JPH11236579A - 蒸気対酸素を調節自在な製造を伴う個体電解質イオン導体 - Google Patents

蒸気対酸素を調節自在な製造を伴う個体電解質イオン導体

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JPH11236579A
JPH11236579A JP10326497A JP32649798A JPH11236579A JP H11236579 A JPH11236579 A JP H11236579A JP 10326497 A JP10326497 A JP 10326497A JP 32649798 A JP32649798 A JP 32649798A JP H11236579 A JPH11236579 A JP H11236579A
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ニティン・ラメシュ・ケスカル
Ravi Prasad
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン搬送分離器の透過物側を蒸気パージす
ることにより酸素回収を増長させ、下流側プロセスのた
めの適宜の蒸気対酸素比を発生させることを可能とする
こと。 【解決手段】 イオン搬送モジュール７が、酸素を含む
加熱ガス流れ６から酸素を分離し、透過物ガス流れ１６
と、窒素リッチな残留物ガス流れ８とを生成すると同時
に、蒸気を含むガス流れ１５を使用してイオン搬送膜７
の透過物側７ｂがパージされ、蒸気及び酸素を含む透過
物ガス流れ１が生成される。パージ流れの圧力がガス化
装置の圧力以上であると、透過物ガス流れ１６は第１の
部分流れ１７と第２の部分流れ１８とに分割される。第
１の部分流れ１７は純酸素流れ２４と混合して石炭ガス
化プロセスの要求する蒸気対酸素比率とした後、混合流
れ２６として石炭ガス化装置２７に注入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は酸素及び蒸気製造の
ための個体電解質イオン導体システムの使用に関し、詳
しくは、石炭ガス化プロセスのようなプロセスのための
蒸気−酸素流れにおける酸素含有量を増長させることに
関する。
【０００２】
【従来の技術】空気その他のガス混合物から選択ガスを
分離するために、非極低温式のバルク酸素分離システ
ム、例えば、有機ポリマー膜システムが使用されてきて
いる。空気はガスの混合物であって、様々な量の水蒸気
を含み得るものであり、海面レベルでのその概略の組成
には、酸素２０．９％、窒素７８％、アルゴン０．９４
％及びその他の残余成分が含まれる。しかしながら、全
くタイプの異なる膜を特定の無機酸化物から作製するこ
とができる。無機酸化物から作製した個体電解質膜はカ
ルシウム安定化ジルコニウムあるいはイットリウム安定
化ジルコニウム並びに、フルオライトあるいはペロブス
カイト構造を有する類似の酸化物により類型化される。
【０００３】こうした酸化物セラミック材料はガス分離
膜としての可能性は大きいものの、それらを使用するに
際してはある種の問題が生じる。最も大きな問題は、既
知の全ての酸化物セラミック材料のイオン伝導性が高温
時にのみしか現れないことである。酸化物セラミック材
料は通常５００℃よりもずっと高い温度、一般には６０
０℃から９００℃の範囲で運転されるべきものである。
この制限は、もっと低い温度で十分に作用する材料を見
出すための研究が相当に行われても尚、解消されていな
い。固体電解質伝導体の技術は米国特許第５，５４７，
４９４号に記載されている。こうした材料の対酸素選択
性は無限であることから、得られる酸素流量は高分子膜
を使用した場合に得られるよりも数オーダーの規模で大
きく、酸素製造のみならず、酸素を必要とする酸化プロ
セス、特に、高温が含まれる用途、例えば石炭ガス化プ
ロセスのためには魅力的なものとなる。
【０００４】石炭ガス化プロセスでは合成燃料製造のた
めの石炭リザーバが使用され場合があり得る。低ＢＴ
Ｕ、中ＢＴＵ、そして高ＢＴＵのガスを石炭から生成す
るための幾つかの商業的プロセスが開発された。斯界に
は数多くの、形式の異なる石炭ガス化プロセスが知られ
ており、それらには例えば固定床、流動床、連行床、そ
して湯床がある。これらのプロセスは触媒を使用しある
いは使用しないものであり、幅広く異なる条件下に夫々
実施される。主要なガス化プロセスは、E.C.Mangold他
の“石炭液化及びガス化技術”（１９８２）の第６章に
記載されている。これらの石炭ガス化プロセスの大抵の
ものに共通の様相は、石炭を部分的に及び或は完全に酸
化するために蒸気及び酸素及び或は空気が使用されるこ
とである。石炭を高温で蒸気改質することにより、一酸
化炭素と水素ガスとを主に含む燃料ガス流れが生成され
る。しかしながら、生成物ガス流れの組成を調整するた
めのステップ、例えば水性ガス転移反応やメタン生成を
追加的に実施すると、石炭の化学的性質が複雑なもので
あることから別の反応が生じ、石炭ガス化プロセス中に
ずっと大量の炭化水素及びタールも形成されてしまう。
【０００５】酸化剤として空気を使用すると、空気流れ
中の窒素が希釈剤として作用することから石炭ガス化プ
ロセスからは一般に低ＢＴＵガスが生成される。従っ
て、中ＢＴＵ乃至高ＢＴＵのガス流れを形成するために
は、一般に酸素あるいは酸素リッチなガス流れを使用す
る必要がある。その場合、酸素ガス要求量のコストが石
炭ガス化プロセスの全体コストの重要な位置を占めるこ
ととなる。かくして、石炭ガス化プロセスを高温酸素製
造プロセスと一体化させるのが有益であると考えられ
る。
【０００６】熱動力発生と石炭ガス化とを一体化させる
プロセスは、一体ガス化動力サイクル（ＩＧＰＣ）とし
てクラス分けされる。一体ガス化複合サイクル（ＩＧＣ
Ｃ）はＩＧＰＣの特定の実施例であり斯界にも良く知ら
れている。ＩＧＣＣ（複合サイクル石炭ガス化あるいは
ＣＣＣＧとしても知られている）プラントでは石炭をガ
ス化して燃料ガス流れとし、この燃料ガス流れが複合サ
イクル動力発生システムで用いられるガスタービンに送
られる。石炭ガス化及び動力発生プロセス間を熱的に一
体化させたことで、プラント効率が全体的に改善され
る。
【０００７】ガスタービン動力サイクルでは作働流体は
一般に空気あるいは燃料及び空気の燃焼生成物である。
熱は加圧空気流れ中で燃料を燃焼させることにより発生
し、燃焼生成物がガスタービンを通して膨張することで
動力が発生する。タービン羽根の冶金学的な温度限界
上、ガスタービンは非常に高い酸素/燃料比で運転され
ねばならないが、この時、送給空気中の窒素と過剰の酸
素とが希釈剤として作用して燃焼生成物の温度を低下さ
せる。その結果、ガスタービン動力サイクルからの廃棄
ガス流れ中には、追加の燃料を燃焼させ得る余剰の酸素
が含まれることになる。高温の廃棄ガス流れは加圧され
た送給空気流れを前加熱するために使用し、あるいは蒸
気動力サイクル、例えば、ランキンサイクルあるいはそ
の改変サイクル、例えば再加熱及び再生サイクル、高低
圧力サイクル、廃熱発電サイクルで使用することができ
る。
【０００８】ガス動力サイクルでは、酸化物ガス流れ
（一般的には空気）中の余剰の酸素の幾分かあるいは全
てを、ガスタービン以前あるいは後の何れかにおいて回
収することも可能である。こうした酸素回収は、追加の
送給空気流れを加圧し、回収した酸素を除去してこの加
圧空気流れに置き換えること、及び酸素を除去するため
のシステムに関連する資本コストの負担を伴う。酸素回
収プロセスによれば、極めて小さい動力コスト増分下に
酸素が製造され、そのことが、ガス動力サイクルを他の
酸素製造法と比較して魅力的なものとしている。酸素を
分離する必要のあるガスは比較的高温（４００℃以上）
下に入手され、一方、最新の商業的な酸素製造プロセス
は代表的には１００℃以下の温度で運転される。こうし
た温度的制限上、最新の商業的な酸素製造プロセスは石
炭ガス化プロセスと一体化しても大きな利益は得られな
い。酸素−イオン導体膜を用いる新規なガス分離プロセ
スは、これを石炭ガス化プロセスと一体化することによ
って相乗効果で石炭ガス化プロセスで使用される酸素の
コストが劇的に低減する見込みが大きい。
【０００９】大抵の酸素発生システムでは、極低温分離
法（一般的に、大量スケール、高純度での用途のため
の）が使用され、あるいは高分子膜あるいは吸着分離技
法（一般に、少量乃至中量スケール、９０乃至９５％純
度での用途のための）が使用される。膜システムは代表
的には極めて動力集約的であり、少量の酸素リッチ空気
（例えば５０％酸素）製造のためにのみ好適である。こ
れらプロセスの幾つかでは、生成物製造に際して使用し
た動力の一部分が回収されるものの、正味の動力が発生
されることはない。
【００１０】上述した如く、伝統的な酸素分離プロセス
は低温（１００℃未満）で運転され、酸素を使用する高
温プロセスと一体化しても大きな利益は得られない。運
転温度が高いことにより、イオン搬送プロセスは、以下
に例を挙げて説明する石炭ガス化プロセス及び複合サイ
クル動力発生プロセスのような高温プロセスとの一体化
に対する固有の適合性がある。ジェット推進研究所の公
報Ｄ−７７９０号（１９９０）には、ＣＣＣＧプロセス
内のジルコンベースの酸素−イオン導体を使用して高温
酸素製造プロセスと一体化することが記載される。この
プロセスでは、酸素−イオン導体により空気から取り出
した酸素を使用して石炭をガス化する。酸素減損空気が
石炭ガス化装置内に生成された燃料ガスと共に燃焼さ
れ、ガスタービン内で膨張して動力を発生させる。ガス
タービン廃棄物は蒸気を生成するために使用され、生成
された蒸気が蒸気タービン内で膨張して追加的な動力を
発生させる。
【００１１】米国特許第４，３１６，４１１号には、蒸
気のような不活性希釈剤を軽い炭化水素送給物ガスと混
合し、合成ガスあるいは未飽和炭化水素をイオン搬送膜
のアノード側からの透過物流出物として生成することが
記載される。酸素を含むガスが膜の残留物側、即ちカソ
ード側を通して送られた結果生じた酸素減損ガスは残留
物帯域から取り出されそして明らかに、廃棄される。前
記米国特許第５，１６０，７１３号には、酸素消費基材
として導入された水素と、膜を通して搬送される酸素と
が反応することにより、透過物帯域に蒸気が発生するこ
とも記載される。
【００１２】“蒸気及び動力発生を伴う高温酸素製造”
と題する米国特許第５，５６５，０１７号には、イオン
搬送膜をガスタービンと一体化し、残留物ガス流れを加
熱し蒸気を加えた後、この残留物ガス流れからエネルギ
ーを回収することが記載される。イオン搬送モジュール
からの残留物ガス流れには、これをガスタービンに送る
に先立って水が加えられ、ガスタービン内での質量流量
が増大される。こうすることにより、イオン搬送モジュ
ール及びガスタービンは夫々が最適温度で運転されるよ
うになる。
【００１３】“酸素製造のための一体化された高温方
法”と題する米国特許第５，５１６，３５９号には、送
給空気が第１の加熱段階において圧縮加熱され（熱交換
器及び燃焼機を使用して）た後、混合導体酸化物を使用
する酸素分離器に送られる。イオン搬送モジュールから
の残留物ガス流れが第２の加熱段階で加熱され、ついで
ガスタービンを通して膨張されることにより動力が回収
される。ガスタービンを出る高温の廃棄ガスは蒸気を生
成するために使用され、生成された蒸気は蒸気タービン
を通して膨張され、追加的な動力を発生させる。これら
のプロセスではイオン搬送モジュール及びガスタービン
の運転温度は、第１及び第２の各加熱段階に付加される
熱量を制御することにより個別に維持される。
【００１４】“蒸気の使用を伴うイオン搬送膜による酸
素の製造”と題する米国特許第５，５６２，７５４号に
は、ガスタービンによる動力発生と一体化したイオン搬
送ベースの酸素製造プロセスが記載される。このプロセ
スでは、イオン搬送モジュールの透過物側が蒸気のよう
な不活性のパージガスを使用してパージされ、イオン搬
送膜を横断する酸素の流量が増長される。その結果、蒸
気及び酸素の混合物を含む流れが透過物側に生成され、
生成物として取り出すことができるようになる。前記米
国特許第５，５６２，７５４号によれば、この流れは２
乃至３００psi（約０．１乃至２１．０kg/cm2）の圧力
を有し、また蒸気及び酸素を共に必要とするガス化装置
に送るために使用することが可能であることが示唆され
る。この米国特許の方法は、詳しく検討すると、多くの
ずっと実用的な石炭ガス化プロセスのための要求組成を
有し且つ要求圧力を有し蒸気−酸素混合物を生成させる
ための実用的な解決策を提供するものではないことがわ
かる。その理由には幾つかが挙げられる。つまり、i）
ガス化反応器は代表的には３００psi（約２１．０kg/cm
2）よりも十分高い圧力で運転され、しかも３５０psi
（約２４．６kg/cm2）を越える圧力の蒸気及び酸素を必
要とすること、ii）エネルギー集約的であり、コストが
かかり、おそらくは安全なものではなく、従って、コン
プレッサ内で蒸気−酸素混合物を圧縮するためには非実
用的であること、iii）、ガス化プロセスが必要とする
蒸気対酸素のモル比は、それ以上であるという例外はあ
るものの、代表的には１に近いものであること、であ
る。分離器の残留物圧力が３００psi（約２１．０kg/cm
2）、入力組成物が２０％酸素である架空の最大例によ
れば、残留物入力酸素分圧は６０psia（絶対値での約
４．２kg/cm2）となるが、この値は透過物側の狭窄端部
位置での酸素分圧のための絶対的限界でもある。こうし
た条件下で且つ透過物蒸気圧力が３５０psia（絶対値で
の約２４．６kg/cm2）である時、蒸気対酸素の限界モル
比は４．８であり、これは約１であるところの代表的な
要求値を大きく越えている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、イオン搬送分離器の透過物側のために蒸気パージを
使用することにより酸素回収量を増長させ、また、下流
側の、ガス化装置のようなプロセスのための適宜の蒸気
対酸素比を発生させることを可能とすることである。解
決しようとする他の課題は、個体電解質イオン導体シス
テムを石炭ガス化システムと複合化する一方、ガス化装
置で要求される適宜のモル比及び圧力での蒸気及び酸素
を提供するための効率的な一体化プロセスを提供するこ
とである。解決しようとする他の課題は、熱交換器、蒸
気タービン、ヒータ、冷却器、コンプレッサ、その他の
エネルギー回収プロセスを組み込むことにより、一体化
プロセスの全体効率の最適化を可能とすることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、下流側
の、燃料ガス流れを生成するための、例えば、石炭ガス
化装置に送るための酸素及び蒸気を含むガス流れを生成
する方法が提供される。本方法では、元素酸素を含む送
給ガス流れが圧縮され次いで加熱される。加熱された送
給ガス流れは、残留物側及び透過物側を有するイオン搬
送膜を含む、少なくとも１つのイオン搬送モジュールを
使用して、残留物側における酸素減損ガス流れと、透過
物側における酸素含有ガス流れとに分離される。イオン
搬送膜の透過物側は蒸気を含むパージガス流れを使用し
てパージされて酸素及び蒸気を含むガス流れを生成し、
生成されたガス流れは所望に応じて蒸気対酸素比を調節
するために別の酸素流れと混合される。ガス化装置に注
入するための好適な蒸気対酸素比は好ましくは以下に説
明する方法の１つあるいはそれ以上を使用して算出す
る。
【００１７】i)蒸気−酸素パージ流れの第１部分を、水
を凝縮し排出させた後、パージ流れの残余の第２部分か
ら回収した酸素ガス流れと混合する。前記回収した酸素
流れは、同圧力下に、あるいは動力発生用のタービンを
通して膨張させた後にパージ流れの残余部分から回収さ
れ得る。もし酸素流れが膨張した後であればこの酸素流
れを好ましくは酸素コンプレッサにより要求注入圧力に
再加圧する。
【００１８】ii)蒸気−酸素パージ流れは、好ましくは
平行送り配列構成を有する、少なくとも第２のイオン搬
送分離装置から回収され、混合される以前に酸素コンプ
レッサにより要求圧力に圧縮された酸素と混合される。 iii)パージ流れは高圧下に生成される。高圧の流れの一
部分はガス化装置に送られ、残余部分はイオン搬送分離
装置の透過物側をパージし蒸気−酸素透過物流れを生成
するために使用される。生成された蒸気−酸素透過物流
れは膨張されて動力を発生しあるいは冷却される。その
後、水が凝縮により排除され、分離された酸素流れは必
要に応じて加圧された後、正しい蒸気対酸素比を発生す
るために高圧の蒸気と混合される。この実施例は、ガス
化装置の圧力が非常に高い場合に好ましい。
【００１９】本発明の好ましい実施例においては送給物
ガスは空気である。本発明の別の好ましい実施例では、
蒸気を含むパージガス流れの圧力は石炭ガス化装置ある
いは石炭ガス化ユニットにおける圧力と同じかあるいは
それ以上である。本発明の更に別の好ましい実施例で
は、酸素減損ガス流れの少なくとも一部分が第２のイオ
ン搬送モジュール内で更にプロセス処理され、石炭ガス
化装置のための粉炭のための搬送ガスとして使用する純
度９８％以上の窒素ガス流れを生成する。本発明の更に
別の好ましい実施例では、エネルギー抽出器を使用して
酸素減損ガスから熱が回収される。本発明の好ましい実
施例ではエネルギー抽出器は送給ガス加熱段階を実現す
るために使用する熱交換器であり、あるいは蒸気を含む
パージガス流れを生成するために使用するボイラであ
る。本発明の別の好ましい実施例ではエネルギー取り出
し装置は動力発生のために使用される。ここで、“元素
酸素”とは、周期表中の任意のその他の元素とは未結合
の酸素を意味する。代表的には２価形態である元素酸素
には、単一の酸素原子、３価のオゾン、他の元素とは未
結合のその他形態のものが含まれる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明に従えば、石炭ガス化装置
のような下流側のプロセス中に正しい比率で注入するた
めの蒸気及び酸素発生が、一体構成とした状態での少な
くとも１つあるいは２つのイオン搬送酸素分離装置を組
み込むことによって複合化され、イオン搬送膜の残留物
側、即ちカソード側を酸素を含む送給ガス流れ（代表的
には空気）が流動され、少なくとも１つのイオン搬送膜
の透過物側、即ちアノード側が蒸気を使用してパージさ
れる。イオン搬送モジュールを出る酸素及び蒸気を含む
ガス流れの一部分が、蒸気−酸素パージ流れの未使用部
分から回収された、あるいはパージされないイオン搬送
膜から回収した純酸素と混合されることにより、蒸気対
酸素の要求比率が実現される。混合された流れは、例え
ば、蒸気及び酸素の存在下に石炭が酸化あるいは改質さ
れるところの石炭ガス化装置に送られ、主に一酸化炭素
及び水素ガスを含む燃料ガス流れを生成する。
【００２１】別態様の構成によれば、正しい比率での蒸
気及び酸素の混合は、イオン搬送膜の透過物側に送給さ
れる蒸気の一部分を、水を凝縮し排出した後の透過物側
放出物から回収した酸素と混合することによって得られ
る。熱動力サイクル、例えば、ガスタービンをベースと
するサイクルを使用することにより、イオン搬送モジュ
ール内の、部分的に減損された酸素を使用して動力を発
生させることができる。熱動力発生ユニットからの廃棄
物ガス流れは、一般に、蒸気を発生させるために十分に
高温であり、発生した蒸気は蒸気ベースの動力サイクル
内で追加的な動力を発生させるために使用される。石炭
ガス化ユニットで使用するべきガス中の酸素対蒸気の比
率を調節するためのプロセスもまた記載される。
【００２２】先に言及したように、“石炭ガス化”と
は、石炭を燃料ガス流れに変換することを説明するため
に使用される非常に広い意味を持つ用語である。数多く
の石炭ガス化プロセスが、広範なプロセス条件下に、幅
広い相違を有する反応器構成において商業的に実用化さ
れている。こうしたプロセスの殆どでは、大気圧から６
００psig（ゲージ圧での約４２．１kg/ｃｍ2）の範囲で
圧力が異なる蒸気及び酸素であって、蒸気対酸素のモル
比が１から８である蒸気及び酸素を必要とする。大抵の
場合、ガス化圧力は３００psig（ゲージ圧での約２１．
１kg/ｃｍ2）以上であり、蒸気対酸素のモル比は２未満
である。以下に説明するように、本発明によれば、酸素
イオン搬送酸素製造プロセスを、任意のこうした石炭ガ
ス化プロセスあるいは下流側のその他プロセスに対して
適用することができる。
【００２３】混合が必要であることは以下の議論から認
識されよう。つまり、代表的システムでは空気の送給圧
力が３００psi（約２１．１kg/ｃｍ2）を上回ることは
まれであり、システム入口での酸素の含有量は１６乃至
１８％の間であり、従って、システム入口位置での酸素
分圧は４８乃至５４psia（絶対値での約３．４乃至３．
８kg/ｃｍ2）以下である。こうした条件下では、透過物
出口流れにおける酸素分圧は最大でもこれらの値未満の
ものとなる。仮に、ガス化装置の要求する最小の蒸気−
酸素圧力が３６５psia（絶対値での約２５．６kg/ｃ
ｍ2）であるならば、考え得る蒸気対酸素の最低比率は
（３６５−５４）/５４＝５．７６となる。この値は限
界値であることから、実用上は殆ど全ての場合に混合が
必要となる。
【００２４】本発明に従うイオン搬送プロセスは運転温
度が高いことから、高温プロセス、例えば石炭ガス化プ
ロセスや熱動力サイクルといったプロセスと一体化する
ために好適であり、ガス化プロセスで要求される酸素コ
ストを実質的に低減させることができる。本発明のプロ
セス構成上、酸素イオン搬送モジュールは石炭ガス化装
置から熱的に分断される。かくして、各セクションを夫
々に最適な運転温度で運転することができる。また、イ
オン搬送膜それ自体を横断する圧力降下量も比較的小さ
い。かくして、本明細書で説明するような一体化によ
り、入手し得るサイクルの効率及び性能に悪影響が及ぶ
恐れはなく、むしろ、蒸気発生及び酸素発生を経済的に
複合化することでそうしたサイクルの効率やコスト効率
は増長される。
【００２５】本発明では１つ以上のイオン搬送モジュー
ルが使用され、その少なくとも１つでは蒸気がパージガ
ス流れとして使用され、蒸気と酸素とを含むガス流れが
生成される。蒸気と酸素とは石炭ガス化あるいはその他
の下流側用途のために共に必要なものである。加うる
に、イオン搬送モジュールからの残留物ガス流れには動
力発生のために使用するべき十分な量の酸素が含まれ
る。この動力発生は、ガスタービン、蒸気タービン、あ
るいはそれらの組み合わせのような技術をベースとし得
るものである。動力発生のためにガスタービンを使用す
るのであれば、ガスタービンを改変させる必要はない。
それは、空気よりも酸素含有量の小さい、酸素含有ガス
流れを使用することのみがただ一つの変更点だからであ
る。更に、プロセス構成における幾つかのポイント位置
で必要とされる熱入力は、直火式の、あるいは電気ヒー
タ式の、伝統的なあるいはイオン搬送燃焼機を使用し
て、あるいは米国特許出願番号第０８/８４８，２０４
号に記載されるようなイオン搬送反応ヒータを使用して
提供され得る。
【００２６】図１には、送給物コンプレッサ及び石炭ガ
ス化装置間に組み込んだ、イオン搬送ベースの酸素分離
モジュールを有する第１実施例が例示されている。運転
中、代表的には空気であるところの、酸素を含む送給ガ
ス流れ１がコンプレッサ２で加圧され、加圧ガス流れ３
が生じる。この加圧ガス流れ３の少なくとも１部分を熱
交換器５４内でガス流れ即ち透過物純酸素流れ５０に対
して加熱するのが好ましい。加圧ガス流れ３はヒータ５
内でイオン搬送膜の要求温度に加熱される。ヒータ５
は、加熱ガス流れ６を生じさせるための従来通りのヒー
タ、燃焼機、あるいはイオン搬送燃焼機/ヒータであり
得る。あるいは、加熱するべきガス流れ６に燃料を直接
添加し、イオン搬送モジュール７内で燃焼を実施するこ
とにより、その場で熱を発生させるようにすることもで
きる。次いで、加熱ガス流れ６は残留物側７ａ及び透過
物側７ｂを有するイオン搬送膜を使用するイオン搬送モ
ジュール７に入る。
【００２７】イオン搬送モジュール７は酸素を含む加熱
ガス流れ６から酸素を分離し、透過物ガス流れ１６と、
窒素リッチな残留物ガス流れ８とを生成する。同時に、
蒸気を含むガス流れ１５を使用してイオン搬送モジュー
ル７の透過物側７ｂがパージされ、かくして透過物ガス
流れ１６は蒸気と酸素とを共に含むものとなる。透過物
側をパージする流れの圧力がガス化装置の圧力以上であ
ると、透過物ガス流れ１６は、図１に示されるように、
第１の部分流れ１７と第２の部分流れ１８とに分割され
る。加熱あるいは冷却（図示せず）することにより随意
的に温度を調節した後、第１の部分流れ１７は純酸素流
れ２４と混合されそれにより、石炭ガス化プロセスの要
求する蒸気対酸素比率のものとされた後、蒸気−酸素送
給物流れ２６として石炭ガス化装置２７に注入される。
【００２８】第１の部分流れ１７と混合する純酸素流れ
２４は幾つかの供給源からのものであり得る。例示した
実施例では、酸素は第２の部分流れ１８から回収され
る。第２の部分流れ１８は熱交換器５９及び５７で冷却
されて流れ１９を生じ、生じた流れ１９は水冷あるいは
空冷される凝縮器２０を通して送られそこで、そこに含
まれる水分の殆どが凝縮されて流れ２１が生成される。
流れ２１は分離器２２内で水流れ２５と、水飽和酸素流
れ２３とに分離され、水飽和酸素流れ２３は熱交換器５
７及び５８内で復熱的に加熱されて流れ２４を生成す
る。流れ２４は第１の部分流れ１７と混合して蒸気−酸
素送給物流れ２６を生成させるために好適なものであ
る。
【００２９】仮装線で示す第２実施例では、透過物ガス
流れ１６の第２の部分が流れ３８として蒸気タービン３
９に送られ、膨張して膨張流れ４０となることにより動
力を発生させた後、熱交換器５７内で冷却され、凝縮器
２０内で凝縮された後、第１実施例で説明したように水
と酸素とに分離される。しかしながら、本第２実施例で
は流れ４１として送られる酸素は大気圧及び水飽和酸素
流れ２３よりも若干高い圧力を有し、冷却装置４２内で
更に冷却された後、酸素コンプレッサにより加圧されて
加圧酸素流れ１４を生成する。加圧酸素流れ１４は、熱
交換器５８内で加熱した後の第１の部分流れ１７と混合
して混合流れとしての蒸気−酸素送給物流れ２６を生成
させるために好適なものである。本第２実施例は、蒸気
発生に際して消費される熱の一部分が動力として回収さ
れる点で、第１実施例よりもずっとエネルギー効率的で
はあるが、熱交換器が追加され、また酸素コンプレッサ
が追加されることにより構成的には複雑化する。この第
２実施例は、蒸気対酸素の比率がずっと小さく、酸素混
合流れによってずっと大量の要求酸素が提供される場合
のために、また、大型のシステムのために、更には燃料
コストがずっと大きい場合のために好適である。
【００３０】混合目的のための純酸素を発生する第３実
施例では、第２の随意的なイオン搬送分離装置４８が、
蒸気パージされる分離器、即ちイオン搬送モジュール７
と平行に組み込まれる。この場合、送給空気流れは流れ
４７と流れ６とに分離される。流れ４７の容積は弁（図
示せず）により調節することができる。流れ４７は分離
器４８に入り、透過物純酸素流れ５０と、残留物酸素減
損流れ４９とに分離される。残留物酸素減損流れ４９は
イオン搬送モジュール７からの残留物流れ８と合流され
る。透過物純酸素流れ５０は熱交換器５４及び冷却装置
４２内で冷却され、酸素コンプレッサ４３内で加圧さ
れ、高温の加圧純酸素流れ２４を生成し、この高温の加
圧純酸素流れ２４は、蒸気−酸素流れ１７と混合される
ことによりガス化装置で所望される蒸気−酸素送給物流
れ２６を生じる。本第３実施例では透過物ガス流れ１６
はその全てが蒸気−酸素流れ１７として送られる。この
構成では、発生する蒸気量はガス化プロセスで要求され
る量に最小化され、分離装置のかなり広い面積がむだに
なる。蒸気パージされるずっと効率的な酸素分離装置で
は酸素発生量はもっと少量である。
【００３１】以上３つの実施例のためのイオン搬送モジ
ュール７の残留物側に関しては、酸素減損流れ８は、燃
料流れ９を使用して、あるいは間接燃焼ヒータを使用し
て燃焼機１０内で随意的に加熱され、動力を発生するた
めにタービン１２内で随意的に膨張される場合には所望
のタービン入口温度で加熱されて流れ１１となる。膨張
後においてさえも、流れ１３はボイラ３６内に流れ３４
を発生させる上で十分な高温を有している。その有用な
熱の大半を移行させた後、酸素減損流れ１４は代表的に
は廃棄される。随意的には、流れ１３の一部或は全てを
送給物流れ３を前加熱するために使用し、ヒータ５のた
めの要求燃料流れ４を減少させることもできるが、そう
することによってボイラ３６の要求燃料量は増大する。
【００３２】蒸気発生回路を完結させるために、水流れ
あるいは凝縮水流れ２５を補充水流れ３０と合流させ
る。補充水流れ３０は、水の凝縮圧力が周囲圧力レベル
である場合にはポンプ３１あるいは補充流れ３０Ａによ
り更に昇圧される。合流されたボイラ送給水流れはポン
プ３２により要求圧力とされた後、送給水ヒータ５５に
より加熱され、高圧送給水３３となる。高圧送給水３３
はボイラ３６内で蒸発され、熱交換器５７及び５８内で
過熱される。
【００３３】過熱流れ３４を発生させるために必要な熱
は流れ１３により提供され、その際好ましくは、ガス化
装置内で発生し流れ３７として概略示されるところのガ
スから有用熱が回収される。たいていの場合、エネルギ
ーバランスを満足させるためにボイラ３６内で追加の燃
料が燃焼される。当業者には、本発明のプロセス一体化
を開始するに際しては、入手することのできる熱容量
を、適宜の温度レベル下に熱要求量と注意深くバランス
させることにより熱を最適利用すると共に、過大な温度
差の発生を回避する必要があることが明らかである。流
れ２９は石炭送給物を表し、流れ２８はガス化装置２７
を出る生ガスを表している。明瞭化のために、熱回収及
び純化を含む従来からのガス化サイクルの詳細は省略さ
れる。
【００３４】図１に示すプロセス構成での燃料必要量
は、石炭ガス化ユニット２７で発生される燃料ガス流れ
２８を使用することによって最も望ましく満たされ得
る。しかしながら、例えば天然ガスのような外部燃料ガ
スを使用することもできる。更には、もし石炭２９が有
意量の硫黄配合物を含んでいる場合には、燃料ガス流れ
２８を脱硫処理する必要があり得る。石炭中に含まれる
環境上有害な及び或は本発明に従うプロセス上有害なそ
の他の物質も同様に除去する必要がある。
【００３５】イオン搬送の運転温度及び運転圧力の範囲
に基づき、図１のプロセス構成を改変することができ
る。図１のプロセス構成では、イオン搬送モジュールの
アノード側の圧力は、イオン搬送モジュールを出る高温
の透過物ガス流れを圧縮することが実用的ではないこと
から、石炭ガス化ユニットの運転時の圧力で示されるこ
とを銘記されたい。イオン搬送モジュールを出る、蒸気
及び酸素を含む透過物ガス流れの温度は石炭ガス化ユニ
ットで要求される温度よりも高く、その場合には透過物
流れを石炭ガス化ユニットでの必要温度に冷却（好まし
くは流入する蒸気あるいは送給空気に対して）する。イ
オン搬送モジュールを石炭ガス化ユニットの温度よりも
低い温度で運転する場合はイオン搬送モジュールと石炭
ガス化ユニットとの間にヒータを配置することができ
る。また、イオン搬送モジュールを石炭ガス化ユニット
よりも高圧で運転する場合はそれらの間に蒸気タービン
を配置し、透過物流れを部分的に膨張させることができ
る。イオン搬送膜のために好適な材料は第１表に示すよ
うな混合及び複合相導体である。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】好ましい材料は、La1-xSrxCo1-yFeyO3であ
る。多孔質基材は同じ材料から作製することができる。
あるいは運転温度下に隣接する材料と化学的に相溶性の
１つあるいは幾つかの相から成り立つ。代替させ得る材
料は、ジルコニア、セリア、イットリア、アルミナ、あ
るいは、超合金を含むクロームニッケルのような金属で
ある。図２には別のプロセス構成が示される。本構成は
高い反応器圧力、低い空気側圧力、そして低い蒸気対酸
素比率のために最も適している。空気２０１が空気コン
プレッサ２０２により、好ましくは２０乃至３００psia
（絶対値での約１．４乃至約２１．１kg/ｃｍ2）に圧縮
され、随意的に熱交換器２０３内で前過熱されることに
より加圧空気流れ２０４を生成する。加圧空気流れ２０
４は、燃焼機２０５内で燃料２０６と共に直接燃焼され
ることにより、代表的には６００乃至１０００℃の要求
分離器入口温度に更に加熱される。この構成での、加熱
され加圧された送給物流れ２０７は次にイオン搬送モジ
ュール２０８のカソード側、即ち残留物側に導入され、
イオン搬送により含有酸素部分がアノード側、即ち透過
物側に分離される。
【００４０】酸素減損流れ２０９は、随意的に、燃焼機
２１０内で燃料流れ２１１を追加しつつ、代表的には１
２００乃至１５００℃のタービン入口温度へと更に加熱
されることにより、１５乃至２０psia（絶対値での約
１．１乃至１．４kg/ｃｍ2）の圧力を有する廃棄物流れ
２１４と動力とを発生する。本構成では廃棄物流れ２１
４は第１の残留物流れ２１５と第２の残留物流れ２１９
とに分離される。第１の残留物流れ２１５は、入手し得
る熱を回収するためのボイラ２５５として表される蒸気
発生プラントに送られた後、冷却され流れ２１８として
排出される。第２の残留物流れ２１９は反応パージされ
るイオン搬送モジュール２２０に送られる。イオン搬送
モジュール２２０は、イオン搬送によって残留物酸素を
アノード側に分離させるデオキソ（ｄｅｏｘｏ）ユニッ
トとして機能する。デオキソ（ｄｅｏｘｏ）ユニット
は、この残留物酸素が燃料パージ流れ２２３と反応して
極めて低い酸素分圧を創出しそれにより酸素除去を増長
させる。第２の残留物流れ２１９が流れ２１４の一部と
して膨張する結果として、反応熱を吸収するためのヒー
トシンクを入手することができる。
【００４１】残留物流れ２２１は生成物窒素流れであ
り、熱交換器２０３あるいは蒸気発生プラントにより熱
を回収した後、粉炭を搬送するための推進材としての流
れ２２４として使用することができる。生成物である燃
焼物流れ２５８が熱交換器２０３内で入手し得る熱を放
出し、次いで流れ２２５として廃棄される。この流れ２
２５は主に二酸化炭素及び水を含んでいることから、CO
2を随意的に回収することができる。
【００４２】先に示したように、イオン搬送モジュール
２０８を蒸気流れ２２６を使用してパージすることによ
り酸素分離が増長される。パージ流れは高圧蒸気タービ
ンステージ２４９を出て熱交換器２５１内で再加熱され
る廃棄物２５０から得ることができる。酸素と蒸気とを
含む高温の透過物流れ２２７は、低圧タービンステージ
２２８で膨張して中温度の生成物流れ２２９となる。生
成物流れ２２９は熱交換器２６７内で高圧蒸気２４５に
対して過熱戻しされた後凝縮器２３１に入る。凝縮器２
３１内では含有される殆どの蒸気が凝縮して冷却流れ２
３２として排出される。この冷却流れ２３２は、分離器
２３３内で水流れ２３９と水飽和酸素ガス２３４とに分
離される。ガス化装置２５２に注入するに先立ち、流れ
２３７が熱交換器２０３内で加熱され、正しい比率下に
過熱(superheated）された高圧蒸気流れ２４７と混合さ
れて所望の蒸気対酸素比が実現される。
【００４３】水流れ２３９を補充水２４０と混合し、混
合流れをポンプ２４１により必要圧力のものとし、必要
圧力の混合流れを送給水ヒータ２４２内で加熱し、ボイ
ラ２５５で蒸発させ、熱交換器２５７内で、高圧蒸気タ
ービンステージ２４９内でのパージ部分２４８が膨張す
る間の水分の凝縮を避けるための十分に高い温度に過熱
することにより、高圧蒸気２４６が発生される。過熱さ
れた高圧蒸気２４６はパージ流れ２４８と流れ２４７と
に分離される。パージ流れ２４８はタービンステージ２
４９で膨張された後に再加熱され、イオン搬送モジュー
ル２０８の透過物側をパージするために使用される。流
れ２４７は酸素流れ２３８と混合される。図１に示され
るように、蒸気発生のために要求される熱量は入手し得
る廃熱量を上回る可能性があるが、その場合はボイラ内
で追加の燃料を燃焼させる必要がある。
【００４４】図２に示されるプロセス構成には幾つかの
長所がある。このプロセス構成では、透過物側の要求圧
力が反応圧力から切り離されそれが、蒸気パージ率を独
立して最適化することを可能としその結果、“動力発生
を伴う固体電解質イオン導体酸素製造”と題する別出願
のシステムと極めて類似するシステムのために例示され
たエネルギー効率的なランキンサイクルが得られる。本
プロセス構成の欠点は、必要な酸素の一部分だけが高圧
蒸気と同じ圧力で入手される図１のプロセス構成とは異
なり、プロセスで必要とする酸素全部が酸素コンプレッ
サにより加圧されることである。
【００４５】本発明は多くの異なる方式で実現化するこ
とができる。例えば、本発明のプロセス構成を、有機性
廃棄物（例えば生物学的廃棄物や工業廃棄物）あるいは
石油コークスをガス化するために、あるいは炭化水素を
部分的に酸化するために容易に改変することができる。
また、燃焼機及びボイラはそれら自体がイオン搬送モジ
ュールであることからNOx形成を減少/排除することもで
きる。
【００４６】イオン搬送モジュールの運転パラメータの
代表的範囲は以下の如くである。 ・温度：代表的には４００℃乃至１５００℃の範囲であ
り、好ましくは６００℃乃至１２００℃の範囲である。 ・圧力：パージ側圧力は代表的には３乃至４０ａｔｍで
あり、好ましくは１乃至１０ａｔｍである。送給物側圧
力は、加圧窒素を生成物として必要とする、あるいはイ
オン搬送廃棄ガスが動力発生のためにガスタービンに送
られるのであれば１乃至４０ａｔｍであり、そうでなけ
れば１乃至１０ａｔｍである。
【００４７】・イオン搬送膜の酸素イオン伝導性：代表
的には０．０１乃至１００S/cm(1S=1/Ohm)である。 ・イオン搬送膜の厚さ：イオン搬送膜は稠密フィルムの
形態のものを、あるいは多孔質基材上に支持した薄厚フ
ィルムの形態のものを使用することができる。イオン搬
送膜/層の厚さ(t)は代表的には５０００ミクロン未満で
あり、好ましくは１０００ミクロン未満であり、最も好
ましくは１００ミクロン未満である。る。 ・構成：イオン搬送膜要素は代表的には管状あるいは平
面状である。
【００４８】設計形状を簡素化するためにはイオン搬送
膜モジュールは圧力駆動式とするのが好ましいが、本明
細書で説明した方法は、電気駆動式かあるいは圧力駆動
式を使用する、酸素イオン導体を用いる酸素分離ユニッ
トを使用するシステムに対して適用することができる。
更には、この用途のために最も適した、イオン搬送材
料、フィルム厚さ、膜面積を選択する上での最適化が図
られ得る。また、所定のイオン搬送モジュールに対し、
イオン搬送モジュール内で分離される酸素量を、送給圧
力、送給空気流量、あるいはイオン搬送運転温度を変化
させることにより、要求に応じて容易に変更することも
できる。従って、本発明の特定の特徴は、都合上１つあ
るいはそれ以上の図面に示されているに過ぎず、それぞ
れの特徴部分は他の特徴部分と組み合わせることが可能
である。更には、本発明の制振を離れることなく、各実
施例を様々に変更及び改変することができる。例えば、
酸素及び蒸気流れを、分離した酸素流れと混合する操作
を石炭ガス化プロセスの中であるいは外部で行うことが
できる。以上、本発明を実施例を参照して説明したが、
本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解された
い。
【００４９】
【発明の効果】１．イオン搬送分離器の透過物側のため
に蒸気パージを使用することにより酸素回収を増長さ
せ、また、下流側の、ガス化装置のようなプロセスのた
めの適宜の蒸気対酸素比を発生させることが可能とな
る。 ２．個体電解質イオン導体システムを石炭ガス化システ
ムと複合化する一方で、ガス化装置で要求される適宜の
モル比及び圧力での蒸気及び酸素を提供するための効率
的な一体化プロセスが提供される。 ３．熱交換器、蒸気タービン、ヒータ、冷却器、コンプ
レッサ、その他のエネルギー回収プロセスを組み込むこ
とにより、一体化プロセスの全体効率の最適化が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１つあるいは２つのイオン搬送ベースの酸素分
離モジュールが送給物コンプレッサと石炭ガス化ユニッ
トとの間に組み込まれ、蒸気パージされた分離器の透過
物側を出る蒸気−酸素混合物の全てあるいは一部分を、
そうでない場合には純酸素生成物蒸気である水飽和酸素
と混合させることにより正しい蒸気対酸素比を実現する
ためのオプション類を設けた本発明の基本的設計形状に
おける実施例の概略ダイヤグラム図である。
【図２】図１と類似の、しかし、高圧蒸気の一部分が、
蒸気パージ流れから水を凝縮廃棄させることによって回
収した酸素と混合される高圧蒸気タービン段階を含み、
この高圧タービンからの廃棄物が、分離装置の透過物側
をパージするために使用される、本発明の別の実施例の
概略ダイヤグラム図であり、図２の実施例には粉炭搬送
及び注入のための窒素副生成物も例示されている。
【符号の説明】
１ 送給ガス流れ ２ コンプレッサ ３ 加圧ガス流れ ５ ヒータ ６ 加熱ガス流れ ７ イオン搬送モジュール ７ａ 残留物側 ７ｂ 透過物側 ８ 窒素リッチな残留物ガス流れ ９ 燃料流れ １０ 燃焼機 １５ 蒸気を含むガス流れ １６ 透過物ガス流れ １７ 第１の部分流れ １８ 第２の部分流れ ２０ 凝縮器 ２２ 分離器 ２３ 水飽和酸素流れ ２４ 純酸素流れ ２５ 凝縮水流れ ２６ 蒸気−酸素送給物流れ ２７ 石炭ガス化装置 ２８ 燃料ガス流れ ２９ 石炭 ３０ 補充水流れ ３０Ａ 補充流れ ３１、３２ ポンプ ３３ 高圧送給水 ３６ ボイラ ３９ 蒸気タービン ４０ 膨張流れ ４２ 冷却装置 ４３ 酸素コンプレッサ ４８ 第２の随意的なイオン搬送分離装置 ４９ 残留物酸素減損流れ ５０ 透過物純酸素流れ ５４、５７、５８ 熱交換器 ５５ 送給水ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラビ・プラサド アメリカ合衆国ニューヨーク州イースト・ アマスト、ヤードリー・レイン12 (72)発明者 クリスチャン・フリードリック・ゴッツマ ン アメリカ合衆国ニューヨーク州クラレン ス、トンプソン・ロード5308

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 酸素及び蒸気を所望の比率で含むガス流
    れを生成するための方法であって、 （ａ）元素酸素を含む送給ガス流れを加圧すること、 （ｂ）送給ガス流れを加熱すること、 （ｃ）残留物側及び透過物側を有するイオン搬送膜を含
    む少なくとも１つのイオン搬送モジュールを使用して、
    加熱された送給ガス流れを、残留物側における酸素減損
    ガス流れと、透過物側における酸素含有ガス流れとに分
    離すること、 （ｄ）蒸気を含むパージガス流れを使用してイオン搬送
    膜の透過物側をパージすることにより、酸素及び蒸気を
    含むガス流れを生成すること、 （ｅ）該酸素及び蒸気を含むガス流れの少なくとも第１
    部分を下流側プロセスに送ること、 （ｆ）別の酸素流れを前記蒸気を含むパージガス流れの
    第１部分と混合させることにより下流側プロセスのため
    に所望される蒸気対酸素比を創出すること、 を含む酸素及び蒸気を所望の比率で含むガス流れを生成
    するための方法。
  2. 【請求項２】 別の酸素流れを前記蒸気を含むパージガ
    ス流れの前記第１部分と混合させることにより、酸素及
    び蒸気を含むガス流れの残余部分である第２部分が冷却
    され、水を凝縮及び排出させることにより、該第２部分
    に含まれる酸素が分離され、分離された酸素流れを前記
    蒸気を含むパージガス流れの第１部分と混合することを
    含み、前記第１部分及び第２部分が、下流側プロセスの
    ために所望される蒸気対酸素比を創出するための比率と
    される請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 送給ガスを空気とした請求項２の方法。
  4. 【請求項４】 蒸気を含むパージガス流れが、下流側プ
    ロセスにおける圧力と同じ圧力あるいはそれ以上の圧力
    を有するようにした請求項３の方法。
  5. 【請求項５】 酸素減損ガス流れの少なくとも一部分が
    第２のイオン搬送モジュール内で更に処理することによ
    り、下流側プロセスのための搬送ガスとして使用するた
    めの純度９８％以上の窒素ガス流れを生成するようにし
    た請求項３の方法。
  6. 【請求項６】 下流側プロセスが、石炭ガス化装置内に
    おける、燃料ガス流れを生成するための石炭ガス化プロ
    セスを含み、窒素ガス流れが、該石炭ガス化装置で使用
    する粉炭を搬送するための搬送ガスとして使用される請
    求項５の方法。
  7. 【請求項７】 下流側プロセスの一部として、石炭ガス
    化装置内に蒸気ガス流れが注入され、該蒸気ガス流れの
    他の部分が蒸気タービン内で膨張することにより、大気
    圧あるいは中圧力の蒸気ガス流れを生成すると共に動力
    が発生される請求項１の方法。
  8. 【請求項８】 残留物側及び透過物側を有するイオン搬
    送膜を含む少なくとも１つのイオン搬送モジュールを使
    用して、加熱された送給ガス流れを、残留物側における
    酸素減損ガス流れと、透過物側における酸素含有ガス流
    れとに分離することが、 残留物側及び透過物側を有するイオン搬送膜を含む少な
    くとも２つのイオン搬送モジュールを使用して、加熱さ
    れた送給ガス流れを、残留物側における酸素減損ガス流
    れと、透過物側における酸素含有ガス流れとに分離する
    ことを含み、 一方のイオン搬送膜の透過物側を、蒸気を含むパージガ
    ス流れを使用してパージすることにより酸素と蒸気とを
    含むガス流れが生成されるようにし、 少なくとも他方のイオン搬送膜位置で、該他方のイオン
    搬送膜の透過物側をパージすることなく酸素を分離し、
    分離した酸素を冷却し、加圧し、再加熱することにより
    純酸素流れを創出するようにし、 該純酸素流れと、蒸気及び酸素を含むガス流れとを、石
    炭ガス化プロセスで要求される蒸気対酸素比を創出する
    ための比率下に混合することにより混合ガス流れを生成
    し、 酸素及び蒸気を含む該混合ガス流れを、石炭ガス化のた
    めの石炭ガス化装置に送ることにより燃料ガス流れを生
    成すること、 を更に含む請求項１の方法。
  9. 【請求項９】 ２つのイオン搬送モジュールを並列送り
    構成で組み込むことを含む請求項８の方法。
  10. 【請求項１０】 石炭ガス化装置に注入するために要求
    される高圧蒸気を生成すること、 高圧蒸気の一部分をタービン内で膨張させて中圧力化す
    ることにより、動力を発生させると共に、蒸気を含む膨
    張流れを生成させること、 残留物側及び透過物側を有するイオン搬送膜を含む少な
    くとも１つのイオン搬送モジュールを使用して、加熱さ
    れた送給ガス流れを、残留物側における酸素減損ガス流
    れと、透過物側における酸素含有ガス流れとに分離する
    ことが、前記蒸気を含む膨張流れを使用してイオン搬送
    膜の透過物側をパージすることにより、酸素及び蒸気を
    含むガス流れを生成することを含むようにし、 生成された前記酸素及び蒸気を含むガス流れを冷却する
    こと、 該冷却されたガス流れ中に含まれる酸素を、該ガス流れ
    から水分を凝縮及び排出させることにより酸素流れとし
    て分離すること、 分離した該酸素流れを、高圧蒸気流れの膨張されない残
    余部分と混合して混合流れとすることにより、石炭ガス
    化プロセスで要求される蒸気対酸素比を創出すること、 蒸気及び酸素を含む前記混合流れを正しい比率下に石炭
    ガス化装置に注入すること、 を更に含む請求項１の方法。
  11. 【請求項１１】 蒸気を含む膨張流れを使用してイオン
    搬送膜の透過物側をパージすることにより生成した酸素
    と蒸気とを含むガス流れを、該ガス流れから酸素を分離
    する以前に動力を発生させるべく第２のタービン内で更
    に膨張させることを含む請求項１０の方法。
JP10326497A 1997-11-18 1998-11-17 蒸気対酸素を調節自在な製造を伴う個体電解質イオン導体 Pending JPH11236579A (ja)

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