フレアスタック

フレアスタック（flare stack）は原油採掘施設、ガス処理施設、製油所などで出る余剰ガスを無害化するために焼却した際に出る炎、また、その手法である。

概要[編集]

石油を精製する製油所などの生産・処理プラントでは原油を熱分解してガソリンや軽油を作る際にメタンなどの炭化水素ガスが発生する。しかし、これらのような余剰ガスは、そのまま大気中に放散すると、臭いも強く環境汚染につながり、特に硫化水素のような有毒ガスを含むこともあり危険なので、生産・処理施設から十分安全な距離に設置したフレアスタックに導き、煙突の先で燃やすことである程度無害化している。

余剰ガスの処理は、ガスを回収してリユースする方が良いという見方もあるが、技術的に高度で莫大なコストがかかるため、製品の値段を上げざるを得なくなる。また、本来排出するガスを溜めておけば、引火による爆発の可能性もある。高い塔の先で燃やすことで、工場内での引火の危険を減らし、コストを抑えることができるフレアスタックが主流となっていると考えられる。

フレアスタックには通常、黒煙防止の為頂部にスチーム（蒸気）を吹き込むことで、可燃性ガスと空気をよく混合するなど工夫がされている。黒煙の正体は、ガスの不完全燃焼によるカーボンの”燃え残り”である。そのため、余剰ガスと空気の混ざる量を調整することでガスが完全燃焼し、黒煙を発生しないようにすることができる。

また、このカーボンと以下の水性ガス反応を起こすことで火炎を無煙にすることができる^[1]。

{\rm {\ C+\ H_{2}\ O\longrightarrow \;CO+\ H_{2}\;}}

{\rm {\ CO+{\frac {1}{2}}\ O_{2}\longrightarrow \;CO_{2}\;}}

{\rm {\ H_{2}+{\frac {1}{2}}\ O_{2}\longrightarrow \;H_{2}\ O\;}}


C	= 炭素
H₂	= 水素
O₂	= 酸素
CO	= 一酸化炭素
CO₂	= 二酸化炭素
H₂O	= 水蒸気

フレアスタックの歴史[編集]

その他[編集]

通常のフレアスタックが細長い塔状になっている理由は、狭い敷地でスペースを活用するとともに、燃焼ガスの輻射熱を高さ方向の距離で軽減させ、大気中に十分拡散するようにするためである。しかし、その反面、輻射熱・騒音・可視炎といった周辺環境への影響を、より広範囲に及ぼすという欠点がある。一方、バーンピットのようにガスの輻射熱を距離方向で軽減させる方法もある。

量の多少にかかわらず、ガスは常時燃焼を続けており、ガス供給が一時的に止まってもパイロットが着火しており、燃焼が中断しないようになっている。また、燃焼の炎が装置や施設内に侵入（逆流）しないように、フレーム・アレスター（flame arrester）が付いている。

パイロットが故障など何らかの原因で火がつかない場合は照明弾をガスに向けて発射して着火する手法をとることもある。^[2]

他に停電などの緊急時に精溜塔内の圧力が急上昇して、ガスが異常発生する事があり、安全弁だけで賄え切れない場合にもフレアスタックを使い、ガスを放出させることもある。また、スタートアップ時など、大量の余剰ガスを放出させる必要がある場合にも使われる。

フレアスタックの種類[編集]

架構支持型

国内で最も一般的なフレアスタック。様々なガスの組成、流量に対応できる。

ワイヤ支持型

砂漠地帯に多く、安価に設置できる。

自立型

架構支持型と同じ用途で使われ、構造的に自立させることで支持架構分の敷地を節約できる。敷地の狭い土地に適している。

グランドフレア型

地上置きの円筒状炉内で燃焼する形式のため夜間照明や騒音など周辺環境への影響が少ない。近年では、周辺住民の感情や景観への配慮から、このタイプの需要が高まっている。

バーンピット型

燃焼時の輻射熱を高さではなく距離で軽減する。

類似施設[編集]

ガス放散塔（vent stack）

操業上、緊急時やスタートアップ時などに余剰ガスを直接大気中に放出させるためのもので、着火は行わない。

脚注[編集]

^ 参考・出光興産ホームページ
^ “https://twitter.com/i/status/1521620166915751936”. Twitter. 2023年4月4日閲覧。

外部リンク[編集]

[1] 参考・出光興産ホームページ

[2] “https://twitter.com/i/status/1521620166915751936”. Twitter. 2023年4月4日閲覧。

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