JP5974363B2 - Gasification gas generator and tar reformer - Google Patents

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Description

本発明は、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ガス生成装置、および、タール含有ガス中のタールを改質するタール改質装置に関する。   The present invention relates to a gasification gas generation apparatus that generates gasification gas by gasifying a gasification raw material, and a tar reforming apparatus that reforms tar in a tar-containing gas.

近年、石油に代えて、石炭やバイオマス、タイヤチップなどの未利用燃料等のガス化原料をガス化してガス化ガスを生成する技術が開発されている。このようにして生成されたガス化ガスは、発電システムや、水素の製造、合成燃料(合成石油)の製造、化学肥料(尿素)等の化学製品の製造等に利用されている。ガス化ガスの原料となるガス化原料のうち、特に石炭は、可採年数が150年程度と、石油の可採年数の3倍以上であり、また、石油と比較して埋蔵地が偏在していないため、長期に亘り安定供給が可能な天然資源として期待されている。   In recent years, a technology has been developed in which gasified raw materials such as unused fuel such as coal, biomass, and tire chips are gasified to generate gasified gas instead of oil. The gasified gas thus generated is used for power generation systems, hydrogen production, synthetic fuel (synthetic petroleum) production, chemical fertilizer (urea) and other chemical products. Among gasification raw materials used as raw materials for gasification gas, coal, in particular, has a recoverable period of about 150 years, which is more than three times the extractable period of oil, and reserves are unevenly distributed compared to oil. Therefore, it is expected as a natural resource that can be supplied stably over a long period of time.

従来、石炭のガス化プロセスは、酸素や空気を用いて部分酸化することにより行われていたが、2000℃といった高温で部分酸化する必要があるため、ガス化炉のコストが高くなるといった欠点を有していた。   Conventionally, the gasification process of coal has been performed by partial oxidation using oxygen or air. However, since it is necessary to perform partial oxidation at a high temperature of 2000 ° C., there is a disadvantage that the cost of the gasification furnace increases. Had.

この問題を解決するために、水蒸気を利用し、700℃〜900℃程度で石炭をガス化する技術(水蒸気ガス化)が開発されている。この技術では、温度を低く設定することでコストを低減することが可能となるが、生成されたガス化ガスには、2000℃の高温で部分酸化して生成したガス化ガスと比較して、タールが多く含まれることが多い。水蒸気ガス化によって生成されたガス化ガスを利用するプロセスにおいてガス化ガスの温度が低下すると、ガス化ガスに含まれるタールが凝縮し、配管の閉塞、プロセスで使用する機器の故障、触媒の被毒等の問題が生じてしまう。   In order to solve this problem, a technique (steam gasification) that uses steam to gasify coal at about 700 ° C. to 900 ° C. has been developed. In this technique, it is possible to reduce the cost by setting the temperature low, but the generated gasification gas is compared with a gasification gas generated by partial oxidation at a high temperature of 2000 ° C. Often contains a lot of tar. When the temperature of the gasification gas decreases in the process using the gasification gas generated by steam gasification, the tar contained in the gasification gas condenses, clogging the piping, failure of equipment used in the process, catalyst coverage. Problems such as poisoning will occur.

そこで、生成されたガス化ガスを酸素や空気で燃焼させて1100℃以上にし、酸化改質することで、ガス化ガスに含まれるタールを除去する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。   Therefore, a technique for removing the tar contained in the gasification gas by burning the generated gasification gas with oxygen or air to 1100 ° C. or higher and oxidative reforming is disclosed (for example, Patent Document 1). ).

特開2009−40862号公報JP 2009-40862 A

しかし、タールを酸化改質するには、酸化改質反応のための酸化改質炉の温度を1100℃以上にする必要があり、このように酸化改質炉の温度を上昇させるため、ガス化ガス中の可燃性ガス(水素やメタン)を酸素や空気で燃焼させなければならなかった。したがって、ガス化ガス中の可燃性ガスを消費(燃焼)してしまうので、酸化改質炉で処理したガス化ガスは、単位体積あたりの可燃性ガスの割合が、例えば10%程度低下することがあった。   However, in order to oxidize and reform tar, it is necessary to raise the temperature of the oxidation reforming furnace for the oxidation reforming reaction to 1100 ° C. or higher. The combustible gas (hydrogen and methane) in the gas had to be burned with oxygen and air. Therefore, since the combustible gas in the gasified gas is consumed (burned), the ratio of the combustible gas per unit volume of the gasified gas treated in the oxidation reforming furnace is reduced by about 10%, for example. was there.

本発明は、このような課題に鑑み、タールを効率よく除去しつつ、可燃性ガスの低減を抑制することが可能なガス化ガス生成装置、および、タール改質装置を提供することを目的としている。   In view of such problems, the present invention has an object to provide a gasification gas generation device and a tar reforming device capable of suppressing the reduction of combustible gas while efficiently removing tar. Yes.

上記課題を解決するために、本発明のガス化ガス生成装置は、水蒸気を用いてガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成するガス化炉と、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、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、流通路内に保持する第1触媒保持部と、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、流通路内における第1触媒保持部の上流側に保持する第2触媒保持部と、第1の触媒および第2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。 In order to solve the above problems, a gasification gas generator of the present invention includes a gasification furnace that gasifies a gasification raw material using steam to generate gasification gas, and a gasification gas generated in the gasification furnace. A flow passage through which gas flows, a first catalyst holding portion for holding in the flow passage a first catalyst containing at least Ni that promotes reforming of tar in the gasification gas, and tar in the gasification gas A second catalyst that is an oxide or carbonate of one or more elements selected from the group consisting of Ca, Mg, Fe, and Si that promotes reforming of the first catalyst holding portion in the flow passage A second catalyst holding unit that is held upstream of the first catalyst, and an oxidant supply unit that supplies an oxidant to the first catalyst and the second catalyst .

また、第1の触媒の温度を測定する第1の温度測定部と、測定された第1の触媒の温度に応じて、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、をさらに備えるとしてもよい。   In addition, a first temperature measurement unit that measures the temperature of the first catalyst, and a first oxidation that controls the amount of oxidant supplied by the oxidant supply unit according to the measured temperature of the first catalyst. And an agent control unit.

また、第2の触媒の温度を測定する第2の温度測定部と、測定された第2の触媒の温度に応じて、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、をさらに備えるとしてもよい。   In addition, a second temperature measurement unit that measures the temperature of the second catalyst, and a second oxidation that controls the amount of oxidant supplied by the oxidant supply unit according to the measured temperature of the second catalyst. And an agent control unit.

また、第2触媒保持部の上流側において流通路から分岐され、第2触媒保持部の上流側のガス化ガスを、流通路における第2触媒保持部と第1触媒保持部の間にバイパスするバイパス路と、ガス化ガスの流通先を、第2触媒保持部を通過する流通路と、バイパス路とで切り換える切換部と、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、切換部を制御して、ガス化ガスの流通先をバイパス路に切り換える切換制御部と、をさらに備えるとしてもよい。   Further, the gasification gas branched from the flow path upstream of the second catalyst holding part and upstream of the second catalyst holding part is bypassed between the second catalyst holding part and the first catalyst holding part in the flow path. Measures the water vapor concentration of the gasification gas upstream of the second catalyst holding unit, the switching unit for switching the bypass channel, the flow path of the gasification gas between the flow path passing through the second catalyst holding unit, and the bypass channel And a switching control unit that controls the switching unit to switch the distribution destination of the gasification gas to the bypass path when the measured water vapor concentration is equal to or higher than a predetermined first threshold value. It may be provided.

また、第2触媒保持部の上流側において流通路から分岐され、第2触媒保持部の上流側のガス化ガスを、流通路における第2触媒保持部と第1触媒保持部の間にバイパスするバイパス路と、ガス化ガスの流通先を、第2触媒保持部を通過する流通路と、バイパス路とで切り換える切換部と、第1の触媒における圧力損失を測定する圧損測定部と、測定された圧力損失が予め定められた第2の閾値未満である場合、切換部を制御して、ガス化ガスの流通先をバイパス路に切り換える切換制御部と、をさらに備えるとしてもよい。   Further, the gasification gas branched from the flow path upstream of the second catalyst holding part and upstream of the second catalyst holding part is bypassed between the second catalyst holding part and the first catalyst holding part in the flow path. A bypass path, a flow path through which the gasification gas flows through the second catalyst holding section, a switching section that switches between the bypass path, and a pressure loss measurement section that measures the pressure loss in the first catalyst. When the pressure loss is less than a predetermined second threshold value, a switching control unit that controls the switching unit to switch the gasification gas distribution destination to the bypass path may be further provided.

また、第2触媒保持部は、ガス化ガスによって第2の触媒を流動層化するとしてもよい。   Further, the second catalyst holding unit may fluidize the second catalyst with a gasification gas.

上記課題を解決するために、本発明のタール改質装置は、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、タール含有ガスが流通する流通路と、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、流通路内に保持する第1触媒保持部と、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、流通路内における第1触媒保持部の上流側に保持する第2触媒保持部と、第1の触媒、および、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。   In order to solve the above problems, a tar reformer of the present invention is a tar reformer for reforming tar in a tar-containing gas, wherein a flow passage through which the tar-containing gas flows and a tar-containing gas in the tar-containing gas A first catalyst holding portion for holding a first catalyst containing at least Ni, which promotes reforming of tar, in the flow path; and Ca, Mg, Fe, which promotes reforming of tar in the tar-containing gas. And a second catalyst holding part for holding a second catalyst containing one or more selected from the group of Si on the upstream side of the first catalyst holding part in the flow path, the first catalyst, And an oxidizing agent supply unit that supplies an oxidizing agent to one or both of the two catalysts.

また、第1の触媒の温度を測定する第1の温度測定部と、測定された第1の触媒の温度に応じて、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、をさらに備えるとしてもよい。   In addition, a first temperature measurement unit that measures the temperature of the first catalyst, and a first oxidation that controls the amount of oxidant supplied by the oxidant supply unit according to the measured temperature of the first catalyst. And an agent control unit.

また、第2の触媒の温度を測定する第2の温度測定部と、測定された第2の触媒の温度に応じて、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、をさらに備えるとしてもよい。   In addition, a second temperature measurement unit that measures the temperature of the second catalyst, and a second oxidation that controls the amount of oxidant supplied by the oxidant supply unit according to the measured temperature of the second catalyst. And an agent control unit.

また、第2触媒保持部の上流側において流通路から分岐され、第2触媒保持部の上流側のタール含有ガスを、流通路における第2触媒保持部と第1触媒保持部の間にバイパスするバイパス路と、タール含有ガスの流通先を、第2触媒保持部を流通する流通路と、バイパス路とで切り換える切換部と、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、切換部を制御して、タール含有ガスの流通先をバイパス路に切り換える切換制御部と、をさらに備えるとしてもよい。   Further, the tar-containing gas that is branched from the flow path upstream of the second catalyst holding section and is upstream of the second catalyst holding section is bypassed between the second catalyst holding section and the first catalyst holding section in the flow path. Measures the water vapor concentration of the tar-containing gas upstream of the second catalyst holding unit, the switching unit for switching the bypass channel, the flow path of the tar-containing gas between the flow path passing through the second catalyst holding unit, and the bypass channel And a switching control unit that controls the switching unit to switch the distribution destination of the tar-containing gas to the bypass path when the measured water vapor concentration is equal to or higher than the first threshold value. It may be provided.

また、第2触媒保持部の上流側において流通路から分岐され、第2触媒保持部の上流側のタール含有ガスを、流通路における第2触媒保持部と第1触媒保持部の間にバイパスするバイパス路と、タール含有ガスの流通先を、第2触媒保持部を流通する流通路と、バイパス路とで切り換える切換部と、第1の触媒における圧力損失を測定する圧損測定部と、測定された圧力損失が予め定められた第2の閾値未満である場合、切換部を制御して、タール含有ガスの流通先をバイパス路に切り換える切換制御部と、をさらに備えるとしてもよい。   Further, the tar-containing gas that is branched from the flow path upstream of the second catalyst holding section and is upstream of the second catalyst holding section is bypassed between the second catalyst holding section and the first catalyst holding section in the flow path. A bypass path, a flow path through which the tar-containing gas is circulated through the second catalyst holding section, a switching section that switches between the bypass path, and a pressure loss measurement section that measures the pressure loss in the first catalyst. When the pressure loss is less than a predetermined second threshold value, a switching control unit that controls the switching unit to switch the distribution destination of the tar-containing gas to the bypass path may be further provided.

また、第2触媒保持部は、タール含有ガスによって第2の触媒を流動層化するとしてもよい。   Further, the second catalyst holding unit may fluidize the second catalyst with a tar-containing gas.

本発明は、タールを効率よく除去しつつ、可燃性ガスの低減を抑制することが可能となる。   The present invention can suppress the reduction of combustible gas while efficiently removing tar.

第1の実施形態にかかるガス化ガス生成装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the gasification gas production | generation apparatus concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態にかかるタール改質装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the tar reforming apparatus concerning 1st Embodiment. Ni系触媒保持部の具体的な構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the specific structural example of a Ni type catalyst holding | maintenance part. Ni系触媒保持部によって複数段に保持されるNi系触媒群を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the Ni type catalyst group hold | maintained in multiple steps by the Ni type catalyst holding | maintenance part. 精製装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a refinement | purification apparatus. 第2の実施形態にかかるタール改質装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the tar reforming apparatus concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかるタール改質装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the tar reforming apparatus concerning 3rd Embodiment. 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。It is a flowchart for demonstrating the flow of a process of a flow-path switching method. 実施例におけるNi系触媒によるベンゼンの改質結果を示す図である。It is a figure which shows the reforming result of benzene by the Ni-type catalyst in an Example. スートブローが可能な構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure in which soot blow is possible.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.

(第1の実施形態:ガス化ガス生成装置100)
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。
(First embodiment: gasification gas generator 100)
FIG. 1 is a diagram for explaining a gasified gas generation apparatus 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the gasified gas generator 100 includes a combustion furnace 112, a medium separator (cyclone) 114, a gasifier 116, a tar reformer 200, and a purifier 300. Is done. In FIG. 1, the flow of the gasification raw material and the gas is indicated by solid arrows, and the flow of the fluid medium (sand) is indicated by a dashed-dotted arrow.

ガス化ガス生成装置100では、全体として、粒径が300μm程度の硅砂(珪砂)等の砂で構成される流動媒体を熱媒体として循環させている。具体的には、まず、流動媒体は、燃焼炉112で1000℃程度に加熱され、二酸化炭素(CO)を含む燃焼排ガスとともに媒体分離装置114に導入される。媒体分離装置114においては、高温の流動媒体と燃焼排ガスとが分離され、当該分離された高温の流動媒体が、ガス化炉116に導入される。そして、ガス化炉116に導入された流動媒体は、ガス化炉116の底面から導入されるガス化剤(水蒸気)によって流動層化された後、最終的に、燃焼炉112に戻される。また、媒体分離装置114で分離された燃焼排ガスは、ボイラ等で熱回収される。 In the gasification gas generator 100, as a whole, a fluid medium composed of sand such as dredged sand (silica sand) having a particle size of about 300 μm is circulated as a heat medium. Specifically, the fluid medium is first heated to about 1000 ° C. in the combustion furnace 112 and introduced into the medium separator 114 together with the combustion exhaust gas containing carbon dioxide (CO 2 ). In the medium separator 114, the high-temperature fluid medium and the combustion exhaust gas are separated, and the separated high-temperature fluid medium is introduced into the gasification furnace 116. Then, the fluidized medium introduced into the gasification furnace 116 is fluidized by a gasifying agent (water vapor) introduced from the bottom surface of the gasification furnace 116, and finally returned to the combustion furnace 112. Further, the combustion exhaust gas separated by the medium separator 114 is heat recovered by a boiler or the like.

ガス化炉116は、例えば、気泡流動層ガス化炉であり、褐炭等の石炭、石油コークス(ペトロコークス)、バイオマス、タイヤチップ等の固体原料や、黒液等の液体原料といったガス化原料を700℃〜900℃でガス化させてガス化ガスを生成する。本実施形態では、ガス化炉116に水蒸気を供給することにより、ガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成する(水蒸気ガス化)。   The gasification furnace 116 is, for example, a bubbling fluidized bed gasification furnace, which uses gasification raw materials such as coal such as lignite, solid raw materials such as petroleum coke, biomass and tire chips, and liquid raw materials such as black liquor. Gasification is generated by gasification at 700 ° C to 900 ° C. In the present embodiment, by supplying water vapor to the gasification furnace 116, the gasification raw material is gasified to generate gasified gas (water vapor gasification).

なお、ここでは、ガス化炉116として、循環流動層方式を例に挙げて説明したが、ガス化原料をガス化することができれば、ガス化炉116は、単なる流動層方式や、砂が自重で鉛直下方向に流下することで移動層を形成する移動層方式であってもよい。   Here, the gasification furnace 116 has been described by taking a circulating fluidized bed system as an example. However, if the gasification raw material can be gasified, the gasification furnace 116 may be a simple fluidized bed system or a sand having its own weight. The moving bed method may be used in which the moving bed is formed by flowing downward in the vertical direction.

ガス化炉116で生成されたガス化ガスX1には、タール、水蒸気等が含まれているため、下流のタール改質装置200、精製装置300に送出され、精製される。以下、タール改質装置200、精製装置300の具体的な構成について順に説明する。   Since the gasification gas X1 generated in the gasification furnace 116 contains tar, water vapor, and the like, the gasification gas X1 is sent to the downstream tar reforming device 200 and the purification device 300 and purified. Hereinafter, specific configurations of the tar reforming apparatus 200 and the purification apparatus 300 will be described in order.

(タール改質装置200)
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。
(Tar reformer 200)
FIG. 2 is a diagram for explaining the tar reforming apparatus 200 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the tar reforming apparatus 200 includes a flow passage 210, a Ni-based catalyst holding unit (first catalyst holding unit) 220, an oxidant supply unit 230, and a temperature measuring unit (first temperature measurement). Part) 240 and an oxidant control unit (first oxidant control unit) 250. In FIG. 2, the gas flow is indicated by solid arrows, and the signal flow is indicated by broken arrows.

流通路210は、ガス化炉116において生成された700℃程度のガス化ガスX1が流通する流路である。   The flow passage 210 is a flow path through which the gasified gas X1 of about 700 ° C. generated in the gasification furnace 116 flows.

Ni系触媒保持部220は、ガス化ガスX1中のタールの改質を促進する第1の触媒を、流通路210内に保持する。第1の触媒は、少なくともNiが含まれていればよく、例えば、活性金属としてNiを担持した酸化アルミニウム(Al)である。以下、第1の触媒をNi系触媒と称する。 The Ni-based catalyst holding unit 220 holds the first catalyst that promotes reforming of tar in the gasification gas X <b> 1 in the flow passage 210. The first catalyst only needs to contain at least Ni, and is, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) supporting Ni as an active metal. Hereinafter, the first catalyst is referred to as a Ni-based catalyst.

上述したように、ガス化炉116では、水蒸気ガス化を行っているため、ガス化炉116で生成されたガス化ガスX1には水蒸気が多く(例えば、50%程度)含まれている。したがって、ガス化ガスX1にNi系触媒を接触させることで、ガス化ガスX1中のタールと水蒸気とを反応させることができ、タールを、水素(H)、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO)、メタン(CH)に改質することができる。 As described above, since gasification is performed in the gasification furnace 116, the gasification gas X1 generated in the gasification furnace 116 contains a large amount of water vapor (for example, about 50%). Therefore, by bringing the Ni-based catalyst into contact with the gasification gas X1, tar and water vapor in the gasification gas X1 can be reacted, and the tar is converted into hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide. It can be reformed to carbon (CO 2 ) or methane (CH 4 ).

図3は、Ni系触媒保持部220の具体的な構成例を説明するための図である。なお、本実施形態では、垂直に交わるX軸、Y軸、Z軸を図3に示す通り定義している。   FIG. 3 is a diagram for explaining a specific configuration example of the Ni-based catalyst holding unit 220. In the present embodiment, the X axis, the Y axis, and the Z axis that intersect perpendicularly are defined as shown in FIG.

図3(a)に示すように、Ni系触媒が粒子形状(例えば、粒径が5mm程度)であったり、ペレット形状(例えば、円筒形状)である場合、流通路210を鉛直方向(図3中、Z軸方向)に延伸する管(すなわち、ガス化ガスX1は鉛直方向に流通する)で構成し、Ni系触媒保持部220を流通路210のXY断面(水平断面)に亘って形成された網で構成する。ここで、Ni系触媒保持部220には、Ni系触媒(図3(a)中、白丸で示す)の粒径よりも小さい穴220aが複数形成されている。そして、Ni系触媒保持部220の鉛直上方にNi系触媒を充填することで、流通路210内の所定の区間にNi系触媒が充填されて充填層が形成される。   As shown in FIG. 3A, when the Ni-based catalyst has a particle shape (for example, a particle size of about 5 mm) or a pellet shape (for example, a cylindrical shape), the flow path 210 is set in the vertical direction (FIG. 3). The gas catalyst gas X1 flows in the vertical direction, and the Ni-based catalyst holding part 220 is formed across the XY cross section (horizontal cross section) of the flow passage 210. It consists of a net. Here, a plurality of holes 220a smaller than the particle size of the Ni-based catalyst (indicated by white circles in FIG. 3A) are formed in the Ni-based catalyst holding unit 220. Then, by filling the Ni-based catalyst vertically above the Ni-based catalyst holding part 220, the Ni-based catalyst is filled in a predetermined section in the flow passage 210 to form a packed bed.

Ni系触媒を、粒子形状やペレット形状とすることにより、Ni系触媒の比表面積を大きくすることができ、Ni系触媒とガス化ガスX1との接触面積を大きくすることができる。これにより、ガス化ガスX1中のタールの改質効率を向上させることが可能となる。   By making the Ni-based catalyst into a particle shape or a pellet shape, the specific surface area of the Ni-based catalyst can be increased, and the contact area between the Ni-based catalyst and the gasification gas X1 can be increased. Thereby, the reforming efficiency of tar in the gasification gas X1 can be improved.

また、Ni系触媒保持部220を複数の平板で構成されたハニカム形状(網目形状)としてもよい。この場合、流通路210の延伸方向に限定はない。具体的に説明すると、図3(b)に示すように、例えば、流通路210が水平方向(図3(b)中X軸方向)に延伸する管である場合(すなわち、ガス化ガスX1は水平方向に流通する)、Ni系触媒保持部220は、平板をXY面に平行となるように配置した複数の平板と、XZ平面に平行となるように配置した複数の平板とが直交するように構成される。この場合、Ni系触媒は、Ni系触媒保持部220を構成する平板の表面に担持される。   Further, the Ni-based catalyst holding unit 220 may have a honeycomb shape (network shape) configured by a plurality of flat plates. In this case, the extending direction of the flow passage 210 is not limited. Specifically, as shown in FIG. 3B, for example, when the flow passage 210 is a pipe extending in the horizontal direction (X-axis direction in FIG. 3B) (that is, the gasification gas X1 is In the Ni-based catalyst holding unit 220, the plurality of flat plates arranged so as to be parallel to the XY plane and the plurality of flat plates arranged so as to be parallel to the XZ plane are orthogonal to each other. Configured. In this case, the Ni-based catalyst is supported on the surface of the flat plate constituting the Ni-based catalyst holding unit 220.

Ni系触媒保持部220をハニカム形状とすることにより、ガス化ガスX1にダスト(粉塵)が含まれる場合であっても流通路210が閉塞されてしまう事態を回避することが可能となる。   By making the Ni-based catalyst holding unit 220 into a honeycomb shape, it is possible to avoid a situation where the flow passage 210 is blocked even when the gasification gas X1 contains dust (dust).

また、Ni系触媒保持部220は、ガス化ガスX1の流通方向に、Ni系触媒群を1段で保持してもよいし、複数段で保持してもよい。   Further, the Ni-based catalyst holding unit 220 may hold the Ni-based catalyst group in one stage or a plurality of stages in the flow direction of the gasification gas X1.

図4は、Ni系触媒保持部220によって複数段に保持されるNi系触媒群を説明するための図である。図4に示すように、Ni系触媒保持部220は、ガス化ガスX1の流通方向に、例えば、Ni系触媒群を複数段(ここでは、3段)で保持してもよい。この場合、後述する酸化剤供給部230は、各段の上流側に酸化剤を供給する。   FIG. 4 is a diagram for explaining a Ni-based catalyst group held in a plurality of stages by the Ni-based catalyst holding unit 220. As illustrated in FIG. 4, the Ni-based catalyst holding unit 220 may hold, for example, the Ni-based catalyst group in a plurality of stages (here, three stages) in the flow direction of the gasification gas X1. In this case, the oxidant supply unit 230 described later supplies the oxidant to the upstream side of each stage.

図2に戻って説明すると、酸化剤供給部230は、流通路210におけるNi系触媒に酸化剤(例えば、酸素、空気)を供給する。本実施形態において、酸化剤供給部230は、流通路210におけるNi系触媒保持部220の上流側に酸化剤を導入することで、Ni系触媒に酸化剤を供給する。   Returning to FIG. 2, the oxidant supply unit 230 supplies an oxidant (for example, oxygen, air) to the Ni-based catalyst in the flow passage 210. In the present embodiment, the oxidant supply unit 230 supplies the oxidant to the Ni-based catalyst by introducing the oxidant to the upstream side of the Ni-based catalyst holding unit 220 in the flow passage 210.

酸化剤供給部230が酸化剤を供給する構成により、ガス化ガスX1中の硫化水素(HS)は触媒に吸着するものの分解することができ、硫化水素由来の硫黄によるNi系触媒の被毒(吸着)を低減することが可能となる。 With the configuration in which the oxidant supply unit 230 supplies the oxidant, the hydrogen sulfide (H 2 S) in the gasification gas X1 is adsorbed by the catalyst, but can be decomposed, and the Ni-based catalyst is covered with sulfur derived from hydrogen sulfide. Poison (adsorption) can be reduced.

また、酸化剤供給部230が酸化剤を供給する構成により、タール中の直鎖不飽和炭化水素(例えば、エチレン、アセチレン、プロピレン等)を部分酸化させて、一酸化炭素、二酸化炭素に分解することができ、直鎖不飽和炭化水素由来の炭素によるNi系触媒の被毒(析出)を低減することが可能となる。   Further, the structure in which the oxidant supply unit 230 supplies the oxidant causes the linear unsaturated hydrocarbon (eg, ethylene, acetylene, propylene, etc.) in the tar to be partially oxidized and decomposed into carbon monoxide and carbon dioxide. It is possible to reduce the poisoning (precipitation) of the Ni-based catalyst by carbon derived from the linear unsaturated hydrocarbon.

さらに、酸化剤供給部230が酸化剤を供給する構成により、ガス化ガスX1中の水素の一部を燃焼させることができ、ガス化ガスX1自体の温度を上昇させることが可能となる。これにより、Ni系触媒の温度を上昇させることができ、Ni系触媒の活性を向上させることが可能となる。すなわち、Ni系触媒によるタール改質効率(タール改質反応の反応速度)を上げることができる。また、ガス化ガスX1の温度を上昇させることで、Ni系触媒に対する硫黄の吸着量を低減することができる。したがって、Ni系触媒に対する硫黄の吸着に伴うタール改質効率の低下を抑制することが可能となる。   Furthermore, with the configuration in which the oxidant supply unit 230 supplies the oxidant, part of the hydrogen in the gasification gas X1 can be burned, and the temperature of the gasification gas X1 itself can be increased. Thereby, the temperature of the Ni-based catalyst can be increased, and the activity of the Ni-based catalyst can be improved. That is, the tar reforming efficiency (reaction rate of the tar reforming reaction) with the Ni-based catalyst can be increased. Further, by increasing the temperature of the gasification gas X1, the amount of sulfur adsorbed on the Ni-based catalyst can be reduced. Therefore, it is possible to suppress a decrease in tar reforming efficiency accompanying sulfur adsorption on the Ni-based catalyst.

温度測定部240は、Ni系触媒の温度を測定する。酸化剤制御部250は、温度測定部240が測定したNi系触媒の温度に応じて、酸化剤供給部230が供給する酸化剤の量を制御する。具体的に説明すると、酸化剤制御部250は、Ni系触媒の温度が、当該Ni系触媒の活性温度(例えば、650℃〜900℃)を下回らないように、酸化剤供給部230が供給する酸化剤の量を制御する。例えば、酸化剤制御部250は、ヒステリシス制御を行い、Ni系触媒の温度が700℃未満になると、Ni系触媒に供給する酸化剤の量を増加させるように酸化剤供給部230を制御し、Ni系触媒の温度が850℃以上になると、Ni系触媒に供給する酸化剤の量を減少させるように酸化剤供給部230を制御する。   The temperature measuring unit 240 measures the temperature of the Ni-based catalyst. The oxidant control unit 250 controls the amount of oxidant supplied by the oxidant supply unit 230 according to the temperature of the Ni-based catalyst measured by the temperature measurement unit 240. More specifically, the oxidant control unit 250 supplies the oxidant supply unit 230 so that the temperature of the Ni-based catalyst does not fall below the activation temperature of the Ni-based catalyst (for example, 650 ° C. to 900 ° C.). Control the amount of oxidant. For example, the oxidant control unit 250 performs hysteresis control, and controls the oxidant supply unit 230 to increase the amount of oxidant supplied to the Ni-based catalyst when the temperature of the Ni-based catalyst becomes less than 700 ° C. When the temperature of the Ni-based catalyst reaches 850 ° C. or higher, the oxidant supply unit 230 is controlled so as to reduce the amount of oxidant supplied to the Ni-based catalyst.

かかる構成により、Ni系触媒を活性温度以上に維持することができ、タールの改質効率を維持することが可能となる。   With this configuration, the Ni-based catalyst can be maintained at an activation temperature or higher, and tar reforming efficiency can be maintained.

こうして、タール改質装置200によって、ガス化ガスX1(タール含有ガス)中のタールが改質されてガス化ガスX2となる。   Thus, the tar in the gasification gas X1 (tar-containing gas) is reformed by the tar reforming apparatus 200 to become the gasification gas X2.

以上説明したように、本実施形態にかかるタール改質装置200によれば、酸化改質炉を用いてタールを改質する従来技術と比較して、ガス化ガスX1の温度を高温にする必要がないため、可燃性ガス(水素やメタン)の消費を低減しつつ、効率よくタールを改質することが可能となる。   As described above, according to the tar reforming apparatus 200 according to the present embodiment, it is necessary to increase the temperature of the gasification gas X1 as compared with the conventional technique for reforming tar using an oxidation reforming furnace. Therefore, tar can be efficiently reformed while reducing the consumption of combustible gas (hydrogen or methane).

(精製装置300)
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。
(Purification device 300)
FIG. 5 is a diagram for explaining the purification apparatus 300. As shown in FIG. 5, the purification apparatus 300 includes a heat exchanger 310, a first cooler 320, a second cooler 330, a booster 340, a wastewater treatment device 350, a desulfurizer 360, and a deammonia. It comprises a device 370 and a desalter 380. In addition, the desulfurizer 360, the deammonizer 370, and the demineralizer 380 can change an installation order and installation presence or absence according to the use of gasification gas and the kind of gasification raw material. In FIG. 5, the flow of gas is indicated by solid arrows, and the flow of water is indicated by dashed-dotted arrows.

熱交換器310は、タール改質装置200から導入されたガス化ガスX2と水蒸気との熱交換を行い、すなわち、ガス化ガスX2の顕熱を水蒸気で回収し、ガス化ガスの出口温度を300℃〜600℃にする。   The heat exchanger 310 performs heat exchange between the gasification gas X2 introduced from the tar reforming apparatus 200 and water vapor, that is, recovers the sensible heat of the gasification gas X2 with water vapor, and sets the outlet temperature of the gasification gas. Set to 300 ° C to 600 ° C.

第1冷却器320は、水をスプレー噴霧することにより、300℃〜600℃となったガス化ガスをさらに冷却する。これにより、ガス化ガスに残存するタールや粉塵が凝縮し、ガス化ガスから除去される。   The 1st cooler 320 further cools the gasification gas which became 300 to 600 degreeC by spraying water. Thereby, tar and dust remaining in the gasification gas are condensed and removed from the gasification gas.

第2冷却器330は、海水、ブライン等を用いて、ガス化ガスを30℃以下にさらに冷却し、さらに残存するタールや粉塵を凝縮して除去する。なお、第2冷却器330の後段に電機集塵機等で構成されるミスト・粉塵除去器を設け、タールや粉塵をさらに除去することもできる。   The second cooler 330 further cools the gasification gas to 30 ° C. or lower using seawater, brine, or the like, and further condenses and removes remaining tar and dust. A mist / dust remover constituted by an electric dust collector or the like may be provided at the subsequent stage of the second cooler 330 to further remove tar and dust.

昇圧器340は、ブロワや圧縮機、ターボ型のポンプ、容積型のポンプ等で構成され、第2冷却器330を通過したガス化ガスを0.1MPa〜5MPaに昇圧する。なお、昇圧器340の後段にガス化ガスを30℃以下に冷却する冷却器を設け、タールや粉塵をさらに除去することもできる。   The booster 340 includes a blower, a compressor, a turbo pump, a positive displacement pump, and the like, and boosts the gasified gas that has passed through the second cooler 330 to 0.1 MPa to 5 MPa. A cooler that cools the gasification gas to 30 ° C. or lower can be provided after the booster 340 to further remove tar and dust.

排水処理器350は、第1冷却器320、第2冷却器330、昇圧器340で発生するタールや粉塵を含有する排水からタールや粉塵を除去する処理を行う。排水処理器350で処理した後の水(処理後水)は、熱交換器310や第1冷却器320等に再利用される。   The waste water treatment device 350 performs a process of removing tar and dust from waste water containing tar and dust generated by the first cooler 320, the second cooler 330, and the booster 340. Water (treated water) after being treated by the waste water treatment device 350 is reused in the heat exchanger 310, the first cooler 320, and the like.

脱硫器360は、ガス化ガスに残存する硫黄や硫黄化合物を除去する。脱アンモニア器370は、ガス化ガス中のアンモニア等の窒素化合物を除去する。脱塩器380は、ガス化ガス中の塩素や塩素化合物を除去する。   The desulfurizer 360 removes sulfur and sulfur compounds remaining in the gasification gas. The deammonizer 370 removes nitrogen compounds such as ammonia in the gasification gas. The desalinator 380 removes chlorine and chlorine compounds in the gasification gas.

このように、ガス化ガス生成装置100で生成され、タール改質装置200でタールが改質されたガス化ガスX2は、熱交換器310、第1冷却器320、第2冷却器330、昇圧器340においてタールや粉塵が除去され、脱硫器360で硫黄が、脱アンモニア器370でアンモニアが、脱塩器380で塩素がそれぞれ除去されることにより精製され、精製ガス化ガスとなる。   As described above, the gasification gas X2 that is generated by the gasification gas generation device 100 and whose tar is reformed by the tar reforming device 200 is supplied to the heat exchanger 310, the first cooler 320, the second cooler 330, and the pressure increase. Tar and dust are removed in the vessel 340, and sulfur is removed by the desulfurizer 360, ammonia is removed by the deammonizer 370, and chlorine is removed by the demineralizer 380 to be purified gasified gas.

以上説明したように、本実施形態にかかるガス化ガス生成装置100によれば、ガス化炉116が水蒸気ガス化を行うことで、ガス化ガスX1中の水蒸気濃度を向上させることができ、Ni系触媒において水蒸気によるタールの改質を促進させることが可能となる。また、Ni系触媒を用いることにより、酸化改質炉と比較して、低温でタールの改質を行うことができるため、可燃性ガス(水素やメタン)の消費を低減しつつ、効率よくタールを改質することが可能となる。   As described above, according to the gasified gas generation apparatus 100 according to the present embodiment, the gasification furnace 116 can perform steam gasification, whereby the water vapor concentration in the gasification gas X1 can be improved. It becomes possible to promote tar reforming by steam in the system catalyst. In addition, by using a Ni-based catalyst, tar can be reformed at a lower temperature than in an oxidation reforming furnace, so that tar can be efficiently produced while reducing the consumption of combustible gas (hydrogen or methane). Can be modified.

(第2の実施形態)
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。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, since the gasification furnace 116 performs steam gasification, the steam concentration of the gasification gas X1 reformed by the tar reformer 200 is as high as about 50%. Accordingly, carbon deposition on the Ni-based catalyst is relatively reduced.

しかし、ガス化炉116において利用されるガス化剤が窒素、不活性ガス等の場合や、ガス化原料を乾留することで生成されるガス(乾留ガス)である場合、ガス化ガスX1中の水蒸気濃度が水蒸気ガス化の場合と比較して著しく低い。そうすると、タール改質装置において、Ni系触媒に炭素が析出してしまい、Ni系触媒が被毒されてしまう。また、炭素数が2以上の直鎖不飽和炭化水素(以下、直鎖不飽和炭化水素と称する)が、ガス化ガスX1に多く含まれている場合にも、Ni系触媒に炭素が析出してしまい、Ni系触媒が被毒されてしまう。   However, when the gasifying agent used in the gasification furnace 116 is nitrogen, an inert gas or the like, or when it is a gas (dry distillation gas) generated by dry distillation of the gasification raw material, The water vapor concentration is significantly lower than in the case of water vapor gasification. Then, in the tar reformer, carbon is deposited on the Ni-based catalyst, and the Ni-based catalyst is poisoned. In addition, even when a straight chain unsaturated hydrocarbon having 2 or more carbon atoms (hereinafter referred to as a straight chain unsaturated hydrocarbon) is contained in the gasification gas X1, carbon is deposited on the Ni-based catalyst. As a result, the Ni-based catalyst is poisoned.

そこで、本実施形態では、水蒸気濃度が低いガス化ガスX1中のタールや、直鎖不飽和炭化水素が多く含まれるガス化ガスX1中のタールを好適に除去できるガス化ガス生成装置について説明する。   Therefore, in this embodiment, a gasification gas generator that can suitably remove tar in the gasification gas X1 having a low water vapor concentration and tar in the gasification gas X1 containing a large amount of linear unsaturated hydrocarbons will be described. .

第2の実施形態にかかるガス化ガス生成装置は、燃焼炉112と、媒体分離装置114と、ガス化炉116と、タール改質装置400と、精製装置300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、燃焼炉112、媒体分離装置114、ガス化炉116、精製装置300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タール改質装置400について詳述する。   The gasified gas generator according to the second embodiment includes a combustion furnace 112, a medium separator 114, a gasifier 116, a tar reformer 400, and a purifier 300. The combustion furnace 112, the medium separation device 114, the gasification furnace 116, and the purification device 300, which have already been described in the first embodiment described above, have substantially the same functions, and thus redundant description is omitted here. The different tar reformer 400 will be described in detail.

(タール改質装置400)
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。
(Tar reformer 400)
FIG. 6 is a view for explaining a tar reforming apparatus 400 according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, the tar reformer 400 includes a flow passage 210, a Ni-based catalyst holding unit 220, an ore-based catalyst holding unit (second catalyst holding unit) 420, an oxidant supply unit 430, a temperature, The measurement unit 240 includes a temperature measurement unit (second temperature measurement unit) 440 and an oxidant control unit (first oxidant control unit, second oxidant control unit) 450. Note that the flow path 210, the Ni-based catalyst holding unit 220, and the temperature measurement unit 240, which have already been described in the first embodiment, have substantially the same functions, and thus redundant description is omitted. Here, ores having different functions are used. The system catalyst holding unit 420, the oxidant supply unit 430, the temperature measurement unit 440, and the oxidant control unit 450 will be described in detail. In FIG. 6, the gas flow is indicated by solid arrows, and the signal flow is indicated by broken arrows.

鉱石系触媒保持部420は、ガス化ガスX1中のタールの改質を促進する第2の触媒を、流通路210内におけるNi系触媒保持部220の上流側に保持する。第2の触媒は、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り、例えば、ドロマイト、カンラン石、褐鉄鉱、石灰石といった天然鉱石である。以下、第2の触媒を鉱石系触媒と称する。   The ore-based catalyst holding unit 420 holds the second catalyst that promotes reforming of the tar in the gasification gas X1 on the upstream side of the Ni-based catalyst holding unit 220 in the flow passage 210. The second catalyst is an oxide or carbonate of one or more elements selected from the group of Ca, Mg, Fe and Si, for example natural ores such as dolomite, olivine, limonite, limestone . Hereinafter, the second catalyst is referred to as an ore catalyst.

鉱石系触媒は、Ni系触媒と比較して、全体的なタールの改質速度は遅いものの、炭化して触媒に析出しやすい、分子量の大きいタール(3以上のベンゼン環で構成される芳香族化合物)の改質速度が速い。   Ore-based catalysts are tars with a large molecular weight (aromatics composed of three or more benzene rings) that are easy to carbonize and precipitate on the catalyst, although the overall tar reforming rate is slower than Ni-based catalysts. Compound) has a high modification rate.

したがって、Ni系触媒が保持されるNi系触媒保持部220の上流側に鉱石系触媒保持部420を設けることで、水蒸気が少ないガス化ガスX1や、直鎖不飽和炭化水素が多く含まれるガス化ガスX1が導入される場合であっても、炭化して触媒に析出しやすい、分子量の大きいタールを効率よく改質することができる。これにより、Ni系触媒に炭素が析出してしまい、Ni系触媒が被毒される事態を回避することができ、Ni系触媒に対する炭素の析出に伴うタール改質効率の低下を抑制することが可能となる。   Therefore, by providing the ore-based catalyst holding unit 420 upstream of the Ni-based catalyst holding unit 220 in which the Ni-based catalyst is held, a gasified gas X1 with less water vapor or a gas containing a large amount of linear unsaturated hydrocarbons. Even when the conversion gas X1 is introduced, tar having a large molecular weight that is easily carbonized and deposited on the catalyst can be efficiently modified. As a result, it is possible to avoid the situation where carbon is deposited on the Ni-based catalyst and the Ni-based catalyst is poisoned, and the reduction in tar reforming efficiency associated with the deposition of carbon on the Ni-based catalyst can be suppressed. It becomes possible.

鉱石系触媒は、粒子形状(例えば、粒径が1cm程度)であっても、ペレット形状(例えば、円筒形状)であってもよい。いずれの場合であっても、鉱石系触媒保持部420は、上述したNi系触媒保持部220と同様に、流通路210を鉛直方向に延伸する管で構成し、鉱石系触媒保持部420を流通路210の水平断面に亘って形成された網で構成する。そして、鉱石系触媒保持部420の鉛直上方に鉱石系触媒を充填することで、流通路210内の所定の区間に鉱石系触媒が充填されて充填層が形成される。   The ore-based catalyst may have a particle shape (for example, a particle size of about 1 cm) or a pellet shape (for example, a cylindrical shape). In any case, the ore-based catalyst holding unit 420 is configured by a pipe extending in the vertical direction in the flow path 210 and circulates through the ore-based catalyst holding unit 420 in the same manner as the Ni-based catalyst holding unit 220 described above. It is composed of a net formed across the horizontal section of the path 210. Then, by filling the ore-based catalyst vertically above the ore-based catalyst holding unit 420, a predetermined section in the flow passage 210 is filled with the ore-based catalyst to form a packed bed.

鉱石系触媒を、粒子形状やペレット形状とすることにより、鉱石系触媒の比表面積を大きくすることができ、鉱石系触媒とガス化ガスX1との接触面積を大きくすることができる。これにより、ガス化ガスX1中のタールの改質効率を向上させることが可能となる。   By making the ore-based catalyst into a particle shape or pellet shape, the specific surface area of the ore-based catalyst can be increased, and the contact area between the ore-based catalyst and the gasification gas X1 can be increased. Thereby, the reforming efficiency of tar in the gasification gas X1 can be improved.

また、上述したNi系触媒保持部220と同様に、鉱石系触媒保持部420を複数の平板で構成されたハニカム形状(網目形状)とし、平板の表面に鉱石系触媒を担持してもよい。また、鉱石系触媒保持部420は、ガス化ガスX1の流通方向に、鉱石系触媒群を1段で保持してもよいし、複数段で保持してもよい。   Similarly to the Ni-based catalyst holding unit 220 described above, the ore-based catalyst holding unit 420 may be formed in a honeycomb shape (network shape) composed of a plurality of flat plates, and the ore-based catalyst may be supported on the surface of the flat plate. Further, the ore-based catalyst holding unit 420 may hold the ore-based catalyst group in one stage or a plurality of stages in the flow direction of the gasification gas X1.

さらに、鉱石系触媒保持部420は、ガス化ガスX1によって、鉱石系触媒を流動層化して保持してもよい。ガス化ガスX1の水蒸気濃度が極めて低かったり、低炭素炭化水素濃度が極めて高かったり、タールの濃度が極めて高い場合、鉱石系触媒に炭素が析出(吸着)してしまう場合もある。   Further, the ore-based catalyst holding unit 420 may hold the ore-based catalyst in a fluidized bed with the gasification gas X1. When the water vapor concentration of the gasification gas X1 is extremely low, the low carbon hydrocarbon concentration is extremely high, or the tar concentration is extremely high, carbon may be deposited (adsorbed) on the ore catalyst.

このように鉱石系触媒に炭素が析出する場合であっても、鉱石系触媒保持部420が、鉱石系触媒を流動層化して保持することにより、炭素の析出によって鉱石系触媒同士が固着し、鉱石系触媒保持部420において圧力損失が生じる事態を回避することができる。なお、鉱石系触媒保持部420が鉱石系触媒を流動層化して保持する場合、炭素が析出した鉱石系触媒を定期的に抜き出し、再生処理(燃焼)を行うことができる。   Thus, even when carbon is deposited on the ore-based catalyst, the ore-based catalyst holding unit 420 holds the ore-based catalyst in a fluidized bed, so that the ore-based catalysts adhere to each other due to carbon deposition, A situation in which pressure loss occurs in the ore-based catalyst holding unit 420 can be avoided. In the case where the ore-based catalyst holding unit 420 holds the ore-based catalyst in a fluidized bed, the ore-based catalyst on which carbon is deposited can be periodically extracted and regenerated (burned).

酸化剤供給部430は、Ni系触媒に加えて、鉱石系触媒に酸化剤を供給する。本実施形態において、酸化剤供給部430は、流通路210におけるNi系触媒保持部220の上流側、および、鉱石系触媒保持部420の上流側に酸化剤を導入することで、Ni系触媒および鉱石系触媒に酸化剤を供給する。   The oxidizing agent supply unit 430 supplies an oxidizing agent to the ore catalyst in addition to the Ni catalyst. In the present embodiment, the oxidant supply unit 430 introduces an oxidant into the upstream side of the Ni-based catalyst holding unit 220 and the upstream side of the ore-based catalyst holding unit 420 in the flow passage 210, so that the Ni-based catalyst and Supply oxidizer to ore catalyst.

酸化剤供給部430が酸化剤を供給する構成により、ガス化ガスX1中の硫化水素(HS)が触媒に吸着するものの分解することができ、硫化水素由来の硫黄による、鉱石系触媒の被毒(吸着)、および、Ni系触媒の被毒(吸着)を低減することが可能となる。 With the configuration in which the oxidant supply unit 430 supplies the oxidant, the hydrogen sulfide (H 2 S) in the gasification gas X1 can be decomposed even though it is adsorbed on the catalyst, and the ore catalyst based on the sulfur derived from hydrogen sulfide can be decomposed. It becomes possible to reduce poisoning (adsorption) and poisoning (adsorption) of the Ni-based catalyst.

また、酸化剤供給部430が酸化剤を供給する構成により、ガス化ガス中の直鎖不飽和炭化水素(例えば、エチレン、アセチレン、プロピレン等)を部分酸化させて、一酸化炭素、二酸化炭素に分解することができ、直鎖不飽和炭化水素由来の炭素による、鉱石系触媒の被毒(析出)、および、Ni系触媒の被毒(析出)を低減することが可能となる。   In addition, by the configuration in which the oxidant supply unit 430 supplies the oxidant, linear unsaturated hydrocarbons (eg, ethylene, acetylene, propylene, etc.) in the gasification gas are partially oxidized to carbon monoxide and carbon dioxide. It can be decomposed, and it is possible to reduce the poisoning (precipitation) of the ore catalyst and the poisoning (precipitation) of the Ni catalyst due to carbon derived from the linear unsaturated hydrocarbon.

さらに、酸化剤供給部430が酸化剤を供給する構成により、ガス化ガスX1中の水素の一部を燃焼させることができ、ガス化ガスX1自体の温度を上昇させることが可能となる。これにより、鉱石系触媒、および、Ni系触媒の温度を上昇させることができ、鉱石系触媒、および、Ni系触媒の活性を向上させることが可能となる。すなわち、鉱石系触媒、および、Ni系触媒によるタール改質効率(タール改質反応の反応速度)を上げることができる。また、ガス化ガスX1の温度を上昇させることで、鉱石系触媒、および、Ni系触媒に対する硫黄の吸着量を低減することができる。したがって、鉱石系触媒に対する硫黄の吸着に伴うタール改質効率の低下を抑制するとともに、Ni系触媒に対する硫黄の吸着に伴うタール改質効率の低下を抑制することが可能となる。   Furthermore, with the configuration in which the oxidant supply unit 430 supplies the oxidant, part of hydrogen in the gasification gas X1 can be burned, and the temperature of the gasification gas X1 itself can be increased. Thereby, the temperature of the ore-based catalyst and the Ni-based catalyst can be increased, and the activity of the ore-based catalyst and the Ni-based catalyst can be improved. That is, the tar reforming efficiency (reaction rate of the tar reforming reaction) by the ore catalyst and the Ni catalyst can be increased. Moreover, the adsorption amount of sulfur with respect to the ore catalyst and the Ni catalyst can be reduced by increasing the temperature of the gasification gas X1. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in tar reforming efficiency accompanying the adsorption of sulfur to the ore-based catalyst and to suppress a decrease in tar reforming efficiency accompanying sulfur adsorption to the Ni-based catalyst.

温度測定部440は、鉱石系触媒の温度を測定する。酸化剤制御部450は、温度測定部240が測定したNi系触媒の温度に応じて、酸化剤供給部430がNi系触媒に供給する酸化剤の量を制御するとともに、温度測定部440が測定した鉱石系触媒の温度に応じて、酸化剤供給部430が鉱石系触媒に供給する酸化剤の量を制御する。具体的に説明すると、酸化剤制御部450は、Ni系触媒の温度が、当該Ni系触媒の活性温度(例えば、650℃〜900℃)を下回らないように、酸化剤供給部430が供給する酸化剤の量を制御するとともに、鉱石系触媒の温度が、当該鉱石系触媒の活性温度(例えば、650℃〜900℃)を下回らないように、酸化剤供給部430が供給する酸化剤の量を制御する。例えば、酸化剤制御部450は、ヒステリシス制御を行い、Ni系触媒の温度が700℃未満になると、Ni系触媒に供給する酸化剤の量を増加させるように酸化剤供給部430を制御し、Ni系触媒の温度が850℃以上になると、Ni系触媒に供給する酸化剤の量を減少させるように酸化剤供給部430を制御する。また、酸化剤制御部450は、ヒステリシス制御を行い、鉱石系触媒の温度が700℃未満になると、鉱石系触媒に供給する酸化剤の量を増加させるように酸化剤供給部430を制御し、鉱石系触媒の温度が850℃以上になると、鉱石系触媒に供給する酸化剤の量を減少させるように酸化剤供給部430を制御する。   The temperature measuring unit 440 measures the temperature of the ore catalyst. The oxidant control unit 450 controls the amount of oxidant supplied to the Ni-based catalyst by the oxidant supply unit 430 according to the temperature of the Ni-based catalyst measured by the temperature measurement unit 240, and is measured by the temperature measurement unit 440. The amount of the oxidant supplied to the ore catalyst by the oxidant supply unit 430 is controlled according to the temperature of the ore catalyst. More specifically, the oxidant control unit 450 supplies the oxidant supply unit 430 so that the temperature of the Ni-based catalyst does not fall below the activation temperature of the Ni-based catalyst (for example, 650 ° C. to 900 ° C.). The amount of the oxidant supplied by the oxidant supply unit 430 is controlled so that the amount of the oxidant is controlled and the temperature of the ore catalyst does not fall below the activation temperature of the ore catalyst (for example, 650 ° C. to 900 ° C.). To control. For example, the oxidant control unit 450 performs hysteresis control, and controls the oxidant supply unit 430 to increase the amount of oxidant supplied to the Ni-based catalyst when the temperature of the Ni-based catalyst is less than 700 ° C. When the temperature of the Ni-based catalyst reaches 850 ° C. or higher, the oxidant supply unit 430 is controlled so as to reduce the amount of oxidant supplied to the Ni-based catalyst. The oxidant control unit 450 performs hysteresis control, and controls the oxidant supply unit 430 to increase the amount of oxidant supplied to the ore catalyst when the temperature of the ore catalyst is less than 700 ° C. When the temperature of the ore catalyst reaches 850 ° C. or higher, the oxidant supply unit 430 is controlled so as to reduce the amount of oxidant supplied to the ore catalyst.

以上説明したように、本実施形態にかかるタール改質装置400によれば、炭化して触媒に析出しやすい、分子量の大きいタールを効率よく改質することができる鉱石系触媒をNi系触媒の上流側に配することで、鉱石系触媒をトラップとして機能させて、水蒸気が少ないガス化ガスX1や、直鎖不飽和炭化水素が多く含まれるガス化ガスX1が導入される場合であっても、全体的なタールの改質速度が速いNi系触媒に炭素が析出してしまう事態を回避することができる。したがって、Ni系触媒への炭素の析出に伴うタール改質効率の低下を抑制することが可能となる。   As described above, according to the tar reforming apparatus 400 according to the present embodiment, an ore-based catalyst that can be easily carbonized and deposited on the catalyst and can efficiently reform a tar having a large molecular weight is made of a Ni-based catalyst. Even if it is a case where gasification gas X1 with little water vapor or gasification gas X1 containing a large amount of straight chain unsaturated hydrocarbons is introduced by allowing the ore catalyst to function as a trap by arranging it upstream. Further, it is possible to avoid a situation in which carbon is deposited on the Ni-based catalyst having a high overall tar reforming rate. Therefore, it is possible to suppress a decrease in tar reforming efficiency accompanying the deposition of carbon on the Ni-based catalyst.

(第3の実施形態)
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。
(Third embodiment)
In the second embodiment described above, the configuration in which the gasification gas X1 is always reformed by the ore-based catalyst holding unit 420 has been described. However, depending on the operation status of the gasification furnace 116 and the gasification raw material, the gasification gas X1 may have a high water vapor concentration, a low linear unsaturated hydrocarbon concentration, or a low tar concentration. In some cases, carbon deposition on the Ni-based catalyst holding unit 220 can be reduced without treating the catalyst with the ore-based catalyst holding unit 420. In the present embodiment, a gasified gas generator that can appropriately change the process in the ore-based catalyst holding unit 420 according to the property of the gasified gas X1 will be described.

第3の実施形態にかかるガス化ガス生成装置は、燃焼炉112と、媒体分離装置114と、ガス化炉116と、タール改質装置500と、精製装置300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、燃焼炉112、媒体分離装置114、ガス化炉116、精製装置300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タール改質装置500について詳述する。   The gasified gas generator according to the third embodiment includes a combustion furnace 112, a medium separator 114, a gasifier 116, a tar reformer 500, and a purifier 300. The combustion furnace 112, the medium separation device 114, the gasification furnace 116, and the purification device 300, which have already been described in the first embodiment described above, have substantially the same functions, and thus redundant description is omitted here. The different tar reformer 500 will be described in detail.

(タール改質装置500)
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。
(Tar reformer 500)
FIG. 7 is a view for explaining a tar reforming apparatus 500 according to the third embodiment. As shown in FIG. 7, the tar reformer 500 includes a flow passage 210, a Ni-based catalyst holding unit 220, an ore-based catalyst holding unit 420, an oxidant supply unit 430, a temperature measuring unit 240, and a temperature measurement. The unit 440 includes an oxidant control unit 450, a bypass 510, a switching unit 520, a concentration measurement unit 530, and a switching control unit 540. The flow path 210, the Ni-based catalyst holding unit 220, the temperature measuring unit 240, the ore-based catalyst holding unit 420, the oxidant supply unit 430, the temperature already described in the first embodiment and the second embodiment described above. Since the measurement unit 440 and the oxidant control unit 450 have substantially the same functions, a duplicate description is omitted. Here, the bypass path 510, the switching unit 520, the concentration measurement unit 530, and the switching control unit 540 having different functions will be described in detail. . In FIG. 7, the gas flow is indicated by solid arrows, and the signal flow is indicated by broken arrows.

バイパス路510は、鉱石系触媒保持部420の上流側において流通路210から分岐され、鉱石系触媒保持部420の上流側のガス化ガスX1を、流通路210における鉱石系触媒保持部420とNi系触媒保持部220の間にバイパスする。   The bypass passage 510 is branched from the flow passage 210 on the upstream side of the ore-based catalyst holding unit 420, and the gasification gas X1 on the upstream side of the ore-based catalyst holding unit 420 is exchanged with the ore-based catalyst holding unit 420 in the flow passage 210 and Ni. Bypassing between the catalyst holding units 220 is performed.

切換部520は、ガス化ガスX1の流通先を、鉱石系触媒保持部420を流通する流通路210aと、バイパス路510とで切り換える。具体的に説明すると、切換部520は、第1バルブ520aと、第2バルブ520bとで構成され、第1バルブ520a、第2バルブ520bは、三方弁である。   The switching unit 520 switches the flow destination of the gasification gas X <b> 1 between the flow passage 210 a that flows through the ore-based catalyst holding unit 420 and the bypass passage 510. More specifically, the switching unit 520 includes a first valve 520a and a second valve 520b, and the first valve 520a and the second valve 520b are three-way valves.

濃度測定部530は、鉱石系触媒保持部420の上流側のガス化ガスX1の水蒸気濃度を測定する。   The concentration measuring unit 530 measures the water vapor concentration of the gasified gas X1 on the upstream side of the ore-based catalyst holding unit 420.

切換制御部540は、濃度測定部530が測定した水蒸気濃度が予め定められた第1の閾値C1以上である場合、第1バルブ520a、第2バルブ520bを切り換え制御して、ガス化ガスX1の流通先をバイパス路510に切り換える。以下、このような各機能部の詳細な動作について、流路切換方法を通じて具体的に説明する。   When the water vapor concentration measured by the concentration measuring unit 530 is equal to or higher than the first threshold value C1, the switching control unit 540 controls the switching of the first valve 520a and the second valve 520b, and controls the gasification gas X1. The distribution destination is switched to the bypass path 510. Hereinafter, detailed operation of each functional unit will be specifically described through a flow path switching method.

(流路切換方法)
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。
(Flow path switching method)
FIG. 8 is a flowchart for explaining the flow of processing of the flow path switching method. In the present embodiment, in the initial state, the switching unit 520 sets the distribution destination of the gasification gas X1 as the bypass path 510.

図8に示すように、まず、切換制御部540は、濃度測定部530が測定した水蒸気濃度が、第1の閾値C1未満であるか否かを判定する(S510)。第1の閾値C1未満である場合(S510におけるYES)、切換制御部540は、現在のガス化ガスX1の流通先がバイパス路510であるか否かを判定する(S512)。   As shown in FIG. 8, first, the switching control unit 540 determines whether or not the water vapor concentration measured by the concentration measurement unit 530 is less than the first threshold C1 (S510). When it is less than the first threshold C1 (YES in S510), the switching control unit 540 determines whether or not the current distribution destination of the gasification gas X1 is the bypass channel 510 (S512).

そして、バイパス路510である場合(S512におけるYES)、切換制御部540は、第1バルブ520a、第2バルブ520bを制御して、ガス化ガスX1の流通先を、鉱石系触媒保持部420を流通する流通路210aに切り換える(S514)。なお、現在のガス化ガスX1の流通先がバイパス路510でない場合(S512におけるNO)、切換制御部540は、流通先の切り換えを行わない、すなわち、ガス化ガスX1の流通先を流通路210aに維持する。   When the bypass path 510 is selected (YES in S512), the switching control unit 540 controls the first valve 520a and the second valve 520b to change the distribution destination of the gasification gas X1 to the ore-based catalyst holding unit 420. The flow path 210a is switched to flow (S514). When the current distribution destination of the gasification gas X1 is not the bypass passage 510 (NO in S512), the switching control unit 540 does not switch the distribution destination, that is, the distribution destination of the gasification gas X1 is the flow passage 210a. To maintain.

一方、濃度測定部530が測定した水蒸気濃度が、第1の閾値C1未満でない、すなわち、第1の閾値C1以上である場合(S510におけるNO)、切換制御部540は、現在のガス化ガスX1の流通先がバイパス路510であるか否かを判定する(S522)。   On the other hand, when the water vapor concentration measured by the concentration measuring unit 530 is not less than the first threshold C1, that is, not less than the first threshold C1 (NO in S510), the switching control unit 540 displays the current gasification gas X1. It is determined whether or not the distribution destination is the bypass channel 510 (S522).

そして、バイパス路510でない場合(S522におけるNO)、切換制御部540は、第1バルブ520a、第2バルブ520bを制御して、ガス化ガスX1の流通先を、バイパス路510に切り換える(S524)。なお、現在のガス化ガスX1の流通先がバイパス路510である場合(S522におけるYES)、切換制御部540は、流通先の切り換えを行わない、すなわち、ガス化ガスX1の流通先をバイパス路510に維持する。   If the bypass path 510 is not set (NO in S522), the switching control unit 540 controls the first valve 520a and the second valve 520b to switch the distribution destination of the gasification gas X1 to the bypass path 510 (S524). . When the current distribution destination of the gasification gas X1 is the bypass path 510 (YES in S522), the switching control unit 540 does not switch the distribution destination, that is, the distribution destination of the gasification gas X1 is a bypass path. 510.

以上説明したように、本実施形態にかかるタール改質装置500によれば、ガス化ガスX1の水蒸気濃度に応じて、ガス化ガスX1の流通先を切り換えることで、鉱石系触媒の長寿命化を図りつつ、効率よくタールを改質することが可能となる。   As described above, according to the tar reforming apparatus 500 according to the present embodiment, the life of the ore catalyst is extended by switching the distribution destination of the gasification gas X1 according to the water vapor concentration of the gasification gas X1. Thus, tar can be efficiently modified.

(実施例)
硫化水素400ppm、タールとしてのベンゼン20g/Nm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。
(Example)
A simulated gas was prepared by mixing 400% hydrogen sulfide and 20 g / Nm 3 of benzene as a tar with 1% oxygen as an oxidant, and the reforming efficiency of benzene with a Ni-based catalyst was examined. In the examples, aluminum oxide (alumina) supporting Ni as an active metal was used as the Ni-based catalyst, and a simulated gas at 800 ° C. was circulated through the Ni-based catalyst so that the space velocity SV value was 3000 hr −1 .

図9は、実施例におけるNi系触媒によるベンゼンの改質結果を示す図である。図9に示すように、模擬ガスの流通を開始してから2時間までの間は、ベンゼンの改質率(ベンゼンを水素、一酸化炭素、二酸化炭素に変換する率)が100%となっている。これにより、模擬ガスの流通を開始してから2時間までは、ガス化ガスに硫化水素が含まれていたとしても、Ni系触媒への硫黄の吸着が平衡まで到達しておらず、また炭素の析出もないと推測される。   FIG. 9 is a diagram showing the results of reforming benzene with a Ni-based catalyst in Examples. As shown in FIG. 9, the reforming rate of benzene (rate of converting benzene to hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide) is 100% for up to 2 hours after the circulation of the simulated gas. Yes. As a result, for up to 2 hours after the circulation of the simulated gas, even if hydrogen gas is contained in the gasification gas, the adsorption of sulfur on the Ni-based catalyst has not reached equilibrium, and carbon It is estimated that there is no precipitation.

また、図9に示すように、模擬ガスの流通を開始してから2時間を経過すると、ベンゼンの改質率が徐々に低下し、3時間を経過する頃には92%まで低下することが分かる。しかし、5時間を経過してもベンゼンの改質率が92%に維持されていることが分かる。これにより、模擬ガス(硫化水素)の流通時間が2時間を超えると、Ni系触媒に硫黄または炭素が析出するものの、模擬ガス中の酸素が硫化水素を分解することで、改質率の低下が8%程度に抑えることができることが分かった。すわなち、酸素を供給することで、Ni系触媒への硫黄の吸着または炭素の析出を低減することができ、Ni系触媒の改質率を92%に維持できることが分かった。   In addition, as shown in FIG. 9, when 2 hours have passed since the circulation of the simulated gas, the reforming rate of benzene gradually decreases, and when 3 hours pass, it may decrease to 92%. I understand. However, it can be seen that the reforming rate of benzene is maintained at 92% even after 5 hours. As a result, when the circulation time of the simulated gas (hydrogen sulfide) exceeds 2 hours, sulfur or carbon is deposited on the Ni-based catalyst, but oxygen in the simulated gas decomposes the hydrogen sulfide, thereby reducing the reforming rate. It was found that can be suppressed to about 8%. In other words, it was found that by supplying oxygen, sulfur adsorption or carbon deposition on the Ni-based catalyst can be reduced, and the reforming rate of the Ni-based catalyst can be maintained at 92%.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.

例えば、上述した実施形態において、温度測定部240、温度測定部440、酸化剤制御部250、450を備える構成について説明した。しかし、Ni系触媒および鉱石系触媒のいずれか一方または双方が活性温度に維持できればよく、例えば、酸化剤供給部230、430が加温された酸化剤を供給する場合等においては、温度測定部240、440、酸化剤制御部250、450は必須の構成ではない。また、温度測定部240、温度測定部440、酸化剤制御部250、450を備えない構成において、例えば、ガス化ガスX1中の水蒸気濃度が50%である場合、酸化剤供給部230、430が供給する酸化剤の供給量はガス化ガスX1の流量の1%から10%以内とするとよい。これにより、ガス化ガスX1の温度を200℃以上上昇させることが可能となる。   For example, in the above-described embodiment, the configuration including the temperature measurement unit 240, the temperature measurement unit 440, and the oxidant control units 250 and 450 has been described. However, it is sufficient that one or both of the Ni-based catalyst and the ore-based catalyst can be maintained at the activation temperature. For example, in the case where the oxidant supply units 230 and 430 supply a heated oxidant, the temperature measurement unit 240 and 440 and the oxidant control units 250 and 450 are not essential components. Further, in a configuration that does not include the temperature measurement unit 240, the temperature measurement unit 440, and the oxidant control units 250 and 450, for example, when the water vapor concentration in the gasification gas X1 is 50%, the oxidant supply units 230 and 430 The supply amount of the oxidizing agent to be supplied is preferably 1% to 10% of the flow rate of the gasification gas X1. Thereby, it becomes possible to raise the temperature of gasification gas X1 200 degreeC or more.

また、上述した実施形態において、酸化剤制御部250、450は、温度測定部240、440が測定した触媒の温度に基づいて、酸化剤供給部230、430に供給させる酸化剤の供給量を調整している。しかし、ガス化炉116の運転状況に変化がない等ガス化ガスX1の温度が実質的に一定である場合、流通路210を流通するガス化ガスX1の流量に応じて、酸化剤供給部230、430に供給させる酸化剤の供給量を調整してもよい。   In the above-described embodiment, the oxidant control units 250 and 450 adjust the supply amount of the oxidant supplied to the oxidant supply units 230 and 430 based on the catalyst temperature measured by the temperature measurement units 240 and 440. doing. However, when the temperature of the gasification gas X1 is substantially constant, for example, there is no change in the operation state of the gasification furnace 116, the oxidant supply unit 230 depends on the flow rate of the gasification gas X1 flowing through the flow passage 210. The amount of oxidant supplied to 430 may be adjusted.

また、触媒上での炭素析出を回避するために、上述した第1の実施形態においてはNi系触媒保持部220の上流側、第2、第3の実施形態においては鉱石系触媒の上流側に加熱炉を設けておき、加熱炉においてガス化ガスX1の一部を燃焼させることで、ガス化ガスX1の温度を上昇させてもよい。   Further, in order to avoid carbon deposition on the catalyst, in the first embodiment described above, on the upstream side of the Ni-based catalyst holding unit 220, and in the second and third embodiments, on the upstream side of the ore-based catalyst. A heating furnace may be provided, and the temperature of the gasification gas X1 may be increased by burning part of the gasification gas X1 in the heating furnace.

また、上述した第2、第3の実施形態では、水蒸気ガス化を行わないガス化炉116で生成されたガス化ガスX1中のタールを改質する場合を例に挙げて説明した。しかし、タール改質装置400、500が、水蒸気ガス化を行うガス化炉116が生成したガス化ガスX1中のタールを改質してもよい。   In the second and third embodiments described above, the case of reforming tar in the gasification gas X1 generated in the gasification furnace 116 that does not perform steam gasification has been described as an example. However, the tar reformers 400 and 500 may reform the tar in the gasification gas X1 generated by the gasification furnace 116 that performs steam gasification.

また、上述した第2、第3の実施形態では、第1の酸化剤制御部と第2の酸化剤制御部との両方の機能を備える酸化剤制御部450について説明したが、第1の酸化剤制御部と第2の酸化剤制御部とが別体で構成されていてもよい。   In the second and third embodiments described above, the oxidant control unit 450 having the functions of both the first oxidant control unit and the second oxidant control unit has been described. The agent control unit and the second oxidant control unit may be configured separately.

また、上述した第2、第3の実施形態では、酸化剤供給部430は、Ni系触媒保持部220の上流側および鉱石系触媒保持部420の上流側に酸化剤を供給する場合を例に挙げて説明した。しかし、酸化剤供給部430は、鉱石系触媒保持部420の上流側または鉱石系触媒保持部420に酸化剤を供給し、Ni系触媒の温度が低下した場合やNi系触媒への炭素析出が進行した場合に、Ni系触媒保持部220の上流側またはNi系触媒保持部220に酸化剤を供給してもよい。   In the second and third embodiments described above, the oxidant supply unit 430 supplies an oxidant to the upstream side of the Ni-based catalyst holding unit 220 and the upstream side of the ore-based catalyst holding unit 420 as an example. I gave it as an explanation. However, the oxidant supply unit 430 supplies the oxidant to the upstream side of the ore-based catalyst holding unit 420 or to the ore-based catalyst holding unit 420, and when the temperature of the Ni-based catalyst decreases or carbon deposition on the Ni-based catalyst occurs. When the process proceeds, an oxidizing agent may be supplied to the upstream side of the Ni-based catalyst holding unit 220 or to the Ni-based catalyst holding unit 220.

また、第3の実施形態において、切換制御部540は、濃度測定部530が測定した水蒸気濃度に基づいて、ガス化ガスX1の流通先を、バイパス路510と、流通路210aとで切り換えている。しかし、Ni系触媒保持部220における圧力損失を測定する圧損測定部を設けておき、切換制御部540は、測定された圧力損失が予め定められた第2の閾値未満である場合、切換部520を制御して、ガス化ガスX1の流通先をバイパス路510に切り換えてもよい。これにより、Ni系触媒保持部220の圧力損失の上昇程度に応じて、ガス化ガスX1の流通先を切り換えることができ、鉱石系触媒の長寿命化を図りつつ、効率よくタールを改質することが可能となる。   In the third embodiment, the switching control unit 540 switches the distribution destination of the gasification gas X1 between the bypass channel 510 and the flow channel 210a based on the water vapor concentration measured by the concentration measuring unit 530. . However, a pressure loss measuring unit that measures the pressure loss in the Ni-based catalyst holding unit 220 is provided, and the switching control unit 540 switches the switching unit 520 when the measured pressure loss is less than a predetermined second threshold value. , And the flow destination of the gasified gas X1 may be switched to the bypass passage 510. Thereby, the distribution destination of the gasification gas X1 can be switched according to the degree of increase in the pressure loss of the Ni-based catalyst holding unit 220, and the tar is efficiently reformed while extending the life of the ore-based catalyst. It becomes possible.

また、Ni系触媒保持部220、鉱石系触媒保持部420が、図3(b)に示すようなハニカム形状である場合、窒素や水蒸気によるスートブローを行うとしてもよい。図10は、スートブローが可能な構成を説明するための図であり、図10(a)は、流通路210、Ni系触媒保持部220、鉱石系触媒保持部420の斜視図を、図10(b)は、図10(a)のXZ断面図である。図10に示すように、流通路210におけるNi系触媒保持部220、鉱石系触媒保持部420の上流側に、図10(a)中、Z軸方向に貫通する配管610を複数本(図10では、3本)設けておく。また、図10(b)に示すように、配管610の、Ni系触媒保持部220、鉱石系触媒保持部420に対向する箇所に孔が設けられており、図10(b)中、実線の矢印で示すように配管610に窒素や水蒸気を流通させることで、孔からNi系触媒保持部220、鉱石系触媒保持部420に向かって窒素や水蒸気が噴霧されることとなる。これにより、Ni系触媒保持部220、鉱石系触媒保持部420に析出した炭素を除去することができる。   Further, when the Ni-based catalyst holding unit 220 and the ore-based catalyst holding unit 420 have a honeycomb shape as shown in FIG. 3B, soot blow using nitrogen or water vapor may be performed. FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration capable of soot blow. FIG. 10A is a perspective view of the flow passage 210, the Ni-based catalyst holding unit 220, and the ore-based catalyst holding unit 420, and FIG. FIG. 10B is an XZ sectional view of FIG. As shown in FIG. 10, a plurality of pipes 610 penetrating in the Z-axis direction in FIG. 10A are provided upstream of the Ni-based catalyst holding unit 220 and the ore-based catalyst holding unit 420 in the flow passage 210 (FIG. 10). Then, three) are provided. Further, as shown in FIG. 10 (b), holes are provided in the pipe 610 at positions facing the Ni-based catalyst holding unit 220 and the ore-based catalyst holding unit 420. In FIG. Nitrogen and water vapor are sprayed from the hole toward the Ni-based catalyst holding unit 220 and the ore-based catalyst holding unit 420 by flowing nitrogen and water vapor through the pipe 610 as indicated by arrows. Thereby, carbon deposited on the Ni-based catalyst holding unit 220 and the ore-based catalyst holding unit 420 can be removed.

なお、本明細書の流路切換方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。   In addition, each process of the flow-path switching method of this specification does not necessarily need to process in time series along the order described as a flowchart.

本発明は、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ガス生成装置、および、タール含有ガス中のタールを改質するタール改質装置に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a gasification gas generation device that generates gasification gas by gasifying a gasification raw material and a tar reforming device that reforms tar in a tar-containing gas.

100 …ガス化ガス生成装置
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Gasification gas production | generation apparatus 116 ... Gasification furnace 200, 400, 500 ... Tar reformer 210 ... Flow path 220 ... Ni-type catalyst holding | maintenance part (1st catalyst holding | maintenance part)
230, 430 ... Oxidant supply unit 240 ... Temperature measurement unit (first temperature measurement unit)
250: Oxidant control unit (first oxidant control unit)
420 ... Ore-based catalyst holding part (second catalyst holding part)
440 ... Temperature measuring unit (second temperature measuring unit)
450 ... Oxidant control unit (first oxidant control unit, second oxidant control unit)
510: Bypass path 520 ... Switching unit 530 ... Concentration measuring unit 540 ... Switching control unit

Claims (12)

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触媒保持部と、
前記第1の触媒および前記第2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。
A gasification furnace for generating gasification gas by gasifying a gasification raw material using water vapor;
A flow path through which the gasification gas generated in the gasification furnace flows;
A first catalyst holding part for holding a first catalyst containing at least Ni, which promotes reforming of tar in the gasified gas, in the flow path;
A second catalyst that is an oxide or carbonate of one or more elements selected from the group of Ca, Mg, Fe, and Si that promotes reforming of the tar in the gasification gas; A second catalyst holding unit held on the upstream side of the first catalyst holding unit in the path;
An oxidant supply unit for supplying an oxidant to the first catalyst and the second catalyst ;
A gasified gas generating apparatus comprising:
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。
A first temperature measuring unit for measuring the temperature of the first catalyst;
A first oxidant control unit that controls the amount of oxidant supplied by the oxidant supply unit according to the measured temperature of the first catalyst;
The gasified gas generator according to claim 1, further comprising:
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1または2に記載のガス化ガス生成装置。
A second temperature measuring unit for measuring the temperature of the second catalyst;
A second oxidant controller that controls the amount of oxidant supplied by the oxidant supplier in accordance with the measured temperature of the second catalyst;
Gasification gas generator according to claim 1 or 2, further comprising a.
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1からのいずれか1項に記載のガス化ガス生成装置。
The gasification gas branched from the flow path upstream of the second catalyst holding part and upstream of the second catalyst holding part is allowed to flow between the second catalyst holding part and the first catalyst holding part in the flow path. A bypass route to bypass between,
A switching unit that switches a flow destination of the gasification gas between a flow path that passes through the second catalyst holding unit and the bypass path;
A concentration measuring unit for measuring the water vapor concentration of the gasification gas upstream of the second catalyst holding unit;
When the measured water vapor concentration is equal to or higher than a predetermined first threshold, the switching control unit controls the switching unit to switch the gasification gas distribution destination to the bypass path; and
The gasified gas generator according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
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1からのいずれか1項に記載のガス化ガス生成装置。
The gasification gas branched from the flow path upstream of the second catalyst holding part and upstream of the second catalyst holding part is allowed to flow between the second catalyst holding part and the first catalyst holding part in the flow path. A bypass route to bypass between,
A switching unit that switches a flow destination of the gasification gas between a flow path that passes through the second catalyst holding unit and the bypass path;
A pressure loss measuring unit for measuring a pressure loss in the first catalyst;
When the measured pressure loss is less than a predetermined second threshold value, the switching control unit controls the switching unit to switch the gasification gas distribution destination to the bypass path; and
The gasified gas generator according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
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からのいずれか1項に記載のガス化ガス生成装置。 The gasification gas generation apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein the second catalyst holding unit fluidizes the second catalyst with the gasification gas. 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。
A tar reformer for reforming tar in a tar-containing gas,
A flow path through which the tar-containing gas flows;
A first catalyst holding unit for holding in the flow path a first catalyst containing at least Ni that promotes reforming of the tar in the tar-containing gas;
The second catalyst containing one or more selected from the group of Ca, Mg, Fe, and Si, which promotes reforming of the tar in the tar-containing gas, the first catalyst holding in the flow passage A second catalyst holding part to be held upstream of the part;
An oxidant supply unit for supplying an oxidant to one or both of the first catalyst and the second catalyst;
A tar reforming apparatus comprising:
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に記載のタール改質装置。
A first temperature measuring unit for measuring the temperature of the first catalyst;
A first oxidant control unit that controls the amount of oxidant supplied by the oxidant supply unit according to the measured temperature of the first catalyst;
The tar reforming apparatus according to claim 7 , further comprising:
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またはに記載のタール改質装置。
A second temperature measuring unit for measuring the temperature of the second catalyst;
A second oxidant controller that controls the amount of oxidant supplied by the oxidant supplier in accordance with the measured temperature of the second catalyst;
The tar reforming apparatus according to claim 7 or 8 , further comprising:
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からのいずれか1項に記載のタール改質装置。
The tar-containing gas that is branched from the flow path upstream of the second catalyst holding section and is upstream of the second catalyst holding section is passed between the second catalyst holding section and the first catalyst holding section in the flow path. A bypass route to bypass between,
A switching part for switching the flow destination of the tar-containing gas between a flow path flowing through the second catalyst holding part and the bypass path;
A concentration measuring unit for measuring the water vapor concentration of the tar-containing gas upstream of the second catalyst holding unit;
When the measured water vapor concentration is equal to or higher than a predetermined first threshold, the switching unit is controlled to switch the flow destination of the tar-containing gas to the bypass path; and
The tar reforming apparatus according to any one of claims 7 to 9 , further comprising:
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からのいずれか1項に記載のタール改質装置。
The tar-containing gas that is branched from the flow path upstream of the second catalyst holding section and is upstream of the second catalyst holding section is passed between the second catalyst holding section and the first catalyst holding section in the flow path. A bypass route to bypass between,
A switching part for switching the flow destination of the tar-containing gas between a flow path flowing through the second catalyst holding part and the bypass path;
A pressure loss measuring unit for measuring a pressure loss in the first catalyst;
When the measured pressure loss is less than a predetermined second threshold value, the switching control unit controls the switching unit to switch the flow destination of the tar-containing gas to the bypass path; and
The tar reforming apparatus according to any one of claims 7 to 9 , further comprising:
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から1のいずれか1項に記載のタール改質装置。 The tar reforming apparatus according to any one of claims 7 to 11, wherein the second catalyst holding unit fluidizes the second catalyst with the tar-containing gas.
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