JPH0774343B2 - Method and apparatus for coal gasification by PSA - Google Patents

Method and apparatus for coal gasification by PSA

Info

Publication number
JPH0774343B2
JPH0774343B2 JP1538087A JP1538087A JPH0774343B2 JP H0774343 B2 JPH0774343 B2 JP H0774343B2 JP 1538087 A JP1538087 A JP 1538087A JP 1538087 A JP1538087 A JP 1538087A JP H0774343 B2 JPH0774343 B2 JP H0774343B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coal
gas
nitrogen
psa
oxygen
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1538087A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63183992A (en
Inventor
森原  淳
俊太郎 小山
舜介 野北
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP1538087A priority Critical patent/JPH0774343B2/en
Publication of JPS63183992A publication Critical patent/JPS63183992A/en
Publication of JPH0774343B2 publication Critical patent/JPH0774343B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石炭のガス化方法及び装置に関し、更に詳し
く言えば石炭その他の炭化水素類を、空気分離装置で生
成した搬送ガスで搬送し、同じく空気分離装置で生成し
た石炭ガス化剤と共に石炭ガス化炉に供給し、高温,高
圧下で反応させ可燃性ガスを得る石炭ガス化方法及び石
炭ガス化装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coal gasification method and apparatus, and more specifically, it conveys coal and other hydrocarbons with a carrier gas generated by an air separation device. The present invention also relates to a coal gasification method and a coal gasification device, which are supplied to a coal gasification furnace together with a coal gasifying agent produced by an air separation device, and are reacted under high temperature and high pressure to obtain a flammable gas.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

石炭は、豊富な埋蔵量を持つ有用なエネルギー源である
が、固体であり、且つ灰分を多く含有しているため、石
油や天然ガスに比べてその利用分野が限定されている。
しかし、この石炭をガスや液体に転換すれば、利用分野
が大幅に広がり有益なエネルギー源になり得るため、各
国で石炭の流体化技術が開発されている。このような状
況下で、特に石炭ガス化は、次世代の発電方法として注
目されている石炭ガス化複合発電システムの要素機器と
して研究開発が進められている。
Coal is a useful energy source with abundant reserves, but its application field is limited as compared with petroleum and natural gas because it is a solid and contains a large amount of ash.
However, if this coal is converted into gas or liquid, the field of application can be greatly expanded and it can be a useful energy source, and thus coal liquefaction technology is being developed in each country. Under such circumstances, research and development of coal gasification is being promoted as an elemental device of an integrated coal gasification combined cycle power generation system, which is attracting attention as a next-generation power generation method.

石炭ガス化とは、石炭を細かく砕いて酸化剤と共に高温
のガス化炉へ供給し高温の炉内で反応させ部分酸化等の
ガス化反応を起こさせることを言う。これにより一酸化
炭素,水素を主成分とする可燃性ガスを生成させる。
Coal gasification refers to finely crushing coal and supplying it to a high-temperature gasification furnace together with an oxidizing agent to cause a reaction in the high-temperature furnace to cause a gasification reaction such as partial oxidation. As a result, a flammable gas containing carbon monoxide and hydrogen as main components is generated.

石炭ガス化複合発電システムでは、この石炭ガス化炉で
得られた高温の可燃性ガスの顕熱を熱回収してスチーム
を作りスチームタービンを駆動させ、これと同時にガス
化した可燃性ガスでガスタービンを駆動させるものであ
る。このシステムでは、従来のスチームタービンだけの
場合に比べ発電効率を数%向上させることができる。こ
のような石炭ガス化複合発電システムのような大規模な
需要に対応して石炭ガス化装置も大容量化,高効果率が
進められている。
In the integrated coal gasification combined cycle power generation system, the sensible heat of the high temperature combustible gas obtained in this coal gasification furnace is recovered by heat to drive the steam turbine, and at the same time, the gasified combustible gas is used for gasification. It drives a turbine. With this system, the power generation efficiency can be improved by several percent as compared with the conventional steam turbine alone. In response to such large-scale demand as in the integrated coal gasification combined cycle power generation system, the coal gasification equipment has also been increased in capacity and efficiency.

発電を目的に石炭ガス化を行なう場合、酸化剤として酸
素を用いる酸素ガス化,酸化剤として空気を用いる空気
ガス化という二つのガス化方法に大別することができ
る。このガス化方式の違いによるガス化効率,酸化剤製
造コスト,発電コストを表1に示す。
When coal gasification is performed for the purpose of power generation, it can be roughly classified into two gasification methods, namely oxygen gasification using oxygen as an oxidant and air gasification using air as an oxidant. Table 1 shows the gasification efficiency, oxidizer production cost, and power generation cost depending on the difference in this gasification method.

酸化ガス化では、酸化剤が全て反応するのでガス化炉の
効率が良い。しかし、酸素の製造コストが必要なため発
電コストが高くなる。一方空気ガス化では、酸化剤とし
て反応しない窒素も合わせて供給することになるのでガ
ス化炉の効率が低い。しかし、酸素の製造コストが不要
なため発電コストは安くなる。そこで、従来酸素製造に
用いられていた深冷法(特公昭55−25344号公報)の替
わりにPSA(Pressure Swing Adsorption)を用いれば低
い酸化剤製造コストで、しかも高いガス化効率を得られ
るので空気だけで石英をガス化するシステムと比較して
更に発電コストを低減させ得ると考えられる。このPSA
に関する先行技術として特公昭57−50722号公報等があ
る。
In oxidative gasification, all the oxidizer reacts, so the efficiency of the gasification furnace is good. However, since the production cost of oxygen is required, the power generation cost becomes high. On the other hand, in air gasification, nitrogen that does not react as an oxidant is also supplied, so the efficiency of the gasification furnace is low. However, since the production cost of oxygen is unnecessary, the power generation cost will be low. Therefore, if PSA (Pressure Swing Adsorption) is used instead of the deep-cooling method (Japanese Patent Publication No. 55-25344) conventionally used for oxygen production, it is possible to obtain high gasification efficiency at low oxidant production cost. It is considered that the power generation cost can be further reduced as compared with a system in which quartz is gasified only by air. This PSA
As a prior art relating to this, there is Japanese Examined Patent Publication No. 57-50722.

しかし、PSAで酸化剤を生成し石英のガス化をするには
以下に示す問題点があつた。それは、特開昭58−23295
号公報に記載されているように石炭ガス化炉には石炭を
搬送することを目的に純度の非常に高い窒素が必要なこ
とである。これは石炭をガス化炉内に供給する気体に酸
素が含まれると石炭が粉塵爆発し危険であるためであ
る。また、一般に粉体を高圧の炉内へ供給するにはロツ
クホツパーシステムが用いられるが、この方式であると
加圧した気体と粉塵を混合するので、気体に酸素が含ま
れと石炭が粉塵爆発し危険であるためである。
However, there were the following problems in producing oxidizer with PSA and gasifying quartz. It is JP-A-58-23295
As described in the publication, a coal gasification furnace requires very high-purity nitrogen for the purpose of transporting coal. This is because if the gas supplied to the gasification furnace contains oxygen, the coal will be dust-explosed and dangerous. Generally, a rockhopper system is used to supply powder into a high-pressure furnace, but this method mixes pressurized gas and dust, so if the gas contains oxygen and coal is dusty. This is because it explodes and is dangerous.

従来の深冷法では酸素と同時に窒素も生成するので、こ
の生成した窒素を用いて石炭搬送用のガスとすれば良か
つた。しかしPSAでは、酸素を生成させたときに廃棄さ
れるガスは空気に比べれば窒素濃度は高いが、酸素濃度
が高く石炭搬送用ガスとして使用することはできない。
結果として石炭搬送用の窒素は別のプラントから持ち込
むか、酸化剤製造用以外に窒素製造用のプラントを作ら
ねばならない(特開昭56−12289号公報)。その結果、
結局プラント全体のコストに影響を及ぼし発電コストを
高くしていた。
In the conventional deep-cooling method, nitrogen is generated at the same time as oxygen, so it is sufficient to use the generated nitrogen as a gas for coal transportation. However, in PSA, the gas discarded when oxygen is generated has a higher nitrogen concentration than air, but it has a high oxygen concentration and cannot be used as a coal transportation gas.
As a result, nitrogen for coal transportation must be brought in from another plant, or a plant for producing nitrogen other than for producing an oxidant must be created (Japanese Patent Laid-Open No. 56-12289). as a result,
Eventually, it affected the cost of the entire plant and increased the power generation cost.

ここでPSA、石炭ガス化装置の基本概念を述べる。石炭
ガス化用酸化剤の石炭供給量に対する割合は、最高の冷
ガス効率を与える割合が好ましい。ここで、冷ガス効率
とは、供給した石炭の発熱量に対する生成したガスの発
熱量の割合を表す。石炭ガス化は、一般に部分ガス化反
応を主体とするものであり、下式で示される。
Here, the basic concept of PSA and coal gasifier is described. The ratio of the oxidizer for coal gasification to the supplied amount of coal is preferably the ratio that gives the highest cold gas efficiency. Here, the cold gas efficiency represents the ratio of the calorific value of the generated gas to the calorific value of the supplied coal. Coal gasification is generally based on a partial gasification reaction and is represented by the following formula.

CnHm(石炭)+n/2O2→nCO+m/2H2 ここで石炭は簡単なため灰分等の成分は除外して炭化水
素として表す。上式から石炭中のカーボンが、全て一酸
化炭素となつた場合に最も生成ガスの発熱量が高くなる
と言える。この反応は、発熱反応であるため、外部から
熱を加えなくとも反応は進行する。しかし、空気で石炭
のガス化を行なおうとする場合、一定量の発熱量があつ
ても空気中に含まれる不活性ガスの窒素により薄めら
れ、炉内の温度を上昇させることができず、ガス化反応
速度が遅くなり、ガス化速度を低下させるという欠点が
ある。特に、気流層で石炭のガス化を行なう場合、気流
層の大きな特徴として、石炭中の灰分を溶融させて処理
することがあるが、このためには炉内の温度を灰分の溶
融温度以上に高くする必要があり、上式の部分酸化反応
による発熱量では不充分である。そこで一般に酸素量を
増大させて、上式の反応と並行して下式で示される燃焼
反応を行なわせる。
C n H m (coal) + n / 2O 2 → nCO + m / 2H 2 Since coal is simple, components such as ash are excluded and expressed as hydrocarbons. From the above equation, it can be said that the calorific value of the produced gas is highest when the carbon in the coal is all carbon monoxide. Since this reaction is an exothermic reaction, the reaction proceeds without applying heat from the outside. However, when trying to gasify coal with air, even if there is a certain amount of heat generation, it is diluted by nitrogen, an inert gas contained in the air, and the temperature inside the furnace cannot be raised, There is a drawback that the gasification reaction rate becomes slow and the gasification rate is reduced. In particular, when coal gasification is carried out in the airflow layer, a major feature of the airflow layer is that the ash content in the coal is melted and processed, but for this purpose, the temperature in the furnace is set above the melting temperature of the ash content. The amount of heat generated by the partial oxidation reaction in the above formula is insufficient. Therefore, generally, the amount of oxygen is increased so that the combustion reaction represented by the following equation is performed in parallel with the reaction of the above equation.

CnHm(石炭)+(n+m/4)O2→nCO2+m/2H2O しかし、この燃焼反応を同時に起こさせると、生成ガス
の発熱量が低下し、冷ガス効率が低下する。そこで酸素
富化空気により空気中に含まれる不活性ガスの窒素量を
減らして高温化することが考えられる。この酸素富化空
気の酸素量は特に気流層においては、炉内の温度を灰分
の溶融温度以上に高くすればよく、高純度酸素の必要は
ない。
C n H m (coal) + (n + m / 4) O 2 → nCO 2 + m / 2H 2 O However, when this combustion reaction is caused at the same time, the calorific value of the produced gas is reduced and the cold gas efficiency is reduced. Therefore, it is conceivable that the oxygen-rich air reduces the amount of nitrogen in the inert gas contained in the air to raise the temperature. The oxygen content of the oxygen-enriched air is not particularly required to be high-purity oxygen as long as the temperature inside the furnace is higher than the melting temperature of the ash, especially in the airflow layer.

石炭搬送用ガスとしては、自然発火の考え方から、少な
くとも酸素濃度が5%以下であることが必要である。ま
た、石炭搬送用ガスの必要量は、石炭の安定搬送条件か
ら窒素供給量/石炭供給量を0.1にすることが最も好ま
しい。
From the viewpoint of spontaneous combustion, it is necessary that the gas for coal transportation has an oxygen concentration of at least 5% or less. Further, the required amount of gas for coal transportation is most preferably 0.1 / nitrogen supply amount / coal supply amount from the stable coal transportation conditions.

しかし、PSAでは、高圧で特定成分のガスを吸着させ、
低圧で脱着させる。従つて低圧のパージガスでは、前記
した特定成分のガスの濃度が高く、高圧で取り出される
ガスでは特定成分のガス濃度が低い。一般的には空気中
の酸素と窒素を分離するのに、ゼオライト等の吸着剤を
用いて、窒素を吸着させ、酸素の濃度が高いガスを生成
させている。この窒素吸着型,酸素富化空気製造方法に
より得られるガスを表2に示す。
However, with PSA, the gas of a specific component is adsorbed at high pressure,
Desorb at low pressure. Therefore, the low-pressure purge gas has a high concentration of the above-described specific component gas, and the gas taken out at a high pressure has a low concentration of the specific component. Generally, in order to separate oxygen and nitrogen in the air, an adsorbent such as zeolite is used to adsorb nitrogen and generate a gas having a high oxygen concentration. Table 2 shows the gases obtained by this nitrogen adsorption type, oxygen-enriched air production method.

このようにPSAで生産されたガスを、前記した石炭ガス
化に使用するとき、廃棄ガスを石炭搬送用ガスとして使
用することが考えられる。
When the gas produced by PSA is used for coal gasification as described above, it is conceivable to use waste gas as a coal carrier gas.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、廃棄ガスをそのまま石炭搬送用ガスとして使用
するには、酸素濃度が高く(窒素濃度が低く)、石炭が
自然発火する危険があり不適である。従つて、これを再
度他のPSAに導入して更に酸素濃度を低下させて使用せ
ざるを得ない。この方法では装置が複雑となり、また、
他のPSAに導入することでプラント全体のコストもアツ
プするので好ましくない。また、石炭運送用ガスの量
は、石炭ガス化用酸化剤である酸素富化ガスの4倍も必
要なく、ごく少量でよい。発明者は、PSAの廃棄ガスが
常に一定濃度ではなく、経時変化することに着目した。
PSAの廃棄ガスの経時変化を第2図に示す。PSAの廃棄ガ
スは、脱着操作開始当初は、ほぼ空気と等しい窒素濃度
を示すが、脱着工程が進むにつれ窒素濃度が上昇する。
すなわち、酸化濃度が低下する。これは、脱着操作開始
当初は、塔内の空隙に充満した空気が、排出されるため
であり、脱着工程が進むにつれて吸着工程で吸着剤に吸
着された窒素が脱着され塔内に充満するので酸素濃度が
低下するのである。
However, it is not suitable to use the waste gas as it is as a gas for transporting coal, because it has a high oxygen concentration (low nitrogen concentration) and there is a risk of spontaneous combustion of the coal. Therefore, it is unavoidable to introduce this into another PSA again to further reduce the oxygen concentration before use. This method complicates the device, and
The cost of the entire plant is increased by introducing it to other PSAs, which is not preferable. Further, the amount of the coal transportation gas is not required to be four times as large as the oxygen-enriched gas which is the oxidizer for coal gasification, and may be a very small amount. The inventor has noticed that the waste gas of PSA does not always have a constant concentration but changes with time.
Figure 2 shows the changes over time in the waste gas of PSA. The waste gas of PSA shows a nitrogen concentration almost equal to that of air at the beginning of the desorption operation, but the nitrogen concentration increases as the desorption process progresses.
That is, the oxidation concentration decreases. This is because at the beginning of the desorption operation, the air filled in the voids in the tower is discharged, and as the desorption step progresses, the nitrogen adsorbed by the adsorbent in the adsorption step is desorbed and fills the tower. The oxygen concentration decreases.

本発明の目的は、PSAによつて生成される酸素富化ガス
及び窒素富化ガスを用いて石炭の粉塵爆発のおそれなく
石炭をガス化することのできるPSAによる石炭ガス化方
法及び装置を提供するにある。
An object of the present invention is to provide a coal gasification method and apparatus by PSA capable of gasifying coal without fear of dust explosion of coal by using oxygen-enriched gas and nitrogen-enriched gas produced by PSA. There is.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、PSAの窒素脱着操作開始後の酸素濃度が5%
以下に低下した窒素富化ガスを、石炭ガス化炉に石炭そ
の他の炭化水素類を搬送する石炭搬送用ガスとして用い
るものである。
The present invention has an oxygen concentration of 5% after the start of PSA nitrogen desorption operation.
The nitrogen-enriched gas reduced below is used as a coal-conveying gas that conveys coal and other hydrocarbons to a coal gasification furnace.

また、他の手段として、空気から窒素ガスを吸着して酸
素富化ガスを生成すると共に窒素脱着操作により窒素富
化ガスを生成する圧力吸着分離装置(PSA)と、このPSA
の窒素富化ガスの出口とバルブを有する連通ライにより
連通され該窒素富化ガスを貯える搬送ガス貯蔵タンク
と、この搬送ガス貯蔵タンク内の石炭搬送用ガスにより
搬送される石炭その他の炭化水素類を貯蔵する石炭貯蔵
ホツパと、搬送された石炭その他の炭化水素類を前記酸
素富化ガスを石炭ガス化用酸化剤としてガス化する石炭
ガス化炉とから構成したものである。
As another means, a pressure adsorption / separation device (PSA) for adsorbing nitrogen gas from air to generate oxygen-enriched gas and nitrogen-desorption operation for producing nitrogen-enriched gas, and this PSA
Carrier gas storage tank for storing the nitrogen-enriched gas, which is communicated with the nitrogen-enriched gas outlet and a communication line having a valve, and coal and other hydrocarbons carried by the coal-conveying gas in the carrier gas storage tank. And a coal gasification furnace for gasifying the transported coal and other hydrocarbons as the oxygen-enriched gas as an oxidant for coal gasification.

〔作用〕[Action]

本発明は、PSAの脱着操作開始初期の塔内の空隙に充満
していた空気を排出させる工程と、脱着操作後期の本来
の脱着工程とを分離し、後者で排出される酸素濃度5%
以下の高濃度窒素ガスを石炭搬送ガスに用いるものであ
る。
The present invention separates the step of discharging the air filled in the voids in the tower at the beginning of the desorption operation of PSA from the original desorption step in the latter stage of the desorption operation, and the oxygen concentration discharged in the latter is 5%.
The following high-concentration nitrogen gas is used as the coal carrier gas.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例を第1図により説明する。PSAの全体
は、窒素の吸脱着塔21及び吸脱着塔22,搬送ガス貯蔵タ
ンク23,石炭貯蔵ホツパ24,石炭ガス化炉26,及び以上の
機器を連通するバルブ等により構成される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The entire PSA is composed of a nitrogen adsorption / desorption tower 21 and a nitrogen adsorption / desorption tower 22, a carrier gas storage tank 23, a coal storage hopper 24, a coal gasification furnace 26, and a valve connecting the above equipments.

空気1を圧縮して供給する空気圧縮器31の後流の配管は
バルブ11を介して吸脱着塔21の頂部に、バルブ13を介し
て吸脱着塔22の頂部に並行に接続されている。吸脱着塔
21及び吸脱着塔22には、ゼオライト等の窒素を酸素と比
較して選択的に吸着する吸着剤が充填されている。吸脱
着塔21の底部の後流に配管はバルブ15を介して、また、
吸脱着塔22の底部の後流の配管はバルブ16を介して並行
にガス化剤圧縮器33に接続されている。ガス化剤圧縮器
33の後流の配管は、石炭ガス化炉26に取り付けられた石
炭バーナー25に接続されている。吸脱着塔21の頂部の後
流の配管は、バルブ12を介して、また、吸脱着塔22の頂
部の後流の配管は、バルブ14を介して合流される。更に
合流した後の配管は、バルブ17を介して低酸素濃度ガス
の利用施設3に、及びバルブ18を介して搬送ガス圧縮器
32に接続される。搬送ガス圧縮器32の後流配管は、搬送
ガス貯蔵タンク23に接続され、搬送ガス貯蔵タンク23の
後流配管は、バルブ19を介して石炭バーナ25に、また、
バルブ41を介して石炭ホツパ21に接続されている。石炭
ホツパ21の後流配管は、ロータリーバルブ40及びバルブ
10を介して石炭バーナ25に接続されている。
The downstream pipes of the air compressor 31 for compressing and supplying the air 1 are connected in parallel to the top of the adsorption / desorption tower 21 via the valve 11 and to the top of the adsorption / desorption tower 22 via the valve 13. Adsorption and desorption tower
21 and the adsorption / desorption tower 22 are filled with an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen such as zeolite as compared with oxygen. In the wake of the bottom of the adsorption / desorption tower 21, the piping is connected via the valve 15,
The downstream pipes of the bottom of the adsorption / desorption tower 22 are connected in parallel to the gasifying agent compressor 33 via the valve 16. Gasifier compressor
The downstream piping of 33 is connected to a coal burner 25 attached to a coal gasifier 26. The pipe downstream of the top of the adsorption / desorption tower 21 is joined via a valve 12, and the pipe downstream of the top of the adsorption / desorption tower 22 is joined via a valve 14. The pipe after the merging is further connected to the low oxygen concentration gas utilization facility 3 via the valve 17 and the carrier gas compressor via the valve 18.
Connected to 32. The downstream pipe of the carrier gas compressor 32 is connected to the carrier gas storage tank 23, and the downstream pipe of the carrier gas storage tank 23 is connected to the coal burner 25 via the valve 19, and
It is connected to the coal hopper 21 via a valve 41. The downstream pipe of the coal hopper 21 is a rotary valve 40 and a valve.
It is connected to the coal burner 25 via 10.

次に以上のような構成の本実施例での動作を詳細に述べ
る。まず、バルブ11〜16の開閉方法を表3に示す。
Next, the operation of this embodiment having the above configuration will be described in detail. First, Table 3 shows how to open and close the valves 11 to 16.

表より明らかなように、吸脱着塔21が吸着状態の時、吸
脱着塔22は脱着状態にあり、吸脱着塔22が吸着状態の
時、吸脱着塔21は脱着状態にある。以下に、吸脱着塔21
が吸着状態にある時について述べる。
As is clear from the table, when the adsorption / desorption tower 21 is in the adsorption state, the adsorption / desorption tower 22 is in the desorption state, and when the adsorption / desorption tower 22 is in the adsorption state, the adsorption / desorption tower 21 is in the desorption state. Below, the adsorption and desorption tower 21
The time when is in the adsorption state will be described.

空気1は空気圧縮器31で加圧され、バルブ11を介して吸
脱着塔21の頂部に送られる。吸脱着塔21では窒素が酸素
と比較して選択的に吸着される。従つて吸脱着塔21の底
部より出るガスは、空気と比較して酸素濃度が高い酸素
富化ガスとして排出される。この酸素富化ガスは、ガス
化剤圧縮器33で加圧され、石炭バーナ25に送られる。
尚、吸脱着塔21が脱着状態にある時は、吸脱着塔22が以
上の動作を同様に行なう。
The air 1 is pressurized by the air compressor 31 and sent to the top of the adsorption / desorption tower 21 via the valve 11. In the adsorption / desorption tower 21, nitrogen is selectively adsorbed as compared with oxygen. Therefore, the gas discharged from the bottom of the adsorption / desorption tower 21 is discharged as an oxygen-enriched gas having a higher oxygen concentration than air. This oxygen-enriched gas is pressurized by the gasifying agent compressor 33 and sent to the coal burner 25.
Incidentally, when the adsorption / desorption tower 21 is in the desorption state, the adsorption / desorption tower 22 similarly performs the above operation.

吸脱着塔21が以上の動作を行なつている時、吸脱着塔22
では脱着操作が行なわれる。脱着操作における排出ガス
の窒素濃度の経時変化を第2図に示す。
When the adsorption / desorption tower 21 is performing the above operation, the adsorption / desorption tower 22
Then, the detaching operation is performed. FIG. 2 shows the change over time in the nitrogen concentration of the exhaust gas during the desorption operation.

吸脱着塔22の頂部より塔内ガスを排出するとき、供給す
る空気1と同じ方向から排出することになる等の理由で
窒素ガスの脱着初期には、ほぼ空気と同様な組成のガス
が得られる。更に塔内ガスの排出が進むと、塔内の圧力
が低下し、吸着剤に吸着されていた窒素の脱着が行なわ
れる。その結果、吸脱着塔22の頂部より排出されたガス
の窒素濃度が増大する。以上のような傾向を第2図は示
している。本発明ではこの事実を利用して、この吸脱着
塔22の頂部より排出された窒素ガスを石炭ガス化炉26の
石炭搬送用ガスとして利用しようとするものである。
When the internal gas is discharged from the top of the adsorption / desorption tower 22, it will be discharged from the same direction as the air 1 to be supplied. At the initial stage of desorption of nitrogen gas, a gas having almost the same composition as air is obtained. To be When the gas in the column is further discharged, the pressure in the column is lowered, and the nitrogen adsorbed by the adsorbent is desorbed. As a result, the nitrogen concentration of the gas discharged from the top of the adsorption / desorption tower 22 increases. FIG. 2 shows the above tendency. In the present invention, by utilizing this fact, the nitrogen gas discharged from the top of the adsorption / desorption tower 22 is used as a gas for coal transportation of the coal gasification furnace 26.

石炭搬送に使用する石炭搬送用ガスは、石炭と反応させ
ないために少なくとも酸素濃度を5%以下すなわち窒素
濃度を95%以上にする必要があることは前述した。ま
た、石炭ガス化用酸化剤として使用するガス量と比較し
て、石炭搬送に使用する石炭搬送用ガスの量は、非常に
少量で良いことも既に述べた。そこで、第2図におい
て、領域Aで排出された窒素濃度が95%以下の窒素ガス
は、例えば脱硫装置の再生に使用し、領域Bで排出され
た窒素濃度が95%以上のガスを直接石炭搬送用ガスに利
用する。
It has been described above that the gas for coal transportation used for coal transportation needs to have an oxygen concentration of 5% or less, that is, a nitrogen concentration of 95% or more so as not to react with coal. Further, it has already been described that the amount of the coal-transporting gas used for transporting the coal can be extremely small compared with the amount of the gas used as the oxidizer for coal gasification. Therefore, in FIG. 2, the nitrogen gas discharged in the area A having a nitrogen concentration of 95% or less is used, for example, for the regeneration of a desulfurization device, and the gas discharged in the area B having a nitrogen concentration of 95% or more is directly fed to Used as a carrier gas.

すなわち、第2図の領域Aではバルブ17を開放してバル
ブ18を閉めることで窒素濃度が95%以下の窒素ガスを取
り出して利用し、第2図の領域Bではバルブ18を開放し
てバルブ17を閉め、かつ搬送ガス圧縮器31を駆動させる
ことで窒素濃度が95%以上の石炭搬送用ガスとして利用
する。バルブ17及び18の開閉制御はマニユアルでも良い
し、特定のガス濃度を検出して自動制御するものでもよ
い。
That is, in the region A of FIG. 2, the valve 17 is opened and the valve 18 is closed to take out and utilize nitrogen gas having a nitrogen concentration of 95% or less. In the region B of FIG. 2, the valve 18 is opened and the valve is opened. By closing 17 and driving the carrier gas compressor 31, it is used as a coal carrier gas having a nitrogen concentration of 95% or more. The opening / closing control of the valves 17 and 18 may be manual, or may be automatic control by detecting a specific gas concentration.

この石炭搬送用ガスは、連続的には生産されないので、
搬送ガス貯蔵タンク23で一旦溜めておきバルブ41を介し
て供給量を調整しながら石炭貯蔵ホツパ24へ、バルブ19
を介して供給量を調製しながら石炭貯蔵ホツパ24へ、バ
ルブ19を介して供給量を調整しながら石炭ガス化炉26へ
供給される。石炭ガス化炉26では、供給された石炭2を
効率よくガス化し可燃性のガス4を製造する。
This coal carrier gas is not produced continuously,
It is temporarily stored in the carrier gas storage tank 23, and the valve 19 is supplied to the coal storage hopper 24 while adjusting the supply amount via the valve 41.
It is supplied to the coal storage hopper 24 while adjusting the supply amount via the, and to the coal gasification furnace 26 while adjusting the supply amount via the valve 19. In the coal gasification furnace 26, the supplied coal 2 is efficiently gasified to produce a combustible gas 4.

本実施例によれば、石炭搬送用ガスを高圧化するのに使
用する圧縮器と、脱着操作で用いる真空ポンプを搬送ガ
ス圧縮器32で兼ねられるため、装置全体を簡略化できる
と共に、システム全体のコストを低減できる。
According to this embodiment, since the compressor used to increase the pressure of the coal-transporting gas and the vacuum pump used in the desorption operation can be used as the carrier gas compressor 32, the entire apparatus can be simplified and the entire system can be simplified. The cost can be reduced.

第3図は、本発明を石炭ガス化発電システムに採用した
実施例を示す。石炭ガス化複合発電システムは、第1図
の実施例に示した機器に加えて、ガス精製塔27,燃焼器5
1,ガスタービン52,スチームタービン54,熱交換器53,空
気圧縮器55,発電機56より構成される。
FIG. 3 shows an embodiment in which the present invention is applied to a coal gasification power generation system. The integrated coal gasification combined cycle system includes a gas purification tower 27, a combustor 5 in addition to the equipment shown in the embodiment of FIG.
It is composed of a gas turbine 52, a steam turbine 54, a heat exchanger 53, an air compressor 55, and a generator 56.

石炭ガス化炉26で生成された可燃性ガス4はガス精製塔
27に送られて硫黄分と灰分が除かれる。精製された可燃
性ガス4は、燃焼器51へ送られて、空気圧縮器55よりバ
ルブ62を介して流量が調整された空気により燃焼器51で
燃焼される。この燃焼によりガスタービン52を駆動させ
る。更に、この燃焼排ガスから熱交換器53により熱エネ
ルギーをスチーム7として回収し、スチームタービン54
を駆動させる。ガスタービン52,スチームタービン54,発
電機56、及び空気圧縮器55は連動しており、ガスタービ
ン52,スチームタービン54で得られたエネルギーの一部
は、空気圧縮器55の駆動動力として使用され、その他は
発電機56に伝えられ電気エネルギーに変換される。
The combustible gas 4 produced in the coal gasifier 26 is a gas purification tower.
It is sent to 27 to remove sulfur and ash. The purified combustible gas 4 is sent to the combustor 51, and is combusted in the combustor 51 by the air whose flow rate is adjusted by the air compressor 55 via the valve 62. This combustion drives the gas turbine 52. Further, heat energy is recovered as steam 7 from the combustion exhaust gas by the heat exchanger 53, and the steam turbine 54
Drive. The gas turbine 52, the steam turbine 54, the generator 56, and the air compressor 55 work together, and a part of the energy obtained by the gas turbine 52 and the steam turbine 54 is used as driving power for the air compressor 55. , And others are transmitted to the generator 56 and converted into electric energy.

空気圧縮器55により加圧された空気は、バルブ61により
流量が調整された後、吸脱着塔21,22に送られて高濃度
酸素、及び窒素に分離され石炭ガス化に用いられる。
The flow rate of the air pressurized by the air compressor 55 is adjusted by the valve 61, and then the air is sent to the adsorption / desorption towers 21 and 22 to be separated into high-concentration oxygen and nitrogen and used for coal gasification.

第4図は第2実施例を示す。本実施例の基本構成は、前
記第1実施例と同様である。相違点は、吸脱着21,22の
脱着操作を、真空状態で行なうために、真空ポンプ34を
バルブ17より後流側に設けた点である。
FIG. 4 shows a second embodiment. The basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment. The difference is that the vacuum pump 34 is provided downstream of the valve 17 in order to perform the desorption operation of the adsorption / desorption 21, 22 in a vacuum state.

本実施例によれば、真空状態で脱着を行なうので、吸着
剤を優れた特性で使用でき、分離効率を向上させること
ができる。通常、吸着剤は低圧レベルで脱着するものが
ほとんどであるからである。
According to this embodiment, since desorption is performed in a vacuum state, the adsorbent can be used with excellent characteristics and the separation efficiency can be improved. Usually, most adsorbents desorb at low pressure levels.

第5図は、高圧での吸着脱着性能に優れた吸着剤を用い
た場合の実施例を示す。
FIG. 5 shows an example in which an adsorbent excellent in adsorption / desorption performance at high pressure was used.

現在は、PSAで生成したガスを常圧で使用するので、常
圧状態で優れた性能を示す吸着剤が一般的である。しか
し、石炭ガス化は高圧状態での酸化剤等のガスを必要と
するので、高圧での吸着脱着性能に優れた吸着剤が利用
されることも考えられる。その場合には、吸脱着塔21,2
2の操作圧力を、石炭搬送用ガスの圧力にすることが可
能である。そうすれば、第1実施例の第3図に示したよ
うな搬送ガス圧縮器32,ガス化剤圧縮器33を設置する必
要がなくなる。但し、石炭ガス化酸化剤の必要圧力と石
炭搬送用ガスの必要圧力は異なつており、圧力調節弁70
を設置する。
At present, since the gas generated by PSA is used under normal pressure, an adsorbent that exhibits excellent performance under normal pressure is common. However, since coal gasification requires a gas such as an oxidizer under high pressure, it is conceivable that an adsorbent excellent in adsorption / desorption performance under high pressure may be used. In that case, adsorption and desorption towers 21,2
The operating pressure of 2 can be the pressure of the coal carrier gas. Then, it is not necessary to install the carrier gas compressor 32 and the gasifying agent compressor 33 as shown in FIG. 3 of the first embodiment. However, the required pressure of the coal gasification oxidizer and the required pressure of the coal transportation gas are different, and the pressure control valve 70
Set up.

本実施例によれば、搬送ガス圧縮器32,ガス化剤圧縮器3
3を設置する必要がなくなるので、装置が単純化でき、
また、吸脱着塔21,22の操作圧力を高圧にできるので、
吸脱着塔21,22の大きさを小型化できる。
According to this embodiment, the carrier gas compressor 32, the gasifying agent compressor 3
Since it is not necessary to install 3, the device can be simplified,
Also, since the operating pressure of the adsorption / desorption towers 21 and 22 can be increased,
The size of the adsorption / desorption towers 21 and 22 can be reduced.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明方法によれば、PSAにより生成される窒息富化ガ
スを酸素濃度5%以下で利用するので石炭の粉塵爆発の
おそれなく石炭搬送用ガスとして用いることができ、別
に石炭搬送用ガスを生成する装置を設ける必要がない。
According to the method of the present invention, the suffocation-enriched gas generated by PSA is used at an oxygen concentration of 5% or less, so that it can be used as a coal-transporting gas without fear of dust explosion of coal, and another coal-transporting gas is generated. There is no need to provide a device for doing so.

また、本発明装置によれば、PSAをそのまま利用できる
ので石炭ガス化装置全体の構造が単純化でき、しかも大
型化しない。
Further, according to the device of the present invention, since PSA can be used as it is, the structure of the entire coal gasification device can be simplified, and the size is not increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の第1実施例の構成図、第2図は吸着剤
の特性における本実施例の操作範囲を示す説明図、第3
図は第1実施例に発電プラントを組み合わせた構成図、
第4図は第2実施例の構成図、第5図は第3実施例の構
成図を示す。 21……吸脱着塔、22……吸脱着塔、23……搬送ガス貯蔵
タンク、24……石炭貯蔵ホツパ、25……石炭バーナ、26
……石炭ガス化炉、27……ガス精製塔、31……空気圧縮
器、32……搬送ガス圧縮器、33……ガス化剤圧縮器、34
……真空ポンプ、51……燃焼器、52……ガスタービン、
53……熱交換器、54……スチームタービン、55……空気
圧縮器、70……圧力調節弁。
FIG. 1 is a configuration diagram of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation range of the present embodiment in the characteristics of the adsorbent, and FIG.
The figure is a block diagram combining the power plant with the first embodiment,
FIG. 4 is a block diagram of the second embodiment, and FIG. 5 is a block diagram of the third embodiment. 21 …… Adsorption / desorption tower, 22 …… Adsorption / desorption tower, 23 …… Carrier gas storage tank, 24 …… Coal storage hopper, 25 …… Coal burner, 26
...... Coal gasifier, 27 …… Gas refining tower, 31 …… Air compressor, 32 …… Carrier gas compressor, 33 …… Gasification agent compressor, 34
…… Vacuum pump, 51 …… Combustor, 52 …… Gas turbine,
53 …… Heat exchanger, 54 …… Steam turbine, 55 …… Air compressor, 70 …… Pressure control valve.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10J 3/72 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location C10J 3/72 Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】圧力吸着分離装置(PSA)で空気から窒素
ガスを吸着して酸素富化ガスを生成し、この酸素富化ガ
スを石炭ガス化用酸化剤として石炭その他の炭化水素類
をガス化するPSAによる石炭ガス化方法において、前記P
SAの窒素脱着操作開始後の酸素濃度が5%下に低下した
窒素富化ガスを、石炭ガス化炉に石炭その他の炭化水素
類を搬送する石炭搬送用ガスとして用いることを特徴す
るPSAによる石炭ガス化方法。
1. A pressure adsorption / separation device (PSA) adsorbs nitrogen gas from air to produce an oxygen-enriched gas, and the oxygen-enriched gas is used as an oxidizing agent for coal gasification to gasify coal and other hydrocarbons. In the coal gasification method using PSA,
PSA-based coal characterized by using a nitrogen-rich gas whose oxygen concentration has dropped below 5% after the start of the nitrogen desorption operation of SA as a coal-conveying gas for conveying coal and other hydrocarbons to a coal gasifier Gasification method.
【請求項2】空気から窒素ガスを吸着して酸素富化ガス
を生成すると共に窒素脱着操作により窒素富化ガスを生
成する圧力吸着分離装置(PSA)と、このPSAの窒素富化
ガスの出口とバルブを有する連通ラインにより連通され
該窒素富化ガスを貯える搬送ガス貯蔵タンクと、この搬
送ガス貯蔵タンク内の石炭搬送用ガスにより搬送される
石炭その他の炭化水素類を貯蔵する石炭貯蔵ホツパと、
搬送された石炭その他の炭化水素類を前記酸素富化ガス
を石炭ガス化用酸化剤としてガス化する石炭ガス化炉と
からなるPSAによる石炭ガス化装置。
2. A pressure adsorption / separation device (PSA) for adsorbing nitrogen gas from air to generate oxygen-enriched gas and nitrogen-desorbing operation for producing nitrogen-enriched gas, and an outlet for the PSA nitrogen-enriched gas. And a carrier gas storage tank that is connected by a communication line having a valve and stores the nitrogen-enriched gas, and a coal storage hopper that stores coal and other hydrocarbons that are carried by the coal carrier gas in the carrier gas storage tank. ,
A PSA coal gasification apparatus comprising a coal gasification furnace for gasifying the transported coal and other hydrocarbons by using the oxygen-enriched gas as an oxidizing agent for coal gasification.
【請求項3】特許請求の範囲第2項において、連通ライ
ンを分岐させて設けた排気ラインに真空ポンプを設けた
PSAによる石炭ガス化装置。
3. A vacuum pump is provided in an exhaust line provided by branching a communication line according to claim 2.
Coal gasifier by PSA.
JP1538087A 1987-01-26 1987-01-26 Method and apparatus for coal gasification by PSA Expired - Lifetime JPH0774343B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1538087A JPH0774343B2 (en) 1987-01-26 1987-01-26 Method and apparatus for coal gasification by PSA

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1538087A JPH0774343B2 (en) 1987-01-26 1987-01-26 Method and apparatus for coal gasification by PSA

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63183992A JPS63183992A (en) 1988-07-29
JPH0774343B2 true JPH0774343B2 (en) 1995-08-09

Family

ID=11887154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1538087A Expired - Lifetime JPH0774343B2 (en) 1987-01-26 1987-01-26 Method and apparatus for coal gasification by PSA

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0774343B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102417835A (en) * 2011-10-13 2012-04-18 华东理工大学 Method for preparing hydrogen-rich gas by performing catalytic gasification on petroleum coke
CN104263409B (en) * 2014-09-15 2017-03-29 杨新志 A kind of technique of pressure swing adsorption decarbonization tail gas oxygenation production liquid CO 2 purifying column distillate gas comprehensive utilization
CN109081304A (en) * 2018-10-26 2018-12-25 山东省舜天化工集团有限公司 One kind oxygen-enriched gas maker of energy-saving synthesis ammonia half and technique

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63183992A (en) 1988-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2745359C (en) A method and apparatus for producing power and hydrogen
AU2008278730B2 (en) Method of and a plant for combusting carbonaceous fuel by using a solid oxygen carrier
CA2575655C (en) A method of treating a gaseous mixture comprising hydrogen and carbon dioxide
TWI429753B (en) Method for separating blast furnace gas
US20070130957A1 (en) Systems and methods for power generation and hydrogen production with carbon dioxide isolation
CA2607205A1 (en) Adsorptive bulk separation for upgrading gas streams
CN1829656A (en) Method for extracting hydrogen from a gas containing methane, especially natural gas and system for carrying out said method
CA2551219A1 (en) Systems and methods for power generation with carbon dioxide isolation
JP4337354B2 (en) How to use by-product gas at steelworks
EP0444987B1 (en) Process for purifying high-temperature reducing gases and composite power plant with coal gasification
JPH04244504A (en) Carbon dioxide recovery type coal thermal power system
JP2013006990A (en) Coal gasification-combined electric power plant and coal gasification plant
EP0262894A2 (en) For the co-production of carbon dioxide and hydrogen
CN102712469A (en) Method for operating an IGCC power plant process having integrated CO2 separation
JPH0678531B2 (en) Coal gasification method and apparatus
JPH0774343B2 (en) Method and apparatus for coal gasification by PSA
JP3977890B2 (en) Gasification power generation system
JP2870913B2 (en) Gas turbine power generation method using poorly fueled gasified gas as fuel
JP2002241817A (en) Device for utilizing air for blasting into blast furnace at high degree in hot stove for blast furnace and its utilizing method
JP5654338B2 (en) Nitrogen gas production apparatus and gasification combined power generation system using the same
JP3700073B2 (en) Method and apparatus for burning hydrogen sulfide-containing gas
JPH07126664A (en) Coal gasification furnace
JPS63168487A (en) Method and equipment for coal gasification
JPH05240061A (en) Compound generating system
JPH04126512A (en) System for separating and recovering gaseous mixture and its operation