JP2711863B2 - 固体と気体との混合物のストリッピングおよび減圧 - Google Patents

固体と気体との混合物のストリッピングおよび減圧

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は昇温昇圧状態の下で操作される容器から排出
された気体と細かな粒子との混合物をストリツピング
し、かつ減圧するための装置および方法に関するもので
ある。特に、本発明は後でガス化装置(gasifier)と称
する石炭ガス化反応装置によつて発生する合成ガスとフ
ライアツシユとの混合物をストリツピングし、かつ減圧
するための装置および方法に関するものである。
〔発明の背景〕
昇温昇圧状態の下で操作されるサイクロン分離器−ス
トツパーのような容器から放出される、シンガス(syng
as)と称する合成ガスと混合したフライアツシユのよう
な、細かい粒子と気体との混合物をストリツピングし、
かつ減圧する通例の系は、普通、その混合物が分離器−
ストリツパーから排出されるときのこの分離器−ストリ
ツパーと低圧の受入容器との間の圧力をならすため、上
記分離器−ストリツパーの後に絞り弁かロツクホツパー
(lockhopper)のいずれかを使用する。
しかしながら、フライアツシユが分離器−ストリツパ
ーのベツドから合成ガス中に飛び出して再び連行される
ため、分離器−ストリツパーと連絡しているロツクホツ
パーによつて生ずる圧力サージングはその分離器−スト
リツパーの除去効率を低下させ、さらに絞り弁は迅速な
浸蝕を受ける。
本発明は従来技術におけるこれらの問題を解決するこ
とを目的としている。
〔発明の構成および発明の具体的な説明〕
したがつて本発明は、昇温昇圧状態の下で操作される
容器から排出された気体と細かな粒子との混合物をスト
リツピングし、かつ減圧する装置において、 −前記容器から前記混合物を受け入れて運ぶ手段であつ
て、前記容器から下方へ延び、かつ上方端部および下方
端部を有する前記手段; −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段中に気体を選択
的に注入する手段; −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段において気体対
粒子の容量比を実質的に一定に維持する手段; −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の下方端部にお
いて前記容器の圧力よりも高い圧力を維持する手段;お
よび −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の中の圧力を減
少させる手段 を特徴とする前記装置を提供するものである。
本発明はまた、昇温昇圧状態の下で操作される容器か
ら排出された気体と細かな粒子との混合物をストリツピ
ングし、かつ減圧する方法において、 −前記容器から前記混合物を受け入れて運び; −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の中に気体を選
択的に注入し、 −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段において気体対
粒子の容量比を実質的に一定に維持し; −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の下方端部にお
いて前記容器の圧力よりも高い圧力を維持し;そして −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の中の圧力を減
少させる という段階を特徴とする前記方法を提供するものであ
る。
ガス化装置において石炭のような炭素質燃料を酸素ま
たは酸素含有ガスの存在の下に800〜2000℃の比較的高
い温度および約1〜200バールの圧力で部分燃焼させる
ことによつて合成ガスの発生が起こる。酸素含有ガスは
空気、酸素を富化させた空気、および水蒸気、二酸化炭
素および/または窒素によつて随意に希釈された酸素を
包含している。
本発明においては、有利には多数の出口を有し、そし
てその各出口が、ガス化装置と一体となつた少なくとも
1つのバーナーと連絡している供給容器装置から燃料と
気体との混合物が排出される。通例、ガス化装置は直径
方向で対向位置にあるバーナーを備えている。一般に、
これらのバーナーは、生成した炎と燃焼剤をガス化装置
内へ導く位置に置かれた排出端部を有する。
石炭のガス化によつて、合成ガスまたはシンガスとし
て知られているガスが生産され、そしてこのガスは主と
して一酸化炭素と水素を含んでいる。様々な量のその他
のガス、例えば二酸化炭素およびメタン、および様々な
液体材料および固体材料、例えば広く知られており、か
つ本明細書中でひとまとめにしてフライアツシユまたは
フライスラツグと定義されている灰と炭素の小さな粒子
も生ずる。このフライアツシユは、「還元」雰囲気から
誘導されるため、完全な酸化雰囲気が使用される燃焼ボ
イラーと通常結びついているフライアツシユの組成およ
び性質とは異なる傾向があり、例えば、石炭の部分燃焼
法から生じたフライアツシユはボイラーのフライアツシ
ユには通常含まれていない元素状の鉄、硫化物および沈
着した炭素を含有する場合がある。
本発明は特に、サイクロン分離器−ストリツパーから
バツグフイルターのような第三の処理装置へ排出される
微細状のフライアツシユ固形物と合成ガスとの混合物を
ストリツピングし、かつ減圧することに関するものであ
る。分離器−ストリツパーは昇温下、すなわち250℃、
および昇圧下、すなわち27バールにおいて操作されるの
で、ロツクホツパー装置または絞り弁はきまつて分離器
−ストリツパーにしたがい、この分離器−ストリツパー
と低圧容器との間の圧力をならすが、このロツクホツパ
ーは、前述のように、分離器−ストリツパーの固体除去
効率を低下させる傾向があり、さらに、絞り弁は急速な
浸蝕と閉塞を受ける。ロツクホツパーおよび絞り弁はい
ずれも、フライアツシユ固形物と合成ガスとの混合物の
流れを妨害してフライアツシユ固形物の脱流動化(defl
uidization)とブリツジングを許す。分離器−ストリツ
パーから出た「清浄な」流れはコンプレツサまたはター
ビンのような動力回収手段へ再循環される場合もあるの
で、分離器−ストリツパーによる固形物の除去効率はこ
のような動力回収装置の腐蝕を防止する上で極めて重要
である。
本発明の利点は、昇温昇圧状態の下で操作される容器
から排出された微細な粒子とガスとの混合物を、分離器
−ストリツパーの後にロツクホツパーまたは絞り弁を使
用しないで減圧できる点にある。
本発明のもう一つの利点は、分離器−ストリツパーの
固体除去効率を強化させる分離器−ストリツパーの圧力
サージを最小限にするところにある。
本発明の付加的な利点は、浸蝕/腐蝕サービスにおい
て多数の弁を排除するところにある。
本発明のさらに別の利点は、フライアツシユ固形物の
脱流動化および/またはブリツジングを防止する固体の
連続的な流れを維持する点にある。
本発明は以下、主として微粉炭とガス化装置を参照し
て説明されるけれども、本発明の方法および装置は触媒
並びに部分燃焼できる他の微細に分割された反応性の固
体、例えば亜炭、無煙炭、歴青炭、褐炭、煤、石油コー
クス等にも適している。固体の炭素質燃料の寸法は、そ
の燃料の90重量%が6メツシユ(A.S.T.M.)よりも小さ
な粒子寸法を有するような寸法であるのが好都合であ
る。
〔実施例〕
ついで、添付図面を参照して本発明を実施例によつて
さらに詳しく説明する。
添付図面の中で、第1図は本発明の実施態様を図解し
て示し;そして第2図は本発明の別の実施態様を図解し
て示すものである。
図面はプロセスフロー型の図を示し、その中にはポン
プ、コンプレツサ、清浄装置等のような補助的な装置は
示されていない。
図面の第1図を参照すると、昇温昇圧状態の下で操作
される、分離器−ストリツパー10のような容器から排出
される微細な粒子とガスとの混合物をストリツピング
し、かつ減圧する装置および方法は、一般に、分離器−
ストリツパー10から下方へ延びて、それぞれ上方端部11
Aおよび下方端部11Bを有する。前記混合物を受け入れて
運ぶ手段、すなわち導管11を含んでいる。
同伴した合成ガスをフライアツシユからパージする
か、あるいはストリツプし、かつ導管11の中でフライア
ツシユの流動化を維持するため、好都合には第1図中に
示されているような1つよりも多い場所において供給源
15からガス、例えば窒素のような不活性ガスを加圧の下
に導管11内に注入する。導管11に沿つた注入場所の位置
はフライアツシユ固形物とガスとの混合物の懸濁密度お
よびフライアツシユの流動化特性を基に定められる。
導管11から排出される混合物の質量流速または場所11
Bにおける背圧のいずれかを制御することによつて、実
質的に一定な気体対粒子の容量比が導管11内で維持され
る。
分離器−ストリツパー10内におけるフライアツシユ固
形物の残留量を制御し、かつ生産されるフライアツシユ
の量を監視するためには、導管11から排出される混合物
の質量流速を制御するのが望ましい。
導管11から排出されて低圧の受入容器24へ入る混合物
の質量流速は、質量流速計20を使用して前記混合物の質
量流速を測定し、第1図の中でわかり易くするために破
線21で示されている信号をプロセツサー・コントローラ
ー22へ送り、測定された質量流速を、コントローラー22
を使用して、予め選定した質量流速と比較し、そして導
管11内に注入される気体の速さを調整するために、コン
トローラー22からガス供給源15へ信号を送るような方法
で質量流速を調整することによつて、好都合に制御され
る。
別法として、供給源17から運ばれる気体の注入速度を
変化させ、そしてこのようにして場所11Bにおける背圧
を制御することによつて、混合物の質量流速を調整する
ことができる。
導管11の下方端部11Bにおける仕切弁16を操作する
か、あるいは導管11A内でガスシールを維持するために
背圧コントローラー31(第2図)を使用して供給源17か
ら運ばれる気体の注入を調節することによつて、導管11
の下方端部11Bで分離器−ストリツパー10の圧力よりも
高い圧力、すなわち28バールが維持される。分離された
フライアツシユが合成ガスで汚染されるのを防ぐために
は、導管11の下方端部11Bの圧力を高く保つことが重要
である。
さらに、供給源17から導管11内へ空気作用によつて運
ばれる気体を注入すると、その導管内の閉塞が防止され
る。
導管11の呼称長さにわたつて均一に分布している摩擦
によつて、フライアツシユと気体との混合物の圧力は導
管11の下方端部11Bから低下し始める。
導管11内で圧力が低下するこの機構は、前述の理由か
ら、ロツクホツパー、絞り弁、またはオリフイスのよう
な他の従来の減圧機構よりも好ましい。
導管11の下方端部11Bで始まる導管11は、その導管の
受容できる浸蝕速度において導管の単位長さ当たりかな
りの摩擦圧損失を提供すると同時に、導管を通つて移動
する混合物の実質的に一定な速度を維持するように設計
されているので、フライアツシユ固形物と気体との混合
物の減圧が前記導管11内で起こる。導管の受容できる浸
蝕を保ちながら導管約3mにつき圧力を約24バールから2
バールへ低下させるには通常約60m/secの速度が十分で
ある。
さらに、冷却フイン32を使用するか、あるいは当該技
術において周知の他の方法によつて混合物の温度を下げ
ることができる。
本発明の系は別個の構成部品として分割された形で第
1図と第2図に図示されているけれども、これらの構成
部品を単一の装置にまとめたり、あるいは近い将来の個
々の適用にとつて最も便利となり得るように提供できる
ことは当業者によつて容易に理解される。さらに、本実
施態様は電子プロセス制御系を使用する形で示したけれ
ども、本発明は手動または空気圧による制御を使用して
遂行できることも、当業者によつて理解される。
本発明に関する以上の説明は専らその説明を意図して
いるだけであつて、本発明の精神を外れないで前記方法
および装置の細部を特許請求の範囲に記載された事項の
範囲内で様々に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施態様を示すフローシートであり、
第2図は本発明の別の実施態様を示すフローシートであ
る。図において 10……分離器−ストリツパー、11……導管、15,17……
ガス供給源、16……仕切弁、20……質量流速計、22……
プロセツサー・コントローラー、24……低圧受入容器、
31……背圧コントローラー、32……冷却フイン。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】昇温昇圧状態の下で操作される容器から排
    出された気体と細かな粒子との混合物をストリツピング
    し、かつ減圧する装置において、 −前記容器から前記混合物を受け入れて運ぶ手段であつ
    て、前記容器から下方へ延び、かつ上方端部および下方
    端部を有する前記手段; −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の中に気体を選
    択的に注入する手段; −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段において気体対
    粒子の容量比を実質的に一定に維持する手段; −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の下方端部にお
    いて前記容器の圧力よりも高い圧力を維持する手段;お
    よび −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の中の圧力を減
    少させる手段 を特徴とする、前記装置。
  2. 【請求項2】前記高い圧力を維持する手段が、前記混合
    物を受け入れて運ぶ前記手段の下方部分に設けられてい
    るバルブ手段を含むことを特徴とする、特許請求の範囲
    第(1)項記載の装置。
  3. 【請求項3】前記圧力を減少させる手段が、前記混合物
    を受け入れて運ぶ前記手段の直径を徐々に拡大させる手
    段を含むことを特徴とする、特許請求の範囲第(1)項
    または第(2)項記載の装置。
  4. 【請求項4】前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段から
    排出された前記混合物の質量流速を制御する手段であつ
    て、前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の中に気体を
    選択的に注入する前記手段の下流の前記混合物の質量流
    速を測定する手段、測定された質量流速を予め選定され
    た質量流速と比較する手段、および質量流速を調整する
    手段を含む前記制御手段を特徴とする、特許請求の範囲
    第(1)項〜第(3)項のいずれか一つに記載の装置。
  5. 【請求項5】昇温昇圧状態の下で操作される容器から排
    出された気体と細かな粒子との混合物をストリツピング
    し、かつ減圧する方法において、 −前記容器から前記混合物を受け入れて運び; −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の中に気体を選
    択的に注入し; −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段において気体対
    粒子の容量比を実質的に一定に維持し; −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の下方端部にお
    いて前記容器の圧力よりも高い圧力を維持し;そして −前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の中の圧力を減
    少させる という段階を特徴とする前記方法。
  6. 【請求項6】前記高い圧力を維持する方法が、前記混合
    物を受け入れて運ぶ前記手段の下方部分に設けられたバ
    ルブ手段の操作を含むことを特徴とする、特許請求の範
    囲第(5)項記載の方法。
  7. 【請求項7】前記圧力を減少させる方法が、前記混合物
    を受け入れて運ぶ前記手段の直径を徐々に拡大すること
    を含むことを特徴とする、特許請求の範囲第(5)項ま
    たは第(6)項記載の方法。
  8. 【請求項8】前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段から
    排出された前記混合物の質量流速を制御する方法であつ
    て、前記混合物を受け入れて運ぶ前記手段の中に選択的
    に注入される前記ガスの下流の前記混合物の質量流速を
    測定し、測定された質量流速を予め選定された質量流速
    と比較し、そして質量流速を調整することを含む前記制
    御方法を特徴とする、特許請求の範囲第(5)項〜第
    (7)項のいずれか一つに記載の方法。
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