JPH0260994A - 高温流体生成用反応器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 炭素燃料混合物を燃焼させて有益合成ガスを製造する場
合、高温高圧条件の下で処理を行うと最も効率がよい。

例えば、粒状石炭やコークス、あるいは、場合によって
は油などの炭素質燃料からガスを生成するためには、２
０００〜３０００　’Ｆの作動温度を５〜２５０気圧の
圧力において維持することが好ましい。その様な処理で
は作動条件が過酷なものとなシ、特に、温度が広範囲に
変化するので、ガス化装置や反応ユニットの数多くのセ
グメント（部分）に著しい歪が生じることになる。

本発明は、ガス化装置の構造、特に、急冷リング及び浸
漬チューブ装置に改良を施すものである。

この装置は、その機能のために、ガス化装置の最大温度
条件に晒され、具体的には、高温生成ガスが反応室から
流れる際にそれと接触する。

米国特許第４，２１８，４２３号（発行日：’１９８０
年８月１９日、出願人：Ｒｏｂ１ｎ他）には、本発明の
装置を使用することによシ改良できる急冷リング及び浸
漬チューブの一つの形態が示されている。米国特許第４
　、４４４　、７２６号（発行日：　１９８４年４月２
４日、出願人：　Ｃｏｒｔｔｙ他）にも、反応容器用の
浸漬チューブ及び急冷リングが記載されている。

本件出願人による継続中の米国特許出願筒１６４゜７５
０号には、ある形態の急冷リング保護装置が示されてい
る。この保護装置は耐熱性のある耐火材防壁又はベルト
の形態であり、防壁又はベルトが急冷リングによりその
外側表面と接触する状態で支持されている。支持部材は
、その上に耐火材が着座する棚部又は外向き突出部材に
埋め込まれている。

ガス化装置内での高温条件によシいくつかの問題が生じ
るが、特に、熱応力の発生という問題が重要となる。急
冷リングが高温流出流に非常に接近しているので、熱応
力によりリングが損傷されることが多い。その様な問題
は、具体的には、急冷リングの各部で亀裂や割れが発達
して伸長するという形で表れることが多い。通常、その
様な亀裂等は、特に鋭利な角部のように、全ての物理的
又は熱的な応力が増大される範囲に生じ、場合によって
は、冷却液が反応室内へ漏れる結果となる。

又、溶融スラグがガス化装置の絞りスロートで固化及び
凝固しやすいために、上述の形式のガス化装置では、別
の作動上の問題が生じる可能性がある。この現象は、ス
ラグが反応室から流出する際に、スロート部がスラグを
充分に冷却してその温度を下げた時に生じる。

この冷却作用は望ましいものではなく、特定の条件の下
では、絞りスロート開口を著しく閉塞し、それ以上の動
作が行えなく々る。

〔発明の構成〕

上記形式のガス化装置において上述の動作上の問題を解
決するために１本発明では、ガス化装置急冷リングに、
その露出表面に沿って自己支持構造の耐火材表面又はラ
イナーが設けである。それＫよシ急冷リングの断熱化が
行われ、ガス化処理中に通常発生するような熱的応力が
最小となる。

耐火材はそれ自体の重量によシ所定位置に固定される構
造であシ、その構造により、耐火材の位置決め及び自己
支持が行われる。

上記以外にも、本発明では、炭素質燃料混合物をガス化
して、残留スラグと有益合成ガスとを含む高温流体を発
生させるための反応器が設けである。反応器はその内部
で燃料混合物がガス化される反応室を含み、該反応室の
床は、そこを液体化されたスラグが流れ得るような形状
となっている。

水バスを有する急冷室が、生成された高温流体の受は入
れ及び冷却を行うために、反応器内に設けである。反応
室を急冷室と連通させる絞りスロートが流体の流れを浸
漬チューブ内へ向け、又、浸漬チューブは上記流体を水
バスへ導くための案内通路を形成している。

ガス化装置の床又は壁に釣シ下げられた状態のトロイダ
ル形急冷リングが、浸漬チューブの案内表面に水流を向
ける状態で、浸漬チューブを支持している。トロイダル
形耐火材リングは一体の部材又は複数の分離したセグメ
ントの連続体で構成されておシ、急冷リングの近傍に配
置されている。

耐火材リングはくさび形にし、高温流体を水バス側へ案
内するような絞りスロート形状にすることが好ましい。

従って本発明の目的は、有益ガスを生成するためのガス
化装置であって、ガス化装ｆｉｌ漬チューブが急冷リン
グによシ漏らされるような改良構造を提供することにあ
る。急冷リングは耐熱性のある自己支持型熱防壁を備え
、具体的には、急冷り／グを高温流体ならびにガス化装
置の高温セグメントから分離する防壁を備えている。

本発明の更に別の目的は、ガス化装置用の液体流通急冷
リングであって、急冷リングの露出表面上に支持された
耐熱性自己支持型耐火材リングによシ、ガス化装置の燃
焼室で生成された高温流体から分離されるような急冷リ
ングを提供することにある。

更に別の目的は、耐火材ライナー又は耐火材層を有する
ガス化装置急冷リングであって、上記ライナー又は層が
、ガス化装置の絞りスロートと水パスとの間で高温流体
ガスを導く案内通路の一部を形成している急冷リングを
提供することにある。

〔実施例〕

要約すると、上述の目的を達成するために、第１図にお
いて、固体又は液体又はガスの炭素質燃料混合物をガス
化するためのガス化装置又は反応容器が設けである。燃
料が真空残留物のような液体、又は、石炭やコークス等
の固体の場合、そこでの処理によシ生成される高温流体
は、有益な合成ガスと、通常は粒状灰である残さとを含
んでいる。ガス化装置は重い外壁構造の銅製シェル内に
設けてあシ、該シェルは高温の生成合成ガスを含む流体
の流れを下方に向けるように配置されている０ シェル内の反応室には、燃料噴射バーナーによシ燃料混
合物の加圧流が供給される。上記バーナーは、炭素質燃
料源、ならびに、可燃性混合物を形成するための酸素又
は空気などのガス化支援ガス源に接続している。

ガス化生成物（高温流体）は反応室内で発生し、反応室
の床を通って下方へ排出されて、液体を入れた急冷室で
冷却される。

高温生成ガスの反応室からの流出を促進するために、浸
漬チューブが流体を液体パス内へ案内するように配置し
である。浸漬チューブは概ね起立姿勢で配置されておシ
、液体流通式急冷リングによシ支持されている。急冷リ
ングは、水などの冷却液を浸漬チューブの露出案内面（
内壁）に沿うように方向付ける。急冷リングには、その
露出表面に沿って、高温流体と接触する耐火材ライナー
部材が設けである。

第１図において、よシ具体的に説明すると、実施例のガ
ス化装置（反応容器１０）は細長い鋼製外壁シェル１１
を備えている。シェルは、通常、起立位ｆｌｔＫあシ、
生成物を下向きに流せるようになっている。シェル１１
は上端部に反応室１２を備えている。２０００〜３００
０〒の高温作動温度に耐えるために、室１２には、好ま
しくは適当な耐火材で形成される内側壁１３によシライ
ニングが施しである。

シェル１１の上側壁にはバーナー１４が着脱自在に設け
てあシ、源１６からの粒状石炭又はコークス等の炭素質
燃料混合物を反応室１２内へ噴射するようになっている
。同時に、加圧源１Ｔからある量のガス化支援ガスが燃
料混合物の一部としてバーナー１４へ供給される。

上述の本発明は、種々の炭素質の固体又は液体又はガス
状燃料を燃焼させる種々のガス化装置に同等に利用でき
る。本発明の一実施例を説明するために、バーナー１４
は粒状コークス源１６に接続しているものとする。コー
クスは予め粉状化され、充分な量の水を添加して所望粘
度のスラリーにしておくことが好ましい。源１７の加圧
ガスは、通常は、酸素又は空気又はそれらの混合物であ
る。

反応室１２の下端部は下向きに傾斜した耐火材床３３で
形成されている。この傾斜構造によシ、高温ガス及び液
状化されたスラグを反応室１２がら排出しやすくなる。

シェル１１の下端は急冷室１９を包囲しておシ、該室に
ガス化生成物が送られる。ことでは、固体及びガス状生
成物の両者が、最も一般的には水である冷却液のパス２
１と接触する。次に１冷却されたガスは急冷パス２１か
ら分離領域２６へ放出され、ライン２２を通って急冷室
から流出する。

冷却されたガスは下流側の機器及び処理部で処理されて
適当かつ使用可能な形態にされる。流体中の固体やスラ
グ成分はパス２１で沈み、排出ボート２３からロックホ
ッパー２４へ除去される。

反応室１２と急冷室１９は、反応室床３３に形成した絞
りスロート２７を介して連通している。

高温流体が反応室１２から流出する際に、高温流体をパ
ス２１の液体と効果的に接触させるために、上記急冷室
１９には浸漬チューブ２９がその上縁３１を絞りスロー
）２７のすぐ下に位置させた状態で設けである。浸漬チ
ューブ２９０下縁３２は冷却液バス２１内まで延びてい
る。

第２図において、絞りスロー）２７は、そこを高温高圧
流体が通過する初期案内通路を形成している。スラグは
急冷室１９内で冷却することが望ましいが、スロート２
７内やそのすぐ下側で冷却すると早すぎることになシ、
固体堆積物、すなわち、ガス状流に対する障壁が形成さ
れやすくなる。

従って、スロート２７からそれに隣接する冷却液流通急
冷リング３６への熱の損失量を最小にすることが望まし
い。

機能的には、浸漬チューブ２９の内側壁は、ガス状成分
及び固体成分の両者を含む高温流体がスロート２７から
水バス２１内へ流れる際の筒状案内通路を形成している
。

筒状浸漬チューブ２９の内側壁（案内表面）は、１つ又
は複数の加圧流体の流れをそこに向けることによシ濡ら
すと効果的である。

実施例で構造では、急冷リング３６は互いに間隔を隔て
た内側壁３７と外側壁３８とを備えている。基礎板３９
と上部板４１が環状のトロイダル形マニフオールド通路
（室４２）又は水分配室を形成しておシ、該室は環状板
（壁４７）で閉鎖され、１個以上のライザー４３を介し
て加圧水源に接続している。水は複数の半径方向ポート
４６によシ環状急冷室４８内へ内向きに供給される。室
４８から冷却液は１個以上の分配開口４９により浸漬チ
ューブ２９の表面に沿って流される。

急冷リング３６は、外側壁３８に通した複数の固定ボル
ト４４によシ燃焼室１２の床の下側の所定位置に着脱自
在に固定されている。

断熱リング（カラー５１）を位置決めするために、内側
壁（板４γ）は、下端が絞り開口となる円錐台形の空洞
を形成するように構成されている。

断熱カラー５１は、同様に、円錐台形に成形されており
、空洞５６内で強固に支持され得るようになっている。

壁３７の内周面はカラー５１に対して横方向に着座して
おり、それによシ、カラー５１が高温の作動温度におい
て膨張でき、かつ、熱的な膨張又は収縮による金属製急
冷リング３６の変形とは無関係に、カラー５１の相対位
置を維持できる。

カラー５１は高温流体温度に耐えることのできる耐火材
で形成することが好ましい。図示の如く、カラー５１は
単一の環状部材又は複数のセグメントからなる環状部材
で構成され、ポル・トやその他の積極的な固定手段を使
用せずに、絞り空洞５６内に摺動自在にはめ込まれてい
る。図示の実施例では、カラーの通常は露出される表面
は、高温流体の流れがスロート２７から離れるに従って
狭まるように成形されている。

別の実施例では、第３図に示す如く、耐火材カラー５８
を筒形にし、その内側表面６４に溢って絞りスロート５
３の延長部を形成するようにしてもよい。第４図の如く
、カラー５８は複数の互いに作用するリングセグメン）
６１．６２で形成することもでき、その場合、セグメン
ト６１．６２は横方向の縁部が互いに重なり合って嵌合
し、摺動自在の接合部６３となっている。従って、急冷
リングや断熱カラーのいずれの熱的に変形でも、上記カ
ラーの断熱効果が変化することはない。

セグメント構造のリング５８では、ユニット全体又は個
々のセグメントを、摩耗や腐食が生じた際に、容易に交
換することができる。その様な構造では、内部作業のた
めに反応器をクール・ダウンさせる期間が大幅に短くな
る。

急冷リングの断熱カラーの機能を補うために、ファイバ
ーボード又はそれと類似した部材を急冷リング露出面と
断熱カラーとの間に位置させることもできる。それによ
シ、断熱カラーは、所定位置に設置された時に、より密
着した状態で効果的にはめ込まれることになる。

熱論、本発明において、上記以外の様々な変形構造や変
更構造を採用することもできる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明によるガス化装置又は反応器の断面を示
す垂直正面図、第２図は第１図の２−２部分拡大断面図
、第３図は案内通路における別の実施例の耐火材リング
の部分断面図、第４図は更に別の実施例の耐火材リング
の部分断面図である。 １０・・・・反応器、１１・・・・シェル、１２・Φ・
・反応室、１９・・・・急冷室、２１・・・−水バス、
２７・・・・絞リスロー）、２９・・・・浸漬チューブ
、３６・・・・急冷リング、３７・・・・内側室、５１
・・・・耐熱カラー。 特許出願人　　　テキサコ・デベロップメント・コーポ
レーション化 理 人 山 川 政 樹 Ｈ５２゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 炭素質燃料混合物をガス化して残留スラグと有益合成ガ
   スとを含む高温流体を生成するための反応器（１０）で
   あつて： その内部で燃料混合物がガス化される反応室（１２）を
   有するシェル（１１）を設け； 上記高温流体がそこで冷却される水バス（２１）を有す
   る急冷室（１９）を上記シェル（１１）内に設け； 反応室を上記急冷室に連通させる絞りスロート（２７）
   を設け； 高温流体を上記絞りスロートから水バス（２１）へ導く
   ための流体案内通路を形成するために、上記絞りスロー
   ト（２７）から下方へ延びる案内壁を有する浸漬チュー
   ブ（２９）を設け； 上記案内通路の壁を濡らすために水の加圧源と連通する
   急冷リング（３６）を上記浸漬チューブ（２９）に隣接
   させて設け； 上記急冷リング（３６）に設けた内側壁（３７）により
   、上記絞りスロートの下側に並ぶ円錐台形空洞を形成し
   ； 上記円錐台形空洞と並んで上記流体案内通路の一部を形
   成する耐熱カラー（５１）を設けたことを特徴とする高
   温流体生成用反応器。