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ディレードコーカーは、コーカーの一種で、そのプロセスは、複数の並列パスを備えた炉で残留油原料を熱分解温度まで加熱することから成ります。これにより、残留油の重質長鎖炭化水素分子がコーカー軽油と石油コークスに分解されます。[1] [2] [3]
ディレードコーキングは、多くの石油精製所で使用されているユニットプロセスの1つです。次の写真は、4つのドラムを備えたディレードコーキングユニットを示しています。ただし、より大きなユニットにはタンデムペアのドラムがあり、ドラムが8つあるものもあります。各ドラムの直径は最大10メートル、全体の高さは最大43メートルです。[4]
ディレードコーキング法によるコークスの収率は、原料の組成と運転条件によって、原料残油の重量の約18～30％の範囲です。世界中の多くの製油所では、1日あたり2,000～3,000トンもの石油コークスを生産しており、それ以上の量を生産している製油所もあります。[5]
概略フロー図と説明
このセクションのフロー図と説明は、1 組のコークスドラムと 1 つの原料炉を備えた遅延コーキング ユニットに基づいています。ただし、前述のように、より大規模なユニットでは、最大 4 組のドラム (合計 8 個のドラム) と、各コークスドラムの組ごとに 1 つの炉が備えられている場合があります。
真空蒸留装置からの残留油(製油所内の他の供給源からの高沸点油を含む場合もあります) は、主分留塔と呼ばれる蒸留塔の底部にポンプで送られます。そこから、注入蒸気とともに燃料燃焼炉にポンプで送られ、約 480 °C の熱分解温度まで加熱されます。熱分解は、炉と最初のコークス ドラムの間のパイプで始まり、稼働中のコークス ドラムで終了します。注入蒸気は、炉管内のコークスの堆積を最小限に抑えるのに役立ちます。
流入する残留油を炉に直接送り込むのではなく、主分留塔の底に送り込むと、残留油は分留塔の底にある高温の蒸気と接触して予熱されます。同時に、高温の蒸気の一部は高沸点の液体に凝縮され、高温の残留油とともに炉内に戻ります。
ドラム内で分解が起こると、ガス オイルとより軽い成分が気相で生成され、液体と固体から分離されます。ドラムからの排出物は、液体や固体の混入を除けば蒸気であり、メインの分留装置に送られ、そこで目的の沸点の画分に分離されます。
固体コークスは堆積し、コークスドラム内に多孔質構造で留まり、細孔を通じた流動を可能にします。使用されているコークスドラムサイクル全体に応じて、コークスドラムは 16 ～ 24 時間で満杯になります。
最初のドラムが固化したコークスで満たされると、炉からの熱い混合物は 2 番目のドラムに切り替えられます。2 番目のドラムが満たされる間、満たされた最初のドラムは蒸気で蒸発されて石油コークスの炭化水素含有量が削減され、その後水で急冷されて冷却されます。満杯のコークス ドラムの上部と下部のヘッドが取り外され、固体の石油コークスが高圧水ノズルでコークス ドラムから切り取られ、ピット、パッド、または水路に落とされて、再利用されて貯蔵されます。
コークスの成分
下の表は、遅延コーカーで製造された生の石油コークス（グリーンコークスと呼ばれる[6]）の幅広い組成と、グリーンコークスを2375°F（1302°C）で焼成した後の対応する組成を示しています。
歴史
石油コークスは、1860年代にペンシルバニア州の初期の石油精製所で初めて作られました。この精製所では、小型の鉄製の蒸留器で石油を煮詰めて、ランプ用の油として非常に必要とされていた灯油を回収していました。蒸留器は、その下に作られた木や石炭の火で加熱されていましたが、その火が過熱して底近くの石油をコークス化させました。蒸留が完了した後、蒸留器は冷却され、作業員がコークスとタールを取り除くことができました。[7]
- 1913年、インディアナ州ホワイティングにあるスタンダード・オイル・オブ・インディアナ製油所の化学者として働いていたウィリアム・メリアム・バートンは、自身が開発したバートン熱分解法の特許[8]を取得しました。彼は後に引退する前にスタンダード・オイル・オブ・インディアナの社長になりました。
- 1929年、スタンダード・オイル・オブ・インディアナはバートンの熱分解法に基づいて最初の遅延コーカーを建設した。これは非常に困難な手作業によるデコーキングを必要とした。[7]
- 1930年代後半、シェル石油はイリノイ州ウッドリバーの製油所で高圧水を使用した油圧デコーキングを開発しました。これにより、2つのコークスドラムを使用することで、遅延デコーキングを半連続プロセスにすることが可能になりました。[7]
- 1955 年以降、遅延コーキングの使用が増加しました。
- 2002年時点では、世界中に130の石油精製所があり、1日あたり172,000トンの石油コークスを生産していました。 [9]これらの世界規模のデータには、米国で約59のコークス製造ユニットが稼働しており、1日あたり114,000トンのコークスを生産していることが含まれています。[9]
石油コークスの用途
ディレードコーカーから生産されるコークスは、多くの商業的用途と応用があります。[7] [10] [11]最大の用途は燃料です。
グリーンコークスの用途は次のとおりです。
焼成コークスの用途は次のとおりです。
- アルミニウム製造における陽極として
- 二酸化チタンの製造
- 鋳鉄および鋼鉄製造における炭素増加剤として
- 電気機器に使用されるグラファイト 電極やグラファイトブラシなどのグラファイト製品の製造
- 炭素構造材料
石油コークスを製造するその他の方法
石油コークスを製造するための石油精製プロセスには、流動コーキング法とフレキシコーキング法[12] [13]があり、どちらもエクソンモービル・リサーチ・アンド・エンジニアリング社によって開発され、ライセンス供与されています。最初の商業ユニットは1955年に稼働しました。43年後の1998年現在、世界中で18のユニットが稼働しており[14]、そのうち6つは米国にあります。
同様のコークス化プロセスは他にもあるが、石油コークスは生産されない。例えば、バイオマスの熱分解によってコークスを生産するLurgi-VZKフラッシュコーカーなど。[15]
参考文献
- ^ Gary, JH; Handwerk, GE (1984).石油精製技術と経済(第 2 版). Marcel Dekker, Inc. ISBN 0-8247-7150-8。
- ^ レフラー、WL (1985)。非技術者のための石油精製（第2版）。ペンウェルブックス。ISBN 0-87814-280-0。
- ^ 石油コークス用語集
- ^ 「遅れてきたコーキングの革新と新たな設計トレンド」(PDF) 。 2023年5月30日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2012年3月1日閲覧。
- ^ スタッフ（2002年11月）。「2002年の精製プロセス」。炭化水素処理：85–147。ISSN 0887-0284 。
- ^ IUPAC化学用語集のウェブサイトにある石油コークス
- ^ abcd チュートリアル: 遅延コーキングの基礎 2012-08-13 にWayback Machineでアーカイブ(Great Lakes Carbon Corporation の Paul Ellis と Christopher Paul が執筆)
- ^ 「米国特許番号0149667」。2020年11月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年3月1日閲覧。
- ^ ab スタッフ（2002年12月31日）。「2002年世界石油精製調査」。オイル・アンド・ガス・ジャーナル：68-111。ISSN 0030-1388 。
- ^遅延コーキング、魅力的な代替案（ バーレーンで開催された中東石油・ガス会議におけるコノコ石油会社のフランツ・B・エアハート氏による）
- ^ セメント窯焼成における石油コークスの利用、E. Kaplan および N. Nedder、Nesher Israel Cement Enterprises Ltd. 著、 2001 年 4 月から 5 月にかけてカナダのブリティッシュコロンビア州バンクーバーで開催されたセメント産業技術会議 IEEE-IAS/PCA で発表
- ^ John C. McKetta 編 (1994)。化学処理と設計百科事典 (第 48 巻)。CRC。ISBN 0-8247-2498-4。
- ^ ジャン＝フランソワ・ル・ペイジ;サミ・チャティラ;マイケル・デヴィッドソン (1992)。残油および重油の処理。エディション テクニック。ISBN 2-7108-0621-5。
- ^ スタッフ（1998年11月）。「1998年の精製プロセス」。炭化水素処理：53–112。ISSN 0887-0284 。
- ^ Lurgi のバイオマス液体化 (BTL) 戦略[永久リンク切れ] Dr. Ludolf Plass、Dr. Armin Günther、Pietro Di Zanno、バイオマス液体化 (BTL) 会議、ベルリン (PDF ページ 21 ページ中 9 ページ目までスクロールしてください)
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、石油精製に関連するメディアがあります。
- コーカーおよび関連トピックの用語集