7006452 サクションメーンの洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-11

(45)【発行日】2022-02-10

(54)【発明の名称】サクションメーンの洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   C10B 27/06 20060101AFI20220203BHJP

【ＦＩ】

C10B27/06 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018068336

(22)【出願日】2018-03-30

(65)【公開番号】P2019178232

(43)【公開日】2019-10-17

【審査請求日】2020-10-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000006035

【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100117400

【弁理士】

【氏名又は名称】北川 政徳

(72)【発明者】

【氏名】雪田 忍

【審査官】齊藤 光子

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５０－１５１８４７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６３－０６３７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７２９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－０３００６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１０Ｂ ２７／００，４３／００

Ｂ０８Ｂ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コークス炉からコークス炉ガスを排出するサクションメーンの洗浄方法であって、
このサクションメーンの上部の周面部に設けられた治具挿入部に、先端に噴射ノズルが連結された噴射部を有する治具が挿入され、
この噴射部の先端の噴射ノズルから、５０～９０℃の温度の水が前記サクションメーン内に噴射され、
前記噴射ノズルからの水の噴射は、前記サクションメーンの底部からサクションメーンの内径の１／１２の高さの位置と、前記サクションメーンの底部からサクションメーンの内径の２／３の高さの位置との間の範囲内で行われ、
前記噴射ノズルの位置は、前記治具挿入部に配される前記噴射部又は前記噴射部に設けられた連結部材の位置の調整により調整可能である、
前記サクションメーン中のタール滓を除去するサクションメーンの洗浄方法。

【請求項2】

前記噴射ノズルの径が、前記サクションメーンの内径の１／３０～１／２００である請求項１に記載のサクションメーンの洗浄方法。

【請求項3】

前記噴射ノズルを有する前記噴射部の先端部は、前記噴射部本体に対して３０°以上６０°以下の角度で屈曲する構造である請求項１又は２に記載のサクションメーンの洗浄方法。

【請求項4】

前記サクションメーンには、コークス炉ガスのガス成分、コークス炉ガス由来のダスト、スラッジ、コールタール、及び水を含むガス含有液が流れ、サクションメーン底部に、前記ダスト、スラッジ及びコールタールを含むタール滓が堆積し、この堆積物を前記治具からの水噴射により、前記サクションメーンを洗浄する請求項１～３のいずれか１項に記載のサクションメーンの洗浄方法。

【請求項5】

前記噴射ノズルに導入される水の圧力が０．３～３．０ＭＰａである請求項１～４のいずれか１項に記載のサクションメーンの洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コークス炉からコークス炉ガスを排出するサクションメーンの洗浄方法に関する。より具体的には、本発明は、このサクションメーン中のタール滓の洗浄を、大型の設備を導入することなく、効率的に行うことのできるサクションメーンの洗浄方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コークス炉では、炭化室に石炭を挿入し、炭化室に隣接する燃焼室内でのガスの燃焼熱によって、石炭をコークス炉で乾留してコークスを製造する。その際に主として石炭中の揮発成分及び熱分解ガスからなるコークス炉ガス（以下、「ＣＯＧ」と略することがある。）が発生する。
このＣＯＧは、コークス炉の各炭化室上部に設置されている上昇管からコレクチングメーン（ドライメーン、コークス炉ガス集合管）に排出される。ＣＯＧは、コークス炉から高温状態で排出されるため、コレクチングメーン上部から工業用水（以下、「安水」と称する場合がある。）をスプレーし、ＣＯＧを約８０～９０℃に冷却する。冷却されたＣＯＧは、ガス、コールタール及び安水を含むガス含有液となる。このガス含有液には、コールタール及び安水の他にダストや乾留中のスラッジ（以下、「スラッジ等」と称する場合がある。）が含まれる。ＣＯＧやガス含有液は、サクションメーン（コークス炉ガス吸引管）を経由するが、ガス含有液は精製装置（例えば、スラッジ等、コールタール、安水を沈降分離させるタールデカンター）にてガス液中に含まれているスラッジ等、コールタール、安水を分離し、コールタールは副生物処理設備へ送られ、安水はコークス炉ガスの冷却用として再利用され、一部は排水処理設備へ送られる。

【0003】

前記ＣＯＧは、含まれる成分を各々分離して回収される。ＣＯＧから回収された各成分は、燃料や各種原料として活用される。ＣＯＧの主成分は水素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素等であるが、これらの主要成分の他に、タール分やアンモニア、硫化水素、メタン以外の炭化水素ガス、粗軽油分、シアン化水素、その他多数の成分が含まれている。

【0004】

コークス炉から排出された高温のＣＯＧをコレクチングメーンで冷却する代表的な方法として、安水をコークス炉ガスに噴霧する方法が採用されており、冷却されたＣＯＧはサクションメーンを流れていく。ＣＯＧを冷却した際に発生するＣＯＧ由来のスラッジ等、コールタール、安水は、サクションメーン内の底部を流れていく。そして、ガス成分は、圧力調整弁によって圧力を調整しながら、前記精製装置に送られ、また、スラッジ等、コールタール、安水等は、圧力調整弁の下方に設けられた隙間を通って、前記精製装置に送られる。

【0005】

このサクションメーンは傾斜があるため安水は流れていくが、スラッジ等はサクションメーン内の底部に徐々に堆積し、そして固着する。また、コールタールも安水に比べて粘度が高いため、スラッジ等と同様にサクションメーン内の底部には徐々にタールが堆積する。これらの堆積物はペースト状であり、タール滓と呼ばれる。このタール滓は、サクションメーン内底部にとどまり、安水の流れを阻害し、通ガス抵抗の増加やサクションメーン内にある圧力制御弁の駆動部の抵抗増加を生じ、コークス炉ガスの排出が滞る等の問題がある。

【0006】

前記のスラッジ類の除去技術としては、例えば、原油タンク内のスラッジを処理するものとして、炭化水素油を含む溶解液を供給してスラッジを溶解させる方法が提案されている（特許文献１参照）。
また、コークス炉のコレクチングメーンにおけるスラッジ等の堆積物に対処する方法として、予めコレクチングメーンの底部に傾斜板を設けることでガス液やスラッジを流れやすくする方法が提案されている（特許文献２参照）。
さらに、コークス炉のコレクチングメーンのガス流速を上げて浮遊粉塵の沈降をしにくくし、さらに、１００～１８０℃の温度の蒸気をコレクチングメーンに導入し、スラッジを洗い流す方法が提案されている（特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００５－３４９２４０号公報

【文献】特開２００９－２４９４３８号公報

【文献】特開２０１４－１７２９９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、コークス炉のサクションメーンのスラッジ対策として、上記特許文献１のように、炭化水素系あるいはそれに準ずる溶解液、薬剤等を投与した場合、確かにスラッジの除去はできるかもしれないが、後工程で回収する軽油やタール等の成分に影響を及ぼす可能性が考えられる。また、既存の設備に適用する場合には、薬剤投与装置を新たに建設する必要が発生するため効率的でなく、また、非常にコストのかかるものと思われる。

【0009】

また、特許文献２のように、コレクチングメーン内に傾斜板を設ける方法は、コレクチングメーンには有効かもしれないが、制御弁を配管内に有するサクションメーンにおいては、傾斜があっても圧力制御弁付近でタール滓が堆積するため、効果は限られたものとなる。

【0010】

さらに、特許文献３のように、流量を調整する方法は、浮遊物質の沈降は抑えられるかもしれないが、圧力制御弁の調整等運転管理に負担がかかり、さらに、蒸気を導入する方法は、既存の設備に適用する場合には、蒸気用のノズルを新たに設置する必要が発生し、蒸気を供給する配管が近くにない場合には、新たに配管を敷設する等が必要となり、効率的でなく、また、非常にコストがかかるものと思われる。

【0011】

そこで、この発明は、コークス炉からコークス炉ガスを排出するサクションメーン中のタール滓の洗浄を、大型の設備を導入することなく、効率良く行うことのできるサクションメーンの洗浄方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

すなわち、本発明は以下を要旨とする。
［１］コークス炉からコークス炉ガスを排出するサクションメーンの洗浄方法であって、このサクションメーンの内部に、下記（１）及び（２）の条件を満たす治具を導入し、この治具の先端の噴射ノズルから水を噴射することにより、前記サクションメーン中のタール滓を除去するサクションメーンの洗浄方法。
（１）前記水として、５０～９０℃の温度の水を前記サクションメーン内に噴射することができること。
（２）前記水の噴射を、前記サクションメーン内部において、サクションメーンの底部からその内径の１／１２以上２／３以下の高さの範囲内で行うことができること。

【0013】

［２］前記噴射ノズルの径が、前記サクションメーンの内径の１／３０～１／２００である［１］に記載のサクションメーンの洗浄方法。
［３］前記噴射ノズルを有する前記噴射部の先端部は、前記噴射部本体に対して３０°以上６０°以下の角度で屈曲する構造である［１］又は［２］に記載のサクションメーンの洗浄方法。

【0014】

［４］前記サクションメーンには、コークス炉ガス、コークス炉ガス由来のダスト、スラッジ、コールタール、及び水を含むガス含有液が流れ、サクションメーン底部に、前記ダスト、スラッジ及びコールタールを含むタール滓が堆積し、この堆積物を前記治具からの水噴射により、前記サクションメーンを洗浄する［１］～［３］のいずれか１項に記載のサクションメーンの洗浄方法。
［５］前記噴射ノズルに導入される水の圧力が０．３～３．０ＭＰａである［１］～［４］のいずれか１項に記載のサクションメーンの洗浄方法。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、コークス炉からコークス炉ガスを排出するサクションメーン中のタール滓の洗浄を、大型の設備を導入することなく、簡便な方法で効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】この発明にかかるコークス炉から排出されるコークス炉ガス（ＣＯＧ）の流れを示す模式図

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の説明に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

【0018】

本発明は、コークス炉からコークス炉ガス（ＣＯＧ）を排出するサクションメーンの洗浄方法に係る発明である。
まず、コークス炉から排出されるＣＯＧの流れについて、図１を用いて説明する。

【0019】

〔コークス炉から排出されるＣＯＧの流れ〕
前記コークス炉１１は、炉団１００窯程度の多数の炭化室（図示せず）を備えた炉であり、炭化室で石炭を乾留すると、石炭の乾留中にＣＯＧが発生する。各炭化室上部には、ＣＯＧを回収する上昇管１２があり、上昇管１２に集められたＣＯＧは、上昇管１２から連結管１３を経由してコレクチングメーン１４に排出される。この連結管１３及びコレクチングメーン１４の上部には、連結配管１５を介して工業用水（安水）のライン１６と連結された安水ノズル１７が設置され、安水を安水ノズル１７から連結管１３やコレクチングメーン１４内のＣＯＧに噴射する。これにより、ＣＯＧは８０～９０℃に冷却される。
そして、この安水噴射により、ＣＯＧは、ＣＯＧのガス成分、コールタール及び安水のガス含有液となる。このガス含有液の流動物には、コールタール及び安水の他に、ダストや乾留中のスラッジ（以下、あわせて「スラッジ等」と称する場合がある。）が含まれる。
そして、このガス含有液は、サクションメーン１８の内部を流れ、精製装置（例えば、ガス精製装置やガス液分離装置）へと吸引される。

【0020】

このサクションメーン１８は、コレクチングメーン１４にて冷却されたガス含有液が流れるコークス炉ガス吸引管であり、円筒状の配管からなり、配管の一端部でコレクチングメーン１４が連結され、このコレクチングメーン１４を連結した一端部から、他端部にかけて下方に傾斜を有しており、ガス含有液が傾斜に沿って流れるような構造となっている。

【0021】

前記ガス含有液は、このサクションメーン１８を経由した後、精製装置にてスラッジ等、コールタール、安水を分離し、コールタールは副生物処理設備へ送られ、安水はコークス炉ガスの冷却用として再利用され、一部は排水処理設備へ送られる。
また、サクションメーン１８の内部には、その途中に、コークス炉１１から発生したＣＯＧやＣＯＧを冷却して得られたガス含有液のガス成分の圧力を制御するための圧力制御弁１９が設けられており、コークス炉１１を微加圧制御する。さらに、圧力制御弁１９の下方には、隙間が設けられ、ガス含有液のガス成分以外の流動体を流す。

【0022】

［コークス炉ガス（ＣＯＧ）］
前記ＣＯＧは、石炭からコークスを製造する際にコークス炉内から発生するガスである。具体的には、石炭を６００℃以上の温度で加熱乾留してコークスを製造する際に発生するガスで、一般的な組成として、水素１０～７０体積％、メタン２０～７０体積％、メタン以外の炭化水素（エチレン等のオレフィン類等）１～１５体積％、一酸化炭素４～９体積％、二酸化炭素１～６体積％、窒素１～１３体積％、酸素０～０．５体積％、硫化水素等の硫黄化合物０．３～１．５体積％、アンモニア等の窒素化合物０．３～１．８体積％、ベンゾール類０．１～１．８体積％、及びその他の石炭由来のスラッジ等の微量成分を含む。

【0023】

［サクションメーンにおけるタール滓の堆積］
前記ガス含有液は、ＣＯＧのガス成分、コールタール及び安水を含有するが、それ以外に、ダスト及び乾留中のスラッジ、すなわち、スラッジ等が含まれる。このうち、コールタール、安水及びスラッジ等を主とする流動体は、前記サクションメーン１８の内部の底部を流れる。
サクションメーン１８は、前記の通り傾斜を有するので、安水は流れていくが、スラッジ等はサクションメーン内の底部に徐々に堆積し、そして固着する。また、コールタールも安水に比べて粘度が高いため、スラッジ等と同様にサクションメーン内の底部には徐々にタールが堆積する。このような、スラッジ等及びコールタールを含むタール滓２０は、ペースト状物質であり、サクションメーン１８の内部の底部にとどまり堆積するため、安水の流れを阻害し、通ガス抵抗の増加やサクションメーン内にある圧力制御弁の駆動部の抵抗増加を生じ、ＣＯＧの排出が滞る等の問題を生じさせる。

【0024】

［治具］
このタール滓２０を除去するため、サクションメーン１８の上部の周面部に設けられた治具挿入部２１に挿入する噴射部２３を有する治具２２が用いられる。この治具２２のうち、サクションメーン１８に挿入される噴射部２３は筒状であり、その後端部で水の供給ラインからの水を供給する連結配管（図示せず）と連結される。また、この噴射部２３の先端部には噴射ノズル２３ａが連結される。このため、水のラインからの水を噴射部２３の先端の噴射ノズル２３ａから噴射することができ、これにより、タール滓２０を除去し、サクションメーン１８を洗浄することができる。
この治具の挿入本数は任意であるが、サクションメーン１８内でタール滓２０が堆積しやすい圧力制御弁１９近傍に少なくとも１本挿入することが好ましい。また、水としては、安水を用いることができ、前記した、コークス炉ガス冷却用に利用している安水を使用すると、経済的であり好ましい。

【0025】

この治具２２は、前記タール滓２０を除去するため、少なくとも次の特徴を有することが必要である。
まず、５０～９０℃の温度の水を前記サクションメーン内に噴射することができることが必要である。これは、タール滓２０を温めることにより、流動性が生じるので、除去しやすくなるからである。
前記水の温度を、所定範囲内とする方法としては、次の方法があげられる。使用する安水等の水の温度がその所定範囲内にあるときは、特別な方法は不要となり、その水を噴射部２３に導入すればよい。一方、使用する安水等の水の温度がその所定範囲から外れるときは、水の供給ラインと噴射部２３を連結する連結配管に加熱装置又は冷却装置を配し、所定範囲内の温度に調整する。

【0026】

さらに、前記噴射ノズル２３ａからの水の噴射を、サクションメーン１８内部の所定範囲内に少なくとも行うこと、すなわち、噴射ノズル２３ａの位置を、サクションメーン１８内部の所定範囲内に少なくとも配することが必要である。
その範囲は、サクションメーン１８の底部から、サクションメーン１８の内径（図１のｄ）の１／１２の高さの位置（図１のＡの位置）とすると、タール滓２０に水をさらに強く噴射することができ、これの除去が容易となり、この観点からは１／８以上の高さがより好ましく、１／５以上の高さが更に好ましい。サクションメーンの底部からサクションメーン１８の内径（ｄ）の高さの２／３の位置（図１のＢの位置）との間である。この範囲内の位置とすることにより、サクションメーン１８の底部に堆積しているタール滓２０に水を噴射する領域を広くすることができるために効率良くタール滓２０を除去することができる。この観点からは、サクションメーンの底部から、１／２以下の高さが好ましい。
この位置の調整は、噴射ノズル２３ａがその範囲内に配されるように、噴射部２３に目印を付けたり、噴射部２３に連結部材（図示せず）を設け、この連結部材を治具挿入部２１と接続して固定する場合、この連結部材を設ける位置を調整することにより、前記噴射ノズル２３ａの位置を調整することができる。

【0027】

また、この治具２２は、前記の特徴以外に次のような特徴を有すると、タール滓２０の除去がより容易となり好ましい。
まず、前記噴射ノズル２３ａの径を、サクションメーン１８の内径の１／３０～１／２００とすることが好ましく、１／２５～１／１８０とすることがより好ましく、１／２０～１／１６０とすることが更に好ましい。この範囲内とすることにより、噴射ノズル２３ａから噴射される水の広がる範囲が適度な広さになり、タール滓２０の除去を効率的に行うことができる。

【0028】

また、噴射ノズル２３ａを有する前記噴射部２３の先端部が、噴射部２３の本体に対して、所定の角度（図１のθ）を有するように屈曲させる構造を有することが好ましい。このθは、３０°以上６０°以下がよく、３２°以上５８°以下が好ましく、３４°以上５６°以下がより好ましい。この角度で屈曲させると、水の噴射の範囲と噴射ノズル２３ａからの水の噴射圧力との観点から、タール滓２０の除去をより効率に行うことができる。さらに、噴射部２３の本体である筒部を長さ方向に回転させることが可能な場合は、前記治具２２の噴射部２３の先端部が大きく回転し、より大きな範囲のタール滓２０の除去が可能となる。

【0029】

さらに、サクションメーン１８の径の大きさは通常、０．５ｍ以上４ｍ以下である。また、サクションメーン１８の径の大きさは好ましくは０．７ｍ以上３ｍ以下である。

【0030】

また、噴射ノズル２３ａに導入される水の圧力を、０．３～３．０ＭＰａの範囲内とすることが好ましい。これにより、タール滓２０の除去を効率的に行うことができる。この水の圧力を所定範囲内とする方法としては、次の方法があげられる。使用する水の圧力がその所定範囲内にあるときは、特別な方法は不要となり、その水をそのまま噴射部２３に導入すればよい。一方、使用する水の圧力がその所定範囲から外れるときは、水の供給ラインと噴射部２３を連結する連結配管の部分に、圧力調整装置を配し、所定範囲内の圧力に調整すればよい。

【0031】

前記した治具の各特徴に加え、タール滓２０の除去をさらに効率的に行う手段がある。
例えば、サクションメーン１８の横断断面積を０．２～１２ｍ^２の範囲内とする方法があげられ、また、好ましくは０．３８～７．１ｍ^２の範囲内とする方法があげられる。この範囲とすると、タール滓２０の除去をさらに効率的に行うことが可能となる。

【0032】

さらに、治具２２の噴射部２３が治具挿入部２１と接する部分にシール装置（図示せず）を設けることにより、治具挿入部２１でＣＯＧがサクションメーン１８から外部に漏れるのを防止することができ、作業者の安全を図ることができる。

【実施例】

【0033】

［実施例１］
本発明の効果を確認するため、既存コークス炉の実際のサクションメーンについて、本願発明を試し、タール滓の堆積変化を測定した。
まず、既存コークス炉のサクションメーン内部は、次の通りとなっていた。すなわち、既存コークス炉で生じるコークス炉ガスを安水で冷却し、これにより、コークス炉ガスのガス成分、コークス炉ガス由来のダスト、スラッジ、コールタール、及び水を含むガス含有液が生じ、これが、サクションメーン内部を流れ、コレクチングメーンの出口から圧力制御弁近傍までの位置に、ダスト、スラッジ、コールタールを含むタール滓が堆積し、山状体を形成していた。
また、サクションメーン内部に噴射する安水の温度を７０℃に調整した。
さらに、このサクションメーン内にある圧力制御弁近傍にタール滓の堆積が多かったことから、圧力制御弁近傍に安水の噴射ノズルを先端部に配した噴射部を有する治具を設置した。
噴射位置は、該圧力制御弁から約２ｍ、コレクチングメーン側に離した位置とした。また、噴射ノズルの位置を、タール滓があるサクションメーン底部からサクションメーンの内径の１／４の高さの位置とし、噴射ノズルを有する噴射部先端部の噴射部本体に対する角度θを４５°とした。
使用する安水は、３．０ＭＰａＧの安水とし、噴射ノズルとしては、噴射角が圧力３．０ＭＰａＧで３５°となるサイズが内径の１／１０７の均等扇形ノズルを用いた。
これらの条件下で、３．０ＭＰａＧの安水を１分間噴射した結果（１２４Ｌ／分）、サクションメーンの底部に堆積していたタール滓は、ノズル高さをサクションメーンの底部から内径の１／４の高さとすることにより、ノズルから水が噴射された位置からサクションメーンの出口までタール滓がすべて除去されたことが赤外線サーモグラフィ装置（ＮＥＣ三栄社製）におる温度測定により確認された。

【0034】

［実施例２］
ノズル高さをサクションメーンの底部から内径の１／３．２の高さとした以外は実施例１と同様に実施した。この場合においてもノズルから水が噴射された位置からサクションメーンの出口までタール滓がすべて除去されたことが確認された。

【0035】

［実施例３］
ノズル高さをサクションメーンの底部から内径の１／２．７の高さとした以外は実施例１と同様に実施した。この場合においてもノズルから水が噴射された位置からサクションメーンの出口までタール滓がすべて除去されたことが確認された。

【0036】

［実施例４］
使用する安水を０．３ＭＰａＧの安水とし、噴射角が圧力３．０ＭＰａＧで３５°となるサイズが内径の１／１０７の均等扇形ノズルを用いた以外は実施例１と同様に実施した。
０．３ＭＰａＧの安水を１時間噴射した結果、サクションメーンの底部に堆積していたタール滓は、ノズル高さをサクションメーンの底部から内径の１／４の高さとすることにより、タール滓が除去されたことが確認された。

【符号の説明】

【0037】

１１ コークス炉
１２ 上昇管
１３ 連結管
１４ コレクチングメーン
１５ 連結配管
１６ 安水ライン
１７ 安水ノズル
１８ サクションメーン
１９ 圧力制御弁
２０ タール滓
２１ 治具挿入部
２２ 治具
２３ 噴射部
２３ａ 噴射ノズル

【図1】