JPH0524802A - 還元性ガス製造方法及び製造装置 - Google Patents
還元性ガス製造方法及び製造装置Info
- Publication number
- JPH0524802A JPH0524802A JP20840991A JP20840991A JPH0524802A JP H0524802 A JPH0524802 A JP H0524802A JP 20840991 A JP20840991 A JP 20840991A JP 20840991 A JP20840991 A JP 20840991A JP H0524802 A JPH0524802 A JP H0524802A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- reforming
- furnace
- raw material
- stage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Abstract
(57)【要約】
【構成】 軽質炭化水素原料を等モル以上の水蒸気によ
って改質し還元性ガスを製造するにあたり、予熱した
軽質炭化水素原料の一部を水蒸気と混合して第１段の改
質炉に供給し、水蒸気改質反応により前記軽質炭化水素
の一部を改質する工程、及び第１段の改質炉から出る
一部改質されたガスに残りの軽質炭化水素原料を混合し
て第２段の改質炉に供給し、水蒸気改質反応により該炭
化水素を更に改質する工程を含む還元性ガスの製造方
法。 【効果】 還元性ガス比の高い改質ガスを効率よく、し
かも炭素を析出することなく製造できるようになった。
って改質し還元性ガスを製造するにあたり、予熱した
軽質炭化水素原料の一部を水蒸気と混合して第１段の改
質炉に供給し、水蒸気改質反応により前記軽質炭化水素
の一部を改質する工程、及び第１段の改質炉から出る
一部改質されたガスに残りの軽質炭化水素原料を混合し
て第２段の改質炉に供給し、水蒸気改質反応により該炭
化水素を更に改質する工程を含む還元性ガスの製造方
法。 【効果】 還元性ガス比の高い改質ガスを効率よく、し
かも炭素を析出することなく製造できるようになった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は直接還元製鉄用或はその
他種々の用途に適用され得る還元性ガスを製造する方法
及び製造するための装置に関するものである。
他種々の用途に適用され得る還元性ガスを製造する方法
及び製造するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】酸化鉄を主成分とする鉄鉱石を直接還元
してスポンジ状還元鉄を製造するプロセスにおいては、
主として水素と一酸化炭素からなる還元性ガスが用いら
れている。該還元性ガスは、天然ガス等の炭化水素ガス
を原料とし、改質触媒が充填された加熱管内を水蒸気と
共に通して、水蒸気改質反応を起こさせることによって
製造される。改質反応の化学反応式を下記に示す。 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ2 ＣＯ ＋Ｈ2 Ｏ → Ｈ2 ＋ＣＯ2
してスポンジ状還元鉄を製造するプロセスにおいては、
主として水素と一酸化炭素からなる還元性ガスが用いら
れている。該還元性ガスは、天然ガス等の炭化水素ガス
を原料とし、改質触媒が充填された加熱管内を水蒸気と
共に通して、水蒸気改質反応を起こさせることによって
製造される。改質反応の化学反応式を下記に示す。 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ2 ＣＯ ＋Ｈ2 Ｏ → Ｈ2 ＋ＣＯ2
【０００３】上記還元性ガスは還元性ガス比（Ｒ）の高
いもの、即ち還元性ガスの酸化性ガスに対するモル比
［Ｒ＝（Ｈ2 ＋ＣＯ）／（Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ）］の高いも
のが望まれ、還元性ガス比の高いガスを効率よく製造す
る方法が種々検討されている。改質反応においては、原
料の炭素量（Ｃ）に対する水蒸気量（Ｓ）が多いほど
（Ｓ／Ｃ比が高いほど）反応は進み易いが、未反応の水
蒸気が残るため還元性ガス比が低くなり、一方Ｓ／Ｃ比
が１．８より低くなると、通常の反応条件では炭素が析
出し易くなるという問題がある。
いもの、即ち還元性ガスの酸化性ガスに対するモル比
［Ｒ＝（Ｈ2 ＋ＣＯ）／（Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ）］の高いも
のが望まれ、還元性ガス比の高いガスを効率よく製造す
る方法が種々検討されている。改質反応においては、原
料の炭素量（Ｃ）に対する水蒸気量（Ｓ）が多いほど
（Ｓ／Ｃ比が高いほど）反応は進み易いが、未反応の水
蒸気が残るため還元性ガス比が低くなり、一方Ｓ／Ｃ比
が１．８より低くなると、通常の反応条件では炭素が析
出し易くなるという問題がある。
【０００４】そこで例えば特公昭６０−１５６８２号公
報においては、還元性ガス比を高めるという意図に基づ
き、還元炉より排出される反応残渣ガス（以下トップガ
スという）から水蒸気及び炭酸ガスを除いた還元性ガス
比の高いガス（循環ガス）を、改質炉から出た改質ガス
に混合して還元炉に供給する方法が開示されている（図
３参照）。
報においては、還元性ガス比を高めるという意図に基づ
き、還元炉より排出される反応残渣ガス（以下トップガ
スという）から水蒸気及び炭酸ガスを除いた還元性ガス
比の高いガス（循環ガス）を、改質炉から出た改質ガス
に混合して還元炉に供給する方法が開示されている（図
３参照）。
【０００５】しかしトップガスの圧力は低く、従って炭
酸ガス除去装置における炭酸ガスの吸収効率が悪いの
で、炭酸ガスの吸収除去に適した圧力にするためには圧
縮に大きな動力を必要とし、またトップガスは多量の粉
塵を含んでいるのでそれに対応した特殊な構造の圧縮設
備が必要である。
酸ガス除去装置における炭酸ガスの吸収効率が悪いの
で、炭酸ガスの吸収除去に適した圧力にするためには圧
縮に大きな動力を必要とし、またトップガスは多量の粉
塵を含んでいるのでそれに対応した特殊な構造の圧縮設
備が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
事情に鑑みてなされたものであって、還元性ガス比の高
いガスを効率よく製造できる新規な方法を提供しようと
するものである。
事情に鑑みてなされたものであって、還元性ガス比の高
いガスを効率よく製造できる新規な方法を提供しようと
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の還元性ガス製造
方法は軽質炭化水素原料を等モル以上の水蒸気によって
改質するにあたり、下記の工程を含むことに要旨があ
る。 予熱した炭化水素原料の一部を水蒸気と混合し、第１
段の改質炉に供給して、水蒸気改質反応により前記炭化
水素の一部を改質する工程。 第１段の改質炉から出る一部改質されたガスに残りの
炭化水素原料を混合し、第２段の改質炉に供給して、水
蒸気改質反応により炭化水素を更に改質する工程。
方法は軽質炭化水素原料を等モル以上の水蒸気によって
改質するにあたり、下記の工程を含むことに要旨があ
る。 予熱した炭化水素原料の一部を水蒸気と混合し、第１
段の改質炉に供給して、水蒸気改質反応により前記炭化
水素の一部を改質する工程。 第１段の改質炉から出る一部改質されたガスに残りの
炭化水素原料を混合し、第２段の改質炉に供給して、水
蒸気改質反応により炭化水素を更に改質する工程。
【０００８】また上記の方法を実施する装置としては、
２個の改質炉を有し、第１段の改質炉には炭化水素原料
の一部と水蒸気の混合ガスが供給されるラインが設けら
れ、第２段の改質炉には第１段の改質炉から出る改質ガ
スと残りの炭化水素原料との混合ガスが供給されるライ
ンが設けられている還元性ガス製造装置を用いることが
推奨される。
２個の改質炉を有し、第１段の改質炉には炭化水素原料
の一部と水蒸気の混合ガスが供給されるラインが設けら
れ、第２段の改質炉には第１段の改質炉から出る改質ガ
スと残りの炭化水素原料との混合ガスが供給されるライ
ンが設けられている還元性ガス製造装置を用いることが
推奨される。
【０００９】
【作用】本発明では改質が２段階に分けて行なわれるの
で、全体としては低いＳ／Ｃ比で炭素が析出することな
く改質反応を実施することができ、しかも還元性ガス比
の高いガスを得ることができる。即ち第１段の改質炉に
おいては炭素が析出しにくい濃度の過剰水蒸気の存在下
で反応を行ない、水素を主たる成分とする改質ガスを
得、第２段の改質炉においては更に炭化水素原料を添加
することにより更に改質反応を行なうが、添加によりＳ
／Ｃ比が低くなり、Ｓ／Ｃ比が例えば１．２以下といっ
た条件で改質反応が行なわれても、第１段の改質反応に
よって水素分圧が高くなっているので、炭化水素の分圧
は炭素が析出するほどには高くならず、炭素を析出する
ことなく還元性ガス比の高いガスを得ることができる。
で、全体としては低いＳ／Ｃ比で炭素が析出することな
く改質反応を実施することができ、しかも還元性ガス比
の高いガスを得ることができる。即ち第１段の改質炉に
おいては炭素が析出しにくい濃度の過剰水蒸気の存在下
で反応を行ない、水素を主たる成分とする改質ガスを
得、第２段の改質炉においては更に炭化水素原料を添加
することにより更に改質反応を行なうが、添加によりＳ
／Ｃ比が低くなり、Ｓ／Ｃ比が例えば１．２以下といっ
た条件で改質反応が行なわれても、第１段の改質反応に
よって水素分圧が高くなっているので、炭化水素の分圧
は炭素が析出するほどには高くならず、炭素を析出する
ことなく還元性ガス比の高いガスを得ることができる。
【００１０】以下更に詳しく説明する。炭化水素原料と
しては軽質炭化水素原料を用い、具体的にはメタンを主
成分とする天然ガスを用いることが好ましい。メタンガ
スは第一段の改質炉において、反応式 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ2 で示される大きな吸熱反応により、水素ガスを主成分と
する改質ガスとなる。この際改質反応は炭素が析出しな
い条件、即ちＳ／Ｃ比が１．８以上の過剰水蒸気の存在
の下で反応を進行させる。この反応によって得られる改
質ガスの温度は６５０〜８５０℃、圧力は５〜４５Bar
G.となる様に調整することが好ましい。
しては軽質炭化水素原料を用い、具体的にはメタンを主
成分とする天然ガスを用いることが好ましい。メタンガ
スは第一段の改質炉において、反応式 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ2 で示される大きな吸熱反応により、水素ガスを主成分と
する改質ガスとなる。この際改質反応は炭素が析出しな
い条件、即ちＳ／Ｃ比が１．８以上の過剰水蒸気の存在
の下で反応を進行させる。この反応によって得られる改
質ガスの温度は６５０〜８５０℃、圧力は５〜４５Bar
G.となる様に調整することが好ましい。
【００１１】第２段の改質炉において更に炭化水素原料
が加えられ改質反応が進行する。この時にはＳ／Ｃ比が
全体としてたとえ１．２以下となっても、炭素を析出さ
せることなく天然ガスの水蒸気改質が可能である。なぜ
ならば第１段の改質反応によって水素ガスが生成し、水
素分圧が高くなっているので、炭素が析出するほど炭化
水素の分圧が高くならず、炭素を析出させることなく還
元性ガス比の高いガスを得ることができる。例えばＳ／
Ｃ比が１．２の場合でも、前記還元性ガス比Ｒが１０以
上の改質ガスを得ることができる。尚鉄鉱石の還元に適
する還元性ガスのＲの値は少なくとも７以上、できれば
１０以上が好ましいとされているので、これらの要望に
十分に対応できる。また第２段の改質炉を出る改質ガス
の温度及び圧力は、鉄鉱石の還元に必要な温度及び圧力
に応じて７００〜１０００℃、１〜７Bar G.であること
が好ましい。
が加えられ改質反応が進行する。この時にはＳ／Ｃ比が
全体としてたとえ１．２以下となっても、炭素を析出さ
せることなく天然ガスの水蒸気改質が可能である。なぜ
ならば第１段の改質反応によって水素ガスが生成し、水
素分圧が高くなっているので、炭素が析出するほど炭化
水素の分圧が高くならず、炭素を析出させることなく還
元性ガス比の高いガスを得ることができる。例えばＳ／
Ｃ比が１．２の場合でも、前記還元性ガス比Ｒが１０以
上の改質ガスを得ることができる。尚鉄鉱石の還元に適
する還元性ガスのＲの値は少なくとも７以上、できれば
１０以上が好ましいとされているので、これらの要望に
十分に対応できる。また第２段の改質炉を出る改質ガス
の温度及び圧力は、鉄鉱石の還元に必要な温度及び圧力
に応じて７００〜１０００℃、１〜７Bar G.であること
が好ましい。
【００１２】水蒸気改質において問題となる炭素の析出
は、メタンの分解反応（ＣＨ4 →Ｃ＋２Ｈ2 ）、或はボ
ードワード反応と呼ばれる一酸化炭素の反応（２ＣＯ→
Ｃ＋ＣＯ2 ）によるものと考えられているが、水蒸気改
質では主として改質触媒管の入口付近で炭素の析出が認
められることから、また熱力学的化学平衡論からも、メ
タンの分解反応によるものが中心であると考えられてい
る。即ち、改質触媒管の入口付近ではメタンの改質反応
が十分に進んでいないため、メタンガスの分圧が高く、
炭素の析出の可能性が高いが、反対に一酸化炭素ガスの
分圧が低いのでボードワード反応の起こる可能性は少な
い。ボードワード反応による炭素析出の危険性は、温度
が高くなる程低下するので、改質ガス中の一酸化炭素分
圧が高くなる第２段改質炉出口付近は、温度の最も高く
なるところでもあり、ボードワード反応の起こる可能性
は少ない。また出口付近はメタンガスの分圧も低いので
メタン分解による炭素析出の可能性も少ない。従って改
質触媒管入口付近のメタン分解による炭素の析出に留意
する必要があり、第１段の改質炉においてメタンガスの
分圧が十分低下するよう改質反応が進行している必要が
ある。
は、メタンの分解反応（ＣＨ4 →Ｃ＋２Ｈ2 ）、或はボ
ードワード反応と呼ばれる一酸化炭素の反応（２ＣＯ→
Ｃ＋ＣＯ2 ）によるものと考えられているが、水蒸気改
質では主として改質触媒管の入口付近で炭素の析出が認
められることから、また熱力学的化学平衡論からも、メ
タンの分解反応によるものが中心であると考えられてい
る。即ち、改質触媒管の入口付近ではメタンの改質反応
が十分に進んでいないため、メタンガスの分圧が高く、
炭素の析出の可能性が高いが、反対に一酸化炭素ガスの
分圧が低いのでボードワード反応の起こる可能性は少な
い。ボードワード反応による炭素析出の危険性は、温度
が高くなる程低下するので、改質ガス中の一酸化炭素分
圧が高くなる第２段改質炉出口付近は、温度の最も高く
なるところでもあり、ボードワード反応の起こる可能性
は少ない。また出口付近はメタンガスの分圧も低いので
メタン分解による炭素析出の可能性も少ない。従って改
質触媒管入口付近のメタン分解による炭素の析出に留意
する必要があり、第１段の改質炉においてメタンガスの
分圧が十分低下するよう改質反応が進行している必要が
ある。
【００１３】第１段の改質炉における温度は第２段の改
質炉における温度に比べて低くて良い。第１段の改質炉
では第２段の改質炉で天然ガスが追加されても、第２段
の改質炉で炭素の析出がない程度までメタンが改質され
ていればよく、第１段の改質炉でこの状態に到達するた
めの温度は、第２段の改質炉出口温度で必要とされる鉄
鉱石の還元に必要な温度より低い。このため第１段で使
用される触媒管ではその金属材料の強度の高いところで
の使用が可能であり、第１段の改質炉の圧力は従来技術
による改質炉の圧力よりも高くすることができる。
質炉における温度に比べて低くて良い。第１段の改質炉
では第２段の改質炉で天然ガスが追加されても、第２段
の改質炉で炭素の析出がない程度までメタンが改質され
ていればよく、第１段の改質炉でこの状態に到達するた
めの温度は、第２段の改質炉出口温度で必要とされる鉄
鉱石の還元に必要な温度より低い。このため第１段で使
用される触媒管ではその金属材料の強度の高いところで
の使用が可能であり、第１段の改質炉の圧力は従来技術
による改質炉の圧力よりも高くすることができる。
【００１４】上記のように第１段の改質炉の温度は第２
段の改質炉の温度に比べて低いため改質反応は反応速度
律速となっており、一方第２段では温度が高いため改質
触媒管の伝熱速度律速となっている。このため第１段の
改質触媒には活性の高い改質触媒を、また第２段では活
性はそれほど高くなくても良いが伝熱度の高い改質触媒
を用いるのが良い。
段の改質炉の温度に比べて低いため改質反応は反応速度
律速となっており、一方第２段では温度が高いため改質
触媒管の伝熱速度律速となっている。このため第１段の
改質触媒には活性の高い改質触媒を、また第２段では活
性はそれほど高くなくても良いが伝熱度の高い改質触媒
を用いるのが良い。
【００１５】一般に炭化水素の水蒸気改質用触媒として
は不活性担体にニッケルを含ませた触媒が用いられてい
るが、これにカリウムを添加すると炭素の析出を抑制す
る作用があることが知られている。しかしカリウムを高
温で使用すると、昇華して改質ガスによって改質炉から
運び去られ、触媒中のカリウムの含有量が減少し、効果
が消滅していくという欠点があった。本発明によれば、
炭素の析出し易い１段目の改質炉ではこのようなカリウ
ムを含有する改質触媒でも問題なく使用することができ
る。
は不活性担体にニッケルを含ませた触媒が用いられてい
るが、これにカリウムを添加すると炭素の析出を抑制す
る作用があることが知られている。しかしカリウムを高
温で使用すると、昇華して改質ガスによって改質炉から
運び去られ、触媒中のカリウムの含有量が減少し、効果
が消滅していくという欠点があった。本発明によれば、
炭素の析出し易い１段目の改質炉ではこのようなカリウ
ムを含有する改質触媒でも問題なく使用することができ
る。
【００１６】また改質触媒の活性は系の圧力が高くなる
程高くなる。即ち、系の圧が高いとガスと触媒の接触時
間（反応時間）が長くなりそれだけ反応が進むことにな
る。従って、第１段の改質炉では圧力が高いことによ
り、改質触媒の量は少なくても良く、高価な超耐熱金属
製の改質管の使用量も軽減でき、改質炉の小型化が図れ
る。
程高くなる。即ち、系の圧が高いとガスと触媒の接触時
間（反応時間）が長くなりそれだけ反応が進むことにな
る。従って、第１段の改質炉では圧力が高いことによ
り、改質触媒の量は少なくても良く、高価な超耐熱金属
製の改質管の使用量も軽減でき、改質炉の小型化が図れ
る。
【００１７】少量の硫黄で改質触媒を被毒させることは
改質反応の活性を低下させるが、炭素の析出を抑える働
きがある[H.Topsoe et al.,Scandinavian Journal of M
etallurgy,168-172,8 (1979)参照 ]。このため第１段に
供給する原料炭化水素は硫黄化合物を含まないものを、
また第２段に供給する原料炭化水素は少量の硫黄化合物
（好ましくは５〜３０ｐｐｍ）を含むものを用いること
が好ましい。原料天然ガスには通常、硫黄化合物が含ま
れているので、第１段の水蒸気改質の前には脱硫装置を
設けてこれを除き、第２段に供給する天然ガスは硫黄化
合物の含有量に応じて、その一部または全部を脱硫しな
いで用いることができる。
改質反応の活性を低下させるが、炭素の析出を抑える働
きがある[H.Topsoe et al.,Scandinavian Journal of M
etallurgy,168-172,8 (1979)参照 ]。このため第１段に
供給する原料炭化水素は硫黄化合物を含まないものを、
また第２段に供給する原料炭化水素は少量の硫黄化合物
（好ましくは５〜３０ｐｐｍ）を含むものを用いること
が好ましい。原料天然ガスには通常、硫黄化合物が含ま
れているので、第１段の水蒸気改質の前には脱硫装置を
設けてこれを除き、第２段に供給する天然ガスは硫黄化
合物の含有量に応じて、その一部または全部を脱硫しな
いで用いることができる。
【００１８】本発明の方法のように、改質工程を２段階
に分けても、条件が同一であれば改質工程に要する熱エ
ネルギーは変わらない。改質工程を２段階に分けること
により、Ｓ／Ｃ比を低くできることから、水蒸気の消費
量が軽減できる。同時に従来法に比べ過剰水蒸気量が少
ないためＣＯ転換反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2）が
逆方向に進み、ＣＯに富んだ還元ガスが得られ、酸化鉄
の還元反応にとって好ましい状況を実現する。即ち、Ｃ
Ｏによる酸化鉄の還元反応は発熱反応であり、Ｈ2 によ
る還元反応は吸熱反応であるため、ＣＯに富んだ還元ガ
スを使用すると還元炉での還元反応による温度の低下が
少ない。
に分けても、条件が同一であれば改質工程に要する熱エ
ネルギーは変わらない。改質工程を２段階に分けること
により、Ｓ／Ｃ比を低くできることから、水蒸気の消費
量が軽減できる。同時に従来法に比べ過剰水蒸気量が少
ないためＣＯ転換反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2）が
逆方向に進み、ＣＯに富んだ還元ガスが得られ、酸化鉄
の還元反応にとって好ましい状況を実現する。即ち、Ｃ
Ｏによる酸化鉄の還元反応は発熱反応であり、Ｈ2 によ
る還元反応は吸熱反応であるため、ＣＯに富んだ還元ガ
スを使用すると還元炉での還元反応による温度の低下が
少ない。
【００１９】従来法の他の例によれば、改質炉を出る高
温の改質ガスを冷却，乾燥および再加熱してから還元炉
に供給しているが、本発明によると第２段の改質炉を出
る高温の改質ガスは直接還元炉に供給できる。このため
設備が単純で建設費が安く、また運転も簡単である。
温の改質ガスを冷却，乾燥および再加熱してから還元炉
に供給しているが、本発明によると第２段の改質炉を出
る高温の改質ガスは直接還元炉に供給できる。このため
設備が単純で建設費が安く、また運転も簡単である。
【００２０】本発明を実施する際に用いられる装置につ
いては、実施例で具体的に説明するが、２個の改質炉を
有する還元性ガス製造装置であって、第１段の改質炉に
は炭化水素原料の一部と水蒸気の混合ガスが供給される
ラインが設けられ、第２段の改質炉には第１段の改質炉
から出る改質ガスと残りの炭化水素原料との混合ガスが
供給されるラインが設けられた装置を用いることによ
り、容易に実施することができる。また第１段の改質炉
を出る改質ガスを調圧弁を通して第２段の改質炉の圧力
調節に利用することができる。この調圧弁の代わりに膨
張タービンを設け、第１段と第２段の改質炉の圧力差を
利用して動力の回収を図ることもできる。膨張タービン
を駆動させるとガスの温度が低下し、第２段の改質炉で
それだけ余分に加熱する必要があるが、この熱量は全量
が動力として回収されることになるので無駄にはならな
い。また膨張タービンによる動力回収装置を設けても、
炭素析出の危険性が増大することはない。ガスの圧力が
低下するとメタンの分解反応による炭素の析出方向に反
応が進み、温度が下ると化学平衡乗数が小さくなり、こ
れと反対方向に反応が進むからである。
いては、実施例で具体的に説明するが、２個の改質炉を
有する還元性ガス製造装置であって、第１段の改質炉に
は炭化水素原料の一部と水蒸気の混合ガスが供給される
ラインが設けられ、第２段の改質炉には第１段の改質炉
から出る改質ガスと残りの炭化水素原料との混合ガスが
供給されるラインが設けられた装置を用いることによ
り、容易に実施することができる。また第１段の改質炉
を出る改質ガスを調圧弁を通して第２段の改質炉の圧力
調節に利用することができる。この調圧弁の代わりに膨
張タービンを設け、第１段と第２段の改質炉の圧力差を
利用して動力の回収を図ることもできる。膨張タービン
を駆動させるとガスの温度が低下し、第２段の改質炉で
それだけ余分に加熱する必要があるが、この熱量は全量
が動力として回収されることになるので無駄にはならな
い。また膨張タービンによる動力回収装置を設けても、
炭素析出の危険性が増大することはない。ガスの圧力が
低下するとメタンの分解反応による炭素の析出方向に反
応が進み、温度が下ると化学平衡乗数が小さくなり、こ
れと反対方向に反応が進むからである。
【００２１】以下実施例によって本発明を更に詳述する
が、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・
後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て
本発明の技術範囲に包含される。
が、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・
後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て
本発明の技術範囲に包含される。
【００２２】
【実施例】図１に示される装置を用いて還元性ガスを製
造した。原料の天然ガスはライン１０より供給し、二分
して一方の６０％相当分はライン１２に導入し、ライン
１１から導入される水蒸気と混合した。この時混合され
る水蒸気量は天然ガス中の炭素原子のモル数の２倍に相
当する量（Ｓ／Ｃ＝２）であることが好ましい。得られ
た混合ガスはライン１６によって熱回収器１に設けられ
た予熱器１ａに供給し、そこで５４０℃に加熱した後、
ライン１７によって第１段改質炉２に設けられた改質触
媒管２ａに供給した。第１段改質炉２では燃料ガスの燃
焼によって改質触媒管２ａが加熱され、改質触媒管２ａ
の内部ではこの熱と触媒の働きによって天然ガスと水蒸
気の間で改質反応が進み、供給された天然ガスの６５％
が改質され、温度７５０℃、圧力７Bar G.、７．４モル
％の残留メタンガスが含まれた改質ガスとなって第１段
改質炉２を出た。該改質ガスはライン１８によって調圧
弁４に運ばれ、そこで還元炉６の入口におけるガスの圧
力が調節された。調圧弁４からのガスはライン１９によ
って混合器５に供給された。そこでライン１３によって
熱回収器１に設けられた予熱器１ｂに導入され４５０℃
に予熱され、ライン１４によって混合器５に導入される
残りの４０％に相当する天然ガスと混合された。混合器
５をでる混合ガスはライン１５によって第２段改質炉３
に設けられた改質触媒管３ａに供給された。第２段改質
炉３では第１段と同様に燃料ガスの燃焼によって改質触
媒管３ａが加熱され、改質触媒管３ａの内部ではこの熱
と触媒の働きによって改質反応が進み、供給された天然
ガスのほとんどが改質され、温度８４０℃、圧力１．２
Bar G.の還元性ガスになって第２段改質炉３を出た。こ
の時当該ガスの還元性ガス比Ｒは１０以上（１３．０
５）となっており、Ｓ／Ｃが１．２で水蒸気改質された
場合と同等のガスの組成になっていた。また残留メタン
は1.92％まで改質されていた。第２段改質炉を出た還元
ガスはそのままライン２０によって還元炉６に導入し鉄
鉱石の還元に利用した。還元炉６では該還元ガスは還元
炉６の上部から降下してくる鉄鉱石と向流に接触し、こ
れを還元した後、その残渣ガスはトップガスとして還元
炉６の頂部からライン２１によって取り出せれ、スクラ
ッバー７に導入された。スクラッバー７で冷却、脱塵及
び乾燥されたトップガスは燃料として利用するためにラ
イン２２によって第１段改質炉２及び第２段改質炉３の
燃焼装置に送られる。表１に工程上重要な点におけるガ
スの組成を示す。
造した。原料の天然ガスはライン１０より供給し、二分
して一方の６０％相当分はライン１２に導入し、ライン
１１から導入される水蒸気と混合した。この時混合され
る水蒸気量は天然ガス中の炭素原子のモル数の２倍に相
当する量（Ｓ／Ｃ＝２）であることが好ましい。得られ
た混合ガスはライン１６によって熱回収器１に設けられ
た予熱器１ａに供給し、そこで５４０℃に加熱した後、
ライン１７によって第１段改質炉２に設けられた改質触
媒管２ａに供給した。第１段改質炉２では燃料ガスの燃
焼によって改質触媒管２ａが加熱され、改質触媒管２ａ
の内部ではこの熱と触媒の働きによって天然ガスと水蒸
気の間で改質反応が進み、供給された天然ガスの６５％
が改質され、温度７５０℃、圧力７Bar G.、７．４モル
％の残留メタンガスが含まれた改質ガスとなって第１段
改質炉２を出た。該改質ガスはライン１８によって調圧
弁４に運ばれ、そこで還元炉６の入口におけるガスの圧
力が調節された。調圧弁４からのガスはライン１９によ
って混合器５に供給された。そこでライン１３によって
熱回収器１に設けられた予熱器１ｂに導入され４５０℃
に予熱され、ライン１４によって混合器５に導入される
残りの４０％に相当する天然ガスと混合された。混合器
５をでる混合ガスはライン１５によって第２段改質炉３
に設けられた改質触媒管３ａに供給された。第２段改質
炉３では第１段と同様に燃料ガスの燃焼によって改質触
媒管３ａが加熱され、改質触媒管３ａの内部ではこの熱
と触媒の働きによって改質反応が進み、供給された天然
ガスのほとんどが改質され、温度８４０℃、圧力１．２
Bar G.の還元性ガスになって第２段改質炉３を出た。こ
の時当該ガスの還元性ガス比Ｒは１０以上（１３．０
５）となっており、Ｓ／Ｃが１．２で水蒸気改質された
場合と同等のガスの組成になっていた。また残留メタン
は1.92％まで改質されていた。第２段改質炉を出た還元
ガスはそのままライン２０によって還元炉６に導入し鉄
鉱石の還元に利用した。還元炉６では該還元ガスは還元
炉６の上部から降下してくる鉄鉱石と向流に接触し、こ
れを還元した後、その残渣ガスはトップガスとして還元
炉６の頂部からライン２１によって取り出せれ、スクラ
ッバー７に導入された。スクラッバー７で冷却、脱塵及
び乾燥されたトップガスは燃料として利用するためにラ
イン２２によって第１段改質炉２及び第２段改質炉３の
燃焼装置に送られる。表１に工程上重要な点におけるガ
スの組成を示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】図２に示されるような装置を用いることも
できる。原料の天然ガスに硫黄化合物が含まれている場
合、第１段改質炉２に供給される部分の天然ガスをライ
ン１２の途中に設けられた脱硫装置８を通して脱硫し、
第１段改質炉２の触媒が硫黄によって被毒され活性が低
下するのを防ぐが、第２段改質炉３に供給される天然ガ
スは脱硫しないで硫黄で被毒させ、触媒上での炭素析出
を抑制しようとする工程を示す。更に図１に示される装
置の調圧弁７を膨張タービン９で置き換えることにより
動力を発生させ、装置の総合効率を向上させる工夫がさ
れている。
できる。原料の天然ガスに硫黄化合物が含まれている場
合、第１段改質炉２に供給される部分の天然ガスをライ
ン１２の途中に設けられた脱硫装置８を通して脱硫し、
第１段改質炉２の触媒が硫黄によって被毒され活性が低
下するのを防ぐが、第２段改質炉３に供給される天然ガ
スは脱硫しないで硫黄で被毒させ、触媒上での炭素析出
を抑制しようとする工程を示す。更に図１に示される装
置の調圧弁７を膨張タービン９で置き換えることにより
動力を発生させ、装置の総合効率を向上させる工夫がさ
れている。
【００２５】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
還元性ガス比の高い改質ガスを効率よく製造できる方法
を提供できるようになった。
還元性ガス比の高い改質ガスを効率よく製造できる方法
を提供できるようになった。
【図１】本発明に用いられる還元ガス製造装置の一例を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明に用いられる還元ガス製造装置の一例を
示す図である。
示す図である。
【図３】従来提案されている還元ガス製造装置の一例を
示す図である。
示す図である。
１ 熱回収器
１ａ 予熱器
１ｂ 予熱器
２ 第１改質炉
２ａ 改質触媒管
３ 第２改質炉
３ａ 改質触媒管
４ 調圧弁
５ 混合器
６ 還元炉
７ スクラッバー
８ 脱硫装置
９ 膨張タービン
Claims (4)
- 【請求項１】軽質炭化水素原料を等モル以上の水蒸気に
よって改質するにあたり、下記の工程を含むことを特徴
とする還元性ガス製造方法。 予熱した軽質炭化水素原料の一部を水蒸気と混合して
第１段の改質炉に供給し、水蒸気改質反応により前記軽
質炭化水素の一部を改質する工程。 第１段の改質炉から出る一部改質されたガスに残りの
軽質炭化水素原料を混合して第２段の改質炉に供給し、
水蒸気改質反応により該炭化水素を更に改質する工程。 - 【請求項２】第１段の改質炉に供給される軽質炭化水素
原料ガスには実質的に硫黄化合物を含有させないものと
し、第２段の改質炉に供給される炭化水素原料ガスは実
質的に硫黄化合物を含有させたものとする請求項１記載
の還元性ガス製造方法。 - 【請求項３】２個の改質炉を有する還元性ガス製造装置
であって、第１段の改質炉には軽質炭化水素原料の一部
と水蒸気の混合ガスが供給されるラインが設けられ、第
２段の改質炉には第１段の改質炉から出る改質ガスと残
りの軽質炭化水素原料との混合ガスが供給されるライン
が設けられていることを特徴とする還元性ガス製造装
置。 - 【請求項４】第１段の改質炉から第２段の改質炉に至る
ライン中に膨張タービンが設けられた請求項３記載の還
元性ガス製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20840991A JPH0524802A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 還元性ガス製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20840991A JPH0524802A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 還元性ガス製造方法及び製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0524802A true JPH0524802A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16555764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20840991A Withdrawn JPH0524802A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 還元性ガス製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0524802A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5468803A (en) * | 1992-03-03 | 1995-11-21 | Nippon Zeon Co. Ltd. | Medical implement, polymer composition, and optical material |
| JP2006001816A (ja) * | 2004-06-21 | 2006-01-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素製造装置及び水素製造方法 |
| JP2008512336A (ja) * | 2004-09-09 | 2008-04-24 | ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット | 水素および／または一酸化炭素の製造方法 |
| JP2016023107A (ja) * | 2014-07-22 | 2016-02-08 | 株式会社デンソー | 改質器 |
-
1991
- 1991-07-24 JP JP20840991A patent/JPH0524802A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5468803A (en) * | 1992-03-03 | 1995-11-21 | Nippon Zeon Co. Ltd. | Medical implement, polymer composition, and optical material |
| JP2006001816A (ja) * | 2004-06-21 | 2006-01-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素製造装置及び水素製造方法 |
| JP2008512336A (ja) * | 2004-09-09 | 2008-04-24 | ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット | 水素および／または一酸化炭素の製造方法 |
| JP2016023107A (ja) * | 2014-07-22 | 2016-02-08 | 株式会社デンソー | 改質器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0106076B1 (en) | Preparation of ammonia synthesis gas | |
| CN105377798B (zh) | 使用基于氧转运膜的重整系统生产甲醇的方法和系统 | |
| US20220194789A1 (en) | Atr-based hydrogen process and plant | |
| TWI732818B (zh) | 用於產生氨合成氣之方法，從此種氣體產生氨之方法，及經配置以執行此等方法的設備 | |
| EP1016643B1 (en) | Method of producing methanol | |
| US4383982A (en) | Ammonia production process | |
| EP0601956B1 (en) | Process for the preparation of carbon monoxide rich gas | |
| US20230271829A1 (en) | ATR-Based Hydrogen Process and Plant | |
| AU2020227114B2 (en) | A process for the synthesis of ammonia | |
| US20180371560A1 (en) | Method and system for producing high-carbon dri using syngas | |
| CN114423875A (zh) | 利用氢气的直接还原工艺 | |
| Appl | The Haber-Bosch heritage: The ammonia production technology | |
| JPH0742081B2 (ja) | 還元ガスの製造方法 | |
| RU2726175C1 (ru) | Способы и системы для повышения содержания углерода в губчатом железе в восстановительной печи | |
| US4756750A (en) | Process for the direct reduction of iron ore | |
| JPH0524802A (ja) | 還元性ガス製造方法及び製造装置 | |
| JPH0257134B2 (ja) | ||
| JPS6015682B2 (ja) | 金属鉱石の還元方法 | |
| KR101684484B1 (ko) | 용융슬래그로부터 회수한 현열의 활용을 극대화한 개질 촉매반응 공정 및 설비 | |
| JPH0665601B2 (ja) | 炭化水素の水蒸気改質法 | |
| JPS6325044B2 (ja) | ||
| JP3947266B2 (ja) | 水素製造方法およびそれに用いる装置 | |
| US20240018614A1 (en) | Method for operating a blast furnace installation | |
| JPS58190821A (ja) | アンモニア生産方法 | |
| CN116096925A (zh) | 用于对高炉设备进行操作的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |