料，并且，從氧化劑供給管路306供給為完全氧化該原料所必需的量以上的氧化劑(本實施形式中為純氧)。而且，從氣化反應器302的上部供給在預處理設(shè)備301a中進行了預處理的原料。順便說一下，氣化反應器302內(nèi)的水也可以預先從另外供給管路向該氣化反應器302內(nèi)填充，或者從下部原料供給管路305與原料一起進行供給。
其結(jié)果，在氣化反應器302的內(nèi)部，從下向上依次形成氧化反應部310、氣化反應部311、并在上部原料供給管路307的下方位置形成熱分解部312、在其上方位置形成變換反應促進部313。
而且，在氧化反應部310中，從氣化反應器302的下部所供給的原料的碳氫化合物(HxCy)如下述式(3)所示，在超臨界水(H2O)中被過剩的氧化劑完全氧化而生成含有二氧化碳(CO2)氣體的流體，并且因上述氧化反應而產(chǎn)生熱量。
(3)而從氣化反應器302的上部所供給的原料在熱分解部312中主要利用氧化反應部310中所產(chǎn)生熱量進行熱分解，如下述式(4)所示，生成以甲烷(CH4)、氫(H2)等為主要成分的氣體和以碳(C)為主要成分的殘渣。而且，該殘渣向下方的氣化反應部311流下。
(4)而且，在氣化反應部311中，如下所示，(5)(6)(7)從上述分解部312流下的殘渣在由式(3)所示的氧化反應部310中所生成的反應熱所形成的高溫氣氛下，進行氣化反應，該反應為，與氧化反應部310中所產(chǎn)生的二氧化碳、及未反應的剩余氧及高溫高壓水反應而生成含有一氧化碳和氫的混合氣體。另外，在該氣化反應部311中，通過式(7)消耗水，并通過氣化反應等生成氣體，從而水的分壓降低而從超臨界水轉(zhuǎn)移到高溫高壓水氣氛。
此時，特別是本氣化方法中，如式(6)所示，相對于熱分解部312中所生成的殘渣，通過將氧化反應部310中所生成的二氧化碳作為氣化劑起作用，來促進上述殘渣的氣化反應。此外，盡管該氣化反應部311中的式(6)、式(7)所示的反應是吸熱反應，但是除了氧化反應部310中所生成的反應熱，再加上上述式(5)所形成的反應熱，結(jié)果，邊維持所希望的溫度邊進行上述氣化反應。
順便說一下，盡管氧化反應部310、氣化反應部311及熱分解部312中的最合適溫度應該由所供給的原料的種類、熱分解及氣化特性來決定，但是，在上述氧化反應部310中大致優(yōu)選為400℃～1000℃的范圍、氣化反應部311中大致優(yōu)選為600℃～1000℃的范圍，并且在熱分解部312中大致優(yōu)選為600℃～800℃的范圍。
而且，盡管供給到氣化反應器302中的氧化劑的比例也同樣取決于原料的特性，但是，在氧的比例方面，相對于完全氧化從上部及下部所供給的原料的總量所必需的氧的量優(yōu)選為0.5～1.5的范圍。
而且，如果使從氣化反應器302的底部所供給的原料完全氧化并同時能夠確保規(guī)定量的發(fā)熱量就足夠了。因此，除了質(zhì)量良好的有機廢棄物外，還可以使用凝集沉淀等所形成的有機污泥、茶渣、紙等碳氫化合物含量低的物質(zhì)作為原料。
與此相對，從氣化反應器302的上部所供給的原料只要是進行熱分解而產(chǎn)生以碳為主要成分的殘渣并使之氣化的物質(zhì)即可，例如有碳氫化合物含量高的有機污泥、廢塑料、廢油等原料。
因此，如圖16所示，最好是預先區(qū)別從上部供給的原料和從下部供給的原料并配置與之相適應的預處理設(shè)備301a、301b。
接著，在變換反應促進部313中，在以氣化反應部311及熱分解部312中所生成的CO及H2為主要成分并且其中含有少量的CH4等的氣體向氣化反應器302的上方流通的過程中，通過利用高溫高壓水(H2O)來保持水蒸氣分壓高的場，并漸漸地降低溫度，從而如(8)所示，通過水煤氣變換反應轉(zhuǎn)換成富含氫的氣體。
這樣，以氣化反應器302的上部的變換反應促進部313中所生成的H2為主要成分并且其中含有CO2和少量的CH4等的生成氣體及高溫高壓水，從排出管路308排出并被導向上述氣液分離裝置303。然后，通過將其在氣液分離裝置303中進行冷卻，上述高溫高壓水作為水進行分離，僅獲得H2及CO2等氣體。
這里，如本實施形式那樣采用純氧作為氧化劑時，在上述氣液分離裝置303中所獲得的生成氣體由于以H2及CO2作為主要成分，如果再附加分離CO2的工序，則能夠以作為可燃性氣體的H2或CH4、及CO2氣體作為資源進行化學再循環(huán)。
如上所述，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)所形成的碳氫化合物類原料的氣化方法，由于從氣化反應器302的底部及上部供給原料，并且從底部供給氧化劑，并在該氣化反應器302內(nèi)從下向上依次形成氧化反應部310、氣化反應部311、并在上部原料供給管路307的下方位置形成熱分解部312、在其上方位置形成變換反應促進部313，而且利用上述式(3)～式(8)所示的反應進行該原料的氣化，所以，與現(xiàn)有技術(shù)的氣化方法相比，可利用更低溫的溫度條件有效地使各種原料進行氣化。
而且，能夠通過使用含有超臨界水的高溫高壓水來降低對環(huán)境造成的負擔，并且可僅通過冷卻從氣化反應器302所取出的生成氣體及高溫高壓水，來清洗氣體并容易地分離水而獲得有用氣體。
而且，此時，特別是可將式(3)、式(5)所示的氧化反應部310及氣化反應部311中所產(chǎn)生的反應熱用于在熱分解部312中從上部所供給的原料的熱分解中，并且，能夠使在氧化反應部310中所產(chǎn)生的CO2作為在氣化反應部311中從上方流下的殘渣的氣化劑起作用。
結(jié)果，能夠最大限度地活用由這些在氣化反應器302中進行各種反應所生成的氣體的特性及反應熱，而且，由于從氣化反應器302的底部和上部的2個系統(tǒng)供給原料，所以，通過研究從氣化反應器302的底部供給碳氫化合物含量低的原料、而從氣化反應器302的上部供給碳氫化合物含量高的原料等方法，從而能夠以高效率對有機污泥、茶渣、紙等生物質(zhì)、廢油、廢塑料等資源性廢棄物、化石燃料或未利用重質(zhì)資源等各種碳氫化合物類原料進行氣化，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)高效率且降低環(huán)境負擔型的廢棄物的再循環(huán)系統(tǒng)。
另外，在上述實施形式中，盡管僅對將從氣化反應器302的底部供給的原料和從上部供給的原料經(jīng)由獨立的管路分別在預處理設(shè)備301a、301b中進行預處理、并供給到上述氣化反應器302中的情況進行了說明，但是，并不限于此，例如，也可以如圖17所示，將同一原料在同一預處理設(shè)備310中進行預處理，并從下部原料供給管路305及上部原料供給管路307向氣化反應器302中供給?；蛘咭部梢匀鐖D18所示，對同一原料在預處理設(shè)備301a、301b中實施分別適合從氣化反應器302的底部或上部供給的預處理，并供給到該氣化反應器302中。
如以上所說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，從氣化反應器的底部及上部供給原料，并從底部供給氧化劑，并在該氣化反應器內(nèi)從下方向上方依次形成氧化反應部、氣化反應部、熱分解部及變換反應促進部，而且能夠最大限度地活用由這些在氣化反應器內(nèi)的反應部中進行各種反應所生成的氣體的特性及反應熱，并通過研究從氣化反應器的底部和上部2個系統(tǒng)供給原料的方法，從而可利用比現(xiàn)有技術(shù)的氣化方法更低的低溫條件并以高效率對有機污泥、茶渣、紙等生物質(zhì)、廢油、廢塑料等資源性廢棄物、化石燃料或未利用重質(zhì)資源等各種碳氫化合物類原料進行氣化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對有用氣體進行再利用。
權(quán)利要求
1.一種熱分解·氣化反應裝置，其特征在于，具有反應容器，該容器使熱分解·氣化反應進行并且具備燃燒、氣化、熱分解的各部位，在上述反應容器中配置有多種原料、流體供給噴嘴機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的熱分解·氣化反應裝置，其特征在于，上述多種原料、流體供給噴嘴機構(gòu)具有第1供給噴嘴、第2供給噴嘴和第3供給噴嘴中的至少2個供給噴嘴，其中，第1供給噴嘴從上述反應容器下部供給低發(fā)熱量的原料或者調(diào)整為低發(fā)熱量的原料、水、氧化劑并朝向上部方向，第2供給噴嘴用于從上述反應容器中部位置通過熱分解生成油和形成向下部流下的殘渣并朝向下部方向，第3供給噴嘴使熱分解從上述反應容器上部位置開始進行并朝向上部方向。
3.如權(quán)利要求2所述的熱分解·氣化反應裝置，其特征在于，具有從上述反應容器上部位置使熱分解進行的原料與從下部升上來的高溫生成氣體的多級接觸機構(gòu)，并具有朝向下部方向的水噴霧噴嘴，該噴嘴從該多級接觸機構(gòu)的上部供給水，并且能夠在上述多級接觸機構(gòu)上施加任意溫度梯度。
4.如權(quán)利要求3所述的熱分解·氣化反應裝置，其特征在于，上述反應容器是多重管構(gòu)造。
5.如權(quán)利要求4所述的熱分解·氣化反應裝置，其特征在于，在用來保持高壓的壓力容器和進行熱分解·氣化的反應部之間，能夠分別獨立地對熱分解·氣化原料進行預熱，而且具有使在上述反應部內(nèi)的氣化部產(chǎn)生部分燃燒的部分燃燒部，進而具有熱分解部而成，該熱分解部向部分燃燒后的高溫氣體中供給原料并使之產(chǎn)生熱分解，而生成分解油和分解氣體。
6.一種重質(zhì)油的熱分解及氣化反應裝置，包括下述裝置而成熱分解·氣化反應裝置，該裝置具有反應容器，該反應容器使熱分解·氣化反應進行并且具備燃燒、氣化、熱分解各部位，并在上述反應容器中配置多種原料、流體供給噴嘴機構(gòu)；從熱分解及氣化后的生成物中除去固體成分的第1分離器；從分離后的生成流體回收熱量的熱交換器；除去利用熱回收后的生成流體的冷卻·減壓而形成的重質(zhì)油及水分的第2分離器；從除去重質(zhì)油及水分后的生成流體分離回收輕質(zhì)油、輕質(zhì)氣體的多級蒸餾塔。
7.如權(quán)利要求6所述的熱分解·氣化反應裝置，其特征在于，上述反應容器被分割成上述部分燃燒部和上述熱分解部，并且，上述部分燃燒部和上述熱分解部經(jīng)由頸部連通，這樣，上述部分燃燒部中所生成的高壓氣體流體經(jīng)過上述頸部的流路成為被整流的氣體流體，而向下部方向流動，而且熱分解用噴嘴不直接與高溫流體接觸。
8.一種熱分解氣化方法，其特征在于，在氧化燃燒部中，用氧化劑將從下部所供給的碳氫化合物原料進行氧化并使之生成含有二氧化碳和剩余的氧化劑的混合氣體，而且產(chǎn)生反應熱，在上述熱分解部中，使從上部所供給的碳氫化合物原料在下方進行熱分解，并使之生成油、分解氣體及固體殘渣，在上述氣體反應部中，對從上述熱分解部流下的上述殘渣通過上述反應熱進行加熱并保持，并使之與在上述氧化反應部中所生成的上述二氧化碳、剩余氧化劑及高溫高壓水進行反應，使之生成含有一氧化碳和氫的混合氣體，從而進行包括低等級、高等級的全部原料的處理。
9.一種高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置，其特征在于，通過在壓力容器的內(nèi)側(cè)配置反應容器的雙重容器構(gòu)造的裝置構(gòu)成，在上述反應容器中設(shè)有向該反應容器內(nèi)供給含有有機物的原料的原料供給機構(gòu)、向該反應容器內(nèi)供給氧化劑的氧化劑供給機構(gòu)和向該反應容器內(nèi)供給水的水供給機構(gòu)，在上述壓力容器和上述反應容器之間設(shè)有熱交換機構(gòu)，該熱交換機構(gòu)導入在該反應容器內(nèi)通過上述原料和上述氧化劑在水氣氛條件下進行反應而生成的高溫高壓生成物，在上述壓力容器中，設(shè)有與向該壓力容器和上述反應容器之間供給水的水供給管路連通的水導入口，而且，設(shè)有用于插通與上述熱交換機構(gòu)連通的上述生成物的排出管路的插通口，在上述水供給機構(gòu)中，設(shè)有向上述反應容器內(nèi)供給上述水的流路，該水經(jīng)由上述水導入口被導入到上述壓力容器和上述反應容器之間，并通過上述熱交換機構(gòu)升溫。
10.一種高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置，其特征在于，通過在壓力容器的內(nèi)側(cè)配置反應容器的雙重容器構(gòu)造的裝置構(gòu)成，在上述反應容器中設(shè)有向該反應容器內(nèi)供給含有有機物的原料的原料供給機構(gòu)、向該反應容器內(nèi)供給氧化劑的氧化劑供給機構(gòu)和向該反應容器內(nèi)供給水的水供給機構(gòu)，在上述壓力容器和上述反應容器之間設(shè)有熱交換機構(gòu)，該熱交換機構(gòu)具有傳熱管，該傳熱管導入在該反應容器內(nèi)通過上述原料和上述氧化劑在水氣氛條件下進行反應而生成的高溫高壓生成物，在上述壓力容器中，設(shè)有與向該壓力容器和上述反應容器之間供給水的水供給管路連通的水導入口，而且，設(shè)有用于插通與上述傳熱管連通的上述生成物的排出管路的插通口，在上述熱交換機構(gòu)中，設(shè)有熱交換容器，該容器包圍上述傳熱管中的導入上述生成物的一側(cè)的部分的周圍，在該熱交換容器上，連結(jié)有向該熱交換容器內(nèi)供給水的第2水供給管路，并且，連結(jié)有導入流路，該導入流路向上述水供給機構(gòu)導入在該熱交換容器中通過上述傳熱管升溫的水。
11.如權(quán)利要求9所述的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置，其特征在于，設(shè)有僅允許上述水流向上述水供給機構(gòu)內(nèi)的逆流防止機構(gòu)。
12.如權(quán)利要求9所述的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置，其特征在于，上述雙重容器構(gòu)造通過將構(gòu)成上述壓力容器的外周部的外筒部和構(gòu)成上述反應容器的外周部的內(nèi)筒部配置成雙重筒狀而構(gòu)成，在上述外筒部和內(nèi)筒部之間設(shè)有筒狀分隔板，該分隔板于上述熱交換機構(gòu)的外側(cè)配置成與上述外筒部及內(nèi)筒部構(gòu)成多重筒，在上述分隔板上，于軸向的一端部設(shè)有開口部。
13.如權(quán)利要求12所述的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置，其特征在于，設(shè)有多個上述分隔板，上述各分隔板，于軸向一端部具有開口部的分隔板和于軸向另一端部具有開口部的分隔板沿徑向交替地配置。
14.如權(quán)利要求9所述的高溫高壓水氣氛條件下反應處理裝置，其特征在于，設(shè)有壓力調(diào)整機構(gòu)，該機構(gòu)調(diào)整上述壓力容器和上述反應容器之間的上述水的壓力。
15.一種碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法，其特征在于，將碳氫化合物類重質(zhì)原料和改質(zhì)介質(zhì)的混合物供給到高溫高壓改質(zhì)介質(zhì)氣氛下的反應爐內(nèi)，并且，通過將上述混合物的一部分作為燃燒原料供給到上述反應爐內(nèi)，并使之燃燒，從而在該反應爐內(nèi)形成較高溫的部分燃燒區(qū)域，并且，將該反應爐內(nèi)維持成高溫高壓的改質(zhì)介質(zhì)氣氛，利用上述部分燃燒區(qū)域中所產(chǎn)生的反應活性氫通過氫解作用對上述重質(zhì)原料進行改質(zhì)，而且，將該重質(zhì)原料在改質(zhì)介質(zhì)氣氛下通過熱分解進行改質(zhì)。
16.一種碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法，其特征在于，將碳氫化合物類重質(zhì)原料和改質(zhì)介質(zhì)的混合物供給到高溫高壓改質(zhì)介質(zhì)氣氛下的反應爐內(nèi)，并且，通過將上述混合物的一部分作為燃燒原料供給到上述反應爐內(nèi)，并使之燃燒，從而在該反應爐內(nèi)形成較高溫的部分燃燒區(qū)域，并且，將該反應爐內(nèi)維持成高溫高壓的改質(zhì)介質(zhì)氣氛，利用上述部分燃燒區(qū)域中所產(chǎn)生的反應活性氫通過氫解作用對上述重質(zhì)原料進行改質(zhì)，而且，將該重質(zhì)原料在改質(zhì)介質(zhì)氣氛下通過熱分解進行改質(zhì)，之后，通過蒸餾處理來分餾上述已改質(zhì)的原料，將上述分餾結(jié)果所產(chǎn)生的殘渣作為上述燃燒原料的一部分供給到上述反應爐內(nèi)。
17.如權(quán)利要求15所述的碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法，其特征在于，利用部分燃燒區(qū)域中所產(chǎn)生的反應活性氫通過氫解作用對上述重質(zhì)原料進行改質(zhì)，而且，將該重質(zhì)原料在改質(zhì)介質(zhì)氣氛下通過熱分解進行改質(zhì)，之后，從混有該已改質(zhì)的原料和改質(zhì)介質(zhì)的氣體成分中分離固體成分。
18.如權(quán)利要求15所述的碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)方法，其特征在于，采用水作為上述改質(zhì)介質(zhì)，通過上述燃燒原料的燃燒使上述反應爐內(nèi)的壓力為22～35MPa，并且，將上述部分燃燒區(qū)域的溫度調(diào)整為600℃～1000℃，將上述反應爐內(nèi)的上述部分燃燒區(qū)域以外的區(qū)域的溫度調(diào)整為380℃～900℃。
19.一種碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)裝置，其特征在于，包括混合碳氫化合物類重質(zhì)原料和改質(zhì)介質(zhì)的混合器和反應爐，該反應爐在高溫高壓改質(zhì)介質(zhì)氣氛下接受上述混合器中所混合的混合物，通過接受上述混合物的一部分作為燃燒原料并使之燃燒，來將內(nèi)部維持成高溫高壓改質(zhì)介質(zhì)氣氛，并且，在該內(nèi)部形成較高溫的部分燃燒區(qū)域，利用該部分燃燒區(qū)域中所產(chǎn)生的反應活性氫通過氫解作用對該重質(zhì)原料進行改質(zhì)，而且，將該重質(zhì)原料在改質(zhì)介質(zhì)氣氛下通過熱分解進行改質(zhì)。
20.如權(quán)利要求19所述的碳氫化合物類重質(zhì)原料的改質(zhì)裝置，其特征在于，具備通過蒸餾處理對在上述反應爐中已改質(zhì)的原料進行分餾的蒸餾塔，并構(gòu)成為，將在上述蒸餾塔中進行分餾結(jié)果所產(chǎn)生的殘渣作為上述燃燒原料的一部分供給到上述反應爐內(nèi)。
21.一種碳氫化合物類原料的氣化方法，其特征在于，從內(nèi)部由22MPa以上的高溫高壓水所充滿的氣化反應器的下部供給碳氫化合物類原料和為完全氧化該碳氫化合物類原料所必要的量以上的氧化劑，并且，從該氣化反應器的上部供給碳氫化合物類原料，從而，從上述氣化反應器的下方向上方依次形成氧化反應部、氣化反應部、熱分解部及變換反應促進部，在上述氧化反應部中，通過上述氧化劑來氧化從下部所供給的上述碳氫化合物類原料，并使之生成含有二氧化碳和剩余氧化劑的混合氣體，并使之產(chǎn)生反應熱，在上述熱分解部中，利用在下方所產(chǎn)生的熱量對從上部所供給的上述碳氫化合物類原料進行熱分解，從而使之生成以氫為主要成分的分解氣體和以碳為主要成分的殘渣，在上述氣化反應部中，使從上述熱分解部流下的上述殘渣在施加了上述反應熱的溫度氣氛條件下與上述氧化反應部中所生成的上述二氧化碳、剩余氧化劑及高溫高壓水反應，并使之生成含有一氧化碳和氫的混合氣體，在上述變換反應促進部中，通過高溫高壓水使上述一氧化碳發(fā)生水煤氣變換反應而轉(zhuǎn)換成氫和二氧化碳，并從上述氣化反應器中取出。
22.如權(quán)利要求21所述的碳氫化合物類原料的氣化方法，其特征在于，從該氣化反應器的下部供給調(diào)整成比從上述氣化反應器上部所供給的上述碳氫化合物類原料的發(fā)熱量低或熱量低的碳氫化合物類原料。
23.如權(quán)利要求21所述的碳氫化合物類原料的氣化方法，其特征在于，相對于為完全氧化從上部熱分解部所流下的殘渣及從下部所供給的上述碳氫化合物類原料的全部量所必要的氧的量，上述氧化劑的供給比例是0.5～1.5的范圍。
24.如權(quán)利要求21所述的碳氫化合物類原料的氣化方法，其特征在于，上述氧化反應部的溫度范圍為400℃～1000℃，且上述氣化反應部的溫度范圍為600℃～1000℃，并且上述熱分解部的溫度范圍為600℃～800℃。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不必使用催化劑、且不必從外部供給氫而有效地進行熱分解、并提高油成分及熱分解氣體收獲率的方法和裝置。本發(fā)明中，通過使伴隨熱分解所產(chǎn)生的殘渣成分氣化而形成可燃氣體，從而能夠完全利用原料。而且，本發(fā)明提供將原料中所含有的金屬雜質(zhì)作為固體進行單獨地分離的方法，并且是能夠提高作為資源的可利用性的新方法和裝置。在本發(fā)明的優(yōu)選形式中，在反應容器(102)中設(shè)有噴嘴(原料供給機構(gòu)、氧化劑供給機構(gòu)、水供給機構(gòu))(103)，并設(shè)有熱交換器(104)，該熱交換器向壓力容器(101)和反應容器(102)之間導入高溫高壓的生成氣體，該高溫高壓的生成氣體通過原料和氧化劑中的氧等在反應容器(102)中在水氣氛條件下發(fā)生反應而生成，在壓力容器(101)中設(shè)有與水供給管路(106)連通的水導入口(114)，并且設(shè)有用于插通與熱交換器(104)連通的生成氣體的排出管路(105)的插通口(117)，在噴嘴(103)中設(shè)有向反應容器(102)內(nèi)供給壓力容器(101)和反應容器(102)之間的水的流路。
文檔編號C10J3/58GK1639056SQ02820589
公開日2005年7月13日 申請日期2002年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月21日
發(fā)明者田中皓, 太田和明, 戴文斌, 齋木涉, 白剛, 森良平 申請人:三菱綜合材料株式會社