JPS59117587A - 石炭ガス化方法 - 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、石炭のガス化において、石炭の水添反応の熱
源と、該水添反応により発生するチャー。

の水性化反応プロセスの反応スチームの熱源に原。

予力利用の方法として高温ガス化炉の熱源を利用゛する
ことに関するものである。

石炭のガス化には、石炭の水添反応と、それから発生す
るチャーの水性化反応を結合すればよいことが考えられ
ている。この場合、これらの反応には、高温かつ多量の
熱源を必要とするものであ。

る。この熱源どして、原子力の高温ガス化炉の熱１・・
源を利用すれば、極めて有効に石炭のガス化ができるも
のと考えられる。この構想を第１図のフロ。

−シート図を参照して説明すれば次の通りである。

第１図に示す石炭ガス化プロセスにおいて、原料炭１３
を水添反応器１１に供給し、外部加熱コ、イル２２でも
って、反応層の温度を保持した状態で、下方の水性化反
応器１２から上昇する水素に富んだガス（以下、水素リ
ッチガスと称す）２０でもって水添反応を起こし、石炭
ガス２１を製する。一方、水添反応器１１で副生じたチ
ャー（腔部コークス）１４は、抜き出されて、水性化反
応器１２に供給される。

水性反応器１２においては、副原料であるスチ゛−ム６
６が、加熱装置１８において熱源１７により。

加熱され、高温の反応スチーム１９として水性化５反応
器１２に供給されれば、水性化反応により水素を生成し
、生成水素は他の副生ガスと一緒にな。

つて水素ＩＪ　ノチガス２０として水添反応器１１へ“
供給されて、上記したように石炭のガス化を達成゛し、
石炭ガスが製造せられることができる。水添１・１反応
器１１および水ｆ１化反応器１２の形状は、本、発明の
目的には重要でないが、他の研究で開発計。

画中のものを想定して、流動層式のものを念頭に。

おいて図示しである。

上記の構想における石炭のガス化においては、１゜外部
加熱コイル２２の熱源および加熱装置１８の熱源１７と
して、高温かつ多量の熱源を必要とするものである。そ
の熱源を高温ガス化炉に求め、原子力有効利用すること
が考えられるが、それに対しては、次に述べるよう寿問
題点がある。

・　３　・ すなわち、上記の水添反応は、通常、５００℃〜７００
℃の温度条件が必要である。一方、水性化反。

応は、８５０℃〜９００℃の高温熱源が必要である。“
それに対して、原子力の高温ガス化炉の有効利用゛温度
レベルは、たかだか８５０℃であるため、水添１反応に
は十分であるが、水性化反応には若干不十分である。

そこで、本発明者は、この高温ガス化炉では不゛十分の
問題点を、触媒燃焼を利用することで解決。

すれば、原子力の有効利用により石炭のガス化が１・ｌ
達成できることを想到するに至った。

触媒燃焼の利用法には、下記のようなものが考。

えられる。

触媒燃焼の利用法の一例を第２図に示す。第２゜図にお
いて、触媒燃焼器６１には伝熱管２が備え１られていて
、燃焼触媒６が充填されている。燃料。

ガス６と燃焼用空気１だは酸素８を供給して、触媒層で
燃焼（酸化発熱反応）により、伝熱管２を。

介して加熱スチーム６７を加熱して高温のスチーム１９
とする方法である。これは、触媒燃焼の間・　４　・ 接的利用法である。

触媒燃焼の利用法の別の例を第６図に示す。第。

５図におけるものは、第２図のものと異なり、伝゛熱管
がなく、触媒燃焼器６１内の触媒３に直接後。

触するように、燃料ガス６と空気才たは酸素８を′供給
し、酸化発熱反応による高温燃焼ガスにより：加熱スチ
ーム３７を直接加熱し、高温のスチーム。

１９　とする方法である。

このような触媒燃焼は、一般のバーナ燃焼と異。

なり、わずか々燃料でも、いかなる空気または酸用素と
の比率においても、かつ１だ、比較的低温状。

態でも酸化発熱反応を起こす便利な触媒を用いる。

ものである。このような触媒としては、一般に、。

白金／パラジウム系触媒が市販されている。

本発明の目的とするところは、上記の構想に基、。

づく、水添反応と水性化反応の組み合わせプロセスによ
る石炭ガス化プロセスにおいて、反応熱源に、高温ガス
化炉の熱源を利用してガス化反応を起こさせる、原子力
利用石炭ガス化の方法を提供することにある。

１１ 本発明の石炭ガス化方法の特徴とするところは、水添反
応と水性化反応とを結合した石炭ガス化反応プロセスに
おける、水添反応器の加熱熱源と水性化反応器の反応ス
チームの加熱熱源に原子力利。

用として、高温ガス化炉の熱源を利用する方法に゛おい
て、該水性化反応器の反応スチームを加熱するだめの触
媒燃焼器による触媒燃焼を利用するこ。

とにある。さらに具体的には、上記において、高。

温ガス化炉の利用可能温度レベルより反応温度の゛比較
的低い水添反応器用熱源としては中間熱交換１・ｌ器か
らの２次ヘリウムガスによる間接加熱、より高温を必要
とする水性化反応器の反応スチームの。

加熱用熱源としては、反応スチームを、まず、２゜次ヘ
リウムガスで予熱して、引きつづき、触媒燃焼を利用し
て反応スチームの昇温を行い、不足す、−１る温度レベ
ルをカバーすることは好棟しいことである。

このような本発明によれば、石炭ガス化に原子。

カエネルギーを有効に利用できるものである。

以下に、本発明を、第４図のフローシート図を参照して
、−さらに詳細に説明する。

第４図において、高温ガス化炉２７と中間熱交換器２８
の間に、１次ヘリウムガスループ２９を。

形成する。中間熱交換器２８は、２次ヘリウムガスルー
プのヘリウムガスと１次ヘリウムガスループのヘリウム
ガスとの、ガス−ガス熱交換器であ゛る。すなわち、１
次ヘリウムガスは放射能汚染を。

起こしているので、２次ヘリウムガスとの間で間。

抜熱交換により、原子力熱源を安全な形で系外へ゛供出
する方法として用いるやり方である。　　　１０水添反
応器１１ど水性化反応器１２の機能と構・成は、基本的
には、上記において第１図を参照し。

て説明したものと同じである。原料炭１３は、流。

動層型水添反応器１１に供給され、下方から送ら。

れてくる水素リッチガス２０と反応して石炭ガス１゜２
１　　となる。原料炭の石炭ガス化した残渣は、い。

わゆるチャー（転溶コークス）１４で、チャー１４゜は
水添反応器１１から排出されて下方に位置する。

水性化反応器１２に送入され、ここで、チャー１４゜は
、高温の反応スチーム１９と反応して水素ガス２．。

・　７　・ を生成して、灰分（アッシー）１５が残渣として残り、
これは系外へ排出される。水性化反応器１２も流動層型
反応器で、高温の反応スチーム１９で、水添反応器から
送られてきたチャー１４を流動化し、その過程で自ら反
応して水素に転化するｇ生成した水素は同時に副生じた
他のガスと一緒に。

なり、水素リッチガス２０として水添反応器１１゛に送
入される。

中間熱交換器２８より送り出される２次ヘリウ。

ムガス３６の温度は、たかだか８５０　℃である。こ１
゛１れを、まず、高温熱交換器３０に導き、水性化反・
応の原料の低温スチーム６６（後述の低温熱交換・器６
２で予熱されたもの）を、さらに再予熱する。

高温熱交換器６０を出た２次ヘリウムガスは水添。

反応器１１の熱源に供するために、反応器内に内１）蔵
された加熱コイル２２の管内に供給し、反応層。

を加熱する。熱量が不足する場合には、中間熱交。

換器２８を出た直後の比較的高温の２次ヘリウム。

ガス３６の一部を、高温熱交換器３０をバイパスした２
次ヘリウムガスバイパス配管６５を介して、１１・　８
　・ 高温熱交換器３０を出たヘリウムガスに合流させる。バ
イパス配管３５に設けたコントロール弁お。

よび反応層に設けた温度計でもって構成する温度調節器
２６で、水添反応器１１へ供給するヘリウム。

ガスの量および温度を制御する。

水添反応器１１の加熱コイル２２を出だヘリウ。

ムガスは、低温熱交換器３２で原料スチームであ。

る低温のスチーム３６を予熱して、低温ヘリウム。

ガス６４となって中間熱交換器２８に還流する閉。

ループを形成している。　　　　　　　　　　　　１１
１一方、水性化反応用の原料スチームである低温。

スチーム６６は、まず、低温熱交換器６２、つい。

で、高温熱交換器６０で、それぞれ加熱されるが、２次
ヘリウムガス６３の温度が、たかだか８５０℃。

であるため、高温熱交換器６０を出た加熱スチー１゜ム
３７の温度は、たかだか８００℃であると予想さ。

れる。従って、最低８５０℃を必要とする水性化反。

応には温度的に不十分であるために、触媒燃焼器。

６１　を設けて加熱することにより、反応に十分な高温
の反応用スチーム１９とすることができる。２．。

触媒燃焼器３１の燃料は外部より供給してもか１わない
が、本実施例においては、水性反応器１２で発生した水
素リッチガス２６を使用している。

この利点については後述する。触媒燃焼器３１には、空
気または酸素６８が供給され、反応層の温□度調節計２
４、燃料と々る水素リッチガス２６の。

配管系に設けた流量調整器６９、空気１だは酸素。

の流量調節器２５が、図示のように有機的に結合して反
応温度の制御機構を形成している。　　　゛触媒燃焼器
の方式としては、上記において説明１・）したように、
第２図に示す間接法と、第６図に示。

す直接法の２種類が考えられる。本実施例においては、
第６図に示す直接法を採用することを一つ。

のポイントとしている。第２図に示す間接法は、。

酸化発熱反応による発生ガスがスチームに混入し１−１
ない利点があるが、加熱管の耐熱強度などに難点。

がある。第４図に示す本実施における高温の反応、スチ
ーム１９の温度は１０００℃程度であることが。

望ましい。そこで、本実施例においては直接法の。

方式を選択したが、直接法は、第３図に示すよつ２．）
に、触媒中で酸化発熱反応で発生したガスはその捷ま被
加熱ガスであるスチーム中に混入する。第４図において
、加熱スチーム３７は触媒燃焼器６１で、燃料である水
素リッチガス２６と空気捷たは酸素３８と酸化発熱反応
し、発生ガスが直接加゛熱スチームと混合することで温
度の」＝昇を行うこ。

とができろ。上記において述べたように、触媒撚。

焼の利点は燃料の多少にかかわらず酸化発熱反応゛が確
実に進行することであり、過剰酸素も不要で。

ある。寸だ、燃料に用いる水素リッチガス２６は１１）
大部分の成分を構成する水素が酸化反応で水蒸気。

すなわちスチームになるため、空気捷たは酸素　。

６８は、酸素を採用す、ｈばスチーム以外の副生ガ。

スも少なく、発生スチームがその捷ま加熱スチー、ムに
混入する形で高温のスチームとして水性化皮、−ｉ応に
寄与することになる。水性化反応器１２の発。

生ガスである水素リッチガスをこの触媒燃焼器３１　　
の燃料源に用いるメリットがこれによって理解できるで
あろう。

以」二に説明したように、本発明によれば、触媒、１、
・１１　・ 燃焼を採用することで、比較的温度レベルの低い高温ガ
ス化炉の熱源を石炭ガス化反応の熱源に利用することが
でき、原子力エネルギーの有効活用が実現できるもので
あり、その効果は極めて著しいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、水添反応と水性化反応を組み合わせ゛だ石炭
ガス化プロセスのフロー図である。 第２図は、間接式触媒燃焼加熱の原理を示すフ。 ロー図にして、第６図は、直接式触媒燃焼加熱の１１原
理を示すフロー図である。 第４図は、本発明の一実施例の石炭ガス化方法。 を示すフロー図である。 １１・・・水添反応器　　　１２・・・水性化反応器１
３・・・原料炭　　　　　　１４・・・チャー　　　　
　１−１１５・・・アッシュ １９・・・高温の反応スチーム ２０．２６・・・水素リッチガス ２１・・・石炭ガス　　　　２２・・・加熱コイル２３
．２４・・・温度調節器２５・・・流量調節器　　　、
１゜・１２・ ２７・・・高温ガス化炉　　２８・・・中間熱交換器２
９・・・１次ヘリウムガスループ ６０・・・高温熱交換器　　６１・・・触媒燃焼器′５
２・・・低温熱交換器　　６３・・・２次ヘリウムガス
６４・・・低温ヘリウムガス ６５・・・２次ヘリウムガスバイパス配管６６・・・低
温スチー１．３７・・・加熱スチーム６８・・・空気ま
だは酸素　３９・・・流量調整器　　　“代理人弁理士
　中村純之助 １） 才１　図 １／ ＩＰ２図　　倉３図 、ｔ′４　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）水添反応と水性化反応とを結合した石炭ガ１ス化
   反応プロセスにおける、水添反応器の加熱熱源と水性化
   反応器の反応スチームの加熱熱源に原。 予力利用として、高温ガス化炉の熱源を利用する方法に
   おいて、該水性化反応器の反応スチームを。 加熱するだめの触媒燃焼器による触媒燃焼を利用用する
   ことを特徴とする石炭ガス化方法。 （２）前記の水性化反応器の反応スチームを加熱。 するのは、高温ガス化炉の熱源であらかじめ予熱された
   反応スチームを、さらに、触媒燃焼器によ。 ろ触媒燃焼を利用して所定の高温状態に壕で加熱、、１
   するのである特許請求の範囲第１項記載の石炭ガ。 ス化方法。 （己）前記の触媒燃焼器は、その燃料に水性化反応器で
   発生した水素に富んだ生成ガスを利用するものである特
   許請求の範囲第１項または第２項記。 載の石炭ガス化方法。 （４）前記の水添反応器の加熱は高温ガス化炉の熱源に
   よる中間熱交換からの２次ヘリウムガスによる間接加熱
   にして、前記の水性化反応器の反応。 スチームの加熱は該２次ヘリウムガスで予熱された反応
   スチームを、さらに、該触媒燃焼器で高温“の反応スチ
   ームに加熱するものである特許請求の範囲第１項乃至第
   ６項のいずれにか記載の石炭ガス化方法。 （５）前記の水添反応器は、その反応温度の確保Ｉｌｌ
   とその制御のだめに、高温熱交換器と、２次ヘリ。 ラムガスバイパスと、温度制御装置とを用いるも。 のである特許請求の範囲第４項記載の石炭ガス化。 方法。 （６）前記の水性化反応器は、その反応温度の制御制御
   のために、温度調節器、水素に富んだ燃料ガス。 の流量調節器、および空気流量調節器からなる制。 御装置を用いるものである特許請求の範囲第４項。 捷たけ第５項記載の石炭ガス化方法。