JPH09111257A

JPH09111257A - 石炭熱分解ガスの生成方法

Info

Publication number: JPH09111257A
Application number: JP27036095A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Ikeda; 善正池田; Takafumi Kawamura; 隆文河村; Hiroyuki Kotsuru; 広行小水流; Shigeru Hashimoto; 茂橋本; Hiroshi Iida; 洋飯田
Original assignee: SEKITAN RIYOU SOGO CENTER
Current assignee: SEKITAN RIYOU SOGO CENTER
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1997-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】石炭の熱分解ガス生成プロセスにおいて、ア
ンモニアやシアン化水素を含む安水、さらにフェノール
を含む安水の系外への排水を減少させることで、排水処
理の負荷を軽減し、設備費用および処理費用の削減を図
る。【解決手段】石炭を熱分解してガスを生成するととも
に、副生するチャーの一部をガス化炉に導入して高温ガ
スを発生させ、該高温ガスで前記石炭を熱分解するプロ
セスにおいて、該プロセス中で発生する安水を前記ガス
化炉内に噴霧する。そして、ガス化炉に複数の噴霧ノズ
ルを対向させて設け、該噴霧ノズルから安水を前記ガス
化炉内にたがいに衝突させて噴霧するのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料や化学原料等
に有効利用される石炭熱分解ガスの生成プロセスにおい
て、副生する安水を循環使用することで、その排水処理
量を低減させる方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石炭をガス化する従来の技術は、１５０
０℃程度の高温で石炭と酸素等の酸化剤とを反応させて
ＣＯやＨ₂ガスを生成させるもので、副生するチャーを
高温サイクロン等で分離した後、熱回収を行っている。
そして、分離したチャーを再度ガス化することも行われ
る。このとき、石炭やチャーのガス化に際しては、炉内
耐火物保護のため、水蒸気を吹込んで炉内温度を調整し
ている。

【０００３】近年、比較的低温で石炭を熱分解して、タ
ールおよびガスを大量に製造する方法が開発されてい
る。特開平５−２９５３７１号公報には、微粉炭を熱分
解反応塔に吹き込み、５００〜１０００℃で熱分解し、
ホットサイクロンでチャーを分離し、さらに冷却塔でタ
ールを分離して、ガス、タールおよびチャーを製造する
とともに、生成したチャーの一部を酸素と反応させて高
温ガスを発生させ、熱分解反応塔に導入し、該高温ガス
の気流中で石炭を熱分解する方法が提案されている。こ
のプロセスにおいても、チャーのガス化時の温度調整に
水蒸気が使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の石炭熱分解
ガス生成プロセスにおいて、石炭を還元性雰囲気で分解
するので、石炭中の窒素の一部がアンモニアやシアン化
水素となって、生成ガス中の微量成分となる。そして、
これら成分の一部は、ガスの冷却時に発生する凝縮水に
移行して安水になる。また、上記従来のプロセスにおい
て、タールが生成し、これを分離するとき、タールに含
まれる水溶性成分が水に移行して、フェノールを含む高
ＣＯＤの安水が生じる。

【０００５】従来、このような安水の排水に際しては、
蒸留によりアンモニアやシアン化水素を除去し、さら
に、フェノールを含む場合は活性汚泥処理によりこれを
除去して無害化することが一般的に行われているが、環
境対策上、有害物の排出を極力避けるため、これら設備
の設置費用および運転費用が増大している。

【０００６】本発明は、石炭の熱分解ガス生成プロセス
において、アンモニアやシアン化水素を含む安水、さら
にフェノールを含む安水の系外への排水を減少させるこ
とで、蒸留設備や活性汚泥処理設備の負荷を軽減し、設
備費用および処理費用の削減を図ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明法は、石炭を熱分解してガスを生成するととも
に、副生するチャーの一部をガス化炉に導入して高温ガ
スを発生させ、該高温ガスで前記石炭を熱分解するプロ
セスにおいて、該プロセス中で発生する安水を前記ガス
化炉内に噴霧することを特徴とする石炭熱分解ガスの生
成方法である。そして、ガス化炉に複数の噴霧ノズルを
対向させて設け、該噴霧ノズルから安水を前記ガス化炉
内にたがいに衝突させて噴霧するのが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明法を図１に示す例により説
明する。熱分解炉２において、微粉炭導入管１２から吹
込んだ石炭を５００〜１０００℃で熱分解する。熱分解
されたガス中にはチャーが浮遊しており、これをホット
サイクロン等の集塵装置３で分離する。分離されたチャ
ーは、チャー回収管１３から成品として回収するが、一
部をチャー導入管１４を経てガス化炉１に導入する。ガ
ス化炉１には酸素ガス導入管１１から酸素を導入し、チ
ャーと反応させて高温のガスとし、これを熱分解炉２に
導入して石炭を熱分解する。ガス化炉１の下方には水槽
１０が設けてあり、水中に落下したスラグをスラグ排出
管２３から排出する。２２は水導入管である。

【０００９】集塵装置３でチャーが分離されたガスには
タール成分が含まれている。そこで熱回収装置４でター
ルの液化温度より高い４００℃程度に冷却した後、噴霧
冷却装置５で安水を噴霧して７０〜８０℃に冷却する。
さらにガス冷却器６で間接冷却により３０〜３５℃に冷
却してタールを分離し、硫化水素やアンモニアなどの有
害成分の一部も安水とともに分離する。このようにして
清浄化されたガスは、ガス回収管１５から回収し、アン
モニア、硫化水素、シアン化水素を除去して燃料等に利
用する。

【００１０】分離された安水およびタールは、タール導
出管１６を経てタールデカンター７に導き、安水とター
ルを分離する。タールはタール回収管１７から成品とし
て回収する。安水の一部は安水導入管１８を経て噴霧冷
却装置５に供給する。残りの安水は、安水ポンプ８によ
り安水排出管２０を経てストレーナ９で残存タールやス
ラッジを除去し、一部を分岐して安水導入管１９からガ
ス化炉１に供給し該炉１内で噴霧する。余剰の安水は、
安水排出管２１から排水処理設備を経て排水する。

【００１１】本例においては、石炭を熱分解してガス、
タールおよびチャーを生成するので、熱分解炉２の温度
を５００〜１０００℃の適正温度にする。このため、安
水導入管１９からガス化炉１に安水を導入し、炉内で噴
霧することにより、該炉１から熱分解炉２に供給するガ
スの温度を調整する。また、本例のほか石炭をより高温
で熱分解し、タールを生成しない場合においても、熱分
解炉２の温度を適正範囲に調整するので、本発明法によ
りガス化炉１内に安水を噴霧して熱分解炉２に供給する
ガスの温度を調整することができる。

【００１２】本発明法において、ガス化炉１内で安水を
噴霧すると、気化熱のため、従来の水蒸気吹込みに比べ
て少ない導入量で、発生ガスの温度を下げることができ
る。このとき、安水中のアンモニアおよびシアン化水素
は気化してガス中に移行し、フェノール等の有機物は酸
化しガスになる。このようにしてガス化炉１では、チャ
ーのガス化により発生するガスの温度を適正範囲に調整
し、熱分解炉２に導入する。

【００１３】熱分解炉２では、５００〜１０００℃の適
正温度で石炭を熱分解する。分解ガスには、ガス化炉１
で発生したチャー分解ガスおよび安水から移行したアン
モニア等の成分が含まれている。そして、これら成分を
含むガスを噴霧冷却装置５で安水噴霧により冷却する
際、ガス中の水分が凝縮するとともに、上記アンモニア
およびシアン化水素の一部は安水中に移行し、安水はガ
ス冷却器６を経て一部がガス化炉１に導入され循環す
る。

【００１４】また、本発明において、ガス化炉１内で安
水を噴霧するとき、図２に示すように複数の噴霧ノズル
２３を対向させて設け、安水の噴霧２５を炉内でたがい
に衝突させるのが好ましい。噴霧２５は直径３００μｍ
程度の液滴となっており、たがいに衝突させることによ
り、噴霧２５の液滴が炉壁２６に達する前に蒸気とする
ことができる。したがって、水が炉壁２６に衝突して発
生する熱衝撃による炉壁損傷のおそれを回避することが
できる。図２（ａ）は噴霧ノズル２３を２個対向させた
例、図２（ｂ）は同じく３個対向させた例である。噴霧
２５は衝突により広がって中心部が円柱状になり、炉壁
２６に当たることなく蒸発する。

【００１５】本発明において、プロセス中で発生する安
水には、上記例のほか、つぎのようなものがある。熱分
解炉で発生したガス中にチャーの灰分から生じるフライ
アッシュを主とする微細なダストが含まれているとき
は、ベンチュリースクラバー等の湿式除塵装置にて、該
ダストを水に移行させて分離除去する。このとき、ガス
中のアンモニアおよびシアン化水素は水中に移行し、安
水が生じる。ガスから分離されたダストおよび安水は、
ダストデカンターなどによりダストと安水を分離する。
分離された安水は、湿式除塵装置に循環使用するととも
に、ガス化炉１に導入することができる。

【００１６】

【実施例】石炭を熱分解してチャー、タールおよびガス
を生成した。操業初期には石炭を燃焼して加熱し、熱分
解炉で反応が進行した後は、生成したチャーの約６０％
をガス化炉に導入して高温ガスを発生させ、石炭を熱分
解した。石炭処理量が１０００ｔ／ｄａｙの設備とし、
図１のような本発明例と、同処理量の設備でガス化炉１
に水蒸気を吹込んだ従来例の結果を表１に示す。

【００１７】本発明例では、ガス冷却器６で凝縮したタ
ールおよび安水を、タール導出管１６を通してタ−ルデ
カンター７に導入し、タールと安水を分離した。安水
は、安水導入管１８で噴霧冷却装置５に送り循環させ
た。安水の一部は、タールデカンター７から安水ポンプ
８で昇圧し、残存タールおよびスラッジをストレーナ９
で除去してガス化炉１に導入した。ガス化炉１には図２
（ａ）のように２本の噴霧ノズル２４を対向して設置
し、安水の噴霧２５をたがいに衝突させた。噴霧２５の
液滴は平均粒径が直径２８０μｍであり、衝突により円
柱状になって、炉壁２６に当たる前に蒸気となり、水滴
の炉壁衝突による炉壁２６の損傷は認められなかった。
また、ガス化炉１に導入した安水は、微細なダストやス
ラッジなどが除かれているため噴霧ノズル２４の閉塞は
生じなかった。

【００１８】本発明例の安水排出量は０．８ｔ／ｈｒで
あり、従来例の５．４ｔ／ｈｒの約１５％に減少してい
る。生成したガスのカロリーは、チャー吹込み量を若干
増加することでほとんど低下せず、ガス回収量は増加
し、ガス発生炉として好ましい結果が得られた。

【００１９】本発明例では、アンモニアおよびシアン化
水素を含んだ安水をガス化炉１に吹込むことで、発生ガ
ス中のこれら成分の濃度が上昇する。しかし、安水中の
アンモニアおよびシアン化水素は、発生量の１０〜２０
％程度と少なく、安水中の濃度は、ガスとの平衡で決ま
り、ほとんどはガスに移行するので、ガス冷却器６での
冷却温度が同じであれば、ほとんど変化しない。またフ
ェノール等の有機物濃度は、タールとの平衡で決まり、
安水凝縮量は変わらないので、変化しない。したがっ
て、安水発生量が減少する分、有害物の排出量を減少す
ることが可能である。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、石炭を熱分解してガス
を生成するとともに、副生するチャーの一部をガス化炉
に導入して高温ガスを発生させ、該高温ガスで前記石炭
を熱分解するプロセスにおいて、該プロセス中で発生す
る安水を前記ガス化炉内に噴霧するので、排出する安水
の量が大幅に減少する。しかも、生成ガスのカロリー
は、チャー吹込み量を若干増加することでほとんど低下
せず、ガス回収量は増加する。したがって、石炭ガス化
のプロセスにおいて、ガス回収の効率を向上させるとと
もに、環境問題等によりますます厳しくなる排水処理の
負荷が大幅に軽減し、排水処理の設備費用および処理費
用を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明例の説明図である。

【図２】本発明における安水噴霧の状態を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１…ガス化炉２…熱分解炉３…集塵装置４…熱回収装置５…噴霧冷却装置６…ガス冷却器７…タールデカンター８…安水ポンプ９…ストレーナ１０…水槽１１…酸素ガス導入管１２…微粉炭導入管１３…チャー回収管１４…チャー導入管１５…ガス回収管１６…タール導出管１７…タール回収管１８，１９…安水導入管２０…安水導出管２１…安水排出管２２…水導入管２３…スラグ排出管２４…噴霧ノズル２５…噴霧２６…炉壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯田洋千葉県木更津市清見台南４−17−17−301

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石炭を熱分解してガスを生成するととも
に、副生するチャーの一部をガス化炉に導入して高温ガ
スを発生させ、該高温ガスで前記石炭を熱分解するプロ
セスにおいて、該プロセス中で発生する安水を前記ガス
化炉内に噴霧することを特徴とする石炭熱分解ガスの生
成方法。
【請求項２】ガス化炉に複数の噴霧ノズルを対向させ
て設け、該噴霧ノズルから安水を前記ガス化炉内にたが
いに衝突させて噴霧することを特徴とする請求項１記載
の石炭熱分解ガスの生成方法。