JPS58157895A - 石炭からパイプラインガスを製造する方法 - 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】 本発明は炭化水素燃料からパイプラインガスを生産する
ことに係るものであり、更に具体的にいえば石炭の低圧
ガス化によりつくられた生成ガスからパイプラインガス
δを生産する方法に係るものである。

石炭から合成パイプラインガスを生産するための方法は
これまでにも数多くあった。米国特許第３．８５４，８
５９号、同第３．９２２．１４８号及び同第４，２０８
，１９１号は石炭から合成パイプラインガスを生産する
典型的な従来技術を示している。これらの方法では酸素
又は酸素と蒸気とを′使って比較的高い圧力の下で石炭
をガス化して、−酸化炭素、水素、二酸化炭素、ガス状
硫黄化合物そして粒状物ケ含む加圧生成ガスを生産して
いた。２０−１００気王という比較的高い圧力でそして
約６５０−１２００℃の温度範囲へ冷却し、そして浄化
してその中に含まれているすべてのガス状硫黄化合物を
取除く。この冷却され、浄化した生成ガスを富化段に通
し、そこでは生成ガス中の水素と一酸化炭素を取除き、
本質的にメタンから成り、そして約３３．５メガジユー
ル／立方米から約４１メガジユール／立方米の加熱値を
有する高圧、合成ガスケ生成する。このガス濃縮プロセ
スにおいてしばしば必要とされることは冷却し浄化した
生成ガス乞メタン化前にシフトリアクタに通して生成ガ
ス中の一酸化炭素に対する水素の比を約０．８から約２
．５の範囲内の値に調節することである。

これらのプロセスは典型的には２０−１００気圧の範囲
にある比較的高い圧力で実施されるので、ガス化装置と
すべての下流のガス処理設備、例えばガスクーラー、ガ
スピュアリファイア−そしてガスエンリッチメントリア
クタ−は大型で、壁の厚い圧力容器でなければならない
。更に、これら種々のリアクタ容器とガス化装置の接続
部分は壁厚の耐圧管でなければならない。更に、高圧に
耐えれる各接続点？実射しなければならない。高圧シス
テムにつきもの＼これらの面倒は石炭からの合成パイプ
ラインガスの生成の複雑さを増大する。

発明の要約 本発明の目的は、比較的低圧で石炭ビガス化することに
より石炭から高圧パイプラインガスを生成する方法乞提
供することである。

本発明に従えば、典型的には５気圧よりも低い圧力の酸
素中で石炭をガス化して、−酸化炭素、水素、二酸化炭
素、ガス状硫黄化合物と粒状物とを含む生ガスンつくる
。このガス化段階でつくられた生ガスを約２００℃−約
４００℃の範囲の温度に冷却し、そして浄化してその中
に含まれているすべての硫黄化合物と粒状物とを取除く
。浄化した生ガスの中に含まれている一酸化炭素と水素
とを変化させることにより富化してメタンと二酸化炭素
とを含むガス乞つくる。このガスから二酸化炭素乞取除
くことにより更に富化して本質的にメタンから成るパイ
プライン品質のガス乞生成する。

メタン富化したガス浄化プラン圧力まで加圧して高圧合
成パイプラインガスケ生成する。

本発明によれば、ガス浄化プラントからの清浄ガスの一
部分はガス富化プロセスを迂回し、圧縮空気で燃焼させ
られて高温、高圧の煙道ガスをつくる。それからこの高
温、高圧の煙道ガス乞ガスタービンケ通して膨張させて
第１ガスコンプレツサな駆動する。ガスタービンから排
出された煙道ガスは、加圧されて蒸発する液体好ましく
は水と熱交換関係にして流され、加圧蒸気例えば水蒸気
をつくる。この加圧蒸気は蒸気タービｙを通して膨張し
て第２のガスコンプレッサを駆動する。ガス富化段から
の富化ガスビ第１と第２のコンプレッサに通してメタン
富化ガスをノくイブライン圧力まで圧縮し、そしてそれ
によりノくイブライン品質の合成天然ガスをつくる。

ガス富化段からの富化ガスを２つの部分に分け、一方の
部分？第１のガスコンプレッサーに通し、そして他方の
部分を第２のガスコンプレッサーに通す。又は、ガス富
化段からの富化ガスを最初に第１のガスコンプレッサー
に通し、そしてそこから第２のコンプレッサーに通す。

いずれの場合も、ガス富化段からの富化ガスをｔ　ｏ　
−ｔｏｏ気圧の範囲の圧力に圧接してパイプライン品質
の合成天然ガスをつくる。

好ましい実施例の説明 添付図を参照する。

ガス生成プラン）１０内で比較的低い圧力、典型的には
５気圧以下の圧力で石炭をガス化することにより生合成
ガス１１をつくる。ガス生成プラントは石炭のガス化を
行なうためにこの方面の技術でよく知られている型式の
石炭ガス化装置１２を含んでいる。ガス化装置１２内で
石炭を酸素と反応させて、本質的に一酸化炭素、水素そ
して二酸化炭素から成る可燃性ガスをつくる。このガス
は石炭に含まれる硫黄から生じるガス状硫黄化合物、例
えば硫化水素と硫化カルボニルを含む。石炭中の灰分の
多くを溶融スラグ３１としてガス化プロセスで取除くけ
れども、ガスは粉状の灰を含んでいる。

ガス化装置１２からの生合成ガス１１をガスクーラー１
４に通し、そこでは生合成ガス１１は冷却流体、普通は
水と熱交換関係にある熱交換器１６を通って約２００℃
−４００℃の範囲の温度に冷える。

この冷えた、生合成ガス１３をガスから粉状の灰を取除
く粒子スクラバー１８に通し、それからガスを吸着溶液
と接触させてガス状硫黄化合物を取除く硫黄スクラバー
２０を通す。粒子スクラバー１８は公知の粒子スクラバ
ーでよく、例えばスプレードライヤーもしくはメカニカ
ルコレクター又はエレクトロスタティックプレシピテー
ターを単独でも又は組合せて使用してもよい。公知の酸
性ガス吸着プロセスを硫黄スクラバー２０に使用して生
合成ガス内の硫化水素と硫化カルボニルと他のガス状の
硫黄化合物を取除（。

ガス生成プラント１０の説明で簡単に述べた清浄な生合
成ガスをつくるための低圧での石炭のガス化はこの方面
の技術ではよ（知られており、そして本発明の部分を構
成するものではない。それ故、低圧石炭ガス化により清
浄な生合成ガスを生成することについてこれ以上説明す
ることは本発明の理解にとって必要ではないものと考え
る。　　′粒状やガス状の硫黄化合物のない浄清な生合
成ガス１５をガス富化プラント２２へ通し、そこで生合
成ガス内の一酸化炭素と水素とをメタンに変え、そして
二酸化炭素を生合成ガスから取除く。

ガス富化プラント２２に入る清浄な生合成ガス１５はメ
タン化装置２６へ直接通されるけれども、しばしば望ま
れることは、先ず清浄な生合成ガス１５をシフトリアク
ター２４へ通し、そこで−酸化炭素に灼する水素のモル
比を約０．８から約２．５の範囲、好ましくは約２に調
整することである。−酸化炭素に灯する水素の比を変え
るための反応はよく知られているのでこれ以上説明する
必要はない。

メタン化装置２６内で清浄生合成ガス１５中の一酸化炭
素は、触媒を普通含んでいるよく知られた反応によって
メタンへ変えられる。メタン化段階それ自体は本発明の
部分を形成するものではないからメタン化反応をこれ以
上説明することはしない。

メタン化装置２６から取出されたメタン富化した合成ガ
ス１９を二酸化スクラバー２８へ通し、そこでメタン富
化合成ガス１９中の二酸化炭素を取除いて、本質的にメ
タンから成りそして天然ガスによく似た生成合成ガス２
１をつ（る。

この生成合成ガス２１は、石炭ガス化装置１２中で石炭
の低圧ガス化の生成物であるので比較的低い圧力である
。ガス生成プラント１０とガス富化プラント２２におけ
る全プロセスは比較的低い圧力で実施される。プロセス
のいろ（・ろの処で必要なことは、合成ガスがリアクタ
ーを出るとき数気圧に合成ガスα圧力を高めてそのリア
クターを通るとき又は種々のりアクタ−を接続している
導管を通るときのガスの圧損を補償するということであ
る。ガス生成とガス富化プロセス中すべての点で合成ガ
スは比較的低い圧力、典型的には５気圧よりも低い圧力
に維持されるということに注意することが大事である。

メタン富化した生成合成ガス２１をパイプライン圧力へ
高めるため生成合成ガス２１をコンプレッサー３０．３
２を通して生成ガスの圧力をパイプライン圧力へ高めそ
れによりパイプライン品質め合成天然ガス２３をつくる
。本発明に従って、コンプレッサー３０，３２を駆動し
て生成ガス２１をパイプライン圧力へ圧縮するに必要な
エネルギーは、ガス生成プラン）１０を出る清浄な生合
成ガス１５の一部分を燃焼することにより供給される。

本発明に従って、ガス生成プラン）１０を出る清浄な合
成ガス１５の一部分をガス富化プラント２２を迂回させ
、そしてガスコンプレッサー４２内で圧縮しそして加圧
して燃焼装置４４へ供給する。この加圧された清浄な生
ガスは空気中で燃焼されて高圧、高温の煙道ガス４１を
つくる。燃焼装置４４へ供給される空気３３を先ずコン
プレッサー４６へ通し、そして加圧された生合成ガスと
比較し得る圧力へ加圧する。

燃焼装置４４から排出する高温、高圧の煙道ガス４１は
ガスタービン５０へ通されて膨張する。

ガスタービン５０は軸４８を介して合成ガスコンプレッ
サー４２、空気コンプレッサー４６そして第１の生成ガ
スコンプレッサー３０を駆動する。

ガスタービン５０から排出された煙道ガスは熱交換器５
２例えば廃熱ボイラーに通し、そして加圧された蒸発性
液体３５、例えば水と熱交換して加圧蒸気３７、例えば
水蒸気を作る。この熱交換器５２を出る煙道ガス４５は
大気へ排出される。加圧蒸気３７を蒸気タービン６０へ
通し、このタービンは軸６２を介して第２生成ガスコン
プレツサー３２を駆動する。蒸気タービン６０かも出る
蒸気はコンデンサー６４へ通されて凝縮して液体３５と
なり、之の液体は圧縮されそして熱交換器５２へ戻され
る。

メタン富化した合成ガス２１を第１の部分２１Ａに分け
、この部分を第１の生成ガスコンプレッサー３０に通し
てパイプライン圧力へ高める。第２の部分２１Ｂを第２
の生成ガスコンプレッサー３２に通して、それによりパ
イプライン圧力へ加圧する。又は、メタン富化した生成
合成ガス２１を先ず、ガスタービンで駆動される第１の
生成ガスコンプレッサー３０に通し、それから蒸気ター
ビンで駆動される生成ガスコンプレッサー３２に通し、
そしてそれによりパイプライン圧力へ加圧する。

生成ガスコンプレッサー３０．３２を駆動するための源
としてガス生成プラントｉｏからの清浄生合成ガス１５
の一部分を利用することによりメタン富化した生成合成
ガス２１をパイプライン圧力へ高めることができる。そ
れ故、石炭からパイプライン品質の天然ガス２３をつく
るには石炭をパイプライン圧力でガス化することはもは
や必要ではない。石炭を比較的低い圧力でガス化して、
そして生合成ガスを冷却し、清浄とし、そして富化する
が、すべて比較的低い圧力で行なう。

本発明を実施するためたｙ一つの実施例を示したけれど
も、その実施例を種々変更することができ、そのような
変更は当業者には容易である。それ故、そのような変更
もすべて本発明の技術的思想の範囲に含まれるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の最良の実施例を示すフローシートで
ある。 １０・・ガス生成プラント、１２・・石炭ガス化装置、
１４・・ガスクーラー、１６・・熱交換器、１８骨・粒
子スクラバー、２ｏ・・硫黄スクラ／（−、−２２・・
ガス富化プラント、２４・・シフトリアクター、２６・
・メタン化装置、２８・・二酸化スクラバー、３０・ｅ
第１生成ガスコンプレッサー、３２・・第２生成ガスコ
ンプレツサー、４２−−ガスコンプレッサー、４４・・
燃焼装置、４６−一空気コンプレツサー、５０・・ガス
タービン、５２・・熱交換器（廃熱ボイラー）、６０・
−蒸気タービン、６４・・コンデンサー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａｌ　　−酸化炭素、水素、二酸化炭素、ガス状硫黄
   化合物及び粒状物ン含む生ガス乞つくるため比較的低い
   圧力の酸素中で石炭をガス化し、（ｂｌ　　ガス化段階
   でつくった生ガス乞約２００℃−４００℃の範囲の温度
   へ冷却し、 （Ｃ１この冷却した生ガス乞清浄にしてすべての硫黄化
   合物と粒状物とを除去し、 （ｄｌ　　硫黄化合物と粒状物のないガス中の一酸化炭
   素と水素とをメタンに変えてメタンと二酸化炭素とを含
   む富化ガスをつくり、 ｔｅｌ　　このメタン富化したガスから二酸化炭素を取
   除き、 げ）段階（Ｃ１でつくられた硫黄と粒状物のないガスの
   一部分を圧縮し、 （ｇ）　　この圧縮された硫黄と粒状物のないガスを圧
   縮空気で燃焼して高温、高圧の煙道ガスをつくり、 （川　第１のガスコンプレッサーを駆動するためガスタ
   ービンを通して高温、高圧の煙道ガスを膨張させ、 ＋１＋　　ガスタービンから放出された煙道ガスを加圧
   された蒸発性液体と熱交換させて加圧蒸気をつくり、 （ｊ）　　第２のガスコンプレッサーを駆動するため蒸
   気タービンを通して加圧蒸気を膨張させ、そして （ｋｌ　　第１と第２のガスコンプレッサーにメタン富
   化したガス乞パイプライン圧力へ圧縮する諸段階を備え
   たことを特徴とする、加圧パイプラインガスな石炭から
   つ（るための低圧ガス化方法。