JP2013503923A - バイオマスの水蒸気改質で酸素を使用するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
(a)構造体、特に管に送達された酸素は、流動床反応器の反応空間内の圧力が多孔質構造体内より低いという十分に正の圧力差を与えると、対応する線を通って、内側から外方へガス透過性外管壁を通って流動床反応器の反応空間の方向に流れる。そして、流動床反応器に含まれるガスが、構造体の外層の細孔内又は構造体のすぐそばで酸化される。この酸化が構造体を加熱することになる。非常に小さい細孔又は微細な穴を有する構造体では、酸化が壁のすぐ近傍で起こり、エネルギーの大部分が管を加熱するために使われる。従って、酸化されたか又は部分的に酸化されたガスが流動床反応器内に残る。従ってこの場合、ガス化は自己熱的である。
1b 加熱可能な管
2a 多孔質内管
2b 穴あき内管
3 熱保護遮蔽物
4 流入領域の密封用保護管
5 供給管
6 酸素
7 可燃性ガス
8 サイホンガス
9a 固定流動床を備えた流動床反応器
9b 循環流動床を備えた流動床反応器
9c 多段階流動床反応器
10 固定流動床
11 流動床上方の空間(フリーボード)
12 ノズルフロア
13 流動化ガス
14 バイオマス又はコークス(残留コークス)
15 合成ガス又は製品ガス
16 固定流動床の上限
17 ノズルフロアの上部プレート
18 ノズルフロアの下部プレート
19 ノズルフロアの中部プレート
20 ノズルフロアのノズル
21 ノズル上の逆止め弁
22 燃焼器
23 コークス用の流動化ステージ(流動床)
24 プロセス全体でさらに使うためのガス
25 中間フロア
26 ガス捕集空間
27 サイクロン
28 加熱器
29 空洞
30 酸素供給口
31 多孔質のガス透過性部分
32 可燃性ガス供給口
33 環状空間
Claims (25)
- 固形燃料、好ましくはバイオマス(14)のガス化及び/又は熱分解用の流動床反応器(9a、9b)であって、流動床反応器(9a、9b)の流動床(10)を加熱するための加熱器(28)を有し、この加熱器(28)が少なくとも1つの空洞(29)を有する流動床反応器(9a、9b)において、加熱器(28)が、酸素含有ガス(6)を加熱器(28)の空洞(29)に送達するための酸素供給口(30)を有し、かつ空洞(29)が、加熱器(28)の多孔質のガス透過性部分(31)に隣接していることを特徴とする流動床反応器(9a、9b)。
- 加熱器(28)が、流動床反応器(9a、9b)に設けられた複数の管(1a、1b、2a、2b)を含み、かつ少なくともいくつかの管(1a、2a)が、少なくとも部分的に多孔質のガス透過性管(1a、2a)として形成されていることを特徴とする請求項1に記載の流動床反応器。
- 加熱器(28)が、相互に同心円状に配置され、それぞれ内管(1a、1b、2a、2b)及び外管(1a、1b、2a、2b)を有する複数の管(1a、1b、2a、2b)を含み、かつ少なくとも内管(1a、2a)又は外管(1a、2a)が多孔質かつガス透過性であるように形成されていることを特徴とする請求項2に記載の流動床反応器。
- 酸素供給口(30)が、外管(1a、1b、2a、2b)と内管(1a、1b、2a、2b)の間の環状空間(33)に酸素含有ガス(6)を送達するように形成されていることを特徴とする請求項3に記載の流動床反応器。
- 酸素供給口(30)が、内管(1a、1b、2a、2b)に酸素含有ガス(6)を送達するように形成されていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の流動床反応器。
- 内管(1a、1b、2a、2b)に、或いは外管(1a、1b、2a、2b)及び/又は内管(1a、1b、2a、2b)の間の環状空間(33)に可燃性ガス(7)を送達するため、可燃性ガス(7)を送達するための可燃性ガス供給口(32)が設けられていることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の流動床反応器。
- それぞれの内管(1a、2a)とそれぞれの外管(1a、2a)が両方とも多孔質かつガス透過性であるように形成されていることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の流動床反応器。
- 少なくとも1つのさらなる必要に応じて多孔質かつガス透過性の管及び/又は少なくとも1つの必要に応じて多孔質かつガス透過性の熱保護遮蔽物(3)が、内管(1a、1b、2a、2b)と外管(1a、1b、2a、2b)の間の環状空間(33)に設けられていることを特徴とする請求項3〜7のいずれか1項に記載の流動床反応器。
- 外管(2a)が、好ましくは管(1b)の形の少なくとも1つのガス非透過性ケーシングで囲まれていることを特徴とする請求項3〜8のいずれか1項に記載の流動床反応器。
- 酸素供給口(30)が、酸素含有ガス(6)を空洞(29)に送達し、同時に流動化ガスを流動床反応器(9a、9b)の流動床(10)に送達するためのノズルフロア(12)を含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の流動床反応器。
- 酸素含有ガス(6)と可燃性ガス(7)を空洞(29)に、及び流動化ガスを流動床反応器(9a、9b)の流動床(10)に同時に送達するため、可燃性ガス供給口(32)がノズルフロアに組み込まれていることを特徴とする請求項10に記載の流動床反応器。
- 加熱器(28)が、不活性な床材料を含むか若しくは含まない固定流動床(10)及び/又は循環流動床内に設けられていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の流動床反応器。
- 加熱器(28)が、不活性な床材料を含まないコークスクラウド床内に設けられていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の流動床反応器。
- 加熱器(28)の多孔質のガス透過性部分(31)、好ましくは少なくとも1つの多孔質のガス透過性管(1a、2a)が、少なくとも局所的に触媒材料を含み、及び/又は触媒材料で作られていることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の流動床反応器。
- 多孔質のガス透過性部分(31)、特に多孔質のガス透過性管(1a、2a)が、電気的に加熱可能であることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の流動床反応器。
- 好ましくは請求項1〜15のいずれか1項に記載の流動床反応器内における固形燃料、好ましくはバイオマスのガス化及び/又は熱分解方法であって、
酸素含有ガスが加熱器の空洞に送達され、
酸素含有ガス及び/又は可燃性ガスが、加熱器の多孔質のガス透過性部分を通って流れ、
可燃性ガスが、酸素含有ガスによって少なくとも部分的に酸化され、その間に熱を放出し、かつ
この少なくとも部分的な酸化によって放出された熱が、流動床反応器の流動床に伝達される、
方法。 - 酸素含有ガスが、加熱器の多孔質のガス透過性部分を通って、流動床反応器の流動床の方向に流れ、かつ多孔質のガス透過性部分内で及び/又は多孔質のガス透過性部分の、流動床に面する側のすぐそばで流動床内の可燃性ガスを酸化する、
請求項16に記載の方法。 - 流動床反応器の流動床の可燃性ガスが、加熱器の多孔質のガス透過性部分を通って、加熱器の空洞の方向に流れ、かつ加熱器の多孔質のガス透過性部分内及び/又は加熱器の空洞内で酸素含有ガスによって酸化される、
請求項16に記載の方法。 - 酸素含有ガスが、少なくとも1つの多孔質かつガス透過性の内管に送達され、
この酸素含有ガスが、内管の細孔系を通って、内管と多孔質のガス透過性外管の間の環状空間に流れ込み、
可燃性ガスが、内管と外管の間の環状空間に送達され、
この可燃性ガスが、環状空間内で酸素含有ガスによって酸化され、かつ
この少なくとも部分的に酸化されたガスが、外管の細孔系を通って、好ましくは流動床反応器に、さらに好ましくは流動床反応器の流動床に流れ込む、
請求項18に記載の方法。 - 少なくとも部分的に酸化されたガスが、多孔質のガス透過性管及び/又は内管と外管の間の熱保護遮蔽物を通って、好ましくは流動床反応器に、さらに好ましくは流動床反応器の流動床に流れ込む、
請求項19に記載の方法。 - 酸素含有ガスが、少なくとも1つの多孔質かつガス透過性の内管に送達され、
この酸素含有ガスが、内管の細孔系を通って、内管と外管の間の環状空間に流れ込み、
可燃性ガスが、内管と外管の間の環状空間に送達され、
この可燃性ガスが、環状空間内で酸素含有ガスによって酸化され、かつ
この少なくとも部分的に酸化されたガスが、吐出口を経て流動床反応器から抽出される、
請求項16に記載の方法。 - 可燃性ガスが、少なくとも1つの多孔質かつガス透過性の内管に送達され、
この可燃性ガスが、内管の細孔系を通って、内管と外管の間の環状空間に流れ込み、
酸素含有ガスが、内管と外管の間の環状空間に送達され、
可燃性ガスが、環状空間内で酸素含有ガスによって酸化され、かつ
この少なくとも部分的に酸化されたガスが、吐出口を経て流動床反応器から抽出される、
請求項16に記載の方法。 - 流動床反応器の熱分解反応器の上流からの、好ましくはタールを含有する熱分解ガスを可燃性ガスとして使用する、請求項18〜22のいずれか1項に記載の方法。
- 酸素含有ガスが、少なくとも1つの多孔質かつガス透過性の内管に送達され、
この酸素含有ガスが、内管の細孔系を通って、内管と外管の間の環状空間に流れ込み、
可燃性ガスが、流動床反応器の流動床から多孔質のガス透過性外管を通って、内管と外管の間の中空間の方向に流れ、
この可燃性ガスが、酸素含有ガスによって酸化され、かつ
この少なくとも部分的に酸化されたガスが、吐出口を経て流動床反応器から抽出される、
請求項16に記載の方法。 - 可燃性ガス及び/又は酸素含有ガスが、二重フロアを経て流動床反応器に送達され、かつ
流動床反応器の流動化ガスが、二重フロアを通って流動床に送達される、
請求項16〜24のいずれか1項に記載の方法。
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