JP2000239671A - 石炭の急速熱分解方法 - Google Patents
石炭の急速熱分解方法Info
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- JP2000239671A JP2000239671A JP11041751A JP4175199A JP2000239671A JP 2000239671 A JP2000239671 A JP 2000239671A JP 11041751 A JP11041751 A JP 11041751A JP 4175199 A JP4175199 A JP 4175199A JP 2000239671 A JP2000239671 A JP 2000239671A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 石炭の急速熱分解により生成するチャー、タ
ールスラッジおよびタール蒸留残さを有効利用するため
の方法を提供する。 【解決手段】 石炭熱分解生成チャー、生成ガスを冷却
し凝縮させて得られるタールと固形粉の混合物およびタ
ール蒸留残さをガス化炉へリサイクルさせてガス化する
ことを特徴とする石炭急速熱分解方法。
ールスラッジおよびタール蒸留残さを有効利用するため
の方法を提供する。 【解決手段】 石炭熱分解生成チャー、生成ガスを冷却
し凝縮させて得られるタールと固形粉の混合物およびタ
ール蒸留残さをガス化炉へリサイクルさせてガス化する
ことを特徴とする石炭急速熱分解方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭の熱分解によ
り生成するチャー、タールと固形粉の混合物、およびタ
ールを石炭熱分解プロセスの中で有効活用する石炭の急
速熱分解方法に関する。
り生成するチャー、タールと固形粉の混合物、およびタ
ールを石炭熱分解プロセスの中で有効活用する石炭の急
速熱分解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】石炭を利用価値の高いガス、液体および
固体に転換できる急速熱分解プロセスは石炭の新利用技
術として期待されている。
固体に転換できる急速熱分解プロセスは石炭の新利用技
術として期待されている。
【０００３】石炭を６００〜１０００℃の無酸化雰囲気
で熱分解すると、炭化水素、一酸化炭素、水素等からな
る可燃性ガス、化学原料となるタールおよびチャーが生
成することが知られている。これら熱分解生成物のうち
のチャーをサイクロン等で高温可燃ガスから分離した後
に、リサイクルしてガス化炉内で酸素およびスチームに
よりガス化し、その高温ガス中に石炭を吹き込み熱分解
する方法が特開平４−１２２８９７号公報に記載されて
いる。一方、サイクロン通過後の高温可燃性ガス中に
は、タール蒸気、残チャーやフライアッシュ等の固形粉
が存在するが、ベンチュリースクラバーのようなオリフ
ィスおよび水スプレー徐塵により、固形粉と一部凝縮さ
れたタールの混合物が回収される。更に、残ったタール
蒸気は特開平７−８２５６４号、特開平７−８２５６５
号、特開平７−２６８３５５号公報等に記されているよ
うに、水スプレーによる直接冷却または水冷管や水冷壁
による間接冷却により凝縮され、沸点が数十℃から３０
０℃超の液体混合物として回収される。
で熱分解すると、炭化水素、一酸化炭素、水素等からな
る可燃性ガス、化学原料となるタールおよびチャーが生
成することが知られている。これら熱分解生成物のうち
のチャーをサイクロン等で高温可燃ガスから分離した後
に、リサイクルしてガス化炉内で酸素およびスチームに
よりガス化し、その高温ガス中に石炭を吹き込み熱分解
する方法が特開平４−１２２８９７号公報に記載されて
いる。一方、サイクロン通過後の高温可燃性ガス中に
は、タール蒸気、残チャーやフライアッシュ等の固形粉
が存在するが、ベンチュリースクラバーのようなオリフ
ィスおよび水スプレー徐塵により、固形粉と一部凝縮さ
れたタールの混合物が回収される。更に、残ったタール
蒸気は特開平７−８２５６４号、特開平７−８２５６５
号、特開平７−２６８３５５号公報等に記されているよ
うに、水スプレーによる直接冷却または水冷管や水冷壁
による間接冷却により凝縮され、沸点が数十℃から３０
０℃超の液体混合物として回収される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】急速熱分解の生成物の
うち固体成分のチャーをサイクロン等で分離してガス化
炉へリサイクルしてガス化して石炭熱分解反応の熱源と
する方法は、熱分解生成物を効率的に活用することによ
り、高い熱効率が得られる。しかし、通常、熱分解石炭
の４０〜６０％はチャーとなるが、ガス化に必要なチャ
ーの量は生成チャーの一部に過ぎず、残りは別の用途、
例えば固体燃料等に活用される。
うち固体成分のチャーをサイクロン等で分離してガス化
炉へリサイクルしてガス化して石炭熱分解反応の熱源と
する方法は、熱分解生成物を効率的に活用することによ
り、高い熱効率が得られる。しかし、通常、熱分解石炭
の４０〜６０％はチャーとなるが、ガス化に必要なチャ
ーの量は生成チャーの一部に過ぎず、残りは別の用途、
例えば固体燃料等に活用される。
【０００５】一方、チャーを分離した後のガス中には、
タール蒸気およびサイクロンで未回収の微細なチャー、
フライアッシュ等の固形粉が含まれており、ベンチュリ
ースクラバー等により固形粉と一部凝縮されたタールと
の混合物、即ちタールスラッジが回収される。この混合
物は、可燃成分が高いために燃料として利用可能である
が、アッシュ成分が高いためにアッシュの処理が必要に
なること、重質タールとの混合物であるために固化しや
すく保存やハンドリングが難しいこと等の課題があり、
従来、産廃処理用燃料等の付加価値の低い利用先に限定
されていた。
タール蒸気およびサイクロンで未回収の微細なチャー、
フライアッシュ等の固形粉が含まれており、ベンチュリ
ースクラバー等により固形粉と一部凝縮されたタールと
の混合物、即ちタールスラッジが回収される。この混合
物は、可燃成分が高いために燃料として利用可能である
が、アッシュ成分が高いためにアッシュの処理が必要に
なること、重質タールとの混合物であるために固化しや
すく保存やハンドリングが難しいこと等の課題があり、
従来、産廃処理用燃料等の付加価値の低い利用先に限定
されていた。
【０００６】また、ベンチュリースクラバー後に回収さ
れたタールは、酸素含有量が多い若い石炭を急速熱分解
する場合においては、石炭中の高分子物質の解離が十分
に進まないために複雑な高沸点成分の割合が多く、しか
も微細な固形分も混入するために、従来、タール混合物
から有効成分を蒸留により分離した残りは化学原料とは
なりえず、前記と同様な利用先に限定されていた。
れたタールは、酸素含有量が多い若い石炭を急速熱分解
する場合においては、石炭中の高分子物質の解離が十分
に進まないために複雑な高沸点成分の割合が多く、しか
も微細な固形分も混入するために、従来、タール混合物
から有効成分を蒸留により分離した残りは化学原料とは
なりえず、前記と同様な利用先に限定されていた。
【０００７】以上の理由のために、従来の方法は熱分解
生成物を必ずしも有効に活用されていないところがあ
る。
生成物を必ずしも有効に活用されていないところがあ
る。
【０００８】そこで、本発明は、石炭の急速熱分解にお
いて生成したチャー、スラッジおよびタールの蒸留残差
さを効率的に利用するための方法を提供することを目的
とする。
いて生成したチャー、スラッジおよびタールの蒸留残差
さを効率的に利用するための方法を提供することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明における石炭急速
熱分解生成物の有効利用方法は、炭素含有物質を酸素お
よびスチームとともにガス化炉へ吹き込み、部分酸化反
応を起こさせて高温還元ガスを製造し、次いでガス化炉
と直結した熱分解炉に該高温還元ガスを導き、高温ガス
の顕熱を利用して石炭を急速熱分解する石炭の熱分解方
法において、石炭熱分解により生成したチャー、生成ガ
スを冷却し凝縮させて得られるタールと固形粉の混合
物、および生成タールの蒸留残さをそれぞれ分離回収す
るとともに、前記タールと固形粉の混合物と前記生成タ
ールの蒸留残さのうちの少なくとも１種類と前記チャー
とを、ガス化炉へリサイクルしてガス化することを特徴
とする。
熱分解生成物の有効利用方法は、炭素含有物質を酸素お
よびスチームとともにガス化炉へ吹き込み、部分酸化反
応を起こさせて高温還元ガスを製造し、次いでガス化炉
と直結した熱分解炉に該高温還元ガスを導き、高温ガス
の顕熱を利用して石炭を急速熱分解する石炭の熱分解方
法において、石炭熱分解により生成したチャー、生成ガ
スを冷却し凝縮させて得られるタールと固形粉の混合
物、および生成タールの蒸留残さをそれぞれ分離回収す
るとともに、前記タールと固形粉の混合物と前記生成タ
ールの蒸留残さのうちの少なくとも１種類と前記チャー
とを、ガス化炉へリサイクルしてガス化することを特徴
とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】ガス化炉は、可燃物質を酸素と部
分燃焼させて効率よく還元ガスに変換するとともに、可
燃物質中の灰分をスラグとして溶融分離させることがで
きる装置である。そのため、フライアッシュを含むスラ
ッジでも、タールの蒸留残さでも容易にガス化材料とし
て利用できる。一方、チャーは、ガス化材料にもなりう
るが、スラッジやタールの蒸留残さに比べて付加価値の
高い材料である。そこで、付加価値の低いスラッジやタ
ールの蒸留残さをガス化材料に活用し、熱量の不足があ
る場合はチャーで補うことが、熱分解生成物を最も有効
に活用する方法である。
分燃焼させて効率よく還元ガスに変換するとともに、可
燃物質中の灰分をスラグとして溶融分離させることがで
きる装置である。そのため、フライアッシュを含むスラ
ッジでも、タールの蒸留残さでも容易にガス化材料とし
て利用できる。一方、チャーは、ガス化材料にもなりう
るが、スラッジやタールの蒸留残さに比べて付加価値の
高い材料である。そこで、付加価値の低いスラッジやタ
ールの蒸留残さをガス化材料に活用し、熱量の不足があ
る場合はチャーで補うことが、熱分解生成物を最も有効
に活用する方法である。
【００１１】以下に発明実施の形態を図で説明する。
【００１２】図１は石炭の急速熱分解プロセスの一例と
して、二室二段気流床石炭急速熱分解プロセスフローを
示す図である。
して、二室二段気流床石炭急速熱分解プロセスフローを
示す図である。
【００１３】炉本体は、石炭熱分解炉２とガス化炉１の
二室に分かれている。ガス化炉１では、炭素含有物質
を、酸素３と部分燃焼させ、１４００〜１７００℃の高
温還元ガスを得る。熱分解炉２では、この高温ガスを熱
源として吹き込まれた微粉炭４を急速加熱して熱分解さ
せる。ここでの微粉炭４は、平均粒径５０μｍ程度の微
粒子が好ましい。熱分解温度は高温ガス熱量と熱分解炉
２への吹き込み微粉炭量で決まるが、通常、６００〜１
０００℃に制御される。この温度で微粉炭４はチャー、
タール、ガスに分解されるが、熱分解温度が高温になる
と、タールが発生しない場合もある。チャーはサイクロ
ン５等で分離回収され、水冷等の冷却装置６で冷却さ
れ、チャーホッパー７に蓄えられた後に、一部はリサイ
クルされてガス化燃料１６に利用され、またその他は製
品１８として回収される。チャーが除去された、タール
蒸気を含む高温ガスは、熱回収装置８で３００℃以下に
抜熱された後、例えばオリフィス状のスプレー冷却から
なる除塵冷却装置９により３００℃から１００℃程度ま
で冷却されると同時に除塵され、除塵冷却装置９と直結
したデカンター１０において、固形物と一部凝縮された
タールとの混合物、いわゆるスラッジが分離回収され
る。更に冷却装置１１により３０℃程度まで冷却され、
製品ガス２０として回収される。一方、ガス中のタール
分は凝縮され、デカンター１２で水と分離される。
二室に分かれている。ガス化炉１では、炭素含有物質
を、酸素３と部分燃焼させ、１４００〜１７００℃の高
温還元ガスを得る。熱分解炉２では、この高温ガスを熱
源として吹き込まれた微粉炭４を急速加熱して熱分解さ
せる。ここでの微粉炭４は、平均粒径５０μｍ程度の微
粒子が好ましい。熱分解温度は高温ガス熱量と熱分解炉
２への吹き込み微粉炭量で決まるが、通常、６００〜１
０００℃に制御される。この温度で微粉炭４はチャー、
タール、ガスに分解されるが、熱分解温度が高温になる
と、タールが発生しない場合もある。チャーはサイクロ
ン５等で分離回収され、水冷等の冷却装置６で冷却さ
れ、チャーホッパー７に蓄えられた後に、一部はリサイ
クルされてガス化燃料１６に利用され、またその他は製
品１８として回収される。チャーが除去された、タール
蒸気を含む高温ガスは、熱回収装置８で３００℃以下に
抜熱された後、例えばオリフィス状のスプレー冷却から
なる除塵冷却装置９により３００℃から１００℃程度ま
で冷却されると同時に除塵され、除塵冷却装置９と直結
したデカンター１０において、固形物と一部凝縮された
タールとの混合物、いわゆるスラッジが分離回収され
る。更に冷却装置１１により３０℃程度まで冷却され、
製品ガス２０として回収される。一方、ガス中のタール
分は凝縮され、デカンター１２で水と分離される。
【００１４】本発明は、分離回収されたチャー、スラッ
ジおよびタールの一部をガス化炉へ酸素、水蒸気ととも
に供給しガス化して熱分解のための熱源とする方法に関
するものである。
ジおよびタールの一部をガス化炉へ酸素、水蒸気ととも
に供給しガス化して熱分解のための熱源とする方法に関
するものである。
【００１５】本発明において、除塵冷却装置９およびデ
カンター１０で回収されたスラッジは、スラッジタンク
１３に蓄えられる。一方、後工程で回収されたタール
は、利用目的に応じて蒸留装置１５で分離され、製品タ
ール１９として回収される。最終的に化学原料として利
用できないタール蒸留残さが発生するが、このタール蒸
留残さはスラッジタンク１３に持ち込んでも、独立に処
理しても良い。スラッジタンク１３ではスラッジやター
ル蒸留残さの搬送性を改善するために軽質油を添加した
り、蒸気で昇温した後にガス化スラッジ１７としてポン
プ１４等でガス化炉へ吹き込まれる。スラッジの発熱量
と供給量は測定され、その値に基づきガス化炉へリサイ
クルさせるチャーの量と必要な酸素の量が算出され、そ
れらがガス化炉へ供給される。ガス化炉ではスラッジ中
のタールやチャーは部分燃焼されて約１５５０℃の高温
雰囲気下で一酸化炭素や水素等の還元ガスに転換される
とともに、スラッジ中の灰分は溶融分離されてスラグと
して回収される。
カンター１０で回収されたスラッジは、スラッジタンク
１３に蓄えられる。一方、後工程で回収されたタール
は、利用目的に応じて蒸留装置１５で分離され、製品タ
ール１９として回収される。最終的に化学原料として利
用できないタール蒸留残さが発生するが、このタール蒸
留残さはスラッジタンク１３に持ち込んでも、独立に処
理しても良い。スラッジタンク１３ではスラッジやター
ル蒸留残さの搬送性を改善するために軽質油を添加した
り、蒸気で昇温した後にガス化スラッジ１７としてポン
プ１４等でガス化炉へ吹き込まれる。スラッジの発熱量
と供給量は測定され、その値に基づきガス化炉へリサイ
クルさせるチャーの量と必要な酸素の量が算出され、そ
れらがガス化炉へ供給される。ガス化炉ではスラッジ中
のタールやチャーは部分燃焼されて約１５５０℃の高温
雰囲気下で一酸化炭素や水素等の還元ガスに転換される
とともに、スラッジ中の灰分は溶融分離されてスラグと
して回収される。
【００１６】その結果、本発明により付加価値の低いス
ラッジおよびタール蒸留残さを自プロセス内で消費し、
より付加価値の高いチャーを増産することが可能とな
る。
ラッジおよびタール蒸留残さを自プロセス内で消費し、
より付加価値の高いチャーを増産することが可能とな
る。
【００１７】
【実施例】１ｔ／ｄの石炭熱分解装置により高揮発瀝青
炭を８００℃で熱分解した。
炭を８００℃で熱分解した。
【００１８】ケース１では、まず、ガス化用炭素含有物
質には熱分解用と同じ石炭１００Ｋｇを用い、１００Ｋ
ｇの石炭を熱分解した。その結果、５０Ｋｇのチャー、
５Ｋｇのタールスラッジおよび１０Ｋｇのタールが回収
された。その他は熱分解ガスである。更に、タールを蒸
留して３Ｋｇの残さが得られた。
質には熱分解用と同じ石炭１００Ｋｇを用い、１００Ｋ
ｇの石炭を熱分解した。その結果、５０Ｋｇのチャー、
５Ｋｇのタールスラッジおよび１０Ｋｇのタールが回収
された。その他は熱分解ガスである。更に、タールを蒸
留して３Ｋｇの残さが得られた。
【００１９】次に、５０Ｋｇの石炭と５０Ｋｇの生成チ
ャーをガス化用炭素含有物質として用い、前記の方法で
高揮発瀝青炭１００Ｋｇを熱分解して同様な生成物を得
ることができた。
ャーをガス化用炭素含有物質として用い、前記の方法で
高揮発瀝青炭１００Ｋｇを熱分解して同様な生成物を得
ることができた。
【００２０】ケース２では、ケース１と同様に、まず、
ガス化用炭素含有物質に熱分解用と同じ石炭１００Ｋｇ
を用い、１００Ｋｇの石炭を熱分解した。続いて、今度
は生成チャー５０Ｋｇのうち４３Ｋｇと５Ｋｇのタール
スラッジおよび３Ｋｇのタール蒸留残さを加えてガス化
したが、高揮発瀝青炭１００Ｋｇを熱分解してケース１
と同様な生成物を得ることができ、ケース１とケース２
では生成物の差違は見られなかった。
ガス化用炭素含有物質に熱分解用と同じ石炭１００Ｋｇ
を用い、１００Ｋｇの石炭を熱分解した。続いて、今度
は生成チャー５０Ｋｇのうち４３Ｋｇと５Ｋｇのタール
スラッジおよび３Ｋｇのタール蒸留残さを加えてガス化
したが、高揮発瀝青炭１００Ｋｇを熱分解してケース１
と同様な生成物を得ることができ、ケース１とケース２
では生成物の差違は見られなかった。
【００２１】以上の結果、ケース１では、２００Ｋｇの
石炭を熱分解して、５０Ｋｇのチャーと１０Ｋｇのスラ
ッジと６Ｋｇの蒸留残さが得られたが、ケース２では５
７Ｋｇのチャーと５Ｋｇのスラッジおよび３Ｋｇの蒸留
残さが得られ、付加価値の高いチャーを増やし、付加価
値の低いスラッジやタール残さを減らすことができるこ
とを確認できた。
石炭を熱分解して、５０Ｋｇのチャーと１０Ｋｇのスラ
ッジと６Ｋｇの蒸留残さが得られたが、ケース２では５
７Ｋｇのチャーと５Ｋｇのスラッジおよび３Ｋｇの蒸留
残さが得られ、付加価値の高いチャーを増やし、付加価
値の低いスラッジやタール残さを減らすことができるこ
とを確認できた。
【００２２】
【発明の効果】本発明により、石炭の急速熱分解生成物
のうち、付加価値の低いスラッジやタール蒸留残さを有
効活用し、付加価値の高いチャーを増やすことが可能と
なった。
のうち、付加価値の低いスラッジやタール蒸留残さを有
効活用し、付加価値の高いチャーを増やすことが可能と
なった。
【図１】チャー、スラッジ、蒸留残さリサイクルを含む
石炭の急速熱分解プロセスフローを示す図である。
石炭の急速熱分解プロセスフローを示す図である。
１ ガス化炉 ２ 石炭熱分解炉 ３ 酸素 ４ 微粉炭 ５ サイクロン ６ チャー冷却装置 ７ チャーホッパー ８ 熱回収装置 ９ 除塵冷却装置 １０ デカンター １１ ガス冷却装置 １２ デカンター １３ スラッジタンク １４ スラッジ搬送ポンプ １５ 蒸留装置 １６ ガス化チャー １７ ガス化スラッジ １８ 製品チャー １９ 製品タール ２０ 製品ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 隆文 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 白川 充祉 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素含有物質を酸素およびスチームとと
もにガス化炉へ吹き込み、部分酸化反応を起こさせて高
温還元ガスを製造し、次いでガス化炉と直結した熱分解
炉に該高温還元ガスを導き、高温ガスの顕熱を利用して
石炭を急速熱分解する石炭の熱分解方法において、石炭
熱分解により生成したチャー、生成ガスを冷却し凝縮さ
せて得られるタールと固形粉の混合物、および生成ター
ルの蒸留残さをそれぞれ分離回収するとともに、前記タ
ールと固形粉の混合物と前記生成タールの蒸留残さのう
ちの少なくとも１種類と前記チャーとを、ガス化炉へリ
サイクルしてガス化することを特徴とする石炭の熱分解
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041751A JP2000239671A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 石炭の急速熱分解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041751A JP2000239671A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 石炭の急速熱分解方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000239671A true JP2000239671A (ja) | 2000-09-05 |
Family
ID=12617138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11041751A Withdrawn JP2000239671A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 石炭の急速熱分解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000239671A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006082823A1 (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-10 | Hitachi, Ltd. | 固体燃料ガス化装置およびガス化方法 |
| JP2007231062A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Hitachi Zosen Corp | ガス化装置 |
| CN114606024A (zh) * | 2020-12-07 | 2022-06-10 | 镇雄县久源煤矿有限责任公司 | 一种粉煤热解中气固冷态分离的装置和方法 |
-
1999
- 1999-02-19 JP JP11041751A patent/JP2000239671A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006082823A1 (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-10 | Hitachi, Ltd. | 固体燃料ガス化装置およびガス化方法 |
| US20090249691A1 (en) * | 2005-02-04 | 2009-10-08 | Hitachi, Ltd. | Apparatus and Method for Gasifying Solid Fuel |
| AU2006211317B2 (en) * | 2005-02-04 | 2010-07-08 | Electric Power Development Co., Ltd. | Apparatus and method for gasifying solid fuel |
| CN101115822B (zh) * | 2005-02-04 | 2010-09-29 | 株式会社日立制作所 | 固体燃料气化装置与气化方法 |
| JP2007231062A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Hitachi Zosen Corp | ガス化装置 |
| JP4696969B2 (ja) * | 2006-02-28 | 2011-06-08 | 日立造船株式会社 | ガス化装置 |
| CN114606024A (zh) * | 2020-12-07 | 2022-06-10 | 镇雄县久源煤矿有限责任公司 | 一种粉煤热解中气固冷态分离的装置和方法 |
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