JP2000001312A - アンモニア合成ガスと動力とを同時に発生させる方法およびそのための装置 - Google Patents

アンモニア合成ガスと動力とを同時に発生させる方法およびそのための装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭化水素供給源の第一および第二水蒸気改質
の段階を包含する、合成ガスおよび動力を同時に発生さ
せる方法を提供する。 【解決手段】 高圧で第二水蒸気改質から回収される合
成ガスの一部を動力の発生のためのガスタービンで膨張
させ、そしてこの膨張された合成ガスを第一水蒸気改質
段階において燃料として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素供給源の
第一および第二水蒸気改質により合成ガスおよび動力を
発生させる方法において、高圧で第二水蒸気改質から回
収される合成ガスの一部を動力の製造のためのガスター
ビンで膨張させ、そしてこの膨張された合成ガスを第一
水蒸気改質段階において燃料として使用する上記方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化水素供給源の連続した第一および第
二水蒸気改質による合成ガスの製造は、従来公知の工程
である。この方法は、一般に連続した加熱された管式水
蒸気改質器、および頂部燃焼帯域と底部触媒帯域とを有
する断熱型燃焼反応器において行われる。燃焼帯域で
は、炭化水素供給源は、空気または酸素含有大気で部分
的に酸化される。燃焼帯域からの部分的に酸化された流
出物は、引き続いて反応器の底部に固定床の手法で配置
された水蒸気改質触媒の存在下に水蒸気改質される。断
熱型改質器の代表的な操作条件は、所望の生成ガスに応
じて、１を越える水蒸気と炭素との比率で８５０℃およ
び２〜４ＭＰａである。
【０００３】断熱型水蒸気改質の問題は、炭化水素の化
学量論量未満の燃焼におけるすすの形成にある。特に、
断熱型改質器への供給ガス中の水蒸気／炭素比が低い場
合には、燃焼帯域において著しくすすが生じる。
【０００４】数多くの工業的な用途において、水蒸気と
炭素との比率が低いことが供給ガスに求められる。従っ
て、水素および一酸化炭素合成ガスの製造において、生
成ガス中の最適の水素と一酸化炭素との比率を得るに
は、水蒸気と炭素との比率が１未満であるのが有利であ
る。
【０００５】断熱型改質において水蒸気と炭素との比率
が低い場合のすすの形成を低減するためのいくつかの試
みがこれまでになされており、これには特別な仕様のバ
ーナーおよび操作条件の制御が包含される。
【０００６】同時係属のヨーロッパ特許出願第99102386
号には、すす不含の断熱型接触水蒸気改質の方法におい
て、改質された供給源の断熱ガス温度および水蒸気と炭
素の比率に応じて、特定の範囲に操作圧力を制御するこ
とによってすすの形成を避ける上記方法が記載されてい
る。
【０００７】さらに、３．５ＭＰａを越える操作圧力に
より非常に低い水蒸気と炭素との比率においてすす不含
の改質が行えることが見いだされた。
【０００８】断熱型水蒸気改質工程における高い操作圧
力での操作の欠点は、供給ガスの圧縮のための費用にあ
る。製造された合成ガスの圧力は、代表的には引き続い
ての工程装置での適用のために、より低い圧力であるこ
とが要求される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この度、高圧で改質器
から回収される製造された合成ガスの一部を動力の発生
のためのガスタービンで放圧し、そして膨張した部分の
ガスを加熱された管式水蒸気改質器において燃料として
使用する場合には、自熱式(autothermal) 改質器への供
給ガスの圧縮に使用される大量のエネルギーが取り戻さ
れることが見いだされた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、炭化
水素供給源の第一および第二水蒸気改質の段階を包含す
る、合成ガスおよび動力を同時に発生させる方法におい
て、高圧で第二水蒸気改質から回収される合成ガスの一
部を動力の発生のためのガスタービンで膨張させ、そし
てこの膨張した合成ガスを第一水蒸気改質段階において
燃料として使用する上記方法を提供する。
【００１１】
【実施例】添付図面の図１に、本発明の特定の態様を図
式的に示す。
【００１２】図１に示される工程では、炭化水素供給源
および水蒸気の工程ガス１が、第一段階において、管式
水蒸気改質器１０で水蒸気改質される。水蒸気改質器１
０は、バーナー１５で燃料を燃焼することにより外部か
ら加熱される従来の水蒸気改質触媒１２の固定床を包含
する。
【００１３】本発明の必須の特徴として、水蒸気改質触
媒の加熱に使用される燃料は、さらに以下に記載するよ
うに、この工程によって製造される合成ガスの部分流５
である。
【００１４】第一水蒸気改質流２は、触媒床１２から回
収され、そして酸化剤流３とともに第二改質器１６に導
入される。第二改質器１６では、第一水蒸気改質流２
が、公知の第二水蒸気改質工程でさらに水蒸気改質され
る。反応器１６で用いられる条件および触媒は、一般的
なものであり、以下の表にまとめる。反応器１６から水
蒸気改質されたアンモニア合成ガス４が回収され、そし
て生成物導管６に部分的に分配され、そして流れの残余
が、ガスタービン１８に流され、その際ガスは回転軸動
力(rotational shaft power)を生成するために膨張させ
られる。次いで、ガスタービン１８からの膨張した合成
ガス５は、第一改質器１０で熱量を供給するためにバー
ナー１５で燃焼させられる。
【００１５】上記の工程の工程条件および異なるガス流
の組成を以下の表にまとめる。 ガスタービン動力：１５．８ＭＷ 上記の表から明らかなように、約２０容量％の製造され
た合成ガスをガスタービンで膨張させる場合には、上記
の工程によって１５．８ＭＷの動力が発生する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の特定の態様を図式的に示す図
面である。
【符号の説明】
１・・・・供給流 ２・・・・第一水蒸気改質流 ３・・・・酸化剤 ４、６・・合成ガス ５・・・・膨張した合成ガス １０・・・第一水蒸気改質器 １２・・・触媒床 １５・・・バーナー １６・・・第二水蒸気改質器 １８・・・タービン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭化水素供給源の第一および第二水蒸気
    改質の段階を包含する、合成ガスおよび動力を同時に発
    生させる方法において、高圧で第二水蒸気改質から回収
    される合成ガスの一部を動力の発生のためのガスタービ
    ンで膨張させ、そしてこの膨張された合成ガスを第一水
    蒸気改質段階において燃料として使用する上記方法。
  2. 【請求項２】 合成ガスおよび動力を同時に発生させる
    ための工程装置において、第二水蒸気改質器に接続され
    た、燃料により加熱される第一水蒸気改質器；第二水蒸
    気改質器の出口導管を通して取り出される製造された合
    成ガスの少なくとも一部を膨張するための、第二水蒸気
    改質器の出口導管に接続されたガスタービン；および第
    一水蒸気改質反応器に配置されたバーナーに膨張された
    合成ガスを流すための導管を包含する上記装置。
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