JPH03237194A - 石炭の分解・ガス化法 - 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】 イ９発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は石炭を分解・ガス化するに際して、ベンゼン、
トルエンなどの芳香族炭化水素の収率をより高くすると
共に、メタン、水素、−酸化炭素などを含む有用なガス
を効率よく製造する方法に関する。

［従来の技術］ 石炭を分解およびガス化して芳香族化合物やメタン、水
素、−酸化炭素などを含む燃料ガスや原料ガスを製造す
ることは古くから行われている。

特に近年では、流動層を適用して加圧下で分解やガス化
を行う例が多く提案されている。

それらの中でも最も単純化されたプロセスとしては、石
炭の一部や生成コークスを酸素含有ガスおよび水蒸気で
ガス化し、その発生ガスを分解部に導いて、その顕熱に
より石炭の熱分解を行う方法がある。しかし、そのよう
な方法では発生ガスの温度を熱分解部の温度よりも約５
００’Ｃ以上も高くしなければ分解に必要とする熱を供
給することができない、従って熱分解温度を９００℃と
すればガス化部の温度は約１４００℃以上となり、この
ような高温では石炭中の灰分が軟化、溶融して流動化粒
子の付着や凝集が起こって流動層の形成が困難となる。

このために従来法ではガス化部を灰分の溶融温度以上の
高温とした溶融ガス方式％式％ またこれまで熱分解に用いられた流動層は、流動化粒子
径に対してガス空塔速度が低く、いわゆる低速流動層と
呼ばれるものである。低速流動層ではガスや粒子の逆混
合が大きく、熱分解生成物の収率が低下する。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、石炭を急速に加熱して石炭中の芳香族炭化水
素などの高付加価値成分の重合などによる損失を防ぐと
共に、流動層におけるガスや粒子の逆混合を起こさず、
従って熱分解で生成した高付加価値成分の過分解やガス
化などを抑制すると共に、流動層の局部的な高温度化を
抑制し、石炭中の灰分の軟化、溶融による流動化粒子の
付着や凝集を防止して安定な流動層を維持することがで
きる石炭の分解・ガス化法を提供することを目的とする
。

口０発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 本発明に係る石炭の熱分解・ガス化法は、石炭を流動層
によって熱分解・ガス化する方法において、重量平均径
が０．０３〜１ｍｍの微粉状石炭を流動層の中部から供
給して下方から上昇して来るガスによりガス空塔速度２
〜２０ｍ／秒の高速度で流動化し圧力５〜５０ｋｇ／ｃ
ｍ”、温度７００〜１１００℃で石炭を熱分解して熱分
解ガスと炭素化粒子を形成させ、流動層からガスと共に
飛散する炭素化粒子を分離捕集して流動層の下部へ循環
し、その流動層への炭素化粒子循環量を石炭供給量の５
〜５０重量倍とし、流動層底部より水蒸気を供給して循
環炭素化粒子を流動化し、さらに酸素富化ガスを供給し
て循環炭素化粒子の一部を酸素富化ガスと水蒸気により
ガス化しガス化反応温度を８００〜１２００℃で且つ前
記熱分解反応温度よりも５０℃以上高い温度に維持する
ことを特徴とする。

本発明方法の実施例を示す装置の主要部を第１図に示す
。図中１は高速流動層であり、その中部に微粉炭３が供
給される。微粉炭３の供給位置より上部が熱分解部２、
微粉炭３の供給位置より下部がガス化部４となる。熱分
解部２とガス化部４とは特に構造上分離されているわけ
でなく、反応環境が異なるだけである。流動層の中部よ
り供給された微粉炭３は、下部のガス化部４で発生した
ガスおよび循環炭素化粒子（チャー）と接触し急速加熱
されて分解される。

分解生成物は曲管５を通って慣性分離器６Ｊ３よびサイ
クロン分離器７に導かれ、ガス８と固体の炭素化粒子（
チャー）とに分離される。図示されていないが、さらに
ガスは冷却されて液体油分と水および生成ガスとに分離
される。また炭素化粒子は傾斜管９を通って流動層下部
、即ちガス化部４の下部へ循環される。

ガス化部４には流動層の底部から水蒸気１０が供給され
循環炭素化粒子を流動化する。水蒸気供給位置のやや上
方から酸素富化ガス１１が単独または水蒸気の一部と混
合して供給され、循環炭素化粒子の一部をガス化する。

また流動層の底部から灰分を多く含む炭素化粒子１２が
排出される。

記号１３は循環粒子調節用のスライドバルブである。

本発明においても単一の加圧流動層を用いる点は、上記
先行技術と同様である。しかし石炭の急速な加熱を行う
ために重量平均粒径０．０３〜１ｍｍ、好ましくは約０
．０５〜０．５ｍｍの微粉粒子を供給する。さらにその
ような微粉を用いるにもかかわらず、流動化ガスの空塔
速度を２〜２０ｍ／秒、好ましくは約３〜ｌｏｍ／秒と
いう高い値とする。その結果、微粉石炭粒子はガス中に
均一に分散し、流動化ガスに伴われて輸送され、いわゆ
る高速流動層の状態となっている。これに対して約２ｍ
／秒以下の低いガス空塔速度で流動化されているいわゆ
る沸騰流動層や乱流流動層のような通常の低速流動層に
おいては粒子のガス中の分散は不十分であり、ガスに伴
われて輸送される粒子も少ない。

流動層の上部は熱分解部であり、そこへ供給された微粉
状の石炭は、ガス化部から上昇してきた高温なガスと石
炭供給量の５〜５０重量倍、好ましくは約１０〜２５重
量倍もの多量の炭素化粒子と混合し、７００〜１１００
℃、好ましくは約８００〜１０００℃まで急速に加熱さ
れ、熱分解反応をうける。

また高速流動層の下部はガス化部であり、そこへは５０
容量％以上、好ましくは約８０容量％以上の酸素富化ガ
スが水蒸気とともに供給され、熱分解部から排出された
ガスより捕集・分離されて循環してきた石炭が熱分解を
うけて生成した炭素化粒子の一部を８００〜１２００℃
、好ましくは約９００〜１１００℃で、且つ熱分解部で
必要とする温度より５０〜１５０℃、好ましくは５０〜
１００℃程度高い温度でガス化し、水素やＣＯを生成さ
せる。

この温度調節は、炭素化粒子の循環量、酸素富化ガスの
酸素濃度及び供給量、水蒸気の温度及び供給量をコント
ロールすることにより容易に行なうことができる。

流動層における酸素富化ガスの供給位置は水蒸気を主体
とするガスの供給位置より上部でなければならない、循
環炭素化粒子に酸素富化ガスが最初に接触すると酸化反
応が急速に進行しガス化部の温度が局部的に高くなりす
ぎる恐れがあるからである。局部的な温度上昇をもたら
さない限り、この水蒸気に酸素富化ガスの一部を混入す
ることは差し支えない。

さきに述べたように、高速流動層ではガス速度が高く、
粒子はガスによる輸送状態となっているので逆混合現象
が少なく、ガスや粒子が上部流れ方向に対して下部へ逆
に流れるようなことがほとんどない、したがって供給さ
れた石炭が揮発分を残したままでガス化部へ流下したり
、熱分解ガスが逆流したりして、過度の熱分解やガス化
などを受けることがない。

またガス化部では循環された多量の炭素化粒子の熱容量
によって過度の温度上昇を防いでクリンカー生成などの
トラブルが避けられるとともに、多量の炭素化粒子の存
在は、ガス化部が比較的低温度であっても還元反応の進
行を促進し、炭酸ガスの生成を減少し、水蒸気の反応率
を向上することができる。

なお、本発明では分解・ガス化を圧力５〜５０ｋｇ／ｃ
ｍ”、好ましくは８〜３０ｋｇ／Ｃｍ２で行うことによ
り、生成物の品位と収率が向上でき、さらにメタン化や
オキソ化などの生成ガス処理が容易になる。

発生ガスに同伴された炭素化粒子粒子のガスから分離・
捕集は、サイクロンのような通常の捕集器によって行わ
れる。流動層への炭素化粒子の循環量の調節は、ガス空
塔速度、流動層高さなどの選定でもできるが、サイクロ
ン下の粒子循環ラインへバルブやスクリュウのような調
節機構を設けてもよい。

［実施例］ 第１図と同様な試験装置を用いた。流動層部は内径２５
ｍｍ、高さ約３．５ｍの耐熱鋼管製であり、上部的１．
５ｍが熱分解部、下部的２ｍがガス化部に相当する。

運転開始後、５時間以上を経てほぼ安定したデータを以
下に示す。

２）反応条件 （以下余白） ３）反応結果 備費が少なく、運転操作も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するためのプロセスの一例を示す
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 石炭を流動層によって熱分解・ガス化する方法において
   、重量平均径が０．０３〜１ｍｍの微粉状石炭を流動層
   の中部から供給して下方から上昇して来るガスによりガ
   ス空塔速度２〜２０ｍ／秒の高速度で流動化し圧力５〜
   ５０ｋｇ／ｃｍ＾２、温度７００〜１１００℃で石炭を
   熱分解して熱分解ガスと炭素化粒子を形成させ、流動層
   からガスと共に飛散する炭素化粒子を分離捕集して流動
   層の下部へ循環し、その流動層への炭素化粒子循環量を
   石炭供給量の５〜５０重量倍とし、流動層底部より水蒸
   気を供給して循環炭素化粒子を流動化し、さらに酸素富
   化ガスを供給して循環炭素化粒子の一部を酸素富化ガス
   と水蒸気によりガス化しガス化反応温度を８００〜１２
   ００℃で且つ前記熱分解反応温度よりも５０℃以上高い
   温度に維持することを特徴とする石炭の熱分解・ガス化
   法。