JP2014001256A - ガス化ガス生成装置、および、タール改質装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガス化ガス生成装置100は、水蒸気を用いてガス化原料をガス化させてガス化ガスX1を生成するガス化炉116と、ガス化炉116において生成されたガス化ガスX1が流通する流通路210と、ガス化ガスX1中のタールの改質を促進する、少なくともNiを含む第1の触媒(Ni系触媒)を、流通路210内に保持する第1触媒保持部(Ni系触媒保持部220)と、流通路210における第1触媒保持部の上流側、および、第1触媒保持部のいずれか一方または双方に酸化剤を供給する酸化剤供給部230と、を備える。
【選択図】図2
Description
図1は、第1の実施形態にかかるガス化ガス生成装置100を説明するための図である。図1に示すように、ガス化ガス生成装置100は、燃焼炉112と、媒体分離装置(サイクロン)114と、ガス化炉116と、タール改質装置200と、精製装置300とを含んで構成される。なお、図1中、ガス化原料およびガスの流れを実線の矢印で、流動媒体(砂)の流れを一点鎖線の矢印で示す。
図2は、第1の実施形態にかかるタール改質装置200を説明するための図である。図2に示すように、タール改質装置200は、流通路210と、Ni系触媒保持部(第1触媒保持部)220と、酸化剤供給部230と、温度測定部(第1の温度測定部)240と、酸化剤制御部(第1の酸化剤制御部)250と、を含んで構成される。なお、図2中、ガスの流れを実線の矢印で示し、信号の流れを破線の矢印で示す。
図5は、精製装置300を説明するための図である。図5に示すように、精製装置300は、熱交換器310と、第1冷却器320と、第2冷却器330と、昇圧器340と、排水処理器350と、脱硫器360と、脱アンモニア器370と、脱塩器380とを含んで構成される。なお、脱硫器360、脱アンモニア器370、脱塩器380はガス化ガスの用途およびガス化原料の種類に応じて、設置順序および設置有無を変更することができる。なお、図5中、ガスの流れを実線の矢印で、水の流れを一点鎖線の矢印で示す。
上述した第1の実施形態では、ガス化炉116が水蒸気ガス化を行っているため、タール改質装置200が改質するガス化ガスX1の水蒸気濃度が50%程度と高い。したがって、Ni系触媒への炭素の析出は相対的に少なくなる。
図6は、第2の実施形態にかかるタール改質装置400を説明するための図である。図6に示すように、タール改質装置400は、流通路210と、Ni系触媒保持部220と、鉱石系触媒保持部(第2触媒保持部)420と、酸化剤供給部430と、温度測定部240と、温度測定部(第2の温度測定部)440と、酸化剤制御部(第1の酸化剤制御部、第2の酸化剤制御部)450と、を含んで構成される。なお、上述した第1の実施形態で既に述べた、流通路210、Ni系触媒保持部220、温度測定部240は、実質的に機能が等しいため重複説明を省略し、ここでは機能の異なる鉱石系触媒保持部420、酸化剤供給部430、温度測定部440、酸化剤制御部450について詳述する。なお、図6中、ガスの流れを実線の矢印で示し、信号の流れを破線の矢印で示す。
上述した第2の実施形態では、ガス化ガスX1が必ず鉱石系触媒保持部420で改質される構成について説明した。しかし、ガス化炉116の運転状況や、ガス化原料によっては、ガス化ガスX1の水蒸気濃度が高くなったり、直鎖不飽和炭化水素濃度やタール濃度が低くなったりして、ガス化ガスX1を鉱石系触媒保持部420で処理せずともNi系触媒保持部220への炭素析出を低減できる場合もある。本実施形態では、ガス化ガスX1の性質によって、鉱石系触媒保持部420での処理を適宜変更可能なガス化ガス生成装置について説明する。
図7は、第3の実施形態にかかるタール改質装置500を説明するための図である。図7に示すように、タール改質装置500は、流通路210と、Ni系触媒保持部220と、鉱石系触媒保持部420と、酸化剤供給部430と、温度測定部240と、温度測定部440と、酸化剤制御部450と、バイパス路510と、切換部520と、濃度測定部530と、切換制御部540とを含んで構成される。なお、上述した第1の実施形態、第2の実施形態で既に述べた、流通路210、Ni系触媒保持部220、温度測定部240、鉱石系触媒保持部420、酸化剤供給部430、温度測定部440、酸化剤制御部450は、実質的に機能が等しいため重複説明を省略し、ここでは機能の異なるバイパス路510、切換部520、濃度測定部530、切換制御部540について詳述する。なお、図7中、ガスの流れを実線の矢印で示し、信号の流れを破線の矢印で示す。
図8は、流路切換方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。本実施形態では、初期状態において、切換部520は、ガス化ガスX1の流通先をバイパス路510としている。
硫化水素400ppm、タールとしてのベンゼン20g/Nm3を含む模擬ガス化ガスに、酸化剤としての酸素を1%混合した模擬ガスを作成し、Ni系触媒によるベンゼンの改質効率について検討した。実施例では、Ni系触媒として、活性金属としてNiを担持した酸化アルミニウム(アルミナ)を用い、空間速度SV値が3000hr−1となるように800℃の模擬ガスをNi系触媒に流通させた。
116 …ガス化炉
200、400、500 …タール改質装置
210 …流通路
220 …Ni系触媒保持部(第1触媒保持部)
230、430 …酸化剤供給部
240 …温度測定部(第1の温度測定部)
250 …酸化剤制御部(第1の酸化剤制御部)
420 …鉱石系触媒保持部(第2触媒保持部)
440 …温度測定部(第2の温度測定部)
450 …酸化剤制御部(第1の酸化剤制御部、第2の酸化剤制御部)
510 …バイパス路
520 …切換部
530 …濃度測定部
540 …切換制御部
Claims (13)
- 水蒸気を用いてガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉において生成されたガス化ガスが流通する流通路と、
前記ガス化ガス中のタールの改質を促進する、少なくともNiを含む第1の触媒を、前記流通路内に保持する第1触媒保持部と、
前記第1の触媒に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
を備えたことを特徴とするガス化ガス生成装置。 - 前記第1の触媒の温度を測定する第1の温度測定部と、
測定された前記第1の触媒の温度に応じて、前記酸化剤供給部が供給する酸化剤の量を制御する第1の酸化剤制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載のガス化ガス生成装置。 - 前記ガス化ガス中のタールの改質を促進する、Ca、Mg、Fe、および、Siの群から選択される1または複数の元素の酸化物または炭酸塩である第2の触媒を、前記流通路内における前記第1触媒保持部の上流側に保持する第2触媒保持部をさらに備え、
前記酸化剤供給部は、前記第2の触媒に酸化剤を供給することを特徴とする請求項1または2に記載のガス化ガス生成装置。 - 前記第2の触媒の温度を測定する第2の温度測定部と、
測定された前記第2の触媒の温度に応じて、前記酸化剤供給部が供給する酸化剤の量を制御する第2の酸化剤制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項3に記載のガス化ガス生成装置。 - 前記第2触媒保持部の上流側において前記流通路から分岐され、該第2触媒保持部の上流側のガス化ガスを、該流通路における該第2触媒保持部と前記第1触媒保持部の間にバイパスするバイパス路と、
前記ガス化ガスの流通先を、前記第2触媒保持部を通過する流通路と、前記バイパス路とで切り換える切換部と、
前記第2触媒保持部の上流側のガス化ガスの水蒸気濃度を測定する濃度測定部と、
測定された前記水蒸気濃度が予め定められた第1の閾値以上である場合、前記切換部を制御して、前記ガス化ガスの流通先を前記バイパス路に切り換える切換制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項3または4に記載のガス化ガス生成装置。 - 前記第2触媒保持部の上流側において前記流通路から分岐され、該第2触媒保持部の上流側のガス化ガスを、該流通路における該第2触媒保持部と前記第1触媒保持部の間にバイパスするバイパス路と、
前記ガス化ガスの流通先を、前記第2触媒保持部を通過する流通路と、前記バイパス路とで切り換える切換部と、
前記第1の触媒における圧力損失を測定する圧損測定部と、
測定された前記圧力損失が予め定められた第2の閾値未満である場合、前記切換部を制御して、前記ガス化ガスの流通先を前記バイパス路に切り換える切換制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項3または4に記載のガス化ガス生成装置。 - 前記第2触媒保持部は、前記ガス化ガスによって前記第2の触媒を流動層化することを特徴とする請求項3から6のいずれか1項に記載のガス化ガス生成装置。
- タール含有ガス中のタールを改質するタール改質装置であって、
前記タール含有ガスが流通する流通路と、
前記タール含有ガス中のタールの改質を促進する、少なくともNiを含む第1の触媒を、前記流通路内に保持する第1触媒保持部と、
前記タール含有ガス中のタールの改質を促進する、Ca、Mg、Fe、および、Siの群から選択される1または複数を含む第2の触媒を、前記流通路内における前記第1触媒保持部の上流側に保持する第2触媒保持部と、
前記第1の触媒、および、前記第2の触媒のいずれか一方または双方に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
を備えたことを特徴とするタール改質装置。 - 前記第1の触媒の温度を測定する第1の温度測定部と、
測定された前記第1の触媒の温度に応じて、前記酸化剤供給部が供給する酸化剤の量を制御する第1の酸化剤制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項8に記載のタール改質装置。 - 前記第2の触媒の温度を測定する第2の温度測定部と、
測定された前記第2の触媒の温度に応じて、前記酸化剤供給部が供給する酸化剤の量を制御する第2の酸化剤制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項8または9に記載のタール改質装置。 - 前記第2触媒保持部の上流側において前記流通路から分岐され、該第2触媒保持部の上流側のタール含有ガスを、該流通路における該第2触媒保持部と前記第1触媒保持部の間にバイパスするバイパス路と、
前記タール含有ガスの流通先を、前記第2触媒保持部を流通する流通路と、前記バイパス路とで切り換える切換部と、
前記第2触媒保持部の上流側のタール含有ガスの水蒸気濃度を測定する濃度測定部と、
測定された前記水蒸気濃度が予め定められた第1の閾値以上である場合、前記切換部を制御して、前記タール含有ガスの流通先を前記バイパス路に切り換える切換制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載のタール改質装置。 - 前記第2触媒保持部の上流側において前記流通路から分岐され、該第2触媒保持部の上流側のタール含有ガスを、該流通路における該第2触媒保持部と前記第1触媒保持部の間にバイパスするバイパス路と、
前記タール含有ガスの流通先を、前記第2触媒保持部を流通する流通路と、前記バイパス路とで切り換える切換部と、
前記第1の触媒における圧力損失を測定する圧損測定部と、
測定された前記圧力損失が予め定められた第2の閾値未満である場合、前記切換部を制御して、前記タール含有ガスの流通先を前記バイパス路に切り換える切換制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載のタール改質装置。 - 前記第2触媒保持部は、前記タール含有ガスによって前記第2の触媒を流動層化することを特徴とする請求項8から12のいずれか1項に記載のタール改質装置。
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