JP2668266B2 - A method for changing contaminants in a high temperature and high pressure crude synthesis gas stream. - Google Patents

A method for changing contaminants in a high temperature and high pressure crude synthesis gas stream.

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JP2668266B2
JP2668266B2 JP1165507A JP16550789A JP2668266B2 JP 2668266 B2 JP2668266 B2 JP 2668266B2 JP 1165507 A JP1165507 A JP 1165507A JP 16550789 A JP16550789 A JP 16550789A JP 2668266 B2 JP2668266 B2 JP 2668266B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉末石炭のような微粉砕固体燃料を酸素含有
ガスと一緒にバーナを経て反応器またはガス化器に導入
し、そこから高温粗合成ガス流を少量の汚染物質(その
あるものは反応器の下流に位置する装置に付着しやすい
粘着性外面を有する粒子の形でありうる)と一緒に排出
する該固体燃料の部分燃焼方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention introduces a finely divided solid fuel, such as pulverized coal, along with an oxygen-containing gas, through a burner to a reactor or gasifier from which a stream of hot crude syngas is contaminated in small quantities. It relates to a method for the partial combustion of said solid fuel which is discharged together with a substance, some of which may be in the form of particles having a sticky outer surface which is liable to adhere to equipment located downstream of the reactor.

部分燃焼は全部の燃料粒子を、純粋な形でまたは窒素
の輸送流のような他のガスと混合して導入される化学量
論量未満の量の酸素と反応させて燃料を水素と一酸化炭
素に部分酸化することである。この部分燃料は燃料を二
酸化炭素と水に完全に酸化する完全燃焼とは異なる。
Partial combustion involves reacting all fuel particles with hydrogen in a pure form or with sub-stoichiometric amounts of oxygen introduced in a mixture with other gases such as a nitrogen transport stream to oxidize the fuel with hydrogen. Partial oxidation to carbon. This partial fuel differs from full combustion, which completely oxidizes the fuel to carbon dioxide and water.

ガス化器中での粉末石炭の部分燃焼プロセス中に、石
炭の鉱物質は石炭がガス化される時2つの流に分裂す
る。生成する溶融スラグはガス化器の底に落下してそこ
で排出される。やはり生成するフライアツシュまたはフ
ライスラグの軽量粒子はガス化器の頂部を通ってガス冷
却器、熱交換器または廃熱ボイラ(ここでスチームを発
生させうる)に管で送られる合成ガス流により運び出さ
れる。
During the process of partial combustion of powdered coal in a gasifier, the coal minerals split into two streams as the coal is gasified. The produced molten slag falls to the bottom of the gasifier and is discharged there. Light particles of fly ash or mill slag, which also form, are carried out by a syngas stream piped through the top of the gasifier to a gas cooler, heat exchanger or waste heat boiler, where steam can be generated. .

ガス化器からの生成物合成ガスの排出中に、粘着性の
フライアツシユ粒子がガス化器からの出口管の壁に沈着
しそこで固化して管をつまらせやすいという問題が生ず
る。更に或場合には粘着性フライアツシユ粒子が冷却器
のフインまたは管束に沈着して冷却器の効率を低下させ
る。いずれの場合も、周期的に装置を清浄化するたにプ
ロセスを中断しなければならず、これはプロセスの所望
の連続運転には受容しえない。
During the evacuation of the product syngas from the gasifier, the problem arises that sticky fly ash particles settle on the walls of the outlet tube from the gasifier and are likely to solidify and clog the tube. Further, in some cases, sticky fly ash particles may deposit on the fins or tube bundles of the cooler, reducing the efficiency of the cooler. In each case, the process must be interrupted to periodically clean the equipment, which is unacceptable for the desired continuous operation of the process.

上記問題を解決する試みにおいて、ガス化器からの出
口管の内壁上にガスシールドを形成させて該内壁をそこ
に粘着性粒子が付着するこから保護することが以前提案
された。出口管を通って冷却器へ行く生成物ガス流は管
の全長にわたりより冷たいガス鞘で囲まれるであろう。
斯て、管壁付近のガス流中の粘着性粒子はそれらが周囲
の冷たいガス鞘に遭遇した時、それらが壁に行当る前に
アツシユ粒子が固化して粘着性を失う程度に冷却されう
る。その提案によれば、より冷たいガスの保護鞘はガス
化器からの出口管の上流端の環状スリツトを経て導入さ
れるべきであった。しかし、或場合には冷却ガスのシー
ルドまたは鞘が早すぎる時期に、粘着性フライアツシユ
粒子の冷却操作に不満足なような撹乱または崩壊される
ことが見出された。
In an attempt to solve the above problems, it was previously proposed to form a gas shield on the inner wall of the outlet pipe from the gasifier to protect the inner wall from sticky particles adhering thereto. The product gas stream going to the cooler through the outlet tube will be surrounded by a cooler gas sheath over the entire length of the tube.
Thus, the sticky particles in the gas stream near the tube wall can be cooled to such an extent that when they encounter the surrounding cold gas sheath, the ashes particles solidify and lose their stickiness before they hit the wall. . According to that proposal, the cooler gas sheath had to be introduced via an annular slit at the upstream end of the outlet tube from the gasifier. However, it has been found that in some cases, the cooling gas shield or sheath is prematurely disturbed or collapsed, making the cooling operation of the sticky fly ash particles unsatisfactory.

本発明は少なくとも1重量%のアツシユを含有する微
粉砕炭素質燃料を反応器またはガス化器中で部分燃焼し
て生成物ガス(主として一酸化炭素と水素)を製造し、
該生成物ガスはそれと一緒に、それが反応器を出る時
に、フライアツシユまたはフライスラグの粘着性粒子、
またはアルカリ金属塩化物、珪素および/またはアルミ
ニウム酸化物または他の鉱物性種からなりうるアツシユ
形成性成分を搬送する前記部分燃焼方法に向けられてい
る。反応器中で優勢な温度においてアツシユは通常粘着
性である。特に、部分燃焼がバーナ炎中で進行ガス化に
より行われる場合、ガス化器または反応器中の滞留時間
は流動または移動床法でのガス化に比べて非常に短く、
そして温度は非常に高い。
The present invention produces a product gas (primarily carbon monoxide and hydrogen) by partially burning a finely divided carbonaceous fuel containing at least 1% by weight of the ash in a reactor or gasifier.
The product gas, together with it, as it leaves the reactor, sticky particles of fly ash or mill slag,
Alternatively, it is directed to such a partial combustion method for transporting an ash-forming component which may consist of alkali metal chlorides, silicon and / or aluminum oxides or other mineral species. At the temperatures prevailing in the reactor, the ashes are usually sticky. In particular, if the partial combustion is carried out by progressive gasification in a burner flame, the residence time in the gasifier or reactor is very short compared to gasification in a fluidized or moving bed process.
And the temperature is very high.

本ガス化プロセス中に形成されるアツシユは、反応器
中で優勢な条件、通常1050ないし2200℃の温度で少なく
とも部分的に液体の形である。アツシユ粒子が完全に液
状ではないから、それらは一般に、少なくとも部分的に
溶融スラグから成るか、または部分的に溶融した稠度を
有する燃焼生成物または残渣であろう。反応器の高温度
は、プロセス装置中で冷えた時粘着性の形をとりうる或
種他の副生物を気化するに充分である。
The ash formed during the gasification process is at least partially in liquid form at the conditions prevailing in the reactor, usually at a temperature of from 1050 to 2200 ° C. Since the ashes particles are not completely liquid, they will generally consist of at least partially molten slag, or combustion products or residues with a partially molten consistency. The high temperature of the reactor is sufficient to vaporize some other by-products that may take on a sticky form when cooled in the process equipment.

本発明の目的は、1200℃以上の温度で反応器を出る合
成ガス流出流中に含まれる通常粘着性の粒子の少なくと
も外面を固化させることである。
It is an object of the present invention to solidify at least the outer surface of normally sticky particles contained in the synthesis gas effluent exiting the reactor at temperatures above 1200 ° C.

従って本発明は、実質的に乾燥した粒状石炭と酸素を
反応器のガス化域へ、還元性雰囲気を維持するような石
炭と酸素の比で供給し、そして粗合成ガス(このガスは
それと一緒に、固体粒子形の時に反応器の下流の装置に
付着しやすい粘着性外面を有する少なくとも1つの汚染
不純物の少量をも搬送する)を生成することにより、石
炭を高温で部分酸化する合成ガスの製造方法において、 −より低い温度の急冷ガスの流をより高い温度の合成ガ
ス流中に、実質的に反応器を出る直後に注入して粘着性
汚染粒子を冷却することにより、反応器からの合成ガス
の流出流により運ばれる汚染物の粘着性粒子の粘着性を
低下させる段階;および −汚染粘着性粒子を含む合成ガスと注入された急冷ガス
の結合混合物を、実質的に眞直な導管を通して乱流条件
下に、結合流を充分に混合して粒子の少なくとも外面の
粘着性を下流装置を妨害しない形に低下させるに充分な
時間流すこと、 により特徴付けられる前記製造方法を提供する。
Thus, the present invention provides substantially dry granular coal and oxygen to the gasification zone of the reactor at a coal to oxygen ratio that maintains a reducing atmosphere, and the crude synthesis gas, which is combined therewith. To produce a small amount of at least one contaminant impurity having a sticky outer surface that is likely to adhere to equipment downstream of the reactor when in solid particulate form), thereby producing a syngas that partially oxidizes coal at elevated temperatures. In the process of manufacture: a lower temperature quench gas stream is injected into the higher temperature synthesis gas stream substantially immediately after leaving the reactor to cool the sticky contaminant particles from the reactor. Reducing the stickiness of sticky particles of contaminants carried by the effluent of synthesis gas; and-a substantially straight conduit for the combined mixture of syngas and injected quench gas containing polluted sticky particles. Turbulence through Under conditions, to flow sufficient time to reduce at least the outer surface of the tacky thoroughly mixed to particles combined stream into a form that does not interfere with downstream equipment, to provide the manufacturing method characterized by.

本発明に従って、反応器からの排出管の第1セクショ
ンを形成する管の長い眞直な急冷セクションを備えるの
が望ましい。この点における生成物ガスの温度は例えば
1400℃でありうる。数百度冷却された生成物ガスの流が
プロセス中の選ばれた点から再循環されそして急冷ガス
として反応器排出管の急冷セクションの上流端に注入さ
れる。冷たい急冷ガスを熱い反応器流出流と、それが急
冷セクションに入る時に混合し、そして混合物を充分な
長さの眞直な急冷セクションを通して乱流条件下に流す
ことにより、熱い合成生成物ガスおよびそれにより運ば
れる粘着性粒子はより冷たい急冷ガスと充分に混合さ
れ、それにより溶融または粘着性粒子が“凍結”または
少なくとも粒子の外面が下流装置または配管の壁に付着
しない程度に非粘着性になることを可能にする。
In accordance with the present invention, it is desirable to have a long straight quench section of the tube forming the first section of the discharge tube from the reactor. The temperature of the product gas at this point is, for example,
1400 ° C. A stream of product gas, cooled several hundred degrees, is recycled from selected points in the process and injected as quench gas into the upstream end of the quench section of the reactor exhaust. By mixing the cold quench gas with the hot reactor effluent stream as it enters the quench section and flowing the mixture under turbulent flow conditions through a straight quench section of sufficient length, the hot synthesis product gas and The sticky particles carried thereby are thoroughly mixed with the cooler quench gas, thereby making the melted or sticky particles "freeze" or at least non-sticky enough that the outer surface of the particles does not stick to the walls of downstream equipment or piping. Enable you to become.

従って本発明は a) 1505℃ないし約2200℃の温度で合成ガスを製造す
る石炭ガス化のための少なくとも1つのガス化器または
反応器を含み、該ガス化器は酸素と混合される乾燥粒状
石炭を利用するに適合しそしてスチームおよび水との間
接熱交換に適合した熱交換面を有する石炭ガス化プラン
ト; b) ガス化器のガス排出口に装着されそしてそれと流
通連絡し、より低い温度の急冷ガスを注入して乱流条件
下に熱い流出合成ガスおよびそれにより運ばれる粒子と
混合しうる長い眞直な冷却または急冷セクションまたは
導管; c) 該ガス化器とガス流通連絡する少なくとも1つの
熱交換器を含み、該熱交換器はガスおよびそれにより運
ばれる粒子を更に冷却するに適合した少なくとも1つの
セグメントを含む熱交換セクション; d) 該熱交換器と流通連絡し、そして該合成ガスから
実質的にすべての粒子およびH2Sのような種々の不純物
ガスおよび他の汚染物を除去する手段を含むガス浄化セ
クション;および e) 急冷セクションへ再循環するための低下した温度
および低下した粒子含量の急冷ガスの源、を含む合成ガ
ス発生コンビナートでの使用に設計される。
Accordingly, the present invention comprises: a) at least one gasifier or reactor for coal gasification producing syngas at a temperature of from 1505 ° C. to about 2200 ° C., said gasifier comprising a dry granular A coal gasification plant adapted to utilize coal and having a heat exchange surface adapted for indirect heat exchange with steam and water; b) mounted on and in flow communication with the gas outlet of a gasifier, lower temperature A long straight cooling or quench section or conduit which may be injected with the quench gas to mix with the hot effluent synthesis gas and the particles carried thereby under turbulent conditions; c) at least one in gas flow communication with the gasifier. A heat exchange section comprising at least one segment adapted to further cool the gas and the particles carried thereby; d) the heat exchange A gas purification section in flow communication with the reactor and including means for removing substantially all particles and various impurity gases such as H 2 S and other contaminants from the synthesis gas; and e) re-cooling section. Designed for use in a syngas generation complex that includes a source of quench gas with reduced temperature and reduced particle content for circulation.

特に本発明は a) 乾燥粒状石炭および酸素をガス化域に供給するこ
とにより高温で石炭を部分酸化し、ガス化域は好ましく
は石炭酸化のための少なくとも1つのバーナを含み、石
炭と酸素の比は還元雰囲気を維持するようなものであ
り、そして約1050℃ないし約2200℃の温度を有する粗合
成ガスを製造し、そして該ガス化域中の該合成ガスか
ら、約100℃ないし約350℃の温度のスチームおよび水と
の間接熱交換により熱を除去し; b) 粗合成ガスおよびそれにより運ばれる粘着性粒子
を該ガス化域からの排出管の上流端に形成された長い眞
直な急冷室に通し; (c) 冷却急冷ガスを該急冷室に注入して冷却急冷ガ
スを熱い合成ガスと乱流条件下に混合して粘着性粒子の
少なくとも外面を非粘着性状態に変え; d) 段階c)からの粗合成ガスを当該技術分野で周知
の適当な形の熱交換域に通し、そして該合成ガスおよび
それにより運ばれる粒状物質から熱を除去し;そして e) 該粗合成ガスから粒子を除去し、実質的に粒子の
ない合成ガスを製造し、該ガスの一部は再循環して急冷
室に注入するに適合する、 諸段階を含む合成ガスの製造方法を提供する。
In particular, the present invention provides a) partial oxidation of coal at elevated temperatures by supplying dry granular coal and oxygen to the gasification zone, wherein the gasification zone preferably includes at least one burner for coal oxidation, The ratio is such that a reducing atmosphere is maintained, and a crude synthesis gas having a temperature of about 1050 ° C to about 2200 ° C is produced, and from the synthesis gas in the gasification zone is about 100 ° C to about 350 ° C. Removing the heat by indirect heat exchange with steam and water at a temperature of 0 ° C .; b) removing the crude synthesis gas and the sticky particles carried thereby by a long straight formed at the upstream end of the discharge pipe from the gasification zone (C) injecting a cooling quench gas into the quench chamber and mixing the cooling quench gas with hot synthesis gas under turbulent flow conditions to change at least the outer surface of the sticky particles to a non-sticky state; d) the crude synthesis gas from step c) Heat is removed from the syngas and the particulate matter carried thereby through a heat exchange zone of any suitable form known in the art; and e) particles are removed from the crude syngas, substantially particles. The present invention provides a method for producing syngas, comprising the steps of producing a syngas free of gas, a portion of which is adapted to be recycled and injected into a quench chamber.

本発明の有利な態様では粗合成ガスは少量の気化した
鉱物質をも含有しそして該還元段階は急冷ガスが注入さ
れる合成ガス流より低い温度の急冷ガスの或容量の注入
により気化鉱物質を凝縮することを含む。
In an advantageous embodiment of the invention, the crude syngas also contains a small amount of vaporized mineral matter and the reduction step is carried out by the injection of a certain volume of quench gas at a temperature lower than the syngas stream into which the quench gas is injected. And condensing.

本発明の他の有利な態様では急冷ガス流を粗合成ガス
流中にその外周のまわりの複数の点で注入して該ガス注
入域で合成ガスおよびそれにより運ばれる粘着性粒子の
熱い流のまわりにより冷たい急冷ガスの鞘を形成させ
る。
In another advantageous embodiment of the present invention, a quench gas stream is injected into the crude syngas stream at a plurality of points around its periphery to provide a hot stream of syngas and the sticky particles carried thereby in the gas injection zone. Form a sheath of cooler quench gas around.

本発明の更に他の有利な態様では急冷ガスは下流点か
ら取られた、少量のより低い温度の汚染不純物の固体粒
子を含む合成ガスであり、該粒子は反応器を出る流出粗
合成ガス流中の不純物の少なくとも1つと同じ組成のも
のである。
In yet another advantageous aspect of the present invention, the quench gas is a syngas with a small amount of solid particles of lower temperature contaminant impurities taken from a downstream point, said particles leaving the reactor and leaving the crude syngas stream. It has the same composition as at least one of the impurities therein.

ガス化器シエル中で発生するスチームは熱交換域へ通
すことができ、そこで過熱されて次の利用のために送る
ことができる。ガス化は約1050℃ないし約1650℃のガス
化器出口温度を有する合成ガス製造に適当な技術を利用
して実施しうる。
The steam generated in the gasifier shell can be passed to a heat exchange zone where it can be superheated and sent for further use. Gasification may be carried out using any technique suitable for syngas production having a gasifier outlet temperature of about 1050 ° C to about 1650 ° C.

或種流動床酸化器はここで述べた条件下でそのような
ガス温度を生ずることができるけれども、本方法は有利
には少なくとも1つのバーナを含むガス化器で実施され
る。そのような方法は有利には、乾燥粒状石炭、即ち約
10%以下の含水率を有する石炭の酸素での燃焼を含むで
あろう。或場合には燃焼を助けるためにスチームを点火
することができる。使用する石炭の型は重要ではない
が、亜炭または褐炭のような低級石炭を使用しうること
が本発明の一利点である。石炭の含水率が高すぎて上記
要件に合致しないから、石炭は使用前に乾燥されるべき
である。雰囲気は酸素の水分およびアツシユを含まない
石炭に対する重量比を約0.6ないし1.2特に0.9ないし1.0
の範囲に調節することにより還元性に維持されるであろ
う。用いられる装置および手順の特定的詳細は本発明の
要部を形成するものではないが、米国特許第第4,350,13
0および4,458,607号明細書に記載されているものを用い
うる。しかし、必要な高温度の点からみて、インコネル
およびインコロイ800、即ち高クロム−モリブデン鋼の
ような適当な構造材料を長い交換器寿命のために過熱の
役目に使用すべきである。ここに記載した有利な手順を
実施することにより、または述べた有利な構造的面を利
用することにより、前記のように、送り管または装置に
付着および/または閉塞するかもしれない粘着性物質の
粒子を含まない合成ガス流が得られることが本発明の利
点である。
Although some fluid bed oxidizers are capable of producing such gas temperatures under the conditions described herein, the process is preferably carried out in a gasifier containing at least one burner. Such a process is advantageously a dry granular coal, i.e. about
It will involve the combustion of coal with oxygen content below 10% with oxygen. In some cases steam can be ignited to aid combustion. The type of coal used is not critical, but it is an advantage of the present invention that lower coals such as lignite or lignite can be used. The coal should be dried before use because the moisture content of the coal is too high to meet the above requirements. The atmosphere has a weight ratio of oxygen to moisture and ash-free coal of about 0.6 to 1.2, especially 0.9 to 1.0.
Adjustment to the range will maintain reducibility. The specific details of the equipment and procedures used do not form a part of this invention, but may be found in U.S. Pat.
0 and 4,458,607 may be used. However, in view of the high temperatures required, suitable structural materials such as Inconel and Incoloy 800, a high chromium-molybdenum steel, should be used to overheat for long exchanger life. By carrying out the advantageous procedures described herein, or by utilizing the advantageous structural aspects mentioned, as described above, of sticky substances which may adhere and / or occlude the feed tube or device. It is an advantage of the present invention that a particle-free synthesis gas stream is obtained.

用いられる装置の個々の型は、述べた制限内で、臨界
的でない。本発明の鍵は、既述のように、個々の型の石
炭ガス化技術またはプラクテイスと清浄な送り配および
装置および改善されたエネルギー効率を達成する操作ま
たは構造の賢明な統合である。用いる圧力は臨界的でな
く、当該技術分野の熟達者は、特定された温度が与えら
れれば、本発明の種々の装置中の適当な圧力水準を提供
することができる。
The particular type of device used is not critical, within the stated limits. The key to the present invention, as already mentioned, is the wise integration of individual types of coal gasification technology or practices with clean delivery and equipment and operations or structures to achieve improved energy efficiency. The pressure used is not critical and those skilled in the art can provide appropriate pressure levels in the various devices of the present invention given the specified temperature.

本発明を例として添付図面を参照してより詳細に記載
する。
The invention will be described in more detail, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:

図はプロセスフロー型を略図的に表したもので、特殊
化されたガス化器とガス化器中で生じた粘着性物質の粒
子を実質的に除去するための装置の効率的統合を説明す
る。以下それに関する記載で特定した値はすべて計算さ
れたか、または単に説明的である。
The figure is a schematic representation of the process flow type and illustrates the efficient integration of a specialized gasifier and a device for substantially removing particles of sticky material generated in the gasifier. . All the values specified below in the description thereof have been calculated or are merely descriptive.

第1図を参照して、乾燥粒状石炭(平均流子寸法約30
ないし50ミクロンおよび含水率約10重量%以下)をライ
ン(1)を経てガス化器(3)のバーナ(2)へ供給す
る。明快のため、1つだけのバーナ(2)を示してあ
る。ガス化器(3)は垂直長方形容器、例えばバーナ域
で円筒形でほぼ円錐形または凸めの上および下端を有す
るものであることができ、そして冷却流体循環用の周囲
の膜壁構造(4)により画定される。有利には、一般に
円筒形の反応器壁は、互いに“膜”または曲板により隔
てられた複数の熱交換管を含み、該管はそれらの末端で
水のような熱交換流体の連続流のために連結され、そし
てまた該流体のための多数の入口/出口を当該技術分野
で周知の仕方で有する。付随的に、酸素をライン(5)
を経てベーナ(2)に導入し、酸素の水分およびアツシ
ユを含まない石炭に対する重量比は例えば約0.9であ
る。燃焼は約2200℃の炎温度を生じ、ガス化器の出口の
ガス温度は約1250℃ないし約1450℃である。ガス化器お
よび出口温度の調節は膜壁構造(4)中の冷媒により助
けられる。スラグは出口(1a)で排出される。
Referring to FIG. 1, dry granular coal (average flow size of about 30
To 50 microns and a moisture content of less than about 10% by weight) via line (1) to the burner (2) of the gasifier (3). Only one burner (2) is shown for clarity. The gasifier (3) can be a vertical rectangular container, for example cylindrical in the burner area and having a generally conical or convex top and bottom, and a surrounding membrane wall structure (4) for cooling fluid circulation. ). Advantageously, the generally cylindrical reactor wall comprises a plurality of heat exchange tubes which are separated from each other by "membranes" or curved plates, which at their ends are of continuous flow of a heat exchange fluid such as water. And also has multiple inlets / outlets for the fluid in a manner well known in the art. Optionally, supply oxygen (5)
And the weight ratio of oxygen to coal not containing moisture and ash is, for example, about 0.9. The combustion produces a flame temperature of about 2200 ° C, and the gas temperature at the gasifier outlet is about 1250 ° C to about 1450 ° C. Adjustment of the gasifier and outlet temperatures is aided by the refrigerant in the membrane wall structure (4). The slag is discharged at the outlet (1a).

不純物を伴う熱粗合成ガスは選ばれた長さの眞直な長
い急冷ライン(8)を通ってガス化器(3)を出、該急
冷ラインの内部は、粗合成ガスおよびそれにより運ばれ
る不純物がプロセス中の適当な点からライン(6)を通
るより冷たい合成ガスにより急冷される急冷室を形成す
る。急冷ガスは140℃ないし約540℃でありうる。急冷ラ
イン(8)は熱回収のためジヤケツトをつけてもよい
(図解されていないが)。急冷されたガスは次に冷却器
または熱交換器(7)へ送られる。熱交換器(7)は有
利には多セクション交換器であり、急冷された合成ガス
は管中の流体により冷却される。
The hot crude syngas with impurities exits the gasifier (3) through a straight long quench line (8) of selected length, the interior of the quench line being carried by the crude syngas and thereby A quench chamber is formed where the impurities are quenched from the appropriate point in the process by the cooler syngas through line (6). The quench gas can be between 140 ° C and about 540 ° C. The quench line (8) may be jacketed for heat recovery (not shown). The quenched gas is then sent to a cooler or heat exchanger (7). The heat exchanger (7) is advantageously a multi-section exchanger, wherein the quenched syngas is cooled by the fluid in the tubes.

熱交換器(7)の低温セクションで約315℃ないし140
℃の温度に冷却された粗合成ガスはライン(14)を経て
清浄化セクシヨン(15)または固体分離器へ送られ、そ
こで粒子およびH2Sのような種々の不純物ガスが除去さ
れうる。ガス浄化の詳細は本発明の要部を形成しない。
清浄作用に要するスチームは全プロセスにより発生する
ものから供給しうる。精製された合成ガスはセクシヨン
(15)からライン(17)へ出、そして使用の用意ができ
ている。乾燥固体不純物は出口(17a)で排出される。
About 315 ° C to 140 in the low temperature section of heat exchanger (7)
The crude synthesis gas cooled to a temperature of ° C. is sent via a line (14) to a cleaning section (15) or a solids separator, where particles and various impurity gases such as H 2 S can be removed. The details of the gas purification do not form a main part of the present invention.
The steam required for the cleaning action can come from what is produced by the whole process. The purified syngas exits from section (15) to line (17) and is ready for use. Dry solid impurities are discharged at the outlet (17a).

第2図において第1図で使用したのと同じ参照番号が
適用される。ガス化器(3)から水平に走る第1図の急
冷ライン(8)の代わりに、第2図のガス化器(3)か
らの急冷ライン(8)はガス化器の頂部から垂直な計算
された距離延びるように図解される。急冷ライン(8)
の長さは、急冷ラインおよび再循環急冷ガス供給ライン
中の流速または流量、ガス化器からの粗合成ガスおよび
急冷ガスの温度、凝縮すべき粗合成ガス中の気化不純物
の性質、非粘着性にすべき合成ガス中の粘着性アツシユ
粒子の性質等といった多くの因子に依存する。
In FIG. 2, the same reference numbers as used in FIG. 1 apply. Instead of the quench line (8) of FIG. 1 running horizontally from the gasifier (3), the quench line (8) from the gasifier (3) of FIG. 2 is calculated vertically from the top of the gasifier. Is illustrated as extending a given distance. Rapid cooling line (8)
The length of the gas depends on the flow rate or flow rate in the quench line and the recirculated quench gas supply line, the temperature of the crude syngas and the quench gas from the gasifier, the nature of the vaporized impurities in the crude syngas to be condensed, It depends on many factors, such as the nature of the sticky Ash particles in the synthesis gas to be processed.

200トン/日の微粉砕炭を等重量の酸素で燃焼するパ
イロツト運転で試験を行った。1つの試験におけるガス
化器は約25バール(10ないし100バール範囲)で運転
し、生成物ガスはガス化器から汚染物と共に約1450℃で
排出した。清浄化および冷却後、約315℃の生成物ガス
流の一部の再循環してガス化器からのガス排出ラインの
実質的に最初のセクションを形成する急冷セクションの
上流端に急冷ガスとして注入した。
The test was performed in a pilot operation in which 200 tons / day of pulverized coal was burned with an equal weight of oxygen. The gasifier in one test ran at about 25 bar (range 10 to 100 bar) and the product gas exited the gasifier with contaminants at about 1450 ° C. After cleaning and cooling, a portion of the product gas stream at about 315 ° C is recycled as a quench gas at the upstream end of the quench section, which recirculates to form the substantially first section of the gas discharge line from the gasifier. did.

等質量の生成物ガスおよび急冷ガスを使用しうる。こ
の比は運転条件に依って生成物ガスの各質量に対し急冷
ガス0.5ないし4.0質量の間で変えて使用しうるが、急冷
室内で充分な冷却および乱流を達成するために、急冷ラ
インの長さはラインの内径の5ないし20倍である必要が
ある。急冷ラインのこの最小長さは、粒子がもはや粘着
性でなくなるライン中の点を粒子が通るまでその中にベ
ンドをもたないのが有利である。ガス化器の高い運転温
度において、シリカのおよび多くのアルカリ金属の低級
酸化物のような或不純物は気化する。これら物質は次に
プロセス装置の急冷セクションで凝縮され冷却される。
セクション直径の14倍の直線路を有する急冷セクション
は200トン/日の石炭を燃焼する系において9メートル
/秒の熱合成ガス流を処理した。
Equal masses of product gas and quench gas may be used. This ratio may vary and be used between 0.5 and 4.0 masses of quench gas for each mass of product gas depending on operating conditions, but to achieve sufficient cooling and turbulence in the quench chamber, The length should be 5 to 20 times the inside diameter of the line. This minimum length of the quench line advantageously has no bends in the particles until they pass through a point in the line where the particles are no longer sticky. At the high operating temperatures of the gasifier, certain impurities, such as silica and the lower oxides of many alkali metals, evaporate. These materials are then condensed and cooled in the quench section of the process equipment.
A quench section with a straight path 14 times the section diameter processed a 9 meter / second stream of thermal syngas in a system burning 200 tons / day of coal.

第2図に示す他の装置は第1図の構成分と同様であ
る。第2図は、急冷ライン(8)が、所望ならガス化器
から垂直方向に出て熱交換器(7)に頂部から入りうる
ことを示すために含めた。
The other devices shown in FIG. 2 are the same as the components shown in FIG. FIG. 2 was included to show that the quench line (8) could exit vertically from the gasifier and enter the heat exchanger (7) from the top if desired.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の方法の実施に使用するプロセス装置の
一部の概略流れ線図、 第2図は本発明の方法の実施に使用する装置の他の配置
の概略線図である。 2……バーナ、3……ガス化器、7……熱交換器、8…
…急冷ライン。
FIG. 1 is a schematic flow diagram of a part of a process apparatus used for carrying out the method of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing another arrangement of a device used for carrying out the method of the present invention. 2 ... burner, 3 ... gasifier, 7 ... heat exchanger, 8 ...
... quick cooling line.

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】実質的に乾燥した粒状石炭と酸素を反応器
のガス化域へ、還元性雰囲気を維持するような石炭と酸
素の比で供給して粗合成ガスを生成させ(このガスはそ
れと一緒に、固体粒子形の時に反応器の下流の装置に付
着しやすい粘着性外面を有する少なくとも1つの汚染不
純物の少量をも搬送する)、より低い温度の急冷ガスの
流をより高い温度の合成ガス流中に、実質的に反応器を
出る直後に注入して粘着性汚染粒子を冷却することによ
り、反応器からの合成ガスの流出流により運ばれる汚染
物の粘着性粒子の粘着性を低下させることからなる、石
炭を高温で部分酸化する合成ガスの製造方法において、
汚染粘着性粒子を含む合成ガスと注入された急冷ガスの
結合混合物を、実質的に眞直な導管を通して乱流条件下
に、結合流を充分に混合して粒子の少なくとも外面の粘
着性を下流装置を妨害しない形に低下させるに充分な時
間流すことを特徴とする前記製造方法。
1. A substantially dry granular coal and oxygen are fed to a gasification zone of a reactor in a ratio of coal and oxygen so as to maintain a reducing atmosphere to produce a crude syngas (this gas is Along with that, it also carries a small amount of at least one contaminating impurity having a sticky outer surface which, when in solid particle form, tends to adhere to equipment downstream of the reactor), a stream of cooler quench gas at a higher temperature Cooling the sticky contaminant particles into the syngas stream substantially immediately after leaving the reactor to cool the sticky particles of the contaminants carried by the effluent stream of syngas from the reactor. In a method for producing a synthesis gas, which comprises partially oxidizing coal at a high temperature, which comprises lowering,
A combined mixture of syngas containing contaminated sticky particles and an injected quench gas is mixed through a substantially straight conduit under turbulent flow conditions to thoroughly mix the combined flow to reduce the stickiness of at least the outer surface of the particles. The method of claim 1 wherein the flow is for a time sufficient to reduce the device to a non-disturbing form.
【請求項2】粗合成ガスが少量の気化した鉱物質をも含
有し、そして該還元段階が急冷ガスが注入される合成ガ
ス流より低い温度の急冷ガスの或容量の注入により気化
鉱物質を凝縮することを含むことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の方法。
2. The crude syngas also contains a small amount of vaporized mineral matter, and the reduction step comprises vaporizing the mineral matter by injecting a volume of quench gas at a temperature lower than the syngas stream into which the quench gas is injected. The method of claim 1 including condensing.
【請求項3】急冷ガスが本方法により製造された水およ
び粒子を含まない低温度生成物ガスであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項または2項記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the quench gas is a low-temperature product gas free of water and particles produced by the method.
【請求項4】急冷ガス流を粗合成ガス流中にその外周の
まわりの複数の点で注入して該ガス注入域で合成ガスお
よびそれにより運ばれる粘着性粒子の熱い流のまわりに
より冷たい急冷ガスの鞘を形成させることを特徴とする
特許請求の範囲第1〜3項のいずれか記載の方法。
4. A quench gas stream is injected into the crude syngas stream at a plurality of points around its perimeter to cool the quench stream around the hot stream of syngas and the sticky particles carried thereby in the gas injection zone. 4. The method according to claim 1, wherein a gas sheath is formed.
【請求項5】粗合成ガス流に注入される急冷ガスの質量
が合成ガスの質量の0.5ないし4倍であることを特徴と
する特許請求の範囲第1〜4項のいずれか記載の方法。
5. A process according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the mass of quench gas injected into the crude syngas stream is 0.5 to 4 times the mass of syngas.
【請求項6】急冷ガス注入点の下流の導管の直線セクシ
ョンの長さが導管の直径の5ないし20倍であることを特
徴とする特許請求の範囲第1〜5項のいずれか記載の方
法。
6. A process according to claim 1, wherein the length of the straight section of the conduit downstream of the quench gas injection point is 5 to 20 times the diameter of the conduit. .
【請求項7】急冷ガスが下流点から取られた、少量のよ
り低い温度の汚染不純物の固体粒子を含む合成ガスであ
り、該粒子は反応器を出る流出粗合成ガス流中の不純物
の少なくとも1つと同じ組成のものであることを特徴と
する特許請求の範囲第1〜6項のいずれか記載の方法。
7. The quench gas is a synthesis gas comprising a small amount of solid particles of lower temperature contaminant impurities taken from a downstream point, said particles comprising at least one of the impurities in the effluent crude synthesis gas stream exiting the reactor. A method according to any of claims 1 to 6, characterized in that it has the same composition as one.
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