JP5782376B2 - 2段階同伴ガス化装置および方法 - Google Patents
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Description
チャーを前記反応槽下部に導入するための1種以上の分散装置も含有させる。前記反応槽上部に更に前記粒子状炭素質材料が液状担体に入っているスラリーを前記反応槽上部に供給するための1種以上の供給装置も含有させる。前記反応槽上部を、これらに限定するものでないが、前記反応槽下部の上方に位置させてもよい。本発明の1つの態様では、前記反応槽上部から来た合成ガスと残存タールを含有して成る気体状生成物から残存タールを除去するための反応ゾーンに、1種以上のタール分解用触媒を含有して成る触媒床を1床以上含有させる。本発明の別の態様では、前記反応槽上部から来た合成ガスと残存タールを含有して成る気体状生成物から残存タールを除去するための反応ゾーンに、1種以上のタール吸着用吸着剤を含有して成る吸着床を1床以上含有させる。
て成る流れと再利用チャーの反応をこれらの反応体の混合および反応が迅速に起こりかつこれらの反応体の回転運動が上方に向かう、例えば(これらに限定するものでないが)反応槽10の下部30の中を通る渦巻きなどが起こるような様式で起こさせる。反応槽下部30の中で起こる反応がガス化工程の1番目の段階であり、それによって、酸素含有ガスまたは蒸気を含有して成る流れと再利用チャーが以下により詳細に開示する如き反応槽下部30内の反応条件下で発熱的に混合生成物に変化するが、その混合生成物は、蒸気、合成ガス、中間的ガスおよび同伴副生成物、例えば融解スラグなどを含有して成る。その融解スラグを反応槽10の底からタップホール20に通して排出させて、最終処分用のスラグ処理装置(示していない)に向かわせる。
固体微粒子の分率は少しのみになる。
混合物であってもよい。
々な製品を製造した後にガス化装置の中に飛沫同伴したままである。
Claims (44)
- 炭素質材料のガス化方法であって、
a. 再利用チャーを反応槽下部に導入しそして前記反応槽下部の中で前記再利用チャーを酸素含有ガスと蒸気を含有して成る流れと一緒にして燃焼させることで熱を発生させかつ合成ガスと融解スラグを含有して成る混合生成物を生じさせ、
b. 前記合成ガスを前記反応槽下部から上方に移行させて反応槽上部に入らせそして前記反応槽上部の中で粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーを含有して成る流れと一緒にして232度Cから816度C(450度Fから1500度F)の範囲内の温度で熱分解を起こさせることでi)合成ガスと残存タールを含有して成る気体状生成物流れ、ii)チャーおよびiii)前記液状担体に由来する気相を含有して成る混合生成物を生じさせ、
c. 前記混合生成物を前記反応槽上部から分離装置に通すことで前記反応槽上部から来た前記混合生成物から前記チャーを分離させそして前記反応槽下部に供給原料として再循環させ、そして
d. 前記反応槽上部から来た合成ガスと残存タールを含有して成る前記気体状生成物流れを反応ゾーンに導入することで前記残存タールを除去する、
段階を含んで成っていて、液状担体と粒子状炭素質材料とからなる前記スラリーを段階(b)で前記気体状生成物流れに変化させることで前記段階(a)において発生した前記熱を回収することを含んで成る方法。 - 段階(a)を1.03kg/cm2・gから140kg/cm2・g(14.7psigから2000psig)の範囲内の圧力下816度Cから1927度C(1500度Fから3500度F)の範囲内の温度で実施する請求項1記載の方法。
- 段階(a)を3.5kg/cm2・gから105kg/cm2・g(50psigから1
500psig)の範囲内の圧力下1093度Cから1760度C(2000度Fから3200度F)の範囲内の温度で実施する請求項1記載の方法。 - 段階(b)を1.03kg/cm2・gから140kg/cm2・g(14.7psigから2000psig)の範囲内の圧力下232度Cから816度C(450度Fから1500度F)の範囲内の温度で実施する請求項1記載の方法。
- 段階(b)を3.5kg/cm2・gから105kg/cm2・g(50psigから1
500psig)の範囲内の圧力下260度Cから760度C(500度Fから1400度F)の範囲内の温度で実施する請求項1記載の方法。 - 前記粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーを前記反応槽上部に1種以上の供給装置によって導入する請求項1記載の方法。
- 前記酸素含有ガスと蒸気を含有して成る流れおよび前記チャーを前記反応槽下部に1種以上の分散装置によって導入する請求項1記載の方法。
- 前記酸素含有ガスと蒸気を含有して成る流れおよび前記チャーを前記反応槽下部に1秒当たり6から36m(20から120フィート)の範囲内の供給速度で導入しそして前記チャーが前記反応槽下部に滞留する時間を2から10秒の範囲内にする請求項1記載の方法。
- 前記酸素含有ガスと蒸気を含有して成る流れおよび前記チャーを前記反応槽下部に1秒当たり6から27m(20から90フィート)の範囲内の供給速度で導入しそして前記チャーが前記反応槽下部に滞留する時間を4から6秒の範囲内にする請求項1記載の方法。
- 前記粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーを前記反応槽上部に1秒当たり1.5から30m(5から100フィート)の範囲内の供給速度で導入しそして前記粒子
状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーが前記反応槽上部に滞留する時間を5から40秒の範囲内にする請求項1記載の方法。 - 前記粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーを前記反応槽上部に1秒当たり3から24m(10から80フィート)の範囲内の供給速度で導入しそして前記粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーが前記反応槽上部に滞留する時間を5から40秒の範囲内にする請求項1記載の方法。
- 前記液状担体を水、液状CO2、石油およびこれらの任意混合物から成る群より選択す
る請求項1記載の方法。 - 前記粒子状炭素質材料を石炭、褐炭、石油コークスおよびこれらの任意混合物から成る群より選択する請求項1記載の方法。
- 前記スラリーの固体濃度を前記スラリーの総重量を基準にして30から70重量パーセントにする請求項1記載の方法。
- 前記スラリーの固体濃度を前記スラリーの総重量を基準にして45から69重量パーセントにする請求項1記載の方法。
- 前記酸素含有ガスを空気、酸素が豊富な空気、酸素およびこれらの混合物から成る群より選択する請求項1記載の方法。
- 前記反応ゾーンに1種以上のタール分解用触媒を含有して成る触媒床を1種以上含有させることでタールを分解させる請求項1記載の方法。
- 前記反応ゾーン内の温度を1.03kg/cm2・gから140kg/cm2・g(14.7psigから2000psig)の範囲内の圧力下で371度Cから1038度C(700度Fから1900度F)の範囲内にする請求項17記載の方法。
- 前記反応ゾーン内の温度を3.5kg/cm2・gから105kg/cm2・g(50p
sigから1500psig)の範囲内の圧力下で538度Cから927度C(1000度Fから1700度F)の範囲内にする請求項17記載の方法。 - 前記触媒床を1種以上のタール分解用触媒を含有して成る接触流動床にすることで前記残存タールを分解させそして炭素微粒子を一酸化炭素に変化させるか或は粒子状にして前記接触流動床を通過させる請求項17記載の方法。
- 前記触媒床が接触固定床である請求項17記載の方法。
- 前記タール分解用触媒をゼオライト、担持ニッケル、石灰石およびこれらの混合物から成る群より選択する請求項17記載の方法。
- 前記反応ゾーンに1種以上のタール吸着用吸着剤を含有して成る吸着床を1床以上含有させ、それによって前記タールを吸着させることでタールを吸着した吸着剤を生じさせる請求項1記載の方法。
- 前記吸着床を1床以上含有して成る反応ゾーン内の温度を93度Cから538度C(200度Fから1000度F)の範囲内にしかつ圧力を1.03kg/cm2・gから105kg/cm2・g(14.7psigから1500psig)の範囲内にする請求項23記載の方法。
- 前記吸着床を1床以上含有して成る反応ゾーン内の温度を121度Cから316度C(250度Fから600度F)の範囲内にしかつ圧力を3.5kg/cm2・gから105kg/cm2・g(50psigから1500psig)の範囲内にする請求項23記載の
方法。 - 前記吸着床を1種以上のタール吸着用吸着剤を含有して成る流動床にすることで前記タールを吸着させる請求項23記載の方法。
- 前記吸着床を1種以上のタール吸着用吸着剤を含有して成る固定床にすることで前記タールを吸着させる請求項23記載の方法。
- 前記タール吸着用吸着剤を活性炭、ゼオライトおよび天然に存在するケイ酸塩およびこれらの混合物から成る群より選択する請求項23記載の方法。
- 炭素質材料のガス化方法であって、
a. 再利用チャーを反応槽下部に導入しそしてその中で前記再利用チャーを酸素含有ガスと蒸気を含有して成る流れと一緒にして燃焼させることで熱を発生させかつ合成ガスと融解スラグを含有して成る混合生成物を生じさせるが、前記反応槽下部の温度を1316度Cから1649度C(2400度Fから3000度F)の範囲にしかつ前記反応槽下部の圧力を10.5kg/cm2・gから84kg/cm2・g(150psigから1
200psig)の範囲にしかつ前記酸素含有ガスと蒸気を含有して成る前記流れおよび再利用チャーを前記反応槽下部に前記反応槽下部に位置させた1種以上の分散装置に通して1秒当たり9から18m(30から60フィート)の範囲の供給速度で導入しかつ前記再利用チャーが前記反応槽下部の中に滞留する時間を4から6秒の範囲にし、
b. 前記合成ガスを前記反応槽下部から上方に移行させて反応槽上部に入らせそして前記反応槽上部の中で粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーを含有して成る流れと一緒にして熱分解を起こさせることでi)合成ガスと残存タールを含有して成る気体状
生成物流れ、ii)チャーおよびiii)前記液状担体に由来する気相を含有して成る混合生成物を生じさせるが、前記反応槽上部の温度を288度Cから704度C(550度Fから1300度F)の範囲にしかつ前記反応槽上部の圧力を10.5kg/cm2・gから84kg/cm2・g(150psigから1200psig)の範囲にしかつ前記粒
子状炭素質材料と前記液状担体とからなるスラリーを前記反応槽上部に前記反応槽上部に位置させた1種以上の供給装置に通して1秒当たり6から18m(20から60フィート)の範囲の供給速度で導入しかつ前記粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーが前記反応槽上部の中に滞留する時間を5から40秒の範囲にし、
c. 前記混合生成物を前記反応槽上部から分離装置に通すことで前記反応槽上部から来た前記混合生成物から前記チャーを分離させそして前記反応槽下部に供給原料として再循環させ、そして
d. 前記反応槽上部から来た合成ガスと残存タールを含有して成る前記気体状生成物流れをゼオライト、担持ニッケル、石灰石およびこれらの混合物から成る群より選択した1種以上のタール分解用触媒を含有させておいた1床以上の触媒床の中に導入するが、前記触媒床の温度を649度Cから871度C(1200度Fから1600度F)の範囲にしかつ前記触媒床の圧力を10.5kg/cm2・gから84kg/cm2・g(150ps
igから1200psig)の範囲にすることで前記残存タールを分解させる、
段階を含んで成っていて、液状担体と粒子状炭素質材料とからなる前記スラリーを段階(b)で前記気体状生成物流れに変化させることで前記段階(a)において発生した前記熱を回収することを含んで成る方法。 - 炭素質材料のガス化方法であって、
a. 再利用チャーを反応槽下部に導入しそしてその中で前記再利用チャーを酸素含有ガスと蒸気を含有して成る流れと一緒にして燃焼させることで熱を発生させかつ合成ガスと融解スラグを含有して成る混合生成物を生じさせるが、前記反応槽下部の温度を1316度Cから1649度C(2400度Fから3000度F)の範囲にしかつ前記反応槽下部の圧力を10.5kg/cm2・gから84kg/cm2・g(150psigから1
200psig)の範囲にしかつ前記酸素含有ガスと蒸気を含有して成る前記流れおよび再利用チャーを前記反応槽下部に前記反応槽下部に位置させた1種以上の分散装置に通して1秒当たり9から18m(30から60フィート)の範囲の供給速度で導入しかつ前記再利用チャーが前記反応槽下部の中に滞留する時間を4から6秒の範囲にし、
b. 前記合成ガスを前記反応槽下部から上方に移行させて反応槽上部に入らせそして前記反応槽上部の中で粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーを含有して成る流れと一緒にして熱分解を起こさせることでi)合成ガスと残存タールを含有して成る気体状生成物流れ、ii)チャーおよびiii)前記液状担体に由来する気相を含有して成る混合生成物を生じさせるが、前記反応槽上部の温度を260度Cから704度C(500度Fから1300度F)の範囲にしかつ前記反応槽上部の圧力を10.5kg/cm2・gから84kg/cm2・g(150psigから1200psig)の範囲にしかつ前記粒
子状炭素質材料と前記液状担体とからなるスラリーを前記反応槽上部に前記反応槽上部に位置させた1種以上の供給装置に通して1秒当たり6から18m(20から60フィート)の範囲の供給速度で導入しかつ前記粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーが前記反応槽上部の中に滞留する時間を5から40秒の範囲にし、
c. 前記混合生成物を前記反応槽上部から分離装置に通すことで前記反応槽上部から来た前記混合生成物から前記チャーを分離させそして前記反応槽下部に供給原料として再循環させ、そして
d. 前記反応槽上部から来た合成ガスと残存タールを含有して成る前記気体状生成物流れを活性炭、ゼオライトおよび天然に存在するケイ酸塩およびこれらの混合物から成る群より選択した1種以上のタール吸着用吸着剤を含有させておいた1床以上の吸着床の中に導入するが、前記吸着床の温度を149度Cから260度C(300度Fから500度F)の範囲にしかつ前記吸着床の圧力を10.5kg/cm2・gから84kg/cm2・g
(150psigから1200psig)の範囲にすることで前記残存タールを分解させる、
段階を含んで成っていて、液状担体と粒子状炭素質材料とからなる前記スラリーを段階(b)で前記気体状生成物流れに変化させることで前記段階(a)において発生した前記熱を回収することを含んで成る方法。 - 炭素質材料ガス化用装置であって、
a. 再利用チャーを酸素含有ガスと蒸気を含有して成る流れと一緒にして燃焼させて熱を発生させかつ合成ガスと融解スラグを含有して成る混合生成物を生じさせるための反応槽下部、
b. 前記反応槽下部から来た前記合成ガスを粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーを含有して成る流れと一緒にして232度Cから816度C(450度Fから1500度F)の範囲内の温度で熱分解を起こさせてi)合成ガスと残存タールを含有して成る気体状生成物流れ、ii)チャーおよびiii)前記液状担体に由来する気相を含有して成る混合生成物を生じさせるための反応槽上部、
c. 前記反応槽上部から来た前記混合生成物から前記チャーを分離させるための分離装置、および
d. 前記反応槽上部から来た合成ガスと残存タールを含有して成る前記気体状生成物から残存タールを除去するための反応ゾーン、
を含有して成りかつ液状担体と粒子状炭素質材料とからなる前記スラリーを前記反応槽上部中で前記気体状生成物流れに変化させて前記反応槽下部で生じた前記熱を回収する装置。 - 前記反応槽下部が酸素含有ガスと蒸気を含有して成る前記流れおよび前記再利用チャーを前記反応槽下部に導入するための1種以上の分散装置を含有して成る請求項31記載の装置。
- 前記反応槽上部が前記粒子状炭素質材料と前記液状担体とからなるスラリーを前記反応槽上部に供給するための1種以上の供給装置を含有して成る請求項31記載の装置。
- 前記反応ゾーンが1種以上のタール分解用触媒を含有して成る触媒床を1床以上含有して成る請求項31記載の装置。
- 前記触媒床が接触流動床である請求項34記載の装置。
- 前記触媒床が接触固定床である請求項34記載の装置。
- 前記タール分解用触媒がゼオライト、担持ニッケル、石灰石およびこれらの混合物から成る群より選択される請求項34記載の装置。
- 前記反応ゾーンが1種以上のタール吸着用吸着剤を含有して成る吸着床を1床以上含有して成る請求項31記載の装置。
- 前記吸着床が流動床である請求項38記載の装置。
- 前記吸着床が固定床である請求項38記載の装置。
- 前記タール吸着用吸着剤が活性炭、ゼオライトおよび天然に存在するケイ酸塩およびこれらの混合物から成る群より選択される請求項38記載の装置。
- 前記反応槽上部が前記反応槽下部の上方に位置する請求項31記載の装置。
- 炭素質材料ガス化用装置であって、
a. 再利用チャーを酸素含有ガスと蒸気を含有して成る流れと一緒にして燃焼させて熱を発生させかつ合成ガスと融解スラグを含有して成る混合生成物を生じさせるための反応槽下部、ただし前記反応槽下部は前記酸素含有ガスと蒸気を含有して成る流れおよび前記再利用チャーを前記反応槽下部に導入するための1種以上の分散装置を含有して成る、
b. 前記反応槽下部から来た前記合成ガスを粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーを含有して成る流れと一緒にして232度Cから816度C(450度Fから1500度F)の範囲内の温度で熱分解を起こさせてi)合成ガスと残存タールを含有して成る気体状生成物流れ、ii)チャーおよびiii)前記液状担体に由来する気相を含有して成る混合生成物を生じさせるための反応槽上部、ただし前記反応槽上部は前記粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーを前記反応槽上部に供給するための1種以上の供給装置を含有して成る、
c. 前記反応槽上部から来た前記混合生成物から前記チャーを分離させるための分離装置、および
d. 前記反応槽上部から来た合成ガスと残存タールを含有して成る前記気体状生成物から残存タールを除去するための反応ゾーン、ただし前記反応ゾーンはゼオライト、担持ニッケル、石灰石およびこれらの混合物から成る群より選択される1種以上のタール分解用触媒を含有して成る触媒床を1床以上含有して成る、
を含有して成りかつ液状担体と粒子状炭素質材料とからなる前記スラリーを反応槽上部中で前記気体状生成物流れに変化させて反応槽下部で生じた前記熱を回収する装置。 - 炭素質材料ガス化用装置であって、
a. 再利用チャーを酸素含有ガスと蒸気を含有して成る流れと一緒にして燃焼させて熱を発生させかつ合成ガスと融解スラグを含有して成る混合生成物を生じさせるための反応槽下部、ただし前記反応下部は前記酸素含有ガスと蒸気を含有して成る流れおよび前記再利用チャーを前記反応槽下部に導入するための1種以上の分散装置を含有して成る、
b. 前記反応槽下部から来た前記合成ガスを粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーを含有して成る流れと一緒にして232度Cから816度C(450度Fから1500度F)の範囲内の温度で熱分解を起こさせてi)合成ガスと残存タールを含有して成る気体状生成物流れ、ii)チャーおよびiii)前記液状担体に由来する気相を含有して成る混合生成物を生じさせるための反応槽上部、ただし前記反応槽上部は前記粒子状炭素質材料と液状担体とからなるスラリーを前記反応槽上部に供給するための1種以上の供給装置を含有して成る、
c. 前記反応槽上部から来た前記混合生成物から前記チャーを分離させるための分離装置、および
d. 前記反応槽上部から来た合成ガスと残存タールを含有して成る前記気体状生成物から残存タールを除去するための反応ゾーン、ただし前記反応ゾーンは活性炭、ゼオライトおよび天然に存在するケイ酸塩およびこれらの混合物から成る群より選択される1種以上のタール吸着用吸着剤を含有して成る吸着床を1床以上含有して成る、
を含有して成りかつ液状担体と粒子状炭素質材料とからなる前記スラリーを反応槽上部中で前記気体状生成物流れに変化させて反応槽下部で生じた前記熱を回収する装置。
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