JP2012246350A - Manufacturing system of hydrogen-enriched coke oven gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コークス炉から発生する高温の粗コークス炉ガスから高濃度の水素を含有した水素富化コークス炉ガスを製造する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for producing a hydrogen-enriched coke oven gas containing a high concentration of hydrogen from a high-temperature crude coke oven gas generated from a coke oven.
製鉄用のコークス炉では、石炭の乾留時に発生するコークス炉ガス(COG)をドライメーンと呼ばれる集合配管で回収して製鉄所内用各種燃料に使用している。この際、発生直後の粗コークス炉ガスは約900℃程度の高温であるため、原理的にはガスの顕熱を回収する、又は、高温を利用してガスを改質する等でエネルギー回収を図ることが可能であり、従来さまざまな取り組みがなされてきた。例えば、特許文献1及び2には、COGの顕熱回収装置が開示されている。また、特許文献3には、高温COGのガス改質装置が開示されている。コークス炉は、個々のコークス炉窯ではバッチ式で石炭の乾留を行うため、一般には乾留初期に一次熱分解で揮発性の高い成分を中心として多量の炭化水素成分が発生したのち、二次熱分解が進行して縮合多環芳香族を主体とした重質の炭化水素成分が発生するが、その発生量は徐々に低下することが知られている。また、それに伴ってCOGの成分も大きく変化するという非定常なCOG生成パターンとなっている。こうした中、高い顕熱を保有しながらも非定常な粗コークス炉ガスの熱エネルギーを効率的に活用する有効な方法が存在せず、高炉法一貫製鉄プロセスにおいてさらなる省エネ化を進める上で課題であった。
In a steelmaking coke oven, coke oven gas (COG) generated during the dry distillation of coal is recovered by a collecting pipe called a dry main and used for various fuels in the steelworks. At this time, since the raw coke oven gas immediately after generation is at a high temperature of about 900 ° C., in principle, the energy recovery can be performed by recovering the sensible heat of the gas or reforming the gas using the high temperature. Various approaches have been made in the past. For example,
一方、高温の粗コークス炉ガスを対象にして、ガスに含まれる軽質炭化水素やタール等の重質炭化水素から水素を高濃度に含んだ改質ガスを得る技術に関しては、特許文献4及び5で検討されているように、酸素や水蒸気を吹き込んで1200℃を超える高温域で反応させる改質方法が開示されている。しかしながら、改質反応が超高温域で進行するため、装置の耐熱化により処理装置が非常に高価になり建設費用が高くなること、外部から導入する酸素や水蒸気等の用役が多量に必要なため運転費用が高くなること、燃焼反応が進行するために多量のCO2が発生すること等の問題があった。
On the other hand,
コークス炉からタール随伴粗COGを抽気してガス改質処理を行う際には、抽気したCOGをアンモニア水で冷却してタールの大量凝縮を許容するか、あるいは、抽気管の閉止時に隙間の大きいダンパを適用してガスの逆流を許容するかの選択しかなかった。このため、コークス炉から抽気されたCOGは熱的に温度が低く反応性にも乏しく、コークス炉ガスの700℃以上での熱間処理は、極めて制約の大きいものであり、ほとんど実用化されてこなかった。 When performing gas reforming treatment by extracting tar-associated crude COG from a coke oven, the extracted COG is cooled with ammonia water to allow a large amount of tar to condense, or there is a large gap when the extraction pipe is closed. The only choice was whether to apply a damper to allow gas backflow. For this reason, the COG extracted from the coke oven is thermally low in temperature and poor in reactivity, and the hot treatment of coke oven gas at 700 ° C or higher is extremely limited and has been practically used. There wasn't.
そこで、本発明は、タール随伴粗COGを高温で反応性の高い状態のまま、粗コークス炉ガス改質処理装置に供給すると共に、触媒を用いることにより800℃程度の比較的低温で水素富化コークス炉ガスを製造する安価で安全なシステムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention supplies the tar-associated crude COG to a crude coke oven gas reforming apparatus while maintaining high reactivity at a high temperature, and uses a catalyst to enrich hydrogen at a relatively low temperature of about 800 ° C. An object is to provide an inexpensive and safe system for producing coke oven gas.
本発明者が鋭意検討した結果、上記課題に対する以下の解決手段を発明するに至った。
(1)コークス炉から抽気した高温の粗コークス炉ガスを抽気時にガスが保有する熱を触媒反応に利用して、粗コークス炉ガスをより高濃度の水素を含有するコークス炉ガスに改質するコークス炉ガス製造システムであって、
コークス炉と、
前記コークス炉に接続する抽気管と、
前記抽気管に接続する粗コークス炉ガス改質処理装置と、
前記コークス炉から発生するコークス炉ガスの圧力や流量の変動に対応して、前記コークス炉から前記粗コークス炉ガス改質処理装置に流通する粗コークス炉ガスの流れを制御する制御系と、
を含み、前記抽気管により前記コークス炉から前記粗コークス炉ガス改質処理装置に粗コークス炉ガスを流通させ、
前記粗コークス炉ガス改質処理装置は触媒を具備すること、を特徴とする水素富化コークス炉ガス製造システム。
As a result of intensive studies by the inventor, the inventors have invented the following means for solving the above problems.
(1) Using the heat retained in the high-temperature crude coke oven gas extracted from the coke oven for catalytic reaction, the crude coke oven gas is reformed into a coke oven gas containing a higher concentration of hydrogen. Coke oven gas production system,
A coke oven,
A bleed pipe connected to the coke oven;
A crude coke oven gas reforming apparatus connected to the extraction pipe;
A control system for controlling the flow of the crude coke oven gas flowing from the coke oven to the crude coke oven gas reforming treatment apparatus in response to fluctuations in the pressure and flow rate of the coke oven gas generated from the coke oven;
And circulating the coke oven gas from the coke oven to the crude coke oven gas reforming apparatus by the extraction pipe,
2. The hydrogen-enriched coke oven gas production system, wherein the crude coke oven gas reforming apparatus comprises a catalyst.
(2)前記粗コークス炉ガス中の軽質炭化水素成分、及び、粗コークス炉ガスに随伴する重質炭化水素成分を前記触媒により改質することを特徴とする(1)に記載の水素富化コークス炉ガス製造システム。 (2) The hydrogen enrichment according to (1), wherein the light hydrocarbon component in the crude coke oven gas and the heavy hydrocarbon component accompanying the crude coke oven gas are reformed by the catalyst. Coke oven gas production system.
(3)前記触媒が、水蒸気改質触媒、二酸化炭素改質触媒、部分酸化改質触媒、及び、シフト触媒の群から選ばれる少なくとも1種類からなることを特徴とする(1)または(2)に記載の水素富化コークス炉ガス製造システム。
(4)前記抽気管がヒーター付きであり、粗コークス炉ガスを600℃以上に保つことを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の水素富化コークス炉ガス製造システム。
(5)前記抽気管の途中に前記粗コークス炉ガス改質処理装置内の圧力の異常な上昇を防止するためのブリーダー弁が設けられていることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1項に記載の水素富化コークス炉ガス製造システム。
(6)前記抽気管の途中に前記粗コークス炉ガス改質処理装置へ流入する粗コークス炉ガスの流量の変動を制御するための開閉弁、ブロワー、バイパス弁、並びにそれらを制御する制御装置が設けられていることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1項に記載の水素富化コークス炉ガス製造システム。
(7)前記コークス炉窯から水封弁を介してドライメーンに接続されていることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1項に記載の水素富化コークス炉ガス製造システム。
(8)前記ヒーター付抽気管が、開閉弁を有し、内径が80mm以上であり、外径は1m未満であることを特徴とする(1)〜(7)のいずれか1項に記載の水素富化コークス炉ガス製造システム。
(9)前記ヒーター付抽気管がさらに緊急遮断弁を有することを特徴とする(8)に記載の水素富化コークス炉ガス製造システム。
(10)前記粗コークス炉ガス改質処理装置に接続され、前記粗コークス炉ガス改質処理装置で処理された水素富化コークス炉ガスを冷却する冷却装置と、冷却された水素富化コークス炉ガスを貯留する水素富化コークス炉ガス貯留装置を有することを特徴とする(1)〜(9)のいずれか1項に記載の水素富化コークス炉ガス製造システム。
(3) The catalyst is composed of at least one selected from the group consisting of a steam reforming catalyst, a carbon dioxide reforming catalyst, a partial oxidation reforming catalyst, and a shift catalyst (1) or (2) The hydrogen-enriched coke oven gas production system described in 1.
(4) The hydrogen-enriched coke oven gas production system according to any one of (1) to (3), wherein the extraction pipe is equipped with a heater, and the crude coke oven gas is maintained at 600 ° C. or higher. .
(5) A bleeder valve for preventing an abnormal increase in pressure in the crude coke oven gas reforming apparatus is provided in the middle of the extraction pipe. (1) to (4) The hydrogen-enriched coke oven gas production system according to any one of the above.
(6) An on-off valve, a blower, a bypass valve for controlling fluctuations in the flow rate of the crude coke oven gas flowing into the crude coke oven gas reforming apparatus in the middle of the extraction pipe, and a control device for controlling them. The hydrogen-enriched coke oven gas production system according to any one of (1) to (5), which is provided.
(7) The hydrogen-enriched coke oven gas production system according to any one of (1) to (6), wherein the coke oven kiln is connected to a dry main through a water seal valve.
(8) The heater-extracted bleed pipe has an on-off valve, has an inner diameter of 80 mm or more, and an outer diameter of less than 1 m, according to any one of (1) to (7) Hydrogen enriched coke oven gas production system.
(9) The hydrogen enriched coke oven gas production system according to (8), wherein the extraction pipe with heater further has an emergency shutoff valve.
(10) A cooling device that is connected to the crude coke oven gas reforming treatment device and cools the hydrogen-enriched coke oven gas treated by the crude coke oven gas reforming treatment device, and a cooled hydrogen-enriched coke oven The hydrogen-enriched coke oven gas production system according to any one of (1) to (9), comprising a hydrogen-enriched coke oven gas storage device for storing gas.
本発明の特徴について説明する。
まず、粗コークス炉ガス中の炭化水素から水素へ変換する触媒を具備した粗コークス炉ガス改質処理装置に対して、コークス炉からの抽気管を直接配置することによって、コークス炉から発生した粗COGを高温を維持したままコークスガス処理装置に供給することができ、水素富化コークス炉ガスを製造することを可能にする製造システムを構築し、その結果、粗COGが有する顕熱の有効利用を可能としたことである。前述のように、従来技術では、粗COGの顕熱の有効利用と水素富化コークス炉ガスの製造の両立は困難であり、粗COGの熱間処理は実現できていなかった。
The features of the present invention will be described.
First, a crude coke oven gas reforming apparatus equipped with a catalyst for converting hydrocarbons in the crude coke oven gas into hydrogen is directly arranged with a bleed pipe from the coke oven, thereby generating a coarse coke oven. COG can be supplied to a coke gas processing device while maintaining a high temperature, and a production system that enables production of hydrogen-enriched coke oven gas is constructed. As a result, effective utilization of sensible heat of crude COG Is possible. As described above, in the prior art, it is difficult to achieve both effective use of sensible heat of crude COG and production of hydrogen-enriched coke oven gas, and hot treatment of crude COG has not been realized.
次に、本発明では、上記粗COG中に含まれる軽質炭化水素成分、及び、粗COGに随伴する重質炭化水素成分から水素へ変換する触媒を、上記粗コークス炉ガス改質処理装置に用い、その触媒として水蒸気改質触媒、二酸化炭素改質触媒、部分酸化改質触媒、及び、シフト触媒の群から選ばれる少なくとも1種類からなるものを利用することにより、上記触媒反応を可能にした。 Next, in the present invention, the light hydrocarbon component contained in the crude COG and the catalyst for converting the heavy hydrocarbon component accompanying the crude COG into hydrogen are used in the crude coke oven gas reforming apparatus. By using at least one selected from the group consisting of a steam reforming catalyst, a carbon dioxide reforming catalyst, a partial oxidation reforming catalyst, and a shift catalyst as the catalyst, the above catalytic reaction was made possible.
本発明によって、高温の粗COGから高濃度の水素を含有する水素富化コークス炉ガスを安定に製造することが可能となる。 The present invention makes it possible to stably produce a hydrogen-enriched coke oven gas containing a high concentration of hydrogen from high-temperature crude COG.
コークス炉から発生する高温の粗コークス炉ガスが保有する約900℃の顕熱を有効に利用し、且つ、経時的に圧力や流量が変動するタール含有ガスを、安定に水素、一酸化炭素等、軽質炭化水素等の燃料成分に転換できれば、エネルギー増幅に繋がるばかりでなく、そこで生成される還元性ガス体積が大幅に増幅されることにより、例えば、鉄鉱石に適用して還元鉄を製造するプロセスが可能となれば、現在鉄鉱石をコークスにより還元する高炉プロセスで発生する二酸化炭素排出量を大幅に削減できる可能性がある。以下に、本発明の実施のための形態を詳細に述べる。 Effectively uses the sensible heat of about 900 ° C held by the high-temperature crude coke oven gas generated from the coke oven, and stably uses a tar-containing gas whose pressure and flow rate change over time, such as hydrogen, carbon monoxide, etc. If it can be converted into fuel components such as light hydrocarbons, not only will it lead to energy amplification, but the reducing gas volume produced there will be greatly amplified so that it can be applied to, for example, iron ore to produce reduced iron If the process becomes possible, the carbon dioxide emissions generated in the blast furnace process that currently reduces iron ore with coke may be significantly reduced. Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.
<装置構成>
図1を用いて、本発明の実施形態を説明する。図1に示す従来のコークス炉窯1に、ヒーター付抽気管2と開閉弁3と緊急遮断弁4を設け、それに接続する粗コークス炉ガス改質処理装置5に供給する。粗コークス炉ガス改質処理装置5は、加熱炉6に収納されて、COG改質時には、炉内温度を600℃以上、より好ましくは、800℃以上に保持して、配管系内でのタールの凝縮を防止する。ヒーター付抽気管2の途中には、ブリーダー弁7を設けて開閉弁3の入側の圧力が一時的に上昇した場合、開放することにより系内圧力の異常上昇を防止する。粗コークス炉ガス改質処理装置5で処理された水素富化コークス炉ガスは、適宜冷却装置8で冷却されて水素富化コークス炉ガス貯留装置11に供給される。粗コークス炉ガス改質処理装置5内での通気抵抗が大きい場合には、冷却後のCOGをブロワー9で吸引して所要流量を確保してもよい。但し、ブロワー能力限界近くまで抵抗が上昇した場合には、バイパス弁10を開放することによりブロワーを分岐して水素富化コークス炉ガス貯留装置へ流れるようにする。また、冷却装置8によって常温程度まで冷却されたCOGは、タール分の除去されたドライなものであるので、その操作には市販の一般的なブロワー、弁等を用いることができる。冷却装置には、市販のスクラバー等を用いることができる。また、COG中のダストによる閉塞の恐れがある場合には、管路系の途中に適宜、サイクロン等の集塵機を設けてもよい。
コークス炉から抽気管2の途中に粗コークス炉ガス改質処理装置5へ流入する粗コークス炉ガスの圧力や流量の変動を制御するために、開閉弁3、緊急遮断弁4、粗コークス炉ガス改質処理装置5、ブロワー9、バイパス弁10などは、制御装置15によって制御される。
<Device configuration>
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A conventional
In order to control fluctuations in the pressure and flow rate of the crude coke oven gas flowing into the coarse coke oven gas reformer 5 in the middle of the
<COGの流れ>
図1において、コークス炉窯1で好適な条件のCOGの場合、ヒーター付抽気管2の開閉弁3が開放されて、コークス炉窯1から粗コークス炉ガス改質処理装置5までウエットCOGが供給される。ここで、好適な条件のCOGとは、少なくとも、ヒーター付抽気管2側の圧力がコークス炉窯側の圧力よりも大きくない状態である。開閉弁3が開放されている状態では、そのコークス炉窯の水封弁12は開放されていてもよいし、閉止されていてもよい。ここで水封弁12が開放されている場合には、コークス炉窯1からドライメーン14にCOGが流出するようにスプレー装置13の圧力調整機構等が操作されるのが好ましい。
<Flow of COG>
In FIG. 1, in the case of COG under suitable conditions in the
開閉弁3が開放され、かつ、水封弁12が閉止されている状態ではコークス炉窯1でCOGが発生し続けている限りにおいて、コークス炉窯1で発生したCOGは全てヒーター付抽気管2に放出されるので、長時間平均的に逆流は生じない。即ち、平均的に、([コークス炉窯内圧力]−[ヒーター付抽気管内圧力])で定義するコークス炉窯−抽気管圧力差は正であり、かつ、この圧力差はコークス炉窯でのCOG発生量に比例した値となる。しかしながら、瞬間的には、コークス炉窯1内でのCOG発生速度は一定ではなく、短時間でも変動する。この変動要因は、例えば、コークス炉窯1内の石炭が一次熱分解を起こした後、引き続き二次熱分解を起こすが、部分的にはそれら反応の遷移の時期やその反応割合が石炭装入後の経時時間に対して一様でないために、瞬間的にそのコークス炉窯1内でのCOG発生量が急増し、これに伴って抽気管2内圧力も急上昇することなどが考えられる。そのような場合には、ブリーダー弁7が自動的に開放して発生COGを抽気管2から排出することで対応することが可能となる。
In the state where the on-off
しかしながら、ウェットCOGを配管内に通すことから、タール等の炭化、固着等による閉塞での急速な抽気管2内の圧力上昇が生じたり、制御装置15が重故障となった場合には、緊急でCOGの抽気を停止する必要がある。その際には、緊急遮断弁4を閉じることにより、コークス炉窯と粗コークス炉ガス改質処理装置とを縁切りして、コークス炉窯の操業に支障を来さないようにすることが必要である。
However, since the wet COG is passed through the pipe, when the pressure in the
<粗コークス炉ガス改質処理装置>
粗コークス炉ガス改質処理装置6には、例えば、特許文献3に示されるCOG改質装置を適用することができる。この装置の内部には、水蒸気改質触媒、二酸化炭素改質触媒、部分酸化改質触媒、及び、シフト触媒の群から選ばれる少なくとも1種類からなる金属酸化物触媒を充填した触媒充填槽が配置されるが、本装置に粗コークス炉ガスを供給しても圧力損失を生じることのないような触媒充填槽を用いることが必要である。また、本装置は600℃以上900℃以下程度の温度に加熱されるため、本装置並びに触媒充填槽に関しても、その温度に耐え得る材質且つ構造のものを製作することが必要である。素材としては、例えば、SUS310S等の耐熱ステンレス、耐熱ニッケル合金、又は、耐熱セラミックスを好適に用いることができる。
<Rough coke oven gas reformer>
For example, a COG reforming apparatus disclosed in
<ヒーター付抽気管>
ヒーター付抽気管2は、コークス炉窯1に直接に接続されていることを特徴とするが、SUS310S等の耐熱ステンレス製、耐熱ニッケル合金製、又は、耐熱セラミックス製の管を使用することができる。ヒーター付抽気管2は、抽気COGの温度が改質温度より低下することを防止するためにヒーターを有しており、ヒーター付抽気管2内の抽気COGの温度は600℃以上に保つことが望ましく、700℃以上に保つことがより望ましい。本発明の水素富化コークス炉ガス製造システムでは抽気COGを通常700℃以上に保持するのでタールの凝縮は生じにくいものの、管路内面への高温でのCOG熱分解による炭素の析出は避けられないため、閉塞防止の観点から、ヒーター付抽気管2の内径は、80mm以上であることが好ましい。また、配管径が過大であるとコークス炉内で窯間に配管が設置できなくなるので、ヒーター付抽気管2の外径は、窯間の平均間隔、例えば、1m未満であることが好ましい。
<Bleeding tube with heater>
Although the
<開閉弁>
開閉弁3は、加熱炉内の600℃以上、より好ましくは、800℃以上の高温に耐え、コーキングによるカーボンの析出や、ダストの噛み込みによっても動作が阻害されないものであればどのような形式のものでも使用することができるが、例えば、耐熱ボール弁や耐熱ニードル弁などが好適に利用できる。
<Open / close valve>
The on-off
<緊急遮断弁>
緊急遮断弁4は、上記で示したように、定常状態から逸脱してコークス炉窯操業に支障を来すような場合に、弁を作動させて、コークス炉窯1と粗コークス炉ガス改質処理装置5とを縁切りするものである。約800℃の高温に耐え、コーキングによるカーボンの析出や、ダストの噛み込みによっても動作が全く阻害されないものであればどのような形式のものでも使用することができるが、例えば、砂ホッパーなどが好適に利用できる。
<Emergency shut-off valve>
As shown above, the emergency shut-off
<加熱炉>
加熱炉6には市販の電気炉や燃焼炉を用いることができる。
加熱炉6は、上記の加熱する機械要素の全てを1台の加熱炉に収めてもよいし、ヒーター付抽気管2および緊急遮断弁4、粗コークス炉ガス改質処理装置5それぞれについて独立に加熱炉を設けてもよい。
<Heating furnace>
A commercially available electric furnace or combustion furnace can be used for the heating furnace 6.
The heating furnace 6 may house all of the above-described machine elements to be heated in one heating furnace, or independently for each of the
<構造材の材質>
炉内に配置される装置は、常温から900℃程度の高温までの環境において、所要の強度、剛性、耐久性、耐硫黄腐食性を有したものであればどのようなものでも使用することができる。例えば、変形する部品を用いる場合には、SUS310S等の耐熱ステンレス鋼、又は、インコネルやハステロイ等の耐熱ニッケル合金等の金属を、これ以外の部品に関しては、前記の材料に加えて、シリカ、アルミナ等の一般的な耐熱用セラミックスを用いることができる。尚、耐酸化性の低い材料を用いる場合には、炉内を非酸化性雰囲気、例えば、窒素雰囲気に維持することで、これらの材質を適用することができる。
<Material of structural material>
Any equipment can be used as long as it has the required strength, rigidity, durability, and sulfur corrosion resistance in an environment from room temperature to a high temperature of about 900 ° C. it can. For example, when using deformable parts, heat resistant stainless steel such as SUS310S, or metal such as heat resistant nickel alloy such as Inconel or Hastelloy, etc., in addition to the above materials, silica, alumina General heat-resistant ceramics such as can be used. In addition, when using a material with low oxidation resistance, these materials can be applied by maintaining the inside of the furnace in a non-oxidizing atmosphere, for example, a nitrogen atmosphere.
<冷却装置>
冷却装置8ではガスを効率的に冷却できれば特に制約するものではないが、例えば、高温のガスと対向流になるように常温付近の冷却水をフラッシングして冷却するスクラバー方式の装置を好適に使用することができる。また、この冷却装置では、冷却水を循環して再利用するための循環ポンプを設置することが、冷却水の効率的使用の観点からより好ましい。
<Cooling device>
The cooling device 8 is not particularly limited as long as the gas can be efficiently cooled, but, for example, a scrubber type device that flushes and cools cooling water at around room temperature so as to counter flow with the high-temperature gas is preferably used. can do. In this cooling device, it is more preferable to install a circulation pump for circulating and reusing the cooling water from the viewpoint of efficient use of the cooling water.
<触媒>
粗コークス炉ガスから水素富化コークス炉ガスを製造する際に用いる触媒は、炭化水素の水蒸気改質反応、二酸化炭素改質反応、部分酸化改質反応に用いられるNi系触媒、Co系触媒や、Ruなどの貴金属系触媒等を好適に用いることができるが、特にこれらに限定するものではない。また、シフト反応(一酸化炭素転化反応)に用いられる酸化鉄系触媒、酸化銅系触媒等を好適に用いることができるが、特にこれらに限定するものではない。さらに、ここで用いる触媒は、粉末であってもよいし、成型体であっても良い。粉末であれば粒径や表面積を、成型体であれば表面積と強度との兼ね合いで細孔容積、細孔径、形状等を適宜調整することが好ましい。その成型体の形態は球状、シリンダー状、リング状、ホイール状、タブレット状、ペレット状、フレーク状、粒状等いずれでもよく、さらに金属又はセラミックスのハニカム状基材へ触媒成分をコーティングしたもの等いずれでもよい。
<Catalyst>
Catalysts used for producing hydrogen-enriched coke oven gas from crude coke oven gas include hydrocarbon steam reforming reaction, carbon dioxide reforming reaction, Ni-based catalyst used in partial oxidation reforming reaction, Co-based catalyst, A noble metal catalyst such as Ru can be preferably used, but is not particularly limited thereto. Moreover, although an iron oxide catalyst, a copper oxide catalyst, or the like used for the shift reaction (carbon monoxide conversion reaction) can be suitably used, it is not particularly limited thereto. Furthermore, the catalyst used here may be a powder or a molded body. In the case of powder, the particle size and surface area are preferably adjusted, and in the case of a molded body, the pore volume, pore diameter, shape, etc. are suitably adjusted in consideration of the surface area and strength. The shape of the molded body may be any of spherical, cylindrical, ring-shaped, wheel-shaped, tablet-shaped, pellet-shaped, flake-shaped, granular, and the like, and further, a metal or ceramic honeycomb substrate coated with a catalyst component, etc. But you can.
ここで、上記触媒は使用前に還元することが好ましいが、粗コークス炉ガス中に多量の水素が含まれるため反応中に還元が進行することから、還元しなくても良い。しかしながら、特に触媒が反応前に還元処理を必要とする場合、還元条件としては、比較的高温で且つ還元性雰囲気にするのであれば特に制限されるものではないが、例えば、水素、一酸化炭素、メタンの少なくともいずれかを含むガス雰囲気下、又はそれら還元性ガスに水蒸気を混合したガス雰囲気下、又はそれらのガスに窒素等の不活性ガスを混合した雰囲気下であっても良い。また、還元温度は、例えば500℃〜1000℃が好適であり、還元時間は充填する触媒量にも依存し、例えば30分〜8時間が好適であるが、充填した触媒全体が還元するのに必要な時間であればよく、特にこの条件に制限されるものではない。 Here, it is preferable to reduce the catalyst before use. However, since a large amount of hydrogen is contained in the crude coke oven gas, the reduction proceeds during the reaction. However, especially when the catalyst requires a reduction treatment before the reaction, the reducing conditions are not particularly limited as long as the reducing conditions are set to a relatively high temperature and a reducing atmosphere. For example, hydrogen, carbon monoxide It may be in a gas atmosphere containing at least one of methane, in a gas atmosphere in which water vapor is mixed with these reducing gases, or in an atmosphere in which an inert gas such as nitrogen is mixed in these gases. In addition, the reduction temperature is preferably 500 ° C. to 1000 ° C., for example, and the reduction time depends on the amount of catalyst to be charged, and is preferably 30 minutes to 8 hours, for example. It may be a necessary time, and is not particularly limited to this condition.
触媒反応器としては、触媒が粉末の場合には流動床形式や移動床形式等が、触媒が成型体であれば固定床形式や移動床形式等が好適に用いられ、その触媒層の入口温度としては、600〜1100℃であることが好ましい。触媒層の出口温度が600℃未満の場合は、触媒活性が殆ど発揮されず、目的とする水素富化ガスが得られないため好ましくない。一方、触媒層の入口温度が1100℃を超える場合は、反応器の耐熱構造化が必要になる等、改質装置が高価になるため経済的に不利となる。また、触媒層の入口温度は、600〜1000℃であることがより好ましい。
本発明の実施形態であるこのような高温コークス炉ガス処理装置によれば、コークス炉から発生するコークス炉ガスの圧力や流量の変動に対応し得る制御装置を具備するため、処理後の水素富化コークス炉ガスを安定に製造することができる。
The catalyst reactor is preferably a fluidized bed type or moving bed type when the catalyst is a powder, and a fixed bed type or moving bed type when the catalyst is a molded body. The inlet temperature of the catalyst layer is preferably used. As, it is preferable that it is 600-1100 degreeC. When the outlet temperature of the catalyst layer is lower than 600 ° C., the catalytic activity is hardly exhibited and the target hydrogen-enriched gas cannot be obtained, which is not preferable. On the other hand, when the inlet temperature of the catalyst layer exceeds 1100 ° C., it is economically disadvantageous because the reformer becomes expensive, for example, a heat-resistant structure of the reactor is required. The inlet temperature of the catalyst layer is more preferably 600 to 1000 ° C.
According to such a high-temperature coke oven gas treatment apparatus that is an embodiment of the present invention, since it has a control device that can cope with fluctuations in pressure and flow rate of coke oven gas generated from the coke oven, The coke oven gas can be produced stably.
1 コークス炉窯
2 ヒーター付抽気管
3 開閉弁
4 緊急遮断弁
5 粗コークス炉ガス改質処理装置
6 加熱炉
7 ブリーダー弁
8 冷却装置
9 ブロワー
10 バイパス弁
11 水素富化コークス炉ガス貯留装置
12 水封弁
13 スプレー装置
14 ドライメーン
15 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
コークス炉と、
前記コークス炉に接続する抽気管と、
前記抽気管に接続する粗コークス炉ガス改質処理装置と、
前記コークス炉から発生するコークス炉ガスの圧力や流量の変動に対応して、前記コークス炉から前記粗コークス炉ガス改質処理装置に流通する粗コークス炉ガスの流れを制御する制御系と、
を含み、前記抽気管により前記コークス炉から前記粗コークス炉ガス改質処理装置に粗コークス炉ガスを流通させ、
前記粗コークス炉ガス改質処理装置は触媒を具備することを特徴とする水素富化コークス炉ガス製造システム。 Coke oven gas for reforming crude coke oven gas into coke oven gas containing higher concentration of hydrogen by utilizing the heat held by the gas at the time of extraction from the high temperature crude coke oven gas extracted from the coke oven for the catalytic reaction A manufacturing system,
A coke oven,
A bleed pipe connected to the coke oven;
A crude coke oven gas reforming apparatus connected to the extraction pipe;
A control system for controlling the flow of the crude coke oven gas flowing from the coke oven to the crude coke oven gas reforming treatment apparatus in response to fluctuations in the pressure and flow rate of the coke oven gas generated from the coke oven;
And circulating the coke oven gas from the coke oven to the crude coke oven gas reforming apparatus by the extraction pipe,
2. The hydrogen-enriched coke oven gas production system, wherein the crude coke oven gas reforming apparatus comprises a catalyst.
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