JP2000303081A - Carburetting method for coke oven gas - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、コークス炉で発生
するガスを用いて、石炭などの炭素源有機物の水添ガス
化反応を行い、高カロリーガスを得る方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for obtaining a high calorie gas by performing a hydrogenation gasification reaction of a carbon source organic substance such as coal using a gas generated in a coke oven.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、石炭を最も多く使用している技術
分野は、鉄鋼業における高炉用コークスの製造過程であ
り、その際多量のコークス炉ガスが生成される。しかし
ながら、この様なコークス炉ガスの組成は、通常水素60
％、メタン20％、一酸化炭素7％、窒素8％、二酸化炭素
2％程度であり、その発熱量は16.5MJ/m3程度である。こ
の水素ガスを多く含む点は、例えば、都市ガスとして利
用するにはあまり好ましくない。2. Description of the Related Art At present, the technical field where coal is used most is in the process of producing blast furnace coke in the steel industry, in which a large amount of coke oven gas is generated. However, the composition of such coke oven gas is typically 60
%, Methane 20%, carbon monoxide 7%, nitrogen 8%, carbon dioxide
It is about 2%, and its calorific value is about 16.5 MJ / m 3 . The fact that a large amount of hydrogen gas is contained is not preferable for use as, for example, city gas.
【０００３】このコークス炉ガスの発熱量を増加させる
ために、従来水蒸気改質が行われてきた。このプロセス
では、触媒を用いて反応温度300〜500℃程度で炭化水素
と水蒸気を反応させ、メタン、水素、一酸化炭素、二酸
化炭素に変換させる。[0003] In order to increase the calorific value of the coke oven gas, steam reforming has conventionally been performed. In this process, hydrocarbons and steam are reacted at a reaction temperature of about 300 to 500 ° C. using a catalyst to convert them into methane, hydrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide.
【０００４】このとき、生成するガス組成は、次の平行
反応により決まる。[0004] At this time, the composition of the generated gas is determined by the following parallel reaction.
【０００５】 CO+3H2⇔CH4+H2O (１） CO+H2O⇔CO2+H2 (２） 2CO+⇔CO2+C (３） CH4⇔2H2+C (４） ここで一酸化炭素と水素からメタンを生成する式（１）
の反応を見ると、一酸化炭素に対し3倍のH2が消費され
ることが分かる。コークス炉ガスにおける一酸化炭素と
水素との比は、7:60程度であり、共存する二酸化炭素の
量を考慮しても、生成ガス中には、水素が30〜40％以上
残ることになる。このため、従来は、LPG、ナフサなど
をコークス炉ガスに添加し、炭素源を増加させた後、水
蒸気改質を行うことにより、メタンの割合を増加させ
て、生成ガスの発熱量を増大させるという手法が取られ
てきた。この手法により、メタンに富んでおり、都市ガ
スとして好適な性状のガスを得ることができる。しかし
ながら、生成ガス量という観点からは、式（１）から明
らかな様に、1/4以下に減少するのみならず、LPG、ナフ
サなどの炭素源を追加することを必要とするので、効率
の良い手法とはいい難い。また、LPG、ナフサなどは、
決して安価な材料ではなく、製造コストを増大させるこ
とも、非常に大きな問題である。CO + 3H 2 ⇔CH 4 + H 2 O (1) CO + H 2 O⇔CO 2 + H 2 (2) 2CO + ⇔CO 2 + C (3) CH 4 ⇔2H 2 + C (4) Here, the formula (1) that produces methane from carbon monoxide and hydrogen
The reaction shows that H 2 is consumed three times as much as carbon monoxide. The ratio of carbon monoxide to hydrogen in coke oven gas is about 7:60, and even if the amount of coexisting carbon dioxide is considered, 30-40% or more of hydrogen will remain in the product gas . For this reason, conventionally, LPG, naphtha, etc. are added to coke oven gas, and after increasing the carbon source, steam reforming is performed to increase the ratio of methane and increase the calorific value of the generated gas. That approach has been taken. By this method, a gas rich in methane and having properties suitable as city gas can be obtained. However, from the viewpoint of the amount of generated gas, as is apparent from the equation (1), not only is it reduced to 1/4 or less, but it is necessary to add a carbon source such as LPG, naphtha, etc. It is hard to say that it is a good method. In addition, LPG, naphtha, etc.
It is also a very big problem that it is not an inexpensive material and increases the manufacturing cost.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】コークス炉ガスの水蒸
気改質には、上記の様な問題点が存在するので、例え
ば、中国の一部の都市などでは、現在でも、コークス炉
ガスをそのまま供給することが行われている。中国の様
に、LPG源を持たず、石炭が豊富で安価であり、コーク
ス炉が数多く存在する地域では、高発熱量の都市ガス生
成プロセスが充足すべき要件は、コストが安いこと、
十分な量の生成ガスが得られること、生成ガスの発
熱量が高いことなどである。Since the above-mentioned problems exist in the steam reforming of coke oven gas, for example, in some cities in China, the coke oven gas is still supplied as it is even now. That is being done. In areas such as China, which have no LPG source, are rich in coal, are inexpensive, and have a large number of coke ovens, the requirements for a high calorific value city gas generation process must be low cost,
That is, a sufficient amount of product gas is obtained, and the calorific value of the product gas is high.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の様な
技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、コークス炉
で発生する水素リッチなガスを、石炭、ナフサ、プラス
チック、ゴム、廃棄物などの炭素源有機物を水添ガス化
反応に供する際の水素源として利用することを着想し、
本発明を完成するにいたった。すなわち、本発明は、下
記のコークス炉ガス増熱方法を提供するものである。 １．水素を主成分とするコークス炉生成ガスを炭素源有
機物とともに水素添加ガス化反応に供することを特徴と
するコークス炉ガスの増熱方法。 ２．炭素源有機物として微粉炭を用いる上記項１に記載
のコークス炉ガスの増熱方法。 ３．水素添加ガス化反応で生じる固形生成物を原料の一
部としてコークス炉に導入する上記項１に記載のコーク
ス炉ガスの増熱方法。 ４．水素添加ガス化反応で生じるガスを水素分離工程に
導入して、SNGをを得る 上記項１に記載のコークス炉ガスの増熱方法。The inventor of the present invention has conducted intensive studies in view of the state of the art as described above, and as a result, has been able to convert hydrogen-rich gas generated in a coke oven into coal, naphtha, plastic, rubber, With the idea of using organic matter such as waste as a hydrogen source when subjecting it to hydrogasification,
The present invention has been completed. That is, the present invention provides the following coke oven gas heating method. 1. A coke oven gas heating method characterized by subjecting a coke oven gas containing hydrogen as a main component to a hydrogenation gasification reaction together with a carbon source organic matter. 2. Item 2. The coke oven gas heating method according to Item 1, wherein pulverized coal is used as the carbon source organic matter. 3. Item 2. The coke oven gas heating method according to the above item 1, wherein a solid product generated by the hydrogenation gasification reaction is introduced into the coke oven as a part of the raw material. 4. A method for increasing the heat of a coke oven gas according to item 1, wherein a gas generated in the hydrogenation gasification reaction is introduced into a hydrogen separation step to obtain SNG.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明において利用する石炭など
の炭素源有機物(以下「石炭」を以て代表させる)の水素
添加ガス化反応は、700℃以上に加熱された水素を微粉
炭に噴射し、メタンを主成分とするガスを得るプロセス
である。このプロセスは、石炭からメタンガスを生成す
ることを主な目的として研究/開発されてきたものであ
る。本発明においては、この反応をコークス炉ガスの増
熱のために用いる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In a hydrogenation gasification reaction of a carbon source organic substance such as coal (hereinafter referred to as “coal”) used in the present invention, hydrogen heated to 700 ° C. or more is injected into pulverized coal, This is a process for obtaining a gas mainly composed of methane. This process has been researched / developed with the primary goal of producing methane gas from coal. In the present invention, this reaction is used for increasing the temperature of the coke oven gas.
【０００９】[0009]
【発明の効果】本発明によれば、コークス炉で発生する
ガスを石炭の水添ガス化反応の水素源として利用するこ
とにより、発熱量のより高いガスを得ることができる。
すなわち、本発明においては、高価なLPG、ナフサなど
を用いることなく、コークス炉ガスの発生をを含めて、
安価な石炭のみを用いるので、高発熱量のガスを低コス
トで製造することができる。According to the present invention, a gas having a higher calorific value can be obtained by using a gas generated in a coke oven as a hydrogen source in a hydrogenation gasification reaction of coal.
That is, in the present invention, without using expensive LPG, naphtha, etc., including the generation of coke oven gas,
Since only inexpensive coal is used, a high calorific value gas can be produced at low cost.
【００１０】また、生成ガス量に関しても、炭素源とし
て石炭を使用するので、石炭の投入量を増加することに
より、十分なガス量を得ることができる。[0010] Further, regarding the amount of generated gas, since coal is used as a carbon source, a sufficient amount of gas can be obtained by increasing the input amount of coal.
【００１１】さらに、生成ガスの発熱量に関しては、コ
ークス炉ガスと比較して、30％程度増加する。Further, the calorific value of the generated gas increases by about 30% as compared with the coke oven gas.
【００１２】さらにまた、水添ガス化反応により生成す
るガスをさらに水素分離工程に供することにより、当初
のコークス炉ガスと比較して、発熱量を100％程度増加
させたSNGを得ることができる。Furthermore, by subjecting the gas generated by the hydrogenation gasification reaction to a hydrogen separation step, SNG having a calorific value increased by about 100% as compared with the original coke oven gas can be obtained. .
【００１３】また、石炭の水添ガス化において生成する
チャーをコークス炉に導入することにより、生成するコ
ークスの成形性も向上する。[0013] Further, by introducing the char generated in the hydrogasification of coal into a coke oven, the formability of the generated coke is also improved.
【００１４】さらに、石炭に代えて、ナフサ、プラスチ
ック、廃棄物などの炭化水素類をコークス炉ガスにより
水添ガス化することも可能であり、同様にコークス炉ガ
スの熱量増加を行うことができる。これらは、いずれも
石炭以上にガス化しやすいため、原料として、非常に有
用である。Further, instead of coal, hydrocarbons such as naphtha, plastics, and wastes can be hydrogenated by coke oven gas, and similarly, the calorie of the coke oven gas can be increased. . These are all very useful as raw materials because they are all easier to gasify than coal.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、図面に示す本発明の実施例を参照しつ
つ、本発明をより詳細に説明する。図１〜３は、コーク
ス炉ガスを用いて石炭の水添ガス化反応を行う本発明に
よる実施態様の概要をそれぞれ示すフローチャートであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the embodiments of the present invention shown in the drawings. 1 to 3 are flowcharts each showing an outline of an embodiment according to the present invention in which a coal gasification reaction is performed using a coke oven gas.
【００１６】図１に示す実施態様においては、コークス
炉（１）に石炭(a)が導入され、コークス(b)とコークス
炉ガス(c)が発生する。このガス(c)は、一般的な精製工
程（図示はしないが、要水冷縮器、ダイレクトクーラ
ー、ナフタリンスクラバー、アンモニアスクラバーな
ど）に通される。この常法による精製工程で得られるBT
X、タールなどは、さまざまな化学製品の原料として利
用される。In the embodiment shown in FIG. 1, coal (a) is introduced into a coke oven (1), and coke (b) and coke oven gas (c) are generated. The gas (c) is passed through a general purification step (not shown, but requires a water-cooled condenser, a direct cooler, a naphthalene scrubber, an ammonia scrubber, etc.). BT obtained in this conventional purification process
X, tar, etc. are used as raw materials for various chemical products.
【００１７】精製工程を経て得られるコークス炉ガス
(c)の組成は、一般に水素60％、メタン20％、一酸化炭
素7％、二酸化炭素2％、窒素8％程度であり、その発熱
量は16.5MJ/Nm3程度である。このガスを微粉炭(a′)と
ともに、石炭水添ガス化装置（２）に導入する。この水
添ガス化反応条件は、温度は水添ガス化反応の起こる温
度域(約700℃以上)であり、圧力は、コークス炉の運転
が低圧で行われるため、ガスの送出圧を考慮して3MPa程
度である。Coke oven gas obtained through a refining process
The composition of (c) is generally hydrogen and 60% methane 20%, carbon monoxide 7%, 2% carbon dioxide, was 8% of nitrogen, the heating value is about 16.5MJ / Nm 3. This gas is introduced into the coal hydrogasifier (2) together with the pulverized coal (a '). The hydrogenation gasification reaction conditions are such that the temperature is within the temperature range in which the hydrogenation gasification reaction occurs (about 700 ° C or higher), and the pressure is determined in consideration of the gas delivery pressure because the coke oven is operated at low pressure. About 3MPa.
【００１８】具体的な一例として、900℃、3MPaの条件
下で、コークス炉ガス中に60％含まれる水素に対して、
石炭を重量比で6.7程度でフィードしたところ、生成ガ
ス(e)の組成は、水素36％、メタン40％、一酸化炭素11
％、二酸化炭素3％、窒素10％程度となり、発熱量は22.
3MJ/Nm3で、当初のコークス炉ガス(c)に比して、35％増
加した。As a specific example, under the conditions of 900 ° C. and 3 MPa, with respect to hydrogen contained in a coke oven gas by 60%,
When coal was fed at a weight ratio of about 6.7, the composition of the product gas (e) was 36% hydrogen, 40% methane, 11% carbon monoxide.
%, Carbon dioxide 3% and nitrogen 10%, and the calorific value is 22.
At 3 MJ / Nm 3 , it increased by 35% compared to the original coke oven gas (c).
【００１９】図１に示す実施態様では、この増熱された
生成ガスを都市ガスとして供給するとともに、生成する
チャー(d)をコークス炉（１）に戻す。上記の条件下で
は、石炭1kgの水添ガス化により、0.6kgのチャーが生成
する。このチャーは、いわゆるコークブリーズとして、
粉鉄鉱石の焼結材、燃料などに利用することができる。
このチャーは、挿発分5〜9％を含むので、これをコーク
ス炉における配合炭に混入する場合には、コークス塊の
核となる作用を発揮して、塊コークス製造特性に優れた
材料となる。In the embodiment shown in FIG. 1, this heated gas is supplied as city gas, and the generated char (d) is returned to the coke oven (1). Under the above conditions, hydrogasification of 1 kg of coal produces 0.6 kg of char. This char, as so-called Cork Breeze,
It can be used as a sintered material of fine iron ore, fuel and the like.
Since this char contains 5 to 9% of the inserted amount, when it is mixed with coal blended in a coke oven, it exerts the function of forming the core of the coke lump and is a material with excellent lump coke production characteristics. Become.
【００２０】また、水添ガス化プロセスで得られるBTX
とタール(f)も回収され、化学製品の原料などとして、
利用される。Further, the BTX obtained by the hydrogasification process
And tar (f) are also collected and used as raw materials for chemical products.
Used.
【００２１】図２に示す実施態様は、上記図１に示す実
施態様に水素分離工程（４）を加えたものである。水添
ガス化プロセス（２）で生成したガス(e)は、CO変成工
程（３）で400℃前後で処理することにより、80％の一
酸化炭素が二酸化炭素と水素とに変換される。The embodiment shown in FIG. 2 is obtained by adding a hydrogen separation step (4) to the embodiment shown in FIG. The gas (e) generated in the hydrogasification process (2) is treated at about 400 ° C. in the CO conversion step (3), whereby 80% of carbon monoxide is converted into carbon dioxide and hydrogen.
【００２２】 CO+H2O⇔CO2+H2 （５） その後、水素分離工程において、ほぼ100％の水素(h)が
分離され、二酸化炭素は取り除かれる。分離された水素
(h)は、コークス炉ガス(a)とともに、水添ガス化反応
（２）に導入される。ここでリサイクルガスとして機能
させるためには、コークス炉ガス（ｃ）中の水素に対し
て、重量比15の石炭を投入し、コークス炉ガス（ｃ）中
の水素に対して、約126％の水素(h)を循環させる。CO + H 2 O⇔CO 2 + H 2 (5) Then, in a hydrogen separation step, almost 100% of hydrogen (h) is separated, and carbon dioxide is removed. Hydrogen separated
(h) is introduced into the hydrogenation gasification reaction (2) together with the coke oven gas (a). Here, in order to function as a recycle gas, a coal having a weight ratio of 15 is added to the hydrogen in the coke oven gas (c), and about 126% of the hydrogen in the coke oven gas (c) is added. Circulate hydrogen (h).
【００２３】その結果、最終的に得られるプロセスガス
(g)の組成は、水素0％、メタン83％、一酸化炭素3.8
％、二酸化炭素0％、窒素13％であり、その発熱量は、3
3.6MJ/Nm3で、当初のコークス炉ガス(c)に比して、104
％増加する。このプロセスガスは、SNGとして利用する
ことができる。As a result, the process gas finally obtained
The composition of (g) is 0% hydrogen, 83% methane, 3.8 carbon monoxide.
%, Carbon dioxide 0%, and nitrogen 13%.
3.6 MJ / Nm 3 compared to the original coke oven gas (c)
%To increase. This process gas can be used as SNG.
【００２４】図３に示す実施態様は、図２に示す実施態
様において、水添ガス化装置（２）で生成するチャー
(d)の一部を部分燃焼プロセス等の水素製造工程（５）
に導入する。こうして製造された水素(i)は、コークス
炉ガスとともに水添ガス化装置（２）に導入され、水素
1Nm3の増加に伴って、投入石炭量を0.60kg増加すること
により、生成するガス量をさらに増加させることが可能
である。これにより、ガス需要の拡大にも対応できる。 実施例１〜２ 図１(実施例１)および図２(実施例２)にそれぞれ示すフ
ローに従って、コークス炉ガスを水素源として、石炭の
水添ガス化反応を行った。The embodiment shown in FIG. 3 is the same as the embodiment shown in FIG.
Part of (d) is hydrogen production process such as partial combustion process (5)
To be introduced. The hydrogen (i) thus produced is introduced into the hydrogenation gasifier (2) together with the coke oven gas,
By increasing the input coal amount by 0.60 kg with the increase of 1 Nm 3 , it is possible to further increase the generated gas amount. As a result, it is possible to cope with an increase in gas demand. Examples 1 and 2 Coal hydrogasification was carried out using a coke oven gas as a hydrogen source according to the flows shown in FIG. 1 (Example 1) and FIG. 2 (Example 2).
【００２５】結果を表１に示す。表中の符号（例えば、
(c)）は、図１および図２中の符号に対応する。The results are shown in Table 1. Signs in the table (for example,
(c)) corresponds to the reference numerals in FIGS. 1 and 2.
【００２６】[0026]
【表１】 [Table 1]
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１１年７月１日（１９９９．７．１）[Submission date] July 1, 1999 (1999.7.1)
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings
【補正方法】追加[Correction method] Added
【補正内容】[Correction contents]
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】コークス炉ガスを用いて石炭の水添ガス化反応
を行う本発明による一実施態様の概要を示すフローチャ
ートである。FIG. 1 is a flowchart outlining one embodiment of the present invention for performing a coal gasification reaction using coke oven gas.
【図２】図１に示す本発明の実施態様に水素分離過程を
加えた本発明による他の一実施態様の概要を示すフロー
チャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an outline of another embodiment of the present invention in which a hydrogen separation process is added to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1;
【図３】図２に示す本発明の実施態様において、水添ガ
ス化装置で生成するチャーの一部を部分燃焼プロセスな
どの水素製造工程に導入する他の一実施態様の概要を示
すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an outline of another embodiment in which a part of the char generated by the hydrogenation gasifier is introduced into a hydrogen production step such as a partial combustion process in the embodiment of the present invention shown in FIG. 2; is there.
【符号の説明】 １…コークス炉 ２…石炭水添ガス化装置 ３…CO変成工程 ４…水素分離工程 ５…水素製造工程 (a)…石炭 (a′)…微粉炭 (b)…コークス (c)…コークス炉ガス (d)…チャー (e)…生成ガス (f)…BTX＋タール (g)…プロセスガス (h)…水素 (i)…水素[Description of Signs] 1 ... Coke oven 2 ... Coal hydrogenation gasifier 3 ... CO shift process 4 ... Hydrogen separation process 5 ... Hydrogen production process (a) ... Coal (a ') ... Pulverized coal (b) ... Coke ( c) Coke oven gas (d) Char (e) Product gas (f) BTX + tar (g) Process gas (h) Hydrogen (i) Hydrogen
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 隆行 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 川本 将則 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 田中 琢実 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 4H060 AA01 BB01 BB02 CC11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Takayuki Higashi Inventor Osaka Gas Co., Ltd. 4-1-2 Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka (72) Inventor Masanori Kawamoto Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 1-2 1-2, Osaka Gas Co., Ltd. (72) Inventor Takumi Tanaka 4-1-2, Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka F-term in Osaka Gas Co., Ltd. 4H060 AA01 BB01 BB02 CC11
Claims (4)
炭素源有機物とともに水素添加ガス化反応に供すること
を特徴とするコークス炉ガスの増熱方法。1. A method for increasing the heat of a coke oven gas, comprising subjecting a coke oven gas produced mainly from hydrogen to a hydrogenation gasification reaction together with a carbon source organic substance.
１に記載のコークス炉ガスの増熱方法。2. The method of increasing coke oven gas heat according to claim 1, wherein pulverized coal is used as the carbon source organic matter.
原料の一部としてコークス炉に導入する請求項１に記載
のコークス炉ガスの増熱方法。3. The coke oven gas heating method according to claim 1, wherein a solid product generated by the hydrogenation gasification reaction is introduced into the coke oven as a part of the raw material.
離工程に導入して、SNGをを得る請求項１に記載のコー
クス炉ガスの増熱方法。4. The coke oven gas heating method according to claim 1, wherein a gas generated in the hydrogenation gasification reaction is introduced into a hydrogen separation step to obtain SNG.
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|---|---|---|---|
| JP11115264A JP2000303081A (en) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | Carburetting method for coke oven gas |
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| JP11115264A JP2000303081A (en) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | Carburetting method for coke oven gas |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007224206A (en) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Nippon Steel Corp | Method for forming high-calorie gas |
| JP2013173878A (en) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Jfe Steel Corp | Method for converting organic substance into profitable material |
-
1999
- 1999-04-22 JP JP11115264A patent/JP2000303081A/en active Pending
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