JP2004204294A

JP2004204294A - アイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法並びに装置

Info

Publication number: JP2004204294A
Application number: JP2002374481A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nishimura; 忠史西村; Kenichi Yajima; 健一矢島; Eiji Inoue; 英二井上; Kazuo Tsutsumi; 香津雄堤; Chikanori Kumagai; 親徳熊谷; Yasushi Sakakida; 康史榊田; Keiichi Komai; 啓一駒井; Shin Kojima; 伸小島
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】アイアンカーバイドから鉄を製造する技術において、高純度の鉄が得られるようにする。
【解決手段】反応炉を二炉で構成し、第１の反応炉１４にアイアンカーバイドと水蒸気を供給して反応させ、水素、ＣＯを含む可燃性ガスを生成させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を鉄及び酸化鉄に転換し、第１の反応炉１４で生成した鉄及び酸化鉄を未反応のアイアンカーバイドとともに第２の反応炉１６に供給し、アイアンカーバイドと酸化鉄を反応させて鉄を生成させるとともに、ＣＯ及びＣＯ₂を含む可燃性ガスを生成させ、第２の反応炉１６から純度の高い鉄を得る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイアンカーバイド（炭化鉄、Ｆｅ₃Ｃ）を利用した水素・鉄の併産技術に関し、高純度の鉄を効率よく生成させることができる方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アイアンカーバイドと水蒸気を反応させて、可燃性ガス（水素、ＣＯガス）と純鉄を生成させる方法及び装置は、これまでも知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。この技術では、Ｆｅ₃Ｃ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｆｅ＋Ｈ₂＋ＣＯの反応により、比較的低温・低圧で水素と鉄を製造している。
【０００３】
例えば、図３に示すように、従来は、流動層反応炉１０にアイアンカーバイド粒子と水蒸気を供給し、４００〜８００℃で上記の反応をさせて、水素ガス及びＣＯガスからなる可燃性ガスを生成させるとともに、純鉄を生成させている。反応に必要な熱は、反応炉１０手前で供給ガスをガス加熱器１２等により間接的に加熱し、ガスの顕熱を高めることで得ている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２９５４５８５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９４４１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、上記の反応で水素・鉄を生成させる反応炉として、流動層方式の反応炉を用いた場合、アイアンカーバイド粒子は滞留時間分布を示して炉内に滞留するため、特に滞留時間の長いアイアンカーバイド粒子については、過剰の水蒸気が供給されると、純鉄が生成された後に生成鉄が酸化されることになり、反応炉で得られる鉄の純度が低くなる。
【０００６】
また、上記の反応が起こるのに適した温度範囲は４００〜８００℃と比較的高温であるために、反応に必要な熱源として廃熱を利用しようとすると、高温かつ大量の廃熱が必要であり、例えば、高温・多量の廃ガスが必要となってくる。このため、反応炉の熱源として廃熱を利用するのには制約がある。
【０００７】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、反応炉を反応温度が４００〜７００℃と比較的低温度範囲を可能とする二炉から構成し、第１の反応炉でアイアンカーバイドと水蒸気を反応させて、水素、ＣＯガスからなる可燃性ガスと純鉄及び酸化鉄を生成させ、これらの純鉄及び酸化鉄を未反応のアイアンカーバイドとともに第２の反応炉に供給して、酸化鉄とアイアンカーバイドを反応させることにより、第１の反応炉で生成した酸化鉄を還元して純鉄を生成させ、第２の反応炉から高純度の鉄を得ることができる方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の目的は、第１の反応炉で生成したアイアンカーバイド、純鉄、酸化鉄の生成割合から、必要に応じて別途アイアンカーバイド及び／又は酸化鉄を第２の反応炉に適量供給することにより、効率よく高純度の鉄を製造することができる方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、第１の反応炉、第２の反応炉でそれぞれ生成した可燃性ガス（水素及び／又はＣＯガス等を含む）の一部を燃焼させ、その燃焼熱を反応に必要な熱として各反応炉で利用することにより、廃熱を反応に必要な熱源として利用する場合の制約がなくなる方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法は、反応炉を二炉で構成し、第１の反応炉にアイアンカーバイド（炭化鉄、Ｆｅ₃Ｃ）と水蒸気又は水蒸気を含むガスを供給して反応させ、水素及び一酸化炭素を含む可燃性ガスを生成させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を鉄及び酸化鉄（ＦｅＯ等）に転換し、第１の反応炉で生成した鉄及び酸化鉄を未反応のアイアンカーバイドとともに第２の反応炉に供給し、未反応のアイアンカーバイドと酸化鉄を反応させて鉄を生成させるとともに、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む可燃性ガスを生成させ、第２の反応炉から純度の向上した鉄を得るように構成されている。
この場合、反応炉は、例えば、反応温度が４００〜７００℃と比較的低温度範囲が可能な二炉から構成することができる。反応温度が低温度域でよい理由は、第１の反応炉では再酸化が許容され（高温下では再酸化しにくい）、第２の反応炉はＨ₂Ｏがなく、ＣＯが主に生成するため還元雰囲気であることから、第２の反応炉では低温度でも酸化はしにくく、純鉄が得られるからである。
【００１０】
上記の方法において、第１の反応炉で生成した可燃性ガスの少なくとも一部を第１の反応炉に供給し、燃焼空気又は酸素の導入によりその少なくとも一部を燃焼させ、燃焼熱を反応に必要な熱として利用することが好ましい。
また、上記の方法において、第１の反応炉で生成した可燃性ガスの少なくとも一部を燃焼器に導入して該燃焼器に燃焼空気又は酸素を供給し、可燃性ガスを燃焼させて第１の反応炉に間接供給し、燃焼熱を反応に必要な熱として利用することが好ましい。
【００１１】
また、第１の反応炉から第２の反応炉に供給されるアイアンカーバイド、鉄及び酸化鉄の生成割合に応じて、第２の反応炉に別途アイアンカーバイド及び酸化鉄の少なくともいずれかを供給し、第２の反応炉から得られる鉄の純度を向上させることが好ましい。
【００１２】
また、上記の方法において、第２の反応炉で生成した可燃性ガスの少なくとも一部を第２の反応炉に供給し、燃焼空気又は酸素の導入によりその少なくとも一部を燃焼させ、燃焼熱を反応に必要な熱として利用することが好ましい。
また、上記の方法において、第２の反応炉で生成した可燃性ガスの少なくとも一部を燃焼器に導入して該燃焼器に燃焼空気又は酸素を供給し、可燃性ガスを燃焼させて第２の反応炉に間接供給し、燃焼熱を反応に必要な熱として利用することが好ましい。
【００１３】
本発明のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造装置は、アイアンカーバイドに水蒸気又は水蒸気を含むガスを接触させて、水素及び一酸化炭素を含む可燃性ガスを生成させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を鉄及び酸化鉄に転換する第１の反応炉と、第１の反応炉で生成した鉄及び酸化鉄と未反応のアイアンカーバイドとを供給して、アイアンカーバイドと酸化鉄の反応により鉄を生成させるとともに、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む可燃性ガスを生成させ、純度の向上した鉄を取り出す第２の反応炉とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
上記の装置において、第１の反応炉で生成した可燃性ガスの回収手段を分岐して、可燃性ガスの少なくとも一部を第１の反応炉に供給する可燃性ガス循環手段を設け、第１の反応炉に燃焼空気又は酸素の導入手段を接続し、可燃性ガスの燃焼熱を反応に必要な熱として利用することが好ましい。
また、上記の装置において、第１の反応炉で生成した可燃性ガスの回収手段を分岐して、可燃性ガスの少なくとも一部を第１の反応炉に供給する可燃性ガス循環手段を設けるとともに、該可燃性ガス循環手段に燃焼器を設けて、該燃焼器に燃焼空気又は酸素の導入手段を接続し、可燃性ガスを燃焼させて第１の反応炉に間接供給し、燃焼熱を反応に必要な熱として利用することが好ましい。
【００１５】
また、上記の装置において、第２の反応炉で生成した可燃性ガスの回収手段を分岐して、可燃性ガスの少なくとも一部を第２の反応炉に供給する可燃性ガス循環手段を設け、第２の反応炉に燃焼空気又は酸素の導入手段を接続し、可燃性ガスの燃焼熱を反応に必要な熱として利用することが好ましい。
また、上記の装置において、第２の反応炉で生成した可燃性ガスの回収手段を分岐して、可燃性ガスの少なくとも一部を第２の反応炉に供給する可燃性ガス循環手段を設けるとともに、該可燃性ガス循環手段に燃焼器を設けて、該燃焼器に燃焼空気又は酸素の導入手段を接続し、可燃性ガスを燃焼させて第２の反応炉に間接供給し、燃焼熱を反応に必要な熱として利用することが好ましい。
【００１６】
また、これらの装置においては、例えば、第１の反応炉として流動層反応炉を用いることができ、炉内に堆積したアイアンカーバイドの粒子を水蒸気又は水蒸気を含むガスを下部から導入し流動化させて反応させる。また、流動層反応炉として、複数の流動層で構成された反応炉を使用することも可能である。
また、これらの装置においては、例えば、第２の反応炉として流動層反応炉を用いることができ、炉内に堆積した鉄、酸化鉄及びアイアンカーバイドの粒子に流動化ガスを下部から導入し流動化させて反応させる。また、流動層反応炉として、複数の流動層で構成された反応炉を使用することも可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。
まず、原料であるアイアンカーバイド（炭化鉄）について説明する。一般的に、鉄鉱石（Ｆｅ₃Ｏ₄、Ｆｅ₂Ｏ₃等）を天然ガス（メタンガス）及び水素と５５０〜７００℃の温度下で接触させると還元されて金属鉄になり、さらに反応を続けると炭化鉄（主に、Ｆｅ₃Ｃ）が生成され、その割合は増えていく。例えば、流動層炉で鉄鉱石を天然ガス（水素は図示略）と接触させてアイアンカーバイド（炭化鉄）を生成させる。また、天然ガスを原料とし、比較的高水素系の還元ガスを使用したシャフト炉式直接還元プロセスにより製造したペレット形状の直接還元鉄をアイアンカーバイド（炭化鉄）として使用することもできる。一例として、上記シャフト炉式直接還元プロセスで製造した直接還元鉄は、高炭化鉄成分で、Ｆｅ₃Ｃ：７０％、Ｆｅ：２５％、Ｆｅ₃Ｏ₄：５％であり、ペレットサイズは６〜１３mmである。
【００１８】
図１は、本発明の実施の第１形態によるアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法を実施する装置の概略構成を示している。本実施の形態は、一例として、第１の反応炉及び第２の反応炉が流動層反応炉の場合であるが、本発明に適用できる反応炉は流動層方式に限定されるものではなく、第１の反応炉、第２の反応炉それぞれに移動層方式など他の方式を採用することが可能である。図１に示すように、第１の流動層反応炉１４においては、流動層温度を、例えば、４００〜７００℃に確保し、粒子径３mm以下のアイアンカーバイド粒子と水蒸気（流動化ガス）を供給して反応させ、水素及びＣＯを含む可燃性ガスを生成させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を純鉄に転換する。
【００１９】
流動層においては、アイアンカーバイド粒子が滞留時間分布を示して炉内に滞留するため、比較的低温度下で運転される第１の流動層反応炉１４では、滞留時間の長いアイアンカーバイド粒子は一旦純鉄になり、さらに過剰の水蒸気と反応して酸化鉄となる。したがって、第１の流動層反応炉１４からは、純鉄、酸化鉄及び未反応のアイアンカーバイドが排出される。また、上記のように、第１の流動層反応炉１４では、アイアンカーバイドから純鉄、酸化鉄が生成されるに伴い、水素、ＣＯガス（可燃性ガス）が生成される。第１の流動層反応炉１４で起こる主な反応は、下記の通りである。
Ｆｅ₃Ｃ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｆｅ＋Ｈ₂＋ＣＯ
Ｆｅ＋Ｈ₂Ｏ→ＦｅＯ＋Ｈ₂
【００２０】
第１の流動層反応炉１４で生成された純鉄、酸化鉄及び未反応のアイアンカーバイドは、流動層温度が、例えば、４００〜７００℃である第２の流動層反応炉１６に供給され、未反応のアイアンカーバイドと酸化鉄が反応して純鉄を生成するとともに、ＣＯ、ＣＯ₂ガス（可燃性ガス）が生成される。なお、第２の流動層反応炉１６には、流動化ガスとして窒素等の不活性ガスが供給される。第２の流動層反応炉１６で起こる主な反応は、下記の通りである。
Ｆｅ₃Ｃ＋ＦｅＯ→４Ｆｅ＋ＣＯ
また、第１の流動層反応炉１４と第２の流動層反応炉１６とを合わせた反応炉全体の反応は、下記の通りである。
２Ｆｅ₃Ｃ＋２Ｈ₂Ｏ→６Ｆｅ＋２Ｈ₂＋２ＣＯ
なお、水素及びＣＯを含む可燃性ガスは回収してエネルギーとして利用することができ、生成した鉄及びアイアンカーバイドは製銑炉又は製鋼炉で溶融して銑又は鋼を製造するのに利用される。
【００２１】
また、第１の流動層反応炉１４で起こる、Ｆｅ₃Ｃ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｆｅ＋Ｈ₂＋ＣＯの反応は、吸熱反応（１５６Mcal／ton-Fe）であるため、第１の流動層反応炉１４で生成した可燃性ガスの少なくとも一部を第１の流動層反応炉１４に供給し、燃焼用空気（酸素）を炉内へ直接導入して燃焼させ、その燃焼熱を反応に必要な熱として利用する。なお、燃焼用空気（酸素）を、第１の流動層反応炉１４に可燃性ガスを供給するラインに導入し、可燃性ガスを燃焼させて反応に必要な熱量相当分のガス顕熱を予め高めるようにしてもよい。
また、第２の流動層反応炉１６で生成した可燃性ガスの少なくとも一部を第２の流動層反応炉１６に供給し、燃焼用空気（酸素）を炉内へ直接導入して燃焼させ、その燃焼熱を反応に必要な熱として利用する。なお、燃焼用空気（酸素）を、第２の流動層反応炉１６に可燃性ガスを供給するラインに導入し、可燃性ガスを燃焼させて反応に必要な熱量相当分のガス顕熱を予め高めるようにしてもよい。
また、流動層反応炉１４、１６で生成した可燃性ガスの一部をそれぞれ燃焼器１８、２０に導入して、燃焼用空気（酸素）により燃焼させ、流動層内に設けた伝熱管２２、２４に該燃焼ガスを導くことによって、間接的に反応に必要な熱を補償する構成としてもよい。
なお、第１の流動層反応炉１４で生成する可燃性ガスはＨ₂が主であり、Ｈ₂燃料等の他用途利用が可能である。従って、第２の流動層反応炉１６で生成するＣＯが主体の可燃性ガスを第２の反応炉系のみでなく、第１の反応炉系へ供給して燃焼させ、各々の反応熱として利用することも有効である。
【００２２】
また、第２の流動層反応炉１６においては、第１の流動層反応炉１４より排出されるアイアンカーバイド、純鉄、酸化鉄の生成割合から、別途必要に応じて適量のアイアンカーバイド及び／又は酸化鉄（ＦｅＯ又は鉄鉱石（Ｆｅ₂Ｏ₃））を供給して、第２の流動層反応炉１６から排出される鉄の純度を向上させることができる。例えば、アイアンカーバイドと鉄鉱石（Ｆｅ₂Ｏ₃）が反応して純鉄が生成する反応は、下記の通りである。
３Ｆｅ₃Ｃ＋Ｆｅ₂Ｏ₃→１１Ｆｅ＋３ＣＯ
【００２３】
また、図１に示すように、例えば、流動層反応炉１６を複数の流動層（図１では、一例として、２室の場合を図示している）で構成することができる。通路を設けた仕切部材２６で流動層を仕切り、複数の流動層２８、３０とすることにより、原料粒子の滞留時間分布が変化し、反応時間が長くとれるので、生成鉄の品質が向上する。なお、第１の反応炉、第２の反応炉の少なくともいずれかが、複数の流動層を有する構成とすることが可能である。
【００２４】
また、図示はしていないが、反応等に限らず本プロセスで必要な熱は、発生した可燃性ガスの一部を燃焼させて直接又は間接的に供給することが可能である。具体的には、可燃性ガスの一部の燃焼熱を、反応炉に供給して反応熱として利用する他に、上記燃焼熱をアイアンカーバイドの予熱に使用したり、供給ガスの予熱に使用したり、蒸気製造に使用したりすることが可能である。
【００２５】
図２は、本発明の実施の第２形態によるアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法を実施する装置の概略構成を示している。本実施の形態は、一例として、第１の反応炉が流動層反応炉、第２の反応炉が移動層反応炉の場合である。図２に示すように、流動層反応炉１４においては、流動層温度を、例えば、４００〜７００℃に確保し、アイアンカーバイドと水蒸気を反応させる。流動層においては、アイアンカーバイド粒子が滞留時間分布を示し、また比較的低温度下で運転されるため、流動層反応炉１４では、滞留時間の長いアイアンカーバイド粒子は一旦純鉄になり、さらに過剰の水蒸気と反応して酸化鉄となる。したがって、流動層反応炉１４からは、純鉄、酸化鉄及び未反応のアイアンカーバイドが排出される。一方、流動層反応炉１４では、アイアンカーバイドから純鉄、酸化鉄が生成されるに伴い、水素、ＣＯガス（可燃性ガス）が生成される。流動層反応炉１４で起こる反応は、実施の第１形態と同様である。
【００２６】
流動層反応炉１４で生成された純鉄、酸化鉄及び未反応のアイアンカーバイドは、移動層反応炉３２に供給され、例えば、４００〜７００℃にて未反応のアイアンカーバイドと酸化鉄が反応して純鉄を生成するとともに、ＣＯ、ＣＯ₂ガス（可燃性ガス）が生成される。移動層反応炉３２で起こる反応は、実施の第１形態における第２の反応炉と同様である。
流動層反応炉１４、移動層反応炉３２でそれぞれ生成された可燃性ガスの少なくとも一部をそれぞれ流動層反応炉１４、移動層反応炉３２に供給し、燃焼用空気（酸素）を導入して燃焼させ、その燃焼熱を各反応炉での反応に必要な熱として利用する。なお、可燃性ガスをそれぞれ流動層反応炉１４、移動層反応炉３２に供給するラインを分岐し、可燃性ガスの一部を燃焼器１８、２０を介して燃焼させ、燃焼ガスを伝熱管２２、２４に導入することで間接的に加熱するようにしてもよい。
また、移動層反応炉３２においては、流動層反応炉１４より排出されるアイアンカーバイド、純鉄、酸化鉄の生成割合から、別途必要に応じて適量のアイアンカーバイド及び／又は酸化鉄を供給して、移動層反応炉３２から排出される鉄の純度を向上させることができる。
他の構成及び作用等は、実施の第１形態の場合と同様である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）反応炉を二炉から構成し、第１の反応炉でアイアンカーバイドと水蒸気を反応させて、水素、ＣＯガスからなる可燃性ガスと純鉄及び酸化鉄を生成させ、これらの純鉄及び酸化鉄を未反応のアイアンカーバイドとともに第２の反応炉に供給して、酸化鉄とアイアンカーバイドを反応させることにより、第１の反応炉で生成した酸化鉄を還元して純鉄を生成させ、第２の反応炉から高純度の鉄を得ることができる。
（２）第１の反応炉で生成したアイアンカーバイド、純鉄、酸化鉄の生成割合から、必要に応じて別途アイアンカーバイド及び／又は酸化鉄を第２の反応炉に適量供給することにより、効率よく高純度の鉄を製造することができる。
（３）第１の反応炉、第２の反応炉でそれぞれ生成した可燃性ガス（水素及び／又はＣＯガス等を含む）の一部を燃焼させ、その燃焼熱を反応に必要な熱として各反応炉で利用することにより、純鉄を効率よく製造することができ、しかも、廃熱を反応に必要な熱源として利用する場合における廃ガス量、廃ガス温度等の制約がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態によるアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法を実施する装置の一例を示す概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第２形態によるアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法を実施する装置の一例を示す概略構成説明図である。
【図３】従来のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法を実施する装置の一例を示す概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０、１４、１６流動層反応炉
１２ガス加熱器
１８、２０燃焼器
２２、２４伝熱管
２６仕切部材
２８、３０流動層
３２移動層反応炉

Claims

反応炉を二炉で構成し、第１の反応炉にアイアンカーバイドと水蒸気又は水蒸気を含むガスを供給して反応させ、水素及び一酸化炭素を含む可燃性ガスを生成させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を鉄及び酸化鉄に転換し、第１の反応炉で生成した鉄及び酸化鉄を未反応のアイアンカーバイドとともに第２の反応炉に供給し、未反応のアイアンカーバイドと酸化鉄を反応させて鉄を生成させるとともに、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む可燃性ガスを生成させ、第２の反応炉から純度の向上した鉄を得ることを特徴とするアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法。
第１の反応炉で生成した可燃性ガスの少なくとも一部を第１の反応炉に供給し、燃焼空気又は酸素の導入によりその少なくとも一部を燃焼させ、燃焼熱を反応に必要な熱として利用する請求項１記載のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法。
第１の反応炉で生成した可燃性ガスの少なくとも一部を燃焼器に導入して該燃焼器に燃焼空気又は酸素を供給し、可燃性ガスを燃焼させて第１の反応炉に間接供給し、燃焼熱を反応に必要な熱として利用する請求項１又は２記載のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法。
第１の反応炉から第２の反応炉に供給されるアイアンカーバイド、鉄及び酸化鉄の生成割合に応じて、第２の反応炉に別途アイアンカーバイド及び酸化鉄の少なくともいずれかを供給し、第２の反応炉から得られる鉄の純度を向上させる請求項１、２又は３記載のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法。
第２の反応炉で生成した可燃性ガスの少なくとも一部を第２の反応炉に供給し、燃焼空気又は酸素の導入によりその少なくとも一部を燃焼させ、燃焼熱を反応に必要な熱として利用する請求項１〜４のいずれかに記載のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法。
第２の反応炉で生成した可燃性ガスの少なくとも一部を燃焼器に導入して該燃焼器に燃焼空気又は酸素を供給し、可燃性ガスを燃焼させて第２の反応炉に間接供給し、燃焼熱を反応に必要な熱として利用する請求項１〜５のいずれかに記載のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造方法。
アイアンカーバイドに水蒸気又は水蒸気を含むガスを接触させて、水素及び一酸化炭素を含む可燃性ガスを生成させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を鉄及び酸化鉄に転換する第１の反応炉と、
第１の反応炉で生成した鉄及び酸化鉄と未反応のアイアンカーバイドとを供給して、アイアンカーバイドと酸化鉄の反応により鉄を生成させるとともに、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む可燃性ガスを生成させ、純度の向上した鉄を取り出す第２の反応炉とを備えたことを特徴とするアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造装置。
第１の反応炉で生成した可燃性ガスの回収手段を分岐して、可燃性ガスの少なくとも一部を第１の反応炉に供給する可燃性ガス循環手段を設け、第１の反応炉に燃焼空気又は酸素の導入手段を接続し、可燃性ガスの燃焼熱を反応に必要な熱として利用するようにした請求項７記載のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造装置。
第１の反応炉で生成した可燃性ガスの回収手段を分岐して、可燃性ガスの少なくとも一部を第１の反応炉に供給する可燃性ガス循環手段を設けるとともに、該可燃性ガス循環手段に燃焼器を設けて、該燃焼器に燃焼空気又は酸素の導入手段を接続し、可燃性ガスを燃焼させて第１の反応炉に間接供給し、燃焼熱を反応に必要な熱として利用するようにした請求項７又は８記載のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造装置。
第２の反応炉で生成した可燃性ガスの回収手段を分岐して、可燃性ガスの少なくとも一部を第２の反応炉に供給する可燃性ガス循環手段を設け、第２の反応炉に燃焼空気又は酸素の導入手段を接続し、可燃性ガスの燃焼熱を反応に必要な熱として利用するようにした請求項７、８又は９記載のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造装置。
第２の反応炉で生成した可燃性ガスの回収手段を分岐して、可燃性ガスの少なくとも一部を第２の反応炉に供給する可燃性ガス循環手段を設けるとともに、該可燃性ガス循環手段に燃焼器を設けて、該燃焼器に燃焼空気又は酸素の導入手段を接続し、可燃性ガスを燃焼させて第２の反応炉に間接供給し、燃焼熱を反応に必要な熱として利用するようにした請求項７〜１０のいずれかに記載のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造装置。
第１の反応炉が流動層反応炉であり、炉内に堆積したアイアンカーバイドの粒子を水蒸気又は水蒸気を含むガスを下部から導入し流動化させて反応させるようにした請求項７〜１１のいずれかに記載のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造装置。
第２の反応炉が流動層反応炉であり、炉内に堆積した鉄、酸化鉄及びアイアンカーバイドの粒子に流動化ガスを下部から導入し流動化させて反応させるようにした請求項７〜１２のいずれかに記載のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造装置。
流動層反応炉が複数の流動層で構成されている請求項１２又は１３記載のアイアンカーバイドを用いた水素及び鉄の製造装置。