JP2582365B2 - 還元性ガス発生装置 - Google Patents
還元性ガス発生装置Info
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- JP2582365B2 JP2582365B2 JP62086543A JP8654387A JP2582365B2 JP 2582365 B2 JP2582365 B2 JP 2582365B2 JP 62086543 A JP62086543 A JP 62086543A JP 8654387 A JP8654387 A JP 8654387A JP 2582365 B2 JP2582365 B2 JP 2582365B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、アンモニア製造用ガス，燃料電池
用ガス，石炭ガスの模擬ガスに採用される還元性ガスを
製造する還元性ガス発生装置に関し、特にガス発生炉の
炉壁の保護方法の改善に関する。
用ガス，石炭ガスの模擬ガスに採用される還元性ガスを
製造する還元性ガス発生装置に関し、特にガス発生炉の
炉壁の保護方法の改善に関する。
還元性ガスは、主成分が水素及び一酸化炭素で、その
他に二酸化炭素，スチーム等を含む混合ガスであり、こ
れは、炭化水素系流体、例えば天然ガス、製油所からの
オフガス，ナフサ等の軽質炭化水素、ベンゼン等の芳香
族炭化水素、あるいはアスファルトのような重質油等を
原料としている。
他に二酸化炭素，スチーム等を含む混合ガスであり、こ
れは、炭化水素系流体、例えば天然ガス、製油所からの
オフガス，ナフサ等の軽質炭化水素、ベンゼン等の芳香
族炭化水素、あるいはアスファルトのような重質油等を
原料としている。
上記還元性ガスの発生装置には、従来、部分酸化法を
利用したものがあり、このガス発生装置では、原料の分
解に必要な反応熱は、酸素により上記原料の一部を燃焼
させて発生する燃焼熱を利用しており、これにより原料
をガス化している。そしてこの部分酸化反応は、発熱反
応であり、主反応は、 CmHn＋m/2O2→mCO＋n/2H2 で表わされ、その他に下記に反応が起こる。
利用したものがあり、このガス発生装置では、原料の分
解に必要な反応熱は、酸素により上記原料の一部を燃焼
させて発生する燃焼熱を利用しており、これにより原料
をガス化している。そしてこの部分酸化反応は、発熱反
応であり、主反応は、 CmHn＋m/2O2→mCO＋n/2H2 で表わされ、その他に下記に反応が起こる。
CmHn＋mH2O→mCO＋（ｍ＋n/2）H2 CO＋H2O→CO2＋H2 従って、この従来装置においては、反応温度を保つた
めにリフォーマのように外部から熱を加える必要もな
く、また触媒を使用しないため、原料中の不純物につい
て制約が少なく、原料を広範囲にわたり選択できる。さ
らに、反応炉は耐火レンガで内張りしただけの円筒形状
の空筒状のものでよく、ガス発生炉の構造を極めて簡単
なものにできる。
めにリフォーマのように外部から熱を加える必要もな
く、また触媒を使用しないため、原料中の不純物につい
て制約が少なく、原料を広範囲にわたり選択できる。さ
らに、反応炉は耐火レンガで内張りしただけの円筒形状
の空筒状のものでよく、ガス発生炉の構造を極めて簡単
なものにできる。
しかし、この場合、ガス発生炉内の温度は、上記燃焼
のために1300〜1600℃の高温となっており、炉壁の溶融
や長期間使用による耐火物等の損傷の問題が発生し易
い。
のために1300〜1600℃の高温となっており、炉壁の溶融
や長期間使用による耐火物等の損傷の問題が発生し易
い。
そこで従来、これらの問題を解決する方法として、炉
体を大きくしたり、ガス発生炉の外側を冷却したり、ま
たは上記燃料中にスチームを添加したりすることにより
炉内の燃焼温度を下げる方法が採用されている。
体を大きくしたり、ガス発生炉の外側を冷却したり、ま
たは上記燃料中にスチームを添加したりすることにより
炉内の燃焼温度を下げる方法が採用されている。
しかしながら上記の方法では、炉壁の溶融及び長期間
使用による耐火物等の損傷の問題はある程度解決できた
が、次のような欠点が残っている。
使用による耐火物等の損傷の問題はある程度解決できた
が、次のような欠点が残っている。
ガス発生炉の炉体が大きくなる。
炉壁保護のため、炉壁に燃焼炎が直接当たらないよう
炉体径及び長手寸法を大きくしたことから、炉体が大き
くなり、設置スペース及び製造コスト増の問題が生じて
いる。
炉体径及び長手寸法を大きくしたことから、炉体が大き
くなり、設置スペース及び製造コスト増の問題が生じて
いる。
カーボンが多量に発生する。
通常カーボンは、燃料に対して数重量％程度発生す
る。上記従来方法では、燃料に過剰量のスチームを添加
していることから、炉内温度が下がって炉壁保護は実現
できたが、その反面、カーボンがさらに多量に発生して
いる。そのため、混合ガス中の有用成分である水素及び
一酸化炭素の製造量が減少する。また、従来から燃料の
有効利用と環境対策のため、後工程でカーボンを除去す
るようにしているが、このカーボンの増大に伴い、除去
工程の負担が増大する。
る。上記従来方法では、燃料に過剰量のスチームを添加
していることから、炉内温度が下がって炉壁保護は実現
できたが、その反面、カーボンがさらに多量に発生して
いる。そのため、混合ガス中の有用成分である水素及び
一酸化炭素の製造量が減少する。また、従来から燃料の
有効利用と環境対策のため、後工程でカーボンを除去す
るようにしているが、このカーボンの増大に伴い、除去
工程の負担が増大する。
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされ
たもので、炉壁の溶融，損傷を防止でき、かつカーボン
の発生量を低減できる還元性ガス発生装置を提供するこ
とを目的としている。
たもので、炉壁の溶融，損傷を防止でき、かつカーボン
の発生量を低減できる還元性ガス発生装置を提供するこ
とを目的としている。
本発明は、炭化水素系燃料をガス発生炉内で不完全燃
焼させて少なくとも水素及び一酸化炭素を含む還元性ガ
スを発生させる装置において、上記ガス発生炉の燃焼用
バーナと炉壁内面との間に吹き込みノズルを環状に設
け、該ノズルに上記ガス発生炉からの混合ガスの一部を
冷却してなるリサイクルガスを供給するリサイクルガス
供給通路を接続したことを特徴としている。
焼させて少なくとも水素及び一酸化炭素を含む還元性ガ
スを発生させる装置において、上記ガス発生炉の燃焼用
バーナと炉壁内面との間に吹き込みノズルを環状に設
け、該ノズルに上記ガス発生炉からの混合ガスの一部を
冷却してなるリサイクルガスを供給するリサイクルガス
供給通路を接続したことを特徴としている。
本発明に係る還元性ガス発生装置では、リサイクルガ
スを吹込みノズルより燃焼炎と炉壁の内面との間に吹き
込むようにしたので、燃焼炎と炉壁の間に上記リサイク
ルガスによる冷却層が形成され、炉壁に炎が直接触れる
ことはなくなり、又、輻射熱の影響も少なくなり、これ
により、炉壁の温度が下がり、炉壁の溶融等の問題を解
決できる。また、リサイクルガスによって冷却層を形成
する構造であるから、炉壁の保護のために、炉体を大き
くする必要がなく、炉のコンパクトが計られる。
スを吹込みノズルより燃焼炎と炉壁の内面との間に吹き
込むようにしたので、燃焼炎と炉壁の間に上記リサイク
ルガスによる冷却層が形成され、炉壁に炎が直接触れる
ことはなくなり、又、輻射熱の影響も少なくなり、これ
により、炉壁の温度が下がり、炉壁の溶融等の問題を解
決できる。また、リサイクルガスによって冷却層を形成
する構造であるから、炉壁の保護のために、炉体を大き
くする必要がなく、炉のコンパクトが計られる。
またスチームを添加する必要もないから、従来方法の
ような多量のカーボンの発生を抑制することができ、そ
の結果、混合ガス中の有用ガス成分の製造量を増大でき
るとともに、カーボンの発生を抑制できた分だけガス組
成の成分調整が容易となり、かつ後工程でのカーボン除
去の負担が軽減される。
ような多量のカーボンの発生を抑制することができ、そ
の結果、混合ガス中の有用ガス成分の製造量を増大でき
るとともに、カーボンの発生を抑制できた分だけガス組
成の成分調整が容易となり、かつ後工程でのカーボン除
去の負担が軽減される。
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第１図ないし第３図は、本発明の一実施例による還元
性ガス発生装置を示し、本実施例は、ベンゼンを原料と
する石炭ガスの模擬ガス発生装置に応用した例である。
性ガス発生装置を示し、本実施例は、ベンゼンを原料と
する石炭ガスの模擬ガス発生装置に応用した例である。
まず、還元性ガスの製造プロセスについて説明する。
第３図において、１はガス発生炉であり、これは、燃
料にスチームを添加したフィードガスを炉内で燃焼さ
せ、主成分が水素と一酸化炭素である混合ガスを製造す
る。20はこの混合ガスの排熱を利用するための排熱ボイ
ラ、21は上記排熱ボイラ20で熱交換され、冷却されたガ
スの水分を除去するスクラバーであり、このガスの大部
分は、製品として後処理工程へ送られる。22は排ガス燃
焼装置、23はスクラバ21からのリサイクルガスを昇圧し
た後リサイクルガス供給管24を介してガス発生炉１に供
給するコンプレッサである。
料にスチームを添加したフィードガスを炉内で燃焼さ
せ、主成分が水素と一酸化炭素である混合ガスを製造す
る。20はこの混合ガスの排熱を利用するための排熱ボイ
ラ、21は上記排熱ボイラ20で熱交換され、冷却されたガ
スの水分を除去するスクラバーであり、このガスの大部
分は、製品として後処理工程へ送られる。22は排ガス燃
焼装置、23はスクラバ21からのリサイクルガスを昇圧し
た後リサイクルガス供給管24を介してガス発生炉１に供
給するコンプレッサである。
次に、上記ガス発生炉１の概略構造を示す第１図及び
第２図において、該ガス発生炉１は胴部３の上，下端部
にそれぞれ、ガス排出部2,燃料流入部４をフランジ接続
して構成されている。
第２図において、該ガス発生炉１は胴部３の上，下端部
にそれぞれ、ガス排出部2,燃料流入部４をフランジ接続
して構成されている。
上記ガス排出部２は不定形耐火物2aで内張りされた大
略円盤状のもので、その中心部にはガス排出流路５が設
けられており、該流路５が上記排熱ボイラ20に接続され
ている。また上記胴部３は、耐火レンガ等の断熱材６で
内張りされた円筒状のものであり、その外壁の下部には
図示しない支持架台上に載置される炉体サポート10が形
成されている。また、この胴部３の下端部には後述の燃
焼バーナに点火するためのパイロットバーナ11が取り付
けられている。なお、８は温度測定用熱電対を取り付け
るためのフランジである。
略円盤状のもので、その中心部にはガス排出流路５が設
けられており、該流路５が上記排熱ボイラ20に接続され
ている。また上記胴部３は、耐火レンガ等の断熱材６で
内張りされた円筒状のものであり、その外壁の下部には
図示しない支持架台上に載置される炉体サポート10が形
成されている。また、この胴部３の下端部には後述の燃
焼バーナに点火するためのパイロットバーナ11が取り付
けられている。なお、８は温度測定用熱電対を取り付け
るためのフランジである。
また、上記燃料流入部４は不定形耐火物4aで内張りさ
れた大略環状のもので、その中心には、バーナ15が配設
されている。このバーナ15は耐火物製のバーナタイル14
の中心にバーナ本体15aを挿入してなり、該バーナ本体1
5aは燃料にスチームを添加した混合燃料を吹き込む内管
12と、これを囲むように配置され、助燃剤である酸素を
吹き込む外管13とから構成されている。
れた大略環状のもので、その中心には、バーナ15が配設
されている。このバーナ15は耐火物製のバーナタイル14
の中心にバーナ本体15aを挿入してなり、該バーナ本体1
5aは燃料にスチームを添加した混合燃料を吹き込む内管
12と、これを囲むように配置され、助燃剤である酸素を
吹き込む外管13とから構成されている。
また、上記バーナタイル14のバーナ本体15aの周囲に
は、12個の吹込みノズル16が環状に形成されており、該
ノズル16は上記リサイクルガスを燃焼炎と上記胴部３の
内面９との間に吹き込むためのもので、該内面９の少し
内方を臨んでいる。そしてこの吹き込みノズル16の外端
に上記リサイクルガス供給管24が接続されている。
は、12個の吹込みノズル16が環状に形成されており、該
ノズル16は上記リサイクルガスを燃焼炎と上記胴部３の
内面９との間に吹き込むためのもので、該内面９の少し
内方を臨んでいる。そしてこの吹き込みノズル16の外端
に上記リサイクルガス供給管24が接続されている。
次に本実施例による、混合ガス製造工程を説明する。
ベンゼンからなる燃料にスチームを添加した混合燃料
は、内管12を通って炉内７に吹き出され、外管13から導
入された助燃剤の酸素と混合されてその一部が燃焼す
る。そしてこの混合燃料は、燃焼ガスから与えられた熱
により酸化反応が促進され、主成分が水素と一酸化炭素
である混合ガスを生成する。
は、内管12を通って炉内７に吹き出され、外管13から導
入された助燃剤の酸素と混合されてその一部が燃焼す
る。そしてこの混合燃料は、燃焼ガスから与えられた熱
により酸化反応が促進され、主成分が水素と一酸化炭素
である混合ガスを生成する。
この反応は、以下の通りである。
CmHn＋m/2O2→mCO＋n/2H2 CmHn＋mH2O→mCO＋（ｍ＋n/2）H2 CO＋H2O→CO2＋H2 この混合ガスは約1300〜1600℃とかなりの高温であ
り、ガス排出流路５から排出され、排熱ボイラ20におい
て熱を奪われ、スクラバー21で水分が除去される。そし
てこの水分が除去された混合ガスは、その大部分は製品
として後工程に導入される。一方、この混合ガスの一部
はコンプレッサ23で昇圧され、リサイクルガスとなる。
そして、本実施例では、上記昇圧されたリサイクルガス
が、供給通路24を通ってガス発生炉１の吹込みノズル16
に供給され、炉内７の燃焼炎と炉壁との間に吹き込まれ
る。このリサイクルガスの吹き込みにより、燃焼炎と炉
壁との間に冷却層が形成される。また、このリサイクル
ガスはガス発生炉１内を上昇しつつ燃焼ガスと混合され
る。
り、ガス排出流路５から排出され、排熱ボイラ20におい
て熱を奪われ、スクラバー21で水分が除去される。そし
てこの水分が除去された混合ガスは、その大部分は製品
として後工程に導入される。一方、この混合ガスの一部
はコンプレッサ23で昇圧され、リサイクルガスとなる。
そして、本実施例では、上記昇圧されたリサイクルガス
が、供給通路24を通ってガス発生炉１の吹込みノズル16
に供給され、炉内７の燃焼炎と炉壁との間に吹き込まれ
る。このリサイクルガスの吹き込みにより、燃焼炎と炉
壁との間に冷却層が形成される。また、このリサイクル
ガスはガス発生炉１内を上昇しつつ燃焼ガスと混合され
る。
この場合、上記燃焼炎は、上記冷却層にはばまれ直接
炉壁の内面９に触れることはなくなり、また、輻射熱の
炉壁への伝達量を減少させるため、炉壁温度を従来の場
合に比べて下げることができ、その結果、炉壁の溶損を
防止できる。
炉壁の内面９に触れることはなくなり、また、輻射熱の
炉壁への伝達量を減少させるため、炉壁温度を従来の場
合に比べて下げることができ、その結果、炉壁の溶損を
防止できる。
また、上記冷却層を形成したリサイクルガスは、炉上
層へ広がる途中で燃焼熱により熱せられるが、燃焼ガス
中の未燃カーボンとリサイクルガス中のCO2あるいはH2O
が反応して、水素あるいは一酸化炭素を生成させる吸熱
反応を起こし、これにより燃焼ガスの温度を全体的に下
げることができ、その結果、この点からも炉壁温度が低
下し、炉壁の損傷を防止できる。
層へ広がる途中で燃焼熱により熱せられるが、燃焼ガス
中の未燃カーボンとリサイクルガス中のCO2あるいはH2O
が反応して、水素あるいは一酸化炭素を生成させる吸熱
反応を起こし、これにより燃焼ガスの温度を全体的に下
げることができ、その結果、この点からも炉壁温度が低
下し、炉壁の損傷を防止できる。
また、この場合、従来のような過剰のスチームを添加
する必要はないからカーボンの発生量を抑制することが
でき、このため混合ガス中の有用成分である水素及び一
酸化炭素の発生量が増大する効果があるとともに、それ
だけ発生ガスのガス組成の成分調整が容易であり、かつ
後工程におけるカーボン除去の負担を軽減できる。
する必要はないからカーボンの発生量を抑制することが
でき、このため混合ガス中の有用成分である水素及び一
酸化炭素の発生量が増大する効果があるとともに、それ
だけ発生ガスのガス組成の成分調整が容易であり、かつ
後工程におけるカーボン除去の負担を軽減できる。
第４図は本実施例におけるリサイクルガスによるガス
発生炉内の炉壁温度の低下効果を示すための炉壁温度分
布図である。
発生炉内の炉壁温度の低下効果を示すための炉壁温度分
布図である。
図中折れ線A,Bはそれぞれ本実施例，リサイクルガス
吹き込みのない従来例の分布を示す。この図からも明ら
かなように、リサイクルガスの導入によって炉壁温度が
全体的に下降することがわかる。即ち、ガス発生炉の入
口付近で約36℃、また最高温度付近で約15℃低下してお
り、出口付近においても15℃程度低下している。
吹き込みのない従来例の分布を示す。この図からも明ら
かなように、リサイクルガスの導入によって炉壁温度が
全体的に下降することがわかる。即ち、ガス発生炉の入
口付近で約36℃、また最高温度付近で約15℃低下してお
り、出口付近においても15℃程度低下している。
また、第１表に本実施例及びリサイクルガス吹き込み
のない従来例における発生ガスのガス組成を示す。
のない従来例における発生ガスのガス組成を示す。
この表から、リサイクルガスを吹き込んだ場合、混合
ガス中の有用成分である水素及び一酸化炭素の発生量が
増大していることがわかる。
ガス中の有用成分である水素及び一酸化炭素の発生量が
増大していることがわかる。
以上のように本発明に係る還元性ガス発生装置によれ
ば、混合ガスの一部を冷却してなるリサイクルガスを燃
焼炎と炉壁との間に吹き込むようにしたので、燃焼炎が
炉壁に直接接触するのを防止して炉壁を炎から保護でき
る効果があり、かつ過剰のスチームを添加する必要がな
い分だけカーボンの発生量を抑制することができ、その
結果有用ガス成分の製造量を増大できる効果がある。
ば、混合ガスの一部を冷却してなるリサイクルガスを燃
焼炎と炉壁との間に吹き込むようにしたので、燃焼炎が
炉壁に直接接触するのを防止して炉壁を炎から保護でき
る効果があり、かつ過剰のスチームを添加する必要がな
い分だけカーボンの発生量を抑制することができ、その
結果有用ガス成分の製造量を増大できる効果がある。
第１図ないし第４図は、本発明の一実施例による還元性
ガス発生装置を説明するための図であり、第１図はガス
発生炉の断面側面図である。第２図は第１図のII−II線
断面図、第３図は上記実施例のガス製造プロセスを示す
図、第４図はガス発生炉の内壁の温度分布を示す特性図
である。 図において、１はガス発生炉、９はガス発生炉の炉壁内
面、15aはバーナ本体、16はリサイクルガス吹込みノズ
ル、24はリサイクルガス供給管である。
ガス発生装置を説明するための図であり、第１図はガス
発生炉の断面側面図である。第２図は第１図のII−II線
断面図、第３図は上記実施例のガス製造プロセスを示す
図、第４図はガス発生炉の内壁の温度分布を示す特性図
である。 図において、１はガス発生炉、９はガス発生炉の炉壁内
面、15aはバーナ本体、16はリサイクルガス吹込みノズ
ル、24はリサイクルガス供給管である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 守 神戸市須磨区横尾２丁目26−16 (56)参考文献 特公 昭57−39275（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】ガス発生炉内で炭化水素系燃料を不完全燃
焼させることによって少なくとも水素及び一酸化炭素を
含む混合ガスを製造する還元性ガス発生装置において、
上記ガス発生炉の燃焼用バーナと炉壁の内面との間に吹
き込みノズルを環状に設け、該吹き込みノズルに上記混
合ガスの一部を冷却してなるリサイクルガスを供給する
リサイクルガス供給通路を接続したことを特徴とする還
元性ガス発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62086543A JP2582365B2 (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 還元性ガス発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62086543A JP2582365B2 (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 還元性ガス発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63252903A JPS63252903A (ja) | 1988-10-20 |
| JP2582365B2 true JP2582365B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=13889919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62086543A Expired - Lifetime JP2582365B2 (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 還元性ガス発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2582365B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005330125A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Kangen Yoyu Gijutsu Kenkyusho:Kk | カーボン微粒子の製造方法及び製造装置 |
| JP4873213B2 (ja) * | 2004-05-18 | 2012-02-08 | 株式会社還元溶融技術研究所 | カーボン微粒子の製造方法及び製造装置 |
| JP5071895B2 (ja) * | 2004-05-18 | 2012-11-14 | 株式会社還元溶融技術研究所 | カーボン微粒子の製造方法及び製造装置 |
| JP5071896B2 (ja) * | 2004-05-18 | 2012-11-14 | 株式会社還元溶融技術研究所 | カーボン微粒子の製造方法及び製造装置 |
| US8961627B2 (en) | 2011-07-07 | 2015-02-24 | David J Edlund | Hydrogen generation assemblies and hydrogen purification devices |
| US11738305B2 (en) | 2012-08-30 | 2023-08-29 | Element 1 Corp | Hydrogen purification devices |
| US9187324B2 (en) | 2012-08-30 | 2015-11-17 | Element 1 Corp. | Hydrogen generation assemblies and hydrogen purification devices |
| US10717040B2 (en) | 2012-08-30 | 2020-07-21 | Element 1 Corp. | Hydrogen purification devices |
| US20140065020A1 (en) | 2012-08-30 | 2014-03-06 | David J. Edlund | Hydrogen generation assemblies |
| CN107702117B (zh) * | 2017-10-30 | 2023-11-14 | 北京航化节能环保技术有限公司 | 一种通过次化学当量燃烧制取还原性气体的燃烧器 |
-
1987
- 1987-04-08 JP JP62086543A patent/JP2582365B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63252903A (ja) | 1988-10-20 |
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