JPS59227977A

JPS59227977A - 燃焼機および混合ガス連続製造方法

Info

Publication number: JPS59227977A
Application number: JP59097688A
Authority: JP
Inventors: ロバ−ト・ジヨセフ・ステラシオ
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1983-05-31
Filing date: 1984-05-17
Publication date: 1984-12-21
Also published as: US4443230A; AU2885484A; EP0127273A2; EP0127273A3; EP0127273B1; JPH0425992B2; AU565835B2; DE3471493D1; CA1206003A; ZA842808B

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】〔発明の技術分野〕本発明は、液状担体中の固体炭素質燃料のポンプ給可能
なスラリの部分酸化による、Ｈ２とＣＯ全含む混合ガス
、たとえば、合成ガス、燃料ガス、還元ガスの製造に関
するものである。本発明の１つの具体的な面においては
、本発明（はそのようなガスを製造するための改良した
燃焼機に関するものである。

〔従来技術〕

部分酸化ガス発生器の中に供給流を入れるためには、環
状燃焼機が用いられている。たとえば、米国特許第３，
５２８，９３０’号明細書に単−環燃焼機が示されてお
り１米国特許第３，７５８，０３７号および第３，８４
７，５６４号明細書に二重環燃焼機が示されている。燃
料全適切に霧化し、混合し、運転全安定に行うために、
部分酸化プロセス用の燃焼機はめる特定の発生量とする
ための大きさに作られる。

生成ガスの要求される出力が大幅に変化したとすると、
それ壕での燃焼＠を適切な大きさの燃焼機に父換するた
めに、装置の運転を停止することが求められる。

〔発明の概要〕軸に対する対称性、安定度および効率を維持しつつ出力
レベルを変化させて運転できる本発明の燃焼機を用いる
ことに、Ｃす、上述の問題は避けられ、かつ経費のかか
る運転停止が解消される。

合成ガス、燃料ガス、または還元ガスを製造するための
自由流部分酸化ガス発生器の中に４種類の供給流を同時
に入れるために、発生量低下の高い燃焼機が設けられる
。それら別々の供給流は、遊離酸素含有ガス、スチーム
、リサイクル生成ガス、炭化水素ガスの群から選ばれた
気体状物質の流れと、液相の固体炭素質燃料のポンプで
送ることが可能なスラリ流たとえば石炭−水と、遊離酸
素含有ガスの２つの流れと全含む。

その燃焼機の発生量低下は高く、中心の円筒形４管と第
２．第３おまひ外側の円筒形導管を會む。

そｒしらの導管は互いに半径方向に隔てられて、第１と
第２および外側の同軸同心環状通路全形成する。それら
の４管は燃焼機の中心長手軸と同軸である。全ての導管
と全ての環状通にの上流側端部は閉じられ、下流側端部
は開かれる。中心導管の内径と外径は、燃焼機の下流側
端部にあ・いて小さくさｆ’して円筒形状ノズルを形成
づ−る。第１　Ｈ７）環状通路は収束する円錐台形環状
部分て終端し、その円錐台形環状部分は燃焼機の下流側
端部の近くで直円筒部分となる。第２の環状通路と外側
環状通路は、燃焼機の下流側端部近くで収束する円錐台
形部分となる。燃焼機の先端部を冷却するために水冷環
状リングが設けられる。燃焼機の下流側端部の周囲には
冷却コイルが巻きつけられる。

第１の環状通路からの固体炭素質燃料のスラリ流により
囲まれている中心等管からの、遊離酸素含有ガス、スチ
ーム、リサイクル生成ガス、および炭化水素ガスより成
る群から選択されたガス淀全含む中心コアが、燃焼様下
流側部分から放出される。それらの流れに、第２と外側
の環状通路とを高速度で流れる遊離酸素含有ガスの２つ
の別々の流汎か、衝突させら九る。スラリ流の霧化と、
スラリ流と遊離酸素含有ガスとの良好な混合とが主とし
て反応領域内で起る。中心４管の先端部と、第２および
第３の導管の先１／ｈｉ：部とは、燃焼機の長手軸に垂
直な同じ平面内で、外側導管出口オリフィスで終端する
。しかし、ある例においては、中心専管並び（（第１お
よび第２の導管の先端部が引き込められている力・ら、
外側］出ロオリフ〈スより前、ｌたは外側出口オリフィ
スにおいてわるｆＭｍの混合が起ることかめる。その場
合には、固体炭素質燃料のスラリと遊離酸素含有ガスと
の混合物（希望によっては温度調整剤全混合ブーること
かめる）の高いバルク速度が、この燃焼機の出口を横切
って維持される。有利なことに、霧化のためと、スラリ
と混合するためのガス発生量低下においても、本発明に
よって、高速度の環状遊離酸素含有ガス流を常に利用で
きる。固体炭素質燃料のスラリを分散させるために、遊
離酸素含有ガスの速ｉを最適値の近くに保持できる。ガ
ス発生量を広い範囲にわたって変化−増加または減少−
できる。

更に、反応体の流もパターンの軸対称が維持される。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明は、合成ガス、燃料ガス、−！７ヒは還元ガスを
製造するために触媒を用いない部分酸化法に使用する新
規な燃焼機に関するものでるる。この燃焼ａは、液状担
体中の固体炭素質燃料のポンプで送ることが可能なスラ
ＩＪ　ｉ含む反応体燃料流に使用することが好ましい。

この燃焼機により、温度調整剤が混合され、または混合
されていない遊離酸素含有ガスの反応体供給流が、反応
体燃料供給流に混合さｊＳかつ希望によってはガス流と
も混合される。霧化と混合は通常の部分酸化ガス発生器
の反応領域内で主として行われる。しかし、一実施例に
おいては、燃焼機の先端部より前において、またはその
先端部においてるる混合が行われることがめる。

高温の粗ガス流が、耐火物て薇われた非接触自由流部分
酸化ガス発生器の反応領域内において、約９２６〜１９
２７℃（約１７００〜３５００’Ｆ）　　の温度、およ
び約５〜２５０気圧のような約１〜３００気圧の範囲の
圧力、たとえば約１０〜１００気圧の圧力において発生
される。典型的な部分酸化ガス発生器が米国特許第４８
０９，１０４号明細書に記載されている。ガス発生器か
ら流出した粗ガス流はＨ２とＣＯヲ含む。次のような物
質のうち１種類またはそれ９、上も存在する。すなわち
、ＣＯ２、Ｈ’２０、Ｎ２、Ａ、、ＣＨ４、Ｈ２Ｓ、Ｃ
Ｏ８のような物質も含まれることがるる。燃料と運転条
件に応じて、伴出物質たとえば粒子状油煙、フライアッ
シュ、またはスラグが粗ガス流とともに発生されること
がるる。

燃焼機は、その第１の環状通路の下流側端部近くに、直
円筒環状部分に至る収束円錐台形環状部分がめる。第２
．第３、および外側の環状導管は、半径方向に相互に離
間し、中央導管にその長さに沿って同軸向応でるる。各
導管の下流側で第２導管の内側である収束状の部分は、
それらの下流端部近傍で直円筒部に至る。通常のスペー
サが、導管相互の間隔維持のために用いらねて、導管相
互間に第１．第２および外側の障害物のない環状通路を
つくる。導管を相互間で対称的に離間させ、かつ、供給
流に対して最小の障害で安定した配列を保持するために
、整列ビン、フィン、芯出しベーン、スペーサその他の
周知の手段が用いられる。

第１の環状通路の下流端近傍では、収束する円錐台状環
状部分が直円筒部へ移行する。第２、および外側の環状
通路の下流側端部近くには、収束円錐台形環状部分がる
る。それらの導管と環状通路の上流側端部は、気密封し
を行う通常の手段、たとえば、７ランジ、プレート、ス
クリュー・キャップにより閉じられる。次のような供給
流、（１）中心導管には一遊離酸素含有ガス、スチーム
、リサイクル生成ガス、炭化水素ガスより成る群からの
ガス状物質、（２）第２の導管には一固体炭素質燃料の
スラリ、（３）第３の導管には一遊離酸素含有ガスの高
速度流、（４）外側導管には一遊離酸素含有ガスの高速
度流、をそれぞれ入れるために、７ランジ附入口が各導
管の上流側端部に通じる。

第２および外側の環状通路の下流側端部近くは、中心長
手軸へ向って、約１５〜６０度の範囲、たとえば約２０
〜４０度の収束角度で収束する。第２および外側の環状
通路は、そｎぞれの下流側端部へ向って平行にできる。

または、第２および外側の環状通路の下流側端部へ向う
部分の間の収束角度は０〜９０度の範囲、たとえば５〜
１５度とすることができる。

中心導管、第２導管、第３４管、および、外側の導管の
放出オリスイスの内径は、次第に大きくなる。中心導管
、第２４管、第３導管、および、外側の導管の放出オリ
フィスは、燃焼機の先端部における同じ平面内に設ける
こともできれば、外側導管の円形出口オリフィス力）ら
引き込めるこ、ともできる。外側導管の円形出口オリフ
ィスはなるべく燃焼機の先端部（下流側端部）に配置す
る。

したがって、中心導管、第２導管、お工び第３の導管の
先端部は、外側導管の先端部からの引き込み全零にでき
、または、上流側へ次第に引き込めることができ、ある
いは、下流側ｊへ同−量引き込めることができる。たと
えば、ＤＯが外１ｌ１１導管の先端部における円形出口
オリフィスの直径を表丁ものとすると、中心導管、第２
の導管および第３の導管内光端部は、次の第１表に示す
値だけ、外側導管の円形出口オリフィスから上流側へ引
き込めることができる。

第　　ｌ　　表酌０〜０．５Ｘｌ）。

一実施例においては、中心導管、第２の導管および第３
の導管の先端部を次第に引き込めることにより、末広の
円錐台形放出領域を設けることができる。その場合には
、中心導管の先端部の引き込み長は第２の導管の先端部
の引き込み長と同じか、それより大きくできる。この実
施例においては、外側導管出口オリフィスの所で、また
はそれの直前において、少量の混合が起ることがめる。

更に、希望によっては温度調整剤全混合できる、スラリ
と遊離酸素含有ガスの混合物の高いバルク速度は、燃焼
機の出口オリフィスを横切って維持される。

一実施例に２いては、燃焼機の下流側端部は、収束する
円錐台形部分である。燃焼機の中心長手軸は、他の導管
の円錐台形部分の外面に接する平面と、約１５〜６０度
の範囲の角度たとえば約２０〜４０度の角度で交差する
。

燃焼機の下流側端部にテーパー全つけることにより、燃
焼機の質量が減少するから、燃焼機の端部における高温
の再循環ガスからの熱の吸収が最多眼となる。燃焼機の
先端部における環状冷却室の寸法と、下流！ＪＡ１１端
部（おいて燃焼機を囲む冷却コイルの寸法は小さくでき
る。更に、環状冷却室の横断面を長円形にできる。その
長円の長袖は後方へ延び、燃焼機の先端部をこえて延ひ
ることはほとんどない。有利なことに、この構造により
、冷却水の量は減少する。更に、燃焼機の先端部に油煙
とスラグの少くとも一方がほとんど付着しないように、
燃焼機の先端部における露出表面積は最少限にされる。

本発明の燃焼機の中心導管と第２および外側の環状通路
を流れるガス流（温度調整剤か混合されていたジ、混合
されていなかったりする）の速度は、１秒間に約２２．
８ｍ（約７６フイート）から音速までの範囲、たとえば
約４５〜２２５ｍ（約１５０〜７５０フイート）でるる
。第１の環状通路の中を流れる固体炭素質燃料の液状ス
ラリ流の速度は、１秒間当り約０．：３〜１５ｒｎ（約
１〜５０フイート）、たとえば約３〜７．５ｍ（約１０
〜２５フイート）の範囲でるる。各ガス流の速度は、液
状スラリ流の速度より少くとも１秒間当り約２２．５ｍ
（７５フイート）だけ早い。

全ての遊離酸素含有ガスは、２つまたは３つの流に分け
られる。したがって、遊離酸素含有ガスの３つの別々の
部分音、中心導管、第２および外側の外側環状通路の中
に流すことができる。あるいは、遊離酸素含有ガスの別
々の部分を、第２および外側の外側環状通路の中に流す
ことができ、中心導管の中には遊離酸素含有ガスを流さ
ない。

その場合には、スチーム、リザイクル生成ガス、炭化水
素ガ°スよｐ成る群力・ら選択されたガス流が、中心導
管の中に流される。

中心導管と第２およ°び外側の環状通路の中に、全ての
遊離酸素含有ガスが流される実施例においては、燃焼機
を流れる遊離酸素含有ガスの全ての流を、前記導管と前
記通路の間で次のように分割できる（容量裂）。すなわ
ち、中心導管−約５〜６０、たとえば約ｌＯ〜２０；第
２の環状通路−約５〜８５、たとえば約２０〜４５；外
側環状通路−約５〜８５、たとえば約２０〜４５である
。

遊離酸素含有ガスの流が１００％燃焼機内を流れるよう
に、各導管または各通路を流れる遊離酸素含有ガスの量
の選択が行われる。一実施例においては、中心導管の中
を流れるガスの百分率が約１０％まで増加した時に、転
化効率の高い上昇が観察されブこ。その百分率の値をこ
えると、膨化効率の上昇はＩよとんど、または、全く観
県されな〃ｊつた。

第２の環状通路の横断向の面Ｍｋ外側環状通路の横断面
の面積で除して得た比は、約０５〜２、たとえは約１６
０〜１５で必る。

この燃焼機の運転時には、燃焼機内の通路への４つの供
給流の流を開始させ、停止させ、調整するために、流扛
制御器を使用できる。燃焼機に入り、種々の速度で同時
に流れる供給流に、燃焼機の下流側先端部の面前におい
て、その下流側先端部において、または、その下流側先
端部の下流側において、互いに衝突して混じり合う。液
体媒体中の固体炭素質燃料の液状スラリ流のような１つ
の反応体流が、希望によっては温度調整剤が混合される
遊離酸素含有ガスの流れのような別の反応体流に高速度
で衝突すると、液状スラリ流が細かい霧状に砕〃λｎる
。反応領域内には多相混合物が生成される。

部分酸化ガス発生器の運転中には、燃焼機を交換するこ
となしに、流出ガスの発生量全設計発生量以下に急速に
減少させる必要が生ずることがめる。燃焼機を交換する
には、運転を停止させることが必要となり、その結果と
してガス発生の遅延が生じ、そのｆｃめに運転経費がか
さむことになる。

したがって、発電のための組合せサイクル運転において
は、寿命の長い燃焼後全必要とする。そうすると、圧力
低下は最少限に抑えられ、安定な運転と効率をさせいに
することなしにガス発生量を迅速に変える一増加および
減少−ことができる。

更に、この燃焼機は、固体炭素質燃料のスラリで運転し
なければならない。それらの要求は本発明の燃焼機によ
り満されている。固体炭素質燃料の液相スラリのガス化
のために従来の燃焼機を用いると、運転は不安定で、効
率が低いことがるる。

更に、供給流の混合の程度が低く、固体燃料粒子が酸素
と良く接触することなしにガス化装置の中を通ることか
める。反応領域内で反応しなかった酸素は、その後で生
成ガスと反応することがある。

更に、従来燃焼機の面における放出オリフィスを囲む平
らな表面に積る油煙とスラグが、燃焼機の出口における
反応成分の流れパターンを妨げる。

それらの問題とその他の問題は本発明の燃焼機にＪ、ジ
避けられる。

遊離酸素含有ガスの各流れの流量は、燃焼機への各供給
管内に設けられている流制御弁に、ｌ：９制御される。

固体炭素質燃料のポンプ給可能なスラリの流量は、燃焼
機への供給管内に設けられている速さの制御されるポン
プにより制御される。燃焼機の発熱量の減少量たは増加
は、原子酸素と炭素の比と、Ｈ２Ｏと燃料の重量比とを
、はぼ一定に保って、各流れの流量を変えることにより
行われる。各供給管内の流れ制御弁を各遊離酸素含有ガ
ス流に対して調整することにより、発熱量を減少または
増加している間にも、高い圧力差と高い速度とが常に維
持される。したがって、ガス状のコアを有し、燃焼機の
円筒形スラリ流には、燃焼機の、先端部の前において、
その先端部において、また１叡その先端部の下流側にお
いて、遊離酸素含有ガスの少くとも１つの高速度流が常
に衝突させられる。それによりスラリ流の効率の良い霧
化と、スラリ流と遊離酸素含イずガス流の良い混合が確
実に行われる。

流量が減少させられた環状通路の中にスラリか入ること
を阻止するためには、その環状通路の中において少くと
もある公称流れ速度、たとえば少くとも１秒間に約７．
６ｍ（２５フイート）の速度に維持することが８妥でろ
る。減少量の比が設計流量の５０％以上、たとえば約７
５％、Ｖこおいては、十分な圧力低下を行える一実施例
において、第２または外側の環状通路における流速が設
計流速より高いように、遊離酸素含有ガスを分けること
ができる。なるべくなら、第２の環状通路内を流れる遊
離酸素含有ガスの速度を最高にする。その第２の環状通
路はスラリ流か流れる第１の環状通路の次でろる。

本発明の燃焼機の一実施例の発熱量を設計発熱量の１０
０から５０％に減少させる１ζめの、設計流量の典型的
な％と、容量係と、流れ速度を、下の第■表に示す。発
熱量減少は、スラリに＠芙する遊離酸素含有ガス、した
がって霧化効率に影響をほとんど及は鵠ない。その理由
ｔよ、燃焼（戊の中を流れる少くとも１つの遊離酸素含
有ガス流の速度が高い〃）らでめる。更に、この実施例
の第２の４管の出口オリフィスを通る遊離酸素含有ガス
とスラリのバルク速度は、妥当な高い値でめる。

可燃性物質が燃焼機の中を通る間に燃焼する・ことは、
燃焼機の先端部において中心および第２の環状出口オリ
フィスおいて反応体供給流を、炎が伝わる速度、ｌ：り
速い速度で放出させることにより阻止される。炎の伝わ
る速さは、混合物の組成、温度および圧力のような要素
の関数でるる。それらは通常の方法により計算され、ま
たは、実験により決定できる。有利なことに、本発明の
燃焼機により、燃焼機を熱による損傷から保めするよう
に、発熱部分酸化反応が燃焼機の断力・ら下流側に十分
な距離全おいて行われる。

本発明の燃焼機アセンブリは、たとえば米国特許第３，
５４４，２９１号明細書に示されているように、コンパ
クトな詰めら扛ていない自由流非接触耐火物被覆合成ガ
ス発生器の上部入口ボートに通って下方に挿入される。

この燃焼機は、下流側端部が反応領域内に直接放出する
ようにして、ガス発生器の中心長手軸に沿って延びる。

ガス発生器の中に入れられる反応体供給流（希望によっ
ては温度調整剤が混合される）の相対的な割合は、燃料
中の炭素のほとんどの部分、たとえば重量％で約９０％
またはそれ以上全酸化炭素に変え、オートジニアス反応
領域内の温度全豹９２６〜１９３０℃（約１７００〜３
５００下）、なるべく約１０９３〜１５３８℃（２００
〜２８００下）に維持するために慎重に調整する。

反応領域内の滞留時間は約１〜１０秒間で、なるべく約
２〜８秒間にする。このガス発生器にほぼ純粋な酸素が
供給されると、このガス発生器力）らの流出ガスの乾燥
状態におけるモル饅で表した組成は次の通νでろる。Ｈ
２・・・１０〜６０、ＣＯ・・・２０〜６０、Ｃ０２・
・・５〜４０、ＣＨ４・　０，０１〜５、Ｈ２Ｓ　＋　
ＣＯ８・・・Ｏ〜５、Ｎ２・・・０〜５、Ａ・・０〜５
゜このガス発生器に空気を供給しｆｔ場合は、ガス発生
器の流出ガスの乾燥状態におけるモル嘱で表した組成は
次の通りでろる。Ｈ２・・・２〜３０、ＣＯ・・・５〜
３５、ＣＯ２・・・５〜２５、ＣＨ４・・・０〜２、Ｈ
２Ｓ　＋　ＣＯ８・・・０〜３、Ｎ２・・４５〜８０、
Ａ・・０５〜１５゜変換されない粒子状炭素油煙、灰、
スラグ、または、それらの混合物は、流出ガス中に含ま
れる。

乾燥している固体を約３０〜７５重量％、たとえば約４
０〜７０重量％含んでいる固体炭素質燃料のポンプで送
ることが可能なスラＩＪ　ｆ、本発明の第１の環状導管
の入口通路の中に通すことができる。スラリの入口温度
は、はぼ周囲温度から約２６０℃（５００Ｔ）であるが
、約１〜３００気圧、たとえば５〜２５０気圧、なるべ
くは約１０〜１００気土の与えられた入口圧力において
固体炭素質燃料の担体の蒸発温度以下にするとよい。

適当な固体炭素質原料を記述するためにこの明＋１ｆｆ
Ｉ書で使用する固体炭素質燃料という用語は、石炭、石
炭コークス、石炭チャー（ｃｈａｒ　ｆｒｏｍｃ。

ａＪ、）、石炭液化の残油、石油コークス、粒子状炭素
油煙、頁岩から得られた固体、クールサンド、ピッチよ
り成る群力）らの種々の物質、および、それらの物質の
混合物を含めたものを意味づ−るものである。無煙炭、
歴青炭、亜歴青炭、亜炭を含めて全ての池類の石炭を使
用できる。粒子状炭素油煙は、本発明の部分酸化法の副
生物として得られるもの、または、化石燃料を燃焼させ
て得られるものとすることができる。固体炭素質燃料と
いう用語は、台所のごみ、脱水した衛生汚物などと、ア
スファルト、コ゛ム、および、自動車のコ°ムタイヤを
含むゴム状物質のような半固体有機物なども足義により
意味するものでるる。

物質の１００％が、ＡＳＴＩＶＬ　Ｅ　　１１−７０　
ふるい指示規格１．４０ｒｎｍ　（るるいはＡ１４）を
通り、少くとも８０％が、ＡＳＴＭ　Ｅ　　１１−７０
ふるい指示規格４２５ｍｍ　にｂるいはＡ４０）’（ｉ
−通るような粒子寸法１で、固体炭素質燃料をなるべく
粉砕する。固体炭素質燃料の水分は、約０〜４０重＠矛
、たとえば２〜２０重量係でるる。

この明細書で、同体炭素質燃料のポンプで送ることが可
能なスラリを作る／こめの懸濁媒体として使用する液状
担体という用語は、水、液状炭化水素物質、および、そ
れらの混合物より成る群からの種々の物質を含むもので
ある。しかし、水は、固体炭素質燃料の粒子のための好
適な担体である。

一実施例においては、液状担体は液体二酸化炭素でろる
。その場合には、液状スラリは、固体炭素質燃料を４０
〜７０重量襲含み、残りは液体炭酸ガスとすることがで
きる。ＣＯ２一固体燃料スラリは、圧力に応じて、約−
５５〜３８℃（ＰＪ−６７〜１００”Ｆ　）の温度にお
いて、燃焼機の中に入れることができる。

この明細書で使用する遊離酸素含有ガスという用語は、
空気と、酸素に富んた空気、丁なわち２１モル嘱以上酸
素を含む空気と、はぼ純粋の酸素、すなわち、９５モル
％以上の酸素（残りにＮ２と稀ガス）とを含めて意味す
るものである。

燃料流と同時に、遊離酸素含有ガスの複数の流れが約周
囲温度から約８１５℃（１５００″Ｆ）、酸素に富んで
いる空気の場合にはおよそ周囲温度から１４９℃（３０
０”Ｆ）、空気の場合には約２６０〜８１６℃（約５０
０〜１２００下）の温度で、反応領域内に供給される。

圧力は、約１〜３００気圧、たとえば５〜２５０気圧、
なるべく（はｌＯ〜１００気圧である。遊休炭素質燃料
中の炭素原子１個当りの、遊離酸素原子プラス固体炭素
質燃料中の有機結合されている酸素原子（０／Ｃ原子比
）は、約０．５〜１．９５　とすることができる。

この明細書において使用する温度調整剤という用語は、
水、スチーム、Ｃ０２、Ｎ２、生成ガス流のリサイクル
部分を含めて意味するものでるる。

温度調整剤には、燃料流と酸化剤流との少くとも一方を
混合できる。

この明Ｍ書において使用する炭化水素ガスという用語は
、メタン、エタン、プロパン、ブタン、および、天然ガ
スなどを含む物質を意味するものでるる。

一実施例においては、供給流は、液状炭化水素物質と固
体炭素質燃料のスラＩＪ　ｆ含む。液相Ｈ２０を液状炭
化水系担体に、たとえばエマルジョンとして、混合でき
る。ＨｚＯの一部、すなわちＨｚＯの総量の約Ｏ〜２５
重量１畝スチームとして遊離酸系含有ガスに混合するこ
とができる。Ｈ２０／燃料のＭ量比は、約Ｏ〜５、たと
えば約０．１〜３とすることができる。

適当な液状担体を記述するためにこの明ａ書において使
用する液状炭化水素物質という用語はく液化石油ガス、
石油留出物および残油、ガソリン、ナフサ、ケロシン、
原油、アスファルト、軽油、残油、タールサンド油およ
び頁岩油、石炭抽出油、芳香族炭化水素（ヘンゼン、ト
ルエン、キシレン留分）、コールタール、流体接触分Ｍ
からのサイクル軽油、コークス軽油のフルフラール抽出
物、メタノール、エタノール、および、その他のアルコ
ール、オクソ合成物またはオキシル合成物からの液状炭
化水素物質む副生酸素、およびそれらの混合物のような
種々の物質を含むことを意味するものでるる。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳しく説明す
る。

図には発熱量を大幅に減少できる燃焼機アセンブリが示
されている。燃焼機１には下流側端部２が設けられる。

この下流側端部２は自由流部分酸化合成ガス発生器（図
示せず〕の頂部のボートの中を下方へ通る。燃焼機１の
中心長手軸は、と９つけ７ランジ３により、合成ガス発
生器の中心軸になるべく整合させる。燃焼機１は、中心
導管８と、第２の導管９と、第３の専管１０と、外側導
管１１とを有する。それらの導管は円筒形でるって、互
いに同軸状に配置される。燃焼機の下流側端部に、環状
の同軸水冷環１２が設けられる。外部冷却コイル１３で
燃焼機１の下流側端部全回むことができる。供給流を燃
焼機１へ送るためのフランジ附入口管２０〜２３が、中
心導管８および同軸状円筒形導管９，１０．１１にそれ
ぞれ連結される。

燃焼機１は、供給流を自由に流すだめの妨けられない環
状通路を３本有する。それらの環状通路は４本の４管全
牛径方向に隔てることにより形成される。したがって、
第１の環状通路２５は、中心４管８の外面と第２の専管
９の内面の間に形成され、それらの導管は壁スペーサ２
６にエフ半径方向に隔てられる。第２の環状通路２７は
、壁スペーサ２８にＪ：す半径方向に隔てられている第
２の導管９の外面と第３の導管１０の内面との間に形成
される。第３の環状通路２９が、壁スペーサ３１により
半径方向に隔てられている第３の導管１０の外面と外側
導管１１の内面との間に形成される。

各導管と各通路の上流側端部は閉じられ、カバー板３５
〜３８が、中心専管８と、環状通路２５および第２の専
管９と、環状通路２７および第３の導管１０と、外側環
状通路２９および外側導管１１との上流側端部をそれぞ
れふさぐ。そ九らのカバー板を導管の岸部に固定するた
めに、通常の手段、たとえば７ランジ形成、溶接、ねじ
こみ、全使用できる。洩れを防ぐためにガスケツトラ使
用できる。

燃焼機の下流１１１１端部においては、中心導管８と第
２の導管９の外径が徐々に小さくされ（たとえば約３０
〜５０％）、それぞれ直円筒形部分４０゜４１になる。

直円筒形部分４０と４１の間に、環状通路４２が設けら
れる。第３および第２の導管１０．９の先端部４５．４
４および希望によっては中心導管８の先端部４３を、外
ｆＩ１１４管１１の先端部４６と、燃焼機の先端部にお
ける冷却環１２と力）ら、上流側へ向って次第に引き込
めて末広が９の円錐台形領域４７を形成する。るるいは
、先端部４３，４４，４５．４６を、燃焼機の下流側先
端部において、燃焼機の中心長手軸に垂直な同じ平面内
で終端できる。なるべくｌら、冷却環１２の最も前方の
部分は、先端部４６が終端する垂直平面と同じ垂直平面
内に終端するようにする。

燃焼機１の上流側端部に設けられているフランジ附入口
管２０〜２３に連結さｔている別々の供給管を通じて、
供給流が燃焼機の中に入れられる。

したがって、遊離酸素含有ガス、スチーム、リサイクル
生成ガス、炭化水素ガスより成る群から選択されたガス
状物質が、管５５と、流量制御弁５６と、管５７と、入
口管２０の中に流される。固体炭素質燃料のポンプで送
ることが可能な液相スラリ、たとえば石炭−水スラリ、
が、管５８と、流量制御手段５９と、管６０と、入口管
２１との中金流される。希望によって温度調整剤を混合
できる遊離酸素含有ガスの別々の流れが、管６１−流量
制御弁６２−管６３−人口管２２と、管６４−流量制御
弁６５−管６６−人口管２３と、にそ゛れぞれ流される
。

以下、本発明の実施の態様を列挙する。

（１）、上流側端部が閉じられ、燃焼様の中心長手軸と
同軸でるる中心長手軸を有する中心円筒形導管と、円形
の出口オリフィスが中心４１の上流側端部に存在するよ
うにして、まっすぐな円筒形部分の中に入る、ふさがれ
ない収束出口ノズルと、遊離ｒＲ累金含有ガススチーム
、リサイクル生成ガス、炭化水素ガスより成る群から選
択されたガス状供給流を導入するために中心導管の上流
側端部に通じる入口要素と、前記中心専管の長さに沿っ
てその中心専管と同軸でるる第２の４管と、円形の出口
オリフィスが中心専管の上流側端部に存在するようにし
て、直円筒形部分となる収束出口ノズルと、前記中心導
管と前記第２の４管を半径方向に隔て、その中心導管と
第２の導管の間に、上流側端部が閉じられている第１の
環状通路全形成するための要素と、固体炭素質燃料のポ
ンプで送ることが可能なスラＩＪ　ｉ導入するために第
２の導管の上流側端部に通じる入口要素と、前記第２の
専管の長さに沿ってその第２の導管と同軸でるる第３の
導管と、前記第２の専管と前記第３の導管を半径方向に
隔て、その第２の専管と第３の導管の間に、上流側端部
が閉じらｎている第２の環状通路全形成するための要素
と、遊離酸素含有ガスの供給流全前記第２の環状通路の
中に導入するために第３の専管の上流仰ｊ端部に通じる
入口嶽累と、前記第３の専管の長さに沿ってその第３の
導管と同軸である外Ｉｌｌ　ｉ管と、燃焼機の先端部に
おける円形出口オリフィスを通じて放出する、外側専管
の下流側端部近くの外側収束ノズルと、前記第３の導管
と前記外側専管を半径方向に隔て、その第３の専管と外
側４管の間に、上流側端部が閉じられている外側環状通
路を形成するための要素と、遊離酸累會有ガスの供給流
全前記第３の環状通路の中に導入するために外側導管の
上流側端部に通じる入口要素と、燃焼機の下流側端部全
回む外側環状水冷室とを備え、前記第２の環状通路は、
燃焼機の長手軸に対して約１５〜６０度の収束角度で収
束している円錐台部分に下流側端部へ向って形成され、
前記外側環状通路は、燃焼機の長手軸に対して約１５〜
６０度の収束角度で収束している円錐台部分に下流側端
部へ向って形成されることを特徴とする遊離酸素含有ガ
スと固体炭素質燃料のポンプで送ることが可能なスラＩ
Ｊ　ｉ反応領域の中に導入するための燃焼機。

（２）、上記１項記載の燃焼機であって、中心導管の下
流側先端部は、燃焼機の先端部における外側導管出口オ
リフィスの直径の約０〜１．０倍の距離だけ、外１ＩＩ
Ｉ導管出ロオリフイスから上流側へ引き込められること
を特徴とする燃焼機。

（３）、上記１項または２項記載の燃焼機でろって、第
２の導管と第３の導管の先端部は燃焼機の先端部におけ
る外側導管出口オリフィスの直径の約０〜１．０倍の距
離だけ、外側導管出口オリフィスから上流側へ引き込め
られることを特徴とする燃焼機。

（４）、上記１〜３項のいずれかに記載の燃焼機でろっ
て、第２の導管と第３の導管の先端部は外側導管出口オ
リフィス力）ら上流側へ逐次引き込められ、燃焼機の下
流側先端部より前に収束する円錐台形の放出領域を設け
るように、中心導管の先端部の引きこみ距離は第２の導
管の先端部の引きこみ距離と少くとも同じでるることを
特徴とする燃焼機。

（５）、上記１〜４項のいずれかに記載の燃焼機でろっ
て、燃焼機の先端部における外側導管出口オリフィス（
Ｄｏ）１−らの上流側引き込みは、中心導管の先端部に
対しては１０までの範囲、第２と第３の導管の頑端部に
対しては０．５ｘＤｏまでの範囲でろって、燃焼機の下
流側先端部よｐ前に収束する円錐台形放出領域を設け、
混合物の高いバルク速度が燃焼機の出口オリフィスを横
切って維持されることを特徴とする燃焼機。

（６）６上記１〜５項のいずれかに記載の燃焼機でろっ
て、下流側端部において燃焼機の外周部を囲む水冷冷却
コイルが設けられることを特徴とする燃焼機。

（７）６上記１〜６項のいずれかに記載の燃焼機で都っ
て、第２の通路と外側通路はそｎぞれの下流側婦部へ向
って互いに平行でろり、または約０〜９０度の範囲の角
度で部分が収束することを特徴とする燃焼機。

（８）、上記１〜７項のいずれかに記載の燃焼機でろっ
て、前記各入口要素に外側で連結される別々の供給流導
管と、前記供給流専管の生金流ｎる供給流の流量を別々
に制御するために前記各供給流導管内の流量制御器とが
設けられること′ｆｒ：特徴とする燃焼機。

（９）−ＨｚとＣＯで構成され、かつ液状担体中の固体
炭素質燃料のポンプで送ることが可能なスラリを含む供
給流と温度調整剤を任意に混合された遊離酸系含有ガス
の供給流との、自由流ガス発生装置の反応領域内で約９
２６〜１９３０℃　（約１７００〜３５００）の温度お
よび約５〜２５０気圧の圧力で起る部分酸化にエフ、Ｈ
２とＣｏで構成さｊｌかつ群Ｃ０２、Ｈ２０、Ｎ２　、
ＣＨ４、Ｈ２Ｓ　、ＣＯ８からの少くとも１種類と随伴
物質を含む混合ガスの連続製造方法において、１、遊離酸素含有ガスと、スチームと、リサイクル生成
ガスと、炭化水素ガスとより成る群からのガス状物質を
、前記ガス発生装置の上側部分の内部に装置されて、牛
径方向に隔てられて、相互間に、供給流入口が設けられ
ている上流側端部が閉じらオし、かつ下流側出口オリア
イスが放出のために開かれている第１．絽２および外側
同心通路全形成する同心状の中心、第２．第３および外
側の円筒形導管を備えている燃焼機の中心専管内ｋ　１
秒間当り約２３ｍ（約７６フイート〕から音速までの範
囲の速度で通ア工程と、２、前記第１の環状通路内に液状担体中の固体炭素質燃
料のポンプで送ることが可能なスラリ流を１秒間邑９約
０．３〜１５　ｍ　（約１−５０フイート〕の範囲の速
度で同時に通す工程と、３、遊離酸素含有ガスのスチー
ムを約２３ｍ（約７６フイート）〜音速の範囲の速度で
前記第２と外側の環状通路に同時に通ツ〜工程と、４、
外側導管用ロオノフィスよ５Ｍにおいて、外１１！ｌ導
管出ロオリフイスにおいて、ま７ｔは外側導管出口オリ
フィスの下流側において前記供給流を互いに混合して、
固体炭素質燃料中の炭素の原子当りの遊離酸素の原子プ
ラス固体炭素質燃料中の有機的に化合された酸素の原子
が約０．５〜１．９５の範囲でめジ、かつＨ２０／燃料
の重量比が約０．１〜３の範囲である混合物を発生する
工程と、５、工程４からの混合物を前記反応領域内で部
分酸化することにより反応させて前記混合物を発生する
工程と、全備えることを特徴とする混合ガス連続製造方法。

（１０）、　　上記９項記載の方法であって、中心導管
は、下流側端部近くで小さい亘径の匣円筒形部分の中に
展開する収束円錐台環状部分が第１の環状通路の下流側
端部近くにメク、収束円錐台環状部分は第２の環状通路
と外側環状通路との下流側端部近くにろ９、ガス状のコ
アを有する円筒形状スラリ流を燃焼機の前方部分におい
て放出させ、その前方部分において、燃焼機の先端部よ
り前における、燃焼機の先端部における、または燃焼機
の先端部の下流側における遊離酸素含有ガスの少くとも
１つの高速度流をその円筒形状スラリ流に衝突させるこ
とを特徴とする方法。

（１１）、　　上記９項または第１０項記載の方法でる
って、遊離酸素含有ガスの約５〜６０容量％全中心導管
の中に通し、残りの遊離酸素含有ガスを分けて第２の環
状通路と外ｆ１１環状通路に同時に通すことを特徴とす
る方法。

（１２）、　　上記１１項記載の方法であって、全ての
遊離酸素含有ガスを３つの流れに分割する工程と、ｌＯ
容容量全全中心導管流子工程と、残りを前記第１の環状
通路と前記外側環状通路の間に分ける工程とが設けられ
ることを特徴とする方法。

０３）、　　上記９〜１２項のいずれかに記載の方法で
あって、液状担体中の前記固体炭素質燃料のポンプで送
ることが可能なスラリは、石炭、亜炭、石炭コークス、
石炭チャー、石炭液化残渣、石油コークス、粒子状の炭
素丁子より成る群から選択した固体炭素質燃料と、油母
頁岩、タールサンド、ピッチ、ごみくず、脱水した衛生
汚物、から得た固体と、アスファルト、ゴム、自動車タ
イヤ？含むゴム状物質のような半固体有機物と全含み、
液状担体は水、液状炭化水素物質、およびそれらの混合
物より成る群から選択され、前記遊離酸素含有ガスは空
気、酸素を多く含んだ空気、はぼ純粋な酸素よジ成る群
から選択されること全特徴とする方法。

（１４）、　上記９〜１３項のいずれかに記載の方法で
ろって、（ａ）前記各派ｎの流量がそれぞれの設計流量
に、その設計流量の希望の百分率全乗じたものにほぼ等
しいように、工程１におけるガス状物質の流れの流量と
、工程２における固体炭素質燃料のポンプで送ることが
可能なスラリ流の流量とを調整する工程と、（ｂ）燃焼
機内を流れる全ての遊離酸素含有ガス流の全流量が、燃
焼機内を流れる前記各遊離酸素含有ガスの個々の設計流
量に前記希望の百分率を乗じたものの和にほぼ等しいよ
うに、工程３における各遊離酸素含有ガス流の流量全同
時に変える工程とを備える、燃焼機が最初に設計された
設計流量の前記希望の百分率まで前記燃焼機の流量を減
少または増加する付加工程が設けられることを特徴とす
る方法。

（１５）、上記９〜１３項のいずれかに記載の方法でろ
って、前記燃焼機には前記各円筒形導管と各環状通路と
の各上流側端部に通じる別の入口要素と、前記各入口要
素に外部で連結される別の供給流導管と、供給流導管の
中を流れる供給流の流量を制御するための各供給流導管
内の別の流量制御器とが設けられ、全遊離酸素含有ガス
の約５〜６０容量％を、温度調整剤全混合して、または
温度調整剤を混合することなしに中心導管の中を流し、
遊離酸素含有ガスの残りは、温度調整剤全混合して、ま
たは温度調整剤全混合することなしに別々の流れに分割
して第２の環状通路と外側環状通路の中を同時に流し、
（ａ）温度調整剤を混合して、または温度調整剤を混合
することなしに中心導管の中を流れる遊離酸素含有ガス
の流れと第１の環状通路の中を流れる固体炭素質燃料の
スラリ流の流れとに対して、設計流量に前記希望の百分
率を乗じたものにほぼ等しいように流量を減少するよう
にそれぞれの流量制御器を調整する工程と、（ｂ）温度
調整剤を混合さ肛て、または温度調整剤を混合式れるこ
となしに燃焼機の中金流さ八る遊離酸素含有ガスの全て
の流れの流量を、温度調整剤を混合して、または温度調
整剤を混合することなしに燃焼機の中を流れる遊離酸素
含有ガスの各派れの個々の設計流量の和に前記希望の百
分率全果じたものにほぼ等しいように、かつ、温度調整
剤全混合して、または温度調整剤全混合することなしに
中心専管と少くとも１本の環状通路の中を流れる遊離酸
素含有ガスの各派れの速度を、第１の環状通路の中を流
れる固体炭素質燃イ３トのスラリ流の速度ｊニジ１秒間
当り少くとも約２２．９ｍ（７５フイート）高い値に保
ち、かつ温度調整剤全混合して、または温度調整剤全混
合することなしに前記第２の環状通路と外側環状通路の
中音流力、る遊離酸素含有ガスの各派れの速度全、スラ
リかいずれかの環状通路の中に入ることを阻止するため
に十分なレベルに保って、温度調整剤を混合して、また
は温度調整剤を混合することなしに前記第２の環状通路
と外側環状通路の中を流れる遊離酸素含有ガスの各派れ
のそれぞれの流量制御器を同時に調整する工程とを備え
る、燃焼機が最初に設計されている設計流量の希望の百
分率まで前記燃焼機の流量全低下させる付加工程が設け
られることを特徴とする方法。

（１６）、上記１５項記載の方法であって、（ａ）と（
ｂ）における流量調整は原子酸系と戻累比およびＨ２Ｏ
と燃料の重量比とをほぼ一定に保って行うことを特徴と
する方法。

（１７）、　上記１６項記載の方法でろって、温度調整
剤を混合されて、′＝！たは温度調整剤を混合されるこ
となしに第２の環状通路の中を流れる遊離酸素含有ガス
流の速度は他の流れの速度より高いことを特徴とする方
法。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例による燃焼機の上流側端部と下流
側端部を示づ一縦断面図でるる。１・・・・燃焼機、８・・・・中心導管、９・・−・第
２の導管、１０・・・・第３の導管、１１・・・・外側
導管、１２・・・・水冷環、１３・拳・・冷却コイル、
２０〜２３・・・・入口管、２５・・・・第１の環状通
路、２７・・・・第２の環状通路、２９・・・・外側環
状通路、３５〜３８・・嗜・カバー板。特許出願人　　テキサコ・デベロップメント・コーポレ
ーション代理人　山川数構（ほか２名〕

Claims

【特許請求の範囲】

（１）上流側端部が閉じられ、燃焼機の中心長手軸と同
軸でるる中心長手１ｌＩＩＩｌヲ有する中心円筒形専管
と、円形の出口オリフィスが中心導管の上ｍ　１ｕｌｌ
端部に存在するようにして、まっすぐな円筒形部分の中
に入る、ふさが′ｔ′Ｌない収束出口ノズルと、遊離酸
素含有ガス、スチーム、リサイクル生成ガス、炭化水素
ガスより成る群から選択されたガス状供給流全導入する
ために中心導管の上流側端部に通じる入口要素と、前記
中心導管の長さくで沿ってその中心導管と同軸である第
２の導管と、円形の出口オリフィスが中心導管の上流側
端部に存在するようにして、直円筒形部分となる収束出
口ノズルと、前記中心導管と前記第２の導管全半径方向
に隔て、その中心導管と第２の導管の間に、上流側端部
が閉じられている第１の環状通路を形成するための要素
と、固体炭素質燃料のポンプで送ることか可能なスラリ
を導入するために第２の導管の上流側端部に通じる入口
要素と、前記第２の導管の長官に沿ってその第２の導管
と同軸でゎる第３の導管と、前記第２の導管と前記第３
の導管を半径方向に隔て、その第２の導管と第３の導管
の間に、上流側端部が閉じられている第２の環状通路を
形成するための要素と、遊離酸素含肩ガスの供給流を前
記第２の環状通路の中に導入するために第３の導管の上
流側端部に通じる入口要素と、前記第３の導管の長さに
沿ってその第３の導管と同軸である外側専管と、燃焼機
の先端部における円形出口オリアイスを通じて放出する
、外側専管の下流側端部近くの外側収束ノズルと、前記
第３の導管と前記外側導管を半径方向に隔て、その第３
の導管と外側導管の間に、上流側端部が閉じられている
外側環状通路を形成するための要素と、遊離酸素含有ガ
スの供給流全前記第３の環状通路の中に導入するために
外側導管の上流側端部に通じる入口要素と、燃焼機の下
流ｌ！ｌＩ端部全端部外囲環状水冷室とを備え、前記第
２の環状通路は、燃焼機の長中軸に対して約１５〜６０
琥の収束角就で収束している円錐台部分に下流側端部へ
向って形成され、前記外側環状通路は、燃焼機の長手軸
に対して約１５〜６０度の収束角度で収束している円錐
台部分に下流側端部へ向って形成されることを特徴とす
る遊離酸素含有ガスと固体炭素質燃料のポンプで送るこ
とが可能なスラＩＪ　ｆ反応領域の中に導入するための
燃焼機。
（２）　Ｈ２とＣＯで構成され、かつ液状担体中の固体
炭素質燃料のポンプで送ることが可能なスラ１７　（。含む供給流と温度調整剤を任意に混合された遊離酸素含
有ガスの供給流との、自由流ガス発生装置の反応領域内
で約９２６〜１９３０℃（約１７００〜３５００下）の
温度および約５〜２５０気圧の圧力で起る部分酸化によ
り、Ｈ２とＣＯで構成され、かつ群ＣＯ２、Ｈｚ　Ｏ、
Ｎ２　、　ＣＨ４、Ｈ２Ｓ　、　ＣＯ８からの少くとも
１種類と随伴物質を含む混合ガスの連続製造方法におい
て、１、遊離酸素含有ガスと、スチ一ムと、リサイクル生成
ガスと、炭化水素ガスとより成る群がらＣガス状物質を
、前記ガス発生装置の上側部分の内部に装置されて、半
径方向に隔てられて、相互間に、供給流入口が設けられ
ている上流側端部が閉じられ、かつ下流Ｉｌｌ出ロオリ
フイスか放出のために開かれている第１．第２および外
側同心通路を形成する同心状の中心、第２．第３および
外側の円筒形導管金偏えている燃焼機の中心導管内金１
秒間当り約２３ｍ（約７６フイート）から音速までの範
囲の速度で通す工程と、２前記第１の環状通路内に液状担体中の固体炭素質燃料
のポンプで送ることが可能なスラリ流を１秒間当り約０
．３〜１５ｍ（約１〜５０フイート）の範囲の速反で同
時に通す工程と、３遊離酸累含有ガスのスチームを約２３ｍ（約７６フイ
ート）〜音速の範囲の速度で前記第２と外側の環状通路
に同時に通す工程と、４外側導管出ロオリフイスより前において、外側導管出
口オリフィスにおいて、寸たは外側導管出口オリフィス
の下流側において前記供給流を互いに混合して、固体炭
素質燃料中の炭素の原子当りの遊離酸素の原子プラス固
体炭素質燃料中の有機的に化合された酸素の原子が約０
．５〜１．９５の範囲であり、力）つＨ２０／燃料の重
量比が約０．１〜３の範囲である混合物を発生する工程
と、５、工程４からの混合物を前記反応領域内で部分酸
化することにより反応させて前記混合物全発生する工程
と、全備えることを特徴とする混曾ガス連続製造方法。