JP2008162822A - Coal-seam gas reforming system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭層ガスの改質システムに関する。すなわち、炭層ガスを水素等に改質する改質システムに関するものである。 The present invention relates to a coal bed gas reforming system. That is, the present invention relates to a reforming system that reforms coal bed gas into hydrogen or the like.
《技術的背景》
炭層ガスは、メタンを主成分とする可燃性ガスであり、石炭の炭層中に含まれている。
すなわち石炭は、埋没,堆積した植物が化学再生反応した生成物であるが、炭層ガスは、このような石炭化反応過程で分離したガスである。そして炭層ガスは、その可燃性に鑑み、採炭作業の安全確保のため、炭層から抜き出されて地上へと誘導されている。
《Technical background》
Coal bed gas is a combustible gas mainly composed of methane, and is contained in the coal bed of coal.
That is, coal is a product obtained by a chemical regeneration reaction between buried and deposited plants, and coal bed gas is gas separated in such a coalification reaction process. In view of the combustibility, the coal bed gas is extracted from the coal bed and guided to the ground to ensure the safety of the coal mining operation.
《従来技術》
このように、炭層から誘導された炭層ガスは、従来、そのまま大気放出されるか、又は、そのまま燃料等として利用されていた。
まず、炭層ガスをそのまま大気放出する従来例は、最もイージーであり、以前は主流をなしていたが、最近は地球温暖化の原因として、規制強化の状況にある。すなわち、炭層ガスの主成分であるメタンは、問題視されている二酸化炭素の21倍の温室効果があるとされている。
これに対し、炭層ガスつまりメタンを、直接そのまま燃料等として利用する従来例は、このような弊害もなく実用化されており、例えば、家庭用ガス,ボイラー,ガスタービン,ガスエンジン等の燃料として使用され、更には、カーボンブラックやメタノールの製造用にも使用されている。
<Conventional technology>
As described above, the coal seam gas derived from the coal seam has been conventionally released into the atmosphere as it is or used as fuel as it is.
First, the conventional example of releasing coal seam gas as it is to the atmosphere is the easiest and has been mainstream in the past, but recently it is in a situation of tightening regulations as a cause of global warming. That is, methane, which is the main component of the coal seam gas, is said to have a greenhouse effect 21 times that of carbon dioxide, which has been regarded as a problem.
On the other hand, the conventional example in which the coal bed gas, that is, methane, is directly used as a fuel or the like has been put into practical use without such an adverse effect. For example, as a fuel for household gas, boiler, gas turbine, gas engine, etc. It is also used for the production of carbon black and methanol.
ところで、このような従来例については、次の課題が指摘されていた。
《第1の課題について》
第1に、炭層ガスは、水分を随伴した湿りガスよりなり、ドレン抜き作業が必要であった。すなわち、石炭化反応過程での遊離水や採炭工程での注入水等により、炭層ガスは、多量の水分を随伴した湿りガスよりなり、例えば、そのまま直接燃料等として利用するこの種従来例では、ドレン抜きやメタン濃縮等の工程,設備を要していた。
そして更に、この種従来例については、炭層ガスのよりエネルギー効率の良い利用、より効率的な燃料化が望まれたいた。
By the way, the following subject was pointed out about such a prior art example.
<< About the first problem >>
First, the coal bed gas is a wet gas accompanied by moisture, and drainage work is required. That is, due to free water in the coalification reaction process, injection water in the coal mining process, etc., the coal seam gas is composed of a wet gas accompanied by a large amount of moisture. It required processes and equipment such as draining and methane concentration.
Furthermore, for this type of conventional example, there has been a demand for more efficient use of coal bed gas and more efficient fuel conversion.
《第2の課題について》
第2に、ところで石炭に関しては、石炭液化利用が1つのテーマとなっており、液化石炭は、発熱量が高く取扱いも容易な燃料として、注目を集めている。すなわち、水素添加により、高分子構造の石炭を低分子化した液化炭化水素とする、石炭液化の実用化が進展している。
そして、この種従来例では、石炭の液化現場(工場)に、別途生成,準備された水素をボンベ等で搬送して、石炭液化作業が行なわれていたが、もしも石炭液化現場、つまり代表的には炭鉱エリアにあることが多い石炭液化工場近くで、水素を直接生成,供給出来れば極めて効率的である、との要望が強かった。
<About the second issue>
Secondly, coal liquefaction utilization is one theme for coal, and liquefied coal is attracting attention as a fuel that generates a large amount of heat and is easy to handle. That is, the practical application of coal liquefaction is progressing, in which high-molecular coal is converted into liquefied hydrocarbons with low molecular weight by hydrogenation.
In this type of conventional example, hydrogen generated and prepared separately is transported to a coal liquefaction site (factory) by a cylinder or the like, and the coal liquefaction operation is carried out. There was a strong demand for it to be extremely efficient if it could generate and supply hydrogen directly near a coal liquefaction factory, which is often located in the coal mine area.
《本発明について》
本発明の炭層ガスの改質システムは、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第1に、炭層ガスの効率的燃料化が、コスト面にも優れつつ実現され、第2に、石炭液化促進にも寄与可能な、炭層ガスの改質システムを提案することを、目的とする。
<< About the present invention >>
The coal bed gas reforming system of the present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional examples in view of such a situation.
The present invention firstly proposes a coal bed gas reforming system that realizes efficient coal bed gas fuelization while being excellent in cost, and secondly, can contribute to the promotion of coal liquefaction. With the goal.
《請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。まず、請求項1については次のとおり。請求項1の炭層ガスの改質システムは、炭層ガスの供給手段と、供給された該炭層ガスを改質する改質反応器と、を有している。そして該炭層ガスは、水分を随伴した湿りガスよりなり、該改質は、高温加熱下において触媒のもとで行われること、を特徴とする。
請求項2については次のとおり。請求項2の炭層ガスの改質システムは、請求項1において、該炭層ガスは、メタンを主成分とし、該改質反応器による該改質は、該炭層ガスと水蒸気とを反応させて改質ガスに水蒸気改質することにより行われ、該改質ガスは、水素と一酸化炭素や二酸化炭素とを主成分とすること、を特徴とする。
<About Claim>
The technical means of the present invention for solving such a problem is as follows. First,
請求項3については次のとおり。請求項3の炭層ガスの改質システムは、請求項2において、該改質反応器における該水蒸気改質に際し、実際上必要な水分量は、該メタン重量の1.4倍以上〜3.0倍以下であり、実際上必要な供給熱量は、該メタン1モル当たり165.1kJ以上〜206.2kJ以下であること、を特徴とする。
請求項4については次のとおり。請求項4の炭層ガスの改質システムは、請求項2におおいて、該改質反応器で生成された該改質ガスの水素は、石炭液化に利用され、高分子構造の該石炭を低分子化した液化炭化水素とするために使用されること、を特徴とする。
請求項5については次のとおり。請求項5の炭層ガスの改質システムは、請求項2におおいて、該炭層ガスは、該メタンを主成分とすると共に、エタンおよびプロパンも少量含有しており、該エタンおよびプロパンも、水素と一酸化炭素や二酸化炭素とを主成分とする該改質ガスに、水蒸気改質されること、を特徴とする。
Claim 3 is as follows. The reforming system for coal bed gas according to claim 3 is characterized in that, in
Claim 4 is as follows. The coal bed gas reforming system according to claim 4 is the reforming system according to
Claim 5 is as follows. The coal bed gas reforming system according to claim 5 is the coal bed gas reforming system according to
《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
(1)炭層から誘導された炭層ガスは、供給手段を介し改質反応器に供給される。
(2)炭層ガスは、水分を随伴した湿りガスよりなり、メタンを主成分とし、少量のエタンや微量のプロパンも含有している。改質反応器は、650℃以上例えば800℃程度に維持されている。
(3)そこで炭層ガスは、改質反応器において、熱の作用と、内部充填された触媒の作用とに基づき、水蒸気と反応して改質される。
(4)すなわち、炭層ガスの主成分であるメタンは、水蒸気と反応して、水素,一酸化炭素,二酸化炭素等の改質ガスに、水蒸気改質させる。エタンやプロパンについても、同様である。
(5)改質,生成された水素等の改質ガスは、燃料,その他の用途に広く利用される。
(6)例えば水素は、石炭液化に利用され、高分子構造の石炭を低分子化した液体燃料とするために使用される。
(7)さてそこで、本発明の炭層ガスの改質システムは、次の第1,第2の効果を発揮する。
<About the action>
Since the present invention comprises such means, the following is achieved.
(1) The coal seam gas derived from the coal seam is supplied to the reforming reactor via the supply means.
(2) Coal bed gas consists of wet gas accompanied by moisture, is mainly composed of methane, and also contains a small amount of ethane and a small amount of propane. The reforming reactor is maintained at 650 ° C. or higher, for example, about 800 ° C.
(3) Therefore, the coal bed gas is reformed in the reforming reactor by reacting with water vapor based on the action of heat and the action of the catalyst filled inside.
(4) That is, methane, which is the main component of the coal bed gas, reacts with water vapor to be steam reformed to a reformed gas such as hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide. The same applies to ethane and propane.
(5) Reformed gas such as reformed and generated hydrogen is widely used for fuel and other applications.
(6) For example, hydrogen is used for coal liquefaction, and is used to make coal having a high molecular structure into a low molecular weight liquid fuel.
(7) Now, the coal bed gas reforming system of the present invention exhibits the following first and second effects.
《第1の効果》
第1に、炭層ガスの効率的燃料化が、コスト面にも優れつつ実現される。すなわち、本発明の炭層ガスの改質システムでは、炭層ガスのメタン等を、随伴された水分を活用しつつ水蒸気改質し、もって生成された水素等の改質ガスを、燃料等として提供可能である。特に水素は、周知のごとく広く各種の燃料,エネルギー源として、極めて優れている。
そこで、前述したこの種従来例、つまり炭層ガスのメタンを直接そのまま燃料等として利用していた従来例に比し、より効率的な燃料化、エネルギー効率の良い利用が実現される。
更に、改質反応器等の構成も簡単容易であり、随伴水分も積極的に活用される等、設備コスト面やランニングコスト面にも優れている。又、前述したこの種従来例に比し、ドレン抜きや濃縮用の工程,設備も、大幅に削減,不要化される。
<< First effect >>
First, efficient fuel conversion of coal seam gas is realized with excellent cost. That is, in the coal seam gas reforming system of the present invention, steam reforming of methane or the like of the coal seam gas can be performed using the accompanying moisture, and the reformed gas such as hydrogen produced can be provided as fuel or the like. It is. In particular, hydrogen is extremely excellent as a wide variety of fuels and energy sources as is well known.
Therefore, compared to the above-described conventional example, that is, the conventional example in which methane of the coal seam gas is directly used as fuel or the like, more efficient fuel conversion and energy efficient use are realized.
Furthermore, the configuration of the reforming reactor and the like is simple and easy, and the associated water is actively utilized, and the equipment cost and running cost are excellent. Further, compared to the above-described conventional example, the process and equipment for draining and concentrating can be greatly reduced and eliminated.
《第2の効果》
第2に、石炭液化促進にも、寄与可能である。すなわち、本発明の炭層ガスの改質システムでは、炭層ガスを水素等に水蒸気改質するので、得られた水素を石炭液化に即使用可能である。
周知のごとく、石炭を水素化分解して得られる液化石炭は、発熱量が高く取り扱いも容易な液体燃料として注目されているが、この石炭液化に必要な水素を、石炭液化現場(工場)で直接供給することも可能となる。
前述したこの種従来例のように、別途生成,準備された水素を石炭液化現場(工場)にボンベ等で搬送するようなことはなく、現場で炭層ガスを水蒸気改質することにより、現場で必要な水素を即供給可能となり、石炭液化が大幅に効率化され促進される。つまり、石炭液化現場(工場)は、炭鉱エリアにあることが多いが、同一地域の炭鉱エリア内で生成される炭層ガスそして水素を使用できれば、非常に効率的である。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
<< Second effect >>
Second, it can contribute to the promotion of coal liquefaction. That is, in the coal bed gas reforming system of the present invention, the coal bed gas is steam reformed into hydrogen or the like, and thus the obtained hydrogen can be used immediately for liquefaction of coal.
As is well known, liquefied coal obtained by hydrocracking coal is attracting attention as a liquid fuel that generates a large amount of heat and is easy to handle. However, the hydrogen required for coal liquefaction is collected at the coal liquefaction site (factory). Direct supply is also possible.
Unlike the above-described conventional example, hydrogen produced and prepared separately is not transported to the coal liquefaction site (factory) by a cylinder or the like. Necessary hydrogen can be supplied immediately, and coal liquefaction is greatly improved and promoted. In other words, the coal liquefaction site (factory) is often located in the coal mine area, but it is very efficient if coal bed gas and hydrogen generated in the same area can be used.
As described above, the effects exerted by the present invention are remarkably large, such as all the problems existing in this type of conventional example are solved.
《図面について》
以下、本発明の炭層ガスの改質システムを、図面に示した発明を実施するための最良の形態に基づいて、詳細に説明する。
図1は、本発明を実施するための最良の形態の説明に供し、構成フロー図である。
《About drawing》
Hereinafter, the coal bed gas reforming system of the present invention will be described in detail based on the best mode for carrying out the invention shown in the drawings.
FIG. 1 is a configuration flowchart for explaining the best mode for carrying out the present invention.
《炭層ガス1について》
本発明は、炭層ガス1の改質システムに関する。そこで、まず炭層ガス1について説明する。
石炭は、埋没,堆積植物を原料とした植物有機質が、化学再生反応した生成物であり、含酸素の炭化水素化合物である。炭層ガス1は、このような石炭化反応の程度に応じ、その過程(炭層生成過程)で分離したガスである。そこで炭層ガス1は、メタンを主成分とした可燃性ガスよりなり、石炭の炭層中に含まれている。例えば、石炭1トン当たり30m3程度含まれるとされており、場合によっては60m3以上湧出することもある。
そして炭層ガス1は、その可燃性に鑑み、採炭作業の安全確保のため、つまりガス爆発事故やガス突出事故防止のため、予め抜き出しておく必要があり、採炭前や採炭中にブロアー等で吸引され、坑道に沿い配設されたパイプ等を介し、地上へと誘導されている。
<About
The present invention relates to a reforming system for
Coal is an oxygen-containing hydrocarbon compound that is a product of chemical regeneration reaction of plant organic matter made from buried and deposited plants.
And in view of its flammability, the
このように誘導された炭層ガス1は、多量の水蒸気,水滴,水等の水分を随伴した、湿りガスよりなる。すなわち、石炭化反応過程(炭層生成過程)で遊離される化石水や、採炭ボーリング工程での注入水や、雨水や地下水等の坑内水の浸透により、炭層ガス1は、多量の飽和水分を随伴した湿りガスよりなる。
誘導された炭層ガス1の(水分H2Oを除いた)乾きガスとしての成分は、次のとおりである。すなわち炭層ガス1は、メタンCH4を主成分としており(例えば95%程度)、更に、少量のエタンC2H6を含有し(例えば2%程度)、微量のプロパンC3H8を含有してなる(例えば0.5%程度)。なお、酸素O2,窒素N2,二酸化炭素CO2等も、含有している。
炭層ガス1は、このようになっている。
The
The components of the induced
The
《改質反応器2等について》
次に、改質反応器2等について説明する。この炭層ガス1の改質システムは、炭層ガス1の供給手段3と、供給された炭層ガス1を改質する改質反応器2とを、備えている。
供給手段3は、前述したように地上に誘導されると共に、水分を随伴した湿りガスよりなる炭層ガス1を、一旦貯蔵するタンク4を備えている。そして、水分を随伴した炭層ガス1を、タンク4から管路5を介し、改質反応器2に供給する。
改質反応器2は、供給手段3のタンク4から、水分を随伴した炭層ガス1が供給されると共に、熱源6から熱量Hが導入され、熱通過経路が多数内部配設されており、もって内部が、650℃以上例えば800℃程度に高温加熱されている。
<Reforming
Next, the reforming
As described above, the supply means 3 includes a tank 4 that temporarily guides the
The reforming
そこで改質反応器2内では、改質対象であるメタンを主成分とした炭層ガス1が、このような高温加熱下での熱の作用と、内部充填された触媒7の作用とに基づき、水蒸気をガス化剤として反応して、水素,一酸化炭素,二酸化炭素を主成分とする改質ガス8に、水蒸気改質される。
このように炭層ガス1と反応する水蒸気としては、炭層ガス1に随伴していた分が使用されるが、不足する場合は適宜補充される。
又、反応促進用の改質触媒7としては、ニッケル系のものが代表的に使用され、例えば、ニッケル担持アルミナ粒状触媒(粒度60〜80mesh)が使用されるが、その他、シリカ系,ロジウム系、ゼオライト系のものも使用可能である。触媒7は、例えば粒子固定反応層として、改質反応器2内に充填される。
そして、生成された改質ガス8は、管路5を介しタンク9へと搬出され貯蔵された後、使用に供される。
改質反応器2等は、このようになっている。
Therefore, in the reforming
Thus, as water vapor | steam which reacts with the
As the reforming catalyst 7 for promoting the reaction, a nickel catalyst is typically used. For example, a nickel-supported alumina granular catalyst (particle size: 60 to 80 mesh) is used. Zeolite-based materials can also be used. The catalyst 7 is filled in the reforming
And the produced | generated reformed gas 8 is taken out to the tank 9 via the pipe line 5, is stored, and is used.
The reforming
《メタンの水蒸気改質反応》
次に、メタンの水蒸気改質反応について、説明する。改質反応器2内では、まず、次の化1,化2の化学反応式により、炭層ガス1の主成分であるメタンCH4が水蒸気改質される。
Next, the steam reforming reaction of methane will be described. In the reforming
化1の反応式において、メタンCH4は、水蒸気H2Oと反応して、一酸化炭素COと水素H2に水蒸気改質される。すなわち、メタンガスCH4と水蒸気H2Oの系は、高温付与により系のエンタルピーが上がり、吸熱反応のより一酸化炭素COと水素H2の混合ガスが、改質ガス8として生成されるが、生成水素H2量(水素H2収率)は最小である。
これに対し化2の反応式では、メタンCH4は、水蒸気H2Oと反応して、二酸化炭素CO2と水素H2に水蒸気改質される。これは、化1の反応式より多量の水蒸気H2Oが作用すると共に、化1の反応式の一酸化炭素COも完全に改質された場合であり、吸熱反応により二酸化炭素CO2と水素H2の混合ガスが、改質ガス8として生成され、生成水素H2量(水素H2収率)は最大となる。
すなわち、この化2の反応式では、化1の反応式で生成された一酸化炭素COが、発熱反応である次の化3のシフト反応により、水蒸気H2Oと反応して、二酸化炭素CO2と水素H2に改質,変換される。化2の反応式は、化1の反応式に化3の反応式を加えたものである。
On the other hand, in the reaction formula of
That is, in the reaction formula of this
《メタンの水蒸気改質の進行等について》
次に、このようなメタンの水蒸気改質の進行等について説明する。上述により、シフト反応が0%の場合は化1の反応式により、シフト反応が100%の場合は化2の反応式により、メタンの水蒸気改質が進行する。
しかしこれは、理論上,リミット上であり、実際上は、一酸化炭素濃度を低減する化3のシフト反応の発生程度等に従い、化1と化2の中間の反応式により、水蒸気改質が進行する可能性が高く、この場合は、一酸化炭素と二酸化炭素と水素の混合ガスが、改質ガス8として生成される。
すなわち、熱の供給が十分で、メタンが一酸化炭素と二酸化炭素と水素の3ガスの改質ガス8に完全分解されれば、水素のモル分率は、最低の化1の反応式の状態から、最高の化2の反応式の状態まで推移する。従って、生成された改質ガス8中の水素比(vol.%)は、75%〜80%(3/4〜4/5)であり、水素が改質ガス8の主成分となっている。
<Progress of steam reforming of methane, etc.>
Next, the progress of such steam reforming of methane will be described. As described above, steam reforming of methane proceeds according to the
However, this is theoretically a limit, and in practice, steam reforming is performed according to an intermediate reaction formula between
That is, if the supply of heat is sufficient and methane is completely decomposed into the reformed gas 8 of three gases of carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, the mole fraction of hydrogen is the lowest in the state of
このような水蒸気改質に際し、必要な水蒸気量については、次のとおり。すなわち、メタン1モル(16g)に対し、理論上必要な水蒸気量は、化1と化2の反応式により1〜2モル(18g〜36g)であり、メタン重量の1.1倍〜2.3倍である。
このような理論上の必要量に対し、実際上の必要量は通常その1.3倍とされている。そこで、実際上必要な水蒸気量は、メタン重量の1.4倍〜3.0倍となる。このような水蒸気としては、前述したように、炭層ガス1に随伴されていた分が使用され、不足した場合は適宜補充される。
又、このような水蒸気改質に際し、必要な熱量Hについては、次のとおり。すなわち、メタン1モル(16g)当たり理論上必要な供給熱量Hは、化1,化2,化3の反応式により、最高206.2kJ(約50kcal、メタン1g当たり約3kcal)であるが、遂次シフト反応の発熱分41.1kJが加わるので、最低165.1kJ(約40kcal、メタン1g当たり約2.5kcal)である。外系である熱源6からは、これに対応した熱量Hが、改質反応器2に供給される。
メタンの水蒸気改質は、このように行われる。
The amount of steam required for such steam reforming is as follows. That is, the theoretically necessary amount of water vapor is 1 to 2 mol (18 g to 36 g) according to the reaction formulas of
The actual required amount is usually 1.3 times the theoretical required amount. Therefore, the amount of water vapor actually required is 1.4 to 3.0 times the methane weight. As such water vapor, as described above, the amount accompanying the
In addition, the heat quantity H necessary for such steam reforming is as follows. That is, the theoretically required supply heat amount H per 1 mole (16 g) of methane is 206.2 kJ (about 50 kcal, about 3 kcal per 1 g of methane) according to the reaction formulas of
Methane steam reforming is thus performed.
《エタンやプロパンの水蒸気改質反応について》
改質対象である炭層ガス1は、メタンを主成分としており、その水蒸気改質反応については、上述したとおりである。ところで炭層ガス1は、更に少量のエタンや微量のプロパンも含有しているが、その水蒸気改質反応については、次のとおり。
改質反応器2内では、次の化4,化5の反応式により、炭層ガス1中のエタンが水蒸気改質される。又、次の化6,化7の反応式により、炭層ガス1中のプロパンが水蒸気改質される。
The
In the reforming
エタンC2H6は、化4の反応式(シフト反応が0%の場合)や、化5の反応式(シフト反応が100%の場合)に基づき、一酸化炭素COや二酸化炭素CO2と水素H2とに水蒸気改質され、改質ガス8が生成される。
プロパンC3H8は、化6の反応式(シフト反応が0%の場合)や、化7の反応式(シフト反応が100%の場合)に基づき、一酸化炭素COや二酸化炭素CO2と水素H2とに水蒸気改質され、改質ガス8が生成される。
すなわち、エタンC2H6やプロパンC3H8も、メタンCH4について前述したところに準じ、一酸化炭素CO,二酸化炭素CO2,水素H2を主成分とする混合ガスが、改質ガス8として生成される。その他、エタンC2H6やプロパンC3H8の水蒸気改質については、メタンCH4について前述したところに準じるので、その説明は省略する。
エタンやプロパンの水蒸気改質は、このように行われる。
Ethane C 2 H 6 is composed of carbon monoxide CO and carbon dioxide CO 2 based on the chemical formula 4 (when the shift reaction is 0%) and the chemical formula 5 (when the shift reaction is 100%). is steam reformed into hydrogen H 2, the reformed gas 8 is produced.
Propane C 3 H 8 is based on the reaction formula of Chemical Formula 6 (when the shift reaction is 0%) and the chemical formula of Chemical Formula 7 (when the shift reaction is 100%) and carbon monoxide CO and carbon dioxide CO 2 Steam reforming to hydrogen H 2 is performed to produce reformed gas 8.
That is, ethane C 2 H 6 and propane C 3 H 8 are the same as described above for methane CH 4 , and a mixed gas containing carbon monoxide CO, carbon dioxide CO 2 , and hydrogen H 2 as main components is a reformed gas. 8 is generated. In addition, the steam reforming of ethane C 2 H 6 and propane C 3 H 8 is the same as described above for methane CH 4 , and thus the description thereof is omitted.
Steam reforming of ethane or propane is performed in this way.
《作用等》
本発明の炭層ガス1の改質システムは、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
(1)炭層ガス1は、炭層から抜き出されて誘導され、供給手段3の貯蔵タンク4を経由して、改質反応器2に供給される。
《Action etc.》
The reforming system of the
(1) The
(2)この炭層ガス1は、水分H2Oを随伴した湿りガスよりなり、メタンCH4を主成分とし、少量のエタンC2H6や微量のプロパンC3H8も含有している。
改質反応器2には、熱源6から熱量Hが導入され、内部が650℃以上例えば800℃程度に維持されている。
(2) The
A heat quantity H is introduced from the heat source 6 into the reforming
(3)そこで、供給された炭層ガス1は、この改質反応器2内において、熱の作用と、内部充填された触媒7の作用とに基づき、水蒸気H2Oと反応して改質される。
(3) Therefore, the supplied
(4)すなわち、炭層ガス1の主成分であるメタンCH4は、前述した化1,化2,化3の反応式により、水蒸気H2Oと反応して、水素H2,一酸化炭素CO,二酸化炭素CO2等の改質ガス8に、水蒸気改質される。
エタンC2H6やプロパンC3H8も、前述した化4,化5,化6,化7等の反応式に基づき、メタンCH4に準じて水蒸気改質される。
(4) That is, methane CH 4 which is the main component of
Ethane C 2 H 6 and propane C 3 H 8 are also steam-reformed according to methane CH 4 based on the above-described reaction formulas of Chemical Formula 4, Chemical Formula 5, Chemical Formula 6, Chemical Formula 7, and the like.
(5)このように改質,生成された改質ガス8は、タンク9へと供給された後、燃料,エネルギー源として提供,使用される。特に、改質ガス8の主成分である水素H2は、広く各種用途に活用される。 (5) The reformed gas 8 thus reformed and generated is supplied to the tank 9 and then provided and used as a fuel and energy source. In particular, hydrogen H 2 which is the main component of the reformed gas 8 is widely used for various applications.
(6)例えば、このように生成された水素H2は、石炭液化に使用される。すなわち例えば、微粉状石炭に油が添加されたスラリーに、高温,高圧下で添加され、もって高分子構造の石炭を、低分子化した液体燃料とするために使用される。
石炭は、多核芳香環(クラスターユニット)を、短い鎖状炭化水素で繋いだ高分子構造よりなるが、このような高分子構造を水素H原子添加により切断,分解して、低分子化された液体炭化水素とするために使用される。
(6) For example, the hydrogen H 2 produced in this way is used for coal liquefaction. That is, for example, it is added to a slurry in which oil is added to finely pulverized coal at high temperature and high pressure, so that the polymer-structured coal is used as a low-molecular liquid fuel.
Coal consists of a polymer structure in which polynuclear aromatic rings (cluster units) are connected by short chain hydrocarbons. Such a polymer structure was cut and decomposed by the addition of hydrogen H atoms to reduce the molecular weight. Used to make liquid hydrocarbons.
(7)さて、この炭層ガス1の改質システムでは、以上説明したように、炭層ガス1のメタンCH4等を、随伴された水分H2Oを活用しつつ水蒸気改質し、もって、生成された水素H2や一酸化炭素CO等の改質ガス8を、燃料等として提供可能である。
つまり、炭層ガス1のメタンCH4を、直接そのまま燃料等として使用するよりも、遥かに優れたエネルギー源を提供可能となる。
(7) Now, in the reforming system of the
That is, it is possible to provide an energy source far superior to using the methane CH 4 of the
(8)更に、この改質システムを採用すると、改質ガス8として得られた水素H2を、その場で、石炭液化に使用可能である。
すなわち、炭層から抜き出されて地上に誘導された炭層ガス1を、水蒸気改質することにより、石炭液化の現場で、必要とされる水素H2を即供給可能となる。つまり、同一炭鉱エリア内に立地することが多い石炭液化工場に対し、水素H2を直接供給可能となる。
(8) Furthermore, when this reforming system is adopted, hydrogen H 2 obtained as the reformed gas 8 can be used for coal liquefaction on the spot.
That is, the required hydrogen H 2 can be immediately supplied at the coal liquefaction site by steam reforming the
(9)又、この改質システムでは、炭層ガス1が、多量の水分H2Oを随伴した湿りガスよりなることに着目し、その水分H2Oを水蒸気改質に、積極活用する。更にこの改質システムは、改質反応器2を中心に、熱源6,タンク4,9等の設備構成よりなり、構成が簡単容易である。
このように、この改質システムは、ランニングコストや設備コスト面にも優れている。
(9) Further, in this reforming system, attention is paid to the fact that the
Thus, this reforming system is excellent in running cost and equipment cost.
(10)更に、この改質システムでは、炭層ガス1のメタンCH4が、大気放出されることなく、水蒸気改質されてしまう。もって、地球温暖化防止にも寄与することになる。
(10) Further, in this reforming system, the methane CH 4 of the
炭層ガス1の1例について、構成成分の計測データは次のとおり。このデータは、水分H2Oを除く乾きガスに関し、サンプルの相加平均である。
・メタンCH4 :94.4%
・エタンC2H6
:1.7%
・プロパンC3H8
:0.3%
・酸素O2 :0.3%
・窒素N2 :3.1%
・二酸化炭素CO2 :0.3%
About one example of
Methane CH 4: 94.4%
・ Ethan C 2 H 6
: 1.7%
・ Propane C 3 H 8
: 0.3%
・ Oxygen O 2 : 0.3%
・ Nitrogen N 2 : 3.1%
Carbon dioxide CO 2: 0.3%
1 炭層ガス
2 改質反応器
3 供給手段
4 タンク
5 管路
6 熱源
7 触媒
8 改質ガス
9 タンク
H 熱量
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